JP3893299B2

JP3893299B2 - Sheet conveying apparatus and image forming apparatus

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Publication number: JP3893299B2
Application number: JP2002073281A
Authority: JP
Inventors: 覚岡野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2022-02-08
Also published as: JP2003237967A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等で使用される用紙やＯＨＰシート、及び紙幣や切符などのような、積層載置されたシートのシート搬送装置、画像形成装置に関する。詳しくは、積層載置された多数枚のシートを１枚づつ分離して搬送するようにしたシート搬送装置、画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のシート搬送装置に用いられるシート搬送方法の１つとして、Ｒｉｃｏｈ・Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ・ＲｅｐｏｒｔＮｏ．１２，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，１９８４（Ｐ４４−４８）の「ＦＲＲ給紙方式」（石井泰明著）が知られている。ここで、ＦＲＲとは、Ｆｅｅｄ＆ＲｅｖｅｒｓｅＲｏｌｌｅｒの頭文字をとっている。また、この種のシート搬送装置の１つとして、特開昭５６−７８４７号公報の「シート送り装置」が提案されている。
【０００３】
図１乃至図４に、上記「ＦＲＲ給紙方式」による従来のシート搬送装置を示す。このシート搬送装置は、リバースローラ１、トルクリミッタ２、リバース従動ギヤ３、リバース駆動ギヤ４、フィードローラ５、フィード軸６、軸受け７、リバース軸８、支点９などを備えている。リバースローラ１は、トルクリミッタ２を介して、リバース軸８に軸支されている。リバース従動ギヤ３は、リバースローラ軸８に軸支されている。リバースローラ軸８は、軸受け７及び支点９により、回転自在に支承されている。リバース駆動ギヤ４は、リバース駆動ギヤ軸４ａに軸支されており、リバース従動ギヤ３に噛み合っている。フィードローラ５は、フィード軸６に軸支されている。ここで、リバースローラ軸８は、図３の右端側に配置された支点９を揺動中心として、リバース従動ギヤ３及び軸受け７とともに、図３の左端側に軸支しているリバースローラ１を、ほぼ垂直な方向に揺動するように構成されている。また、軸受け７には、図１に示すバネにより軸受け７を押し上げる向きの図３に示す加圧力Ｐ３が付与されている。この加圧力Ｐ３によって軸受け７が押し上げられることにより、リバースローラ１がフィードローラ５に圧接して、両ローラの圧接部位にシートＳを搬送するためのニップが形成される。
【０００４】
図１乃至図３において、図示しない給紙ローラによりシートＳが給紙されると、所定のタイミングで、フィードローラ５及びリバース駆動ギヤ４が回転する。このリバース駆動ギヤ４の回転によってリバース従動ギヤ３にギヤ押し上げ力が加わる。これにより、リバースローラ１が、リバース従動ギヤ３、リバース軸８、及びトルクリミッタ２を介して、支点９を揺動中心として上昇し、フィードローラ５に対するリバースローラ１の圧接力が増大される。ここで、フィードローラ５は、これに接触しているシートを給紙方向下流側に向けて搬送し、リバースローラ１は、これに接触しているシートを給紙方向上流側に向けて搬送するようになっている。
【０００５】
また、上記シート搬送装置におけるフィードローラ５とリバースローラ１との材質や、両ローラの接触圧は、次に述べるようなシート搬送条件を満足するように設定されている。すなわち、上記ニップに１枚のみのシートが送り込まれた場合には、ニップ圧及びフィードローラ５の回転によって、フィードローラ５とシートとの間に働く摩擦力により、シートが給紙方向下流側に搬送される。そして、このシートとリバースローラ１との間に働く摩擦力が、トルクリミッタ２を介して回転するリバースローラ１がシートを給紙方向上流側に戻す戻し力に打ち勝つ。これによって、リバースローラ１が本来の回転方向とは反対のシート搬送方向に連れ回り回転する。以下、上記戻し力を「トルクリミッタ戻し力」という。これにより、給紙されたシートが不送りを生じることなく給紙方向下流側に搬送される。
これに対し、上記ニップに複数枚のシートが重なり合って送り込まれた場合には、フィードローラ５とシートとの間に働く摩擦力が、重なり合ったシート間の摩擦力に打ち勝つ。これによって、このフィードローラ５に接しているシートが不送りされることなく給紙方向下流側に搬送される。一方、リバースローラ１に接しているシートは、リバースローラ１とシートとの間に働く摩擦力が、重なり合ったシート間の摩擦力に打ち勝つことによって、上記トルクリミッタ戻し力により給紙方向上流側に戻される。このように、トルクリミッタ戻し力によってリバースローラ１とシートＳとの間に生じる摩擦力は、シート搬送時におけるフィードローラ５とシートＳとの間の摩擦力よりも小さく設定されている。また、リバースローラ１とシートＳとの間に生じる摩擦力は、重なり合った複数枚のシート間の摩擦力よりも大きくなるように設定されている。
【０００６】
ここで、上記リバース軸８の駆動力は、リバース駆動ギヤ４の回転により与えられる。この駆動力は、上記トルクリミッタ戻し力及び戻し抵抗と釣り合う力であるが、リバース軸８はＹ軸方向にのみ揺動自在になっているので、そのＹ軸方向の分力について考えれば十分である。従って、リバース駆動ギヤ４の回転によりリバース従動ギヤ３に加わるギヤ押し上げ力のＹ軸方向分力Ｐ１は、図２に示すリバース軸８を中心とした力の釣合いより成立する次の式（１）で表される。
Ｐ１＝（ＲＳ／ＲＺ）ＴＡ＋（ＲＢ／ＲＺ）μＢ・ＰＢ・・・（１）
式（１）において、ＲＺはリバース従動ギヤ３の半径、ＲＳはリバースローラ１の半径、ＲＢはリバースローラ１を取付けるリバース軸８の半径、μＢはリバース軸８と軸受け７の半径間の摩擦係数とした。また、ＰＢはフィードローラ５とリバースローラ１との間の加圧力（以下、これをニップ圧という）、ＴＡはトルクリミッタ２の回転トルクＴｒより定義されるトルクリミッタ２の戻し力とした。
【０００７】
また、上記ニップ圧ＰＢは、図３に示す支点９を中心とした力の釣合いより成立する次の式（２）で表される。
ＰＢ＝（Ｌ１／Ｌ４）Ｐ１＋（Ｌ３・Ｐ３−Ｌ２・Ｐ２）／Ｌ４・・・（２）
式（２）において、Ｌ１は支点９からリバース従動ギヤ３までの距離、Ｐ２はリバースローラ１，リバース軸８，トルクリミッタ２，軸受け７，及びリバース従動ギヤ３の各重量を合算した自重とした。また、Ｌ２は支点９から合算した自重重心までの距離、Ｐ３は軸受け７よりリバース軸８が受ける抗力、Ｌ３は支点９から軸受け７までの距離、Ｌ４は支点９からリバースローラ１までの距離とした。
【０００８】
上記式（２）のＰ１に、式（１）を代入すると、次式（３）となる。
ＰＢ＝（Ｌ１／Ｌ４）・｛（ＲＳ／ＲＺ）ＴＡ＋（ＲＢ／ＲＺ）μＢ・ＰＢ｝＋（Ｌ３・Ｐ３−Ｌ２・Ｐ２）／Ｌ４・・・（３）
【０００９】
式（３）において、トルクリミッタ２の戻し力ＴＡ＝Ｔｒ／ＲＳとし、（Ｌ１／Ｌ４）・（ＲＳ／ＲＺ）＝Ｋ（第１因子）、（ＲＢ／ＲＳ）μＢ＝ｋ（第２の因子）とする。また、（Ｌ３／Ｐ３−Ｌ２・Ｐ２）／Ｌ４＝Ｐ０（初期圧）とすると、式（３）は次の式（４）を以って定式化される。
ＰＢ＝（Ｋ・ＴＡ＋Ｐ０）／（１−Ｋ・ｋ）・・・（４）
【００１０】
図４に、上記式（４）におけるニップ圧ＰＢを作動線１２として描画したグラフを示す。このグラフは、横軸をトルクリミッタ２の戻し力ＴＡ、縦軸をニップ圧ＰＢとしたものである。
上記「ＦＲＲ給紙方式」では、シートの重送が発生しないための条件、及び不送りが発生しないための条件は、次の各式（５）、（６）（不等式）で与えられる。
重送しない条件：ＰＢ＜（１／μＰ）・ＴＡ−３ｍ・・・（５）
不送りしない条件：ＰＢ＞（１／μｒ）・ＴＡ＋（μＰ／μｒ）・ｍ・・・（６）
ただし式（５）、（６）では、シートの自重をｍとした。また、シート間摩擦係数をμＰとし、シートとフィードローラ１との間の摩擦係数をμｒとした。
【００１１】
従って、上記式（５）、（６）の各条件における各々の境界線、すなわち、図４における重送境界線１０、及び不送り境界線１１は、次の式（５）’、（６）’となる。
重送境界線：ＰＢ＝（１／μＰ）・ＴＡ−３ｍ・・・（５）’
不送り境界線：ＰＢ＝（１／μｒ）・ＴＡ＋（μＰ／μｒ）・ｍ・・・（６）’
【００１２】
すなわち、図４において、重送境界線１０と不送り境界線１１の間の領域が、シートＳの重送及び不送りが発生しない適性領域２４となる。
従って、上記「ＦＲＲ給紙方式」のシート搬送装置を設計する場合には、以下のようにする。まず、上記式（４）によって得た作動線１２が、図４の適性領域２４内に位置するように、前述の各定数Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｐ２、ＲＢ、ＲＺ、ＲＳを決める。次に、トルクリミッタ２の戻し力ＴＡを設定する。そして、この戻し力ＴＡの設定点１３によって決まる、作動線１２上の値である作動点１４をニップ圧ＰＢとすることで、設計が完了する。
このように、上記「ＦＲＲ給紙方式」のシート搬送装置においては、上記式（４）によって得た作動線１２を、図４の適性領域２４内に位置させることで、シートＳの重送及び不送りを防止するようにしている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この種の従来のシート搬送装置においては、前述したように、その構成要素のレイアウト上の制約により、図４に示した作動線１２の変化範囲が狭くなることが多い。ここでいう作動線１２の変化とは、設計段階で、種々の条件を設定するにあたり、各パラメータの値を変更しながら各パラメータの組み合わせ毎に作動線を計算した場合の、この組み合わせ間での作動線の相違をいう。例えば、この種のシート搬送装置では、非常に高いシート間摩擦係数μＰを有するシートの搬送を行う場合のシートの不送りを防止する目的で、ニップ圧ＰＢを予め高い値に設定しておくことがある。ここで、支点９の位置からリバース従動ギヤ３の位置までの距離Ｌ１は、例えば、前記式（４）の傾きに最も効く因子である。そこで、リバース従動ギヤ３が他の機器（例えば、ケーシングやケーブルなど）に衝突しないように、レイアウト上の最長距離となるように設定したとする。このように、距離Ｌ１を最長距離に設定しても、従来のシート搬送装置では、図４の作動線１２の傾きは思ったほど大きくならず、頭打ちとなる場合が多い。このため、この種の従来のシート搬送装置では、やむを得ずトルクリミッタ戻し力ＴＡを大きくしている。つまり、図４における設定点１３の値を大きく設定し、これより決まる作動点１４を上方にシフトさせて、ニップ圧ＰＢを高くするのが通例である。
【００１４】
しかしながら、上述のように、トルクリミッタ戻し力ＴＡを大きくすると、ＴＡ×ＲＳで表されるトルクリミッタトルクＴｒが高くなる。このようなトルクリミッタトルクＴｒの高いトルクリミッタ２を用いた場合には、シート搬送装置のコストアップを招く。また、この場合には、トルクリミッタ２の回転トルクにより、リバースローラ１に多大な搬送負荷がかかるようになり、リバースローラ１の寿命低下や品質劣化が促進される。このように、この種のシート搬送装置においては、トルクリミッタ戻し力ＴＡを大きくしてもメリットが少ない。従って、このトルクリミッタ戻し力ＴＡは、できるだけ小さい値に保持しておくことが望ましい。
【００１５】
一方、このようなシート搬送装置により搬送されるシートは、その使用環境により、重なり合ったシート間に密着力が発生することがある。例えば、低湿度の環境下では、静電気の発生により重なり合ったシート間の密着力が高くなる。また、高湿度の環境下では、水滴の発生により重なり合ったシート間に密着力が高くなる。このような密着力がシート間に発生すると、シート搬送時におけるシート間の摩擦力が、トルクリミッタ２の戻し力によるリバースローラ１とシートとの間の摩擦力よりも大きくなって、シートの重送が発生してしまうことがある。つまり、上述のように、シート間の密着力が高くなると、図４における重送境界線１０が、平行に下降した位置にシフトした状態となる。この結果、図４の作動線１２が適性領域２４の外側に位置して、シートの重送が発生してしまうことがある。このようなシートの重送を回避する方法としては、一般的に、支点９の位置からリバース従動ギヤ３の位置までの距離Ｌ１を小さくして、ニップ圧ＰＢを下げ、図４の作動点１４が適性領域２４の内側に位置するようにしている。しかしながら、このような方法では、レイアウト上の制約により上記距離Ｌ１をあまり小さくすることができないため、ニップ圧ＰＢを狙いとする値まで下げられないことがままあった。
【００１６】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、レイアウト上の制約を受けずに、狙いのニップ圧を得る作動線の変化範囲を広げることができるシート搬送装置、該シート搬送装置を搭載した画像形成装置を提供することである。なお、ここでいう作動線の変化範囲とは、設計段階で、種々の条件を設定するにあたり、各パラメータの値を変更しながら各パラメータの組み合わせ毎に作動線を計算した場合の、この組み合わせ間での作動線の相違する範囲をいう。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、シート搬送方向に回転してシートを搬送するフィードローラと、正逆回転自在なリバースローラと、該フィードローラとリバースローラとを加圧接触させる加圧手段と、該リバースローラに対して上記フィードローラと同一方向に回転する戻し力を回転トルクにより付与するトルクリミッタとを備え、上記フィードローラとリバースローラとの間のニップにより搬送されるシートが１枚の場合には、該シートと上記リバースローラとの間の摩擦力により、該リバースローラを上記トルクリミッタの回転トルクによる戻し力に抗して、上記フィードローラの回転に連れ回りする方向に正回転させ、上記ニップにより搬送されるシートが複数枚の場合には、上記リバースローラを上記トルクリミッタの回転トルクによる戻し力により逆回転させる構成のシート搬送装置において、上記リバース駆動ギヤと上記リバース従動ギヤとからなる二組のギヤ列を備え、上記各組のギヤ列の、上記リバース軸の固定端である支点から上記リバース従動ギヤまでの距離Ｌ１が互いに異なり、且つ上記二組のギヤ列のリバース駆動ギヤもしくはリバース従動ギヤのいずれか一方に、該ギヤ列の回転により、一方の組のギヤ列が噛み合っている状態のときに、他方の組のギヤ列の噛み合いが外れるように形成した、一箇所もしくは複数箇所の欠歯部と有歯部とを有しており、上記リバースローラとともに回転するリバース従動ギヤの半径をＲＺ、該リバースローラの半径をＲＳ、該リバースローラを軸支するリバース軸の半径をＲＢ、該リバース軸と該リバース軸の軸受けとの間の摩擦係数をμＢ、該リバース軸の固定端である支点から上記リバース従動ギヤまでの距離をＬ１、リバースローラ、リバース軸、トルクリミッタ、軸受け、及びリバース従動ギヤのそれぞれの自重を合算した合算自重をＰ２、上記支点から合算自重の重心までの距離をＬ２、上記軸受けから上記リバース軸が受ける抗力をＰ３、上記支点から上記軸受けまでの距離をＬ３、上記支点から上記リバースローラまでの距離をＬ４、上記トルクリミッタの回転トルクをＴｒとし、また以上により定義できる、第一因子Ｋ＝（Ｌ１／Ｌ４）・（ＲＳ／ＲＺ）、第二因子ｋ＝（ＲＢ／ＲＳ）・μＢ、及び係数Ｐ０＝（Ｌ３・Ｐ３−Ｌ２・Ｐ２）／Ｌ４、上記トルクリミッタによる戻し力ＴＡ＝Ｔｒ／ＲＳとし、上記リバースローラを駆動するための上記リバース駆動ギヤを軸支するリバース駆動ギヤ軸と上記リバース軸との軸中心を結ぶ直線と、該リバース軸と上記フィードローラを軸支するフィード軸との軸中心を結ぶ直線とによって形成される角度をθ［ｒａｄ］とするとき、該θの範囲、及び上記フィードローラと上記リバースローラ間に生ずるニップ圧ＰＢが、次の式、０［ｒａｄ］＜θ＜π／２［ｒａｄ］、π／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］、ＰＢ＝｛［Ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）＋Ｔａｎ（θ―π／２）］・ＴＡ＋Ｐ０｝／［１−Ｋ・ｋ／Ｃｏｓ（θ―π／２）］、で定式化される値に設定されていることを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１のシート搬送装置において、上記各組のギヤ列の各リバース従動ギヤのうち、支点からの距離Ｌ１が短い方のリバース従動ギヤの、上記欠歯部分による回転時間をＰＢＬＴとするとき、上記フィードローラと上記リバースローラとが接触するニップ幅をＮＩＰ、該リバースローラの回転速度をＶＲとすると、次の式、ＰＢＬＴ＝ＮＩＰ／ＶＲが成り立つことを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項２のシート搬送装置において、上記各組のギヤ列の各リバース従動ギヤのうち、支点からの距離Ｌ１が長い方のリバース従動ギヤに対する角度θ［ｒａｄ］は、次の式、π／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］、に従い、且つ各組のギヤ列の各リバース従動ギヤのうち、支点からの距離Ｌ１が短い方のリバース従動ギヤに対する角度θ［ｒａｄ］は、次の式、０［ｒａｄ］＜θ＜π／２［ｒａｄ］、に従うことを特徴とするものである。
請求項４の発明は、シート搬送方向に回転してシートを搬送するフィードローラと、正逆回転自在なリバースローラと、該フィードローラとリバースローラとを加圧接触させる加圧手段と、該リバースローラに対して上記フィードローラと同一方向に回転する戻し力を回転トルクにより付与するトルクリミッタとを備え、上記フィードローラとリバースローラとの間のニップにより搬送されるシートが１枚の場合には、該シートと上記リバースローラとの間の摩擦力により、該リバースローラを上記トルクリミッタの回転トルクによる戻し力に抗して、上記フィードローラの回転に連れ回りする方向に正回転させ、上記ニップにより搬送されるシートが複数枚の場合には、上記リバースローラを上記トルクリミッタの回転トルクによる戻し力により逆回転させる構成のシート搬送装置において、１つのリバース従動ギヤが、２つのリバース駆動ギヤに噛み合い、該リバース駆動ギヤもしくは該リバース従動ギヤのいずれか一方に、ギヤ列の回転駆動時に、一方の組のギヤ列の歯部分が噛み合うことにより、他方の組のギヤ列の歯部分の噛み合いを外す形状の、一箇所もしくは複数箇所の欠歯部分を有し、且つ上記２つのリバース駆動ギヤに設けた各駆動伝達用全歯部分が、アイドラギヤの噛み合によって回転駆動される構成を有しており、上記リバースローラとともに回転するリバース従動ギヤの半径をＲＺ、該リバースローラの半径をＲＳ、該リバースローラを軸支するリバース軸の半径をＲＢ、該リバース軸と該リバース軸の軸受けとの間の摩擦係数をμＢ、該リバース軸の固定端である支点から上記リバース従動ギヤまでの距離をＬ１、リバースローラ、リバース軸、トルクリミッタ、軸受け、及びリバース従動ギヤのそれぞれの自重を合算した合算自重をＰ２、上記支点から合算自重の重心までの距離をＬ２、上記軸受けから上記リバース軸が受ける抗力をＰ３、上記支点から上記軸受けまでの距離をＬ３、上記支点から上記リバースローラまでの距離をＬ４、上記トルクリミッタの回転トルクをＴｒとし、また以上により定義できる、第一因子Ｋ＝（Ｌ１／Ｌ４）・（ＲＳ／ＲＺ）、第二因子ｋ＝（ＲＢ／ＲＳ）・μＢ、及び係数Ｐ０＝（Ｌ３・Ｐ３−Ｌ２・Ｐ２）／Ｌ４、上記トルクリミッタによる戻し力ＴＡ＝Ｔｒ／ＲＳとし、上記リバースローラを駆動するための上記リバース駆動ギヤを軸支するリバース駆動ギヤ軸と上記リバース軸との軸中心を結ぶ直線と、該リバース軸と上記フィードローラを軸支するフィード軸との軸中心を結ぶ直線とによって形成される角度をθ［ｒａｄ］とするとき、該θの範囲、及び上記フィードローラと上記リバースローラ間に生ずるニップ圧ＰＢが、次の式、０［ｒａｄ］＜θ＜π／２［ｒａｄ］、π／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］、ＰＢ＝｛［Ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）＋Ｔａｎ（θ―π／２）］・ＴＡ＋Ｐ０｝／［１−Ｋ・ｋ／Ｃｏｓ（θ―π／２）］、で定式化される値に設定されていることを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項３のシート搬送装置において、上記π／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］の角度θを有するギヤの、上記支点からの距離Ｌ１が、上記０［ｒａｄ］＜θ＜π／２［ｒａｄ］の角度θを有するギヤの、上記支点からの距離Ｌ１よりも大きく設定されていることを特徴とするものである。
請求項１乃至５のシート搬送装置においては、上記リバース駆動ギヤ軸と上記リバース軸との軸中心を結ぶ直線と、該リバース軸と上記フィード軸との軸中心を結ぶ直線とによって形成される角度θが、π／２［ｒａｄ］に限定されず、０［ｒａｄ］＜θ＜π／２［ｒａｄ］、π／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］、の範囲となる。すなわち、該角度θが、上記０［ｒａｄ］からπ［ｒａｄ］までの範囲に拡張される。これにより、上記ニップ圧ＰＢの範囲が拡大される。また、上記フィードローラと上記リバースローラ間に生ずるニップ圧ＰＢが、上記の式、ＰＢ＝｛［Ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）＋Ｔａｎ（θ―π／２）］・ＴＡ＋Ｐ０｝／［１−Ｋ・ｋ／Ｃｏｓ（θ―π／２）］、で定式化される。これにより、これまでのシート搬送装置における構成要素のレイアウトにより制約されるニップ圧の範囲を拡大させる設計が可能になる。つまり、このシート搬送装置においては、その構成要素のレイアウト上の制約を受けることなく、狙いとするニップ圧を得る作動線の変化範囲を広げることができるようになる。
請求項６の発明は、複数枚のシートを積層載置するシート載置体と、該シート載置体に積層載置したシートを給紙する給紙手段と、該給紙手段により給紙したシートを1枚づつ分離しながら搬送するシート搬送手段と、該シート搬送手段により搬送したシート上に画像を形成する画像形成手段とを有する画像形成装置において、上記シート搬送手段として、請求項１、２、３、４又は５のシート搬送装置を使用することを特徴とするものである。
この画像形成装置においては、上記シート搬送装置を使用しているので、レイアウトの自由度が高い設計が可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、シート搬送装置に適用した実施形態について説明する。このシート搬送装置は、前述したように、リバースローラ１、トルクリミッタ２、リバース従動ギヤ３、リバース駆動ギヤ４、フィードローラ５、フィード軸６、軸受け７、リバース軸８、支点９などを備えている。
このシート搬送装置においては、図１乃至図３に示したように、トルクリミッタ２の図示しない軸受けと軸との噛み合いによって、リバース軸８の回転がトルクリミッタ２に伝達されるように構成されている。また、リバースローラ１に対してトメワ１８により固定された凸部１７ａと、トルクリミッタの凹部１７ｂとが係合することによって、トルクリミッタ２の回転トルクがリバースローラ１に伝達されるように構成されている。
【００１９】
ところが、このような構成のシート搬送装置において、トルクリミッタ戻し力ＴＡを大きくするには、トルクリミッタトルクＴｒの高いトルクリミッタ２を用いる必要があり、シート搬送装置のコストアップを招く。従って、このトルクリミッタ戻し力ＴＡは、できるだけ小さい値に保持しておくことが望ましい。
また、密着したシートの重送を回避する方法としては、一般的に、支点９の位置からリバース従動ギヤ３の位置までの距離Ｌ１を小さくして、ニップ圧ＰＢを下げ、図４の作動点１４が適性領域２４の内側に位置するようにしている。しかしながら、このような方法では、レイアウト上の制約により上記距離Ｌ１をあまり小さくすることができないため、ニップ圧ＰＢを狙いとする値まで下げられないことがままあった。
【００２０】
図５乃至図１０を参照して、本実施形態に係るシート搬送方法及び装置について説明する。なお、以下の説明において、前述した従来のシート搬送装置の各構成要素と同等の機能を有する構成要素については、前記符号と同符号を付し、その詳述を省略する。
【００２１】
（実施形態１）
本実施形態に係るシート搬送装置の一例構成を、図５乃至図１３に示す。
図５において、フィード軸６の軸中心とリバース軸８の軸中心とを結ぶ直線と、リバース軸８の軸中心とリバース駆動ギヤ４のリバース駆動ギヤ軸４ａの軸中心とを結ぶ直線とで形成される角度をθとする。本実施形態に係るシート搬送装置においては、この角度θを、図１に示したπ／２［ｒａｄ］に限定せず、０［ｒａｄ］からπ［ｒａｄ］までの範囲に拡張する。そして、このとき導出されるニップ圧ＰＢを定式化して設計条件化する。
つまり、本実施形態に係るシート搬送装置においては、上記角度θを、次の式（７）の条件を満たす角度に設定する。
０［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］・・・（７）
また、上記ニップ圧ＰＢは、次の式（８）で定式化される。
ＰＢ＝｛［Ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）＋Ｔａｎ（θ―π／２）］ＴＡ＋Ｐ０｝／［１−Ｋ・ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）］・・・（８）
【００２２】
上記式（８）は、図５から図８を以って定式化される式である。以下に、この式（８）の導出方法を説明する。
図５は、リバース軸８を中心に、かかる力を示している。また、図６は、図５中のＸ、Ｙ軸成分に分解した力を示している。ここでは、従来のシート搬送装置では定義されていない、リバース駆動ギヤ４とリバース従動ギヤ３と間の抗力Ｔを考慮する。
まず、図５において、リバース軸８を中心とした回転モーメントの釣り合いより、次の式（９）が導かれる。
Ｐ１＝（ＲＳ／ＲＺ）・ＴＡ＋（ＲＢ／ＲＺ）・μＢ・ＰＢ・・・（９）
また、図６に注目し、図７より、支点９を中心に、Ｙ軸（鉛直方向）のモーメントの釣り合いより、次の式（１０）が導かれる。
Ｌ１［Ｐ１・Ｃｏｓ（θ−π／２）＋Ｔ・Ｓｉｎ（θ−π／２）］＋Ｌ３・Ｐ３＝Ｌ２・Ｐ２＋Ｌ４・ＰＢ・・・（１０）
【００２３】
一方、図８より、同じく支点９を中心に、Ｘ軸（水平方向）の力のモーメントの釣り合いより、次の式（１１）が導かれる。
Ｌ１［−Ｐ１・Ｓｉｎ（θ−π／２）＋Ｔ・Ｃｏｓ（θ−π／２）］＝Ｌ４・ＴＡ・・・（１１）
この式（１１）から上記抗力Ｔを消去するため、式（１１）を次の式（１１）’に変形する。
Ｔ＝Ｐ１・Ｔａｎ（θ−π／２）＋（Ｌ４／Ｌ１）・ＴＡ／Ｃｏｓ（θ−π／２）・・・（１１）’
そして、上記式（９）、（１１）’を式（１０）へ代入し、上記式（３）より置き換えをすることで、上記式（８）が導かれる。
【００２４】
ここで、式（８）のトルクリミッタ戻し力ＴＡの係数、［Ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）＋Ｔａｎ（θ−π／２）］／［１−Ｋ・ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）］は、角度θに依存して変化する。従来の装置のトルクリミッタ戻し力ＴＡの、角度θ＝π／２のときのＴＡの係数は、Ｋ／（１−Ｋ・ｋ）である。この係数と比べると、０［ｒａｄ］＜θ＜π／２［ｒａｄ］の範囲で傾きが低下し、π／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］の範囲で傾きが上昇する（図１０参照）。ここでは、例として、次の表１（設計パラメータ表）に示す各パラメータの場合とした。
【表１】

【００２５】
例えば、上記角度θを、π／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］とした場合には、ニップ圧ＰＢの作動線が、図９における作動線１６となる。この作動線１６は、図４に示した従来のシート搬送装置の作動線１２に比べて、傾きが上昇する。これにより、従来のシート搬送装置のニップ圧ＰＢが、設定点１３に対する作動線１２上の作動点１４であったのに対し、このシート搬送装置では、作動点１４よりも高い、作動点１５になる。ただし、上記角度θが、π［ｒａｄ］＜θ＜２π［ｒａｄ］の範囲の場合、傾きが著しく大きくなる。このため、この範囲の角度θのシート搬送装置は、その経時劣化、例えばリバースローラ１の磨耗によるＲＳ変化における角度変化を考慮すると、ニップ圧ＰＢが大きく変化し、実用上向かない。従って、シート搬送装置の角度θの範囲としては、上記式（７）に示した０［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］の条件が適している。
【００２６】
上述のように、例えば、θ＝１１０°、θ＝７０°の場合のシート搬送装置では、従来のθ＝π／２［ｒａｄ］（＝９０°）のシート搬送装置に比べ、作動線の傾きがそれぞれ１．５倍、０．６倍になる。これより、レイアウト上の制約、例えばリバース従動ギヤ３の支点９からの距離Ｌ１の制限より、作動線の傾きの変化を確保できない場合でも、角度θを変化させた構成を採ることで、作動線の傾きの変化範囲が増加する。従って、このシート搬送装置においては、そのニップ圧ＰＢの設計マージンが広がるので、レイアウト上の制約に関係なく、シート搬送性能を高めるように、比較的自由に構成できるようになる。
【００２７】
（実施形態２）
本実施形態に係るシート搬送装置の一例の構成を、図１２及び図１３に示す。
このシート搬送装置は、図１２及び図１３に示すように、２つの駆動ギヤが一体的に形成されたリバース駆動ギヤ１８を備えている。このリバース駆動ギヤ１８は、その各駆動ギヤが、２つのリバース従動ギヤ３、３’に、それぞれ噛み合うように配設されている。これにより、リバース駆動ギヤ１８の各駆動ギヤとリバース従動ギヤ３、３’とからなる二組のギヤ列が構成されている。
ここで、２つのリバース従動ギヤ３、３’は、前述した角度θが、π／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］の条件を満たすように、リバース駆動ギヤ１８に対して配置されている。
また、上記各組のギヤ列の、上記リバース軸の固定端である支点９から各リバース従動ギヤ３、３’までの距離が、L１ａ＞Ｌ１ｂと互いに異なっている。
さらに、リバース駆動ギヤ１８には、図１３に示すように、２つの駆動ギヤに、欠歯部２２、２２’と、有歯部２３、２３’とがそれぞれ形成されている。この欠歯部２２、２２’と、有歯部２３、２３’とは、リバース駆動ギヤ１８の各駆動ギヤの周面に、互いに異なった位相を成すように形成されている。例えば、各ギヤ列の回転により、一方の組の駆動ギヤの歯有部２３に対してリバース従動ギヤ３が噛み合っている状態のときに、他方の組の駆動ギヤの有歯部２３’とリバース従動ギヤ３’との噛み合いが外れるように形成されている。
【００２８】
このような構成とすることで、図１２において、リバース駆動ギヤ１８が回転すると、距離Ｌ１が互いに異なるリバース従動ギヤ３、３’に対して、リバース駆動ギヤ１８の各駆動ギヤの有歯部２３、２３’が交互に噛み合う。これにより、フィードローラ５とリバースローラ１とのニップ圧ＰＢが、所定の周期で増減される。つまり、図１２に示すように、支点９からの距離Ｌ１ａが長いリバース従動ギア３がリバース駆動ギヤ１８の駆動ギヤの有歯部２３に噛み合った状態では、ニップ圧ＰＢが高くなる。一方、支点９からの距離Ｌ１ｂが短いリバース従動ギヤ３’がリバース駆動ギヤ１８の駆動ギヤの有歯部２３’に噛み合った状態では、ニップ圧ＰＢが低くなる。
【００２９】
ところで、例えば、静電気や水滴などにより、シート間に極めて高い密着力が働く場合、この密着力をＱとすると、前記式（５）’、（６）’は、それぞれ次の（５）″、（６）″に変化する。
密着力が働く場合の重送境界線：ＰＢ＝（１／μＰ）・ＴＡ−３ｍ−２Ｑ／μＰ・・・（５）″
密着力が働く場合の不送り境界線：ＰＢ＝（１／μｒ）・ＴＡ＋（μＰ／μｒ）・ｍ＋Ｑ／μｒ・・・（６）″
【００３０】
そこで、前記表１に示す構成で、且つ、θ＝１２０°、Ｌ１＝９５ｍｍ、及びＬ１＝４３ｍｍとしたシート搬送装置において、上記シート間に密着力Ｑが働くときのシートの最大搬送力と最大分離力とを測定する実験を行った。ただし、最大搬送力は、一枚のシートに力センサを取り付けて固定し、シート搬送動作開始時における力センサの最大固定力を測定することで得た。一方、最大分離力は、二枚のシート間に液滴を添加し、擬似密着力を課すことで、分離できる密着力の最大値を測定することで得た。
【００３１】
上記実験による測定の結果、最大搬送力は、θ＝１２０°の条件下で、Ｌ１＝９５ｍｍ、Ｌ１＝４３ｍｍを、上記式（８）に代入したところ、高いニップ圧ＰＢａの値と、低いニップ圧ＰＢｂの値との差分の、ほぼ１／３の値と、低いニップ圧ＰＢｂとをプラスした値に、μｒを乗じた値と一致した。すなわち、この最大搬送力をμｒで除した値を、実搬送ニップ圧ＰＢｃとすると、次の式（１２）が成立した。
ＰＢｃ＝ＰＢｂ＋１／３（ＰＢａ−ＰＢｂ）・・・（１２）
【００３２】
また、上記最大分離力は、ほぼ（μＰ／２）・（ＴＡ／μＰ−３ｍ−ＰＢｂ）に一致した。従って、次の等式（１３）が成立する。
Ｑ＝（μＰ／２）・（ＴＡ／μＰ−３ｍ−ＰＢｂ）・・・１３
この式（１３）より、最大分離力が得られる際のニップ圧を実分離ニップ圧ＰＢｄとすると、次の式（１４）が成り立つ。
ＰＢｄ＝ＰＢｂ＝ＴＡ／μＰ−３ｍ−２Ｑ／μＰ・・・（１４）
【００３３】
これらの式（１２）、（１４）から明らかなように、本実施形態に係るシート搬送装置では、シート搬送時とシート分離時とでのニップ圧ＰＢの値が異なる。ここで、実搬送ニップ圧ＰＢｃと実分離ニップ圧ＰＢｄとの差が正の値であることから、この差分だけ、シート間に密着力Ｑが働く際の、重送境界線の余裕度が増加することが判る。このように、本実施形態に係るシート搬送装置おいては、従来のものに比較して、上記差分だけ重送境界線の余裕度が増加するので、シート間に密着力Ｑが働く場合でも、シートの重送を防止できるようになる。
【００３４】
（実施形態３）
本実施形態に係るシート搬送装置は、実施形態２のシート搬送装置において、上記二組のギヤ列の各リバース従動ギヤ３、３’のうち、リバース軸８の固定端である支点９からからの距離（Ｌ１ｂ）が短い方のリバース従動ギヤ３’の、欠歯部２２’による回転時間をＰＢＬＴとし、フィードローラ５とリバースローラ１とが接触するニップ幅をＮＩＰ、リバースローラ１の回転速度をＶＲとするとき、次の式（１５）、
ＰＢＬＴ＝ＮＩＰ／ＶＲ・・・（１５）
が成り立つように構成したものである。
【００３５】
このシート搬送装置において、上記回転時間ＰＢＬＴを４タイプ変化させ、実施形態２のシート搬送装置の場合と同様の実験を行った。この実験結果を、次の表２に示す。
【表２】

【００３６】
この実験結果（表２）から明らかなように、このシート搬送装置においては、その実搬送ニップＰＢｃは、支点９からからの距離Ｌ１ｂが短い方のリバース従動ギヤ３’の、欠歯部２２’による回転時間ＰＢＬＴの増加に従って低下する。また、その実分離ニップＰＢｄは、上記式（１５）の条件ではほぼ飽和した。この結果、実搬送ニップＰＢｃと実分離ニップＰＢｄとの差分は、式（１５）の条件のとき最も大きくなる。すなわち、この式（１５）は、シート間に密着力Ｑが働いた場合のシート搬送において最も有利な条件となる。従って、本実施形態に係るシート搬送装置においては、シート間に密着力Ｑが働く際の重送余裕度が最も増加した条件下で、シート搬送が行われるようになる。
【００３７】
（実施形態４）
本実施形態に係るシート搬送装置は、上記各組のギヤ列の各リバース従動ギヤ３、３’のうち、支点９からの距離（Ｌ１ａ）が長い方のリバース従動ギヤ３に対する角度θ［ｒａｄ］は、次の式（１６）に従い、且つ支点９からの距離（Ｌ１ｂ）が短い方のリバース従動ギヤ３’に対する角度θ［ｒａｄ］は、次の式（１７）に従うように構成されている。π／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］・・・（１６）
０［ｒａｄ］＜θ＜π／２［ｒａｄ］・・・（１７）
【００３８】
このシート搬送装置の構成の一例を、図１４、及び図１５（ａ）、（ｂ）に示す。このシート搬送装置においては、その各組のギヤ列の各リバース従動ギヤ３、３’が、互いに独立した別体のリバース駆動ギヤ１８、１８’に噛み合っている。また、図１５（ａ）に示すように、リバース従動ギヤ３とリバース駆動ギヤ１８とは上記角度θ＝θ１、リバース従動ギヤ３’とリバース駆動ギヤ１８‘とは上記角度θ＝θ２となる位置関係に配置されている。さらに、各リバース駆動ギヤ１８、１８’には、全周に歯を有する駆動伝達用の全歯部１９が形成されている。この各リバース駆動ギヤ１８，１８’は、アイドラギヤ２０により同期して回転駆動されるようになっている。つまり、図１５において、リバース駆動ギヤ１８、１８’のいずれか一方が、主回転駆動系に接続されて駆動されることにより、アイドラギヤ２０を介して他方のリバース駆動ギヤも回転駆動される構成となっている。
【００３９】
これにより、リバース従動ギヤ３の回転時におけるニップ圧と、リバース従動ギヤ３’の回転時におけるニップ圧とが異なるようになる。そして、これらのニップ圧の差分、つまり上記表２に示したＰＢＬＴ＝ＮＩＰ／ＶＲ時の実搬送ニップＰＢｃと実分離ニップＰＢｄとの差分が、０．５×（ＰＢａ−ＰＢｂ）となって最大になる。この結果、上記角度θに対し、上記式（１６）で決まる高ニップ圧ＰＢａの値は、従来のシート搬送装置における角度θ＝π／２［ｒａｄ］時のニップ圧ＰＢよりも高くなる。また、上記式（１７）で決まる低ニップ圧ＰＢｂの値は、同様に従来のシート搬送装置における角度θ＝π／２［ｒａｄ］時のニップ圧ＰＢよりも低くなる。従って、このシート搬送装置では、そのニップ圧が、上記差分０．５×（ＰＢａ−ＰＢｂ）により、実施形態３のシート搬送装置の場合よりも高い値が保証されるようになり、密着力Ｑが働く際の重送余裕度が増加し、より安定したシート搬送を実現できるようになる。
【００４０】
（実施形態５）
本実施形態に係るシート搬送装置の一例を、図１６及び図１７に示す。このシート搬送装置は、実施形態４のシーと搬送装置と同様の、互いに独立した２つのリバース駆動ギヤ１８、１８’を有しており、それらの駆動伝達用の全歯部１９に噛み合ったアイドラギヤ２０により同期して回転駆動されるようになっている。ただし、このシート搬送装置においては、実施形態４のシーと搬送装置と異なって、各リバース駆動ギヤ１８、１８’に対して、１つのリバース従動ギヤ３のみが噛み合っている。これにより、実施形態４のシーと搬送装置と同じ動作を、１つのリバース従動ギヤ３を用いた省スペースな構成により実現できるようになる。
（実施形態６）
本実施形態に係るシート搬送装置は、実施形態４のシート搬送装置において、上記角度θがπ／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］の上記式（１６）に従うリバース従動ギヤ３の支点９からの距離Ｌ１ａが、上記角度θが０［ｒａｄ］＜θ＜π／２［ｒａｄ］の上記式（１７）に従うリバース従動ギヤ３‘の支点９からの距離Ｌ１ｂよりも大きく設定されている。これにより、このシート搬送装置においては、実施形態４で述べた差分０．５×（ＰＢａ−ＰＢｂ）が必ず正の値となる。また、この差分０．５×（ＰＢａ−ＰＢｂ）により、そのニップ圧が、角度θ＝π／２［ｒａｄ］である従来のシート搬送装置の場合よりも高い値が保証されるようになり、密着力Ｑが働く際の重送余裕度が増加し、より安定したシート搬送を実現できるようになる。
【００４１】
（他の実施形態１）
本実施形態に係るシート搬送載置は、前記角度θを、
０［ｒａｄ］＜θ＜π／２［ｒａｄ］・・・（１８）、
としたものである。
このシート搬送装置では、前記式（４）、（８）より、［Ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）＋Ｔａｎ（θ−π／２）］／［１−Ｋ・ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）］／（１−Ｋ・ｋ）の因子だけ、作動線の傾きが低下する。例えば高湿度環境下で、シート間に高い密着力が働く場合、シート間の密着力をＱとすると、図４に示す重送境界線１０は、式（５）’より変化し、次の式（５）″になる（図示は省略）。
密着力Ｑが働く場合の重送境界線：ＰＢ＝（１／μＰ）・ＴＡ−３ｍ−２Ｑ／μＰ・・・（５）″
このときレイアウト上の制約、例えばリバース従動ギヤ３のＬ１の制限より、Ｌ１を短くできない場合には、Ｌ１を短くせずに角度θを式（１８）の範囲にする。このことで、傾きが［Ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）＋Ｔａｎ（θ−π／２）］／［１−Ｋ・ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）］／（１−Ｋ・ｋ）倍だけ小さくなる。これにより、ニップ圧力ＰＢが低下し、式（５）″に表される密着力が働く重送境界線以下のニップ圧力ＰＢが実現し、重送を防いでシートを搬送できるようになる。
【００４２】
（他の実施形態２）
本実施形態に係るシート搬送載置は、前記角度θを、
π／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］・・・（１９）、
としたものである。
このシート搬送装置では、前記式（４）、（８）より、［Ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）＋Ｔａｎ（θ−π／２）］／［１−Ｋ・ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）］／（１−Ｋ・ｋ）の因子だけ、傾きが上昇する。従って、高い摩擦係数を有するシートの搬送においては、シート間摩擦係数μＰが大きいため、図４に示すような不送り境界線１１は、式（６）’のもと、平行上昇する。
このときレイアウト上の制約、例えばリバース従動ギヤ３のＬ１の制限より、Ｌ１を長くできない場合には、Ｌ１を長くせずに角度θを式（１９）の範囲にする。このことで、傾きが［Ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）＋Ｔａｎ（θ−π／２）］／［１−Ｋ・ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）］／（１−Ｋ・ｋ）倍だけ大きくなる。これにより、ニップ圧力ＰＢを上昇させ、不送り境界線１１が図４において平行上昇しても、それ以上のニップ圧力ＰＢが実現し、不送りを防いでシートを搬送できるようになる。
【００４３】
（他の実施形態３）
本実施形態に係るシート搬送載置では、前記角度θ＝π／２［ｒａｄ］におけるシート搬送方法で使用したトルクリミッタ戻し力ＴＡをＴＡ９０とするとき、次の式（２０）に示すトルクリミッタ戻し力ＴＡを採用する。
ＴＡ＝｛［１−Ｋ・ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）］・（Ｋ・ＴＡ９０＋Ｐ０）／（１−Ｋ・ｋ）−Ｐ０｝／［Ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）＋Ｔａｎ（θ−π／２）］・・・（２０）
式（２０）に従うトルクリミッタ戻し力ＴＡでは、式（８）に式（２０）を代入することで、次の式（２１）が導かれる。
ＰＢ＝（Ｋ・ＴＡ９０＋Ｐ０）／（１−Ｋ・ｋ）・・・（２１）
この式（２１）は、ＴＡ９０を採用したときの従来のシート搬送方法、つまりθ＝π／２［ｒａｄ］時のシート搬送方法と同値である。すなわち、ニップ圧力ＰＢが同値でありながら、同時に式（１９）、（２０）より、ＴＡ＜ＴＡ９０が成立する。これを図で示したのが、図１１である。従来のトルクリミッタ戻し力ＴＡ９０は設定点１３である。この設定点１３における作動線１２上の作動点１４と同値になる、他の実施形態２における作動線１６で決まる設定点１７が、この実施形態３におけるトルクリミッタ戻し力ＴＡである。
以上より、ニップ圧力ＰＢを従来と同値に保ちながら、ＴＡ＜ＴＡ９０のため、Ｔｒ＝ＴＡ・ＲＳで決まるトルクリミッタトルクＴｒが、従来よりも低減する。これにより、低トルク化による、リバースローラ１の性能維持、コスト上のメリットが実現し、従来のものと同等性能を以ってシートを搬送できる。
【００４４】
図１８に、上述の実施形態に係るシート搬送装置３９を搭載した画像形成装置の一例としての複写機を示す。この複写機は、原稿読み取り部（イメージスキャナ）１０１、書き込み部１０７、画像形成部１１２、給紙部１１９等から構成されている。
原稿読み取り部１０１は、光源１０２、ミラー１０３、結像レンズ１０４、イメージセンサとしてのＣＣＤ１０５等を備えている。また、原稿読み取り部１０１のコンタクトガラス上には自動原稿給紙装置（ＡＲＤＦ）１０６が設置されている。この原稿読み取り部１０１は、コンタクトガラス上の原稿の画像を光源１０２、ミラー１０３、結像レンズ１０４を介してＣＣＤ１０５に結像して、画素単位で読み取り、デジタル化した画像信号に変換する。この画像信号は書き込み部１０７に送られるか、図示しない画素メモリに記憶される。書き込み部１０７は、光源としてのレーザーダイオード１０８、走査用の回転多面鏡１０９、ポリゴンモータ１１０，ｆθレンズ等の走査光学系１１１等を備えている。この書き込み部１０７は、原稿読み取り部１０１によって読み取られた画像信号に応じてレーザー光を走査し、ミラーを介して感光体上に画像を書き込む。画像形成部１１２は、像担持体としての感光体ドラム１１３、帯電装置１１４、現像装置１１５、転写搬送ベルトを用いた転写装置１１６、クリーニング装置１１７、定着装置１１８等を備えている。感光体ドラムは帯電装置１１４により一様に帯電した後、上記書き込み部１お７よりレーザー光を照射され静電潜像を形成する。この静電潜像は現像装置１１５により現像され、顕像としてのトナー像を形成する。一方、転写材としてのシートは、給紙部１１９より給紙され、シート搬送装置３９により、感光体ドラム１１３と転写装置１１６とが対向する転写位置に搬送される。そして転写装置１１６により、感光体ドラム１１３上に形成されたトナー像を静電的にシートへ転写する。次いで、シートは定着装置１１８に送られ、シート上のトナーを定着させることで画像が得られる。一方、感光体ドラム１０１上の残留トナーは、クリーニング装置１１７にて除去される。また、この複写機においては、画像形成部１１２と給紙部１１９との間に両面ユニット１２０を設置している。この両面ユニット１２０により、片側に印字された用紙を反転し再給紙することで、用紙の両面に画像を形成することを可能としている。
【００４５】
上述したように、本発明を適用したシート搬送方法、及びシート搬送装置においては、ニップ圧の設計マージンが広がるので、シートの搬送性及び分離性の高い設計が可能になる。
特に、実施形態２のシート搬送装置においては、支点９からの距離Ｌ１ａが長いリバース従動ギア３がリバース駆動ギヤ１８の駆動ギヤの有歯部２３に噛み合った状態では、ニップ圧ＰＢが高くなる。一方、支点９からの距離Ｌ１ｂが短いリバース従動ギヤ３’がリバース駆動ギヤ１８の駆動ギヤの有歯部２３’に噛み合った状態では、ニップ圧ＰＢが低くなる。これにより、従来のものに比較して、上記差分だけ重送境界線の余裕度が増加し、シート間に密着力Ｑが働く場合でも、シート間の搬送性及び分離性能が向上して、シートの重送を防止できるようになる。
また、実施形態３のシート搬送装置においては、その実搬送ニップＰＢｃが、支点９からからの距離Ｌ１ｂが短い方のリバース従動ギヤ３’の、欠歯部２２‘による回転時間ＰＢＬＴの増加に従って低下する。そして、実分離ニップＰＢｄが、上記式（１５）の条件でほぼ飽和する。この結果、実搬送ニップＰＢｃと実分離ニップＰＢｄとの差分が、式（１５）の条件のとき最も大きくなり、シート間に密着力Ｑが働く際の重送余裕度が最も増加した条件下で、シート搬送が行われるようになる。これにより、ニップ圧の高低変化分の二分の一分だけ、従来のシート搬送装置に比べてシート分離性が向上し、シート間に密着力Ｑが働く場合でも、シート間の搬送性及び分離性能がより向上して、シートの重送を防止できるようになる。
また、実施形態４のシート搬送装置においては、そのニップ圧が、上記差分０．５×（ＰＢａ−ＰＢｂ）により、実施形態３のシート搬送装置の場合よりも高い値が保証されるようになる。これにより、密着力Ｑが働く際の重送余裕度が増加し、より安定したシート搬送を実現できるようになる。また、上記角度θが、二組のギヤ列で異なるので、従来のシート搬送装置における角度θがπ／２［ｒａｄ］時のニップ圧と比べて、ニップ圧の高低変化を有利に高める角度条件となる。これにより、ニップ圧の高低変化分がより増加し、シートの分離性能がより向上する。
また、実施形態５のシート搬送装置においては、各リバース駆動ギヤ１８、１８’に対して、１つのリバース従動ギヤ３のみが噛み合っている。これにより実施形態４のシーと搬送装置と同じ動作を、１つのリバース従動ギヤ３を用いた省スペースな構成により実現できるようになる。この結果、リバース従動ギヤ３の配置におけるレイアウト上の制約を回避できるようになるので、設計がし易く、また部品点数も下がり、低コスト化も図れる。
さらに、実施形態６のシート搬送装置においては、実施形態４で述べた差分０．５×（ＰＢａ−ＰＢｂ）が必ず正の値となる。また、この差分０．５×（ＰＢａ−ＰＢｂ）により、そのニップ圧が、角度θ＝π／２［ｒａｄ］である従来のシート搬送装置の場合よりも高い値が保証される。これにより、密着力Ｑが働く際の重送余裕度が増加し、より安定したシート搬送を実現できるようになる。また、二組のギヤ列の各支点９からの位置が、ニップ圧の高低変化を高める有利な配置条件となるので、ニップ圧の高低変化分が増加し、シートの分離性能が一層向上する。
本発明を適用した画像形成装置においては、上述したようなシート搬送装置３９を使用しているので、自由度の高い設計ができるようになる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、リバース従動ギヤの配置を固定しても、フィードローラとリバースローラとのニップ圧を示す作動線の変化する範囲が拡大し、ニップ圧の設計マージンが広がる。これにより、従来のシート搬送方法よりも、シート搬送性、及びシート分離性を向上させる設計が可能になるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のシート搬送装置の概略断面図。
【図２】上記シート搬送装置における各構成要素の力の釣合いについて説明するための概略断面図。
【図３】上記シート搬送装置の各構成要素の軸方向における力の釣合いについて説明するための概略断面図。
【図４】上記シート搬送装置における作動線図。
【図５】本発明の実施形態におけるシート搬送装置の、断面方向における力の釣合いについて説明するための概略断面図。
【図６】図５における力の成分図。
【図７】本発明の実施形態におけるシート搬送装置の、長手方向（Ｙ軸方向）における力の釣合いについて説明するための概略断面図。
【図８】本発明の実施形態におけるシート搬送装置の、長手方向（Ｘ軸方向）における力の釣合いについて説明するための概略断面図。
【図９】本発明の実施形態のシート搬送装置における作動線図。
【図１０】本発明の実施形態のシート搬送装置における作動線の傾きを示す線図。
【図１１】本発明の実施形態のシート搬送装置における低トルクリミッタ戻し力の場合の作動線図。
【図１２】本発明の実施形態における二組のギヤ列を備えたシート搬送装置の、長手方向（Ｙ軸方向）における力の釣合いについて説明するための概略断面図。
【図１３】本発明の実施形態のシート搬送装置におけるリバース駆動ギヤの構成の一例を示す斜視図。
【図１４】本発明の実施形態における二組のギヤ列を備え、角度θが各々異なる構成のシート搬送装置の、長手方向（Ｙ軸方向）における力の釣合いについて説明するための概略断面図。
【図１５】（ａ）は、本発明の実施形態のシート搬送装置における他のリバース駆動ギヤの構成の一例を示す斜視図。
（ｂ）は、上記リバース駆動ギヤの構成を示す側面図。
【図１６】本発明の実施形態における２つのリバース駆動ギヤと、１つのリバース従動ギヤとを備え、角度θが各々異なる構成のシート搬送装置の、長手方向（Ｙ軸方向）における力の釣合いについて説明するための概略断面図。
【図１７】（ａ）は、本発明の実施形態のシート搬送装置における更に他のリバース駆動ギヤの構成の一例を示す斜視図。
（ｂ）は、上記リバース駆動ギヤの構成を示す側面図。
【図１８】本発明の実施形態におけるシート搬送装置を搭載した画像形成装置を示す概略構成図。
【符号の説明】
１リバースローラ
２トルクリミッタ
３リバース従動ギヤ
３’ リバース従動ギヤ
４リバース駆動ギヤ
４ａリバース駆動ギヤ軸
５フィードローラ
６フィード軸
７軸受け
８リバース軸
９支点
１０重送境界線
１１不送り境界線
１２ＦＲＲ作動線
１３設定点
１４作動点
１５作動点
１６ＦＲＲ作動線
１７設定点
１８欠歯リバース駆動ギヤ
１８’ 欠歯リバース駆動ギヤ
１９駆動伝達用全歯部分
２０アイドラギヤ
２１シート
２２欠歯部分
２３歯部分
２４適性領域
２５シート搬送装置
Ｐ１ギヤ押し上げ力
Ｐ２自重
Ｐ３軸受け力
ＰＢニップ圧
ＴＡトルクリミッタ戻し力
Ｔｒトルクリミッタトルク
Ｔ抗力
θ フィード軸−リバース軸−リバース駆動ギヤ間の角度
θ１フィード軸−リバース軸−リバース駆動ギヤ間の角度
θ２フィード軸−リバース軸−リバース駆動ギヤ間の角度
μＢリバース軸−軸受け間摩擦係数
ＲＢリバース軸半径
ＲＺリバース従動ギヤ半径
ＲＳリバースローラ半径
Ｌ１リバース従動ギヤ−支点間距離
Ｌ１ａリバース従動ギヤ−支点間距離
Ｌ１ｂリバース従動ギヤ−支点間距離
Ｌ２重心−支点間距離
Ｌ３軸受け−支点間距離
Ｌ４リバースローラ−支点間距離[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to sheets and OHP sheets used in copying machines, facsimiles, printers, etc., and stacked sheets such as banknotes and tickets.TheThe present invention relates to a sheet transport device and an image forming apparatus. Specifically, a large number of stacked sheets are separated and conveyed one by one.TThe present invention relates to a sheet transport device and an image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
  This kindUsed for sheet conveying deviceAs one of the sheet conveying methods, Ricoh, Technical, Report No. 12, "Demberber, 1984" (P44-48), "FRR paper feed system" (by Yasuaki Ishii) is known. Here, FRR is an acronym for Feed & Reverse Roller. Further, as one of this type of sheet conveying apparatus, a “sheet feeding apparatus” disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-7847 has been proposed.
[0003]
1 to 4 show a conventional sheet conveying apparatus based on the “FRR sheet feeding method”. The sheet conveying apparatus includes a reverse roller 1, a torque limiter 2, a reverse driven gear 3, a reverse drive gear 4, a feed roller 5, a feed shaft 6, a bearing 7, a reverse shaft 8, a fulcrum 9, and the like. The reverse roller 1 is pivotally supported on the reverse shaft 8 via the torque limiter 2. The reverse driven gear 3 is pivotally supported on the reverse roller shaft 8. The reverse roller shaft 8 is rotatably supported by a bearing 7 and a fulcrum 9. The reverse drive gear 4 is supported by the reverse drive gear shaft 4 a and meshes with the reverse driven gear 3. The feed roller 5 is pivotally supported on the feed shaft 6. Here, the reverse roller shaft 8 has the reverse roller 1 pivotally supported on the left end side in FIG. 3 together with the reverse driven gear 3 and the bearing 7 with the fulcrum 9 disposed on the right end side in FIG. It is configured to swing in a substantially vertical direction. Further, a pressure P3 shown in FIG. 3 is applied to the bearing 7 in a direction in which the bearing 7 is pushed up by the spring shown in FIG. When the bearing 7 is pushed up by the pressure P3, the reverse roller 1 is brought into pressure contact with the feed roller 5, and a nip for conveying the sheet S to the pressure contact portion of both rollers is formed.
[0004]
1 to 3, when the sheet S is fed by a sheet feeding roller (not shown), the feed roller 5 and the reverse drive gear 4 are rotated at a predetermined timing. A gear push-up force is applied to the reverse driven gear 3 by the rotation of the reverse drive gear 4. As a result, the reverse roller 1 rises with the fulcrum 9 as the center of oscillation via the reverse driven gear 3, the reverse shaft 8, and the torque limiter 2, and the pressure contact force of the reverse roller 1 with respect to the feed roller 5 is increased. Here, the feed roller 5 conveys the sheet in contact with the sheet toward the downstream side in the sheet feeding direction, and the reverse roller 1 conveys the sheet in contact with the sheet toward the upstream side in the sheet feeding direction. It is like that.
[0005]
Further, the material of the feed roller 5 and the reverse roller 1 and the contact pressure of both rollers in the sheet conveying apparatus are set so as to satisfy the sheet conveying conditions described below. That is, when only one sheet is fed into the nip, the sheet is moved downstream in the sheet feeding direction by the friction force acting between the feed roller 5 and the sheet due to the rotation of the nip pressure and the feed roller 5. Be transported. The frictional force acting between the sheet and the reverse roller 1 overcomes the return force of the reverse roller 1 rotating via the torque limiter 2 to return the sheet to the upstream side in the sheet feeding direction. As a result, the reverse roller 1 rotates in the sheet conveyance direction opposite to the original rotation direction. Hereinafter, the return force is referred to as “torque limiter return force”. As a result, the fed sheet is conveyed downstream in the sheet feeding direction without causing non-feeding.
On the other hand, when a plurality of sheets are fed into the nip, the frictional force acting between the feed roller 5 and the sheet overcomes the frictional force between the overlapping sheets. As a result, the sheet in contact with the feed roller 5 is conveyed downstream in the sheet feeding direction without being unfed. On the other hand, the sheet in contact with the reverse roller 1 causes the frictional force acting between the reverse roller 1 and the sheet to overcome the frictional force between the overlapping sheets, so that the torque limiter returning force causes the sheet to move upstream in the sheet feeding direction. Returned. Thus, the frictional force generated between the reverse roller 1 and the sheet S by the torque limiter returning force is set to be smaller than the frictional force between the feed roller 5 and the sheet S during sheet conveyance. Further, the frictional force generated between the reverse roller 1 and the sheet S is set to be larger than the frictional force between a plurality of overlapping sheets.
[0006]
Here, the driving force of the reverse shaft 8 is given by the rotation of the reverse drive gear 4. This driving force is a force that balances the torque limiter return force and the return resistance. However, since the reverse shaft 8 is swingable only in the Y-axis direction, it is sufficient to consider the component force in the Y-axis direction. is there. Therefore, the Y-axis direction component force P1 of the gear push-up force applied to the reverse driven gear 3 by the rotation of the reverse drive gear 4 is expressed by the following equation (1) which is established from the balance of forces around the reverse shaft 8 shown in FIG. It is represented by
P1 = (RS / RZ) TA + (RB / RZ) μB · PB (1)
In Equation (1), RZ is the radius of the reverse driven gear 3, RS is the radius of the reverse roller 1, RB is the radius of the reverse shaft 8 on which the reverse roller 1 is mounted, and μB is the coefficient of friction between the radius of the reverse shaft 8 and the bearing 7. It was. PB is the pressure applied between the feed roller 5 and the reverse roller 1 (hereinafter referred to as nip pressure), and TA is the return force of the torque limiter 2 defined by the rotational torque Tr of the torque limiter 2.
[0007]
Further, the nip pressure PB is expressed by the following equation (2) established from the balance of forces with the fulcrum 9 shown in FIG. 3 as the center.
PB = (L1 / L4) P1 + (L3 · P3-L2 · P2) / L4 (2)
In Equation (2), L1 is the distance from the fulcrum 9 to the reverse driven gear 3, and P2 is the weight of the reverse roller 1, the reverse shaft 8, the torque limiter 2, the bearing 7, and the reverse driven gear 3 combined. . L2 is the distance from the fulcrum 9 to the gravity center of gravity, P3 is the drag received by the reverse shaft 8 from the bearing 7, L3 is the distance from the fulcrum 9 to the bearing 7, and L4 is the distance from the fulcrum 9 to the reverse roller 1. did.
[0008]
Substituting equation (1) into P1 in equation (2) yields the following equation (3).
PB = (L1 / L4) · {(RS / RZ) TA + (RB / RZ) μB · PB} + (L3 · P3−L2 · P2) / L4 (3)
[0009]
In Expression (3), the return force TA of the torque limiter 2 is set to TA / Tr / RS, and (L1 / L4) · (RS / RZ) = K (first factor), (RB / RS) μB = k (second Factor). When (L3 / P3-L2 · P2) / L4 = P0 (initial pressure), the expression (3) is formulated by the following expression (4).
PB = (K · TA + P0) / (1−K · k) (4)
[0010]
FIG. 4 shows a graph in which the nip pressure PB in the above equation (4) is drawn as the operation line 12. In this graph, the horizontal axis represents the return force TA of the torque limiter 2, and the vertical axis represents the nip pressure PB.
In the “FRR paper feeding method”, conditions for preventing the double feeding of sheets and conditions for preventing the non-feeding are given by the following equations (5) and (6) (inequality).
Conditions not to double feed: PB <(1 / μP) · TA-3m (5)
Non-feed condition: PB> (1 / μr) · TA + (μP / μr) · m (6)
However, in the formulas (5) and (6), the weight of the sheet is m. Further, the friction coefficient between sheets was μP, and the friction coefficient between the sheet and the feed roller 1 was μr.
[0011]
Therefore, the respective boundary lines in the conditions of the above formulas (5) and (6), that is, the double feed boundary line 10 and the non-feed boundary line 11 in FIG. 4 are expressed by the following formulas (5) ′ and (6). 'Become.
Double feed boundary line: PB = (1 / μP) · TA-3m (5) ′
Non-feed boundary line: PB = (1 / μr) · TA + (μP / μr) · m (6) ′
[0012]
That is, in FIG. 4, an area between the double feed boundary line 10 and the non-feed boundary line 11 is an appropriate area 24 where the double feed and non-feed of the sheet S do not occur.
Accordingly, when designing the “FRR paper feeding type” sheet conveying apparatus, the following is performed. First, the above-described constants L1, L2, L3, L4, P2, RB, RZ, and RS are determined so that the operation line 12 obtained by the above equation (4) is located in the suitability region 24 of FIG. Next, the return force TA of the torque limiter 2 is set. The design is completed by setting the operating point 14, which is a value on the operating line 12, determined by the set point 13 of the return force TA, as the nip pressure PB.
As described above, in the “FRR sheet feeding type” sheet conveying apparatus, the operation line 12 obtained by the above equation (4) is positioned in the suitability region 24 of FIG. We try to prevent non-feeding.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this type of conventional sheet conveying apparatus, as described above, the change range of the operation line 12 shown in FIG. The change of the operating line 12 here means that when setting the various conditions at the design stage, the operating line is calculated for each combination of parameters while changing the value of each parameter. The difference in operating line. For example, in this type of sheet conveying apparatus, the nip pressure PB is set to a high value in advance for the purpose of preventing sheet non-feeding when conveying a sheet having a very high inter-sheet friction coefficient μP. There is. Here, the distance L1 from the position of the fulcrum 9 to the position of the reverse driven gear 3 is, for example, a factor that is most effective for the inclination of the equation (4). Therefore, it is assumed that the reverse driven gear 3 is set to have the longest distance in the layout so that it does not collide with other devices (for example, a casing, a cable, etc.). As described above, even when the distance L1 is set to the longest distance, in the conventional sheet conveying apparatus, the inclination of the operation line 12 in FIG. For this reason, in this type of conventional sheet conveying apparatus, the torque limiter returning force TA is inevitably increased. That is, the value of the set point 13 in FIG. 4 is set to a large value, and the operating point 14 determined therefrom is shifted upward to increase the nip pressure PB.
[0014]
However, as described above, when the torque limiter return force TA is increased, the torque limiter torque Tr represented by TA × RS is increased. When the torque limiter 2 having such a high torque limiter torque Tr is used, the cost of the sheet conveying apparatus is increased. In this case, the rotation torque of the torque limiter 2 causes a large transport load to be applied to the reverse roller 1 and promotes a reduction in the life and quality of the reverse roller 1. As described above, in this type of sheet conveying apparatus, even if the torque limiter returning force TA is increased, there are few merits. Therefore, it is desirable to keep the torque limiter return force TA as small as possible.
[0015]
On the other hand, the sheet conveyed by such a sheet conveying apparatus may generate an adhesion force between the overlapping sheets depending on the usage environment. For example, in a low-humidity environment, the adhesion between the overlapping sheets increases due to the generation of static electricity. Also, in a high humidity environment, the adhesion between the overlapping sheets is increased due to the generation of water droplets. When such an adhesion force is generated between the sheets, the frictional force between the sheets during sheet conveyance becomes larger than the frictional force between the reverse roller 1 and the sheet due to the return force of the torque limiter 2, and the weight of the sheet is increased. Sending may occur. That is, as described above, when the contact force between the sheets increases, the double feed boundary line 10 in FIG. 4 is shifted to a position where it is lowered in parallel. As a result, the operation line 12 in FIG. 4 is positioned outside the suitability region 24, and sheet multi-feed may occur. As a method for avoiding such double feeding of sheets, generally, the distance L1 from the position of the fulcrum 9 to the position of the reverse driven gear 3 is decreased to lower the nip pressure PB, and the operating point 14 in FIG. Is located inside the suitability region 24. However, in such a method, the distance L1 cannot be made very small due to restrictions on the layout, so that the nip pressure PB cannot be lowered to a target value.
[0016]
  The present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to extend the range of change of the operating line for obtaining the target nip pressure without being restricted by the layout.RuAnd an image forming apparatus equipped with the sheet conveying device. The change range of the operating line here refers to the range between these combinations when calculating the operating line for each combination of parameters while changing the values of each parameter when setting various conditions at the design stage. It means the range where the operating line is different.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
  To achieve the above objective, ContractClaim1The invention relates to a feed roller that rotates in the sheet conveying direction and conveys a sheet, a reverse roller that can freely rotate forward and reverse, a pressure unit that pressurizes and contacts the feed roller and the reverse roller, and the reverse roller A torque limiter that applies a return torque that rotates in the same direction as the feed roller by rotational torque, and when the sheet conveyed by the nip between the feed roller and the reverse roller is one sheet, The reverse roller is rotated forward in the direction of rotation of the feed roller against the return force due to the rotational torque of the torque limiter by the frictional force between the feed roller and the reverse roller, and is conveyed by the nip. When there are a plurality of sheets, the reverse roller is reversed by the return force due to the rotational torque of the torque limiter. In the sheet conveying device configured to be rolling,Two sets of gear trains composed of the reverse drive gear and the reverse driven gear are provided, and the distance L1 from the fulcrum that is the fixed end of the reverse shaft to the reverse driven gear of each set of gear trains is different from each other, In addition, when one of the two sets of gear trains is engaged with one of the reverse drive gear or the reverse driven gear of the two sets of gear trains by rotation of the gear train, It has one part or multiple parts of missing teeth and toothed parts that are formed so as to disengage.The radius of the reverse driven gear that rotates with the reverse roller is RZ, the radius of the reverse roller is RS, the radius of the reverse shaft that supports the reverse roller is RB, and the friction between the reverse shaft and the bearing of the reverse shaft The coefficient is μB, the distance from the fulcrum that is the fixed end of the reverse shaft to the reverse driven gear is L1, the reverse roller,Reverse axis,Torque limiter,bearing,And the total weight of each reverse driven gear is P2, the distance from the fulcrum to the center of gravity of the combined weight is L2, the drag received by the reverse shaft from the bearing is P3, and the distance from the fulcrum to the bearing is L3, the distance from the fulcrum to the reverse roller is L4, the torque of the torque limiter is Tr, and can be defined as above. First factor K = (L1 / L4) · (RS / RZ), second factor k = (RB / RS) · μB, coefficient P0 = (L3 · P3-L2 · P2) / L4, return force TA = Tr / RS by the torque limiter, and the reverse drive for driving the reverse roller A straight line connecting the shaft center of the reverse drive gear shaft that supports the gear and the reverse shaft, and a feed shaft that supports the reverse shaft and the feed roller. When the angle formed by the straight line connecting the centers is θ [rad], the range of θ and the nip pressure PB generated between the feed roller and the reverse roller are expressed by the following equation: 0 [rad] <θ <Π / 2 [rad], π / 2 [rad] <θ <π [rad], PB = {[K / Cos (θ−π / 2) + Tan (θ−π / 2)] · TA + P0} / [ 1−K · k / Cos (θ−π / 2)], which is characterized by being set to a value.
  ContractClaim2The invention of claim1When the rotation time of the reverse driven gear having the shorter distance L1 from the fulcrum among the reverse driven gears of the respective sets of gear trains is PBLT, the feed roller And the reverse roller is NIP and the rotation speed of the reverse roller is VR, the following expression is established: PBLT = NIP / VR.
  Claim3The invention of claim2In the sheet conveying apparatus, the angle θ [rad] with respect to the reverse driven gear having the longer distance L1 from the fulcrum among the reverse driven gears of the gear trains of the above groups is expressed by the following equation: π / 2 [rad] <Θ <π [rad] and the angle θ [rad] with respect to the reverse driven gear having the shorter distance L1 from the fulcrum among the reverse driven gears of each group of gear trains is expressed by the following equation: 0 [ rad] <θ <π / 2 [rad].
  Claim4The invention ofA feed roller that rotates in the sheet conveyance direction to convey the sheet, a reverse roller that can rotate forward and backward, a pressure unit that pressurizes and contacts the feed roller and the reverse roller, and the feed roller with respect to the reverse roller A torque limiter for applying a return force that rotates in the same direction as the rotation torque, and the feed roller and the reverse roller When a single sheet is conveyed by the nip with the roller, the reverse roller resists the return force due to the rotational torque of the torque limiter by the frictional force between the sheet and the reverse roller. In the case where a plurality of sheets are conveyed by the nip, the reverse roller is reversely rotated by a return force due to the rotational torque of the torque limiter.In this sheet conveying apparatus, one reverse driven gear meshes with two reverse drive gears, and when one of the reverse drive gear or the reverse driven gear is driven to rotate the gear train, Each drive transmission provided in the two reverse drive gears has one or a plurality of missing tooth portions, each of which has a shape in which the tooth portions of the other set of gear trains are disengaged by engaging the tooth portions. All teeth have a structure that is rotationally driven by meshing of idler gears.The radius of the reverse driven gear that rotates together with the reverse roller is RZ, the radius of the reverse roller is RS, the radius of the reverse shaft that supports the reverse roller is RB, and between the reverse shaft and the bearing of the reverse shaft Is the sum of the respective weights of the reverse roller, reverse shaft, torque limiter, bearing, and reverse driven gear. P2, the distance from the fulcrum to the center of gravity of the combined weight is L2, the drag received by the reverse shaft from the bearing is P3, the distance from the fulcrum to the bearing is L3, and the distance from the fulcrum to the reverse roller is L4 First torque K = (L1 / L4), where Tr is the rotational torque of the torque limiter and can be defined as above. (RS / RZ), second factor k = (RB / RS) · μB, coefficient P0 = (L3 · P3-L2 · P2) / L4, return force TA = Tr / RS by the torque limiter, A straight line connecting the axis of the reverse drive gear shaft that supports the reverse drive gear for driving the reverse roller and the reverse shaft, and the axis center of the reverse shaft and the feed shaft that supports the feed roller. When the angle formed by the connecting straight line is θ [rad], the range of θ and the nip pressure PB generated between the feed roller and the reverse roller are expressed by the following equation: 0 [rad] <θ <π / 2 [rad], π / 2 [rad] <θ <π [rad], PB = {[K / Cos (θ−π / 2) + Tan (θ−π / 2)] · TA + P0} / [1- K · k / Cos (θ-π / 2)] It is set to a value that isIt is characterized by being.
  Claim5The invention of claim3In the sheet conveying apparatus, the distance L1 from the fulcrum of the gear having the angle θ of π / 2 [rad] <θ <π [rad] is 0 [rad] <θ <π / 2 [rad]. The gear having the angle θ is set to be larger than the distance L1 from the fulcrum.
  Claim1Thru5In the sheet transport apparatus,It is formed by a straight line connecting the shaft centers of the reverse drive gear shaft and the reverse shaft and a straight line connecting the shaft centers of the reverse shaft and the feed shaft.The angle θ is not limited to π / 2 [rad], and is in a range of 0 [rad] <θ <π / 2 [rad] and π / 2 [rad] <θ <π [rad].That is, the angle θ is expanded to a range from 0 [rad] to π [rad]. As a result, the range of the nip pressure PB is expanded.The nip pressure PB generated between the feed roller and the reverse roller is expressed by the above equation, PB = {[K / Cos (θ−π / 2) + Tan (θ−π / 2)] · TA + P0} / [1 −K · k / Cos (θ−π / 2)]. ThisSo farSheet conveyanceapparatusIt is possible to design to expand the range of the nip pressure limited by the layout of the components. That is, in this sheet conveying apparatus, it is possible to widen the range of change of the operating line for obtaining the target nip pressure without being restricted by the layout of the components.
  Claim6According to the present invention, there is provided a sheet placing body for laminating and placing a plurality of sheets, a sheet feeding means for feeding sheets placed on the sheet placing body, and a sheet fed by the sheet feeding means. An image forming apparatus comprising: a sheet conveying unit that conveys the sheet while separating the sheets; and an image forming unit that forms an image on the sheet conveyed by the sheet conveying unit.1,2, 3,4 orIs5The sheet conveying apparatus is used.
  Since this image forming apparatus uses the sheet conveying apparatus, it is possible to design with a high degree of freedom in layout.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a sheet conveying apparatus will be described. As described above, the sheet conveying apparatus includes the reverse roller 1, the torque limiter 2, the reverse driven gear 3, the reverse drive gear 4, the feed roller 5, the feed shaft 6, the bearing 7, the reverse shaft 8, the fulcrum 9, and the like. Yes.
As shown in FIGS. 1 to 3, the sheet conveying apparatus is configured such that the rotation of the reverse shaft 8 is transmitted to the torque limiter 2 by meshing between a bearing (not shown) of the torque limiter 2 and the shaft. Yes. Further, the convex portion 17a fixed to the reverse roller 1 by the tome 18 and the concave portion 17b of the torque limiter are engaged so that the rotational torque of the torque limiter 2 is transmitted to the reverse roller 1. ing.
[0019]
However, in the sheet conveying apparatus having such a configuration, in order to increase the torque limiter return force TA, it is necessary to use the torque limiter 2 having a high torque limiter torque Tr, which increases the cost of the sheet conveying apparatus. Therefore, it is desirable to keep the torque limiter return force TA as small as possible.
Further, as a method for avoiding the double feeding of the closely contacted sheets, generally, the distance L1 from the position of the fulcrum 9 to the position of the reverse driven gear 3 is decreased, the nip pressure PB is lowered, and the operating point of FIG. 14 is located inside the suitability region 24. However, in such a method, the distance L1 cannot be made very small due to restrictions on the layout, so that the nip pressure PB cannot be lowered to a target value.
[0020]
A sheet conveying method and apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In the following description, components having functions equivalent to those of the above-described conventional sheet conveying apparatus are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0021]
(Embodiment 1)
  According to this embodimentSheetAn example configuration of the transport apparatus is shown in FIGS.
  In FIG. 5, a straight line connecting the axis center of the feed shaft 6 and the axis center of the reverse shaft 8 and a straight line connecting the axis center of the reverse shaft 8 and the axis center of the reverse drive gear shaft 4 a of the reverse drive gear 4 are formed. The angle to be made is θ. In the sheet conveying apparatus according to the present embodiment, the angle θ is not limited to π / 2 [rad] illustrated in FIG. 1 but is extended to a range from 0 [rad] to π [rad]. And the nip pressure PB derived | led-out at this time is formulated and made into design conditions.
  That is, according to this embodimentSheetIn the transport device, the angle θ is set to an angle that satisfies the condition of the following equation (7).
0 [rad] <θ <π [rad] (7)
  The nip pressure PB is formulated by the following equation (8).
PB = {[K / Cos (θ−π / 2) + Tan (θ−π / 2)] TA + P0} / [1-K · k / Cos (θ−π / 2)] (8)
[0022]
The above formula (8) is a formula formulated with reference to FIGS. Below, the derivation | leading-out method of this Formula (8) is demonstrated.
FIG. 5 shows the force applied around the reverse shaft 8. FIG. 6 shows the force decomposed into the X and Y axis components in FIG. Here, a drag T between the reverse drive gear 4 and the reverse driven gear 3 that is not defined in the conventional sheet conveying apparatus is considered.
First, in FIG. 5, the following equation (9) is derived from the balance of rotational moments about the reverse shaft 8.
P1 = (RS / RZ) · TA + (RB / RZ) · μB · PB (9)
Further, paying attention to FIG. 6, the following equation (10) is derived from the balance of moments in the Y-axis (vertical direction) about the fulcrum 9 from FIG.
L1 [P1 · Cos (θ−π / 2) + T · Sin (θ−π / 2)] + L3 · P3 = L2 · P2 + L4 · PB (10)
[0023]
On the other hand, from FIG. 8, the following equation (11) is derived from the balance of the moment of force on the X-axis (horizontal direction) with the fulcrum 9 as the center.
L1 [−P1 · Sin (θ−π / 2) + T · Cos (θ−π / 2)] = L4 · TA (11)
In order to eliminate the drag T from the equation (11), the equation (11) is transformed into the following equation (11) '.
T = P1 · Tan (θ−π / 2) + (L4 / L1) · TA / Cos (θ−π / 2) (11) ′
Then, by substituting the above formulas (9) and (11) ′ into the formula (10) and replacing the above formula (3), the above formula (8) is derived.
[0024]
Here, the coefficient of the torque limiter return force TA in the equation (8), [K / Cos (θ−π / 2) + Tan (θ−π / 2)] / [1-K · k / Cos (θ−π / 2)] changes depending on the angle θ. The coefficient of TA when the angle θ = π / 2 of the torque limiter returning force TA of the conventional apparatus is K / (1−K · k). Compared to this coefficient, the slope decreases in the range of 0 [rad] <θ <π / 2 [rad], and the slope increases in the range of π / 2 [rad] <θ <π [rad] (FIG. 10). reference). Here, as an example, each parameter shown in the following Table 1 (design parameter table) is used.
[Table 1]

[0025]
For example, when the angle θ is π / 2 [rad] <θ <π [rad], the operation line of the nip pressure PB is the operation line 16 in FIG. The operating line 16 has a higher inclination than the operating line 12 of the conventional sheet conveying apparatus shown in FIG. As a result, the nip pressure PB of the conventional sheet conveying apparatus is the operating point 14 on the operating line 12 with respect to the set point 13, whereas in this sheet conveying apparatus, the operating point 15 is higher than the operating point 14. Become. However, when the angle θ is in the range of π [rad] <θ <2π [rad], the inclination becomes remarkably large. For this reason, the sheet conveying apparatus having an angle θ in this range is not suitable for practical use because the nip pressure PB is greatly changed in consideration of the deterioration with time, for example, the angle change in the RS change due to the wear of the reverse roller 1. Therefore, the condition of 0 [rad] <θ <π [rad] shown in the above equation (7) is suitable for the range of the angle θ of the sheet conveying apparatus.
[0026]
As described above, for example, in the sheet conveyance device in the case of θ = 110 ° and θ = 70 °, the inclination of the operation line is larger than that of the conventional sheet conveyance device of θ = π / 2 [rad] (= 90 °). Becomes 1.5 times and 0.6 times, respectively. As a result, even if the change in the inclination of the operating line cannot be secured due to restrictions on the layout, for example, the limit of the distance L1 from the fulcrum 9 of the reverse driven gear 3, the operation line can be obtained by changing the angle θ. The change range of the slope of increases. Accordingly, in this sheet conveying apparatus, the design margin of the nip pressure PB is widened, so that the sheet conveying apparatus can be configured relatively freely so as to improve the sheet conveying performance regardless of layout restrictions.
[0027]
(Embodiment 2)
According to this embodimentSheetAn example of the configuration of the transport apparatus is shown in FIGS.
As shown in FIGS. 12 and 13, the sheet conveying apparatus includes a reverse drive gear 18 in which two drive gears are integrally formed. The reverse drive gear 18 is disposed so that each drive gear meshes with the two reverse driven

gears

3, 3 ′. As a result, two sets of gear trains composed of the drive gears of the reverse drive gear 18 and the reverse driven gears 3, 3 'are formed.
Here, the two reverse driven

gears

3 and 3 ′ are arranged with respect to the reverse drive gear 18 so that the aforementioned angle θ satisfies the condition of π / 2 [rad] <θ <π [rad]. Yes.
Further, the distances from the fulcrum 9 which is the fixed end of the reverse shaft to the reverse driven

gears

3 and 3 ′ of the respective gear trains are different from each other as L1a> L1b.
Further, as shown in FIG. 13, the reverse drive gear 18 is formed with two toothless portions 22, 22 'and toothed portions 23, 23', respectively. The

toothless portions

22 and 22 ′ and the

toothed portions

23 and 23 ′ are formed on the peripheral surfaces of the drive gears of the reverse drive gear 18 so as to have different phases. For example, when the reverse driven gear 3 is in mesh with the toothed portion 23 of one set of drive gears due to the rotation of each gear train, the geared portion 23 'of the other set of drive gears is reversed. The engagement with the driven gear 3 ′ is disengaged.
[0028]
With this configuration, when the reverse drive gear 18 rotates in FIG. 12, the toothed portion 23 of each drive gear of the reverse drive gear 18 with respect to the reverse driven

gears

3, 3 ′ having different distances L1. , 23 'mesh with each other alternately. As a result, the nip pressure PB between the feed roller 5 and the reverse roller 1 is increased or decreased at a predetermined cycle. That is, as shown in FIG. 12, in the state where the reverse driven gear 3 having a long distance L1a from the fulcrum 9 is engaged with the toothed portion 23 of the drive gear of the reverse drive gear 18, the nip pressure PB increases. On the other hand, when the reverse driven gear 3 ′ having a short distance L <b> 1 b from the fulcrum 9 is engaged with the toothed portion 23 ′ of the drive gear of the reverse drive gear 18, the nip pressure PB is low.
[0029]
By the way, for example, when extremely high adhesion force works between sheets due to static electricity or water droplets, when this adhesion force is Q, the above formulas (5) ′ and (6) ′ are respectively the following (5) ″, (6) Change to ″.
Double feed boundary line when adhesion force works: PB = (1 / μP) · TA-3m−2Q / μP (5) ″
Non-feed boundary line when adhesion force works: PB = (1 / μr) · TA + (μP / μr) · m + Q / μr (6) ″
[0030]
Therefore, in the sheet conveying apparatus having the configuration shown in Table 1 and having θ = 120 °, L1 = 95 mm, and L1 = 43 mm, the maximum conveying force and the maximum sheet conveying force when the adhesion force Q acts between the sheets. An experiment was conducted to measure the separation force. However, the maximum conveying force was obtained by attaching and fixing a force sensor to one sheet and measuring the maximum fixing force of the force sensor at the start of the sheet conveying operation. On the other hand, the maximum separation force was obtained by measuring the maximum value of the adhesion force that can be separated by adding a droplet between two sheets and imposing a pseudo adhesion force.
[0031]
As a result of the measurement by the above experiment, when the maximum conveying force is θ = 120 ° and L1 = 95 mm and L1 = 43 mm are substituted into the above formula (8), the value of the high nip pressure PBa and the low nip The value obtained by multiplying the value obtained by adding approximately 1/3 of the difference from the value of the pressure PBb and the low nip pressure PBb by μr. That is, when the value obtained by dividing the maximum conveying force by μr is an actual conveying nip pressure PBc, the following equation (12) is established.
PBc = PBb + 1/3 (PBa-PBb) (12)
[0032]
The maximum separation force substantially coincided with (μP / 2) · (TA / μP-3m-PBb). Therefore, the following equation (13) holds.
Q = ([mu] P / 2). (TA / [mu] P-3m-PBb) ... 13
From this equation (13), when the nip pressure at which the maximum separation force is obtained is the actual separation nip pressure PBd, the following equation (14) is established.
PBd = PBb = TA / μP-3m-2Q / μP (14)
[0033]
As is clear from these equations (12) and (14), in the sheet conveying apparatus according to the present embodiment, the value of the nip pressure PB is different between the sheet conveyance and the sheet separation. Here, since the difference between the actual conveyance nip pressure PBc and the actual separation nip pressure PBd is a positive value, the margin of the double feed boundary line when the adhesion force Q acts between the sheets is increased by this difference. I know that Thus, in the sheet conveying apparatus according to the present embodiment, the margin of the multi-feed boundary line is increased by the difference as compared with the conventional one, so even when the adhesion force Q works between the sheets, It becomes possible to prevent double feeding of sheets.
[0034]
(Embodiment 3)
The sheet conveying apparatus according to the present embodiment is the same as that of the sheet conveying apparatus according to the second embodiment, from the fulcrum 9 that is the fixed end of the reverse shaft 8 among the reverse driven

gears

3 and 3 ′ of the two sets of gear trains. The rotation time of the reverse driven gear 3 ′ having the shorter distance (L1b) by the toothless portion 22 ′ is PBLT, the nip width where the feed roller 5 and the reverse roller 1 are in contact is NIP, and the rotation speed of the reverse roller 1 is When VR, the following formula (15),
PBLT = NIP / VR (15)
Is configured to hold.
[0035]
In this sheet conveying apparatus, the rotation time PBLT was changed by four types, and the same experiment as the case of the sheet conveying apparatus of Embodiment 2 was performed. The experimental results are shown in Table 2 below.
[Table 2]

[0036]
As is apparent from the experimental results (Table 2), in this sheet conveying apparatus, the actual conveying nip PBc is due to the missing tooth portion 22 ′ of the reverse driven gear 3 ′ having the shorter distance L1b from the fulcrum 9. It decreases as the rotation time PBLT increases. Further, the actual separation nip PBd was almost saturated under the condition of the above formula (15). As a result, the difference between the actual conveyance nip PBc and the actual separation nip PBd becomes the largest under the condition of Expression (15). That is, this equation (15) is the most advantageous condition in sheet conveyance when the adhesion force Q acts between the sheets. Therefore, in the sheet conveying apparatus according to the present embodiment, the sheet conveyance is performed under the condition that the double feeding margin when the adhesion force Q acts between the sheets is maximized.
[0037]
(Embodiment 4)
In the sheet conveying apparatus according to the present embodiment, the angle θ [rad] with respect to the reverse driven gear 3 having the longer distance (L1a) from the fulcrum 9 among the reverse driven

gears

3 and 3 ′ of the above-described gear trains. Is configured so that the angle θ [rad] with respect to the reverse driven gear 3 ′ having the shorter distance (L1b) from the fulcrum 9 follows the following equation (17). π / 2 [rad] <θ <π [rad] (16)
0 [rad] <θ <π / 2 [rad] (17)
[0038]
An example of the configuration of the sheet conveying apparatus is shown in FIGS. 14 and 15A and 15B. In this sheet conveying apparatus, the reverse driven gears 3 and 3 'of each set of gear trains are engaged with separate reverse drive gears 18 and 18' independent of each other. Further, as shown in FIG. 15 (a), the reverse driven gear 3 and the reverse drive gear 18 are at positions where the angle θ = θ1, and the reverse driven gear 3 ′ and the reverse drive gear 18 ′ are at the angle θ = θ2. Arranged in a relationship. Furthermore, each reverse drive gear 18, 18 'is formed with a drive transmission full tooth portion 19 having teeth on the entire circumference. The reverse drive gears 18 and 18 ′ are rotationally driven in synchronization by an idler gear 20. That is, in FIG. 15, when one of the reverse drive gears 18 and 18 ′ is connected to the main rotational drive system and driven, the other reverse drive gear is also rotationally driven via the idler gear 20. It has become.
[0039]
As a result, the nip pressure during rotation of the reverse driven gear 3 and the nip pressure during rotation of the reverse driven gear 3 'become different. The difference between the nip pressures, that is, the difference between the actual conveyance nip PBc and the actual separation nip PBd at the time of PBLT = NIP / VR shown in Table 2 is 0.5 × (PBa−PBb), which is the maximum. become. As a result, with respect to the angle θ, the value of the high nip pressure PBa determined by the equation (16) is higher than the nip pressure PB at the angle θ = π / 2 [rad] in the conventional sheet conveying apparatus. Similarly, the value of the low nip pressure PBb determined by the above equation (17) is lower than the nip pressure PB at the angle θ = π / 2 [rad] in the conventional sheet conveying apparatus. Accordingly, in this sheet conveying apparatus, the nip pressure is guaranteed to be higher than that in the case of the sheet conveying apparatus of the third embodiment by the difference 0.5 × (PBa−PBb), and the adhesion force Q This increases the margin for double feeding at the time of working, so that more stable sheet conveyance can be realized.
[0040]
(Embodiment 5)
An example of the sheet conveying apparatus according to the present embodiment is shown in FIGS. 16 and 17. This sheet conveying apparatus has two reverse drive gears 18 and 18 'independent of each other, similar to the sheath and conveying apparatus of the fourth embodiment, and an idler gear meshed with all the tooth portions 19 for drive transmission. 20 is driven to rotate synchronously. However, in this sheet conveying apparatus, unlike the sheet and conveying apparatus of the fourth embodiment, only one reverse driven gear 3 is engaged with each reverse drive gear 18, 18 '. Thereby, the same operation as that of the sheath and the conveying device of the fourth embodiment can be realized by a space-saving configuration using one reverse driven gear 3.
(Embodiment 6)
In the sheet conveying apparatus according to the fourth embodiment, the sheet conveying apparatus according to the present embodiment is the fulcrum 9 of the reverse driven gear 3 according to the above equation (16) in which the angle θ is π / 2 [rad] <θ <π [rad]. Is set to be larger than the distance L1b from the fulcrum 9 of the reverse driven gear 3 ′ according to the above equation (17) where the angle θ is 0 [rad] <θ <π / 2 [rad]. Thereby, in this sheet conveying apparatus, the difference of 0.5 × (PBa−PBb) described in the fourth embodiment is always a positive value. Further, the difference 0.5 × (PBa−PBb) ensures that the nip pressure is higher than that in the case of the conventional sheet conveying apparatus having an angle θ = π / 2 [rad]. The margin of double feeding when the adhesion force Q is activated increases, and more stable sheet conveyance can be realized.
[0041]
(Other embodiment 1)
In the sheet conveyance placement according to the present embodiment, the angle θ is
0 [rad] <θ <π / 2 [rad] (18),
It is what.
In this sheet conveying apparatus, from the expressions (4) and (8), [K / Cos (θ−π / 2) + Tan (θ−π / 2)] / [1-K · k / Cos (θ−π). / 2)] / (1-K · k), the slope of the operating line decreases. For example, when a high adhesion force between sheets works in a high humidity environment, if the adhesion force between sheets is Q, the double feed boundary line 10 shown in FIG. 4 changes from the equation (5) ′, and the following equation: (5) "(not shown).
Double feed boundary line when adhesion force Q works: PB = (1 / μP) · TA-3m−2Q / μP (5) ″
At this time, if L1 cannot be shortened due to restrictions on the layout, for example, L1 of the reverse driven gear 3, the angle θ is set in the range of the equation (18) without shortening L1. Thus, the inclination is [K / Cos (θ−π / 2) + Tan (θ−π / 2)] / [1-K · k / Cos (θ−π / 2)] / (1-K · k). ) It becomes smaller by a factor of two. As a result, the nip pressure PB is reduced, and the nip pressure PB below the double feed boundary line at which the adhesion force represented by the formula (5) ″ works is realized, and the sheet can be conveyed while preventing double feed.
[0042]
(Other embodiment 2)
In the sheet conveyance placement according to the present embodiment, the angle θ is
π / 2 [rad] <θ <π [rad] (19),
It is what.
In this sheet conveying apparatus, from the expressions (4) and (8), [K / Cos (θ−π / 2) + Tan (θ−π / 2)] / [1-K · k / Cos (θ−π). / 2)] / (1-K · k) increases the slope. Accordingly, in conveying a sheet having a high friction coefficient, the non-feed boundary line 11 as shown in FIG. 4 rises in parallel according to the equation (6) ′ because the inter-sheet friction coefficient μP is large.
At this time, if the length L1 cannot be increased due to restrictions on the layout, for example, the limit L1 of the reverse driven gear 3, the angle θ is set in the range of the equation (19) without increasing the length L1. Thus, the inclination is [K / Cos (θ−π / 2) + Tan (θ−π / 2)] / [1-K · k / Cos (θ−π / 2)] / (1-K · k). ) Increased by a factor of two. As a result, even if the nip pressure PB is increased and the non-feed boundary line 11 rises in parallel in FIG. 4, a nip pressure PB higher than that is realized, and the sheet can be conveyed while preventing non-feed.
[0043]
(Other embodiment 3)
In the sheet conveyance placement according to the present embodiment, when the torque limiter return force TA used in the sheet conveyance method at the angle θ = π / 2 [rad] is TA90, the torque limiter return represented by the following equation (20) is performed. Adopt force TA.
TA = {[1-K · k / Cos (θ−π / 2)] · (K · TA90 + P0) / (1-K · k) −P0} / [K / Cos (θ−π / 2) + Tan ( θ−π / 2)] (20)
In the torque limiter returning force TA according to the equation (20), the following equation (21) is derived by substituting the equation (20) into the equation (8).
PB = (K · TA90 + P0) / (1−K · k) (21)
This equation (21) is equivalent to the conventional sheet conveying method when TA90 is adopted, that is, the sheet conveying method when θ = π / 2 [rad]. That is, while the nip pressure PB is the same value, TA <TA90 is simultaneously established from the equations (19) and (20). This is illustrated in FIG. The conventional torque limiter return force TA90 is the set point 13. The set point 17 determined by the operation line 16 in the other embodiment 2 and having the same value as the operation point 14 on the operation line 12 at the set point 13 is the torque limiter return force TA in the third embodiment.
As described above, while TA <TA90, while maintaining the nip pressure PB at the same value as before, the torque limiter torque Tr determined by Tr = TA · RS is reduced more than before. Thereby, the performance of the reverse roller 1 can be maintained and the cost advantage can be realized by reducing the torque, and the sheet can be conveyed with the same performance as the conventional one.
[0044]
FIG. 18 shows a copying machine as an example of an image forming apparatus equipped with the sheet conveying device 39 according to the above-described embodiment. The copying machine includes a document reading unit (image scanner) 101, a writing unit 107, an image forming unit 112, a paper feeding unit 119, and the like.
The document reading unit 101 includes a light source 102, a mirror 103, an imaging lens 104, a CCD 105 as an image sensor, and the like. An automatic document feeder (ARDF) 106 is installed on the contact glass of the document reading unit 101. The document reading unit 101 forms an image of the document on the contact glass on the CCD 105 via the light source 102, the mirror 103, and the imaging lens 104, reads it in pixel units, and converts it into a digitized image signal. This image signal is sent to the writing unit 107 or stored in a pixel memory (not shown). The writing unit 107 includes a laser diode 108 as a light source, a scanning rotary polygon mirror 109, a polygon motor 110, a scanning optical system 111 such as an fθ lens, and the like. The writing unit 107 scans the laser beam in accordance with the image signal read by the document reading unit 101, and writes an image on the photosensitive member via a mirror. The image forming unit 112 includes a photosensitive drum 113 as an image carrier, a charging device 114, a developing device 115, a transfer device 116 using a transfer conveyance belt, a cleaning device 117, a fixing device 118, and the like. The photosensitive drum is uniformly charged by the charging device 114 and then irradiated with laser light from the

writing sections

1 and 7 to form an electrostatic latent image. The electrostatic latent image is developed by the developing device 115 to form a toner image as a visible image. On the other hand, a sheet as a transfer material is fed from a sheet feeding unit 119 and is conveyed by a sheet conveying device 39 to a transfer position where the photosensitive drum 113 and the transfer device 116 face each other. The transfer device 116 electrostatically transfers the toner image formed on the photosensitive drum 113 to the sheet. Next, the sheet is sent to the fixing device 118, and an image is obtained by fixing the toner on the sheet. On the other hand, residual toner on the photosensitive drum 101 is removed by the cleaning device 117. In this copying machine, the duplex unit 120 is installed between the image forming unit 112 and the paper feeding unit 119. By this double-sided unit 120, the paper printed on one side is reversed and fed again, so that images can be formed on both sides of the paper.
[0045]
As described above, in the sheet conveying method and the sheet conveying apparatus to which the present invention is applied, the design margin of the nip pressure is widened, so that it is possible to design with high sheet conveying property and separation property.
In particular, in the sheet conveying apparatus of the second embodiment, the nip pressure PB is high when the reverse driven gear 3 having a long distance L1a from the fulcrum 9 is engaged with the toothed portion 23 of the drive gear of the reverse drive gear 18. On the other hand, when the reverse driven gear 3 ′ having a short distance L <b> 1 b from the fulcrum 9 is engaged with the toothed portion 23 ′ of the drive gear of the reverse drive gear 18, the nip pressure PB is low. Thereby, compared with the conventional one, the margin of the multi-feed boundary line is increased by the above difference, and even when the adhesion force Q works between the sheets, the transportability and separation performance between the sheets are improved, and the sheet Can be prevented.
In the sheet conveying apparatus according to the third embodiment, the actual conveying nip PBc decreases as the rotation time PBLT of the reverse driven gear 3 ′ having the shorter distance L1b from the fulcrum 9 due to the missing tooth portion 22 ′ increases. . Then, the actual separation nip PBd is almost saturated under the condition of the above formula (15). As a result, the difference between the actual conveyance nip PBc and the actual separation nip PBd is the largest under the condition of the expression (15), and the double feed margin when the adhesion force Q works between the sheets is the largest. Sheet conveyance is performed. As a result, the sheet separation performance is improved by a half of the change in the nip pressure compared to the conventional sheet conveyance apparatus, and even when the adhesion force Q works between the sheets, the sheet conveyance performance and separation performance. Thus, the sheet can be prevented from being double fed.
In the sheet conveying apparatus of the fourth embodiment, the nip pressure is guaranteed to be higher than that of the sheet conveying apparatus of the third embodiment by the difference 0.5 × (PBa−PBb). . As a result, the double feed margin when the adhesion force Q works increases, and more stable sheet conveyance can be realized. In addition, since the angle θ is different between the two sets of gear trains, the angle condition that advantageously increases the change in the nip pressure compared to the nip pressure when the angle θ in the conventional sheet conveying apparatus is π / 2 [rad]. It becomes. As a result, the amount of change in the nip pressure is further increased, and the sheet separation performance is further improved.
In the sheet conveying apparatus according to the fifth embodiment, only one reverse driven gear 3 is engaged with each reverse drive gear 18, 18 '. As a result, the same operation as that of the sheath and the conveying device of the fourth embodiment can be realized by a space-saving configuration using one reverse driven gear 3. As a result, layout restrictions in the arrangement of the reverse driven gear 3 can be avoided, so that the design is easy, the number of parts is reduced, and the cost can be reduced.
Furthermore, in the sheet conveying apparatus of the sixth embodiment, the difference 0.5 × (PBa−PBb) described in the fourth embodiment is always a positive value. Further, the difference 0.5 × (PBa−PBb) ensures a higher value of the nip pressure than in the case of the conventional sheet conveying apparatus in which the angle θ = π / 2 [rad]. As a result, the double feed margin when the adhesion force Q works increases, and more stable sheet conveyance can be realized. Further, since the positions of the two sets of gear trains from the respective fulcrums 9 are advantageous arrangement conditions for increasing the nip pressure, the amount of change in the nip pressure increases and the sheet separation performance is further improved.
In the image forming apparatus to which the present invention is applied, since the sheet conveying device 39 as described above is used, it is possible to design with a high degree of freedom.
[0046]
【The invention's effect】
According to the present invention, even if the arrangement of the reverse driven gear is fixed, the range in which the operating line indicating the nip pressure between the feed roller and the reverse roller changes is expanded, and the design margin of the nip pressure is expanded. Accordingly, there is an excellent effect that the design for improving the sheet conveying property and the sheet separating property becomes possible as compared with the conventional sheet conveying method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a conventional sheet conveying apparatus.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a balance of forces of each component in the sheet conveying apparatus.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the balance of forces in the axial direction of each component of the sheet conveying apparatus.
FIG. 4 is an operation diagram in the sheet conveying apparatus.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining the balance of forces in the cross-sectional direction of the sheet conveying apparatus according to the embodiment of the present invention.
6 is a component diagram of force in FIG.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining the balance of forces in the longitudinal direction (Y-axis direction) of the sheet conveying apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view for explaining the balance of forces in the longitudinal direction (X-axis direction) of the sheet conveying apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an operation diagram of the sheet conveying apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating an inclination of an operation line in the sheet conveying apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an operation diagram in the case of a low torque limiter returning force in the sheet conveying apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view for explaining the balance of forces in the longitudinal direction (Y-axis direction) of the sheet conveying apparatus including two sets of gear trains according to the embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a perspective view illustrating an example of a configuration of a reverse drive gear in the sheet conveying device according to the embodiment of the invention.
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view for explaining a balance of forces in the longitudinal direction (Y-axis direction) of a sheet conveying apparatus having two sets of gear trains according to an embodiment of the present invention and having a different angle θ.
FIG. 15A is a perspective view showing an example of the configuration of another reverse drive gear in the sheet conveying apparatus according to the embodiment of the present invention.
(B) is a side view showing a configuration of the reverse drive gear.
FIG. 16 is a balance of forces in the longitudinal direction (Y-axis direction) of a sheet conveying apparatus having two reverse drive gears and one reverse driven gear and different angles θ in the embodiment of the present invention. The schematic sectional drawing for demonstrating.
FIG. 17A is a perspective view illustrating an example of the configuration of still another reverse drive gear in the sheet conveying apparatus according to the embodiment of the present invention.
(B) is a side view showing a configuration of the reverse drive gear.
FIG. 18 is a schematic configuration diagram illustrating an image forming apparatus equipped with a sheet conveying apparatus according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Reverse roller
2 Torque limiter
3 Reverse driven gear
3 'reverse driven gear
4 Reverse drive gear
4a Reverse drive gear shaft
5 Feed roller
6 Feed shaft
7 Bearing
8 Reverse axis
9 fulcrum
10 Double feed boundary
11 Non-feed boundary
12 FRR actuation line
13 Set points
14 operating points
15 operating points
16 FRR actuation line
17 set points
18 Missing tooth reverse drive gear
18 'toothless reverse drive gear
19 All teeth for drive transmission
20 idler gear
21 sheets
22 missing teeth
23 teeth
24 Aptitude area
25 Sheet conveying device
P1 Gear push-up force
P2 dead weight
P3 Bearing force
PB Nip pressure
TA Torque limiter return force
Tr Torque limiter torque
T drag
θ Angle between feed shaft, reverse shaft and reverse drive gear
θ1 Angle between feed shaft, reverse shaft and reverse drive gear
θ2 Angle between feed shaft, reverse shaft and reverse drive gear
μB Friction coefficient between reverse shaft and bearing
RB reverse shaft radius
RZ reverse driven gear radius
RS Reverse roller radius
L1 Reverse driven gear-fulcrum distance
L1a Reverse driven gear-fulcrum distance
L1b Reverse driven gear-fulcrum distance
L2 Distance between center of gravity and fulcrum
L3 Bearing-fulcrum distance
L4 Reverse roller-fulcrum distance

Claims

A feed roller for conveying the sheet by rotating the sheet over preparative conveying direction,
A reverse roller that can rotate forward and backward,
A pressurizing means for pressurizing and contacting the feed roller and the reverse roller;
A torque limiter for applying a return force by rotating torque to the reverse roller that rotates in the same direction as the feed roller;
When one sheet is conveyed by the nip between the feed roller and the reverse roller, the reverse roller is returned by the torque of the torque limiter by the frictional force between the sheet and the reverse roller. When there are a plurality of sheets conveyed by the nip, the reverse roller is rotated by the return force due to the rotational torque of the torque limiter. In the sheet conveying apparatus configured to rotate in reverse,
Comprising two sets of gear trains composed of the reverse drive gear and the reverse driven gear;
The distances L1 from the fulcrum that is the fixed end of the reverse shaft to the reverse driven gear of each set of gear trains are different from each other,
In addition, when one of the two sets of gear trains is engaged with one of the reverse drive gear or the reverse driven gear of the two sets of gear trains by rotation of the gear train, It has one part or multiple parts of missing teeth and toothed parts that are formed so as to disengage.
The radius of the reverse driven gear that rotates with the reverse roller is RZ, the radius of the reverse roller is RS, the radius of the reverse shaft that supports the reverse roller is RB, and the friction between the reverse shaft and the bearing of the reverse shaft The coefficient is μB, the distance from the fulcrum that is the fixed end of the reverse shaft to the reverse driven gear is L1, the total weight of the reverse roller , reverse shaft , torque limiter , bearing , and reverse driven gear is summed. , The distance from the fulcrum to the center of gravity of the combined weight is L2, the drag received by the reverse shaft from the bearing is P3, the distance from the fulcrum to the bearing is L3, the distance from the fulcrum to the reverse roller is L4, The first factor K = (L1 / L4) · ( S / RZ), second factor k = (RB / RS) · μB, coefficient P0 = (L3 · P3-L2 · P2) / L4, return force TA = Tr / RS by the torque limiter, and the reverse roller A straight line connecting the shaft center of the reverse drive gear shaft that supports the reverse drive gear and the reverse shaft for driving the reverse drive gear and the shaft center of the reverse shaft and the feed shaft that supports the feed roller. And the nip pressure PB generated between the feed roller and the reverse roller is expressed by the following equation: θ [rad]
0 [rad] <θ <π / 2 [rad],
π / 2 [rad] <θ <π [rad],
PB = {[K / Cos (θ−π / 2) + Tan (θ−π / 2)] · TA + P0} / [1-K · k / Cos (θ−π / 2)],
In the sheet conveying apparatus characterized by being set to a value that is formulated.

In the sheet conveying apparatus 請 Motomeko 1,
Of the reverse driven gears in each of the gear trains, the reverse driven gear having the shorter distance L1 from the fulcrum has a rotation time by the tooth missing portion as PBLT, and the feed roller and the reverse roller are When the contact nip width is NIP and the rotation speed of the reverse roller is VR, the following equation:
PBLT = NIP / VR
The sheet conveying apparatus characterized by the above.

In the sheet conveying apparatus according to claim 2 ,
Of the reverse driven gears of each of the above gear trains, the angle θ [rad] with respect to the reverse driven gear having the longer distance L1 from the fulcrum is expressed by the following equation:
π / 2 [rad] <θ <π [rad],
in accordance with,
The angle θ [rad] with respect to the reverse driven gear having the shorter distance L1 from the fulcrum among the reverse driven gears of each group of gear trains is expressed by the following equation:
0 [rad] <θ <π / 2 [rad],
A sheet conveying apparatus according to claim 1.

A feed roller that rotates in the sheet conveying direction and conveys the sheet;
A reverse roller that can rotate forward and backward,
A pressurizing means for pressurizing and contacting the feed roller and the reverse roller;
A torque limiter for applying a return force by rotating torque to the reverse roller that rotates in the same direction as the feed roller;
When one sheet is conveyed by the nip between the feed roller and the reverse roller, the reverse roller is returned by the torque of the torque limiter by the frictional force between the sheet and the reverse roller. When there are a plurality of sheets conveyed by the nip, the reverse roller is rotated by the return force due to the rotational torque of the torque limiter. In the sheet conveying apparatus configured to rotate in reverse ,
One reverse driven gear meshes with two reverse drive gears,
A shape in which the tooth portion of one set of gear trains is engaged with either one of the reverse drive gear or the reverse driven gear so that the tooth portions of the other set of gear trains are disengaged when the gear train is rotationally driven. Have one or more missing teeth,
And all the drive transmission teeth provided on the two reverse drive gears are configured to be rotationally driven by meshing of idler gears ,
The radius of the reverse driven gear that rotates with the reverse roller is RZ, the radius of the reverse roller is RS, the radius of the reverse shaft that supports the reverse roller is RB, and the friction between the reverse shaft and the bearing of the reverse shaft The coefficient is μB, the distance from the fulcrum that is the fixed end of the reverse shaft to the reverse driven gear is L1, the total weight of the reverse roller, reverse shaft, torque limiter, bearing, and reverse driven gear is summed. , L2 is the distance from the fulcrum to the center of gravity of the total weight, P3 is the drag received by the reverse shaft from the bearing, L3 is the distance from the fulcrum to the bearing, L4 is the distance from the fulcrum to the reverse roller, The first factor K = (L1 / L4) · ( S / RZ), second factor k = (RB / RS) · μB, coefficient P0 = (L3 · P3-L2 · P2) / L4, return force TA = Tr / RS by the torque limiter, and the reverse roller A straight line connecting the shaft center of the reverse drive gear shaft that supports the reverse drive gear and the reverse shaft for driving the reverse drive gear and the shaft center of the reverse shaft and the feed shaft that supports the feed roller. And the nip pressure PB generated between the feed roller and the reverse roller is expressed by the following equation: θ [rad]
0 [rad] <θ <π / 2 [rad],
π / 2 [rad] <θ <π [rad],
PB = {[K / Cos (θ−π / 2) + Tan (θ−π / 2)] · TA + P0} / [1-K · k / Cos (θ−π / 2)],
A sheet conveying apparatus characterized by being set to a value formulated in

In the sheet conveying apparatus according to claim 3 ,
A gear having an angle θ of π / 2 [rad] <θ <π [rad] and a distance L1 from the fulcrum has an angle θ of 0 [rad] <θ <π / 2 [rad]. The sheet conveying apparatus is set to be larger than the distance L1 from the fulcrum.

A sheet mounting body for stacking and stacking a plurality of sheets, a sheet feeding means for feeding sheets stacked on the sheet mounting body, and a sheet fed by the sheet feeding means are separated one by one An image forming apparatus having a sheet conveying unit that conveys the sheet while the image forming unit forms an image on the sheet conveyed by the sheet conveying unit.
As the sheet conveying means, according to claim 1, 2, 3, 4 or the image forming apparatus characterized by the use of the sheet conveying device 5.