(57)【要約】【課題】  シートを１枚ずつ分離する際のシート間の抵抗力を低減する手段を有する給紙装置において、人手による調整を要することなく良好な給紙を行う。【解決手段】  給紙装置１は、積み重ねられたシートＳに圧接されるロール２と、ロール２を回転駆動する駆動手段と、回転駆動されるロール２によってシートＳを１枚ずつ分離する際のシート間の抵抗力を低減する抵抗力低減手段と、ロール２に対して所定値を超えるトルクの伝達を阻止するトルク制限手段と、トルク制限手段が所定値を超えるトルクの伝達の阻止を開始した場合に、抵抗力低減手段により抵抗力を低減する制御手段とを有する。ロール２に伝達されるトルクが所定値に達すると、トルク制限手段によってトルクの伝達の阻止が開始される。すると、制御手段は、抵抗力低減手段により、シートＳを１枚ずつ分離する際のシート間の抵抗力を低減させる。【選択図】            図１
2006008329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積み重ねられたシートに圧接されるロールと、
前記ロールを回転駆動する駆動手段と、
回転駆動される前記ロールによって前記シートを１枚ずつ分離する際の該シート間の抵抗力を低減する抵抗力低減手段と、
前記ロールに対して所定値を超えるトルクの伝達を阻止するトルク制限手段と、
前記トルク制限手段が前記所定値を超えるトルクの伝達の阻止を開始した場合に、前記抵抗力低減手段により前記抵抗力を低減する制御手段と
を有する給紙装置。
【請求項２】
前記抵抗力低減手段は、前記シートの積層面に向けて空気流を吹き付ける吹き付け手段であ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】
前記ロールの回転速度を測定する速度測定手段と、
前記駆動手段が発生したトルクが伝達された場合の前記ロールの回転速度と、前記速度測定手段により測定された回転速度との速度差を算出する算出手段と、
前記速度差と風量増分との関係を記憶する記憶手段と
を有し、
前記制御手段は、前記算出手段で算出された速度差に応じた風量増分を前記関係に基づいて求め、求められた風量増分だけ前記吹き付け手段の風量を増加させる
ことを特徴とする請求項２に記載の給紙装置。
【請求項４】
積み重ねられたシートに圧接されるロールと、
前記ロールを回転駆動する駆動手段と、
回転駆動される前記ロールによって前記シートを１枚ずつ分離する際の該シート間の抵抗力を低減する抵抗力低減手段と、
前記ロールに伝達されるトルクを測定するトルク測定手段と
を有し、
前記制御手段は、前記トルク測定手段で測定されたトルクが所定値を超えた場合に、是前記抵抗力低減手段により前記抵抗力を低減する
ことを特徴とする給紙装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の給紙装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積み重ねられたシートを１枚ずつ送り出す技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
給紙トレイに収納されたシートを回転駆動されるロール（ピックアップロール）を用いて送り出す給紙装置が知られている。この給紙装置は、回転駆動されるピックアップロールを最上位のシートに圧接させ、ピックアップロールとシートとの間に発生する摩擦力によってシートを給紙トレイから１枚ずつ送り出すものである。ピックアップロールとシートとの間に発生する摩擦力Ｆ0は次式で表される。
Ｆ0＝μ・Ｎ
ここで、μ：ピックアップロールとシートとの摩擦係数、Ｎ：ピックアップロールがシートに加える垂直荷重である。摩擦係数μは、シートおよびピックアップロール周面の材質に依存する。
【０００３】
ところで、近年、画像形成装置のカラー化が進むにつれ、カラーの高画質化に対応するためにアート紙、コート紙などと呼ばれる光沢度の高い用紙が使用されるようになった。これらは、普通紙と比べてシート表面の平滑度が高いため、シート同士が密着し、シートを１枚ずつ分離する際のシート間の抵抗力が非常に高い。従って、シートを１枚ずつ送り出すためには、この抵抗力を上回る摩擦力Ｆ0を発生させることが必要となる。摩擦力Ｆ0を増加させるには、垂直荷重Ｎを増加させればよい。しかしながら、垂直荷重Ｎを大幅に増加させると、シート同士の間に発生する摩擦力も増加し、紙粉が発生する原因となったり、複数枚数のシートが重なって送られる重送が発生する可能性が高くなる。
【０００４】
シートを１枚ずつ分離する際のシート間の抵抗力を低減あるいは解消するための技術が提案されている。例えば、特許文献１に記載の技術では、給紙トレイに積み重ねて収納されたシートの最上位面の位置を検知する手段と、高さ方向に位置を可変可能なノズルを有し、シートの最上位面に合わせてノズルを移動させ、このノズルによってシート束に側方から空気を吹き付ける。シート間の間隙に空気が進入して抵抗力が低減され、シートを１枚ずつ送り出すことを可能としている。
【０００５】
特許文献２に記載の技術では、シートの種類に応じて空気の吹き付けを制御することによって、シートの種類を問わず、良好な給紙を行うことを可能としている。
特許文献３に記載の技術では、異なる開口形状を有するノズルを選択して用いることができるようになっており、シートの種類に応じたノズルを用いることによって良好な給紙を行うことが可能となっている。
【特許文献１】特開平１０−６７４４２号公報
【特許文献２】特開２００１−３１２７３号公報
【特許文献３】特開２００１−８８９６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１乃至３に記載の技術では、実際に良好な給紙が行われるようにするためには、給紙の状態を観察しながら給紙装置を調整することが必要であり、また、新種のシートを用いる場合や、給紙装置の経年変化などによって給紙性能が変化した場合には、給紙装置を改めて調整し直さなければならない。
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、シートを１枚ずつ分離する際のシート間の抵抗力を低減する手段を有する給紙装置において、人手による調整を要することなく良好な給紙を行うことのできる技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するために、本発明は、積み重ねられたシートに圧接されるロールと、前記ロールを回転駆動する駆動手段と、回転駆動される前記ロールによって前記シートを１枚ずつ分離する際のシート間の抵抗力を低減する抵抗力低減手段と、前記ロールに対して所定値を超えるトルクの伝達を阻止するトルク制限手段と、前記トルク制限手段が前記所定値を超えるトルクの伝達の阻止を開始した場合に、前記抵抗力低減手段により前記抵抗力を低減する制御手段とを有する給紙装置を提供する。
上記の給紙装置によれば、ロールに伝達されるトルクが所定値に達すると、トルク制限手段によってトルクの伝達の阻止が開始される。すると、制御手段は、抵抗力低減手段により、シートを１枚ずつ分離する際のシート間の抵抗力を低減させる。
【０００８】
また、本発明は、積み重ねられたシートに圧接されるロールと、前記ロールを回転駆動する駆動手段と、回転駆動される前記ロールによって前記シートを１枚ずつ分離する際のシート間の抵抗力を低減する抵抗力低減手段と、前記ロールに伝達されるトルクを測定するトルク測定手段とを有し、前記制御手段は、前記トルク測定手段で測定されたトルクが所定値を超えた場合に、是前記抵抗力低減手段により前記抵抗力を低減することを特徴とする給紙装置を提供する。
上記の給紙装置によれば、トルク測定手段により、ロールに伝達されるトルクが測定され、ロールに伝達されるトルクが所定値を超えた場合に、制御手段が、抵抗力低減手段により、シートを１枚ずつ分離する際のシート間の抵抗力を低減させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、シートを１枚ずつ分離する際のシート間の抵抗力を低減する手段を有する給紙装置において、人手による調整を要することなく良好な給紙を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
＜構成＞
図１は、本発明の第１実施形態にかかる給紙装置１の構成を示す図である。給紙装置１は、例えば、プリンタ、複写機などの画像形成装置の給紙手段として用いるのに好適である。また、本発明は、画像形成装置の給紙手段に限らず、積み重ねられたシートを１枚ずつ取り出して供給するいかなる装置にも適用可能である。
【００１１】
給紙装置１は、シートＳを積み重ねて収容するための図示せぬ給紙トレイを備えており、給紙トレイは図示せぬバネによってピックアップロール（請求項においては、「ロール」と称している）２へ向けて押し上げられており、これによって、シートＳの最上位面の高さが常にほぼ一定となっている。
ピックアップロール２は、ハウジング５に設けられた軸６によって回動可能に支持されている。図１において、ハウジング５は回転軸１０によって揺動自在に支持されており、ハウジング５には一端を固定部１６に固定されたバネ１５が取り付けられており、バネ１５には引張力が与えられている。この引張力およびピックアップロール２の自重によってピックアップロール２は積み重ねられたシートＳの最上位面に圧接されている。
【００１２】
図２は、給紙装置１の平面図である。駆動モータ１４が発生する駆動力は、ギア１３、ギア１２、トルクリミッタ１１、軸１０、伝達機構９を介してピックアップロール２に伝達され、ピックアップロール２は図１の矢印方向に回転する。この回転により、ピックアップロール２とシートＳの最上位面との間に摩擦力が発生し、シートＳがフィードロール３の方向に送り出される。
軸６の一端には、円盤状のホイール７と、ホイール７の回転速度を測定するための速度測定器８が設けられている。速度測定器８によって測定されたホイール７の回転速度は、ピックアップロール２の回転速度（これ以降、「ロール速度Ｖroll」と称する）を表す。
トルクリミッタ１１と軸１０とは剛結合されている。一方、トルクリミッタ１１とギア１２との連結部は、所定値を超えるトルクが働いた場合に滑りを発生し、所定値を超えるトルクが伝達されないようになっている。
【００１３】
ピックアップロール２によって送り出されたシートＳは、フィードロール３と分離ロール４が形成するニップ部に進入していく。フィードロール３および分離ロール４は、図示せぬ駆動モータにより、所定のトルクで矢印方向に回転する。フィードロール３と分離ロール４とは互いに逆方向に回転駆動されている。分離ロール４にはトルクリミッタが設けられており、駆動モータによる回転方向と逆方向のトルクが所定値を越えた場合、逆回転するようになっている。この所定値は、シートＳがニップ部に１枚だけ進入した場合にシートＳから分離ロール４に働く摩擦力によるトルクを下回る値に設定されている。これによって、分離ロール４は、シートＳの送り出しに従動して逆回転する。また、この所定値は、シートＳがニップ部に２枚以上進入した場合に、シートＳ相互の摩擦力によるトルクを上回る値に設定されている。これによって、分離ロール４は、シートＳ間の摩擦力に打ち勝って、下層のシートＳを給紙トレイに押し戻すことができる。
分離ロール４はハウジング１７に支持されており、ハウジング１７は軸１８を中心として揺動可能に支持されている。ニップ荷重用ばね１９がハウジング１７に荷重を加えることによって、分離ロール４はフィードロール３と圧接されている。
【００１４】
給紙装置１は、給紙トレイに積み重ねて収納されたシートＳの積層面に側方から空気流を吹き付けるためのブロワ５０（図６参照）を有している。ブロワ５０は、図示せぬファンによって空気流を作り出し、吹き出し口５１から空気流を吹き出すことによって、シートＳの積層面に向けて空気流を吹き付ける。図６においては、ブロワ５０はシートＳの搬送方向に対して直角方向から空気流を吹き付けるように設けられているが、その位置は任意であり、シートの搬送方向に対してシートの前端あるいは後端に向けて空気流を吹き付けるように設けられていてもよい。
【００１５】
ブロワ５０から吹き出される空気の風量は調整可能となっている。風量を調整する手段としては、ファンの回転数を可変とする、吹き出し口５１の開口部の形状あるいは開口面積を可変とするなど、いかなる方法を用いてもよい。
ブロワ５０によって空気流を吹き付けられると、図７に示すように、シート間に空気流が入り込み、最上位から複数枚のシートＳが浮き上がる。これによって、シートＳを１枚ずつ分離する際のシート間の抵抗力が低減または解消される。
【００１６】
給紙装置１は、給紙装置１全体の制御を行う制御部（図示省略）を有しており、速度測定器８による測定結果を用いて、後述する風量制御のための演算を行い、演算結果に基づいて空気流の吹き付けの制御を行う。制御部は、図８に示すテーブルを記憶している。このテーブルは、後述する滑り率Ｒｓと風量増分ｄＰとを対応付けたテーブルである。制御部は、速度測定器８による測定結果と、駆動モータ１４が発生したトルクの全部がピックアップロール２に伝達された場合の回転速度とに基づいて滑り率Ｒｓを求め、この滑り率Ｒｓに応じた風量増分ｄＰをテーブルから抽出し、ブロワ５０による吹き付けを制御する。
なお、制御部の機能はハードウェアに実装されていてもよいし、処理の手順を記述したコンピュータプログラムをＣＰＵ（Central Processing Unit）が実行することによって当該機能を実現するようにしてもよい。
【００１７】
＜動作＞
次に、給紙装置１の動作について説明する。
図３は給紙装置１の動作を示すフロー図である。まず、ステップＳ０１では、駆動モータ１４によるピックアップロール２の駆動が開始される。ここでは、予め定められた初期荷重によってピックアップロール２がシートＳに圧接される。制御部は、駆動モータ１４を駆動するための駆動パルスから、駆動モータ１４の回転速度を求める。そして、駆動モータ１４が発生するトルクの全部がピックアップロール２に伝達された場合のピックアップロール２の回転速度である指令速度Ｖinを、駆動モータ１４とピックアップロール２の間に介在する伝達機構等のギア比に基づいて求める。
【００１８】
次に、ステップＳ０２では、速度測定器８によりピックアップロール２の実際の回転速度であるロール速度Ｖrollが求められる。ステップＳ０３では、制御部が指令速度Ｖinとロール速度Ｖrollとの速度差ｄＶ＝（Ｖin−Ｖroll）を求め、求められた速度差ｄＶの指令速度Ｖinに対する比ｄＶ／Ｖinを求める。この比を滑り率Ｒｓと称する。ここで、ロール速度Ｖrollと指令速度Ｖinとの速度差ｄＶが生じているということは、ロール径の変化や変形等の影響を除いて考えれば、所定値を超えるトルクをピックアップロール２に伝達させないためにトルクリミッタ１１によりトルクの伝達が制限されていることを示すものである。
【００１９】
ステップＳ０４では、制御部は、ステップＳ０３で求めた滑り率Ｒｓが基準値を超えているか否かを判定する。図８のテーブルによれば、基準値は３％である。滑り率Ｒｓが３％を超えている場合（ステップＳ０４：ＹＥＳ）には、ステップＳ０７に進み、超えていない場合（ステップＳ０４：ＮＯ）には、ステップＳ０５に進む。
ステップＳ０５では、制御部は、現状のパラメータを維持し、ステップＳ０６に進み、所定の給紙動作を行い、シートが送り出された後、ピックアップロール２を停止させる。
【００２０】
一方、ステップＳ０７では、制御部は、風量が上限値に達したか否かを判定する。上限値に達した場合（ステップＳ０７：ＹＥＳ）には、ステップＳ０９に進み、上限値に達していない場合（ステップＳ０７：ＮＯ）には、ステップＳ０８に進む。ステップＳ０８では、制御部は、滑り率Ｒｓに応じた風量増分ｄＰをテーブルから読み出し、この風量増分ｄＰを加えた風量でブロワ５０による吹き付けを行う。そして、再度、ステップＳ０２以降の処理を行う。
【００２１】
一方、ステップＳ０９では、制御部は、風量の上限値を維持したまま、シートＳの送り出しを行う。ステップＳ１０では、制御部は、ジャムが発生したか否かを判定する。ジャムが発生したと判定された場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１１に進み、ピックアップロール２、フィードロール３、分離ロール４の駆動を停止し、ジャムが発生したことを報知する。この報知は、スピーカを用いて警報音を発生するようにしてもよいし、給紙装置１を組み込んだ装置（例えば、画像形成装置）に表示機能が備えられているならば、ジャムの発生を表すメッセージを表示させるようにしてもよい。
一方、ジャムが発生していない場合（ステップＳ１０：ＮＯ）には、ステップＳ０６に進み、所定の給紙動作を行い、シートが送り出された後、ピックアップロール２を停止させる。
【００２２】
図４、図５は、このフローに従って給紙装置１を動作させた場合のロール速度Ｖrollの変化を示す図である。
図４はトルクリミッタ１１が作動していない状態の応答を示す図である。ピックアップロール２の駆動開始後に、ロール速度Ｖrollは、目標速度Ｖに達しているため、風量の調整は行われない。
【００２３】
図５（ａ）は、ピックアップロール２によってシートを１枚ずつ分離する際のシート間の抵抗力が大きく、トルクリミッタ１１によりトルクの伝達が制限されている場合である。このとき、ロール速度Ｖrollは目標速度Ｖよりも下回っている。この場合、図５（ｂ）に示すように、下回っているロール速度分ｄＶに対応する風量増分ｄＰが加えられる。その結果、図５（ｂ）において、ロール速度Ｖrollは所定の目標速度Ｖを達成することができる。
なお、図８に示したテーブルは一例であり、滑り率と風量増分の対応関係や段階の区切りなどは、実際の給紙装置に対応するように実験によって定めることが必要である。
【００２４】
以上説明したとおり、本発明によれば、シートを１枚ずつ分離する際のシート間の抵抗力を低減する手段を有する給紙装置において、人手による調整を要することなく良好な給紙を行うことができるようになる。指令速度Ｖinとピックアップロール２のロール速度Ｖrollとの速度差に応じて風量増分を定めるから、シートを１枚ずつ分離する際のシート間の抵抗力の大小に応じてブロワの風量の制御が可能となる。また、所定値を超えるトルクを伝達させないから、紙粉の発生や重送の発生を抑制することができる。
【００２５】
＜第２実施形態＞
次に本発明の第２実施形態について説明する。以下、第２実施形態が第１実施形態と異なる点について説明する。
図９は、第２実施形態における給紙装置１の平面図である。給紙装置１は、第１実施形態におけるトルクリミッタ１１の代わりに、トルクを測定するトルクセンサ４０を有している。駆動モータ１４が発生したトルクは、ギア１３、ギア１２および軸４１を介してトルクセンサ４０に伝達される。トルクセンサ４０は、カップリング４３によって軸４２に結合されている。
【００２６】
ピックアップロール２の駆動が開始されると、トルクセンサ４０によってトルクが測定され、制御部はこの測定結果に基づいて、トルクが所定値を超えたか否かを判断する。本実施形態においてはトルクリミッタ１１が設けられていないから、トルクが所定値を超えた場合、ピックアップロール２とシートＳとの間に過大な摩擦力が発生し、紙粉が発生するおそれがある。そこで、本実施形態では、トルクが所定値を超えた場合に、ブロワ５０を用いてシート間の抵抗力を低減させる。これによって、ピックアップロール２に過大なトルクが伝達されることを防ぐことが可能となる。
【００２７】
以上説明したとおり、本発明によれば、シート１枚ずつを分離する際のシート間の抵抗力を低減する手段を有する給紙装置において、人手による調整を要することなく良好な給紙を行うことができるようになる。駆動モータからピックアップロールに伝達されるトルクが所定値を超えた場合に、シート間の抵抗力を低減させるから、ピックアップロールに過大なトルクが伝達されることを防ぐことができる。また、紙粉の発生や重送の発生を抑制することができる。
【００２８】
＜変形例＞
以上説明した形態に限らず、本発明は種々の形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形した形態でも実施可能である。
第１実施形態においては、指令速度Ｖinとロール速度Ｖrollとの差が生じたことによってトルクリミッタ１１の作動を検知したが、駆動モータ１４の電流値によって検知するようにしてもよい。具体的には、直流モータを駆動モータ１４として用いる場合、トルクリミッタ１１が作動する際の駆動モータ１４の電流値を上限値とする。そして、駆動モータ１４の電流値を測定し、この電流値が上限値に達した場合にブロワ５０を用いてシートＳに空気流を吹き付けるようにする。
【００２９】
抵抗力低減手段は、ブロワ５０を用いて空気流を吹き付けることの他に、種々の態様が採用され得る。例えば、給紙トレイに対して機械的に振動を与え、この振動によってシート間の抵抗力を低減するようにしてもよい。あるいは、シートの積層面にブラシを当接させ、シートを上方にめくり上げるようにブラシを回転させるようにしてもよい。あるいは、シート上面を減圧装置によって吸引し、シートを浮揚させることによって抵抗力を低減させるようにしてもよい。
【００３０】
第１実施形態においては、指令速度Ｖinとロール速度Ｖrollとの速度差ｄＶ＝（Ｖin−Ｖroll）を指令速度Ｖinで除して求めた滑り率Ｒｓに基づいて風量制御を行ったが、滑り率Ｒｓの代わりに速度差ｄＶに基づいて風量制御を行うようにしてもよい。
上述の実施形態では、ブロワ５０の風量制御によってシート間の抵抗力を低減する例を示したが、制御の対象は風量に限定されない。例えば、ブロワ５０の吹き出し口５１の位置、シートに対する吹き付け角度などを変化させるようにしてもよい。また、風量の時間的な変化、空気の温度などでもよい。その場合、滑り率Ｒｓとこれらのパラメータとの関係を予め実験によって定めておき、その関係を制御部に記憶させておくことによって、滑り率Ｒｓに応じたブロワ５０の制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】第１実施形態にかかる給紙装置１の構成を示す図である。
【図２】給紙装置１の平面図である。
【図３】給紙装置１の動作を示すフロー図である。
【図４】ロール速度Ｖrollの変化を示す図である。
【図５】ロール速度Ｖrollの変化を示す図である。
【図６】ブロワ５０による吹き付けを示す図である。
【図７】ブロワ５０による吹き付けを示す図である。
【図８】滑り率Ｒｓと風量増分ｄＰとを対応付けたテーブルを示す図である。
【図９】第２実施形態にかかる給紙装置１の平面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…給紙装置、２…ピックアップロール、３…フィードロール、４…分離ロール、５…ハウジング、６…軸、７…ホイール、８…速度測定器、９…駆動機構、１０…軸、１１…トルクリミッタ、１２…ギア、１３…ギア、１４…駆動モータ、１５…バネ、１６…固定部、１７…ハウジング、１８…軸、１９…ニップ荷重用バネ、Ｓ…シート、５０…ブロワ、５１…吹き出し口。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006008329.tif 000009
【図８】
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【図９】
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