JP2010215307A - シート材給送装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不送りの原因が静電吸着による吸着力不足であると事前に知ることができるシート材給送装置を提供する。
【解決手段】無端ベルト１９を帯電させた後、無端ベルト１９を下降させ、無端ベルト１９とシート束６を吸着させ、無端ベルト１９とシート材６を吸着する時間である待機時間をとった後、無端ベルト１９を上昇させることで吸着力によりシート束６の最上のシート材６ａを上昇させる。その際、センサ２９で吸着したシート材が剥離しないかを検出し、その結果を例えば電気的信号で検出結果として出力する。すなわち、上昇しているシート材６ａをセンサ２９が検出した後、センサ２９が何も検出しなければ剥離していないということになるので吸着力不足を事前に知り得る。
【選択図】図４

Description

本発明は、積載されたシート束から最上位のシート材を分離し吸着しつつ搬送するシート材給送装置と、これを搭載した画像形成装置に関する。

電子写真複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置の記録紙の給紙装置としては、ゴム等の高摩擦係数を有する材料で作られたローラやベルトとして形成されたピックアップ部材による摩擦給紙方式が広く採用されている。

摩擦給紙方式は構成が簡単であるが、大きな摩擦力を得るためにバネ等によりピックアップ部材をシート面に圧接させる必要があり、またゴム等の高摩擦係数を有する材料は経時的又は環境により、表面の摩擦係数が変化するので、給紙性能の安定性に欠ける。また、特にプリンタにおいては、ユーザーの多様化により、普通紙だけでは無く、コート紙やラベル紙など様々な機能の記録紙が用いられてきており、その数、種類共に今後も増加の傾向にあり、そのような特殊用途の記録紙は、表面の摩擦係数が極端に小さいものや、摩擦分離させる場合に回転するローラと圧接部材により、剥離部の剥がれが起るといった、摩擦分離では、分離することが難しい場合が多々ある。

上記のように摩擦による分離が難しい用紙の場合でも、空気の吸引により負圧部を作りシートを吸着して搬送するエア吸引方式により解決することが可能である。

またその他に上記課題を解決するため、積載されたシート束の上面に対設された給送方向に移動する無端誘電体ベルトよりなり、無端誘電体ベルト表面に交番する電圧を印加する部材を設け、この部材が無端ベルト表面に交番する電荷パターンを形成する帯電機能と、無端誘電体ベルトを除電する除電機能とを有する部材を有することにより、無端誘電体ベルト上に帯電電荷を与え、帯電電荷により発生する電界により、吸着力を発生させ、シート束から最上位のシートを分離し、給送方向へ移動させることが可能となる装置に係る発明が提案されている。

しかし、無端誘電体ベルト上の帯電電荷により発生する電界がシートに作用して吸着力を発生させる方式の場合、無端誘電体ベルトとシートが接触してから、ある一定時間は、最上位シートだけではなく、積載された複数のシートにも、電界による吸着力が発生するという問題がある。

この課題に対応するために、無端誘電体ベルトとシートを接触させてから分離給送するまで一定時間停止させた後に動作を行う発明や、分離対象のシート物性値を測定した後、その測定値に応じて、無端誘電体ベルト上に印加する電荷量と電荷間の距離、吸着時間の３つを制御する発明、無端誘電体ベルトにシート給送経路を挟んで設けられ、静止または反給送方向に移動可能な阻止部材を有する発明などが提案されているが、それぞれ複雑な機構を要するという課題が生じている。

特許文献１では誘電体に電圧を印加し、誘電体表面に交番する電荷密度パターンを形成し、交番電界により発生する静電気力で、シートを吸着するシート材吸着手段に関する発明を開示し、特に、印加電圧と交番周波数を可変することによりシート材の吸引力を制御する発明を提案している。また特許文献２では、誘電体に電圧を印加し、誘電体表面に交番する電荷密度パターンを形成し、交番電界により発生する静電気力で、シートを吸着するシート材吸着手段に関する発明を開示しており、特に、外部より紙種を設定し、紙種によって搬送ベルトに帯電するピッチを変化させて用紙によって搬送力を制御する発明を提案している。

本発明は、上記した従来の給送装置の簡素化を図り、より普及機や低コスト機にも採用可能なシート材給送装置を提供することを目的とする。また本発明は、このシート材給送装置を用いた画像形成装置を提供することをも目的とする。

本発明のシート材給送装置のうち請求項１に係るものは、複数積載されたシート材からなるシート束の上面に対向設置される無端ベルトを備え、該無端ベルトが誘電体よりなり、該無端誘電体ベルトの表面に交番する電圧を印加する電圧印加手段を備え、該電圧印加手段が、前記無端ベルト表面に交番する電荷パターンを形成する帯電機能を備え、前記無端ベルト表面の帯電により前記シート束のうち前記無端ベルトに対向位置するシート材を吸着するとともに、該シート材を移動させる吸着移動手段を有し、該吸着移動手段により前記シート束から前記無端ベルトに対向位置するシート材を吸着して送り出すシート材給送装置において、前記無端ベルトに吸着したシート材が剥離するか否かを検出する剥離検知手段を有し、前記無端ベルトを下降させて該無端ベルトに前記最上位のシート材を吸着させ、その後、前記吸着したシート材とともに前記無端ベルトを上昇させ、その際に、前記無端ベルトと前記吸着したシート材が剥離するか否かを前記剥離検知手段により検出することを特徴とする。

請求項２に係るものは、請求項１のシート材給送装置において、吸着された前記シート材が前記無端ベルトから剥離した場合に、前記無端ベルトから前記シート材が剥離しない条件を検出する吸着条件検出手段を有することを特徴とする。

請求項３に係るものは、請求項２のシート材給送装置において、前記吸着条件検出手段が前記無端ベルトと前記シート材が剥離しない条件を検出する際に制御する因子が、前記電圧印加手段による印加電圧、前記電圧印加手段の帯電機能による帯電ピッチ、吸着したシート材を移動させる際に前記吸着移動手段が移動を開始するまでの待機時間の少なくとも一つの因子とすることを特徴とする。

請求項４に係るものは、請求項１から３のいずれかのシート材給送装置において、回転自在の弾性体よりなる負荷部材が前記吸着条件検出手段となることを特徴とする。

請求項５に係るものは、請求項４のシート材給送装置において、前記負荷部材が回転自在な歯車であることを特徴とする。

請求項６に係るものは、請求項５のシート材給送装置において、前記歯車の回転部にトルクリミッターを有することを特徴とする。

請求項７に係る画像読取装置は、請求項１から６のいずれかのシート材給送装置を搭載してなることを特徴とする。

本発明によれば、剥離検知手段を使って無端ベルトとシート材の剥離を事前に確認することで、不送りの原因が静電吸着による吸着力不足であると事前に知ることができる。

本発明の適用対象となる画像形成装置の構成を示す概略断面図 本発明に係るシート材給送装置の実施例１を構成するシート材吸着装置の一例を示す斜視図 本発明に係るシート材給送装置の実施例１の動作のフロー図 図２に示したシート材吸着装置の動作を示す概略断面図 本発明に係るシート材給送装置の実施例２の動作のフロー図 本発明に係るシート材給送装置の実施例３の構成を示す概略断面図 本発明に係るシート材給送装置の実施例２の構成を示す概略断面図

以下本発明を実施するための形態を、図に示す実施例を参照して説明する。なお本発明は図示の画像形成装置への実施には限定されず、後述のように、画像形成を行う種々の装置に適用可能である。

図１は本発明の適用対象となる画像形成装置の構成を示す概略断面図である。画像形成装置である複写機１は、原稿読取部２と、画像形成部３と、給紙部４とを備えている。本例に係る複写機１では、画像形成部３と給紙部４とは分割可能なものである。また、給紙部４には、シート材給送装置５が配置されており、シート材給送装置５は、図示していない給紙カセット内に積層されて配置されたシート材６の上面に当接し、積載されたシート材から最上位のシートを吸着し分離するシート材吸着分離装置７、搬送ローラ対９とを備えている。本例では、シート材吸着分離装置７は、給紙部４に着脱可能なユニットとして構成されている。

積層されたシート材６の最上位のシート材６ａは、シート材吸着分離装置７で積層されたシート材６を吸着し、搬送ローラ対９により１枚ずつ給送される。シート材６は、レジストローラ対１１で移送され、転写装置１２において画像形成部３で形成されたトナー画像が転写され、定着器１３でトナー画像が熱転写され、排出ローラ１４から排紙トレイ１５に排出される。

なお、本発明に係るシート材給送装置は、上述した電子写真の画像形成装置の他、他の型式の例えばインクジェット方式の画像形成装置に適用できる。また、本発明に係るシート材給送装置は、上述した複写機の他、ファクシミリ、印刷機或いは複合機などに適用することができる。

まず、シート材吸着装置７の一実施例を、図２を用いて説明する。図示のシート材吸着分離装置７は、駆動ローラ２３と従動ローラ２２とに巻掛けられた無端ベルト１９が使用されている。無端ベルト１９は１０^８Ωｃｍ以上の抵抗を有する誘電体、例えば、厚さ１００μｍ程度のポリエチレンテレフタレート等のフィルムで構成されている。

図３に示すように、本実施例のシート材給送装置では、無端ベルト１９は表層２０ａとして抵抗が１０^８Ωｃｍ以上の誘電体層とその内側に抵抗が１０^６Ωｃｍ以下の導体で作られた裏層２０ｂとを有する２層ベルト構造となっており、帯電電極（ローラ電極）２１は無端ベルト１９の裏層２０ｂを接地された対向電極として使用できるため、無端ベルト表面に接した位置であればどこに設けてもよい。またシート束６の位置も無端ベルト１９に対して吸着面積を充分に取れる位置に設定されている。

また、駆動ローラ２３は抵抗値が１０^６Ωｃｍ程度の導電性ゴム層が表面に設けられ、従動ローラ２２は金属ローラである。駆動ローラ２３及び従動ローラ２２はともに接地されている。

駆動ローラ２３に巻回された位置で無端ベルト１９に接触するように、交流電源２４に接続されたローラ電極２１が設けられている。無端ベルト１９の給送方向下流側にはシート束先端を規制する側壁２５、シート材の搬送を規制する上側ガイド板２６、下側ガイド板２７が設けられている。また側壁２５と下側ガイド板２７のなす交点２８は、シート束積載上面より上方に位置するように配置されている

無端ベルト１９はローラ電極２１、従動ローラ２２、駆動ローラ２３とともに図４で示す如くシート束６と平行を保持しながら上下に可動できるようになっている。

次にこの装置の動作を説明する。
まず給送信号により、電磁クラッチが入り、駆動ローラ２３が回転駆動され、周動を開始した無端ベルト１９には、ローラ電極２１を介して交流電源２４より交番電圧が印加され、無端ベルト１９の表面には交流電源周波数と無端ベルトの周動速度に応じたピッチ（ピッチは５ｍｍ〜１５ｍｍ程度とするのがよい）で交番する電荷パターンが形成される。

電源２４は交流の他直流を高低交互の電位に変化させたものでもよく、本実施例では無端ベルト１９の表面に対して４ｋＶの振幅を持った交流を印加している。

電荷パターンが形成された無端ベルト１９を平行状態で下降させ、従動ローラ２２に巻回された位置でシート束６の最上位シート６ａの上面前端部に当接させ、誘電体である最上位シート材６ａには無端ベルト１９の表面の電荷パターンにより形成される不平等電界により、マクスウェル（Ｍａｘｗｅｌｌ）の応力が働き、最上位のシート６ａのみが無端ベルト１９に吸着して保持する。ついで無端ベルト１９を平行状態で上昇させ、吸着した最上位シート材６ａを給送方向へ繰り出し、上側ガイド部材２６、下側ガイド部材２７を経て、レジストローラ１１により画像形成部へ搬送される。電荷パターンによる用紙吸着力は吸着した瞬間からある一定時間は、２枚目以降のシートに作用するが、一定時間経過した後には、一枚目にしか作用せず、２枚目のシート材６ｂ以下のシートには作用しない。よって、所定時間をおくことで、阻止部材を追加することなくシート束からシートを分離することが可能となる。

なお、吸着力がシート材の種類や環境によって大きく異なることは既述の通りである。よって条件によって安定して給送ができる制御条件が変化する。そこでその条件下での最適な吸着力が出る制御条件を導出するため無端ベルト１９とシート材６ａが剥離した場合、センサを用いて検出する。

すなわち図４にも示すように、無端ベルト１９を帯電（図３のステップ１）させた後、無端ベルト１９を下降させ（同ステップ２）、無端ベルト１９とシート束６を吸着させ（同ステップ３）、無端ベルト１９とシート材６を吸着する時間である待機時間をとった後、無端ベルト１９を上昇させることで吸着力によりシート束６の最上のシート材６ａを上昇させる（同ステップ４）。その際にセンサ２９によって吸着したシート材が剥離しないかを検出し（同ステップ５）、その結果を例えば電気的信号で検出結果として出力する（同ステップ６）。つまり上昇しているシート材６ａをセンサ２９が検出した後、センサ２９が何も検出しなければ剥離していないということになる。これを行うことで吸着力不足を事前に知ることができる。

またそのとき、図５に示すように、シート材６ａが剥離した場合、制御条件を変更し（図５のステップ７）、無端ベルト１９とシート材６ａが剥離しない条件を検出する。そのときに制御する因子は、例えば、帯電ピッチ、印加電圧および無端ベルト１９とシート束６を吸着した後、離すまでの時間である待機時間とし得る（同ステップ６）。これを行うことで、その周囲の種々の環境条件やシート材の種類条件に合ったシート材吸着力条件を知ることができ、安定したシート材給送を実現できる。なお図５のステップ１〜４は図３と同一であるので説明を省略する。

また、図６に示すようにシート材６ａを上昇させた位置に回転自在の弾性体３０ａよりなる負荷部材３０を設置し、シート材６ａを上昇させる際に、シート材６ａを負荷部材３０に接触させる。これによってシート材６ａに一定の負荷を与えてシート材が剥離しないかを検出し、シート材が給送する吸着力を高精度で確かめることができる。

また別の方法として、図７に示すように、負荷部材３０の変わりに回転自在の歯車３１を設置し、シート材６ａを上昇させる際にシート材６ａを歯車３１の歯部分に接触させる。これによってシート材６ａに一定の負荷を与えてシート材が剥離しないかを検出し、シート材が給送する吸着力を高精度で確かめることができる。

また、図７に示すように、歯車３１にトルクリミッター３２を設置し、シート材給送に必要な搬送力と同じ負荷がかかるとトルクリミッター３２が滑るようにし、必要な吸着力の負荷のみシート材６ａに与えることで、高精度なシート材吸着力条件を知ることができ、安定したシート材給送をすることができる。

すなわち本発明のシート材給送装置においては、センサを使って無端ベルト１９とシート材６ａの剥離を事前に確認することで、不送りの原因が静電吸着による吸着力不足であると事前に知ることができる。また、無端ベルト１９とシート材６ａが剥離しない条件を検出することで、経時的にも環境的にも安定した吸着力で給送することが可能である。

また、吸着力に関連する因子を制御することで吸着力を安定化させ、経時的にも環境的にも安定した分離・給送が可能となり、弾性体よりなる負荷部材を設けることにより、弾性体の弾性力を調整することで高精度な剥離しない条件を検出することが可能である。歯車を負荷部材にすることによっても、高精度な剥離しない条件を検出することが可能である。

さらに、トルクリミッターにより負荷を制御することにより、吸着力に必要な負荷のみかかるようにすることで、高精度な剥離しない条件を検出することが可能である。

そしてこのようなシート給送装置を用いれば、摩擦係数にとらわれない、幅広い用紙に対応し、分離性能の安定した給紙装置を搭載した画像形成装置を提供し得る。

１：複写機
２：原稿読取部
３：画像形成部
４：給紙部
５：シート材給送装置
６：シート材
６ａ：最上位のシート材
６ｂ：２枚目のシート材
７：シート材吸着分離装置
９：搬送ローラ対
１２：転写装置
１３：定着器
１４：排出ローラ
１５：排紙トレイ
１９：無端ベルト
２０ａ：無端ベルトの表層
２０ｂ：同裏層
２１：帯電電極（ローラ電極）
２２：従動ローラ
２３：駆動ローラ
２４：交流電源
２５：側壁
２６：上側ガイド板
２７：下側ガイド板
２８：側壁と下側ガイド板のなす交点
２９：センサ
３０：負荷部材
３０ａ：弾性体
３１：歯車
３２：トルクリミッター

特開２００５−０３４８０７号公報 特開２００４−２６２５５７号公報

Claims (7)

1. 複数積載されたシート材からなるシート束の上面に対向設置される無端ベルトを備え、
   該無端ベルトが誘電体よりなり、
   該無端誘電体ベルトの表面に交番する電圧を印加する電圧印加手段を備え、
   該電圧印加手段が、前記無端ベルト表面に交番する電荷パターンを形成する帯電機能を備え、
   前記無端ベルト表面の帯電により前記シート束のうち前記無端ベルトに対向位置するシート材を吸着するとともに、該シート材を移動させる吸着移動手段を有し、
   該吸着移動手段により前記シート束から前記無端ベルトに対向位置するシート材を吸着して送り出すシート材給送装置において、
   前記無端ベルトに吸着したシート材が剥離するか否かを検出する剥離検知手段を有し、
   前記無端ベルトを下降させて該無端ベルトに前記最上位のシート材を吸着させ、
   その後、前記吸着したシート材とともに前記無端ベルトを上昇させ、
   その際に、前記無端ベルトと前記吸着したシート材が剥離するか否かを前記剥離検知手段により検出する、
   ことを特徴とするシート材給送装置。
2. 請求項１のシート材給送装置において、
   吸着された前記シート材が前記無端ベルトから剥離した場合に、前記無端ベルトから前記シート材が剥離しない条件を検出する吸着条件検出手段を有する、
   ことを特徴とするシート材給送装置。
3. 請求項２のシート材給送装置において、
   前記吸着条件検出手段が前記無端ベルトと前記シート材が剥離しない条件を検出する際に制御する因子が、前記電圧印加手段による印加電圧、前記電圧印加手段の帯電機能による帯電ピッチ、吸着したシート材を移動させる際に前記吸着移動手段が移動を開始するまでの待機時間の少なくとも一つの因子とする、
   ことを特徴とするシート材給送装置。
4. 請求項１から３のいずれかのシート材給送装置において、
   回転自在の弾性体よりなる負荷部材が前記吸着条件検出手段となる、
   ことを特徴とするシート材給送装置。
5. 請求項４のシート材給送装置において、
   前記負荷部材が回転自在な歯車である、
   ことを特徴とするシート材給送装置。
6. 請求項５のシート材給送装置において、
   前記歯車の回転部にトルクリミッターを有する、
   ことを特徴とするシート材給送装置。
7. 請求項１から６のいずれかのシート材給送装置を搭載してなる、
   ことを特徴とする画像形成装置。