JP3814554B2 - 給紙装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばシート材に画像を形成する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の装置としては図１０に示すような画像形成装置がある。
【０００３】
本画像形成装置は、画像形成装置本体１０１の一側部に多量のシート材Ｓ′を積載収納した給紙デッキ１０２を備えるほか、画像形成装置本体１０１内の下部に所定量のシート材Ｓ′を積載収納した複数の給紙カセット１０３、１０５を備えている。
【０００４】
そして、シート材Ｓ′を給紙するための給紙部としての給紙デッキ１０２、及び各給紙カセット１０３、１０５の設置部位にはそれぞれ、リタード分離方式の給紙装置１０６、１０７、１０９が備えられている。
【０００５】
給紙デッキ１０２、給紙カセット１０３、１０５内のシート材Ｓ′はそれぞれの給紙装置１０６、１０７、１０９によって給紙されると、まず回転停止して入るレジストローラ対１１０に送られて、ここで斜行状態の矯正が行われる。
【０００６】
次いで、感光体ドラム１１１上に形成される潜像とのタイミングをとって回転するレジストローラ１１０により、感光体ドラム１１１と転写帯電器１１２との間に送られて、ここで感光体ドラム１１１上のトナー像が転写される（画像形成）。
【０００７】
この後、シート材Ｓ′は搬送ベルト１１３により定着器（定着ローラ対）１１５に送られて、ここで転写されたトナー像をシート面に定着させるための定着処理がなされる。
【０００８】
本画像形成装置はシート材Ｓ′への両面複写を行う両面複写モードと多重複写を行う多重複写モードを備えているが、通常複写モードの場合、定着処理後のシート材Ｓ′は内排紙ローラ対１１７により機外の排紙トレイ１１９上に排紙される。
【０００９】
また、両面複写モード及び多重複写モードの場合には、内排紙ローラ対１１６またはスイッチバックローラ対１２７により再給紙パス１２０及び両面搬送パス１２６を介して中間トレイ１２１上に一時的に積載収納される。
【００１０】
そして中間トレイ１２１上に収納されたシート材Ｓ′は再給紙装置１３０により再び画像形成のためにレジストローラ対１１０に搬送され、以後片面複写と同一のプロセスを経て機外に排出される。
【００１１】
図１１に従来のリタード分離方式の給紙装置２０１を示す。
【００１２】
この給紙装置２０１は図１０に示した画像形成装置にシート材２０２を供給する。
【００１３】
図１１に示す如く、給紙装置２０１は図示しない積載台上に複数枚のシート材が積み重ねられて収納されたシート材収納装置２０３から最上層のシート材２０２を１枚ずつ給送するピックアップローラ２０５と、このピックアップローラ２０５によりシート材収納装置２０３から給送されたシート材２０２を画像形成装置本体内（図示矢印ｂ方向）へ搬送するフィードローラ２０６と、このフィードローラ２０６に対向配置されてシート材収納装置２０３から給送されたシート材が複数枚の場合にはフィードローラ２０６の回転方向と逆方向に回転して１枚のシート材２０２に分離するためのリタードローラ２０７と、画像形成装置本体の手前に配置された搬送ローラ対２０９とを具備している。また、ピックアップローラ２０５とフィードローラ２０６及びリタードローラ２０７との間のシート材通過頷域２１０にはガイド２１１が配置され、フィードローラ２０６及びリタードローラ２０７と搬送ローラ対２０９との間、及び搬送ローラ対２０９と画像形成装置本体との間にガイド２１２が配置され、それぞれシート材２０２が案内搬送されるようになっている。
【００１４】
上記フィードローラ２０６及びリタードローラ２０７は図１２に示す駆動伝達装置２１３によって駆動される。
【００１５】
図１２に示す如く、駆動伝達装置２１３には、フィードローラ２０６が軸支されるフィードローラ軸２１５と、リタードローラ２０７を軸支するリタードローラ軸２１６及びこのリタードローラ軸２１６に連結されたリタードローラ駆動軸２１７が略平行に設けられている。リタードローラ軸２１６は図示しない揺動自在な支持部材に支持されてフィードローラ軸２１５に対して平行に接離可能となっている。また、リタードローラ軸２１６とリタードローラ駆動軸２１７との間にはカップリング２１９及びトルクリミッター２２０が配置されている。更に、フィードローラ軸２１５の端部には、図示しない画像形成装置本体のメイン駆動手段から駆動入カベルト２２１を介して伝達された駆動力をフィードローラ軸２１５に伝達する電磁クラッチ２２２が設けられている。また、フィードローラ軸２１５とリタードローラ駆動軸２１７との間には、フィードローラ軸２１５に伝達された回転駆動力をリタードローラ駆動軸２１７に伝達するリタード駆動ベルト２２３が巻き掛けられている。尚、カップリング２１９はリタードローラ２０７が変位しても、駆動をリタードローラ駆動軸２１７からリタードローラ軸２１６に伝達するためのものである。
【００１６】
上記駆動伝達装置２１３によるフィードローラ２０６及びリタードローラ２０７の駆動について説明する。図示しない画像形成装置本体のメイン駆動手段から与えられた回転駆動力は駆動入カベルト２２１に伝達され、給紙タイミングに応じてＯＮ一ＯＦＦ制御される電磁クラッチ２２２のアマチュア部に設けられたプーリ２２５に入力される。ここで、電磁クラッチ２２２のロータ部と一体に回転するフィードローラ軸２１５とリタードローラ駆動軸２１７及びリタードローラ軸２１６はリタード駆動ベルト２２３によって連結されているので、フィードローラ軸２１５とリタードローラ軸２１６及びリタードローラ駆動軸２１７は同方向に回転し、フィードローラ２０６とリタードローラ２０７は、給紙タイミングＯＮ時に同期して回転駆動される。上記駆動伝達手段２１３により、シート材２０２が給紙方向（図１１、図１２に示す矢印ｂ方向）に１枚ずつ送られる際、リタードローラ２０７はフィードローラ２０６及びシート材２０２との間の摩擦力によりトルクリミッター２２０が空転して、リタードローラ駆動軸２１７の駆動回転方向と逆方向に回転する。また、複数枚のシート材２０２が給送された際は、リタードローラ２０７とシート材２０２との間の摩擦力に対して、複数枚のシート材２０２間の摩擦力が小さいことからトルクリミッター２２０は空転せずにリタードローラ２０７はリタードローラ駆動軸２１７の回転駆動方向と同方向に回転する。これにより、複数枚送られたシート材２０２の中のフィードローラ２０６側すなわち最上部のシート材２０２とそれ以外のシート材２０２とを分離し、画像形成装置本体内へのシート材２０２の重送を防止するようになっている。尚、以下、シート材収納装置からリタードローラまでの複数枚のシート材が送られる現象を「束搬送」、リタードローラで分離しきれずに画像形成装置本体内へ複数枚のシート材が送られる現象を「重送」と称する。
【００１７】
次に、上記構成の給紙装置２０１によるシート材２０２の給紙、分離条件を満足する理諭式について説明する。
Ｎ＞Ｔ／ｒμＢＰ＋（μＡＰＰμＡＰ）Ｗ／μＢＰ…（１）
Ｎ＜Ｔ／ｒμＢＰＰ２μＡＰＰＷ／μＢＰＰ…（２）
Ｎ＜Ｔ／ｒμＣＰ…（３）
ここで
μＡＰ：ピックアップローラ２０５とシート材２０２間の摩擦係数
μＢＰ：フィードローラ２０６とシート材２０２間の摩擦係数
μＣＰ：リタードローラ２０７とシート材２０２間の摩擦係数
μＡＰＰ：ピックアップローラ２０５加圧部下のシート材２０２間の摩擦係数
μＢＰＰ：フィードローラ２０６とリタードローラ２０７とのニップ部のシート材２０２間の摩擦係数
Ｎ：リタードローラ２０７の加圧カ
Ｔ：トルクリミッター２２０の空転トルク
ｒ：リタードローラ２０７の半径
Ｗ：ピックアップローラ２０５の加圧カ
である。
【００１８】
上式（１）は給紙条件、（２）は分離条件、（３）はリタードローラつれまわり条件をそれぞれ満足する式である。
【００１９】
尚、上式中で同一のシート材を用いれば各ローラ加圧部の摩擦係数はさほど大きくばらつくことはないためμＡＰＰ≒μＢＰＰ＝μＰＰと置き換えると（１）（２）はそれぞれ（４）（５）式となる。
Ｎ＞Ｔ／ｒμＢＰ＋（μＰＰ一μＡＰ）Ｗ／μＢＰ…（４）
Ｎ＜Ｔ／ｒμＰＰ−２Ｗ…（５）
上式（３）（４）（５）式の関係をリタードローラ２０７の加圧力Ｎとトルクリミッター２２０の空転トルクＴをパラメータとしてグラフ化したものを図１３に示す。
【００２０】
同図において、斜線部が給送領域である。
【００２１】
すなわち斜線部領域を拡大するためには、各ローラとシート材間の摩擦係数を大きくするかピックアップローラ２０５の加圧力を小さくすることが必要となり、また、リタードローラ２０７の加圧力Ｎとトルクリミッター２２０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】
ここで、上記給送領域を大きく拡大する新技術として、シート材収納装置から束搬送されたシート材に対する分離性能を格段に向上させた給紙装置が特開平０７−１１７８８０号公報にて提案されている。これは、リタードローラをスポンジ等の弾性材料で構成し、フィードローラとリタードローラの圧接部とのニップ形状をリタードローラ側に凹形状にすることで、従来の合成ゴム製リタードローラでは得られなかった下記３項目の効果が得られる画期的な技術である。
・ニップ幅拡大による束紙裁き能力向上。
・ローラ弾性体化による分離動作時のローラびびり音解消、分離紙のあばれ防止。
・トルクリミッター必要トルクの低減によるローラ寿命向上、斜行の軽減。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、分離性能としては万能であるスポンジ等の弾性材料を用いたリタードローラにおいても、以下に述べるような欠点があった。
【００２４】
スポンジ材料はその特性上、永久歪みが避けて通れない材料であるため、フィードローラに対して常時圧接された状態のリタードローラは長期放置、特に高温高湿環境下に放置され続けると凹形状のニップ部がやがて元の略真円形状には復元しにくくなる。すると、他の位相に対する凹部のリタードローラ半径が小さくなるために、ローラ外周接線方向の束紙戻し力が増大する。これは、束紙を分離するには好都合な現象であるが、１枚づつの通紙時にはリタードローラ連れ回りの抵抗が大きくなるため、フィードローラヘのダメージが累積された結果、フィードスリップ（給紙ジャム）が多発する要因になってしまう。また、前記従来技術はスポンジ母材の外周面にコーティングを施しながら表層の強度を保っている系なので、ローラ単体としてのコストが合成ゴムに対してどうしても割高になってしまう。
【００２５】
以上の問題点を省みて、スポンジ製リタードローラと同様な効果が期待される他の系としては、特開平６−３２９２８２号公報、特開平６−３４０３４３号公報、特開平１０−３１６２５７号公報等に記載されている合成ゴムの中空化が挙げられる。しかしながら、これらの方式ではシート材と当接するローラ外周部を支持するローラ側壁が両側にあるために、ローラ圧接部に形成されるニップ形状がフラットになってしまい、フィードローラ外周面にならった凹形状を形成することは困難である。
【００２６】
上記に述べた問題点を考慮した上で、本出願に係わる目的は、ローラ圧接部の永久歪みを低減したコスト的にも安価なローラ構成を用いて、スポンジ材料等の弾性体リタードローラで得られた束紙分離性能を長期に渡って維持する給紙装置を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、シート材を収納支持するシート材収納手段と、前記シート材収納手段からシート材を給送する給送手段と、給送手段により給送された前記シート材を１枚ずつ分離搬送するためのリタード分離機構と、を具備した給紙装置において、前記リタード分離機構はシート材を給送する方向に回転するフィードローラと、前記フィードローラに圧接し、シート材を前記シート材収納手段に戻す方向に回転するリタードローラと、を備え、前記リタードローラはシート材と当接する外周部と、リタードローラを芯金等に一体化する際に圧入係合する内周部が、略同心円上に位置する別々の薄肉円筒形状に構成されると共に、前記リタードローラ外周部と内周部の間には両者を連結する複数の連結リブが構成され、前記連結リブはリタードローラの法線に対して任意の角度αをなし、前記リタードローラと前記フィードローラとの圧接部のニップ形状が前記リタードローラ側に凹形状となるように前記フィードローラと前記リタードローラを構成したことことを特徴とする。
【００２８】
（作用）
上記のように構成された給紙装置では、合成ゴムを用いた略弾性体ローラを構成できるため、ローラニップ部に形成された凹形状が長期に渡って安定的に形成される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下に本発明の第１の実施例を図示に基づき説明する。
【００３０】
図１、図２は本発明の特徴を最もよく表わす概略図である。
【００３１】
図１、図２において、１はフィードローラ、２はリタードローラ、３はリタードローラ芯、であり、フィードローラ１とリタードローラ２はＥＰＤＭ、シリコン等の合成ゴムで構成されている。
【００３２】
図１に示すように、リタードローラ２はシート材との当接面である外周部２ａと、リタードローラ芯３と圧入係合する内周部２ｂ、及び両者を連結する複数の連結リブ２ｃから構成されている。連結リブ２ｃは図示の如くリタードローラ２の法線に対してαなる角度を有しているが、この角度αの効果について以下に述べる。図３に角度α＝０°、すなわち連結リブを全てリタードローラの法線と同一方向にしたリタードローラを示す。また、図４に図３に示したリタードローラの径方向の静的硬さ（所定の力でローラ外周部を径方向に押圧した際のローラつぶれ量からの換算値）の周方向分布を示す。図４から明らかなように図３に示したリタードローラは連結リブ位相部が硬く、他の位相部が柔らかいといったローラ周方向における硬さのバラツキが大きいことがわかる。また図５，図６，図７には図３に示したリタードローラのシート材搬送実動作時の連結リブの挙動を示す。図示の如く、連結リブ２ｄは図５では時計方向に変形を受けていたものが、リタードローラ回転に伴う図６から図７にかけて反時計方向に移行しているが、移行の瞬間に連結リブが凹状のニップ中心部を乗り越えることにより、ローラ径方向の硬さがピークを迎えることは容易に推測できる。また、ローラ内周部近傍の連結リブ根元が常に左右方向のストレスを交互に受け続けるために、連結リブ根元の応力疲労によるローラのへたり（硬さが柔らかくなる）が起こりやすい構成になっている。上記の不具合点を踏まえて、本実施例においては連結リブをリタードローラ法線に対して所定の角度αをなすように構成している。すなわち、角度αを設けることで連結リブの倒れ方向が一定方向に保たれて連結リブのニップ中心部乗り越えがないため、連結リブ位相部のローラ表層部硬化が緩和されて、ローラ周方向の硬さが限りなく均一化される。また、連結リブ根元も一方向に緩やかなストレスを受けるだけなので、応カ疲労も軽減された最適なローラ硬さが長期に渡って維持される。ここで、上述したリタードローラ法線と連結リブがなす角度αは、採用する合成ゴムの母材硬度によって最適値は異なるが、実験の結果、１０〜８０°の間で設定すれば機能上問題がないことが確認されている。更には、本実施例においては図示の如く、連結リブに方向性があるために、図２に示すような方向にローラ回転方向と連結リブ方向を合わせることが望ましい。しかしながら、本実施例は連結リブ形状が簡素化された系なので、ゴム成形の観点からは生産性が高い形状と言える。尚、本実施例においてはフィードローラ１、及びリタードローラ２のシート材と当接する外周面に、ローラ軸方向に一定間隔のピッチで溝を設けたローレット形状を施したり、研磨加工により施される微細な凹凸研磨目を設けているため、ローラ外周面に付着した紙粉除去の効果により、更なるローラ耐久性（ローラ摩擦搬送力の長期維持）の向上も達成している。
【００３３】
（実施例２）
以下に本発明の第２の実施例を図示に基づき説明する。
【００３４】
図８、図９は本発明の特徴を最もよく表わす概略図である。
【００３５】
図８、図９において、１はフィードローラ、４はリタードローラ、３はリタードローラ芯、であり、第１の実施例同様にフィードローラ１とリタードローラ４はＥＰＤＭ、シリコン等の合成ゴムで構成されている。
【００３６】
図８に示すように、リタードローラ４はシート材との当接面である外周部４ａと、リタードローラ芯３と圧入係合する内周部４ｂ、及び両者を連結する複数に枝別れした連結リブ４ｃから構成されている。連結リブ４ｃは図示の如く、リタードローラ２の法線に対してαなる角度を有している理由は第１の実施例と同様なためにここでは省略する。
【００３７】
ここで、本実施例固有の効果としては連結リブの配置が対称形であるためリタードローラの取付け方向性がないことが挙げられる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればスポンジ等の弾性体ローラをリタードローラとして用いることによって得られた高性能な束紙分離性能を、従来の合成ゴムにおいて達成可能となる。これにより、永久歪みが軽減された高耐久弾性体ローラが安価なコストにて供給可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリタードローラの第１の実施例を示す断面図。
【図２】本発明の給紙装置の実施例を示す断面図。
【図３】本発明の給紙装置の機能優位性の説明用断面図。
【図４】本発明の給紙装置の機能優位性説明図。
【図５】本発明の給紙装置の機能優位性の説明断面図。
【図６】本発明の給紙装置の機能優位性の説明断面図。
【図７】本発明の給紙装置の機能優位性の説明断面図。
【図８】本発明のリタードローラの第２の実施例を示す断面図。
【図９】本発明の給紙装置の実施例を示す断面図。
【図１０】従来の画像形成装置本体断面図。
【図１１】従来の給紙装置断面図。
【図１２】従来の給紙装置斜視図。
【図１３】従来の給送領域図。
【符号の説明】
１ フィードローラ
２ リタードローラ
３ リタードローラ芯
４ リタードローラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばシート材に画像を形成する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の装置としては図１０に示すような画像形成装置がある。
【０００３】
本画像形成装置は、画像形成装置本体１０１の一側部に多量のシート材Ｓ′を積載収納した給紙デッキ１０２を備えるほか、画像形成装置本体１０１内の下部に所定量のシート材Ｓ′を積載収納した複数の給紙カセット１０３、１０５を備えている。
【０００４】
そして、シート材Ｓ′を給紙するための給紙部としての給紙デッキ１０２、及び各給紙カセット１０３、１０５の設置部位にはそれぞれ、リタード分離方式の給紙装置１０６、１０７、１０９が備えられている。
【０００５】
給紙デッキ１０２、給紙カセット１０３、１０５内のシート材Ｓ′はそれぞれの給紙装置１０６、１０７、１０９によって給紙されると、まず回転停止して入るレジストローラ対１１０に送られて、ここで斜行状態の矯正が行われる。
【０００６】
次いで、感光体ドラム１１１上に形成される潜像とのタイミングをとって回転するレジストローラ１１０により、感光体ドラム１１１と転写帯電器１１２との間に送られて、ここで感光体ドラム１１１上のトナー像が転写される（画像形成）。
【０００７】
この後、シート材Ｓ′は搬送ベルト１１３により定着器（定着ローラ対）１１５に送られて、ここで転写されたトナー像をシート面に定着させるための定着処理がなされる。
【０００８】
本画像形成装置はシート材Ｓ′への両面複写を行う両面複写モードと多重複写を行う多重複写モードを備えているが、通常複写モードの場合、定着処理後のシート材Ｓ′は内排紙ローラ対１１７により機外の排紙トレイ１１９上に排紙される。
【０００９】
また、両面複写モード及び多重複写モードの場合には、内排紙ローラ対１１６またはスイッチバックローラ対１２７により再給紙パス１２０及び両面搬送パス１２６を介して中間トレイ１２１上に一時的に積載収納される。
【００１０】
そして中間トレイ１２１上に収納されたシート材Ｓ′は再給紙装置１３０により再び画像形成のためにレジストローラ対１１０に搬送され、以後片面複写と同一のプロセスを経て機外に排出される。
【００１１】
図１１に従来のリタード分離方式の給紙装置２０１を示す。
【００１２】
この給紙装置２０１は図１０に示した画像形成装置にシート材２０２を供給する。
【００１３】
図１１に示す如く、給紙装置２０１は図示しない積載台上に複数枚のシート材が積み重ねられて収納されたシート材収納装置２０３から最上層のシート材２０２を１枚ずつ給送するピックアップローラ２０５と、このピックアップローラ２０５によりシート材収納装置２０３から給送されたシート材２０２を画像形成装置本体内（図示矢印ｂ方向）へ搬送するフィードローラ２０６と、このフィードローラ２０６に対向配置されてシート材収納装置２０３から給送されたシート材が複数枚の場合にはフィードローラ２０６の回転方向と逆方向に回転して１枚のシート材２０２に分離するためのリタードローラ２０７と、画像形成装置本体の手前に配置された搬送ローラ対２０９とを具備している。また、ピックアップローラ２０５とフィードローラ２０６及びリタードローラ２０７との間のシート材通過頷域２１０にはガイド２１１が配置され、フィードローラ２０６及びリタードローラ２０７と搬送ローラ対２０９との間、及び搬送ローラ対２０９と画像形成装置本体との間にガイド２１２が配置され、それぞれシート材２０２が案内搬送されるようになっている。
【００１４】
上記フィードローラ２０６及びリタードローラ２０７は図１２に示す駆動伝達装置２１３によって駆動される。
【００１５】
図１２に示す如く、駆動伝達装置２１３には、フィードローラ２０６が軸支されるフィードローラ軸２１５と、リタードローラ２０７を軸支するリタードローラ軸２１６及びこのリタードローラ軸２１６に連結されたリタードローラ駆動軸２１７が略平行に設けられている。リタードローラ軸２１６は図示しない揺動自在な支持部材に支持されてフィードローラ軸２１５に対して平行に接離可能となっている。また、リタードローラ軸２１６とリタードローラ駆動軸２１７との間にはカップリング２１９及びトルクリミッター２２０が配置されている。更に、フィードローラ軸２１５の端部には、図示しない画像形成装置本体のメイン駆動手段から駆動入カベルト２２１を介して伝達された駆動力をフィードローラ軸２１５に伝達する電磁クラッチ２２２が設けられている。また、フィードローラ軸２１５とリタードローラ駆動軸２１７との間には、フィードローラ軸２１５に伝達された回転駆動力をリタードローラ駆動軸２１７に伝達するリタード駆動ベルト２２３が巻き掛けられている。尚、カップリング２１９はリタードローラ２０７が変位しても、駆動をリタードローラ駆動軸２１７からリタードローラ軸２１６に伝達するためのものである。
【００１６】
上記駆動伝達装置２１３によるフィードローラ２０６及びリタードローラ２０７の駆動について説明する。図示しない画像形成装置本体のメイン駆動手段から与えられた回転駆動力は駆動入カベルト２２１に伝達され、給紙タイミングに応じてＯＮ一ＯＦＦ制御される電磁クラッチ２２２のアマチュア部に設けられたプーリ２２５に入力される。ここで、電磁クラッチ２２２のロータ部と一体に回転するフィードローラ軸２１５とリタードローラ駆動軸２１７及びリタードローラ軸２１６はリタード駆動ベルト２２３によって連結されているので、フィードローラ軸２１５とリタードローラ軸２１６及びリタードローラ駆動軸２１７は同方向に回転し、フィードローラ２０６とリタードローラ２０７は、給紙タイミングＯＮ時に同期して回転駆動される。上記駆動伝達手段２１３により、シート材２０２が給紙方向（図１１、図１２に示す矢印ｂ方向）に１枚ずつ送られる際、リタードローラ２０７はフィードローラ２０６及びシート材２０２との間の摩擦力によりトルクリミッター２２０が空転して、リタードローラ駆動軸２１７の駆動回転方向と逆方向に回転する。また、複数枚のシート材２０２が給送された際は、リタードローラ２０７とシート材２０２との間の摩擦力に対して、複数枚のシート材２０２間の摩擦力が小さいことからトルクリミッター２２０は空転せずにリタードローラ２０７はリタードローラ駆動軸２１７の回転駆動方向と同方向に回転する。これにより、複数枚送られたシート材２０２の中のフィードローラ２０６側すなわち最上部のシート材２０２とそれ以外のシート材２０２とを分離し、画像形成装置本体内へのシート材２０２の重送を防止するようになっている。尚、以下、シート材収納装置からリタードローラまでの複数枚のシート材が送られる現象を「束搬送」、リタードローラで分離しきれずに画像形成装置本体内へ複数枚のシート材が送られる現象を「重送」と称する。
【００１７】
次に、上記構成の給紙装置２０１によるシート材２０２の給紙、分離条件を満足する理諭式について説明する。
Ｎ＞Ｔ／ｒμＢＰ＋（μＡＰＰμＡＰ）Ｗ／μＢＰ…（１）
Ｎ＜Ｔ／ｒμＢＰＰ２μＡＰＰＷ／μＢＰＰ…（２）
Ｎ＜Ｔ／ｒμＣＰ…（３）
ここで
μＡＰ：ピックアップローラ２０５とシート材２０２間の摩擦係数
μＢＰ：フィードローラ２０６とシート材２０２間の摩擦係数
μＣＰ：リタードローラ２０７とシート材２０２間の摩擦係数
μＡＰＰ：ピックアップローラ２０５加圧部下のシート材２０２間の摩擦係数
μＢＰＰ：フィードローラ２０６とリタードローラ２０７とのニップ部のシート材２０２間の摩擦係数
Ｎ：リタードローラ２０７の加圧カ
Ｔ：トルクリミッター２２０の空転トルク
ｒ：リタードローラ２０７の半径
Ｗ：ピックアップローラ２０５の加圧カ
である。
【００１８】
上式（１）は給紙条件、（２）は分離条件、（３）はリタードローラつれまわり条件をそれぞれ満足する式である。
【００１９】
尚、上式中で同一のシート材を用いれば各ローラ加圧部の摩擦係数はさほど大きくばらつくことはないためμＡＰＰ≒μＢＰＰ＝μＰＰと置き換えると（１）（２）はそれぞれ（４）（５）式となる。
Ｎ＞Ｔ／ｒμＢＰ＋（μＰＰ一μＡＰ）Ｗ／μＢＰ…（４）
Ｎ＜Ｔ／ｒμＰＰ−２Ｗ…（５）
上式（３）（４）（５）式の関係をリタードローラ２０７の加圧力Ｎとトルクリミッター２２０の空転トルクＴをパラメータとしてグラフ化したものを図１３に示す。
【００２０】
同図において、斜線部が給送領域である。
【００２１】
すなわち斜線部領域を拡大するためには、各ローラとシート材間の摩擦係数を大きくするかピックアップローラ２０５の加圧力を小さくすることが必要となり、また、リタードローラ２０７の加圧力Ｎとトルクリミッター２２０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】
ここで、上記給送領域を大きく拡大する新技術として、シート材収納装置から束搬送されたシート材に対する分離性能を格段に向上させた給紙装置が特開平０７−１１７８８０号公報にて提案されている。これは、リタードローラをスポンジ等の弾性材料で構成し、フィードローラとリタードローラの圧接部とのニップ形状をリタードローラ側に凹形状にすることで、従来の合成ゴム製リタードローラでは得られなかった下記３項目の効果が得られる画期的な技術である。
・ニップ幅拡大による束紙裁き能力向上。
・ローラ弾性体化による分離動作時のローラびびり音解消、分離紙のあばれ防止。
・トルクリミッター必要トルクの低減によるローラ寿命向上、斜行の軽減。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、分離性能としては万能であるスポンジ等の弾性材料を用いたリタードローラにおいても、以下に述べるような欠点があった。
【００２４】
スポンジ材料はその特性上、永久歪みが避けて通れない材料であるため、フィードローラに対して常時圧接された状態のリタードローラは長期放置、特に高温高湿環境下に放置され続けると凹形状のニップ部がやがて元の略真円形状には復元しにくくなる。すると、他の位相に対する凹部のリタードローラ半径が小さくなるために、ローラ外周接線方向の束紙戻し力が増大する。これは、束紙を分離するには好都合な現象であるが、１枚づつの通紙時にはリタードローラ連れ回りの抵抗が大きくなるため、フィードローラヘのダメージが累積された結果、フィードスリップ（給紙ジャム）が多発する要因になってしまう。また、前記従来技術はスポンジ母材の外周面にコーティングを施しながら表層の強度を保っている系なので、ローラ単体としてのコストが合成ゴムに対してどうしても割高になってしまう。
【００２５】
以上の問題点を省みて、スポンジ製リタードローラと同様な効果が期待される他の系としては、特開平６−３２９２８２号公報、特開平６−３４０３４３号公報、特開平１０−３１６２５７号公報等に記載されている合成ゴムの中空化が挙げられる。しかしながら、これらの方式ではシート材と当接するローラ外周部を支持するローラ側壁が両側にあるために、ローラ圧接部に形成されるニップ形状がフラットになってしまい、フィードローラ外周面にならった凹形状を形成することは困難である。
【００２６】
上記に述べた問題点を考慮した上で、本出願に係わる目的は、ローラ圧接部の永久歪みを低減したコスト的にも安価なローラ構成を用いて、スポンジ材料等の弾性体リタードローラで得られた束紙分離性能を長期に渡って維持する給紙装置を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、シート材を収納支持するシート材収納手段と、前記シート材収納手段からシート材を給送する給送手段と、給送手段により給送された前記シート材を１枚ずつ分離搬送するためのリタード分離機構と、を具備した給紙装置において、前記リタード分離機構はシート材を給送する方向に回転するフィードローラと、前記フィードローラに圧接し、シート材を前記シート材収納手段に戻す方向に回転するリタードローラと、を備え、前記リタードローラはシート材と当接する外周部と、リタードローラを芯金等に一体化する際に圧入係合する内周部が、略同心円上に位置する別々の薄肉円筒形状に構成されると共に、前記リタードローラ外周部と内周部の間には両者を連結する複数の連結リブが構成され、前記連結リブはリタードローラの法線に対して任意の角度αをなし、前記リタードローラと前記フィードローラとの圧接部のニップ形状が前記リタードローラ側に凹形状となるように前記フィードローラと前記リタードローラを構成したことことを特徴とする。
【００２８】
（作用）
上記のように構成された給紙装置では、合成ゴムを用いた略弾性体ローラを構成できるため、ローラニップ部に形成された凹形状が長期に渡って安定的に形成される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下に本発明の第１の実施例を図示に基づき説明する。
【００３０】
図１、図２は本発明の特徴を最もよく表わす概略図である。
【００３１】
図１、図２において、１はフィードローラ、２はリタードローラ、３はリタードローラ芯、であり、フィードローラ１とリタードローラ２はＥＰＤＭ、シリコン等の合成ゴムで構成されている。
【００３２】
図１に示すように、リタードローラ２はシート材との当接面である外周部２ａと、リタードローラ芯３と圧入係合する内周部２ｂ、及び両者を連結する複数の連結リブ２ｃから構成されている。連結リブ２ｃは図示の如くリタードローラ２の法線に対してαなる角度を有しているが、この角度αの効果について以下に述べる。図３に角度α＝０°、すなわち連結リブを全てリタードローラの法線と同一方向にしたリタードローラを示す。また、図４に図３に示したリタードローラの径方向の静的硬さ（所定の力でローラ外周部を径方向に押圧した際のローラつぶれ量からの換算値）の周方向分布を示す。図４から明らかなように図３に示したリタードローラは連結リブ位相部が硬く、他の位相部が柔らかいといったローラ周方向における硬さのバラツキが大きいことがわかる。また図５，図６，図７には図３に示したリタードローラのシート材搬送実動作時の連結リブの挙動を示す。図示の如く、連結リブ２ｄは図５では時計方向に変形を受けていたものが、リタードローラ回転に伴う図６から図７にかけて反時計方向に移行しているが、移行の瞬間に連結リブが凹状のニップ中心部を乗り越えることにより、ローラ径方向の硬さがピークを迎えることは容易に推測できる。また、ローラ内周部近傍の連結リブ根元が常に左右方向のストレスを交互に受け続けるために、連結リブ根元の応力疲労によるローラのへたり（硬さが柔らかくなる）が起こりやすい構成になっている。上記の不具合点を踏まえて、本実施例においては連結リブをリタードローラ法線に対して所定の角度αをなすように構成している。すなわち、角度αを設けることで連結リブの倒れ方向が一定方向に保たれて連結リブのニップ中心部乗り越えがないため、連結リブ位相部のローラ表層部硬化が緩和されて、ローラ周方向の硬さが限りなく均一化される。また、連結リブ根元も一方向に緩やかなストレスを受けるだけなので、応カ疲労も軽減された最適なローラ硬さが長期に渡って維持される。ここで、上述したリタードローラ法線と連結リブがなす角度αは、採用する合成ゴムの母材硬度によって最適値は異なるが、実験の結果、１０〜８０°の間で設定すれば機能上問題がないことが確認されている。更には、本実施例においては図示の如く、連結リブに方向性があるために、図２に示すような方向にローラ回転方向と連結リブ方向を合わせることが望ましい。しかしながら、本実施例は連結リブ形状が簡素化された系なので、ゴム成形の観点からは生産性が高い形状と言える。尚、本実施例においてはフィードローラ１、及びリタードローラ２のシート材と当接する外周面に、ローラ軸方向に一定間隔のピッチで溝を設けたローレット形状を施したり、研磨加工により施される微細な凹凸研磨目を設けているため、ローラ外周面に付着した紙粉除去の効果により、更なるローラ耐久性（ローラ摩擦搬送力の長期維持）の向上も達成している。
【００３３】
（実施例２）
以下に本発明の第２の実施例を図示に基づき説明する。
【００３４】
図８、図９は本発明の特徴を最もよく表わす概略図である。
【００３５】
図８、図９において、１はフィードローラ、４はリタードローラ、３はリタードローラ芯、であり、第１の実施例同様にフィードローラ１とリタードローラ４はＥＰＤＭ、シリコン等の合成ゴムで構成されている。
【００３６】
図８に示すように、リタードローラ４はシート材との当接面である外周部４ａと、リタードローラ芯３と圧入係合する内周部４ｂ、及び両者を連結する複数に枝別れした連結リブ４ｃから構成されている。連結リブ４ｃは図示の如く、リタードローラ２の法線に対してαなる角度を有している理由は第１の実施例と同様なためにここでは省略する。
【００３７】
ここで、本実施例固有の効果としては連結リブの配置が対称形であるためリタードローラの取付け方向性がないことが挙げられる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればスポンジ等の弾性体ローラをリタードローラとして用いることによって得られた高性能な束紙分離性能を、従来の合成ゴムにおいて達成可能となる。これにより、永久歪みが軽減された高耐久弾性体ローラが安価なコストにて供給可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のリタードローラの第１の実施例を示す断面図。
【図２】本発明の給紙装置の実施例を示す断面図。
【図３】本発明の給紙装置の機能優位性の説明用断面図。
【図４】本発明の給紙装置の機能優位性説明図。
【図５】本発明の給紙装置の機能優位性の説明断面図。
【図６】本発明の給紙装置の機能優位性の説明断面図。
【図７】本発明の給紙装置の機能優位性の説明断面図。
【図８】本発明のリタードローラの第２の実施例を示す断面図。
【図９】本発明の給紙装置の実施例を示す断面図。
【図１０】従来の画像形成装置本体断面図。
【図１１】従来の給紙装置断面図。
【図１２】従来の給紙装置斜視図。
【図１３】従来の給送領域図。
【符号の説明】
１ フィードローラ
２ リタードローラ
３ リタードローラ芯
４ リタードローラ
Claims (5)
- シート材を収納支持するシート材収納手段と、前記シート材収納手段からシート材を給送する給送手段と、給送手段により給送された前記シート材を１枚ずつ分離搬送するためのリタード分離機構と、を具備した給紙装置において、前記リタード分離機構はシート材を給送する方向に回転するフィードローラと、前記フィードローラに圧接し、シート材を前記シート材収納手段に戻す方向に回転するリタードローラと、を備え、
前記リタードローラはシート材と当接する外周部と、リタードローラを芯金等に一体化する際に圧入係合する内周部が、略同心円上に位置する別々の薄肉円筒形状に構成されると共に、前記リタードローラ外周部と内周部の間には両者を連結する複数の連結リブが構成され、前記連結リブはリタードローラの法線に対して任意の角度αをなすことを特徴とする給紙装置。 - 前記連結リブがリタードローラの法線に対してなす角度αは１０〜８０°であることを特徴とする請求項１記載の給紙装置。
- 前記フィードローラ、リタードローラ材質はＥＰＤＭ、シリコン等の合成ゴムで構成されることを特徴とする請求項１記載の給紙装置。
- 前記フィードローラ、リタードローラがシート材と当接する外周面にはローラ軸方向に一定間隔のピッチで溝が設けられたことを特徴とする請求項３記載の給紙装置。
- 前記フィードローラ、リタードローラがシート材と当接する外周面には研磨加工により施される微細な凹凸研磨目が形成されたことを特徴とする請求項３記載の給紙装置。
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