JP2967290B2 - 用紙搬送装置 - Google Patents

用紙搬送装置

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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、複写機やプリンター等において、自動給紙
装置、用紙搬送装置等に用いられる、静電吸着力を利用
した搬送装置に関するものである。
(従来の技術) 従来、複写機やプリンター等において用紙を給紙した
り搬送したりする場合、ゴムロールとベルトを圧接し、
ゴムの摩擦係数を利用して用紙を移動させるような一般
的な方式があった。また、ゴム材の劣化、老化を考慮し
て、穴あきベルトを用いバキューム用紙を吸引して用紙
を移動する方式も知られている。
さらに近年においては、装置が大きくなり、さらに騒
音も大きいというバキューム方式の欠点を改善するもの
として、静電吸着力を利用して、用紙を移動させる方式
が種々提案されている。
例えば、第12図は半導電性ベルトに給紙ロールから直
接電圧を供給してベルト表面にシートを吸着、搬送する
ものである。(特公昭56−51964) また、第13図(A)は給紙装置に応用した例でベルト
内側から直流電圧を供給し、ベルト表面にスタックした
用紙を吸着させ送り出すものである。この例の給電回路
は第13図(B)のようになっている。(特開昭62−5605
8) 上記2件の静電吸着装置の電圧供給回路は単純化する
といずれも第14図のようになり、電源からすぐ静電吸着
ベルトに接続されるような回路構成になっている。
ここで言う静電吸着装置に使用する事の出来るベルト
部材は、通常半導電性(例えば体積抵抗率が108〜1012
Ωcm)である必要性がある。
半導電性材料は通常使用する環境に応じて、その体積
抵抗率が大きく変動することが知られている。例えば、
第4図(A)のようにAzoneからCzoneで2ケタ以上変化
する場合がある。ここで、 Azone……28℃/85%RH Bzone……22℃/55%RH Czone……10℃/30%RH また、一般的に複写機等で使用する用紙も半導電性材
料であり、環境変動により体積抵抗率が107〜1013Ωcm
と大きく変化することが知られている。(低温、低湿で
高抵抗となる。) 第1図、第2図(A)のようなベルトで用紙等を吸着
させて搬送するような静電吸着装置では比較的速いスピ
ードでの吸着のOn、Offが必要とされているが、上記に
もあるような半導電性材料の環境による抵抗変化の影響
で、吸着力の立ち上がりスピードに環境依存が現れてし
まい、A〜Czoneでは時間によって数倍の吸着力の差が
発生してしまうことが知られている。(第5図) このような状況から、第14図のような給電回路を使用
して、各環境で高速に必要な吸着力を得ようとすると、
吸着力の立ち上がりがいちばん遅い環境(通常Czone)
に合わせた電圧で各環境使用しなければならない。この
場合、速い方(Azone)の環境で吸着力が大きすぎてし
まい、搬送の場合はベルトの巻き付き、給紙装置の場合
は2枚目の紙の吸着による重送などのトラブルが生じて
しまい、各環境を通じて安定した搬送をする事が難し
い。
また、各環境で使用できる電圧条件をとると結果とし
て、Czoneでの応答時間が長いものになり、実用上、数
秒以内で吸着して送るという高速での使用は不可能にな
る。
また、各環境で必要な時間に必要な吸着力が得られる
ように電圧を調整するようなシステムにすることも可能
であるが、現状の構成に加えて温湿度センサ、電圧制御
回路が必要となり、かなり高価なシステムとなってしま
うという欠点があった。
(発明が解決しようとする課題) 本発明はこれらの事情に鑑みてなされたもので、吸着
の応答速度が求められるような使用方法においても、一
定の印加電圧で環境に依存されず吸着性能を維持するこ
とができ、搬送の際のトラブルを生ずることのないよう
な電圧印加回路を有する静電吸着搬送装置を提供するも
のである。
(課題を解決するための手段) 本発明は、ベルト材料に電極等を組み合せて成る静電
吸着用のベルト部材の抵抗をRbとした場合に、このRbが
使用する環境下で示す最小値Rbminに対して、 0.1Rbmin≦Rc≦10Rbmin となる関係を有する抵抗Rcを、静電吸着装置の給電回路
に直列に入れたことを特徴とする静電吸着装置に係るも
のである。
ベルト材料とは半導電性ゴム、樹脂シート等をいい、
これに電極等を組み合せて得られるベルト部材は、ベル
ト材料の体積抵抗値、表面抵抗値、ベルト形状、電極形
状、使用する環境等により、その抵抗値を変化させる。
ここで、使用する環境とは、本発明の静電吸着搬送装置
が使用される環境を想定して決定すればよく、通常は、
前述のAzone,Bzone,Czoneの環境を想定すればよい。
例えば、くし刃状電極の静電吸着搬送装置の場合、 ここで、 pvb:静電吸着材の体積抵抗率 Ω・cm psb:同表面抵抗率 Ω/□ t:シート厚 cm l:電極間距離 cm w:向かいあう電極の幅 cm n:有効な電極ペア数 k1:材料の異方性係数 k2:電極形状補正係数 で、静電吸着材の体積抵抗率pvbとRbは一定の関係にあ
る。
本発明は、pvbと上記の関係にあるRbの値に関するも
のであるが、具体的には実測されたRbに対するRcの値を
制限するものである。
ここで、ベルト部材は文字通り可撓性のあるベルト形
状であって、可撓性のない板状であってもよい。また、
この抵抗回路Rcは、環境変動の極く小さいものを使用す
る。
(作用) 静電吸着装置の吸着力は、電圧に対して、第6図に示
すような単調増加を示すことが知られており、大きい電
圧を与えると強い吸着力を発生する。
また、通常、Rbが大きいほど吸着の時定数が大きく、
一定の時間で一定の吸着力を得るためには、より高電圧
を必要とする。(第7図) 本発明では、Rbminと一定の関係にある抵抗Rcを、回
路上に直列に入れることによって、ベルトにかかる電
圧、即ちベルト分圧Vbを、Rbの変化に応じて変わるよう
にすることにより、環境に応じてベルト分圧が変化す
る、自己コントロール的な回路を形成することができる
ようにしたものである。
本発明のように、Rcが回路上にあることで、ベルト分
圧Vbは、次の(1)式で表されるようになる。
Vb=V0(Rb/(Rc+Rb)) ……(1) ここで、V0:電源電圧、Rb:ベルト抵抗である。
半導電性材料の体積抵抗値は、一般的に第4図(A)
に示すように、環境によって値が変化し、それに伴っ
て、静電吸着用ベルト材の抵抗値Rbも変化する。Rbが環
境変動すると、分圧Vbも変化する。(1)式より、V0
定、Rc一定で使用する場合、Rbが大きいほどVbが大きく
なり、大きい吸着力が得られる。逆に、Rbが小さくなる
とVbも小さくなり、小さな吸着力しか得られない。
例えばRbの最も低い時(Azone)が10MΩの回路にRc=
10MΩの抵抗を入れると、V0=2kVの時のVbは1kVであ
り、Rbが環境変動で1000MΩ(Czone)になったときに になる。即ち、Rbが10MΩで時定数が小さいとき(Azon
e)にベルト分圧が低く、必要以上に大きな吸着力を発
生せずにベルトへの紙の巻き込みや、給紙時の重送を発
生させることがない。
また逆にRbが1000MΩの時には時定数が大きくなる
が、ベルト分圧が高いので、短い時間で必要な吸着力を
得ることができる。
(実施例1) 第4図(A)のような体積抵抗率の環境依存性を持つ
半導電性材の内側に、Ag電極をくし刃状に印刷し、シー
ムしてベルトにした(第2図(A))。このベルトを給
電ロール対にかけて第3図のようなボトムフィーダとし
て作成した。
給電回路は従来の第2図(B)と本発明の第2図
(C)を使用し、給紙テストを実施した。
使用したベルト(半導電性材料)の体積抵抗率pvb
は、第4図(B)に示すaのものを使用した。このベル
トの抵抗値Rbは、下記のテスト条件下では第4図(B)
の右側たて軸の値を持つことが測定された。
一般的には、ベルトの寸法形状、材料構成が決定する
と、Rbはpvbにほぼ比例して変化することがわかってい
る(第4図(B))。Rbの値と挿入する回路抵抗Rcの値
から推定されるベルト分圧Vbの推定値の例を第8図に示
す。
TEST条件は、以下の通りである。
この結果、特性値であるミスフィード、重送に関して
表1、2の結果を得た。すなわち、従来の方式ではAzon
eの高電圧側でミスフィード、重送が発生し、またBzone
高電圧側でもミスフィードが発生している。
これに対し本発明の方式では、吸着力の発生がBzon
e、Azoneである程度抑えられるので、使用できる電圧の
範囲を広げることができる。
次に、回路抵抗Rcを1、2、5、20、50、100MΩに変
更してそれぞれ同様の試験をしたところ、2、5、20、
50MΩでは、表−2と同様の結果を得ることができた。
また、1MΩはAzoneで1−1.75KVで○、または100MΩは
1.5−2.5KVで○になって、いずれも従来に比べ改良され
た。
回路抵抗値Rcをベルト部材の上流側に直列に入れる
と、Rcが10MΩのとき、ベルトが何らかの形で短絡して
も、2KVで0.2mAしか電流が流れず、安全であることも確
認された。
このように、給電回路のベルト部材よりも上流側に抵
抗を入れることにより、装置の一部に万一接触しても大
電流が流れることがないため、安全な装置が得られる。
(実施例2〜3) 次に、ベルト材料の体積抵抗値をaに比べてほぼ10倍
のc、1/10のbのベルトを作成した。pvb、Rbの値は、
第4図(B)に示したものである。
bのベルトについては、Rbの最小値Rbminは5MΩであ
った。また、cのベルトについては、Rbの最小値Rbmin
は500MΩであった。
通常、静電吸着装置に利用可能なベルトの抵抗率は、
108〜1012Ωcmであり、a、b、cのベルト材料で実質
的な範囲はほぼ満たされている。
b、cのベルトについても、Rcを変化させた給紙テス
トを実施例1のaと同様の条件下で実施した。
まず、bについては表3、4に結果を示す。Rcは0.
5、5、50MΩを使用した。bは抵抗が低いため、高電圧
側では使用が難しく、Rcなしでは印加電圧1.0KVでしか
ラチチュードが得られていない(表3)。これに対し
て、Rc=0.5、5、50MΩを入れた物では、印加電圧1〜
1.5KV、条件によっては2KVまで使用できるようになっ
た。
安全性に関しては、印加電圧2KV、Rc=0.5MΩの時、1
0mAで制限される。実用上は、電圧、Rcの値を適当なも
のを選択し、1mA以下にすることが可能である。
次に、cのベルトについての給紙テストの結果を表
5、6に示す。cは抵抗が高めであるので、高電圧側を
使用している。Rcは50、500、5000MΩを使用した。
まずRcなしでは(表5)、A、Bzoneの3KV時にミスフ
ィードが発生している。Azoneでは、2.5KVでも一部ミス
フィードがある。
これに対して、本発明に相当するRc=50、500、5000M
Ωを入れたものは、それぞれ表6のように印加電圧2.
5、3KVでA、Bzoneでの送り出しが可能になっている。
これにより、Rcなしのラチチュード2.0KVのみが、Rcあ
りでは2〜3KVと広がっている。
安全性についても、3KV、50MΩで60μAの電流しか流
れず、十分確保されている。
以上から、静電吸着に使用する108〜1012Ωcmの材料
(本実施例の形状では、Rbが5〜500MΩ)において、0.
1Rb≦Rc≦10RbとなるRcを回路上に入れることで環境に
依存されにくい吸着性、すなわち給紙性能を得ることが
できる。Rcが0.1Rb未満であると、Rcを入れた効果が得
られず、Rcが10Rbより大きくなると、かえって環境依存
性が大きくなってしまう。
これまで、静電吸着用のベルト部材が使用する環境
で、抵抗が一番低くなる値Rbminに対して、0.1Rbmin≦R
c≦10Rbminとなる抵抗Rcを静電吸着装置の回路の上流に
1個直列に入れた例を示したが、Rcを制御、または可変
にしてもよい。
すなわち第9図に示すように、条件によって本発明の
範囲で抵抗値を切り替える回路構成にする。この場合、
例えば選択された用紙の種類に応じて抵抗を切り替える
ことにより、用紙ごとに吸着力の細かい対応が可能とな
る。
または第10図のように、環境によって値が変化する固
定抵抗Rcに直列に可変抵抗Rcsを入れてもよい。Rcsは、
環境に対してリニアーに抵抗変化を起こすものでも、あ
るいは第11図に示すように、ある温湿度で抵抗変化を起
こすものでもよい。これは、Rcだけでは十分に分圧のコ
ントロールができないようなケースに対応でき、各環境
での吸着力の差をさらに小さくすることが可能である。
(発明の効果) 以上のように、本発明によれば、吸着の応答速度が求
められるような使用方法においても、一定の印加電圧で
環境に依存されず吸着性能を維持することができる静電
吸着装置を得ることができる。さらに、回路への抵抗の
付加という簡単な構成でよいため、安価な装置が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図……本発明の回路構成 第2図……実施例のベルト構成 第3図……実施例の供給装置構成 第4図……半導電性ベルト材料の体積抵抗率環境依存性 第5図……吸着力の立ち上がり例 第6図……印加電圧と吸着力の関係 第7図……Czoneでの吸着力の立ち上がり例 第8図……回路抵抗Rcとベルト分圧の関係 第9図……Rcを切り替える回路の例 第10図……Rc+可変抵抗の回路例 第11図……総合的な回路抵抗値の変化例 第12図……従来例(コンベアベルト) 第13図(A)……従来例(給紙装置) (B)……従来例の回路 第14図……従来例の回路構成 1……本実施例の抵抗Rc、101……固定抵抗、102……変
化抵抗、2……ベルト部材の抵抗Rb、3……電源電圧
V0、4……ベルト部材にかかる電圧Vb、5……ベルト部
材、6a……+電極、6b……−電極、7……給電ロール、
8……シャフト、9……センサ、10……制御手段、11…
…転写紙、12……ストッパー、13……リタードロール、
14……テイクアウェイロール、15……シュート、16……
給電接触子、17……取り出し用電極、18……金属ロー
ル、19……給電ブラシ、20……孤立電極、21……固定接
触片
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B65H 3/18,5/00 H02N 13/00 G03G 15/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ベルト材料に電極を組み合せた用紙搬送に
    用いられる静電吸着用のベルト部材の抵抗Rbの最小値Rb
    minに対して、 0.1Rbmin≦Rc≦10Rbmin の関係を有する抵抗Rcを、静電吸着装置の給電回路に直
    列に入れたことを特徴とする用紙搬送装置。
JP2182979A 1990-07-11 1990-07-11 用紙搬送装置 Expired - Lifetime JP2967290B2 (ja)

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