JP3890261B2 - シート給送装置及び画像形成装置 - Google Patents
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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、印刷機等の画像形成装置のシートを供給するためのシート給送部に搭載され、積層したシートに圧接して回転することによりシートを給送するシート給送ローラを有するシート給送装置及び画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９を用いて、従来のプリンタや複写機などの画像形成装置における原稿や記録紙等のシートを給送するためのシート給送ローラについて説明する。図に示すように、シート給送ローラ100は弾性体であるゴム101を保持するためのハウジング102を駆動が伝達される回転軸103に固定し、その回転軸103の回転によりシートを一枚ずつ給送するものである。シート給送ローラ100は一部に切欠104を有する半月状の形状をしており、待機状態でのホームポジションでは切欠104がシートに対向してシートに接触しない。また、円弧の部分はシートを一枚ピックアップして、下流側に配置されている次の搬送ローラ（図示せず）まで搬送するに充分な長さを確保している。またシート給送ローラ100の表面には溝などを形成し、形状的に摩擦力を向上する工夫がなされている。
【０００３】
シートは専用の給送カセット105に積載される。給送カセット105には、シート束を載置する中板106と、中板106をシート給送ローラ100に向かって付勢するバネ107とが内蔵されている。またシート給送カセット105のシート給送ローラ100よりシート給送方向の下流側には中板106に載置されているシートの先端角部に対応させて分離爪108が設けられており、シートにある程度のループを形成することでシートを一枚ずつ分離する。
【０００４】
シート給送動作が開始されると、回転軸103が回転を開始してシート給送ローラ100が回転すると、シート給送ローラ100の切欠104から円弧部に移る位置でシートの束を押し下げつつ圧接する。そして適度な当接圧を与えながらシートの最上面に弾性体であるゴム101が当接してシートを送り出す。その際、最上位のシートの先端角部が分離爪108に突き当てられて徐々にループが形成され、最終的にシートの先端角部が分離爪108から抜けることにより最上位のシートのみが分離される。
【０００５】
このような分離爪方式によるシート分離方式においては、シート給送ローラ100とシートとの間に加わる当接圧Ｎが非常に重要である。当接圧Ｎが弱すぎるとシートが分離爪108に突き当てられたときに受ける反力に勝てず、シート給送ローラ100とシートとの間にすべりを生じてしまい、シートをうまく送り出すことができない。また当接圧Ｎが強すぎると、最上部のシートとその下のシートとの間や、更にその下のシートとの間などに大きな摩擦力を発生させてしまい、本来１枚ずつ送り出したいところが、２枚や３枚の多重送りとなってしまう。
【０００６】
このような問題をできるだけ回避するために、中板106を持ち上げるバネ107に適切な荷重設定とバネ定数設定がなされている。具体的には、シートはその積載枚数によって重量が変わり、またその積載枚数によって、中板106を持ち上げるバネ107の圧縮量も変化する。この両方の関係を利用して、シートの積載枚数が変わっても、シート給送ローラ100とシートとの間にかかる荷重が常に略一定となるように、バネ定数を設定している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来例に係る構成にあっては、シート給送カセット105に装填されるシートの種類が一定であれば、前述した理論通りにシート給送ローラ100とシートとの間にかかる荷重も一定の最適値とすることができるが、実際には装填されるシートのサイズ、シートの密度などは多様な種類に及ぶ。これらの多様なシートに対して常に最適な荷重を与えるバネは存在せず、種々のシートに対して全体のバランスを見てより適正値のものを選定しているのが現状である。
【０００８】
近年、プリンタ等の画像形成装置のカラー化に伴って、シートの厚みは厚いものが好まれる傾向が出てきている。また一方では、環境破壊等の影響から、シートの厚みが薄いものも多く利用されるようになってきている。このようにシート給送カセット105からの給送が許容されるシートの種類への要求は多様化し、バネ107を最適化するのみでは、それらのすべてに対応することは困難となってきた。すなわち、厚紙に照準をあわせた設計をすると前述したバネ荷重は強めに設定することとなり、給送不良（シート給送ローラ100とシートが滑って送り出せない現象等）は発生しないが、薄紙で重送不良（シートが重なったまま送り出される現象）が生じる。一方、薄紙に照準をあわせた設計をするとバネ荷重は弱めに設定することとなり、重送不良は発生しないが、厚紙で給送不良が発生するというような問題が生じることとなる。
【０００９】
そこで本発明は、給送の際のシート給送ローラとシートとの間にかかる当接圧を自動調整し、適切かつ確実にシートを給送しうるシート給送装置及び画像形成装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るシート給送装置及び画像形成装置の代表的な構成は、シートを支持するシート支持部材と、前記シート支持部材に支持されたシートに外周面が圧接して回転することによりシートを給送するシート給送ローラと、前記シート支持部材に支持されているシートを前記シート給送ローラに付勢するための付勢部材と、を有するシート給送装置であって、前記シート給送ローラは、シートに当接する弾性を有する摩擦部材と、回転軸に設けられ、前記摩擦部材の回転方向における前半部を固定して保持し、前記摩擦部材の後半部を弾性変形可能に保持する保持部材と、を備え、シートとの当接圧に応じて前記摩擦部材が弾性変形することによって回転中心から外周面までの距離が変化するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
［第一実施形態］
本発明に係るシート給送ローラの第一実施形態について、図を用いて説明する。図１は本実施形態に係るシート給送ローラの構成を示す図、図２はシート給送ローラの動作を説明する図、図３は給送動作を時系列により説明する図である。
【００１２】
図１に示すように、シート給送ローラ300は、シートが当接する外周面301aの表面に溝を切った摩擦部材としてのゴム301と、これを保持する保持部材としての保持板302とから構成されている。保持板302は、シート給送ローラ300の回転方向におけるゴム301の前半部（図中ａの範囲）は半径方向に隙間なく固定されており、後半部（図中ｂの範囲）は半径方向に隙間ｃをもって配置されている。すなわち、ゴム301に外側から半径方向の力が加わった場合には、ゴム301はその弾性により後半部ｂのみが変形するよう構成されている。なお、シート給送ローラ300は、図示しないモータ等からの駆動が伝達される回転軸307に取り付けられていて、この回転軸307は装置本体に固定的に取り付けられている。
【００１３】
つぎに、図３を用いてシート給送カセット311の構成について説明する。シート給送カセット311には中板313が後端側（図中左側端）で揺動自在に支持されており、中板313は付勢部材であるバネ314により上方に付勢されている。中板313に積載されているシートＰの先端角部には、図示しないサイド規制板やカセット本体に所定の範囲で上下に揺動可能に支持された分離爪312が配置されている。分離爪312はシートの給送方向前端部及び上面に当接してシートを規制する。また、分離爪312の上方への移動範囲は図３(ａ)の位置で規制されているため、バネ314の付勢力に抗してシートＰの最上面の位置が一定の位置に規定される。
【００１４】
つづいて、図３を用いて、本実施形態に係るシート給送ローラ300を用いたシート給送動作について説明する。図3(a)は、シートＰがシート給送カセット311にセットされている待機状態を示す。このとき分離爪312はシートＰの上面に当接した状態で保持されており、付勢部材であるバネ314は中板313に積載されたシートＰの重量で圧縮されている。
【００１５】
シート給送ローラ300が図示しない駆動系によって回転を開始し、図3(b)に示すようにシート給送ローラ300の切欠から円弧部に移る位置でシートＰの最上面に当接すると、シートＰは下方に押し下げられることによって中板313を介してバネ314が圧縮され、本実施形態では、シート給送ローラ300とシートＰとの間には総圧1.96N程度の当接圧Ｎがかかる。更に図3(c)に示すようにシート給送ローラ300が回転を続けると、シート給送ローラ300のゴム301の前半部（図１のａの範囲）により最上位のシートＰが送り出され、分離爪312によって先端角部にループが形成される。
【００１６】
そしてループが大きくなってシートＰの先端角部が分離爪312から抜けることにより最上位のシートが分離される。分離爪312からのループによる反力が無くなった後に、図3(d)に示すように、シート給送ローラ300のゴム301の後半部（図１のｂ範囲）が送り出されるシートＰの上面に当接すると、バネ314の付勢力により後半部が弾性変形して外形が変化し、実質的なシート給送ローラ300の回転軸307の軸心から外周面301aまでの距離が小さくなる。これによりバネ314は、それ以前の状態、すなわち1.96N程度の総圧が得られていた状態よりも長くなり、結果として当接圧Ｎが低減される。本実施形態においては、当接圧Ｎは1.37N程度に低減される。シートＰは、すでに分離爪312を抜けている状態においては、前述のような低い搬送力であっても十分に搬送ローラ対315にシートＰを送り込むことが可能である。ここで、本発明のごとき構成をとらない場合、すなわちシート給送ローラ300の半径が一定の状態でシートＰを給送すると、分離爪312を抜けた後も一定の当接圧がかかり続けるため、次のシートも送り出してしまうという重送が発生しやすくなる。
【００１７】
また、本実施形態においては、シート給送ローラ300の後半部ｂにおいて回転軸307の軸心から外周面301aまでの距離を小さくする方法として、ゴム301の弾性変形を利用している。これにより、以下のような利点が得られる。
【００１８】
図２を用いて説明する。通常、シートＰとシート給送ローラ300との当接圧（給紙圧）は積載されるシートの密度（単位面積当たりの重さ）に応じて変化し、シートの密度が大きい場合には当接圧は小さくなり、シートの密度が小さい場合には当接圧は大きくなる。まず、装填されたシートの密度が大きい（単位面積当たりの重さが重い）場合について説明する。シートＰの密度が大きい場合には、シート給送ローラ300にかかる当接圧Ｎは、そのシートＰの重量のために小さくなる。この場合はシート給送ローラ300の後半部ｂの当接圧を弱めたくないが、本構成によれば、シート給送ローラ300はゴム301の弾性によって変形するため、そこにかかる力が小さければ、例えば図２(a)に示すようにゴム301の変形量は小さくなり、従ってバネの使用長はほとんど変化しない。具体的には、本実施の形態では、密度（面密度）が105g/m^2程度のシートの場合、当接圧は1.86N程度にしか低下しない。
【００１９】
一方、シートＰの密度が小さい（単位面積当たりの重さが軽い）場合には、シート給送ローラ300にかかる当接圧Ｎは大きくなる。この場合はシート給送ローラ300の後半部での当接圧を弱めたいが、本構成によれば、シート給送ローラ300はゴム301の弾性によって変形するため、そこにかかる力が大きければ、例えば図２(b)に示すようにゴム301の変形量は大きくなり、従ってバネ314の使用長が図２(a)のときの使用長よりΔＬ1分伸びる方向に変化し、バネの弾性力と長さは反比例するため、自動的に当接圧Ｎを低減できる。具体的には、密度（面密度）が60g/m^2程度のシートの場合、当接圧Ｎは1.37N程度に低減できる。
【００２０】
上記のごとく構成したことにより、本実施形態に係るシート給送ローラ300は、シートＰの密度（単位面積当たりの重さ）に応じて当接圧Ｎを自動的に調整し、シートの不送りや重送を防止して良好な給送性能を得ることが可能である。
【００２１】
［第二実施形態］
本発明に係るシート給送ローラの第二実施形態について、図４乃至図６を用いて説明する。図４は本実施形態に係るシート給送ローラの構成を説明する図、図５はシート給送ローラの動作を説明する図、図６はシート給送ローラに作用する力を説明する図であって、上記第一実施形態と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２２】
図4(a)に示すように、シート給送ローラ320は、シートが当接する外周面301aの表面に溝を切った摩擦部材としてのゴム301と、ゴム301を保持する保持部材としての保持板303と、ハウジング部材304とからなり、ゴム301と保持板303とで本発明の外周部を構成する。ハウジング部材304には保持板303を回転可能に支持する回転支点305、保持板303の回転をストップさせるためのストッパ306を備えている。保持板303は、上記第一実施形態と同様に、シート給送ローラ320の回転方向におけるゴム301の前半部（図中ａの範囲）は半径方向に隙間なく固定されており、後半部（図中ｂの範囲）は半径方向に隙間ｃをもって配置されている。すなわち、ゴム301に外側から半径方向の力が加わった場合には、ゴム301は保持板303に対して後半部ｂのみが変形するよう構成されている。
【００２３】
また、図4(b)に示すように、保持板303はハウジング部材304に対して回転支点305によって回動可能に軸支されており、保持板303はの内周面にストッパ306が当接することによって保持板303の回動角が規制されている。従って、シート給送ローラ320の外周面301aに圧力が加わると、図4(c)に示すように保持板303がハウジング部材304に対して回動する構成となっている。このように、本発明の特徴は、図4(b)のようにゴム301の外周面301aが最も外側にある位置から図4(c)のように外周面301aが最も内側にある位置の間で保持板303が回動することにより、回転軸307の軸心からゴム301の外周面301aまでの距離を可変とすることができる。
【００２４】
次に、図５を用いて、本実施形態に係るシート給送ローラ320を用いた給送動作について説明する。まず、図5(a)はシートＰが、シート給送カセット311にセットされている待機状態を示す。この時、分離爪312はシートＰの上に乗っている状態で保持されており、バネ314は中板313に積載されたシートＰの重量で圧縮されている。回転軸307が回転してシート給送ローラ320が回転を開始し、図5(b)に示すようにシートＰに当接すると、シートＰは中板313と共に下方に押し下げられることによって、バネ314が更に圧縮される。
【００２５】
ここで、シート給送カセット311にセットされたシートＰの密度（単位面積当たりの重さ）が大きい場合と小さい場合とで、シート給送ローラ320の状態がどのように変化するかを説明する。
【００２６】
前述したとおり、通常、シートＰとシート給送ローラ320との当接圧（給紙圧）は積載されるシートの密度（単位面積当たりの重さ）に応じて変化し、シートの密度が大きい場合には当接圧は小さくなり、シートの密度が小さい場合には当接圧は大きくなる。まず、シート給送ローラ320が回転を開始してシートＰに当接したときに、シートＰの密度が大きい場合は、その重量のために当接圧は小さくなり、これを図示すると図6(a)に示すベクトルのＡになる。また、シートＰの送り出しを開始した際に、通常、密度が大きいシートほど剛性が大きいため、分離爪312からの反力（搬送抵抗）も大きくなり、この力は図6(a)に示すベクトルのＢになる。従ってＡとＢの二つのベクトルの合力はベクトルＥのようになり、ベクトルの方向が回転支点305よりも外側に向いているため、保持板303を回転支点305に対して図中時計回り方向に回転させるモーメントが生じ、保持板303を時計回りに付勢して、シート給送ローラ320が図6(a)に示すように回転軸307の軸心からゴム301の外周面301aまでの距離が大きい状態となる。
【００２７】
一方、シートＰの密度が小さい場合は、シートＰの送り出しを開始した際に、当接圧は大きくなる。これを図示すると、図6(b)に示すベクトルのＣになる。また、シートＰの送り出しを開始した際に、密度が小さいシートほど剛性が小さいため、分離爪312からの反力（搬送抵抗）も小さくなる。この力は図6(b)に示すベクトルのＤになる。従ってＣとＤの二つのベクトルの合力はベクトルＦのようになり、ベクトルの方向が回転支点305よりも内側に向いているため、保持板303を回転支点305に対して図中反時計回り方向に回転させるモーメントが生じ、保持板303を反時計回りに付勢して、シート給送ローラ320が図6(b)に示すように回転軸307の軸心からゴム301の外周面301aまでの距離が小さい状態となる。
【００２８】
すなわち回転支点305は当接圧と搬送抵抗との合力の範囲内に配置されており、回転支点305に対してその合力の方向によってシート給送ローラ320の状態は二段階に切り替えられることになり、合力の方向は積載されたシートの密度及び剛性によって変化する。このシート給送ローラ320の二つの状態の差は、結果としてシート給送ローラ320の外周面301ａと軸心との距離を変えることとなるため、バネ314の使用長も図6(b)のΔＬ2分変わり、従って当接圧が自動的に変化することになる。すなわち、密度の大きいシートの場合には、図6(ａ)に示すように、外周面301ａと回転軸307の軸心との距離が大きくなって当接圧は強めとなるため給送不良を防止し、密度の小さいシートの場合には、図6(ｂ)に示すように、外周面301ａと回転軸307の軸心との距離が小さくなって当接圧は弱めとなるため重送を防止することができる。本実施形態における一例としては、密度（面密度）が105g/m^2の場合、当接圧は1.96Nとなり、密度（面密度）が60g/m^2の場合、当接圧は1.57Nとなる。
【００２９】
なお、シート給送ローラ320の後半部ｂは上記第一実施形態と同様に作用するが、説明が重複するためにここでは省略する。
【００３０】
［第三実施形態］
本発明に係るシート給送ローラの第三実施形態について、図7を用いて説明する。図７は本実施形態に係るシート給送ローラの構成及び作用する力を説明する図であって、上記第一及び第二実施形態と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。本構成は、第二実施形態で説明したシート給送ローラに対し、シート給送ローラ320の外周面301ａと回転軸307の軸心との距離が大きくなる状態と小さくなる状態との切り替えを微調整できるように、弾性部材である調整用バネ321を内蔵してあることが特徴である。その他の構成及び機能については第二実施形態のシート給送ローラと同じである。
【００３１】
図7(a)に示すように、本構成では、調整用バネ321（圧縮バネ）を保持板303とハウジング部材304との間に配置した。このバネ321によって、シート給送ローラ320は、外周面301ａと回転軸307の軸心との距離を小さくする方向、すなわち図7（a）の状態を保持しようとする方向の力Ｇが与えられる事になる。
【００３２】
従って、すでに第二実施形態で記した様に、シートＰの当接圧（図６のベクトルＡまたはＣ）と、分離爪312からの反力（図６のベクトルＢまたはＤ）によって、これらの合力（図６のベクトルＥまたはＦ）が決められるわけであるが、前述した調整用バネ321の弾性力を変えることにより、シート給送ローラ320の外周面301ａと回転軸307の軸心との距離が切り替わるときの当接圧の値の大小を調整することができる。すなわち、シート給送ローラの320の外周面301ａと回転軸307の軸心との距離の切り替えるときの当接圧を自由に設定することができる。
【００３３】
すなわち、このように調整用バネ321を内蔵する事で、本構成が適用されるシート給送装置の構成（例えば、バネ314の荷重の値や、シート給送ローラ320の配置等）に応じて、より給送の最適化を図ることが可能となる。
【００３４】
次に図7(b)を用いて、本実施形態における、調整用バネ321の具体的な荷重を決める際の一例を示す。シート給送装置における、バネ314の荷重の値や、シート給送ローラ320の配置等、詳細な設定を決めた後に、本構成におけるシートの給送性能を評価したとする。
【００３５】
まず、調整用バネ321を設けない状態において、密度Ｘ以上のシートはシート給送ローラ320が大きい外径の状態（図6(a)参照）で給送され、密度Ｘ未満のシートはシート給送ローラ320が小さい外径の状態（図6(b)参照）で給送されたとする。ところが、密度Ｘ＋αの紙は、給送性能を見た場合に、シート給送ローラ320が小さい外径の状態で給送した方が性能が良いことがわかったと仮定する。
【００３６】
この様なケースの場合に、前述した調整用バネ321を設置し、適切な荷重（例えば0.3N）を与える。すると図7(b)に示すように、密度Ｘ＋αの紙においてシート給送ローラ320は大きい外径の状態であるはずが、調整用バネ321の力Ｇによって小さい外径の状態で給送されるようになる。
【００３７】
このように、調整用バネ321の荷重を適当に変えることによって合力Ｅを調整することができ、給送機構の更なる最適化を図ることが可能となり、良好な給送性能を得ることができる。また、本実施形態のように、調整用バネ321を用いることにより、シート給送開始時にシート給送ローラ320がシートＰに当接する際にハウジング部材304に対するゴム301の位置及び状態がいつも同じであるため、安定したシート給送が行なえる。特に本実施形態のように外周面301ａと回転軸307の軸心との距離が小さい状態からシートＰに当接すると、シートＰの密度に応じて徐々に当接圧が大きくなる方向にゴム301がハウジングに対して回転するため当接圧の変動が滑らかとなり、より安定したシートの送り出しが行なえる。
【００３８】
なお、本実施形態においては圧縮バネを使用し、小さい外径の状態（図6(b)の状態）を保持しようとする方向の力を与える例を示したが、引っ張りバネを使用したり、バネの取り付け位置を変える等して、大きい外径の状態（図6(a)の状態）を保持しようとする方向の力を与えても同じ結果を得ることが可能である。
【００３９】
［第四実施形態］
本発明に係るシート給送ローラ及びシート給送装置及び画像形成装置の実施形態について図を用いて説明する。図８は本実施形態に係る画像形成装置の全体構成図であって、上記各実施形態と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４０】
図８に示すのは画像形成装置としてのカラーレーザープリンタであって、シート給送装置に本発明に係るシート給送ローラを適用した例である。図に示すカラー画像形成装置１は、上下方向に直線状に並設された画像形成手段であって、像担持体となるイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４個の電子写真感光体ドラム31ｙ、31ｍ、31ｃ、31ｋ（以下、単に「感光体ドラム31」という）を備えており、各感光体ドラム31に対向して、静電吸着によりシートＰを吸着して担持搬送する転写材担持体となる転写材搬送ベルト32が配置されている。各々の感光体ドラム31は、上下両端のイエロー、ブラックの感光体ドラム31ｙ、31ｋに対して中側２個のマゼンタ、シアンの感光体ドラム31ｍ、31ｃを1mm程度転写材搬送ベルト32側に突出するように配置してあり、モータ53によって、反時計回り方向に回転駆動される。
【００４１】
各感光体ドラム31の周囲には、その回転方向上流側から順に、感光体ドラム31の表面を均一に帯電するための帯電手段となる帯電器33ｙ、33ｍ、33ｃ、33ｋ（以下、単に「帯電器33」という）、帯電器33により、一様に帯電された感光体ドラム31の表面に画像情報に基づいてレーザビームを照射して静電潜像を形成する露光手段34ｙ、34ｍ、34ｃ、34ｋ（以下、単に「露光手段34」という）が配置されている。
【００４２】
さらには、静電潜像が形成された感光体ドラム31の表面に、各色のトナーを付着させてトナー画像として顕像化する現像手段35ｙ、35ｍ、35ｃ、35ｋ（以下、単に「現像手段35」という）、転写後の感光体ドラム31の表面に残留したトナーを除去するクリーニング手段36ｙ、36ｍ、36ｃ、36ｋ（以下、単に「クリーニング手段36」という）が配置されている。感光体ドラム31と帯電器33、現像手段35及びクリーニング手段36は一体的にカートリッジ化されたプロセスカートリッジ37ｙ、37ｍ、37ｃ、37ｋ（以下、単に「プロセスカートリッジ37」という）として装置本体１に対して着脱可能に構成されている。
【００４３】
また感光体ドラム31に対向する位置には転写材搬送ベルト32を挟んで該転写材搬送ベルト32により担持搬送されるシートＰに感光体ドラム31の表面に形成されたトナー画像を転写する転写手段となる転写ローラ38ｙ、38ｍ、38ｃ、38ｋ(以下、単に「転写ローラ38」という)が配置されている。
【００４４】
像担持体となる感光体ドラム31は、直径30mmのアルミニウム製のシリンダの外周面に有機光導伝体層（ＯＰＣ）を塗布して構成したものである。感光体ドラム31は、その両端部をフランジにより回転自在に支持されており、一方の端部に図示しない駆動モータから駆動力を伝達することにより、反時計回り方向に回転駆動される。帯電器33は、ローラ状に形成された導電性ローラであり、このローラを感光体ドラム31の表面に当接させるとともに、図示しないバイアス電源によって耐電バイアス電圧を印加することにより感光体ドラム31の表面を一様に帯電させるものである。露光手段34はポリゴンミラーを有し、このポリゴンミラーには図示しないレーザダイオードから画像信号に対応する画像光が照射される。
【００４５】
現像手段35は、各々イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーを収容したトナー収容部39ｙ、39ｍ、39ｃ、39ｋ(以下、単に「トナー収容部39」という)、感光体ドラム31の表面に隣接し、図示しない駆動部により回転駆動されるとともに、図示しない現像バイアス電源により現像バイアス電圧を印加することにより現像を行う現像ローラ40ｙ、40ｍ、40ｃ、40ｋ（以下、単に「現像ローラ40」という）等を有して構成される。トナー収容部39には、シートＰの搬送方向上流側から順に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナーが収容されている。
【００４６】
転写材搬送ベルト32の内側に配置された転写ローラ38は、４個の感光体ドラム31に対向して転写材搬送ベルト32に当接する。これら転写ローラ38は図示しない転写バイアス電源に接続されており、転写ローラ38から正極性の電荷が転写材搬送ベルト32を介してシートＰに印加され、この電界により、感光体ドラム31に接触中のシートＰに感光体ドラム31表面上の負極性の各色トナー画像が順次転写されてカラー画像が形成される。
【００４７】
装置本体１の下部に設けられたシート給送カセット41に収容されたシートＰは、第一実施形態にて説明したシート給送ローラ300と、該シート給送ローラ300の下流に設けられた分離爪43により分離給送されてレジストローラ対44に到達する。このように、シート給送ローラに第一実施形態にて説明したシート給送ローラ300、若しくは第二実施形態にて説明したシート給送ローラ320を採用することで、良好な給送性能を確保したカラープリンタを構成することが可能となる。尚、シート給送ローラ部の具体的構成は、第一乃至第三実施形態で説明した内容と同じなので、本実施形態においては省略する。
【００４８】
画像とシートＰとのタイミングをはかるレジストローラ対44により所定のタイミングで送られたシートＰは、転写材搬送ベルト32により静電吸着して担持された状態で画像形成手段となる感光体ドラム31と転写ローラ38との間の転写位置に搬送され、各感光体ドラム31の表面に形成されたトナー画像が順次転写されてカラー画像が記録された後、駆動回転する加熱ローラ45ａと、これに圧接して従動回転する加圧ローラ45ｂとを有する定着手段45を通過する際に加熱、加圧処理されて、トナー画像が定着された後、排出ローラ対46により、装置本体１の上部に設けられた排出トレイ47上に排出される。
【００４９】
ここで、転写材搬送ベルト32を用いた構成について、補足しておく。転写材搬送ベルト32は転写材搬送面を張架する２軸となる駆動ローラ48及び従動ローラ49、駆動ローラ48のすぐ下流に位置する従動ローラ50、転写材搬送ベルト32にテンションを付与するテンションローラ51の計４本のローラにより回転可能に張架支持されており、すべての感光体ドラム31に対向して配置されている。
【００５０】
転写材搬送ベルト32は通常10^10〜10^14Ωcmの体積抵抗率を持たせた厚さ100〜150μmのエンドレスのフィルム状部材で構成される。ここで体積抵抗率はJIS法K6911に準じた測定プローブを用い、ADVANTEST社製の高抵抗計R8340にて100Vを印加して得た測定値を転写材搬送ベルト32の厚みで正規化した値である。
【００５１】
そして転写材搬送ベルト32は感光体ドラム31に対向する外周面にシートＰを静電吸着して該感光体ドラム31にシートＰを接触させるべく駆動ローラ48によって循環移動する。これにより、シートＰは転写材搬送ベルト32により転写位置まで搬送され、感光体ドラム31表面上のトナー画像が転写される。
【００５２】
転写材搬送ベルト32の転写材搬送方向最上流側で従動ローラ49に対向する位置には該転写材搬送ベルト32と共同してシートＰを挟持し、かつシートＰを転写材搬送ベルトに静電吸着させるための吸着ローラ52が配置されている。シートＰの搬送に際しては、吸着ローラ52にバイアス電圧を印加することで、転写材搬送ベルト32を介して該吸着ローラ52に対向し、接地された従動ローラ49との間に電界を形成し、転写材搬送ベルト32及びシートＰの間に誘電分極を発生させて両者に静電吸着力を生じさせるようになっている。これにより転写材搬送ベルト32をシートＰが安定して搬送されるように構成されている。
【００５３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの構成に限定されるものではなく、本実施の形態では、シートの分離方式として分離爪で行なう例を示したが、本発明は、シートとシート給送ローラとの当接圧をシートの密度に応じて変化させてシートの不送りや重送を防止するものであり、他の分離方式、例えば斜面にシートを突き当てて分離する斜面分離方式や、シート給送ローラに圧接する分離パッドにより分離する分離パッド方式や、逆転ローラを用いるリタ−ドローラ方式など種々の分離方式を有するシート給送装置に適用することができる。
【００５４】
【発明の効果】
上記説明した如く、本発明によれば、極めて簡単な構成でシート給送の際のシート給送ローラとシートとの間にかかる当接圧を自動調整し、シート給送性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施形態に係るシート給送ローラの構成を示す図である。
【図２】シート給送ローラの動作を説明する図である。
【図３】給送動作を時系列により説明する図である。
【図４】第二実施形態に係るシート給送ローラの構成を説明する図である。
【図５】シート給送ローラの動作を説明する図である。
【図６】シート給送ローラに作用する力を説明する図である。
【図７】第三実施形態に係るシート給送ローラの構成及び作用する力を説明する図である。
【図８】第四実施形態に係る画像形成装置の全体構成図である。
【図９】画像形成装置における従来のシート給送ローラを説明する図である。
【符号の説明】
Ｐ …シート
１ …装置本体
31 …電子写真感光体ドラム
32 …転写材搬送ベルト
33 …帯電器
34 …露光手段
35 …現像手段
36 …クリーニング手段
37 …プロセスカートリッジ
38 …転写ローラ
39 …トナー収容部
40 …現像ローラ
41 …給送カセット
43 …分離爪
44 …レジストローラ対
45 …定着手段
45ａ …加熱ローラ
45ｂ …加圧ローラ
46 …排出ローラ対
47 …排出トレイ
48 …駆動ローラ
49、50 …従動ローラ
51 …テンションローラ
52 …吸着ローラ
53 …モータ
300 …シート給送ローラ
301 …ゴム
301ａ …外周面
300 …給送ローラ
302、303 …保持板
304 …ハウジング部材
305 …回転支点
306 …ストッパ
311 …給送カセット
312 …分離爪
313 …中板
314 …バネ
315 …搬送ローラ対
320 …シート給送ローラ
321 …調整用バネ
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、複写機、印刷機等の画像形成装置のシートを供給するためのシート給送部に搭載され、積層したシートに圧接して回転することによりシートを給送するシート給送ローラを有するシート給送装置及び画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９を用いて、従来のプリンタや複写機などの画像形成装置における原稿や記録紙等のシートを給送するためのシート給送ローラについて説明する。図に示すように、シート給送ローラ100は弾性体であるゴム101を保持するためのハウジング102を駆動が伝達される回転軸103に固定し、その回転軸103の回転によりシートを一枚ずつ給送するものである。シート給送ローラ100は一部に切欠104を有する半月状の形状をしており、待機状態でのホームポジションでは切欠104がシートに対向してシートに接触しない。また、円弧の部分はシートを一枚ピックアップして、下流側に配置されている次の搬送ローラ（図示せず）まで搬送するに充分な長さを確保している。またシート給送ローラ100の表面には溝などを形成し、形状的に摩擦力を向上する工夫がなされている。
【０００３】
シートは専用の給送カセット105に積載される。給送カセット105には、シート束を載置する中板106と、中板106をシート給送ローラ100に向かって付勢するバネ107とが内蔵されている。またシート給送カセット105のシート給送ローラ100よりシート給送方向の下流側には中板106に載置されているシートの先端角部に対応させて分離爪108が設けられており、シートにある程度のループを形成することでシートを一枚ずつ分離する。
【０００４】
シート給送動作が開始されると、回転軸103が回転を開始してシート給送ローラ100が回転すると、シート給送ローラ100の切欠104から円弧部に移る位置でシートの束を押し下げつつ圧接する。そして適度な当接圧を与えながらシートの最上面に弾性体であるゴム101が当接してシートを送り出す。その際、最上位のシートの先端角部が分離爪108に突き当てられて徐々にループが形成され、最終的にシートの先端角部が分離爪108から抜けることにより最上位のシートのみが分離される。
【０００５】
このような分離爪方式によるシート分離方式においては、シート給送ローラ100とシートとの間に加わる当接圧Ｎが非常に重要である。当接圧Ｎが弱すぎるとシートが分離爪108に突き当てられたときに受ける反力に勝てず、シート給送ローラ100とシートとの間にすべりを生じてしまい、シートをうまく送り出すことができない。また当接圧Ｎが強すぎると、最上部のシートとその下のシートとの間や、更にその下のシートとの間などに大きな摩擦力を発生させてしまい、本来１枚ずつ送り出したいところが、２枚や３枚の多重送りとなってしまう。
【０００６】
このような問題をできるだけ回避するために、中板106を持ち上げるバネ107に適切な荷重設定とバネ定数設定がなされている。具体的には、シートはその積載枚数によって重量が変わり、またその積載枚数によって、中板106を持ち上げるバネ107の圧縮量も変化する。この両方の関係を利用して、シートの積載枚数が変わっても、シート給送ローラ100とシートとの間にかかる荷重が常に略一定となるように、バネ定数を設定している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来例に係る構成にあっては、シート給送カセット105に装填されるシートの種類が一定であれば、前述した理論通りにシート給送ローラ100とシートとの間にかかる荷重も一定の最適値とすることができるが、実際には装填されるシートのサイズ、シートの密度などは多様な種類に及ぶ。これらの多様なシートに対して常に最適な荷重を与えるバネは存在せず、種々のシートに対して全体のバランスを見てより適正値のものを選定しているのが現状である。
【０００８】
近年、プリンタ等の画像形成装置のカラー化に伴って、シートの厚みは厚いものが好まれる傾向が出てきている。また一方では、環境破壊等の影響から、シートの厚みが薄いものも多く利用されるようになってきている。このようにシート給送カセット105からの給送が許容されるシートの種類への要求は多様化し、バネ107を最適化するのみでは、それらのすべてに対応することは困難となってきた。すなわち、厚紙に照準をあわせた設計をすると前述したバネ荷重は強めに設定することとなり、給送不良（シート給送ローラ100とシートが滑って送り出せない現象等）は発生しないが、薄紙で重送不良（シートが重なったまま送り出される現象）が生じる。一方、薄紙に照準をあわせた設計をするとバネ荷重は弱めに設定することとなり、重送不良は発生しないが、厚紙で給送不良が発生するというような問題が生じることとなる。
【０００９】
そこで本発明は、給送の際のシート給送ローラとシートとの間にかかる当接圧を自動調整し、適切かつ確実にシートを給送しうるシート給送装置及び画像形成装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るシート給送装置及び画像形成装置の代表的な構成は、シートを支持するシート支持部材と、前記シート支持部材に支持されたシートに外周面が圧接して回転することによりシートを給送するシート給送ローラと、前記シート支持部材に支持されているシートを前記シート給送ローラに付勢するための付勢部材と、を有するシート給送装置であって、前記シート給送ローラは、シートに当接する弾性を有する摩擦部材と、回転軸に設けられ、前記摩擦部材の回転方向における前半部を固定して保持し、前記摩擦部材の後半部を弾性変形可能に保持する保持部材と、を備え、シートとの当接圧に応じて前記摩擦部材が弾性変形することによって回転中心から外周面までの距離が変化するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
［第一実施形態］
本発明に係るシート給送ローラの第一実施形態について、図を用いて説明する。図１は本実施形態に係るシート給送ローラの構成を示す図、図２はシート給送ローラの動作を説明する図、図３は給送動作を時系列により説明する図である。
【００１２】
図１に示すように、シート給送ローラ300は、シートが当接する外周面301aの表面に溝を切った摩擦部材としてのゴム301と、これを保持する保持部材としての保持板302とから構成されている。保持板302は、シート給送ローラ300の回転方向におけるゴム301の前半部（図中ａの範囲）は半径方向に隙間なく固定されており、後半部（図中ｂの範囲）は半径方向に隙間ｃをもって配置されている。すなわち、ゴム301に外側から半径方向の力が加わった場合には、ゴム301はその弾性により後半部ｂのみが変形するよう構成されている。なお、シート給送ローラ300は、図示しないモータ等からの駆動が伝達される回転軸307に取り付けられていて、この回転軸307は装置本体に固定的に取り付けられている。
【００１３】
つぎに、図３を用いてシート給送カセット311の構成について説明する。シート給送カセット311には中板313が後端側（図中左側端）で揺動自在に支持されており、中板313は付勢部材であるバネ314により上方に付勢されている。中板313に積載されているシートＰの先端角部には、図示しないサイド規制板やカセット本体に所定の範囲で上下に揺動可能に支持された分離爪312が配置されている。分離爪312はシートの給送方向前端部及び上面に当接してシートを規制する。また、分離爪312の上方への移動範囲は図３(ａ)の位置で規制されているため、バネ314の付勢力に抗してシートＰの最上面の位置が一定の位置に規定される。
【００１４】
つづいて、図３を用いて、本実施形態に係るシート給送ローラ300を用いたシート給送動作について説明する。図3(a)は、シートＰがシート給送カセット311にセットされている待機状態を示す。このとき分離爪312はシートＰの上面に当接した状態で保持されており、付勢部材であるバネ314は中板313に積載されたシートＰの重量で圧縮されている。
【００１５】
シート給送ローラ300が図示しない駆動系によって回転を開始し、図3(b)に示すようにシート給送ローラ300の切欠から円弧部に移る位置でシートＰの最上面に当接すると、シートＰは下方に押し下げられることによって中板313を介してバネ314が圧縮され、本実施形態では、シート給送ローラ300とシートＰとの間には総圧1.96N程度の当接圧Ｎがかかる。更に図3(c)に示すようにシート給送ローラ300が回転を続けると、シート給送ローラ300のゴム301の前半部（図１のａの範囲）により最上位のシートＰが送り出され、分離爪312によって先端角部にループが形成される。
【００１６】
そしてループが大きくなってシートＰの先端角部が分離爪312から抜けることにより最上位のシートが分離される。分離爪312からのループによる反力が無くなった後に、図3(d)に示すように、シート給送ローラ300のゴム301の後半部（図１のｂ範囲）が送り出されるシートＰの上面に当接すると、バネ314の付勢力により後半部が弾性変形して外形が変化し、実質的なシート給送ローラ300の回転軸307の軸心から外周面301aまでの距離が小さくなる。これによりバネ314は、それ以前の状態、すなわち1.96N程度の総圧が得られていた状態よりも長くなり、結果として当接圧Ｎが低減される。本実施形態においては、当接圧Ｎは1.37N程度に低減される。シートＰは、すでに分離爪312を抜けている状態においては、前述のような低い搬送力であっても十分に搬送ローラ対315にシートＰを送り込むことが可能である。ここで、本発明のごとき構成をとらない場合、すなわちシート給送ローラ300の半径が一定の状態でシートＰを給送すると、分離爪312を抜けた後も一定の当接圧がかかり続けるため、次のシートも送り出してしまうという重送が発生しやすくなる。
【００１７】
また、本実施形態においては、シート給送ローラ300の後半部ｂにおいて回転軸307の軸心から外周面301aまでの距離を小さくする方法として、ゴム301の弾性変形を利用している。これにより、以下のような利点が得られる。
【００１８】
図２を用いて説明する。通常、シートＰとシート給送ローラ300との当接圧（給紙圧）は積載されるシートの密度（単位面積当たりの重さ）に応じて変化し、シートの密度が大きい場合には当接圧は小さくなり、シートの密度が小さい場合には当接圧は大きくなる。まず、装填されたシートの密度が大きい（単位面積当たりの重さが重い）場合について説明する。シートＰの密度が大きい場合には、シート給送ローラ300にかかる当接圧Ｎは、そのシートＰの重量のために小さくなる。この場合はシート給送ローラ300の後半部ｂの当接圧を弱めたくないが、本構成によれば、シート給送ローラ300はゴム301の弾性によって変形するため、そこにかかる力が小さければ、例えば図２(a)に示すようにゴム301の変形量は小さくなり、従ってバネの使用長はほとんど変化しない。具体的には、本実施の形態では、密度（面密度）が105g/m^2程度のシートの場合、当接圧は1.86N程度にしか低下しない。
【００１９】
一方、シートＰの密度が小さい（単位面積当たりの重さが軽い）場合には、シート給送ローラ300にかかる当接圧Ｎは大きくなる。この場合はシート給送ローラ300の後半部での当接圧を弱めたいが、本構成によれば、シート給送ローラ300はゴム301の弾性によって変形するため、そこにかかる力が大きければ、例えば図２(b)に示すようにゴム301の変形量は大きくなり、従ってバネ314の使用長が図２(a)のときの使用長よりΔＬ1分伸びる方向に変化し、バネの弾性力と長さは反比例するため、自動的に当接圧Ｎを低減できる。具体的には、密度（面密度）が60g/m^2程度のシートの場合、当接圧Ｎは1.37N程度に低減できる。
【００２０】
上記のごとく構成したことにより、本実施形態に係るシート給送ローラ300は、シートＰの密度（単位面積当たりの重さ）に応じて当接圧Ｎを自動的に調整し、シートの不送りや重送を防止して良好な給送性能を得ることが可能である。
【００２１】
［第二実施形態］
本発明に係るシート給送ローラの第二実施形態について、図４乃至図６を用いて説明する。図４は本実施形態に係るシート給送ローラの構成を説明する図、図５はシート給送ローラの動作を説明する図、図６はシート給送ローラに作用する力を説明する図であって、上記第一実施形態と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００２２】
図4(a)に示すように、シート給送ローラ320は、シートが当接する外周面301aの表面に溝を切った摩擦部材としてのゴム301と、ゴム301を保持する保持部材としての保持板303と、ハウジング部材304とからなり、ゴム301と保持板303とで本発明の外周部を構成する。ハウジング部材304には保持板303を回転可能に支持する回転支点305、保持板303の回転をストップさせるためのストッパ306を備えている。保持板303は、上記第一実施形態と同様に、シート給送ローラ320の回転方向におけるゴム301の前半部（図中ａの範囲）は半径方向に隙間なく固定されており、後半部（図中ｂの範囲）は半径方向に隙間ｃをもって配置されている。すなわち、ゴム301に外側から半径方向の力が加わった場合には、ゴム301は保持板303に対して後半部ｂのみが変形するよう構成されている。
【００２３】
また、図4(b)に示すように、保持板303はハウジング部材304に対して回転支点305によって回動可能に軸支されており、保持板303はの内周面にストッパ306が当接することによって保持板303の回動角が規制されている。従って、シート給送ローラ320の外周面301aに圧力が加わると、図4(c)に示すように保持板303がハウジング部材304に対して回動する構成となっている。このように、本発明の特徴は、図4(b)のようにゴム301の外周面301aが最も外側にある位置から図4(c)のように外周面301aが最も内側にある位置の間で保持板303が回動することにより、回転軸307の軸心からゴム301の外周面301aまでの距離を可変とすることができる。
【００２４】
次に、図５を用いて、本実施形態に係るシート給送ローラ320を用いた給送動作について説明する。まず、図5(a)はシートＰが、シート給送カセット311にセットされている待機状態を示す。この時、分離爪312はシートＰの上に乗っている状態で保持されており、バネ314は中板313に積載されたシートＰの重量で圧縮されている。回転軸307が回転してシート給送ローラ320が回転を開始し、図5(b)に示すようにシートＰに当接すると、シートＰは中板313と共に下方に押し下げられることによって、バネ314が更に圧縮される。
【００２５】
ここで、シート給送カセット311にセットされたシートＰの密度（単位面積当たりの重さ）が大きい場合と小さい場合とで、シート給送ローラ320の状態がどのように変化するかを説明する。
【００２６】
前述したとおり、通常、シートＰとシート給送ローラ320との当接圧（給紙圧）は積載されるシートの密度（単位面積当たりの重さ）に応じて変化し、シートの密度が大きい場合には当接圧は小さくなり、シートの密度が小さい場合には当接圧は大きくなる。まず、シート給送ローラ320が回転を開始してシートＰに当接したときに、シートＰの密度が大きい場合は、その重量のために当接圧は小さくなり、これを図示すると図6(a)に示すベクトルのＡになる。また、シートＰの送り出しを開始した際に、通常、密度が大きいシートほど剛性が大きいため、分離爪312からの反力（搬送抵抗）も大きくなり、この力は図6(a)に示すベクトルのＢになる。従ってＡとＢの二つのベクトルの合力はベクトルＥのようになり、ベクトルの方向が回転支点305よりも外側に向いているため、保持板303を回転支点305に対して図中時計回り方向に回転させるモーメントが生じ、保持板303を時計回りに付勢して、シート給送ローラ320が図6(a)に示すように回転軸307の軸心からゴム301の外周面301aまでの距離が大きい状態となる。
【００２７】
一方、シートＰの密度が小さい場合は、シートＰの送り出しを開始した際に、当接圧は大きくなる。これを図示すると、図6(b)に示すベクトルのＣになる。また、シートＰの送り出しを開始した際に、密度が小さいシートほど剛性が小さいため、分離爪312からの反力（搬送抵抗）も小さくなる。この力は図6(b)に示すベクトルのＤになる。従ってＣとＤの二つのベクトルの合力はベクトルＦのようになり、ベクトルの方向が回転支点305よりも内側に向いているため、保持板303を回転支点305に対して図中反時計回り方向に回転させるモーメントが生じ、保持板303を反時計回りに付勢して、シート給送ローラ320が図6(b)に示すように回転軸307の軸心からゴム301の外周面301aまでの距離が小さい状態となる。
【００２８】
すなわち回転支点305は当接圧と搬送抵抗との合力の範囲内に配置されており、回転支点305に対してその合力の方向によってシート給送ローラ320の状態は二段階に切り替えられることになり、合力の方向は積載されたシートの密度及び剛性によって変化する。このシート給送ローラ320の二つの状態の差は、結果としてシート給送ローラ320の外周面301ａと軸心との距離を変えることとなるため、バネ314の使用長も図6(b)のΔＬ2分変わり、従って当接圧が自動的に変化することになる。すなわち、密度の大きいシートの場合には、図6(ａ)に示すように、外周面301ａと回転軸307の軸心との距離が大きくなって当接圧は強めとなるため給送不良を防止し、密度の小さいシートの場合には、図6(ｂ)に示すように、外周面301ａと回転軸307の軸心との距離が小さくなって当接圧は弱めとなるため重送を防止することができる。本実施形態における一例としては、密度（面密度）が105g/m^2の場合、当接圧は1.96Nとなり、密度（面密度）が60g/m^2の場合、当接圧は1.57Nとなる。
【００２９】
なお、シート給送ローラ320の後半部ｂは上記第一実施形態と同様に作用するが、説明が重複するためにここでは省略する。
【００３０】
［第三実施形態］
本発明に係るシート給送ローラの第三実施形態について、図7を用いて説明する。図７は本実施形態に係るシート給送ローラの構成及び作用する力を説明する図であって、上記第一及び第二実施形態と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。本構成は、第二実施形態で説明したシート給送ローラに対し、シート給送ローラ320の外周面301ａと回転軸307の軸心との距離が大きくなる状態と小さくなる状態との切り替えを微調整できるように、弾性部材である調整用バネ321を内蔵してあることが特徴である。その他の構成及び機能については第二実施形態のシート給送ローラと同じである。
【００３１】
図7(a)に示すように、本構成では、調整用バネ321（圧縮バネ）を保持板303とハウジング部材304との間に配置した。このバネ321によって、シート給送ローラ320は、外周面301ａと回転軸307の軸心との距離を小さくする方向、すなわち図7（a）の状態を保持しようとする方向の力Ｇが与えられる事になる。
【００３２】
従って、すでに第二実施形態で記した様に、シートＰの当接圧（図６のベクトルＡまたはＣ）と、分離爪312からの反力（図６のベクトルＢまたはＤ）によって、これらの合力（図６のベクトルＥまたはＦ）が決められるわけであるが、前述した調整用バネ321の弾性力を変えることにより、シート給送ローラ320の外周面301ａと回転軸307の軸心との距離が切り替わるときの当接圧の値の大小を調整することができる。すなわち、シート給送ローラの320の外周面301ａと回転軸307の軸心との距離の切り替えるときの当接圧を自由に設定することができる。
【００３３】
すなわち、このように調整用バネ321を内蔵する事で、本構成が適用されるシート給送装置の構成（例えば、バネ314の荷重の値や、シート給送ローラ320の配置等）に応じて、より給送の最適化を図ることが可能となる。
【００３４】
次に図7(b)を用いて、本実施形態における、調整用バネ321の具体的な荷重を決める際の一例を示す。シート給送装置における、バネ314の荷重の値や、シート給送ローラ320の配置等、詳細な設定を決めた後に、本構成におけるシートの給送性能を評価したとする。
【００３５】
まず、調整用バネ321を設けない状態において、密度Ｘ以上のシートはシート給送ローラ320が大きい外径の状態（図6(a)参照）で給送され、密度Ｘ未満のシートはシート給送ローラ320が小さい外径の状態（図6(b)参照）で給送されたとする。ところが、密度Ｘ＋αの紙は、給送性能を見た場合に、シート給送ローラ320が小さい外径の状態で給送した方が性能が良いことがわかったと仮定する。
【００３６】
この様なケースの場合に、前述した調整用バネ321を設置し、適切な荷重（例えば0.3N）を与える。すると図7(b)に示すように、密度Ｘ＋αの紙においてシート給送ローラ320は大きい外径の状態であるはずが、調整用バネ321の力Ｇによって小さい外径の状態で給送されるようになる。
【００３７】
このように、調整用バネ321の荷重を適当に変えることによって合力Ｅを調整することができ、給送機構の更なる最適化を図ることが可能となり、良好な給送性能を得ることができる。また、本実施形態のように、調整用バネ321を用いることにより、シート給送開始時にシート給送ローラ320がシートＰに当接する際にハウジング部材304に対するゴム301の位置及び状態がいつも同じであるため、安定したシート給送が行なえる。特に本実施形態のように外周面301ａと回転軸307の軸心との距離が小さい状態からシートＰに当接すると、シートＰの密度に応じて徐々に当接圧が大きくなる方向にゴム301がハウジングに対して回転するため当接圧の変動が滑らかとなり、より安定したシートの送り出しが行なえる。
【００３８】
なお、本実施形態においては圧縮バネを使用し、小さい外径の状態（図6(b)の状態）を保持しようとする方向の力を与える例を示したが、引っ張りバネを使用したり、バネの取り付け位置を変える等して、大きい外径の状態（図6(a)の状態）を保持しようとする方向の力を与えても同じ結果を得ることが可能である。
【００３９】
［第四実施形態］
本発明に係るシート給送ローラ及びシート給送装置及び画像形成装置の実施形態について図を用いて説明する。図８は本実施形態に係る画像形成装置の全体構成図であって、上記各実施形態と説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４０】
図８に示すのは画像形成装置としてのカラーレーザープリンタであって、シート給送装置に本発明に係るシート給送ローラを適用した例である。図に示すカラー画像形成装置１は、上下方向に直線状に並設された画像形成手段であって、像担持体となるイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４個の電子写真感光体ドラム31ｙ、31ｍ、31ｃ、31ｋ（以下、単に「感光体ドラム31」という）を備えており、各感光体ドラム31に対向して、静電吸着によりシートＰを吸着して担持搬送する転写材担持体となる転写材搬送ベルト32が配置されている。各々の感光体ドラム31は、上下両端のイエロー、ブラックの感光体ドラム31ｙ、31ｋに対して中側２個のマゼンタ、シアンの感光体ドラム31ｍ、31ｃを1mm程度転写材搬送ベルト32側に突出するように配置してあり、モータ53によって、反時計回り方向に回転駆動される。
【００４１】
各感光体ドラム31の周囲には、その回転方向上流側から順に、感光体ドラム31の表面を均一に帯電するための帯電手段となる帯電器33ｙ、33ｍ、33ｃ、33ｋ（以下、単に「帯電器33」という）、帯電器33により、一様に帯電された感光体ドラム31の表面に画像情報に基づいてレーザビームを照射して静電潜像を形成する露光手段34ｙ、34ｍ、34ｃ、34ｋ（以下、単に「露光手段34」という）が配置されている。
【００４２】
さらには、静電潜像が形成された感光体ドラム31の表面に、各色のトナーを付着させてトナー画像として顕像化する現像手段35ｙ、35ｍ、35ｃ、35ｋ（以下、単に「現像手段35」という）、転写後の感光体ドラム31の表面に残留したトナーを除去するクリーニング手段36ｙ、36ｍ、36ｃ、36ｋ（以下、単に「クリーニング手段36」という）が配置されている。感光体ドラム31と帯電器33、現像手段35及びクリーニング手段36は一体的にカートリッジ化されたプロセスカートリッジ37ｙ、37ｍ、37ｃ、37ｋ（以下、単に「プロセスカートリッジ37」という）として装置本体１に対して着脱可能に構成されている。
【００４３】
また感光体ドラム31に対向する位置には転写材搬送ベルト32を挟んで該転写材搬送ベルト32により担持搬送されるシートＰに感光体ドラム31の表面に形成されたトナー画像を転写する転写手段となる転写ローラ38ｙ、38ｍ、38ｃ、38ｋ(以下、単に「転写ローラ38」という)が配置されている。
【００４４】
像担持体となる感光体ドラム31は、直径30mmのアルミニウム製のシリンダの外周面に有機光導伝体層（ＯＰＣ）を塗布して構成したものである。感光体ドラム31は、その両端部をフランジにより回転自在に支持されており、一方の端部に図示しない駆動モータから駆動力を伝達することにより、反時計回り方向に回転駆動される。帯電器33は、ローラ状に形成された導電性ローラであり、このローラを感光体ドラム31の表面に当接させるとともに、図示しないバイアス電源によって耐電バイアス電圧を印加することにより感光体ドラム31の表面を一様に帯電させるものである。露光手段34はポリゴンミラーを有し、このポリゴンミラーには図示しないレーザダイオードから画像信号に対応する画像光が照射される。
【００４５】
現像手段35は、各々イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーを収容したトナー収容部39ｙ、39ｍ、39ｃ、39ｋ(以下、単に「トナー収容部39」という)、感光体ドラム31の表面に隣接し、図示しない駆動部により回転駆動されるとともに、図示しない現像バイアス電源により現像バイアス電圧を印加することにより現像を行う現像ローラ40ｙ、40ｍ、40ｃ、40ｋ（以下、単に「現像ローラ40」という）等を有して構成される。トナー収容部39には、シートＰの搬送方向上流側から順に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナーが収容されている。
【００４６】
転写材搬送ベルト32の内側に配置された転写ローラ38は、４個の感光体ドラム31に対向して転写材搬送ベルト32に当接する。これら転写ローラ38は図示しない転写バイアス電源に接続されており、転写ローラ38から正極性の電荷が転写材搬送ベルト32を介してシートＰに印加され、この電界により、感光体ドラム31に接触中のシートＰに感光体ドラム31表面上の負極性の各色トナー画像が順次転写されてカラー画像が形成される。
【００４７】
装置本体１の下部に設けられたシート給送カセット41に収容されたシートＰは、第一実施形態にて説明したシート給送ローラ300と、該シート給送ローラ300の下流に設けられた分離爪43により分離給送されてレジストローラ対44に到達する。このように、シート給送ローラに第一実施形態にて説明したシート給送ローラ300、若しくは第二実施形態にて説明したシート給送ローラ320を採用することで、良好な給送性能を確保したカラープリンタを構成することが可能となる。尚、シート給送ローラ部の具体的構成は、第一乃至第三実施形態で説明した内容と同じなので、本実施形態においては省略する。
【００４８】
画像とシートＰとのタイミングをはかるレジストローラ対44により所定のタイミングで送られたシートＰは、転写材搬送ベルト32により静電吸着して担持された状態で画像形成手段となる感光体ドラム31と転写ローラ38との間の転写位置に搬送され、各感光体ドラム31の表面に形成されたトナー画像が順次転写されてカラー画像が記録された後、駆動回転する加熱ローラ45ａと、これに圧接して従動回転する加圧ローラ45ｂとを有する定着手段45を通過する際に加熱、加圧処理されて、トナー画像が定着された後、排出ローラ対46により、装置本体１の上部に設けられた排出トレイ47上に排出される。
【００４９】
ここで、転写材搬送ベルト32を用いた構成について、補足しておく。転写材搬送ベルト32は転写材搬送面を張架する２軸となる駆動ローラ48及び従動ローラ49、駆動ローラ48のすぐ下流に位置する従動ローラ50、転写材搬送ベルト32にテンションを付与するテンションローラ51の計４本のローラにより回転可能に張架支持されており、すべての感光体ドラム31に対向して配置されている。
【００５０】
転写材搬送ベルト32は通常10^10〜10^14Ωcmの体積抵抗率を持たせた厚さ100〜150μmのエンドレスのフィルム状部材で構成される。ここで体積抵抗率はJIS法K6911に準じた測定プローブを用い、ADVANTEST社製の高抵抗計R8340にて100Vを印加して得た測定値を転写材搬送ベルト32の厚みで正規化した値である。
【００５１】
そして転写材搬送ベルト32は感光体ドラム31に対向する外周面にシートＰを静電吸着して該感光体ドラム31にシートＰを接触させるべく駆動ローラ48によって循環移動する。これにより、シートＰは転写材搬送ベルト32により転写位置まで搬送され、感光体ドラム31表面上のトナー画像が転写される。
【００５２】
転写材搬送ベルト32の転写材搬送方向最上流側で従動ローラ49に対向する位置には該転写材搬送ベルト32と共同してシートＰを挟持し、かつシートＰを転写材搬送ベルトに静電吸着させるための吸着ローラ52が配置されている。シートＰの搬送に際しては、吸着ローラ52にバイアス電圧を印加することで、転写材搬送ベルト32を介して該吸着ローラ52に対向し、接地された従動ローラ49との間に電界を形成し、転写材搬送ベルト32及びシートＰの間に誘電分極を発生させて両者に静電吸着力を生じさせるようになっている。これにより転写材搬送ベルト32をシートＰが安定して搬送されるように構成されている。
【００５３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの構成に限定されるものではなく、本実施の形態では、シートの分離方式として分離爪で行なう例を示したが、本発明は、シートとシート給送ローラとの当接圧をシートの密度に応じて変化させてシートの不送りや重送を防止するものであり、他の分離方式、例えば斜面にシートを突き当てて分離する斜面分離方式や、シート給送ローラに圧接する分離パッドにより分離する分離パッド方式や、逆転ローラを用いるリタ−ドローラ方式など種々の分離方式を有するシート給送装置に適用することができる。
【００５４】
【発明の効果】
上記説明した如く、本発明によれば、極めて簡単な構成でシート給送の際のシート給送ローラとシートとの間にかかる当接圧を自動調整し、シート給送性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施形態に係るシート給送ローラの構成を示す図である。
【図２】シート給送ローラの動作を説明する図である。
【図３】給送動作を時系列により説明する図である。
【図４】第二実施形態に係るシート給送ローラの構成を説明する図である。
【図５】シート給送ローラの動作を説明する図である。
【図６】シート給送ローラに作用する力を説明する図である。
【図７】第三実施形態に係るシート給送ローラの構成及び作用する力を説明する図である。
【図８】第四実施形態に係る画像形成装置の全体構成図である。
【図９】画像形成装置における従来のシート給送ローラを説明する図である。
【符号の説明】
Ｐ …シート
１ …装置本体
31 …電子写真感光体ドラム
32 …転写材搬送ベルト
33 …帯電器
34 …露光手段
35 …現像手段
36 …クリーニング手段
37 …プロセスカートリッジ
38 …転写ローラ
39 …トナー収容部
40 …現像ローラ
41 …給送カセット
43 …分離爪
44 …レジストローラ対
45 …定着手段
45ａ …加熱ローラ
45ｂ …加圧ローラ
46 …排出ローラ対
47 …排出トレイ
48 …駆動ローラ
49、50 …従動ローラ
51 …テンションローラ
52 …吸着ローラ
53 …モータ
300 …シート給送ローラ
301 …ゴム
301ａ …外周面
300 …給送ローラ
302、303 …保持板
304 …ハウジング部材
305 …回転支点
306 …ストッパ
311 …給送カセット
312 …分離爪
313 …中板
314 …バネ
315 …搬送ローラ対
320 …シート給送ローラ
321 …調整用バネ
Claims (9)
- シートを支持するシート支持部材と、
前記シート支持部材に支持されたシートに外周面が圧接して回転することによりシートを給送するシート給送ローラと、
前記シート支持部材に支持されているシートを前記シート給送ローラに付勢するための付勢部材と、
を有するシート給送装置であって、
前記シート給送ローラは、
シートに当接する弾性を有する摩擦部材と、
回転軸に設けられ、前記摩擦部材の回転方向における前半部を固定して保持し、前記摩擦部材の後半部を弾性変形可能に保持する保持部材と、を備え、
シートとの当接圧に応じて前記摩擦部材が弾性変形することによって回転中心から外周面までの距離が変化するように構成したことを特徴とするシート給送装置。 - 前記保持部材は、前記摩擦部材の前記一部分を半径方向に隙間なく固定し、他の部分を半径方向に隙間をもって固定することにより、前記他の部分を弾性変形可能に保持することを特徴とする請求項１に記載のシート給送装置。
- シートを支持するシート支持部材と、
前記シート支持部材に支持されているシートを前記シート給送ローラに付勢するための付勢部材と、
前記シート支持部材に支持されたシートに外周面が圧接して回転することによりシートを給送するシート給送ローラと、
を有するシート給送装置であって、
前記シート給送ローラは、
シートに当接する外周面を有する外周部と、
回転軸に固定され、回転中心から外周面までの距離が変化するように前記外周部を回動可能に保持するハウジング部材と、を備え、
前記外周部の前記ハウジング部材に対する回動中心を、シートと前記外周部との当接圧と、シートの搬送抵抗との合力の方向に応じて前記外周部が回動して回転中心から外周面までの距離が変化するように構成したことを特徴とするシート給送装置。 - 前記外周部と前記ハウジング部材の間に付勢力を生じさせる付勢部材を備え、前記付勢部材の付勢力により前記外周部が前記ハウジング部材に対して回動するための合力を調整することを特徴とする請求項３に記載のシート給送装置。
- 前記外周部は、シートに当接する弾性を有する摩擦部材と、前記摩擦部材を保持し、前記ハウジング部材に回動可能に保持される保持部材とを備えたことを特徴とする請求項４に記載のシート給送装置。
- 前記保持部材に前記摩擦部材の回転方向における前半部を固定して保持し、前記摩擦部材の後半部を弾性変形可能に保持し、シートとの当接圧に応じて前記摩擦部材の後半部が弾性変形して回転中心から外周面までの距離が変化することを特徴とする請求項５に記載のシート給送装置。
- 前記摩擦部材として、ゴムあるいはエラストマーを用いたことを特徴とする請求項６に記載のシート給送装置。
- 前記給送ローラの搬送方向下流側に配置され、前記シート給送ローラにより送り出されたシートを分離するための分離爪を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシート給送装置。
- 画像形成手段と、前記画像形成手段にシートを給送するための請求項１乃至８のいずれか１項に記載のシート給送装置と、を有することを特徴とする画像形成装置。
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