JP2009249124A - 送給装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】余分な制御装置、駆動装置を必要とせず、ハガキや光沢紙、ラベル紙、超厚紙、薄紙などに幅広く対応するものとする。
【解決手段】回動して記録紙Ｓ束を給送する給紙コロ１１と、給紙コロ１１に記録紙Ｓ束を付勢して給紙を行う底板１８と、底板１８の下流において複数のシートから一枚のシートだけを分離し搬送する分離手段と、を備えた給送装置におい、前記底板１８の付勢力を断続的又は連続的に変化させる付勢力変化カム２４を備え、付勢力変化カム２４は、一連の給紙分離搬送動作における前記底板１８の記録紙Ｓの束の最上記録紙に対する付勢力を、給紙分離搬送動作に伴って付勢力が小さい状態から付勢力が大きい状態へ変更する。
【選択図】図７

Description

本発明は、給紙装置及び画像形成装置に係り、特にシート類束を給送する回動可能な給送回動体と、給送回動体にシート類束を付勢して給紙を行う給紙手段と、前記給紙手段の下流において複数のシートを一枚だけ分離し搬送させる分離手段とを備えた給送装置及びこの給送装置を備えた画像形成装置に関する。

近年、画像形成装置には、ハガキや光沢紙、ラベル紙、超厚紙、薄紙など、ますます幅広い範囲の用紙対応力が要求されている。一般の画像形成装置における手差し給紙では、給紙枚数が比較的少なく、少数枚セット時と満載セット時の給紙性能にさほど差が見られないため、これらの特殊な用紙の通紙には、手差し給紙が用いられることが多い。

一方で、画像形成装置の小型化、低コスト化も強く望まれている。一般の給紙分離装置で最も小型で、低コストで知られるのが、フリクションパッド分離方式である。フリクションパッド方式では、一般的に、給紙圧によってシート類積載部に積載されたシート類を給紙コロに押し付けてシート類を給紙する給紙部と、給紙部の下流において、分離圧によって摩擦部材（フリクションパッド）をシート類に押し付けて最上シートのみを分離する分離部により構成される。

ここで、近年対応が要求されているハガキや光沢紙、ラベル紙、超厚紙、薄紙などに幅広く対応した給紙分離装置を実現するには、給紙圧・分離圧の設定が非常に重要である。何故なら、正常な給紙・分離を実現するのに必要な給紙圧、分離圧は、通紙する紙種、紙厚によってそれぞれ異なるからである。

例えば給紙圧に関してみると、給紙圧が大き過ぎると、薄紙などで、シート類を何枚も重なったブロックのまま分離部に送ってしまうラッシュという現象が起こりやすい。ラッシュが起こると、下流の分離部で適正に最上シートだけを分離することが難しくなる。

また、給紙圧が小さ過ぎると、厚紙などで、満載時や、耐久的に使用後給紙コロのμが小さくなったときに、シート類を給紙することが難しくなり、不送りする場合がある。

これらの問題を解決するために次のような技術が提示されている。特許文献１には、紙種や紙厚に応じて、ユーザの操作により給紙圧を変化できるようにするため、給紙トレイ内に上下動自在に支持されて複数枚の用紙束を積載した底板と、底板の上方に設けられた給紙ローラと、底板を給紙ローラに向けて付勢する押圧スプリング及び補助スプリングとを備え、底板に積載した用紙束を給紙ローラに当接させて用紙を１枚ずつ給紙する給紙装置において、底板には補助スプリングの付勢力を変更する可変部を設けるものが記載されている。

また、特許文献２には、給紙トレイに積載された多数枚のシートに加圧下に接触し、この給紙トレイから最上位のシートを送り出す給紙ローラと、この給紙ローラの給紙方向下流側に位置し、給紙ローラにより複数枚のシートが送り出された際に最上位のシートのみを分離して搬送する搬送ローラ及び分離ローラとを有するシート搬送装置において、上記給紙ローラがシートに接触している間の接圧荷重を可変する接圧荷重可変装置が設けられており、この接圧荷重可変装置により上記搬送ローラ及び分離ローラがシートの分離・搬送を行っている間における上記給紙ローラの接圧荷重を低下させるようにし分離時に起こる重送を防いでいるものが記載されている。

また、特許文献３には、給送カセットに積載されたシート材を一枚ずつ分離給送する給送装置において、前記給送カセットに積載された複数枚のシート材の送り方向先端側を一枚ずつ捌くプレ分離ローラを有するものが記載されている。

そして、特許文献４には、シート給送装置は、複数枚のシートを積載するシート積載手段と、このシート積載手段上のシートを送り出す給送手段と、シート積載手段上のシートを給送手段に接触させるシート押圧手段と、給送手段と共働してシートを１枚ずつ分離する分離手段とを備え、更に、シート積載手段上のシートに振動を加える加振手段を有し、シートは、加振手段によって振動させられて、互いに分離されやすくなり、給送手段によってシート積載手段から送り出され、分離手段によって確実に１枚ずつ分離されて給送されるものが記載されている。
特開２００６−５２０３１公報 特開２００６−２４８６９１公報 特開平１１−２４０６３６号公報 特開２０００−０６２９９０公報

しかしながら特許文献１のものは、給紙圧設定がユーザの設定によるものなので、設定間違いなどをする可能性があり、また、アプライアンスとしても操作が煩わしいという問題がある。

また、特許文献２に記載のものは、給紙開始直後において給紙圧は、シートを搬送させるのに十分大きい値を保ったままなので、分離部にシート類がラッシュで突入する可能性がある。更に確実に重送を防ぐためには上流の給紙部において、分離部へのラッシュ突入を防ぐことが望ましい。また、シート類の検知手段、制御手段が必要となり、コストアップとなるという問題がある。

更に、特許文献３のものは、プレ分離ローラが給紙前に動作して予め紙を捌くので、分離部へのラッシュを防ぐことが可能であるが、プレ分離ローラと、その駆動源が必要となるため、コストアップ、装置の大型化は避けられないという問題がある。

そして、特許文献４のものは、振動発生部が必要となり、コストアップ、装置の大型化は避けられないし、振動による捌き効果にもばらつきが出やすいという問題がある。

そこで、本発明は、余分な制御装置、駆動装置を必要とせず、ハガキや光沢紙、ラベル紙、超厚紙、薄紙などに幅広く対応する給送装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、回動してシート類束を給送する給送回動体と、前記給送回動体にシート類束を付勢して給紙を行う給紙手段と、前記給紙手段の下流において複数のシートから一枚のシートだけを分離し搬送する分離手段と、を備えた給送装置において、前記給紙手段の付勢力を断続的又は連続的に変化させる付勢力変更手段を備え、付勢力変更手段は、一連の給紙分離搬送動作における前記給紙手段のシート類束の最上シートに対する付勢力を、給紙分離搬送動作に伴って付勢力が小さい状態から付勢力が大きい状態へ変更する給送装置である。

請求項２の発明は、請求項１記載の給送装置において、前記付勢力変更手段を前記給送回動体に連動させる連動手段を備えることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２記載の給送装置において、前記給紙手段は、複数のシート類を積載可能で、前記給送回動体に離間可能な底板と、付勢力を発生させる弾性部材とで構成され、前記付勢力変更手段は、前記弾性部材の端部を保持する共に、回動可能な弾性部材受部材で構成され、前記連動手段は、前記回動軸に略固定された給送回動体と、前記回動軸に係止し、かつ弾性部材受部材と接触可能に配置された付勢力変化カムとを備えて構成されることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３記載の給送装置において、前記弾性部材受部材の支点となるピン形状部は、前記回動軸を保持するフレームに設けられていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項３記載の給送装置において、前記弾性部材は、引張スプリングであることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項３記載の給送装置において、前記弾性部材は、圧縮スプリングであることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１記載の給送装置において、前記給送回動体は、その回動方向に沿って断続的又は連続的に表面の摩擦係数が小さくなるように変化することを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項７記載の給送装置において、請求項７に記載の給送装置において、前記給送回動体は、プラスチック材からなるハブ部に、異なる摩擦係数を持つ二種類以上の材質のゴム材を、その回動方向に沿って摩擦係数が小さく変化するように巻き付けて構成されていることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項７記載の給送装置において、前記給送回動体は、表面を無数の微小凹凸形状としたプラスチック材からなるハブ部に、ハブ部よりも摩擦係数の大きな一種類以上のゴム材を、その回動方向に沿って摩擦係数が小さく変化するように巻き付けて構成されることを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項７記載の給送装置において、前記給送回動体は、プラスチック材からなるハブ部に、無数の突起を持つゴム材を、その回動方向に沿って突起高さが低く変化するように巻き付け手構成されることを特徴する。

請求項１１の発明は、請求項７記載の給送装置において、一連の給紙分離搬送動作における前記給紙手段のシート類束の最上シートに対する付勢力と、前記給送回動体がシート類に接触している部分のシート類に対する静摩擦係数は、給紙分離搬送動作の時間経過に伴い、付勢力が小さく、かつ給送回動体がシート類に接触している部分の静摩擦係数が小さい第一状態と、付勢力が第一状態より大きく、かつ給送回動体がシート類に接触している部分の静摩擦係数が第一状態より大きい第二状態と、付勢力が第二状態より大きく、かつ給送回動体がシート類に接触している部分の静摩擦係数が第一状態より大きい第三状態、の少なくとも３つの状態に順に移行するように前記給送回動体と前記付勢力変更手段を構成したことを特徴とする請。

請求項１２の発明は、請求項１１に記載の給送装置において、前記給紙手段のシート類束の最上シートに対する付勢力と、前記給送回動体がシート類に接触している部分の静摩擦係数は、前記第一状態においては、付勢力が０．５Ｎ以上で１．０Ｎより小さく、かつ給送回動体がシート類に接触している部分の静摩擦係数が０．７以上で１．２より小さく、前記第二状態においては、付勢力が２．５Ｎ以上で３．５Ｎより小さく、かつ給送回動体がシート類に接触している部分の静摩擦係数が１．２以上で、前記第三状態においては、付勢力が４Ｎ以上で、かつ給送回動体がシート類に接触している部分の静摩擦係数が１．２以上である、ことを特徴とする。

請求項１３の発明は、請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の給送装置を備えたことを特徴とする画像形成装置である。

本発明に係る送給装置及び画像形成装置によれば、余分な制御装置、駆動装置を必要とせず、ハガキや光沢紙、ラベル紙、超厚紙、薄紙などに幅広く対応することができるという効果を奏する。

以下本発明を実施するための最良の形態としての実施例を図面に基づいて説明する。

以下本発明の実施例に係る画像形成装置について説明する。以下、本発明を画像形成装置であるレーザプリンタ１００に適用した例を示す。図１はレーザプリンタの外観構成を示す概略斜視図、図２はレーザプリンタの内部構造を示す概略断側面図である。

レーザプリンタ１００は、図１に示すように、装置本体１０１の最下部にシート類である記録紙Ｓが束として配置される給紙カセット１が配置されている。また、装置本体１０１前方には記録紙Ｓが差し込まれる手差し給紙ユニット９が設けられている。また、装置本体１０１の上部には、装置本体１０１内部で印刷されたシートが排出され積載される排紙トレイ２が配置されている。

装置本体１０１の内部には、図２のように、装置本体内にＹ，Ｍ、Ｃ、Ｋ各色毎のドラム形状の感光体３、感光体周りに配設された電子写真プロセス部材、静電潜像を形成するためのレーザ光を照射する光書き込みユニット４、各感光体上に形成された各色トナー像を記録紙Ｓに転写するための中間転写ベルト５、トナー像が転写された記録紙Ｓに対して定着処理を行う定着装置６などの画像形成に関与する機構部が配置されている。また、中間転写ベルト４０に対する記録紙Ｓの給紙・搬送経路は、装置本体内の手前側でほぼ垂直方向に設定されており、前記給紙カセット１に配置された記録紙Ｓは、給紙コロ７により前記給紙・搬送経路に給紙される。また、給紙カセット１が手前方向に引き出し自在に装置本体１０１に設けられている。

給紙カセット１に積載された記録紙Ｓは、給紙コロ７で給紙され、図２に示した給紙・搬送経路を通って印刷され排紙トレイ２に排紙される。手差し給紙の場合には、給紙ユニット９のシート積載台１０に積載された記録紙Ｓは、給紙開始時、手差用の給紙コロ１１で給紙され、搬送経路を通って印刷され、排紙トレイ２に排紙される。

図３は給紙ユニットを示す斜視図である。記録紙Ｓの束はシート積載台１０上に積載される。シート積載台１０には、記録紙Ｓの端をそろえるためにスライド移動可能にフェンス部品１２が設けてある。使用者は記録紙Ｓの束をシート積載台１０に積載したのち、フェンス部品１２を狭めるようにスライド移動させる。このようにシート類をセットすることで記録紙の斜め送りを防ぐことができる。

更に本発明における手差給紙ユニットの構成例を説明する、図４は手差し給紙ユニットを示す斜視図、図５は手差給紙ユニットの作動の状態を示す正面図である。なお、図４には説明の便宜上、必要最低限の構成のみ表示している。回動軸１４には前記手差し用給紙コロ１１、空振りコロ１３、底板昇降カム２５、従動欠歯ギヤ１６が同軸上に設けられている。また、記録紙Ｓの束の積載時、記録紙Ｓの先端は底板１８上にあり、この底板１８の中央部には給紙パッド１９が設けられている。

底板１８の記録紙の搬送方向（矢印Ａ）下流には、分離パッド２１及び分離パッド２１を保持する受台２０が設けられており、記録紙Ｓを分離させる分離圧を発生させるため、受台２０は分離圧縮スプリング２８により給紙コロ１１側へ付勢されている。

また、底板１８を給紙コロ１１側へ付勢する弾性部材として引張スプリング２２を、底板１８と弾性部材受部材２３との間に設けている。弾性部材受部材２３は付勢力変化カム２４と接触しており、付勢力変化カム２４の回転により引張スプリング２２の引張り量が変わり、付勢力が変化できるように構成されている。なお、底板昇降カム２５及び付勢力変化カム２４は、同一の回動軸１４に固定されている。

また、底板昇降カム２５は、底板１８に接触するよう設けられており、回動軸１４の回動により底板昇降カム２５の回動を介して、底板１８は昇降可能となっている。待機状態では底板１８は底板昇降カム２５により下げられ、給紙コロ１１と離間された状態であり、記録紙Ｓは給紙コロ１１に付勢されない。給紙状態では底板１８と底板昇降カム２５は離間しており、底板１８は上げられ、記録紙Ｓを給紙コロ１１に向け付勢する。

また、回動軸１４には従動欠歯ギヤ１６が設けられている。この従動欠歯ギヤ１６の上流には図示しない別の駆動源を持つ駆動ギヤ１７が配置されている。更に回動軸１４にはボス形状部２６ａが形成されたディスク部品２６が固定され、ボス形状部２６ａと図示しないフレーム１５に設けられた引掛部１５ａとに、駆動引張スプリング２９の両端輪が引っ掛けられている。

また、図示しないフレーム１５には係止手段としてソレノイドフラッパ２７ａを持つ電磁ソレノイド２７が設置されており、電気的なＯＮ／ＯＦＦによってソレノイドフラッパ２７ａのツメがディスク部品のストッパ形状部２６ｂに係止したり、係止を解除したりすることができる。

そして、この給紙ユニット９は、待機状態では、図４に示すように、底板昇降カム２５の大径部により底板１８は下方へ押し下げられており、記録紙Ｓはその先端が給紙パッド１９の上側に位置している状態で待機している。

このとき、図５に示すように、に駆動引張スプリング２９はある程度引っ張られた状態になるように、ディスク部品２６のボス形状部２６ａの位置が設定されており、駆動引張スプリング２９には矢印Ｂの方向に軸を回動させようとするエネルギーが蓄えられているが、ソレノイドフラッパ２７ａのツメがディスク部品２６のストッパ形状部２６ｂに係止しているため、回動軸１４は停止した状態のままである。またこのとき、図４のように従動欠歯ギヤ１６の欠歯の位置が駆動ギヤ１７の歯の部分にあり、駆動ギヤ１７の回転は従動欠歯ギヤ１６に伝わらない。

ここで、給紙信号が与えられると、駆動ギヤ１７が回転した後、電気信号によりソレノイドフラッパ２７ａのツメが作動し、ディスク部品２６のストッパ形状部２６ｂへの係止が解除され、回動軸１４は回動を始める。続けて、従動欠歯ギヤ１６のギヤが駆動ギヤ１７に噛み合うことによって、駆動ギヤ１７の回転によって軸が回動を続ける。

回動軸１４の回動に伴い、底板１８は引張スプリング２２より常に給紙コロ１１側へ付勢されているので、底板昇降カム２５を介して底板１８は給紙コロ１１側へ上昇し，記録紙Ｓを給紙コロ１１へ圧接させる。更に給紙コロ１１の回転に従い記録紙Ｓは搬送方向Ａの方向へ送られ，下流の分離パッド２０に到達した後最上紙だけが分離され，更に下流の，図示しない作画手段によって，最上の記録紙に作画が行われる。

さて、従来のように給紙開始直後の付勢力が大きいと、記録紙Ｓがブロック状に複数枚重なって分離部へ給送されるラッシュと呼ばれる現象が起こることがある。次にこのラッシュが起こらない条件を説明する。図６は記録紙がラッシュしない条件を説明する模式図である。

まず、図６（ａ）に示すように、底板１８上にセットされた記録紙Ｓの枚数をＬ枚とする。

重力が印刷用紙に及ぼしている力を、１枚あたりｍｇとし、印刷用紙の厚さを１枚あたりｔとする。このとき底板１８は、シート類の全質量を持ち上げているのではなく、シート類の先端部分を持ち上げているに過ぎないので、ｍｇは、シート類の全面積分の重量とは異なる。即ち、シート類の全面積分の重量からｍｇを引いた分はシート積載台１０（図３参照）によって支えられている。ここで、全ての記録紙Ｓを持ち上げるのに最低限必要な力を、αとすると、

α＝Ｌ＊ｍｇ
となる。

また、給紙パッド１９を含む底板１８の重量をＭとして、付勢力を発生させる引張スプリングのバネ特性を、次のように設定する。ここで、バネ定数をｋ、ｘだけ変位したときのスプリングを、発生圧をＱとして、

Ｑ＝ｋ＊ｘ＋Ｍ＋Ｐ
ｋ＝ｍｇ／ｔ

このとき、
Ｑ＝ｋ＊ｘ＋Ｍ＋Ｐ＝ｍｇ＊ｘ／ｔ＋Ｍ＋Ｐ
であるが、厚さｔのシートをＬ枚セットしたときは、
ｘ＝ｔ＊Ｌ なので、
Ｑ＝ｍｇ＊Ｌ＋Ｍ＋Ｐ＝α＋Ｍ＋Ｐ
となる。

つまり、このときスプリング圧Ｑは、Ｌの値に関わらず、αの部分はＬ枚の印刷用紙の束を持ち上げるのに使われ、Ｍの部分は底板１８を持ち上げる分に使われるので、残りのＰの部分が、最上シートを給紙コロに押し付ける圧となる。これを給紙圧Ｐと呼ぶ。一般のシートにおいては、ｔが大きいほどｍｇも大きくなるので、ｍｇ／ｔの値はシートによってあまり差がない。

図６（ｂ）に示すＬ枚のシートを、図６（ｃ）に示すように１枚目のブロック、２〜ｎ枚目のブロック、ｎ＋１〜Ｌ枚目のブロックに分け、各々のブロックにかかる力関係を図６（ｄ）、図６（ｅ）、図６（ｆ）に示す。

ここで図中の、
μＲ：給紙コロと最上シートの間の静摩擦係数、
μＳ：最下シートと給紙パッドの間の静摩擦係数、
μｎ〜ｎ＋１：ｎ枚目のシートとｎ＋１枚目のシートの間の静摩擦係数（紙間摩擦係数）、
ｍｇｉ（ｉ＝１、２、…．ｎ）：ｎ枚目のシートに重力が及ぼす力
である。

まず、ｎ＋１〜Ｌ枚目のブロックにかかる力関係を図６（ｆ）に示す。
重力方向にかかる力は、
弾性体からの付勢力（上向き）：Ｐ＋α
ブロックにかかる重力（下向き）：Σｍｇｉ（ｉ＝ｎ＋１〜Ｌ）
力のつり合いにより、ｎ枚目のシートから受ける力（下向き）は、
Ｐ＋αーΣｍｇｉ（ｉ＝ｎ＋１〜Ｌ）

搬送方向にかかる力は、
ｎ枚目の紙につられてブロックが搬送方向に進もう（ラッシュ）とする力（搬送方向向き）：μｎ〜ｎ＋１｛Ｐ＋αーΣｍｇｉ（ｉ＝ｎ＋１〜Ｌ）｝
給紙パッドによって、ブロックが進もうとするのを抑制する力（搬送方向と反対方向）：μｓ（Ｐ＋α）
よって、
μｓ（Ｐ＋α） ＞ μｎ〜ｎ＋１｛Ｐ＋αーΣｍｇｉ（ｉ＝ｎ＋１〜Ｌ）｝
が成り立てば、このブロックがつられて下流の分離部へ進むことはない。

本式は、Σｍｇｉ（ｉ＝ｎ＋１〜Ｌ）の値が小さいほど、即ち最下シートと最下から２番目のシートの２枚がブロックのような状態のときに、左辺と右辺が接近し、ラッシュが起こりやすくなると言えるが、μｓの設定が、従来機においても、紙間μに比べて十分高いものになるように給紙パッド１９の材質を設定することができるので、従来機においてもこの部分がラッシュすることは起こりにくい。

次に、２〜ｎ枚目のブロックにかかる力関係を図６（ｅ）に示す。この部分のブロックのラッシュが、従来機でも度々問題になるところであり、本発明の解決しようとする課題の部分である。

重力方向にかかる力は、
下方のｎ＋１枚目のシートから受ける力（上向き）は、作用反作用の法則により、：Ｐ＋αーΣｍｇｉ（ｉ＝ｎ＋１〜Ｌ）
ブロックにかかる重力（下向き）：Σｍｇｉ（ｉ＝２〜ｎ）
力のつり合いにより、最上シート（１枚目）から受ける力（下向き）は、
：Ｐ＋αーΣｍｇｉ（ｉ＝ｎ＋１〜Ｌ）−Σｍｇｉ（ｉ＝２〜ｎ）
＝Ｐ＋α−Σｍｇｉ（ｉ＝２〜Ｌ）

搬送方向にかかる力は、
１枚目の紙につられてブロックが搬送方向に進もう（ラッシュ）とする力（搬送方向向き）：μ１〜２｛ Ｐ＋α−Σｍｇｉ（ｉ＝２〜Ｌ）｝
ｎ＋１枚目のシートによって、ブロックが進もうとするのを抑制する力（搬送方向と反対方向）：μｎ〜ｎ＋１｛Ｐ＋αーΣｍｇｉ（ｉ＝ｎ＋１〜Ｌ）｝
よって、
μｎ〜ｎ＋１｛Ｐ＋αーΣｍｇｉ（ｉ＝ｎ＋１〜Ｌ）｝＞μ１〜２｛ Ｐ＋α−Σｍｇｉ（ｉ＝２〜Ｌ）｝ ・・・式（１）
が成り立てば、このブロックがつられてラッシュすることはない。

本式から一般に次のことが言える。
Σｍｇｉ（ｉ＝ｎ＋１〜Ｌ）とΣｍｇｉ（ｉ＝２〜Ｌ）
の関係は常に
Σｍｇｉ（ｉ＝ｎ＋１〜Ｌ）＜Σｍｇｉ（ｉ＝２〜Ｌ）
であるが、両辺の値が近接したとき、即ち、ブロックの枚数が小さくなったときに、紙間μのばらつきにより、μｎ〜ｎ＋１の値がμ１〜２の値を下回ったりすると、式が成り立たず、ラッシュが起こりやすい。

また薄紙の場合は、Σｍｇｉ（ｉ＝ｎ＋１〜Ｌ）とΣｍｇｉ（ｉ＝２〜Ｌ）の値が近接しやすく、このときに紙間μのばらつきが起こると、ラッシュが起こりやすい。

また付勢力Ｐ＋αが大きいと、｛Ｐ＋α−Σｍｇｉ（ｉ＝ｎ＋１〜Ｌ）｝と｛Ｐ＋α−Σｍｇｉ（ｉ＝２〜Ｌ）｝の値が近接しやすいので、このときに紙間μのばらつきが起こると、ラッシュが起こりやすい。

さて、記録紙Ｓの束において、ブロックになる部分の記録紙Ｓの枚数は、記録紙Ｓのパッケージング状態で決定され、マシン側でコントロールすることができない。同様に紙間摩擦係数μのばらつきもコントロールすることができない。よって、あらゆるパッケージング状態や、シート紙種、シート紙厚に対応して、シートのラッシュを防ぐためには、付勢力Ｐ＋αの値を小さくとるのが望ましい。

ただし、このうちαの部分は、シート束を持ち上げるのに必要な圧なので、小さくすることはできず、本発明では、給紙圧Ｐの部分を小さくすることで、シートのラッシュを防ぐことを目的とする。

また、記録紙Ｓのラッシュを防ぐとは、分離部へ記録紙Ｓの束を少しずつ分離させて進入させるということであるが、最上シートはその後の分離部を越える必要がある。即ち、搬送力Ｆ＝μＲ＊Ｐの値がある程度大きくないと、最上シートは分離部を越えることはできない。このために、本発明では搬送途中より給紙圧が上がる構成となっている。

本例に係る給送装置における給紙分離状態について説明する。図７は送給装置の給紙分離の状態を示す模式図である。まず待機状態では、図７（ａ）に示すように、底板１８上に記録紙Ｓの束が積載されており、底板１８は下げられているので給紙圧Ｐは作用していない。

次に給紙が開始されると、図７（ｂ）に示すように、底板１８の上昇と同時に給紙コロ１１が回転し、最上シートが給紙コロに接触してシートの給送が開始される。このとき給紙圧Ｐはシートを分離パッド２１付近に到達させるだけの最小な圧であるため、ラッシュが起こらず、シート束は若干分離をされた状態（プレ分離状態）で分離パッドへ到達する。

図７（ｃ）に示すように、記録紙Ｓの束先端が分離パッド２１に到達後、しばらく給紙圧Ｐは小さいままである。給紙圧Ｐが小さいので、最上の記録紙に作用する搬送力では分離パッドを越えることはできず、この間シートは静止する。

時間が経過すると、図７（ｄ）、図７（ｅ）に示すように、給紙圧Ｐが大きく変化する。最上シートに作用する搬送力は大きくなり、最上シートは分離部を越えて下流の搬送ローラ対３０ａ、３０ｂまで搬送される。この際、記録紙Ｓの束は給紙時にラッシュを防いでプレ分離された状態なので、分離部では確実に最上シートだけを分離し下流に搬送させる。

以上により、給紙動作直後からシート類先端が分離部に到達するまでの間の付勢力が小さいので、幅広い紙種、紙厚のシート類においても、シート類束が複数枚のブロックのまま分離部に突入するラッシュを防ぐことができ、シートの重送を防ぐことができる。

次に付勢力変更手段について説明する、図４に示すように、付勢力変化カム２４は、回動軸１４に固定されている。また、給紙コロ１１も同様に回動軸に固定されており、給紙コロ１１と付勢力変更手段は連動され、付勢力変化タイミングを制御する制御手段も不要で、付勢力変更手段と給送回動体の駆動経路を共通化することができる。このため、上述した構成による送給装置を低コストかつ省スペースで実現することができる。

また、図４に示すように、給紙手段は、底板１８と引張スプリング２２で構成され、付勢力変更手段は、弾性部材、ここでは引張スプリング２２の端を保持し、回動可能な弾性部材受部材２３で構成され、連動手段は、回動軸１４に略固定された給紙コロ１１と、回動軸１４に係止し、かつ弾性部材受部材２３と接触可能に配置された付勢力変化カム２４により構成することができる。

次に給紙手段の変形例について説明する。図８及び図９は給紙手段の変形例を示す斜視図である。即ち、本例では、弾性部材を引張スプリングに代え、図８に示すように、駆動経路にベルト３１、中間ギヤ類３４、付勢力変化カム軸３３を介入させて圧縮スプリング３２を用いるようにしている。

更に図９に示すように、弾性部材受部材２３の支点となるピン形状３５が、前記回動軸１４を保持するフレーム１５に設けられていれば、部品数を少なくすることができるので、請求項３に記載の効果を更に低コストで達成することができる。

次に本発明の第３実施例について説明する。ハガキなどのバリが大きいシート類や、表面部が剥がれやすいシート類を、大量に通紙する場合などは、紙粉の発生により給紙コロのμが低下し、搬送力Ｆの低下によって、最上シートを下流の搬送ローラまで搬送できず、不送りという問題が起こる場合がある。

ここで、搬送力をＦ、シートと給紙コロ間の静摩擦係数をμＲ、給紙圧をＰとすると、
Ｆ＝μＲ＊Ｐ
である。

図１０は第２実施例に係る送給装置を示す斜視図、図１１は給送装置の作動を示す模式図である。本例では、不送りを防ぐために、図１０に示すように、給紙コロ１１を、その回動方向に沿って断続的又は連続的に表面の摩擦係数が小さくなるように変化するような構造にしている。

具体的には、図１１（ａ）に示すように、プラスチック材質のハブ部３７に、異なる摩擦係数を持つ二種類以上の材質のゴム材を、その回動方向Ｂに沿って摩擦係数が小さくなるように変化するように巻き付けた構造としている。ここでは、摩擦係数の大きいゴム材３６ａ、摩擦係数の小さいゴム材３６ｂを配置している。このような構成にすることにより、分離後の最上シートに対する搬送力Ｆが給送に伴って大きくなっていくので、大量通紙等で紙粉が発生して給送回動体の摩擦係数が小さくなった場合においても、請求項１に記載の効果を満足しつつ、最上シートを確実に搬送することができる。

また、給紙コロは図１１（ｂ）のように、表面を無数の微小凹凸形状としたプラスチック材からなるハブ部３７に、ゴム材３６を、その回動方向Ｂに沿って摩擦係数が小さく変化するように巻き付けた構造であっても良い。

また、給紙コロは図１１（ｃ）のように、プラスチック材からなるハブ部３７に、無数の突起を持つゴム材３８を、その回動方向Ｂに沿って突起高さが低く変化するように巻き付けた構造であっても良い。

次に、第３実施例について説明する。この実施例は、最上シートに対する付勢力Ｐ＋αと、給紙コロのシートに対する静摩擦係数μＲを、以下のように設定したものである。

第一状態：Ｐ＋αが小さく、μＲが小さい
第二状態：Ｐ＋αが第一状態より大きく、かつμＲが第一状態より大きい
第三状態：Ｐ＋αが第二状態より大きく、かつμＲが第一状態より大きい（第二状態と同等でも良い）

そして、給送動作に伴い、上記の３つの状態に順に移行するように、付勢力変更手段、連動手段（給紙コロ、付勢力変化カム、弾性部材受部材など）を構成する。

図１２は第２実施例に係る給紙分離状態を示す模式図である。まず待機状態では、図１２（ａ）に示すように、底板１８上に記録紙Ｓの束が積載されており、底板１８は下げられている。このため、給紙圧Ｐは作用していない。

各一状態〜第三状態では以下のようになる。
第一状態：
給紙が開始されると、図１２（ｂ）に示すように、底板１８の上昇と同時に給紙コロ１１が回転し、最上シートが給紙コロ１１に接触してシートの給送が開始される。このとき給紙圧Ｐはシートを分離パッド２１付近に到達させるだけの最小な圧であるため、ラッシュが起こらず、記録紙Ｓの束は若干分離をされた状態（プレ分離状態）で分離パッド２１へ到達する。またこの間最上シートと接触する部分のμＲは小さいままなので、給紙コロ１１と最上シートの間で適度なスリップが起き、シート類束先端が分離パッド２１に到達するまでの間プレ分離を行うのに十分な時間がある。

シート類束先端が分離パッド２１到達後、図１２（ｃ）のようにしばらく給紙圧Ｐは小さいままである。給紙圧Ｐが小さくμＲも小さいので、最上シートに作用する搬送力では分離パッドを超えることはできず、この間シートは静止する。

第二状態：
時間が経過すると、図１２（ｄ）に示すように、給紙圧Ｐ、記録紙と接触する部分のμＲともに大きく変化する。最上の記録紙Ｓに作用する搬送力は大きくなり、最上の記録紙Ｓは分離部を越えて下流の搬送ローラ対３０ａ、３０ｂまで搬送される。この際、記録紙Ｓの束は給紙時にラッシュを防いでプレ分離された状態なので、分離部では確実に最上シートだけを分離し最上シートのみ分離部を超える。

第三状態：
図１２（ｅ）に示すように、更に給紙圧Ｐが大きくなる。大量通紙等で紙粉が発生して給紙コロの摩擦係数が小さくなった場合においても、最上の記録紙Ｓを確実に下流の搬送ローラ対３０ａ、３０ｂまで搬送することができる。

このような構成により、第一状態では、給紙動作直後からシート類先端が分離部に到達するまでの間の付勢力が小さく、かつ最上シートに対する搬送力は小さく、記録紙Ｓの束のラッシュを防ぐことができる。

また、第二状態では、最上シートに対する搬送力が第一状態よりも大きく、シート類の分離時に最上シートに確実に分離ニップを超えさせることができる。

更に、第三状態では、分離後の最上シートに対する搬送力が第二状態よりも大きいので、大量通紙等で紙粉が発生して給送回動体の摩擦係数が小さくなった場合においても、最上シートを確実に搬送することができる。

ここで、最上シートに対する付勢力Ｑ＝Ｐ＋αと、給紙コロ１１のシートに対する静摩擦係数μＲを、以下のように設定することが望ましい。
第一状態：Ｐ＝０．５Ｎ、μＲ＝０．９
第二状態：Ｐ＝３．０Ｎ、μＲ＝１．２
第三状態：Ｐ＝４．０Ｎ、μＲ＝１．２

なお、従来機でよく用いられている設定では、Ｐは常に３．０Ｎ前後、μＲは常に１．２前後で一定としている。

また、付勢力を発生させる引張スプリングを、次のように設定する。
バネ定数をｋ、ｘだけ変位したときのスプリングを、発生圧をＱ、給紙パッド１９を含む底板１８の重量をＭ、ｋ＝ｍｇ／ｔとして
Ｑ＝ｋ＊ｘ＋Ｍ＋Ｐ
このとき、Ｑ＝ｍｇ＊ｘ／ｔ＋Ｍ＋Ｐであるが、厚さｔの記録紙ＳをＬ枚セットしたときは、ｘ＝ｔ＊Ｌなので、Ｑ＝ｍｇ＊Ｌ＋Ｍ＋Ｐ＝α＋Ｍ＋Ｐとなる。
Ｌ枚の紙が底板に及ぼす力はｍｇ＊Ｌ＝αであり、スプリング圧Ｑは、Ｌの値に関わらず、αの部分はＬ枚の記録紙Ｓの束を持ち上げる分に使われ、Ｍの部分は底板１８を持ち上げる分に使われるので、上記のように付勢力Ｑを設定すれば、積載枚数Ｌの値に関わらず最上の記録紙を給紙コロに押し付ける給紙圧は常にＰとなる。

ここで、給紙開始直後の第一状態において、２〜ｎ枚目のブロックがラッシュしない条件式（１）
μｎ〜ｎ＋１｛Ｐ＋αーΣｍｇｉ（ｉ＝ｎ＋１〜Ｌ）｝＞μ１〜２｛ Ｐ＋α−Σｍｇｉ（ｉ＝２〜Ｌ）｝
に、従来機と本実施例の値を当てはめて、比較する。

積載枚数Ｌ＝１００とする。また、図のように、積載されるシート類束の先端部のみを底板により持ち上げる場合では、一般の普通紙を１００枚が底板に及ぼす力は２Ｎ弱程度である。またその際の積載高さは約１０ｍｍである。よってシート１枚あたりに働く重力ｍｇｉ＝０．０２Ｎとなる。

また、α＝ｍｇ＊Ｌ＝２Ｎ、ｎ＝１０として、２〜１０枚目のブロックのラッシュしない条件を考える。

従来機のＰ＝３Ｎを（１）式に当てはめると、
μ１０〜１１｛３＋２ーΣｍｇｉ（ｉ＝１１〜１００）｝＞μ１〜２｛ ３＋２−Σｍｇｉ（ｉ＝２〜１００）｝
μ１０〜１１｛３＋２ー０．０２＊９０｝＞μ１〜２｛ ３＋２−０．０２＊９９｝
３．２＊μ１０〜１１＞３．０２＊μ１〜２
μ１０〜１１＞０．９４＊μ１〜２
となる。

つまり従来機では、ラッシュしない条件は、紙間摩擦係数のばらつきにより、ブロックの下側の摩擦係数が上側の摩擦係数の９４％よりも大きいことである。即ち９４％以下になってしまうと、ラッシュが起こる。

これに対して、本例のＰ＝０．５Ｎを（１）式に当てはめると、
μ１０〜１１｛０．５＋２ーΣｍｇｉ（ｉ＝１１〜１００）｝＞μ１〜２｛ ０．５＋２−Σｍｇｉ（ｉ＝２〜１００）｝
μ１０〜１１｛０．５＋２ー０．０２＊９０｝＞μ１〜２｛ ０．５＋２−０．０２＊９９｝
０．７＊μ１０〜１１＞０．５２＊μ１〜２
μ１０〜１１＞０．７４＊μ１〜２
となる。

つまり本例では、ラッシュしない条件は、紙間摩擦係数のばらつきにより、ブロックの下側の摩擦係数が上側の摩擦係数の７４％よりも大きいことである。よって従来機と比べて紙間摩擦のばらつきに対してもラッシュを起こりにくいことがわかる。

次に第一状態、第二状態、第三状態の給紙圧Ｐ、摩擦係数μＲ、最上シートに対する搬送力Ｆ＝Ｐ＊μＲを、従来機と本発明のそれぞれで比べると以下のようになる。

第一状態
従来：Ｐ＝３．０Ｎ、μＲ＝１．２、Ｆ＝３．６Ｎ
本例：Ｐ＝０．５Ｎ、μＲ＝０．９、Ｆ＝０．４５Ｎ

前述の通り本例ではＰが小さいのでプレ分離が行われ、ラッシュが起こりにくい。またＦも従来に比べ小さく、給紙コロと最上の記録紙の間で適度なスリップが生じるので、記録紙の先端が分離パッドに到達するまでの間プレ分離を行うのに十分な時間がある。

第二状態
従来：Ｐ＝３．０Ｎ、μＲ＝１．２、Ｆ＝３．６Ｎ
本例：Ｐ＝３．０Ｎ、μＲ＝１．２、Ｆ＝３．６Ｎ

第二状態は最上シートに分離ニップを越えさせるだけの搬送力を必要とする。本例では従来同等の搬送力を持ち、確実に最上シートに確実に分離ニップを超えさせることができる。

第三状態
従来：Ｐ＝３．０Ｎ、μＲ＝１．２、Ｆ＝３．６Ｎ
本例：Ｐ＝４．０Ｎ、μＲ＝１．２、Ｆ＝４．８Ｎ

第三状態では、分離後の最上シートに対する搬送力が４．８Ｎと従来機よりも大きく大量通紙等で紙粉が発生して給送回動体の摩擦係数が小さくなった場合においても、請求項１に記載の効果を満足しつつ、最上の記録紙を確実に搬送することができる。

レーザプリンタの外観構成を示す概略斜視図である。 レーザプリンタの内部構造を示す概略断側面図である。 給紙ユニットを示す斜視図である。 手差し給紙ユニットを示す斜視図である。 手差給紙ユニットの作動の状態を示す正面図である。 記録紙がラッシュしない条件を説明する模式図である。 送給装置の給紙分離の状態を示す模式図である。 給紙手段の変形例を示す斜視図である。 給紙手段の変形例を示す斜視図である。 第２実施例に係る送給装置を示す斜視図である。 給送装置の作動を示す模式図である。 第３実施例に係る給紙分離状態を示す模式図である。

符号の説明

１ 給紙カセット
２ 排紙トレイ
３ 感光体
４ ユニット
５ 中間転写ベルト
６ 定着装置
７ 給紙コロ
９ 給紙ユニット
１０ シート積載台
１１ 給紙コロ
１２ フェンス部品
１３ コロ
１４ 回動軸
１５ フレーム
１５ａ 引掛部
１６ 従動欠歯ギヤ
１７ 駆動ギヤ
１８ 底板
１９ 給紙パッド
２０ 受台
２１ 分離パッド
２２ 引張スプリング
２３ 弾性部材受部材
２４ 付勢力変化カム
２５ 底板昇降カム
２６ ディスク部品
２６ａ ボス形状部
２６ｂ ストッパ形状部
２７ 電磁ソレノイド
２７ａ ソレノイドフラッパ
２８ 分離圧縮スプリング
２９ 駆動引張スプリング
３０ａ、３０ｂ 搬送ローラ対
３１ ベルト
３２ 圧縮スプリング
３３ 付勢力変化カム軸
３４ 中間ギヤ類
３５ ピン形状
３６ ゴム材
３６ａ ゴム材
３６ｂ ゴム材
３７ ハブ部
３８ ゴム材
４０ 中間転写ベルト
１００ レーザプリンタ
１０１ 装置本体

Claims (13)

1. 回動してシート類束を給送する給送回動体と、
   前記給送回動体にシート類束を付勢して給紙を行う給紙手段と、
   前記給紙手段の下流において複数のシートから一枚のシートだけを分離し搬送する分離手段と、を備えた給送装置において、
   前記給紙手段の付勢力を断続的又は連続的に変化させる付勢力変更手段を備え、付勢力変更手段は、一連の給紙分離搬送動作における前記給紙手段のシート類束の最上シートに対する付勢力を、給紙分離搬送動作に伴って付勢力が小さい状態から付勢力が大きい状態へ変更することを特徴とする給送装置。
2. 前記付勢力変更手段を前記給送回動体に連動させる連動手段を備えることを特徴とする請求項１記載の給送装置。
3. 前記給紙手段は、複数のシート類を積載可能で、前記給送回動体に離間可能な底板と、付勢力を発生させる弾性部材とで構成され、
   前記付勢力変更手段は、前記弾性部材の端部を保持する共に、回動可能な弾性部材受部材で構成され、
   前記連動手段は、前記回動軸に略固定された給送回動体と、前記回動軸に係止し、かつ弾性部材受部材と接触可能に配置された付勢力変化カムとを備えて構成されることを特徴とする請求項２記載の給送装置。
4. 前記弾性部材受部材の支点となるピン形状部は、前記回動軸を保持するフレームに設けられていることを特徴とする請求項３記載の給送装置。
5. 前記弾性部材は、引張スプリングであることを特徴とする請求項３記載の給送装置。
6. 前記弾性部材は、圧縮スプリングであることを特徴とする請求項３記載の給送装置。
7. 前記給送回動体は、その回動方向に沿って断続的又は連続的に表面の摩擦係数が小さくなるように変化することを特徴とする請求項１記載の給送装置。
8. 請求項７に記載の給送装置において、
   前記給送回動体は、プラスチック材からなるハブ部に、異なる摩擦係数を持つ二種類以上の材質のゴム材を、その回動方向に沿って摩擦係数が小さく変化するように巻き付けて構成されていることを特徴とする請求項７記載の給送装置。
9. 前記給送回動体は、表面を無数の微小凹凸形状としたプラスチック材からなるハブ部に、ハブ部よりも摩擦係数の大きな一種類以上のゴム材を、その回動方向に沿って摩擦係数が小さく変化するように巻き付けて構成されることを特徴とする請求項７記載の給送装置。
10. 前記給送回動体は、プラスチック材からなるハブ部に、無数の突起を持つゴム材を、その回動方向に沿って突起高さが低く変化するように巻き付け手構成されることを特徴する請求項７記載の給送装置。
11. 一連の給紙分離搬送動作における前記給紙手段のシート類束の最上シートに対する付勢力と、前記給送回動体がシート類に接触している部分のシート類に対する静摩擦係数は、
    給紙分離搬送動作の時間経過に伴い、
    付勢力が小さく、かつ給送回動体がシート類に接触している部分の静摩擦係数が小さい第一状態と、
    付勢力が第一状態より大きく、かつ給送回動体がシート類に接触している部分の静摩擦係数が第一状態より大きい第二状態と、
    付勢力が第二状態より大きく、かつ給送回動体がシート類に接触している部分の静摩擦係数が第一状態より大きい第三状態、
    の少なくとも３つの状態に順に移行するように前記給送回動体と前記付勢力変更手段を構成したことを特徴とする請求項７記載の給送装置。
12. 前記給紙手段のシート類束の最上シートに対する付勢力と、前記給送回動体がシート類に接触している部分の静摩擦係数は、
    前記第一状態においては、付勢力が０．５Ｎ以上で１．０Ｎより小さく、かつ給送回動体がシート類に接触している部分の静摩擦係数が０．７以上で１．２より小さく、
    前記第二状態においては、付勢力が２．５Ｎ以上で３．５Ｎより小さく、
    かつ給送回動体がシート類に接触している部分の静摩擦係数が１．２以上で、
    前記第三状態においては、付勢力が４Ｎ以上で、かつ給送回動体がシート類に接触している部分の静摩擦係数が１．２以上である、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の給送装置。
13. 請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の給送装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。