JP2013220903A - シート給送装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】シートを分離給送する際に、シートのシート給送方向下流側端部を分離斜面に突き当てることで分離するとシート端部に負荷を与える。
【解決手段】給送ローラ32の回転により引き上げられ、中板27を連繋して押し上げると共に、前記中板に対して相対移動し得るシート状部材30と、前記シート状部材30を、前記給送ローラ32による引き上げ方向に抗する方向に付勢する引張バネ31とを備え、前記中板27を前記給送ローラ32に押し当てるように押し上げると共に、前記給送ローラ32により送り出されたシートPのシート給送方向下流側を前記シート状部材30に当接した状態で、前記給送ローラ32の回転により前記シート状部材30を前記付勢部材に抗して引き上げる。
【選択図】図3

Description

本発明は、シート給送装置及びそれを備えた画像形成装置に係り、詳しくは、シートを1枚ずつ分離して画像形成部に給送するシート給送装置に関する。
一般に、プリンタ、ファクシミリ及び複写機などの画像形成装置には、普通紙、コート紙、及びOHPシートなど(以下、単にシートという)を画像形成部に供給するシート給送装置が設けられている。シートは、かかるシート給送装置によって1枚ずつ画像形成部に送られ、送られたシートに画像が形成される。
ところで近年では、ファクシミリやプリンタなどの各種画像形成装置が一般家庭に広く普及している。しかし一般家庭にあっては、画像形成装置を配置するスペースがオフィスなどと比べて制限されることから、画像形成装置自体の小型化への要求が一層大きくなってきている。特に、給紙カセットを備える画像形成装置にあっては、画像形成装置本体の奥行が給紙カセットの大きさを超えないことが求められている。
従来、上記の課題を解決すべく給紙カセットに傾斜面を設け、この傾斜面に向けてシートを給送してシートの先端を突き当て、シートを1枚ずつ分離させて給送する(いわゆる斜面分離)方式のシート給送装置が案出されている。この斜面分離により小スペースでのシート分離給送が可能となると同時に給紙カセットの小型化が可能となり、画像形成装置を小型にすることが可能となった。しかし斜面分離方式のシート給送装置では、給送するシートの種類(例えば、シートの剛性など)など給送するシートの性質により、シートの重送や、シートの先端折れなどが生じ易くなるなど、安定してシート給送を行うのが出来ない場合があった。
そこで、シートを分離する斜面を摩擦係数の高い材質で構成し、シートの分離性能を向上させると共に、分離斜面自体を給送方向に移動可能とした。このように構成することで、シートの先端が分離斜面に突き当った際の先端にかかる負荷を抑え、給送するシートの性質に拘らずシートを給送するシート給送装置が案出されている(特許文献1及び特許文献2参照)。
特開2001−253580号公報 特開2001−354330号公報
しかし、上記特許文献2記載のシート給送装置は、分離斜面にシートの先端を突き当てて、その突き当てたシートを押し込むことでシートを分離するものである。また分離斜面に突き当たったシートが分離斜面を押し上げる構成であるため、依然として給送されたシート先端に負荷がかかるものであり、シートの座屈や先端折れなどが発生する虞がある。
そこで本発明は、給送の際にシートの端部に負荷がかかるのを抑えると共に、安定してシートの分離給送を行うことができるシート給送装置及びそれを備える画像形成装置を提供すること目的とする。
本発明は、シート給送装置において、シートを収容するシート収容部と、前記シート収容部に収容されたシートを支持して上下に移動可能な押上げ部材と、前記押上げ部材によって押し上げられるシートに当接して送り出す給送ローラと、前記給送ローラに接触可能に設けられ、前記給送ローラの回転により引き上げられることにより、前記押上げ部材を連繋して押し上げるシート状部材と、前記シート状部材を、前記給送ローラによる引き上げ方向に抗する方向に付勢する付勢部材と、を備え、前記給送ローラの回転による前記シート状部材の引き上げにより、前記押上げ部材が押し上げられて、前記押上げ部材に支持されているシートが前記給送ローラに押し当てられて送り出され、前記シート状部材が、前記付勢部材に抗して前記給送ローラにより送り出されたシートと共に引き上げる、ことを特徴とする。
本発明によると、給送ローラにより送り出されたシートがシート状部材と共に引き上げられながら給送されるので、シートの先端にかかる負荷を抑えつつ、安定したシートの分離給送を行うことができる。
本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるフルカラーレーザビームプリンタの内部構造を示す断面図。 図1に示すフルカラーレーザビームプリンタが備えるシート給送装置を示す斜視図。 図2に示すシート給送装置の非給送時の状態を示す断面図。 図2に示すシート給送装置の給送ローラ及びシート付勢装置を示す拡大平面図。 図2に示すシート給送装置の制御ブロック図。 図2に示すシート給送装置の給送動作を示すフローチャート。 図2に示すシート給送装置の給送時の状態を示す断面図。 図2に示すシート給送装置の給送時の状態を示す第1拡大断面図。 図2に示すシート給送装置の給送時の状態を示す第2拡大断面図。 図2に示すシート給送装置のシート重送時の状態を示す拡大断面図。
以下、本発明の実施の形態に係るシート給送装置について図面に沿って説明する。図1は、本発明に係るシート給送装置2を備える画像形成装置であるフルカラーレーザープリンタ(以下、単にプリンタという)1を示すものであり、インライン方式、中間転写方式を採用したものである。プリンタ1は、図1に示すように、下方側にシート給送部であるシート給送装置2が設けられおり、その上方には、給送されたシートPに画像を形成する画像形成部3が設けられている。
画像形成部3は、プリンタ1の上方に配置されたスキャナユニット(露光装置)5を有しており、スキャナユニット5の下方には、着脱自在に設けられたプロセスカートリッジ6・・・が設けられている。プロセスカートリッジ6は、イエロー(Y),マゼンダ(M),シアン(C),ブラック(Bk)のトナーを収容してトナー画像を形成する4つのプロセスカートリッジ6から構成されており、それぞれ鉛直方向と直交する水平方向に一列で配置されている。
各プロセスカートリッジ6には、感光体ドラム(ドラム型の電子写真感光体)7・・・が設けられており、この感光体ドラム7は、図示しない駆動手段によって矢印A方向に回転するように設けられている。また、各プロセスカートリッジ6には、感光体ドラム7の表面を均一に帯電する帯電ローラ9・・・、静電像をトナー像として現像する現像ユニット10・・・、及び感光体ドラム7表面のトナーを除去するクリーニング部材11・・・が設けられている。
プロセスカートリッジ6の下方には、無端状に形成された中間転写ベルト12が配置されており、この中間転写ベルト12は、駆動ローラ13、二次転写対向ローラ15、及び従動ローラ16に巻き掛けられている。また中間転写ベルト12は、感光体ドラム7と、感光体ドラム7に対向配置された一次転写ローラ17とで狭持されており、感光体ドラム7が中間転写ベルト12に当接して一次転写部19・・・が形成されている。また中間転写ベルト12は、駆動ローラ13の回転駆動によって矢印B方向に回転するように構成されており、二次転写対向ローラ15に隣接して中間転写ベルトクリーニング装置18が設けられている。
また、二次転写対向ローラ15に対向して二次転写ローラ20が設けられている。二次転写ローラ20は、中間転写ベルト12を介して二次転写対向ローラ15に圧接し、中間転写ベルト12と二次転写ローラ20とで二次転写部21を形成しており、二次転写ローラ20の上方には、定着装置22が設けられている。
次いで、上述のように構成された画像形成部3の画像形成動作について説明する。プリンタ1に接続された図示しない画像読み取り装置(又は、プリンタに通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどのホスト機器など)から画像情報がプリンタ1に入力される。そして、その画像情報が電気信号に変換されスキャナユニット5に伝達されると、スキャナユニット5は、画像情報に基づきレーザ光を感光体ドラム7の表面に照射する。
この際、感光体ドラム7は、予め所定の電位に帯電されており、レーザ光の照射によりその表面が順次露光される。現像ユニット10は、負極性に帯電したトナーを感光体ドラム7上の露光により電荷が減衰した部分に付着させて静電像(静電潜像)を現像する。
静電像は、イエロー、マゼンダ、シアン、及びブラックの各色トナーによって現像されて可視化されると共に、一次転写バイアス電源(高圧電源)からトナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが一次転写ローラ17に印加される。これにより、感光体ドラム7上のトナー像が中間転写ベルト12上に順次重ね合わせて転写される。転写後、感光体ドラム7は、次の画像形成に備えるため、その表面に残ったトナーがクリーニング部材11によって除去される。
また、シート給送装置2からシートPが給送され、給送されたシートPは、中間転写ベルト12上のトナー像と同期をとって二次転写部21に送られる。二次転写バイアス電源(高圧電源)からトナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが二次転写ローラ20に印加され、トナー像がシートP上に一括して転写される。二次転写の後、中間転写ベルト12上に残留した二次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置18によって除去される。
二次転写ローラ20によってトナー像が転写されたシートPは、定着装置22に搬送され、定着装置22により加熱加圧されてシートPにカラー画像が定着される。画像が定着されたシートPは、排紙トレイに排出される。
次いで、シート給送装置2について説明する。シート給送装置2は、図2に示すように、シートを載置・収容するシート収容部である給紙カセット25を有しており、給紙カセット25は、略矩形形状に形成されたケース体で構成されている。給紙カセット25の端部には、T字形状に切り欠かれた切欠き部26が形成されており、この切欠き部26には、切欠き部26と同一形状に形成された押上げ部材である中板27が配置されている。中板27は、シート給送方向上流側の端部27aが回動支持部28に支持されており、シート給送方向の下流側端部27bが上下方向に移動可能となっている。
中板27の下方には、図3に示すように、略矩形形状に形成されたシート状部材30の基端部30aが配置されている。基端部30aは、付勢部材である引張バネ31の一端に連結されており、引張バネ31の他端は、プリンタ1の筐体に設けられたピン部材29に固定されている。またシート状部材30は、中板27のシート給送方向の下流側端部27bを支持しつつ、基端部30aから上方に向って配置されており、後述する給送ローラ32と接触可能に設けられている。なお、本実施の形態では、前記シート状部材30は、150μmの厚さの可撓性を有するポリエステルフィルムで構成されている。
中板27の上方であって、シート状部材30の先端側には、シートPを給送する給送ローラ32が回転自在に配置されている。給送ローラ32は、シート給送方向と直交する方向に向かって配置された回転軸33に軸支されており、給送モータ41によって矢印L方向に回転する。
給送ローラ32は、図3に示すように、その円周部に平面(切欠き部)32aと円弧面(円弧部)32bとを有する半月ローラで構成されている。また給送ローラ32の円周部には、EPDM(エチレンプロピレンジエンゴム)が巻き付けられている。
給送ローラ32に対向する位置には、図3に示すように、シート付勢装置34が設けられている。シート付勢装置34は、シート状部材30に接する付勢部材35を有している。付勢部材35は、摺動性の高いPOM(ポリアセタール)で構成されており、付勢部材35は、図4に示すように、左右に配置された圧縮バネ36,36によって給送ローラ32の方向に付勢され、給送ローラ32とでシート状部材30を挟持している。また、付勢部材35の左右両端側は、付勢部材35の移動を規制するストッパ部材37,37と係合している。
シート給送装置2の給送動作を制御する制御部40は、図5のブロック図に示すように、CPU(中央処理装置)で構成されている。また制御部40は、タイマ43が内蔵していて、プリンタ1の操作部42と、給送モータ41とが接続されている。
次いで、上述のように構成されたシート給送装置の給送動作について図6のフローチャートに沿って、図7〜図10を参照しつつ説明する。ユーザーの操作部42の操作に伴い、プリンタ1の画像形成動作が開始される。そして、操作部42の操作による画像形成の信号が制御部40に入力されると、制御部40は、画像形成部に画像を形成するための信号を送ると共に、給送モータ41に給紙信号を送りシートPの給送動作を開始する。なお、画像形成装置に画像を形成させるための信号は、操作部42からだけでなく、画像形成装置に接続されるパーソナルコンピュータからの入力でもよい。
非給送状態(停止状態)の給送ローラ32は、その平面32aがシート状部材30に面した状態にあり(図3参照)、シート状部材30の先端側が自由端状態であると共に、引張バネ31は自然長状態にある。また、シート状部材30は、給紙カセット25に載置されたシート束Psのシート給送方向下流側端部に当接している。
そして、給送モータ41は、制御部40からの給紙信号により駆動を開始し、給送モータ41の駆動力は、図示しないギヤを介して給送ローラ32の回転軸33に伝達される。回転軸33に伝達された駆動力により、給送ローラ32がシート給送方向(矢印L方向)に回転し始める(図6のSTEP1、以下、単にSTEPをSとする)。
制御部40からの給紙信号が出力されると同時にタイマ43は動作時間tのカウントを開始する(S2)。動作時間tのカウントは、t=tになるまでカウントが行われる。ここでtとは、給送ローラ32が一回転するのに要する時間である。
給送ローラ32の回転に伴い、給送ローラの円弧面32bがシート状部材30に接触する。給送ローラ32がシート状部材30に接触すると、給送ローラ32とシート状部材30との間には、図8に示すように、摩擦力Fが生じる。ここで、給送ローラ32の周面とシート状部材30の表面との摩擦係数をμR−Sとし、シート状部材30がシート付勢装置34から受ける力をNとすると、摩擦力Fは次式より表すことができる。
=μR−SN・・・・・・・・・・・・・・式(1)
シート状部材30とシート付勢装置34の付勢部材35の表面との摩擦係数をμS−Nとし、給送ローラ32がシート状部材30から受ける力をTとして、摩擦力Fが次式の関係を満たす時、シート状部材30は、給送ローラ32によって引き上げられる。
=μR−SN > T+μS−NN・・・・・式(2)
この際シート状部材30は、シート状部材30を下方向に付勢する引張バネ31の付勢力に抗しながら初期位置から上昇(シート給送方向下流側に向かって移動する)すると同時に、当接するシートP(シート束Ps)のシート給送方向下流側端部を擦り上げる。なお、引張バネ31の初張力をT、バネ定数をk、バネの伸びをxとすると、Tは次式の関係を有する。
T=T+kx・・・・・・・・・・・・・・式(3)
シート状部材30の上昇に伴い、中板27は、シート状部材30に連繋して、給紙カセット25に載置されたシート束Psのシート給送方向下流側を押し上げるように上方に回動する。この際、シート及び中板27の重量による力をFとすると、中板27が上方に移動するためには次式の関係を有する必要がある。
+kx > F・・・・・・・・・・・式(4)
なお、T>Fの場合には、引張バネ31が伸びることなくシートPを移動させることが可能となり、かかる場合にはシート給送のタイミングが安定する。
中板27の移動により、シート束Psの最上位のシートP1は、図7に示すように、給送ローラ32に接触する。給送ローラ32への最上位のシートP1の接触後もシート状部材30は、給送ローラ32の回転によって上昇を継続し、その上昇に伴い引張バネ31が伸長する。引張バネ31はその伸長に比例して張力が増加し、これに伴い、給送ローラ32と最上位のシートP1との接触圧(給紙圧)が増加する。シートP1と給送ローラ32との接触圧が所定の圧力(即ち、シートP1と給送ローラ32との摩擦力がシートP1とP1の下に重なるシートP2との摩擦力より大きくなった場合)になると最上位のシートP1は給送ローラ32によって送り出される。
送り出されたシートP1は、図8に示すように、そのシート給送方向下流側端部が上昇するシート状部材30に対して垂直状態で当接しており、上昇するシート状部材30と共に上方向かって上昇する。なお、シートP1の送り出し及びシート状部材30の上昇は共に給送ローラ32の回転によるものであることから、シートP1が送り出される速度と、シート状部材30が上昇する速度は同一の速度である。
シート状部材30と共に上昇するシートP1が給送ローラ32とシート状部材30が形成するニップに侵入すると、シートP1の両面に摩擦力F及びFが生じる。摩擦力Fは、図9に示すように、上方(シート給送方向下流側)に向かってシートP1を引き上げるように、給送ローラ32と接する面に作用する。摩擦力Fは、下方(シート給送方向上流側)に向かってシートP1を押し下げるように、シート状部材30と接する面に作用する。ここで、給送ローラ32の外周とシートP1の表面との摩擦係数をμR−Pとし、シート状部材30の表面とシートP1の表面との摩擦係数をμS−Pとすると、摩擦力F及び摩擦力Fは次式より表すことができる。
=μR−PN・・・・・・・・・・・・・式(5)
=μS−PN・・・・・・・・・・・・・式(6)
摩擦係数μR−P及びμS−Pは、摩擦力がF>Fとなるようにそれぞれ設定されており、シートP1は、摩擦力F2により、下流に配置されている搬送ローラ46(図1参照)に給送されて、搬送ローラ46によって画像形成部3に搬送される。
給送ローラ32は、シートP1の給送により一回転し、再び平面32aがシート状部材30に面する。この平面32aがシート状部材30に面することで、給送ローラ32とシート状部材30との接触が解除される。給送ローラ32の回転により所定量引き上げられたシート状部材30は、引張バネ31の復元力(付勢力)によって初期の位置に復帰する。即ち、給送動作の開始前の初期位置に戻る。
ここで、シートPが重送された場合について説明する。シートP1及びシートP2が給送ローラ32によって同時に送り出され、給送ローラ32及びシート状部材30が形成するニップに侵入すると、シートP2の両面には、図10に示すように、摩擦力F及びFが生じる。摩擦力Fは、上方に向かってシートP2を引き上げるように、シートP2のシートP1に接する面に作用し、摩擦力Fは、下方に向かってシートP2を引き戻すように、シート状部材30と接する面に作用する。ここで、シートP1とシートP2との摩擦係数をμP−Pとすると、摩擦力Fは次式より表すことができる。
=μP−PN・・・・・・・・・・・式(7)
摩擦係数μS−P及びμP−Pは、摩擦力がF>Fとなるようにそれぞれ設定されており、シートP2は、摩擦力Fによりシート状部材30と共に下方に向かって引き戻され、シートP2が給紙カセット25に戻されることで重送が解消される。これにより、シートP1及びシートP2に作用する大きさの異なる摩擦力によって摩擦分離される。
また、給送ローラ32が一回転すると共に、時間tが経過する(S3のYES)。時間tの経過に伴い、給送モータ41がOFFとなり(S4)、シートの給送動作が停止する。そして、ジョブのラスト紙かどうかが制御部40で判断され、ラスト紙と判断された場合には給送動作を終了する(S5のYES)。ジョブの途中であればS1に戻り、再び給送モータ41がON状態となり、給送ローラ32の回転と共に、給送動作が再開され(S5のNO)、ジョブが収容されるまでシート給送動作を繰り返す。
上述のように、給送ローラ32に回転に伴い、引張バネ31の付勢力に抗しながら引き上げられるシート状部材30に、給送ローラ32によって給送されたシートP1のシート給送方向下流側端部が当接し、シート状部材30と共にシートP1が上昇する。これにより、給送されるシートPのシート給送方向下流側端部に負荷がかかるのを抑えると共に、シートPのシート給送方向下流側端部にシートPの座屈やシートの先折れが生じるのを抑えて、安定したシートの分離給送を行うことができる。
また、給送ローラ32を半月ローラで構成し、半月ローラの回転に伴い、平面32aがシート状部材30に面すると、引張バネ31の付勢力により、シート状部材30が初期位置に戻るように下降する。これにより、シート状部材30を一定の間隔で素早くシート状部材30を初期位置に戻すことができ、安定してシート給送を行うことができる。
また、摩擦力Fが摩擦力Fよりも大きくなるようにμS−P及びμP−Pを設定したので、シートP1及びシートP2が重送された際、シートP1は上方に引き上げられ、P2は給紙カセット25に戻るように引き戻される。これにより、確実に重送されたシートPの分離が可能となり、確実性の高い分離給送を実現することができる。
また、給送ローラ32によって引き上げられる際にシート状部材30は、給紙カセット25に載置されたシート束Psのシート給送方向下流側端部を擦り上げながら上昇する。これにより、シートPに対する捌き効果が発生し、シートPを分離し易い状態に保つことができるので、シートPの重送の発生を抑えることができる。
なお、本実施の形態では、シート状部材30をポリエステルフィルムで構成したがこれに限らず、例えば、ポリフェニレンスフィルムやポリカーボネートフィルムなどの可撓性を有するシートであれば何れのシートであってもよい。
また、本実施の形態では、ポリエステルフィルムの厚さ150μmとしたが、これに限らない。但し、フィルムの厚さは、50μm〜250μmで構成するのが好適である。
また、本実施の形態では、付勢部材35をポリアセタールで構成したがこれに限らず、摺動性が高い材質であれば何れの材質であってもよい。
また、本実施の形態では、給送ローラ32の回転及び停止の動作をタイマ制御によって行う構成としたがこれに限らない。例えば、ホームポジションセンサを用いて給送ローラ32の一回転制御を行ってもよいし、欠歯ギヤとソレノイドを用いて給送ローラ32の一回転制御を行ってもよく、一回転制御ができれば何れの手段であってもよい。
1 画像形成装置(プリンタ)
2 シート給送装置
3 画像形成部
25 シート収容部(給紙カセット)
27 押上げ部材(中板)
30 シート状部材
31 付勢部材(引張バネ)
32 給送ローラ
32a 切欠き部(平面)
32b 円弧部(円弧面)
34 シート付勢装置
P シート

Claims (4)

  1. シートを収容するシート収容部と、
    前記シート収容部に収容されたシートを支持して上下に移動可能な押上げ部材と、
    前記押上げ部材によって押し上げられるシートに当接して送り出す給送ローラと、
    前記給送ローラに接触可能に設けられ、前記給送ローラの回転により引き上げられることにより、前記押上げ部材を連繋して押し上げるシート状部材と、
    前記シート状部材を、前記給送ローラによる引き上げ方向に抗する方向に付勢する付勢部材と、を備え、
    前記給送ローラの回転による前記シート状部材の引き上げにより、前記押上げ部材が押し上げられて、前記押上げ部材に支持されているシートが前記給送ローラに押し当てられて送り出され、前記シート状部材が、前記付勢部材に抗して前記給送ローラにより送り出されたシートと共に引き上げる、
    ことを特徴とするシート給送装置。
  2. 前記給送ローラは、円周部に切欠き部を有し、
    前記給送ローラの円弧部により前記シート状部材を引き上げ、前記切欠き部が引き上げられている前記シート状部材に面すると、前記付勢部材の付勢力により、前記シート状部材は下降して初期位置に復帰する、
    ことを特徴とする請求項1に記載のシート給送装置。
  3. 前記押上げ部材におけるシート給送方向の下流側に、前記給送ローラの円弧部とで前記シート状部材を挟み込むためのシート付勢装置を備える、
    ことを特徴とする請求項2に記載のシート給送装置。
  4. シートに画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部にシートを給送する請求項1乃至3のいずれか1項に記載のシート給送装置と、を備える画像形成装置。
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JPS6096334U (ja) * 1983-12-07 1985-07-01 ミノルタ株式会社 給紙装置
JPH01169548U (ja) * 1988-05-20 1989-11-30
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