JP2012193010A - シート分離搬送装置、及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シート材の剛性に応じて積載部の高さを可変させつつ、無端ベルトと用紙の離間量を一定に保つ分離搬送装置を提供する。
【解決手段】複数枚のシート材１を積載可能な底板７と、底板７の昇降を制御する制御手段と、底板７に積載された複数枚のシート１のうちの最上位のシート材１ａを誘電体からなる無端ベルト２により吸着保持する吸着分離ユニット１５とからなるシート分離搬送装置である。無端ベルト２を保持する複数の保持ローラ５、６のうちシート１の搬送方向で上流側の保持ローラ６は、下流側の保持ローラ５の軸５ａを回転軸とし、下流側の保持ローラ５の回転による無端ベルト２の移動により連れ回りする。上流側の保持ローラ６の高さ方向の移動幅を調整するストッパ１６を備え、ストッパ１６の長孔１６ａの寸法Ｓだけ昇降動作が規制、制御される。
【選択図】図６

Description

本発明は、画像形成装置用のシート分離搬送装置、及びこれを用いた画像形成装置に関する。

積載された原稿や記録紙等のシートを分離給送する方法としては、従来、摩擦力を用いた分離給送方法や、エアー吸引や、静電吸着による分離給送方法が知られている。

摩擦力を用いた分離搬送方法では、給送ローラにゴム材料等を用いるため、摩耗などの経時的な変化によって摩擦力が変化し、給送性能が低下することがある。また、摩擦係数が変化する、あるいはバラツキがあるシートや、摩擦係数の異なるシートを同時に分離搬送する場合には、複数枚を同時に給送する重送や、分離できないといった、給送不良が発生することがある。さらに、シートの給送時に圧力を加えて分離する構成のため、シートが汚れる場合がある。

エアー吸引を用いた分離搬送方法は、ローラやシートの摩擦係数に依存しない非摩擦分離方式ではあるが、エアー吸引ブロワやエアーダクトを必要とするため、装置が大型化するとともに、エアー吸引音が騒音となり、オフィスで使用する装置としては不向きのものである。

静電吸着による分離搬送方法としては、用紙の分離方法として、吸着部が上下動するもの、吸着部が揺動・上下動するもの、給紙部は固定的で積載部が上下動するもの等、様々なものがある。

特許文献１等には、複数のローラに巻き掛けられた無端誘電体ベルトの表面に交番電荷を付加して電界パターンを形成し、無端ベルトをシートに対して揺動または平行移動させて近接または接触させ、最上シートを無端ベルトに吸着後、この無端ベルトを積載シート束から離間する方向に移動させることで分離搬送する静電吸着分離方式が提案されている。この方式は、非摩擦分離方式の一種であり、摩耗、シートの痛め、騒音の発生等がなく、しかも、装置の小型化を達成し得る点で優れている。

また、静電気力を利用したシート給送装置における分離性を高めるために、例えば特許文献２では、シート束の最上のシートを誘電体に所定時間接触させた後、誘電体から離れる方向に積載面を下降させてシートを分離する方式であって、接触時間と下降速度の適正化を行うものが開示されている。なお特許文献２に開示されている方法は、１枚の給紙毎に底板を上昇／下降させる例であり、吸着部が揺動しない方式である。

さらに、シートの種類に応じて吸着ベルトと積載台の相対距離の適正化を図り、分離搬送性を高める方式として、特許文献３には、シート積載手段の昇降移動距離をシートの厚さによって可変に設定できる構成とし、サイドエアーによる吹き上げ量を調整することで分離搬送性を高めている方式が開示されている。

ところで、静電吸着による給紙を行う装置では、吸着動作と分離動作について毎回底板を上下動させる方式が従来では主流であり、基本的には吸着手段は固定（例えば特許文献４参照）で、場合によっては搬送下流側を持ち上げる構成のもの（例えば、特許文献２、特許文献５等参照）や、搬送上流側を垂れ下げる構成（例えば、特許文献６等参照）が知られている。

ただし近年では、吸着手段を上下動させる方式が本願発明者の知るところでは多くなっている。この方式では、給紙トレイを装着後、所定の高さまで底板が上昇した後に、あるいは、いったん吸着手段に当接した後に再び下降して、前記所定の高さで停止し、用紙１枚毎の吸着搬送動作は吸着手段が上下動して行い、この際に吸着手段（特にベルトユニット）が揺動する（搬送上流側が垂れ下がる）ことにより、まるで用紙束から用紙１枚をめくり取るような動作を行う。

ところで、上述のような方式の静電吸着を用いた分離搬送装置では、無端ベルトを積載シート束から離間させる際、無端ベルトの上昇による離間量、離間後のシート上面に対する無端ベルトの角度が分離性能に大きく影響する。同じ離間量でも、無端ベルトの角度を大きくすることで、よりシートの剛性（こし）の影響を利用して高い分離性能を期待できるが、無端ベルトの角度を大きくすると、シートの復元力により一度は吸着したシートが無端ベルトから剥がれてしまう可能性が高くなることがある。すなわち、シートの種類によって離間量と角度の最適設定は異なると言える。

従来の技術では、このような事象に対し、無端ベルトの平行移動もしくは揺動だけでは無端ベルトの離間量及び角度は一意的にしか対応することができず、これら特性に対する最適化を行うことが困難であった。

そこで本発明は、用紙等のシート材の剛性に応じて積載部の高さを可変させつつ、無端ベルトと用紙の離間量を一定に保つべく、底板の下降量を制御して用紙の上面に対する無端ベルトの角度を異ならせ、上述のような従来の諸問題を解決した画像形成装置用のシート分離搬送装置、及びこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係るシート分離搬送装置は、複数枚のシート材を積載可能な積載部材と、前記積載部材の昇降を制御する制御手段と、前記積載部材に積載された複数枚のシート材のうちの最上位のシート材を誘電体からなる無端ベルトにより吸着保持する吸着分離ユニットとからなるシート分離搬送装置において、前記吸着分離ユニットは、前記無端ベルトを保持する複数の保持ローラを備え、前記保持ローラのうち前記シート材の搬送方向で上流側に位置する保持ローラは、前記シート材の搬送方向で下流側の前記保持ローラの軸を回転軸とし、かつ、該下流側の前記保持ローラの回転に連れ回りし、前記上流側の保持ローラには、高さ方向の移動幅を調整する調整手段を配し、前記制御手段は、前記シート材の種類に応じて前記積載部材の昇降動作を制御し、前記上流側の保持ローラの高さ方向の移動幅を調整することを特徴とするものである。

同請求項２に係るものは、請求項１のシート分離搬送装置において、前記制御手段は、搬送するシート材の種類に応じて、前記吸着分離ユニットによる吸着開始のための前記積載部材の上昇開始タイミングと下降開始のタイミングを制御することを特徴とするシート分離搬送装置である。

同請求項３に係るものは、請求項１または２のシート分離搬送装置において、前記吸着分離ユニットは、前記無端ベルトが前記積載部材に積載したシート材の束から離間する際における最上位のシート材の上面に対する前記無端ベルトの角度を規制するストッパ部材を備え、前記制御手段は、前記離間時に前記上流側の保持ローラと、前記積載部材上の最上位のシート材の上面の離間量が一定に保つように前記シート材の種類に応じて前記積載部材の昇降を制御することを特徴とするシート分離搬送装置である。

同請求項４に係るものは、請求項１から３のいずれかのシート分離搬送装置において、前記制御手段は、前記シート材の剛性が高い場合は前記シート材の剛性が低い場合よりも前記無端ベルトの角度を小さく設定することを特徴とするシート分離搬送装置である。

同請求項５に係るものは、請求項１から４のいずれかのシート分離搬送装置において、前記積載部材の昇降により前記無端ベルトの表面が前記積載部材上に積載された最上位のシート材の上面と接することを検知する第１の検知手段と、前記上流側の保持ローラの位置を検知する検知手段とを有することを特徴とするシート分離搬送装置である。

同請求項６に係るものは、請求項１から５のいずれかのシート分離搬送装置において、前記積載部材の昇降により前記無端ベルトの表面が前記積載部材上に積載された最上位のシート材の上面と接すること、及び、前記上流側の保持ローラの位置を検知することを検知する検知手段を有することを特徴とするシート分離搬送装置である。

同請求項７に係るものは、請求項１から６のいずれかのシート分離搬送装置において、使用者がシート材の種類を選択する操作部を備え、該操作部にて選択されたシート材の種類に応じて前記制御手段が前記積載部材の昇降を制御することを特徴とするシート分離搬送装置である。

同請求項８に係るものは、請求項１から７のいずれかのシート分離搬送装置において、前記吸着分離ユニットを昇降動させる手段を備え、前記制御手段は、前記積載部材の昇降動作に代えて前記前記吸着分離ユニットを昇降動作を制御することを特徴とするシート分離搬送装置である。

同請求項９に係るものは、請求項８のシート分離搬送装置において、前記吸着分離ユニットの降下動作を自由落下により行わせ、前記調整手段は、前記吸着分離ユニットの自由落下量を規制する移動幅規制手段を備えることを特徴とするシート分離搬送装置である。

同請求項１０に係る画像形成装置は、画像形成部と、請求項１から９のいずれかのシート分離搬送装置を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、誘電体で構成された無端ベルトを上昇させた時のシート材からの離間量と、離間後の無端ベルトの角度とを、シート材の種類に応じて最適に設定することにより分離搬送性を高めることができる。

本発明の実施例１に係るシート分離搬送装置の概略図 実施例１の吸着分離ユニットの分解斜視図 同じく組み立て状態の斜視図 実施例１の装置の待機状態を示す図 実施例１の装置の底板上昇時の状態を示す図 実施例１の装置で最上位のシートを吸着した時の状態を示す図 実施例１の装置で最上位のシート（剛性が大きいもの）を吸着した時の状態を示す図 図７の状態の時の吸着分離ユニットを示す斜視図 本発明の実施対象となる画像形成装置の一例の構成を示す概略断面図

誘電体からなる無端ベルトの上昇時のシート材からの離間量、離間後の無端ベルトの角度を、シート材の種類に応じて最適に設定することによって分離搬送性を高めるという目的を、吸着分離ユニットの無端ベルトを保持する複数の保持ローラのうちシート材の搬送方向で上流側に位置する保持ローラを下流側の保持ローラの軸を回転軸とし、かつ、下流側の保持ローラの回転に連れ回りするようにし、上流側の保持ローラには、高さ方向の移動幅を調整する調整手段を配し、シート材の種類に応じて積載部材の昇降動作を制御し、上流側の保持ローラの高さ方向の移動幅を調整することで実現した。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお以下では、記号「＾」はべき乗を示す。

＜実施例１＞
図１〜図３に基づいて、吸着分離ユニット１５を用いたシート分離搬送装置の構成を説明する。図示のシート分離搬送装置では、ピックアップ部材となる吸着手段として、下流保持ローラ５と上流保持ローラ６とに巻掛けられた誘電体からなる無端ベルト２が使用されている。保持ローラ５、６の駆動は、下流保持ローラ５を駆動し、上流ローラ６は無端ベルト２を介して従動するよう構成してある。上流保持ローラ６を不図示のスプリングにより付勢し、ベルト２に張力を掛けている。無端ベルト２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。また、下流ローラ５は抵抗値が１０＾６Ωｃｍの導電性ゴム層が表面に設けられ、上流ローラ６は金属ローラである。下流ローラ５及び上流ローラ６はともに接地されている。

無端ベルト２の給紙方向下流側には、シート１の搬送をガイドするガイド板１０と搬送ローラ対１１とが設けられている。駆動ローラである下流保持ローラ５は、不図示の駆動モータにより電磁クラッチを介して給紙信号に応じて間欠的に駆動される。搬送ローラ対９とベルト２の線速は同一にされており、搬送ローラ対９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ベルト２も間欠駆動されるように制御される。

分離ユニット１５には、交流電源４に接続されたローラ電極３が固定され、下流保持ローラ５に巻回された位置で無端誘電体ベルト２に接触している。電源４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良く、矩形波、正弦波などが考えられる。また、電極は板状の帯電ブレードでも良い。

無端ベルト２は、上流保持ローラ６は下流保持ローラ５の軸を回転中心として上下方向に揺動自在となっている。上流保持ローラ６には自重で回転力が発生するが、下向きに開口している溝型状のストッパ１６により、所定の高さより下がらないように揺動角度を規制している。具体的には、ストッパ１６の両側のフランジ状の部分に上下方向に向く長孔１６ａを設け、上流保持ローラ６の軸６ａをそれに通し、長孔１６ａの上下方向の寸法Ｓ分だけ上流保持ローラ６が上下動できるようにしてある。また下流保持ローラ５の軸５ａは、分離ユニット１５の側板１５ａ、１５ａ間に挿通させて回転可能に支持してある。

シートトレイ９内にはシートを積載する底板７と、底板７の昇降を行う底板上昇アーム８が設けられている。

すなわち本実施例は、図１〜図３において示すように、シート１の積載部である底板７が上下動し、給紙部である分離ユニット１５は、上流ローラ６と下流ローラ５に無端ベルト２が掛けまわされた形態で搬送方向下流側（必ずしも下流ローラ５の軸でなくて良い）を中心として上下方向に揺動する構成をとなっている。

次に、吸着分離ユニット１５の動作を、図４〜図８に基づいて説明する。
吸着分離ユニット１５は、通常は図４の位置、状態にて待機しており、図示せぬ画像形成装置等から給紙信号が入ると、まず電磁クラッチが入り下流保持ローラ５が回転駆動する。無端ベルト２にローラ電極３を介して電源４より交番電圧が印加される。すると無端ベルト２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程度とするのが好ましい）で交番する電荷パターンが形成される。無端ベルト２の帯電後、下流保持ローラ５の駆動は停止する。

その後、不図示の制御手段により底板７の上昇指令が出されると、底板上昇アーム８が底板７を水平に押し上げ、シート１上面とベルト２が近接する方向に移動する。シート１上面がベルト２に接触すると、上流保持ローラ６は下流保持ローラ５を回転軸として上方に回転移動する。そして無端ベルト２がシート１上面に接する図５の位置まで移動すると底板７は所定時間停止し、無端ベルト２に最上位のシート１ａが静電吸着される。

シート１ａの吸着後、底板７は制御手段の指令に基づき下降し、シート１ａの上面と無端ベルト２とは離間する方向に移動する。上流保持ローラ６は、ストッパ１６により下降量Ｓが規制されているため、やがて、シート１上面とベルト２は離間する。底板７はさらに下降し、高さＨまで下降すると最上位のシート１ａと２枚目以降のシート１ｂが分離される（図６）。

ここで、ストッパ１６による上流保持ローラ６の回転角度規制量を制御することで、シート１上面に対する無端ベルトの角度βを変えることができる。一般に、シートの剛性が高い場合は、シートの復元力が強くベルト表面から剥がれ落ちやすいため、ベルト角度を小さく設定する方が良い（β＞β’）。図７は、図６において取り扱っているシートよりも、より剛性が高いシート１を想定した場合の搬送状態を示す模式図である。

また、ベルト２とシート１の離間量ｈは、ベルト角度β、β’と底板高さＨにより決定されるが、シート１の剛性によらず一定値をとる方が分離搬送性能が安定することが知られている。よって、本実施例では、底板７上に積載されたシート１の種類に応じて、底板７の昇降量を制御することで、静電吸着を用いた分離搬送装置の性能に影響が大きい、無端ベルト２とシート１の離間量ｈ、及び、最上位のシート１ａの上面に対する無端ベルト２のなす角度の適正化を図ることができる。

そして、シート１の分離後、下流保持ローラ５を回転駆動させ、無端ベルト２の進行に伴ってシート１が曲率分離され、ガイド１０を通って搬送ローラ対９の方向へ繰り出される。

すなわち、本実施例では、吸着分離ユニット１５の揺動は自由落下であるが、ストッパ１６によって揺動幅を規制するという構成を備えることによって、図６、図７で示されるように、シート１の剛性に応じて積載部である底板７の高さＨを可変させつつ、無端ベルト２とシート１の離間量ｈを一定に保つために、ストッパ１６を利用して下降量Ｓを制御し、最上位のシート１ａの上面に対する無端ベルト２の角度を異ならせ、シートの剛性によって必要な角度を異ならせるのである。

＜実施例２＞
実施例１は、底板を上下動させるものであるが、本発明は、吸着手段である吸着分離ユニット１５を上下動させる構成であっても構わない。なお、本実施例において吸着分離ユニット１５は全体が上下に往復運動する動作を行ってシートの束から最上位のシートをめくる、いわゆるめくり動作を行う。

＜実施例３＞
図９に本発明の実施対象となる画像形成装置の一例の構成を示す概略断面図である。画像形成装置の一例である複写機５１は、主に、原稿読取部５２と、画像形成部５３と、給紙部５４とを備えている。この複写機５１では、画像形成部５３と給紙部５４とは分割可能なものである。また、給紙部５４には、シート材給送装置が配置されており、シート材給送装置は、給紙カセット５５内に積層されて配置されたシート１の束の最上位のシート１ａの上面に接し、図示しない底板上に積載されたシート１の束から最上位のシート１ａを吸着、分離して搬送するためのシート分離装置１５を備えている。シート分離装置１５は、給紙部５４に対して着脱可能なユニットとして構成できる。

最上位のシート１ａは、先の実施例で述べたように、シート分離装置１５で吸着され、１枚ずつ給送される。そして分離搬送されたシートは、ローラ対６１で移送され、転写装置６２において画像形成部５３で形成されたトナー画像を転写され、定着器６３でトナー画像を熱定着され、排出ローラ６４から排紙部６５へと排出される。

なお、本発明に係るシート分離搬送装置は、上述した複写機だけでなく、他の型式の例えばインクジェット方式の画像形成装置等、種々の画像形成装置に適用でき、また、複写機だけでなく、ファクシミリ、プリンタあるいはこれらの少なくとも二以上の機能を有する複合機にも適用できる。

１：シート（束）
１ａ：最上位のシート
１ｂ：次位のシート
２：無端誘電体ベルト
３：電極
４：電源
５：下流保持ローラ（駆動ローラ）
５ａ：下流保持ローラの軸
６：上流保持ローラ（従動ローラ）
６ａ：上流保持ローラの軸
７：底板
８：底板上昇アーム
９：シートトレイ
１０：ガイド板
１１：搬送ローラ対
１２：付勢部材（圧縮コイルばね）
１３：下流保持ローラ軸受
１４：上流保持ローラ軸受
１５：吸着分離ユニット
１５ａ：吸着分離ユニットの側板
１６：ストッパ
１６ａ：ストッパの長孔
５１：複写機
５２：原稿読取部
５３：画像形成部
５４：給紙部
５５：給紙カセット
６１：ローラ対
６２：転写装置
６３：定着器
６４：排出ローラ
６５：排紙部
Ｓ：上流保持ローラの下降量
Ｈ：底板の高さＨ
ｈ：無端ベルトとシートの離間量
β、β’：シート上面に対する無端ベルトの角度

特許第３１５９７２７号公報 特開２００４−２６３１４号公報 特開２０１０−８９９５５号公報 特開２０１０−２６９８７２号公報 特開平０９−２７８２０６号公報 特開２０１０−２６９８７３号公報

Claims (10)

1. 複数枚のシート材を積載可能な積載部材と、
   前記積載部材の昇降を制御する制御手段と、
   前記積載部材に積載された複数枚のシート材のうちの最上位のシート材を誘電体からなる無端ベルトにより吸着保持する吸着分離ユニットと、
   からなるシート分離搬送装置において、
   前記吸着分離ユニットは、
   前記無端ベルトを保持する複数の保持ローラを備え、
   前記保持ローラのうち前記シート材の搬送方向で上流側に位置する保持ローラは、前記シート材の搬送方向で下流側の前記保持ローラの軸を回転軸とし、かつ、該下流側の前記保持ローラの回転に連れ回りし、
   前記上流側の保持ローラには、高さ方向の移動幅を調整する調整手段を配し、
   前記制御手段は、前記シート材の種類に応じて前記積載部材の昇降動作を制御し、前記上流側の保持ローラの高さ方向の移動幅を調整する、
   ことを特徴とするシート分離搬送装置。
2. 請求項１のシート分離搬送装置において、
   前記制御手段は、搬送するシート材の種類に応じて、前記吸着分離ユニットによる吸着開始のための前記積載部材の上昇開始タイミングと下降開始のタイミングを制御する、
   ことを特徴とするシート分離搬送装置。
3. 請求項１または２のシート分離搬送装置において、
   前記吸着分離ユニットは、前記無端ベルトが前記積載部材に積載したシート材の束から離間する際における最上位のシート材の上面に対する前記無端ベルトの角度を規制するストッパ部材を備え、
   前記制御手段は、前記離間時に前記上流側の保持ローラと、前記積載部材上の最上位のシート材の上面の離間量が一定に保つように前記シート材の種類に応じて前記積載部材の昇降を制御する、
   ことを特徴とするシート分離搬送装置。
4. 請求項１から３のいずれかのシート分離搬送装置において、
   前記制御手段は、前記シート材の剛性が高い場合は前記シート材の剛性が低い場合よりも前記無端ベルトの角度を小さく設定する、
   ことを特徴とするシート分離搬送装置。
5. 請求項１から４のいずれかのシート分離搬送装置において、
   前記積載部材の昇降により前記無端ベルトの表面が前記積載部材上に積載された最上位のシート材の上面と接することを検知する第１の検知手段と、
   前記上流側の保持ローラの位置を検知する検知手段とを有する、
   ことを特徴とするシート分離搬送装置。
6. 請求項１から５のいずれかのシート分離搬送装置において、
   前記積載部材の昇降により前記無端ベルトの表面が前記積載部材上に積載された最上位のシート材の上面と接すること、及び、前記上流側の保持ローラの位置を検知することを検知する検知手段を有する、
   ことを特徴とするシート分離搬送装置。
7. 請求項１から６のいずれかのシート分離搬送装置において、
   使用者がシート材の種類を選択する操作部を備え、
   該操作部にて選択されたシート材の種類に応じて前記制御手段が前記積載部材の昇降を制御する、
   ことを特徴とするシート分離搬送装置。
8. 請求項１から７のいずれかのシート分離搬送装置において、
   前記吸着分離ユニットを昇降動させる手段を備え、
   前記制御手段は、前記積載部材の昇降動作に代えて前記前記吸着分離ユニットを昇降動作を制御する、
   ことを特徴とするシート分離搬送装置。
9. 請求項８のシート分離搬送装置において、
   前記吸着分離ユニットの降下動作を自由落下により行わせ、
   前記調整手段は、前記吸着分離ユニットの自由落下量を規制する移動幅規制手段を備える、
   ことを特徴とするシート分離搬送装置。
10. 画像形成部と、請求項１から９のいずれかのシート分離搬送装置を有することを特徴とする画像形成装置。