JP4438645B2 - 給紙装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、給紙装置およびこれを有する画像形成装置に関する。

一般にファクシミリ装置、複写機、プリンタ等の画像形成装置は、画像形成部へ向けてシートを供給する給紙装置を備えている。この給紙装置として、ロールを回転させ、このロールとシートとの間に生じる摩擦力でシートを搬送させるものが知られている（例えば特許文献１）。
また、このロールの表面の材料として、エチレンプロピレンゴム（以下、ＥＰＤＭと称する）を用いたり、又は、シリコーンゴムを用いたりすることが知られている（例えば特許文献２）。

特開２００３-３４１８６９ 特開平７-１２５１０１

しかしながら、表面をＥＰＤＭとしたロールには、シートの搬送を一定枚数以上を行うと、劣化により動摩擦係数が低下してシートの搬送が良好になされなくなることがあるとの耐久性の問題があった。一方、表面をシリコーンゴムとしたロールには、シートを搬送するときにシートに摩擦帯電が生じやすく、これにより例えば転写部でトナーの飛散が発生するなど、画像形成プロセスに悪影響を及ぼし、画像不良が発生することがあるとの問題点があった。

本発明は、上記従来の問題点を解消し、耐久性を維持しつつ、画像形成に悪影響を与えるシートの帯電を軽減する給紙装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の特徴とするところは、シートが積層された状態で収納されるシート収納部と、このシート収納部に収納された最上位の シートを送り出す第１のロールと、この第１のロールよりもシート搬送方向下流に設けられ、前記第１のロールにより送り出されたシートを搬送する第２のロールとを有し、前記第２のロールは、少なくとも表面が前記第１のロールの表面よりもシートとの帯電列が近い材料から成る給紙装置にある。したがって、第２のロールの表面が、第１のロールの表面よりもシートとの帯電列が遠い材料からなる場合と比較して、シートを帯電させにくいものとすることができる。また、た とえ第１のロールとの接触によりシートが摩擦帯電されても、第２のロールによってこのシートが除電される。

好適には、前記第1のロールの少なくとも表面はソリッドゴムから構成される。したがって、表面に気泡・発泡セルが分布するスポンジゴムとは異なり、使用にともない発泡セルの中に紙粉・異物がつまるとの問題が生じることが少なく、第１のロールの寿命を延ばすことができる。

好適には、前記第１のロールの少なくとも表面はシリコーンから構成される。したがって、表面がＥＰＤＭからなるローラを使用する場合と比較して、第１のロールのシート送り出し枚数の増加にともなう動摩擦係数の低下を緩やかなものとすることができ、第１のロールの寿命を延ばすことができる。

好適には、前記第１のロールの表面に回転軸方向に少なくとも一つ以上の溝を備える構成とする。したがって、シートに付着した紙粉・異物は、第１のロールがシートを送り出す動作にともって溝へと落とし込まれる。これにより第１のロールの表面は付着する紙粉・異物が少ない状態に保たれ、その寿命を延ばすことができる。

好適には、前記第２のロールの少なくとも表面は発泡材料から構成される。したがって、シートに付着した紙粉・異物は、発泡材料のシートに当接する部分にある発泡セルに取り込まれる。これにより、シート材は付着する紙粉・異物が少なくなった画像形成に適した状態で、第２のロールを通過し、例えば画像形成部へと給紙される。

好適には、前記第１のロールの給紙前記第１のロールの給紙方向と直行する方向でシートと接する幅をＷ１、前記第２のロールの給紙方向と直行する方向でシートと接する幅をＷ２としたときに、Ｗ１≦Ｗ２と構成される。したがって、給紙がなされるにあたり、シートの第１のロールに接した部分は全て第２のロールに接触することになる。
よって、第１のロールとの接触で摩擦帯電による帯電電圧が高くなったとしても、第２のロールによって帯電電圧を低下させることができる。

好適には、前記第２のロールは、少なくとも表面が前記第２のロールを通過した後のシート表面の帯電量が５ｋｖ以下となる材料から成ることを特徴とする給紙装置にある。したがって、表面の帯電量が５ｋｖ以下の状態でシートが画像形成部へと給紙され、画像形成が良好になされる。

好適には、前記第２のロールは、少なくとも表面が前記第２のロールを通過した後のシート材表面の帯電量が３ｋｖ以下となる材料から構成される。したがって、表面の帯電量が３ｋｖ以下の状態でシートが画像形成部へと給紙され、さらに画像形成が良好になされる。

また、本発明は上述した特長を有する給紙装置を備えた画像形成装置をも含むものである。

本発明によれば、その耐久性を維持しつつ、画像形成に悪影響を与えるシートの摩擦帯電を軽減する給紙装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することができる。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１において、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０の概要が示されている。画像形成装置１０は、画像形成装置本体１２を有し、この画像形成装置本体１２内に後述する像形成手段１４が搭載され、この画像形成装置本体１２の上部に排出部１６が設けられていると共に、この画像形成装置本体１２の下部に、例えば２段の給紙装置１８，１８が配置されている。

像形成手段１４は電子写真方式のもので、感光体からなる像担持体２８と、この像担持体２８を一様帯電する例えば帯電ロールからなる帯電装置３０と、この帯電装置３０により帯電された像担持体２８に、光により潜像を書き込む光書込み装置３２と、この光書込み装置３２により形成された像担持体２８の潜像を現像剤により可視化する現像装置３４と、この現像装置３４による現像剤像を用紙に転写する例えば転写ロールからなる転写装置３６と、像担持体２８に残存する現像剤をクリーニングするクリーニング装置３８と、転写装置３６により転写された用紙上の現像剤像を用紙に定着させる例えば加圧ロールと加熱ロールとからなる定着装置４０とから構成されている。光書込み装置３２は例えば走査型のレーザ露光装置からなり、後述するプロセスカートリッジ４６を横切り、像担持体２８に潜像を形成する。クリーニング装置３８は、像担持体２８に接触するクリーニングブレード４２と、このクリーニングブレード４２で掻き落とされた現像剤を収納する現像剤回収部４４とを有する。なお、光書込み装置３２は、他の実施形態としてＬＥＤや面発光レーザ等を用いることができる。

画像形成手段１４を構成する部材のうち、像担持体２８、帯電装置３０、現像装置３４及びクリーニング装置３８は、プロセスカートリッジ４６として一体化され交換できるようになっている。

画像形成手段１４へとシートを供給する給紙装置１８は、例えば給紙カセットからなるシート収納部２０と、シート収納部に収納された最上位のシートをピックアップする第１のロール６０と、第１のロール６０によりピックアップされたシートを搬送する第２のロール６１と、第２のロール６１と協働してシートを捌き分離する分離部材６２とから構成されている。シート収納部２０には、シートが積層された状態で収納されている。尚、分離部材６２は、図示されるプレート形状のものに代え、他の実施形態としてロール形状のものを用いることができる。

第２のロール６１のシート搬送方向下流にはレジストロール２４が設けられ、このレジストロール２４の下流側には、前述の転写装置３６とプロセスカートリッジ４６の像担持体２８とが設けられ、さらに下流側には定着装置４０が設けられている。

図２において前述の給紙装置１８の詳細が示されている。
給紙装置１８を構成するシート収納部２０には、その後端を支点にして揺動自在に支持される底板６４と、底板６４を上方に付勢する例えば圧縮バネからなる付勢手段６６とが取り付けられている。この底板６４と付勢手段６６とによって、シート収納部２０に収納されたシートが第１のロール６０に押し付けられる。

この第１のロール６０は、例えばシリコーンゴムからなるロール本体部６０ａに回転軸６０ｂが貫通する構造からなる。第１のロール６０は、必ずしも単層のロールとする必要はなく、表面を形成する層が例えばシリコーン層であれば、２層以上の多層構造のロールを用いても良い。このロール本体部６０ａは表面に発泡セルのないソリッドシリコーンゴムで構成されており、第１のロール６０は、いわゆるソリッドロールである。

また、ロール本体部６０ａの表面には、回転軸６０ｂの方向に複数の溝６０ｃが等間隔で設けられており、第１のロール６０はいわゆるローレット形状をしている。この溝６０ｃは必ずしも複数個を設ける必要はなく、少なくとも一つ以上あれば良い。複数個の溝６０ｃを設ける場合も必ずしも等間隔で設ける必要はなく、各溝を異なる間隔で設けても良い。溝の６０ｃの太さは、第１のロール６０がシートをピックアップする障害とならない程度に十分に細く、他方で、シートに付着する紙粉・異物が落とし込まれる程度に十分な太さに定められている。

第１のロール６０のシート搬送方向下流には、第２のロール６１が設けられている。この第２のロール６１は、例えばＥＰＤＭからなるロール本体部６１ａに回転軸６１ｂが貫通する構造からなる。第２のロール６１は、必ずしも単層のロールとする必要はなく、表面を形成する層が例えばＥＰＤＭからなるゴム層であれば、２層以上の多層構造のロールを用いても良い。

このロール本体部６１ａを構成するＥＰＤＭとしては、ソリッドタイプのＥＰＤＭではなく発泡タイプのＥＰＤＭが用いられる。よって、第２のロール６１の表面には多数の発泡セルが分布している。ここで発泡セルとは、例えば製造の過程でロール本体部６１ａの表面に形成される小径の孔を言う。この発泡セルの径は、第２のロール６１がシートを良好に搬送するための障害とならない程度に十分に小さなものである。一方において、発泡セルの径は、シートに付着する紙粉・異物が落とし込まれる程度に十分にな大きさのものとなっている。

ここで、上述の第１のロール６０と同様に表面がシリコーンからなるロールで普通紙を搬送し、ロールによる搬送で摩擦帯電が生じた状態にある普通紙の帯電量を計測する実験を行った。その結果、普通紙の帯電量は、およそ３ｋｖから９ｋｖの範囲となることがわかった。図３は、この実験の結果を示すグラフであり、横軸はロールがシートを搬送した時間を示しており、具体的には搬送したＡ３サイズの普通紙の枚数を示している。そして、縦軸は、各時間における普通紙の帯電量を示している。

また、上述の第２のロールと同様に表面がＥＰＤＭからなるロールで普通を搬送し、ロールによる搬送で摩擦帯電が生じた状態にある普通紙の帯電量を計測する実験をあわせて行った。その結果、普通紙の帯電量は、およそ０．５ｋｖから３ｋｖの範囲となることがわかった。図３は、この実験の結果も併せて示している。

以上の実験の結果から、ＥＰＤＭからなるローラで搬送した際の普通紙に生じる帯電量は、シリコーンからなるローラで搬送した際に普通紙に生じる帯電量よりも少なくなることがわかった。この理由について考察の結果、シート搬送するローラとシートとの帯電列が遠いほどシートは摩擦帯電しやすく、帯電列の差が小さいほどシートに摩擦帯電は生じにくいからであるとの結論にいたった。ここで、帯電列とは、互いに擦り合わせたときにプラス側に帯電するかマイナス側に帯電するかを示す材料によって決まる序列を言う。

この考察の結果から、この実施形態では、シートと帯電列が比較的に遠い材料であるシリコーンからなる第１のロール６０を上流側に配置し、シートの帯電列が比較的近い材料であるＥＰＤＭからなる第２のロール６１を下流側に配置している。これにより、後述するように、上流側に位置する第１のロール６０との摩擦によりシートが帯電した状態となっても、下流側に位置する第２のロール６１によってシートは除電される。

図４は、給紙装置１８を構成する前述の第１のロール６０と第２のロール６１とを示す上面図である。
第１のロール６０の給紙方向と直行する方向においてシートと接する幅をＷ１、第２のロール６１の同方向におけるシートと接する幅をＷ２とすると、Ｗ１とＷ２とは同じ長さとなっている。また、シートの幅をＷｓとした場合、ＷｓがＷ２よりも短くなっている

次に上記実施形態の作用について説明する。
像担持体２８が帯電装置３０により一様に帯電され、この帯電された像担持体２８には、画像信号に基づいて光書込み装置３２から発した光が照射され、潜像が形成される。光書込み装置３２からの光は、プロセスカートリッジ４６内を通過する。この光書込み装置３２により形成された像担持体２８の潜像は現像装置３４のトナーにより可視化される

一方、サイズ信号等により給紙装置１８の一つが選択され、シート収容部２０の一つに収納されたシートは第１のロール６０によりピックアップされる。表面がシリコーンからなる第１のロール６０にピックアップされた時点で、シートは第１のロールとの摩擦によって３ｋｖから９ｋｖの値にまで帯電される（図３を参照）。ここで、現像剤像の飛散が生じることなく良好な転写がなされるためには、シートの帯電量が５ｋｖ以下であることが望ましい。よって、この帯電状態のままでシートに現像剤像の転写を行おうとすると、トナー飛散が発生し画像不良が生じることがある。

この３ｋｖから９ｋｖまで帯電されたシートは、第２のロール６１へと送られる。この
第２のロール６１は表面がＥＰＤＭからなるため、第２のロール６１に接触することによりシートは除電され、その帯電量が０．５〜３ｋｖまで低下する（図３を参照）。そして、帯電量が０．５〜３ｋｖとなった状態で、シートは第２のロール６１によりレジストロール２４へと送られ、レジストロール２４により一次停止され、タイミングをとって転写装置３６と像担持体２８とで形成される転写部へと導かれ、転写部で転写装置３６により像担持体２８上の現像剤像が転写される。そして、現像剤像の転写がなされた状態でシートは定着装置４０へと送られ、定着装置４０で現像剤像の定着がなされた後、排出部１６へと排出される。

以上の様に、給紙の過程でシートはシリコーンからなる第１のロール６０との摩擦により、一旦は３ｋｖから９ｋｖまで帯電量が上がってしまう。この帯電量は、転写時に現像剤の飛散が生じる恐れがある値である。しかしながら、その後、シートは、ＥＰＤＭからなる第２のローラ６１によって除電され、帯電量が０．５から３ｋｖの値となった後に転写部へと搬送されることになる。このため、転写部での現像剤飛散が発生しにくく良好な転写がなされる値である５ｋｖ以下との帯電量で、また、さらに良好な転写がなされる値である３ｋｖ以下との帯電量でシートは転写部へと送られる。このため、この実施形態では、転写部での現像剤飛散が生じにくい。

第２のロール６１によりシートの除電がなされるにあたり、第１のロール６０がシートに接する幅をＷ１、第２のロールがシートと接する幅をＷ２としたときにＷ１≦Ｗ２であるので、シートにおける第１のロール６０に接した部分は、全て第２のロール６１に接触した後に転写部３３へと送られることになる。よって、シートの第１のロール６０との摩擦により帯電を受けた部分は、全て第２のロール６１による除電がなされた後に転写部３３へと送られることになる。

また、搬送方向におけるシートの幅をＷｓとした場合にＷｓ≦Ｗ２であるので、何らかの原因で、シートに帯電を帯びた部分が生じたとしても、この帯電した部分は全て第２のロール６１に接触した後に、すなわち第２のロール６１による除電がなされた後に転写部３３へと供給されることになる。

ここで、シートをピックアップする第１のロール６０は、ソリッドゴムからなり、その表面に発泡セルを有していない。よって、使用にともない発泡セルの中に紙粉・異物がつまることを理由として紙に対する動摩擦係数が低下するとの問題が生じにくい。また、発泡のないソリッドゴムであるので、たとえ表面に紙粉・異物が付着しても簡単に拭き取って紙粉・異物を除去することができる。さらに、第１のロール６０には溝６０ｃが設けられており、この溝６０ｃに、シート表面に付着する紙粉・異物が落とし込まれる。よって、ピックアップロールの６０の表面の溝６０ｃ以外の部分は、付着する紙粉・異物が少ない状態に保たれる。これにより、第１のロールは、交換の頻度が少なくて済む耐久性が高いものとなっている。

また、シートを搬送する第２のロール６１の表面は発泡材料からなり、第２のロールの表面には発泡セルが分布している。したがって、この発泡セルに、シートに付着した紙粉・異物が取り込まれて、シートの表面からから紙粉・異物が除去される。そして、紙粉・異物が除去された状態でシートが画像形成手段１４へと供給されることとなり、画像形成が良好になされる。

以上で説明した実施形態では第１のロール６０表面の材料としてシリコーンを、第２のロール６１の表面材料としてＥＰＤＭの組み合わせを採用している。しかし、第２のロール６１の少なくとも表面が、第１のロール６０の表面よりもシートとの帯電列が近い材料から構成されるものであれば、これとは異なる材料を用いることができる。

以上で説明した実施形態では、第１のロール６０のロール本体部６０ａは一つの部材で構成されていたが、図５に示すように第１のロール６０のシリコーン層６０ａを、シートの搬送方向と直行する方向に左右二つの部分に分けて構成しても良い。
また、以上で説明した実施形態では、第１のロール６０の給紙方向と直行する方向においてシートと接する幅をＷ１と、第２のロール６１の同方向におけるシートと接する幅をＷ２とした場合に、Ｗ１とＷ２とが同じ長さであったが、図５に示すようにＷ１がＷ２よりも短くなるように構成しても良い。この場合、幅Ｗ１については、左右に分かれている二つのシリコーン層６０ａを一体ととらえ、その全体がシートに接する幅をＷ１とする。

以上述べたように、本発明は、画像形成装置等の給紙装置に利用することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る給紙装置を示す断面図である。 本発明の実施形態で用いるピックアップロール、フィードロールをそれぞれ単独で用いて紙を搬送し、搬送された紙の帯電量を測定した結果を示すグラフである。 本発明の実施形態に係る給紙装置のピックアップロールとフィードロールとを示す上面図である。 本発明の他の実施形態に係る給紙装置のピックアップロールとフィードロールとを示す上面図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１２ 画像形成装置本体
１４ 像形成手段
１８ 給紙装置
２０ シート収納部
２８ 像担持体
３０ 帯電装置
３２ 光書込み装置
３４ 現像装置
３６ 転写装置
３８ クリーニング装置
４０ 定着装置
４６ プロセスカートリッジ
６０ 第１のロール
６１ 第２のロール
６２ 分離部材
６４ 底板
６６ 付勢手段

Claims (9)

1. シートが積層された状態で収納されるシート収納部と、
   このシート収納部に収納された最上位のシートを送り出す第１のロールと、
   この第 １のロールよりもシート搬送方向下流に設けられ、前記第１のロールにより送り出されたシートを搬送する第２のロールと、を有し、
   前記第２のロールは、少なくとも表面が前記第１のロールの表面よりもシートとの帯電列が近い材料から成ることを特徴とする給紙装置。
2. 前記第１のロールの少なくとも表面はソリッドゴムから成ることを特徴とする請求項１記載の給紙装置。
3. 前記第１のロールの少なくとも表面はシリコーンから成ることを特徴とする請求項１記載の給紙装置。
4. 前記第１のロールの表面に回転軸方向に少なくとも一つ以上の溝を備えることを特徴とする請求項１記載の給紙装置。
5. 前記第２のロールの少なくとも表面は発泡材料から成ることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の給紙装置。
6. 前記第１のロールの給紙方向と直行する方向でシートと接する幅をＷ１、前記第２のロールの給紙方向と直行する方向でシートと接する幅をＷ２としたときに、
   Ｗ１≦Ｗ２
   であることを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の給紙装置。
7. 前記第２のロールは、少なくとも表面が前記第２のロールを通過した後のシート表面の帯電量が５ｋｖ以下となる材料から成ることを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の給紙装置。
8. 前記第２のロールは、少なくとも表面が前記第２のロールを通過した後のシート材表面の帯電量が３ｋｖ以下となる材料から成ることを特徴とする請求項７記載の給紙装置。
9. 請求項１乃至８いずれか記載の給紙装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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