JP2012140224A - シート材給送装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】よりよい分離性能および搬送性能のシート材給送装置及び画像形成装置を得る。
【解決手段】誘電体で形成されると共に上流側ローラ及び下流側ローラに掛け渡されて複数枚のシート材を積載したシート束の上側にシート束に対面して設置される無端ベルトと、この無端ベルトの表面に交番する電圧を印加してこの無端ベルト表面に交番する電荷パターンを形成する電圧印加部材とを備えシート束の最上位シート材を吸着して給送方向に送り出す。そして、上流側ローラ及び前記下流側ローラには個別の駆動源が配置され、制御手段が各ローラの駆動源を個別に制御して、用紙吸着時は無端ベルトの用紙接触面にたわみを発生させて用紙の吸着に適した状態とし、また用紙搬送時は前記無端ベルトの用紙接触面に張力を付与した平面状とし用紙搬送に適した状態とする。

【選択図】図１

Description

本発明はシート材給送装置、及び画像形成装置に係り、特に帯電させた無端ベルトで積載されたシート束から最上位のシート材を分離して搬送するシート材給送装置、及びこれを用いる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、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を用いた摩擦給紙方式のもの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る。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ある。

上述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が、この方式は摩擦給紙方式に比較して給紙性能は安定しているものの、エア吸引時の騒音が大きく、装置も大型化し、さらにコストもかかる。そのため、事務所等で使用する機器としては難がある。

この点を解決するため、積載されたシート束の上面に対設された給紙方向に移動する無端誘電体ベルトと、この無端誘電体ベルトの表面に交番する電圧を印加して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装置により、該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、吸着力を発生させることでシート束から最上位のシート材を分離し、給紙方向へ移動させる装置が提案されている。

例えば、特許文献１には、シート材積載台に複数枚積載されたシート束の上面に対向して設けられかつ無端状に掛け回された誘電体からなるベルトと、前記ベルト表面に所定の電荷パターンを形成する帯電手段を備え、該ベルトにより前記シート束の上からシート材を吸着して送り出し、かつ前記ベルトの揺動支点を前記シート材の給送方向下流側に配置する給紙装置において、前記シート材に対向するベルト面と、前記ベルトの面と対向する前記シート材積載台の面が略平行になるように前記ベルトが前記揺動支点を中心として揺動するシート材給送装置が記載されている。

また、特許文献２には、積載されたシート束の上面に対設された給紙方向に移動するピックアップ部材を有し、該ピックアップ部材によりシート束の上からシートをピックアップし、送り出す給紙装置において、上記ピックアップ部材は無端誘電体ベルトよりなり、該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、該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、上記無端誘電体ベルトを除電する除電機能とを有する除帯電部材である給紙装置が記載されている。

さらに、特許文献３には、積載したシートを静電気力を利用して吸着して給送するシート給送装置において、回転可能な誘電体無端ベルトと、前記無端ベルトの外周表面に電荷を付与する帯電手段とを有する静電吸着手段と、前記静電吸着手段のシート給送方向と交差する方向の所定位置を一対の揺動部材によってそれぞれ独立して揺動可能に支持する接離移動手段と、を有するシート給送装置が記載されている。

しかしながら、上述したシート搬送装置にあっても、シート部材の性状によっては、用紙の分離性や搬送性が十分でない場合があり、より良好な分離性能と搬送性能を備えたシート搬送装置が要望されている。

そこで、本発明はよりよい分離性能および搬送性能を得ることができるシート材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。

前記課題を解決するため請求項１の発明は、誘電体で形成されると共に上流側ローラ及び下流側ローラに掛け渡されて複数枚のシート材を積載したシート束の上側で前記シート束に対面して設置される無端ベルトと、前記無端ベルトの表面に交番する電圧を印加してこの無端ベルト表面に交番する電荷パターンを形成する電圧印加部材と、を備え、前記シート束の最上位シート材を吸着して給送方向に送り出すシート材給装装置において、前記上流側ローラ及び前記下流側ローラの回転状態を、それぞれ個別に制御して用紙吸着時は前記無端ベルトの用紙接触面にたわみを発生させ、また用紙搬送時は前記無端ベルトの用紙接触面に張力を付与した平面状とする制御手段を備えることを特徴とするシート材給送装置である。

同じく請求項２の発明は、請求項１のシート材給送装置において、前記上流側ローラを駆動する上流側駆動源と、前記下流側ローラに駆動する下流側駆動源と、を備え、前記制御手段は、前記上流側駆動源と前記下流側駆動源の駆動タイミングの制御を行うことを特徴とする。

同じく請求項３の発明は、請求項１のシート材給送装置において、前記上流側ローラを駆動する上流側駆動源と、前記下流側ローラに駆動する下流側駆動源と、を備え、前記制御手段は、前記上流側駆動源と前記下流側駆動源の正転逆転を切換制御することを特徴とする。

同じく請求項４の発明は、請求項１のシート材給送装置において、前記上流側ローラ及び前記下流側ローラを駆動する共通の駆動源を設け、前記制御手段は、前記駆動源による回転駆動力を前記上流側ローラと前記下流側ローラとの間で切り換えて伝達する切換機構を備えることを特徴とする。

同じく請求項５の発明は、前記シート材に画像を形成する画像形成手段と、請求項１から請求項４のいずれかに記載のシート材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。

本発明によれば、用紙吸着時は前記無端ベルトの用紙接触面にたわみを発生させ、また用紙搬送時は前記無端ベルトの用紙接触面に張力を付与した平面状とすることができ、吸着時、搬送時に搬送ベルトを理想的な状態とすることができるので、用紙の分離および搬送を安定して行うことができる。

実施例１に係る画像形成装置の構成を示す概念的な断面図である。 同じく画像形成装置に使用されるシート材吸着分離装置の斜視図である。 同じくシート材給送装置の概念的な側面図である。 同じくシート材吸着分離装置の概念的な平面図である。 用紙吸着時における無端ベルトの状態を示す模式図である。 用紙搬送状態における無端ベルトの状態を示す模式図である。 同じくシート材吸着分離装置のモータ制御の状態を示すタイミングチャートである。 実施例２に係るシート材給送装置のモータ制御の状態を示すタイミングチャートである。 実施例３に係るシート材吸着分離装置を示すものであり、（ａ）（ｂ）は模式的平面図、（ｃ）、（ｄ）は模式的正面図、（ｅ）はタイミングチャートである。

実施の形態に係るシート材給送装置は、誘電体で形成されると共に上流側ローラ及び下流側ローラに掛け渡されて複数枚のシート材を積載したシート束の上側にシート束に対面して設置される無端ベルトと、この無端ベルトの表面に交番する電圧を印加してこの無端ベルト表面に交番する電荷パターンを形成する電圧印加部材とを備えシート束の最上位シート材を吸着して給送方向に送り出す。そして、上流側ローラ及び前記下流側ローラには個別の駆動源が配置され、制御手段が各ローラの駆動源を個別に制御して、用紙吸着時は無端ベルトの用紙接触面にたわみを発生させて用紙の吸着に適した状態とし、また用紙搬送時は前記無端ベルトの用紙接触面に張力を付与した平面状とし用紙搬送に適した状態とする。

以下、本発明の実施例（以下では単に実施例と記載する）に係る画像形成装置について説明する。以下、実施例としていくつかの例について説明するが、本発明はこれらに限定されず、かつ本発明の真の趣旨及び範囲から逸脱せずに、数多くの改良、変更、変形、置換をなすこと及び応用例を想到することが当業者には可能であろう。

＜実施例１＞
以下実施例１に係る画像形成装置を図面に基づいて説明する。図１は実施例１に係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。この複写機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の束（以下、シート束という）６の上面に当接し、積載されたシート束６から最上位のシート材を吸着し分離するシート材吸着分離装置７、帯電ローラ８、分離部９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。

積層されたシート束６の最上のシート材である最上位紙は、シート材吸着分離装置７で吸着され、分離部９により１枚ずつ給送される。そして分離搬送されたシート材は、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、以下に説明する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ほか、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、また、上述した複写機の他、ファクシミリ装置、印刷機あるいはこれらの装置の少なくとも二以上の機能を有する複合機等に適用することができる。また本発明に係るシート材給送装置は、給紙分離装置と称されることもある装置である。

図２は実施例１に係る画像形成装置に使用されるシート材吸着分離装置の斜視図、図３は同じくシート材給送装置の概念的側面図である。シート材吸着分離装置７は、下流側ローラ２２と上流側ローラ２３とに巻掛けられた誘電体からなる無端ベルト１９とを備える。無端ベルト１９は、１０８Ωｃｍ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２中符号２８は底板、同２９は底板２８に設けた絶縁シートを示している。絶縁シート２９は、底板２８を金属材で構成することを可能とし、底板２８の剛性アップが図れ、最終のシート材まで確実に給送可能とする。

実施例１のシート材吸着分離装置７では、無端ベルト１９は表層として抵抗が１０８Ωｃｍ以上の誘電体層とその内側に抵抗が１０６Ωｃｍ以下の導体で作られた裏層とを有する２層ベルト構造となっており、帯電電極２１は無端ベルト１９の裏層を接地された対向電極として使用できるため、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、下流側ローラ２２は抵抗値が１０６Ωｃｍ程度の導電性ゴム層が表面に設けられ、上流側ローラ２３は金属ローラである。下流側ローラ２２及び上流側ローラ２３はともに接地されている。

交流電源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。

このようなシート材吸着分離装置７において、電荷パターンが形成された無端ベルト１９は、上流側ローラ２３に巻回された位置でシート束６の最上位紙６ａの上面前端部に当接しているので、誘電体である最上位紙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、最上位紙６ａのみが無端ベルト１９に吸着して保持し、給紙方向へ繰り出され、レジストローラ対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枚目以降のシート材に作用するが、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以下のシート材には作用しない。よって、十分に時間をおくことで、阻止部材を追加することなくシート束６からシート材を分離することが可能となる。

給紙信号により、下流側ローラ２２、上流側ローラ２３が回転すると、無端ベルト１９が駆動され、周動を開始したベルト１９には、帯電電極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。

レジストローラ対１１と無端ベルト１９の線速は同一にされており、レジストローラ対１１がタイミングを取って間欠駆動されているような場合は無端ベルト１９も間欠駆動されるように制御される。無端ベルト１９は最上位紙６ａの後端が上流側ローラ２３の対向位置に達する前にシート束６より離間され２枚目のシート材６ｂが無端ベルト１９に吸着されないようにしている。

次にシート材吸着分離装置７の駆動について説明する。図４は実施例１に係るシート材吸着分離装置の概念的な平面図である。実施例１に係るシート材吸着分離装置７において、下流側ローラ２２及び上流側ローラ２３は、フレーム３１、３２に回転自在に配置されている。また、下流側モータ４１にはピニオン４２が配置され、下流側ローラ２２には、駆動ギア４３が配置されており、下流側モータ４１の回転駆動力は、ピニオン４２、駆動ギア４３で下流側ローラ２２に伝達される。同様に、上流側モータ５１にはピニオン５２が配置され、また上流側ローラ２３には、駆動ギア５３が配置されており、上流側モータ５１の回転は、ピニオン５２、駆動ギア５３で上流側ローラ２３に伝達される。これにより、下流側ローラ２２は下流側モータ４１で、上流側ローラ２３は上流側モータ５１で駆動される。

そして、下流側モータ４１及び上流側モータ５１には制御手段であるモータ制御装置６０が接続され、下流側モータ４１及び上流側モータ５１は、このモータ制御装置６０で個別に駆動が制御される。モータ制御装置６０としては、シークエンサー等公知の制御装置を使用することができる。

実施例１では、モータ制御装置６０で下流側モータ４１及び上流側モータ５１の駆動タイミングを制御することにより、無端ベルト１９を、用紙の吸着時と搬送時にそれぞれ最適な張り状態に制御する。

ここで、用紙吸着時及び搬送時における無端ベルト１９の状態について説明する。図５は用紙吸着時における無端ベルトの状態を示す模式図、図６は用紙搬送状態における無端ベルトの状態を示す模式図である。用紙の吸着時は図５に示すように、用紙接触面となる側（図中符号Ａ）をたるませることで、吸着面積を増加させ分離性能を向上させることができる。この状態において、無端ベルト１９は、用紙の吸着側面がたるみ、無端ベルト１９の用紙接触面が大きくなり、吸着力がアップして用紙の分離を良好に行えるようにする。

一方吸着後においては、図６に示すように、用紙接触面となる側（図中符号Ｂ）に張力を与えて平面状態とし、用紙の搬送性を向上させることができる。また、搬送時は平面度が向上して、よりよい搬送性を提供することができる。

次にモータ制御装置６０の制御について説明する。実施例１では、モータ制御装置６０は、下流側ローラ２２と上流側ローラ２３との動作タイミングずらすことにより、無端ベルト１９の分離性及び搬送性を向上させている。図７は実施例１に係るシート材吸着分離装置のモータ制御の状態を示すタイミングチャートである。モータ制御装置６０は、図７に示すように、下流側モータ４１の駆動開始のタイミングと上流側モータ５１の駆動開始タイミングとずらしている。即ち用紙の吸着時は上流側モータ５１より下流側モータ４１を遅らせて起動させ、図５に示すような無端ベルト１９の上側が張り、下側が緩んだ状態とする。一方、用紙の搬送時は下流側モータ４１より上流側モータ５１を遅らせて起動して、図６にしめすような無端ベルト１９の下側が張り、上側が緩んだ状態とする。このような制御を行うことにより、無端ベルト１９を吸着時と搬送時で最適な状態とすることができる。

実施例１によれば、用紙吸着時は無端ベルトの用紙接触面にたわみを発生させて用紙の吸着に適した状態とでき、また用紙搬送時は前記無端ベルトの用紙接触面に張力を付与した平面状とし用紙搬送に適した状態とできるので、用紙の分離および搬送を安定して行うことができる。

＜実施例２＞
次に実施例２に係るシート材吸着分離装置について説明する。実施例２では、モータ制御装置６０は、下流側モータ４１及び上流側モータ５１を起動時に正転逆転制御して、実施例１と同様に無端ベルト１９のたるみ状態を作り出す。図８は実施例２に係るシート材給送装置のモータ制御の状態を示すタイミングチャートである。モータ制御装置６０は、吸着時において上流側モータ５１の正転（反時計回り：ＣＣＷ）と同時に一時下流側モータ４１を逆転（時計回り：ＣＷ）させてから正転（ＣＣＷ）させる。一方モータ制御装置６０は、搬送時におけて下流側モータ４１の正転（ＣＣＷ）と同時に一時上流側モータを逆転（ＣＷ）させてから正転させる。

実施例２によっても、用紙吸着時は無端ベルトの用紙接触面にたわみを発生させて用紙の吸着に適した状態とでき、また用紙搬送時は前記無端ベルトの用紙接触面に張力を付与した平面状とし用紙搬送に適した状態とできるので、用紙の分離および搬送を安定して行うことができる。

＜実施例３＞
次に実施例３に係るシート材吸着分離装置について説明する。実施例３では、下流側ローラ２２及び上流側ローラ２３を共通の駆動源である１台のモータで駆動する。図９は実施例３に係るシート材吸着分離装置を示すものであり、（ａ）（ｂ）は模式的平面図、（ｃ）、（ｄ）は模式的正面図、（ｅ）はタイミングチャートである。

実施例３では、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、モータ７１には、プーリ７２、７３及びベルト７６等の巻き掛け機構で揺動可能に構成した動力伝達機構７８を配置し、モータ７１の駆動力をプーリ７３と同軸の揺動歯車７４に伝達するものとする。また、上流側ローラ２３には上流側駆動ギア７８を、下流側ローラ２２には下流側駆動ギア７７及びアイドラギア７５を配置している。

そして、動力伝達機構７９をモータ、電磁ソレノイド、油圧機構等公知の揺動装置で揺動させて、揺動歯車７４をアイドラギア７５または上流側駆動ギア７８に選択的にかみ合わせ、上流側ローラ２３及び下流側ローラ２２をそれぞれ駆動する。これと同時にモータを正逆転制御する（同図（ｅ）参照）。これにより、吸着時は上流側ローラ２３が駆動され、搬送時はモータを逆転させて下流側ローラ２２を駆動する。実施例３では、このような構成により、用紙吸着時は上流側ローラ２３を回転駆動し、下流側ローラ２２を従動回転させて、無端ベルト１９下側の用紙接触面にたわみを発生させて用紙の吸着に適した状態（図５参照）とする。

一方、用紙搬送時は下流側ローラ２２を回転駆動し、上流側ローラ２３を従動回転させ、上流側ローラ２３を無端ベルト１９下側の用紙接触面に張力を付与して平面状とし、用紙搬送に適した状態（図６参照）とできる。実施例３では、単独の駆動源を採用したシート材給送装置において用紙の分離および搬送を安定して行うことができる。

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 シート束
６ａ 最上位紙
７ シート材吸着分離装置
８ 帯電ローラ
９ 分離部
１１ レジストローラ対
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
２１ 帯電電極
２２ 下流側ローラ
２３ 上流側ローラ
２４ 交流電源
２８ 底板
２９ 絶縁シート
３１、３２ フレーム
４１ 下流側モータ
４２ ピニオン
４３ 駆動ギア
５１ 上流側モータ
５２ ピニオン
５３ 駆動ギア
６０ モータ制御装置
７１ モータ
７２、７３ プーリ
７４ 揺動歯車
７５ アイドラギア
７６ ベルト
７７ 下流側駆動ギア
７８ 上流側駆動ギア
７９ 動力伝達機構

特開２０１０−３７０４７号公報 特許第３１５９７２７号公報 特開２００３−２３７９６２号公報

Claims (5)

1. 誘電体で形成されると共に上流側ローラ及び下流側ローラに掛け渡されて複数枚のシート材を積載したシート束の上側で前記シート束に対面して設置される無端ベルトと、前記無端ベルトの表面に交番する電圧を印加してこの無端ベルト表面に交番する電荷パターンを形成する電圧印加部材と、を備え、前記シート束の最上位シート材を吸着して給送方向に送り出すシート材給装装置において、
   前記上流側ローラ及び前記下流側ローラの回転状態を、それぞれ個別に制御して用紙吸着時は前記無端ベルトの用紙接触面にたわみを発生させ、また用紙搬送時は前記無端ベルトの用紙接触面に張力を付与した平面状とする制御手段を備え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、
   前記上流側ローラを駆動する上流側駆動源と、
   前記下流側ローラに駆動する下流側駆動源と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記上流側駆動源と前記下流側駆動源の駆動タイミングの制御を行うことを特徴とするシート材給送装置。
3. 請求項１のシート材給送装置において、
   前記上流側ローラを駆動する上流側駆動源と、
   前記下流側ローラに駆動する下流側駆動源と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記上流側駆動源と前記下流側駆動源の正転逆転を切換制御することを特徴とするシート材給送装置。
4. 請求項１のシート材給送装置において、
   前記上流側ローラ及び前記下流側ローラを駆動する共通の駆動源を設け、
   前記制御手段は、前記駆動源による回転駆動力を前記上流側ローラと前記下流側ローラとの間で切り換えて伝達する切換機構を備えることを特徴とするシート材給送装置。
5. 前記シート材に画像を形成する画像形成手段と、
   請求項１から請求項４のいずれかに記載のシート材給送装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。