JP2015174743A - シート給送装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】シート給送時に摩擦部材の振動により発生する異常音を防止する。【解決手段】シートPと接触してこれを給送する給送部材30aと、給送部材30aと対向して配設された摩擦部材47と、摩擦部材47を保持する受け台47とを備えたシート給送装置である。摩擦部材47のニップ部Nよりも上流側が摩擦部材保持部48fに固定された固定領域とされている。摩擦部材47のニップ部Nを含む下流側が搬送経路に沿って可動な可動領域とされている。摩擦部材47下面に作用する第1摩擦力を上面に作用する第2摩擦力よりも小さくした。【選択図】図4A

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機、これらの複合機又はインクジェット記録装置に装備されるシート給送装置と当該シート給送装置を備えた画像形成装置に関する。
複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置の品質のひとつに用紙の搬送品質(用紙搬送性)がある。近年、画像形成装置で使用する用紙は多種多様になっており、給紙・分離の品質向上が不可欠となっている。高品質な給紙・分離を行うシート給送装置として、RF方式やFRR方式等が既に知られている。
RF方式やFRR方式は高品質な給紙・分離が可能であるが、高コストで小型化が難しい。一方、比較的安価でコンパクトなシート給送装置としてフリクションパッド方式のシート給送装置が知られている。
このフリクションパッド方式は、給送ローラの下方に、摩擦部材(分離パッド)を貼り付けた受け台を配置したものである。フリクションパッド方式では、給送ローラによって給送されたシートを分離パッドに当接させ、重送されそうなシートの給送を分離パッドとシートとの間の摩擦によって抑止する。そして給送ローラに当接した最上位のシートのみを画像形成部に向けて分離給送する。
分離パッドの材料は給送ローラの摩擦係数よりも小さい摩擦係数を有する材料が使用される。このような材料としては、例えば天然ゴム、コルク材、皮草、ウレタン材、合成ゴム等が単材で使用される。
しかしながら、このような分離パッドは、摩擦係数が大きいシートに対して、分離給送時にスティックスリップ(不連続的に滑りながら送られる状態)が発生するという課題がある。当該スティックスリップによる振動がシートを振動させて耳障りな音(いわゆる「パッド鳴き」)を発生することがある。
特許文献1(特開平10−017171号公報)には、給紙分離時の重送や異常音を防止する目的で、摩擦係数が異なる分離パッド(低摩擦係数+高摩擦係数)を組み合わせて構成する技術が開示されている。しかし、この技術はスティックスリップによる搬送方向の振動に対して直接的な抑制効果があるとはいえない。
また、異なる摩擦係数を有する分離パッドを複数搭載すると低コスト化が困難になる。さらに分離パッドの用紙分離面が複雑になることにより安定した分離性能が得にくいという問題がある。
本発明は、シート給送時の異常音の発生を防止したシート給送装置を提供することを目的とする。
前述した課題を解決するために、本発明の請求項1に記載の給送装置は、シートの片側と接触して当該シートを所定の搬送経路に沿って下流側に給送する給送部材と、前記給送部材と対向し前記搬送経路を挟む位置に配設され前記給送部材と接触してニップ部を形成する摩擦部材と、前記ニップ部と反対側で前記摩擦部材を保持する摩擦部材保持部を有する受け台とを備えたシート給送装置において、前記摩擦部材の前記ニップ部よりも上流側を、前記摩擦部材保持部に固定された固定領域にすると共に、前記摩擦部材の前記ニップ部を含む下流側を、搬送経路に沿って可動な可動領域とし、前記摩擦部材保持部により前記摩擦部材の可動領域に作用する第1摩擦力を、前記ニップ部において前記シートにより前記摩擦部材の前記可動領域に作用する第2摩擦力よりも、小さくしたことを特徴とするシート給送装置である。
本発明によれば、摩擦部材のニップ部を含む下流側を搬送経路に沿って可動な可動領域にし、前記第1摩擦力を前記第2摩擦力よりも小さくしたので、当該可動領域の移動で摩擦部材から受け台に伝わる振動を低コストで抑制することができる。また、可動領域の移動により給送部材との摩擦で摩耗する部分を分散することができるから摩擦部材の寿命を増大することができる。
本発明のシート給送装置を搭載する画像形成装置の一実施形態としてのカラーレーザプリンタの構成を概略的に示す構成図である。 (a)本発明のシート給送装置を含む給紙トレイの側面図である。(b)本発明の別のシート給送装置を含む給紙トレイの側面図である。 シート給送装置の受け台を示すもので、(a)は受け台の斜視図、(b)は受け台の側面図、(c)はニップ部の拡大側面図である。 本発明のシート給送装置の第1実施形態を示すもので、(a)はシート給送装置の側面図、(b)と(c)はニップ部の拡大側面図である。 本発明のシート給送装置の第1実施形態と従来のシート給送装置とを比較して示すもので、(a)は第1実施形態のシート給送装置の側面図、(b)は従来のシート給送装置の側面図、(c)は摩擦力の大小関係を逆にした第1実施形態と同じ構成のシート給送装置の側面図である。 本発明の第1実施形態のシート給送装置の側面図であって、(a)は摩擦部材が伸びる前の状態、(b)は摩擦部材が伸びた状態、(c)は摩擦部材が伸縮している状態の図である。 本発明の第2実施形態のシート給送装置であって、(a)は摩擦部材を分離した状態の分解斜視図、(b)と(c)は側面図である。 本発明の第2実施形態のシート給送装置の受け台の振動加速度試験の結果を示すグラフである。 本発明の第3実施形態のシート給送装置であって、(a)はシート給送装置の摩擦パッドを分離した状態の斜視図、(b)は分離パッドの平面図である。 本発明の第4実施形態に係るシート給送装置の分離パッドの平面図である。 本発明の第5実施形態に係るシート給送装置を示すものであって、(a)は第5実施形態に係るシート給送装置の摩擦パッドを取り外した状態の受け台の分解斜視図、(b)は受け台の組立後斜視図、(c)は受け台の組立後平面図である。 本発明の第5実施形態に係るシート給送装置の受け台の側面図である。 本発明の第5実施形態に係るシート給送装置の変形例を示すもので、(a)は受け台の分解斜視図、(b)は組立後斜視図、(c)は(b)のD−D線断面図である。 本発明の第6実施形態に係るシート給送装置を示すもので、(a)はシート給送時の欠円型ローラを含む受け台の側面図、(b)は非給送時の欠円型ローラを含む受け台の側面図である。 本発明の第7実施形態に係るシート給送装置を示すもので、(a)は受け台の側面図、(b)分離パッドなしの受け台の上方斜視図、(c)は分離パッドなしの受け台の下方斜視図、(d)はニップ部の拡大断面図である。
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
また、本説明では「シート」を「用紙」と表記して説明するが、シートは紙(用紙)に限らず、OHPシート、布帛など、現像剤やインクを付着させることができる媒体、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものは全て含む。さらに「シート」には、可撓性のものに限らず硬い板状のものや比較的厚みのあるものも含まれる。
また各構成部品の説明にある寸法、材質、形状、その相対配置などは例示であって、特に特定的な記載がない限りこの発明の範囲をそれらに限定する趣旨ではない。
(レーザプリンタの構成)
図1は、本発明のシート給送装置を搭載する画像形成装置の一実施形態としてのカラーレーザプリンタの構成を概略的に示す構成図である。このカラーレーザプリンタ1は、作像装置としての4つのプロセスユニット1K、1Y、1M、1Cを備えている。これらプロセスユニットは、カラー画像の色分解成分に対応するブラック(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の各色の現像剤によって画像を形成する。
各プロセスユニット1K、1Y、1M、1Cは、互いに異なる色の未使用トナーを収容したトナーボトル6K、6Y、6M、6Cを有する以外は、同様の構成となっている。このため、1つのプロセスユニット1Kの構成を以下に説明し、他のプロセスユニット1Y、1M、1Cは、その構成の説明を省略する。
プロセスユニット1Kは、像担持体2K(例えば感光体ドラム)と、ドラムクリーニング装置3Kと、図示しない除電装置と、帯電装置4Kと、現像装置5K等を有している。そして、プロセスユニット1Kは、レーザプリンタ1の本体に対して着脱自在に装着され、消耗部品を同時に交換可能となっている。
露光器7は、このレーザプリンタ1に設置された各プロセスユニット1K、1Y、1M、1Cの上方に配設されている。そして、この露光器7は、画像データに基づいてレーザダイオードからレーザ光を発光するように構成されている。
転写装置15は、この実施形態では各プロセスユニット1K、1Y、1M、1Cの下方に配設されている。一次転写ローラ19K、19Y、19M、19Cは、各像担持体2K、2Y、2M、2Cに対向して中間転写ベルト16に当接して配置されている。
中間転写ベルト16は、各一次転写ローラ19K、19Y、19M、19C、駆動ローラ18、従動ローラ17に掛け渡された状態で循環走行するようになっている。
2次転写ローラ20は、駆動ローラ18に対向し中間転写ベルト16に当接して配置されている。なお、像担持体2K、2Y、2M、2Cが各色の第1の像担持体とすれば、中間転写ベルト16はそれらの像を合成した第2の像担持体である。
ベルトクリーニング装置21は、中間転写ベルト16の走行方向において、2次転写ローラ20より下流側に設置されている。また、図示しないクリーニングバックアップローラが中間転写ベルト16に対してベルトクリーニング装置21と反対側に設置されている。
給紙トレイ30は、レーザプリンタ1の下方に設置され、用紙Pを多数枚束状で収容可能となっている。そして、給紙トレイ30は、用紙の補給等のために、このレーザプリンタ1の本体に着脱可能となっている。給送部材としての給送ローラ30aは、レーザプリンタ1に設置された状態の給紙トレイ30の上方に配置され、用紙Pを給紙トレイ30から給紙路31に向けて給紙するようになっている。
タイミングローラ対14は、2次転写ローラ20の直近上流側に配置され、給紙トレイ30から給紙された用紙Pを一旦停止させることができる。この一旦停止により用紙Pの先端側に弛みが形成される。
弛みが形成された用紙Pは、中間転写ベルト16上に形成されたトナー像が好適に転写されるタイミングに合わせ、2次転写ローラ20と駆動ローラ18との2次転写ニップ部に送り出される。そして、送り出された用紙Pは、2次転写ニップ部で中間転写ベルト16上に形成されたトナー像が所望の転写位置に高精度に転写されるようになっている。
転写後搬送路33は、2次転写ローラ20と駆動ローラ18の2次転写ニップ部の上方に配設されている。定着装置34は、転写後搬送路33の上端近傍に設置されている。
定着装置34は、図示しないハロゲンランプ等の発熱源を内包する定着ローラ34aと、この定着ローラ34aに対して所定の圧力で当接しながら回転する加圧ローラ34bを備えている。定着後搬送路35は、定着装置34の上方に配設され、定着後搬送路35の上端で、排紙路36と反転搬送路41に分岐している。
この分岐部に切替部材42が配置され、切替部材42はその揺動軸42aを軸として揺動駆動するようになっている。また排紙路36の開口端近傍には排紙ローラ対37が配設されている。
反転搬送路41は、分岐部との他端で給紙路31に合流している。そして、反転搬送路41の途中には、反転搬送ローラ対43が配設されている。排紙トレイ44は、レーザプリンタ1の上部に、レーザプリンタ1の内側方向に凹形状を形成して、設置されている。
粉体収容器10(例えばトナー収容器)は、転写装置15と給紙トレイ30の間に配置されている。そして、粉体収容器10は、レーザプリンタ1の本体に対して着脱自在に装着されている。
本実施形態のレーザプリンタ1は、転写紙搬送の関係により給送ローラ30aから2次転写ローラ20までの所定の距離が必要である。そして、この距離に生じたデッドスペースに粉体収容器10を設置し、レーザプリンタ全体の小型化を図っている。
転写カバー8は、給紙トレイ30の上部で、給紙トレイの引出方向正面に設置されている。そして、この転写カバー8を開くことで、レーザプリンタ1の内部を点検可能にしている。転写カバー8には、手差し給紙用の手差し給送ローラ45、および手差し給紙用の手差しトレイ46が設置されている。
なお、本実施形態のレーザプリンタは、画像形成装置の一例であり、当該画像形成装置はレーザプリンタに限定されない。すなわち、画像形成装置は複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機、及びインクジェット記録装置のいずれか一つ、またはこれらの少なくとも2つ以上を組み合わせた複合機として構成することも可能である。
(レーザプリンタの作動)
次に、本実施形態に係るレーザプリンタの基本的動作について図1Aを参照して以下に説明する。最初に、片面印刷を行う場合について説明する。給送ローラ30aは、図1Aに示すように、レーザプリンタ1の制御部(図示せず)からの給紙信号によって回転する。そして、給送ローラ30aは、給紙トレイ30に積載された束状用紙Pの最上位の用紙のみを分離し、給紙路31へ送り出す。
給送ローラ30aによって送り出された用紙Pは、その先端がタイミングローラ対14の2次転写ニップ部に到達すると、弛みを形成し、その状態で待機する。そして、中間転写ベルト16上に形成されたトナー画像をこの用紙に転写する最適なタイミング(同期)を図ると共に、用紙Pの先端スキューを補正する。
手差しによる給紙の場合は、手差しトレイ46に積載された束状用紙が、最上位の用紙から一枚ずつ手差し給送ローラ45によって反転搬送路41の一部を通り、タイミングローラ対14の2次転写ニップ部まで搬送される。以後の動作は給紙トレイ30からの給紙と同一である。
ここで、作像動作については、1つのプロセスユニット1Kを説明し、他のプロセスユニット1Y、1M、1Cについてのその説明を省略する。まず、帯電装置4Kは、像担持体2Kの表面を高電位に均一に帯電する。
そして、露光器7は、画像データに基づいたレーザビームLを像担持体2Kの表面に照射する。そして、レーザビームLが照射された像担持体2Kの表面は、照射された部分の電位が低下して、静電潜像を形成する。
そして、現像装置5Kは、トナーボトル6Kから供給された未使用のブラックトナーを静電潜像が形成された像担持体2Kの表面部分に転移させる。そして、トナーが転移した像担持体2Kは、その表面にブラックトナー画像を形成(現像)する。そして、像担持体2K上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト16に転写する。
ドラムクリーニング装置3Kは、中間転写行程を経た後の像担持体2Kの表面に付着している残留トナーを除去する。除去された残留トナーは、廃トナー搬送手段(図示せず)によって、プロセスユニット1K内にある廃トナー収容部(図示せず)へ送られ回収される。また、除電装置(図示せず)は、クリーニング装置3Kによって残留トナーが除去された像担持体2Kの残留電荷を除電する。
各色のプロセスユニット1Y、1M、1Cにおいても、同様にして像担持体2Y、2M、2C上にトナー画像を形成し、各色トナー画像重なり合うように中間転写ベルト16に転写する。
各色トナー画像が重なり合うように転写された中間転写ベルト16は、2次転写ローラ20と駆動ローラ18の2次転写ニップ部まで走行した際に、中間転写ベルト16上のトナー画像をタイミングローラ対14によって送り出された用紙Pに転写する。
ここで、用紙Pは、中間転写ベルト16上に重畳転写して形成されたトナー像が好適に転写されるタイミングに合わせ、2次転写ニップ部に送り出される。そして、送り出された用紙Pは、2次転写ニップ部で中間転写ベルト16上に形成されたトナー像が所望の転写位置に高精度に転写される。
トナー画像が転写された用紙Pは、転写後搬送路33を通って定着装置34へと搬送される。そして、定着装置34に搬送された用紙Pは、定着ローラ34aと加圧ローラ34bによって挟まれ、加熱・加圧することで未定着トナー画像が定着される。トナー画像が定着された用紙Pは、定着装置34から定着後搬送路35へ送り出される。
切替部材42は、定着装置34から用紙Pが送り出されたタイミングでは、図1Aの実線で示すように定着後搬送路35の上端近傍を開放している位置にある。そして、定着装置34から送り出された用紙Pは、定着後搬送路35を経由して排紙路36へ送り出される。排出装置としての排紙ローラ対37は、排紙路36へ送り出された用紙Pを挟み込み、回転駆動することで排紙トレイ44に排出することで片面印刷を終了する。
次に、両面印刷を行う場合について説明する。片面印刷の場合と同様に、定着装置34は用紙Pを排紙路36へ送り出す。そして、両面印刷を行う場合、排紙ローラ対37は、回転駆動によって用紙Pの一部をレーザプリンタ1外に搬送する。
そして、用紙Pの後端が、排紙路36を通過すると、切替部材42は、図1Aの点線で示すように揺動軸42aを軸として揺動し、定着後搬送路35の上端を閉鎖する。そして、この定着後搬送路35の上端の閉鎖とほぼ同時に、排紙ローラ対37は、用紙Pをレーザプリンタ1外へ搬送する方向と逆の方向に回転し、反転搬送路41へ送り出す。
反転搬送路41へ送り出された用紙Pは、反転搬送ローラ対43を経て、タイミングローラ対14に至る。そして、タイミングローラ対14は、中間転写ベルト16上に形成されたトナー画像を用紙Pのトナー画像未転写面に転写する最適なタイミング(同期)を図り、用紙Pを2次転写ニップ部へ送り出す。
そして、2次転写ローラ20と駆動ローラ18は、用紙が2次転写ニップ部を通過する際に用紙Pのトナー画像未転写面にトナー画像を転写する。そして、トナー画像が転写された用紙Pは、転写後搬送路33を通って定着装置34へと搬送される。
定着装置34は、定着ローラ34aと加圧ローラ34bによって、搬送された用紙Pを挟み、加熱・加圧することで未定着トナー画像を用紙Pに定着する。そして、トナー画像が定着された用紙Pは、定着装置34から定着後搬送路35へ送り出される。
切替部材42は、定着装置34から用紙Pが送り出されたタイミングでは、図1Aの実線で示すように定着後搬送路35の上端近傍を開放している位置にある。そして、定着装置34から送り出された用紙Pは、定着搬送路を経由して排紙路36へ送り出される。排紙ローラ対37は、排紙路36へ送り出された用紙Pを挟み、回転駆動し排紙トレイ44に排出することで両面印刷を終了する。
また、中間転写ベルト16上のトナー画像を用紙Pに転写した後、中間転写ベルト16上には残留トナーが付着している。そして、ベルトクリーニング装置21は、この残留トナーを中間転写ベルト16から除去する。
また、中間転写ベルト16から除去されたトナーは、図示しない廃トナー搬送手段によって、粉体収容器10へと搬送され、粉体収容器10内に回収される。
(フリクションパッド方式の基本構成)
図2(a)(b)はフリクションパッド方式による一般的なシート給送装置の基本構成を示す概略図である。このシート給送装置は、給紙トレイ30の給紙方向前側(図の右側)に配設されている。
給紙トレイ30は、上方が開放された箱状体52と、当該箱状体52底部に配設され用紙Pを積載可能な給紙台53と、給紙台53の後端部を支持し給紙台53を上下方向に揺動可能に支持する軸部53aとを有する。なお、受け台48が上下方向に平行移動する平行移動方式でも本発明を適用可能であることは勿論である。
図2(a)のシート給送装置は、給送部材としての給送ローラ30a、受け台48及び当該受け台48を上方に付勢する分離バネ49を有する。受け台48は、その搬送方向下流端の支点軸48aが本体側の図示しない機枠に支持されている。給送ローラ30aは受け台48に当接するとともに、用紙P上面前端部にも当接している。
受け台48は当該支点軸48aを中心として上下方向に揺動可能とされている。受け台48上には摩擦部材としての分離パッド47が貼り付けられ、当該分離パッド47が分離バネ49の力で給送ローラ30aに当接されている。分離パッド47は、たとえばエラストマ等のゴム材やゴムコルク混合材、発泡ウレタン材、シリコン材などの弾性体材料で板状に成形されている。
分離パッド47と給送ローラ30aとの間に形成されたニップ部としての分離ニップ部Nは、分離バネ49により所定の圧力がかかった状態に維持されている。ここで、給送ローラ30aと用紙P間の摩擦力をμr、用紙P相互間の摩擦力をμs、用紙Pと分離パッド47間の摩擦力をμfとする。シート給送装置は、これら3つの摩擦係数の大小関係(μr>μf>μs)により、最上紙のみが摩擦分離されて給送されるように構成されている。
図2(b)のシート給送装置は、図2(a)のシート給送装置にピックアップ専用の補助ローラ54を追加したものである。補助ローラ54は給送ローラ30aと連動して回転するように構成されており、最上層の用紙Pを分離ニップ部Nに向けて搬送する。
図3(a)〜(c)はシート給送装置の受け台を示す図である。分離パッド47の上流側には受け台48と一体的に形成されたガイド部としての前捌き部48bが形成されている。
この前捌き部48bは用紙前端部を搬送経路に向けてガイドするもので、給紙トレイ30から給送された用紙Pはこの前捌き部48bにガイドされて分離ニップ部Nに案内される。この前捌き部48bの高さは、用紙Pが分離パッド47の搬送方向上流端に引っかからないようにするため、分離パッド47の高さよりも所定量高く設定されている。
図2(a)(b)の給紙トレイ30に積載された束状用紙Pは、その最上位の用紙上面が給送ローラ30a又は補助ローラ54に押し付けられ、給送ローラ30a又は補助ローラ54の駆動により最上位の用紙が一枚ずつ搬送される。用紙が複数枚送られた場合、当該複数枚の用紙は分離ニップ部Nに挟み込まれる。
この分離ニップ部Nは、前述したように分離バネ49により所定の圧力がかかった状態に維持されているため、摩擦係数の大小関係(μr>μf>μs)により、最上紙のみが摩擦分離されて給送される。
このような分離パッド方式では、用紙Pの分離時に分離パッド47と用紙Pとの間の摩擦力によって分離パッド47の受け台48が用紙Pの搬送方向に振動(スティックスリップ)することにより、異常音が発生することがある。本発明は以下の実施形態1〜7のシート給送装置により当該異常音の発生を防止する。
(第1実施形態)
図4Aは本発明の第1実施形態に係るシート給送装置を示す図である。図4A(a)に示すように、第1実施形態の基本構成は、一般的な分離パッド方式の構成と同じである。すなわち、シート給送装置は図に示すような用紙Pを給送する給送ローラ30a、用紙Pを一枚ずつに分離する分離パッド47、分離パッド47を保持する受け台48、受け台48を給送ローラ側へ加圧する分離バネ49から構成されている。
図4A(b)は分離ニップ部N周辺の拡大図である。第1実施形態では、給送ローラ30aと分離パッド47の接触部(以下分離ニップ部Nと記載)よりも、用紙搬送方向上流側において、両面テープ50により分離パッド47が受け台48に接着され、固定されている。両面テープ50に重なった分離パッド47の領域が固定領域である。この固定領域の下流側が可動領域である。
分離パッド47は、荷重により弾性変形と伸縮が可能な材質、例えば、エラストマ等のゴム材やゴムコルク混合材、発泡ウレタン材、シリコン材などの弾性体材料からなる摩擦部材で構成されている。
分離パッド47は、分離パッド47の分離面と逆の面(以下保持面と記載)において、受け台48の摩擦部材保持部48fから摩擦力μ1h(第1摩擦力)を受ける。また分離パッド47は、用紙Pとの接触面(以下分離面と記載)において、用紙Pから摩擦力μ2p(第2摩擦力)を受ける。
ここで、pは分離ニップ部Nの圧力、hは分離パッド47の可動領域の下面に受け台48の摩擦部材保持部48fから垂直に作用する力である(基本的にはp=h)。また、μ1は分離パッド47の保持面と摩擦部材保持部48fとの間の摩擦係数、μ2は分離パッド47の分離面と用紙Pとの間の摩擦係数である。第2摩擦力に比べると、第1摩擦力の方が相対的に小さくなるようにμ1とμ2が設定されている。
前記第1摩擦力と第2摩擦力の大小関係をもたらすための実際の構成としては、1)分離パッド47の成型時に分離面と保持面の表面性を変える、2)2層構造のパッドを用いる、3)分離パッド47の保持面に摺動性を上げるオイルやグリス、フッ素系速乾性潤滑剤等の潤滑剤などを塗布する、4)受け台48の材質を高摺動性のものにする、5)分離パッド47の可動領域を分離パッド47自体の弾性復元力により上方に跳ね上がるように配設して前記垂直力の大きさをh<pの大小関係にする等の方法がある。
分離パッド47の固定領域ないし両面テープ50を分離ニップ部Nより上流側に配設することにより、図4A(c)に示すように、固定領域と分離ニップ部Nとの間で、分離パッド47が前記第1摩擦力と第2摩擦力の差によって、搬送方向に伸縮できるようになる。更に、保持面における分離パッド47と受け台48との間の摩擦力μ1hを、分離面における用紙Pと分離パッド47との間の摩擦力μ2pよりも低く(p=hの場合はμ1<μ2)構成することで、分離パッド47の可動領域が受け台48に対して搬送方向に移動しやすくなる。
この二つの特徴により、分離パッド47の可動領域が用紙の分離時に搬送方向に伸縮して移動するようになり、図4B(a)のように分離ニップ部Nで発生した振動が直接受け台48に伝搬しにくくなり、振動を抑制できる効果がある。
一方、図4B(b)のように分離パッド47の搬送方向の全長を受け台48に固定した構成や、図4B(c)のように、保持面における分離パッド47と受け台48との間の摩擦力μ3hを、分離面における用紙Pと分離パッド47との間の摩擦力μ2pに比べて大きく構成した場合には、分離ニップ部Nにおける分離パッド47の振動が直接受け台48に伝わるため、振動の抑制効果は期待できない。
受け台48を含むシート分離部における異常音は、シート分離部の構成部品の固有振動数が大きく影響する場合がある。分離ニップ部Nにおける分離パッド47と用紙Pとの間に生じる摩擦力μ2pの変化(振動数)が、分離パッド47と受け台48の各固有振動数に近づいた場合、分離パッド47と受け台48が共振して振動が増幅され、結果的に異常音を発生するというケースがある。一般的に、こういったメカニズムの異常音に対しては、受け台48に重りを付ける等してその固有振動数を変化させる対策をとることが多い。
しかし、受け台48に重りを付けるとシート給送装置の重量増加につながるほか、省スペース化が困難になる問題がある。本発明によれば、受け台48に取付けられる分離パッド47の固定方法を変えるだけで分離パッド47と受け台48との間の剛性が変化するので、結果的にシート給送装置の分離部の固有振動数が変化する。
これにより、分離パッド47から伝わる力に対して共振点をずらすことができ、振動防止、異常音発生の防止が可能になる。したがって、重りを付けるようなスペースを必要としないため、省スペースかつ軽量な構成で共振による異常音の防止ができる。
また、図4B(b)のように分離パッド47を受け台48に完全固定した場合には、分離パッド47と給送ローラ30aの接触点が変わらず、一点のみで用紙の分離を行うことになる。このため、分離パッド47の摩擦により磨耗位置が集中する。
分離パッド47の磨耗位置が集中すると、分離ニップ部Nにおける給送ローラ30aと分離パッド47の接触面積の増加、分離ニップ部Nの分離面法線方向の磨耗深さの増大などによって、用紙Pに対する搬送方向の抵抗力が大きくなり不送りが発生する。また、分離ニップ部Nの給送ローラ30aと分離パッド47の接触状態が不安定になり、異常音を発生させる等の問題が生じる。
一方、本発明の第1実施形態では、分離パッド47が伸縮して搬送方向に移動するに伴い、図4C(a)(b)のように分離ニップ部Nを形成する分離パッド47の給送ローラ30aとの接触点が変化する。図4C(a)は分離パッド47が伸びていない状態を示している。
この状態では、接触点P1を中心に分離パッド47と給送ローラ30aが接触している。そして、分離パッド47と給送ローラ30aの弾性変形により、搬送方向の範囲aで分離ニップ部Nが形成されている。
図4C(b)は分離パッド47が伸びた状態を示している。この状態の分離パッド47の伸び量をδとすると、点P1より搬送方向上流側にδだけ離れた点Qを中心として分離パッド47と給送ローラ30aが接触する。
ニップ部Nこのように分離パッド47上におけるニップ位置変化により、図4C(c)に示すように分離パッド47の可動領域が伸縮し、分離パッド47と用紙Pとの摩擦による磨耗が生じる範囲は図a+δとなる。このa+δの範囲は、1)前記第1摩擦力と第2摩擦力の差の増大、2)分離パッド47の伸縮性すなわち縦弾性係数の低減、又は3)分離パッド47の固定領域からニップ部Nまでの長さ等により、増大することが可能である。
したがって、分離パッド47の分離ニップ部Nの磨耗範囲が広がり、集中的な磨耗の促進を防止することができる。これにより、分離パッド47の経時磨耗による、用紙Pの分離挙動の変化や、用紙Pの搬送状態の変化が生じにくくなり、経時で異常音が発生する等の問題を発生しにくくすることができる。
また、分離パッド47の集中的な磨耗防止を図ることにより、経時における用紙Pの分離性や搬送性の変化を抑制することができる。以上の効果を得るためには、分離パッド47の搬送方向下流側に、分離パッド47が搬送方向に伸びた際に、分離パッド47の搬送方向下流端を規制する規制部を設けないことが好ましい。
第1実施形態では、シート給送装置の分離部における分離パッド47に本発明を適用した例を示している。これは、シート給送装置の分離パッド部分における異常音が、プリンタ等のローエンド分野において慢性的な課題となっていることに対して、本発明を適用することで顕著な効果を発揮することが可能だからである。しかし、本発明の適用範囲はシート給送装置の分離パッドにのみ適用されるものではない。本発明は、給送部材一般に対して摺動可能に接触する摩擦部材を有する構成すべてに適用可能である。
(第2実施形態)
図5A(a)(b)は本発明の第2実施形態に係る分離パッド部の構成を示す図である。この第2実施形態では、分離パッド47の用紙搬送方向上流側が両面テープ50により受け台48に接着されている。
そして、両面テープ50より距離Lだけ搬送方向下流側に離れた保持面側に、低摩擦材としての板状の樹脂部材51(以下樹脂板と記載)を貼り付けている。この樹脂板51は受け台48の摩擦部材保持部48fと接触し、当該接触面における摩擦力μ4hは、用紙Pと分離パッド47の分離面との間の摩擦力μ2pよりも小さくなるように構成されている。
前述の第1実施形態では、1部材からなる分離パッド47の保持面側を低い摩擦係数で構成する例を挙げた。しかし、そうすると分離パッド47の製造において表裏で表面性をコントロールする必要があり、部品製造の難易度が上がる。
また、分離パッド47によく使用されるゴム材等は使用環境の影響を受けやすい。このため、受け台48との間の摩擦係数の管理が難しい。これに対して第1実施形態によれば、樹脂板51と受け台48とを均一に面接触させることが容易であり、部品間の摩擦係数を安定化させることができる。
また、樹脂板51の材質を変更することにより、受け台48との摩擦力μ4hを変更可能である。このため、樹脂板51の材質変更で分離パッド47の伸縮程度を加減することができ、これにより分離パッド47と受け台48の制振効果を調整することができる。また、当該摩擦力μ4hは、樹脂板51の大きさを変えたり、樹脂板51の形状を格子状、複数の孔明き状又は並列配置の短冊状等に変更したりすることでも変更可能である。
また、両面テープ50と樹脂板51との間に搬送方向の隙間Lを設けることにより、例えば樹脂板51の剛性が高く伸びにくい材質であった場合でも、図5A(c)のように分離パッド47の隙間L部分が伸縮(L→L+ΔL)できるため、前述の制振効果および耐久性向上の効果を得ることができる。
また、この隙間Lは搬送方向上流側の固定領域から分離ニップ部N近傍までの範囲で、任意の長さで構成することが可能である。したがって、隙間Lの長さを調整することにより、分離パッド47の搬送方向の伸縮範囲を変更できる。
また、隙間Lの調整によって分離パッド47の伸縮を制御することで、分離パッド47と受け台48との間の剛性を変えることができので、固有振動数の変更が可能になる。更に、樹脂板51の材質や特性の選択肢を広めることができるため、材料選定による制振効果の調整や、コストダウン検討なども可能になる。
第1実施形態では、樹脂板51と表現しているが、必ずしも樹脂部材である必要はなく、SUS板のような金属板等でも同じ効を期待できる。SUS板のような金属板等を使用することにより、剛性が高く耐久性が高い構成とすることもできる。
また、樹脂板51は必ずしも硬い板材である必要はないので、樹脂板51に代えて例えば、テフロンシート、テフロンテープ(「テフロンは登録商標」)のようなフィルム状の柔軟な部材も使用可能であり、当該柔軟な部材でも樹脂板51と同等の効果を得ることが可能である。
図5Bは、シート給送時の受け台48の振動加速度を試験により比較したものである。使用したサンプルは、サンプル1として、図5A(a)に示す本発明の第2実施形態に係るシート給送装置の構成を使用した。また、サンプル2として、前述の図4B(b)に示す従来のシート給送装置の構成を使用した。
両装置の相違点は、分離パッド47と受け台48との間の、両面テープ50の固定幅(上流側一部固定と全面固定)、樹脂板51、隙間Lの有無のみである。その他の構造や材質等はまったく同じ設定にした。
図5Bの波形は、サンプル1と2の給送ローラ30aの回転による給紙時に受け台48に発生した振動を測定し、これをFFTによる周波数解析でグラフ化したものである。横軸は周波数[kHz]、縦軸は加速度[G]を表す。
破線表示の波形が、サンプル1としての図5A(a)に示す本発明の第2実施形態の結果である。実線表示の波形が、サンプル2としての前述の図4B(b)に示す従来構成の結果である。
加速度[G]が大きければ大きいほど、大きな異常音が発生していることを示す。この異常音は分離パッド47と用紙Pとの間に作用する摩擦力による振動が原因である。
図5Bの試験結果から、本発明の第2実施形態と従来構成では、約3倍の振動値の差があることが確認された。したがって、本発明の第2実施形態は明らかに振動を低減することができることがわかる。このことから、本発明の第2実施形態の構成は、分離パッド47と用紙Pとの間の摩擦力によって発生する振動を抑制し、異常音の発生を抑制・防止する作用効果があることが実証された。
(第3実施形態)
図6(a)は本発明の第3実施形態に係る分離パッド47の構成を示す図である。この第3実施形態では、図に示すように、分離パッド47において、両面テープ50と樹脂板51の間の隙間Lをなす部分の幅方向両端部に切り欠き部47aを備えている。
この切り欠き部47aがあることにより、図6(b)に示すように、分離パッド47の隙間Lをなす部分の幅方向の長さbが、分離ニップ部Nの幅aよりも短くなる。
図6(b)の構成により、隙間Lをなす部分の剛性が下がる。したがって、搬送方向への荷重に対して、分離パッド47が伸びやすくなる。つまり、隙間Lをなす部分の幅の減少によって分離パッド47の伸縮を制御することで、分離パッド47と受け台48との間の剛性を変えることができる。そしてこの剛性変更により、分離パッド47の固有振動数の変更が可能になる。
また、図6(b)の拡大図に示すように、分離パッド47に切り欠き部47aを設けた場合、この切り欠き部47aの搬送方向下流側には搬送方向に対して角度を持ったエッジが生じる。この場合、用紙Pの搬送性を低下させないためには、搬送方向に対して角度θ1の傾斜を持たせるように切り欠き部47aを構成するのが良い。
(第4実施形態)
図7は本発明の第4実施形態に係る分離パッド部の構成を示す図である。この第7実施形態では、第3実施形態とは異なり、両面テープ50と樹脂板51との間の隙間Lをなす部分の幅方向両端部に、広幅部47bを備えている。
この広幅部47bを備えることにより、分離パッド47の隙間Lをなす部分の幅方向の長さb’が、分離ニップ部Nの幅aよりも長くなる。
これにより、隙間Lをなす部分の剛性が上がり、搬送方向への荷重に対して、分離パッド47が伸びにくくなる。したがって、隙間Lをなす部分の幅の増加により、分離パッド47の伸縮を制御することが可能になる。これにより、第3実施形態と同様に、分離パッド47と受け台48との間の剛性を変えることができ、当該剛性変更により固有振動数の変更が可能になる。
また、図7の拡大図に示すように、分離パッド47に広幅部47bを設けた場合、広幅部47bの搬送方向上流側には搬送方向に対して角度を持ったエッジが生じる。この場合、用紙Pの搬送性を低下させないためには、搬送方向に対して角度θ2の傾斜を持たせるように広幅部47bを構成するのが良い。
(第5実施形態)
図8Aと図8Bは、本発明の第5実施形態に係る分離パッド47の構成を示す図である。図8Bは、分離パッド47を上方から見た図8A(c)における、突起部48cを通るC−C線の断面図である。
この第5実施形態では、図8A(a)(b)に示すように、受け台48の摩擦部材保持部48fの上流側端部に、分離パッド47を保持し固定するための係合部としての突起部48cを設けている。そして、分離パッド47の方は受け台48の当該突起部48cと係合する被係合部としての穴部47cを上流側端部に備えている。
この第5実施形態によれば、前述の第1実施形態に比べて、両面テープ50による固定に加えて、突起部48cの固定を加えているため、両面テープ50による固定力が小さくても、分離パッド47を保持することができるようになる。このため、両面テープ50による固定領域の搬送方向長さを短くすることができる。この結果、図8Bに示すように、固定領域と給送ローラ30aの分離ニップ部Nとの間で分離パッド47が伸縮可能な可動領域の範囲L’を長く取ることができる。
したがって、分離パッド47と受け台48との間の剛性の調整幅を大きくすることができ、制振効果の調整の自由度が高まる。
第5実施形態の変形例として、図8Cに示すように、分離パッド47を保持する部材を別体の保持ピン52として構成しても良い。受け台48には保持ピン52と係合する穴部48dを形成しておく。保持ピン52を分離パッド47の穴部47cから穴部48dに差し込んで係合することで、分離パッド47を受け台48の摩擦部材保持部48fに保持することができる。
図8C(b)の保持ピン52を通るD−D線の断面を図8C(c)に示す。図示するように、保持ピン52の先端側に、半径方向に弾性変形し、穴部48dからの抜け止め作用がある抜け止め部52aを設けている。
これにより、保持ピン52を分離パッド47の上から穴部48dに挿入するだけで、簡単に分離パッド47を固定することが可能になる。また、この変形例のように、両面テープ50を省略し、保持ピン52だけで分離パッド47を固定することで、部品数を減少させ組立難易度を低下させる効果がある。
(第6実施形態)
図9(a)(b)は本発明の第6実施形態に係る分離パッド部の構成を示す図である。この第6実施形態では、第1実施形態とは異なり、給送ローラ30bが欠円形の半月ローラで構成されている。
給送ローラ30bを半月ローラにすることにより、給送ローラ30bの回転に伴い、図9(a)のように分離パッド47と接触し用紙Pを搬送するタイミングと、図9(b)のように分離パッド47と離間するタイミングができる。
図9(a)に示す分離パッド47と接触し用紙Pを搬送するタイミングでは、分離パッド47が用紙Pから摩擦力を受けるため、分離パッド47が搬送方向にδだけ伸びる。一方、図9(b)に示す給送ローラ30bが分離パッド47から離間するタイミングでは、搬送方向下流側に搬送された用紙Pの前端が、図示しない搬送方向下流側の搬送手段により搬送される。
このため、用紙Pが分離パッド47に押し付けられないので、分離パッド47が用紙Pから受ける摩擦力は、ゼロであるか、あったとしてもごく小さい。したがって、図9(a)のように伸びた分離パッド47が、それ自体の復元力により、当該伸びた状態から図9(b)のように自然状態に戻る。
したがって、給送ローラ30bの一回転の動作のうちで、分離パッド47が自然状態の状態と、伸びきっている状態で、分離および搬送動作を行う。このため、この第6実施形態では、第1実施形態で説明した分離ニップ部Nの集中的な磨耗の抑制効果を、より確実に得ることができる。
これにより、分離パッド47の磨耗による、用紙Pの分離挙動の変化や、用紙Pの搬送状態の変化が生じにくくなる。また、経時で異常音が発生する等の問題が発生しにくくなる。また、分離パッド47の集中的な磨耗防止をすることにより、経時での用紙Pの分離性や搬送性の変化を抑制することができる。
(第7実施形態)
図10(a)(b)(c)は、本発明の第7実施形態に係る分離パッド47を示す図である。この第7実施形態では、受け台48の摩擦部材保持部48fに空転コロ58が回転自在に取付けられている。この空転コロ58は、図10(b)(c)に示すように、受け台48に設けられた軸穴48eに係合する軸部58aを有する。この軸部58aを軸穴48eに係合させることで、空転コロ58を受け台48に回転自在に取付ける。
空転コロ58の周面は摩擦部材保持部48fの開口部48gから上方に突出し、図10(d)に示すように、給送ローラ30aとの間に分離パッド47を狭持するように構成されている。すなわち、この第7実施形態では、分離パッド47の可動領域下面に接する受け台48の上面に空転コロ58を含めたものが摩擦部材保持部48fである。第1実施形態では分離パッド47と受け台48の上面とが直接摺動する構成であった。当該構成に比べると、この第7実施形態では、空転コロ58が分離パッド47と受け台48の上面との間に介在するので、分離ニップ部N下方における分離パッド47と受け台48との間の摩擦力が大幅に減少する。
したがって、分離パッド47と用紙Pとの間の摩擦力による搬送方向の振動が、分離ニップ部Nにおいて受け台48に伝搬しにくくなる。これにより、用紙分離時の異常音の発生を抑制することができる。
この第7実施形態では、空転コロ58により、分離パッド47と受け台48間の摩擦力を低減しているが、分離パッド47と受け台48との間に、例えば、搬送方向に変形しやすい弾性体を介在させてもよい。当該弾性体により、分離パッド47の搬送方向への変形を促すことができるから、空転コロ58による摩擦低減効果と同様の効果を得ることができる。
以上、本発明の第1〜第7実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば前記実施形態ではニップ部を分離ニップ部Nとして構成したが、当該ニップ部は必ずしも分離ニップ部Nに限定されない。束状に積層された複数のシートを最上層から一枚ずつ分離して給送するための分離ニップ部Nに限らず、シートにブレーキを掛けながら一枚ずつ搬送するためのニップ部として構成することも可能である。
1:カラーレーザプリンタ 30:給紙トレイ
30a:給送ローラ 30b:給送ローラ
47:分離パッド 47a:切り欠き部
47b:広幅部 47c:穴部
48:受け台 48a:支点軸
48b:前捌き部 48c:突起部
48d:穴部 48e:軸穴
48f:摩擦部材保持部 49:分離バネ
50:両面テープ 51:樹脂板
52:保持ピン 52a:抜け止め部
53:給紙台 54:補助ローラ
58:空転コロ N:分離ニップ部
P:用紙
特開平10−0171

Claims (11)

  1. シートの片側と接触して当該シートを所定の搬送経路に沿って下流側に給送する給送部材と、前記給送部材と対向し前記搬送経路を挟む位置に配設され前記給送部材と接触してニップ部を形成する摩擦部材と、前記ニップ部と反対側で前記摩擦部材を保持する摩擦部材保持部を有する受け台とを備えたシート給送装置において、
    前記摩擦部材の前記ニップ部よりも上流側を、前記摩擦部材保持部に固定された固定領域にすると共に、前記摩擦部材の前記ニップ部を含む下流側を、搬送経路に沿って可動な可動領域とし、
    前記摩擦部材保持部により前記摩擦部材の可動領域に作用する第1摩擦力を、前記ニップ部において前記シートにより前記摩擦部材の前記可動領域に作用する第2摩擦力よりも、小さくしたことを特徴とするシート給送装置。
  2. 前記摩擦部材が、前記固定領域と前記可動領域との間で、前記第1摩擦力と第2摩擦力の差によって前記シートの搬送方向に伸縮することを特徴とする請求項1のシート給送装置。
  3. 前記摩擦部材の前記可動領域と前記摩擦部材保持部との間に、前記第1摩擦力を前記第2摩擦力よりも小さくする低摩擦材を配設したことを特徴とする請求項2のシート給送装置。
  4. 前記摩擦部材保持部に、前記摩擦部材を前記給送部材との間で挟持するとともに、前記第1摩擦力を前記第2摩擦力よりも小さくする空転コロを配設したことを特徴とする請求項2のシート給送装置。
  5. 前記固定領域と前記低摩擦材との間に、前記摩擦部材のみで構成された領域を設けたことを特徴とする請求項3のシート給送装置。
  6. 前記ニップ部が、束状に積層された複数のシートを最上層から一枚ずつ分離して給送するための分離ニップ部として構成されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項のシート給送装置。
  7. 前記摩擦部材保持部の上流側端部に設けた係合部に、前記摩擦部材の上流側端部に設けた被係合部を係合させたことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項のシート給送装置。
  8. 前記摩擦部材の前記固定領域と前記可動領域との間に、前記シートの搬送方向と直交する幅方向の長さが、前記シートの搬送方向で増大又は減少する部分を設けたことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項のシート給送装置。
  9. 前記給送部材は、外周の一部を切欠いた欠円型ローラであることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項のシート給送装置。
  10. 請求項1から9のいずれか1項に記載のシート給送装置と、前記シートに対して画像を形成する作像装置と、画像が形成された前記シートを機外に搬出する排出装置とを有することを特徴とする画像形成装置。
  11. 複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機、及びインクジェット記録装置の2つ以上を組み合わせた複合機として構成したことを特徴とする請求項10の画像形成装置。
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