JP3857151B2 - 給送装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート状媒体の給送装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、積層されている紙幣、切符、用紙等の複数のシート状媒体を一枚ずつ分離して給送するための分離・給送機構およびこれを用いる複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
積層状態にある紙幣や切符あるいは用紙などのシート状媒体を一枚ずつ分離して給送する構成を備えた装置の一つに複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置等の画像形成装置がある。
画像形成装置には、積層されたシート状媒体の一つである用紙を収容している給紙カセットから用紙を一枚ずつ分離して画像形成処理部に向け給送する給紙装置が用いられている。
【０００３】
給紙装置には、用紙群から一枚ずつ分離するための構成としてＦＲＲ（feed roller-reverse roller）方式と称される構成が採用されている場合がある。
この方式では、積層されている用紙のうちで最上位に位置する用紙に当接しながら用紙の繰り出しが可能なフィードローラと、用紙をはさんでフィードローラと対向し、フィードローラとは逆方向に回転して用紙を押し戻すことが可能なリバースローラとを備え、フィードローラと用紙との間の摩擦力（Ｆ１）とリバースローラと用紙との間の摩擦力（Ｆ２）と用紙同士の間の摩擦力（Ｆ３）との関係を、Ｆ１＞Ｆ２＞Ｆ３となる関係に設定されることにより、積層されている用紙が２枚以上で重送された際に最上位に位置する用紙のみを繰り出せるようになっている。
【０００４】
この方式を用いた給紙装置では、上記各ローラの駆動機構として図 に示す構成が用いられる。
図１０において、フィードローラ３０に対向して配置されているリバースローラ３１は、片持ち梁状に支持されている回転軸３１Ａに同軸支持されており、回転軸３１Ａにはリバースローラ３１の回転制御を行うトルクリミッタ３２が配置されている。
リバースローラ３１は、回転軸３１Ａに取り付けられている従動ギヤ３１Ｂがこれに噛み合う駆動ギヤ３２に連動することにより回転力が伝えられて給紙カセット３４内に向けて用紙Ｓを押し戻す方向に回転することができる。なお、図１０では、１枚の用紙Ｓが繰り出されている状態を示しているため、リバースローラ３１により給紙カセット３４に向けて押し戻される用紙は示されていない。
【０００５】
図１０に示した給紙装置では、回転軸３１Ａを片持ち梁状に支持することによりこれに取り付けられている従動ギヤ３１Ｂの位置で発生するモーメントをリバースローラ３１で発生する圧力に置き換えてフィードローラ３０との間に設定されるニップ圧力を設定することができる。
【０００６】
上記片持ち梁状の回転軸を用いた場合のニップ圧力に関する考察結果を次に説明する。
図１１に示すように、駆動ギヤ３３が回転し、これに噛み合う従動ギヤ３１Ｂを回転させることで、従動ギヤ３１Ｂの半径に依存した従動ギヤ圧力Ｐ１が生じ、回転軸３１Ａの周方向に回転モーメントが働く。
リバースローラ３１にはトルクリミッタ３２が装備されているので、トルクリミッタ戻し力ＴＡにより反作用力が生じ、この反作用力も回転軸３１Ａの周方向における回転モーメントに寄与する。
この結果、従動ギヤ３１Ｂの半径をＲＺ、リバースローラ３１の半径をＲＳとすると、リバースローラ３１の回転軸３１Ａを中心とする回転モーメントの釣り合いから、以下の式▲１▼が導出される。
【０００７】
ＲＺ・Ｐ１＝ＲＳ・ＴＡ ・・・▲１▼
但し、ここでは、回転軸３１Ａが回転する摩擦（軸受摩擦）はゼロとして説明する。
【０００８】
図１２に示すように、回転軸３１Ａの支点ＳＰと従動ギヤ３１Ｂ間の距離をＬ１、支点ＳＰと回転軸３１Ａ等の重心（回転軸３１Ａやリバースローラ３１等を含む全体の重心）間の距離をＬ２、支点ＳＰと回転軸３１Ａの軸受部ＳＳ間の距離をＬ３、支点ＳＰとリバースローラ３１間の距離をＬ４、回転軸３１Ａ等の重心の自重をＰ２、回転軸３１Ａの軸受部の圧力をＰ３、ニップ圧力をＰＢとすると、支点ＳＰを中心とする回転モーメントの釣り合いから、以下の式▲２▼が導出される。
【０００９】
Ｌ１・Ｐ１−Ｌ２・Ｐ２＝−Ｌ３・Ｐ３＋Ｌ４・ＰＢ ・・・▲２▼
式▲１▼、▲２▼から、従動ギヤ圧力Ｐ１を消去することで、以下の式▲３▼が導出される。
【００１０】
ＰＢ＝（Ｌ１／Ｌ４）・（ＲＳ／ＲＺ）・ＴＡ＋（Ｌ３・Ｐ３−Ｌ２・Ｐ２）／Ｌ４ ・・・▲３▼
式▲３▼より、ＦＲＲ方式の給紙装置では、ニップ圧力ＰＢはトルクリミッタ戻し力ＴＡと、支点ＳＰと従動ギヤ間距離Ｌ１に比例することが判る。
【００１１】
一方、用紙Ｓの不送りが発生しないためには、フィードローラ３０と用紙Ｓ間の摩擦係数をμｒ、用紙Ｓ間の摩擦係数をμｐ、用紙１枚当たりの自重をｍとすると、前記式▲３▼のニップ圧力ＰＢが以下の式▲４▼を満足することが必要である。
【００１２】
ＰＢ＞ＴＡ／｛μｒ＋（μｐ／μｒ）・ｍ｝ ・・・▲４▼
また、重送しないためには、前記式▲３▼のニップ圧力ＰＢは、以下の式▲５▼を満足することが必要である。
【００１３】
ＰＢ＜ＴＡ／μｐ−３ｍ ・・・▲５▼
よって、不送り、重送をしないためには、式▲４▼と▲５▼により、前記式▲３▼のニップ圧力ＰＢは以下の式▲６▼を満足する必要がある。
【００１４】
ＴＡ／μｒ＋（μｐ／μｒ）・ｍ＜ＰＢ＜ＴＡ／μｐ−３ｍ ・・・▲６▼
しかしながら、例えば高湿環境下や静電気が発生しやすい環境などで用紙間に高い密着力が働く場合に、この密着力（剪断力方向に働くものとする）をＱとすれば、式▲４▼は以下の式▲４▼’に、式▲５▼はる▲５▼’になり、結果的に式▲６▼は以下の式▲６▼’になる。従って、式▲３▼のニップ圧力ＰＢの範囲は著しく狭くなる。但し、ここでは、終始用紙間に働く密着力は全て同じ値をとるものと仮定し、これを一律Ｑとしている。
【００１５】
ＰＢ＞ＴＡ／μｒ＋（μｐ／μｒ）・ｍ＋Ｑ／μｒ ・・・▲４▼’
ＰＢ＜ＴＡ／μｐ−３ｍ−２Ｑ／μｐ ・・・▲５▼’
ＴＡ／μｒ＋（μｐ／μｒ）・ｍ＋Ｑ／μｒ＜ＰＢ＜ＴＡ／μｐ−３ｍ−２Ｑ／μｐ ・・・▲６▼’
上記の結果から、ＦＲＲ方式の給紙装置では、高い密着力に対してはニップ圧力ＰＢの余裕度が低下し、密着力Ｑの大きさによっては、式▲６▼’を満足する式▲３▼で与えられるニップ圧力ＰＢが存在しない場合がある。従って、従来の構成では、不送り又は重送を起こす場合がままあった。
【００１６】
ニップ圧力ＰＢの範囲を拡大して不送りや重送を回避する方法として、片持ち梁状の回転軸３１Ａに対して複数箇所に従動ギヤを配置し、これに噛み合う駆動ギヤをそれぞれ設け、従動ギヤの噛み合い状態を回転軸３１Ａの軸方向で選択することにより回転軸２Ａの支点位置から従動ギヤに至る距離に基づくモーメントを利用してニップ圧力を変化させる方法が考えられる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、回転軸の軸方向で複数の従動ギヤを設けた場合には、平行する軸間で駆動ギヤと従動ギヤとを１カ所に設けた場合と比べて軸方向で並置されているギヤ同士のぞれぞれの噛み合いを解除することができる相対間距離、つまり噛み合いが外れる位置まで離すことができる距離が設定できないことにより噛み合い解除が難しくなる。このため、各ギヤに連動する関係となっているリバースローラはギヤの噛み合い継続により回転が拘束された状態となり、回転軸とは切り離して回転ができないことにより、ジャム（紙詰まり）発生時でのニップ部からの用紙の取り出しあるいは用紙補給が不能となる虞がある。
【００１８】
本発明の目的は、ＦＲＲ方式における不具合、つまり、一つの回転軸に複数の駆動側および従動側ギヤを備えた場合に発生する不具合に鑑み、各ギヤ同士の噛み合いを容易に解除できるようにしてジャムの解消あるいは用紙などのシート状媒体の補給が簡単に行える構成を備えた給送装置および画像形成装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、積載部から繰り出されるシート状媒体を給送する方向に回転可能なフィードローラと、該フィードローラに対向当接可能でかつトルクリミッタを介して正逆回転可能あって重送状態にある上記シート状媒体のうちで最上位以外のシート状媒体を上記積載部に向け押し戻すことができる正逆回転可能なリバースローラとを備え、上記フィードローラと上記シート状媒体との間の摩擦力と上記リバースローラと上記シート状媒体との間の摩擦力と上記シート状媒体同士間での摩擦力との相対関係により上記積載部に積載されているシート状媒体のうちで一枚のシート状媒体のみを繰り出し可能な給送装置において、上記リバースローラが設けられている回転軸およびこれと平行する駆動側回転軸には、互いに噛み合い可能な従動ギヤおよび駆動ギヤが軸方向に沿ってそれぞれ少なくとも２組以上設けられ、それら各組間で相互に噛み合い状態が選択されることにより上記回転軸への回転力の伝達が可能な構成と、上記従動ギヤとこれが設けられている回転軸との間にワンウェイクラッチを備え、上記従動ギヤと上記回転軸とは、上記シート状媒体を上記積載部に向けて押し戻す方向の回転が上記リバースローラに設定された場合に上記ワンウェイクラッチを介して結合状態とされる構成とを備えていることを特徴としている。
【００２０】
請求項２記載の発明は、積載部から繰り出されるシート状媒体を給送する方向に回転可能なフィードローラと、該フィードローラに対向当接可能でかつトルクリミッタを介して正逆回転可能あって重送状態にある上記シート状媒体のうちで最上位以外のシート状媒体を上記積載部に向け押し戻すことができる正逆回転可能なリバースローラとを備え、上記フィードローラと上記シート状媒体との間の摩擦力と上記リバースローラと上記シート状媒体との間の摩擦力と上記シート状媒体同士間での摩擦力との相対関係により上記積載部に積載されているシート状媒体のうちで一枚のシート状媒体のみを繰り出し可能な給送装置において、上記リバースローラが設けられている回転軸およびこれと平行する駆動側回転軸には、互いに噛み合い可能な従動ギヤおよび駆動ギヤが軸方向に沿ってそれぞれ少なくとも２組以上設けられ、それら各組間で相互に噛み合い状態が選択されることにより上記回転軸への回転力の伝達が可能な構成と、上記従動ギヤとこれが設けられている回転軸との間にワンウェイクラッチを備え、上記従動ギヤと上記回転軸とは、上記シート状媒体を上記積載部に向けて押し戻す方向の回転が上記リバースローラに設定された場合に上記ワンウェイクラッチを介して結合状態とされる構成とを備え、上記フィードローラは、上記リバースローラの当接が開始されて初期圧力が作用する際に上記シート状媒体を給送する方向の回転方向が設定される構成であることを特徴としている。
【００２１】
請求項３記載の発明は、積載部から繰り出されるシート状媒体を給送する方向に回転可能なフィードローラと、該フィードローラに対向当接可能でかつトルクリミッタを介して正逆回転可能あって重送状態にある上記シート状媒体のうちで最上位以外のシート状媒体を上記積載部に向け押し戻すことができる正逆回転可能なリバースローラとを備え、上記フィードローラと上記シート状媒体との間の摩擦力と上記リバースローラと上記シート状媒体との間の摩擦力と上記シート状媒体同士間での摩擦力との相対関係により上記積載部に積載されているシート状媒体のうちで一枚のシート状媒体のみを繰り出し可能な給送装置において、上記リバースローラが設けられている回転軸およびこれと平行する駆動側回転軸には、互いに噛み合い可能な従動ギヤおよび駆動ギヤが軸方向に沿ってそれぞれ少なくとも２組以上設けられ、それら各組間で相互に噛み合い状態が選択されることにより上記回転軸への回転力の伝達が可能な構成と、上記従動ギヤとこれが設けられている回転軸との間にワンウェイクラッチを備え、上記従動ギヤと上記回転軸とは、上記シート状媒体を上記積載部に向けて押し戻す方向の回転が上記リバースローラに設定された場合に上記ワンウェイクラッチを介して結合状態とされる構成とを備え、上記フィードローラは、上記リバースローラとの協働により重送状態にある上記シート状媒体を一枚分離した後若しくは給紙作業が終了して上記リバースローラからの加圧圧力を解除される画像形成終了時の少なくともいずれか一方の時期に上記シート状媒体を上記積載部に向けて押し戻す方向の回転方向が設定される構成であることを特徴としている。
【００２２】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のうちの一つに記載の給送装置において、上記ワンウェイクラッチは、上記回転軸の軸方向で変位可能に設けられ、該回転軸の軸方向で上記従動ギヤの設置位置を変更可能であることを特徴としている。
【００２３】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のうちの一つに記載の給送装置を画像形成装置に用いることを特徴としている。
【００２４】
請求項６記載の発明は、請求項２または３記載の給送装置を用いる画像形成装置において、上記フィードローラは、シート状媒体の給送が開始される画像形成開始時点若しくはシート状媒体の給送が終了する画像形成終了時点に回転方向を上記シート状媒体を積載部に向けて押し戻す方向に設定されることを特徴としている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るシート状媒体の給送装置が適用される画像形成装置の一例を示す図であり、同図に示されている画像形成装置はレーザー光による書き込みが可能なレーザプリンタである。なお、本発明における画像形成装置には、図１に示すプリンタに限らず、複写機、ファクシミリ装置および印刷機なども含まれる。
【００２６】
図１においてレーザプリンタ１は、画像形成処理部Ａを縦方向の中央に位置させ、画像形成処理部Ａを境にして上部には原稿走査部Ｂ、下部には給紙部Ｃがそれぞれ配置されている。
画像形成処理部Ａには、円筒状の潜像担持体をなす感光体２が備えられており、感光体２の周辺には、図１において時計方向に回転する感光体２の回転方向に沿って画像形成処理を実行するための帯電装置３，書き込み装置４，現像装置５，転写装置６およびクリーニング装置７が配置されている。
【００２７】
感光体２は、回転過程において帯電装置３によって一様帯電された後、書き込み装置４により画像情報に対応した静電潜像が形成され、静電潜像が現像装置５によって可視像処理されてトナー像とされると、そのトナー像が転写装置６によって給紙部Ｃに装備されている給紙装置５７から給送されるシートに対して転写される。
転写後の感光体２は、クリーニング装置７によって残留トナーや残留電荷を除去され、帯電装置３による一様帯電が施されて次回の画像形成に備えられる。
【００２８】
トナー像転写のためにシートを給送する給紙部Ｃは、画像形成処理部Ａ内に配置されている一つを含む複数の給紙カセット８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄを備えており、各給紙カセット８Ａ〜８Ｄには、重送状態にあるシートを分離可能なＦＲＲ方式の給紙装置５７Ａ、５７Ｂ、５７Ｃ、５７Ｄが備えられている。なお、符号８Ｅは、両面への画像形成対象となるシートを反転させて一旦収容可能な再給紙カセットを示し、符号８Ｆはシートのレジストタイミングを設定するレジストローラを示している。給紙装置５７Ａ〜５７Ｄからは一点鎖線で示す方向にシートが繰り出され、レジストローラ８Ｆの位置に達するようになっている。なお、ＦＲＲ方式の給紙装置の構成に関しては後で説明する。
【００２９】
転写装置６は、誘電体からなるベルトが用いられ、転写バイアスの印加によるトナー像の静電転写とシートの静電吸着を行い、吸着されたシートを定着装置９に向けて搬送する機能も備えている。
【００３０】
定着装置９は、定着ローラ９Ａおよび加圧ローラ９Ｂを備えた熱ローラ方式が採用された構成を備えており、定着ローラ９Ａに内蔵されている熱源を介した加熱と加圧ローラによる加圧圧力とによりシート上に担持されているトナーを融着させてシートに浸透させるようになっている。
【００３１】
定着後のシートは頁順あるいは画像毎などに仕分けされたシートを収容可能な複数の排紙トレイ１０Ａおよびステープラ１０Ｂをそれぞれ備えた後処理装置１０に向けて排出される場合と両面画像形成のために反転搬送路（便宜上、符号ＲＰで示す）に向けて排出される場合とが選択されるようになっている。反転搬送路ＲＰは、再給紙カセット８Ｅを経由してレジストローラ８Ｆの位置に達しており、反転されたシートが再度感光体２の転写位置に向けて繰り出されるようになっている。
後処理装置１０には、後処理を行わないシートを受容するための排紙トレイ１０Ｃも備えている。
【００３２】
原稿走査部Ｂには画像形成処理部Ａの上面に配置されている原稿載置台Ｂ１に載置された原稿を読み取るための走査光学系Ｂ２、自動原稿給送装置Ｂ３および両面画像形成時に適用される反転搬送部材Ｂ４が開閉可能な蓋部材Ｂ５内に装備されている。自動原稿給送装置Ｂ３には、原稿載置トレイＢ６に積載されている原稿を原稿載置台Ｂ１上に導入するための原稿搬送ベルトＢ７も装備されている。
【００３３】
各給紙装置５７Ａ，５７Ｂ，５７Ｃ，５７Ｄのうち、代表して一番下の給紙装置５７Ｄについて説明すると、該給紙装置５７Ｄは、給紙トレイ８Ｄに積載されたシートを繰り出すピックアップローラ１１と、フィードローラ１２と、該フィードローラ１２に圧接されたリバースローラ１３と、ガイド８Ｇと、搬送コロ８Ｈが配置されている。他の給紙装置５７Ａ，５７Ｂ，５７Ｃも同様の構成を備えている。
【００３４】
複写機は手差しトレイ８１を有しており、これに対応してＦＲＲ方式の給紙装置５７Ｅが設けられている。該給紙装置５７Ｅも給紙装置５７Ｄと同様の構成を有している。
【００３５】
図２はＦＲＲ方式の給送装置５７Ｄの詳細を示す図であり、同図によりＦＲＲ方式とこれを実施するための構成および作用について説明すると次の通りである。
図２において、シート状媒体としての用紙（以下、便宜上、シート状媒体として用紙を対象として説明する）Ｓは図示しない支持部材によって整列されており、且つ、給紙により用紙が減少しても、補給により用紙が加えられても、積載された用紙の最上面高さが一定の位置を維持するように設けられている。
符号Ｘは給紙（給送）方向を示しており、この給紙方向Ｘと直交する用紙の幅方向の中央部において給紙方向Ｘの下流側の用紙上面にはピックアップローラ１１が自重で接している。
【００３６】
給紙方向Ｘにおけるピックアップローラ１１の下流側近傍には、フィードローラ１２とリバースローラ１３が圧接状態で対向配置されている。
フィードローラ１２とリバースローラ１３とのニップ部の位置は、積載されたうちで最上面の用紙と同等の高さレベルに設定されている。
【００３７】
フィードローラ１２は、本体フレームＨ（図３参照）に片持ち状態で支持された図示しないフィードローラ駆動軸に設けられており、該フィードローラ駆動軸上に一体的に設けられたギヤ１２Ｇと同期回転する。
ギヤ１１Ｇはアイドルギヤ１４を介してピックアップローラ１１の回転軸１１Ａに一体的に設けられたギヤ１１Ｇと噛み合っている。従って、ピックアップローラ１１とフィードローラ１２とは給紙方向Ｘに用紙を送り出す向きに回転される。
【００３８】
図３に示すように、リバースローラ１３は本体フレームＨに対して本体フレームＨを支点として片持ち式に支持された回転軸１３Ａの自由端側にトルクリミッタ１５を介して正逆回転可能に設けられている。
回転軸１３Ａは、本体フレームＨの一部である補助側板Ｈ１に形成された上下方向に延びる長穴Ｈ１Ａ（図２参照）を貫通しており、該貫通する部分には鍔付きの軸受１６が上下変位可能に設けられている。
【００３９】
図２に示すように、軸受１６の下面には、補助側板Ｈ１に対して支軸１７により回動可能に支持されたレバー１８のアーム１８Ａが弾性力により当接している。この弾性力は、レバー１８の一端部１８Ｂに係止されたバネ１９の弾性によるモーメントによって与えられている。
バネ１９の付勢力により、リバースローラ１３はフィードローラ１２に圧接されている。
【００４０】
図３に示すように、回転軸１３Ａには、支点としての本体フレームＨから距離（以下、支点−支点側従動ギヤ間距離という）Ｌａの位置に支点側従動ギヤ２０が設けられ、支点から距離（以下、支点−リバースローラ側従動ギヤ間距離という）Ｌｂの位置にリバースローラ側従動ギヤ２１が設けられて、２組のギヤが装備されている。
【００４１】
本体フレームＨと補助側板Ｈ１との間には、回転軸１３Ａに略平行に駆動軸２２が支持されており、該駆動軸２２には、支点側従動ギヤ２０に対向する支点側駆動ギヤ２３と、リバースローラ側従動ギヤ２１に対向するリバースローラ側駆動ギヤ２４が設けられている。
本実施形態では、駆動側のギヤである支点側駆動ギヤ２３とリバースローラ側ギヤ２４とが一体化されて駆動軸２２に取り付けられており、本体フレームＨに固定されたモータ２５により駆動軸２２が駆動される方向に対応して回転するようになっている。
【００４２】
支点側従動ギヤ２０とリバースローラ側従動ギヤ２１とは、全周に歯部分が形成された構成を有している。これに対し、支点側駆動ギヤ２３とリバースローラ側駆動ギヤ２４とは、周方向で部分的な領域に全く歯が無く、すなわち、一歯以上のスペースを有する欠歯部分を有している。
支点側駆動ギヤ２３とリバースローラ側駆動ギヤ２４とは、給紙駆動時において互いに対向する支点側従動ギヤ２０とリバースローラ側従動ギヤ２１に対し、それぞれ歯部分のみで噛み合うことにより回転駆動力を伝えることができるようになっている。
なお、支点側従動ギヤ２０とリバースローラ側従動ギヤ２１とが欠歯部分を有する構成としてもよい。この場合には、支点側駆動ギヤ２３とリバースローラ側駆動ギヤ２４は全周が歯部分となる。
【００４３】
支点側駆動ギヤ２３とリバースローラ側駆動ギヤ２４との欠歯部分と歯部分の角度に関する位相関係は互い違いに構成されている。これを図４に基づいて詳細に説明する。
図４（Ａ）に示すように、支点側駆動ギヤ２３は、１周３２歯の構成において、一部の歯を切削して欠歯させることで、反時計回り方向に順に、４歯有りの歯部分２３Ａ、３歯無しの欠歯部分２３Ｂ、３歯有りの歯部分２３Ｃ、３歯無しの欠歯部分２３Ｄ、３歯有りの歯部分２３Ｅ、３歯無しの欠歯部分２３Ｆ、３歯有りの歯部分２３Ｇ、３歯無しの欠歯部分２３Ｈ、３歯有りの歯部分２３Ｉ、４歯無しの欠歯部分２３Ｊを有している。もちろん、一体成形により形成してもよい。
【００４４】
一方、リバースローラ側駆動ギヤ２４は、図３（Ｂ）に示すように、反時計回り方向に順に、４歯無しの欠歯部分２４Ａ、３歯有りの歯部分２４Ｂ、３歯無しの欠歯部分２４Ｃ、３歯有りの歯部分２４Ｄ、３歯無しの欠歯部分２４Ｅ、３歯有りの歯部分２４Ｆ、３歯無しの欠歯部分２４Ｇ、３歯有りの歯部分２４Ｈ、３歯無しの欠歯部分２４Ｉ、４歯有りの歯部分２４Ｊを有している。
【００４５】
支点側駆動ギヤ２３の４歯有りの歯部分２３Ａの象限には、リバースローラ側駆動ギヤ２４の４歯無しの欠歯部分２４Ａが対応し、反対に、例えば支点側駆動ギヤ２３の４歯無しの欠歯部分２３Ｊの象限には、リバースローラ側駆動ギヤ２４の４歯有りの歯部分２４Ｊが対応している。
このような歯の形成部分に関する位相関係を設定することにより、給紙駆動時には、リバースローラ側駆動ギヤ２４及び支点側駆動ギヤ２３が同時に回転駆動する際、リバースローラ側従動ギヤ２１及び支点側従動ギヤ２０に対して交互に噛み合い、いわゆる、各ギヤ組間での相互の噛み合い状態が設定されることになり、支点から異なった距離であるＬａ、Ｌｂをもって回転軸１３Ａに回転駆動力を伝える。
【００４６】
従って、ニップ圧力ＰＢを決める上記式▲３▼において、リバースローラ側従動ギヤ１１とリバースローラ側駆動ギヤ１３が噛み合う際は、距離Ｌ１は支点−リバースローラ側従動ギヤ間距離Ｌｂになり、ニップ圧力ＰＢは以下の式▲７▼になる。
ＰＢ＝（Ｌｂ／Ｌ４）・（ＲＳ／ＲＺ）・ＴＡ＋（Ｌ３・Ｐ３−Ｌ２・Ｐ２）／Ｌ４ ・・・▲７▼
また、支点側従動ギヤ１０と支点側駆動ギヤ１２が噛み合う際は、支点−従動ギヤ間距離Ｌ１は、支点−支点側従動ギヤ間距離Ｌａになり、ニップ圧力ＰＢは以下の式▲８▼になる。
【００４７】
ＰＢ＝（Ｌａ／Ｌ４）・（ＲＳ／ＲＺ）・ＴＡ＋（Ｌ３・Ｐ３−Ｌ２・Ｐ２）／Ｌ４ ・・・▲８▼
給紙時は、式▲７▼及び式▲８▼で示されるニップ圧力ＰＢが連続的に繰り返され、また、Ｌａ＜Ｌｂであることで、ニップ圧力ＰＢは式▲７▼よりも式▲８▼の方が小さいため、結果としてニップ圧力ＰＢは高低両方に変動する圧力値を示す。
【００４８】
この圧力変動を、図４に示した構成と図５に示すタイミングチャートに基づいて説明する。図４に示すように、支点側駆動ギヤ２３とリバースローラ側駆動ギヤ２４とが共に反時計回り方向に回転した際、リバースローラ側駆動ギヤ２４における４歯を有する歯部分２４Ｊが対向するリバースローラ側従動ギヤ２１に噛み合うと、支点側駆動ギヤ２３は対向する支点側従動ギヤ２０とは噛み合わないようになっている。すなわち、図５に示すように、リバースローラ側駆動ギヤ２４の噛み合いタイミングＴ１３はＯＮになり、同時に支点側駆動ギヤ２３の噛み合いタイミングＴ１２はＯＦＦになる。
このとき、ニップ圧力ＰＢは、リバースローラ側駆動ギヤ２４の方が支点側駆動ローラ２３よりも支点からの距離が長いために、圧変動（ニップ圧力ＰＢの最高値と最低値）のタイミングＴＶに示すように、最高値ＰＢｍａｘを示す。
【００４９】
ニップ圧力ＰＢの最高値ＰＢｍａｘは、歯部分２４Ｊがリバースローラ側従動ギヤ２１に接触している間、すなわち回転時間２４ｊｔの間で生じる。
【００５０】
回転時間２４ｊｔの経過後には、支点側駆動ギヤ２３における４歯を有する歯部分２３Ａが支点側従動ギヤ２０に噛み合い、且つ、リバースローラ側駆動ギヤ２４とリバースローラ側従動ギヤ２１とは噛み合わないようになっている。この場合、支点側駆動ギヤ２３の噛み合いタイミングＴ２３はＯＮになり、同時にリバースローラ側駆動ギヤ２４の噛み合いタイミングＴ２４はＯＦＦになる。
このとき、ニップ圧力ＰＢは、支点側駆動ギヤ２３の方がリバースローラ側駆動ギヤ２４よりも支点からの距離が短いために、圧変動のタイミングＴＶに示すように、最低値ＰＢｍｉｎを示す。このニップ圧力ＰＢの最低値ＰＢｍｉｎは、歯部分２３Ａが支点側従動ギヤ２０に接触している間、すなわち回転時間２３ａｔの間で生じる。
【００５１】
回転時間２３ａｔの経過後には、リバースローラ側駆動ギヤ２４における３歯を有する歯部分２４Ｂがリバースローラ側従動ギヤ２１に噛み合い、且つ、支点側駆動ギヤ２３と支点側従動ギヤ２０とは噛み合わない。この場合、リバースローラ側駆動ギヤ２４の噛み合いタイミングＴ２４はＯＮになり、同時に支点側駆動ギヤ２３の噛み合いタイミングＴ２３はＯＦＦになる。この時点でのニップ圧力ＰＢは、圧変動のタイミングＴＶに示すように、最高値ＰＢｍａｘを示す。このニップ圧力ＰＢの最高値ＰＢｍａｘは、歯部分２４ｂがリバースローラ側従動ギヤ２１に接触している間、すなわち回転時間２４ｂｔの間で生じる。
【００５２】
回転時間２４ｂｔの経過後には、支点側駆動ギヤ２３における３歯を有する歯部分２３Ｃが支点側従動ギヤ２０に噛み合い、且つ、リバースローラ側駆動ギヤ２４とリバースローラ側従動ギヤ２１とは噛み合わない。この場合、支点側駆動ギヤ２３の噛み合いタイミングＴ２３はＯＮになり、同時にリバースローラ側駆動ギヤ２４の噛み合いタイミングＴ２４はＯＦＦになる。
このとき、ニップ圧力ＰＢは、圧変動のタイミングＴＶに示すように、最低値ＰＢｍｉｎを示す。このニップ圧力ＰＢの最低値ＰＢｍｉｎは、歯部分２３Ｃが支点側従動ギヤ２０に接触している間、すなわち回転時間２３ｃｔの間で生じる。
【００５３】
以降同様に、支点側駆動ギヤ２３及びリバースローラ側駆動ギヤ２４が有する歯部分の回転範囲に応じた時間の間で、２組のギヤ同士で相互の噛み合い状態が選択されることに応じてニップ圧力ＰＢは最高値ＰＢｍａｘと最低値ＰＢｍｉｎを繰り返すこととなり、不送りの防止と重送の解消を行うことになる。
また、本実施形態における支点側駆動ギヤ２３とリバースローラ側駆動ギヤ２４とは、欠歯部分に隣接する歯部分の周方向末端の歯の寸法、つまり、この場合には、周方向での幅が他の歯の幅より狭く設定されている構成を有している。支点側駆動ギヤ２３の４歯を有する歯部分２３Ａを例にとって説明すると、図６に示すように、周方向末端の歯である２３Ａ−１と２３Ａ−４は、内方の歯である２３Ａ−２と２３Ａ−３よりも周方向での歯の幅が狭く形成されている。この構成により、欠歯部分を経て噛み合いが始まる瞬間、あるいは噛み合い状態から欠歯部分へ移行する瞬間において、支点側従動ギヤ２０及びリバースローラ側従動ギヤ２１との噛み合い率が向上し、騒音が低減する。
【００５４】
本実施形態では、上記したような支点側およびリバースローラ側の駆動ギヤ２３，２４と支点側およびリバースローラ側の従動ギヤ２０，２１との組み合わせを複数組の一つである２組とした場合、特に図３に示したように支点側従動ギヤ２０およびリバースローラ側従動ギヤ２１にそれぞれ噛み合い可能な支点側駆動ギヤ２３とリバースローラ側駆動ギヤ２４とが一体化されて駆動軸２２に対して複数組設けられている場合にリバースローラ１３の回転が拘束されてしまうのを防止できる構成とされている。以下この構成について説明する。
【００５５】
フィードローラ１２は、図示しない駆動源により正逆回転可能に設けられている。フィードローラ１２の逆転方法、つまり正規の回転方向である用紙の繰り出しが可能な回転方向に対する反対方向への回転方法としては、パルスモータを駆動源とした場合、パルスの印加制御が用いられ、また、サーボモータを駆動源とした場合、電流印加の極性を反転させる手法が用いられる。
一方、支点側およびリバースローラ側の従動ギヤ２０，２１とともにリバースローラ１３が取り付けられている回転軸１３Ａには、図７に示すように、各従動ギヤ２０，２１（図７では、便宜上、リバースローラ側従動ギヤ２１およびこれに噛み合い可能なリバースローラ側駆動ギヤ２４のみが示されている）との間にワンウェイクラッチ２６が設けられている。
ワンウェイクラッチ２６は、図７に示すように、ラチェット機構を備えた構成あるいは各従動ギヤと回転軸１３Ａとに端部が係止されて双方の回転方向に対応して捲き締めあるいは弛み作用が得られるコイルバネ等が用いられ、支点側従動ギヤ２０，リバースローラ側従動ギヤ２１から回転軸１３Ａへの回転駆動力の伝達が可能な構成とされている。従って、支点側駆動ギヤ２３、リバースローラ側駆動ギヤ２４に噛み合うことで支点側およびリバースローラ側の従動ギヤ２０，２１が回転した際に限ってリバースローラ１３への回転駆動力が回転軸１３Ａ唐伝えられることになる。換言すれば、従動ギヤ側ではなくリバースローラ１３側が駆動力伝達の駆動側とされた場合には、その駆動側からの回転駆動力は支点側およびリバースローラ側の従動ギヤ２３，２４には伝達されないことになり、従動ギヤ２０，２１がリバースローラ１３の回転とは関係なく回転軸１３Ａを支点として自由に周方向で遊動することができる。
【００５６】
本実施形態では、ワンウェイクラッチ２６の回転伝達機能として、リバースローラ１３に対してシートを積載部である給紙カセットに向けて押し戻す向きの回転方向が設定されたとき、つまり、支点側およびリバースローラ側の従動ギヤ２０，２１側から回転軸１３Ａに対してリバースローラ１３がシートを押し戻す方向の回転を設定されたときに従動ギヤ２０，２１と回転軸１３Ａとが結合状態になる機能が設定されている。
【００５７】
本実施形態は以上のような構成であるから、リバースローラ１３に対してモータ２５からの回転駆動力を伝達する場合には、ワンウェイクラッチ２６を介して支点側およびリバースローラ側の従動ギヤ２０，２１と回転軸１３Ａとが結合状態に設定される。このため、フィードローラ１２がシートを繰り出せる方向に回転すると、これに当接しているリバースローラ１３とにより給紙状態が設定され、駆動側と従動側とのギヤの噛み合い位置の違いにより従来のＦＲＲ方式の給紙装置と異なり、密着力を伴う重送回避を決める式▲５▼’の左辺値のニップ圧力ＰＢを最低値にし、且つ、不送り回避を決める式▲４▼’の左辺値であるニップ圧力ＰＢを該最低値よりも高く維持することができる。よって、密着力を伴う不送り回避を可能とし、且つ、密着力を伴う重送回避を決める式▲５▼’の密着力Ｑを大きくとることが可能となり、用紙間に密着力が働く場合の給紙分離性能を向上させることができる。
【００５８】
一方、図８において、フィードローラ１２に対してニップ圧力が作用し始める画像形成開始時あるいは重送状態にある用紙のうちの最上位のもののみを繰り出す一枚分離が終了した時点を含む給紙作業が終了して上記ニップ圧力を解除される画像形成終了時においてフィードローラ１２がシートの繰り出し方向（図８中、符号Ｘで示す方向）と逆方向（図８中、符号Ｒで示す方向）となるように回転方向が設定されると、フィードローラ１２に当接するリバースローラ１３も連動し、ニップ部において同じ方向に移動する方向（図８中、符号Ｒ１で示す方向）に回転する。このため、リバースローラ１３の回転軸１３Ａは、図７に示したように、ワンウェイクラッチ２６の回転伝達機能により、支点側およびリバースローラ側の従動ギヤ２０，２１への回転駆動力が伝達されない状態となり、従動ギヤ２０，２１自身が回転軸１３Ａの回転方向（図７中、符号Ｒ２で示す方向）と逆方向への遊動が可能となる。回転軸１３Ａの回転速度に対して多少遅くなる速度であればワンウェイクラッチ２６の係合部が後追い状態となることで支点側およびリバースローラ側の従動ギヤ２０，２１を回転軸１３Ａの回転方向と同じ方向に遊動させることもでき、図７において符号Ｒ３で示すように、相対方向への遊動ができることになる。
【００５９】
支点側およびリバースローラ側の従動ギヤ２０，２１は自身が遊動できることにより支点側およびリバースローラ側の駆動ギヤ２３，２４との噛み合い状態を解除することができ、この時点にリバースローラ１３の付勢、つまりフィードローラ１２に対する押圧付勢を解除することによりフィードローラ１２との間の加圧状態が解除される。この結果、従動ギヤ２０，２１と駆動ギヤ２３，２４との噛み合いに起因して拘束されていた回転軸１３Ａがその拘束、特に、従動ギヤ２０，２１に予め設定されている方向（シートの押し戻しが可能な方向）の回転拘束を解消され、しかも、図２に示したレバー１８によるフィードローラ１２との間の加圧関係が低減されることによりリバースローラ１３を独自に回転させることが可能となる。この場合の多少の回転とは、最小限、ニップ部に位置していたリバースローラ１３の周面部分がニップ部から外れる程度の回転量を意味する。このように、フィードローラ１２の逆転時にリバースローラ１３が独自に回転できることでニップ部にジャムを生じていたシートの取り出しあるいは加圧解除されているローラ間のニップ部に向けた用紙の補給が行えることになる。
【００６０】
次に本発明の実施形態に係る別例について説明する。
図９は、本発明の実施形態に係る別例を示す模式図であり、同図には回転軸１３Ａにおける従動ギヤ２０，２１の取付部の構成が示されている。
図９において、回転軸１３Ａに取り付けられる支点側およびリバースローラ側の従動ギヤ２０，２１（便宜上、図９には支点側従動ギヤ２０が対象として示されている）は、回転軸１３Ａに対して回転軸１３Ａの軸方向に沿った両側をストッパ２７により挟持されている。
ストッパ２７は、回転軸１３Ａに対して締結部材の圧接力を利用して摩擦係合可能な部材であり、締結状態を緩められることにより回転軸１３Ａの軸方向に移動することができる。これにより、回転軸１３Ａの新たな位置にストッパ２７を位置決めして締結すると、従動ギヤ２０が回転軸１３Ａの軸方向の位置を変更されることになる。
【００６１】
本例は以上のような構成であるから、回転軸１３Ａの軸方向で従動ギヤ２０の位置を変更することができる。この結果、片持ち梁状の回転軸１３Ａにおける支点位置からの距離を変更することができ、この距離に対応した位置でのフィードローラ１２とリバースローラ１３との間での加圧圧力、いわゆるニップ圧力を設定することができる。本例によれば、ニップ圧力を適正化することにより、シートの不送り防止と重送解消のために必要なニップ圧力を確保することができる。なお、上記実施形態ではカラープリンタに用いられる用紙をシート状媒体として説明したが、本発明ではこのような画像形成装置を対象とするだけでなく、紙幣や切符などの柔軟性を有するシート状媒体の給送装置を対象とすることも可能である。
【００６２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、リバースローラが設けられている回転軸およびこれと平行する駆動側回転軸において互いに噛み合い可能な従動ギヤおよび駆動ギヤが少なくとも２組以上設けられて各組間で相互に噛み合い状態が選択される構成を対象とした場合に従動ギヤと回転軸とがワンウェイクラッチを介してリバースローラがシート状媒体を押し戻す方向に回転した際に結合状態を設定されるので、リバースローラと一体の回転軸側がシート状媒体を押し戻す方向に回転した場合には従動ギヤが回転軸と非結合状態とされる。これにより、従動ギヤと駆動ギヤとの噛み合いが解除できることになり、従動ギヤによるリバースローラ側の回転拘束状態が解除されて、リバースローラ自身による回転が行え、ニップ部からのシート状媒体の取り出しあるいは補給の際にリバースローラをその要求に沿った方向に回転させることが可能となる。
【００６３】
請求項２記載の発明によれば、リバースローラの当接が開始されてリバースローラからの初期圧力が作用する際にフィードローラがシート状媒体を押し戻す方向に回転するので、シート状媒体の繰り出しが行われる時点にワンウェイクラッチを介した回転軸と従動ギヤとの結合状態が解除され、請求項１記載の発明による作用と同様に、リバースローラ自身による回転が行え、ニップ部に向けた用紙の補給が可能となる。しかも、フィードローラはシート状媒体を繰り出す部材であるので、一旦シート状媒体を押し戻す方向に回転した後、そのシート状媒体を繰り出す方向に回転することになり、リバースローラの当接と相俟ってシート状媒体の重送および不送りを防止することが可能となる。
【００６４】
請求項３記載の発明によれば、フィードローラが重送状態にあるシート状媒体を分離して一枚分離した後若しくは給紙作業が終了して上記リバースローラからの加圧圧力を解除される画像形成終了時の少なくともいずれか一方の時期にシート状媒体を押し戻す方向に回転することができるので、シート状媒体の分離後にリバースローラ自身による回転を可能にすることができ、これにより、ジャムを生じた場合のシート状媒体の取り出しが可能となる。
【００６５】
請求項４記載の発明によれば、ワンウェイクラッチが回転軸の軸方向の位置を変更可能であるので、ワンウェイクラッチと共に従動ギヤの位置も変更することができ、これにより、片持ち梁状に支持されている回転軸上で発生するモーメントを変化させて従動ギヤからフィードローラへの加圧圧力、換言すれば、ニップ圧力を変化させてシート状媒体の分離機能を向上させることが可能となる。
【００６６】
請求項５記載の発明によれば、シート状媒体の繰り出し位置で重送状態および不送り状態を解消するフィードローラとリバースローラとの間の加圧圧力、換言すればニップ圧力を変化させることによりシート状媒体の分離機能を向上できると共にリバースローラの回転を拘束しないようにできることによりニップ部にジャムが発生した場合のシート状媒体の取り出しあるいは補給を容易に行うことが可能となる。
【００６７】
請求項６記載の発明によれば、画像形成開始時あるいは画像形成終了時にフィードローラがシート状媒体を押し戻す方向に回転できるようになっているので、請求項１記載の発明における作用と同様に、リバースローラ自身による回転が可能となり、ジャムを生じているシート状媒体の取り出しや補給が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による給送装置を適用する画像形成装置の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態におけるシート状媒体の給送装置の要部正面図である。
【図３】駆動ギヤと従動ギヤの組数と位置関係を示す概要平面図である。
【図４】駆動ギヤの歯形状を示す図であり、（Ａ）は支点側駆動ギヤを、（Ｂ）はリバースローラ側駆動ギヤを示している。
【図５】駆動ギヤのＯＮ・ＯＦＦ状態を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】駆動ギヤの歯部分の形状を示す要部正面図ある。
【図７】従動ギヤとこれが設けられている回転軸との設置関係を説明するために回転軸の軸方向と直角な方向から見た模式図である。
【図８】図７に示した回転軸に有するリバースローラに対するフィードローラの回転方向での連動関係を示す模式図である。
【図９】本発明の実施形態における別例による回転軸と従動ギヤとの設置構造を説明するための模式図である。
【図１０】ＦＲＲ方式の給紙装置の要部正面図である。
【図１１】ＦＲＲ方式の給紙装置におけるリバースローラ回転軸を中心とした力関係図である。
【図１２】ＦＲＲ方式の給紙装置における支点を中心とした力関係図である。
【符号の説明】
１ 画像形成装置の一つであるプリンタ
１２ フィードローラ
１３ リバースローラ
１３Ａ 回転軸
２０ 従動ギヤの一つである支点側従動ギヤ
２１ 従動ギヤの他の一つであるリバースローラ側ギヤ
２３ 駆動ギヤの一つである支点側駆動ギヤ
２４ 駆動ギヤの他の一つであるリバースローラ側駆動ギヤ
２６ ワンウェイクラッチ
２７ ストッパ
【発明の属する技術分野】
本発明は、シート状媒体の給送装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、積層されている紙幣、切符、用紙等の複数のシート状媒体を一枚ずつ分離して給送するための分離・給送機構およびこれを用いる複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
積層状態にある紙幣や切符あるいは用紙などのシート状媒体を一枚ずつ分離して給送する構成を備えた装置の一つに複写機やプリンタあるいはファクシミリ装置等の画像形成装置がある。
画像形成装置には、積層されたシート状媒体の一つである用紙を収容している給紙カセットから用紙を一枚ずつ分離して画像形成処理部に向け給送する給紙装置が用いられている。
【０００３】
給紙装置には、用紙群から一枚ずつ分離するための構成としてＦＲＲ（feed roller-reverse roller）方式と称される構成が採用されている場合がある。
この方式では、積層されている用紙のうちで最上位に位置する用紙に当接しながら用紙の繰り出しが可能なフィードローラと、用紙をはさんでフィードローラと対向し、フィードローラとは逆方向に回転して用紙を押し戻すことが可能なリバースローラとを備え、フィードローラと用紙との間の摩擦力（Ｆ１）とリバースローラと用紙との間の摩擦力（Ｆ２）と用紙同士の間の摩擦力（Ｆ３）との関係を、Ｆ１＞Ｆ２＞Ｆ３となる関係に設定されることにより、積層されている用紙が２枚以上で重送された際に最上位に位置する用紙のみを繰り出せるようになっている。
【０００４】
この方式を用いた給紙装置では、上記各ローラの駆動機構として図 に示す構成が用いられる。
図１０において、フィードローラ３０に対向して配置されているリバースローラ３１は、片持ち梁状に支持されている回転軸３１Ａに同軸支持されており、回転軸３１Ａにはリバースローラ３１の回転制御を行うトルクリミッタ３２が配置されている。
リバースローラ３１は、回転軸３１Ａに取り付けられている従動ギヤ３１Ｂがこれに噛み合う駆動ギヤ３２に連動することにより回転力が伝えられて給紙カセット３４内に向けて用紙Ｓを押し戻す方向に回転することができる。なお、図１０では、１枚の用紙Ｓが繰り出されている状態を示しているため、リバースローラ３１により給紙カセット３４に向けて押し戻される用紙は示されていない。
【０００５】
図１０に示した給紙装置では、回転軸３１Ａを片持ち梁状に支持することによりこれに取り付けられている従動ギヤ３１Ｂの位置で発生するモーメントをリバースローラ３１で発生する圧力に置き換えてフィードローラ３０との間に設定されるニップ圧力を設定することができる。
【０００６】
上記片持ち梁状の回転軸を用いた場合のニップ圧力に関する考察結果を次に説明する。
図１１に示すように、駆動ギヤ３３が回転し、これに噛み合う従動ギヤ３１Ｂを回転させることで、従動ギヤ３１Ｂの半径に依存した従動ギヤ圧力Ｐ１が生じ、回転軸３１Ａの周方向に回転モーメントが働く。
リバースローラ３１にはトルクリミッタ３２が装備されているので、トルクリミッタ戻し力ＴＡにより反作用力が生じ、この反作用力も回転軸３１Ａの周方向における回転モーメントに寄与する。
この結果、従動ギヤ３１Ｂの半径をＲＺ、リバースローラ３１の半径をＲＳとすると、リバースローラ３１の回転軸３１Ａを中心とする回転モーメントの釣り合いから、以下の式▲１▼が導出される。
【０００７】
ＲＺ・Ｐ１＝ＲＳ・ＴＡ ・・・▲１▼
但し、ここでは、回転軸３１Ａが回転する摩擦（軸受摩擦）はゼロとして説明する。
【０００８】
図１２に示すように、回転軸３１Ａの支点ＳＰと従動ギヤ３１Ｂ間の距離をＬ１、支点ＳＰと回転軸３１Ａ等の重心（回転軸３１Ａやリバースローラ３１等を含む全体の重心）間の距離をＬ２、支点ＳＰと回転軸３１Ａの軸受部ＳＳ間の距離をＬ３、支点ＳＰとリバースローラ３１間の距離をＬ４、回転軸３１Ａ等の重心の自重をＰ２、回転軸３１Ａの軸受部の圧力をＰ３、ニップ圧力をＰＢとすると、支点ＳＰを中心とする回転モーメントの釣り合いから、以下の式▲２▼が導出される。
【０００９】
Ｌ１・Ｐ１−Ｌ２・Ｐ２＝−Ｌ３・Ｐ３＋Ｌ４・ＰＢ ・・・▲２▼
式▲１▼、▲２▼から、従動ギヤ圧力Ｐ１を消去することで、以下の式▲３▼が導出される。
【００１０】
ＰＢ＝（Ｌ１／Ｌ４）・（ＲＳ／ＲＺ）・ＴＡ＋（Ｌ３・Ｐ３−Ｌ２・Ｐ２）／Ｌ４ ・・・▲３▼
式▲３▼より、ＦＲＲ方式の給紙装置では、ニップ圧力ＰＢはトルクリミッタ戻し力ＴＡと、支点ＳＰと従動ギヤ間距離Ｌ１に比例することが判る。
【００１１】
一方、用紙Ｓの不送りが発生しないためには、フィードローラ３０と用紙Ｓ間の摩擦係数をμｒ、用紙Ｓ間の摩擦係数をμｐ、用紙１枚当たりの自重をｍとすると、前記式▲３▼のニップ圧力ＰＢが以下の式▲４▼を満足することが必要である。
【００１２】
ＰＢ＞ＴＡ／｛μｒ＋（μｐ／μｒ）・ｍ｝ ・・・▲４▼
また、重送しないためには、前記式▲３▼のニップ圧力ＰＢは、以下の式▲５▼を満足することが必要である。
【００１３】
ＰＢ＜ＴＡ／μｐ−３ｍ ・・・▲５▼
よって、不送り、重送をしないためには、式▲４▼と▲５▼により、前記式▲３▼のニップ圧力ＰＢは以下の式▲６▼を満足する必要がある。
【００１４】
ＴＡ／μｒ＋（μｐ／μｒ）・ｍ＜ＰＢ＜ＴＡ／μｐ−３ｍ ・・・▲６▼
しかしながら、例えば高湿環境下や静電気が発生しやすい環境などで用紙間に高い密着力が働く場合に、この密着力（剪断力方向に働くものとする）をＱとすれば、式▲４▼は以下の式▲４▼’に、式▲５▼はる▲５▼’になり、結果的に式▲６▼は以下の式▲６▼’になる。従って、式▲３▼のニップ圧力ＰＢの範囲は著しく狭くなる。但し、ここでは、終始用紙間に働く密着力は全て同じ値をとるものと仮定し、これを一律Ｑとしている。
【００１５】
ＰＢ＞ＴＡ／μｒ＋（μｐ／μｒ）・ｍ＋Ｑ／μｒ ・・・▲４▼’
ＰＢ＜ＴＡ／μｐ−３ｍ−２Ｑ／μｐ ・・・▲５▼’
ＴＡ／μｒ＋（μｐ／μｒ）・ｍ＋Ｑ／μｒ＜ＰＢ＜ＴＡ／μｐ−３ｍ−２Ｑ／μｐ ・・・▲６▼’
上記の結果から、ＦＲＲ方式の給紙装置では、高い密着力に対してはニップ圧力ＰＢの余裕度が低下し、密着力Ｑの大きさによっては、式▲６▼’を満足する式▲３▼で与えられるニップ圧力ＰＢが存在しない場合がある。従って、従来の構成では、不送り又は重送を起こす場合がままあった。
【００１６】
ニップ圧力ＰＢの範囲を拡大して不送りや重送を回避する方法として、片持ち梁状の回転軸３１Ａに対して複数箇所に従動ギヤを配置し、これに噛み合う駆動ギヤをそれぞれ設け、従動ギヤの噛み合い状態を回転軸３１Ａの軸方向で選択することにより回転軸２Ａの支点位置から従動ギヤに至る距離に基づくモーメントを利用してニップ圧力を変化させる方法が考えられる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、回転軸の軸方向で複数の従動ギヤを設けた場合には、平行する軸間で駆動ギヤと従動ギヤとを１カ所に設けた場合と比べて軸方向で並置されているギヤ同士のぞれぞれの噛み合いを解除することができる相対間距離、つまり噛み合いが外れる位置まで離すことができる距離が設定できないことにより噛み合い解除が難しくなる。このため、各ギヤに連動する関係となっているリバースローラはギヤの噛み合い継続により回転が拘束された状態となり、回転軸とは切り離して回転ができないことにより、ジャム（紙詰まり）発生時でのニップ部からの用紙の取り出しあるいは用紙補給が不能となる虞がある。
【００１８】
本発明の目的は、ＦＲＲ方式における不具合、つまり、一つの回転軸に複数の駆動側および従動側ギヤを備えた場合に発生する不具合に鑑み、各ギヤ同士の噛み合いを容易に解除できるようにしてジャムの解消あるいは用紙などのシート状媒体の補給が簡単に行える構成を備えた給送装置および画像形成装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、積載部から繰り出されるシート状媒体を給送する方向に回転可能なフィードローラと、該フィードローラに対向当接可能でかつトルクリミッタを介して正逆回転可能あって重送状態にある上記シート状媒体のうちで最上位以外のシート状媒体を上記積載部に向け押し戻すことができる正逆回転可能なリバースローラとを備え、上記フィードローラと上記シート状媒体との間の摩擦力と上記リバースローラと上記シート状媒体との間の摩擦力と上記シート状媒体同士間での摩擦力との相対関係により上記積載部に積載されているシート状媒体のうちで一枚のシート状媒体のみを繰り出し可能な給送装置において、上記リバースローラが設けられている回転軸およびこれと平行する駆動側回転軸には、互いに噛み合い可能な従動ギヤおよび駆動ギヤが軸方向に沿ってそれぞれ少なくとも２組以上設けられ、それら各組間で相互に噛み合い状態が選択されることにより上記回転軸への回転力の伝達が可能な構成と、上記従動ギヤとこれが設けられている回転軸との間にワンウェイクラッチを備え、上記従動ギヤと上記回転軸とは、上記シート状媒体を上記積載部に向けて押し戻す方向の回転が上記リバースローラに設定された場合に上記ワンウェイクラッチを介して結合状態とされる構成とを備えていることを特徴としている。
【００２０】
請求項２記載の発明は、積載部から繰り出されるシート状媒体を給送する方向に回転可能なフィードローラと、該フィードローラに対向当接可能でかつトルクリミッタを介して正逆回転可能あって重送状態にある上記シート状媒体のうちで最上位以外のシート状媒体を上記積載部に向け押し戻すことができる正逆回転可能なリバースローラとを備え、上記フィードローラと上記シート状媒体との間の摩擦力と上記リバースローラと上記シート状媒体との間の摩擦力と上記シート状媒体同士間での摩擦力との相対関係により上記積載部に積載されているシート状媒体のうちで一枚のシート状媒体のみを繰り出し可能な給送装置において、上記リバースローラが設けられている回転軸およびこれと平行する駆動側回転軸には、互いに噛み合い可能な従動ギヤおよび駆動ギヤが軸方向に沿ってそれぞれ少なくとも２組以上設けられ、それら各組間で相互に噛み合い状態が選択されることにより上記回転軸への回転力の伝達が可能な構成と、上記従動ギヤとこれが設けられている回転軸との間にワンウェイクラッチを備え、上記従動ギヤと上記回転軸とは、上記シート状媒体を上記積載部に向けて押し戻す方向の回転が上記リバースローラに設定された場合に上記ワンウェイクラッチを介して結合状態とされる構成とを備え、上記フィードローラは、上記リバースローラの当接が開始されて初期圧力が作用する際に上記シート状媒体を給送する方向の回転方向が設定される構成であることを特徴としている。
【００２１】
請求項３記載の発明は、積載部から繰り出されるシート状媒体を給送する方向に回転可能なフィードローラと、該フィードローラに対向当接可能でかつトルクリミッタを介して正逆回転可能あって重送状態にある上記シート状媒体のうちで最上位以外のシート状媒体を上記積載部に向け押し戻すことができる正逆回転可能なリバースローラとを備え、上記フィードローラと上記シート状媒体との間の摩擦力と上記リバースローラと上記シート状媒体との間の摩擦力と上記シート状媒体同士間での摩擦力との相対関係により上記積載部に積載されているシート状媒体のうちで一枚のシート状媒体のみを繰り出し可能な給送装置において、上記リバースローラが設けられている回転軸およびこれと平行する駆動側回転軸には、互いに噛み合い可能な従動ギヤおよび駆動ギヤが軸方向に沿ってそれぞれ少なくとも２組以上設けられ、それら各組間で相互に噛み合い状態が選択されることにより上記回転軸への回転力の伝達が可能な構成と、上記従動ギヤとこれが設けられている回転軸との間にワンウェイクラッチを備え、上記従動ギヤと上記回転軸とは、上記シート状媒体を上記積載部に向けて押し戻す方向の回転が上記リバースローラに設定された場合に上記ワンウェイクラッチを介して結合状態とされる構成とを備え、上記フィードローラは、上記リバースローラとの協働により重送状態にある上記シート状媒体を一枚分離した後若しくは給紙作業が終了して上記リバースローラからの加圧圧力を解除される画像形成終了時の少なくともいずれか一方の時期に上記シート状媒体を上記積載部に向けて押し戻す方向の回転方向が設定される構成であることを特徴としている。
【００２２】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のうちの一つに記載の給送装置において、上記ワンウェイクラッチは、上記回転軸の軸方向で変位可能に設けられ、該回転軸の軸方向で上記従動ギヤの設置位置を変更可能であることを特徴としている。
【００２３】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のうちの一つに記載の給送装置を画像形成装置に用いることを特徴としている。
【００２４】
請求項６記載の発明は、請求項２または３記載の給送装置を用いる画像形成装置において、上記フィードローラは、シート状媒体の給送が開始される画像形成開始時点若しくはシート状媒体の給送が終了する画像形成終了時点に回転方向を上記シート状媒体を積載部に向けて押し戻す方向に設定されることを特徴としている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るシート状媒体の給送装置が適用される画像形成装置の一例を示す図であり、同図に示されている画像形成装置はレーザー光による書き込みが可能なレーザプリンタである。なお、本発明における画像形成装置には、図１に示すプリンタに限らず、複写機、ファクシミリ装置および印刷機なども含まれる。
【００２６】
図１においてレーザプリンタ１は、画像形成処理部Ａを縦方向の中央に位置させ、画像形成処理部Ａを境にして上部には原稿走査部Ｂ、下部には給紙部Ｃがそれぞれ配置されている。
画像形成処理部Ａには、円筒状の潜像担持体をなす感光体２が備えられており、感光体２の周辺には、図１において時計方向に回転する感光体２の回転方向に沿って画像形成処理を実行するための帯電装置３，書き込み装置４，現像装置５，転写装置６およびクリーニング装置７が配置されている。
【００２７】
感光体２は、回転過程において帯電装置３によって一様帯電された後、書き込み装置４により画像情報に対応した静電潜像が形成され、静電潜像が現像装置５によって可視像処理されてトナー像とされると、そのトナー像が転写装置６によって給紙部Ｃに装備されている給紙装置５７から給送されるシートに対して転写される。
転写後の感光体２は、クリーニング装置７によって残留トナーや残留電荷を除去され、帯電装置３による一様帯電が施されて次回の画像形成に備えられる。
【００２８】
トナー像転写のためにシートを給送する給紙部Ｃは、画像形成処理部Ａ内に配置されている一つを含む複数の給紙カセット８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄを備えており、各給紙カセット８Ａ〜８Ｄには、重送状態にあるシートを分離可能なＦＲＲ方式の給紙装置５７Ａ、５７Ｂ、５７Ｃ、５７Ｄが備えられている。なお、符号８Ｅは、両面への画像形成対象となるシートを反転させて一旦収容可能な再給紙カセットを示し、符号８Ｆはシートのレジストタイミングを設定するレジストローラを示している。給紙装置５７Ａ〜５７Ｄからは一点鎖線で示す方向にシートが繰り出され、レジストローラ８Ｆの位置に達するようになっている。なお、ＦＲＲ方式の給紙装置の構成に関しては後で説明する。
【００２９】
転写装置６は、誘電体からなるベルトが用いられ、転写バイアスの印加によるトナー像の静電転写とシートの静電吸着を行い、吸着されたシートを定着装置９に向けて搬送する機能も備えている。
【００３０】
定着装置９は、定着ローラ９Ａおよび加圧ローラ９Ｂを備えた熱ローラ方式が採用された構成を備えており、定着ローラ９Ａに内蔵されている熱源を介した加熱と加圧ローラによる加圧圧力とによりシート上に担持されているトナーを融着させてシートに浸透させるようになっている。
【００３１】
定着後のシートは頁順あるいは画像毎などに仕分けされたシートを収容可能な複数の排紙トレイ１０Ａおよびステープラ１０Ｂをそれぞれ備えた後処理装置１０に向けて排出される場合と両面画像形成のために反転搬送路（便宜上、符号ＲＰで示す）に向けて排出される場合とが選択されるようになっている。反転搬送路ＲＰは、再給紙カセット８Ｅを経由してレジストローラ８Ｆの位置に達しており、反転されたシートが再度感光体２の転写位置に向けて繰り出されるようになっている。
後処理装置１０には、後処理を行わないシートを受容するための排紙トレイ１０Ｃも備えている。
【００３２】
原稿走査部Ｂには画像形成処理部Ａの上面に配置されている原稿載置台Ｂ１に載置された原稿を読み取るための走査光学系Ｂ２、自動原稿給送装置Ｂ３および両面画像形成時に適用される反転搬送部材Ｂ４が開閉可能な蓋部材Ｂ５内に装備されている。自動原稿給送装置Ｂ３には、原稿載置トレイＢ６に積載されている原稿を原稿載置台Ｂ１上に導入するための原稿搬送ベルトＢ７も装備されている。
【００３３】
各給紙装置５７Ａ，５７Ｂ，５７Ｃ，５７Ｄのうち、代表して一番下の給紙装置５７Ｄについて説明すると、該給紙装置５７Ｄは、給紙トレイ８Ｄに積載されたシートを繰り出すピックアップローラ１１と、フィードローラ１２と、該フィードローラ１２に圧接されたリバースローラ１３と、ガイド８Ｇと、搬送コロ８Ｈが配置されている。他の給紙装置５７Ａ，５７Ｂ，５７Ｃも同様の構成を備えている。
【００３４】
複写機は手差しトレイ８１を有しており、これに対応してＦＲＲ方式の給紙装置５７Ｅが設けられている。該給紙装置５７Ｅも給紙装置５７Ｄと同様の構成を有している。
【００３５】
図２はＦＲＲ方式の給送装置５７Ｄの詳細を示す図であり、同図によりＦＲＲ方式とこれを実施するための構成および作用について説明すると次の通りである。
図２において、シート状媒体としての用紙（以下、便宜上、シート状媒体として用紙を対象として説明する）Ｓは図示しない支持部材によって整列されており、且つ、給紙により用紙が減少しても、補給により用紙が加えられても、積載された用紙の最上面高さが一定の位置を維持するように設けられている。
符号Ｘは給紙（給送）方向を示しており、この給紙方向Ｘと直交する用紙の幅方向の中央部において給紙方向Ｘの下流側の用紙上面にはピックアップローラ１１が自重で接している。
【００３６】
給紙方向Ｘにおけるピックアップローラ１１の下流側近傍には、フィードローラ１２とリバースローラ１３が圧接状態で対向配置されている。
フィードローラ１２とリバースローラ１３とのニップ部の位置は、積載されたうちで最上面の用紙と同等の高さレベルに設定されている。
【００３７】
フィードローラ１２は、本体フレームＨ（図３参照）に片持ち状態で支持された図示しないフィードローラ駆動軸に設けられており、該フィードローラ駆動軸上に一体的に設けられたギヤ１２Ｇと同期回転する。
ギヤ１１Ｇはアイドルギヤ１４を介してピックアップローラ１１の回転軸１１Ａに一体的に設けられたギヤ１１Ｇと噛み合っている。従って、ピックアップローラ１１とフィードローラ１２とは給紙方向Ｘに用紙を送り出す向きに回転される。
【００３８】
図３に示すように、リバースローラ１３は本体フレームＨに対して本体フレームＨを支点として片持ち式に支持された回転軸１３Ａの自由端側にトルクリミッタ１５を介して正逆回転可能に設けられている。
回転軸１３Ａは、本体フレームＨの一部である補助側板Ｈ１に形成された上下方向に延びる長穴Ｈ１Ａ（図２参照）を貫通しており、該貫通する部分には鍔付きの軸受１６が上下変位可能に設けられている。
【００３９】
図２に示すように、軸受１６の下面には、補助側板Ｈ１に対して支軸１７により回動可能に支持されたレバー１８のアーム１８Ａが弾性力により当接している。この弾性力は、レバー１８の一端部１８Ｂに係止されたバネ１９の弾性によるモーメントによって与えられている。
バネ１９の付勢力により、リバースローラ１３はフィードローラ１２に圧接されている。
【００４０】
図３に示すように、回転軸１３Ａには、支点としての本体フレームＨから距離（以下、支点−支点側従動ギヤ間距離という）Ｌａの位置に支点側従動ギヤ２０が設けられ、支点から距離（以下、支点−リバースローラ側従動ギヤ間距離という）Ｌｂの位置にリバースローラ側従動ギヤ２１が設けられて、２組のギヤが装備されている。
【００４１】
本体フレームＨと補助側板Ｈ１との間には、回転軸１３Ａに略平行に駆動軸２２が支持されており、該駆動軸２２には、支点側従動ギヤ２０に対向する支点側駆動ギヤ２３と、リバースローラ側従動ギヤ２１に対向するリバースローラ側駆動ギヤ２４が設けられている。
本実施形態では、駆動側のギヤである支点側駆動ギヤ２３とリバースローラ側ギヤ２４とが一体化されて駆動軸２２に取り付けられており、本体フレームＨに固定されたモータ２５により駆動軸２２が駆動される方向に対応して回転するようになっている。
【００４２】
支点側従動ギヤ２０とリバースローラ側従動ギヤ２１とは、全周に歯部分が形成された構成を有している。これに対し、支点側駆動ギヤ２３とリバースローラ側駆動ギヤ２４とは、周方向で部分的な領域に全く歯が無く、すなわち、一歯以上のスペースを有する欠歯部分を有している。
支点側駆動ギヤ２３とリバースローラ側駆動ギヤ２４とは、給紙駆動時において互いに対向する支点側従動ギヤ２０とリバースローラ側従動ギヤ２１に対し、それぞれ歯部分のみで噛み合うことにより回転駆動力を伝えることができるようになっている。
なお、支点側従動ギヤ２０とリバースローラ側従動ギヤ２１とが欠歯部分を有する構成としてもよい。この場合には、支点側駆動ギヤ２３とリバースローラ側駆動ギヤ２４は全周が歯部分となる。
【００４３】
支点側駆動ギヤ２３とリバースローラ側駆動ギヤ２４との欠歯部分と歯部分の角度に関する位相関係は互い違いに構成されている。これを図４に基づいて詳細に説明する。
図４（Ａ）に示すように、支点側駆動ギヤ２３は、１周３２歯の構成において、一部の歯を切削して欠歯させることで、反時計回り方向に順に、４歯有りの歯部分２３Ａ、３歯無しの欠歯部分２３Ｂ、３歯有りの歯部分２３Ｃ、３歯無しの欠歯部分２３Ｄ、３歯有りの歯部分２３Ｅ、３歯無しの欠歯部分２３Ｆ、３歯有りの歯部分２３Ｇ、３歯無しの欠歯部分２３Ｈ、３歯有りの歯部分２３Ｉ、４歯無しの欠歯部分２３Ｊを有している。もちろん、一体成形により形成してもよい。
【００４４】
一方、リバースローラ側駆動ギヤ２４は、図３（Ｂ）に示すように、反時計回り方向に順に、４歯無しの欠歯部分２４Ａ、３歯有りの歯部分２４Ｂ、３歯無しの欠歯部分２４Ｃ、３歯有りの歯部分２４Ｄ、３歯無しの欠歯部分２４Ｅ、３歯有りの歯部分２４Ｆ、３歯無しの欠歯部分２４Ｇ、３歯有りの歯部分２４Ｈ、３歯無しの欠歯部分２４Ｉ、４歯有りの歯部分２４Ｊを有している。
【００４５】
支点側駆動ギヤ２３の４歯有りの歯部分２３Ａの象限には、リバースローラ側駆動ギヤ２４の４歯無しの欠歯部分２４Ａが対応し、反対に、例えば支点側駆動ギヤ２３の４歯無しの欠歯部分２３Ｊの象限には、リバースローラ側駆動ギヤ２４の４歯有りの歯部分２４Ｊが対応している。
このような歯の形成部分に関する位相関係を設定することにより、給紙駆動時には、リバースローラ側駆動ギヤ２４及び支点側駆動ギヤ２３が同時に回転駆動する際、リバースローラ側従動ギヤ２１及び支点側従動ギヤ２０に対して交互に噛み合い、いわゆる、各ギヤ組間での相互の噛み合い状態が設定されることになり、支点から異なった距離であるＬａ、Ｌｂをもって回転軸１３Ａに回転駆動力を伝える。
【００４６】
従って、ニップ圧力ＰＢを決める上記式▲３▼において、リバースローラ側従動ギヤ１１とリバースローラ側駆動ギヤ１３が噛み合う際は、距離Ｌ１は支点−リバースローラ側従動ギヤ間距離Ｌｂになり、ニップ圧力ＰＢは以下の式▲７▼になる。
ＰＢ＝（Ｌｂ／Ｌ４）・（ＲＳ／ＲＺ）・ＴＡ＋（Ｌ３・Ｐ３−Ｌ２・Ｐ２）／Ｌ４ ・・・▲７▼
また、支点側従動ギヤ１０と支点側駆動ギヤ１２が噛み合う際は、支点−従動ギヤ間距離Ｌ１は、支点−支点側従動ギヤ間距離Ｌａになり、ニップ圧力ＰＢは以下の式▲８▼になる。
【００４７】
ＰＢ＝（Ｌａ／Ｌ４）・（ＲＳ／ＲＺ）・ＴＡ＋（Ｌ３・Ｐ３−Ｌ２・Ｐ２）／Ｌ４ ・・・▲８▼
給紙時は、式▲７▼及び式▲８▼で示されるニップ圧力ＰＢが連続的に繰り返され、また、Ｌａ＜Ｌｂであることで、ニップ圧力ＰＢは式▲７▼よりも式▲８▼の方が小さいため、結果としてニップ圧力ＰＢは高低両方に変動する圧力値を示す。
【００４８】
この圧力変動を、図４に示した構成と図５に示すタイミングチャートに基づいて説明する。図４に示すように、支点側駆動ギヤ２３とリバースローラ側駆動ギヤ２４とが共に反時計回り方向に回転した際、リバースローラ側駆動ギヤ２４における４歯を有する歯部分２４Ｊが対向するリバースローラ側従動ギヤ２１に噛み合うと、支点側駆動ギヤ２３は対向する支点側従動ギヤ２０とは噛み合わないようになっている。すなわち、図５に示すように、リバースローラ側駆動ギヤ２４の噛み合いタイミングＴ１３はＯＮになり、同時に支点側駆動ギヤ２３の噛み合いタイミングＴ１２はＯＦＦになる。
このとき、ニップ圧力ＰＢは、リバースローラ側駆動ギヤ２４の方が支点側駆動ローラ２３よりも支点からの距離が長いために、圧変動（ニップ圧力ＰＢの最高値と最低値）のタイミングＴＶに示すように、最高値ＰＢｍａｘを示す。
【００４９】
ニップ圧力ＰＢの最高値ＰＢｍａｘは、歯部分２４Ｊがリバースローラ側従動ギヤ２１に接触している間、すなわち回転時間２４ｊｔの間で生じる。
【００５０】
回転時間２４ｊｔの経過後には、支点側駆動ギヤ２３における４歯を有する歯部分２３Ａが支点側従動ギヤ２０に噛み合い、且つ、リバースローラ側駆動ギヤ２４とリバースローラ側従動ギヤ２１とは噛み合わないようになっている。この場合、支点側駆動ギヤ２３の噛み合いタイミングＴ２３はＯＮになり、同時にリバースローラ側駆動ギヤ２４の噛み合いタイミングＴ２４はＯＦＦになる。
このとき、ニップ圧力ＰＢは、支点側駆動ギヤ２３の方がリバースローラ側駆動ギヤ２４よりも支点からの距離が短いために、圧変動のタイミングＴＶに示すように、最低値ＰＢｍｉｎを示す。このニップ圧力ＰＢの最低値ＰＢｍｉｎは、歯部分２３Ａが支点側従動ギヤ２０に接触している間、すなわち回転時間２３ａｔの間で生じる。
【００５１】
回転時間２３ａｔの経過後には、リバースローラ側駆動ギヤ２４における３歯を有する歯部分２４Ｂがリバースローラ側従動ギヤ２１に噛み合い、且つ、支点側駆動ギヤ２３と支点側従動ギヤ２０とは噛み合わない。この場合、リバースローラ側駆動ギヤ２４の噛み合いタイミングＴ２４はＯＮになり、同時に支点側駆動ギヤ２３の噛み合いタイミングＴ２３はＯＦＦになる。この時点でのニップ圧力ＰＢは、圧変動のタイミングＴＶに示すように、最高値ＰＢｍａｘを示す。このニップ圧力ＰＢの最高値ＰＢｍａｘは、歯部分２４ｂがリバースローラ側従動ギヤ２１に接触している間、すなわち回転時間２４ｂｔの間で生じる。
【００５２】
回転時間２４ｂｔの経過後には、支点側駆動ギヤ２３における３歯を有する歯部分２３Ｃが支点側従動ギヤ２０に噛み合い、且つ、リバースローラ側駆動ギヤ２４とリバースローラ側従動ギヤ２１とは噛み合わない。この場合、支点側駆動ギヤ２３の噛み合いタイミングＴ２３はＯＮになり、同時にリバースローラ側駆動ギヤ２４の噛み合いタイミングＴ２４はＯＦＦになる。
このとき、ニップ圧力ＰＢは、圧変動のタイミングＴＶに示すように、最低値ＰＢｍｉｎを示す。このニップ圧力ＰＢの最低値ＰＢｍｉｎは、歯部分２３Ｃが支点側従動ギヤ２０に接触している間、すなわち回転時間２３ｃｔの間で生じる。
【００５３】
以降同様に、支点側駆動ギヤ２３及びリバースローラ側駆動ギヤ２４が有する歯部分の回転範囲に応じた時間の間で、２組のギヤ同士で相互の噛み合い状態が選択されることに応じてニップ圧力ＰＢは最高値ＰＢｍａｘと最低値ＰＢｍｉｎを繰り返すこととなり、不送りの防止と重送の解消を行うことになる。
また、本実施形態における支点側駆動ギヤ２３とリバースローラ側駆動ギヤ２４とは、欠歯部分に隣接する歯部分の周方向末端の歯の寸法、つまり、この場合には、周方向での幅が他の歯の幅より狭く設定されている構成を有している。支点側駆動ギヤ２３の４歯を有する歯部分２３Ａを例にとって説明すると、図６に示すように、周方向末端の歯である２３Ａ−１と２３Ａ−４は、内方の歯である２３Ａ−２と２３Ａ−３よりも周方向での歯の幅が狭く形成されている。この構成により、欠歯部分を経て噛み合いが始まる瞬間、あるいは噛み合い状態から欠歯部分へ移行する瞬間において、支点側従動ギヤ２０及びリバースローラ側従動ギヤ２１との噛み合い率が向上し、騒音が低減する。
【００５４】
本実施形態では、上記したような支点側およびリバースローラ側の駆動ギヤ２３，２４と支点側およびリバースローラ側の従動ギヤ２０，２１との組み合わせを複数組の一つである２組とした場合、特に図３に示したように支点側従動ギヤ２０およびリバースローラ側従動ギヤ２１にそれぞれ噛み合い可能な支点側駆動ギヤ２３とリバースローラ側駆動ギヤ２４とが一体化されて駆動軸２２に対して複数組設けられている場合にリバースローラ１３の回転が拘束されてしまうのを防止できる構成とされている。以下この構成について説明する。
【００５５】
フィードローラ１２は、図示しない駆動源により正逆回転可能に設けられている。フィードローラ１２の逆転方法、つまり正規の回転方向である用紙の繰り出しが可能な回転方向に対する反対方向への回転方法としては、パルスモータを駆動源とした場合、パルスの印加制御が用いられ、また、サーボモータを駆動源とした場合、電流印加の極性を反転させる手法が用いられる。
一方、支点側およびリバースローラ側の従動ギヤ２０，２１とともにリバースローラ１３が取り付けられている回転軸１３Ａには、図７に示すように、各従動ギヤ２０，２１（図７では、便宜上、リバースローラ側従動ギヤ２１およびこれに噛み合い可能なリバースローラ側駆動ギヤ２４のみが示されている）との間にワンウェイクラッチ２６が設けられている。
ワンウェイクラッチ２６は、図７に示すように、ラチェット機構を備えた構成あるいは各従動ギヤと回転軸１３Ａとに端部が係止されて双方の回転方向に対応して捲き締めあるいは弛み作用が得られるコイルバネ等が用いられ、支点側従動ギヤ２０，リバースローラ側従動ギヤ２１から回転軸１３Ａへの回転駆動力の伝達が可能な構成とされている。従って、支点側駆動ギヤ２３、リバースローラ側駆動ギヤ２４に噛み合うことで支点側およびリバースローラ側の従動ギヤ２０，２１が回転した際に限ってリバースローラ１３への回転駆動力が回転軸１３Ａ唐伝えられることになる。換言すれば、従動ギヤ側ではなくリバースローラ１３側が駆動力伝達の駆動側とされた場合には、その駆動側からの回転駆動力は支点側およびリバースローラ側の従動ギヤ２３，２４には伝達されないことになり、従動ギヤ２０，２１がリバースローラ１３の回転とは関係なく回転軸１３Ａを支点として自由に周方向で遊動することができる。
【００５６】
本実施形態では、ワンウェイクラッチ２６の回転伝達機能として、リバースローラ１３に対してシートを積載部である給紙カセットに向けて押し戻す向きの回転方向が設定されたとき、つまり、支点側およびリバースローラ側の従動ギヤ２０，２１側から回転軸１３Ａに対してリバースローラ１３がシートを押し戻す方向の回転を設定されたときに従動ギヤ２０，２１と回転軸１３Ａとが結合状態になる機能が設定されている。
【００５７】
本実施形態は以上のような構成であるから、リバースローラ１３に対してモータ２５からの回転駆動力を伝達する場合には、ワンウェイクラッチ２６を介して支点側およびリバースローラ側の従動ギヤ２０，２１と回転軸１３Ａとが結合状態に設定される。このため、フィードローラ１２がシートを繰り出せる方向に回転すると、これに当接しているリバースローラ１３とにより給紙状態が設定され、駆動側と従動側とのギヤの噛み合い位置の違いにより従来のＦＲＲ方式の給紙装置と異なり、密着力を伴う重送回避を決める式▲５▼’の左辺値のニップ圧力ＰＢを最低値にし、且つ、不送り回避を決める式▲４▼’の左辺値であるニップ圧力ＰＢを該最低値よりも高く維持することができる。よって、密着力を伴う不送り回避を可能とし、且つ、密着力を伴う重送回避を決める式▲５▼’の密着力Ｑを大きくとることが可能となり、用紙間に密着力が働く場合の給紙分離性能を向上させることができる。
【００５８】
一方、図８において、フィードローラ１２に対してニップ圧力が作用し始める画像形成開始時あるいは重送状態にある用紙のうちの最上位のもののみを繰り出す一枚分離が終了した時点を含む給紙作業が終了して上記ニップ圧力を解除される画像形成終了時においてフィードローラ１２がシートの繰り出し方向（図８中、符号Ｘで示す方向）と逆方向（図８中、符号Ｒで示す方向）となるように回転方向が設定されると、フィードローラ１２に当接するリバースローラ１３も連動し、ニップ部において同じ方向に移動する方向（図８中、符号Ｒ１で示す方向）に回転する。このため、リバースローラ１３の回転軸１３Ａは、図７に示したように、ワンウェイクラッチ２６の回転伝達機能により、支点側およびリバースローラ側の従動ギヤ２０，２１への回転駆動力が伝達されない状態となり、従動ギヤ２０，２１自身が回転軸１３Ａの回転方向（図７中、符号Ｒ２で示す方向）と逆方向への遊動が可能となる。回転軸１３Ａの回転速度に対して多少遅くなる速度であればワンウェイクラッチ２６の係合部が後追い状態となることで支点側およびリバースローラ側の従動ギヤ２０，２１を回転軸１３Ａの回転方向と同じ方向に遊動させることもでき、図７において符号Ｒ３で示すように、相対方向への遊動ができることになる。
【００５９】
支点側およびリバースローラ側の従動ギヤ２０，２１は自身が遊動できることにより支点側およびリバースローラ側の駆動ギヤ２３，２４との噛み合い状態を解除することができ、この時点にリバースローラ１３の付勢、つまりフィードローラ１２に対する押圧付勢を解除することによりフィードローラ１２との間の加圧状態が解除される。この結果、従動ギヤ２０，２１と駆動ギヤ２３，２４との噛み合いに起因して拘束されていた回転軸１３Ａがその拘束、特に、従動ギヤ２０，２１に予め設定されている方向（シートの押し戻しが可能な方向）の回転拘束を解消され、しかも、図２に示したレバー１８によるフィードローラ１２との間の加圧関係が低減されることによりリバースローラ１３を独自に回転させることが可能となる。この場合の多少の回転とは、最小限、ニップ部に位置していたリバースローラ１３の周面部分がニップ部から外れる程度の回転量を意味する。このように、フィードローラ１２の逆転時にリバースローラ１３が独自に回転できることでニップ部にジャムを生じていたシートの取り出しあるいは加圧解除されているローラ間のニップ部に向けた用紙の補給が行えることになる。
【００６０】
次に本発明の実施形態に係る別例について説明する。
図９は、本発明の実施形態に係る別例を示す模式図であり、同図には回転軸１３Ａにおける従動ギヤ２０，２１の取付部の構成が示されている。
図９において、回転軸１３Ａに取り付けられる支点側およびリバースローラ側の従動ギヤ２０，２１（便宜上、図９には支点側従動ギヤ２０が対象として示されている）は、回転軸１３Ａに対して回転軸１３Ａの軸方向に沿った両側をストッパ２７により挟持されている。
ストッパ２７は、回転軸１３Ａに対して締結部材の圧接力を利用して摩擦係合可能な部材であり、締結状態を緩められることにより回転軸１３Ａの軸方向に移動することができる。これにより、回転軸１３Ａの新たな位置にストッパ２７を位置決めして締結すると、従動ギヤ２０が回転軸１３Ａの軸方向の位置を変更されることになる。
【００６１】
本例は以上のような構成であるから、回転軸１３Ａの軸方向で従動ギヤ２０の位置を変更することができる。この結果、片持ち梁状の回転軸１３Ａにおける支点位置からの距離を変更することができ、この距離に対応した位置でのフィードローラ１２とリバースローラ１３との間での加圧圧力、いわゆるニップ圧力を設定することができる。本例によれば、ニップ圧力を適正化することにより、シートの不送り防止と重送解消のために必要なニップ圧力を確保することができる。なお、上記実施形態ではカラープリンタに用いられる用紙をシート状媒体として説明したが、本発明ではこのような画像形成装置を対象とするだけでなく、紙幣や切符などの柔軟性を有するシート状媒体の給送装置を対象とすることも可能である。
【００６２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、リバースローラが設けられている回転軸およびこれと平行する駆動側回転軸において互いに噛み合い可能な従動ギヤおよび駆動ギヤが少なくとも２組以上設けられて各組間で相互に噛み合い状態が選択される構成を対象とした場合に従動ギヤと回転軸とがワンウェイクラッチを介してリバースローラがシート状媒体を押し戻す方向に回転した際に結合状態を設定されるので、リバースローラと一体の回転軸側がシート状媒体を押し戻す方向に回転した場合には従動ギヤが回転軸と非結合状態とされる。これにより、従動ギヤと駆動ギヤとの噛み合いが解除できることになり、従動ギヤによるリバースローラ側の回転拘束状態が解除されて、リバースローラ自身による回転が行え、ニップ部からのシート状媒体の取り出しあるいは補給の際にリバースローラをその要求に沿った方向に回転させることが可能となる。
【００６３】
請求項２記載の発明によれば、リバースローラの当接が開始されてリバースローラからの初期圧力が作用する際にフィードローラがシート状媒体を押し戻す方向に回転するので、シート状媒体の繰り出しが行われる時点にワンウェイクラッチを介した回転軸と従動ギヤとの結合状態が解除され、請求項１記載の発明による作用と同様に、リバースローラ自身による回転が行え、ニップ部に向けた用紙の補給が可能となる。しかも、フィードローラはシート状媒体を繰り出す部材であるので、一旦シート状媒体を押し戻す方向に回転した後、そのシート状媒体を繰り出す方向に回転することになり、リバースローラの当接と相俟ってシート状媒体の重送および不送りを防止することが可能となる。
【００６４】
請求項３記載の発明によれば、フィードローラが重送状態にあるシート状媒体を分離して一枚分離した後若しくは給紙作業が終了して上記リバースローラからの加圧圧力を解除される画像形成終了時の少なくともいずれか一方の時期にシート状媒体を押し戻す方向に回転することができるので、シート状媒体の分離後にリバースローラ自身による回転を可能にすることができ、これにより、ジャムを生じた場合のシート状媒体の取り出しが可能となる。
【００６５】
請求項４記載の発明によれば、ワンウェイクラッチが回転軸の軸方向の位置を変更可能であるので、ワンウェイクラッチと共に従動ギヤの位置も変更することができ、これにより、片持ち梁状に支持されている回転軸上で発生するモーメントを変化させて従動ギヤからフィードローラへの加圧圧力、換言すれば、ニップ圧力を変化させてシート状媒体の分離機能を向上させることが可能となる。
【００６６】
請求項５記載の発明によれば、シート状媒体の繰り出し位置で重送状態および不送り状態を解消するフィードローラとリバースローラとの間の加圧圧力、換言すればニップ圧力を変化させることによりシート状媒体の分離機能を向上できると共にリバースローラの回転を拘束しないようにできることによりニップ部にジャムが発生した場合のシート状媒体の取り出しあるいは補給を容易に行うことが可能となる。
【００６７】
請求項６記載の発明によれば、画像形成開始時あるいは画像形成終了時にフィードローラがシート状媒体を押し戻す方向に回転できるようになっているので、請求項１記載の発明における作用と同様に、リバースローラ自身による回転が可能となり、ジャムを生じているシート状媒体の取り出しや補給が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による給送装置を適用する画像形成装置の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態におけるシート状媒体の給送装置の要部正面図である。
【図３】駆動ギヤと従動ギヤの組数と位置関係を示す概要平面図である。
【図４】駆動ギヤの歯形状を示す図であり、（Ａ）は支点側駆動ギヤを、（Ｂ）はリバースローラ側駆動ギヤを示している。
【図５】駆動ギヤのＯＮ・ＯＦＦ状態を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】駆動ギヤの歯部分の形状を示す要部正面図ある。
【図７】従動ギヤとこれが設けられている回転軸との設置関係を説明するために回転軸の軸方向と直角な方向から見た模式図である。
【図８】図７に示した回転軸に有するリバースローラに対するフィードローラの回転方向での連動関係を示す模式図である。
【図９】本発明の実施形態における別例による回転軸と従動ギヤとの設置構造を説明するための模式図である。
【図１０】ＦＲＲ方式の給紙装置の要部正面図である。
【図１１】ＦＲＲ方式の給紙装置におけるリバースローラ回転軸を中心とした力関係図である。
【図１２】ＦＲＲ方式の給紙装置における支点を中心とした力関係図である。
【符号の説明】
１ 画像形成装置の一つであるプリンタ
１２ フィードローラ
１３ リバースローラ
１３Ａ 回転軸
２０ 従動ギヤの一つである支点側従動ギヤ
２１ 従動ギヤの他の一つであるリバースローラ側ギヤ
２３ 駆動ギヤの一つである支点側駆動ギヤ
２４ 駆動ギヤの他の一つであるリバースローラ側駆動ギヤ
２６ ワンウェイクラッチ
２７ ストッパ
Claims (6)
- 積載部から繰り出されるシート状媒体を給送する方向に回転可能なフィードローラと、該フィードローラに対向当接可能でかつトルクリミッタを介して正逆回転可能あって重送状態にある上記シート状媒体のうちで最上位以外のシート状媒体を上記積載部に向け押し戻すことができる正逆回転可能なリバースローラとを備え、上記フィードローラと上記シート状媒体との間の摩擦力と上記リバースローラと上記シート状媒体との間の摩擦力と上記シート状媒体同士間での摩擦力との相対関係により上記積載部に積載されているシート状媒体のうちで一枚のシート状媒体のみを繰り出し可能な給送装置において、
上記リバースローラが設けられている回転軸およびこれと平行する駆動側回転軸には、互いに噛み合い可能な従動ギヤおよび駆動ギヤが軸方向に沿ってそれぞれ少なくとも２組以上設けられ、それら各組間で相互に噛み合い状態が選択されることにより上記回転軸への回転力の伝達が可能な構成と、
上記従動ギヤとこれが設けられている回転軸との間にワンウェイクラッチを備え、上記従動ギヤと上記回転軸とは、上記シート状媒体を上記積載部に向けて押し戻す方向の回転が上記リバースローラに設定された場合に上記ワンウェイクラッチを介して結合状態とされる構成とを備えていることを特徴とする給送装置。 - 積載部から繰り出されるシート状媒体を給送する方向に回転可能なフィードローラと、該フィードローラに対向当接可能でかつトルクリミッタを介して正逆回転可能あって重送状態にある上記シート状媒体のうちで最上位以外のシート状媒体を上記積載部に向け押し戻すことができる正逆回転可能なリバースローラとを備え、上記フィードローラと上記シート状媒体との間の摩擦力と上記リバースローラと上記シート状媒体との間の摩擦力と上記シート状媒体同士間での摩擦力との相対関係により上記積載部に積載されているシート状媒体のうちで一枚のシート状媒体のみを繰り出し可能な給送装置において、
上記リバースローラが設けられている回転軸およびこれと平行する駆動側回転軸には、互いに噛み合い可能な従動ギヤおよび駆動ギヤが軸方向に沿ってそれぞれ少なくとも２組以上設けられ、それら各組間で相互に噛み合い状態が選択されることにより上記回転軸への回転力の伝達が可能な構成と、
上記従動ギヤとこれが設けられている回転軸との間にワンウェイクラッチを備え、上記従動ギヤと上記回転軸とは、上記シート状媒体を上記積載部に向けて押し戻す方向の回転が上記リバースローラに設定された場合に上記ワンウェイクラッチを介して結合状態とされる構成とを備え、
上記フィードローラに対して加圧圧力が作用し始める画像形成開始時おいて上記フィードローラは、上記シート状媒体を積載部に押し戻すことができる方向の回転方向が設定される構成であることを特徴とする給送装置。 - 積載部から繰り出されるシート状媒体を給送する方向に回転可能なフィードローラと、該フィードローラに対向当接可能でかつトルクリミッタを介して正逆回転可能あって重送状態にある上記シート状媒体のうちで最上位以外のシート状媒体を上記積載部に向け押し戻すことができる正逆回転可能なリバースローラとを備え、上記フィードローラと上記シート状媒体との間の摩擦力と上記リバースローラと上記シート状媒体との間の摩擦力と上記シート状媒体同士間での摩擦力との相対関係により上記積載部に積載されているシート状媒体のうちで一枚のシート状媒体のみを繰り出し可能な給送装置において、
上記リバースローラが設けられている回転軸およびこれと平行する駆動側回転軸には、互いに噛み合い可能な従動ギヤおよび駆動ギヤが軸方向に沿ってそれぞれ少なくとも２組以上設けられ、それら各組間で相互に噛み合い状態が選択されることにより上記回転軸への回転力の伝達が可能な構成と、
上記従動ギヤとこれが設けられている回転軸との間にワンウェイクラッチを備え、上記従動ギヤと上記回転軸とは、上記シート状媒体を上記積載部に向けて押し戻す方向の回転が上記リバースローラに設定された場合に上記ワンウェイクラッチを介して結合状態とされる構成とを備え、
上記フィードローラは、上記リバースローラとの協働により重送状態にある上記シート状媒体を一枚分離した後若しくは給紙作業が終了して上記リバースローラからの加圧圧力を解除される画像形成終了時の少なくともいずれか一方の時期に上記シート状媒体を上記積載部に向けて押し戻す方向の回転方向が設定される構成であることを特徴とする給送装置。 - 請求項１乃至３のうちの一つに記載の給送装置において、
上記ワンウェイクラッチは、上記回転軸の軸方向で変位可能に設けられ、該回転軸の軸方向で上記従動ギヤの設置位置を変更可能であることを特徴とする給送装置。 - 請求項１乃至４のうちの一つに記載の給送装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項２または３記載の給送装置を用いる画像形成装置において、
上記フィードローラは、シート状媒体の給送が開始される画像形成開始時点若しくはシート状媒体の給送が終了する画像形成終了時点に回転方向を上記シート状媒体を積載部に向けて押し戻す方向に設定されることを特徴とする画像形成装置。
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