JP3893299B2 - シート搬送装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等で使用される用紙やＯＨＰシート、及び紙幣や切符などのような、積層載置されたシートのシート搬送装置、画像形成装置に関する。詳しくは、積層載置された多数枚のシートを１枚づつ分離して搬送するようにしたシート搬送装置、画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のシート搬送装置に用いられるシート搬送方法の１つとして、Ｒｉｃｏｈ・Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ・Ｒｅｐｏｒｔ Ｎｏ．１２，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，１９８４（Ｐ４４−４８）の「ＦＲＲ給紙方式」（石井泰明著）が知られている。ここで、ＦＲＲとは、Ｆｅｅｄ ＆ Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｒｏｌｌｅｒの頭文字をとっている。また、この種のシート搬送装置の１つとして、特開昭５６−７８４７号公報の「シート送り装置」が提案されている。
【０００３】
図１乃至図４に、上記「ＦＲＲ給紙方式」による従来のシート搬送装置を示す。このシート搬送装置は、リバースローラ１、トルクリミッタ２、リバース従動ギヤ３、リバース駆動ギヤ４、フィードローラ５、フィード軸６、軸受け７、リバース軸８、支点９などを備えている。リバースローラ１は、トルクリミッタ２を介して、リバース軸８に軸支されている。リバース従動ギヤ３は、リバースローラ軸８に軸支されている。リバースローラ軸８は、軸受け７及び支点９により、回転自在に支承されている。リバース駆動ギヤ４は、リバース駆動ギヤ軸４ａに軸支されており、リバース従動ギヤ３に噛み合っている。フィードローラ５は、フィード軸６に軸支されている。ここで、リバースローラ軸８は、図３の右端側に配置された支点９を揺動中心として、リバース従動ギヤ３及び軸受け７とともに、図３の左端側に軸支しているリバースローラ１を、ほぼ垂直な方向に揺動するように構成されている。また、軸受け７には、図１に示すバネにより軸受け７を押し上げる向きの図３に示す加圧力Ｐ３が付与されている。この加圧力Ｐ３によって軸受け７が押し上げられることにより、リバースローラ１がフィードローラ５に圧接して、両ローラの圧接部位にシートＳを搬送するためのニップが形成される。
【０００４】
図１乃至図３において、図示しない給紙ローラによりシートＳが給紙されると、所定のタイミングで、フィードローラ５及びリバース駆動ギヤ４が回転する。このリバース駆動ギヤ４の回転によってリバース従動ギヤ３にギヤ押し上げ力が加わる。これにより、リバースローラ１が、リバース従動ギヤ３、リバース軸８、及びトルクリミッタ２を介して、支点９を揺動中心として上昇し、フィードローラ５に対するリバースローラ１の圧接力が増大される。ここで、フィードローラ５は、これに接触しているシートを給紙方向下流側に向けて搬送し、リバースローラ１は、これに接触しているシートを給紙方向上流側に向けて搬送するようになっている。
【０００５】
また、上記シート搬送装置におけるフィードローラ５とリバースローラ１との材質や、両ローラの接触圧は、次に述べるようなシート搬送条件を満足するように設定されている。すなわち、上記ニップに１枚のみのシートが送り込まれた場合には、ニップ圧及びフィードローラ５の回転によって、フィードローラ５とシートとの間に働く摩擦力により、シートが給紙方向下流側に搬送される。そして、このシートとリバースローラ１との間に働く摩擦力が、トルクリミッタ２を介して回転するリバースローラ１がシートを給紙方向上流側に戻す戻し力に打ち勝つ。これによって、リバースローラ１が本来の回転方向とは反対のシート搬送方向に連れ回り回転する。以下、上記戻し力を「トルクリミッタ戻し力」という。これにより、給紙されたシートが不送りを生じることなく給紙方向下流側に搬送される。
これに対し、上記ニップに複数枚のシートが重なり合って送り込まれた場合には、フィードローラ５とシートとの間に働く摩擦力が、重なり合ったシート間の摩擦力に打ち勝つ。これによって、このフィードローラ５に接しているシートが不送りされることなく給紙方向下流側に搬送される。一方、リバースローラ１に接しているシートは、リバースローラ１とシートとの間に働く摩擦力が、重なり合ったシート間の摩擦力に打ち勝つことによって、上記トルクリミッタ戻し力により給紙方向上流側に戻される。このように、トルクリミッタ戻し力によってリバースローラ１とシートＳとの間に生じる摩擦力は、シート搬送時におけるフィードローラ５とシートＳとの間の摩擦力よりも小さく設定されている。また、リバースローラ１とシートＳとの間に生じる摩擦力は、重なり合った複数枚のシート間の摩擦力よりも大きくなるように設定されている。
【０００６】
ここで、上記リバース軸８の駆動力は、リバース駆動ギヤ４の回転により与えられる。この駆動力は、上記トルクリミッタ戻し力及び戻し抵抗と釣り合う力であるが、リバース軸８はＹ軸方向にのみ揺動自在になっているので、そのＹ軸方向の分力について考えれば十分である。従って、リバース駆動ギヤ４の回転によりリバース従動ギヤ３に加わるギヤ押し上げ力のＹ軸方向分力Ｐ１は、図２に示すリバース軸８を中心とした力の釣合いより成立する次の式（１）で表される。
Ｐ１＝（ＲＳ／ＲＺ）ＴＡ＋（ＲＢ／ＲＺ）μＢ・ＰＢ・・・（１）
式（１）において、ＲＺはリバース従動ギヤ３の半径、ＲＳはリバースローラ１の半径、ＲＢはリバースローラ１を取付けるリバース軸８の半径、μＢはリバース軸８と軸受け７の半径間の摩擦係数とした。また、ＰＢはフィードローラ５とリバースローラ１との間の加圧力（以下、これをニップ圧という）、ＴＡはトルクリミッタ２の回転トルクＴｒより定義されるトルクリミッタ２の戻し力とした。
【０００７】
また、上記ニップ圧ＰＢは、図３に示す支点９を中心とした力の釣合いより成立する次の式（２）で表される。
ＰＢ＝（Ｌ１／Ｌ４）Ｐ１＋（Ｌ３・Ｐ３−Ｌ２・Ｐ２）／Ｌ４・・・（２）
式（２）において、Ｌ１は支点９からリバース従動ギヤ３までの距離、Ｐ２はリバースローラ１，リバース軸８，トルクリミッタ２，軸受け７，及びリバース従動ギヤ３の各重量を合算した自重とした。また、Ｌ２は支点９から合算した自重重心までの距離、Ｐ３は軸受け７よりリバース軸８が受ける抗力、Ｌ３は支点９から軸受け７までの距離、Ｌ４は支点９からリバースローラ１までの距離とした。
【０００８】
上記式（２）のＰ１に、式（１）を代入すると、次式（３）となる。
ＰＢ＝（Ｌ１／Ｌ４）・｛（ＲＳ／ＲＺ）ＴＡ＋（ＲＢ／ＲＺ）μＢ・ＰＢ｝＋（Ｌ３・Ｐ３−Ｌ２・Ｐ２）／Ｌ４・・・（３）
【０００９】
式（３）において、トルクリミッタ２の戻し力ＴＡ＝Ｔｒ／ＲＳとし、（Ｌ１／Ｌ４）・（ＲＳ／ＲＺ）＝Ｋ（第１因子）、（ＲＢ／ＲＳ）μＢ＝ｋ（第２の因子）とする。また、（Ｌ３／Ｐ３−Ｌ２・Ｐ２）／Ｌ４＝Ｐ０（初期圧）とすると、式（３）は次の式（４）を以って定式化される。
ＰＢ＝（Ｋ・ＴＡ＋Ｐ０）／（１−Ｋ・ｋ）・・・（４）
【００１０】
図４に、上記式（４）におけるニップ圧ＰＢを作動線１２として描画したグラフを示す。このグラフは、横軸をトルクリミッタ２の戻し力ＴＡ、縦軸をニップ圧ＰＢとしたものである。
上記「ＦＲＲ給紙方式」では、シートの重送が発生しないための条件、及び不送りが発生しないための条件は、次の各式（５）、（６）（不等式）で与えられる。
重送しない条件：ＰＢ＜（１／μＰ）・ＴＡ−３ｍ・・・（５）
不送りしない条件：ＰＢ＞（１／μｒ）・ＴＡ＋（μＰ／μｒ）・ｍ・・・（６）
ただし式（５）、（６）では、シートの自重をｍとした。また、シート間摩擦係数をμＰとし、シートとフィードローラ１との間の摩擦係数をμｒとした。
【００１１】
従って、上記式（５）、（６）の各条件における各々の境界線、すなわち、図４における重送境界線１０、及び不送り境界線１１は、次の式（５）’、（６）’となる。
重送境界線：ＰＢ＝（１／μＰ）・ＴＡ−３ｍ・・・（５）’
不送り境界線：ＰＢ＝（１／μｒ）・ＴＡ＋（μＰ／μｒ）・ｍ・・・（６）’
【００１２】
すなわち、図４において、重送境界線１０と不送り境界線１１の間の領域が、シートＳの重送及び不送りが発生しない適性領域２４となる。
従って、上記「ＦＲＲ給紙方式」のシート搬送装置を設計する場合には、以下のようにする。まず、上記式（４）によって得た作動線１２が、図４の適性領域２４内に位置するように、前述の各定数Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｐ２、ＲＢ、ＲＺ、ＲＳを決める。次に、トルクリミッタ２の戻し力ＴＡを設定する。そして、この戻し力ＴＡの設定点１３によって決まる、作動線１２上の値である作動点１４をニップ圧ＰＢとすることで、設計が完了する。
このように、上記「ＦＲＲ給紙方式」のシート搬送装置においては、上記式（４）によって得た作動線１２を、図４の適性領域２４内に位置させることで、シートＳの重送及び不送りを防止するようにしている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この種の従来のシート搬送装置においては、前述したように、その構成要素のレイアウト上の制約により、図４に示した作動線１２の変化範囲が狭くなることが多い。ここでいう作動線１２の変化とは、設計段階で、種々の条件を設定するにあたり、各パラメータの値を変更しながら各パラメータの組み合わせ毎に作動線を計算した場合の、この組み合わせ間での作動線の相違をいう。例えば、この種のシート搬送装置では、非常に高いシート間摩擦係数μＰを有するシートの搬送を行う場合のシートの不送りを防止する目的で、ニップ圧ＰＢを予め高い値に設定しておくことがある。ここで、支点９の位置からリバース従動ギヤ３の位置までの距離Ｌ１は、例えば、前記式（４）の傾きに最も効く因子である。そこで、リバース従動ギヤ３が他の機器（例えば、ケーシングやケーブルなど）に衝突しないように、レイアウト上の最長距離となるように設定したとする。このように、距離Ｌ１を最長距離に設定しても、従来のシート搬送装置では、図４の作動線１２の傾きは思ったほど大きくならず、頭打ちとなる場合が多い。このため、この種の従来のシート搬送装置では、やむを得ずトルクリミッタ戻し力ＴＡを大きくしている。つまり、図４における設定点１３の値を大きく設定し、これより決まる作動点１４を上方にシフトさせて、ニップ圧ＰＢを高くするのが通例である。
【００１４】
しかしながら、上述のように、トルクリミッタ戻し力ＴＡを大きくすると、ＴＡ×ＲＳで表されるトルクリミッタトルクＴｒが高くなる。このようなトルクリミッタトルクＴｒの高いトルクリミッタ２を用いた場合には、シート搬送装置のコストアップを招く。また、この場合には、トルクリミッタ２の回転トルクにより、リバースローラ１に多大な搬送負荷がかかるようになり、リバースローラ１の寿命低下や品質劣化が促進される。このように、この種のシート搬送装置においては、トルクリミッタ戻し力ＴＡを大きくしてもメリットが少ない。従って、このトルクリミッタ戻し力ＴＡは、できるだけ小さい値に保持しておくことが望ましい。
【００１５】
一方、このようなシート搬送装置により搬送されるシートは、その使用環境により、重なり合ったシート間に密着力が発生することがある。例えば、低湿度の環境下では、静電気の発生により重なり合ったシート間の密着力が高くなる。また、高湿度の環境下では、水滴の発生により重なり合ったシート間に密着力が高くなる。このような密着力がシート間に発生すると、シート搬送時におけるシート間の摩擦力が、トルクリミッタ２の戻し力によるリバースローラ１とシートとの間の摩擦力よりも大きくなって、シートの重送が発生してしまうことがある。つまり、上述のように、シート間の密着力が高くなると、図４における重送境界線１０が、平行に下降した位置にシフトした状態となる。この結果、図４の作動線１２が適性領域２４の外側に位置して、シートの重送が発生してしまうことがある。このようなシートの重送を回避する方法としては、一般的に、支点９の位置からリバース従動ギヤ３の位置までの距離Ｌ１を小さくして、ニップ圧ＰＢを下げ、図４の作動点１４が適性領域２４の内側に位置するようにしている。しかしながら、このような方法では、レイアウト上の制約により上記距離Ｌ１をあまり小さくすることができないため、ニップ圧ＰＢを狙いとする値まで下げられないことがままあった。
【００１６】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、レイアウト上の制約を受けずに、狙いのニップ圧を得る作動線の変化範囲を広げることができるシート搬送装置、該シート搬送装置を搭載した画像形成装置を提供することである。なお、ここでいう作動線の変化範囲とは、設計段階で、種々の条件を設定するにあたり、各パラメータの値を変更しながら各パラメータの組み合わせ毎に作動線を計算した場合の、この組み合わせ間での作動線の相違する範囲をいう。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、シート搬送方向に回転してシートを搬送するフィードローラと、正逆回転自在なリバースローラと、該フィードローラとリバースローラとを加圧接触させる加圧手段と、該リバースローラに対して上記フィードローラと同一方向に回転する戻し力を回転トルクにより付与するトルクリミッタとを備え、上記フィードローラとリバースローラとの間のニップにより搬送されるシートが１枚の場合には、該シートと上記リバースローラとの間の摩擦力により、該リバースローラを上記トルクリミッタの回転トルクによる戻し力に抗して、上記フィードローラの回転に連れ回りする方向に正回転させ、上記ニップにより搬送されるシートが複数枚の場合には、上記リバースローラを上記トルクリミッタの回転トルクによる戻し力により逆回転させる構成のシート搬送装置において、 上記リバース駆動ギヤと上記リバース従動ギヤとからなる二組のギヤ列を備え、上記各組のギヤ列の、上記リバース軸の固定端である支点から上記リバース従動ギヤまでの距離Ｌ１が互いに異なり、且つ上記二組のギヤ列のリバース駆動ギヤもしくはリバース従動ギヤのいずれか一方に、該ギヤ列の回転により、一方の組のギヤ列が噛み合っている状態のときに、他方の組のギヤ列の噛み合いが外れるように形成した、一箇所もしくは複数箇所の欠歯部と有歯部とを有しており、上記リバースローラとともに回転するリバース従動ギヤの半径をＲＺ、該リバースローラの半径をＲＳ、該リバースローラを軸支するリバース軸の半径をＲＢ、該リバース軸と該リバース軸の軸受けとの間の摩擦係数をμＢ、該リバース軸の固定端である支点から上記リバース従動ギヤまでの距離をＬ１、リバースローラ、リバース軸、トルクリミッタ、軸受け、及びリバース従動ギヤのそれぞれの自重を合算した合算自重をＰ２、上記支点から合算自重の重心までの距離をＬ２、上記軸受けから上記リバース軸が受ける抗力をＰ３、上記支点から上記軸受けまでの距離をＬ３、上記支点から上記リバースローラまでの距離をＬ４、上記トルクリミッタの回転トルクをＴｒとし、また以上により定義できる、第一因子Ｋ＝（Ｌ１／Ｌ４）・（ＲＳ／ＲＺ）、第二因子ｋ＝（ＲＢ／ＲＳ）・μＢ、及び係数Ｐ０＝（Ｌ３・Ｐ３−Ｌ２・Ｐ２）／Ｌ４、上記トルクリミッタによる戻し力ＴＡ＝Ｔｒ／ＲＳとし、上記リバースローラを駆動するための上記リバース駆動ギヤを軸支するリバース駆動ギヤ軸と上記リバース軸との軸中心を結ぶ直線と、該リバース軸と上記フィードローラを軸支するフィード軸との軸中心を結ぶ直線とによって形成される角度をθ［ｒａｄ］とするとき、該θの範囲、及び上記フィードローラと上記リバースローラ間に生ずるニップ圧ＰＢが、次の式、０［ｒａｄ］＜θ＜π／２［ｒａｄ］、π／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］、ＰＢ＝｛［Ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）＋Ｔａｎ（θ―π／２）］・ＴＡ＋Ｐ０｝／［１−Ｋ・ｋ／Ｃｏｓ（θ―π／２）］、で定式化される値に設定されていることを特徴とするものである。
請求項２の発明は、請求項１のシート搬送装置において、上記各組のギヤ列の各リバース従動ギヤのうち、支点からの距離Ｌ１が短い方のリバース従動ギヤの、上記欠歯部分による回転時間をＰＢＬＴとするとき、上記フィードローラと上記リバースローラとが接触するニップ幅をＮＩＰ、該リバースローラの回転速度をＶＲとすると、次の式、ＰＢＬＴ＝ＮＩＰ／ＶＲが成り立つことを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項２のシート搬送装置において、上記各組のギヤ列の各リバース従動ギヤのうち、支点からの距離Ｌ１が長い方のリバース従動ギヤに対する角度θ［ｒａｄ］は、次の式、π／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］、に従い、且つ各組のギヤ列の各リバース従動ギヤのうち、支点からの距離Ｌ１が短い方のリバース従動ギヤに対する角度θ［ｒａｄ］は、次の式、０［ｒａｄ］＜θ＜π／２［ｒａｄ］、に従うことを特徴とするものである。
請求項４の発明は、シート搬送方向に回転してシートを搬送するフィードローラと、正逆回転自在なリバースローラと、該フィードローラとリバースローラとを加圧接触させる加圧手段と、該リバースローラに対して上記フィードローラと同一方向に回転する戻し力を回転トルクにより付与するトルクリミッタとを備え、上記フィードローラとリバースロ ーラとの間のニップにより搬送されるシートが１枚の場合には、該シートと上記リバースローラとの間の摩擦力により、該リバースローラを上記トルクリミッタの回転トルクによる戻し力に抗して、上記フィードローラの回転に連れ回りする方向に正回転させ、上記ニップにより搬送されるシートが複数枚の場合には、上記リバースローラを上記トルクリミッタの回転トルクによる戻し力により逆回転させる構成のシート搬送装置において、１つのリバース従動ギヤが、２つのリバース駆動ギヤに噛み合い、該リバース駆動ギヤもしくは該リバース従動ギヤのいずれか一方に、ギヤ列の回転駆動時に、一方の組のギヤ列の歯部分が噛み合うことにより、他方の組のギヤ列の歯部分の噛み合いを外す形状の、一箇所もしくは複数箇所の欠歯部分を有し、且つ上記２つのリバース駆動ギヤに設けた各駆動伝達用全歯部分が、アイドラギヤの噛み合によって回転駆動される構成を有しており、上記リバースローラとともに回転するリバース従動ギヤの半径をＲＺ、該リバースローラの半径をＲＳ、該リバースローラを軸支するリバース軸の半径をＲＢ、該リバース軸と該リバース軸の軸受けとの間の摩擦係数をμＢ、該リバース軸の固定端である支点から上記リバース従動ギヤまでの距離をＬ１、リバースローラ、リバース軸、トルクリミッタ、軸受け、及びリバース従動ギヤのそれぞれの自重を合算した合算自重をＰ２、上記支点から合算自重の重心までの距離をＬ２、上記軸受けから上記リバース軸が受ける抗力をＰ３、上記支点から上記軸受けまでの距離をＬ３、上記支点から上記リバースローラまでの距離をＬ４、上記トルクリミッタの回転トルクをＴｒとし、また以上により定義できる、第一因子Ｋ＝（Ｌ１／Ｌ４）・（ＲＳ／ＲＺ）、第二因子ｋ＝（ＲＢ／ＲＳ）・μＢ、及び係数Ｐ０＝（Ｌ３・Ｐ３−Ｌ２・Ｐ２）／Ｌ４、上記トルクリミッタによる戻し力ＴＡ＝Ｔｒ／ＲＳとし、上記リバースローラを駆動するための上記リバース駆動ギヤを軸支するリバース駆動ギヤ軸と上記リバース軸との軸中心を結ぶ直線と、該リバース軸と上記フィードローラを軸支するフィード軸との軸中心を結ぶ直線とによって形成される角度をθ［ｒａｄ］とするとき、該θの範囲、及び上記フィードローラと上記リバースローラ間に生ずるニップ圧ＰＢが、次の式、０［ｒａｄ］＜θ＜π／２［ｒａｄ］、π／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］、ＰＢ＝｛［Ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）＋Ｔａｎ（θ―π／２）］・ＴＡ＋Ｐ０｝／［１−Ｋ・ｋ／Ｃｏｓ（θ―π／２）］、で定式化される値に設定されていることを特徴とするものである。
請求項５の発明は、請求項３のシート搬送装置において、上記π／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］の角度θを有するギヤの、上記支点からの距離Ｌ１が、上記０［ｒａｄ］＜θ＜π／２［ｒａｄ］の角度θを有するギヤの、上記支点からの距離Ｌ１よりも大きく設定されていることを特徴とするものである。
請求項１乃至５のシート搬送装置においては、上記リバース駆動ギヤ軸と上記リバース軸との軸中心を結ぶ直線と、該リバース軸と上記フィード軸との軸中心を結ぶ直線とによって形成される角度θが、π／２［ｒａｄ］に限定されず、０［ｒａｄ］＜θ＜π／２［ｒａｄ］、π／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］、の範囲となる。すなわち、該角度θが、上記０［ｒａｄ］からπ［ｒａｄ］までの範囲に拡張される。これにより、上記ニップ圧ＰＢの範囲が拡大される。また、上記フィードローラと上記リバースローラ間に生ずるニップ圧ＰＢが、上記の式、ＰＢ＝｛［Ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）＋Ｔａｎ（θ―π／２）］・ＴＡ＋Ｐ０｝／［１−Ｋ・ｋ／Ｃｏｓ（θ―π／２）］、で定式化される。これにより、これまでのシート搬送装置における構成要素のレイアウトにより制約されるニップ圧の範囲を拡大させる設計が可能になる。つまり、このシート搬送装置においては、その構成要素のレイアウト上の制約を受けることなく、狙いとするニップ圧を得る作動線の変化範囲を広げることができるようになる。
請求項６の発明は、複数枚のシートを積層載置するシート載置体と、該シート載置体に積層載置したシートを給紙する給紙手段と、該給紙手段により給紙したシートを1枚づつ分離しながら搬送するシート搬送手段と、該シート搬送手段により搬送したシート上に画像を形成する画像形成手段とを有する画像形成装置において、上記シート搬送手段として、請求項１、２、３、４又は５のシート搬送装置を使用することを特徴とするものである。
この画像形成装置においては、上記シート搬送装置を使用しているので、レイアウトの自由度が高い設計が可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、シート搬送装置に適用した実施形態について説明する。このシート搬送装置は、前述したように、リバースローラ１、トルクリミッタ２、リバース従動ギヤ３、リバース駆動ギヤ４、フィードローラ５、フィード軸６、軸受け７、リバース軸８、支点９などを備えている。
このシート搬送装置においては、図１乃至図３に示したように、トルクリミッタ２の図示しない軸受けと軸との噛み合いによって、リバース軸８の回転がトルクリミッタ２に伝達されるように構成されている。また、リバースローラ１に対してトメワ１８により固定された凸部１７ａと、トルクリミッタの凹部１７ｂとが係合することによって、トルクリミッタ２の回転トルクがリバースローラ１に伝達されるように構成されている。
【００１９】
ところが、このような構成のシート搬送装置において、トルクリミッタ戻し力ＴＡを大きくするには、トルクリミッタトルクＴｒの高いトルクリミッタ２を用いる必要があり、シート搬送装置のコストアップを招く。従って、このトルクリミッタ戻し力ＴＡは、できるだけ小さい値に保持しておくことが望ましい。
また、密着したシートの重送を回避する方法としては、一般的に、支点９の位置からリバース従動ギヤ３の位置までの距離Ｌ１を小さくして、ニップ圧ＰＢを下げ、図４の作動点１４が適性領域２４の内側に位置するようにしている。しかしながら、このような方法では、レイアウト上の制約により上記距離Ｌ１をあまり小さくすることができないため、ニップ圧ＰＢを狙いとする値まで下げられないことがままあった。
【００２０】
図５乃至図１０を参照して、本実施形態に係るシート搬送方法及び装置について説明する。なお、以下の説明において、前述した従来のシート搬送装置の各構成要素と同等の機能を有する構成要素については、前記符号と同符号を付し、その詳述を省略する。
【００２１】
（実施形態１）
本実施形態に係るシート搬送装置の一例構成を、図５乃至図１３に示す。
図５において、フィード軸６の軸中心とリバース軸８の軸中心とを結ぶ直線と、リバース軸８の軸中心とリバース駆動ギヤ４のリバース駆動ギヤ軸４ａの軸中心とを結ぶ直線とで形成される角度をθとする。本実施形態に係るシート搬送装置においては、この角度θを、図１に示したπ／２［ｒａｄ］に限定せず、０［ｒａｄ］からπ［ｒａｄ］までの範囲に拡張する。そして、このとき導出されるニップ圧ＰＢを定式化して設計条件化する。
つまり、本実施形態に係るシート搬送装置においては、上記角度θを、次の式（７）の条件を満たす角度に設定する。
０［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］・・・（７）
また、上記ニップ圧ＰＢは、次の式（８）で定式化される。
ＰＢ＝｛［Ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）＋Ｔａｎ（θ―π／２）］ＴＡ＋Ｐ０｝／［１−Ｋ・ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）］・・・（８）
【００２２】
上記式（８）は、図５から図８を以って定式化される式である。以下に、この式（８）の導出方法を説明する。
図５は、リバース軸８を中心に、かかる力を示している。また、図６は、図５中のＸ、Ｙ軸成分に分解した力を示している。ここでは、従来のシート搬送装置では定義されていない、リバース駆動ギヤ４とリバース従動ギヤ３と間の抗力Ｔを考慮する。
まず、図５において、リバース軸８を中心とした回転モーメントの釣り合いより、次の式（９）が導かれる。
Ｐ１＝（ＲＳ／ＲＺ）・ＴＡ＋（ＲＢ／ＲＺ）・μＢ・ＰＢ・・・（９）
また、図６に注目し、図７より、支点９を中心に、Ｙ軸（鉛直方向）のモーメントの釣り合いより、次の式（１０）が導かれる。
Ｌ１［Ｐ１・Ｃｏｓ（θ−π／２）＋Ｔ・Ｓｉｎ（θ−π／２）］＋Ｌ３・Ｐ３＝Ｌ２・Ｐ２＋Ｌ４・ＰＢ・・・（１０）
【００２３】
一方、図８より、同じく支点９を中心に、Ｘ軸（水平方向）の力のモーメントの釣り合いより、次の式（１１）が導かれる。
Ｌ１［−Ｐ１・Ｓｉｎ（θ−π／２）＋Ｔ・Ｃｏｓ（θ−π／２）］＝Ｌ４・ＴＡ・・・（１１）
この式（１１）から上記抗力Ｔを消去するため、式（１１）を次の式（１１）’に変形する。
Ｔ＝Ｐ１・Ｔａｎ（θ−π／２）＋（Ｌ４／Ｌ１）・ＴＡ／Ｃｏｓ（θ−π／２）・・・（１１）’
そして、上記式（９）、（１１）’を式（１０）へ代入し、上記式（３）より置き換えをすることで、上記式（８）が導かれる。
【００２４】
ここで、式（８）のトルクリミッタ戻し力ＴＡの係数、［Ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）＋Ｔａｎ（θ−π／２）］／［１−Ｋ・ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）］は、角度θに依存して変化する。従来の装置のトルクリミッタ戻し力ＴＡの、角度θ＝π／２のときのＴＡの係数は、Ｋ／（１−Ｋ・ｋ）である。この係数と比べると、０［ｒａｄ］＜θ＜π／２［ｒａｄ］の範囲で傾きが低下し、π／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］の範囲で傾きが上昇する（図１０参照）。ここでは、例として、次の表１（設計パラメータ表）に示す各パラメータの場合とした。
【表１】

【００２５】
例えば、上記角度θを、π／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］とした場合には、ニップ圧ＰＢの作動線が、図９における作動線１６となる。この作動線１６は、図４に示した従来のシート搬送装置の作動線１２に比べて、傾きが上昇する。これにより、従来のシート搬送装置のニップ圧ＰＢが、設定点１３に対する作動線１２上の作動点１４であったのに対し、このシート搬送装置では、作動点１４よりも高い、作動点１５になる。ただし、上記角度θが、π［ｒａｄ］＜θ＜２π［ｒａｄ］の範囲の場合、傾きが著しく大きくなる。このため、この範囲の角度θのシート搬送装置は、その経時劣化、例えばリバースローラ１の磨耗によるＲＳ変化における角度変化を考慮すると、ニップ圧ＰＢが大きく変化し、実用上向かない。従って、シート搬送装置の角度θの範囲としては、上記式（７）に示した０［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］の条件が適している。
【００２６】
上述のように、例えば、θ＝１１０°、θ＝７０°の場合のシート搬送装置では、従来のθ＝π／２［ｒａｄ］（＝９０°）のシート搬送装置に比べ、作動線の傾きがそれぞれ１．５倍、０．６倍になる。これより、レイアウト上の制約、例えばリバース従動ギヤ３の支点９からの距離Ｌ１の制限より、作動線の傾きの変化を確保できない場合でも、角度θを変化させた構成を採ることで、作動線の傾きの変化範囲が増加する。従って、このシート搬送装置においては、そのニップ圧ＰＢの設計マージンが広がるので、レイアウト上の制約に関係なく、シート搬送性能を高めるように、比較的自由に構成できるようになる。
【００２７】
（実施形態２）
本実施形態に係るシート搬送装置の一例の構成を、図１２及び図１３に示す。
このシート搬送装置は、図１２及び図１３に示すように、２つの駆動ギヤが一体的に形成されたリバース駆動ギヤ１８を備えている。このリバース駆動ギヤ１８は、その各駆動ギヤが、２つのリバース従動ギヤ３、３’に、それぞれ噛み合うように配設されている。これにより、リバース駆動ギヤ１８の各駆動ギヤとリバース従動ギヤ３、３’とからなる二組のギヤ列が構成されている。
ここで、２つのリバース従動ギヤ３、３’は、前述した角度θが、π／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］の条件を満たすように、リバース駆動ギヤ１８に対して配置されている。
また、上記各組のギヤ列の、上記リバース軸の固定端である支点９から各リバース従動ギヤ３、３’までの距離が、L１ａ＞Ｌ１ｂと互いに異なっている。
さらに、リバース駆動ギヤ１８には、図１３に示すように、２つの駆動ギヤに、欠歯部２２、２２’と、有歯部２３、２３’とがそれぞれ形成されている。この欠歯部２２、２２’と、有歯部２３、２３’とは、リバース駆動ギヤ１８の各駆動ギヤの周面に、互いに異なった位相を成すように形成されている。例えば、各ギヤ列の回転により、一方の組の駆動ギヤの歯有部２３に対してリバース従動ギヤ３が噛み合っている状態のときに、他方の組の駆動ギヤの有歯部２３’とリバース従動ギヤ３’との噛み合いが外れるように形成されている。
【００２８】
このような構成とすることで、図１２において、リバース駆動ギヤ１８が回転すると、距離Ｌ１が互いに異なるリバース従動ギヤ３、３’に対して、リバース駆動ギヤ１８の各駆動ギヤの有歯部２３、２３’が交互に噛み合う。これにより、フィードローラ５とリバースローラ１とのニップ圧ＰＢが、所定の周期で増減される。つまり、図１２に示すように、支点９からの距離Ｌ１ａが長いリバース従動ギア３がリバース駆動ギヤ１８の駆動ギヤの有歯部２３に噛み合った状態では、ニップ圧ＰＢが高くなる。一方、支点９からの距離Ｌ１ｂが短いリバース従動ギヤ３’がリバース駆動ギヤ１８の駆動ギヤの有歯部２３’に噛み合った状態では、ニップ圧ＰＢが低くなる。
【００２９】
ところで、例えば、静電気や水滴などにより、シート間に極めて高い密着力が働く場合、この密着力をＱとすると、前記式（５）’、（６）’は、それぞれ次の（５）″、（６）″に変化する。
密着力が働く場合の重送境界線：ＰＢ＝（１／μＰ）・ＴＡ−３ｍ−２Ｑ／μＰ・・・（５）″
密着力が働く場合の不送り境界線：ＰＢ＝（１／μｒ）・ＴＡ＋（μＰ／μｒ）・ｍ＋Ｑ／μｒ・・・（６）″
【００３０】
そこで、前記表１に示す構成で、且つ、θ＝１２０°、Ｌ１＝９５ｍｍ、及びＬ１＝４３ｍｍとしたシート搬送装置において、上記シート間に密着力Ｑが働くときのシートの最大搬送力と最大分離力とを測定する実験を行った。ただし、最大搬送力は、一枚のシートに力センサを取り付けて固定し、シート搬送動作開始時における力センサの最大固定力を測定することで得た。一方、最大分離力は、二枚のシート間に液滴を添加し、擬似密着力を課すことで、分離できる密着力の最大値を測定することで得た。
【００３１】
上記実験による測定の結果、最大搬送力は、θ＝１２０°の条件下で、Ｌ１＝９５ｍｍ、Ｌ１＝４３ｍｍを、上記式（８）に代入したところ、高いニップ圧ＰＢａの値と、低いニップ圧ＰＢｂの値との差分の、ほぼ１／３の値と、低いニップ圧ＰＢｂとをプラスした値に、μｒを乗じた値と一致した。すなわち、この最大搬送力をμｒで除した値を、実搬送ニップ圧ＰＢｃとすると、次の式（１２）が成立した。
ＰＢｃ＝ＰＢｂ＋１／３（ＰＢａ−ＰＢｂ）・・・（１２）
【００３２】
また、上記最大分離力は、ほぼ（μＰ／２）・（ＴＡ／μＰ−３ｍ−ＰＢｂ）に一致した。従って、次の等式（１３）が成立する。
Ｑ＝（μＰ／２）・（ＴＡ／μＰ−３ｍ−ＰＢｂ）・・・１３
この式（１３）より、最大分離力が得られる際のニップ圧を実分離ニップ圧ＰＢｄとすると、次の式（１４）が成り立つ。
ＰＢｄ＝ＰＢｂ＝ＴＡ／μＰ−３ｍ−２Ｑ／μＰ・・・（１４）
【００３３】
これらの式（１２）、（１４）から明らかなように、本実施形態に係るシート搬送装置では、シート搬送時とシート分離時とでのニップ圧ＰＢの値が異なる。ここで、実搬送ニップ圧ＰＢｃと実分離ニップ圧ＰＢｄとの差が正の値であることから、この差分だけ、シート間に密着力Ｑが働く際の、重送境界線の余裕度が増加することが判る。このように、本実施形態に係るシート搬送装置おいては、従来のものに比較して、上記差分だけ重送境界線の余裕度が増加するので、シート間に密着力Ｑが働く場合でも、シートの重送を防止できるようになる。
【００３４】
（実施形態３）
本実施形態に係るシート搬送装置は、実施形態２のシート搬送装置において、上記二組のギヤ列の各リバース従動ギヤ３、３’のうち、リバース軸８の固定端である支点９からからの距離（Ｌ１ｂ）が短い方のリバース従動ギヤ３’の、欠歯部２２’による回転時間をＰＢＬＴとし、フィードローラ５とリバースローラ１とが接触するニップ幅をＮＩＰ、リバースローラ１の回転速度をＶＲとするとき、次の式（１５）、
ＰＢＬＴ＝ＮＩＰ／ＶＲ・・・（１５）
が成り立つように構成したものである。
【００３５】
このシート搬送装置において、上記回転時間ＰＢＬＴを４タイプ変化させ、実施形態２のシート搬送装置の場合と同様の実験を行った。この実験結果を、次の表２に示す。
【表２】

【００３６】
この実験結果（表２）から明らかなように、このシート搬送装置においては、その実搬送ニップＰＢｃは、支点９からからの距離Ｌ１ｂが短い方のリバース従動ギヤ３’の、欠歯部２２’による回転時間ＰＢＬＴの増加に従って低下する。また、その実分離ニップＰＢｄは、上記式（１５）の条件ではほぼ飽和した。この結果、実搬送ニップＰＢｃと実分離ニップＰＢｄとの差分は、式（１５）の条件のとき最も大きくなる。すなわち、この式（１５）は、シート間に密着力Ｑが働いた場合のシート搬送において最も有利な条件となる。従って、本実施形態に係るシート搬送装置においては、シート間に密着力Ｑが働く際の重送余裕度が最も増加した条件下で、シート搬送が行われるようになる。
【００３７】
（実施形態４）
本実施形態に係るシート搬送装置は、上記各組のギヤ列の各リバース従動ギヤ３、３’のうち、支点９からの距離（Ｌ１ａ）が長い方のリバース従動ギヤ３に対する角度θ［ｒａｄ］は、次の式（１６）に従い、且つ支点９からの距離（Ｌ１ｂ）が短い方のリバース従動ギヤ３’に対する角度θ［ｒａｄ］は、次の式（１７）に従うように構成されている。π／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］・・・（１６）
０［ｒａｄ］＜θ＜π／２［ｒａｄ］・・・（１７）
【００３８】
このシート搬送装置の構成の一例を、図１４、及び図１５（ａ）、（ｂ）に示す。このシート搬送装置においては、その各組のギヤ列の各リバース従動ギヤ３、３’が、互いに独立した別体のリバース駆動ギヤ１８、１８’に噛み合っている。また、図１５（ａ）に示すように、リバース従動ギヤ３とリバース駆動ギヤ１８とは上記角度θ＝θ１、リバース従動ギヤ３’とリバース駆動ギヤ１８‘とは上記角度θ＝θ２となる位置関係に配置されている。さらに、各リバース駆動ギヤ１８、１８’には、全周に歯を有する駆動伝達用の全歯部１９が形成されている。この各リバース駆動ギヤ１８，１８’は、アイドラギヤ２０により同期して回転駆動されるようになっている。つまり、図１５において、リバース駆動ギヤ１８、１８’のいずれか一方が、主回転駆動系に接続されて駆動されることにより、アイドラギヤ２０を介して他方のリバース駆動ギヤも回転駆動される構成となっている。
【００３９】
これにより、リバース従動ギヤ３の回転時におけるニップ圧と、リバース従動ギヤ３’の回転時におけるニップ圧とが異なるようになる。そして、これらのニップ圧の差分、つまり上記表２に示したＰＢＬＴ＝ＮＩＰ／ＶＲ時の実搬送ニップＰＢｃと実分離ニップＰＢｄとの差分が、０．５×（ＰＢａ−ＰＢｂ）となって最大になる。この結果、上記角度θに対し、上記式（１６）で決まる高ニップ圧ＰＢａの値は、従来のシート搬送装置における角度θ＝π／２［ｒａｄ］時のニップ圧ＰＢよりも高くなる。また、上記式（１７）で決まる低ニップ圧ＰＢｂの値は、同様に従来のシート搬送装置における角度θ＝π／２［ｒａｄ］時のニップ圧ＰＢよりも低くなる。従って、このシート搬送装置では、そのニップ圧が、上記差分０．５×（ＰＢａ−ＰＢｂ）により、実施形態３のシート搬送装置の場合よりも高い値が保証されるようになり、密着力Ｑが働く際の重送余裕度が増加し、より安定したシート搬送を実現できるようになる。
【００４０】
（実施形態５）
本実施形態に係るシート搬送装置の一例を、図１６及び図１７に示す。このシート搬送装置は、実施形態４のシーと搬送装置と同様の、互いに独立した２つのリバース駆動ギヤ１８、１８’を有しており、それらの駆動伝達用の全歯部１９に噛み合ったアイドラギヤ２０により同期して回転駆動されるようになっている。ただし、このシート搬送装置においては、実施形態４のシーと搬送装置と異なって、各リバース駆動ギヤ１８、１８’に対して、１つのリバース従動ギヤ３のみが噛み合っている。これにより、実施形態４のシーと搬送装置と同じ動作を、１つのリバース従動ギヤ３を用いた省スペースな構成により実現できるようになる。
（実施形態６）
本実施形態に係るシート搬送装置は、実施形態４のシート搬送装置において、上記角度θがπ／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］の上記式（１６）に従うリバース従動ギヤ３の支点９からの距離Ｌ１ａが、上記角度θが０［ｒａｄ］＜θ＜π／２［ｒａｄ］の上記式（１７）に従うリバース従動ギヤ３‘の支点９からの距離Ｌ１ｂよりも大きく設定されている。これにより、このシート搬送装置においては、実施形態４で述べた差分０．５×（ＰＢａ−ＰＢｂ）が必ず正の値となる。また、この差分０．５×（ＰＢａ−ＰＢｂ）により、そのニップ圧が、角度θ＝π／２［ｒａｄ］である従来のシート搬送装置の場合よりも高い値が保証されるようになり、密着力Ｑが働く際の重送余裕度が増加し、より安定したシート搬送を実現できるようになる。
【００４１】
（他の実施形態１）
本実施形態に係るシート搬送載置は、前記角度θを、
０［ｒａｄ］＜θ＜π／２［ｒａｄ］・・・（１８）、
としたものである。
このシート搬送装置では、前記式（４）、（８）より、［Ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）＋Ｔａｎ（θ−π／２）］／［１−Ｋ・ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）］／（１−Ｋ・ｋ）の因子だけ、作動線の傾きが低下する。例えば高湿度環境下で、シート間に高い密着力が働く場合、シート間の密着力をＱとすると、図４に示す重送境界線１０は、式（５）’より変化し、次の式（５）″になる（図示は省略）。
密着力Ｑが働く場合の重送境界線：ＰＢ＝（１／μＰ）・ＴＡ−３ｍ−２Ｑ／μＰ・・・（５）″
このときレイアウト上の制約、例えばリバース従動ギヤ３のＬ１の制限より、Ｌ１を短くできない場合には、Ｌ１を短くせずに角度θを式（１８）の範囲にする。このことで、傾きが［Ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）＋Ｔａｎ（θ−π／２）］／［１−Ｋ・ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）］／（１−Ｋ・ｋ）倍だけ小さくなる。これにより、ニップ圧力ＰＢが低下し、式（５）″に表される密着力が働く重送境界線以下のニップ圧力ＰＢが実現し、重送を防いでシートを搬送できるようになる。
【００４２】
（他の実施形態２）
本実施形態に係るシート搬送載置は、前記角度θを、
π／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］・・・（１９）、
としたものである。
このシート搬送装置では、前記式（４）、（８）より、［Ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）＋Ｔａｎ（θ−π／２）］／［１−Ｋ・ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）］／（１−Ｋ・ｋ）の因子だけ、傾きが上昇する。従って、高い摩擦係数を有するシートの搬送においては、シート間摩擦係数μＰが大きいため、図４に示すような不送り境界線１１は、式（６）’のもと、平行上昇する。
このときレイアウト上の制約、例えばリバース従動ギヤ３のＬ１の制限より、Ｌ１を長くできない場合には、Ｌ１を長くせずに角度θを式（１９）の範囲にする。このことで、傾きが［Ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）＋Ｔａｎ（θ−π／２）］／［１−Ｋ・ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）］／（１−Ｋ・ｋ）倍だけ大きくなる。これにより、ニップ圧力ＰＢを上昇させ、不送り境界線１１が図４において平行上昇しても、それ以上のニップ圧力ＰＢが実現し、不送りを防いでシートを搬送できるようになる。
【００４３】
（他の実施形態３）
本実施形態に係るシート搬送載置では、前記角度θ＝π／２［ｒａｄ］におけるシート搬送方法で使用したトルクリミッタ戻し力ＴＡをＴＡ９０とするとき、次の式（２０）に示すトルクリミッタ戻し力ＴＡを採用する。
ＴＡ＝｛［１−Ｋ・ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）］・（Ｋ・ＴＡ９０＋Ｐ０）／（１−Ｋ・ｋ）−Ｐ０｝／［Ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）＋Ｔａｎ（θ−π／２）］・・・（２０）
式（２０）に従うトルクリミッタ戻し力ＴＡでは、式（８）に式（２０）を代入することで、次の式（２１）が導かれる。
ＰＢ＝（Ｋ・ＴＡ９０＋Ｐ０）／（１−Ｋ・ｋ）・・・（２１）
この式（２１）は、ＴＡ９０を採用したときの従来のシート搬送方法、つまりθ＝π／２［ｒａｄ］時のシート搬送方法と同値である。すなわち、ニップ圧力ＰＢが同値でありながら、同時に式（１９）、（２０）より、ＴＡ＜ＴＡ９０が成立する。これを図で示したのが、図１１である。従来のトルクリミッタ戻し力ＴＡ９０は設定点１３である。この設定点１３における作動線１２上の作動点１４と同値になる、他の実施形態２における作動線１６で決まる設定点１７が、この実施形態３におけるトルクリミッタ戻し力ＴＡである。
以上より、ニップ圧力ＰＢを従来と同値に保ちながら、ＴＡ＜ＴＡ９０のため、Ｔｒ＝ＴＡ・ＲＳで決まるトルクリミッタトルクＴｒが、従来よりも低減する。これにより、低トルク化による、リバースローラ１の性能維持、コスト上のメリットが実現し、従来のものと同等性能を以ってシートを搬送できる。
【００４４】
図１８に、上述の実施形態に係るシート搬送装置３９を搭載した画像形成装置の一例としての複写機を示す。この複写機は、原稿読み取り部（イメージスキャナ）１０１、書き込み部１０７、画像形成部１１２、給紙部１１９等から構成されている。
原稿読み取り部１０１は、光源１０２、ミラー１０３、結像レンズ１０４、イメージセンサとしてのＣＣＤ１０５等を備えている。また、原稿読み取り部１０１のコンタクトガラス上には自動原稿給紙装置（ＡＲＤＦ）１０６が設置されている。この原稿読み取り部１０１は、コンタクトガラス上の原稿の画像を光源１０２、ミラー１０３、結像レンズ１０４を介してＣＣＤ１０５に結像して、画素単位で読み取り、デジタル化した画像信号に変換する。この画像信号は書き込み部１０７に送られるか、図示しない画素メモリに記憶される。書き込み部１０７は、光源としてのレーザーダイオード１０８、走査用の回転多面鏡１０９、ポリゴンモータ１１０，ｆθレンズ等の走査光学系１１１等を備えている。この書き込み部１０７は、原稿読み取り部１０１によって読み取られた画像信号に応じてレーザー光を走査し、ミラーを介して感光体上に画像を書き込む。画像形成部１１２は、像担持体としての感光体ドラム１１３、帯電装置１１４、現像装置１１５、転写搬送ベルトを用いた転写装置１１６、クリーニング装置１１７、定着装置１１８等を備えている。感光体ドラムは帯電装置１１４により一様に帯電した後、上記書き込み部１お７よりレーザー光を照射され静電潜像を形成する。この静電潜像は現像装置１１５により現像され、顕像としてのトナー像を形成する。一方、転写材としてのシートは、給紙部１１９より給紙され、シート搬送装置３９により、感光体ドラム１１３と転写装置１１６とが対向する転写位置に搬送される。そして転写装置１１６により、感光体ドラム１１３上に形成されたトナー像を静電的にシートへ転写する。次いで、シートは定着装置１１８に送られ、シート上のトナーを定着させることで画像が得られる。一方、感光体ドラム１０１上の残留トナーは、クリーニング装置１１７にて除去される。また、この複写機においては、画像形成部１１２と給紙部１１９との間に両面ユニット１２０を設置している。この両面ユニット１２０により、片側に印字された用紙を反転し再給紙することで、用紙の両面に画像を形成することを可能としている。
【００４５】
上述したように、本発明を適用したシート搬送方法、及びシート搬送装置においては、ニップ圧の設計マージンが広がるので、シートの搬送性及び分離性の高い設計が可能になる。
特に、実施形態２のシート搬送装置においては、支点９からの距離Ｌ１ａが長いリバース従動ギア３がリバース駆動ギヤ１８の駆動ギヤの有歯部２３に噛み合った状態では、ニップ圧ＰＢが高くなる。一方、支点９からの距離Ｌ１ｂが短いリバース従動ギヤ３’がリバース駆動ギヤ１８の駆動ギヤの有歯部２３’に噛み合った状態では、ニップ圧ＰＢが低くなる。これにより、従来のものに比較して、上記差分だけ重送境界線の余裕度が増加し、シート間に密着力Ｑが働く場合でも、シート間の搬送性及び分離性能が向上して、シートの重送を防止できるようになる。
また、実施形態３のシート搬送装置においては、その実搬送ニップＰＢｃが、支点９からからの距離Ｌ１ｂが短い方のリバース従動ギヤ３’の、欠歯部２２‘による回転時間ＰＢＬＴの増加に従って低下する。そして、実分離ニップＰＢｄが、上記式（１５）の条件でほぼ飽和する。この結果、実搬送ニップＰＢｃと実分離ニップＰＢｄとの差分が、式（１５）の条件のとき最も大きくなり、シート間に密着力Ｑが働く際の重送余裕度が最も増加した条件下で、シート搬送が行われるようになる。これにより、ニップ圧の高低変化分の二分の一分だけ、従来のシート搬送装置に比べてシート分離性が向上し、シート間に密着力Ｑが働く場合でも、シート間の搬送性及び分離性能がより向上して、シートの重送を防止できるようになる。
また、実施形態４のシート搬送装置においては、そのニップ圧が、上記差分０．５×（ＰＢａ−ＰＢｂ）により、実施形態３のシート搬送装置の場合よりも高い値が保証されるようになる。これにより、密着力Ｑが働く際の重送余裕度が増加し、より安定したシート搬送を実現できるようになる。また、上記角度θが、二組のギヤ列で異なるので、従来のシート搬送装置における角度θがπ／２［ｒａｄ］時のニップ圧と比べて、ニップ圧の高低変化を有利に高める角度条件となる。これにより、ニップ圧の高低変化分がより増加し、シートの分離性能がより向上する。
また、実施形態５のシート搬送装置においては、各リバース駆動ギヤ１８、１８’に対して、１つのリバース従動ギヤ３のみが噛み合っている。これにより実施形態４のシーと搬送装置と同じ動作を、１つのリバース従動ギヤ３を用いた省スペースな構成により実現できるようになる。この結果、リバース従動ギヤ３の配置におけるレイアウト上の制約を回避できるようになるので、設計がし易く、また部品点数も下がり、低コスト化も図れる。
さらに、実施形態６のシート搬送装置においては、実施形態４で述べた差分０．５×（ＰＢａ−ＰＢｂ）が必ず正の値となる。また、この差分０．５×（ＰＢａ−ＰＢｂ）により、そのニップ圧が、角度θ＝π／２［ｒａｄ］である従来のシート搬送装置の場合よりも高い値が保証される。これにより、密着力Ｑが働く際の重送余裕度が増加し、より安定したシート搬送を実現できるようになる。また、二組のギヤ列の各支点９からの位置が、ニップ圧の高低変化を高める有利な配置条件となるので、ニップ圧の高低変化分が増加し、シートの分離性能が一層向上する。
本発明を適用した画像形成装置においては、上述したようなシート搬送装置３９を使用しているので、自由度の高い設計ができるようになる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、リバース従動ギヤの配置を固定しても、フィードローラとリバースローラとのニップ圧を示す作動線の変化する範囲が拡大し、ニップ圧の設計マージンが広がる。これにより、従来のシート搬送方法よりも、シート搬送性、及びシート分離性を向上させる設計が可能になるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のシート搬送装置の概略断面図。
【図２】上記シート搬送装置における各構成要素の力の釣合いについて説明するための概略断面図。
【図３】上記シート搬送装置の各構成要素の軸方向における力の釣合いについて説明するための概略断面図。
【図４】上記シート搬送装置における作動線図。
【図５】本発明の実施形態におけるシート搬送装置の、断面方向における力の釣合いについて説明するための概略断面図。
【図６】図５における力の成分図。
【図７】本発明の実施形態におけるシート搬送装置の、長手方向（Ｙ軸方向）における力の釣合いについて説明するための概略断面図。
【図８】本発明の実施形態におけるシート搬送装置の、長手方向（Ｘ軸方向）における力の釣合いについて説明するための概略断面図。
【図９】本発明の実施形態のシート搬送装置における作動線図。
【図１０】本発明の実施形態のシート搬送装置における作動線の傾きを示す線図。
【図１１】本発明の実施形態のシート搬送装置における低トルクリミッタ戻し力の場合の作動線図。
【図１２】本発明の実施形態における二組のギヤ列を備えたシート搬送装置の、長手方向（Ｙ軸方向）における力の釣合いについて説明するための概略断面図。
【図１３】本発明の実施形態のシート搬送装置におけるリバース駆動ギヤの構成の一例を示す斜視図。
【図１４】本発明の実施形態における二組のギヤ列を備え、角度θが各々異なる構成のシート搬送装置の、長手方向（Ｙ軸方向）における力の釣合いについて説明するための概略断面図。
【図１５】（ａ）は、本発明の実施形態のシート搬送装置における他のリバース駆動ギヤの構成の一例を示す斜視図。
（ｂ）は、上記リバース駆動ギヤの構成を示す側面図。
【図１６】本発明の実施形態における２つのリバース駆動ギヤと、１つのリバース従動ギヤとを備え、角度θが各々異なる構成のシート搬送装置の、長手方向（Ｙ軸方向）における力の釣合いについて説明するための概略断面図。
【図１７】（ａ）は、本発明の実施形態のシート搬送装置における更に他のリバース駆動ギヤの構成の一例を示す斜視図。
（ｂ）は、上記リバース駆動ギヤの構成を示す側面図。
【図１８】本発明の実施形態におけるシート搬送装置を搭載した画像形成装置を示す概略構成図。
【符号の説明】
１ リバースローラ
２ トルクリミッタ
３ リバース従動ギヤ
３’ リバース従動ギヤ
４ リバース駆動ギヤ
４ａ リバース駆動ギヤ軸
５ フィードローラ
６ フィード軸
７ 軸受け
８ リバース軸
９ 支点
１０ 重送境界線
１１ 不送り境界線
１２ ＦＲＲ作動線
１３ 設定点
１４ 作動点
１５ 作動点
１６ ＦＲＲ作動線
１７ 設定点
１８ 欠歯リバース駆動ギヤ
１８’ 欠歯リバース駆動ギヤ
１９ 駆動伝達用全歯部分
２０ アイドラギヤ
２１ シート
２２ 欠歯部分
２３ 歯部分
２４ 適性領域
２５ シート搬送装置
Ｐ１ ギヤ押し上げ力
Ｐ２ 自重
Ｐ３ 軸受け力
ＰＢ ニップ圧
ＴＡ トルクリミッタ戻し力
Ｔｒ トルクリミッタトルク
Ｔ 抗力
θ フィード軸−リバース軸−リバース駆動ギヤ間の角度
θ１ フィード軸−リバース軸−リバース駆動ギヤ間の角度
θ２ フィード軸−リバース軸−リバース駆動ギヤ間の角度
μＢ リバース軸−軸受け間摩擦係数
ＲＢ リバース軸半径
ＲＺ リバース従動ギヤ半径
ＲＳ リバースローラ半径
Ｌ１ リバース従動ギヤ−支点間距離
Ｌ１ａ リバース従動ギヤ−支点間距離
Ｌ１ｂ リバース従動ギヤ−支点間距離
Ｌ２ 重心−支点間距離
Ｌ３ 軸受け−支点間距離
Ｌ４ リバースローラ−支点間距離

Claims (6)

1. シート搬送方向に回転してシートを搬送するフィードローラと、
   正逆回転自在なリバースローラと、
   該フィードローラとリバースローラとを加圧接触させる加圧手段と、
   該リバースローラに対して上記フィードローラと同一方向に回転する戻し力を回転トルクにより付与するトルクリミッタとを備え、
   上記フィードローラとリバースローラとの間のニップにより搬送されるシートが１枚の場合には、該シートと上記リバースローラとの間の摩擦力により、該リバースローラを上記トルクリミッタの回転トルクによる戻し力に抗して、上記フィードローラの回転に連れ回りする方向に正回転させ、上記ニップにより搬送されるシートが複数枚の場合には、上記リバースローラを上記トルクリミッタの回転トルクによる戻し力により逆回転させる構成のシート搬送装置において、
   上記リバース駆動ギヤと上記リバース従動ギヤとからなる二組のギヤ列を備え、
   上記各組のギヤ列の、上記リバース軸の固定端である支点から上記リバース従動ギヤまでの距離Ｌ１が互いに異なり、
   且つ上記二組のギヤ列のリバース駆動ギヤもしくはリバース従動ギヤのいずれか一方に、該ギヤ列の回転により、一方の組のギヤ列が噛み合っている状態のときに、他方の組のギヤ列の噛み合いが外れるように形成した、一箇所もしくは複数箇所の欠歯部と有歯部とを有しており、
   上記リバースローラとともに回転するリバース従動ギヤの半径をＲＺ、該リバースローラの半径をＲＳ、該リバースローラを軸支するリバース軸の半径をＲＢ、該リバース軸と該リバース軸の軸受けとの間の摩擦係数をμＢ、該リバース軸の固定端である支点から上記リバース従動ギヤまでの距離をＬ１、リバースローラ、リバース軸、トルクリミッタ、軸受け、及びリバース従動ギヤのそれぞれの自重を合算した合算自重をＰ２、上記支点から合算自重の重心までの距離をＬ２、上記軸受けから上記リバース軸が受ける抗力をＰ３、上記支点から上記軸受けまでの距離をＬ３、上記支点から上記リバースローラまでの距離をＬ４、上記トルクリミッタの回転トルクをＴｒとし、また以上により定義できる、第一因子Ｋ＝（Ｌ１／Ｌ４）・（ＲＳ／ＲＺ）、第二因子ｋ＝（ＲＢ／ＲＳ）・μＢ、及び係数Ｐ０＝（Ｌ３・Ｐ３−Ｌ２・Ｐ２）／Ｌ４、上記トルクリミッタによる戻し力ＴＡ＝Ｔｒ／ＲＳとし、上記リバースローラを駆動するための上記リバース駆動ギヤを軸支するリバース駆動ギヤ軸と上記リバース軸との軸中心を結ぶ直線と、該リバース軸と上記フィードローラを軸支するフィード軸との軸中心を結ぶ直線とによって形成される角度をθ［ｒａｄ］とするとき、該θの範囲、及び上記フィードローラと上記リバースローラ間に生ずるニップ圧ＰＢが、次の式、
   ０［ｒａｄ］＜θ＜π／２［ｒａｄ］、
   π／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］、
   ＰＢ＝｛［Ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）＋Ｔａｎ（θ―π／２）］・ＴＡ＋Ｐ０｝／［１−Ｋ・ｋ／Ｃｏｓ（θ―π／２）］、
   で定式化される値に設定されていることを特徴とするシート搬送装置。
2. 請求項１のシート搬送装置において、
   上記各組のギヤ列の各リバース従動ギヤのうち、支点からの距離Ｌ１が短い方のリバース従動ギヤの、上記欠歯部分による回転時間をＰＢＬＴとするとき、上記フィードローラと上記リバースローラとが接触するニップ幅をＮＩＰ、該リバースローラの回転速度をＶＲとすると、次の式、
   ＰＢＬＴ＝ＮＩＰ／ＶＲ
   が成り立つことを特徴とするシート搬送装置。
3. 請求項２のシート搬送装置において、
   上記各組のギヤ列の各リバース従動ギヤのうち、支点からの距離Ｌ１が長い方のリバース従動ギヤに対する角度θ［ｒａｄ］は、次の式、
   π／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］、
   に従い、
   且つ各組のギヤ列の各リバース従動ギヤのうち、支点からの距離Ｌ１が短い方のリバース従動ギヤに対する角度θ［ｒａｄ］は、次の式、
   ０［ｒａｄ］＜θ＜π／２［ｒａｄ］、
   に従うことを特徴とするシート搬送装置。
4. シート搬送方向に回転してシートを搬送するフィードローラと、
   正逆回転自在なリバースローラと、
   該フィードローラとリバースローラとを加圧接触させる加圧手段と、
   該リバースローラに対して上記フィードローラと同一方向に回転する戻し力を回転トルクにより付与するトルクリミッタとを備え、
   上記フィードローラとリバースローラとの間のニップにより搬送されるシートが１枚の場合には、該シートと上記リバースローラとの間の摩擦力により、該リバースローラを上記トルクリミッタの回転トルクによる戻し力に抗して、上記フィードローラの回転に連れ回りする方向に正回転させ、上記ニップにより搬送されるシートが複数枚の場合には、上記リバースローラを上記トルクリミッタの回転トルクによる戻し力により逆回転させる構成のシート搬送装置において、
   １つのリバース従動ギヤが、２つのリバース駆動ギヤに噛み合い、
   該リバース駆動ギヤもしくは該リバース従動ギヤのいずれか一方に、ギヤ列の回転駆動時に、一方の組のギヤ列の歯部分が噛み合うことにより、他方の組のギヤ列の歯部分の噛み合いを外す形状の、一箇所もしくは複数箇所の欠歯部分を有し、
   且つ上記２つのリバース駆動ギヤに設けた各駆動伝達用全歯部分が、アイドラギヤの噛み合によって回転駆動される構成を有しており、
   上記リバースローラとともに回転するリバース従動ギヤの半径をＲＺ、該リバースローラの半径をＲＳ、該リバースローラを軸支するリバース軸の半径をＲＢ、該リバース軸と該リバース軸の軸受けとの間の摩擦係数をμＢ、該リバース軸の固定端である支点から上記リバース従動ギヤまでの距離をＬ１、リバースローラ、リバース軸、トルクリミッタ、軸受け、及びリバース従動ギヤのそれぞれの自重を合算した合算自重をＰ２、上記支点から合算自重の重心までの距離をＬ２、上記軸受けから上記リバース軸が受ける抗力をＰ３、上記支点から上記軸受けまでの距離をＬ３、上記支点から上記リバースローラまでの距離をＬ４、上記トルクリミッタの回転トルクをＴｒとし、また以上により定義できる、第一因子Ｋ＝（Ｌ１／Ｌ４）・（ＲＳ／ＲＺ）、第二因子ｋ＝（ＲＢ／ＲＳ）・μＢ、及び係数Ｐ０＝（Ｌ３・Ｐ３−Ｌ２・Ｐ２）／Ｌ４、上記トルクリミッタによる戻し力ＴＡ＝Ｔｒ／ＲＳとし、上記リバースローラを駆動するための上記リバース駆動ギヤを軸支するリバース駆動ギヤ軸と上記リバース軸との軸中心を結ぶ直線と、該リバース軸と上記フィードローラを軸支するフィード軸との軸中心を結ぶ直線とによって形成される角度をθ［ｒａｄ］とするとき、該θの範囲、及び上記フィードローラと上記リバースローラ間に生ずるニップ圧ＰＢが、次の式、
   ０［ｒａｄ］＜θ＜π／２［ｒａｄ］、
   π／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］、
   ＰＢ＝｛［Ｋ／Ｃｏｓ（θ−π／２）＋Ｔａｎ（θ―π／２）］・ＴＡ＋Ｐ０｝／［１−Ｋ・ｋ／Ｃｏｓ（θ―π／２）］、
   で定式化される値に設定されていることを特徴とするシート搬送装置。
5. 請求項３のシート搬送装置において、
   上記π／２［ｒａｄ］＜θ＜π［ｒａｄ］の角度θを有するギヤの、上記支点からの距離Ｌ１が、上記０［ｒａｄ］＜θ＜π／２［ｒａｄ］の角度θを有するギヤの、上記支点からの距離Ｌ１よりも大きく設定されていることを特徴とするシート搬送装置。
6. 複数枚のシートを積層載置するシート載置体と、該シート載置体に積層載置したシートを給紙する給紙手段と、該給紙手段により給紙したシートを1枚づつ分離しながら搬送するシート搬送手段と、該シート搬送手段により搬送したシート上に画像を形成する画像形成手段とを有する画像形成装置において、
   上記シート搬送手段として、請求項１、２、３、４又は５のシート搬送装置を使用することを特徴とする画像形成装置。

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