JP3929868B2 - シート材給送装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シート材積載部材に積載されたシート材を最上位のシート材から１枚ずつ分離して給送するシート材給送装置及びそれを備えたファクシミリ，プリンタ，複写機等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のシート材給送装置として、最上位のシート材に圧接してそのシート材を分離部へ繰り出す給送部材と、この給送部材に圧接し、上記シート材の繰り出し方向前端部側に位置し、シート材の繰り出し方向前端に突き当たる傾斜面を備えたゲート部材（本発明の「傾斜部材」に相当）を有する給紙装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
しかし、上記の特許文献１に示されているものは、給送部材に摺接しているゲート部材の上縁部分が平坦でニップ形成部が広く、部材のバラツキ等によりその傾斜面を所定の傾斜角度に保持することが困難であった。そして、このようなゲート部材は形状が複雑であって通常合成樹脂で形成されているが、通紙枚数が多くなると、シート材との摩擦により摩耗が生じ、その摩耗分だけ傾斜面の角度が変化して所定の角度を保つことができなくなり、予想し得ない搬送負荷が発生して搬送不良を生じるおそれがあった。
【０００４】
さらに、最上位のシート材が画像形成部で搬送されているときには給送部材は駆動を遮断されているが、先行のシート材が給送部材とゲート部材間でニップされている間は、そのシート材との摩擦力により給送部材が連れ回りしており、先行のシート材の後端がニップ形成部を抜けると、次のシート材の先端が給送部材の連れ回りによりゲート部材に送られる。
このとき、シート材同志の摩擦係数が高いかバラツキが大きく、先行のシート材と次のシート材との間の摩擦係数より次のシート材とその次のシート材との間の摩擦係数の方が低い場合には、次のシート材がゲート部材を乗り越えてしまい、重送となるおそれがあった。
【０００５】
このような点に鑑み、本出願人は先に給送部材との当接面を上記給送部材の軸線に沿う突条に形成することにより給送部材とのニップ形成部を可能な限り短くしたシート材給送装置を開発して出願した（特願２００２−５６４５６号）。
図１０はその傾斜部材の取付構成の一例を示す分解斜視図である。この図１０において、傾斜部材１０３はスプリング１０２の付勢力により、シート材の給送部材である給送ローラ１０１に押圧されている。この傾斜部材１０３は、その上支持部１０３ａ，１０３ａがシート材積載部材構造体を構成する給紙カセット１０４（又は装置本体）に形成された上ガイドレール１０４ａ，１０４ａに摺動自在に装着されて移動方向が規制される。なお、図示は省略するが傾斜部材１０３の下支持部は給紙カセット１０４（又は装置本体）に設けられた下ガイド部（図示しない）に摺接し、傾斜部材１０３がシート材搬送時に働く力により回動しようとする力を受け止める役をなしている。
【０００６】
また、図１１は従来の傾斜部材の取付構成の他の例を示す断面図である。この図１１においては、傾斜部材２０３は図示しないスプリングの付勢力により給送ローラ２０１に押圧されている。傾斜部材２０３は、その上支持部２０３ａが給紙カセット２０４（又は装置本体）に形成された上ガイド部２０４ａにより、下支持部２０３ｂが下ガイド部２０４ｂによりそれぞれ移動方向が規制されて摺動すると共に、傾斜部材２０３がシート材搬送時に矢示Ｔ方向に作用する力により時計方向に回動しようとするのを係止する機能を有している。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−９１６１２号公報（第３頁，第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のシート材給送装置にあっては、傾斜部材が給紙トレイもしくは給送部材と同じく装置本体に取り付けられるが、給送部材の取付け基準（給送ローラの場合はその中心となる）から傾斜部材の取付け位置までには複数の部材が介在する結果となる。また、給紙トレイに傾斜部材と共に給送部材を取り付けたものもあるが、この場合でも給送部材，その軸受，給紙トレイの傾斜部材取付け部，傾斜部材というように、給送・傾斜両端部の間に少なくとも２部材が介在している。
そのため、シート材給送装置の構成が複雑化すると共に、各構成部材に高い部品精度が要求され、組付け作業性も低下して生産コストが上昇するという問題点がある。
さらに、それに伴って、図１１に示す給送ローラ２０１のニップ形成部Nと傾斜部材２０３の傾斜面とのなす角度θ_ｐ２が各構成部材の累積誤差により変動する。この角度θ_ｐ２が所定の値から外れるとシート材の不送りや重送が発生しやすくなることは周知の事実である。
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、各構成部材の数を可能な限り減少させることにより、上記の角度θ_ｐ２のバラツキを抑制し得るシート材給送装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明によるシート材給送装置は、上記の目的を達成するため、シート材積載部材に積載されたシート材に圧接して回転することにより、そのシート材を分離部へ繰り出す給送部材と、この給送部材に、その軸線方向に沿う突条からなる当接面が圧接し上記シート材の繰り出し方向の先端が突き当たる傾斜面を備えた傾斜部材とを有するシート材給送装置であって、上記傾斜部材を、上記給送部材にその軸線に直交する方向に相対変位可能に装着し、その傾斜部材は、上給送部材との当接面の長手方向の両端側に延設した一対の延長アームと、各延長アームの端部に設けられ、その間隔が搬送可能なシート材の幅より広い一対の立上がり部と、各立上り部に形成した長円状の一対の支持孔とを有し、その一対の支持孔に上記給送部材の中心軸が回転並びに摺動自在に挿通する。
あるいは、上記傾斜部材の上記給送部材との当接面の長手方向の両端側に延設した一対の延長アームに、上記当接面で分離されたシート材を搬送部へ案内するガイド面を設けるようにしてもよい。
そして、上記軸線に直交する方向が、上記傾斜部材の移動方向に平行であってもよく、給送部材の軸線と、上記傾斜部材の上記当接面と上記傾斜面とが交差する線とに直交する線に平行であるようにしてもよい。
【００１０】
また、上記のシート材給送装置と、このシート材給送装置から繰り出されたシート材に画像を形成する画像形成手段とを備えた画像形成装置も提供する。
【００１１】
この発明によるシート材給送装置及びそれを備えた画像形成装置は、上記のように構成することにより、簡単な構成で傾斜部材を直接シート材給送部材の中心軸に相対変位可能に装着したので、従来の傾斜部材とシート材給送部材との間に複数の部材を介在させたもののように、両者間の累積誤差による関係位置のバラツキが発生するおそれがなく、各種のシート材を不送りや重送を生じることなく一枚ずつ分離して給送することができ、画像形成も確実に行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１はこの発明によるシート材給送装置の実施形態１の主要部を示す断面図、図２はその分解斜視図、図３はその全体構成を模式的に示す構成図である。まず、図３を参照してこのシート材給送装置の全体構成の概略を説明する。画像形成装置の装置本体１０に着脱自在な給紙カセット１１には、複数のシート材１２を積載可能なシート材積載部材である底板１１ａが一端を支軸１１ｂにより揺動自在に支持されており、給紙カセット１１との間に係着された給紙スプリング１３による給紙圧Ｐ（図１参照）により自由端部が常時上方へ付勢されている。
一方、装置本体１０には底板１１ａに積載されたシート材１２の最上位のシート材１２ａの先端部に圧接し得るように、シート材１２の給送部材である給送ローラ１が設けられており、この給送ローラ１に、傾斜面３ｆを有する傾斜部材３の当接面３ａがスプリング２による分離圧Ｑ（図１参照）により押圧され、これらによりシート材１２に対する分離部を構成している。分離部で分離された最上位のシート材１２ａは、傾斜部材３の両側給紙カセット１１に設けられた搬送ガイド部１１ｃ上を給送された後、搬送ローラ対４によって図示しない画像形成部へ搬送される。なお、上記のガイド部１１ｃは装置本体１０側に設けても差支えない。
【００１３】
次に、図１及び図２を参照して、傾斜部材３の給送ローラ１との当接面３ａの両端側で上記当接面の長手方向外側に延長アーム３ｂ，３ｂを延設し、給送可能なシート材の幅より広くとった両端部に一対の立上がり部３ｃ，３ｃを設けてその上部に長円状の支持孔３ｄ，３dを一体に形成すると共に、その下部に支持ピン３ｅ，３ｅを植設して装置本体又は給紙カセットに設けた図示しないガイド部に摺動自在に装着し、給紙圧Ｑの作動方向に移動可能とする。そして、装置本体又は給紙カセットに両端部を軸支された給送ローラ１の中心軸１ａを支持孔３ｄ，３ｄに回転並びに摺動自在に挿通し、図１に示すように、給送ローラ１の軸線１Ａに対して傾斜部材３が平行状態を保って進退し得るようにする。
【００１４】
このような構成によれば、給送ローラ１の基準位置である中心軸１ａに傾斜部材３を直接装着することができ、従来の複数の仲介部材による設計上、部品成形上及び組付け上の累積誤差による前述した角度θ_ｐ２のバラツキを収束させることが可能になり、給紙搬送品質の安定化を図ることができる。
また、複雑な形状を有する傾斜部材を樹脂材料で形成した場合、多量のシート材を給送することにより給送ローラとの当接面に摩耗が発生しても、その摩耗方向が傾斜部材の平行移動する方向と同一であるため、経時においても上記角度θ_ｐ２を維持することが可能であり、給紙・搬送品質の安定化を図ることができる。
【００１５】
以下、この発明によるシート材の給送装置の作用原理を理論的に説明する。
図４は、分離部を拡大して示す説明図であり、シート材１２は水平に保たれている。このようにシート材の給紙角度が水平であるときは、給送ローラ１の最下点が給紙圧Ｐの作用点となり、この点Ｘを原点としたとき、給送ローラ１と傾斜部材３の傾斜面３ｆとの接線がニップ形成部Ｎとなる。
このような構成で以下
ｒ：給送ローラの半径
Ｐ：給紙圧
Ｑ：分離圧
θ_１：分離圧の加圧方向とシート材の繰り出し方向のなす角度（°）
θ_２：傾斜部材の傾斜面とシート材の繰り出し方向となす角度（°）
θ_ｐ２：給送ローラのニップ形成部の接線と傾斜部材の傾斜面とのなす角度（°）
Ｎ：ニップ形成部
μ_１：給送ローラとシート材との間の摩擦係数
μ_２：傾斜部材の傾斜面とシート材先端との間の摩擦係数
μ_ｐ１２：シート材の１枚目と２枚目の間の摩擦係数
Δμ_ｐ：シート材間の摩擦係数の差
とする。
【００１６】
ここで
θ_ｐ２＝θ_１＋θ_２−９０ （１）
点Ｘを原点としたとき、ニップ形成部Ｎの座標（Ｎ_ｘ，Ｎ_ｙ）は以下のとおりである。
Ｎ_ｘ＝ｒ・ｃｏｓ(−θ_１） （２．１）
Ｎ_ｙ＝ｒ＋ｒ・ｓｉｎ(−θ_１） （２．２）
いま、一例としてｒ＝１６，θ_１＝７６°，θ_２＝６０°とすると、Ｎ（３．８７１，０．４７５）となる。
次に、シート材１２に作用する力の関係から不等式を作成するが、この発明ではシート材１２の先端がニップ形成部Ｎに到達するまでの領域とニップ形成部Ｎに挾持されるニップ進入過程との２つの場合に分けて図５及び図６の（ａ），（ｂ）をそれぞれ参照して説明する。
【００１７】
図５を参照して、ニップ直前ではシート材１２の先端は傾斜部材３の傾斜面３ｆから垂直抗力Ｒ_ｆが作用する。シート材１２の先端がニップ形成部Ｎに到達するためには曲げ変形を必要とし、このときにシート材先端に作用する力はシート材の種類によって異なり、厚紙であれば大きくなる。
いま、シート材先端はニップ形成部Ｎでの給送ローラ外周の接線と同方向であり、且つ、シート材先端は、給紙圧が作用する以外の箇所ではその他の部材に接触しないものとすると、最上位のシート材１２ａの搬送力は（μ_１−μ_ｐ１２）・Ｐ、重送紙の重送力はΔμ_ｐ・Ｐで有るから、不送りＮＦを防止するためには、
（μ_１−μ_ｐ１２）・Ｐ＞Ｒ_ｆ・Ａ
∴Ｐ＞Ｒ_ｆ・Ａ／（μ_１−μ_ｐ１２） （３）
重送ＭＦを防止するためには、
Δμ_ｐ・Ｐ＜Ｒ_ｆ・Ａ
∴Ｐ＜Ｒ_ｆ・Ａ／Δμ_ｐ （４）
Ａ＝ｓｉｎθ_ｐ２＋μ_２・ｃｏｓθ_ｐ２ （５）
【００１８】
次に、シート材先端がニップ形成部に進入していく過程について図６の（ａ）及び（ｂ）を参照して説明する。このとき、シート材先端は傾斜部材の傾斜面から垂直抗力Ｑ_ｎとその摩擦力μ_２・Ｑ_ｎを受ける。逆に給送ローラからはシート材先端が挾持されることによる力により垂直抗力Ｆ_ｎと搬送方向への摩擦力μ_１・Ｆ_ｎを受ける。したがって、分離圧Ｑは、
Ｆ_ｎ＋Ｒ_ｆ・Ｂ＝Ｑ （６）
Ｑ_ｎ・Ｂ＝Ｑ （７）
Ｂ＝ｃｏｓθ_ｐ２−μ_２・ｓｉｎθ_ｐ２ （８）
また、シート材の長手方向の不送りを防止する条件としては、上記数式（６），（７）から
（μ_１−μ_ｐ１２）・Ｐ＋μ_１・Ｆ_ｎ＞Ｑ_ｎ・Ａ
∴Ｐ＞{(Ａ／Ｂ)−μ_１}Ｑ／(μ_１−μ_ｐ１２)
＋μ_１・Ｒ_ｆ・Ｂ／(μ_１−μ_ｐ１２) （９）
【００１９】
重送を防止する条件としては、
Δμ_Ｐ・Ｐ＋μ_ｐ１２・Ｆ_ｎ＜Ｑ_ｎ・Ａ
これに数式（６），（７）を代入すると
Ｐ＜{(Ａ／Ｂ)−μ_ｐ１２}Ｑ／Δμ_ｐ
＋μ_ｐ１２・Ｒ_ｆ・Ｂ／Δμ_ｐ （１０）
（９）式及び（１０）式の係数をまとめて整理すると、
不送り防止の条件式としては
Ｐ＞Ｃ・Ｑ＋Ｄ （１１）
重送防止の条件式としては
Ｐ＜Ｇ・Ｑ＋Ｈ （１２）
Ｃ＝｛(Ａ／Ｂ)−μ_１｝／(μ_１−μ_ｐ１２) （１３）
Ｄ＝μ_１・Ｒ_ｆ・Ｂ／(μ_１−μ_ｐ１２) （１４）
Ｇ＝｛(Ａ／Ｂ)−μ_ｐ１２｝／Δμ_ｐ （１５）
Ｈ＝μ_ｐ１２・Ｒ_ｆ・Ｂ／Δμ_ｐ （１６）
【００２０】
次に、図７はこの発明の実施形態２の主要部を示す断面図であり、その分解斜視図は支持孔３ｄの長軸方向が若干相違する以外は前実施形態１の図２と同様であるのでその図示は省略する。また、図７の各構成部材の符号は図１と同一としてその詳細な説明は省略する。
この実施形態２の構成は図１に示した実施形態１と同様であるが、実施形態１と異なる点は、傾斜部材３の立上り部の上部に設けた支持孔３ｄの長軸方向を、給送ローラ１の軸線１Ａと給送ローラ１のニップ形成部Ｎを結ぶ線１ｎを同一方向とし、それに対応して図２に示す支持ピン３ｅの移動方向を設定する。なお、その他の構成は前実施形態１と同様である。
この実施形態２においても、シート材搬送時に傾斜部材３の給送ローラ１との当接面３ａが給送ローラ１の外周面に倣って摩耗するが、経時に摩耗した場合でも、傾斜部材３の給送ローラ１との当接面３ａの稜線部（ニップ形成部Ｎ）の位置は変位することなく常に一定に保たせることができる。
【００２１】
また、図８はこの発明の実施形態３の主要部を示す分解斜視図である。この実施形態３においても各構成部材は前実施形態１，２と同様であるので、同一の符号を用いて示し、各部の詳細な説明は省略する。
この実施形態３においては、傾斜部材３の給送ローラ１との当接面３ａの両端側で上記当接面の長手方向外側に延設した延長アーム３ｂ，３ｂに、給送ローラ１との当接面３ａの両端面から僅かに下がった位置から、傾斜部材３のシート材給送方向下流部３ｇを繋ぐようにガイド面を形成したものであり、その他の構成は前実施形態１，２と同様である。
この実施形態３の構成によれば、従来は大形の給紙カセット（又は装置本体）に設けられていた傾斜部材３の両端に位置するシート材の搬送ガイド１１c（図２）を削除して、小形の傾斜部材側にこれに代わるガイド面を形成したので、成形性を向上させることができ、同時に搬送ガイド部となるガイド面の位置を高精度に設定することが可能になる。
【００２２】
次に、図９は、上述の給紙装置を備えた画像形成装置の一例である複写機の構成図である。
この複写機２０は、複写機本体２１内に設けた光学読取系２２により読み取った画像データを基にして、光書込系２３が作像系２４に設けた感光体２５上に潜像を形成し、その潜像を作像系２４の現像装置２６がトナーにより可視像としている。
複写機本体２１の下部には上述のシート材給送装置Ｐが備えてあり、このシート材給送装置Ｐから積載されたシート材１２を給送ローラ１により１枚ずつ給紙し、搬送ローラ対４によって搬送路２７を通して作像系２４に搬送し、感光体２５上の可視像をシート材１２に転写する。
【００２３】
転写が終るとシート材１２は定着装置２８に搬送されて可視像が定着された後、排紙ローラ対２９により外部の排紙トレイ３０に排出される。また、両面画像形成時には、シート材１２は図示しない排紙分岐爪により反転搬送路３１から両面装置３２へ向けて搬送され、両面トレイ３３に一旦格納された後に進行方向を逆転し、両面搬送路３４から再び作像系２４に送り込まれて裏面に画像が形成され、定着装置２８を通って排紙トレイ３０上に排出される。
なお、図９では図面を簡略化するため、シート材給送装置Ｐは１個のみを示したが、必要に応じてサイズの異なる複数個を設けることも可能であり、またこのシート材給送装置を有する画像形成装置は複写機に限るものではなく、ファクシミリ，プリンタ等にも何等支障なく適用することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によるシート材給送装置によれば、きわめて簡単且つ低コストな構成により、設計上、部品成形上、組付け上の累積誤差を削減し、経時においても給紙・搬送品質の安定化を図ることができる。
また、上記のシート材給送装置を備えた画像形成装置によれば、多種多様のシート材を不送りや重送なく１枚ずつ確実に分離して画像形成部へ繰り出すことができ、シート材を選ぶことのない画像形成が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態１の主要部を示す断面図である。
【図２】同じくその分解斜視図である。
【図３】同じくその全体構成を模式的に示す構成図である。
【図４】同じくその分離部を拡大して示す説明図である。
【図５】同じくそのニップ直前のシート材先端に作用する力関係を示す説明図である。
【図６】同じくそのニップ進入時のシート材の先端に作用する力関係を示す説明図である。
【図７】この発明の実施形態２の主要部を示す断面図である。
【図８】この発明の実施形態３の主要部を示す分解斜視図である。
【図９】このシート材給送装置を備えた画像形成装置の一例を示す構成図である。
【図１０】従来のシート材給送装置の一例を示す分解斜視図である。
【図１１】従来のシート材給送装置の他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１：給送ローラ ２：スプリング
３：傾斜部材 ４：搬送ローラ対
１０：装置本体 １１：給紙カセット
１２：シート材 ２０：複写機

Claims (5)

1. シート材積載部材に積載されたシート材に圧接して回転することにより該シート材を分離部へ繰り出す給送部材と、該給送部材に、その軸線に沿う突条からなる当接面が圧接し前記シート材の繰り出し方向の先端が突き当たる傾斜面を備えた傾斜部材とを有するシート材給送装置であって、
   前記傾斜部材を、前記給送部材にその軸線に直交する方向に相対変位可能に装着し、
   該傾斜部材は、前記給送部材との当接面の長手方向の両端側に延設した一対の延長アームと、該一対の各延長アームの端部に設けられ、その間隔が搬送可能なシート材の幅より広い一対の立上がり部と、各立上り部に形成した長円状の一対の支持孔とを有し、該一対の支持孔に前記給送部材の中心軸が回転並びに摺動自在に挿通することを特徴とするシート材給送装置。
2. シート材積載部材に積載されたシート材に圧接して回転することにより該シート材を分離部へ繰り出す給送部材と、該給送部材に、その軸線に沿う突条からなる当接面が圧接し前記シート材の繰り出し方向の先端が突き当たる傾斜面を備えた傾斜部材とを有するシート材給送装置であって、
   前記傾斜部材を、前記給送部材にその軸線に直交する方向に相対変位可能に装着し、
   該傾斜部材の前記給送部材との当接面の長手方向の両端側に延設した一対の延長アームに、前記当接面で分離されたシート材を搬送部へ案内するガイド面を設けたことを特徴とするシート材給送装置。
3. 前記軸線に直交する方向が、前記傾斜部材の移動方向に平行であることを特徴とする請求項１又は２記載のシート材給送装置。
4. 前記軸線に直交する方向が、前記給送部材の軸線と、前記傾斜部材の前記当接面と前記傾斜面と交差する線とに直交する線に平行であることを特徴とする請求項１又は２記載のシート材給送装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシート材給送装置と、該シート材給送装置から繰り出されたシート材に画像を形成する画像形成手段とを備えた画像形成装置。

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