JP2015074533A

JP2015074533A - シート給送装置

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Publication number: JP2015074533A
Application number: JP2013211995A
Authority: JP
Inventors: 文恵亀山; Fumie Kameyama; 雅史伊藤; Masafumi Ito; 佐藤　典子; Noriko Sato; 典子佐藤; 篤史池田; Atsushi Ikeda; 平井　康行; Yasuyuki Hirai; 康行平井; 杉山　範之; Noriyuki Sugiyama; 範之杉山; 斎藤　弘幸; Hiroyuki Saito; 斎藤　　弘幸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2013-10-09
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2015-04-20

Abstract

【課題】シート給送装置において、シート積載量によって重送や搬送不良が発生するおそれがある。
【解決手段】複数のシートを積載することが可能なシート支持部と、前記シート支持部に積載されたシートを送り出すための給送ローラと、前記給送ローラを軸支するとともに前記給送ローラへ駆動力を伝達する機構を有し、シートの積載量に応じて揺動するアーム部と、前記給送ローラにより送り出されたシートが当接してシートを１枚ずつ分離するための、分離面と、を備え、前記分離面は、前記シート支持部に積載されるシートの積載量が変化すると、前記給送ローラによって送り出されたシートが前記分離面に接する際のシートと前記分離面とがなす角度が変化するような形状を有している。
【選択図】図５

Description

本発明は、プリント装置、画像読取装置、その他各種のシート搬送装置に備えられ、積載されたシートを一枚ずつ分離して給送させるシート給送装置に関する。

特許文献１には、積載されたシートを一枚ずつ分離して給送させるシート供給装置が開示されている。これは、シートを支持するシート支持部に分離面を設け、揺動自在に支持されたアームに設けられた給送ローラを用いて、積載されているシートを送り出す構成を有している。シート支持部に対して分離面は揺動するようになっており、傾斜角度が変化する。

特開２０００−１６８９８０号公報

特許文献１では、分離面が設けられている揺動ガイドを、所定の付勢力で付勢させている。そのため、付勢力のバラツキによってシートが当接したときの傾斜角度にもバラツキが生じる。そのため、シートの満載時、少載時それぞれに最適なシート搬送力となるとは限らず、重送や搬送不良が発生するおそれがある。加えて、長期間の使用による付勢力の低下も起こりうる。

本発明はこのような課題の認識に基づいてなされた。本発明の目的は、シートの積載量に関わらず、重送や搬送不良を低減させることが可能なシート給送装置を提供することである。

複数のシートを積載することが可能なシート支持部と、前記シート支持部に積載されたシートを送り出すための給送ローラと、前記給送ローラを軸支するとともに前記給送ローラへ駆動力を伝達する機構を有し、シートの積載量に応じて揺動するアーム部と、前記給送ローラにより送り出されたシートが当接してシートを１枚ずつ分離するための、分離面と、を備え、前記分離面は、前記シート支持部に積載されるシートの積載量が変化すると、前記給送ローラによって送り出されたシートが前記分離面に接する際のシートと前記分離面とがなす角度が変化するような形状を有していることを特徴とする。

本発明のシート給送装置によれば、シートの積載量に関わらず重送や搬送不良を低減させることができる。

本実施形態におけるプリント装置の外観図。プリント装置全体の断面図。シート給送装置の詳細図。シート分離のメカニズムを示した図。分離面の傾斜角度に関する図（分離面は曲面）。戻しレバーを設けない構成。分離面の傾斜角度に関する図（分離面は疑似的な曲面）。図５の変形例。図５の別の変形例。図５のさらに別の変形例。分離面の傾斜角度に関する図（不規則な角度βを有する）。

以下、図１〜図５を参照しながら本発明のシート給送装置を適用したプリント装置を説明する。なお、各図面を通して同一符号は同一又は対応部分を示すものである。

図１は本実施形態におけるプリント装置の外観図、図２はプリント装置全体の断面図、図３はシート給送装置の詳細図、図４はシート分離のメカニズムを示した図、図５は分離面の傾斜角度に関する図である。

本実施形態のプリント装置９００は、外装部１、プリント部２、シート排出部４、シート供給部７、制御部を含む構成となっている。本発明のシート給送装置は、本実施形態においてシート供給部７として説明する。なお、実際には上述以外の構成を備えたものもあるが、本実施形態においては本願発明の要旨を説明するため省略する。外装部１は、シート供給部７を含めプリント装置９００の全体を覆うように構成されている。シート供給部７には、シートＳを積載して支持することが可能なカセット７１０（シート支持部）と、シート供給手段であるスイングアーム７０（アーム部）と、複数のシートが搬送されたときに最上位のシートのみに分離する分離部７２が設けられている。さらに、シート残量が少量時に最下面のシートを含む複数のシートが最上面のシートとともに搬送されることを阻止する分離パッド７１１がある。給送されたシートＳは、Ｕターン搬送路７７に進入し、中間ローラ７９およびこれに対向して配置された従動回転するピンチローラ７９ａによって、プリント部２へ給送される。スイングアーム７０および中間ローラ７９の駆動は、モータ及びギア列等により構成される。シート供給部７から搬送されたシートＳは、プリント部２に搬送され、プリントされた後はシート排出部４によりプリント装置９００から排出される。

以下に、シート供給部７について図３で詳細に説明する。シート供給手段であるスイングアーム７０は、給送ローラ７１を軸支するとともに給送ローラ７１へ駆動力を伝達する機構を有し、シートの積載量に応じて揺動する。スイングアーム７０は、スイングアームフレーム７５と、給送ローラ７１と、給送ギア７４と、給送ギア７４から給送ローラ７１へ駆動を繋ぐ２つのアイドラギア７６ａ、７６ｂにより構成される。給送ローラ７１は、回転中心７５ｂと同軸上にアイドラギア７６ｂから駆動を受けるギア部７８を有する。スイングアームフレーム７５は、揺動中心７５ａで図示しないフレームによって支持されており、揺動可能となっている。そして、先端には給送ローラ７１を回転可能に支持（軸支）している。スイングアームフレーム７５の揺動中心７５ａは、給送ローラ７１の回転中心７５ｂよりも上方、且つシートの給送方向上流側である。給送ローラ７１は、スイングアームフレーム７５の揺動先端に回転中心７５ｂで支持される。給送ローラ７１の表面は、円筒状で高摩擦係数を有し一般にはゴム材質が用いられる。給送ローラ７１は、スイングアームフレーム７５の揺動により、シートＳの最上位のシートＳ１に追従して接触するように構成される。給送ローラ７１は本実施形態において、シートＳの幅方向（図３の紙面垂直方向）に並ぶ２個のローラ対で構成される。なお、ローラ個数やローラ幅に関してはこの限りではなく、１個のみでもよいし２個以上でもよい。

給送ギア７４は、スイングアームフレーム７５の揺動中心７５ａと同軸に、回転可能に支持されている。図示しないモータによって最終段の駆動ギア８０が回転駆動すると、給送ギア７４はアイドラギア７６ａ、７６ｂを介して給送ローラ７１のギア部７８を駆動する。これによって、給送ローラ７１がシートＳ１を給送方向Ｃに搬送する。上述の構成により、スイングアームフレーム７５は自重ないし駆動に伴う摩擦トルクによってＢ方向に揺動し、最上面のシートＳ１に対して垂直抗力Ｎが与えられる。なお、垂直抗力Ｎを増加または減少させるために、スイングアームフレーム７５を付勢手段により付勢してもよい。シート支持部であるカセット７１０は、積載箱７１４と、積載するシートＳの後端を整列させるためのエンドガイドと、積載するシートＳの側端面を整列させるためのサイドガイド等より構成される。

積載箱７１４の積載面７１４ａには、上述したように分離パッド７１１が備えられている。分離パッド７１１の位置は、給送ローラ７１の直下近傍とする。分離パッド７１１は、積載したシートＳが少なくなったときに、シートが重送しないよう最下位のシートに摩擦力を付与する。シート同士の摩擦係数と同程度の摩擦係数とするのが好ましい。使用される材質は、ゴム、発泡ウレタン、合成皮革等が挙げられる。給送ローラ７１により送り出されたシートＳの先端が当接する面、すなわち積載箱７１４の先端には、分離面７２ａを有する分離部７２、戻しバー（不図示）が設けられている。分離面７２ａにシートが当接することにより、シート給送時において最上面のシートＳ１のみが分離され、シートＳの重送を防ぐことできる。

ここで、分離面は曲面を含む面とする。分離面は、シート支持部に積載されるシートの積載量が多くなるほど、給送ローラによって水平方向に送り出されたシートが分離面に接する際のシートと分離面とがなす角度（傾斜角度ともいう）が小さくなるような形状を有している。すなわち、シートの多載時と少載時において、分離面と交わる傾斜角度はそれぞれ異なる。傾斜角度の詳細については後述する。

分離部７２は、プリント装置９００本体の一部として組み込まれている。給送動作の開始ないし終了の時には戻しバーが、分離面７２ａから所定距離離れた位置にシートＳの先端を整列させる。これによって、給送ローラ７１の駆動タイミングと、給送されたシートＳ１の先端が分離面７２ａに衝突するタイミングとをずらし、より安定的なシート給送を行うことができる。分離面７２ａの材質は、シートＳの分離の際にシート先端面に傷や折れを生じさせないように、樹脂などの表面が平滑な材質が好ましい。分離面７２ａには、給送方向に延びたリブ７２ｂが、給送方向と交差する方向にむけて複数配列されている（図３参照）。リブ７２ｂは、給送がスムーズに行われるように、所定の摩擦係数に設定されている。

本実施形態において、分離部７２はプリント装置９００の一部として構成するが、それに限らずカセット７１０の一部として組み込んでもよい。また、カセット７１０をプリント装置９００の本体から分離できる構成としたが、これらを一体構成としてもよい。

図４を用いて、シート分離のメカニズムについて説明する。シート分離の時の垂直抗力Ｎは、シートＳ１を送り出すために必要な搬送力Ｆと、スイングアーム７０の角度αとの関係式（１）で示される。搬送力Ｆは具体的には、シートＳ１とシートＳ２との摩擦力μ_１（Ｎ＋ｍｇ）とシートＳ１が分離面７２ａより受ける耐力Ｐ_ｒ１とによる。

（Ｌ：スイングアームの揺動中心７５ａと給送ローラ７１の回転中心７５ｂとの距離、Ｋ：スイングアームの駆動構成により異なる定数）
Ｋは、揺動中心７５ａにある給送ギア７４からギア部７８までのアイドラギアが、偶数のときはＫ＝ｒ_ｐ（１＋ｋ）、奇数のときはＫ＝ｒ_ｐ（１−ｋ）とする。また、力の伝達方向がスイングアーム７０の揺動方向ではない場合はＫ＝０とする。本実施形態においてはアイドラギア７６ａ、７６ｂの２個なのでＫ＝ｒ_ｐ（１＋ｋ）である。ｒ_ｐは給送ローラ７１の径、ｋはアーム内のギア比とする。角度αは、シートの給送方向Ｃに対してスイングアーム７０の揺動中心７５ａを原点として、図４の反時計回りを正とした角度とする。

式（１）によると、たとえばα＝３３０°〜３５５°とすると、シートの積載量が多載時（α＝３５５°）から少載時（α＝３３０°）に変化するに連れて、垂直抗力Ｎは大きくなるといえる。

垂直抗力Ｎが大きくなるということは、式（２）に示すように積載量が減るに従って２枚目のシートＳ２の推進力Ｆ´が大きくなることを示している。
Ｆ′＝（μ_１−μ_２）Ｎ＋ｍｇ（μ_１−２μ_２）式（２）
（μ_１：１枚目Ｓ１と２枚目Ｓ２とのシート間摩擦係数、μ_２：２枚目Ｓ２と３枚目Ｓ３とのシート間摩擦係数、ｍ：シートの質量、ｇ：重力加速度）
２枚目のシートＳ２は、推進力Ｆ´を止めようとする力である耐力Ｐ_ｒ２を分離面７２ａから受ける。重送しない条件式は式（３）で示されることから、垂直抗力Ｎが大きくなる場合には、耐力Ｐ_ｒ２も大きくなることが必要となる。

一方、シート先端をシートの剛性に抗して給送方向側に撓ませる鉛直上向きの変形力をＰとする。シートＳ２上では耐力Ｐ_ｒ２と変形力Ｐがつり合う。変形力Ｐは、給送ローラ７１がシートＳ１と当接する箇所を固定端、分離面７２ａ側を自由端とするシートの片持ち梁の式より求められる。

最上位に積載されたシートＳ１が分離面７２ａに接する際のシートＳ１と分離面７２ａとがなす角度を傾斜角度θとすると、式（４）で耐力Ｐ_ｒ２と変形力Ｐの関係が示される。
Ｐ_ｒ２＝Ｐｔａｎθ 式（４）
式（１）、式（３）、式（４）により、スイングアームの角度αと、分離面の傾斜角度θとの関係式（５）が導かれる。

この式（５）を満たすことで、重送や搬送不良を低減させることが可能といえる。

一例として、上式（５）を適用した計算結果を図５（ａ）に示す。この例では、Ｆ＝１［Ｎ］、Ｌ＝４２．５［ｍｍ］、Ｋ＝１７．６、給送ローラ７１の最下接地点から分離面７２ａまでの距離１５［ｍｍ］、μ_１＝０．７２、μ_２＝０．６、非駆動時の給送ローラ７１からの垂直荷重０［Ｎ］としている。図５（ａ）からみるに、傾斜角度θは、シートの積載量が多くなる（αが大きくなる）に連れて小さくするとよいことがわかる。

具体的な構成を示したのが図５（ｂ）となる。図５（ｂ）は、角度α＝３３０°のときの給送ローラ７１ｃ、スイングアームフレーム７５ｃの位置と、角度α＝３５５°のときの給送ローラ７１ｄ、スイングアームフレーム７５ｄの位置を示す。この例では、分離面の曲面は次のような形状とする。角度α＝３３０°では傾斜角度θが８４°、角度α＝３３５°では傾斜角度θが７６°となるような形状である。

なお、戻しレバーを設けない構成を採用してもよい。図６には、戻しバーが無い場合のシートＳの姿勢を示す。戻しバーが無い場合、図６のようにシートＳが給送方向にずれ、シートの先端が分離面にならった状態になることがある。しかしこのような状態から給送ローラ７１を駆動して給紙を開始しても、同様の効果が得られる。

また、図７に示すように、分離面を曲面とせず、傾斜の異なる複数の平面１００ａ、１００ｂ、１００ｃからなる疑似的な曲面としてもよい。傾斜角度θは、シートの積載量が多くなるに連れて小さくすることで優れた効果を得ることができる。すなわち、平面１００ａは傾斜角度が小さく、平面１００ｃは大きくする。

図８には、本実施形態の変形例を示す。スイングアーム７０の揺動中心７５ａは、給送ローラ７１の回転中心よりも下方、且つシートの給送方向下流側にある。スイングアーム７０は、図示しないフレームに揺動可能に支持されている。

一例として、上式（５）を適用した計算結果を図８（ａ）に示す。この例では、Ｆ＝１［Ｎ］、Ｌ＝４２．５［ｍｍ］、Ｋ＝１７．６、給送ローラ７１の最下接地点から分離面７２ａまでの距離１５［ｍｍ］、μ_１＝０．７２、μ_２＝０．６、非駆動時の給送ローラ７１からの垂直荷重０［Ｎ］である。図８（ａ）からみるに、傾斜角度θは、シートの積載量が多くなる（αが小さくなる）に連れて大きくするとよいことがわかる。これによって、積載量に応じた最適な搬送力を実現できる。

具体的な構成を示したのが図８（ｂ）となる。図８（ｂ）は、角度α＝１６０°のときの給送ローラ７１ｃ、スイングアームフレーム７５ｃの位置と、角度α＝１４０°のときの給送ローラ７１ｄ、スイングアームフレーム７５ｄの位置を示す。この例では分離面の曲面は次のような形状とする。角度α＝１６０°では傾斜角度θが７５°、角度α＝１４０°では傾斜角度θが８３°となるような形状である。

図９には、別の変形例を示す。スイングアーム７０の揺動中心７５ａは、給送ローラ７１の回転中心よりも下方、且つシートの給送方向上流側にある。スイングアーム７０は、図示しないフレームに揺動可能に支持されている。一例として、上式（５）を適用した計算結果を図９（ａ）に示す。この例では、Ｆ＝１［Ｎ］、Ｌ＝４２．５［ｍｍ］、Ｋ＝１７．６、給送ローラ７１の最下接地点から分離面７２ａまでの距離１５［ｍｍ］、μ_１＝０．７２、μ_２＝０．６、非駆動時の給送ローラ７１からの垂直荷重０［Ｎ］である。図９（ａ）からみるに、傾斜角度θは、シートの積載量が多くなる（αが大きくなる）に連れて小さくするとよいことがわかる。これによって、積載量に応じた最適な搬送力を実現できる。

具体的な構成を示したのが図９（ｂ）となる。図９（ｂ）は、角度α＝１０°のときの給送ローラ７１ｃ、スイングアームフレーム７５ｃの位置と、角度α＝３６°のときの給送ローラ７１ｄ、スイングアームフレーム７５ｄの位置を示す。分離面の曲面は次のような形状とする。角度α＝１０°では傾斜角度θが８３°、角度α＝３６°では傾斜角度θが６８°となるような形状である。

図１０には、さらに別の変形例を示す。スイングアーム７０の揺動中心７５ａは、給送ローラ７１の回転中心よりも上方、且つシートの給送方向下流側にある。スイングアーム７０は、図示しないフレームに揺動可能に支持されている。一例として、上式（５）を適用した計算結果を図１０（ａ）に示す。この例では、Ｆ＝１［Ｎ］、Ｌ＝４２．５［ｍｍ］、Ｋ＝１７．６、給送ローラ７１の最下接地点から分離面７２ａまでの距離１５［ｍｍ］、μ_１＝０．７２、μ_２＝０．６、非駆動時の給送ローラ７１からの垂直荷重０［Ｎ］である。図１０（ａ）からみるに、傾斜角度θは、シートの積載量が多くなる（αが小さくなる）に連れて大きくするとよいことがわかる。これによって、積載量に応じた最適な搬送力を実現できる。

具体的な構成を示したのが図１０（ｂ）となる。図１０（ｂ）は、角度α＝２２０°のときの給送ローラ７１ｃ、スイングアームフレーム７５ｃの位置と、角度α＝１９２°のときの給送ローラ７１ｄ、スイングアームフレーム７５ｄの位置を示す。分離面の曲面は次のような形状とする。角度α＝２２０°では傾斜角度θが７２°、角度α＝１９２°では傾斜角度θが８３．５°となるような形状である。

以上説明してきた各形態によれば、シートの積載量に関わらず、重送や搬送不良を低減させることができる。

なお、以上の実施形態はプリント装置への適用例であるが、本発明はこれに限らない。たとえば、シート給送装置によって給送されたシートを読取センサで読み取るための読取部とを有する画像読取装置に適用してもよい。また、分離面は傾斜の異なる複数の平面と曲面が組み合わさってもよい。さらに、傾斜角度θは、シートの積載量の増減に合わせて徐々に大きくする、もしくは小さくすることが必須ではない。したがって、図１１に示すように、シートの積載量を増やすに連れて、徐々に角度を小さくする分離面（θ＝８４°からθ＝７６°へ）の間に、不規則な角度β（３０°）を設けてもよい。

７給送部（シート給送装置）
７０スイングアーム（アーム部）
７１給送ローラ
７１０カセット（シート支持部）
７２分離部
７２ａ分離面
７５ａ揺動中心
７５ｂ回転中心

Claims

複数のシートを積載することが可能なシート支持部と、
前記シート支持部に積載されたシートを送り出すための給送ローラと、
前記給送ローラを軸支するとともに前記給送ローラへ駆動力を伝達する機構を有し、シートの積載量に応じて揺動するアーム部と、
前記給送ローラにより送り出されたシートが当接してシートを１枚ずつ分離するための、分離面と、を備え、
前記分離面は、前記シート支持部に積載されるシートの積載量が変化すると、前記給送ローラによって送り出されたシートが前記分離面に接する際のシートと前記分離面とがなす角度が変化するような形状を有していることを特徴とするシート給送装置。
前記分離面は、曲面を含む、もしくは傾斜が異なる複数の平面からなる疑似的な曲面を含むことを特徴とする、請求項１に記載のシート給送装置。
前記アーム部の揺動中心は、前記給送ローラの回転中心よりも上方、且つシートの給送方向上流側に位置し、
前記分離面は、シートの積載量が多くなるに連れて前記角度が小さくなるような形状を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載のシート給送装置。
前記アーム部の揺動中心は、前記給送ローラの回転中心よりも下方、且つシートの給送方向下流側に位置し、
前記分離面は、シートの積載量が多くなるに連れて前記角度が大きくなる形状を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載のシート給送装置。
前記アーム部の揺動中心は、前記給送ローラの回転中心よりも下方、且つシートの給送方向上流側に位置し、
前記分離面は、シートの積載量が多くなるに連れて前記角度が小さくなる形状を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載のシート給送装置。
前記アーム部の揺動中心は、前記給送ローラの回転中心よりも上方、且つシートの給送方向下流に位置し側、
前記分離面は、シートの積載量が多くなるに連れて前記角度が大きくなる形状を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載のシート給送装置。
前記分離面には、給送方向に延びたリブが、前記給送方向と交差する方向にむけて複数配列されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載のシート給送装置。
請求項１から７のいずれか１項に記載のシート給送装置と、前記シート給送装置によって給送されたシートをプリントするためのプリント部とを有することを特徴とするプリント装置。
請求項１から７のいずれか１項に記載のシート給送装置と、前記シート給送装置によって給送されたシートを読取センサで読み取るための読取部とを有することを特徴とする画像読取装置。