JP3571983B2 - シート給送装置及びこれを備えた画像形成装置並びに画像読取装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートを給送するシート給送装置及びこれを備えた画像形成装置並びに画像読取装置に関し、特にリタード分離方式を用いてシートを１枚ずつ分離給送するようにした分離給送手段を備えたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置又は画像読取装置は、シートである転写紙を画像形成部に、或はシートである原稿を画像読取部に搬送するシート給送装置を備えている。図６は、このような従来のシート給送装置の構成を示す図であり、同図において、１は不図示の画像形成部に転写紙２を供給するシート給送装置である。
【０００３】
そして、このシート給送装置１は、シート収納装置３に設けられた不図示の積載台上に積載収納された転写紙２のうちの最上位の転写紙２ａを１枚ずつ送り出すピックアップローラ５と、このピックアップローラ５により給送された転写紙２ａを画像形成部へ搬送するフィードローラ６と、このフィードローラ６に圧接すると共にフィードローラ６の回転方向と同方向、或は逆方向に回転するリタードローラ７と、フィードローラ６の下流側に設けられた搬送ローラ対９とを具備している。
【０００４】
なお、ピックアップローラ５とフィードローラ６及びリタードローラ７との間には第１ガイド１０が、またフィードローラ６及びリタードローラ７と搬送ローラ対９との間には第２ガイド１１が、さらに搬送ローラ対９の下流側には第３ガイド１２がそれぞれ配置され、これら各ガイド１０〜１２により転写紙２が案内搬送されるようになっている。
【０００５】
ここで、分離回転体であるリタードローラ７は給送回転体であるフィードローラ６と共に、シート給送手段であるピックアップローラ５から送り出された転写紙２を１枚ずつ分離して給送する分離給送手段を構成するものであり、シート収納装置３から複数枚の転写紙２が給送された場合には、同図に示すようにフィードローラ６の回転方向と逆方向に回転することにより、最上位の転写紙２ａを他の転写紙２から分離するようになっている。
【０００６】
一方 図７はフィードローラ６及びリタードローラ７を駆動する駆動伝達装置の構成を示す図であり、同図において、１３は駆動伝達装置である。ここで、この駆動伝達装置１３は、フィードローラ６が取り付けられたフィードローラ軸１５と、リタードローラ７が取り付けられたリタードローラ軸１６と、このリタードローラ軸１６に連結された駆動軸であるリタードローラ駆動軸１７とを備えている。なお、リタードローラ軸１６及びリタードローラ駆動軸１７はフィードローラ軸１５に対して略平行に設けられると共に不図示の揺動自在な支持部材に支持されてフィードローラ軸１５に対して平行に接離可能となっている。
【０００７】
また、２０はリタードローラ軸１６とリタードローラ駆動軸１７との間に設けられたトルクリミッタ、２２はフィードローラ軸１５の端部に設けられると共に、不図示の画像形成装置本体のメイン駆動手段から駆動入力ベルト２１を介して伝達される駆動力をフィードローラ軸１５に伝達する電磁クラッチである。
【０００８】
また、２３はフィードローラ軸１５とリタードローラ駆動軸１７との間に巻き掛けられると共にフィードローラ軸１５に伝達された回転駆動力をリタードローラ駆動軸１７に伝達するリタード駆動ベルトである。なお、１９はリタードローラ軸１６とリタードローラ駆動軸１７との間に設けられると共に、リタードローラ駆動軸１７の駆動をリタードローラ軸１６に伝達するためのカップリングである。
【０００９】
次に、このように構成された駆動伝達装置１３によるフィードローラ６及びリタードローラ７の駆動について説明する。
【００１０】
メイン駆動手段から回転駆動力が与えられると、この回転駆動力は駆動入力ベルト２１を介し、給紙タイミングに応じてＯＮ−ＯＦＦ制御される電磁クラッチ２２の不図示のアーマチュア部に設けられたプーリ２５に入力される。ここで、フィードローラ軸１５は電磁クラッチ２２の不図示のロータ部と一体に回転するようになっており、またフィードローラ軸１５とリタードローラ駆動軸１７及びリタードローラ軸１６とはリタード駆動ベルト２３によって連結されている。
【００１１】
これにより、フィードローラ軸１５が回転すると、これに伴いリタードローラ駆動軸１７はフィードローラ軸１５と同方向に回転し、さらにこのようにフィードローラ軸１５及びリタードローラ駆動軸１７が回転すると、フィードローラ６とリタードローラ７とは、給紙タイミングＯＮ時に同期して回転駆動される。
【００１２】
ところで、転写紙２が図６の矢印ｂに示す方向に給送される際、転写紙２が１枚ずつ給送される場合には、リタードローラ７に作用するフィードローラ６及び転写紙２の間の摩擦力の方がトルクリミッタ２０の戻し力よりも大きいため、リタードローラ７及びリタードローラ軸１６はトルクリミッタ２０を空転させながらリタードローラ駆動軸１７の駆動回転方向と逆方向に連れ回りするようになっている。
【００１３】
また、複数枚の転写紙２が給送されると、リタードローラ７と転写紙２との間の摩擦力に対し、複数枚の転写紙２間の摩擦力が小さいことからトルクリミッタ２０は空転せず、これによりリタードローラ７及びリタードローラ軸１６はリタードローラ駆動軸１７の回転駆動方向と同方向に回転するようになっている。
【００１４】
そして、このような方向にリタードローラ７が回転することにより、複数枚送られた転写紙２のうちの最もフィードローラ６側の、即ち最上位の転写紙２ａが、それ以外の転写紙２から分離されるようになり、複数枚の転写紙２が画像形成部に搬送されるのを防止することができるようになっている。なお、以下、シート収納装置３からリタードローラ７まで複数枚の転写紙２が送られる現象を「束搬送」、リタードローラ７で分離しきれずに複数枚の転写紙２が送られる現象を「重送」と言う。
【００１５】
次に、このようなシート給送装置１による転写紙２の給紙、分離条件を満足する理論式について説明する。
【００１６】
ここで、フィードローラ６と転写紙２との摩擦係数をμＢＰ、リタードローラ７と転写紙２との摩擦係数をμＣＰ、転写紙間の摩擦係数をμＰＰとし、またリタードローラ７の加圧力（圧接力）をＮ、トルクリミッタ２０の空転トルクをＴ、リタードローラ７の実効半径をｒ、トルクリミッタ２０の戻し力をＴ／ｒとすると、フィードローラ６の給紙条件、転写紙２の分離条件及びリタードローラ７の連れ回り条件はそれぞれ下記のように表される。
【００１７】
給紙条件 ：μＢＰＮ＞Ｔ／ｒ・・（１）
分離条件 ：μＰＰＮ＜Ｔ／ｒ・・（２）
連れ回り条件：μＣＰＮ＞Ｔ／ｒ・・（３）
【００１８】
また、Ｔ／ｒ・ＮをμＴとすると、上記給紙条件、分離条件及び連れ回り条件はそれぞれ下記のように表される。
【００１９】
給紙条件 ：μＢＰ＞μＴ・・・・（４）
分離条件 ：μＰＰ＜μＴ・・・・（５）
連れ回り条件：μＣＰ＞μＴ・・・・（６）
【００２０】
ところで、図８は上記（４）、（５）、（６）式の関係をリタードローラ７の加圧力Ｎとトルクリミッタ２０の空転トルクＴをパラメータとしてグラフ化したものであり、同図において、斜線部が給送領域である。
【００２１】
ここで、斜線部領域を拡大するためには各ローラ６，７と転写紙間の摩擦係数を大きくすることが必要であり、またこの図からリタードローラ７の加圧力Ｎとトルクリミッタ２０の空転トルクＴを共に大きくする方向（図中右上の方向）の条件下に給紙条件を設定した方が給送領域は広くなることが理解できる。
【００２２】
しかしながら、通常使用される転写紙２の中には同一種類のものにおいても紙間の摩擦係数がばらついていたり、またユーザによっては異なる種類の転写紙をばらばらにシート収納装置３の積載台上に積載する場合が多くある。
【００２３】
そして、このような場合、例えば図９に示すように異なる種類の転写紙束の最下位の転写紙２ｂと、その直下の転写紙２ｃとの間の摩擦係数がその周辺の転写紙２間の摩擦係数に比べて著しく小さい場合は、束搬送が発生し、束搬送された転写紙２はフィードローラ６とリタードローラ７のニップ部Ｎまで搬送された後、分離されながら画像形成部へ搬送される。なお、同図においては、３枚の転写紙２が束搬送されている。
【００２４】
ところが、このように転写紙２が束搬送された場合、既述した（１）及び（４）に示す給紙条件の設定を変化させても束搬送された転写紙２を分離することができずに重送が発生してしまうことがある。
【００２５】
次に、この現象について図１０に示す束搬送時（図は３枚束搬送）の模式図を用いて説明する。
【００２６】
ここで、転写紙２間の摩擦係数μＰＰが全て等しい場合、もしくは転写紙Ｎｏ．１と転写紙Ｎｏ．２と間の摩擦係数μＢＰ１が、転写紙Ｎｏ．２と転写紙Ｎｏ．３と間の摩擦係数μＢＰ２に対してμＢＰ１＜μＢＰ２であれば束搬送された転写紙はリタードローラ７により転写紙Ｎｏ．３、転写紙Ｎｏ．２の順番で分離されて重送は発生しない。
【００２７】
ところが、μＢＰ１＞μＢＰ２という状態が生じた場合は転写紙Ｎｏ．３がリタードローラ７によって分離され、フィードローラ７及びフィードローラ６，７のニップ部Ｎを抜けるまでの間に転写紙Ｎｏ．２は、転写紙Ｎｏ．１に引きずられて、所定の距離だけ画像形成部側に送り込まれてしまう。そして、転写紙Ｎｏ．３が分離されきってしまう前に転写紙Ｎｏ．２が搬送ローラ対９に突入してしまうと結果として重送となる。
【００２８】
このように、束搬送された最上位と最下部以外の中間にある転写紙（同図においては転写紙Ｎｏ．２）の挙動はリタードローラ７の加圧力、トルクリミッタ２０の空転トルク及び各ローラと転写紙間摩擦係数等の給紙条件を決定するべきパラメータをどのように変化させても束搬送された転写紙２間の摩擦係数で決定されてしまう。
【００２９】
なお、同図に示した束搬送模式図は３枚搬送であるが、近年のように転写紙の種類が多種化している状況下においては５〜１０枚程度の束搬送はめずらしいことではなく、束搬送枚数が増えるということは分離の状況をさらに厳しくしていることは言うまでもない。
【００３０】
ここで、従来は給紙条件における分離性能を少しでも向上させるべく、例えばトルクリミッタ２０の空転トルクを大きくしてかつ、リタードローラ７の加圧力を小さくするようにしている。
【００３１】
ところが、このような給紙条件は、転写紙２によるリタードローラ７の摩耗が生じ易い給紙条件であるため、リタードローラ７の耐久性が著しく低下してしまう。さらには既述した束搬送は装置、パーツの耐久性を要求される高速機になるほどその発生が顕著であり、リタードローラ７の耐久性が下がってしまうような給紙条件の設定は、製品の方向性に反する対策となってしまう。
【００３２】
そこで、従来は、フィードローラ６をＥＰＤＭ等のゴム材で形成する一方、リタードローラ７を図１１に示すような構造としている。即ち、芯材１５０の表面にスポンジ母材１５１を設け、さらにこのスポンジ母材１５１の表面にシリコンコート層１５３をウレタン接着層１５２で接着した構造としている。
【００３３】
なお、リタードローラ７の最外層にシリコンの素材を用いているのは高い摩擦係数μの持続性が良いからであり、中間層にウレタン接着層１５２を設けたのはスポンジ表面のムシレ、削れ等を防いでリタードローラ７の耐久性を向上させるためである。
【００３４】
そして、このようにリタードローラ７としてシリコンコート層１５３を有するスポンジローラを用いた場合、リタードローラ７の硬度がフィードローラ６の硬度よりも小さいため、２つのローラ６，７が圧接したとき、同図に示すようにニップ形状はリタードローラ７側に凹んだ形状となる。
【００３５】
このため、このニップ部Ｎにピックアップローラ５により転写紙が複数束状で送り込まれると、このニップ部Ｎの凹形状によって転写紙の先端はかわら状にずれるようになり、これにより送り込まれた全ての転写紙の先端部がリタードローラ７に直接接触可能となる。この結果、厚さや摩擦係数の異なる種々の転写紙であってもリタードローラ７により確実に分離給送することができ、転写紙の給送安定性の向上を図ることができるようになる。
【００３６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようなリタードローラを備えた従来のシート給送装置において、既述したように分離性能を高めるため、トルクリミッタ２０の空転トルクを大きくし、かつリタードローラ７の加圧力を小さくした場合、リタードローラ７の耐久性が著しく低下してしまうこととなる。
【００３７】
次に、耐久中のフィードローラ６及びリタードローラ７におけるμ（摩擦係数）の変化状況に基づいて、いわゆるローラの耐久寿命といわれる搬送不能状態を説明する。
【００３８】
フィードローラ６及びリタードローラ７の耐久が進むに従い、既述したμＢＰ（フィードローラ６と転写紙２間の摩擦係数） と、μＣＰ（リタードローラ７と転写紙２間の摩擦係数） は、図１２に示すような経緯をたどって変化する。ここで、既述したようにリタードローラ７をスポンジで構成し、最外層にシリコンコート層１５３を有するリタードローラ７を用いた場合、初期のμＢＰ及びμＣＰは共に２以上で高く安定しており、耐久中のμ低下状況もほぼ同じようにμＢＰ≒μＣＰで推移する。
【００３９】
そして、このフィードローラ６及びリタードローラ７の耐久が更に進むと、やがて前記（３）式が崩れる（即ち（１）式も崩れる）ようになり、図中、μＴ（＝Ｔ／ｒ・Ｎ）で示される直線を下回ってしまうようになる。なお、この直線は、リタードローラ７と転写紙２間の摩擦係数μＣＰが、この直線を上回ると、搬送される転写紙２にリタードローラが連れ回り、下回ると転写紙２との間に滑りが生じてリタードローラ７がスリップする、リタードローラ連れ回り境界を示す線である。
【００４０】
ここで、このようにμＢＰ及びμＣＰがμＴ（＝Ｔ／ｒ・Ｎ）で示される直線を下回ると、これによりリタードローラ７が搬送される転写紙２と連れ回らなくなったり、フィードローラ６が転写紙２を搬送できなくなったりして搬送不能状態となり寿命を迎えていた。
【００４１】
なお、この他、例えば炭酸カルシウムを内部に多く含有するような特定紙を搬送する場合には、搬送中に発生する紙紛の影響でμＢＰ及びμＣＰが共に少ない通紙枚数で激しく低下し、μＴを下回ってしまうようになり、短期間で寿命を迎えるようになることもあった。
【００４２】
そこで、本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、分離給送手段の耐久性の向上を図ることのできるシート給送装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００４３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シート収納手段に収納されているシートを１枚ずつ分離して給送するシート給送装置において、前記シートを給送する方向に回転する給送回転体と、前記給送回転体に圧接すると共に前記シートを前記シート収納手段に戻す方向に回転する分離回転体とを具備し、シートを１枚ずつ分離して給送する分離給送手段と、前記分離回転体と該分離回転体を駆動する駆動軸との間に設けられ、前記分離回転体に前記駆動軸からの駆動を伝達すると共に、該分離回転体に逆転方向の所定回転トルクが伝わると空転するトルクリミッタと、
を備え、
前記分離回転体の摩擦係数を、前記給送回転体と前記分離回転体との摩擦係数μＢＣ、前記給送回転体とシートとの摩擦係数μＢＰ、前記分離回転体とシートとの摩擦係数μＣＰ、シート同士の摩擦係数μＰＰ、前記分離回転体の圧接力Ｎ、前記トルクリミッタの空転トルクＴ及び前記分離回転体の実効半径ｒが、
μＢＣＮ＞Ｔ／ｒ
μＢＰ＞μＣＰ
Ｔ／ｒ＞μＣＰＮ＞μＰＰＮ
の関係が成り立つように設定し、かつ、前記摩擦係数を、初期状態ではＴ／ｒ＜μＣＰＮであり、前記分離回転体の耐久が進むにつれて前記Ｔ／ｒ＞μＣＰＮ＞μＰＰＮに変化するように設定したことことを特徴とするものである。
【００４５】
また本発明は、前記給送回転体をゴムローラとし、前記分離回転体を前記給送回転体よりも柔らかいスポンジローラとしたことを特徴とするものである。
【００４６】
また本発明は、前記スポンジローラは、内側に配されたスポンジ母材と、該スポンジ母材の外周側に設けられ、該スポンジ母材と同系材料のコーティング層とを有していることを特徴とするものである。
【００４７】
また本発明は、前記スポンジ母材及び前記コーティング層を同質のウレタン材質としたことを特徴とするものである。
【００４８】
また本発明は、前記給送回転体をゴムローラとし、前記分離回転体を弾性を有すると共に前記ゴムローラとの圧接部が凹形状となるベルト状部材としたことを特徴とするものである。
【００４９】
また本発明は、前記シート収納手段からシートを送り出すためのシート給送手段を有し、該シート給送手段により送り出されたシートを前記分離給送手段により一枚ずつ分離することを特徴とするものである。
【００５０】
また本発明は、画像形成部と、前記画像形成部にシートを給送するシート給送装置とを備えた画像形成装置において、前記シート給送装置は上記のいずれかに記載のものであることを特徴とするものである。
【００５１】
また本発明は、画像読取部と、前記画像読取部にシートを給送するシート給送装置とを備えた画像読取装置において、前記シート給送装置は上記のいずれかに記載のものであることを特徴とするものである。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００５３】
図１は本発明の第１の実施の形態に係るシート給送装置を備えた画像形成装置の構成を示す図である。同図において、２００は装置本体であり、この装置本体２００には、原稿載置台２０６、光源２０７、レンズ系２０８、給紙部２０９、画像形成部２０２等が備えられている。
【００５４】
ここで、給紙部２０９は、転写紙Ｓを収納すると共に、装置本体２００に着脱自在なカセット２１０，２１１及びペディスタル２１２に配置されたペーパーデッキ２１３と、このカセット２１０，２１１及びペーパーデッキ２１３に収納された転写紙Ｓを画像形成部２０２に給紙するシート給送装置１を備えている。
【００５５】
また、画像形成部２０２は、円筒状の感光ドラム２１４、トナーを内蔵した現像器２１５、転写用帯電器２１６、分離帯電器２１７、クリーナ２１８、一次帯電器２１９等を備えており、さらに画像形成部２０２の下流側には、搬送装置２２０、定着装置２０４、排出ローラ２０５等が配設されている。
【００５６】
次に、この画像形成装置の作動について説明する。
【００５７】
装置本体２００に設けられている不図示の制御装置から給紙信号が出力されると、シート給送装置１が作動し、カセット２１０，２１１又はペーパーデッキ２１３から転写紙Ｓが画像形成部２０２に向けて搬送される。
【００５８】
またこれと並行して、光源２０７から原稿載置台２０６に載置されている原稿Ｄに向けて光が照射され、原稿Ｄに当てられて反射した光は、レンズ系２０８を介し、予め一次帯電器２１９により表面が帯電されている感光ドラム２１４に照射される。これにより、感光ドラム２１４の表面に静電潜像が形成され、次いで現像器２１５によりトナー像が形成される。
【００５９】
そして、給紙部２０９から給送された転写紙２がレジストローラ２０１により斜行補正され、さらにタイミングを合わせて画像形成部２０２へ送られると、画像形成部２０２では、転写用帯電器２１６により感光ドラム２１４のトナー像が転写される。
【００６０】
この後、トナー像が転写された転写紙２は分離帯電器２１７によって転写用帯電器２１６と逆極性に帯電されて感光ドラム２１４から分離され、さらにこの後搬送装置２２０により定着装置２０４に搬送され、定着装置２０４により未定着転写画像が永久定着される。そして、画像が定着された転写紙２は排出ローラ２０５により装置本体２００から排出される。このようにして、給紙部２０９から給送された転写紙２は画像が形成されて排出される。
【００６１】
ところで、図２はシート給送装置１の分離給送手段の構成を示す図であり、同図において、７Ａはフィードローラ６と圧接するリタードローラである。ここで、このリタードローラ７Ａはアスカー硬度（Ｃ）７°程度のポリウレタンフォームにより成る母材であるスポンジ部５１と、外周面を構成すると共に母材と同材質のウレタン液を均一にスプレーコーティングされたコーティング部５２とにより構成されている。なお、このようなスポンジローラであるリタードローラ７Ａが、このようなコーティング部５２を設けているのは、スポンジ表面のムシレ、削れ等を防いでリタードローラ７Ａの耐久性を向上させるためである。
【００６２】
そして、このリタードローラ７ＡとＥＰＤＭ系のゴムからなるフィードローラ６とのニップ部Ｎは、フィードローラ６とリタードローラ７Ａとが圧接することにより、同図に示すようにフィードローラ６がリタードローラ７Ａにくい込んだ凹形状を形成している。ここで、このようにフィードローラ６とリタードローラ７Ａとのニップ部Ｎを凹形状とすることにより、送り込まれた転写紙をカワラ状にずらすことができ、これにより束搬送された転写紙が分離動作中に確実にニップ部Ｎでグリップされ続けるようになり、安定した分離が可能となる。
【００６３】
一方、図３は本実施の形態に係るフィードローラ６と、ウレタンコートされたリタードローラ７Ａにおける耐久中のμ（摩擦係数）の変化の経緯を示したものであり、同図に示すように本実施の形態に係るリタードローラ７Ａの転写紙に対する初期の摩擦係数μＣＰは、既述した図１２に示す従来のシリコンコートされたリタードローラ７に比べ、フィードローラ６と転写紙の摩擦係数μＢＰよりも大幅に小さくなっており、耐久が進んでもこの関係を維持して推移するようになっている。
【００６４】
次に、本実施の形態のシート給送装置１における転写紙の給紙、分離条件を満足する理論式について説明する。
【００６５】
ここで、フィードローラ６とリタードローラ７Ａの摩擦係数をμＢＣ、フィードローラ６と転写紙間の摩擦係数をμＢＰ、リタードローラ７Ａと転写紙間の摩擦係数をμＣＰ、転写紙間の摩擦係数をμＰＰ、リタードローラ７Ａの加圧力をＮ、トルクリミッタ２０の空転トルクをＴ、リタードローラ７Ａの実効半径をｒ、トルクリミッタ２０の戻し力をＴ／ｒとすると、本実施の形態においては、給紙条件、搬送条件及びリタードローラ７Ａのスリップ及び分離条件が下記のようになるようにリタードローラ７Ａの摩擦係数を設定している。
【００６６】
となる。
【００６７】
次に、これらの式（１０）〜（１２）を用いて図３を詳しく説明する。
【００６８】
ここで、図中矢印ｄで示される領域は前記従来例と同じ給紙、分離条件にて搬送されている状態である。そして、耐久が進みリタードローラ７Ａと転写紙間の摩擦係数μＣＰが低下してリタードローラ連れ回り境界を下回ると、リタードローラ７Ａはスリップするようになる。
【００６９】
しかし、このようにリタードローラ７Ａがスリップするようになっても、既述したようにリタードローラ７Ａの摩擦係数を上記式（７）〜（９）、或は（１０） 〜（１２）となるように設定しているので転写紙の搬送が継続されるようになっている。
【００７０】
即ち、（７）に示すようにμＢＣＮ＞Ｔ／ｒとすることにより、リタードローラ７Ａとフィードローラ６との摩擦力がトルクリミッタ２０の戻し力に打ち勝つようにすることができ、これによりトルクリミッタ２０を空転させ、リタードローラ７Ａをフィードローラ６と共に搬送方向に回転させることができるようになっている。
【００７１】
また、（８）に示すようにμＢＰ＞μＣＰとすることにより、例えリタードローラ７Ａが搬送される転写紙との間で滑ってしまっても、フィードローラ６により転写紙を搬送することができるようになっている。
【００７２】
また、（９） に示すようにＴ／ｒ＞μＣＰＮ＞μＰＰＮとすることにより、リタードローラ７Ａが搬送中の転写紙に対してスリップすると共に、転写紙を分離することができるようになっている。
【００７３】
なお、本実施の形態では、初期状態ではＴ／ｒ＜μＣＰＮとなるようにしており、耐久が進むにつれてＴ／ｒ＞μＣＰＮ＞μＰＰＮに変化するようにしている。これにより、初期状態ではリタードローラ７Ａは転写紙搬送中は転写紙搬送方向に回転するが、耐久が進むにつれてトルクリミッタ戻し力より転写紙に対してスリップするようになる。
【００７４】
ところで、本実施の形態に係るウレタンコートのリタードローラ７Ａの場合、ローラ７Ａが耐久寿命を迎えるのは次に示す２通りのパターンがあることが確認されている。
【００７５】
パターン１は、式（１０）を満足できなくなった場合、即ちフィードローラ６とリタードローラ７Ａの摩擦係数μＢＣが小さくなり、転写紙がフィードローラ６及びリタードローラ７Ａ間に突入するよりも前からローラ同士の連れ回りがなくなってしまい、そもそも転写紙が突入できない場合である。
【００７６】
また、パターン２は、式（１１）を満足できなくなった場合、即ちフィードローラ６と転写紙間の摩擦係数μＢＰが、リタードローラ７Ａと転写紙間の摩擦係数μＣＰよりも小さくなり、これにより転写紙はフィードローラ６及びリタードローラ７Ａ間には突入できるがフィードローラ６がリタードローラ７Ａに邪魔されて搬送できない場合である。
【００７７】
なお、パターン１の場合には、突入する転写紙先端が戻し方向に回転するリタードローラ７Ａにより折れてしまう状態（いわゆるコバ折れＪＡＭ）が多発し、パターン２の場合にはフィードローラ６及びリタードローラ７Ａ間に転写紙が挟持されたままＪＡＭに至る（給紙遅延ＪＡＭ等）ようになる。
【００７８】
ところが、既述したようにリタードローラ７Ａの摩擦係数を上記式（７）〜（９）、或は（１０） 〜（１２）となるように設定することにより、従来例で耐久寿命とされていたμＣＰが給紙条件によって決定されるμＴを下回ってしまうような状況に陥り、たとえリタードローラ７Ａが搬送される転写紙との間で滑ってしまっても、搬送条件は成り立ち耐久寿命となることはない。
【００７９】
また、このようにリタードローラ７Ａが搬送される転写紙との間で滑っている条件下ではフィードローラ６に対して転写紙が与えるダメージも小さくなるので、フィードローラ６を摩擦係数が高いままの状態で持続することができるという効果もある。
【００８０】
以下、このような条件下で複数枚の転写紙を分離する状態を図４にしたがって説明する。なお、同図は束搬送されてきた転写紙をフィードローラ６及びリタードローラ７Ａ間で分離している時の様子を模式的に表した図である。
【００８１】
ここで、前述したように、本実施の形態においては、転写紙のフィードローラ６から受ける搬送力μＢＰＮがリタードローラ７Ａから受ける搬送力μＣＰＮよりも大きいため、リタードローラ７Ａが搬送される転写紙に対して滑って逆転するような条件下に移行した場合でも、転写紙を十分に搬送することができ、フィードローラ６へのダメージも少なくなり耐久性が大幅に向上する。
【００８２】
また、本実施の形態においては、既述した式（１２）に示される通りμＣＰが搬送される転写紙同士の摩擦係数μＰＰを上回っているので、複数枚の転写紙が束で突入するようなケースでも問題なく分離できる。なお、この分離のメカニズムは、既述した図１０に示した従来の分離メカニズムにおいて分離に働く力が従来例ではＴ／ｒであるのに対し、本実施の形態ではμＣＰＮであるという点を除けば全く同じといえるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００８３】
そして、このように構成することにより、炭酸カルシウムを内部に多く含有するような特定紙を搬送するとき、搬送中に発生する紙紛の影響によってμＢＰ及びμＣＰが共に少ない通紙枚数で激しく低下した場合でも、短寿命の一因になることはない。
【００８４】
なお、本実施の形態の実施例として、特定の炭酸カルシウムを多く含有する転写紙に対する初期μをフィードローラ６で２．０強、リタードローラ７Ａで１．０程度とすることで、初期１万〜２万枚でリタードローラ７Ａのスリップ現象に移行し、その後、上記式（１０）〜（１２）を維持しながら転写紙を搬送することで、従来のシリコンコートリタードローラと同じ給紙条件（Ｔ、Ｎが同一）でシリコンコートリタードローラと同等の分離安定性を確保しながら、２倍以上の耐久寿命実現した。
【００８５】
このように、リタードローラ７Ａの摩擦係数を上記式（７）〜（９）、或は（１０） 〜（１２）となるように設定することにより、従来のシリコンコートリタードローラでは給紙・分離条件を満足できないような状態、即ちリタードローラ７Ａが搬送される転写紙に対して滑って逆転するような条件下に移行した場合でも、十分に転写紙を搬送できる。
【００８６】
また、フィードローラ６へのダメージも少なくなり、耐久性が大幅に向上する。さらに、本実施の形態のリタードローラ７Ａは、コストの高いシリコン材を使用しないことから、従来のシリコンコートリタードローラに比べてコストが安いという効果も得られる。
【００８７】
ところで、これまでの説明においては、フィードローラ６と共に分離給送手段を構成するものとしてスポンジリタードローラ７Ａを用いた場合について述べてきたが本発明はこれに限らず、分離回転体としてローラの代わりに弾性を有するベルト状部材を用いるようにしても良い。
【００８８】
図５はこのような本発明の第２の実施の形態に係るシート給送装置の構成を示すものであり、同図において、５３は弾性を有するベルト状部材である弾性リタードベルトである。また、５３ａ、５３ｂは弾性リタードベルト５３が巻装されている駆動及び従動ローラであり、駆動ローラ５３はリタードローラ軸１６に取り付けられている。
【００８９】
ここで、この弾性リタードベルト５３は、ゴムローラであるフィードローラ６に圧接しており、これによりフィードローラ６との圧接部が凹形状を形成している。そして、このようにフィードローラ６との圧接部が凹形状とすることにより、送り込まれた転写紙をカワラ状にずらすことができ、これにより束搬送された転写紙が分離動作中に確実にグリップされ続けるようになり、安定した分離が可能となる。
【００９０】
なお、このように弾性リタードベルト５３を用いた場合、既述した第１の実施の形態がスポンジリタードローラ７Ａの硬度、外形形状により決定される所定のニップ領域を設定していたのに対して、ベルトの硬度、テンション、フィードローラ６に対するベルトの相対位置等の条件を変えることで、所定のニップ領域が設定できる構成である。
【００９１】
また、本実施の形態の場合、弾性リタードベルト５３はフィードローラ６に対して外周面積が大きくとりやすい構成なので、転写紙と弾性リタードベルト５３の接触頻度が減少し、これにより弾性リタードベルト５３（分離回転体）の耐久性向上がさらに期待できる。なお、この他の構成及びベルトの表面性（摩擦係数）などは第１の実施の形態と何ら変わらないので、詳細な説明は省略する。
【００９２】
ところで、これまでの説明においては、画像形成装置に設けられたシート給送装置について述べてきたが、本発明はこれに限らず、画像読取装置に設けられると共に、シートを画像読取部に給送するようにしたシート給送装置に適用するようにしても発明の本質は同じであることは言うまでもない。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のように、給送回転体と分離回転体との摩擦係数μＢＣ、給送回転体とシートとの摩擦係数μＢＰ、分離回転体とシートとの摩擦係数μＣＰ、シート同士の摩擦係数μＰＰ、分離回転体の圧接力Ｎ、トルクリミッタの空転トルクＴ及び分離回転体の実効半径ｒが、
μＢＣＮ＞Ｔ／ｒ
μＢＰ＞μＣＰ
Ｔ／ｒ＞μＣＰＮ＞μＰＰＮ
の関係が成り立つように分離回転体の摩擦係数を設定することにより、分離回転体が搬送されるシートに対して滑って逆転するような条件下に移行した場合でも、十分に転写紙を搬送できる。これにより、分離給送手段の耐久性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るシート給送装置を備えた画像形成装置の構成を示す図。
【図２】上記シート給送装置の分離給送手段の構成を説明する図。
【図３】上記フィードローラ及びリタードローラの摩擦係数の変化の経緯を示す図。
【図４】上記シート給送装置の束搬送状態を説明する図。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るシート給送装置のフィードローラ及び弾性リタードベルトの構造を説明する図。
【図６】従来のシート給送装置の構成を示す図。
【図７】上記シート給送装置のフィードローラ及びリタードローラを駆動する駆動伝達装置の構成を示す要部斜視図。
【図８】上記リタードローラにおける加圧力とトルクリミッタの空転トルクの関係を示す図。
【図９】上記シート給送装置における束搬送の状態を示す図。
【図１０】上記シート給送装置における束搬送状態を説明するための模式図。
【図１１】上記フィードローラ及びリタードローラの構造を説明する図。
【図１２】上記フィードローラ及びリタードローラ摩擦係数の経緯を示す図。
【符号の説明】
１ シート給送装置
２ 転写紙
５ ピックアップローラ（シート給送手段）
６ フィードローラ（給送回転体）
７，７Ａ リタードローラ（分離回転体）
１６ リタードローラ軸
１７ リタードローラ駆動軸
２０ トルクリミッタ
５１ スポンジ部
５２ コーティング部
５３ 弾性リタードベルト
２００ 装置本体
２０２ 画像形成部
【発明の属する技術分野】
本発明は、シートを給送するシート給送装置及びこれを備えた画像形成装置並びに画像読取装置に関し、特にリタード分離方式を用いてシートを１枚ずつ分離給送するようにした分離給送手段を備えたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の画像形成装置又は画像読取装置は、シートである転写紙を画像形成部に、或はシートである原稿を画像読取部に搬送するシート給送装置を備えている。図６は、このような従来のシート給送装置の構成を示す図であり、同図において、１は不図示の画像形成部に転写紙２を供給するシート給送装置である。
【０００３】
そして、このシート給送装置１は、シート収納装置３に設けられた不図示の積載台上に積載収納された転写紙２のうちの最上位の転写紙２ａを１枚ずつ送り出すピックアップローラ５と、このピックアップローラ５により給送された転写紙２ａを画像形成部へ搬送するフィードローラ６と、このフィードローラ６に圧接すると共にフィードローラ６の回転方向と同方向、或は逆方向に回転するリタードローラ７と、フィードローラ６の下流側に設けられた搬送ローラ対９とを具備している。
【０００４】
なお、ピックアップローラ５とフィードローラ６及びリタードローラ７との間には第１ガイド１０が、またフィードローラ６及びリタードローラ７と搬送ローラ対９との間には第２ガイド１１が、さらに搬送ローラ対９の下流側には第３ガイド１２がそれぞれ配置され、これら各ガイド１０〜１２により転写紙２が案内搬送されるようになっている。
【０００５】
ここで、分離回転体であるリタードローラ７は給送回転体であるフィードローラ６と共に、シート給送手段であるピックアップローラ５から送り出された転写紙２を１枚ずつ分離して給送する分離給送手段を構成するものであり、シート収納装置３から複数枚の転写紙２が給送された場合には、同図に示すようにフィードローラ６の回転方向と逆方向に回転することにより、最上位の転写紙２ａを他の転写紙２から分離するようになっている。
【０００６】
一方 図７はフィードローラ６及びリタードローラ７を駆動する駆動伝達装置の構成を示す図であり、同図において、１３は駆動伝達装置である。ここで、この駆動伝達装置１３は、フィードローラ６が取り付けられたフィードローラ軸１５と、リタードローラ７が取り付けられたリタードローラ軸１６と、このリタードローラ軸１６に連結された駆動軸であるリタードローラ駆動軸１７とを備えている。なお、リタードローラ軸１６及びリタードローラ駆動軸１７はフィードローラ軸１５に対して略平行に設けられると共に不図示の揺動自在な支持部材に支持されてフィードローラ軸１５に対して平行に接離可能となっている。
【０００７】
また、２０はリタードローラ軸１６とリタードローラ駆動軸１７との間に設けられたトルクリミッタ、２２はフィードローラ軸１５の端部に設けられると共に、不図示の画像形成装置本体のメイン駆動手段から駆動入力ベルト２１を介して伝達される駆動力をフィードローラ軸１５に伝達する電磁クラッチである。
【０００８】
また、２３はフィードローラ軸１５とリタードローラ駆動軸１７との間に巻き掛けられると共にフィードローラ軸１５に伝達された回転駆動力をリタードローラ駆動軸１７に伝達するリタード駆動ベルトである。なお、１９はリタードローラ軸１６とリタードローラ駆動軸１７との間に設けられると共に、リタードローラ駆動軸１７の駆動をリタードローラ軸１６に伝達するためのカップリングである。
【０００９】
次に、このように構成された駆動伝達装置１３によるフィードローラ６及びリタードローラ７の駆動について説明する。
【００１０】
メイン駆動手段から回転駆動力が与えられると、この回転駆動力は駆動入力ベルト２１を介し、給紙タイミングに応じてＯＮ−ＯＦＦ制御される電磁クラッチ２２の不図示のアーマチュア部に設けられたプーリ２５に入力される。ここで、フィードローラ軸１５は電磁クラッチ２２の不図示のロータ部と一体に回転するようになっており、またフィードローラ軸１５とリタードローラ駆動軸１７及びリタードローラ軸１６とはリタード駆動ベルト２３によって連結されている。
【００１１】
これにより、フィードローラ軸１５が回転すると、これに伴いリタードローラ駆動軸１７はフィードローラ軸１５と同方向に回転し、さらにこのようにフィードローラ軸１５及びリタードローラ駆動軸１７が回転すると、フィードローラ６とリタードローラ７とは、給紙タイミングＯＮ時に同期して回転駆動される。
【００１２】
ところで、転写紙２が図６の矢印ｂに示す方向に給送される際、転写紙２が１枚ずつ給送される場合には、リタードローラ７に作用するフィードローラ６及び転写紙２の間の摩擦力の方がトルクリミッタ２０の戻し力よりも大きいため、リタードローラ７及びリタードローラ軸１６はトルクリミッタ２０を空転させながらリタードローラ駆動軸１７の駆動回転方向と逆方向に連れ回りするようになっている。
【００１３】
また、複数枚の転写紙２が給送されると、リタードローラ７と転写紙２との間の摩擦力に対し、複数枚の転写紙２間の摩擦力が小さいことからトルクリミッタ２０は空転せず、これによりリタードローラ７及びリタードローラ軸１６はリタードローラ駆動軸１７の回転駆動方向と同方向に回転するようになっている。
【００１４】
そして、このような方向にリタードローラ７が回転することにより、複数枚送られた転写紙２のうちの最もフィードローラ６側の、即ち最上位の転写紙２ａが、それ以外の転写紙２から分離されるようになり、複数枚の転写紙２が画像形成部に搬送されるのを防止することができるようになっている。なお、以下、シート収納装置３からリタードローラ７まで複数枚の転写紙２が送られる現象を「束搬送」、リタードローラ７で分離しきれずに複数枚の転写紙２が送られる現象を「重送」と言う。
【００１５】
次に、このようなシート給送装置１による転写紙２の給紙、分離条件を満足する理論式について説明する。
【００１６】
ここで、フィードローラ６と転写紙２との摩擦係数をμＢＰ、リタードローラ７と転写紙２との摩擦係数をμＣＰ、転写紙間の摩擦係数をμＰＰとし、またリタードローラ７の加圧力（圧接力）をＮ、トルクリミッタ２０の空転トルクをＴ、リタードローラ７の実効半径をｒ、トルクリミッタ２０の戻し力をＴ／ｒとすると、フィードローラ６の給紙条件、転写紙２の分離条件及びリタードローラ７の連れ回り条件はそれぞれ下記のように表される。
【００１７】
給紙条件 ：μＢＰＮ＞Ｔ／ｒ・・（１）
分離条件 ：μＰＰＮ＜Ｔ／ｒ・・（２）
連れ回り条件：μＣＰＮ＞Ｔ／ｒ・・（３）
【００１８】
また、Ｔ／ｒ・ＮをμＴとすると、上記給紙条件、分離条件及び連れ回り条件はそれぞれ下記のように表される。
【００１９】
給紙条件 ：μＢＰ＞μＴ・・・・（４）
分離条件 ：μＰＰ＜μＴ・・・・（５）
連れ回り条件：μＣＰ＞μＴ・・・・（６）
【００２０】
ところで、図８は上記（４）、（５）、（６）式の関係をリタードローラ７の加圧力Ｎとトルクリミッタ２０の空転トルクＴをパラメータとしてグラフ化したものであり、同図において、斜線部が給送領域である。
【００２１】
ここで、斜線部領域を拡大するためには各ローラ６，７と転写紙間の摩擦係数を大きくすることが必要であり、またこの図からリタードローラ７の加圧力Ｎとトルクリミッタ２０の空転トルクＴを共に大きくする方向（図中右上の方向）の条件下に給紙条件を設定した方が給送領域は広くなることが理解できる。
【００２２】
しかしながら、通常使用される転写紙２の中には同一種類のものにおいても紙間の摩擦係数がばらついていたり、またユーザによっては異なる種類の転写紙をばらばらにシート収納装置３の積載台上に積載する場合が多くある。
【００２３】
そして、このような場合、例えば図９に示すように異なる種類の転写紙束の最下位の転写紙２ｂと、その直下の転写紙２ｃとの間の摩擦係数がその周辺の転写紙２間の摩擦係数に比べて著しく小さい場合は、束搬送が発生し、束搬送された転写紙２はフィードローラ６とリタードローラ７のニップ部Ｎまで搬送された後、分離されながら画像形成部へ搬送される。なお、同図においては、３枚の転写紙２が束搬送されている。
【００２４】
ところが、このように転写紙２が束搬送された場合、既述した（１）及び（４）に示す給紙条件の設定を変化させても束搬送された転写紙２を分離することができずに重送が発生してしまうことがある。
【００２５】
次に、この現象について図１０に示す束搬送時（図は３枚束搬送）の模式図を用いて説明する。
【００２６】
ここで、転写紙２間の摩擦係数μＰＰが全て等しい場合、もしくは転写紙Ｎｏ．１と転写紙Ｎｏ．２と間の摩擦係数μＢＰ１が、転写紙Ｎｏ．２と転写紙Ｎｏ．３と間の摩擦係数μＢＰ２に対してμＢＰ１＜μＢＰ２であれば束搬送された転写紙はリタードローラ７により転写紙Ｎｏ．３、転写紙Ｎｏ．２の順番で分離されて重送は発生しない。
【００２７】
ところが、μＢＰ１＞μＢＰ２という状態が生じた場合は転写紙Ｎｏ．３がリタードローラ７によって分離され、フィードローラ７及びフィードローラ６，７のニップ部Ｎを抜けるまでの間に転写紙Ｎｏ．２は、転写紙Ｎｏ．１に引きずられて、所定の距離だけ画像形成部側に送り込まれてしまう。そして、転写紙Ｎｏ．３が分離されきってしまう前に転写紙Ｎｏ．２が搬送ローラ対９に突入してしまうと結果として重送となる。
【００２８】
このように、束搬送された最上位と最下部以外の中間にある転写紙（同図においては転写紙Ｎｏ．２）の挙動はリタードローラ７の加圧力、トルクリミッタ２０の空転トルク及び各ローラと転写紙間摩擦係数等の給紙条件を決定するべきパラメータをどのように変化させても束搬送された転写紙２間の摩擦係数で決定されてしまう。
【００２９】
なお、同図に示した束搬送模式図は３枚搬送であるが、近年のように転写紙の種類が多種化している状況下においては５〜１０枚程度の束搬送はめずらしいことではなく、束搬送枚数が増えるということは分離の状況をさらに厳しくしていることは言うまでもない。
【００３０】
ここで、従来は給紙条件における分離性能を少しでも向上させるべく、例えばトルクリミッタ２０の空転トルクを大きくしてかつ、リタードローラ７の加圧力を小さくするようにしている。
【００３１】
ところが、このような給紙条件は、転写紙２によるリタードローラ７の摩耗が生じ易い給紙条件であるため、リタードローラ７の耐久性が著しく低下してしまう。さらには既述した束搬送は装置、パーツの耐久性を要求される高速機になるほどその発生が顕著であり、リタードローラ７の耐久性が下がってしまうような給紙条件の設定は、製品の方向性に反する対策となってしまう。
【００３２】
そこで、従来は、フィードローラ６をＥＰＤＭ等のゴム材で形成する一方、リタードローラ７を図１１に示すような構造としている。即ち、芯材１５０の表面にスポンジ母材１５１を設け、さらにこのスポンジ母材１５１の表面にシリコンコート層１５３をウレタン接着層１５２で接着した構造としている。
【００３３】
なお、リタードローラ７の最外層にシリコンの素材を用いているのは高い摩擦係数μの持続性が良いからであり、中間層にウレタン接着層１５２を設けたのはスポンジ表面のムシレ、削れ等を防いでリタードローラ７の耐久性を向上させるためである。
【００３４】
そして、このようにリタードローラ７としてシリコンコート層１５３を有するスポンジローラを用いた場合、リタードローラ７の硬度がフィードローラ６の硬度よりも小さいため、２つのローラ６，７が圧接したとき、同図に示すようにニップ形状はリタードローラ７側に凹んだ形状となる。
【００３５】
このため、このニップ部Ｎにピックアップローラ５により転写紙が複数束状で送り込まれると、このニップ部Ｎの凹形状によって転写紙の先端はかわら状にずれるようになり、これにより送り込まれた全ての転写紙の先端部がリタードローラ７に直接接触可能となる。この結果、厚さや摩擦係数の異なる種々の転写紙であってもリタードローラ７により確実に分離給送することができ、転写紙の給送安定性の向上を図ることができるようになる。
【００３６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようなリタードローラを備えた従来のシート給送装置において、既述したように分離性能を高めるため、トルクリミッタ２０の空転トルクを大きくし、かつリタードローラ７の加圧力を小さくした場合、リタードローラ７の耐久性が著しく低下してしまうこととなる。
【００３７】
次に、耐久中のフィードローラ６及びリタードローラ７におけるμ（摩擦係数）の変化状況に基づいて、いわゆるローラの耐久寿命といわれる搬送不能状態を説明する。
【００３８】
フィードローラ６及びリタードローラ７の耐久が進むに従い、既述したμＢＰ（フィードローラ６と転写紙２間の摩擦係数） と、μＣＰ（リタードローラ７と転写紙２間の摩擦係数） は、図１２に示すような経緯をたどって変化する。ここで、既述したようにリタードローラ７をスポンジで構成し、最外層にシリコンコート層１５３を有するリタードローラ７を用いた場合、初期のμＢＰ及びμＣＰは共に２以上で高く安定しており、耐久中のμ低下状況もほぼ同じようにμＢＰ≒μＣＰで推移する。
【００３９】
そして、このフィードローラ６及びリタードローラ７の耐久が更に進むと、やがて前記（３）式が崩れる（即ち（１）式も崩れる）ようになり、図中、μＴ（＝Ｔ／ｒ・Ｎ）で示される直線を下回ってしまうようになる。なお、この直線は、リタードローラ７と転写紙２間の摩擦係数μＣＰが、この直線を上回ると、搬送される転写紙２にリタードローラが連れ回り、下回ると転写紙２との間に滑りが生じてリタードローラ７がスリップする、リタードローラ連れ回り境界を示す線である。
【００４０】
ここで、このようにμＢＰ及びμＣＰがμＴ（＝Ｔ／ｒ・Ｎ）で示される直線を下回ると、これによりリタードローラ７が搬送される転写紙２と連れ回らなくなったり、フィードローラ６が転写紙２を搬送できなくなったりして搬送不能状態となり寿命を迎えていた。
【００４１】
なお、この他、例えば炭酸カルシウムを内部に多く含有するような特定紙を搬送する場合には、搬送中に発生する紙紛の影響でμＢＰ及びμＣＰが共に少ない通紙枚数で激しく低下し、μＴを下回ってしまうようになり、短期間で寿命を迎えるようになることもあった。
【００４２】
そこで、本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、分離給送手段の耐久性の向上を図ることのできるシート給送装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【００４３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シート収納手段に収納されているシートを１枚ずつ分離して給送するシート給送装置において、前記シートを給送する方向に回転する給送回転体と、前記給送回転体に圧接すると共に前記シートを前記シート収納手段に戻す方向に回転する分離回転体とを具備し、シートを１枚ずつ分離して給送する分離給送手段と、前記分離回転体と該分離回転体を駆動する駆動軸との間に設けられ、前記分離回転体に前記駆動軸からの駆動を伝達すると共に、該分離回転体に逆転方向の所定回転トルクが伝わると空転するトルクリミッタと、
を備え、
前記分離回転体の摩擦係数を、前記給送回転体と前記分離回転体との摩擦係数μＢＣ、前記給送回転体とシートとの摩擦係数μＢＰ、前記分離回転体とシートとの摩擦係数μＣＰ、シート同士の摩擦係数μＰＰ、前記分離回転体の圧接力Ｎ、前記トルクリミッタの空転トルクＴ及び前記分離回転体の実効半径ｒが、
μＢＣＮ＞Ｔ／ｒ
μＢＰ＞μＣＰ
Ｔ／ｒ＞μＣＰＮ＞μＰＰＮ
の関係が成り立つように設定し、かつ、前記摩擦係数を、初期状態ではＴ／ｒ＜μＣＰＮであり、前記分離回転体の耐久が進むにつれて前記Ｔ／ｒ＞μＣＰＮ＞μＰＰＮに変化するように設定したことことを特徴とするものである。
【００４５】
また本発明は、前記給送回転体をゴムローラとし、前記分離回転体を前記給送回転体よりも柔らかいスポンジローラとしたことを特徴とするものである。
【００４６】
また本発明は、前記スポンジローラは、内側に配されたスポンジ母材と、該スポンジ母材の外周側に設けられ、該スポンジ母材と同系材料のコーティング層とを有していることを特徴とするものである。
【００４７】
また本発明は、前記スポンジ母材及び前記コーティング層を同質のウレタン材質としたことを特徴とするものである。
【００４８】
また本発明は、前記給送回転体をゴムローラとし、前記分離回転体を弾性を有すると共に前記ゴムローラとの圧接部が凹形状となるベルト状部材としたことを特徴とするものである。
【００４９】
また本発明は、前記シート収納手段からシートを送り出すためのシート給送手段を有し、該シート給送手段により送り出されたシートを前記分離給送手段により一枚ずつ分離することを特徴とするものである。
【００５０】
また本発明は、画像形成部と、前記画像形成部にシートを給送するシート給送装置とを備えた画像形成装置において、前記シート給送装置は上記のいずれかに記載のものであることを特徴とするものである。
【００５１】
また本発明は、画像読取部と、前記画像読取部にシートを給送するシート給送装置とを備えた画像読取装置において、前記シート給送装置は上記のいずれかに記載のものであることを特徴とするものである。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００５３】
図１は本発明の第１の実施の形態に係るシート給送装置を備えた画像形成装置の構成を示す図である。同図において、２００は装置本体であり、この装置本体２００には、原稿載置台２０６、光源２０７、レンズ系２０８、給紙部２０９、画像形成部２０２等が備えられている。
【００５４】
ここで、給紙部２０９は、転写紙Ｓを収納すると共に、装置本体２００に着脱自在なカセット２１０，２１１及びペディスタル２１２に配置されたペーパーデッキ２１３と、このカセット２１０，２１１及びペーパーデッキ２１３に収納された転写紙Ｓを画像形成部２０２に給紙するシート給送装置１を備えている。
【００５５】
また、画像形成部２０２は、円筒状の感光ドラム２１４、トナーを内蔵した現像器２１５、転写用帯電器２１６、分離帯電器２１７、クリーナ２１８、一次帯電器２１９等を備えており、さらに画像形成部２０２の下流側には、搬送装置２２０、定着装置２０４、排出ローラ２０５等が配設されている。
【００５６】
次に、この画像形成装置の作動について説明する。
【００５７】
装置本体２００に設けられている不図示の制御装置から給紙信号が出力されると、シート給送装置１が作動し、カセット２１０，２１１又はペーパーデッキ２１３から転写紙Ｓが画像形成部２０２に向けて搬送される。
【００５８】
またこれと並行して、光源２０７から原稿載置台２０６に載置されている原稿Ｄに向けて光が照射され、原稿Ｄに当てられて反射した光は、レンズ系２０８を介し、予め一次帯電器２１９により表面が帯電されている感光ドラム２１４に照射される。これにより、感光ドラム２１４の表面に静電潜像が形成され、次いで現像器２１５によりトナー像が形成される。
【００５９】
そして、給紙部２０９から給送された転写紙２がレジストローラ２０１により斜行補正され、さらにタイミングを合わせて画像形成部２０２へ送られると、画像形成部２０２では、転写用帯電器２１６により感光ドラム２１４のトナー像が転写される。
【００６０】
この後、トナー像が転写された転写紙２は分離帯電器２１７によって転写用帯電器２１６と逆極性に帯電されて感光ドラム２１４から分離され、さらにこの後搬送装置２２０により定着装置２０４に搬送され、定着装置２０４により未定着転写画像が永久定着される。そして、画像が定着された転写紙２は排出ローラ２０５により装置本体２００から排出される。このようにして、給紙部２０９から給送された転写紙２は画像が形成されて排出される。
【００６１】
ところで、図２はシート給送装置１の分離給送手段の構成を示す図であり、同図において、７Ａはフィードローラ６と圧接するリタードローラである。ここで、このリタードローラ７Ａはアスカー硬度（Ｃ）７°程度のポリウレタンフォームにより成る母材であるスポンジ部５１と、外周面を構成すると共に母材と同材質のウレタン液を均一にスプレーコーティングされたコーティング部５２とにより構成されている。なお、このようなスポンジローラであるリタードローラ７Ａが、このようなコーティング部５２を設けているのは、スポンジ表面のムシレ、削れ等を防いでリタードローラ７Ａの耐久性を向上させるためである。
【００６２】
そして、このリタードローラ７ＡとＥＰＤＭ系のゴムからなるフィードローラ６とのニップ部Ｎは、フィードローラ６とリタードローラ７Ａとが圧接することにより、同図に示すようにフィードローラ６がリタードローラ７Ａにくい込んだ凹形状を形成している。ここで、このようにフィードローラ６とリタードローラ７Ａとのニップ部Ｎを凹形状とすることにより、送り込まれた転写紙をカワラ状にずらすことができ、これにより束搬送された転写紙が分離動作中に確実にニップ部Ｎでグリップされ続けるようになり、安定した分離が可能となる。
【００６３】
一方、図３は本実施の形態に係るフィードローラ６と、ウレタンコートされたリタードローラ７Ａにおける耐久中のμ（摩擦係数）の変化の経緯を示したものであり、同図に示すように本実施の形態に係るリタードローラ７Ａの転写紙に対する初期の摩擦係数μＣＰは、既述した図１２に示す従来のシリコンコートされたリタードローラ７に比べ、フィードローラ６と転写紙の摩擦係数μＢＰよりも大幅に小さくなっており、耐久が進んでもこの関係を維持して推移するようになっている。
【００６４】
次に、本実施の形態のシート給送装置１における転写紙の給紙、分離条件を満足する理論式について説明する。
【００６５】
ここで、フィードローラ６とリタードローラ７Ａの摩擦係数をμＢＣ、フィードローラ６と転写紙間の摩擦係数をμＢＰ、リタードローラ７Ａと転写紙間の摩擦係数をμＣＰ、転写紙間の摩擦係数をμＰＰ、リタードローラ７Ａの加圧力をＮ、トルクリミッタ２０の空転トルクをＴ、リタードローラ７Ａの実効半径をｒ、トルクリミッタ２０の戻し力をＴ／ｒとすると、本実施の形態においては、給紙条件、搬送条件及びリタードローラ７Ａのスリップ及び分離条件が下記のようになるようにリタードローラ７Ａの摩擦係数を設定している。
【００６６】
【００６７】
次に、これらの式（１０）〜（１２）を用いて図３を詳しく説明する。
【００６８】
ここで、図中矢印ｄで示される領域は前記従来例と同じ給紙、分離条件にて搬送されている状態である。そして、耐久が進みリタードローラ７Ａと転写紙間の摩擦係数μＣＰが低下してリタードローラ連れ回り境界を下回ると、リタードローラ７Ａはスリップするようになる。
【００６９】
しかし、このようにリタードローラ７Ａがスリップするようになっても、既述したようにリタードローラ７Ａの摩擦係数を上記式（７）〜（９）、或は（１０） 〜（１２）となるように設定しているので転写紙の搬送が継続されるようになっている。
【００７０】
即ち、（７）に示すようにμＢＣＮ＞Ｔ／ｒとすることにより、リタードローラ７Ａとフィードローラ６との摩擦力がトルクリミッタ２０の戻し力に打ち勝つようにすることができ、これによりトルクリミッタ２０を空転させ、リタードローラ７Ａをフィードローラ６と共に搬送方向に回転させることができるようになっている。
【００７１】
また、（８）に示すようにμＢＰ＞μＣＰとすることにより、例えリタードローラ７Ａが搬送される転写紙との間で滑ってしまっても、フィードローラ６により転写紙を搬送することができるようになっている。
【００７２】
また、（９） に示すようにＴ／ｒ＞μＣＰＮ＞μＰＰＮとすることにより、リタードローラ７Ａが搬送中の転写紙に対してスリップすると共に、転写紙を分離することができるようになっている。
【００７３】
なお、本実施の形態では、初期状態ではＴ／ｒ＜μＣＰＮとなるようにしており、耐久が進むにつれてＴ／ｒ＞μＣＰＮ＞μＰＰＮに変化するようにしている。これにより、初期状態ではリタードローラ７Ａは転写紙搬送中は転写紙搬送方向に回転するが、耐久が進むにつれてトルクリミッタ戻し力より転写紙に対してスリップするようになる。
【００７４】
ところで、本実施の形態に係るウレタンコートのリタードローラ７Ａの場合、ローラ７Ａが耐久寿命を迎えるのは次に示す２通りのパターンがあることが確認されている。
【００７５】
パターン１は、式（１０）を満足できなくなった場合、即ちフィードローラ６とリタードローラ７Ａの摩擦係数μＢＣが小さくなり、転写紙がフィードローラ６及びリタードローラ７Ａ間に突入するよりも前からローラ同士の連れ回りがなくなってしまい、そもそも転写紙が突入できない場合である。
【００７６】
また、パターン２は、式（１１）を満足できなくなった場合、即ちフィードローラ６と転写紙間の摩擦係数μＢＰが、リタードローラ７Ａと転写紙間の摩擦係数μＣＰよりも小さくなり、これにより転写紙はフィードローラ６及びリタードローラ７Ａ間には突入できるがフィードローラ６がリタードローラ７Ａに邪魔されて搬送できない場合である。
【００７７】
なお、パターン１の場合には、突入する転写紙先端が戻し方向に回転するリタードローラ７Ａにより折れてしまう状態（いわゆるコバ折れＪＡＭ）が多発し、パターン２の場合にはフィードローラ６及びリタードローラ７Ａ間に転写紙が挟持されたままＪＡＭに至る（給紙遅延ＪＡＭ等）ようになる。
【００７８】
ところが、既述したようにリタードローラ７Ａの摩擦係数を上記式（７）〜（９）、或は（１０） 〜（１２）となるように設定することにより、従来例で耐久寿命とされていたμＣＰが給紙条件によって決定されるμＴを下回ってしまうような状況に陥り、たとえリタードローラ７Ａが搬送される転写紙との間で滑ってしまっても、搬送条件は成り立ち耐久寿命となることはない。
【００７９】
また、このようにリタードローラ７Ａが搬送される転写紙との間で滑っている条件下ではフィードローラ６に対して転写紙が与えるダメージも小さくなるので、フィードローラ６を摩擦係数が高いままの状態で持続することができるという効果もある。
【００８０】
以下、このような条件下で複数枚の転写紙を分離する状態を図４にしたがって説明する。なお、同図は束搬送されてきた転写紙をフィードローラ６及びリタードローラ７Ａ間で分離している時の様子を模式的に表した図である。
【００８１】
ここで、前述したように、本実施の形態においては、転写紙のフィードローラ６から受ける搬送力μＢＰＮがリタードローラ７Ａから受ける搬送力μＣＰＮよりも大きいため、リタードローラ７Ａが搬送される転写紙に対して滑って逆転するような条件下に移行した場合でも、転写紙を十分に搬送することができ、フィードローラ６へのダメージも少なくなり耐久性が大幅に向上する。
【００８２】
また、本実施の形態においては、既述した式（１２）に示される通りμＣＰが搬送される転写紙同士の摩擦係数μＰＰを上回っているので、複数枚の転写紙が束で突入するようなケースでも問題なく分離できる。なお、この分離のメカニズムは、既述した図１０に示した従来の分離メカニズムにおいて分離に働く力が従来例ではＴ／ｒであるのに対し、本実施の形態ではμＣＰＮであるという点を除けば全く同じといえるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００８３】
そして、このように構成することにより、炭酸カルシウムを内部に多く含有するような特定紙を搬送するとき、搬送中に発生する紙紛の影響によってμＢＰ及びμＣＰが共に少ない通紙枚数で激しく低下した場合でも、短寿命の一因になることはない。
【００８４】
なお、本実施の形態の実施例として、特定の炭酸カルシウムを多く含有する転写紙に対する初期μをフィードローラ６で２．０強、リタードローラ７Ａで１．０程度とすることで、初期１万〜２万枚でリタードローラ７Ａのスリップ現象に移行し、その後、上記式（１０）〜（１２）を維持しながら転写紙を搬送することで、従来のシリコンコートリタードローラと同じ給紙条件（Ｔ、Ｎが同一）でシリコンコートリタードローラと同等の分離安定性を確保しながら、２倍以上の耐久寿命実現した。
【００８５】
このように、リタードローラ７Ａの摩擦係数を上記式（７）〜（９）、或は（１０） 〜（１２）となるように設定することにより、従来のシリコンコートリタードローラでは給紙・分離条件を満足できないような状態、即ちリタードローラ７Ａが搬送される転写紙に対して滑って逆転するような条件下に移行した場合でも、十分に転写紙を搬送できる。
【００８６】
また、フィードローラ６へのダメージも少なくなり、耐久性が大幅に向上する。さらに、本実施の形態のリタードローラ７Ａは、コストの高いシリコン材を使用しないことから、従来のシリコンコートリタードローラに比べてコストが安いという効果も得られる。
【００８７】
ところで、これまでの説明においては、フィードローラ６と共に分離給送手段を構成するものとしてスポンジリタードローラ７Ａを用いた場合について述べてきたが本発明はこれに限らず、分離回転体としてローラの代わりに弾性を有するベルト状部材を用いるようにしても良い。
【００８８】
図５はこのような本発明の第２の実施の形態に係るシート給送装置の構成を示すものであり、同図において、５３は弾性を有するベルト状部材である弾性リタードベルトである。また、５３ａ、５３ｂは弾性リタードベルト５３が巻装されている駆動及び従動ローラであり、駆動ローラ５３はリタードローラ軸１６に取り付けられている。
【００８９】
ここで、この弾性リタードベルト５３は、ゴムローラであるフィードローラ６に圧接しており、これによりフィードローラ６との圧接部が凹形状を形成している。そして、このようにフィードローラ６との圧接部が凹形状とすることにより、送り込まれた転写紙をカワラ状にずらすことができ、これにより束搬送された転写紙が分離動作中に確実にグリップされ続けるようになり、安定した分離が可能となる。
【００９０】
なお、このように弾性リタードベルト５３を用いた場合、既述した第１の実施の形態がスポンジリタードローラ７Ａの硬度、外形形状により決定される所定のニップ領域を設定していたのに対して、ベルトの硬度、テンション、フィードローラ６に対するベルトの相対位置等の条件を変えることで、所定のニップ領域が設定できる構成である。
【００９１】
また、本実施の形態の場合、弾性リタードベルト５３はフィードローラ６に対して外周面積が大きくとりやすい構成なので、転写紙と弾性リタードベルト５３の接触頻度が減少し、これにより弾性リタードベルト５３（分離回転体）の耐久性向上がさらに期待できる。なお、この他の構成及びベルトの表面性（摩擦係数）などは第１の実施の形態と何ら変わらないので、詳細な説明は省略する。
【００９２】
ところで、これまでの説明においては、画像形成装置に設けられたシート給送装置について述べてきたが、本発明はこれに限らず、画像読取装置に設けられると共に、シートを画像読取部に給送するようにしたシート給送装置に適用するようにしても発明の本質は同じであることは言うまでもない。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のように、給送回転体と分離回転体との摩擦係数μＢＣ、給送回転体とシートとの摩擦係数μＢＰ、分離回転体とシートとの摩擦係数μＣＰ、シート同士の摩擦係数μＰＰ、分離回転体の圧接力Ｎ、トルクリミッタの空転トルクＴ及び分離回転体の実効半径ｒが、
μＢＣＮ＞Ｔ／ｒ
μＢＰ＞μＣＰ
Ｔ／ｒ＞μＣＰＮ＞μＰＰＮ
の関係が成り立つように分離回転体の摩擦係数を設定することにより、分離回転体が搬送されるシートに対して滑って逆転するような条件下に移行した場合でも、十分に転写紙を搬送できる。これにより、分離給送手段の耐久性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るシート給送装置を備えた画像形成装置の構成を示す図。
【図２】上記シート給送装置の分離給送手段の構成を説明する図。
【図３】上記フィードローラ及びリタードローラの摩擦係数の変化の経緯を示す図。
【図４】上記シート給送装置の束搬送状態を説明する図。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るシート給送装置のフィードローラ及び弾性リタードベルトの構造を説明する図。
【図６】従来のシート給送装置の構成を示す図。
【図７】上記シート給送装置のフィードローラ及びリタードローラを駆動する駆動伝達装置の構成を示す要部斜視図。
【図８】上記リタードローラにおける加圧力とトルクリミッタの空転トルクの関係を示す図。
【図９】上記シート給送装置における束搬送の状態を示す図。
【図１０】上記シート給送装置における束搬送状態を説明するための模式図。
【図１１】上記フィードローラ及びリタードローラの構造を説明する図。
【図１２】上記フィードローラ及びリタードローラ摩擦係数の経緯を示す図。
【符号の説明】
１ シート給送装置
２ 転写紙
５ ピックアップローラ（シート給送手段）
６ フィードローラ（給送回転体）
７，７Ａ リタードローラ（分離回転体）
１６ リタードローラ軸
１７ リタードローラ駆動軸
２０ トルクリミッタ
５１ スポンジ部
５２ コーティング部
５３ 弾性リタードベルト
２００ 装置本体
２０２ 画像形成部
Claims (8)
- シート収納手段に収納されているシートを１枚ずつ分離して給送するシート給送装置において、
前記シートを給送する方向に回転する給送回転体と、前記給送回転体に圧接すると共に前記シートを前記シート収納手段に戻す方向に回転する分離回転体とを具備し、シートを１枚ずつ分離して給送する分離給送手段と、
前記分離回転体と該分離回転体を駆動する駆動軸との間に設けられ、前記分離回転体に前記駆動軸からの駆動を伝達すると共に、該分離回転体に逆転方向の所定回転トルクが伝わると空転するトルクリミッタと、
を備え、
前記分離回転体の摩擦係数を、
前記給送回転体と前記分離回転体との摩擦係数μＢＣ、前記給送回転体とシートとの摩擦係数μＢＰ、前記分離回転体とシートとの摩擦係数μＣＰ、シート同士の摩擦係数μＰＰ、前記分離回転体の圧接力Ｎ、前記トルクリミッタの空転トルクＴ及び前記分離回転体の実効半径ｒが、
μＢＣＮ＞Ｔ／ｒ
μＢＰ＞μＣＰ
Ｔ／ｒ＞μＣＰＮ＞μＰＰＮ
の関係が成り立つように設定し、
かつ、前記摩擦係数を、初期状態ではＴ／ｒ＜μ ＣＰ Ｎであり、前記分離回転体の耐久が進むにつれて前記Ｔ／ｒ＞μ ＣＰ Ｎ＞μ ＰＰ Ｎに変化するように設定したことを特徴とするシート給送装置。 - 前記給送回転体をゴムローラとし、前記分離回転体を前記給送回転体よりも柔らかいスポンジローラとしたことを特徴とする請求項１記載のシート給送装置。
- 前記スポンジローラは、内側に配されたスポンジ母材と、該スポンジ母材の外周側に設けられ、該スポンジ母材と同系材料のコーティング層とを有していることを特徴とする請求項２記載のシート給送装置。
- 前記スポンジ母材及び前記コーティング層を同質のウレタン材質としたことを特徴とする請求項３記載のシート給送装置。
- 前記給送回転体をゴムローラとし、前記分離回転体を弾性を有すると共に前記ゴムローラとの圧接部が凹形状となるベルト状部材としたことを特徴とする請求項１記載のシート給送装置。
- 前記シート収納手段からシートを送り出すためのシート給送手段を有し、該シート給送手段により送り出されたシートを前記分離給送手段により一枚ずつ分離することを特徴とする請求項１記載のシート給送装置。
- 画像形成部と、前記画像形成部にシートを給送するシート給送装置とを備えた画像形成装置において、
前記シート給送装置は前記請求項１乃至６のいずれか１項に記載のものであることを特徴とする画像形成装置。 - 画像読取部と、前記画像読取部にシートを給送するシート給送装置とを備えた画像読取装置において、
前記シート給送装置は前記請求項１乃至６のいずれか１項に記載のものであることを特徴とする画像読取装置。
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