JP2000177862A - シート供給装置と該装置を備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シート供給装置において、スローアップシー
ト供給御御を安価な構成でできるようにする。 【解決手段】 シート供給装置１０は、シート積載手段
からシートに接触して該シートを給送するシート給送手
段９を備えており、シート給送手段が、回転駆動力を受
ける駆動軸２と、駆動軸２に遊嵌する給送ローラ１と、
駆動軸２と給送ローラ１とを接続して給送ローラが駆動
軸より遅れて始動するようにする遅延回転力伝達体３と
を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シートを供給する
シート供給装置と、このシート供給装置を本体に備えて
シート供給装置から送られてきたシートに画像を形成す
る画像形成装置とに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３に従来のシート供給装置２０１を示
す。

【０００３】このシート供給装置２０１は、画像形成装
置にシートＳを１枚ずつ供給する装置である。

【０００４】なお、画像形成装置には、複写機、ファク
シミリ、プリンタ及びこれらの複合機等がある。また、
シートには、普通紙、普通紙の代用品である厚みの薄い
樹脂製のシート、葉書、ボール紙、封書、プラスチック
製の薄板等がある。

【０００５】図３に示す如く、シート供給装置２０１は
図示しない積載台上に複数枚のシートが積み重ねられて
収納されたシート収納装置２０３から最上位のシートＳ
を１枚ずつ給送するピックアップローラ２０５と、この
ピックアップローラ２０５によりシート収納装置２０３
から給送されたシートＳを画像形成装置本体内（図示矢
印ｂ方向）へ搬送するフィードローラ２０６と、このフ
ィードローラ２０６に対向して配置され、シート収納装
置２０３から給送されたシートが複数枚の場合にはフィ
ードローラ２０６の回転方向と逆方向に回転して１枚の
シートＳに分離するためのリタードローラ２０７と、画
像形成装置本体の手前に配置された搬送ローラ対２０９
と等を備えている。

【０００６】また、ピックアップローラ２０５とフィー
ドローラ２０６及びリタードローラ２０７との間のシー
ト通過領域２１０にはガイド２１１が配設され、フィー
ドローラ２０６及びリタードローラ２０７と搬送ローラ
対２０９との間、及び搬送ローラ対２０９と画像形成装
置本体との間には、ガイド２１２，２１２が配設され、
それぞれシートＳを案内搬送するようになっている。

【０００７】上記ピックアップローラ２０５、フィード
ローラ２０６及びリタードローラ２０７は、図４に示す
駆動力伝達装置２１３によって駆動されるようになって
いる。

【０００８】図４に示す如く、駆動力伝達装置２１３に
は、ピックアップローラ２０５が軸支されるピックアッ
プローラ軸２３０と、フィードローラ２０６が軸支され
るフィードローラ軸２１５と、リタードローラ２０７を
軸支するリタードローラ軸２１６及びこのリタードロー
ラ軸２１６に連結されたリタードローラ駆動軸２１７と
が略平行に設けられている。リタードローラ軸２１６は
図示しない揺動自在な支持部材に支持されてフィードロ
ーラ軸２１５に対して平行に接離可能となっている。ま
た、リタードローラ軸２１６とリタードローラ駆動軸２
１７との間にはカップリング２１９及びトルクリミッタ
２２０が設けられている。

【０００９】更に、フィードローラ軸２１５の端部に
は、図示しない画像形成装置本体のメイン駆動手段から
駆動入力ベルト２２１を介して伝達された駆動力をフィ
ードローラ軸２１５に伝達する電磁クラッチ２２２が設
けられている。また、フィードローラ軸２１５とピック
アップローラ軸２３０との間には、フィードローラ軸２
１５に伝達された回転駆動力をピックアップローラ軸２
３０に伝達するピックアップ駆動ベルト２３１が巻き掛
けられている。フィードローラ軸２１５とリタードロー
ラ駆動軸２１７との間には、フィードローラ軸２１５に
伝達された回転駆動力をリタードローラ駆動軸２１７に
伝達するリタード駆動ベルト２２３が巻き掛けられてい
る。

【００１０】なお、カップリング２１９は、リタードロ
ーラ２０７が変位しても、回転駆動力をリタードローラ
駆動軸２１７からリタードローラ軸２１６に伝達するた
め、継手である。

【００１１】駆動力伝達装置２１３のピックアップロー
ラ２０５、フィードローラ２０６、及びリタードローラ
２０７の駆動について説明する。

【００１２】図示しない画像形成装置本体のメイン駆動
手段から与えられた回転駆動力は、駆動入力ベルト２２
１に伝達され、シート供給タイミングに応じてＯＮ−Ｏ
ＦＦ制御される電磁クラッチ２２２のアマチュア部に設
けられたプーリ２２５に入力される。

【００１３】ここで、電磁クラッチ２２２のロータ部と
一体に回転するフィードローラ軸２１５、ピックアップ
ローラ軸２３０、リタードローラ駆動軸２１７及びリタ
ードローラ軸２１６がピックアップ駆動ベルト２３１、
リタード駆動ベルト２２３によって連結されているの
で、フィードローラ軸２１５とピックアップローラ軸２
３０、リタードローラ軸２１６及びリタードローラ駆動
軸２１７は同方向に回転する。ピックアップローラ２０
５、フィードローラ２０６、及びリタードローラ２０７
は、シート供給タイミングＯＮ時に同期して回転駆動さ
れる。

【００１４】上記駆動伝達手段２１３により、シートＳ
がシート供給方向（図３、図４に示す矢印ｂ方向）に１
枚ずつ送られる際、リタードローラ２０７とシートＳと
の間の摩擦力よりも、フィードローラ２０６とシートＳ
との間の摩擦力の方が大きいため、リタードローラ２０
７は、トルクリミッタ２２０を空転させて、リタードロ
ーラ駆動軸２１７の駆動回転方向と逆方向に回転させら
れる。

【００１５】また、複数枚のシートＳが給送された際に
は、リタードローラ２０７とシートＳとの間の摩擦力に
対して、複数枚のシートＳ同士間の摩擦力が小さいこと
から、トルクリミッタ２２０が空転しない。このため、
リタードローラ２０７はリタードローラ駆動軸２１７の
回転駆動方向と同方向に回転する。これにより、複数枚
送られたシートＳの中のフィードローラ２０６側すなわ
ち最上位のシートＳとそれ以外のシートＳとを分離し、
画像形成装置本体内へのシートＳの重送を防止する。

【００１６】次に、上記構成のシート供給装置２０１に
よるシートＳの供給及び分離条件を満足する理論式につ
いて説明する。

【００１７】 Ｎ＞Ｔ／ｒμ_BP＋（μ_APP −μ_AP）Ｗ／μ_BP・・・式（１） Ｎ＜Ｔ／ｒμ_BPP −２μ_APP Ｗ／μ_BPP ・・・式（２） Ｎ＜Ｔ／ｒμ_CP・・・式（３） ここで μ_AP：ピックアップローラ２０５とシートＳ間の摩擦係
数 μ_BP：フィードローラ２０６とシートＳ間の摩擦係数 μ_CP：リタードローラ２０７とシートＳ間の摩擦係数 μ_APP ：ピックアップローラ２０５加圧部下のシートＳ
同士間の摩擦係数 μ_BPP ：フィードローラ２０６とリタードローラ２０７
とのニップ部のシートＳ間の摩擦係数 Ｎ：リタードローラ２０７の加圧力 Ｔ：トルクリミッタ２２０の空転トルク ｒ：リタードローラ２０７の半径 Ｗ：ピックアップローラ２０５の加圧力 である。

【００１８】式（１）はシート供給条件、式（２）は分
離条件、式（３）はリタードローラつれまわり条件をそ
れぞれ満足する式である。

【００１９】なお、上式中で同一のシートを用いれば各
ローラ加圧部の摩擦係数はさほど大きくばらつくことは
ないため、μ_APP ≒μ_BPP ＝μ_PPと置き換えると式
（１）、式（２）はそれぞれ、次の式（４）と式（５）
とになる。

【００２０】 Ｎ＞Ｔ／ｒμ_BP＋（μ_PP−μ_AP）Ｗ／μ_BP・・・式（４） Ｎ＜Ｔ／ｒμ_PP−２Ｗ・・・式（５） 式（３）、式（４）及び式（５）の関係をリタードロー
ラ２０７の加圧力Ｎとトルクリミッタ２２０の空転トル
クＴをパラメータとしてグラフ化したものを図５に示
す。

【００２１】同図において、斜線部が給送領域である。

【００２２】すなわち、斜線部領域を拡大するために
は、各ローラとシート間の摩擦係数を大きくするか、ピ
ックアップローラ２０５の加圧力を小さくするかが必要
となる。また、リタードローラ２０７の加圧力Ｎとトル
クリミッタ２２０の空転トルクＴとを共に大きくする方
向（図中右上の方向）の条件下にシート供給条件を設定
した方が給送領域は広くなることが理解できる。

【００２３】但し、トルクリミッタ２２０の空転トルク
を大きくするとローラ駆動における負荷トルクが増大す
るため、適正給送領域の上限（図中右上の限界）もある
程度の制約を受けることになる。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年におけ
る画像形成装置の高速化、シートの多種、多様化に伴
い、オールマイティーな給送領域を設定していくのが困
難になりつつある。すなわち、各種シートに対して重送
を未然に防止し、かつ、フィードローラと、リタードロ
ーラの耐久性を十分確保できる系の両立が達成しにくく
なってきている。

【００２５】具体的に述べれば、重送を防止するには、
トルクリミッタ空転トルクを大きくしたり、リタードロ
ーラ圧を小さくすればよいが、逆に、この系はフィード
ローラと、リタードローラの耐久性を劣化させ、長期間
使用することができなくなる。

【００２６】このため、近年のシート供給装置は、図４
で説明した電磁クラッチ２２２をステッピングモータで
構成し、各種ローラ周速を緩やかに立ち上げる駆動制御
（以下、「スローアップシート供給制御」と称す）を採
用している。

【００２７】図６はスローアップシート供給制御と通常
制御におけるローラ周速を示したグラフである。

【００２８】図中、横軸が制御時間、縦軸がローラ周速
である。

【００２９】スローアップシート供給制御は通常制御に
比べて、各種ローラが停止した状態から所望の定常速度
に達する間の急激な速度変動を緩和できることから、停
止したシートを送り出すピックアップローラとシート間
の相対的な滑りを最小限に抑えられるため、滑りロスの
ない安定したシート供給搬送が可能になるが、更なる実
験の結果、重送防止に寄与する結果も得られつつある。

【００３０】図７はスローアップシート供給制御と通常
制御において、ピックアップローラがシートに及ぼす動
的な加圧力挙動を示したグラフである。

【００３１】図中、横軸は制御時間、縦軸が加圧力であ
る。

【００３２】通常ピックアップローラはシートに対して
自重、もしくは自重＋ばね力によりシート搬送に必要な
加圧力を設定（本実験を実施したピックアップローラの
自重は約９０ｇ）しているが、図示のように、通常制御
はシート供給速度の大小に係わらない動的な加圧力変動
がスローアップシート供給制御に対して非常に大きくな
っている。すなわち、シート供給、分離条件を満足する
理論式（図５）で述べたように、重送要因のひとつであ
るピックアップローラの加圧力が著しく大きくなる通常
制御に対して、加圧力が安定化したスローアップシート
供給制御は重送に対しても有効な手段であることが判明
した。

【００３３】以上述べたように、スローアップシート供
給制御は機能的なメリットは数多くあるが、駆動系に高
価なステッピングモータを多用するため、コストＵＰに
なり、現状は比較的、上位の製品にしか採用されていな
い。

【００３４】本発明の目的は、機能面におけるアドバン
テージが多いスローアップシート供給御御を安価な構成
で確立し、コスト制約が厳しい製品に対しても対応可能
なシート供給装置と、該装置を本体に装備した画像形成
装置とを提供することである。

【００３５】

【課題を解決するための手段】本発明のシート供給装置
は、シート積載手段からシートに接触して該シートを給
送するシート給送手段を備えたシート供給装置におい
て、前記シート給送手段が、回転駆動力を受ける駆動軸
と、該駆動軸に遊嵌する給送ローラと、前記駆動軸と前
記給送ローラとを接続して前記給送ローラが前記駆動軸
より遅れて始動するようにする遅延回転力伝達体とを備
えている。

【００３６】駆動軸に加わった回転駆動力は、遅延回転
力伝達体を介して給送ローラに伝達される。このとき、
給送ローラは、遅延回転力伝達体によって、駆動軸が回
転を開始すると同時に開始することなく、遅れて回転を
開始する。すなわち、給紙ローラは、駆動軸と一体的に
急激に回転を開始するようなことがなく、駆動軸より、
ゆっくりと回転を開始する。

【００３７】従って、駆動軸と給送ローラとを接続して
いる遅延回転力伝達体が、緩衝材となって、給送ローラ
の急激な速度変動、及び、加圧力変動を緩和し、給送ロ
ーラは、シートに損傷を与えることなく、しかも、シー
トを重送することなく給送する。

【００３８】前記遅延回転力伝達体は、前記給送ローラ
が前記シートに接触した状態で前記駆動軸が回転したと
き、前記駆動軸に巻きついて前記給送ローラを前記駆動
軸と一体に回転させるコイルばねである。

【００３９】駆動軸に回転駆動力が加わると、給送ロー
ラは、コイルばねを介して回転駆動力を受け、駆動軸と
ともに回転をする。

【００４０】このとき、給送ローラは、駆動軸の回転に
直ちに追従せず、従来のステッピングモータにおけるス
ローアップシート制御と同等の立ち上がりをする。

【００４１】その後、コイルバネが駆動軸に巻き付い
て、密着した状態になると、給送ローラと駆動軸とが一
体になって回転し、給送ローラの周速度が所望の速度に
なる。

【００４２】従って、コイルばねが、緩衝材となって、
給送ローラの急激な速度変動、及び、加圧力変動を緩和
し、給送ローラは、シートに損傷を与えることなく、し
かも、シートを重送することなく給送する。

【００４３】また、コイルばねは、既在のシート搬送装
置に組み込むことができる、既在のシート搬送装置にス
ローアップシート供給制御機能を持たせることができ
る。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００４５】先ず、図１に基づいて、本発明の実施の形
態であるシート供給装置１０を、画像形成装置本体の１
例である複写機本体１０１に装備した複写機１００につ
いて説明する。

【００４６】画像形成装置１００は、画像形成装置本体
１０１の一側部に多量のシートＳを積載収納したシート
供給デッキ（シート積載手段）１０２を備えている他
に、画像形成装置本体１０１内の下部に所定量のシート
を積載収納した複数のシート供給カセット（シート積載
手段）１０３，１０５を備えている。

【００４７】シート供給デッキ１０２とシート供給カセ
ット１０３，１０５との上方には、本実施形態のシート
供給装置１０がそれぞれ配設されている。

【００４８】そして、シートＳを供給するシート供給部
としてのシート供給デッキ１０２、及び各シート供給カ
セット１０３，１０５の設置部位には、それぞれ、リタ
ード分離方式のシート分離供給手段１０６，１０７，１
０９が備えられている。

【００４９】シート供給デッキ１０２、シート供給カセ
ット１０３，１０５内のシートＳは、それぞれのシート
分離供給手段１０６，１０７，１０９から送り出される
と、先ず、回転停止しているレジストローラ対１１０に
送られて、斜行状態の矯正が行なわれる。

【００５０】次いで、シートＳは、感光体ドラム（画像
形成手段）１１１上に形成される潜像とのタイミングを
とって回転するレジストローラ対１１０により、感光体
ドラム１１１と転写帯電器１１２との間に送られる。そ
して、シートＳに感光体ドラム１１１上のトナー像が転
写される（画像形成）。

【００５１】この後、シートＳは、搬送ベルト１１３に
より定着器（定着ローラ対）１１５に送られて、転写さ
れているトナー像をシート面に定着させるための定着処
理を受ける。

【００５２】画像形成装置１００は、シートへの両面複
写を行う両面複写モードと多重複写を行う多重複写モー
ドを備えている。このため、通常複写モードの場合、定
着処理後のシートは、外シート排出ローラ対１１７によ
り機外のシート排出トレイ１１９上に排出される。

【００５３】また、両面複写モード及び多重複写モード
の場合には、内シート搬送ローラ対１１６，１１６また
はスイッチバックローラ対１２７により再シート供給パ
ス１２０及び両面搬送パス１２６を介して中間トレイ１
２１上に一時的に積載収納される。

【００５４】そして、中間トレイ１２１上に収納された
シートＳは、再シート供給装置１３０により再び画像形
成のため、レジストローラ対１１０に搬送され、以後片
面複写と同一のプロセスを経て機外に排出される。

【００５５】次に、図２に基づいて、本発明の実施形態
のシート供給装置１０の要部であるシート給送手段９を
説明する。なお、シート供給装置１０を構成しているシ
ート分離供給手段１０６，１０７，１０８については、
従来の構造とほぼ同じであるので、その図示及び動作説
明は省略することとする。

【００５６】符号１はピックアップローラ（給送ロー
ラ）を示す。符号２はピックアップローラ軸（駆動軸）
を示す。符号３はコイルばね（遅延回転力伝達体）を示
す。符号４はジョイントを示す。符号５はストッパーを
示す。符号６は回転駆動力をピックアップローラ軸２に
伝達するベルトを示す。

【００５７】図２に示すように、ピックアップローラ軸
２に遊嵌して、一端が固定されたコイルばね３は、その
他端がジョイント４に止着されている。ピックアップロ
ーラ１とジョイント４は、ピックアップローラ軸２に対
して回転可能に嵌合している。なお、ピックアップロー
ラ１、コイルばね３、及びジョイント４は、ピックアッ
プローラ軸２にそれぞれ１対設けられている。

【００５８】ピックアップローラ１は、ピックアップロ
ーラ軸２に装着された状態で、ジョイント４に溝７と突
片８との係合によって回転方向で連結され、且つ、ピッ
クアップローラ軸２に装着されるストッパ５によって抜
け止めされるようになっている。

【００５９】コイルばね３の内径φｄは、ピックアップ
ローラ軸２の外径φＤに対してφｄ＞φＤになるように
初期設定されている。さらに、コイルばね３の巻き方向
は、ピックアップローラ１を固定した状態でピックアッ
プローラ軸２がシート供給方向（矢印Ａ方向）に回転し
た際、内径が小さくなる方向に設定されている。

【００６０】次に、動作を説明する。

【００６１】ピックアップローラ１を回転すべく、ピッ
クアップローラ軸２に回転駆動力がベルト６によって入
力されると、ピックアップローラ１は、コイルばね３か
ら駆動力が伝達されて回転を始める。

【００６２】このとき、コイルばね３の捩じりトルク
が、ピックアップローラ１がシートを搬送するのに必要
なトルクに対して低く設定されているため、ピックアッ
プローラ１はピックアップローラ軸２の回転に直ちに追
従せず、ステッピングモータにおけるスローアップシー
ト供給制御（図６参照）と同等の立ち上がりをする。

【００６３】その後、コイルばね３の内径φｄがピック
アップローラ軸２の外径φＤまで縮まってコイルばね３
がピックアップローラ軸２に密着した状態になる。する
と、ピックアップローラ１とピックアップローラ軸２と
が一体になって回転し、ピックアップローラ１の周速が
所望の定常速度になる。

【００６４】本実施形態のシート供給装置１０によれ
ば、ピックアップローラ１とピックアップローラ軸２と
間の駆動力伝達手段であるコイルばね３の内径寸法、及
び捩じりトルクのチューニングを行なうだけで、ローラ
の構成や形状の異なる種々のシート供給装置に対応する
ことができ、簡単な構造にして、非常に汎用性の高いス
ローアップシート供給制御を実現することができる。

【００６５】なお、コイルばねの代わりに、ピックアッ
プローラ軸２に設けた鍔状の部材に一体を止着し、ジョ
イントに他端を止着した、ピックアップローラ軸２に平
行な複数の短冊状の板ばねであってもよい。

【００６６】

【発明の効果】本発明のシート供給装置は、機能面に秀
でたスローアップシート供給制御をステッピングモータ
等の高額部品を使用することなく、簡単で安価な構造で
達成することができるという効果を奏する。

【００６７】また、遅延回転力伝達体がコイルばねであ
ると、既在のシート搬送装置に容易に組み込むことがで
き、既在のシート搬送装置にスローアップシート供給制
御機能を簡単に備えされることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のシート供給装置を備えた
画像形成装置の概略正面断面図である。

【図２】本発明の実施の形態のシート供給装置の要部の
概略斜視図である。

【図３】従来のシート供給装置の要部正面断面図であ
る。

【図４】従来のシート供給装置の要部の概略斜視図であ
る。

【図５】従来のシート供給装置における給送領域を示す
図である。

【図６】（ａ） スローアップシート供給制御のローラ
の周速グラフ図である。 （ｂ） 通常制御のローラの周速グラフ図である。

【図７】（ａ） スローアップシート供給制御のシート
に及ぼす加圧力挙動グラフ図である。 （ｂ） 通常制御のシートに及ぼす加圧力挙動グラフ図
である。

【符号の説明】

１ ピックアップローラ（給送ローラ） ２ ピックアップローラ軸（駆動軸） ３ コイルばね（遅延回転力伝達体） ９ シート給送手段 １０ シート供給装置 １００ 複写機（画像形成装置） １０１ 複写機本体 １０２ シート供給デッキ（シート積載手段） １０３ シート供給カセット（シート積載手段） １０５ シート供給カセット（シート積載手段） １０６ シート分離供給手段 １０７ シート分離供給手段 １０９ シート分離供給手段 １１０ レジストローラ対 １１１ 感光体ドラム（画像形成装置） １１２ 転写帯電器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シート積載手段からシートに接触して該
   シートを給送するシート給送手段を備えたシート供給装
   置において、 前記シート給送手段が、回転駆動力を受ける駆動軸と、
   該駆動軸に遊嵌する給送ローラと、前記駆動軸と前記給
   送ローラとを接続して前記給送ローラが前記駆動軸より
   遅れて始動するようにする遅延回転力伝達体とを備えて
   いることを特徴とするシート供給装置。
2. 【請求項２】 前記遅延回転力伝達体が、前記給送ロー
   ラが前記シートに接触した状態で前記駆動軸が回転した
   とき、前記駆動軸に巻きついて前記給送ローラを前記駆
   動軸と一体に回転させるコイルばねであることを特徴と
   する請求項１に記載のシート供給装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２のシート供給装置と、 該シート供給装置から供給されるシートに画像を形成す
   る画像形成手段と、 を備えたことを特徴とする画像形成装置。