JP3840099B2 - シート給送装置及び該装置を備えた画像形成装置 - Google Patents
シート給送装置及び該装置を備えた画像形成装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられるシート給送装置及び該装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置では、積載されたシートを一枚づつ分離して画像形成手段側に給送するためのシート給送装置が備えられている。このシート給送装置は、複数枚のシートを積載・収納するためのシート積載カセット（以下、単にカセットという。）等のシート積載手段、シート積載手段に積載されたシートを最上位のものから一枚づつ分離・給送するための給送ローラその他の部材、及び各部材を駆動する駆動源などから構成されており、シートが積載されたカセットから、シートを一枚づつ確実に分離して給送することが要求される。
【０００３】
なお、画像形成装置とは、上述のシート給送装置と、このシート給送装置から一枚づつ給送されたシートに所定の処理（例えば画像の形成、画像の読み取り等）を行うシート処理部を有している装置を総称するものである。また、シートとは、紙、はがき、封筒、ボール紙、薄い樹脂製のシート状のもの等を総称する用語である。
【０００４】
シート給送装置では、積載された複数枚のシートを給送ローラで一枚づつ分離、給送するためのシート分離手段として種々のタイプのものがある。例えばシート給送装置で用いられるシート分離方式としては、斜面を利用してシートを分離する斜面分離装置が知られている。
【０００５】
この斜面分離装置では、カセット等のシート積載手段上に積載された各シートの先端面に対して所定の角度で傾斜しかつ所定の摩擦係数を有する傾斜分離面を備えている。この傾斜分離面は、給送ローラによりシートの給送方向の下流側に設けられている。
【０００６】
そして、斜面分離装置では、カセット等のシート積載手段上に積載されたシートを、回転する給送ローラの摩擦力により捕捉し、給送ローラによって送り出された最上位のシートの先端がこの傾斜分離面に当接摺動して撓み、当該シート先端が下位のシート先端からずらされることによって、最上位のシートから順次一枚づつ分離・給送されるようになっている。すなわち、斜面分離装置は、積載されたシートの先端部（前縁部）を傾斜分離面に所定角度で突き当てることにより、積載された一番上のシートだけを撓ませてさばく方式である。
【０００７】
以下、図７を参照してこの斜面分離装置について説明する。なお、図７は、斜面分離装置によるシート給送装置を備えた画像形成装置の一例としてのレーザービームプリンタにおける給送装置の要部を抽出して示している。
【０００８】
図７において、１０１はカセットに積載されたシートのうち最上位の一枚を給送する給送ローラ、１０２はローラ支持アームであって、給送ローラ１０１をＢ点中心に回転可能に支持し、かつ、プリンタ本体に対してＡ点回りに回動可能に支持されている。１１０は駆動源（図示せず）からの駆動力を伝える駆動軸１０３に取り付けられた駆動ギヤ、１０４はシートを積載するカセットの側面に設けられた傾斜分離面、１０５は駆動軸１０３からの駆動力を給送ローラ１０１に伝える駆動列である。駆動ギヤ１１０がＸ方向に回転すると、駆動力がギヤ列１０５を介して給送ローラ１０１に伝達され、給送ローラ１０１がＹ方向に回転するようになっている。
【０００９】
Ｓ１はカセットに積載されている一番目の（最上位の）シート、Ｓ２は二番目のシート、Ｓ３は三番目のシートである。μｐは一番目のシートＳ１と給送ローラ１０１との摩擦係数、μ１２はシートＳ１とＳ２との摩擦係数、μ２３はシートＳ２とＳ３との摩擦係数である。
【００１０】
一番目のシートＳ１が給送ローラ１０１の回転により傾斜面１０４に対して当接して撓んだ場合（傾斜面１０４をシートＳ１の先端側が昇ってゆく直前）に作用する給送方向の力Ｆについて、以下の式（１）が成立する。
【００１１】
Ｆ＝Ｐｒ＋μ１２・Ｎ ・・・（１）
ここで、ＰｒはシートＳ１を傾斜分離面１０４に沿って座屈させる力、即ち耐力を示す。また、Ｎは一番目のシートＳ１が給送ローラ１０１から受ける垂直荷重である。
【００１２】
上式（１）の左辺が大きくなる場合、すなわち、
Ｆ＞Ｐｒ＋μ１２・Ｎ ・・・（２）
となった場合、シートＳ１は傾斜分離面１０４に沿って撓み、給送ローラ１０１に送り出され傾斜分離面１０４を昇り始めシートの給送が行われる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来装置においては、最上位のシートが給送できない給紙不良、あるいは、シートが分離できず複数枚のシートが同時に給送されてしまう重送という問題が生じていた。
【００１４】
図８は、図７を基にした斜面分離装置の力学モデルである。同図において、駆動ギヤ１１０の半径をｒａ、給送ローラ１０１と同軸であるギヤ１０８の半径をｒｂ、給送ローラ１０１の半径をｒｐ、ギヤ列１０５の各ギヤの半径をそれぞれｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４とする。また、ローラ支持アーム１０２と水平面との角度をθ、駆動軸１０３から給送ローラ１０１との距離をＬとすると、駆動軸１０３回りの回転モーメントは、図８中時計回りを正とすると、シートＳ１にかかる搬送力Ｆ、垂直荷重Ｎを用いて、
Ｍｏ＋ｍ・ｌ・ｃｏｓθ＋Ｆ・（Ｌ＋ｒｐ・ｓｉｎθ）・ｓｉｎθ−Ｎ・（Ｌ＋ｒｐ・ｓｉｎθ）・ｃｏｓθ＝０ ・・・（３）
と表される。
【００１５】
ただし、Ｍｏはギヤ列１０５のギヤがローラ支持アーム１０２に与える回転モーメント、ｍは給送ローラ１０１、ローラ支持アーム１０２、ギヤ列１０５の質量総和、ｌは駆動軸１０３から重心までの距離である。
【００１６】
また、シートＳ１が搬送される時のシートＳ１に加わる水平方向の力の釣り合いは、
Ｆ＝Ｐｒ＋μ１２・Ｎ ・・・（４）
と表される。
【００１７】
ここで、ギヤ列１０５のギヤに加わる力をｆとすると、
ｆ・ｒｂ＝Ｆ・ｒｐ ・・・（５）
の関係が成立する。
【００１８】
一方、ギヤ列１０５のギヤがローラ支持アーム１０２に与える回転モーメントは、
Ｍｏ＝２ｆ・（ｒａ＋ｒ１）−２ｆ・（ｒａ＋２ｒ１＋ｒ２）＋２ｆ・（ｒａ＋２ｒ１＋２ｒ２＋ｒ３）−２ｆ・（ｒａ＋２ｒ１＋２ｒ２＋２ｒ３＋ｒ４）＋ｆ・（ｒａ＋２ｒ１＋２ｒ２＋２ｒ３＋２ｒ４＋ｒｂ）＝ｆ・（ｒａ＋ｒｂ） ・・・（６）
となる。式（５）、式（６）よりｆを消去すると、ギヤ列１０５のギヤがローラ支持アーム１０２に与える回転モーメントＭｏは、
Ｍｏ＝Ｆ・ｒｐ・（ｒａ＋ｒｂ）／ｒｂ ・・・（７）
と表される。
【００１９】
式（３）、（４）、（７）より、垂直荷重Ｎは、
Ｎ＝｛ｍ・ｌ・ｃｏｓθ＋Ｐｒ（Ｌ’・ｓｉｎθ＋Ｃ）｝／｛Ｌ’・ｃｏｓθ−μ１２・（Ｌ’・ｓｉｎθ＋Ｃ）｝ ・・・（８）
となる。ただし、Ｌ’＝Ｌ＋ｒｐ・ｓｉｎθ、Ｃ＝（ｒａ＋ｒｂ）・ｒｐ／ｒａである。
【００２０】
式（８）より、シートＳ１に加わる垂直荷重Ｎはシートの耐力Ｐｒが増加すれば増加することが分かる。すなわち、その他のパラメータが同じ場合でもシートの耐力Ｐｒの値により、垂直荷重Ｎを変化させることが可能であるが、先に述べたように給紙不良、重送という欠点がある。
【００２１】
〈給紙不良〉
給送ローラ１０１とシートＳ１との摩擦係数μｐによりシートＳ１に作用する垂直荷重Ｎには、
Ｐｒ≦（μｐ−μ１２）・Ｎ ・・・（９）
の関係が成立していなければならない。式（９）の不等式が逆転した場合、給送ローラ１０１がシートＳ１に与える水平方向の力がシートＳ１の耐力Ｐｒよりも小さくなり、給送ローラ１０１はシートＳ１を捕捉できず空転し、シート搬送不能となる。
【００２２】
しかし、シートの耐力Ｐｒが大きい場合、あるいは、シートと給送ローラ１０１との摩擦係数μｐが小さい場合などに式（９）が成立しなくなりシート給送ローラ１０１の空転、つまり給紙不良が発生する。
【００２３】
〈重送〉
シートＳ２に加わる力の関係は、
Ｐｒ≧（μ１２−μ２３）・Ｎ ・・・（１０）
が成立していなければならない。式（１０）の不等式が逆転した場合、シートＳ２に加わる搬送力がシートＳ２の耐力を上回り、シートＳ１が搬送される時にシートＳ２も同時に搬送されてしまう。シートの耐力Ｐｒが小さい場合、式（１０）の関係が成立しなくなり、シートＳ１、Ｓ２同時に給送されてしまう。
【００２４】
斜面分離シート供給装置は安価で単純な構成でシートをさばくことが可能であるが、上述したように給紙不良や重送という問題が生じていた。給紙不良を防止することと、重送を防止することは相反関係にあり、耐力Ｐｒの異なる様々なシートを同じ装置で給送しなければならない斜面分離装置において、給紙不良、重送を同時に防ぐパラメータ設定は困難であった。
【００２５】
本発明の目的は、上記問題を解決し、耐力の大きなシートであっても給紙不良を発生させず、また、耐力の小さなシートであっても重送を発生させないシート搬送装置を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、シートを積載するシート積載手段と、前記シート積載手段のシート給送方向の側面に設けられた傾斜分離面と、前記シート積載手段に積載された最上位のシートを給送する給送ローラと、一端において前記給送ローラを回転可能に支持し、他端で揺動可能に支持されたローラ支持アームと、前記ローラ支持アームに支持され、駆動源からの駆動力を前記給送ローラに伝えるギヤ列とを有するシート給送装置において、前記ローラ支持アームの揺動軸の位置を変更させることにより、前記給送ローラが前記シートに与える荷重を変化させるようにしたことを特徴とする。
【００２７】
また、本発明は、前記ローラ支持アームの揺動軸の変更に伴って前記ギヤ列に対する駆動伝達順路を変化させる手段が設けられていることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明は、前記ギヤ列の駆動伝達順路を変更させる手段は、使用されている前記揺動軸側に位置するギヤに噛み合う振り子ギヤであることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明は、前記ギヤ列の駆動伝達順路を変更させる手段は、使用されている前記揺動軸側に位置するギヤに噛み合う左右伝達ギヤであることを特徴とする。
【００３０】
また、本発明は、前記ギヤ列の駆動伝達順路を変更させる手段は、２つの駆動源のいずれかの駆動源を選択して使用されている前記揺動軸側に位置するギヤを駆動するものであることを特徴とする。
【００３１】
また、本発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のシート給送装置と、画像形成部とを備えたことを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のシート給送装置の実施の形態を図面と共に説明する。最初に本発明の原理を説明する。
【００３３】
図４に示すギヤ配列（以下、配列Ｐ）において、ローラ支持アーム１０２はＡ点を中心に回動可能である。この時、駆動軸１０３の駆動ギヤ１１０がＸ方向に駆動し、ローラ支持アーム１０２内のギヤを介して給送ローラ１０１に駆動力が伝わり給送ローラ１０１がＹ方向に回転し、シートを給送するとき、ローラ支持アーム１０２内のギヤがローラ支持アーム１０２に与える回転モーメントは、Ａ点に関して時計回りを正とすると、式（６）より、
Ｍｏ＝ｆ・（ｒａ＋ｒｂ） ・・・（１２）
と表される。これより、給送ローラ１０１がシートカセットに積載された最上位のシートに加える垂直荷重Ｎａは、式（８）と同じく、
Ｎａ＝｛ｍ・ｌＡ・ｃｏｓθ＋Ｐｒ（ＬＡ’・ｓｉｎθ＋Ｃ）｝／｛ＬＡ’・ｃｏｓθ−μ１２・（ＬＡ’・ｓｉｎθ＋Ｃ）｝ ・・・（１３）
と表される。ただし、ＬＡ’＝ＬＡ＋ｒｐ・ｓｉｎθ、Ｃ＝（ｒａ＋ｒｂ）・ｒｐ／ｒａである。
【００３４】
一方、図５に示すギヤ配列（以下、配列Ｑ）においてローラ支持アーム１０２はＤ点を中心に回動可能である。この時、駆動軸１０３がＺ方向に駆動し、ローラ支持アーム１０２内のギヤを介して給送ローラ１０１に駆動力が伝わり、給送ローラ１０１がＹ方向に回転しシートを給送するとき、ローラ支持アーム内のギヤがローラ支持アーム１０２に与える回転モーメントはＤ点に関して時計回りを正とすると、式（６）の右辺第１項が無い形、つまり、
Ｍｏ＝−ｆ・（ｒｄ−ｒｂ） ・・・（１４）
と表される。これより、給送ローラ１０１がシートカセットに積載された最上位のシートに加える垂直荷重Ｎｂは、式（３）、（４）、（５）、（１４）より
Ｎｂ＝｛ｍ・ｌ・ｃｏｓθ＋Ｐｒ（ＬＤ’・ｓｉｎθ−Ｃ’）｝／｛ＬＤ’・ｃｏｓθ−μ１２・（ＬＤ’・ｓｉｎθ−Ｃ’）｝ ・・・（１５）
と表される。ただし、ＬＤ’＝ＬＤ＋ｒｐ・ｓｉｎθ、Ｃ’＝（ｒｄ−ｒｂ）・ｒｐ／ｒａである。
【００３５】
式（１２）、（１５）より通常使用範囲内ではＮａ＞Ｎｂという関係が成立する。つまり、配列Ｐ、Ｑを使い分けることにより、給送ローラ１０１がシートカセットに積載された最上位のシートに加える垂直荷重を切り換えることが可能となる。
【００３６】
即ち、耐力Ｐｒの大きいシートを給送する場合には配列Ｐを用いてシートカセットの最上位のシートに与える垂直荷重を増加させ給紙不良を防止し、耐力Ｐｒの小さいシートを給送する場合には配列Ｑを用いてシートカセットの最上位のシートに与える垂直荷重を配列Ｐの時よりも減少させ重送を防止することができる。
【００３７】
よって、斜面分離装置において、駆動源からの駆動力を給送ローラへ伝える駆動列の駆動伝達順路を変更させる機構を有し、ローラ支持アームの回動中心を変更することにより給紙不良、重送の問題を解決できる。
【００３８】
以下、具体的な実施の形態により詳細に説明する。
【００３９】
〈第１実施の形態〉
第１実施の形態は、駆動列の配列を変更させる機構に振り子ギヤを用いるものである。本実施の形態に係わるシート給送装置を備えた画像形成装置の概略図を図１に示す。なお、本実施の形態においては画像形成装置の一例としてレーザービームプリンタ（以下、ＬＢＰ）を例示している。以下、図１に示したＬＢＰの概要について説明する。
【００４０】
図１に示すように、ＬＢＰ１は、シート給送方向に傾斜分離面２１を有するシートカセット２０と、シートカセット２０内に積載されたシートＳの最上位のものから一枚づつ給送する給送ローラ２２と、給送されたシートＳを搬送する中継ローラ３ａ、レジストローラ３ｂ、排紙ローラ３ｃ等からなるシート搬送手段と、画像情報に基づいた情報光Ｄを画像形成部５の電子写真感光体５ａへ照射するスキャナユニット４と、電子写真感光体５ａに形成された画像をシートＳに転写する転写手段６と、転写された画像をシートＳに定着する定着手段７と、図示しない制御部等を備えている。
【００４１】
なお、画像形成部５は、上述の電子写真感光体５ａと、少なくとも１つのプロセス手段とを備え、ＬＢＰ１に脱着可能なプロセスカートリッジとしてユニット化されている。ここで、プロセス手段としては、例えば電子写真感光体５ａを帯電させる帯電手段、電子写真感光体５ａに形成される潜像を現像する現像手段、電子写真感光体５ａの表面に残るトナーをクリーニングするためのクリーニング手段等がある。
【００４２】
このような構成のＬＢＰ１では、画像情報に基づいた情報光Ｄをスキャナユニット４から電子写真感光体５ａへ照射し、電子写真感光体５ａに潜像を形成し、この潜像を現像することにより電子写真感光体５ａにトナー像を形成する。そして、このトナー像の形成と同期させて、シートＳを一枚づつシートカセット２０から給送ローラ２２、中継ローラ３ａ、及びレジストローラ３ｂによって、画像形成部５へと搬送し、画像形成部５の電子写真感光体５ａに形成したトナー像を転写手段６によってシートＳに転写する。この転写後のシートＳは、定着手段７に搬送され、この定着手段７によって転写トナー像が定着され、さらに排紙ローラ３ｃによって装置外に排出される。
【００４３】
次に、本実施の形態のシート給送装置の構成について詳しく説明する。シートカセット２０には、例えば水平に対し７０度の角度をなす傾斜分離面２１が形成されている。この傾斜分離面２１は板金などにより形成され、表面は一定の摩擦係数を有するものである。
【００４４】
イソプロピレンなどのゴムにより形成された給送ローラ２２は、板金あるいはモールドにより形成されるローラ支持アーム２３の先端側に回転自在に支持されたローラ軸２４に対して一体に取り付けられ、傾斜分離面２１よりも上流側に位置している。そして、ローラ支持アーム２３は、後端側の増圧揺動軸２５もしくはこれより先端寄りの減圧揺動軸２６のどちらか一方によりＬＢＰ１の本体に揺動可能に支持されるようになっている。
【００４５】
駆動伝達ギヤ列３６はすべてローラ支持アーム２３に回転自在に支持されている。ローラ支持アーム２３の最先端のローラギヤ２８はローラ軸２４に対して一体に取り付けられている。
【００４６】
板金あるいはモールドにより形成された振り子アーム３１にアイドラギヤ３０が回転自在に支持され、このアイドラギヤ３０は駆動ギヤ３２と噛み合っている。振り子アーム３１は駆動ギヤ３２の軸３３に回動可能に支持される。これにより、アイドラギヤ３０は駆動ギヤ３２の回転方向（Ｙ又はＸ方向）により増圧ギヤ３４又は減圧ギヤ３５のどちらか一方と噛み合うようになっている。
【００４７】
センサなどのシート検知手段(図示せず)により、シートＳが厚手のシート、即ち耐力の大きなシートであることが検知された場合、制御手段(図示せず)が駆動ギヤ３２をＸ方向に駆動させると、アイドラギヤ３０はＸ１方向に回転して増圧ギヤ３４と噛み合う。この時、ローラ支持アーム２３は増圧揺動軸２５を中心に揺動可能となっている。この時、増圧揺動軸２５に関して時計回りを正とすると、ギヤ列３６がローラ支持アーム２３に与えるモーメントは式（１２）より、
Ｍｏ＝ｆ・（ｒａ＋ｒｂ）
となる。
【００４８】
また、給送ローラ２２がシートカセット２０に積載された最上位のシートＳ１に加える垂直荷重Ｎａは、式（１３）より、
Ｎａ＝｛ｍ・ｌ・ｃｏｓθ＋Ｐｒ（ＬＡ’・ｓｉｎθ＋Ｃ）｝／｛ＬＡ’・ｃｏｓθ−μ１２・（ＬＡ’・ｓｉｎθ＋Ｃ）｝
となる。ただし、ＬＡ’＝ＬＡ＋ｒｐ・ｓｉｎθ、Ｃ＝（ｒａ＋ｒｂ）・ｒｐ／ｒａである。
【００４９】
つまり、ギヤ列３６がローラ支持アーム２３に与えるモーメントにより、給送ローラ２２がシートカセット２０に積載された最上位のシートＳ１に与える垂直荷重を増加させる。給送ローラ２２が空転することなくシートＳ１を捕捉し、給送するためには、式（９）より
Ｐｒ≦（μｐ−μ１２）・Ｎ
の関係が成立していなければならない。つまり垂直荷重が大きければ給紙不良は発生しない。
【００５０】
このように駆動ギヤ３２をＸ方向に駆動させ、ローラ支持アーム２３を増圧揺動軸２５回りに回動可能とすることにより大きな垂直荷重を与えられるため給紙不良を防止することが可能となる。
【００５１】
一方、図示しないシート検知手段によりシートＳが薄手のシート、即ち耐力の小さなシートであることが検知された場合、制御手段が駆動ギヤ３２をＹ方向に駆動させるとアイドラギヤ３０はＹ１方向に回転して減圧ギヤ３５と噛み合う。また、この時、ローラ支持アーム２３は減圧揺動軸２６を中心に回動可能とする。
【００５２】
この時、減圧揺動軸２６に関して時計回りを正とすると、ギヤ列３６がローラ支持アーム２３に与えるモーメントは式（１４）より、
Ｍｏ＝−ｆ・（ｒｄ−ｒｂ）となる。
【００５３】
また、給送ローラ２２がシートカセット２０に積載された最上位のシートＳに加える垂直荷重は、式（１５）より、
Ｎｂ＝｛ｍ・ｌ・ｃｏｓθ＋Ｐｒ（ＬＤ’・ｓｉｎθ−Ｃ’）｝／｛ＬＤ’・ｃｏｓθ−μ１２・（ＬＤ’・ｓｉｎθ−Ｃ’）｝
となる。ただし、ＬＤ’＝ＬＤ＋ｒｐ・ｓｉｎθ、Ｃ’＝（ｒｄ−ｒｂ）・ｒｐ／ｒａである。
【００５４】
つまり、ギヤ列３６がローラ支持アーム２３に与えるモーメントにより、給送ローラ２２がシートカセット２０に積載された最上位のシートＳに与える垂直荷重の増加を抑えられる。複数枚のシートを同時に給送してしまう重送を防ぐには、式（１０）より
Ｐｒ≧（μ１２−μ２３）・Ｎ
の関係が成立していなければならない。つまり給送ローラ２２がシートカセット２０に積載された最上位のシートＳに与える垂直荷重が小さければ重送は発生しない。このように駆動ギヤ３２をＹ方向に駆動させることにより垂直荷重の増加を抑えることができるため重送を防止することが可能となる。
【００５５】
上述の例はシートの耐力を検知するセンサを用いているが、このセンサを使用しなくても本構成を使うことが可能であるので以下に示す。
【００５６】
シート搬送方向下流側にシートセンサ３７を設置している。このシートセンサ３７はシートがこのセンサを通過したかどうかを検知するものである。シートを搬送する時、駆動ギヤ３２はＹ方向に駆動させる（アイドラギヤ３０は減圧ギヤ３５に噛み合っている）。この時、シートＳが薄手のシート、つまり耐力の小さいシートである場合は重送を起こさず給送することが可能なように自重、アーム長などのパラメータ設定を行う。
【００５７】
しかし、シートＳが厚手のシート、つまり耐力の大きなシートの場合、給送ローラ２２はシートＳを捕捉できず空転をして給送することができない。その時、シートンサ３７はシートＳが規定時間内にシートセンサ３７に到達していないことを検知する。これにより、図示しない制御装置は給送ローラ２２が空転していることを認識する。そこで制御装置が駆動ギヤ３２をＸ方向に駆動させることにより、上述したように、シートカセット２０に積載された最上位のシートＳに加える垂直荷重が増加し、給送ローラ２２はシートＳを捕捉することができ給送可能になる。
【００５８】
図６は、ローラ支持アーム２３の揺動軸を増圧揺動軸２５又は減圧揺動軸２６に変更する機構の一例を示している。ＬＢＰ１に取付けられたソレノイド４４及び４５により、先端に係合部４６、４７を有する回転軸４８、４９を前進後退させ、前進時に係合部４６又は４７で増圧揺動軸２５又は減圧揺動軸２６を保持するようになっている。図の例は、増圧揺動軸２５を保持し、減圧揺動軸２６はフリーの状態であって、これにより、ローラ支持アーム２３は増圧揺動軸２５を中心に揺動するようになっている。なお、回転軸４８，４９の前進後退機構は、カム機構あるいはシリンダ機構等、任意の機構であってよい。
【００５９】
〈第２実施の形態〉
本実施の形態では、給送ローラに駆動力を与える駆動源を二つ有し、そのいずれか一つを選択することにより給送ローラがシートに与える垂直荷重を増減させるようにしたものである。
【００６０】
図２を参照して本発明の第２実施の形態について説明する。図２は第２実施の形態の要部を抽出した図であって、図１と同じ符号を用いているものは、図１と同じものを指している。
【００６１】
図示しない第１駆動源は増圧ギヤ３４をＰ方向に駆動する。一方図示しない第２駆動源は減圧ギヤ３５を図２中Ｏ方向に駆動する。また、第１駆動源が駆動する場合、ローラ支持アーム２３は増圧揺動軸２５を中心に回動可能であり、第２駆動源が駆動を行う場合、ローラ支持アーム２３は減圧揺動軸２６を中心に回動可能である。
【００６２】
なお、第１駆動源により給送ローラ２２を駆動する場合、第２駆動源は駆動を行わず、かつ、減圧ギヤ３５は第２駆動源から抵抗を受けず増圧ギヤ３４からの駆動力により回転する。同様に、第２駆動源により給送ローラ２２を駆動する場合、第１駆動源は駆動を行わず、かつ、増圧ギヤ３４は第１駆動源から抵抗を受けず減圧ギヤ３５からの駆動力により回転する。
【００６３】
図示しないシート検知手段によりシートＳが厚手のシート、即ち耐力の大きなシートであると制御部が認識した場合、制御部は第１駆動源を駆動させ給送ローラ２２に駆動力を伝える。このとき駆動伝達ギヤ列３６がローラ支持アーム２３に与える回転モーメントは、式（１２）より
Ｍｏ＝ｆ・（ｒａ＋ｒｂ）
となり、垂直荷重を増加させる。また、式（９）より、
Ｐｒ≦（μｐ−μ１２）・Ｎ
の関係が成立していなければ、給送ローラ２２はシートを捕捉できず空転し給紙不良が発生する。
【００６４】
よって、第１駆動源からの駆動力で給送ローラ２２を駆動することにより、給送ローラ２２がシートＳに与える垂直荷重が増加するため、給紙不良を起こさず確実にシートＳを給送することができる。
【００６５】
一方、図示しないシート検知手段によりシートＳが薄手のシート、即ち耐力の小さなシートであると制御部が認識した場合、制御部は第２駆動源を駆動させ給送ローラ２２に駆動力を伝える。この時駆動伝達ギヤ列３６がローラ支持アーム２３に与える回転モーメントは式（１４）より、
Ｍｏ＝−ｆ・（ｒｄ−ｒｂ）
となり、垂直荷重の増加を抑える。また、式（１０）より
Ｐｒ≧（μ１２−μ２３）・Ｎ
の関係が成立していなければ複数枚のシートが同時に給送されてしまう重送が起きる。
【００６６】
よって、第２駆動源からの駆動力で給送ローラ２２を駆動することにより給送ローラ２２がシートＳに与える垂直荷重の増加を抑えるため、重送を起こさず確実にシートＳを給送することができる。
【００６７】
〈第３実施の形態〉
本実施の形態は、一つの駆動源の動力を、例えばソレノイドを介し、二つの駆動伝達経路のいずれか一に伝達することにより給送ローラがシートに与える垂直荷重を増減させるようにしたものである。
【００６８】
図３は第３実施の形態の要部を抽出した図であって、図１と同じ符号を用いているものは、図１と同じものを指している。
【００６９】
駆動ギヤ４０は矢印Ｅの方向へ駆動している。左伝達ギヤ４１、右伝達ギヤ４２はそれぞれ図示しないソレノイドにより規制されており、また、それぞれ図中の矢印Ｆ，Ｇの方向へ回転力が加わるようにばね(図示せず)で付勢されている。さらに、左伝達ギヤ４１のα部、右伝達ギヤ４２のβ部は欠歯になっているため前記ソレノイドが切れない限り駆動ギヤ４０の駆動は左伝達ギヤ４１、右伝達ギヤ４２へは伝わらない。また、左、右それぞれの駆動伝達経路の一つ（ギヤ列３６以外）のギヤは段ギヤでありかつ段ギヤの左右部はワンウエイとなっているため、ギヤ列３６からの回転が左伝達ギヤ４１、右伝達ギヤ４２に伝わることはない。
【００７０】
耐力Ｐｒの大きなシートを搬送する場合、左伝達ギヤ４１に駆動ギヤ４０の駆動が伝わるように図示しないソレノイドを切る。この時ローラ支持アーム２３は増圧揺動軸２５の回りに回動可能とする。
【００７１】
駆動ギヤ４０の駆動力は左伝達ギヤ４１を伝わり増圧ギヤ３４に伝わる。この時、ギヤ列３６がローラ支持アーム２３に与えるモーメントは、式（１２）より増圧揺動軸２５に関して時計回りに、
Ｍｏ＝ｆ・（ｒａ＋ｒｂ）
となる。つまり、給送ローラ２２がシートカセット２０に積載された最上位のシートＳに与える垂直荷重が増加する。即ち、前述したように給紙不良を防止することができる。
【００７２】
一方、耐力Ｐｒの小さなシートを搬送する場合、右伝達ギヤ４２に駆動ギヤ４０の駆動が伝わるように図示しないソレノイドを切る。この時ローラ支持アーム２３は減圧揺動軸２６回りに回動可能とする。
【００７３】
駆動ギヤ４０の駆動力は右伝達ギヤ４２を伝わり減圧ギヤ３５に伝わる。この時ギヤ列３６がローラ支持アーム２３に与えるモーメントは、式（１４）より減圧揺動軸２６に関して時計回りに、
Ｍｏ＝−ｆ・（ｒｄ−ｒｂ）
となる。つまり、給送ローラ２２がシートカセット２０に積載された最上位のシートＳに与える垂直荷重の増加を抑える。即ち、前述したように重送を防止することができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明によれば、ローラ支持アームの揺動軸を変更させることにより、給送ローラがシートに与える荷重を変化させるようにしたので、耐力の異なる様々なシートを同じ装置で給送する場合において、耐力の大きなシートであっても給紙不良を発生させることなく、確実なシート搬送が可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態のシート給送装置を備えた画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明のシート給送装置の第２実施の形態を示す要部構成図である。
【図３】本発明のシート給送装置の第３実施の形態を示す要部構成図である。
【図４】本発明の概念図を表す図である。
【図５】本発明の概念図を表す図である。
【図６】揺動軸変更機構の一例を示す断面図である。
【図７】従来の斜面分離給送装置の動作について説明する図である。
【図８】従来の斜面分離給送装置の力学モデルを表す図である。
【符号の説明】
１ レーザービームプリンタ（ＬＢＰ）
５ 画像形成部
２０ シートカセット(シート積載手段）
２１ 傾斜分離面
２２ 給送ローラ
２３ ローラ支持アーム
２５ 増圧揺動軸
２６ 減圧揺動軸
３１ 振り子アーム
３２ 駆動ギヤ
３４ 増圧ギヤ
３５ 減圧ギヤ
３６ ギヤ列
Ｓ シート
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられるシート給送装置及び該装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置では、積載されたシートを一枚づつ分離して画像形成手段側に給送するためのシート給送装置が備えられている。このシート給送装置は、複数枚のシートを積載・収納するためのシート積載カセット（以下、単にカセットという。）等のシート積載手段、シート積載手段に積載されたシートを最上位のものから一枚づつ分離・給送するための給送ローラその他の部材、及び各部材を駆動する駆動源などから構成されており、シートが積載されたカセットから、シートを一枚づつ確実に分離して給送することが要求される。
【０００３】
なお、画像形成装置とは、上述のシート給送装置と、このシート給送装置から一枚づつ給送されたシートに所定の処理（例えば画像の形成、画像の読み取り等）を行うシート処理部を有している装置を総称するものである。また、シートとは、紙、はがき、封筒、ボール紙、薄い樹脂製のシート状のもの等を総称する用語である。
【０００４】
シート給送装置では、積載された複数枚のシートを給送ローラで一枚づつ分離、給送するためのシート分離手段として種々のタイプのものがある。例えばシート給送装置で用いられるシート分離方式としては、斜面を利用してシートを分離する斜面分離装置が知られている。
【０００５】
この斜面分離装置では、カセット等のシート積載手段上に積載された各シートの先端面に対して所定の角度で傾斜しかつ所定の摩擦係数を有する傾斜分離面を備えている。この傾斜分離面は、給送ローラによりシートの給送方向の下流側に設けられている。
【０００６】
そして、斜面分離装置では、カセット等のシート積載手段上に積載されたシートを、回転する給送ローラの摩擦力により捕捉し、給送ローラによって送り出された最上位のシートの先端がこの傾斜分離面に当接摺動して撓み、当該シート先端が下位のシート先端からずらされることによって、最上位のシートから順次一枚づつ分離・給送されるようになっている。すなわち、斜面分離装置は、積載されたシートの先端部（前縁部）を傾斜分離面に所定角度で突き当てることにより、積載された一番上のシートだけを撓ませてさばく方式である。
【０００７】
以下、図７を参照してこの斜面分離装置について説明する。なお、図７は、斜面分離装置によるシート給送装置を備えた画像形成装置の一例としてのレーザービームプリンタにおける給送装置の要部を抽出して示している。
【０００８】
図７において、１０１はカセットに積載されたシートのうち最上位の一枚を給送する給送ローラ、１０２はローラ支持アームであって、給送ローラ１０１をＢ点中心に回転可能に支持し、かつ、プリンタ本体に対してＡ点回りに回動可能に支持されている。１１０は駆動源（図示せず）からの駆動力を伝える駆動軸１０３に取り付けられた駆動ギヤ、１０４はシートを積載するカセットの側面に設けられた傾斜分離面、１０５は駆動軸１０３からの駆動力を給送ローラ１０１に伝える駆動列である。駆動ギヤ１１０がＸ方向に回転すると、駆動力がギヤ列１０５を介して給送ローラ１０１に伝達され、給送ローラ１０１がＹ方向に回転するようになっている。
【０００９】
Ｓ１はカセットに積載されている一番目の（最上位の）シート、Ｓ２は二番目のシート、Ｓ３は三番目のシートである。μｐは一番目のシートＳ１と給送ローラ１０１との摩擦係数、μ１２はシートＳ１とＳ２との摩擦係数、μ２３はシートＳ２とＳ３との摩擦係数である。
【００１０】
一番目のシートＳ１が給送ローラ１０１の回転により傾斜面１０４に対して当接して撓んだ場合（傾斜面１０４をシートＳ１の先端側が昇ってゆく直前）に作用する給送方向の力Ｆについて、以下の式（１）が成立する。
【００１１】
Ｆ＝Ｐｒ＋μ１２・Ｎ ・・・（１）
ここで、ＰｒはシートＳ１を傾斜分離面１０４に沿って座屈させる力、即ち耐力を示す。また、Ｎは一番目のシートＳ１が給送ローラ１０１から受ける垂直荷重である。
【００１２】
上式（１）の左辺が大きくなる場合、すなわち、
Ｆ＞Ｐｒ＋μ１２・Ｎ ・・・（２）
となった場合、シートＳ１は傾斜分離面１０４に沿って撓み、給送ローラ１０１に送り出され傾斜分離面１０４を昇り始めシートの給送が行われる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来装置においては、最上位のシートが給送できない給紙不良、あるいは、シートが分離できず複数枚のシートが同時に給送されてしまう重送という問題が生じていた。
【００１４】
図８は、図７を基にした斜面分離装置の力学モデルである。同図において、駆動ギヤ１１０の半径をｒａ、給送ローラ１０１と同軸であるギヤ１０８の半径をｒｂ、給送ローラ１０１の半径をｒｐ、ギヤ列１０５の各ギヤの半径をそれぞれｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４とする。また、ローラ支持アーム１０２と水平面との角度をθ、駆動軸１０３から給送ローラ１０１との距離をＬとすると、駆動軸１０３回りの回転モーメントは、図８中時計回りを正とすると、シートＳ１にかかる搬送力Ｆ、垂直荷重Ｎを用いて、
Ｍｏ＋ｍ・ｌ・ｃｏｓθ＋Ｆ・（Ｌ＋ｒｐ・ｓｉｎθ）・ｓｉｎθ−Ｎ・（Ｌ＋ｒｐ・ｓｉｎθ）・ｃｏｓθ＝０ ・・・（３）
と表される。
【００１５】
ただし、Ｍｏはギヤ列１０５のギヤがローラ支持アーム１０２に与える回転モーメント、ｍは給送ローラ１０１、ローラ支持アーム１０２、ギヤ列１０５の質量総和、ｌは駆動軸１０３から重心までの距離である。
【００１６】
また、シートＳ１が搬送される時のシートＳ１に加わる水平方向の力の釣り合いは、
Ｆ＝Ｐｒ＋μ１２・Ｎ ・・・（４）
と表される。
【００１７】
ここで、ギヤ列１０５のギヤに加わる力をｆとすると、
ｆ・ｒｂ＝Ｆ・ｒｐ ・・・（５）
の関係が成立する。
【００１８】
一方、ギヤ列１０５のギヤがローラ支持アーム１０２に与える回転モーメントは、
Ｍｏ＝２ｆ・（ｒａ＋ｒ１）−２ｆ・（ｒａ＋２ｒ１＋ｒ２）＋２ｆ・（ｒａ＋２ｒ１＋２ｒ２＋ｒ３）−２ｆ・（ｒａ＋２ｒ１＋２ｒ２＋２ｒ３＋ｒ４）＋ｆ・（ｒａ＋２ｒ１＋２ｒ２＋２ｒ３＋２ｒ４＋ｒｂ）＝ｆ・（ｒａ＋ｒｂ） ・・・（６）
となる。式（５）、式（６）よりｆを消去すると、ギヤ列１０５のギヤがローラ支持アーム１０２に与える回転モーメントＭｏは、
Ｍｏ＝Ｆ・ｒｐ・（ｒａ＋ｒｂ）／ｒｂ ・・・（７）
と表される。
【００１９】
式（３）、（４）、（７）より、垂直荷重Ｎは、
Ｎ＝｛ｍ・ｌ・ｃｏｓθ＋Ｐｒ（Ｌ’・ｓｉｎθ＋Ｃ）｝／｛Ｌ’・ｃｏｓθ−μ１２・（Ｌ’・ｓｉｎθ＋Ｃ）｝ ・・・（８）
となる。ただし、Ｌ’＝Ｌ＋ｒｐ・ｓｉｎθ、Ｃ＝（ｒａ＋ｒｂ）・ｒｐ／ｒａである。
【００２０】
式（８）より、シートＳ１に加わる垂直荷重Ｎはシートの耐力Ｐｒが増加すれば増加することが分かる。すなわち、その他のパラメータが同じ場合でもシートの耐力Ｐｒの値により、垂直荷重Ｎを変化させることが可能であるが、先に述べたように給紙不良、重送という欠点がある。
【００２１】
〈給紙不良〉
給送ローラ１０１とシートＳ１との摩擦係数μｐによりシートＳ１に作用する垂直荷重Ｎには、
Ｐｒ≦（μｐ−μ１２）・Ｎ ・・・（９）
の関係が成立していなければならない。式（９）の不等式が逆転した場合、給送ローラ１０１がシートＳ１に与える水平方向の力がシートＳ１の耐力Ｐｒよりも小さくなり、給送ローラ１０１はシートＳ１を捕捉できず空転し、シート搬送不能となる。
【００２２】
しかし、シートの耐力Ｐｒが大きい場合、あるいは、シートと給送ローラ１０１との摩擦係数μｐが小さい場合などに式（９）が成立しなくなりシート給送ローラ１０１の空転、つまり給紙不良が発生する。
【００２３】
〈重送〉
シートＳ２に加わる力の関係は、
Ｐｒ≧（μ１２−μ２３）・Ｎ ・・・（１０）
が成立していなければならない。式（１０）の不等式が逆転した場合、シートＳ２に加わる搬送力がシートＳ２の耐力を上回り、シートＳ１が搬送される時にシートＳ２も同時に搬送されてしまう。シートの耐力Ｐｒが小さい場合、式（１０）の関係が成立しなくなり、シートＳ１、Ｓ２同時に給送されてしまう。
【００２４】
斜面分離シート供給装置は安価で単純な構成でシートをさばくことが可能であるが、上述したように給紙不良や重送という問題が生じていた。給紙不良を防止することと、重送を防止することは相反関係にあり、耐力Ｐｒの異なる様々なシートを同じ装置で給送しなければならない斜面分離装置において、給紙不良、重送を同時に防ぐパラメータ設定は困難であった。
【００２５】
本発明の目的は、上記問題を解決し、耐力の大きなシートであっても給紙不良を発生させず、また、耐力の小さなシートであっても重送を発生させないシート搬送装置を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、シートを積載するシート積載手段と、前記シート積載手段のシート給送方向の側面に設けられた傾斜分離面と、前記シート積載手段に積載された最上位のシートを給送する給送ローラと、一端において前記給送ローラを回転可能に支持し、他端で揺動可能に支持されたローラ支持アームと、前記ローラ支持アームに支持され、駆動源からの駆動力を前記給送ローラに伝えるギヤ列とを有するシート給送装置において、前記ローラ支持アームの揺動軸の位置を変更させることにより、前記給送ローラが前記シートに与える荷重を変化させるようにしたことを特徴とする。
【００２７】
また、本発明は、前記ローラ支持アームの揺動軸の変更に伴って前記ギヤ列に対する駆動伝達順路を変化させる手段が設けられていることを特徴とする。
【００２８】
また、本発明は、前記ギヤ列の駆動伝達順路を変更させる手段は、使用されている前記揺動軸側に位置するギヤに噛み合う振り子ギヤであることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明は、前記ギヤ列の駆動伝達順路を変更させる手段は、使用されている前記揺動軸側に位置するギヤに噛み合う左右伝達ギヤであることを特徴とする。
【００３０】
また、本発明は、前記ギヤ列の駆動伝達順路を変更させる手段は、２つの駆動源のいずれかの駆動源を選択して使用されている前記揺動軸側に位置するギヤを駆動するものであることを特徴とする。
【００３１】
また、本発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のシート給送装置と、画像形成部とを備えたことを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のシート給送装置の実施の形態を図面と共に説明する。最初に本発明の原理を説明する。
【００３３】
図４に示すギヤ配列（以下、配列Ｐ）において、ローラ支持アーム１０２はＡ点を中心に回動可能である。この時、駆動軸１０３の駆動ギヤ１１０がＸ方向に駆動し、ローラ支持アーム１０２内のギヤを介して給送ローラ１０１に駆動力が伝わり給送ローラ１０１がＹ方向に回転し、シートを給送するとき、ローラ支持アーム１０２内のギヤがローラ支持アーム１０２に与える回転モーメントは、Ａ点に関して時計回りを正とすると、式（６）より、
Ｍｏ＝ｆ・（ｒａ＋ｒｂ） ・・・（１２）
と表される。これより、給送ローラ１０１がシートカセットに積載された最上位のシートに加える垂直荷重Ｎａは、式（８）と同じく、
Ｎａ＝｛ｍ・ｌＡ・ｃｏｓθ＋Ｐｒ（ＬＡ’・ｓｉｎθ＋Ｃ）｝／｛ＬＡ’・ｃｏｓθ−μ１２・（ＬＡ’・ｓｉｎθ＋Ｃ）｝ ・・・（１３）
と表される。ただし、ＬＡ’＝ＬＡ＋ｒｐ・ｓｉｎθ、Ｃ＝（ｒａ＋ｒｂ）・ｒｐ／ｒａである。
【００３４】
一方、図５に示すギヤ配列（以下、配列Ｑ）においてローラ支持アーム１０２はＤ点を中心に回動可能である。この時、駆動軸１０３がＺ方向に駆動し、ローラ支持アーム１０２内のギヤを介して給送ローラ１０１に駆動力が伝わり、給送ローラ１０１がＹ方向に回転しシートを給送するとき、ローラ支持アーム内のギヤがローラ支持アーム１０２に与える回転モーメントはＤ点に関して時計回りを正とすると、式（６）の右辺第１項が無い形、つまり、
Ｍｏ＝−ｆ・（ｒｄ−ｒｂ） ・・・（１４）
と表される。これより、給送ローラ１０１がシートカセットに積載された最上位のシートに加える垂直荷重Ｎｂは、式（３）、（４）、（５）、（１４）より
Ｎｂ＝｛ｍ・ｌ・ｃｏｓθ＋Ｐｒ（ＬＤ’・ｓｉｎθ−Ｃ’）｝／｛ＬＤ’・ｃｏｓθ−μ１２・（ＬＤ’・ｓｉｎθ−Ｃ’）｝ ・・・（１５）
と表される。ただし、ＬＤ’＝ＬＤ＋ｒｐ・ｓｉｎθ、Ｃ’＝（ｒｄ−ｒｂ）・ｒｐ／ｒａである。
【００３５】
式（１２）、（１５）より通常使用範囲内ではＮａ＞Ｎｂという関係が成立する。つまり、配列Ｐ、Ｑを使い分けることにより、給送ローラ１０１がシートカセットに積載された最上位のシートに加える垂直荷重を切り換えることが可能となる。
【００３６】
即ち、耐力Ｐｒの大きいシートを給送する場合には配列Ｐを用いてシートカセットの最上位のシートに与える垂直荷重を増加させ給紙不良を防止し、耐力Ｐｒの小さいシートを給送する場合には配列Ｑを用いてシートカセットの最上位のシートに与える垂直荷重を配列Ｐの時よりも減少させ重送を防止することができる。
【００３７】
よって、斜面分離装置において、駆動源からの駆動力を給送ローラへ伝える駆動列の駆動伝達順路を変更させる機構を有し、ローラ支持アームの回動中心を変更することにより給紙不良、重送の問題を解決できる。
【００３８】
以下、具体的な実施の形態により詳細に説明する。
【００３９】
〈第１実施の形態〉
第１実施の形態は、駆動列の配列を変更させる機構に振り子ギヤを用いるものである。本実施の形態に係わるシート給送装置を備えた画像形成装置の概略図を図１に示す。なお、本実施の形態においては画像形成装置の一例としてレーザービームプリンタ（以下、ＬＢＰ）を例示している。以下、図１に示したＬＢＰの概要について説明する。
【００４０】
図１に示すように、ＬＢＰ１は、シート給送方向に傾斜分離面２１を有するシートカセット２０と、シートカセット２０内に積載されたシートＳの最上位のものから一枚づつ給送する給送ローラ２２と、給送されたシートＳを搬送する中継ローラ３ａ、レジストローラ３ｂ、排紙ローラ３ｃ等からなるシート搬送手段と、画像情報に基づいた情報光Ｄを画像形成部５の電子写真感光体５ａへ照射するスキャナユニット４と、電子写真感光体５ａに形成された画像をシートＳに転写する転写手段６と、転写された画像をシートＳに定着する定着手段７と、図示しない制御部等を備えている。
【００４１】
なお、画像形成部５は、上述の電子写真感光体５ａと、少なくとも１つのプロセス手段とを備え、ＬＢＰ１に脱着可能なプロセスカートリッジとしてユニット化されている。ここで、プロセス手段としては、例えば電子写真感光体５ａを帯電させる帯電手段、電子写真感光体５ａに形成される潜像を現像する現像手段、電子写真感光体５ａの表面に残るトナーをクリーニングするためのクリーニング手段等がある。
【００４２】
このような構成のＬＢＰ１では、画像情報に基づいた情報光Ｄをスキャナユニット４から電子写真感光体５ａへ照射し、電子写真感光体５ａに潜像を形成し、この潜像を現像することにより電子写真感光体５ａにトナー像を形成する。そして、このトナー像の形成と同期させて、シートＳを一枚づつシートカセット２０から給送ローラ２２、中継ローラ３ａ、及びレジストローラ３ｂによって、画像形成部５へと搬送し、画像形成部５の電子写真感光体５ａに形成したトナー像を転写手段６によってシートＳに転写する。この転写後のシートＳは、定着手段７に搬送され、この定着手段７によって転写トナー像が定着され、さらに排紙ローラ３ｃによって装置外に排出される。
【００４３】
次に、本実施の形態のシート給送装置の構成について詳しく説明する。シートカセット２０には、例えば水平に対し７０度の角度をなす傾斜分離面２１が形成されている。この傾斜分離面２１は板金などにより形成され、表面は一定の摩擦係数を有するものである。
【００４４】
イソプロピレンなどのゴムにより形成された給送ローラ２２は、板金あるいはモールドにより形成されるローラ支持アーム２３の先端側に回転自在に支持されたローラ軸２４に対して一体に取り付けられ、傾斜分離面２１よりも上流側に位置している。そして、ローラ支持アーム２３は、後端側の増圧揺動軸２５もしくはこれより先端寄りの減圧揺動軸２６のどちらか一方によりＬＢＰ１の本体に揺動可能に支持されるようになっている。
【００４５】
駆動伝達ギヤ列３６はすべてローラ支持アーム２３に回転自在に支持されている。ローラ支持アーム２３の最先端のローラギヤ２８はローラ軸２４に対して一体に取り付けられている。
【００４６】
板金あるいはモールドにより形成された振り子アーム３１にアイドラギヤ３０が回転自在に支持され、このアイドラギヤ３０は駆動ギヤ３２と噛み合っている。振り子アーム３１は駆動ギヤ３２の軸３３に回動可能に支持される。これにより、アイドラギヤ３０は駆動ギヤ３２の回転方向（Ｙ又はＸ方向）により増圧ギヤ３４又は減圧ギヤ３５のどちらか一方と噛み合うようになっている。
【００４７】
センサなどのシート検知手段(図示せず)により、シートＳが厚手のシート、即ち耐力の大きなシートであることが検知された場合、制御手段(図示せず)が駆動ギヤ３２をＸ方向に駆動させると、アイドラギヤ３０はＸ１方向に回転して増圧ギヤ３４と噛み合う。この時、ローラ支持アーム２３は増圧揺動軸２５を中心に揺動可能となっている。この時、増圧揺動軸２５に関して時計回りを正とすると、ギヤ列３６がローラ支持アーム２３に与えるモーメントは式（１２）より、
Ｍｏ＝ｆ・（ｒａ＋ｒｂ）
となる。
【００４８】
また、給送ローラ２２がシートカセット２０に積載された最上位のシートＳ１に加える垂直荷重Ｎａは、式（１３）より、
Ｎａ＝｛ｍ・ｌ・ｃｏｓθ＋Ｐｒ（ＬＡ’・ｓｉｎθ＋Ｃ）｝／｛ＬＡ’・ｃｏｓθ−μ１２・（ＬＡ’・ｓｉｎθ＋Ｃ）｝
となる。ただし、ＬＡ’＝ＬＡ＋ｒｐ・ｓｉｎθ、Ｃ＝（ｒａ＋ｒｂ）・ｒｐ／ｒａである。
【００４９】
つまり、ギヤ列３６がローラ支持アーム２３に与えるモーメントにより、給送ローラ２２がシートカセット２０に積載された最上位のシートＳ１に与える垂直荷重を増加させる。給送ローラ２２が空転することなくシートＳ１を捕捉し、給送するためには、式（９）より
Ｐｒ≦（μｐ−μ１２）・Ｎ
の関係が成立していなければならない。つまり垂直荷重が大きければ給紙不良は発生しない。
【００５０】
このように駆動ギヤ３２をＸ方向に駆動させ、ローラ支持アーム２３を増圧揺動軸２５回りに回動可能とすることにより大きな垂直荷重を与えられるため給紙不良を防止することが可能となる。
【００５１】
一方、図示しないシート検知手段によりシートＳが薄手のシート、即ち耐力の小さなシートであることが検知された場合、制御手段が駆動ギヤ３２をＹ方向に駆動させるとアイドラギヤ３０はＹ１方向に回転して減圧ギヤ３５と噛み合う。また、この時、ローラ支持アーム２３は減圧揺動軸２６を中心に回動可能とする。
【００５２】
この時、減圧揺動軸２６に関して時計回りを正とすると、ギヤ列３６がローラ支持アーム２３に与えるモーメントは式（１４）より、
Ｍｏ＝−ｆ・（ｒｄ−ｒｂ）となる。
【００５３】
また、給送ローラ２２がシートカセット２０に積載された最上位のシートＳに加える垂直荷重は、式（１５）より、
Ｎｂ＝｛ｍ・ｌ・ｃｏｓθ＋Ｐｒ（ＬＤ’・ｓｉｎθ−Ｃ’）｝／｛ＬＤ’・ｃｏｓθ−μ１２・（ＬＤ’・ｓｉｎθ−Ｃ’）｝
となる。ただし、ＬＤ’＝ＬＤ＋ｒｐ・ｓｉｎθ、Ｃ’＝（ｒｄ−ｒｂ）・ｒｐ／ｒａである。
【００５４】
つまり、ギヤ列３６がローラ支持アーム２３に与えるモーメントにより、給送ローラ２２がシートカセット２０に積載された最上位のシートＳに与える垂直荷重の増加を抑えられる。複数枚のシートを同時に給送してしまう重送を防ぐには、式（１０）より
Ｐｒ≧（μ１２−μ２３）・Ｎ
の関係が成立していなければならない。つまり給送ローラ２２がシートカセット２０に積載された最上位のシートＳに与える垂直荷重が小さければ重送は発生しない。このように駆動ギヤ３２をＹ方向に駆動させることにより垂直荷重の増加を抑えることができるため重送を防止することが可能となる。
【００５５】
上述の例はシートの耐力を検知するセンサを用いているが、このセンサを使用しなくても本構成を使うことが可能であるので以下に示す。
【００５６】
シート搬送方向下流側にシートセンサ３７を設置している。このシートセンサ３７はシートがこのセンサを通過したかどうかを検知するものである。シートを搬送する時、駆動ギヤ３２はＹ方向に駆動させる（アイドラギヤ３０は減圧ギヤ３５に噛み合っている）。この時、シートＳが薄手のシート、つまり耐力の小さいシートである場合は重送を起こさず給送することが可能なように自重、アーム長などのパラメータ設定を行う。
【００５７】
しかし、シートＳが厚手のシート、つまり耐力の大きなシートの場合、給送ローラ２２はシートＳを捕捉できず空転をして給送することができない。その時、シートンサ３７はシートＳが規定時間内にシートセンサ３７に到達していないことを検知する。これにより、図示しない制御装置は給送ローラ２２が空転していることを認識する。そこで制御装置が駆動ギヤ３２をＸ方向に駆動させることにより、上述したように、シートカセット２０に積載された最上位のシートＳに加える垂直荷重が増加し、給送ローラ２２はシートＳを捕捉することができ給送可能になる。
【００５８】
図６は、ローラ支持アーム２３の揺動軸を増圧揺動軸２５又は減圧揺動軸２６に変更する機構の一例を示している。ＬＢＰ１に取付けられたソレノイド４４及び４５により、先端に係合部４６、４７を有する回転軸４８、４９を前進後退させ、前進時に係合部４６又は４７で増圧揺動軸２５又は減圧揺動軸２６を保持するようになっている。図の例は、増圧揺動軸２５を保持し、減圧揺動軸２６はフリーの状態であって、これにより、ローラ支持アーム２３は増圧揺動軸２５を中心に揺動するようになっている。なお、回転軸４８，４９の前進後退機構は、カム機構あるいはシリンダ機構等、任意の機構であってよい。
【００５９】
〈第２実施の形態〉
本実施の形態では、給送ローラに駆動力を与える駆動源を二つ有し、そのいずれか一つを選択することにより給送ローラがシートに与える垂直荷重を増減させるようにしたものである。
【００６０】
図２を参照して本発明の第２実施の形態について説明する。図２は第２実施の形態の要部を抽出した図であって、図１と同じ符号を用いているものは、図１と同じものを指している。
【００６１】
図示しない第１駆動源は増圧ギヤ３４をＰ方向に駆動する。一方図示しない第２駆動源は減圧ギヤ３５を図２中Ｏ方向に駆動する。また、第１駆動源が駆動する場合、ローラ支持アーム２３は増圧揺動軸２５を中心に回動可能であり、第２駆動源が駆動を行う場合、ローラ支持アーム２３は減圧揺動軸２６を中心に回動可能である。
【００６２】
なお、第１駆動源により給送ローラ２２を駆動する場合、第２駆動源は駆動を行わず、かつ、減圧ギヤ３５は第２駆動源から抵抗を受けず増圧ギヤ３４からの駆動力により回転する。同様に、第２駆動源により給送ローラ２２を駆動する場合、第１駆動源は駆動を行わず、かつ、増圧ギヤ３４は第１駆動源から抵抗を受けず減圧ギヤ３５からの駆動力により回転する。
【００６３】
図示しないシート検知手段によりシートＳが厚手のシート、即ち耐力の大きなシートであると制御部が認識した場合、制御部は第１駆動源を駆動させ給送ローラ２２に駆動力を伝える。このとき駆動伝達ギヤ列３６がローラ支持アーム２３に与える回転モーメントは、式（１２）より
Ｍｏ＝ｆ・（ｒａ＋ｒｂ）
となり、垂直荷重を増加させる。また、式（９）より、
Ｐｒ≦（μｐ−μ１２）・Ｎ
の関係が成立していなければ、給送ローラ２２はシートを捕捉できず空転し給紙不良が発生する。
【００６４】
よって、第１駆動源からの駆動力で給送ローラ２２を駆動することにより、給送ローラ２２がシートＳに与える垂直荷重が増加するため、給紙不良を起こさず確実にシートＳを給送することができる。
【００６５】
一方、図示しないシート検知手段によりシートＳが薄手のシート、即ち耐力の小さなシートであると制御部が認識した場合、制御部は第２駆動源を駆動させ給送ローラ２２に駆動力を伝える。この時駆動伝達ギヤ列３６がローラ支持アーム２３に与える回転モーメントは式（１４）より、
Ｍｏ＝−ｆ・（ｒｄ−ｒｂ）
となり、垂直荷重の増加を抑える。また、式（１０）より
Ｐｒ≧（μ１２−μ２３）・Ｎ
の関係が成立していなければ複数枚のシートが同時に給送されてしまう重送が起きる。
【００６６】
よって、第２駆動源からの駆動力で給送ローラ２２を駆動することにより給送ローラ２２がシートＳに与える垂直荷重の増加を抑えるため、重送を起こさず確実にシートＳを給送することができる。
【００６７】
〈第３実施の形態〉
本実施の形態は、一つの駆動源の動力を、例えばソレノイドを介し、二つの駆動伝達経路のいずれか一に伝達することにより給送ローラがシートに与える垂直荷重を増減させるようにしたものである。
【００６８】
図３は第３実施の形態の要部を抽出した図であって、図１と同じ符号を用いているものは、図１と同じものを指している。
【００６９】
駆動ギヤ４０は矢印Ｅの方向へ駆動している。左伝達ギヤ４１、右伝達ギヤ４２はそれぞれ図示しないソレノイドにより規制されており、また、それぞれ図中の矢印Ｆ，Ｇの方向へ回転力が加わるようにばね(図示せず)で付勢されている。さらに、左伝達ギヤ４１のα部、右伝達ギヤ４２のβ部は欠歯になっているため前記ソレノイドが切れない限り駆動ギヤ４０の駆動は左伝達ギヤ４１、右伝達ギヤ４２へは伝わらない。また、左、右それぞれの駆動伝達経路の一つ（ギヤ列３６以外）のギヤは段ギヤでありかつ段ギヤの左右部はワンウエイとなっているため、ギヤ列３６からの回転が左伝達ギヤ４１、右伝達ギヤ４２に伝わることはない。
【００７０】
耐力Ｐｒの大きなシートを搬送する場合、左伝達ギヤ４１に駆動ギヤ４０の駆動が伝わるように図示しないソレノイドを切る。この時ローラ支持アーム２３は増圧揺動軸２５の回りに回動可能とする。
【００７１】
駆動ギヤ４０の駆動力は左伝達ギヤ４１を伝わり増圧ギヤ３４に伝わる。この時、ギヤ列３６がローラ支持アーム２３に与えるモーメントは、式（１２）より増圧揺動軸２５に関して時計回りに、
Ｍｏ＝ｆ・（ｒａ＋ｒｂ）
となる。つまり、給送ローラ２２がシートカセット２０に積載された最上位のシートＳに与える垂直荷重が増加する。即ち、前述したように給紙不良を防止することができる。
【００７２】
一方、耐力Ｐｒの小さなシートを搬送する場合、右伝達ギヤ４２に駆動ギヤ４０の駆動が伝わるように図示しないソレノイドを切る。この時ローラ支持アーム２３は減圧揺動軸２６回りに回動可能とする。
【００７３】
駆動ギヤ４０の駆動力は右伝達ギヤ４２を伝わり減圧ギヤ３５に伝わる。この時ギヤ列３６がローラ支持アーム２３に与えるモーメントは、式（１４）より減圧揺動軸２６に関して時計回りに、
Ｍｏ＝−ｆ・（ｒｄ−ｒｂ）
となる。つまり、給送ローラ２２がシートカセット２０に積載された最上位のシートＳに与える垂直荷重の増加を抑える。即ち、前述したように重送を防止することができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明によれば、ローラ支持アームの揺動軸を変更させることにより、給送ローラがシートに与える荷重を変化させるようにしたので、耐力の異なる様々なシートを同じ装置で給送する場合において、耐力の大きなシートであっても給紙不良を発生させることなく、確実なシート搬送が可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態のシート給送装置を備えた画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明のシート給送装置の第２実施の形態を示す要部構成図である。
【図３】本発明のシート給送装置の第３実施の形態を示す要部構成図である。
【図４】本発明の概念図を表す図である。
【図５】本発明の概念図を表す図である。
【図６】揺動軸変更機構の一例を示す断面図である。
【図７】従来の斜面分離給送装置の動作について説明する図である。
【図８】従来の斜面分離給送装置の力学モデルを表す図である。
【符号の説明】
１ レーザービームプリンタ（ＬＢＰ）
５ 画像形成部
２０ シートカセット(シート積載手段）
２１ 傾斜分離面
２２ 給送ローラ
２３ ローラ支持アーム
２５ 増圧揺動軸
２６ 減圧揺動軸
３１ 振り子アーム
３２ 駆動ギヤ
３４ 増圧ギヤ
３５ 減圧ギヤ
３６ ギヤ列
Ｓ シート
Claims (6)
- シートを積載するシート積載手段と、前記シート積載手段のシート給送方向の側面に設けられた傾斜分離面と、前記シート積載手段に積載された最上位のシートを給送する給送ローラと、一端において前記給送ローラを回転可能に支持し、他端で揺動可能に支持されたローラ支持アームと、前記ローラ支持アームに支持され、駆動源からの駆動力を前記給送ローラに伝えるギヤ列とを有するシート給送装置において、
前記ローラ支持アームの揺動軸の位置を変更させることにより、前記給送ローラが前記シートに与える荷重を変化させるようにしたことを特徴とするシート給送装置。 - 前記ローラ支持アームの揺動軸の変更に伴って前記ギヤ列に対する駆動伝達順路を変化させる手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載のシート給送装置。
- 前記ギヤ列の駆動伝達順路を変更させる手段は、使用されている前記揺動軸側に位置するギヤに噛み合う振り子ギヤであることを特徴とする請求項２記載のシート給送装置。
- 前記ギヤ列の駆動伝達順路を変更させる手段は、使用されている前記揺動軸側に位置するギヤに噛み合う左右伝達ギヤであることを特徴とする請求項２記載のシート給送装置。
- 前記ギヤ列の駆動伝達順路を変更させる手段は、２つの駆動源のいずれかの駆動源を選択して使用されている前記揺動軸側に位置するギヤを駆動するものであることを特徴とする請求項２記載のシート給送装置。
- 請求項１ないし４のいずれかに記載のシート給送装置と、画像形成部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
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