JP5854851B2 - シート給送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、シートを１枚ずつ分離して給送可能なシート給送装置及びこれを備える画像形成装置に関する。

一般に、プリンタ、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置には、普通紙、コート紙、ＯＨＰ等の記録材（以下、単に「シート」という）を画像成装置の画像形成部へ自動給送するためのシート給送装置が一体又は着脱可能に設けられている。シート給送装置は、画像形成部に給送するシートを１枚ずつ分離して給送する分離給送手段を備えており、画像形成部は、シート給送装置により１枚ずつに分離給送されるシートに画像を形成する。そのため、シート給送装置においては、画像形成部にシートを１枚ずつ安定して分離給送することが重要な課題の１つであり、従来より、複数枚のシートを同時に搬送してしまう重送を防ぐための様々な給送方法が提案されている。

また、近年においては、画像形成装置の一般家庭への普及により画像形成装置の更なる小型化が求められている。そのため、シートが積載される積載トレイを有するシート給送装置を備えた画像形成装置においては、積載トレイのシート給送方向の長さに対して、装置本体のシート給送方向の長さ（例えば、奥行き）が大きくならないようにすることが求められている。これに対しては、シートを給送方向と反対方向に搬送して積載トレイの後端壁でシートを一旦撓ませることで分離爪に乗り上げさせ、分離爪で分離搬送させることで積載トレイの大きさ内でシートの分離給送可能な画像形成装置が提案されている（特許文献１参照）。

更に、昨今においては、上述の小型化に加え、厚さの異なる多種多様なシートを安定して給送させることも重要な課題の１つであり、特に、コシの弱いシート（例えば、薄紙）を如何に安定して給送するかが課題となっている。これに対しては、シート給送方向と直交する方向にシートを湾曲させて積載トレイに積載させることでシート給送方向に対するシートのみかけ上の剛性を高め、薄紙等を傾斜面で適当に捌くことで重送を防止可能な画像形成装置が提案されている（特許文献２参照）。

特開平０５−１４７７５２号公報 特開２０００−１４３００２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置は、シートを撓ませるためのスペースが必要となり、画像形成装置の小型化が阻害されてしまう。一方、特許文献２に記載の画像形成装置は、シートを撓ませるためのスペースは不要であるが、長時間に亘ってシートを湾曲させた状態で積載させるため、シートに曲げ癖がつき、シートを給送する際に紙詰まり等の搬送不良を引き起こすおそれがある。また、画像をシートに転写する際に転写不良を引き起こすおそれもある。更には、画像が形成されて排出されたシートにも曲げ癖が付くと、印刷物としての品位を低下させてしまう。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、小型化を図りつつ、搬送不良の発生やシートの品位の低下等を抑制可能なシート給送装置及びこれを備える画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、積載トレイの積載面に積載されたシートを給送可能なシート給送装置において、前記シートを給送する給送ローラと、前記給送ローラを回転させる駆動モータと、前記シートの少なくとも端部を前記給送ローラの方向に移動可能な持上げ部材と、前記持上げ部材のシート搬送方向下流側の先端部に接続されたシート状部材と、前記給送ローラと対向配置され、前記給送ローラに対して前記シート状部材を挟んで対向し、前記シート状部材を挟持する対向部材と、を備え、前記給送ローラを回転すると、前記給送ローラと前記対向部材とに挟持された前記シート状部材がシート搬送方向下流側に移動されることで前記持上げ部材が移動し、前記シートが前記給送ローラに接触すると、接触した前記積載トレイの積載面上の最上位のシートが前記給送ローラにより給送される、ことを特徴とする。

本発明によれば、シートを積載する積載トレイの大きさの範囲内にシートの給送経路を設けることで、小型化を図りつつ、搬送不良の発生やシートの品位の低下等を抑制することができる。

本発明の実施形態に係るレーザプリンタの全体構造を模式的に示す断面図である。 （ａ）は、第１実施形態に係るシート給送部を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すシート給送部にシートを積載した状態を示す斜視図である。 積載トレイから持上げユニット等を取り外した状態を示す斜視図である。 積載トレイから取り外した持上げユニット等を示す斜視図である。 図４に示す持上げユニット等を模式的に示す部分拡大断面図である。 シートが給送ローラとシート状部材との挟持ニップに挟持される状態を模式的に示す部分拡大断面図である。 （ａ）は、持上げ部材が初期位置にある状態を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、持上げ部材が回動してシートが給送ローラに接触する状態を模式的に示す断面図である。 （ａ）は、シートが給送ローラと接触した状態を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、シートが給送ローラとシート状部材との挟持ニップに挟持される状態を模式的に示す断面図である。（ｃ）は、持上げ部材が初期位置に戻った状態を模式的に示す断面図である。 第１実施形態に係るシート給送部におけるシートの給送動作を示すフローチャートである。 （ａ）は、シート状部材が下がってシートが下方に降りた状態を示す図であり、（ｂ）は、シート状部材が引き上げられてシートが給送ローラに当接した状態を示す図である。 （ａ）は、複数枚のシートが挟持ニップに進入する状態を示す図であり、（ｂ）は、最上位のシートのみが給送される状態を示す図である。 積載トレイから取り外した第２実施形態に係る持上げユニット等を示す斜視図である。 （ａ）は、第２実施形態に係るシート給送部にシートを積載した状態を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、シートが給送ローラに接触する状態を模式的に示す断面図である。 シートの積載枚数と垂直方向の合力との関係を示す図である。 （ａ）は、第３実施形態に係るシート給送部にシートを積載した状態を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は、シートが給送ローラに接触する状態を模式的に示す断面図である。 （ａ）は、図１５（ｂ）に示す持上げユニット等を模式的に示す部分拡大断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の挟持ニップにシートが進入した状態を模式的に示す部分拡大断面図である。 シートの積載枚数と垂直方向の合力との関係を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係るシート給送装置としてのシート給送部を備えた画像形成装置について、図面を参照しながら説明する。本発明の実施形態に係る画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれら複合機器等、シートを画像形成部に自動給送可能なシート給送部を備えた画像形成装置である。以下の実施形態においては、インライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーのレーザプリンタ（以下、単に「レーザプリンタ」という）１を用いて説明する。また、以下においては、上、下、垂直、水平等の方向を表す用語は、特に断りのない場合は、レーザプリンタ１の通常の使用状態においてみた方向を表すものとする。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るレーザプリンタ１について、図１から図１１を参照しながら説明する。まず、第１実施形態に係るレーザプリンタ１の全体構成について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係るレーザプリンタ１の全体構造を模式的に示す断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係るレーザプリンタ１は、シートＰを給送するシート給送部２と、画像を形成する画像形成部３と、画像形成部３で形成された画像をシートＰに転写する転写部４と、を備えている。また、レーザプリンタ１は、転写部４により転写された未定着の画像を定着させる定着部５と、画像が定着されたシートＰを排出する排出部６と、を備えている。

シート給送部２は、レーザプリンタ１の下部に配設されており、シートＰを１枚ずつに分離して画像形成部３に給送する。なお、シート給送部２については、後に詳しく説明する。

画像形成部３は、シート給送部２の上方に配設されており、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色の画像を形成するための第１〜第４画像形成部ＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫと、露光装置３０と、を備えている。本実施形態においては、第１〜第４画像形成部ＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫは、鉛直方向と略直交する方向に一列に配置されており、露光装置３０は第１〜第４画像形成部ＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫの上方に配置されている。なお、第１〜第４画像形成部ＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫは、形成する画像の色が異なること以外は同じ構成であるため、以下においては、イエローの画像を形成する第１画像形成部ＳＹの構成を説明し、第２〜第４画像形成部ＳＭ，ＳＣ，ＳＫの説明は省略する。

第１画像形成部ＳＹは、感光体ドラム３１Ｙと、帯電ローラ３２Ｙと、現像ユニット３３Ｙと、クリーニング部材３４Ｙと、を備えている。感光体ドラム３１Ｙは、ドラム型に形成されており、不図示の駆動モータにより、図１に示す矢印Ａ方向に回転駆動するように配設されている。帯電ローラ３２Ｙは、感光体ドラム３１Ｙの表面を均一に帯電する。現像ユニット３３Ｙは、現像剤として非磁性一成分現像剤（トナー）を用いて露光装置３０により感光体ドラム３１Ｙの表面に形成された静電潜像を現像する。本実施形態においては、現像ユニット３３Ｙは、現像ローラを感光体ドラム３１Ｙに対して接触させて反転現像を行うものである。即ち、現像ユニット３３Ｙは、感光体ドラム３１Ｙの帯電極性と同極性（本実施形態においては負極性）に帯電したトナーを、感光体ドラム３１Ｙ上の露光により電荷が減衰した部分（画像部、露光部）に付着させることで静電潜像を現像する。クリーニング部材３４Ｙは、感光体ドラム３１Ｙの表面に残ったトナー（転写残トナー）を除去する。露光装置３０は、感光体ドラム３１Ｙにレーザ光を照射して感光体ドラム３１Ｙの表面に静電潜像を形成する。

なお、本実施形態においては、感光体ドラム３１Ｙ、帯電ローラ３２Ｙ、現像ユニット３３Ｙ及びクリーニング部材３４Ｙは、一体的にカートリッジ化されたプロセスカートリッジ３５Ｙを形成している。プロセスカートリッジ３５Ｙは、レーザプリンタ１に設けられた不図示の装着ガイドや不図示の位置決め部材等を介して、レーザプリンタ１に着脱可能となっている。また、本実施形態においては、各色のプロセスカートリッジは全て同一形状を有しており、各色のプロセスカートリッジには、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナーが収納されている。

転写部４は、無端状の中間転写ベルト４０と、一次転写ローラ４１Ｙと、二次転写ローラ４２と、を備えている。中間転写ベルト４０は、全ての感光体ドラムに当接するように駆動ローラ４３、従動ローラ４４及び二次転写対向ローラ４５に掛け渡されており、図１に示す矢印Ｂ方向に回転する。一次転写ローラ４１Ｙは、中間転写ベルト４０の内周面側に、感光体ドラム３１Ｙと対向するように配設されており、中間転写ベルト４０を感光体ドラム３１Ｙに向けて押圧し、中間転写ベルト４０と感光体ドラム３１Ｙとが当接する一次転写部を構成する。二次転写ローラ４２は、二次転写対向ローラ４５と対向配置されており、中間転写ベルト４０を介して二次転写対向ローラ４５に圧接し、中間転写ベルト４０と二次転写ローラ４２とが当接する二次転写部４６を構成する。

定着部５は、二次転写部４６のシート搬送方向下流側（以下、単に「下流側」という）に配設されており、二次転写部４６で転写された未定着のトナー像を熱及び圧力で定着させる。排出部６は、レーザプリンタ１の上部かつ定着部５の下流側に配設されており、定着部５で定着され、排出されたシートＰを積載する。

次に、上述のように構成された本実施形態に係るレーザプリンタ１による画像形成処理について説明する。画像形成処理が開始されると、レーザプリンタ１に接続された不図示の画像読取装置、或いはレーザプリンタ１に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ等のホスト機器から画像情報が入力される。画像情報が入力されると、入力された画像情報に基づいて、原稿のイエロー成分色の画像信号によるレーザ光が露光装置３０から感光体ドラム３１Ｙに照射される。これにより、所定の極性、電位に一様に帯電されている感光体ドラム３１Ｙの表面を露光してイエローの静電潜像が形成される。そして、このイエローの静電潜像を、現像ユニット３３Ｙのイエロートナーで現像し、イエロートナー像として可視化する。その後、イエロートナー像が感光体ドラム３１Ｙの回転により感光体ドラム３１Ｙと中間転写ベルト４０とが当接する一次転写部に到来すると、一次転写バイアス電源からトナーの帯電極性とは逆極性の一次転写バイアスが印加される。これにより、中間転写ベルト４０にイエロートナー像が１次転写される。

イエロートナー像が中間転写ベルト４０上に１次転写されると、同様の方法で感光体ドラム３１Ｍ〜３１Ｋ上のそれぞれに形成されるマゼンタトナー像、シアントナー像及びブラックトナー像がイエロートナー像の上から順次中間転写ベルト４０に重畳転写される。これにより、中間転写ベルト４０上にフルカラートナー画像が形成される。

フルカラートナー画像の形成動作に並行して、シート給送部２に収容されたシートＰが１枚ずつ分離して送り出され、シート給送部２の下流側に設けられたレジストローラ７により所定のタイミングで二次転写部４６に搬送される。所定のタイミングで二次転写部４６に搬送されると、二次転写バイアス電源からトナーの帯電極性とは逆極性の二次転写バイアスが印加され、中間転写ベルト４０上のフルカラートナー像がシートＰ上に一括して転写される（二次転写）。トナー像が一括転写されたシートＰは、搬送ガイドに案内されて、二次転写部４６から定着部５に搬送され、定着部５において熱及び圧力を受けてトナーが溶融混色されることでフルカラー画像が定着される。その後、画像が定着されたシートＰは、排出部６に排出されて、画像形成処理が終了する。

次に、第１実施形態に係るシート給送部２について、図２から図１１を参照しながら説明する。まず、シート給送部２の概略構成について、図２から図４を参照しながら説明する。図２（ａ）は、第１実施形態に係るシート給送部２を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すシート給送部２にシートＰを積載した状態を示す斜視図である。図３は、積載トレイ２０から持上げユニット等を取り外した状態を示す斜視図である。図４は、積載トレイ２０から取り外した持上げユニット等の斜視図である。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、第１実施形態に係るシート給送部２は、積載トレイ２０と、対向部材２１と、給送ローラ２２と、一対の第１付勢バネ２３と、シート状部材２４と、持上げユニット２５と、を備えている。また、シート給送部２は、駆動モータとしての給送モータ２６（図７参照）を備えている。

積載トレイ２０は、給送するシートＰを積載するトレイ本体２０ａと、トレイ本体２０ａに積載されたシートＰのシート給送方向と直交するシート幅方向の移動を規制する一対のシート規制板２０ｂと、を備えている。トレイ本体２０ａは、積載面２０ｃを備えており、シートＰは積載面上に積載される。一対のシート規制板２０ｂは、トレイ本体２０ａの積載面２０ｃにシート幅方向に移動可能に支持されており、積載面２０ｃに積載されたシートＰが斜行して給送されないように、シートＰのサイズによって移動させて積載面２０ｃ上のシートＰを幅方向に規制する。また、積載トレイ２０は、図３に示すように、持上げユニット２５等から取り外し可能に構成されており、例えば、トレイ本体２０ａに積載されたシートＰがなくなった場合には、積載トレイ２０を取り外してトレイ本体２０ａにシートＰを補充可能に構成されている。

対向部材２１は、ポリカーボネート／ＡＢＳ樹脂により形成された略矩形状の板状部材であり、積載トレイ２０のシート給送方向下流側の端部において、鉛直方向に立設されている。また、対向部材２１の積載トレイ２０側の面は、凹凸形状となっている。

給送ローラ２２は、軸周りのローラ面にＥＰＤＭ系のゴムが配設されており、積載トレイ２０に積載されたシートＰの上方で対向部材２１と対向するように回転自在に支持されている。また、給送ローラ２２は、図２（ｂ）に示すように、後述の持上げ部材２５ｂが初期位置にある場合には、トレイ本体２０ａに積載されたシートＰと接触しない位置（上方）に配設されている。なお、初期位置とは、給送動作が始まる前の位置である。更に、給送ローラ２２は、回転軸が一対の第１付勢バネ２３により対向部材２１を押付ける方向に付勢されており、対向部材２１とで挟持ニップを形成している。

シート状部材２４は、厚さ１５０μｍのポリエステルフィルムにより略矩形状に形成されており、対向部材２１と給送ローラ２２との挟持ニップに挟持されている。また、シート状部材２４の下端部は、持上げユニット２５の先端部（下流側の先端部）に接続されており、上端部は、自由端となっている。シート状部材２４は、ポリエステルフィルム以外でも、ポリフェニレンスルフィドフィルム、ポリカーボネートフィルム等の可撓性を有する樹脂製シートを用いて作製することができ、厚さとしては５０μｍ〜２５０μｍが好適である。

図４に示すように、持上げユニット２５は、レーザプリンタ１に固定された底板２５ａと、底板２５ａの凸部２５ｃを回動支点として底板２５ａに回動自在に支持された持上げ部材２５ｂと、を備えている。持上げ部材２５ｂは、裏側に錘を取り付け可能に形成されており、錘を取り付けることで持上げ部材２５ｂの自重を調整可能となっている。給送モータ２６は、給送ローラ２２と接続されており、後述の図７に示すＣＰＵ（制御部）１０から発信される信号により、給送ローラ２２を回転させる。

次に、給送ローラ２２と対向部材２１との挟持ニップでのシート状部材２４を上方Ｖに引き上げるための条件について、図４に加え、図５を参照しながら説明する。図５は、図４に示す持上げユニット２５等を模式的に示す部分拡大断面図である。

第１実施形態に係るシート給送部２は、上述のように構成することで、給送ローラ２２が図４に示す矢印Ｒ方向に回転すると、シート状部材２４に給送ローラ２２との摩擦力による引上げ力が上方に加わる。一方、シート状部材２４の下端部は、持上げ部材２５ｂの先端部に接続されており、持上げ部材２５ｂは自重等により下方（シート搬送方向上流側）に力が加わっている（引き下げられる力であり、以下、「引下げ力」という）。このとき、摩擦力による引上げ力が引下げ力よりも大きい場合には、シート状部材２４は、図４に示す矢印Ｔの方向に引き上げられ、持上げ部材２５ｂが初期位置から図４に示す矢印Ｓ方向に回動する。つまり、シートの端部が持上げ部材２５ｂにより上昇される。

まず、シート状部材２４が給送ローラ２２の回転により引き上げられるときの状態について説明する。このときシート状部材２４は、対向部材２１に対して滑っている状態である。図５に示すように、給送ローラ２２が対向部材２１を付勢する力をＮ、シート状部材２４と対向部材２１との間の摩擦力をＦ_１、給送ローラ２２によってシート状部材２４に加わる給送ローラ２２の接線方向の力をＦ_２、とする。また、持上げ部材２５ｂの自重及び積載されたシートＰの重量によって挟持ニップでのシート状部材２４に加わる合力の垂直方向成分をＦ_３とすると、シート状部材２４を挟持ニップで引き上げるためには、
Ｆ_３＜Ｆ_２−Ｆ_１ を満たす必要がある。
シート状部材２４と対向部材２１との動摩擦係数をμ_１とすると、Ｆ_１＝μ_１Ｎとなるため、
Ｆ_３＜Ｆ_２−μ_１Ｎ と表すことができる。

次に、シート状部材２４を給送ローラ２２に対して引き上げるための条件について説明する。このとき、最大静止摩擦力をＦ´_２とすると、シート状部材２４が給送ローラ２２に対して滑る瞬間の力が接線方向の力Ｆ_２の上限となることから、
Ｆ_３＜Ｆ_２−μ_１Ｎ≦Ｆ´_２−μ_１Ｎ が成り立つ。従って、
Ｆ_３＜Ｆ´_２−μ_１Ｎ （１）
となる。これにより、挟持ニップでシート状部材を引き上げるためには、挟持ニップでのシート状部材２４に加わる合力の垂直方向成分Ｆ_３が式（１）を満たすように設定する必要がある。また、本実施形態においては、Ｆ´_２はゴムの摩擦力を利用するものであるため、ニップ幅を考慮して設定を行う必要がある。

次に、給送ローラ２２と対向部材２１との挟持ニップにシートＰが侵入することによりシート状部材２４が下方Ｕに引き下げられるための条件について、図６を参照しながら説明する。図６は、シートＰが給送ローラ２２とシート状部材２４との挟持ニップに挟持される状態を模式的に示す断面図である。

図６に示すように、最上位のシートＰ１とシート状部材２４との静止摩擦力をＦ_４、シート状部材２４と対向部材２１との静止摩擦力をＦ_５とし、シートＰが挟持ニップに挟持された際にシート状部材２４が下方に移動するためには、
Ｆ_４＋Ｆ_５＜Ｆ_３ を満たす必要がある。
最上位のシートＰ１とシート状部材との静止摩擦係数をμ_４、シート状部材２４と対向部材２１との静止摩擦係数をμ_５とすると、Ｆ_４＝μ_４Ｎ、Ｆ_５＝μ_５Ｎ が成り立つ。従って、
μ_４Ｎ＋μ_５Ｎ＜Ｆ_３ （２）
となる。これにより、最上位のシートＰ１が挟持ニップに挟持されることでシート状部材２４が下方Ｕに引き下げられるためには、シート状部材２４に加わる合力の垂直方向成分Ｆ_３が式（２）を満たすように設置する必要がある。つまり、式（２）における挟持ニップでのシート状部材２４に加わる合力の垂直方向成分Ｆ_３を満たすように、持上げ部材２５ｂの自重や持上げ部材２５ｂに取り付ける錘等を調節すればよい。

このように、給送ローラ２２を回転することで挟持ニップに挟持されたシート状部材２４が上方Ｖに引き上げられ、挟持ニップに最上位のシートＰ１が挟持されるとシート状部材が下方Ｕに引き下げられるためには、式（１）及び式（２）を同時に満たす必要がある。つまり、
μ_４Ｎ＋μ_５Ｎ＜Ｆ_３＜Ｆ´_２−μ_１Ｎ （３）
を満たす必要がある。

次に、上述の式（３）を満たした状態のシート給送部２によるシートＰの分離給送動作について、図９のフローチャートに沿って、図７及び図８を参照しながら説明する。図７（ａ）は、持上げ部材２５ｂが初期位置にある状態を模式的に示す断面図である。図７（ｂ）は、持上げ部材２５ｂが回動してシートＰが給送ローラ２２に接触する状態を模式的に示す断面図である。図８（ａ）は、シートＰが給送ローラ２２と接触した状態を模式的に示す断面図であり、図８（ｂ）は、シートＰが給送ローラ２２とシート状部材２４との挟持ニップに挟持される状態を模式的に示す断面図である。図８（ｃ）は、持上げ部材２５ｂが初期位置に戻った状態を模式的に示す断面図である。図９は、第１実施形態に係るシート給送部２におけるシートＰの給送動作を示すフローチャートである。

図７（ａ）に示す状態において、持上げ部材２５ｂは、初期位置にあり、底板２５ａと平行な状態で下に下がった状態となっている。この状態で、ＣＰＵ（制御部）１０が印刷ジョブを受信すると、ＣＰＵ１０から給送モータ２６に所定の信号が入力される。給送モータ２６がこの信号を受信すると、給送モータ２６が回転して、給送モータ２６に接続された給送ローラ２２が図７（ａ）に示す矢印Ｒ方向に所定回数回転する（ステップＳ１０）。

図７（ｂ）に示すように、給送ローラ２２が矢印Ｒ方向に所定回数回転すると、シート状部材２４が引き上げられ（ステップＳ２０）、シート状部材２４の下端に先端部が接続された持上げ部材２５ｂがシート状部材の引き上げに連動して回動する。持上げ部材２５ｂが回動すると、持上げ部材２５ｂの上に位置するシートＰの先端部が上方Ｖに持ち上げられ、持上げ部材２５ｂ上の最上位のシートＰ１が給送ローラ２２に接触する（ステップＳ３０）。

このとき、持上げ部材２５ｂは、底板２５ａの凸部２５ｃを回動支点に回転するため、対向部材２１に対して水平方向に離れる方向に移動することになる。そのため、挟持ニップと持上げ部材２５ｂの先端との間のシート状部材２４が湾曲した状態となる。シート状部材２４が湾曲すると、図８（ａ）に示すように、シートＰの束（以下、「シート束」という）の先端がシート状部材２４に沿うように斜めに変形する。先端が斜めに変形したシート束は、１枚ずつ捌かれやすい状態となり、最上位のシートＰ１が給送ローラ２２に接触することで最上位のシートＰ１がシート状部材２４に沿って挟持ニップに案内される。

図８（ｂ）に示すように、最上位のシートＰ１が挟持ニップに挟持されると、挟持ニップでのシート状部材２４に加わる合力の垂直方向成分Ｆ_３により、シート状部材２４が下方Ｕに引き下げられ、持上げ部材２５ｂが上述と逆方向に回動する。これにより、図８（ｃ）に示すように、挟持ニップに挟持された最上位のシートＰ１と下方のシートＰとが分離され、持ち上げ部材２５ｂが離間方向に移動する（ステップＳ４０〜Ｓ６０）。この動作を印刷ジョブが終了するまで繰り返し、印刷ジョブが終わると、給送動作が完了する（ステップＳ７０）。

このように、レーザプリンタ１は、シートの端部を持ち上げ可能な持上げ部材２５ｂに接続されたシート状部材２４を給送ローラ２２で引き上げることでシートを持ち上げさせ、持ち上がったシートに給送ローラが接触することで最上位のシートＰ１を給送する。そのため、上方にシートを撓ませるためのスペースを設けることなく、シートの給送経路を積載トレイ２０の大きさの範囲内に設けることができる。これにより、シート給送部の小型化を図ることができ、シート給送部を備えたレーザプリンタ（画像形成装置）の小型化を図ることができる。

また、レーザプリンタ１は、給送分離動作時以外はシートが曲げられていないため、シートに曲げ癖がつくことを防止することができる。例えば、従来のレーザプリンタは、シートを積載した積載トレイを装着する際に、レーザプリンタが停止時でも常にシート先端部を持ち上げた状態に保持するものがある。このとき、シート先端が長時間持ち上げられているためにシートが屈曲し続け、シートに曲げ癖が残ってしまうおそれがある。一方、本実施形態では給送分離動作後にシートが元の状態に戻るため、シートの長時間屈曲による曲げ癖の発生を防ぐことができる。これにより、シートに曲げ癖が付く等のシートの品位を低下させることなく給送することができる。また、曲げ癖が付くことによる紙詰まり等の搬送不良や転写不良等も防止することができる。

その結果、レーザプリンタ１は、小型化を図りつつ、搬送不良の発生やシートの品位の低下等を抑制可能なシート給送装置及びこれを備える画像形成装置を提供することができる。

また、レーザプリンタ１は、給送ローラ２２を回転させることでシートＰを持ち上げ、最上位のシートＰ１が給送ローラ２２に接触すると給送ローラ２２で最上位のシートＰ１を挟持ニップに給送する。そして、挟持ニップに最上位のシートＰ１が挟持されると持上げ部材２５ｂが下降して最上位のシートＰ１と下のシートＰとが分離される。そのため、シートを持ち上げる機構及びシートＰが送り出された後に下のシートを離間させるためのソレノイドやカム等の離間機構を設ける必要がなくなる。これにより、部品点数を削減することが可能になり、コストの削減を図ることが可能になる。

また、レーザプリンタ１は、図１０に示すように、給送ローラ２２に回転によってシート状部材２４が引き上げられた状態になると、シート束の先端が湾曲したシート状部材に沿った状態になることで図１０（ｂ）に示すように変形する。シート束の先端が図１０（ｂ）に示すように変形すると、少なくともシート束の先端においてはシートＰが１枚ずつ分けられた状態となり易くなる。そして、シートＰの給送が終わると、持上げ部材２５ｂが下降して図１０（ａ）の状態に戻ることになる。このように、シート束の先端が変形状態と元の状態とを繰り返すことによりシート束が捌かれ、シート束が捌かれることにより、シート同士の付着力が低下し、シートＰの重送を抑制することができる。

また、シートＰを給送するにあたり、例えば、最上位のシートＰ１が挟持ニップに挟持される際、二枚目のシートＰ２や三枚目のシートＰ３等が最上位のシートＰ１と一緒に送り込まれる場合がある。しかしながら、レーザプリンタ１は、図１１（ａ）に示すように、最上位のシートＰ１が挟持ニップに挟持されると、シート状部材２４が下降する。そのため、最上位のシートＰ１のみ給送され、二枚目のシートＰ２や三枚目のシートＰ３等が最上位のシートＰ１と離間する。このとき、図１１（ｂ）に示すように、二枚目のシートＰ２や三枚目のシートＰ３等は、シート状部材２４に沿って滑ることで、先端が整えられて初期状態に戻る。これにより、レーザプリンタ１は、先端を揃えるための機構を別途設けることなく、容易に先端を揃えた状態に戻すことができ、例えば、シートの先端が初期位置からずれることによって生じ得る給送タイミングのズレ等を防止することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るレーザプリンタ１Ａについて、図１を援用すると共に、図１２から図１４を参照しながら説明する。第２実施形態に係るレーザプリンタ１Ａは、シート給送部２Ａにおいて、持上げ部材２５ｂを初期位置に引き戻す付勢力を付与する付勢手段としての一対の第２付勢バネ２７，２７を備えたことにおいて、第１実施形態と相違する。そのため、第２実施形態においては、第１実施形態と相違する点、即ち、一対の第２付勢バネ２７，２７に係る構成を中心に説明し、第１実施形態に係るレーザプリンタ１と同様の構成のものについては、同じ符号を付してその説明を省略する。

図１２は、積載トレイ２０から取り外した第２実施形態に係る持上げユニット等を示す斜視図である。図１３（ａ）は、第２実施形態に係るシート給送部２ＡにシートＰを積載した状態を模式的に示す断面図である。図１３（ｂ）は、シートＰが給送ローラ２２に接触する状態を模式的に示す断面図である。なお、図１２においては、破線で表されるはずの一対の第２付勢バネ２７，２７を明確にするために実線で表している。

図１２及び図１３に示すように、一対の付勢バネ２７，２７は、底板２５ａと持上げ部材２５ｂとの間に配設されており、一端が底板２５ａに接続され、他端が持上げ部材２５ｂに接続されている。一対の付勢バネ２７，２７は、持上げ部材２５ｂが初期位置に戻るように持上げ部材２５ｂを下方に付勢している。例えば、給送ローラ２２が図１２に示すＲ方向に回転してシート状部材２４が図１２に示す矢印Ｔの方向に引き上げられると、一対の第２付勢バネ２７，２７が伸び、持上げ部材２５ｂを下方に引き戻す力が強くなるように構成されている（図１３（ｂ）参照）。

ここで、第１実施形態においては、持上げ部材２５ｂを初期位置に引き下げる力は、持上げ部材２５ｂの自重、持上げ部材２５ｂに取り付けられた錘の重量及び持上げ部材２５ｂに積載されたシートＰの重量の合力であった。第２実施形態においては、この合力に加えて、一対の第２付勢バネ２７の付勢力が加わることになる。そのため、第１実施形態において示したＦ_３に一対の第２付勢バネ２７の付勢力を加えたものをＦ´_３とすると、
μ_４Ｎ＋μ_５Ｎ＜Ｆ´_３＜Ｆ´_２−μ_１Ｎ （４）
を満たす必要がある。つまり、第２実施形態においては、式（４）を満たすように一対の第２付勢バネ２７，２７の付勢力を設定する必要がある。

次に、第２実施形態に係るレーザプリンタ１Ａの効果について、図１４を参照しながら説明する。図１４は、シートの積載枚数と垂直方向の合力との関係を示す図である。

第２実施形態においては、一対の第２付勢バネ２７を加えたことが第１実施形態と異なり、その効果はＦ_３、Ｆ´_３の違いである。そこでまず、Ｆ_３、Ｆ´_３を数式化する。Ｆ_３、Ｆ´_３は、シートＰの積載枚数が増加するに従い増えていく。そのため、Ｆ_３、Ｆ´_３は、シート積載枚数を変数とし、合力の垂直方向成分を関数として表すことができる。そのため、Ｆ_３は、持上げ部材２５ｂの自重、持上げ部材２５ｂに取り付けられた錘の重量及び持上げ部材２５ｂに積載されたシートＰの重量の合力として、
Ｆ_３＝ｐＡ×Ｓ＋Ｂ （５）
として表される（Ｓ：シートの積載枚数、Ａ：シート１枚当たりの重さ、ｐ：シートの自重の内、持上げ部材に加わる重さの割合、Ｂ：持上げ部材の自重と錘の重量の和）。

Ｆ´_３は、Ｆ_３に第２付勢バネ２７の付勢力を加えたものであるから式（５）に代入すると、
Ｆ´_３＝ｋ（Ｃ−Ｄ×Ｓ−Ｅ）＋ｐＡ×Ｓ＋Ｂ＋Ｇ
Ｆ´_３＝（ｐＡ−ｋＤ）Ｓ＋Ｂ＋ｋＣ−ｋＥ＋Ｇ （６）
として表される（ｋ：バネ定数、Ｃ：シートの最大積載時の厚さ、Ｄ：Ａ４のシート１枚当たりの厚さ、Ｅ：初期の給送ローラと積載シート上面との距離、Ｇ：付勢バネによる初期張力）。

Ｆ_３及びＦ´_３をグラフに表すと、図１４に示すようになる。なお、図１４は、式（５）に、Ａ＝０．０５Ｎ、ｐ＝０．４、Ｂ＝５．０Ｎ、ｋ＝０．１Ｎ／ｍｍ、Ｃ＝８ｍｍ、Ｄ＝０．０７ｍｍ、Ｅ＝２ｍｍ、Ｇ＝０．５Ｎを代入して計算したものである。また、式（６）に、Ａ＝０．０５Ｎ、ｐ＝０．４、Ｂ＝５．５Ｎ、ｋ＝０．１Ｎ／ｍｍ、Ｃ＝８ｍｍ、Ｄ＝０．０７ｍｍ、Ｅ＝２ｍｍ、Ｇ＝０．５Ｎを代入して計算したものである。なお、これらの値は、本実施形態を説明するための一例を示したものであり、これらの値に限定されるものではない。

図１４は、横軸を記録紙（シート）積載枚数、縦軸を垂直方向の合力とし、Ｆ_３を点線、Ｆ´_３を実線で表している。また、一点鎖線は、Ｆ_３及びＦ´_３の上限と下限（式（３）、式（４））を示している。Ｆ_３及びＦ´_３が上限値より大きくなると、給送ローラ２２がシート状部材２４に対して滑り空回りしてシート状部材２４が持ち上がらない状態となり、下限値より小さくなるとシート状部材２４が下に降りない状態となり、本実施形態が成り立たなくなる。Ｓ_０は、シートＰの最大積載枚数である。ここで、μ_４＝０．５、μ_５＝０．５、Ｆ´_２＝１０Ｎ、μ_１＝０．５、Ｓ_０＝１５０枚とした。図１４に示す斜線部Ｔは、シートが０〜Ｓ_０枚の範囲において、第１実施形態において必要となるＦ_３のマージンであり、領域Ｕは、第２実施形態におけるＦ´_３のマージンを示している。領域ＵはＱ１＋Ｑ２であり、斜線部Ｔはｑ１＋ｑ２で表される。これらを比較するとＱ１＋Ｑ２＞ｑ１＋ｑ２となり、第２実施形態は第１実施形態よりもマージンが広がっていることが分かる。これは、バネ定数ｋの影響によりＳに係る係数が小さくなるためである。このＳに係る係数が小さくなる理由は、式（６）のＳの係数からわかるように、持ち上げ部材２５ｂに加わるシート１枚の荷重がバネ力によって引き算されているためである。

式（６）のＳに係る係数が小さくなるというのは、第２付勢バネ２７によって記録紙（シート）の自重による影響を小さくしていることである。この結果、式（６）の傾きが小さくなり、紙の積載量に関わらず持上げ部材２５ｂに加わっている力が変動せず、安定する。このように式（６）のＳに係る係数が小さくなることによって、ｑ１からＱ１、ｑ２からＱ２になり、図１４に一点鎖線で示す上限と下限に対するマージンが広くなっている。つまり、μ_４Ｎ＋μ_５Ｎ、Ｆ´_２−μ_１Ｎの取り得る値の範囲が広くなるため、給送ローラ２２、対向部材２１及びシート状部材２４の材料や表面形状、ゴム硬度、加圧力等の選択肢を広げることができる。これにより、材料選定のための設計値のマージンが増え、設計の自由度を広げることができる。その結果、例えば、より安い材料やより難燃性のある材料等、仕様に応じた材料を好適に選ぶことが可能になる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係るレーザプリンタ１Ｂについて、図１を援用すると共に、図１５から図１７を参照しながら説明する。第３実施形態に係るレーザプリンタ１Ｂは、シート給送部２Ｂにおいて、対向部材２１の代わりに従動ローラ２８を設け、第１付勢手段としての第３付勢バネ２９で従動ローラ２８を給送ローラ２２に向けて付勢することにおいて第２実施形態と相違する。そのため、第３実施形態においては、第３実施形態と相違する点、即ち、従動ローラ２８に係る構成を中心に説明し、第２実施形態に係るレーザプリンタ１Ａと同様の構成のものについては、同じ符号を付してその説明を省略する。

図１５（ａ）は、第３実施形態に係るシート給送部２ＢにシートＰを積載した状態を模式的に示す断面図である。図１５（ｂ）は、シートＰが給送ローラ２２に接触する状態を模式的に示す断面図である。図１６（ａ）は、図１５（ｂ）に示す持上げユニット等を模式的に示す部分拡大断面図である。図１６（ｂ）は、図１６（ａ）の挟持ニップにシートＰが進入した状態を模式的に示す部分拡大断面図である。

図１５に示すように、従動ローラ２８は、給送ローラ２２と対向配置されており、第３付勢バネ２９により給送ローラ２２に向かって付勢されることで給送ローラ２２とで挟持ニップを構成している。また、従動ローラ２８は、ＳＵＳの軸にウレタンゴムを成型することで形成されており、給送ローラ２２の回転に従動回転可能に構成されている。シート状部材２４は、給送ローラ２２と従動ローラ２８との挟持ニップに挟持されており、給送ローラ２２が図１５に示す矢印Ｒ方向に回転することで、上方に引き上げられるように構成されている。

ここで、第３実施形態に係るシート給送部２Ｂは、シートＰが給送ローラ２２と従動ローラ２８との挟持ニップに挟持されることでシート状部材２４が引き下げられる際の挟持ニップに生じる力関係が第１実施形態及び第２実施形態と相違する。そのため、次に、挟持ニップにおける力関係について、図１６を参照しながら説明する。

図１６（ａ）に示すように、第１実施形態及び第２実施形態においては、対向部材２１とシート状部材２４との間に発生した摩擦力Ｆ_１（図５参照）は、従動ローラ２８が給送ローラ２２に従動することから、Ｆ_１＝０になる。また、図１６（ｂ）に示すように、第１実施形態においてシート状部材２４と対向部材２１との間に生じた静止摩擦力Ｆ_５（図６参照）は、従動ローラ２８が給送ローラ２２に従動することから、Ｆ_５＝０になる。これにより、前述の式（４）は、
μ_４Ｎ＜Ｆ´_３＜Ｆ´_２ （７）
となる。

次に、上述のように構成された第３実施形態に係るレーザプリンタ１Ｂの効果について、図１７を参照しながら説明する。図１７は、シートＰの積載枚数と垂直方向の合力との関係を示す図である。

図１７は、横軸を記録紙（シート）積載枚数、縦軸を垂直方向の合力とし、Ｆ´_３を実線で表している。また、式（６）、式（４）及び式（７）で表されるＦ´_３の許容範囲を示している。図１７に示すように、式（７）になったことで図１７に示す斜線部分だけ許容範囲が広くなったことが分かる。つまり、対向部材２１の代わりに給送ローラ２２に従動する従動ローラ２８とすることで、Ｆ´_３の許容範囲が広くなることが分かる。これにより、式（６）の各変数の設定値の自由度が増える。また、使用し得るシートの重さや厚さの許容範囲が広くなることから、第１実施形態や第２実施形態に比べて、使用できるシート厚や種類を広く設定することができる。

また、第１付勢手段としての第３付勢バネ２９を従動ローラ側に配設することで、給送ローラ２２の配置の自由度、剛性を高めることが可能になり、安定した給送を行うことができるようになる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されない。

例えば、本実施形態においては、第１付勢バネ２３で給送ローラ２２を対向部材２１に向けて付勢しているが、本発明においてはこれに限定されない。例えば、対向部材２１を給送ローラ２２に向かって付勢する構成であってもよい。この場合、付勢バネで対向部材２１を付勢する構成であってもよく、対向部材を弾性変形させて付勢させる構成であってもよい。

また、本実施形態においては、第１付勢手段として第１付勢バネ２３を用いて説明したが、本発明においてはこれに限定されない。第１付勢手段は、例えば、弾性ゴム等で付勢する構成であってもよい。

１、１Ａ、１Ｂ レーザプリンタ（画像形成装置）
２、２Ａ、２Ｂ シート給送部（シート給送装置）
３ 画像形成部
２０ 積載トレイ
２０ｃ 積載面
２１ 対向部材
２２ 給送ローラ
２４ シート状部材
２５ 持上げユニット
２５ａ 底板
２５ｂ 持上げ部材
２６ 給送モータ（駆動モータ）
２７ 第２付勢バネ（付勢手段）
２８ 従動ローラ
Ｐ シート
Ｐ１ 最上位のシート

Claims (6)

1. 積載トレイの積載面に積載されたシートを給送可能なシート給送装置において、
   前記シートを給送する給送ローラと、
   前記給送ローラを回転させる駆動モータと、
   前記シートの少なくとも端部を前記給送ローラの方向に移動可能な持上げ部材と、
   前記持上げ部材のシート搬送方向下流側の先端部に接続されたシート状部材と、
   前記給送ローラと対向配置され、前記給送ローラに対して前記シート状部材を挟んで対向し、前記シート状部材を挟持する対向部材と、を備え、
   前記給送ローラを回転すると、前記給送ローラと前記対向部材とに挟持された前記シート状部材がシート搬送方向下流側に移動されることで前記持上げ部材が移動し、前記シートが前記給送ローラに接触すると、接触した前記積載トレイの積載面上の最上位のシートが前記給送ローラにより給送される、
   ことを特徴とするシート給送装置。
2. 前記シート状部材は、給送されたシートとの摩擦力及び前記対向部材との摩擦力が、下方に引き下げられる力よりも小さく、
   前記積載トレイの前記積載面に積載されたシートが前記給送ローラにより給送されて、前記給送ローラと前記対向部材とで前記シート状部材を挟持している挟持ニップに侵入すると、前記シート状部材がシート搬送方向上流側に引き戻される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のシート給送装置。
3. シート状部材をシート搬送方向上流側に引き戻す力を前記シート状部材、又は、前記持上げ部材に付与する付勢手段を備えた、
   ことを特徴とする請求項２に記載のシート給送装置。
4. 前記シート状部材をシート搬送方向下流側に移動させたとき、前記持上げ部材のシート搬送方向下流側の先端が前記シートの先端よりシート搬送方向上流側に位置する、
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のシート給送装置。
5. 前記対向部材は、前記給送ローラに従動回転可能な従動ローラからなる、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のシート給送装置。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のシート給送装置と、
   前記シート給送装置により送り出されるシートに画像を形成する画像形成部と、を備えた、ことを特徴とする画像形成装置。

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