シート給送装置
【課題】 センサを追加することなく簡単な構成で、シートの積載量検知が可能な給送装置を提供する。
【解決手段】 プリンタは、スプリング４０３の付勢力に抗して中板４０２を押圧し、中板４０２上のシートを給紙ローラ４０５から一定距離離間させる押下げカム４０７や押下げスライダ４１３などの離間手段と、離間手段を動かすＤＣモータ等の離間駆動手段と、離間駆動手段が離間手段を駆動する際の、離間駆動手段にかかる駆動負荷を計測する計測手段と、中板４０２や離間手段等に負荷を付与するブレーキ板４２０等の負荷付与手段とを有する。離間手段によってシートが給紙ローラ４０５から離間するときにブレーキ板４２０等が負荷を付与するとともに、ブレーキ板４２０等は中板４０２の回動角度に応じて、付与する負荷を変化させるものである。
【解決手段】 プリンタは、スプリング４０３の付勢力に抗して中板４０２を押圧し、中板４０２上のシートを給紙ローラ４０５から一定距離離間させる押下げカム４０７や押下げスライダ４１３などの離間手段と、離間手段を動かすＤＣモータ等の離間駆動手段と、離間駆動手段が離間手段を駆動する際の、離間駆動手段にかかる駆動負荷を計測する計測手段と、中板４０２や離間手段等に負荷を付与するブレーキ板４２０等の負荷付与手段とを有する。離間手段によってシートが給紙ローラ４０５から離間するときにブレーキ板４２０等が負荷を付与するとともに、ブレーキ板４２０等は中板４０２の回動角度に応じて、付与する負荷を変化させるものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数枚の用紙などのシートを積載し装置本体に一枚ずつ供給するシート給送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、積載された複数のシートの分離給送を行い、シートに画像を形成するプリンタ、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置において、特許文献１に述べられているような、積載されているシートの積載量を検知する装置がある。この装置では、検知されたシートの積載量によってメッセージを出したり、処理を変更したりしている。
【０００３】
また、シートを圧板上に積載し、シート給送時に圧板を上下させ、用紙上面を給送ローラに当接させて給送を行う給紙装置において、シートの積載量によって圧板に動作量が変わることを避けるために、特許文献２に述べられているような装置がある。
【０００４】
特許文献２に開示された装置では、シート離間時のシート上面と給送ローラとの距離をシート積載量によらず一定にし、シート給紙時の圧板の動作量を一定にすることでシート搬送のタイミングを一定にすることが出来る。そして、圧板動作による積載されたシートの整列性への影響も最小に出来るため、安定したシート給送を行うことが出来る。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に述べられているように、シート積載量検出のために専用のスイッチやセンサ等を設けると、機構的、電気的にスペースやコストがかかってしまう。
【０００６】
また、特許文献３に開示されるように、既存のシート搬送検出用センサを活用することで専用のセンサを設けずにシートの積載量を検出するものも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平３−７９５３７号公報
【特許文献２】特開平２００６−１３７５６４号公報
【特許文献３】特開平８−２５９０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１では積載量の差による圧板動作時間の変化を検出しているので、圧板動作時間がシート積載量に応じて変化することが必要となる。
【０００９】
ところが、特許文献２に記載されるような給紙性の安定や時間の短縮のために圧板の動作量を一定にした給紙装置では、圧板動作時間が積載量に関わらず一定であるため、特許文献１で開示されている技術を適用するのが難しい。
【００１０】
そこで本発明は、圧板の動作量を一定にしてシートの給送性を安定させた装置において、専用のセンサ等を追加することなく、シートの積載量を検出することが出来る給送装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明は、シートに当接して該シートを給送する給送手段と、シートを積載し、積載されたシートのうちの最上層のシートが前記給送手段に当接するように回動可能に支持された圧板と、圧板に積載されたシートを給送手段に圧接させるために圧板を付勢する付勢手段と、付勢手段の付勢力に抗して圧板を押圧し、シートを給送手段から一定距離離間させる離間手段と、離間手段を動かす離間駆動手段と、離間駆動手段が離間手段を駆動する際の、離間駆動手段にかかる駆動負荷を計測する計測手段と、圧板と離間手段と離間駆動手段のうちの少なくともどれか一つに負荷を付与する負荷付与手段とを有する。さらに、離間手段によってシートが給送手段から離間するときに負荷付与手段が負荷を付与するとともに、負荷付与手段は圧板の回動角度に応じて付与する負荷を変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、圧板上のシートを給送手段から離間させる離間動作の負荷を圧板の回動角度に応じて変えることで、離間動作時の圧板の角度すなわちシートの積載量に応じた駆動負荷の違いを計測し、この計測結果から簡単に概略の積載量を算出できる。また駆動負荷の計測に関しては、モータ駆動のＰＷＭデューティから算出できるため、新たに専用の計測手段を設ける必要も無い。このため、簡単な構成で、センサ追加によるコスト増加を抑えたシート残量検知が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態によるシート給送装置を備えたインクジェットプリンタの本体構成を表す斜視図。
【図２】図１のインクジェットプリンタ本体の断面図。
【図３】図１のシート給送装置を示す斜視図。
【図４】図３のシート給送装置の断面図。
【図５】図４の押下げ爪周辺の説明図。
【図６】図３のカセット内の用紙満載時での給紙動作の説明図。
【図７】図３のカセット内の用紙中載時での給紙動作の説明図。
【図８】図３のカセット内の用紙少載時での給紙動作の説明図。
【図９】本実施形態によるシート給送装置での給紙動作中のＰＷＭデューティのグラフ。
【図１０】本実施形態によるシート給送装置の積載量検出フローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のシート給送装置の実施形態について図面を参照して説明する。ここでは、本発明のシート給送装置を適用されたインクジェットプリンタを例にとって説明することにするが、勿論、本発明のシート給送装置はインクジェットプリンタ以外の装置にも適用可能である。
【００１５】
図１は本発明のシート給送装置を用いたインクジェットプリンタの主要内部構成を表す斜視図であり、図２は該インクジェットプリンタの主要部分を説明する断面図である。
【００１６】
図１及び図２に示されるインクジェットプリンタ本体１は、シートのおもて面にインク滴を吐出して画像を形成する記録部２と、装置内に積載されたシートである記録紙Pを一枚ずつ分離して給送するシート給送装置４と、を備える。シート給送装置４から分離給送された記録紙Pは、搬送路３１に配置された搬送ローラ３２で狭持されつつ搬送され、搬送路下流側に配置された記録部２に搬送される。
【００１７】
記録部２には、用紙搬送方向と直交する方向に往復動作するキャリッジ２１が配設されており、キャリッジ２２は、インクを記録紙に吐出する不図示のヘッドと、該ヘッドにインクを供給するインクタンク２２とを保持している。
【００１８】
このようなインクジェットプリンタでは、搬送部３から搬送された用紙の先端位置を所定位置まで搬送した後、キャリッジ２１を記録紙搬送方向と直交する方向に移動しながら前記ヘッドよりインク滴を吐出して、所定のライン分の画像データを用紙に記録する。その後、用紙を所定ライン分搬送し次の画像データを記録する。上記の手順を一枚分の記録データが終了するまで繰り返し、一枚分の記録が終了したら、排紙ローラ２４によって用紙を排紙トレイ２３に排出する。
【００１９】
図３は、本発明に係るシート給送装置４の斜視図であり、図４にはそのシート給送装置の断面図が示されている。図４（ａ）はカセット４００の側面の様子を説明する断面図であり、図４（ｂ）はローラ類等の状態を説明する断面図であり、図４（ｃ）は中板の押し下げ動作を説明する断面図である。このシート給送装置４は画像形成装置である上述のインクジェットプリンタに組み込まれ、Ａ４、レター（ＬＴＲ）やリーガル（ＬＧＬ）等いわゆる定形紙の給紙が可能である。
【００２０】
まず、本実施の形態の構成について説明する。図３に示すように、箱状の枠体４０１で構成されて上面が開口している給紙カセット４００が、インクジェットプリンタ本体に設けられたカセットガイド（不図示）に沿って、図２の右側から着脱可能に構成されている。給紙カセット４００の枠体４０１の内側には、端部を支軸４０１Ａで揺動可能に軸支された圧板としての中板４０２が配置されている。図４（ｂ）に示すように中板４０２と枠体４０１の底部との間には、付勢手段としてのコイルスプリング４０３が配置され、このコイルスプリング４０３の弾性力によって、中板４０２は図４中矢印Ｘ方向に付勢される。
【００２１】
中板４０２の支軸４０１Ａと反対側の端部の上方に、プリンタ本体のフレームによって支持されている給紙ローラ軸４０４が配置されている。給紙ローラ軸４０４には、給送手段として給紙ローラ４０５が取付けられている。
【００２２】
コイルスプリング４０３の弾性力により中板４０２が矢印Ｘ方向に付勢されて回動すると、中板４０２に積載された用紙Ｐのうち最上層の用紙Ｐ１が給紙ローラ４０５に当接して、中板４０２の回動が停止されて用紙を給送可能状態となる。
【００２３】
また、分離ローラ４０９が給紙ローラ４０５に対向して配置されており、分離ローラ４０９は支軸４０８Ａを中心に揺動自在なホルダ４０８に支持されている。ホルダ４０８は不図示のバネにより給紙ローラ４０５に向かって付勢され、その結果分離ローラ４０９と給紙ローラ４０５は圧接した状態を維持する。分離ローラ４０９は不図示のトルクリミッタを介してホルダ４０８に支持され、所定のトルク以上になるとホルダ４０８に対して回転するよう構成されている。そして、給紙ローラ４０５が回転駆動されると、中板４０２に積載された用紙Ｐが給紙ローラ４０５と分離ローラ４０９のニップ部に送り込まれる。ニップ部に導かれる用紙が一枚の場合、分離ローラ４０９は給送される用紙に連れ回る。しかし二枚の用紙が重なって給送された場合は用紙間の摩擦力よりもトルクリミッタによる摩擦力の方が勝り、分離ローラ４０９の回転は停止し重送された用紙のうちの下側の用紙は分離ローラ４０９に塞き止められ最上層の用紙のみが下流側に搬送される。
【００２４】
また、給紙動作で給紙カセット４００から下流側に飛び出した二枚目以降の用紙をカセット側に押し戻す戻しレバー４１０が設けられており、戻しレバー４１０は支軸４１０Ａを中心に回動可能かつ上下動可能に構成されている。
【００２５】
戻しレバー４１０の先端は、給紙ローラ４０５と分離ローラ４０９のニップ部に対して下流側で通紙経路外に退避し、ニップ部近傍では通紙経路内に進入し上流側で再度通紙経路外に退避する回動軌跡を描くよう配置されている。
【００２６】
また、ホルダ４０８と係合及び離間可能なホルダ解除レバー４１１が設けられていて、支軸４１１Ａを中心に回動可能に構成されている。ホルダ解除レバー４１１がホルダ４０８と係合する位置の場合、ホルダ４０８をバネ力に抗して給紙ローラ４０５から離間する方向に回動させ、結果、分離ローラ４０９が給紙ローラ４０５から離間する。他方、ホルダ解除レバー４１１がホルダ４０８と離間する位置の場合、ホルダ４０８はバネ力によって給紙ローラ４０５と分離ローラ４０９との圧接状態を維持する。
【００２７】
レバー４１０の支軸４１０Ａの端部とホルダ解除レバー４１１の支軸４１１Ａの端部にはそれぞれカムフォロア（不図示）が設けられている。各カムフォロアはそれぞれコントロールカム４１２のカム面と係合し、コントロールカム４１２の回転に応じて、戻しレバー４１０とホルダ４１１が所望の用紙分離動作をするようカム面が形成されている。
【００２８】
さらに、本発明のシート給送装置を構成する離間手段、およびこれを動かす離間駆動手段の例について説明する。
【００２９】
給紙ローラ軸４０４の搬送方向上流側には押下げカム軸４０６が設けられ、この軸の両端部であって中板４０２上の記録紙Ｐの紙幅よりも外側で記録紙Ｐと干渉しない位置に、押下げカム４０７が取付けられている。
【００３０】
また、給紙カセット４００に対して上下動（図中Ｘ方向またはその反対方向）可能に構成された押下げスライダ４１３が設けられている。押下げスライダ４１３は、枠体４０１に縦長の抜き穴状に設けられたスライドガイド部４０１Ｂに取り付けガイドされることで上下動自在に取付けられている。この押下げスライダ４１３の上部には上端突起部４１３Ａが形成されており、押下げスライダ４１３がコイルスプリング４１８によって上方に付勢されることにより押下げカム４０７の外周カム面に上端突起部４１３Ａを常に摺接するようにしている。そのため、押下げスライダ４１３は押下げカム４０７が回転することで押下げカム４０７のカムプロファイルに沿ってスライドガイド４０１Ｂに沿って矢印Ｘ方向に揺動する。
【００３１】
また、この押下げスライダ４１３の内側には押下げ爪４１４が設けられている。図５（ａ）は押下げスライダ４１３と押下げ爪４１４の構成を説明する図である。押下げ爪４１４は、押下げスライダ４１３に設けられているガイド穴４１３Ｂに押下げ爪４１４のガイド軸４１４Ａを係合させることにより、押下げスライダ４１３の揺動方向と交差する図中矢印Ｗ方向又はその反対方向に移動可能となっている。一方、押下げ爪４１４にはガイド軸４１４Ｂが形成され、枠体４０１に設けられたガイド穴４０１Ｃと係合している。押下げ爪４１４はバネ４１５によって常にＷ方向に付勢され、押下げ爪４１４のガイド軸４１４Ｂはガイド穴４０１Ｃのカム面４０１Ｄと摺接することで位置が決まる。押下げ爪４１４の端部には、移動方向（Ｗ方向）に向かって先端が形成された爪部４１４Ｃが設けられており、この爪部４１４Ｃに対向して中板４０２の先端側には中板爪４１６が取付けられている。中板爪４１６は中板４０２に対してスライド可能に構成され不図示のバネによって押下げ爪４１４に近づく方向に付勢されている。
【００３２】
そして、押下げスライダ４１３が上下動することにより、カム面４０１Ｄが軸４１４Ｂに摺動して押下げ爪４１４が移動する。押下げスライダ４１３が上方に移動するときには、押下げ爪４１４がバネ４１５の弾性力に抗して中板爪４１６から離れる方向（図中矢印Ｗと反対方向）に移動する。他方、押下げスライダ４１３が下方に揺動するときには、バネ４１５の弾性力により押下げ爪４１４の爪部４１４Ｃが中板爪４１６に係合するように移動するとともに、係合した中板爪４１６を押下げて中板４０２を矢印Ｘとは反対方向に一定の量だけ揺動させる。なお、押下げ爪４１４の爪部４１４Ｃが中板爪４１６と係合する際、押下げ爪４１４はバネ４１７の付勢力に抗して中板爪４１６をスライド方向（図中Ｗ方向）に押し、中板爪４１６が中板４０２の突当部（不図示）に突き当たる位置までスライドしている。
【００３３】
図５（ｂ）は押下げ爪４１４と中板爪４１６の周辺を説明する図である。図５に示すように、押下げ爪４１４の爪部４１４Ｃはそれぞれにロック面４１４Ｄとテーパ面４１４Ｅとを備え、中板爪４１６の爪部４１６Ａもそれぞれにロック面４１６Ｂとテーパ面４１６Ｃとをそれぞれ備えている。
【００３４】
中板４０２を矢印Ｘとは反対方向に揺動させようとすると、押下げ爪４１４のテーパ面４１４Ｅと中板爪４１６のテーパ面４１６Ｃとが係合するため押下げ爪４１４は矢印Ｗと反対方向に逃げて、中板４０２は移動が規制されず揺動可能である。また、中板４０２を矢印Ｘ方向に揺動させようとすると、押下げ爪４１４のロック面４１４Ｄと中板爪４１６のロック面４１６Ｂが係合して、押下げ爪４１４は矢印Ｗと反対方向に移動することができず、中板４０２は揺動が規制される。このように、押下げ爪４１４の爪部４１４Ｃと中板爪４１６の爪部４１６Ａとで、一方向の移動は規制され、他方向の移動は自由であるラチェット機構が構成されている。
【００３５】
また、給紙ローラ４０５、押下げカム４０７、およびコントロールカム４１２（図３）はギア連結され不図示の駆動源である給紙モータからの駆動を受けて回転駆動される。
【００３６】
なお、給紙カセット４００には、インクジェットプリンタ本体１から引き出した状態で、中板４０２を下まで押し下げると、押し下げた位置で中板４０２をロックするための図示しない中板ロック機構が設けられている。これにより、用紙Ｐの積載スペースを広く確保することができて中板４０２上に用紙Ｐのセットが容易にできる。そして、中板４０２が中板ロック機構でロックされている状態で給紙カセット４００をインクジェットプリンタ本体１に装着すると、装着途中で、カセットガイドに形成された図示しない中板ロック解除部により中板ロック機構による中板４０２のロックが解除される。
【００３７】
次に、第１の実施の形態であるシート給送装置４における一連の用紙給送動作について図６、図７および図８を用いて説明する。図６は中板４０２に積載されている用紙の積載量が多い場合（満載時）であり、図７は用紙の積載量が半分程度の場合（中載時）、図８は用紙の積載量が少量の場合（少載時）をそれぞれ示している。
【００３８】
給紙カセット４００をインクジェットプリンタ本体１から引き出した状態で、中板４０２を押し下げると、中板ロック機構（図示しない）によって中板４０２がロックされ、その状態で用紙束を中板４０２上にセットする。次に、給紙カセット４００をインクジェットプリンタ本体１に装着すると中板ロック解除部により中板ロック機構のロックが解除される。このとき、給紙カセット４００に取付けられた押下げスライダ４１３は、押下げカム軸４０６に取付けられた押下げカム４０７に当接した状態で装着される。
【００３９】
図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ）に示すように、給紙カセット４００が所定の位置に装着されると、押下げスライダ４１３に設けられている上端突起４１３Ａと押下げカム４０７の凹部４０７Ａとが係合し、待機状態となる。この状態では、押下げ爪４１４の爪部４１４Ｃが中板爪４１６の爪部４１６Ａに係合していて、積載されている用紙Ｐの上面と給紙ローラ４０５とは離間している。また、分離ローラ４０９は給紙ローラ４０５に圧接し、戻しレバー４１０は分離ローラの上流側、すなわち用紙が給紙ローラ４０５と分離ローラ４０９のニップ部への進入を阻止する位置にある。
【００４０】
給紙信号に基づき不図示の駆動源である給紙モータが回転を始めると、ギア列を介して給紙ローラ４０５及び押下げカム４０７ならびにコントロールカム４１２が回転する。図中の矢印に示すように給紙ローラ４０５は時計回りに、押下げカム４０７ならびにコントロールカム４１２は反時計回りに回転する。押下げスライダ４１３はコイルスプリング４１８の弾性力によって上方へ付勢されていて上端突起部４１３Ａが押下げカム４０７に常時当接しているため、押下げカム４０７のプロファイルに沿って上端突起部４１３Ａが移動する。これにより、押下げスライダ４１３がスライドガイド４０１Ｂに沿って上方へ揺動し、押下げスライダ４１３に取付けられた押下げ爪４１４も押下げスライダ４１３と同様に上方に揺動する。このとき、戻しレバー４１０はコントロールカム４１２のカム面と係合するカムフォロアがカム面に沿って回動することで分離ローラ下流側の通紙経路外の退避位置に移動する。
【００４１】
さらに給紙ローラ４０５を回転させると、押下げスライダ４１３がさらに上方へ揺動する。すると、押下げ爪４１４の軸４１４Ｂが枠体４０１のカム面４０１Ｄと摺動し、カム面４０１Ｄに沿って押下げ爪４１４は押下げスライダ４１３内を矢印Ｗと反対方向に略水平移動する。これにより、押下げ爪４１４と中板４０２に取付けられていた中板爪４１６との係合が外れて中板４０２の規制が解除される。中板４０２はコイルスプリング４０３によって常に上方へ付勢されているため、規制が解除されると中板４０２は支軸４０１Ａを中心に矢印Ｘ方向に上昇する。そして、中板４０２に積載された最上位の用紙Ｐ１が給紙ローラ４０５に圧接される（図６（ｂ）、図７（ｂ）、図８（ｂ））。さらに給紙ローラ４０５が回転することにより、給紙ローラ４０５と最上位の用紙Ｐ１の摩擦により用紙Ｐ１が図中の矢印Ｙ方向に給送される。
【００４２】
送り出された用紙が給紙ローラ４０５と分離ローラ４０９の間に到達すると、ニップ部において上述したように用紙は一枚ずつに分離される。押下げカム４０７が更に回転し押下げスライダ４１３の上端突起部４１３Ａを押下げ始める。押下げスライダ４１３はバネ４１８の弾性力に抗して、給紙カセット４００に形成されたガイド４０１Ｂに沿って下方へ移動する。押下げスライダ４１３が下方に揺動すると、押下げ爪４１４はガイド軸４１４Ｂがカム面４０１Ｄ（図５（ａ））に摺接しながらコイルスプリング４１５によって押下げスライダ４１３内を矢印Ｗ方向に移動する。
【００４３】
そして、押下げ爪４１４と中板４０２に取付けられた中板爪４１６とが係合を始める（図６（ｃ）、図７（ｃ）、図８（ｃ））。更に押下げカム４０７の回転が進むと、押下げ爪４１４のロック面４１４Ｄ（図５（ｂ））と中板爪４１６のロック面４１６Ｂ（図５（ｂ））が係合する。さらに、押下げ爪４１４の爪部４１４Ｃの下降に伴って中板爪４１６も下降して中板４０２が押し下げられる（図６（ｄ）、図７（ｄ）、図８（ｄ））。
【００４４】
このように押下げカム４０７によって押下げスライダ４１３を下方に揺動させることで、中板爪４１６が押し下げられる。これにより、コイルスプリング４０３の弾性力に抗して中板４０２を矢印Ｘとは反対方向に揺動させ、中板４０２上の最上位の用紙Ｐ１の上面と給紙ローラ４０５の間に一定量の隙間を空け給紙ローラ４０５と用紙最上面との間に一定量の離間がなされる。その際、上記の戻しレバー４１０はコントロールカム４１２のカム面に沿って不図示のカムフォロアが回動し用紙搬送経路に侵入しつつ給紙ローラ４０５と分離ローラ４０９のニップ部へ移動する。同時にホルダ解除レバー４１１はコントロールカム４１２のカム面に沿って不図示のカムフォロアが回動し、ホルダ４０８に軸支された分離ローラ４０９を給紙ローラ４０５から離間させる。分離ローラ４０９が給紙ローラ４０５から離間した後、戻しレバー４１０はコントロールカム４１２のカム面に沿って不図示のカムフォロアが更に回動し分離ローラ４０９の上流側の搬送経路外に退避する。
【００４５】
上述した戻しレバー４１０の一連の動きによって、給紙ローラ４０５と分離ローラ４０９とのニップ部に塞き止められていた２枚目以降の用紙は戻し爪４１０の先端によって給紙カセット内に押し戻される。その後、ホルダ解除レバー４１１はコントロールカム４１２のカム面に沿って不図示のカムフォロアがさらに回動する。これにより、ホルダ４０８に軸支された分離ローラ４０９を給紙ローラ４０５に再度圧接させ、一枚分離した記録紙を給紙ローラ４０５とのニップ部で狭持しつつ搬送する。こうして、給紙カセット４００内に積載された用紙から一枚分離し給送する動作が確実に行われる。
【００４６】
その後、給紙ローラ４０５をさらに回転させると、図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ）に示すように、押下げスライダ４１３に設けられた上端突起４１３Ａと押下げカム４０７の凹部４０７Ａとが係合し、初期の待機位置（ホームポジション）に保持され一連の分離動作が終了する。上述した押下げ爪４１４と中板爪４１６の係合開始から用紙Ｐ上面と給紙ローラ４０５の間に一定距離離間がなされ、待機位置に戻るまでの一連の動作を以後は、「一定量離間動作」と呼ぶ。
【００４７】
その後、最上位の用紙Ｐ１は給紙ローラ４０５と分離ローラ４０９で挟持されて、下流側に備えられている搬送ローラ対３２に向けて分離搬送され、さらに用紙は搬送ローラ対３２により記録部２に搬送される。そして、引き続き給紙ローラ４０５を回転させれば、上記と同様にして、次の用紙Ｐを連続して給送することができる。
【００４８】
また本実施形態では、カセット枠体４０１の給紙方向先端側下方で、中板爪４１６に対応する位置に、ブレーキ板４２０が設けられている。ブレーキ板４２０は、バネ４２１によって中板爪４１６の方向に付勢されている。中板爪４１６が押下げ爪４１４に押され給紙方向に迫り出した状態で、中板４０２の回動に応じて中板爪４１６が下降すると、中板爪４１６先端に設けられた摺動部４１６Ｄと圧接摺動するよう、ブレーキ板４２０は配置されている。（図６（ｄ）、図７（ｄ）、図８（ｄ）参照）なお、中板爪４１６の摺動部４１６Ｄまたはブレーキ板４２０のいずれか一方は摺動抵抗の高いゴム材料（例えばシリコンゴム）で構成されている。
【００４９】
ブレーキ板４２０は枠体４０１の下方に設けられているため、中板４０２の先端が枠体４０１の下方まで回動し、更に中板爪４１６がブレーキ板４２０方向に移動したときのみ、ブレーキ板４２０と摺動部４１６Ｄは圧接摺動することになる。すなわち、一定量離間動作時に圧接摺動する。ブレーキ板４２０の作用については後述する。
【００５０】
上述した中板４０２の昇降動作では、図６、図７、図８に示すように、中板４０２に積載された用紙Ｐの積載量（積載高さ）が異なっても、押下げ爪４１４に設けられた複数の爪部４１４Ｃと中板爪４１６の爪部４１６Ａとが係合する位置が変わる。これにより、給紙ローラ４０５の回転開始からほぼ同じタイミングで中板４０２を給紙ローラ４０５から離間させられる。更に、積載されている用紙Ｐの最上面と給紙ローラ４０５との間に一定量の離間を行うことが出来る。給紙ローラ４０５と用紙を一定量離間させる事で給紙開始から給紙ローラ４０５に用紙が圧接するまでの時間が均一となり給紙動作時間を一定に出来る。また、給紙ローラ４０５に近い位置で用紙を離間させ待機させることで、中板４０２が勢い良く上昇することを防ぎ、給紙時に発生する用紙と給紙ローラ４０５の衝突音を低減できる効果がある。
【００５１】
シート給送装置の駆動用のモータとしてDCモータを用いている。そして、DCモータの駆動制御方法としてはPWM（パルス幅変調方式）制御が用いられている。また、駆動系にはエンコーダが設けられエンコーダの出力からその時点での駆動系の駆動量や駆動速度を算出できるようシステム構成されている。これらの駆動量や駆動速度などの駆動情報を元に、DCモータに通電するパルス幅を変調（デューティを変化）させ、目標とする駆動量や駆動速度に到達させるフィードバック制御により、本実施形態にかかるシート給送装置の駆動系は駆動制御されている。ここでパルス幅を大きく（デューティを大きく）するとモータ出力は大きくなり、パルス幅を小さく（デューティを小さく）するとモータ出力は小さくなる。すなわち、モータ駆動中において駆動系に係る負荷が増加した場合、モータ出力を上げるべくPWMのデューティを上げ、負荷が減少した場合、モータ出力を抑えるべくPWMのデューティを下げるよう制御がなされる。
【００５２】
図９は給紙カセット４００の用紙積載量が満載／中載／少載時における各給紙動作中のPWMデューティの変化を表した代表的なグラフである。横軸は時間を表し、一枚給紙開始から給紙終了までを表している。また、縦軸はPWMデューティを表す。実線は満載時、一点鎖線は中載時、点線は少載時のPWMデューティを示す。給紙を開始すると、戻しレバー４１０の退避動作、押下げ爪４１４と中板爪４１６の係合解除、給紙ローラ４０５と用紙の圧接、用紙の一枚分離動作等、上述した一連の給紙動作において駆動系にかかる負荷の大きさに応じてPWMデューティが増減している。
【００５３】
カセット４００内の用紙積載量が満載時の一定量離間動作では、図６（ｄ）、図６（ａ）のように、給紙動作中で中板爪４１６の摺動部４１６Ｄが下方に移動すると、摺動部４１６Ｄとブレーキ板４２０とは接触状態を保っている。また、カセット４００内の用紙積載量が中載時の一定量離間動作では、図７（ｄ）、図７（ａ）のように、満載時と同様、中板爪４１６の摺動部４１６Ｄはブレーキ板４２０と接触している。しかし、図７（ｃ）に示すように中板爪４１６と押下げ爪４１４が係合開始時にまだ摺動部４１６Ｄがブレーキ板４２０と同じ高さに下がっていないため、摺動部４１６Ｄとブレーキ板４２０が接触を始めるタイミングは満載時よりも遅れることになる。
【００５４】
さらに、カセット４００内の用紙積載量が少量の場合、図８（ｄ）、図８（ａ）のように、中載時よりも更に遅れて摺動部４１６Ｄとブレーキ板４２０とが接触を始める。
【００５５】
このことから、給紙動作における一定量離間動作で、満載時にはブレーキ板４２０による負荷トルクが駆動系の負荷トルクに上乗せされ一定量離間動作初期で負荷トルクが増加し、これ以降給紙待機時まで増加した状態を維持する。また、用紙積載量が減少するにつれて負荷トルクが増加するタイミングが次第に遅れていく。すなわち、積載されている用紙Ｐの最上面が給紙ローラ４０５から一定量の離間を行うときにブレーキ板４２０等が、負荷を付与する負荷付与手段となって、中板（圧板）の回動角度に応じて前記負荷を変化させている。
【００５６】
一定量離間動作以外の動作に関しては、カセット４００内の用紙積載量に関わらず、給紙ローラ４０５と用紙との圧接力、分離ローラ４０９と給紙ローラ４０５との圧接力、戻しレバー４１０とホルダ解除レバー４１１の回動トルク等は一定に設定されている。このため、給紙動作のモータ負荷トルクの変動は、一定量離間動作時に負荷トルク変動カーブに差が生じ、一定量離間動作以外では積載量に関わらず同じとなる。すなわち、給紙動作中モータ駆動のPWMデューティの変動カーブは、一定量離間動作時に変動に差が生じ（図９中Aの範囲）、一定量離間動作以外では積載量に関わらず同じとなる（図９中Bの範囲）。このＰＷＭデューティ変動カーブの差を計測手段で検出すれば、カセット４００内の概略の用紙積載量を検知できる。
【００５７】
図１０はカセット４００内の用紙積載量の検出ならびに装置表示部の制御フローチャートである。ＨはＰＷＭデューティが上述した増加カーブを迎えたかどうかの判断をするための閾値である。ＣはＰＷＭデューティが閾値Ｈを超えた時の給紙開始からのモータ駆動量（第１の駆動量）である。満載時にＰＷＭデューティが閾値Ｈを超えるときのモータ駆動量（第２の駆動量）をＣ１、ラスト紙（最後の１枚積載されている時）のＰＷＭデューティが閾値Ｈを超える時の駆動量（第３の駆動量）をＣ２とすると、以下の計算式でカセット内の用紙積載残量割合Ｒを概略算出することが出来る。
【００５８】
用紙積載残量割合Ｒ（％）＝（Ｃ２−Ｃ）／（Ｃ２−Ｃ１）×１００
以下にフローチャートの詳細を図１０に基づいて説明する。印字命令が出されると給紙モータ駆動が開始され、同時にモータの駆動量カウントが開始される（ステップＳ５０１）。次に、給紙モータのＰＷＭデューティの値を閾値Ｈと比較し（ステップＳ５０２）、閾値Ｈを超えた場合はそのときの駆動量Ｃを記憶する（ステップＳ５０３）。上記の計算式によりカセット内用紙積載残量割合Ｒを算出する（ステップＳ５０４）。表示部に用紙積載残量割合Ｒを表示する（ステップＳ５０５）。さらに、１０＜Ｒ≦５０なら用紙の準備を促すメッセージを表示部に表示し（ステップＳ５０６）、Ｒ≦１０ならまもなく用紙が無くなることを知らせるメッセージを表示する（ステップＳ５０７）。
【００５９】
このような表示動作により、オペレータは用紙の概略残量をあらかじめ知り用紙補給に備えることができ、いきなり用紙切れして印字できなくなり立ち往生するといったトラブルを回避できる。
【００６０】
本実施形態では、残量５０％と１０％での２段階の状態遷移としているが、更に細かく分割して、オペレータに対してきめ細かく残量に応じた案内表示を行うことも可能である。
【００６１】
また、表示部に目盛り等を用いたインジケータ部を設け、上記残量割合Rの変化が視覚的に分かるように示すことも可能である。
【００６２】
したがって本発明によると、新たな用紙積載量検出のためのセンサを追加することなくカセット内の用紙残量を検知することができ、複雑な機構も必要なく容易に構成できる。このためコストも抑えられる。
【符号の説明】
【００６３】
４・・・シート給送装置、４０２・・・中板、４０３・・・コイルスプリング、４０５・・・給紙ローラ、４０７・・・押下げカム、４１３・・・押下げスライダ、４１４・・・押下げ爪、４１６・・・中板爪、４２０・・・ブレーキ板、Ｐ・・・用紙
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数枚の用紙などのシートを積載し装置本体に一枚ずつ供給するシート給送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、積載された複数のシートの分離給送を行い、シートに画像を形成するプリンタ、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置において、特許文献１に述べられているような、積載されているシートの積載量を検知する装置がある。この装置では、検知されたシートの積載量によってメッセージを出したり、処理を変更したりしている。
【０００３】
また、シートを圧板上に積載し、シート給送時に圧板を上下させ、用紙上面を給送ローラに当接させて給送を行う給紙装置において、シートの積載量によって圧板に動作量が変わることを避けるために、特許文献２に述べられているような装置がある。
【０００４】
特許文献２に開示された装置では、シート離間時のシート上面と給送ローラとの距離をシート積載量によらず一定にし、シート給紙時の圧板の動作量を一定にすることでシート搬送のタイミングを一定にすることが出来る。そして、圧板動作による積載されたシートの整列性への影響も最小に出来るため、安定したシート給送を行うことが出来る。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に述べられているように、シート積載量検出のために専用のスイッチやセンサ等を設けると、機構的、電気的にスペースやコストがかかってしまう。
【０００６】
また、特許文献３に開示されるように、既存のシート搬送検出用センサを活用することで専用のセンサを設けずにシートの積載量を検出するものも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平３−７９５３７号公報
【特許文献２】特開平２００６−１３７５６４号公報
【特許文献３】特開平８−２５９０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１では積載量の差による圧板動作時間の変化を検出しているので、圧板動作時間がシート積載量に応じて変化することが必要となる。
【０００９】
ところが、特許文献２に記載されるような給紙性の安定や時間の短縮のために圧板の動作量を一定にした給紙装置では、圧板動作時間が積載量に関わらず一定であるため、特許文献１で開示されている技術を適用するのが難しい。
【００１０】
そこで本発明は、圧板の動作量を一定にしてシートの給送性を安定させた装置において、専用のセンサ等を追加することなく、シートの積載量を検出することが出来る給送装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明は、シートに当接して該シートを給送する給送手段と、シートを積載し、積載されたシートのうちの最上層のシートが前記給送手段に当接するように回動可能に支持された圧板と、圧板に積載されたシートを給送手段に圧接させるために圧板を付勢する付勢手段と、付勢手段の付勢力に抗して圧板を押圧し、シートを給送手段から一定距離離間させる離間手段と、離間手段を動かす離間駆動手段と、離間駆動手段が離間手段を駆動する際の、離間駆動手段にかかる駆動負荷を計測する計測手段と、圧板と離間手段と離間駆動手段のうちの少なくともどれか一つに負荷を付与する負荷付与手段とを有する。さらに、離間手段によってシートが給送手段から離間するときに負荷付与手段が負荷を付与するとともに、負荷付与手段は圧板の回動角度に応じて付与する負荷を変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、圧板上のシートを給送手段から離間させる離間動作の負荷を圧板の回動角度に応じて変えることで、離間動作時の圧板の角度すなわちシートの積載量に応じた駆動負荷の違いを計測し、この計測結果から簡単に概略の積載量を算出できる。また駆動負荷の計測に関しては、モータ駆動のＰＷＭデューティから算出できるため、新たに専用の計測手段を設ける必要も無い。このため、簡単な構成で、センサ追加によるコスト増加を抑えたシート残量検知が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態によるシート給送装置を備えたインクジェットプリンタの本体構成を表す斜視図。
【図２】図１のインクジェットプリンタ本体の断面図。
【図３】図１のシート給送装置を示す斜視図。
【図４】図３のシート給送装置の断面図。
【図５】図４の押下げ爪周辺の説明図。
【図６】図３のカセット内の用紙満載時での給紙動作の説明図。
【図７】図３のカセット内の用紙中載時での給紙動作の説明図。
【図８】図３のカセット内の用紙少載時での給紙動作の説明図。
【図９】本実施形態によるシート給送装置での給紙動作中のＰＷＭデューティのグラフ。
【図１０】本実施形態によるシート給送装置の積載量検出フローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のシート給送装置の実施形態について図面を参照して説明する。ここでは、本発明のシート給送装置を適用されたインクジェットプリンタを例にとって説明することにするが、勿論、本発明のシート給送装置はインクジェットプリンタ以外の装置にも適用可能である。
【００１５】
図１は本発明のシート給送装置を用いたインクジェットプリンタの主要内部構成を表す斜視図であり、図２は該インクジェットプリンタの主要部分を説明する断面図である。
【００１６】
図１及び図２に示されるインクジェットプリンタ本体１は、シートのおもて面にインク滴を吐出して画像を形成する記録部２と、装置内に積載されたシートである記録紙Pを一枚ずつ分離して給送するシート給送装置４と、を備える。シート給送装置４から分離給送された記録紙Pは、搬送路３１に配置された搬送ローラ３２で狭持されつつ搬送され、搬送路下流側に配置された記録部２に搬送される。
【００１７】
記録部２には、用紙搬送方向と直交する方向に往復動作するキャリッジ２１が配設されており、キャリッジ２２は、インクを記録紙に吐出する不図示のヘッドと、該ヘッドにインクを供給するインクタンク２２とを保持している。
【００１８】
このようなインクジェットプリンタでは、搬送部３から搬送された用紙の先端位置を所定位置まで搬送した後、キャリッジ２１を記録紙搬送方向と直交する方向に移動しながら前記ヘッドよりインク滴を吐出して、所定のライン分の画像データを用紙に記録する。その後、用紙を所定ライン分搬送し次の画像データを記録する。上記の手順を一枚分の記録データが終了するまで繰り返し、一枚分の記録が終了したら、排紙ローラ２４によって用紙を排紙トレイ２３に排出する。
【００１９】
図３は、本発明に係るシート給送装置４の斜視図であり、図４にはそのシート給送装置の断面図が示されている。図４（ａ）はカセット４００の側面の様子を説明する断面図であり、図４（ｂ）はローラ類等の状態を説明する断面図であり、図４（ｃ）は中板の押し下げ動作を説明する断面図である。このシート給送装置４は画像形成装置である上述のインクジェットプリンタに組み込まれ、Ａ４、レター（ＬＴＲ）やリーガル（ＬＧＬ）等いわゆる定形紙の給紙が可能である。
【００２０】
まず、本実施の形態の構成について説明する。図３に示すように、箱状の枠体４０１で構成されて上面が開口している給紙カセット４００が、インクジェットプリンタ本体に設けられたカセットガイド（不図示）に沿って、図２の右側から着脱可能に構成されている。給紙カセット４００の枠体４０１の内側には、端部を支軸４０１Ａで揺動可能に軸支された圧板としての中板４０２が配置されている。図４（ｂ）に示すように中板４０２と枠体４０１の底部との間には、付勢手段としてのコイルスプリング４０３が配置され、このコイルスプリング４０３の弾性力によって、中板４０２は図４中矢印Ｘ方向に付勢される。
【００２１】
中板４０２の支軸４０１Ａと反対側の端部の上方に、プリンタ本体のフレームによって支持されている給紙ローラ軸４０４が配置されている。給紙ローラ軸４０４には、給送手段として給紙ローラ４０５が取付けられている。
【００２２】
コイルスプリング４０３の弾性力により中板４０２が矢印Ｘ方向に付勢されて回動すると、中板４０２に積載された用紙Ｐのうち最上層の用紙Ｐ１が給紙ローラ４０５に当接して、中板４０２の回動が停止されて用紙を給送可能状態となる。
【００２３】
また、分離ローラ４０９が給紙ローラ４０５に対向して配置されており、分離ローラ４０９は支軸４０８Ａを中心に揺動自在なホルダ４０８に支持されている。ホルダ４０８は不図示のバネにより給紙ローラ４０５に向かって付勢され、その結果分離ローラ４０９と給紙ローラ４０５は圧接した状態を維持する。分離ローラ４０９は不図示のトルクリミッタを介してホルダ４０８に支持され、所定のトルク以上になるとホルダ４０８に対して回転するよう構成されている。そして、給紙ローラ４０５が回転駆動されると、中板４０２に積載された用紙Ｐが給紙ローラ４０５と分離ローラ４０９のニップ部に送り込まれる。ニップ部に導かれる用紙が一枚の場合、分離ローラ４０９は給送される用紙に連れ回る。しかし二枚の用紙が重なって給送された場合は用紙間の摩擦力よりもトルクリミッタによる摩擦力の方が勝り、分離ローラ４０９の回転は停止し重送された用紙のうちの下側の用紙は分離ローラ４０９に塞き止められ最上層の用紙のみが下流側に搬送される。
【００２４】
また、給紙動作で給紙カセット４００から下流側に飛び出した二枚目以降の用紙をカセット側に押し戻す戻しレバー４１０が設けられており、戻しレバー４１０は支軸４１０Ａを中心に回動可能かつ上下動可能に構成されている。
【００２５】
戻しレバー４１０の先端は、給紙ローラ４０５と分離ローラ４０９のニップ部に対して下流側で通紙経路外に退避し、ニップ部近傍では通紙経路内に進入し上流側で再度通紙経路外に退避する回動軌跡を描くよう配置されている。
【００２６】
また、ホルダ４０８と係合及び離間可能なホルダ解除レバー４１１が設けられていて、支軸４１１Ａを中心に回動可能に構成されている。ホルダ解除レバー４１１がホルダ４０８と係合する位置の場合、ホルダ４０８をバネ力に抗して給紙ローラ４０５から離間する方向に回動させ、結果、分離ローラ４０９が給紙ローラ４０５から離間する。他方、ホルダ解除レバー４１１がホルダ４０８と離間する位置の場合、ホルダ４０８はバネ力によって給紙ローラ４０５と分離ローラ４０９との圧接状態を維持する。
【００２７】
レバー４１０の支軸４１０Ａの端部とホルダ解除レバー４１１の支軸４１１Ａの端部にはそれぞれカムフォロア（不図示）が設けられている。各カムフォロアはそれぞれコントロールカム４１２のカム面と係合し、コントロールカム４１２の回転に応じて、戻しレバー４１０とホルダ４１１が所望の用紙分離動作をするようカム面が形成されている。
【００２８】
さらに、本発明のシート給送装置を構成する離間手段、およびこれを動かす離間駆動手段の例について説明する。
【００２９】
給紙ローラ軸４０４の搬送方向上流側には押下げカム軸４０６が設けられ、この軸の両端部であって中板４０２上の記録紙Ｐの紙幅よりも外側で記録紙Ｐと干渉しない位置に、押下げカム４０７が取付けられている。
【００３０】
また、給紙カセット４００に対して上下動（図中Ｘ方向またはその反対方向）可能に構成された押下げスライダ４１３が設けられている。押下げスライダ４１３は、枠体４０１に縦長の抜き穴状に設けられたスライドガイド部４０１Ｂに取り付けガイドされることで上下動自在に取付けられている。この押下げスライダ４１３の上部には上端突起部４１３Ａが形成されており、押下げスライダ４１３がコイルスプリング４１８によって上方に付勢されることにより押下げカム４０７の外周カム面に上端突起部４１３Ａを常に摺接するようにしている。そのため、押下げスライダ４１３は押下げカム４０７が回転することで押下げカム４０７のカムプロファイルに沿ってスライドガイド４０１Ｂに沿って矢印Ｘ方向に揺動する。
【００３１】
また、この押下げスライダ４１３の内側には押下げ爪４１４が設けられている。図５（ａ）は押下げスライダ４１３と押下げ爪４１４の構成を説明する図である。押下げ爪４１４は、押下げスライダ４１３に設けられているガイド穴４１３Ｂに押下げ爪４１４のガイド軸４１４Ａを係合させることにより、押下げスライダ４１３の揺動方向と交差する図中矢印Ｗ方向又はその反対方向に移動可能となっている。一方、押下げ爪４１４にはガイド軸４１４Ｂが形成され、枠体４０１に設けられたガイド穴４０１Ｃと係合している。押下げ爪４１４はバネ４１５によって常にＷ方向に付勢され、押下げ爪４１４のガイド軸４１４Ｂはガイド穴４０１Ｃのカム面４０１Ｄと摺接することで位置が決まる。押下げ爪４１４の端部には、移動方向（Ｗ方向）に向かって先端が形成された爪部４１４Ｃが設けられており、この爪部４１４Ｃに対向して中板４０２の先端側には中板爪４１６が取付けられている。中板爪４１６は中板４０２に対してスライド可能に構成され不図示のバネによって押下げ爪４１４に近づく方向に付勢されている。
【００３２】
そして、押下げスライダ４１３が上下動することにより、カム面４０１Ｄが軸４１４Ｂに摺動して押下げ爪４１４が移動する。押下げスライダ４１３が上方に移動するときには、押下げ爪４１４がバネ４１５の弾性力に抗して中板爪４１６から離れる方向（図中矢印Ｗと反対方向）に移動する。他方、押下げスライダ４１３が下方に揺動するときには、バネ４１５の弾性力により押下げ爪４１４の爪部４１４Ｃが中板爪４１６に係合するように移動するとともに、係合した中板爪４１６を押下げて中板４０２を矢印Ｘとは反対方向に一定の量だけ揺動させる。なお、押下げ爪４１４の爪部４１４Ｃが中板爪４１６と係合する際、押下げ爪４１４はバネ４１７の付勢力に抗して中板爪４１６をスライド方向（図中Ｗ方向）に押し、中板爪４１６が中板４０２の突当部（不図示）に突き当たる位置までスライドしている。
【００３３】
図５（ｂ）は押下げ爪４１４と中板爪４１６の周辺を説明する図である。図５に示すように、押下げ爪４１４の爪部４１４Ｃはそれぞれにロック面４１４Ｄとテーパ面４１４Ｅとを備え、中板爪４１６の爪部４１６Ａもそれぞれにロック面４１６Ｂとテーパ面４１６Ｃとをそれぞれ備えている。
【００３４】
中板４０２を矢印Ｘとは反対方向に揺動させようとすると、押下げ爪４１４のテーパ面４１４Ｅと中板爪４１６のテーパ面４１６Ｃとが係合するため押下げ爪４１４は矢印Ｗと反対方向に逃げて、中板４０２は移動が規制されず揺動可能である。また、中板４０２を矢印Ｘ方向に揺動させようとすると、押下げ爪４１４のロック面４１４Ｄと中板爪４１６のロック面４１６Ｂが係合して、押下げ爪４１４は矢印Ｗと反対方向に移動することができず、中板４０２は揺動が規制される。このように、押下げ爪４１４の爪部４１４Ｃと中板爪４１６の爪部４１６Ａとで、一方向の移動は規制され、他方向の移動は自由であるラチェット機構が構成されている。
【００３５】
また、給紙ローラ４０５、押下げカム４０７、およびコントロールカム４１２（図３）はギア連結され不図示の駆動源である給紙モータからの駆動を受けて回転駆動される。
【００３６】
なお、給紙カセット４００には、インクジェットプリンタ本体１から引き出した状態で、中板４０２を下まで押し下げると、押し下げた位置で中板４０２をロックするための図示しない中板ロック機構が設けられている。これにより、用紙Ｐの積載スペースを広く確保することができて中板４０２上に用紙Ｐのセットが容易にできる。そして、中板４０２が中板ロック機構でロックされている状態で給紙カセット４００をインクジェットプリンタ本体１に装着すると、装着途中で、カセットガイドに形成された図示しない中板ロック解除部により中板ロック機構による中板４０２のロックが解除される。
【００３７】
次に、第１の実施の形態であるシート給送装置４における一連の用紙給送動作について図６、図７および図８を用いて説明する。図６は中板４０２に積載されている用紙の積載量が多い場合（満載時）であり、図７は用紙の積載量が半分程度の場合（中載時）、図８は用紙の積載量が少量の場合（少載時）をそれぞれ示している。
【００３８】
給紙カセット４００をインクジェットプリンタ本体１から引き出した状態で、中板４０２を押し下げると、中板ロック機構（図示しない）によって中板４０２がロックされ、その状態で用紙束を中板４０２上にセットする。次に、給紙カセット４００をインクジェットプリンタ本体１に装着すると中板ロック解除部により中板ロック機構のロックが解除される。このとき、給紙カセット４００に取付けられた押下げスライダ４１３は、押下げカム軸４０６に取付けられた押下げカム４０７に当接した状態で装着される。
【００３９】
図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ）に示すように、給紙カセット４００が所定の位置に装着されると、押下げスライダ４１３に設けられている上端突起４１３Ａと押下げカム４０７の凹部４０７Ａとが係合し、待機状態となる。この状態では、押下げ爪４１４の爪部４１４Ｃが中板爪４１６の爪部４１６Ａに係合していて、積載されている用紙Ｐの上面と給紙ローラ４０５とは離間している。また、分離ローラ４０９は給紙ローラ４０５に圧接し、戻しレバー４１０は分離ローラの上流側、すなわち用紙が給紙ローラ４０５と分離ローラ４０９のニップ部への進入を阻止する位置にある。
【００４０】
給紙信号に基づき不図示の駆動源である給紙モータが回転を始めると、ギア列を介して給紙ローラ４０５及び押下げカム４０７ならびにコントロールカム４１２が回転する。図中の矢印に示すように給紙ローラ４０５は時計回りに、押下げカム４０７ならびにコントロールカム４１２は反時計回りに回転する。押下げスライダ４１３はコイルスプリング４１８の弾性力によって上方へ付勢されていて上端突起部４１３Ａが押下げカム４０７に常時当接しているため、押下げカム４０７のプロファイルに沿って上端突起部４１３Ａが移動する。これにより、押下げスライダ４１３がスライドガイド４０１Ｂに沿って上方へ揺動し、押下げスライダ４１３に取付けられた押下げ爪４１４も押下げスライダ４１３と同様に上方に揺動する。このとき、戻しレバー４１０はコントロールカム４１２のカム面と係合するカムフォロアがカム面に沿って回動することで分離ローラ下流側の通紙経路外の退避位置に移動する。
【００４１】
さらに給紙ローラ４０５を回転させると、押下げスライダ４１３がさらに上方へ揺動する。すると、押下げ爪４１４の軸４１４Ｂが枠体４０１のカム面４０１Ｄと摺動し、カム面４０１Ｄに沿って押下げ爪４１４は押下げスライダ４１３内を矢印Ｗと反対方向に略水平移動する。これにより、押下げ爪４１４と中板４０２に取付けられていた中板爪４１６との係合が外れて中板４０２の規制が解除される。中板４０２はコイルスプリング４０３によって常に上方へ付勢されているため、規制が解除されると中板４０２は支軸４０１Ａを中心に矢印Ｘ方向に上昇する。そして、中板４０２に積載された最上位の用紙Ｐ１が給紙ローラ４０５に圧接される（図６（ｂ）、図７（ｂ）、図８（ｂ））。さらに給紙ローラ４０５が回転することにより、給紙ローラ４０５と最上位の用紙Ｐ１の摩擦により用紙Ｐ１が図中の矢印Ｙ方向に給送される。
【００４２】
送り出された用紙が給紙ローラ４０５と分離ローラ４０９の間に到達すると、ニップ部において上述したように用紙は一枚ずつに分離される。押下げカム４０７が更に回転し押下げスライダ４１３の上端突起部４１３Ａを押下げ始める。押下げスライダ４１３はバネ４１８の弾性力に抗して、給紙カセット４００に形成されたガイド４０１Ｂに沿って下方へ移動する。押下げスライダ４１３が下方に揺動すると、押下げ爪４１４はガイド軸４１４Ｂがカム面４０１Ｄ（図５（ａ））に摺接しながらコイルスプリング４１５によって押下げスライダ４１３内を矢印Ｗ方向に移動する。
【００４３】
そして、押下げ爪４１４と中板４０２に取付けられた中板爪４１６とが係合を始める（図６（ｃ）、図７（ｃ）、図８（ｃ））。更に押下げカム４０７の回転が進むと、押下げ爪４１４のロック面４１４Ｄ（図５（ｂ））と中板爪４１６のロック面４１６Ｂ（図５（ｂ））が係合する。さらに、押下げ爪４１４の爪部４１４Ｃの下降に伴って中板爪４１６も下降して中板４０２が押し下げられる（図６（ｄ）、図７（ｄ）、図８（ｄ））。
【００４４】
このように押下げカム４０７によって押下げスライダ４１３を下方に揺動させることで、中板爪４１６が押し下げられる。これにより、コイルスプリング４０３の弾性力に抗して中板４０２を矢印Ｘとは反対方向に揺動させ、中板４０２上の最上位の用紙Ｐ１の上面と給紙ローラ４０５の間に一定量の隙間を空け給紙ローラ４０５と用紙最上面との間に一定量の離間がなされる。その際、上記の戻しレバー４１０はコントロールカム４１２のカム面に沿って不図示のカムフォロアが回動し用紙搬送経路に侵入しつつ給紙ローラ４０５と分離ローラ４０９のニップ部へ移動する。同時にホルダ解除レバー４１１はコントロールカム４１２のカム面に沿って不図示のカムフォロアが回動し、ホルダ４０８に軸支された分離ローラ４０９を給紙ローラ４０５から離間させる。分離ローラ４０９が給紙ローラ４０５から離間した後、戻しレバー４１０はコントロールカム４１２のカム面に沿って不図示のカムフォロアが更に回動し分離ローラ４０９の上流側の搬送経路外に退避する。
【００４５】
上述した戻しレバー４１０の一連の動きによって、給紙ローラ４０５と分離ローラ４０９とのニップ部に塞き止められていた２枚目以降の用紙は戻し爪４１０の先端によって給紙カセット内に押し戻される。その後、ホルダ解除レバー４１１はコントロールカム４１２のカム面に沿って不図示のカムフォロアがさらに回動する。これにより、ホルダ４０８に軸支された分離ローラ４０９を給紙ローラ４０５に再度圧接させ、一枚分離した記録紙を給紙ローラ４０５とのニップ部で狭持しつつ搬送する。こうして、給紙カセット４００内に積載された用紙から一枚分離し給送する動作が確実に行われる。
【００４６】
その後、給紙ローラ４０５をさらに回転させると、図６（ａ）、図７（ａ）、図８（ａ）に示すように、押下げスライダ４１３に設けられた上端突起４１３Ａと押下げカム４０７の凹部４０７Ａとが係合し、初期の待機位置（ホームポジション）に保持され一連の分離動作が終了する。上述した押下げ爪４１４と中板爪４１６の係合開始から用紙Ｐ上面と給紙ローラ４０５の間に一定距離離間がなされ、待機位置に戻るまでの一連の動作を以後は、「一定量離間動作」と呼ぶ。
【００４７】
その後、最上位の用紙Ｐ１は給紙ローラ４０５と分離ローラ４０９で挟持されて、下流側に備えられている搬送ローラ対３２に向けて分離搬送され、さらに用紙は搬送ローラ対３２により記録部２に搬送される。そして、引き続き給紙ローラ４０５を回転させれば、上記と同様にして、次の用紙Ｐを連続して給送することができる。
【００４８】
また本実施形態では、カセット枠体４０１の給紙方向先端側下方で、中板爪４１６に対応する位置に、ブレーキ板４２０が設けられている。ブレーキ板４２０は、バネ４２１によって中板爪４１６の方向に付勢されている。中板爪４１６が押下げ爪４１４に押され給紙方向に迫り出した状態で、中板４０２の回動に応じて中板爪４１６が下降すると、中板爪４１６先端に設けられた摺動部４１６Ｄと圧接摺動するよう、ブレーキ板４２０は配置されている。（図６（ｄ）、図７（ｄ）、図８（ｄ）参照）なお、中板爪４１６の摺動部４１６Ｄまたはブレーキ板４２０のいずれか一方は摺動抵抗の高いゴム材料（例えばシリコンゴム）で構成されている。
【００４９】
ブレーキ板４２０は枠体４０１の下方に設けられているため、中板４０２の先端が枠体４０１の下方まで回動し、更に中板爪４１６がブレーキ板４２０方向に移動したときのみ、ブレーキ板４２０と摺動部４１６Ｄは圧接摺動することになる。すなわち、一定量離間動作時に圧接摺動する。ブレーキ板４２０の作用については後述する。
【００５０】
上述した中板４０２の昇降動作では、図６、図７、図８に示すように、中板４０２に積載された用紙Ｐの積載量（積載高さ）が異なっても、押下げ爪４１４に設けられた複数の爪部４１４Ｃと中板爪４１６の爪部４１６Ａとが係合する位置が変わる。これにより、給紙ローラ４０５の回転開始からほぼ同じタイミングで中板４０２を給紙ローラ４０５から離間させられる。更に、積載されている用紙Ｐの最上面と給紙ローラ４０５との間に一定量の離間を行うことが出来る。給紙ローラ４０５と用紙を一定量離間させる事で給紙開始から給紙ローラ４０５に用紙が圧接するまでの時間が均一となり給紙動作時間を一定に出来る。また、給紙ローラ４０５に近い位置で用紙を離間させ待機させることで、中板４０２が勢い良く上昇することを防ぎ、給紙時に発生する用紙と給紙ローラ４０５の衝突音を低減できる効果がある。
【００５１】
シート給送装置の駆動用のモータとしてDCモータを用いている。そして、DCモータの駆動制御方法としてはPWM（パルス幅変調方式）制御が用いられている。また、駆動系にはエンコーダが設けられエンコーダの出力からその時点での駆動系の駆動量や駆動速度を算出できるようシステム構成されている。これらの駆動量や駆動速度などの駆動情報を元に、DCモータに通電するパルス幅を変調（デューティを変化）させ、目標とする駆動量や駆動速度に到達させるフィードバック制御により、本実施形態にかかるシート給送装置の駆動系は駆動制御されている。ここでパルス幅を大きく（デューティを大きく）するとモータ出力は大きくなり、パルス幅を小さく（デューティを小さく）するとモータ出力は小さくなる。すなわち、モータ駆動中において駆動系に係る負荷が増加した場合、モータ出力を上げるべくPWMのデューティを上げ、負荷が減少した場合、モータ出力を抑えるべくPWMのデューティを下げるよう制御がなされる。
【００５２】
図９は給紙カセット４００の用紙積載量が満載／中載／少載時における各給紙動作中のPWMデューティの変化を表した代表的なグラフである。横軸は時間を表し、一枚給紙開始から給紙終了までを表している。また、縦軸はPWMデューティを表す。実線は満載時、一点鎖線は中載時、点線は少載時のPWMデューティを示す。給紙を開始すると、戻しレバー４１０の退避動作、押下げ爪４１４と中板爪４１６の係合解除、給紙ローラ４０５と用紙の圧接、用紙の一枚分離動作等、上述した一連の給紙動作において駆動系にかかる負荷の大きさに応じてPWMデューティが増減している。
【００５３】
カセット４００内の用紙積載量が満載時の一定量離間動作では、図６（ｄ）、図６（ａ）のように、給紙動作中で中板爪４１６の摺動部４１６Ｄが下方に移動すると、摺動部４１６Ｄとブレーキ板４２０とは接触状態を保っている。また、カセット４００内の用紙積載量が中載時の一定量離間動作では、図７（ｄ）、図７（ａ）のように、満載時と同様、中板爪４１６の摺動部４１６Ｄはブレーキ板４２０と接触している。しかし、図７（ｃ）に示すように中板爪４１６と押下げ爪４１４が係合開始時にまだ摺動部４１６Ｄがブレーキ板４２０と同じ高さに下がっていないため、摺動部４１６Ｄとブレーキ板４２０が接触を始めるタイミングは満載時よりも遅れることになる。
【００５４】
さらに、カセット４００内の用紙積載量が少量の場合、図８（ｄ）、図８（ａ）のように、中載時よりも更に遅れて摺動部４１６Ｄとブレーキ板４２０とが接触を始める。
【００５５】
このことから、給紙動作における一定量離間動作で、満載時にはブレーキ板４２０による負荷トルクが駆動系の負荷トルクに上乗せされ一定量離間動作初期で負荷トルクが増加し、これ以降給紙待機時まで増加した状態を維持する。また、用紙積載量が減少するにつれて負荷トルクが増加するタイミングが次第に遅れていく。すなわち、積載されている用紙Ｐの最上面が給紙ローラ４０５から一定量の離間を行うときにブレーキ板４２０等が、負荷を付与する負荷付与手段となって、中板（圧板）の回動角度に応じて前記負荷を変化させている。
【００５６】
一定量離間動作以外の動作に関しては、カセット４００内の用紙積載量に関わらず、給紙ローラ４０５と用紙との圧接力、分離ローラ４０９と給紙ローラ４０５との圧接力、戻しレバー４１０とホルダ解除レバー４１１の回動トルク等は一定に設定されている。このため、給紙動作のモータ負荷トルクの変動は、一定量離間動作時に負荷トルク変動カーブに差が生じ、一定量離間動作以外では積載量に関わらず同じとなる。すなわち、給紙動作中モータ駆動のPWMデューティの変動カーブは、一定量離間動作時に変動に差が生じ（図９中Aの範囲）、一定量離間動作以外では積載量に関わらず同じとなる（図９中Bの範囲）。このＰＷＭデューティ変動カーブの差を計測手段で検出すれば、カセット４００内の概略の用紙積載量を検知できる。
【００５７】
図１０はカセット４００内の用紙積載量の検出ならびに装置表示部の制御フローチャートである。ＨはＰＷＭデューティが上述した増加カーブを迎えたかどうかの判断をするための閾値である。ＣはＰＷＭデューティが閾値Ｈを超えた時の給紙開始からのモータ駆動量（第１の駆動量）である。満載時にＰＷＭデューティが閾値Ｈを超えるときのモータ駆動量（第２の駆動量）をＣ１、ラスト紙（最後の１枚積載されている時）のＰＷＭデューティが閾値Ｈを超える時の駆動量（第３の駆動量）をＣ２とすると、以下の計算式でカセット内の用紙積載残量割合Ｒを概略算出することが出来る。
【００５８】
用紙積載残量割合Ｒ（％）＝（Ｃ２−Ｃ）／（Ｃ２−Ｃ１）×１００
以下にフローチャートの詳細を図１０に基づいて説明する。印字命令が出されると給紙モータ駆動が開始され、同時にモータの駆動量カウントが開始される（ステップＳ５０１）。次に、給紙モータのＰＷＭデューティの値を閾値Ｈと比較し（ステップＳ５０２）、閾値Ｈを超えた場合はそのときの駆動量Ｃを記憶する（ステップＳ５０３）。上記の計算式によりカセット内用紙積載残量割合Ｒを算出する（ステップＳ５０４）。表示部に用紙積載残量割合Ｒを表示する（ステップＳ５０５）。さらに、１０＜Ｒ≦５０なら用紙の準備を促すメッセージを表示部に表示し（ステップＳ５０６）、Ｒ≦１０ならまもなく用紙が無くなることを知らせるメッセージを表示する（ステップＳ５０７）。
【００５９】
このような表示動作により、オペレータは用紙の概略残量をあらかじめ知り用紙補給に備えることができ、いきなり用紙切れして印字できなくなり立ち往生するといったトラブルを回避できる。
【００６０】
本実施形態では、残量５０％と１０％での２段階の状態遷移としているが、更に細かく分割して、オペレータに対してきめ細かく残量に応じた案内表示を行うことも可能である。
【００６１】
また、表示部に目盛り等を用いたインジケータ部を設け、上記残量割合Rの変化が視覚的に分かるように示すことも可能である。
【００６２】
したがって本発明によると、新たな用紙積載量検出のためのセンサを追加することなくカセット内の用紙残量を検知することができ、複雑な機構も必要なく容易に構成できる。このためコストも抑えられる。
【符号の説明】
【００６３】
４・・・シート給送装置、４０２・・・中板、４０３・・・コイルスプリング、４０５・・・給紙ローラ、４０７・・・押下げカム、４１３・・・押下げスライダ、４１４・・・押下げ爪、４１６・・・中板爪、４２０・・・ブレーキ板、Ｐ・・・用紙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートに当接して該シートを給送する給送手段と、
シートを積載し、積載されたシートのうちの最上層のシートが前記給送手段に当接するように回動可能に支持された圧板と、
前記圧板に積載されたシートを前記給送手段に圧接させるために前記圧板を付勢する付勢手段と、
前記付勢手段の付勢力に抗して前記圧板を押下げ、前記シートを前記給送手段から一定距離離間させる離間手段と、
前記離間手段を駆動する離間駆動手段と、
前記離間駆動手段が前記離間手段を駆動する際の、前記離間駆動手段にかかる駆動の負荷を計測する計測手段と、
前記圧板と前記離間手段と前記離間駆動手段のうちの少なくともどれか一つに負荷を付与する負荷付与手段とを有し、
前記離間手段によって前記シートが前記給送手段から離間するときに前記負荷付与手段が負荷を付与するとともに、
前記負荷付与手段は前記圧板の回動角度に応じて、付与する負荷を変化させることを特徴とするシート給送装置。
【請求項２】
前記計測手段によって計測された負荷が所定の閾値を超えるまでの、前記離間駆動手段の第１の駆動量と、
前記シートを満載した時の前記圧板の回動角度に応じた負荷が前記閾値を超えるまでの、前記離間駆動手段の第２の駆動量と、
前記シートを１枚積載した時の前記圧板の回動角度に応じた負荷が前記閾値を超えるまでの、前記離間駆動手段の第３の駆動量と、
前記第１の駆動量と、前記第２の駆動量および第３の駆動量を比較して前記シートの積載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】
前記離間駆動手段はDCモータを含んでおり、
前記計測手段は前記DCモータの駆動時のＰＷＭデューティから、前記離間駆動手段にかかる駆動の負荷を算出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１】
シートに当接して該シートを給送する給送手段と、
シートを積載し、積載されたシートのうちの最上層のシートが前記給送手段に当接するように回動可能に支持された圧板と、
前記圧板に積載されたシートを前記給送手段に圧接させるために前記圧板を付勢する付勢手段と、
前記付勢手段の付勢力に抗して前記圧板を押下げ、前記シートを前記給送手段から一定距離離間させる離間手段と、
前記離間手段を駆動する離間駆動手段と、
前記離間駆動手段が前記離間手段を駆動する際の、前記離間駆動手段にかかる駆動の負荷を計測する計測手段と、
前記圧板と前記離間手段と前記離間駆動手段のうちの少なくともどれか一つに負荷を付与する負荷付与手段とを有し、
前記離間手段によって前記シートが前記給送手段から離間するときに前記負荷付与手段が負荷を付与するとともに、
前記負荷付与手段は前記圧板の回動角度に応じて、付与する負荷を変化させることを特徴とするシート給送装置。
【請求項２】
前記計測手段によって計測された負荷が所定の閾値を超えるまでの、前記離間駆動手段の第１の駆動量と、
前記シートを満載した時の前記圧板の回動角度に応じた負荷が前記閾値を超えるまでの、前記離間駆動手段の第２の駆動量と、
前記シートを１枚積載した時の前記圧板の回動角度に応じた負荷が前記閾値を超えるまでの、前記離間駆動手段の第３の駆動量と、
前記第１の駆動量と、前記第２の駆動量および第３の駆動量を比較して前記シートの積載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】
前記離間駆動手段はDCモータを含んでおり、
前記計測手段は前記DCモータの駆動時のＰＷＭデューティから、前記離間駆動手段にかかる駆動の負荷を算出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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１２１７６５（Ｐ２０１１−１２１７６５Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８２６９６（Ｐ２００９−２８２６９６）
【出願日】平成２１年１２月１４日（２００９．１２．１４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１４日（２００９．１２．１４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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