JP2022160039A - シート給送装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】給送不良が生じる可能性を低減する。
【解決手段】シート給送装置は、積載部材と、積載部材に積載されたシートを給送する給送部材と、給送部材を載置面に接近及び離間させるように移動する保持部材と、保持部材を加圧する加圧手段と、シートを分離しながら搬送する分離ニップを形成する搬送ユニットと、給送部材によって給送されるシートの先端を上方に向けて分離ニップへ案内するように構成されたガイド部と、を有する。載置面と給送部材との間の距離が第1距離である第1状態で給送部材がシートの上面を押圧する力が、載置面と給送部材との間の距離が第1距離より長い第2距離である第2状態で給送部材がシートの上面を押圧する力より大きい。
【選択図】図8
【解決手段】シート給送装置は、積載部材と、積載部材に積載されたシートを給送する給送部材と、給送部材を載置面に接近及び離間させるように移動する保持部材と、保持部材を加圧する加圧手段と、シートを分離しながら搬送する分離ニップを形成する搬送ユニットと、給送部材によって給送されるシートの先端を上方に向けて分離ニップへ案内するように構成されたガイド部と、を有する。載置面と給送部材との間の距離が第1距離である第1状態で給送部材がシートの上面を押圧する力が、載置面と給送部材との間の距離が第1距離より長い第2距離である第2状態で給送部材がシートの上面を押圧する力より大きい。
【選択図】図8
Description
本発明は、シートを給送するシート給送装置、及び、シートに画像を形成する画像形成装置に関する。
プリンタ、複写機、複合機等の画像形成装置は、記録媒体又は原稿として用いるシートを給送ローラ(ピックアップローラとも呼ばれる)によって繰り出すシート給送装置を備えている。特許文献1には、揺動自在な可動アームの先端に給送ローラを取り付け、可動アームに取り付けたバネ部材の復元力によって給送ローラがシート束と当接することが記載されている。
ところで、シートが載置される載置面に対して、給送ローラによって繰り出されたシートを分離しながら搬送する分離ニップが上方側に位置する構成では、載置面から分離ニップに向かって上方に傾斜したガイド部が設けられる。この場合、載置面上のシートの積載量が少なくなる程、給送時にシートがガイド部の斜面を登る距離が長くなり、シートの搬送抵抗が増大する傾向がある。
しかしながら、上記文献に記載の給送ローラの加圧方法では、シートの積載量が少なくなる程、バネ部材の変形量が小さくなって復元力も小さくなるため、給送ローラのシートに対する当接圧は低下する。従って、給送時にシートがガイド部の斜面を登る構成において上記文献の加圧方法を用いた場合、シートの積載量が少なくなった状態で給送不良が生じる可能性があった。
本発明は、給送不良が生じる可能性を低減可能なシート給送装置及び画像形成装置を提供する。
本発明の一態様は、シートが載置される載置面を有し、前記シートが積載される積載部材と、前記載置面の上方に配置され、前記積載部材に積載された前記シートをシート給送方向に給送する給送部材と、前記給送部材を保持し、前記給送部材を前記載置面に接近及び離間させるように移動する保持部材と、前記保持部材により前記給送部材が前記積載部材に積載された前記シートの上面に当接されるように、前記保持部材を加圧する加圧手段と、前記シート給送方向において前記給送部材の下流に配置され、前記給送部材によって給送される前記シートを分離しながら搬送する分離ニップを形成する搬送ユニットと、前記給送部材によって給送される前記シートの先端を上方に向けて前記分離ニップへ案内するように構成されたガイド部と、を有するシート給送装置であって、前記載置面と前記給送部材との間の距離が第1距離である第1状態で前記給送部材が前記シートの上面を押圧する力が、前記載置面と前記給送部材との間の距離が前記第1距離より長い第2距離である第2状態で前記給送部材が前記シートの上面を押圧する力より大きい、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、給送不良が生じる可能性を低減することができる。
以下、本開示に係る例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
以下の実施形態及び図面において、画像形成装置が水平面に設置された場合の鉛直方向をZ方向とする。画像形成装置が備える感光ドラムの回転軸線方向を、X方向とし、X方向及びZ方向と交差する方向をY方向とする。X方向は、画像形成時の主走査方向であり、画像形成装置内部におけるシート搬送方向に垂直に交差するシート幅方向でもある。X方向、Y方向及びZ方向は互いに交差する方向であり、好ましくは互いに直交する。また、画像形成装置に対して着脱可能な部材の形状や配置等は、画像形成装置に装着された状態の位置及び姿勢を基準にしてX方向、Y方向及びZ方向を用いて説明する。
まず、図1を用いて、実施例1に係る画像形成装置1の概略を説明する。図1は、画像形成装置1の全体構成を示す断面図である。画像形成装置1は、外部機器から入力される画像情報に基づいて、電子写真プロセスによってシートSに画像を形成する電子写真プリンタである。記録材であるシートSとしては、普通紙及び厚紙等の紙、プラスチックフィルム、布、コート紙のような表面処理が施されたシート材、封筒やインデックス紙等の特殊形状のシート材等、サイズ及び材質の異なる多様なシートを使用可能である。
画像形成装置1は、画像形成手段としての画像形成部5と、手差し給送部12と、カセット給送部2と、を有している。画像形成部5は、プロセスカートリッジPと、レーザスキャナ52と、転写ローラ53と、を有している。プロセスカートリッジPは、画像形成装置1の装置本体1Aに対して着脱可能なカートリッジである。プロセスカートリッジPは、像担持体(電子写真感光体)としての感光ドラム51と、感光ドラム51に作用するプロセス手段としての帯電器及び現像器と、を有し、カートリッジ筐体内にトナーを含む現像剤を収容している。なお、装置本体1Aは、画像形成装置1から、プロセスカートリッジP並びに後述する手差し給送部12の給送カバー25、給送トレイ24及び給送ユニット19を除いた部分を指す。
以下、画像形成装置1による画像形成動作の流れを説明する。画像形成装置1に対して画像形成の指令が入力されると、画像形成部5は電子写真プロセスする。即ち、感光ドラム51が回転を開始し、帯電器が感光ドラム51の表面を所定の極性及び電位で一様に帯電させる。レーザスキャナ52は、画像形成装置1に入力された画像情報に基づいて、感光ドラム51に向けてレーザ光を照射して露光処理を行い、感光ドラム51の表面に静電潜像を書き込む。この静電潜像は、現像器により現像剤を用いて現像され、感光ドラム51上に担持されたトナー像(画像)として可視化される。
画像形成部5における電子写真プロセスに並行して、手差し給送部12又はカセット給送部2からシートSが1枚ずつ給送される。手差し給送部12の詳細については後述する。カセット給送部2は、画像形成装置1の装置本体1Aから引き出し可能な収納部材であるカセット3と、カセット3のリフト板3aに積載されたシートSを給送する給送ユニット2A及び分離ローラ2Bと、を有する。給送ユニット2A及び分離ローラ2Bの構成は、手差し給送部12における給送ユニット19及び分離ローラ23からなる構成と同様である。
手差し給送部12又はカセット給送部2から給送されるシートSは、停止状態のレジストレーションローラ対50に突き当てられて斜行補正される。その後、画像形成部5におけるプロセスに同期したタイミングで、レジストレーションローラ対50はシートSを感光ドラム51と転写ローラ53との間のニップ部である転写部へと搬送する。転写部において、転写ローラ53にトナーの正規帯電極性とは反対極性のバイアス電圧が印加されることにより、感光ドラム51に担持されているトナー像がシートSへと転写される。
定着部6は、定着フィルム及びその内周側に配置された加熱手段としてのセラミックヒータ等によって構成される加熱ユニット61と、これと圧接する加圧部材としての加圧ローラ62によって定着ニップを形成している。シートSが定着ニップを通過する際に、シート上のトナー像が加熱及び加圧されてトナーが溶融し、その後固着することで、未定着画像がシートSに永久定着される。定着部6を通過したシートSは、排出パス7を経由して、排出ローラ対8により装置本体1Aの外部に排出され、排出トレイ9に積載される。
(手差し給送部)
本実施形態のシート給送装置である手差し給送部12(多目的給送部とも呼ばれる)について更に説明する。図1及び図2に示すように、手差し給送部12は、装置本体1AのY方向の側部に設けられている。手差し給送部12は、給送カバー25と、給送トレイ24と、給送ローラ21と、搬送ローラ22と、分離ローラ23と、を有する。
本実施形態のシート給送装置である手差し給送部12(多目的給送部とも呼ばれる)について更に説明する。図1及び図2に示すように、手差し給送部12は、装置本体1AのY方向の側部に設けられている。手差し給送部12は、給送カバー25と、給送トレイ24と、給送ローラ21と、搬送ローラ22と、分離ローラ23と、を有する。
シートが積載される積載部材である給送トレイ24は、給送カバー25に支持されている。給送カバー25は、装置本体1AのY方向の側面を構成する側面カバー18に対して開閉可能な開閉部材である。具体的には、給送カバー25の下部に設けられた支持部が装置本体1Aにより回動可能に支持されることで、給送カバー25はX方向に延びる軸線を中心にして回動する。これにより、給送カバー25は、X方向に見て略垂直となって側面カバー18と共に装置本体1Aの側面を構成する閉位置と、側面カバー18に対してY方向に突出する開位置(図1及び図2の位置)と、に移動可能である。給送カバー25が開位置に位置する状態で、給送トレイ24は給送カバー25の上部に位置し、ユーザは給送トレイ24の上面である載置面24aにシートSを載置することができる。
また、給送カバー25は、給送トレイ24に対してX方向の両外側をリンク16,17によって側面カバー18と連結されている。リンク16,17は、給送カバー25が開位置を超えて回動することを規制し、給送トレイ24及びシートSの重量を支持する機能を有する。
図2に示すように、給送トレイ24には、載置面24aに載置されたシートSの幅方向(X方向)の端部位置を規制する一対の規制部材として、サイド規制板26,27が設けられている。サイド規制板26,27は、X方向に互いに接近及び離間するように移動可能であり、給送トレイ24の載置面24aの裏側に設けられたロック機構によって位置決めされる。ユーザは、一方のサイド規制板26に設けられた操作レバー28を操作することでロックを解除し、サイド規制板26,27をシートSの幅(X方向の長さ)に合わせてスライドさせた後、操作レバー28から手を離す。これにより、サイド規制板26,27によってX方向(幅方向)に関してシートSが位置決めされる。
図1及び図2に示すように、給送ローラ21(ピックアップローラ)は、給送トレイ24の載置面24aの上方に配置され、載置面24aに載置されたシートSの上面に当接して回転することで、最上位のシートSをシート給送方向Fdに繰り出す。シート給送方向Fdは、シートSとの接触面において給送ローラ21がシートSに付与する摩擦力の方向であって、載置面24aに略平行な方向である。搬送ローラ22及び分離ローラ23は、シートSを分離する分離ニップN1を形成し、給送ローラ21によって繰出されたシートSを分離ニップN1において分離しながら搬送する搬送ユニットである。分離ローラ23は、分離ニップN1を通過しようとするシートSに対してシート給送方向Fdとは反対方向の摩擦力を付与することで、最上位のシートS以外のシートSが分離ニップN1を通過することを規制する。分離ニップN1を通過したシートSは、搬送ローラ対49(図1)によってレジストレーションローラ対50へ向けて搬送される。なお、給送ローラ21は給送部材の一例であり、例えば回転するローラに張架されたベルトを給送部材として用いることもできる。
分離ローラ23は、分離部材の一例であり、例えば装置本体1Aに対して固定された軸にトルクリミッタを介して取り付けられたローラ部材を用いることができる。また、分離ローラ23として、装置本体1Aに配置されたモータからシート給送方向Fdに逆らう回転方向の駆動力を入力される軸に、トルクリミッタを介して取り付けられたローラ部材を用いることができる。更に、分離ローラ23に代えて、搬送ローラ22に当接するパッド状の弾性部材を分離部材として用いてもよい。
ここで、シート給送方向Fdにおいて分離ニップN1の上流側には、給送ローラ21によって給送されるシートSの先端を分離ニップN1へ向けて案内するガイド部としての搬送ガイド47(図2)が設けられている。搬送ガイド47は装置本体1Aに設けられているものとして説明するが、例えば給送トレイ24のシート給送方向Fdにおける下流側の端部に設けてもよい。搬送ガイド47は、給送ローラ21によって給送されるシートSの先端を上方に向けて分離ニップN1へ案内するように構成されている。言い換えれば、搬送ガイド47は、シートSの先端がシートSの搬送方向における載置面24aの下流側の端部に対して上方に向かうように、シートSの先端を案内するように構成されている。図6(b)に示すように、X方向に見た場合、搬送ガイド47の少なくとも一部は、載置面24aの延長線L24aに対して、シート給送方向Fdの下流に向かって上方側に傾斜している。載置面24aの延長線L24aは、給送トレイ24上にシートSが積載されていない状態で給送ローラ21が載置面24aと接触する接触位置P1を通り、接触位置P1における載置面24aに沿って引いた直線である。
傾斜した搬送ガイド47が設けられていることで、給送ローラ21によって給送されるシートSの先端は、シート給送方向Fdへの移動に伴って搬送ガイド47の傾斜に沿って上方に移動して分離ニップN1に到達する。搬送ガイド47は、給送トレイ24上のシートSの積載量が少なくなり、分離ニップN1の位置に対して最上位のシートSの先端の高さが低くなった状態で、シートSが円滑に分離ニップN1に到達するように案内する機能を有する。また、搬送ガイド47は、最上位のシートSに引きずられて分離ニップN1に移動しようとする下位のシートSの先端と摺擦して抵抗力を付与することで、下位のシートSが分離ニップN1に到達しにくくする機能を有する。
載置面24aの延長線L24aに対する搬送ガイド47の傾斜角度は特に限定されないが、傾斜角度が小さすぎると上記の機能が得られにくくなり、傾斜角度が大きすぎるとシートSの先端が引っ掛かって搬送不良の原因となり得る。一例として、シートSが分離ニップN1に搬送される経路側において、載置面24aと搬送ガイド47の間の角度は、115度以上155度以下が好ましく、本実施形態では135度である。上記角度を定義する際の載置面24aの方向は、載置面24aにシートSを積載された際のシートSの紙面方向(シートSが積み重なる方向と垂直な方向)と平行な方向ということができる。さらに、言い換えれば、シートSが分離ニップN1に近づく方向に向けて、載置面24aの延長線L24aに対して搬送ガイド47が最大で20度以上80度以下の角度で傾斜することが好ましい。
(給送ユニット)
図3を用いて給送ユニット19の詳細について更に説明する。給送ユニット19は、給送ローラ21及び搬送ローラ22とその保持機構が一体化されたユニットである。給送ユニット19は、給送ローラ21及び搬送ローラ22の他に、給送アーム29、給送軸30、アイドラギア34を含む。
図3を用いて給送ユニット19の詳細について更に説明する。給送ユニット19は、給送ローラ21及び搬送ローラ22とその保持機構が一体化されたユニットである。給送ユニット19は、給送ローラ21及び搬送ローラ22の他に、給送アーム29、給送軸30、アイドラギア34を含む。
搬送ローラ22は、給送軸30に取付けられ、給送軸30と一体に回転する。給送軸30は、回転軸線方向であるX方向に延びる軸部材である。給送軸30のX方向の一端部は、軸受31を介して、給送アーム29により相対回転可能に保持されている。給送軸30のX方向の他端側には、後述の給送駆動機構19Dと連結される駆動連結部30Cが設けられている。駆動連結部30Cは、給送駆動機構19Dから駆動力を入力される入力部材として、給送カップリング32及びアーム被係合部29Cを有する。アーム被係合部29Cは給送アーム29の一部であり、給送軸30の端部に設けられた給送カップリング32を回転可能に保持している。駆動連結部30Cは、X方向において軸受31とは反対側で、給送アーム29が給送軸30を回転可能に保持する軸受を含む。
給送アーム29は、給送軸30の回転軸線である軸線A1を中心にして装置本体1Aに対して揺動可能である。つまり、軸線A1は、駆動軸である給送軸30の回転軸線であると共に、保持部材としての給送アーム29の揺動軸線でもある。給送アーム29の揺動により、給送アーム29に保持される給送ローラ21は、給送トレイ24に対して接近及び離間するように移動する。
給送軸30から給送ローラ21へ駆動力を伝達する駆動伝達部としてのアイドラギア34は、互いに噛み合った状態で、いずれも給送アーム29により回転可能に支持されている。アイドラギア34は、搬送ローラ22のX方向の端部に設けられたギア22aと、給送ローラ21のX方向の端部に設けられたギア21aとを連結している。従って、給送軸30の回転によって搬送ローラ22が回転すると共に、給送軸30の回転がギア22a、アイドラギア34及びギア21aを介して給送ローラ21に伝達されて給送ローラ21が回転する。
次に図4(a~c)を用いて給送ユニット19が装置本体1Aに支持される構成を説明する。図4(a)は、装置本体1Aに装着された給送ユニット19の斜視図である。図4(b)は、給送ユニット19の軸受31の周辺をX方向に見た断面図である。図4(c)は、給送ユニット19の給送カップリング32と、装置本体1Aの駆動出力部である給送駆動ギア38及び給送加圧レバー37との対応関係を示す模式図である。
図4(a)に示すように、給送ユニット19は、X方向の一端側において軸受31を装置本体1Aに保持され、X方向の他端側において駆動連結部30Cを装置本体1Aに保持されている。軸受31は、装置本体1Aの側面カバー18に設けられた溝18Uに係合される。図4(b)に示すように、X方向に見た場合に、溝18UはY方向に装置本体1Aの外側(図中右側)に向かって開放された溝形状である。また、溝18Uの付近にはトーションバネ36より付勢力を受けた係止部材であるラッチ35が設けられている。軸受31が溝18Uの内側に保持された状態で、ラッチ35の先端部35aは軸受31のY方向の側面に当接し、軸受31が溝18UからY方向に脱落することを規制している。
図4(c)に示すように、給送ユニット19のX方向の他端側には、駆動連結部30Cが設けられている。駆動連結部30Cは、給送軸30の軸線A1上に設けられた給送カップリング32と、軸線A1を中心とする径方向において給送カップリング32の外周側に設けられたアーム被係合部29Cと、を有する。アーム被係合部29Cは軸線A1を中心とする略円筒状の部材であり、略円柱状の給送カップリング32に対して相対回転可能に嵌合している。アーム被係合部29Cは給送アーム29の一部であり、給送カップリング32は給送軸30と一体に形成されるか、又は給送軸30と一体に回転するように給送軸30に取付けられている。
装置本体1A側には、後述する給送駆動機構19Dの出力部材として、給送駆動ギア38及び給送加圧レバー37が設けられている。給送駆動ギア38は給送カップリング32と係合するカップリング部材であり、給送加圧レバー37はアーム被係合部29Cと係合する係合部材である。給送加圧レバー37及び給送駆動ギア38は、給送軸30と同一の軸線A1を中心に回転する。また、給送加圧レバー37は、給送駆動ギア38の外周側に設けられた略円筒状の部材であり、給送駆動ギア38に対して相対回転可能に嵌合している。
給送カップリング32の円筒状の外周面32oは、給送加圧レバー37の円筒状の内周面37iと嵌合する。また、給送カップリング32のX方向の先端には、給送駆動ギア38のカップリング部38cと係合するカップリング部32cが設けられている。給送カップリング32のカップリング部32cは、給送軸30の回転軸線方向であるX方向に移動されることで、給送駆動ギア38のカップリング部32cに対して連結(係合)及び連結解除(離脱)する。給送カップリング32及び給送駆動ギア38が連結されることで、後述するシート給送動作において、装置本体1Aに配置された駆動源からの駆動力が給送軸30に伝達され、更に給送軸30から搬送ローラ22及び給送ローラ21に伝達される。
また、アーム被係合部29Cには、給送加圧レバー37に係合される被係合部としての溝29Uが設けられている。給送加圧レバー37には、係合部としてのボス37Bが設けられ、ボス37Bが溝29Uに嵌合することで、給送アーム29が、給送軸30の周りで給送加圧レバー37と一体として回動する状態となる。つまり、給送加圧レバー37は、給送アーム29と連結され、給送加圧レバー37と給送アーム29は、一体的に共通する軸線(第1揺動軸線)A1の周りに揺動する。これにより、後述するシート給送動作において、装置本体1Aに配置された駆動源からの駆動力により給送アーム29が揺動する。給送軸30に伝達され、更に給送軸30から搬送ローラ22及び給送ローラ21に伝達される。
給送ユニット19を装置本体1Aに装着するときは、まず、駆動連結部30Cのアーム被係合部29C及び給送カップリング32と装置本体1Aの給送加圧レバー37及び給送駆動ギア38とが軸線A1上に揃うように給送ユニット19を位置合わせする。この時点では、駆動連結部30Cの反対側の軸受31は、溝18Uに嵌合していない。そして、給送ユニット19をX方向に移動させることにより、アーム被係合部29Cを給送加圧レバー37に係合させ、給送カップリング32を給送駆動ギア38と係合させる。その後、給送ユニット19をY方向に押圧して、トーションバネ36の付勢力に抗して軸受31を溝18Uの奥に押し込む。軸受31がラッチ35の先端部35aを通過して溝18Uの内側に保持されると、給送ユニット19の装着が完了する。
給送ユニット19を装置本体1Aから取り外すときは、ラッチ35を指で押して軸受31のロックを解除し、給送ユニット19をY方向に引き抜くことで軸受31を溝18Uから離脱させる。その後、給送ユニット19をX方向に移動させることで、アーム被係合部29Cを給送加圧レバー37から離脱させ、給送カップリング32を給送駆動ギア38から離脱させることができる。
なお、図4(c)に図示した構成例において、カップリング部32c,38cは、所謂スプライン係合のカップリング(軸継手)を構成している。つまり、給送カップリング32のカップリング部32cが給送軸30の回転軸線方向に延びる複数の凸部(キー)で構成され、給送駆動ギア38のカップリング部38cが複数の凸部を受け入れる複数の溝(キー溝)で構成される。ただし、カップリング部32c,38cとして、給送カップリング32のX方向への移動により係合及び離脱する他のカップリング機構(例えばドッグクラッチ)を用いてもよい。
また、図示した構成例において、溝29Uは、アーム被係合部29CのX方向における給送加圧レバー37側の端面の一部がX方向に凹んだ凹形状(キー溝)であり、ボス37BはX方向に延びる突起(キー)である。なお、係合状態において給送アーム29が給送加圧レバー37と一体に回動する構成であれば、係合部及び被係合部の具体的構成は上述したものに限らない。
(給送駆動機構)
次に図5(a、b)を用いて、給送ユニット19を駆動するための給送駆動機構19Dについて説明する。図5(a)は、側面カバー18の内部(装置本体1A内)に配置された給送駆動機構19Dの斜視図である。図5(b)は、給送駆動機構19Dの構成要素である欠歯ギア40の斜視図である。
次に図5(a、b)を用いて、給送ユニット19を駆動するための給送駆動機構19Dについて説明する。図5(a)は、側面カバー18の内部(装置本体1A内)に配置された給送駆動機構19Dの斜視図である。図5(b)は、給送駆動機構19Dの構成要素である欠歯ギア40の斜視図である。
図5(a)に示すように、給送駆動機構19Dは、入力ギア44、欠歯ギア40、アイドラギア39、給送駆動ギア38、制御カム41、加圧アーム43、トーションバネ42及び給送加圧レバー37を有する。これら各部材は、装置本体1Aの枠体に固定される駆動フレーム45によって、それぞれの回転軸線を中心に回転可能に支持されている。
給送駆動機構19Dは、共通の駆動源から供給される駆動力により、給送ローラ21、搬送ローラ22、給送アーム29の揺動動作を制御する制御カム41を回転する。給送駆動機構19Dは、給送駆動ギア38を介して給送ユニット19の給送軸30に伝達する駆動伝達経路を有する。駆動伝達経路は、給送ローラ21及び搬送ローラ22を回転駆動する動作を担う。装置本体1A内には、共通の駆動源としての給送モータM1が配置されている。駆動伝達経路には、入力ギア44、欠歯ギア40、アイドラギア39及び給送駆動ギア38が含まれる。つまり、本実施形態では、給送ローラ21及び搬送ローラ22を駆動する駆動源である給送モータM1の駆動力を用いて給送アーム29の揺動動作の制御が行われる。したがって、給送アーム29を揺動させるためのモータ等を別個に配置する構成に比べてコストを低減できる。
まず、給送駆動機構19Dの給送軸30への駆動伝達経路について説明する。入力ギア44は、給送モータM1に連結され、給送モータM1により所定の回転方向R1に回転駆動される。欠歯ギア40は、入力ギア44に噛み合っており、常に入力ギア44と連動して回転する。欠歯ギア40は、所定の開始位置40tsから終了位置40teまでの欠歯領域40n(図5(b))において、ギア歯の歯幅方向(欠歯ギア40の回転軸線方向であるX方向)の一部が欠損している。
アイドラギア39のギア歯は、欠歯領域40nにおいて欠歯ギア40のギア歯が欠損しているX方向の範囲内に設けられており、欠歯ギア40の有歯領域40tと噛み合う位置に配置される。従って、欠歯ギア40の欠歯領域40n以外の有歯領域40tがアイドラギア39と対向している場合には、欠歯ギア40とアイドラギア39とが互いに噛み合う。欠歯ギア40の欠歯領域40nがアイドラギア39と対向している場合には、欠歯ギア40とアイドラギア39の噛み合いが解除される。給送駆動ギア38は、アイドラギア39のギア歯と噛み合うギア部38aを有する。ギア部38aは、上述のカップリング部38cと一体に回転する。従って、入力ギア44が連続的に回転する場合、給送駆動ギア38は、欠歯ギア40の有歯領域40tとアイドラギア39が噛み合う期間中は回転し、欠歯ギア40の欠歯領域40nがアイドラギア39に対向する期間中は停止する間欠動作を行う。
次に、給送アーム29を揺動させるための、給送駆動機構19Dの構成について説明する。給送アーム29を揺動させるための構成には、入力ギア44、欠歯ギア40、制御カム41、加圧アーム43、トーションバネ42及び給送加圧レバー37が含まれる。制御カム41は欠歯ギア40の側面に設けられ、欠歯ギア40と一体に回転するカム部材である。制御カム41は、加圧アーム43に当接するカム面を有し、カム面はX方向に見た場合の欠歯ギア40の回転中心に対して偏心している。
加圧アーム43は、駆動フレーム45により、支持軸43aを中心にして給送加圧レバー37の軸線A1と平行な軸線の周りで揺動可能に支持されている。加圧アーム43は、それぞれ給送加圧レバー37のレバー部37Lに当接可能な離間リブ(離間押圧部、退避押圧部、第2押圧部)43S及び加圧リブ(加圧押圧部、給送押圧部、第1押圧部)43Pを有している。給送加圧レバー37のレバー部37Lは、加圧アーム43の支持軸43aに対する周方向において、離間リブ43Sと加圧リブ43Pの間に位置する。このため、レバー部37Lと、離間リブ43Sと加圧リブ43Pを小さいスペース内に配置することができる。離間リブ43Sがレバー部37Lを押圧すると、給送加圧レバー37は給送アーム29を上昇させるときの回転方向である図中反時計回り方向に回転する。加圧リブ43Pがレバー部37Lを押圧すると、給送加圧レバー37は給送アーム29を下降させるときの回転方向(つまり、給送ローラ21を給送トレイ24上のシートSに当接させる方向)である図中時計回り方向に回転する。加圧リブ43Pがレバー部37Lを押圧することにより、給送ローラ21が載置面24aに接近する方向に移動する。離間リブ43Sがレバー部37Lを押圧することにより、給送ローラ21が載置面24aから離間する方向に移動する。給送加圧レバー37の揺動軸線(回転軸線)の方向に見た場合、給送加圧レバー37の揺動方向(回転方向)は、加圧アーム43の揺動方向(回転方向)の反対である。
加圧アーム43の支持軸43aには、トーションコイルバネ(以下、トーションバネ42とする)が取り付けられている。トーションバネ42の一端42aは駆動フレーム45に固定され、他端42bは加圧アーム43に取付けられている。トーションバネ42は、加圧アーム43を図中反時計回り方向に付勢している。つまり、トーションバネ42は、加圧リブ43Pが給送加圧レバー37のレバー部37Lを押圧して給送アーム29を下降させるときの加圧アーム43の回転方向に向かって、加圧アーム43を付勢している。上記の制御カム41は、加圧アーム43を押圧することで、トーションバネ42の付勢力に抗して図中時計回り方向に加圧アーム43を回動させることが可能である。従って、制御カム41の回転角度に応じて、加圧アーム43の離間リブ43Sにより給送加圧レバー37が位置決めされた状態と、トーションバネ42の付勢力により加圧アーム43の加圧リブ43Pが給送加圧レバー37を押圧する状態とが切換わる。言い換えれば、制御カム41が回転することで、加圧アーム43の離間リブ43Sにより給送加圧レバー37が位置決めされた状態と、トーションバネ42の付勢力により加圧アーム43の加圧リブ43Pが給送加圧レバー37を押圧する状態とが切換わる。
トーションバネ42は、シート給送動作において、給送ローラ21のシートSに対する当接圧を発生させる付勢部材として機能する。また、トーションバネ42は、シート給送動作において、給送トレイ24上のシートSの積載量の変化に追従して、給送ローラ21のシートSに対する当接が維持されるように給送アーム29が揺動することを可能としている。なお、トーションバネ42に代えて他の弾性部材を付勢部材として用いてもよい。例えば、引張コイルバネを適切な向きで加圧アーム43と駆動フレーム45との間に張設することで、加圧アーム43に対し加圧リブ43Pによって給送加圧レバー37を押圧させるための付勢力を発生させることができる。
加圧力を発生させる付勢部材としてのトーションバネ42、トーションバネ42に付勢される押圧部材としての加圧アーム43、及び、押圧部材に押圧される揺動部材としての給送加圧レバー37により、給送アーム29を加圧する加圧手段が構成される。本実施形態では、給送加圧レバー37をX方向における給送アーム29の一方側の端部に配置し、加圧アーム43が給送アーム29の軸線A1と平行な軸線を中心に揺動する構成とした。つまり、加圧手段を構成する要素が、給送ユニット19に対してシート幅方向の一方側で、シート幅方向に対して略垂直な平面内の動きで動作するように配置した。言い換えれば、給送アーム29の回転軸線の方向に向けて、加圧アーム43の回転軸線が延びている。したがって、給送アーム29の回転軸線に直交する方向に見たとき、給送アーム29の移動方向に対して、加圧アーム43の回転軸線の方向が交差(好ましくは直交)する。加圧アーム43の回転軸線に直交する方向に見たとき、加圧アーム43の移動方向に対して、給送アーム29の回転軸線の方向が交差(好ましくは直交)する。本実施形態では、給送アーム29の回転軸線の方向と、加圧アーム43の回転軸線の方向は平行である。このため、給送アーム29を加圧する加圧手段を、シートSの搬送経路と干渉しない場所でコンパクトに配置することができる。
(シート給送動作)
次に、図6(a~c)及び図7(a~c)を用いて、シート給送動作の際の給送駆動機構19D及び給送ユニット19の一連の動きを説明する。図6(a~c)は、いずれもX方向に垂直な平面における手差し給送部12の断面図であり、給送トレイ24上の1枚のシートSが装置本体1Aに向かって給送されるシート給送動作の過程を表している。図6(a)は、シート給送動作が開始される前の待機状態、図6(b)は給送ローラ21がシートSに当接した状態、図6(c)は給送ローラ21がシートSから離間し始めた時の状態を示している。また、図7(a~c)は、X方向に見た給送駆動機構19Dの側面図であり、図7(a)、図7(b)、図7(c)は、それぞれ、図6(a)、図6(b)、図6(c)の給送ユニット19の状態と対応する給送駆動機構19Dの状態を示している。
次に、図6(a~c)及び図7(a~c)を用いて、シート給送動作の際の給送駆動機構19D及び給送ユニット19の一連の動きを説明する。図6(a~c)は、いずれもX方向に垂直な平面における手差し給送部12の断面図であり、給送トレイ24上の1枚のシートSが装置本体1Aに向かって給送されるシート給送動作の過程を表している。図6(a)は、シート給送動作が開始される前の待機状態、図6(b)は給送ローラ21がシートSに当接した状態、図6(c)は給送ローラ21がシートSから離間し始めた時の状態を示している。また、図7(a~c)は、X方向に見た給送駆動機構19Dの側面図であり、図7(a)、図7(b)、図7(c)は、それぞれ、図6(a)、図6(b)、図6(c)の給送ユニット19の状態と対応する給送駆動機構19Dの状態を示している。
まず、図6(a)、図7(a)を用いて、シート給送動作の開始前の待機状態を説明する。図6(a)に示すように、待機状態では、給送ローラ21は給送トレイ24上のシートSから上方に離間した待機位置に保持される。具体的には、給送ローラ21は、給送トレイ24に積載可能なシートSの最大高さ(最大積載量、積載上限)である積載上限ラインLpより上方に位置する。積載上限ラインLpは、給送トレイ24の載置面24aに平行な直線であって、サイド規制板27からシート幅方向(X方向)の内側に突出するように設けられた満載上限爪27Lの下面に接する直線である。なお、シートSと物理的に干渉する満載上限爪27Lによって給送トレイ24上のシートSの最大積載量を規制する構成に代えて、サイド規制板27に図形又は文字を配置することで最大積載量を表示してもよい。
図7(a)に示す待機状態では、給送モータM1は回転停止状態に維持され、入力ギア44及び欠歯ギア40は図示した回転位相で保持される。この回転位相において、欠歯ギア40の欠歯領域40nがアイドラギア39に対向している。また、欠歯ギア40と一体の制御カム41は、トーションバネ42の付勢力に抗して加圧アーム43を図中時計回り方向に押圧し、図示した位置に加圧アーム43を維持している。
ところで、給送加圧レバー37は、上述したボス37Bがアーム被係合部29Cの溝29Uに嵌合していることで、給送アーム29と連結されている。一方、給送アーム29には、給送ユニット19の自重により、給送軸30の周りで図6(a)及び図7(a)における図中時計回り方向の付勢力(モーメント)が作用する。従って、給送加圧レバー37には、給送ユニット19から図7(a)において時計回り方向の付勢力が作用する。ここで、加圧アーム43が制御カム41によって位置決めされていることで、給送ユニット19によって図中時計回り方向に付勢されている給送加圧レバー37のレバー部37Lが離間リブ43Sに受け止められ、給送加圧レバー37の位置が維持される。つまり、待機状態においては、制御カム41により加圧アーム43及び給送加圧レバー37が位置決めされることで、給送加圧レバー37と係合された給送アーム29によって給送ローラ21が図6に示す待機位置に保持される。
次に、図6(b)、図7(b)を用いて、シート給送動作の実行中に給送ローラ21をシートSに当接させる動作について説明する。図7(b)に示すように、シート給送動作の開始時に給送モータM1の回転が開始され、入力ギア44を介して伝達される駆動力によって欠歯ギア40が図中時計回り方向に回転する。欠歯ギア40の回転に伴って、欠歯ギア40と一体の制御カム41が加圧アーム43から離間する位置まで回転する。これによって制御カム41による位置決めから解放された加圧アーム43は、トーションバネ42の付勢力により、図中反時計回り方向に回転する。
加圧アーム43の回転により、加圧アーム43の加圧リブ43Pが給送加圧レバー37のレバー部37Lに当接し、レバー部37Lを力Fsで押圧する。力Fsは、加圧リブ43Pとレバー部37Lとの当接位置において、加圧リブ43Pからレバー部37Lに作用する力である。加圧リブ43Pから受けた力Fsにより、給送加圧レバー37は図中時計回り方向に回転させられる。また、給送加圧レバー37と係合された給送アーム29が給送加圧レバー37と一体に回動する。
図6(b)に示すように、給送アーム29が給送加圧レバー37と共に図中時計回り方向に回転することで、給送ローラ21が給送トレイ24上のシートSに当接する。この状態における給送ローラ21がシートSを加圧する加圧力Fpの大きさについては、後述する。
また、給送ローラ21がシートSに当接した後も給送モータM1の回転が継続されることで、給送駆動機構19Dは図7(b)の状態から欠歯ギア40の有歯領域40tがアイドラギア39と噛み合い、アイドラギア39の駆動が開始される。すると、アイドラギア39に噛み合う給送駆動ギア38が回転することで、給送カップリング32を介して給送駆動ギア38と連結されている給送軸30が回転し、給送軸30に取付けられた搬送ローラ22が回転する。また、搬送ローラ22からアイドラギア34を介して給送ローラ21に駆動力が伝達されるため、給送ローラ21が回転する。これにより、給送ローラ21に当接しているシートSが、分離ニップN1に向かってシート給送方向に搬送される。
ここで、給送ローラ21と分離ニップN1の間には、上述したように載置面24aの延長線L24aに対して傾斜した搬送ガイド47が設けられている。そのため、給送ローラ21によって繰出されたシートSは、搬送ガイド47を登坂して分離ニップN1に向かって案内される。この場合において、給送トレイ24におけるシートSの積載高さが低いほど、シートSが搬送ガイド47を登坂する高さが増えるため、シートSが搬送ガイド47から受ける搬送抵抗は大きくなる。登坂する高さとは、給送ローラ21によって繰出されるシートSの先端が最初に搬送ガイド47に接触する位置から、分離ニップN1までの、載置面24aの延長線L24aに対して垂直な方向の距離である。
従って、給送トレイ24におけるシートSの積載高さが低いほど、シートSが搬送抵抗に打ち克って分離ニップN1に到達するために給送ローラ21に要求される搬送力は大きくなる。なお、給送ローラ21の搬送力とは、給送ローラ21と最上位のシートSとの接触部においてシートSに作用するシート給送方向Fdの摩擦力である。つまり、給送ローラ21の搬送力は、給送ローラ21のシートSに対する加圧力Fp(垂直抗力)と、給送ローラ21とシートSとの間の摩擦係数との積である。以下では、摩擦係数は一定であるものとして説明する。
次に、図6(c)、7(c)を用いて、給送ローラ21がシートSから離間する過程を説明する。図7(c)が示すように、図7(b)の状態から欠歯ギア40が時計回り方向に所定角度回転すると、再度、制御カム41が加圧アーム43に接触する。すると、制御カム41に押圧された加圧アーム43がトーションバネ42の付勢力に抗して図中時計回りに回転させられる。これにより、加圧アーム43の加圧リブ43Pは給送加圧レバー37のレバー部37Lから離間し、代わりに、加圧アーム43の離間リブ43Sがレバー部37Lに当接する。そして、離間リブ43Sにレバー部37Lを押圧されることで、給送加圧レバー37は図中反時計回り方向に回転させられる。その結果、図6(c)に示すように、給送加圧レバー37と一体回転する給送アーム29も、搬送ローラ22の回転軸線を中心にして図中反時計回り方向に回転し、給送アーム29に支持された給送ローラ21がシートSから上方に離間する。
その後、図7(a)の状態から欠歯ギア40が一回転した時点で、給送ユニット19及び給送駆動機構19Dは図6(a)及び図7(a)が示す待機状態に戻る。このように、欠歯ギア40の一回転に相当する回転量で給送モータM1が駆動される度に、図6(a~c)及び図7(a~c)を用いて説明した一連の過程でシート給送動作が実行される。
(給送ローラの加圧力)
次に、給送ローラ21のシートSに対する加圧力を生じさせる構成について、図8(a、b)及び図9(a、b)を用いて更に詳しく説明する。図8(a)は、満載状態でシート給送動作が行われた場合における給送ローラ21の加圧力Fpfについて説明するための図である。「満載状態」とは、給送トレイ24上に最大積載量のシートSが積載されている状態(第2状態)を指す。また、図8(b)は、少載状態でシート給送動作が行われた場合における、給送ローラ21の加圧力Fpeについて説明するための図である。「少載状態」とは、給送トレイ24上にシートSが1枚だけ積載されている状態を指すものとする。また、図9(a)及び図9(b)は、それぞれ、図8(a)及び図8(b)の状態に対応する給送駆動機構19DをX方向に見た様子を表している。
次に、給送ローラ21のシートSに対する加圧力を生じさせる構成について、図8(a、b)及び図9(a、b)を用いて更に詳しく説明する。図8(a)は、満載状態でシート給送動作が行われた場合における給送ローラ21の加圧力Fpfについて説明するための図である。「満載状態」とは、給送トレイ24上に最大積載量のシートSが積載されている状態(第2状態)を指す。また、図8(b)は、少載状態でシート給送動作が行われた場合における、給送ローラ21の加圧力Fpeについて説明するための図である。「少載状態」とは、給送トレイ24上にシートSが1枚だけ積載されている状態を指すものとする。また、図9(a)及び図9(b)は、それぞれ、図8(a)及び図8(b)の状態に対応する給送駆動機構19DをX方向に見た様子を表している。
まず、図8(a)、図9(a)を用いて、満載状態における給送ローラ21の加圧の状態及び加圧力Fpfについて説明する。図8(a)において、給送トレイ24上には、サイド規制板27の満載上限爪27Lの下面と実質的に同じ高さまでシートSが積載されている。従って、給送ローラ21は、給送トレイ24の載置面24aから、最大積載量に相当する高さで離れた位置において、最上位のシートSの上面に加圧力Fpfで当接している。
図9(a)に示す給送駆動機構19Dにおいて、加圧アーム43は、給送加圧レバー37を加圧力(第2力)Fsfで押圧している。このとき、加圧力Fsfの作用線と、給送加圧レバー37の軸線A1との距離(第2距離)をRfと定義する。加圧力Fsfの作用線は、加圧リブ43Pとレバー部37Lとの接触位置を通り加圧力Fsfの方向に引いた直線である。加圧力Lsfの方向は、加圧リブ43Pのレバー部37Lに対する接触面に垂直な方向である。この場合に給送加圧レバー37に与えられる軸線A1の周りの力のモーメントMf(図8(a))は、Fsf×Rfで表される。
図8(a)に示すように、上記の力のモーメントMfは、給送加圧レバー37とアーム被係合部29Cとの係合を介して、給送アーム29の揺動中心である軸線A1の周りのモーメントとして給送アーム29に作用する。図8(a)において、軸線A1から給送ローラ21の回転軸線A21までの距離をLa、軸線A1と給送ローラ21の回転軸線A21とを結んだ直線と最上位のシートSの上面とがなす角をθpfとする。ただし、図中の直線Lsは最上位のシートSの上面と平行である。この場合、給送ローラ21がシートSに与える加圧力Fpf(シートSに垂直な成分)は、以下の式(1)で表される。
Fpf=Fsf×Rf/(La×cоs(θpf)) (1)
Fpf=Fsf×Rf/(La×cоs(θpf)) (1)
式(1)は、軸線A1の周りで給送アーム29に作用する力のモーメントの釣合条件から導かれる。即ち、給送ローラ21がシートSから受ける反力(加圧力Fpfと同じ大きさで逆向きの力)によって給送アーム29に作用する図中時計回り方向の力のモーメントをNfとすると、Nfは次の式(1a)で表される。
Nf=La×Fpf×cоs(θpf) (1a)
Nf=La×Fpf×cоs(θpf) (1a)
シート給送動作において給送ローラ21がシートSに着地した後は、次に給送ローラ21を待機位置に戻すまでは給送アーム29は静止しているとみなせるから、MfとNfの大きさは等しい。従って、次の式(1b)が成り立つ。式(1b)をFpfについて整理すれば、式(1)が得られる。
La×Fpf×cоs(θpf)=Fsf×Rf (1b)
La×Fpf×cоs(θpf)=Fsf×Rf (1b)
次に、図8(b)、図9(b)を用いて、少載状態における給送ローラ21の加圧の状態及び加圧力Fpeを説明する。図8(b)において、シートSは、給送トレイ24の載置面24a上に1枚だけ積載されている。従って、給送ローラ21は、給送トレイ24の載置面24aと略同じ高さで、シートSの上面に加圧力Fpeで当接している。
図9(b)に示す給送駆動機構19Dでは、加圧アーム43は、給送加圧レバー37を加圧力(第1力)Fseで押圧している。このとき、加圧力Fseの作用線と、給送加圧レバー37の軸線A1との距離(第1距離)をReと定義する。加圧力Fseの作用線は、加圧リブ43Pとレバー部37Lとの接触位置を通り加圧力Lseの方向に引いた直線である。加圧力Lseの方向は、加圧リブ43Pのレバー部37Lに対する接触面に垂直な方向である。この場合に給送加圧レバー37に与えられる軸線A1の周りの力のモーメントMeは、Fse×Reで表される。
上記の力のモーメントMeは、給送加圧レバー37と給送アーム29のアーム被係合部29Cとの係合を介して、図8(b)に示すように、給送アーム29の揺動中心である軸線A1の周りで給送アーム29に作用する。図8(b)において、軸線A1から給送ローラ21の回転軸線A21までの距離をLa、軸線A1と給送ローラ21の回転軸線A21とを結んだ直線と最上位のシートSの上面とがなす角をθpfとする。ただし、図中の直線Lsは最上位のシートSの上面と平行である。この場合、給送ローラ21がシートSに与える加圧力Fpe(シートSに垂直な成分)は、以下の式(2)で表される。式(2)も、軸線A1の周りで給送アーム29に作用する力のモーメントの釣合条件から導かれるが、式(1)の場合と同様であるため説明を省略する。
Fpe=Fse×Re/(La×cоs(θpe)) (2)
Fpe=Fse×Re/(La×cоs(θpe)) (2)
ここで、給送トレイ24が満載状態である場合の給送ローラ21のシートSに対する加圧力Fpfと、給送トレイ24が少載状態である場合の給送ローラ21のシートSに対する加圧力Fpeとを比較する。図9(a、b)を比較して分かる通り、少載状態(図9(b))における軸線A1から加圧力Fseの作用線までの距離Reは、満載状態(図9(a))における軸線A1から加圧力Fsfの作用線までの距離Rfに比べて、顕著に大きくなっている。言い換えると、給送トレイ24におけるシートSの積載量が少ないほど、加圧アーム43が給送加圧レバー37を押圧することで給送加圧レバー37に作用する力のモーメントMf,Meの腕の長さ(Rf,Re)が長くなる。更に言い換えると、第1状態において、保持部材の揺動軸線の方向に見た場合の揺動軸線から押圧部材が揺動部材を押圧する力の作用線までの距離が、第2状態において、揺動軸線の方向に見た場合の揺動軸線から押圧部材が揺動部材を押圧する力の作用線までの距離より大きい。
これは、満載状態(図9(a))と少載状態(図9(b))とで加圧リブ43Pがレバー部37Lと当接する時の加圧アーム43の回転角度が異なるために、加圧力Fsf,Fseの向きが異なっていることが理由の1つである。つまり、給送トレイ24上のシートSの積載量が少なくなるにつれて、加圧リブ43Pがレバー部37Lを押圧する加圧力Fsf,Fseの向きは、給送加圧レバー37の軸線A1から離れるように変化していく。
ここで、満載状態において、加圧リブ43Pとレバー部37Lとの接触位置を点Pfとし、軸線A1を中心とする円弧の点Pfを通る接線をTfとし、加圧力Fsfと接線Tfの間の角をθsfとする(図9(c))。同様に、少載状態において、加圧リブ43Pとレバー部37Lとの接触位置を点Peとし、軸線A1を中心とする円弧の点Peを通る接線をTeとし、加圧力Fseと接線Teの間の角をθseとする(図9(d))。このとき、シートSの積載量が少なくなるにつれて加圧力Fsf,Fseの向きが軸線A1から離れていく関係は、θse<θsfと言い換えることができる。つまり、シートSの積載量が少なくなるにつれて、加圧アーム43が給送加圧レバー37を押圧する加圧力Fsf,Fseの方向が、軸線A1を中心とする円弧の接線Tf,Teの向きに近付くように構成されている。言い換えれば、第1状態において、保持部材の揺動軸線の方向に見た場合の押圧部材が揺動部材を押圧する力(Fse)の方向は、揺動軸線を中心として押圧部材と揺動部材の接触位置(Pe)を通る円弧の接線(Te)と第1の角度(θse)で交差している。第2状態において、揺動軸線の方向に見た場合の押圧部材が揺動部材を押圧する力(Fsf)の方向は、揺動軸線を中心として押圧部材と揺動部材の接触位置(Pf)を通る円弧の接線(Tf)と第1の角度より大きい第2の角度(θsf)で交差する。
一方、少載状態(図9(b))において加圧アーム43が給送加圧レバー37を押圧する加圧力Fseの大きさは、満載状態(図9(a))において加圧アーム43が給送加圧レバー37を押圧する加圧力Fsfの大きさより小さくなる。これは、加圧力Fsf,Fseがトーションバネ42によって生み出された力であるため、満載状態より少載状態の方がトーションバネ42の弾性変形量が小さく(自由状態に近く)なっており、加圧アーム43に作用する復元力も小さくなるからである。
また、給送アーム29の軸線A1と給送ローラ21の回転軸線A21とを結んだ直線と、給送トレイ24上のシートSの上面とがなす角θpf,θpeについては、少載状態の方が満載状態より大きい(θpf<θpe)。つまり、cоs(θpe)<cоs(θpf)である。なお、θpfは、通常、0度より大きい値である。これは、θpfが負の値である場合、満載状態のシートの最上位シートの延長線が分離ニップN1より上方側に向かって搬送されることになり、シートが例えば給送軸30や給送アーム29に接触して搬送不良が生じやすくなるからである。
以上をまとめると、本実施形態においては、給送ローラ21のシートSに対する加圧力Fpf,Fpeに影響を与える式(1)、式(2)の要素に関して、次の関係(A)~(C)が成立している。(A)~(C)の内、(A)及び(C)の関係はFsfに対するFseの比を大きくし、(B)の関係はFsfに対するFseの比を小さくする効果がある。
(A)Re>Rf
(B)Fse<Fsf
(C)La×cоs(θpe)<La×cоs(θpf)
(A)Re>Rf
(B)Fse<Fsf
(C)La×cоs(θpe)<La×cоs(θpf)
ここで、実際の給送ユニット19及び給送駆動機構19Dを設計する場合に、(A)の関係を満たすように加圧アーム43及び給送加圧レバー37を配置することは比較的容易である。本実施形態の構成例において、ReはRfの2倍程度であり、ReをRfの2倍以上とすることも可能である。ReはRfの1.1倍以上とすることが好ましい。なお、FpfとFpeの差を大きくしすぎないために、ReはRfの3倍以下とすることが好ましい。
一方、FseがFsfより小さくなるとしても、FsfとFseの比(Fsf/Fse)がReとRfの比(Re/Rf)より小さくなるように、トーションバネ42を設計することは可能である。例えば、トーションバネ42としてバネ定数がより小さなバネを使用することが考えられる。この場合、満載状態(図9(a))において所望の加圧力Fsfが得られるようにトーションバネ42を取付けておけば、バネ定数が小さくなった分、満載状態から少載状態へ変化した時の加圧力Fseの減少幅は小さくなり、Fsf/Fseは1に近付く。
また、(C)の関係があることから、仮に(Fsf×Rf)と(Fse×Re)が等しければ、FpeはFpfより大きな値となる。つまり、Re×Fse>Rf×Fsfが満たされれば、Fpe>Fpfの関係が成り立つ。なお、本実施形態において、ReとFseの積が、RfとFsfの積よりも大きくなっている。
従って、上記(A)~(C)の要素を加味した場合でも、以下の式(3)の関係を満たすように手差し給送部12を設計することができる。
Fpe>Fpf (3)
Fpe>Fpf (3)
以上説明した通り、本実施形態では、給送トレイ24の載置面24aの下流側に傾斜した搬送ガイド47が配置される構成において、給送トレイ24上のシートSの積載量が少なくなると、給送ローラ21のシートSに対する加圧力が増大する構成とした。つまり、載置面と給送部材との間の距離が第1距離である第1状態で給送部材がシートの上面を押圧する力が、載置面と給送部材との間の距離が第1距離より長い第2距離である第2状態で給送部材がシートの上面を押圧する力より大きい構成とした。少載状態は比較的少量のシートが給送トレイ24に積載された第1状態の例であり、満載状態は第1状態より多くのシートが給送トレイ24に積載された第2状態の例である。また、「第1距離」の例は少載状態での載置面24aから給送ローラ21まで距離(シート1枚の厚さ)である。また、「第2距離」の例は満載状態での載置面24aから給送ローラ21までの距離(給送トレイ24上のシートSの最大積載量に相当する高さ)である。
このような構成により、給送トレイ24上のシートSの積載量が少なくなった状態では、シートSの積載量が多い状態に比べて、給送ローラ21がシートSを押圧する加圧力が大きくなる(図8(a、b)において、Fpe>Fpf)。つまり、給送トレイ24上のシートSの積載量が少なくなった状態の方が、給送ローラ21からシートSに付与される摩擦力である搬送力が大きくなり、シートSに搬送ガイド47を登坂させるために必要な搬送力を得やすくなる。従って、シートSの積載量が少なくなった状態でも、安定してシートSを給送することができる。
また、本実施形態によれば、例えばシートSの積載量に関わらず搬送抵抗が大きくなる傾向のある厚紙等のシート(坪量が大きいシート又は剛性が高いシート)への対応も容易になる。つまり、厚紙等のシートを給送する場合において、給送トレイ24上のシートSの積載量が少なくなった場合は、シート自体の搬送抵抗に搬送ガイド47の登坂距離が長いことによる搬送抵抗の増加が重なる。本実施形態によれば、そのような不利な条件において、より安定してシートを給送することができる。
なお、本実施形態に対する代替構成として、満載状態における給送ローラ21の加圧力を大きな値に設定し、シートSの積載量の減少によって給送ローラ21の加圧力が減少したとしても十分な加圧力が維持されるようにすることが考えられる。しかし、この構成では、満載状態における給送ローラ21の加圧力が過大となり、給送ローラ21に直接当接している最上位のシートSに引き摺られて他のシートSが搬送されることで重送や給送不良が生じやすくなる。これに対し、本実施形態によれば、満載状態において給送ローラ21の加圧力が過大となることを避けつつ、小載状態において適切な搬送力を確保することができるという利点がある。
また、満載状態における給送ローラ21の加圧力Fpfに対する、少載状態における給送ローラ21の加圧力Fpeの増加量は、実際にシートSを給送した場合に給送不良が生じないように適宜設定すればよい。従って、Fpfに対するFpeの増加量は特に限定されないが、一例として、FpeはFpfに比べて1%以上大きいものとし、Fpfに比べて5%以上大きいと好適であり、Fpfに比べて10%以上大きいと更に好適である。なお、Fpeは、Fpfの300%以下が好ましく、200%以下がより好ましい。
次に、実施例2に係る画像形成装置について説明する。本実施例は、給送ローラ21のシートSに対する加圧力を発生させる機構が実施例1と異なっている。以下、実施例1と共通の符号を付した要素は、実施例1で説明したものを実質的に同一の構成及び作用を有するものとして説明する。
図10は、実施例2に係る給送駆動機構19Dを示す斜視図である。この給送駆動機構19Dは、実施例1と同様に、画像形成装置1における手差し給送部12の給送ユニット19を駆動するための機構である。実施例1ではトーションバネ42を用いて給送ローラ21の加圧力を発生させていたが、本実施形態では、錘を用いて給送ローラ21の加圧力を発生させる。
図10に示すように、本実施形態に係る給送加圧レバー37には、錘46が取り付けられている。錘46は、給送前の待機状態を含めて、給送加圧レバー37に図中時計回り方向の力のモーメントを発生させるように取り付けられている。言い換えると、給送ローラ21が待機位置(図6(a))及び給送ローラ21が給送トレイ24に略当接している状態(図6(b))のいずれにおいても、錘46の重心はY方向において軸線A1の図中右側に位置する。また、錘46の重量により、給送加圧レバー37のレバー部37Lは常に加圧アーム43の離間リブ43Sに接触している。
シート給送動作中の給送駆動機構19Dの各部の動作は、給送加圧レバー37への加圧力の付与構成以外については実施例1と同様である。即ち、図7(b)に示すシート給送動作の開始後の状態で、実施例1では加圧アーム43がトーションバネ42に付勢されて給送加圧レバー37を押圧することで、給送アーム29を下降させる方向(図中時計回り方向)に給送加圧レバー37が回動していた。これに対し、本実施形態では、シート給送動作の開始後に制御カム41が加圧アーム43から離間した状態において、錘46の重量によって給送加圧レバー37が付勢されることで、給送アーム29を下降させる方向に給送加圧レバー37が回動する。つまり、本実施形態では、揺動部材としての給送加圧レバー37と、給送加圧レバー37に取り付けられた錘46によって、給送アーム29を加圧する加圧手段が構成される。シート給送動作におけるその他の過程は、実施例1で図6(a~c)及び図7(a~c)を用いて説明したものと同様であるため、説明を省略する。
次に図11(a、b)を用いて、給送トレイ24におけるシートSの積載量と、給送ローラ21のシートSに対する加圧力との関係について説明する。図11(a)は、満載状態でシート給送動作が実行された場合において、給送ローラ21が最上位のシートSに当接している時(図8(a)参照)の給送駆動機構19Dの状態を表している。図11(b)は、少載状態でシート給送動作が実行された場合において、給送ローラ21がシートSに当接している時(図8(b)参照)の給送駆動機構19Dの状態を表している。
図11(a)に示す満載状態において、錘46に作用する重力Fwにより、給送加圧レバー37には軸線A1の周りで図中時計回り方向の力のモーメントMfが作用する。このとき、錘46の重力Fwの作用線と、給送加圧レバー37の軸線A1との間の距離をRwfと定義すると、給送加圧レバー37に与えられる力のモーメントMfは、Fw×Rwfで表される。実施例1でも説明したように、この力のモーメントMfは給送加圧レバー37から給送アーム29に作用し、図8(a)に示すように給送ローラ21のシートSに対する加圧力Fpfを発生させる。加圧力Fpfは、以下の式(4)で表される。ただし、θpf及びLaの定義は実施例1と同様である。
Fpf=Fw×Rwf/(La×cоs(θpf)) (4)
Fpf=Fw×Rwf/(La×cоs(θpf)) (4)
一方、図11(b)に示す少載状態においても、錘46の重力Fwにより、給送加圧レバー37には軸線A1の周りで図中時計回り方向の力のモーメントMeが作用する。このとき、錘46の重力Fwの作用線と、給送加圧レバー37の軸線A1との間の距離をRweと定義すると、給送加圧レバー37に与えられる力のモーメントMeは、Fw×Rweで表される。給送加圧レバー37に与えられた力のモーメントMeは給送アーム29に作用し、図8(a)に示すように給送ローラ21のシートSに対する加圧力Fpfを発生させる。この力のモーメントMeは給送加圧レバー37から給送アーム29に作用し、図8(b)に示すように給送ローラ21のシートSに対する加圧力Fpeを発生させる。加圧力Fpfは、以下の式(5)で表される。ただし、θpf及びLaの定義は実施例1と同様である。
Fpe=Fw×Rwe/(La×cоs(θpe)) (5)
Fpe=Fw×Rwe/(La×cоs(θpe)) (5)
ここで、満載状態における給送ローラ21の加圧力Fpfと、少載状態における給送ローラ21の加圧力Fpeを比較する。図11(a)、(b)に示すように、少載状態における給送加圧レバー37の軸線A1から錘46の重力Fwの作用線までの距離Rweは、満載状態における距離Rwfより大きい。言い換えると、第1状態において、保持部材の揺動軸線の方向に見た場合の揺動軸線から錘に作用する重力の作用線までの距離(Rwe)が、第2状態において、揺動軸線の方向に見た場合の揺動軸線から錘に作用する重力の作用線までの距離(Rwf)より大きい。これは、給送トレイ24上にシートSの積載高さが低くなるときの給送加圧レバー37の回動により、錘46が軸線A1からY方向に離れる方向に移動するように、給送加圧レバー37における錘46の配置が設定されているからである。
また、給送アーム29の軸線A1と給送ローラ21の回転軸線A21とを結んだ直線と、給送トレイ24上のシートSの上面とがなす角θpf,θpeについては、実施例1と同様、θpf<θpeの関係がある。
以上をまとめると、本実施形態においては、給送ローラ21のシートSに対する加圧力Fpf,Fpeに影響を与える式(4)及び式(5)中の要素に関して、次の関係(D)、(E)が成立している。
(D)Rwe>Rwf
(E)La×cоs(θpe)<La×cоs(θpf)
(D)Rwe>Rwf
(E)La×cоs(θpe)<La×cоs(θpf)
式(4)及び式(5)から明らかなように、(D)及び(E)は、いずれもFpeをFpfより小さくする効果がある。従って、本実施形態では、少載状態における給送ローラ21の加圧力Fpeは、満載状態における給送ローラ21の加圧力Fpfよりも大きくなる。つまり、本実施形態では、次の式(6)の関係が満たされる。
Fpe>Fpf (6)
Fpe>Fpf (6)
以上説明した通り、本実施形態においても、給送トレイ24の載置面24aの下流側に傾斜した搬送ガイド47が配置される構成において、給送トレイ24上のシートSの積載量が少なくなると、給送ローラ21のシートSに対する加圧力が増大する構成とした。つまり、載置面と給送部材との間の距離が第1距離である場合に給送部材がシートの上面を押圧する力が、載置面と給送部材との間の距離が第1距離より長い第2距離である場合に給送部材がシートの上面を押圧する力より大きい構成とした。その結果、実施例1の場合と同様に、給送トレイ24上のシートSの積載量が少なくなった状態では、シートSの積載量が多い状態に比べて、給送ローラ21がシートSを押圧する加圧力が大きくなる(図8(a、b)において、Fpe>Fpf)。つまり、給送トレイ24上のシートSの積載量が少なくなった状態の方が、給送ローラ21からシートSに付与される摩擦力である搬送力が大きくなり、シートSに搬送ガイド47を登坂させるために必要な搬送力を得やすくなる。従って、シートSの積載量が少なくなった状態でも、安定してシートSを給送することができる。また、厚紙等の搬送抵抗が大きくなりやすいシートについても、より安定してシートを給送することができる。
(その他の実施形態)
以上説明した実施形態では、シートに画像を形成する画像形成手段として電子写真方式の画像形成部5を備えた画像形成装置1について説明したが、他の画像形成方式を用いてもよい。例えば、画像形成手段として、ノズルからインク液を吐出させることによってシートに画像を形成するインクジェット方式の画像形成ユニットを用いてもよい。
以上説明した実施形態では、シートに画像を形成する画像形成手段として電子写真方式の画像形成部5を備えた画像形成装置1について説明したが、他の画像形成方式を用いてもよい。例えば、画像形成手段として、ノズルからインク液を吐出させることによってシートに画像を形成するインクジェット方式の画像形成ユニットを用いてもよい。
また、上述の実施形態では、画像形成装置1の側部に設けられた手差し給送部12について説明したが、他のシート給送装置に本技術を適用してもよい。例えば、原稿としてのシートから画像情報を読み取るために原稿トレイから1枚ずつシートを給送する自動原稿給送装置(ADF)に本技術を適用してもよい。その他、画像形成装置の分野でシート材を給送するシート給送装置に本技術を適用してもよい。
1…画像形成装置/12…シート給送装置(手差し給送部)/21…給送部材(給送ローラ)/22,23…搬送ユニット(搬送ローラ、分離ローラ)/24…積載部材(給送トレイ)/24a…載置面/29…保持部材(給送アーム)/37…加圧手段、揺動部材(給送加圧レバー)/42…加圧手段、付勢部材(トーションバネ)/43…加圧手段、押圧部材(加圧アーム)/46…錘/L24a…載置面の延長線/N1…分離ニップ
Claims (16)
- シートが載置される載置面を有し、前記シートが積載される積載部材と、
前記載置面の上方に配置され、前記積載部材に積載された前記シートをシート給送方向に給送する給送部材と、
前記給送部材を保持し、前記給送部材を前記載置面に接近及び離間させるように移動する保持部材と、
前記保持部材により前記給送部材が前記積載部材に積載された前記シートの上面に当接されるように、前記保持部材を加圧する加圧手段と、
前記シート給送方向において前記給送部材の下流に配置され、前記給送部材によって給送される前記シートを分離しながら搬送する分離ニップを形成する搬送ユニットと、
前記給送部材によって給送される前記シートの先端を上方に向けて前記分離ニップへ案内するように構成されたガイド部と、
を有するシート給送装置であって、
前記載置面と前記給送部材との間の距離が第1距離である第1状態で前記給送部材が前記シートの上面を押圧する力が、前記載置面と前記給送部材との間の距離が前記第1距離より長い第2距離である第2状態で前記給送部材が前記シートの上面を押圧する力より大きい、
ことを特徴とするシート給送装置。 - 前記加圧手段は、前記保持部材に連結される揺動部材と、前記揺動部材を押圧する押圧部材と、前記押圧部材を付勢する付勢部材と、を有し、
前記揺動部材と前記保持部材は、揺動軸線の周りに揺動するように構成され、
前記付勢部材により付勢された前記押圧部材が前記揺動部材を押圧することで、前記給送部材を前記シートの上面と当接させる方向に向かって前記保持部材が加圧される、
ことを特徴とする請求項1に記載のシート給送装置。 - 前記揺動部材は、前記シート給送方向に垂直なシート幅方向における前記保持部材の端部に設けられ、
前記押圧部材は、前記保持部材の前記揺動軸線と平行な軸線を中心に揺動する、
ことを特徴とする請求項2に記載のシート給送装置。 - 前記付勢部材は、前記押圧部材の前記軸線の周りに取付けられたトーションコイルバネである、
ことを特徴とする請求項3に記載のシート給送装置。 - 前記第1状態において、前記揺動軸線の方向に見た場合の前記揺動軸線から前記押圧部材が前記揺動部材を押圧する第1力の作用線までの第1距離が、
前記第2状態において、前記揺動軸線の方向に見た場合の前記揺動軸線から前記押圧部材が前記揺動部材を押圧する第2力の作用線までの第2距離より大きい、
ことを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載のシート給送装置。 - 前記第1力と前記第1距離の積が、前記第2力と前記第2距離の積より大きい、
ことを特徴とする請求項5に記載のシート給送装置。 - 前記押圧部材は、前記給送部材が前記載置面に接近する方向に移動するように前記揺動部材を押圧する第1押圧部と、前記給送部材が前記載置面から離間する方向に移動するように前記揺動部材を押圧する第2押圧部と、を含む、
ことを特徴とする請求項2乃至6のいずれか1項に記載のシート給送装置。 - 前記第1状態において、前記揺動軸線の方向に見た場合の前記押圧部材が前記揺動部材を押圧する力の方向は、前記揺動軸線を中心として前記押圧部材と前記揺動部材の接触位置を通る円弧の接線と第1の角度で交差し、
前記第2状態において、前記揺動軸線の方向に見た場合の前記押圧部材が前記揺動部材を押圧する力の方向は、前記揺動軸線を中心として前記押圧部材と前記揺動部材の接触位置を通る円弧の接線と前記第1の角度より大きい第2の角度で交差する、
ことを特徴とする請求項2乃至7のいずれか1項に記載のシート給送装置。 - 前記給送部材を駆動する駆動力を供給するモータと、
前記モータの前記駆動力によって回転するカム部材と、
を更に有し、
前記カム部材が回転することで、前記保持部材により前記給送部材が前記シートに当接する位置に保持される状態と、前記保持部材により前記給送部材が前記シートから離間する位置に保持される状態とが切換わる、
ことを特徴とする請求項2乃至8のいずれか1項に記載のシート給送装置。 - 前記加圧手段は、前記保持部材の揺動軸線を中心にして前記保持部材と共に揺動する揺動部材と、前記揺動部材に取付けられた錘と、を有し、前記錘に作用する重力により前記揺動部材が付勢されることで、前記給送部材を前記シートの上面と当接させる方向に向かって前記保持部材が加圧される、
ことを特徴とする請求項1に記載のシート給送装置。 - 前記第1状態において、前記揺動軸線の方向に見た場合の前記揺動軸線から前記錘に作用する重力の作用線までの距離が、
前記第2状態において、前記揺動軸線の方向に見た場合の前記揺動軸線から前記錘に作用する重力の作用線までの距離より大きい、
ことを特徴とする請求項10に記載のシート給送装置。 - 前記給送部材を駆動する駆動力を供給するモータと、
前記揺動部材を押圧する押圧部材と、
前記モータの前記駆動力によって回転するカム部材と、
を更に有し、
前記カム部材が回転することで、前記保持部材により前記給送部材が前記シートに当接する位置に保持される状態と、前記保持部材により前記給送部材が前記シートから離間する位置に保持される状態とが切換わる、
ことを特徴とする請求項10又は11に記載のシート給送装置。 - 前記シート給送方向に垂直なシート幅方向に見た場合に、前記分離ニップは、前記載置面の延長線の上方に位置し、
前記シート幅方向に見た場合に、前記ガイド部の少なくとも一部は、前記載置面の延長線に対して前記シート給送方向の下流に向かって上方側に傾斜している、
ことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載のシート給送装置。 - 前記搬送ユニットは、回転する駆動軸に取付けられた搬送ローラを有し、
前記保持部材は、前記駆動軸を中心にして揺動し、
前記給送部材は、前記駆動軸から供給される駆動力によって回転する給送ローラである、
ことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載のシート給送装置。 - 前記積載部材は、装置本体に対して開閉可能な開閉部材に設けられ、
前記積載部材を開いた状態で、前記載置面に前記シートを載置することが可能となる、
ことを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載のシート給送装置。 - 請求項1乃至15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るシートに画像を形成する画像形成手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
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