給紙装置および画像形成装置
【課題】多用なシート材種においても環境変動や経時変動に対して安定して分離動作を行うことができる給紙装置および画像形成装置を提供すること。
【解決手段】分離部７が、給紙トレイ１６に積載されたシート束６から最上部のシート６ａを摩擦力により分離する摩擦分離部１３と、給紙トレイ１６に積載されたシート束６から最上部のシート６ａを不平等電界による吸着力で分離する静電吸着分離部１４と、摩擦分離部１３および静電吸着分離部１４のシート搬送方向下流に配置され、摩擦分離部１３または静電吸着分離部１４の少なくとも一方により分離されたシート６ａを搬送する搬送ローラ対８と、を有し、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４とをシート搬送方向に直交する方向の投影面が重なるように配置した。
【解決手段】分離部７が、給紙トレイ１６に積載されたシート束６から最上部のシート６ａを摩擦力により分離する摩擦分離部１３と、給紙トレイ１６に積載されたシート束６から最上部のシート６ａを不平等電界による吸着力で分離する静電吸着分離部１４と、摩擦分離部１３および静電吸着分離部１４のシート搬送方向下流に配置され、摩擦分離部１３または静電吸着分離部１４の少なくとも一方により分離されたシート６ａを搬送する搬送ローラ対８と、を有し、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４とをシート搬送方向に直交する方向の投影面が重なるように配置した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給紙装置および画像形成装置に関し、より詳しくは、摩擦力によりシートの分離を行う摩擦分離手段と静電吸着力によりシートの分離を行う静電吸着分離手段を備えた給紙装置およびこの給紙装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に搭載され記録紙や原稿等のシートを給紙する給紙装置としては、ゴム等の高摩擦係数を有する材料でローラやベルトとして形成された摩擦部材によりシート束から１枚のシートを分離する摩擦分離方式が広く採用されてきた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
摩擦分離方式は構成が簡単であるが、大きな摩擦力を得るためにバネ等により摩擦部材をシート面に圧接させる必要があり、また、ゴム等の高摩擦係数を有する摩擦部材は経時的または環境により表面の摩擦係数が変化するため給紙性能の安定性に欠けるという問題があった。特に給紙装置が搭載される画像形成装置がプリンタである場合は、ユーザーの多様化により、普通紙だけではなくコート紙やラベル紙など様々な機能のシートが用いられてきており、その数および種類が増加傾向にあり、表面の摩擦係数が極端に小さいシート、温度により摩擦力が変化するシート、積載されたシート同士が吸湿状態により密着した状態等の場合には、従来の摩擦分離方式だけでは分離が難しい場合があった。
【０００４】
また、摩擦による分離が難しいシートでも、空気の吸引により負圧部を作りシートを吸着して搬送するエア吸引方式により解決することが可能な場合もあるが、エア吸引方式は摩擦分離方式と比べて給紙性能は安定しているが、エア吸引時の騒音が大きく、装置も大型化し、更にコストも掛かるために、一般的な事務所等で使用する機器としては難点があった。
【０００５】
また、積層されたシート束の進行方向端面に対向する方向からエアを吹き付けてシートをさばき、最上部のシートを摩擦ローラにより分離搬送する方式もあるが、騒音、装置の大きさ、コスト等においてエア吸引方式と同様の問題があった。
【０００６】
また、積載されたシート束の上面に対設され給紙方向に移動する無端誘電体ベルトと、無端誘電体ベルトの表面に交番する電圧を印加して交番する電荷パターンを形成する帯電部材と、無端誘電体ベルトを除電する除電部材とを有し、無端誘電体ベルト上の帯電電荷によって発生する電界により吸着力を発生させることにより、シート束から最上部のシートを分離して給紙方向へ移動させる静電吸着分離方式を採用した給紙装置が知られている（例えば、特許文献２〜４参照）。なお、特許文献２、３には、正と負の２つの櫛歯状の電極を一定のギャップを設けて交互に噛み合わせて、電極間の電界により発生する吸着力により、シート束から最上部のシートを分離して給紙方向へ移動させることが開示されている。
【０００７】
無端誘電体ベルト上に発生する電界をシートに作用させて吸着力を発生させる上記の方式の場合、環境条件やシートの抵抗値などにより分離および搬送に必要な吸着力を発生させることができずにシートの不送りが発生してしまったり、無端誘電体ベルトとシートが接触してから一定時間は最上部のシートだけではなくその下の複数のシートにも電界による吸着力が作用するためシートの重送が発生してしまうため、これらを防止するために、無端誘電体ベルトとシートを接触させてから一定時間後に分離動作を行ったり、シートの物性値を測定した後にその測定値に応じて無端誘電体ベルト上に印加する電荷量と電荷間の距離と吸着時間の３つを制御したり、無端誘電体ベルトに重送阻止部材を圧接させて重送を防止するようにした技術も知られている。
【特許文献１】特開２０００−８５９９９号公報
【特許文献２】特許３１５９７２７号公報
【特許文献３】特開平４−３５００３１号公報
【特許文献４】特開２００２−２１１７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、無端誘電体ベルトとシートを接触させてから一定時間後に分離動作を行う従来の給紙装置は、分離動作を高速化することができないという問題があった。
【０００９】
また、分離対象のシート物性値に基づいて無端誘電体ベルトの電荷状態等を制御する従来の給紙装置は、シートを分離してから物性値を測定する必要があり、１枚目のシートに対しては物性値の測定および無端誘電体ベルトの電荷状態等の制御を行うことができず、また、物性の異なるシートが混載されている場合には適用できないという問題があった。
【００１０】
また、無端誘電体ベルトに重送措置部材を圧接させる従来の給紙装置は、複数枚目のシート先端にも電界による吸着力が発生している状態のため、重送阻止部材で確実にシートを分離することは、幅広い条件を考慮すると困難であるという問題があった。
【００１１】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、多用なシート材種においても環境変動や経時変動に対して安定して分離動作を行うことができる給紙装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る給紙装置は、複数枚のシートを積載する給紙トレイと、前記給紙トレイ上の複数枚のシートから１枚のシートを分離して搬送する分離部と、を備えた給紙装置において、前記分離部が、前記給紙トレイに積載された複数枚のシートから最上部のシートを摩擦力により分離する摩擦分離手段と、前記給紙トレイに積載された複数枚のシートから最上部のシートを不平等電界による吸着力で分離する静電吸着分離手段と、前記摩擦分離手段および前記静電吸着分離手段のシート搬送方向下流に配置され、前記摩擦分離手段または前記静電吸着分離手段の少なくとも一方により分離されたシートを搬送する搬送手段と、を有し、前記摩擦分離手段と前記静電吸着分離手段とを前記搬送手段によるシート搬送方向に直交する方向の投影面が重なるように配置したことを特徴とする。
【００１３】
この構成により、シートに対する分離作用が異なる摩擦分離手段と静電吸着分離手段とを搬送手段によるシート搬送方向に直交する方向の投影面が重なるように配置したので、分離対象とするシートに摩擦分離手段と吸着分離手段とが同時に作用し、摩擦分離手段と静電吸着分離手段とが双方の苦手とする条件を互いに補いながら確実にシートを分離することができる。したがって、多用なシート材種においても環境変動や経時変動に対して安定して分離動作を行うことができる。
【００１４】
また、摩擦分離手段と静電吸着分離手段とを搬送手段によるシート搬送方向に直交する方向の投影面が重なるように配置したので、摩擦分離手段および静電吸着分離手段と搬送手段との位置関係を、摩擦分離手段のみを備える従来の給紙装置と同等にすることができ、摩擦分離手段と静電吸着分離手段とを同時に備えることにより装置が大型化することを防止することができる。
【００１５】
また、本発明に係る給紙装置は、前記給紙トレイに積載されたシートを前記摩擦分離手段に押圧する第１の押圧手段と、前記給紙トレイに積載されたシートを前記静電吸着分離手段に押圧する第２の押圧手段と、を有し、前記第１の押圧手段と前記第２の押圧手段が互いに異なる押圧力を発生することを特徴とする。
【００１６】
この構成により、第１の押圧手段と第２の押圧手段により、摩擦分離手段と静電吸着分離手段にそれぞれ適切な押圧力を与えることができるので、摩擦分離手段と静電吸着分離手段は安定してシートの分離および搬送を行うことができる。
【００１７】
また、本発明に係る給紙装置は、前記摩擦分離手段が、前記給紙トレイに積載された複数枚のシートのうち最上部のシートを吸着して搬送するベルトと、前記複数枚のシートの最上部のシート以外のシートが前記ベルトにより搬送されることを阻止する重送阻止部材と、前記重送阻止部材を前記ベルトに向って付勢する付勢手段と、前記付勢手段による付勢力を変更する付勢力変更手段と、を有することを特徴とする。
【００１８】
この構成により、ベルトの吸着力が給紙トレイ上の最上部のシート以外のシートに作用しても重送阻止部材がシートの重送を阻止するため、最上部のシート以外のシートに吸着力が作用しなくなるまで時間を消費する必要がなくなるので、摩擦分離手段によるシートの分離と搬送を高速に行うことができる。
【００１９】
また、本発明に係る画像形成装置は、上記の給紙装置を備えたことを特徴とする。
【００２０】
この構成により、上記の給紙装置を備えた画像形成装置においても、多用なシート材種を用いても環境変動や経時変動に対して安定して分離動作を行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、多用なシート材種においても環境変動や経時変動に対して安定して分離動作を行うことができる給紙装置および画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態に係る給紙装置およびこの給紙装置を備えた画像形成装置の概略構成図である。図２は、本発明の実施の形態に係る給紙装置の構成を示す斜視図である。図３は、本発明の実施の形態に係る給紙装置の分離部を示す斜視図である。図４は、本発明の実施の形態に係る給紙装置の静電吸着分離部を示す斜視図である。図５〜図７は、本発明の実施の形態に係る給紙装置の静電吸着分離部を示す側面図である。図８（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態に係る給紙装置の帯電および除電のための電圧波形の例を示す図である。図９は、本発明の実施の形態に係る給紙装置の静電吸着分離部を示す側面図である。図１０は、本発明の実施の形態に係る給紙装置の静電吸着分離部を示す側面図である。図１１は、本発明の実施の形態に係る給紙装置の静電吸着分離部の他の例を示す斜視図である。図１２は、本発明の実施の形態に係る給紙装置の底板を示す斜視図である。なお、画像形成装置は、複写機、ファクシミリ装置、複写機能とファクシミリ機能等を備えた複合機等の機能を有するものである。
【００２４】
まず、構成について説明する。
【００２５】
図１に示すように、複写機として構成された画像形成装置１は、原稿を読取る原稿読取部２と、給紙部４から給紙されたシート（記録紙）６ａに対し原稿読取部２が読取った画像を形成する画像形成部３と、画像形成部３にシート６ａを給紙する給紙部４とを備えている。なお、本実施の形態の画像形成装置では、画像形成部３と給紙部４とは分割可能となっている。
【００２６】
給紙部４には、給紙装置５が配置されており、給紙装置５は、給紙トレイ１６（図２参照）内に積層されて配置されたシート束６（複数のシート）の最上面に当接し、シート束６から最上部の１枚のシート６ａを分離して搬送方向下流側に給紙する分離部７を備えている。シート６ａは、分離部７により分離されて搬送路５０内に移送される。搬送路５０内に移送されたシート６ａは、搬送ローラ対８により移送され、転写装置９において画像形成部３で形成されたトナー画像が転写され、このトナー画像が定着器１０において熱転写され、排紙ローラ対１１により排紙トレイ１２に排出される。なお、画像形成装置１は、上述した電子写真方式の他、例えばインクジェット方式等の他の方式を採用してもよく、また、複写機として構成する他に、ファクシミリ装置、印刷機または複合機として構成してもよい。
【００２７】
図２、図３に示すように、給紙装置５は、シート束６を積載する給紙トレイ１６を有するとともに、分離部７として摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４とを備える。摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４は、分離されたシート６ａの搬送方向に直交する方向の投影面が重なるように配置されており、シート６ａに対して摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４とが同時に分離動作を行うようになっている。すなわち、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４は、矢印で示す搬送方向と直交する方向（シート６ａの幅方向）に並列に配置されている。なお、図２では、摩擦分離部１３が２つ、静電吸着分離部１４が１つ配置されているが、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４の数はこれに限定されるものではなく、例えば、摩擦分離部１３が１つ、静電吸着分離部１４が２つ配置されていてもよい。すなわち、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４とが少なくともそれぞれ１つ配置されていればよい。
【００２８】
図２では、摩擦分離部１３における実施例として、重送阻止部材３１ａ、３１ｃを使用し、シート６ａ、送りローラ３４、重送阻止部材３１ａ、３１ｃの摩擦差を利用してシート束６からシート６ａを分離するフリクションパット分離方式を例に挙げているが、これに限定されるものではなく、摩擦分離部１３がいわゆる戻し分離方式の構成を有していてもよい。
【００２９】
図４に示すように、静電吸着分離部１４は、駆動ローラ１７と従動ローラ１８とに巻掛けられた誘電体からなる無端状のベルト１９を備えている。ベルト１９は１０８Ω・ｃｍ以上の抵抗を有する誘電体、例えば、厚さ１００μｍ程度のポリエチレンテレフタレート等のフィルムで構成されている。また、ベルト１９には、ベルト１９とともに従動するローラ状の帯電電極２１が接している。
【００３０】
図５に示すように、ベルト１９は、抵抗が１０８Ω・ｃｍ以上の誘電体からなる表層１９ａと、抵抗が１０６Ω・ｃｍ以下の導体からなる裏層１９ｂとを有する２層構造となっている。帯電電極２１は、ベルト１９の裏層１９ｂを接地された対向電極として使用しているため、ベルト１９の表層１９ａに接した位置であればどこに設けてもよい。またシート束６の位置もベルト１９に対して吸着面積を充分に取れる位置に設定されている。
【００３１】
駆動ローラ１７の表面は、抵抗値が１０６Ω・ｃｍ程度の導電性ゴム層から構成され、従動ローラ１８の表面は金属から構成されている。駆動ローラ１７および従動ローラ１８は接地されている。駆動ローラ１７は、ベルト１９からシート６ａを曲率により分離するのに適した小径となっている。すなわち、駆動ローラ１７の径を小さく設定して曲率を大きくすることにより、ベルト１９に吸着されて分離および搬送されたシート６ａが、駆動ローラ１７から離れて搬送方向下流側のガイド部材２６により形成される搬送路５０に入ることができるようになっている。
【００３２】
帯電電極２１は、本実施の形態では、ベルト１９が駆動ローラ１７に巻回された位置の近くでベルト１９に接するように配置されている。帯電電極２１は、交流を発生する帯電電源２４に接続されている。帯電電極２１のベルト１９の回転方向上流側で、かつ、シート束６とベルト１９の分離位置より下流側には、交番電源である除電電源２５に接続された除電電極２２がベルト１９に当接又は近接して設置されている。帯電電源２４および除電電源２５は、搬送ローラ対８にシート６ａの先端が当接する位置でベルト１９上の吸着力が除去されているように制御される。なお、除電電極２２は必ずしも必要ではないため省略することができる。以下、除電電極２２を備えないものとして説明を行う。
【００３３】
図６に示すように、ベルト１９は、駆動ローラ１７を軸として、押上部材２７ｂに押上げられた底板２８上のシート束６のうち最上部のシート６ａの上面前端部に位置し、シート６ａと接触可能に配置される。底板２８は回動支点２８ｄを支点として押上部材２７ｂにより回動するように他端を持ち上げることによりシート６ａをベルト１９に付勢するようになっている。また、ベルト１９、駆動ローラ１７および従動ローラ１８は、底板２８の傾斜変化に応じて姿勢が変更できるように支持されている。
【００３４】
図７に示すように、底板２８は、ラック＆ピニオン形式のシート押上部２９ｂにより平行を保ったまま上下に移動するように構成してもよく、その場合、ベルト１９、駆動ローラ１７および従動ローラ１８は、給紙装置５内に位置が固定された状態としてもよい。また、給紙装置５は、最上部のシート６ａの上下方向の位置を検知するセンサ３０を備えており、ベルト１９とシート６ａとの間隔や接触圧を適正に制御することが可能となっている。
【００３５】
このように構成された給紙装置５においては、給紙信号により図示しない電磁クラッチが入り、駆動ローラ１７が回転駆動され、周動を開始したベルト１９には、帯電電極２１を介して帯電電源２４より交番電圧が印加され、ベルト１９の表面には交流電源周波数とベルト１９の周動速度に応じたピッチ（ピッチは４ｍｍ〜１５ｍｍ程度とするのがよい）で交番する電荷パターンが形成される。帯電電源２４は交流の他直流を高低交互の電位に変化させたものでもよく、本実施の形態ではベルト１９の表面に対して４ＫＶの振幅を持った交流を印加している。
【００３６】
図８（ａ）に示すように、電圧を制御して帯電および除電を行うことができ、印加電圧を低くすることによって、ベルト１９上の電荷パターンを除去する。また、図８（ｂ）は、電源周波数を高くすることによって、ベルト１９上に形成する電荷パターンのピッチを細かくすることで、ベルト１９のＭａｘｗｅｌｌの応力に基づく吸着力を低減させる例である。これらは直流電源を交番させた方形波であるが、図８（ｃ）、（ｄ）に示すように、交流を用いる場合も同様である。
【００３７】
電荷パターンが形成されたベルト１９は、従動ローラ１８に巻回された位置で最上部のシート６ａの上面前端部に当接しているので、誘電体であるシート６ａにはベルト１９の表面の電荷パターンにより形成される不平等電界により、Ｍａｘｗｅｌｌの応力が働き、最上部のシート６ａのみがベルト１９に吸着、保持および搬送された後、ベルト１９から曲率により分離され、搬送方向へ繰り出され、ガイド部材２６に形成された搬送路５０を通って搬送ローラ対８により画像形成部３に搬送される。
【００３８】
電荷パターンによる吸着力は吸着した瞬間からある一定時間は、最上部のシート６ａ以外にも作用するが、一定時間経過した後には最上部のシート６ａにしか作用せず、２枚目のシート６ｂ以下には作用しない。すなわち、十分に時間をおくことで、重送阻止部材３１ｂを備えていなくてもシート束６から最上部のシート６ａを分離することができる。しかし、この場合、給紙速度を遅らせることになり生産性の悪化を招いてしまう。よって、図９に示すように、２枚目のシート６ｂの進行を阻止する重送阻止部材３１ｂをベルト１９に当接させるように配置することが望ましい。搬送ローラ対８とベルト１９の線速は同一にされており、搬送ローラ対８がタイミングを取って間欠駆動されているような場合はベルト１９も間欠駆動されるように制御される。
【００３９】
ベルト１９はシート６ａの後端が従動ローラ１８の対向位置に達する前に２枚目のシート６ｂがベルト１９に吸着されないようにしている。また、駆動ローラ１７の部分でのベルト１９からの用紙の分離は曲率分離によるが、分離を一層確実にするために図１０に示すように分離爪３２を設けてもよい。シート６ａは、搬送ローラ対８に挟持された後はベルト１９の影響を受けることなく、搬送ローラ対８の搬送力のみによって搬送される。また、紙粉やその他のごみが静電吸着分離部１４の吸着動作に悪影響を与えることを防止するため、ベルト１９は、図示しないクリーニング機構を有している。また、上記の説明では、ベルト１９にローラ状の電極で電荷を与えてベルト１９上に電界を発生させるようになっているが、ベルト１９に電荷を与える方法はこれに限定されるものではなく、板状のプレート（金属製や樹脂製）やブラシ状電極をベルト１９に接触させるようにしてもよく、また、のこぎり歯状電極をベルト１９から微小距離だけ離した状態で配置してもよい。
【００４０】
図１１に示すように、正と負の２つの櫛歯状の電極４０を、ベルト１９の移動方向と直交する方向で向い合うようにベルト１９上に配置してもよい。ベルト１９の両端には、それぞれパターンを露出した被給電部４１があり、この被給電部４１を通して、正と負の高圧電源４２によって電極４０に正または負の電圧を印加することにより電界が発生し、シート６ａを吸着する力が発生する。
【００４１】
駆動軸３３には、図示しない駆動源との間に図示しないクラッチが設けられており、シート６ａが搬送ローラ対８に到達した後には、駆動が遮断され回転自由となり、分離部７により生じる駆動源の負荷が低減されるようになっている。
【００４２】
また、静電吸着分離部１４のベルト１９に電荷を与えたり除電したりする場合、ベルト１９を回転させる必要があり、その際、摩擦分離部１３も同時に回転してしまうと、最上部のシート６ａは、底板２８により押圧され、送りローラ３４と密着しているため移動してしまい、不具合を起こすことが考えられる。よって、摩擦分離部１３の送りローラ３４と駆動軸３３の間には、駆動の連結と切断が任意で制御できるように、電磁クラッチ等が設けられている。
【００４３】
さらに、摩擦分離部１３の送りローラ３４と静電吸着分離部１４の駆動ローラ１７との回転周速が異なる場合には、同一シート内の主走査位置により、線速の違いが生じ、シート６ａの斜行や、しわ、破れが発生する恐れがある。よって、摩擦分離部１３の送りローラ３４と静電吸着分離部１４のベルト１９は、それぞれ同一の線速にする必要がある。例えば、送りローラ３４とベルト１９に同一駆動源を用いた場合は、送りローラ３４とベルト１９とが同一線速になるよう、これらの径を同一にしたり、減速等を行うことが必要である。
【００４４】
ここで、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４の制御方法に関して説明する。静電吸着分離部１４が採用する静電吸着分離方式は、シート６ａの電気抵抗が高い場合に、必要とする吸着力を得るのに時間が掛かるといったことや、２枚目のシート６ｂ以下に作用する吸着力が減少するのに時間が掛かるといった問題があり、シート６ａの電気抵抗が低い場合に、吸着力が小さいなどの問題がある。
【００４５】
また、摩擦分離部１３が採用する摩擦分離方式は、シート６ａの摩擦係数が小さい場合や、シート同士の密着力が強い場合に、不送りや重送などの問題が発生するという問題がある。すなわち、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４には、互いに異なる弱点が存在する。したがって、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４がシート６ａに同時に作用させることにより、幅広い環境やシート６ａの材質等の条件に対して、極めて安定かつ確実な分離動作を行うことができる。
【００４６】
ここで、環境条件の検知は、例えば、温湿度計を給紙装置５に内蔵させることで実現できる。また、シート６ａの材質に関する情報の取得は、図示しない操作部からユーザが入力操作または選択操作を行うことにより実現できる。
【００４７】
本実施の形態の給紙装置５では、静電吸着分離部１４は、ベルト１９に帯電を行わない場合は吸着力が発生しないため、ベルト１９に帯電をさせないで摩擦分離部１３のみを使用すれば、従来の摩擦分離方式のみを用いることができる。
【００４８】
また、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４とでは、必要とする給紙圧（シート６ａと送りローラ３４の密着力、およびシート６ａとベルト１９の密着力）が異なる。静電吸着分離部１４に関しては、静電気力で吸着力が発生するのでシート６ａをベルト１９に押し当てる力は無くても問題ない。よって、静電吸着分離部１４に与える給紙圧は、シート６ａをベルト１９に近づけるだけの力でよい。一方、摩擦分離部１３では、シート６ａの給紙圧により摩擦力を発生させて搬送力を得ているので、ある程度の圧力を加える必要がある。そこで、図１２に示すように、底板２８を、静電吸着分離部用底板２８ｂと、摩擦分離部用底板２８ａ、２８ｃとに分割して、静電吸着分離部用底板２８ｂと、摩擦分離部用底板２８ａ、２８ｃとにそれぞれ異なる上方への押上力を与えることにより、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４とで異なった給紙圧を得ることができる。給紙圧は、例えば、バネにより発生させるとともにバネをソレノイド等で引きこむことにより解除したり、偏心カムにより無段階の変更および解除をすることができる。静電吸着分離部１４だけを用いる場合には、摩擦分離部１３の給紙圧を解除し、シート６ａに対して、摩擦分離部１３での搬送力が生じないようにすることが可能である。
【００４９】
また、静電吸着分離部１４と摩擦分離部１３に付勢される重送阻止部材３１ａ、３１ｂ、３１ｃの押圧（分離圧）は独立して変更できるようになっており、摩擦分離部１３だけを用いる場合は、静電吸着分離部１４に付勢される重送阻止部材３１ｂの押圧（分離圧）を解除し、静電吸着分離部１４だけを用いる場合は、摩擦分離部１３に付勢される重送阻止部材３１ａ、３１ｃの押圧（分離圧）を解除することで、不要な分離圧を生じさせないようにすることができる。例えば、図９に示すように、静電吸着分離部１４の重送阻止部材３１ｂはバネ５５ｂによりベルト１９に付勢され、バネ５５ｂは偏心カム５６ｂにより圧縮されているが、これと同様の機構を摩擦分離部１３の重送阻止部材３１ａ、３１ｃが備えることにより、重送阻止部材３１ａ、３１ｂ、３１ｃの押圧（分離圧）を独立して変更することができる。なお、摩擦分離部１３または静電吸着分離部１４の何れかにおいて分離圧を解除したときは同じ分離部の給紙圧も解除することにより、更なる性能の向上が可能である。
【００５０】
次に動作を説明する。
【００５１】
図示しない駆動源と連結された駆動軸３３が回転することで、摩擦分離部１３の送りローラ３４と静電吸着分離部１４の駆動ローラ１７が回転する。摩擦分離部１３では、最上部のシート６ａと送りローラ３４との摩擦力により、最上部のシート６ａが搬送方向に移動する。また、静電吸着分離部１４でも、最上部のシート６ａをベルト１９により吸着して搬送方向に搬送する。なお、２枚目のシート６ｂ以下は、摩擦分離部１３および静電吸着分離部１４によりシート６ａと同時に搬送しそうになっても、重送阻止部材３１ａ、３１ｂ、３１ｃにより移動が制限される。このため、最上部のシート６ａのみが、搬送ローラ対８に搬送される。
【００５２】
以上のように、本実施の形態に係る給紙装置５は、分離部７が、給紙トレイ１６に積載されたシート束６から最上部のシート６ａを摩擦力により分離する摩擦分離部１３と、給紙トレイ１６に積載されたシート束６から最上部のシート６ａを不平等電界による吸着力で分離する静電吸着分離部１４と、摩擦分離部１３および静電吸着分離部１４のシート搬送方向下流に配置され、摩擦分離部１３または静電吸着分離部１４の少なくとも一方により分離されたシート６ａを搬送する搬送ローラ対８と、を有し、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４とを搬送ローラ対８によるシート搬送方向に直交する方向の投影面が重なるように配置している。
【００５３】
このため、シート６ａに対する分離作用が異なる摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４とを搬送ローラ対８によるシート搬送方向に直交する方向の投影面が重なるように配置したので、分離対象とするシート６ａに摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４とが同時に作用し、摩擦分離部１３だけでは確実な分離を行うことができない条件（環境や紙種等）においては、静電吸着分離部１４が主体となって分離を行い、静電吸着分離部１４だけでは確実分離を行うことができない条件では、摩擦分離部１３が主体となって分離を行うので、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４とが双方の苦手とする条件を互いに補いながら確実にシート６ａを分離することができる。したがって、多用なシート材種においても環境変動や経時変動に対して安定して分離動作を行うことができる。
【００５４】
また、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４とを搬送ローラ対８によるシート搬送方向に直交する方向の投影面が重なるように配置したので、摩擦分離部１３および静電吸着分離部１４と搬送ローラ対８との位置関係を、摩擦分離手段のみを備える従来の給紙装置と同等にすることができ、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４とを同時に備えることにより装置が大型化することを防止することができる。
【００５５】
また、本実施の形態に係る給紙装置５は、給紙トレイ１６に積載されたシート束６を摩擦分離部１３に押圧する押上部材２７ａ、２７ｃまたはシート押上部２９ａ、２９ｃと、給紙トレイ１６に積載されたシート束６を静電吸着分離部１４に押圧する押上部材２７ｂまたはシート押上部２９ｂと、を有し、押上部材２７ａ、２７ｃまたはシート押上部２９ａ、２９ｃと、押上部材２７ｂまたはシート押上部２９ｂとが互いに異なる押圧力を発生するよう構成されている。
【００５６】
この構成により、押上部材２７ａ、２７ｂ、２７ｃまたはシート押上部２９ａ、２９ｂ、２９ｃにより、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４にそれぞれ適切な押圧力を与えることができるので、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４は安定してシート６ａの分離および搬送を行うことができる。
【００５７】
また、本実施の形態に係る給紙装置５は、摩擦分離部１３が、給紙トレイ１６に積載されたシート束６のうち最上部のシート６ａを吸着して搬送するベルト１９と、シート束６の最上部のシート６ａ以外がベルト１９により搬送されることを阻止する重送阻止部材３１ｂと、重送阻止部材３１ｂをベルト１９に向って付勢するバネ５５ｂと、バネ５５ｂによる付勢力を変更する偏心カム５６ｂと、を有する。
【００５８】
この構成により、ベルト１９の吸着力が給紙トレイ１６上のシート束６の最上部のシート６ａ以外に作用しても重送阻止部材３１ｂが重送を阻止するため、最上部のシート６ａ以外に吸着力が作用しなくなるまで時間を消費する必要がなくなるので、摩擦分離部１３によるシート６ａの分離と搬送を高速に行うことができる。
【００５９】
また、本実施の形態に係る画像形成装置１は、給紙装置５を搭載したことにより、多用なシート材種を用いても環境変動や経時変動に対して安定して分離動作を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上説明したように、本発明に係る給紙装置および画像形成装置は、多用なシート材種においても環境変動や経時変動に対して安定して分離動作を行うことができるという効果を有し、摩擦力によりシートの分離を行う摩擦分離手段と静電吸着力によりシートの分離を行う静電吸着分離手段を備えた給紙装置およびこの給紙装置を備えた画像形成装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態に係る給紙装置およびこの給紙装置を備えた画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る給紙装置の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る給紙装置の分離部を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る給紙装置の静電吸着分離部を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る給紙装置の静電吸着分離部を示す側面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る給紙装置の静電吸着分離部を示す側面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る給紙装置の静電吸着分離部を示す側面図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態に係る給紙装置の帯電および除電のための電圧波形の例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る給紙装置の静電吸着分離部を示す側面図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る給紙装置の静電吸着分離部を示す側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る給紙装置の静電吸着分離部の他の例を示す斜視図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る給紙装置の底板を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 画像形成装置
４ 給紙部
５ 給紙装置
６ シート束
６ａ、６ｂ シート
７ 分離部
８ 搬送ローラ対（搬送手段）
１３ 摩擦分離部（摩擦分離手段）
１４ 静電吸着分離部（静電吸着分離手段）
１６ 給紙トレイ
１７ 駆動ローラ
１８ 従動ローラ
１９ ベルト
１９ａ 表層
１９ｂ 裏層
２１ 帯電電極
２２ 除電電極
２４ 帯電電源
２５ 除電電源
２７ａ、２７ｃ 押上部材（第１の押圧手段）
２７ｂ 押上部材（第２の押圧手段）
２８、２８ａ、２８ｂ、２８ｃ 底板
２９ａ、２９ｃ シート押上部（第１の押圧手段）
２９ｂ シート押上部（第２の押圧手段）
３０ センサ
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ 重送阻止部材
３２ 分離爪
３３ 駆動軸
３４ 送りローラ
５５ｂ バネ（付勢手段）
５６ｂ 偏心カム（付勢力変更手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給紙装置および画像形成装置に関し、より詳しくは、摩擦力によりシートの分離を行う摩擦分離手段と静電吸着力によりシートの分離を行う静電吸着分離手段を備えた給紙装置およびこの給紙装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に搭載され記録紙や原稿等のシートを給紙する給紙装置としては、ゴム等の高摩擦係数を有する材料でローラやベルトとして形成された摩擦部材によりシート束から１枚のシートを分離する摩擦分離方式が広く採用されてきた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
摩擦分離方式は構成が簡単であるが、大きな摩擦力を得るためにバネ等により摩擦部材をシート面に圧接させる必要があり、また、ゴム等の高摩擦係数を有する摩擦部材は経時的または環境により表面の摩擦係数が変化するため給紙性能の安定性に欠けるという問題があった。特に給紙装置が搭載される画像形成装置がプリンタである場合は、ユーザーの多様化により、普通紙だけではなくコート紙やラベル紙など様々な機能のシートが用いられてきており、その数および種類が増加傾向にあり、表面の摩擦係数が極端に小さいシート、温度により摩擦力が変化するシート、積載されたシート同士が吸湿状態により密着した状態等の場合には、従来の摩擦分離方式だけでは分離が難しい場合があった。
【０００４】
また、摩擦による分離が難しいシートでも、空気の吸引により負圧部を作りシートを吸着して搬送するエア吸引方式により解決することが可能な場合もあるが、エア吸引方式は摩擦分離方式と比べて給紙性能は安定しているが、エア吸引時の騒音が大きく、装置も大型化し、更にコストも掛かるために、一般的な事務所等で使用する機器としては難点があった。
【０００５】
また、積層されたシート束の進行方向端面に対向する方向からエアを吹き付けてシートをさばき、最上部のシートを摩擦ローラにより分離搬送する方式もあるが、騒音、装置の大きさ、コスト等においてエア吸引方式と同様の問題があった。
【０００６】
また、積載されたシート束の上面に対設され給紙方向に移動する無端誘電体ベルトと、無端誘電体ベルトの表面に交番する電圧を印加して交番する電荷パターンを形成する帯電部材と、無端誘電体ベルトを除電する除電部材とを有し、無端誘電体ベルト上の帯電電荷によって発生する電界により吸着力を発生させることにより、シート束から最上部のシートを分離して給紙方向へ移動させる静電吸着分離方式を採用した給紙装置が知られている（例えば、特許文献２〜４参照）。なお、特許文献２、３には、正と負の２つの櫛歯状の電極を一定のギャップを設けて交互に噛み合わせて、電極間の電界により発生する吸着力により、シート束から最上部のシートを分離して給紙方向へ移動させることが開示されている。
【０００７】
無端誘電体ベルト上に発生する電界をシートに作用させて吸着力を発生させる上記の方式の場合、環境条件やシートの抵抗値などにより分離および搬送に必要な吸着力を発生させることができずにシートの不送りが発生してしまったり、無端誘電体ベルトとシートが接触してから一定時間は最上部のシートだけではなくその下の複数のシートにも電界による吸着力が作用するためシートの重送が発生してしまうため、これらを防止するために、無端誘電体ベルトとシートを接触させてから一定時間後に分離動作を行ったり、シートの物性値を測定した後にその測定値に応じて無端誘電体ベルト上に印加する電荷量と電荷間の距離と吸着時間の３つを制御したり、無端誘電体ベルトに重送阻止部材を圧接させて重送を防止するようにした技術も知られている。
【特許文献１】特開２０００−８５９９９号公報
【特許文献２】特許３１５９７２７号公報
【特許文献３】特開平４−３５００３１号公報
【特許文献４】特開２００２−２１１７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、無端誘電体ベルトとシートを接触させてから一定時間後に分離動作を行う従来の給紙装置は、分離動作を高速化することができないという問題があった。
【０００９】
また、分離対象のシート物性値に基づいて無端誘電体ベルトの電荷状態等を制御する従来の給紙装置は、シートを分離してから物性値を測定する必要があり、１枚目のシートに対しては物性値の測定および無端誘電体ベルトの電荷状態等の制御を行うことができず、また、物性の異なるシートが混載されている場合には適用できないという問題があった。
【００１０】
また、無端誘電体ベルトに重送措置部材を圧接させる従来の給紙装置は、複数枚目のシート先端にも電界による吸着力が発生している状態のため、重送阻止部材で確実にシートを分離することは、幅広い条件を考慮すると困難であるという問題があった。
【００１１】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、多用なシート材種においても環境変動や経時変動に対して安定して分離動作を行うことができる給紙装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る給紙装置は、複数枚のシートを積載する給紙トレイと、前記給紙トレイ上の複数枚のシートから１枚のシートを分離して搬送する分離部と、を備えた給紙装置において、前記分離部が、前記給紙トレイに積載された複数枚のシートから最上部のシートを摩擦力により分離する摩擦分離手段と、前記給紙トレイに積載された複数枚のシートから最上部のシートを不平等電界による吸着力で分離する静電吸着分離手段と、前記摩擦分離手段および前記静電吸着分離手段のシート搬送方向下流に配置され、前記摩擦分離手段または前記静電吸着分離手段の少なくとも一方により分離されたシートを搬送する搬送手段と、を有し、前記摩擦分離手段と前記静電吸着分離手段とを前記搬送手段によるシート搬送方向に直交する方向の投影面が重なるように配置したことを特徴とする。
【００１３】
この構成により、シートに対する分離作用が異なる摩擦分離手段と静電吸着分離手段とを搬送手段によるシート搬送方向に直交する方向の投影面が重なるように配置したので、分離対象とするシートに摩擦分離手段と吸着分離手段とが同時に作用し、摩擦分離手段と静電吸着分離手段とが双方の苦手とする条件を互いに補いながら確実にシートを分離することができる。したがって、多用なシート材種においても環境変動や経時変動に対して安定して分離動作を行うことができる。
【００１４】
また、摩擦分離手段と静電吸着分離手段とを搬送手段によるシート搬送方向に直交する方向の投影面が重なるように配置したので、摩擦分離手段および静電吸着分離手段と搬送手段との位置関係を、摩擦分離手段のみを備える従来の給紙装置と同等にすることができ、摩擦分離手段と静電吸着分離手段とを同時に備えることにより装置が大型化することを防止することができる。
【００１５】
また、本発明に係る給紙装置は、前記給紙トレイに積載されたシートを前記摩擦分離手段に押圧する第１の押圧手段と、前記給紙トレイに積載されたシートを前記静電吸着分離手段に押圧する第２の押圧手段と、を有し、前記第１の押圧手段と前記第２の押圧手段が互いに異なる押圧力を発生することを特徴とする。
【００１６】
この構成により、第１の押圧手段と第２の押圧手段により、摩擦分離手段と静電吸着分離手段にそれぞれ適切な押圧力を与えることができるので、摩擦分離手段と静電吸着分離手段は安定してシートの分離および搬送を行うことができる。
【００１７】
また、本発明に係る給紙装置は、前記摩擦分離手段が、前記給紙トレイに積載された複数枚のシートのうち最上部のシートを吸着して搬送するベルトと、前記複数枚のシートの最上部のシート以外のシートが前記ベルトにより搬送されることを阻止する重送阻止部材と、前記重送阻止部材を前記ベルトに向って付勢する付勢手段と、前記付勢手段による付勢力を変更する付勢力変更手段と、を有することを特徴とする。
【００１８】
この構成により、ベルトの吸着力が給紙トレイ上の最上部のシート以外のシートに作用しても重送阻止部材がシートの重送を阻止するため、最上部のシート以外のシートに吸着力が作用しなくなるまで時間を消費する必要がなくなるので、摩擦分離手段によるシートの分離と搬送を高速に行うことができる。
【００１９】
また、本発明に係る画像形成装置は、上記の給紙装置を備えたことを特徴とする。
【００２０】
この構成により、上記の給紙装置を備えた画像形成装置においても、多用なシート材種を用いても環境変動や経時変動に対して安定して分離動作を行うことができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、多用なシート材種においても環境変動や経時変動に対して安定して分離動作を行うことができる給紙装置および画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態に係る給紙装置およびこの給紙装置を備えた画像形成装置の概略構成図である。図２は、本発明の実施の形態に係る給紙装置の構成を示す斜視図である。図３は、本発明の実施の形態に係る給紙装置の分離部を示す斜視図である。図４は、本発明の実施の形態に係る給紙装置の静電吸着分離部を示す斜視図である。図５〜図７は、本発明の実施の形態に係る給紙装置の静電吸着分離部を示す側面図である。図８（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態に係る給紙装置の帯電および除電のための電圧波形の例を示す図である。図９は、本発明の実施の形態に係る給紙装置の静電吸着分離部を示す側面図である。図１０は、本発明の実施の形態に係る給紙装置の静電吸着分離部を示す側面図である。図１１は、本発明の実施の形態に係る給紙装置の静電吸着分離部の他の例を示す斜視図である。図１２は、本発明の実施の形態に係る給紙装置の底板を示す斜視図である。なお、画像形成装置は、複写機、ファクシミリ装置、複写機能とファクシミリ機能等を備えた複合機等の機能を有するものである。
【００２４】
まず、構成について説明する。
【００２５】
図１に示すように、複写機として構成された画像形成装置１は、原稿を読取る原稿読取部２と、給紙部４から給紙されたシート（記録紙）６ａに対し原稿読取部２が読取った画像を形成する画像形成部３と、画像形成部３にシート６ａを給紙する給紙部４とを備えている。なお、本実施の形態の画像形成装置では、画像形成部３と給紙部４とは分割可能となっている。
【００２６】
給紙部４には、給紙装置５が配置されており、給紙装置５は、給紙トレイ１６（図２参照）内に積層されて配置されたシート束６（複数のシート）の最上面に当接し、シート束６から最上部の１枚のシート６ａを分離して搬送方向下流側に給紙する分離部７を備えている。シート６ａは、分離部７により分離されて搬送路５０内に移送される。搬送路５０内に移送されたシート６ａは、搬送ローラ対８により移送され、転写装置９において画像形成部３で形成されたトナー画像が転写され、このトナー画像が定着器１０において熱転写され、排紙ローラ対１１により排紙トレイ１２に排出される。なお、画像形成装置１は、上述した電子写真方式の他、例えばインクジェット方式等の他の方式を採用してもよく、また、複写機として構成する他に、ファクシミリ装置、印刷機または複合機として構成してもよい。
【００２７】
図２、図３に示すように、給紙装置５は、シート束６を積載する給紙トレイ１６を有するとともに、分離部７として摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４とを備える。摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４は、分離されたシート６ａの搬送方向に直交する方向の投影面が重なるように配置されており、シート６ａに対して摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４とが同時に分離動作を行うようになっている。すなわち、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４は、矢印で示す搬送方向と直交する方向（シート６ａの幅方向）に並列に配置されている。なお、図２では、摩擦分離部１３が２つ、静電吸着分離部１４が１つ配置されているが、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４の数はこれに限定されるものではなく、例えば、摩擦分離部１３が１つ、静電吸着分離部１４が２つ配置されていてもよい。すなわち、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４とが少なくともそれぞれ１つ配置されていればよい。
【００２８】
図２では、摩擦分離部１３における実施例として、重送阻止部材３１ａ、３１ｃを使用し、シート６ａ、送りローラ３４、重送阻止部材３１ａ、３１ｃの摩擦差を利用してシート束６からシート６ａを分離するフリクションパット分離方式を例に挙げているが、これに限定されるものではなく、摩擦分離部１３がいわゆる戻し分離方式の構成を有していてもよい。
【００２９】
図４に示すように、静電吸着分離部１４は、駆動ローラ１７と従動ローラ１８とに巻掛けられた誘電体からなる無端状のベルト１９を備えている。ベルト１９は１０８Ω・ｃｍ以上の抵抗を有する誘電体、例えば、厚さ１００μｍ程度のポリエチレンテレフタレート等のフィルムで構成されている。また、ベルト１９には、ベルト１９とともに従動するローラ状の帯電電極２１が接している。
【００３０】
図５に示すように、ベルト１９は、抵抗が１０８Ω・ｃｍ以上の誘電体からなる表層１９ａと、抵抗が１０６Ω・ｃｍ以下の導体からなる裏層１９ｂとを有する２層構造となっている。帯電電極２１は、ベルト１９の裏層１９ｂを接地された対向電極として使用しているため、ベルト１９の表層１９ａに接した位置であればどこに設けてもよい。またシート束６の位置もベルト１９に対して吸着面積を充分に取れる位置に設定されている。
【００３１】
駆動ローラ１７の表面は、抵抗値が１０６Ω・ｃｍ程度の導電性ゴム層から構成され、従動ローラ１８の表面は金属から構成されている。駆動ローラ１７および従動ローラ１８は接地されている。駆動ローラ１７は、ベルト１９からシート６ａを曲率により分離するのに適した小径となっている。すなわち、駆動ローラ１７の径を小さく設定して曲率を大きくすることにより、ベルト１９に吸着されて分離および搬送されたシート６ａが、駆動ローラ１７から離れて搬送方向下流側のガイド部材２６により形成される搬送路５０に入ることができるようになっている。
【００３２】
帯電電極２１は、本実施の形態では、ベルト１９が駆動ローラ１７に巻回された位置の近くでベルト１９に接するように配置されている。帯電電極２１は、交流を発生する帯電電源２４に接続されている。帯電電極２１のベルト１９の回転方向上流側で、かつ、シート束６とベルト１９の分離位置より下流側には、交番電源である除電電源２５に接続された除電電極２２がベルト１９に当接又は近接して設置されている。帯電電源２４および除電電源２５は、搬送ローラ対８にシート６ａの先端が当接する位置でベルト１９上の吸着力が除去されているように制御される。なお、除電電極２２は必ずしも必要ではないため省略することができる。以下、除電電極２２を備えないものとして説明を行う。
【００３３】
図６に示すように、ベルト１９は、駆動ローラ１７を軸として、押上部材２７ｂに押上げられた底板２８上のシート束６のうち最上部のシート６ａの上面前端部に位置し、シート６ａと接触可能に配置される。底板２８は回動支点２８ｄを支点として押上部材２７ｂにより回動するように他端を持ち上げることによりシート６ａをベルト１９に付勢するようになっている。また、ベルト１９、駆動ローラ１７および従動ローラ１８は、底板２８の傾斜変化に応じて姿勢が変更できるように支持されている。
【００３４】
図７に示すように、底板２８は、ラック＆ピニオン形式のシート押上部２９ｂにより平行を保ったまま上下に移動するように構成してもよく、その場合、ベルト１９、駆動ローラ１７および従動ローラ１８は、給紙装置５内に位置が固定された状態としてもよい。また、給紙装置５は、最上部のシート６ａの上下方向の位置を検知するセンサ３０を備えており、ベルト１９とシート６ａとの間隔や接触圧を適正に制御することが可能となっている。
【００３５】
このように構成された給紙装置５においては、給紙信号により図示しない電磁クラッチが入り、駆動ローラ１７が回転駆動され、周動を開始したベルト１９には、帯電電極２１を介して帯電電源２４より交番電圧が印加され、ベルト１９の表面には交流電源周波数とベルト１９の周動速度に応じたピッチ（ピッチは４ｍｍ〜１５ｍｍ程度とするのがよい）で交番する電荷パターンが形成される。帯電電源２４は交流の他直流を高低交互の電位に変化させたものでもよく、本実施の形態ではベルト１９の表面に対して４ＫＶの振幅を持った交流を印加している。
【００３６】
図８（ａ）に示すように、電圧を制御して帯電および除電を行うことができ、印加電圧を低くすることによって、ベルト１９上の電荷パターンを除去する。また、図８（ｂ）は、電源周波数を高くすることによって、ベルト１９上に形成する電荷パターンのピッチを細かくすることで、ベルト１９のＭａｘｗｅｌｌの応力に基づく吸着力を低減させる例である。これらは直流電源を交番させた方形波であるが、図８（ｃ）、（ｄ）に示すように、交流を用いる場合も同様である。
【００３７】
電荷パターンが形成されたベルト１９は、従動ローラ１８に巻回された位置で最上部のシート６ａの上面前端部に当接しているので、誘電体であるシート６ａにはベルト１９の表面の電荷パターンにより形成される不平等電界により、Ｍａｘｗｅｌｌの応力が働き、最上部のシート６ａのみがベルト１９に吸着、保持および搬送された後、ベルト１９から曲率により分離され、搬送方向へ繰り出され、ガイド部材２６に形成された搬送路５０を通って搬送ローラ対８により画像形成部３に搬送される。
【００３８】
電荷パターンによる吸着力は吸着した瞬間からある一定時間は、最上部のシート６ａ以外にも作用するが、一定時間経過した後には最上部のシート６ａにしか作用せず、２枚目のシート６ｂ以下には作用しない。すなわち、十分に時間をおくことで、重送阻止部材３１ｂを備えていなくてもシート束６から最上部のシート６ａを分離することができる。しかし、この場合、給紙速度を遅らせることになり生産性の悪化を招いてしまう。よって、図９に示すように、２枚目のシート６ｂの進行を阻止する重送阻止部材３１ｂをベルト１９に当接させるように配置することが望ましい。搬送ローラ対８とベルト１９の線速は同一にされており、搬送ローラ対８がタイミングを取って間欠駆動されているような場合はベルト１９も間欠駆動されるように制御される。
【００３９】
ベルト１９はシート６ａの後端が従動ローラ１８の対向位置に達する前に２枚目のシート６ｂがベルト１９に吸着されないようにしている。また、駆動ローラ１７の部分でのベルト１９からの用紙の分離は曲率分離によるが、分離を一層確実にするために図１０に示すように分離爪３２を設けてもよい。シート６ａは、搬送ローラ対８に挟持された後はベルト１９の影響を受けることなく、搬送ローラ対８の搬送力のみによって搬送される。また、紙粉やその他のごみが静電吸着分離部１４の吸着動作に悪影響を与えることを防止するため、ベルト１９は、図示しないクリーニング機構を有している。また、上記の説明では、ベルト１９にローラ状の電極で電荷を与えてベルト１９上に電界を発生させるようになっているが、ベルト１９に電荷を与える方法はこれに限定されるものではなく、板状のプレート（金属製や樹脂製）やブラシ状電極をベルト１９に接触させるようにしてもよく、また、のこぎり歯状電極をベルト１９から微小距離だけ離した状態で配置してもよい。
【００４０】
図１１に示すように、正と負の２つの櫛歯状の電極４０を、ベルト１９の移動方向と直交する方向で向い合うようにベルト１９上に配置してもよい。ベルト１９の両端には、それぞれパターンを露出した被給電部４１があり、この被給電部４１を通して、正と負の高圧電源４２によって電極４０に正または負の電圧を印加することにより電界が発生し、シート６ａを吸着する力が発生する。
【００４１】
駆動軸３３には、図示しない駆動源との間に図示しないクラッチが設けられており、シート６ａが搬送ローラ対８に到達した後には、駆動が遮断され回転自由となり、分離部７により生じる駆動源の負荷が低減されるようになっている。
【００４２】
また、静電吸着分離部１４のベルト１９に電荷を与えたり除電したりする場合、ベルト１９を回転させる必要があり、その際、摩擦分離部１３も同時に回転してしまうと、最上部のシート６ａは、底板２８により押圧され、送りローラ３４と密着しているため移動してしまい、不具合を起こすことが考えられる。よって、摩擦分離部１３の送りローラ３４と駆動軸３３の間には、駆動の連結と切断が任意で制御できるように、電磁クラッチ等が設けられている。
【００４３】
さらに、摩擦分離部１３の送りローラ３４と静電吸着分離部１４の駆動ローラ１７との回転周速が異なる場合には、同一シート内の主走査位置により、線速の違いが生じ、シート６ａの斜行や、しわ、破れが発生する恐れがある。よって、摩擦分離部１３の送りローラ３４と静電吸着分離部１４のベルト１９は、それぞれ同一の線速にする必要がある。例えば、送りローラ３４とベルト１９に同一駆動源を用いた場合は、送りローラ３４とベルト１９とが同一線速になるよう、これらの径を同一にしたり、減速等を行うことが必要である。
【００４４】
ここで、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４の制御方法に関して説明する。静電吸着分離部１４が採用する静電吸着分離方式は、シート６ａの電気抵抗が高い場合に、必要とする吸着力を得るのに時間が掛かるといったことや、２枚目のシート６ｂ以下に作用する吸着力が減少するのに時間が掛かるといった問題があり、シート６ａの電気抵抗が低い場合に、吸着力が小さいなどの問題がある。
【００４５】
また、摩擦分離部１３が採用する摩擦分離方式は、シート６ａの摩擦係数が小さい場合や、シート同士の密着力が強い場合に、不送りや重送などの問題が発生するという問題がある。すなわち、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４には、互いに異なる弱点が存在する。したがって、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４がシート６ａに同時に作用させることにより、幅広い環境やシート６ａの材質等の条件に対して、極めて安定かつ確実な分離動作を行うことができる。
【００４６】
ここで、環境条件の検知は、例えば、温湿度計を給紙装置５に内蔵させることで実現できる。また、シート６ａの材質に関する情報の取得は、図示しない操作部からユーザが入力操作または選択操作を行うことにより実現できる。
【００４７】
本実施の形態の給紙装置５では、静電吸着分離部１４は、ベルト１９に帯電を行わない場合は吸着力が発生しないため、ベルト１９に帯電をさせないで摩擦分離部１３のみを使用すれば、従来の摩擦分離方式のみを用いることができる。
【００４８】
また、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４とでは、必要とする給紙圧（シート６ａと送りローラ３４の密着力、およびシート６ａとベルト１９の密着力）が異なる。静電吸着分離部１４に関しては、静電気力で吸着力が発生するのでシート６ａをベルト１９に押し当てる力は無くても問題ない。よって、静電吸着分離部１４に与える給紙圧は、シート６ａをベルト１９に近づけるだけの力でよい。一方、摩擦分離部１３では、シート６ａの給紙圧により摩擦力を発生させて搬送力を得ているので、ある程度の圧力を加える必要がある。そこで、図１２に示すように、底板２８を、静電吸着分離部用底板２８ｂと、摩擦分離部用底板２８ａ、２８ｃとに分割して、静電吸着分離部用底板２８ｂと、摩擦分離部用底板２８ａ、２８ｃとにそれぞれ異なる上方への押上力を与えることにより、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４とで異なった給紙圧を得ることができる。給紙圧は、例えば、バネにより発生させるとともにバネをソレノイド等で引きこむことにより解除したり、偏心カムにより無段階の変更および解除をすることができる。静電吸着分離部１４だけを用いる場合には、摩擦分離部１３の給紙圧を解除し、シート６ａに対して、摩擦分離部１３での搬送力が生じないようにすることが可能である。
【００４９】
また、静電吸着分離部１４と摩擦分離部１３に付勢される重送阻止部材３１ａ、３１ｂ、３１ｃの押圧（分離圧）は独立して変更できるようになっており、摩擦分離部１３だけを用いる場合は、静電吸着分離部１４に付勢される重送阻止部材３１ｂの押圧（分離圧）を解除し、静電吸着分離部１４だけを用いる場合は、摩擦分離部１３に付勢される重送阻止部材３１ａ、３１ｃの押圧（分離圧）を解除することで、不要な分離圧を生じさせないようにすることができる。例えば、図９に示すように、静電吸着分離部１４の重送阻止部材３１ｂはバネ５５ｂによりベルト１９に付勢され、バネ５５ｂは偏心カム５６ｂにより圧縮されているが、これと同様の機構を摩擦分離部１３の重送阻止部材３１ａ、３１ｃが備えることにより、重送阻止部材３１ａ、３１ｂ、３１ｃの押圧（分離圧）を独立して変更することができる。なお、摩擦分離部１３または静電吸着分離部１４の何れかにおいて分離圧を解除したときは同じ分離部の給紙圧も解除することにより、更なる性能の向上が可能である。
【００５０】
次に動作を説明する。
【００５１】
図示しない駆動源と連結された駆動軸３３が回転することで、摩擦分離部１３の送りローラ３４と静電吸着分離部１４の駆動ローラ１７が回転する。摩擦分離部１３では、最上部のシート６ａと送りローラ３４との摩擦力により、最上部のシート６ａが搬送方向に移動する。また、静電吸着分離部１４でも、最上部のシート６ａをベルト１９により吸着して搬送方向に搬送する。なお、２枚目のシート６ｂ以下は、摩擦分離部１３および静電吸着分離部１４によりシート６ａと同時に搬送しそうになっても、重送阻止部材３１ａ、３１ｂ、３１ｃにより移動が制限される。このため、最上部のシート６ａのみが、搬送ローラ対８に搬送される。
【００５２】
以上のように、本実施の形態に係る給紙装置５は、分離部７が、給紙トレイ１６に積載されたシート束６から最上部のシート６ａを摩擦力により分離する摩擦分離部１３と、給紙トレイ１６に積載されたシート束６から最上部のシート６ａを不平等電界による吸着力で分離する静電吸着分離部１４と、摩擦分離部１３および静電吸着分離部１４のシート搬送方向下流に配置され、摩擦分離部１３または静電吸着分離部１４の少なくとも一方により分離されたシート６ａを搬送する搬送ローラ対８と、を有し、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４とを搬送ローラ対８によるシート搬送方向に直交する方向の投影面が重なるように配置している。
【００５３】
このため、シート６ａに対する分離作用が異なる摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４とを搬送ローラ対８によるシート搬送方向に直交する方向の投影面が重なるように配置したので、分離対象とするシート６ａに摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４とが同時に作用し、摩擦分離部１３だけでは確実な分離を行うことができない条件（環境や紙種等）においては、静電吸着分離部１４が主体となって分離を行い、静電吸着分離部１４だけでは確実分離を行うことができない条件では、摩擦分離部１３が主体となって分離を行うので、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４とが双方の苦手とする条件を互いに補いながら確実にシート６ａを分離することができる。したがって、多用なシート材種においても環境変動や経時変動に対して安定して分離動作を行うことができる。
【００５４】
また、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４とを搬送ローラ対８によるシート搬送方向に直交する方向の投影面が重なるように配置したので、摩擦分離部１３および静電吸着分離部１４と搬送ローラ対８との位置関係を、摩擦分離手段のみを備える従来の給紙装置と同等にすることができ、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４とを同時に備えることにより装置が大型化することを防止することができる。
【００５５】
また、本実施の形態に係る給紙装置５は、給紙トレイ１６に積載されたシート束６を摩擦分離部１３に押圧する押上部材２７ａ、２７ｃまたはシート押上部２９ａ、２９ｃと、給紙トレイ１６に積載されたシート束６を静電吸着分離部１４に押圧する押上部材２７ｂまたはシート押上部２９ｂと、を有し、押上部材２７ａ、２７ｃまたはシート押上部２９ａ、２９ｃと、押上部材２７ｂまたはシート押上部２９ｂとが互いに異なる押圧力を発生するよう構成されている。
【００５６】
この構成により、押上部材２７ａ、２７ｂ、２７ｃまたはシート押上部２９ａ、２９ｂ、２９ｃにより、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４にそれぞれ適切な押圧力を与えることができるので、摩擦分離部１３と静電吸着分離部１４は安定してシート６ａの分離および搬送を行うことができる。
【００５７】
また、本実施の形態に係る給紙装置５は、摩擦分離部１３が、給紙トレイ１６に積載されたシート束６のうち最上部のシート６ａを吸着して搬送するベルト１９と、シート束６の最上部のシート６ａ以外がベルト１９により搬送されることを阻止する重送阻止部材３１ｂと、重送阻止部材３１ｂをベルト１９に向って付勢するバネ５５ｂと、バネ５５ｂによる付勢力を変更する偏心カム５６ｂと、を有する。
【００５８】
この構成により、ベルト１９の吸着力が給紙トレイ１６上のシート束６の最上部のシート６ａ以外に作用しても重送阻止部材３１ｂが重送を阻止するため、最上部のシート６ａ以外に吸着力が作用しなくなるまで時間を消費する必要がなくなるので、摩擦分離部１３によるシート６ａの分離と搬送を高速に行うことができる。
【００５９】
また、本実施の形態に係る画像形成装置１は、給紙装置５を搭載したことにより、多用なシート材種を用いても環境変動や経時変動に対して安定して分離動作を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上説明したように、本発明に係る給紙装置および画像形成装置は、多用なシート材種においても環境変動や経時変動に対して安定して分離動作を行うことができるという効果を有し、摩擦力によりシートの分離を行う摩擦分離手段と静電吸着力によりシートの分離を行う静電吸着分離手段を備えた給紙装置およびこの給紙装置を備えた画像形成装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態に係る給紙装置およびこの給紙装置を備えた画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る給紙装置の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る給紙装置の分離部を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る給紙装置の静電吸着分離部を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る給紙装置の静電吸着分離部を示す側面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る給紙装置の静電吸着分離部を示す側面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る給紙装置の静電吸着分離部を示す側面図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態に係る給紙装置の帯電および除電のための電圧波形の例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態に係る給紙装置の静電吸着分離部を示す側面図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る給紙装置の静電吸着分離部を示す側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る給紙装置の静電吸着分離部の他の例を示す斜視図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る給紙装置の底板を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６２】
１ 画像形成装置
４ 給紙部
５ 給紙装置
６ シート束
６ａ、６ｂ シート
７ 分離部
８ 搬送ローラ対（搬送手段）
１３ 摩擦分離部（摩擦分離手段）
１４ 静電吸着分離部（静電吸着分離手段）
１６ 給紙トレイ
１７ 駆動ローラ
１８ 従動ローラ
１９ ベルト
１９ａ 表層
１９ｂ 裏層
２１ 帯電電極
２２ 除電電極
２４ 帯電電源
２５ 除電電源
２７ａ、２７ｃ 押上部材（第１の押圧手段）
２７ｂ 押上部材（第２の押圧手段）
２８、２８ａ、２８ｂ、２８ｃ 底板
２９ａ、２９ｃ シート押上部（第１の押圧手段）
２９ｂ シート押上部（第２の押圧手段）
３０ センサ
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ 重送阻止部材
３２ 分離爪
３３ 駆動軸
３４ 送りローラ
５５ｂ バネ（付勢手段）
５６ｂ 偏心カム（付勢力変更手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚のシートを積載する給紙トレイと、
前記給紙トレイ上の複数枚のシートから１枚のシートを分離して搬送する分離部と、を備えた給紙装置において、
前記分離部が、
前記給紙トレイに積載された複数枚のシートから最上部のシートを摩擦力により分離する摩擦分離手段と、
前記給紙トレイに積載された複数枚のシートから最上部のシートを不平等電界による吸着力で分離する静電吸着分離手段と、
前記摩擦分離手段および前記静電吸着分離手段のシート搬送方向下流に配置され、前記摩擦分離手段または前記静電吸着分離手段の少なくとも一方により分離されたシートを搬送する搬送手段と、を有し、
前記摩擦分離手段と前記静電吸着分離手段とを前記搬送手段によるシート搬送方向に直交する方向の投影面が重なるように配置したことを特徴とする給紙装置。
【請求項２】
前記給紙トレイに積載されたシートを前記摩擦分離手段に押圧する第１の押圧手段と、
前記給紙トレイに積載されたシートを前記静電吸着分離手段に押圧する第２の押圧手段と、を有し、
前記第１の押圧手段と前記第２の押圧手段が互いに異なる押圧力を発生することを特徴とする請求項１に記載の給紙装置。
【請求項３】
前記摩擦分離手段が、
前記給紙トレイに積載された複数枚のシートのうち最上部のシートを吸着して搬送するベルトと、
前記複数枚のシートの最上部のシート以外のシートが前記ベルトにより搬送されることを阻止する重送阻止部材と、
前記重送阻止部材を前記ベルトに向って付勢する付勢手段と、
前記付勢手段による付勢力を変更する付勢力変更手段と、を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の給紙装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の給紙装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
複数枚のシートを積載する給紙トレイと、
前記給紙トレイ上の複数枚のシートから１枚のシートを分離して搬送する分離部と、を備えた給紙装置において、
前記分離部が、
前記給紙トレイに積載された複数枚のシートから最上部のシートを摩擦力により分離する摩擦分離手段と、
前記給紙トレイに積載された複数枚のシートから最上部のシートを不平等電界による吸着力で分離する静電吸着分離手段と、
前記摩擦分離手段および前記静電吸着分離手段のシート搬送方向下流に配置され、前記摩擦分離手段または前記静電吸着分離手段の少なくとも一方により分離されたシートを搬送する搬送手段と、を有し、
前記摩擦分離手段と前記静電吸着分離手段とを前記搬送手段によるシート搬送方向に直交する方向の投影面が重なるように配置したことを特徴とする給紙装置。
【請求項２】
前記給紙トレイに積載されたシートを前記摩擦分離手段に押圧する第１の押圧手段と、
前記給紙トレイに積載されたシートを前記静電吸着分離手段に押圧する第２の押圧手段と、を有し、
前記第１の押圧手段と前記第２の押圧手段が互いに異なる押圧力を発生することを特徴とする請求項１に記載の給紙装置。
【請求項３】
前記摩擦分離手段が、
前記給紙トレイに積載された複数枚のシートのうち最上部のシートを吸着して搬送するベルトと、
前記複数枚のシートの最上部のシート以外のシートが前記ベルトにより搬送されることを阻止する重送阻止部材と、
前記重送阻止部材を前記ベルトに向って付勢する付勢手段と、
前記付勢手段による付勢力を変更する付勢力変更手段と、を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の給紙装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の給紙装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−１０５８０７（Ｐ２０１０−１０５８０７Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２８１９０１（Ｐ２００８−２８１９０１）
【出願日】平成２０年１０月３１日（２００８．１０．３１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月３１日（２００８．１０．３１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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