(57)【要約】【課題】画像形成において、シートの分岐を的確に行う。【解決手段】搬送されたシートを互いに異なる方向へ分岐して搬送するシート搬送装置であって、互いに対向して配置され、シートを間に挟み込んで搬送する搬送手段と、搬送手段の近傍に設けられ、近傍の環境パラメータ値を検出する検出手段と、搬送手段の少なくとも何れか一方に対して電圧を印加する印加手段と、環境パラメータ値と印加する印加電圧値との対応関係を予め記憶する記憶手段と、検出手段によって検出された環境パラメータ値に対応する印加電圧値を記憶手段から読み出す制御手段と、を含み、シートは、印加手段によって搬送手段に印加された印加電圧値に応じて、何れかの方向へ分岐して搬送される。また、ここに印加される電圧は、分岐後に設置したシートの電位を測定し、その値より決定される。【選択図】図１
2015157708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送されたシートを互いに異なる方向へ分岐して搬送するシート搬送装置であって、
互いに対向して配置され、前記シートを間に挟み込んで搬送する搬送手段と、
前記搬送手段の近傍に設けられ、前記近傍の環境パラメータ値を検出する検出手段と、
前記搬送手段の少なくとも何れか一方に対して電圧を印加する印加手段と、
前記環境パラメータ値と前記印加する印加電圧値との対応関係を予め記憶する記憶手段と、
前記検出手段によって検出された環境パラメータ値に対応する印加電圧値を前記記憶手段から読み出す制御手段と、
を含み、
前記シートは、前記印加手段によって前記搬送手段に印加された印加電圧値に応じて、何れかの方向へ分岐して搬送されることを特徴とするシート搬送装置。
【請求項２】
前記記憶手段は、前記シートの種類と前記印加する印加電圧値との対応関係を予め記憶しており、前記制御手段は、前記搬送されるシートの種類に対応する印加電圧値を読み出し、前記シートは、前記印加手段によって前記搬送手段に印加された印加電圧値に応じて、何れかの方向へ分岐して搬送されることを特徴とする請求項１に記載のシート搬送装置。
【請求項３】
前記環境パラメータ値と前記印加電圧値との対応関係、及び前記シートの種類と前記印加電圧値との対応関係は、所定の計算式によって算出されることを特徴とする請求項１又は２に記載のシート搬送装置。
【請求項４】
前記環境パラメータ値は、少なくとも前記近傍の温度、少なくとも前記近傍の湿度、又は少なくとも前記近傍の温度及び湿度を含む値であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のシート搬送装置。
【請求項５】
搬送されたシートを互いに異なる方向へ分岐して搬送するシート搬送装置であって、
互いに対向して配置され、前記シートを間に挟み込んで搬送する搬送手段と、
前記搬送手段の何れか少なくとも一方に対して電圧を印加する印加手段と、
を含み、
前記シート、前記印加される電圧値に応じて、互いに異なる方向へ分岐して搬送され、シートの分岐点の後に、電位計を設置したことを特徴とするシート搬送装置。
【請求項６】
前記搬送手段に印加される電圧値は、前記電位計の出力値に応じて異なり、その条件に応じて制御されることを特徴とする請求項５に記載のシート搬送装置。
【請求項７】
搬送されたシートを互いに異なる方向へ分岐して搬送するシート搬送装置を含む画像形成装置であって、
互いに対向して配置され、前記シートを間に挟み込んで搬送する搬送手段と、
前記搬送手段の近傍に設けられ、前記近傍の環境パラメータ値を検出する検出手段と、
前記搬送手段の少なくとも何れか一方に対して電圧を印加する印加手段と、
前記環境パラメータ値と前記印加する印加電圧値との対応関係を予め記憶する記憶手段と、
前記検出手段によって検出された環境パラメータ値に対応する印加電圧値を前記記憶手段から読み出す制御手段と、
を含み、
前記シートは、前記印加手段によって前記搬送手段に印加された印加電圧値に応じて、何れかの方向へ分岐して搬送されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記記憶手段は、前記シートの種類と前記印加する印加電圧値との対応関係を予め記憶しており、前記制御手段は、前記搬送されるシートの種類に対応する印加電圧値を読み出し、前記シートは、前記印加手段によって前記搬送手段に印加された印加電圧値に応じて、何れかの方向へ分岐して搬送されることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記環境パラメータ値と前記印加電圧値との対応関係、及び前記シートの種類と前記印加電圧値との対応関係は、所定の計算式によって算出されることを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記環境パラメータ値は、少なくとも前記近傍の温度、少なくとも前記近傍の湿度、又は少なくとも前記近傍の温度及び湿度を含む値であることを特徴とする請求項７から９の何れか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート搬送装置、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シートやシートを搬送し分岐する機構であるシート搬送装置は、電子写真方式、インクジェット方式、オフセット方式の印刷等、様々な画像形成装置に備えられている、例えば、両面印刷時における分岐部、シートのソート時における分岐部等がそれに該当する。
【０００３】
特許文献１には、用紙やシートを搬送し分岐する切り替え方法として、ソレノイドを用いた分岐爪の切り替えによる分岐方法が開示されている。また、特許文献２には、正負の電圧を用い、シートをベルトに吸着させて搬送し、当該吸着されたシートの分岐方法が開示されている。
【０００４】
さらに特許文献３には、静電吸着が、搬送ベルト上で、かつその移動方向に対して正と負の電荷が交互に付与されるように、ＡＣ（Alternating Current）バイアスを印加する帯電手段によるものであり、当該記録媒体の搬送ベルトと接する面の表面抵抗率が所定の範囲にあるインクジェット記録方法が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記述べたように、特許文献１には、分岐爪をソレノイド等で切り替えてシートを分岐する技術、特許文献２、及び特許文献３には、正負の電荷を用いて、シート搬送の分岐を制御する技術がそれぞれ開示されている。これ等の技術では、用紙やシートを分岐させるという機能自体は実現されている。しかしながら、シート搬送装置全体の部品点数が多くなるため、容積が過剰になりがちで、省スペース、及び部品点数の削減等にも限界があるという問題がある。
【０００６】
具体的には、特許文献１に記載されたソレノイドを用いたシート搬送装置では、スペースの増大、及び温度上昇等の課題があるため、装置全体の小型化を図ることができないという問題がある。その理由としては、一つの分岐に対して一つのソレノイドが必要とされ、かつ、ソレノイドそれぞれに対して電源が接続されているからである。そして、ソレノイドには大電流が流れ発熱するため、放熱のためのスペースが必要とされるからである。
【０００７】
また、特許文献２、及び特許文献３に記載されているように、正負の電荷の切り替えによりベルト等にシートを吸着させて搬送し、電圧印加を制御して分離等を行うシート搬送装置では、正負の電荷を供給するための電源が大きくなりがちである。さらに、ベルトに対して広範囲に電圧を印加する必要があるため、感電防止の範囲を広げる等、安全性に対する配慮が必要となり、どうしても容積が大きい装置になりがちであるという問題がある。
【０００８】
さらに、このような分岐は様々な環境で行われ、また、シートの状態が、特に、温度や湿気により変化するため、それに対応することも必要である。そして、シートの種類は多岐にわたり、シート種類により、分岐のための印加電圧が異なる。このような夫々の装置を実際に構成し、印加電圧を決定することは実際には困難であるが、その値は数値計算により決定することが可能であるため、それを用いて決定することも有効である。
【０００９】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、シートの分岐を的確に行うことが可能なシート搬送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】
【００１０】
上記課題を解決するため、シート搬送装置は、搬送されたシートを互いに異なる方向へ分岐して搬送するシート搬送装置であって、互いに対向して配置され、前記シートを間に挟み込んで搬送する搬送手段と、前記搬送手段の近傍に設けられ、前記近傍の環境パラメータ値を検出する検出手段と、前記搬送手段の少なくとも何れか一方に対して電圧を印加する印加手段と、前記環境パラメータ値と前記印加する印加電圧値との対応関係を予め記憶する記憶手段と、前記検出手段によって検出された環境パラメータ値に対応する印加電圧値を前記記憶手段から読み出す制御手段と、を含み、前記シートは、前記印加手段によって前記搬送手段に印加された印加電圧値に応じて、何れかの方向へ分岐して搬送されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、シートの分岐を的確に行うことが可能なシート搬送装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係るシート搬送装置を用いた画像形成装置の概略構成について説明する図である。
【図２】本実施形態に係るシート搬送装置における要部構成について説明する図である。
【図３】本実施形態に係るシート搬送装置を用いたときのシートの分岐に係わる温湿度と電圧との関係の例を説明する図である。
【図４】本発明における他の実施形態に係るシート搬送装置における要部構成について説明する図である。
【図５】本発明における他の実施形態に係るシート搬送装置の動作について説明するフロー図である。
【図６】本発明にけるさらに他の実施形態に係るシート搬送装置を用いて多品種のシートの分岐情報を知るために行われる処理について説明する機能ブロック図である。
【図７】本発明にけるさらに他の実施形態に係るシート搬送装置において片もちはりの先端より距離ｘの地点の微小長さｄξに、単位長さ当たりの荷重ｄω（ｋｇ）が作用していると仮定したときの静電気力の大きさについて説明する図である。
【図８】本発明に係るシート搬送装置を用いた画像形成装置の他の概略構成について説明する図である。
【図９】本実施形態に係るシート搬送装置における要部構成について説明する図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係るシート搬送装置における要部構成について説明する図である。
【図１１】本発明における他の実施形態に係るシート搬送装置の動作について説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化乃至省略する。
【００１４】
＜実施形態１＞
本技術の特徴は、搬送ローラを兼用したローラに電圧を印加し、例えば、直流電圧を印加し、そのニップ部に発生した電界によって分岐機能を持たせることにより、シートの分岐を実現していることにある。特に、厚み１００μｍ以下の腰の弱いシート状の転写材（シートともいう。）において、搬送ローラに電圧を印加した場合、印加した電圧値が異なるとシート等の転写材の搬送向きが変化し、分岐されることが判明し、その特徴を利用したものである。ここで、搬送ローラを回転手段の一例として挙げているが、この回転手段は、搬送手段の例示である。この点は、後述の他の実施形態からも理解される。
【００１５】
この特徴を利用し、搬送ローラに分岐機能を持たせることができるため、分岐爪等の部品点数を削減することができる。また、直流電圧の印加によって分岐を実現することができるため、交番電圧のような印加電圧の正負の切り替えも不要であり、電源の機構も簡単に構成することができる。
【００１６】
まず、本実施形態に係るシート搬送装置を用いた画像形成装置の概略構成について説明する。図１は、本実施形態に係るシート搬送装置を用いた画像形成装置の概略構成について説明する図である。
【００１７】
画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体である感光体４ａ、４ｂ、４ｃ、及び４ｄ上に、それぞれ帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、及び３ｄによってマイナスの電荷が付与されて帯電している。帯電した電荷は、スキャナやパーソナルコンピュータやタブレットＰＣ（以下、ＰＣという。）等から送信された書き込み画像信号に応じたレーザ光（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等の露光装置６ａ、６ｂ、６ｃ、及び６ｄによって出力される。そして、ポリゴンミラー５ａ、５ｂ、５ｃ、及び５ｄの光学系を通じて、そのレーザ光の照射の有無、及び照射量に応じた電位分布が像担持体である感光体４ａ、４ｂ、４ｃ、及び４ｄに書き込まれる。
【００１８】
ポリゴンミラー５ａ、５ｂ、５ｃ、及び５ｄは、モータによって高速で定速回転駆動することにより、感光体４ａ、４ｂ、４ｃ、及び４ｄ上での主走査を行うことができる。書き込みの静電潜像は、データ処理後のトナーの原色である、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｂ）の書き込み信号に応じ、レーザ光をオン・オフ制御することにより作成される。
【００１９】
書き込まれた静電潜像には、現像器７ａ、７ｂ、７ｃ、及び７ｄにより、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｂ）の書き込み信号に応じた画像が顕像化される。一方、感光体４ａ、４ｂ、４ｃ、及び４ｄの下方には、中間転写体として、ローラ２０と２１とによって張架された中間転写ベルト２が配置されている。中間転写ベルト２は、図１の矢印方向に回転する。
【００２０】
中間転写ベルト２の裏側には、ロ−ラ９ａ、９ｂ、９ｃ、及び９ｄが接触しており、それぞれが接続された電源によって１次バイアスが印加される。それにより、中間転写ベルト２上にトナーが転写され、可視的に複数色のトナー像が形成される。
【００２１】
中間転写ベルト２上に形成されたカラーのトナー像は、２次転写部の転写ローラ２３方面に送られる。同時に設定されたタイミングで、カセット１内の転写材であるシートが、転写ローラ２３方面に給紙される。給紙されたシートは、レジストローラ１２の所で、画像の書き込みに合わせ、送るタイミングを計って送られる。
【００２２】
転写ローラ２３に対向する張架ローラ２０には、電源２６によりマイナスの電圧が供給され、中間転写ベルト２上のプラスに帯電した各色のトナーは、給紙されたシートに一括して転写される。トナーが転写され、転写部を出たシートは、１００℃以上に熱せられた定着装置の定着ローラ３０と加圧ローラ３７との間に送られ、シート上にトナーが定着される。トナー定着後、シートは、対向して配置されたローラ３１と３２とが回転することにより両者の間に挟み込まれ、ニップ部に送られる。
【００２３】
分岐機能を有するシート搬送機構は、上述したように、電源５０より、搬送ローラを兼用したローラ３１に直流電圧を印加することによりシートを分岐する。この分岐の例示としては、トレイ６０に排紙される場合はaの方向、両面印刷される場合はｂの方向にそれぞれ分岐されるものが挙げられる。ｂの方向に分岐されたシートは、ローラ３４、３５、及び３６等を通過し、給紙後のレジストローラ１２の部分に戻り、再給紙され裏面印刷が行われる。
【００２４】
ここで、発明者による研究により、新たに、この分岐を決定する電圧に関して、環境による依存性があることが分かった。すなわち、温湿度を代表とする環境パラメータ値やシートの水分によって、分岐を決定する電圧が異なるため、一律に設定した電圧では分岐ができなくなる可能性がある。そこで、分岐点の手前でシートが搬送される経路の近傍に、当該近傍の環境パラメータ値を検出する温湿度センサ７２を設置している。この温湿度センサ７２により、シートの近傍の環境パラメータ値、及びシートの水分状態等を検出することとしている。そして、制御部７１は、温湿度センサ７２から環境パラメータ値、及びシートの水分状態等を受け取る。また、制御部７１は、データベース（ＤＢ）７３に記憶された環境パラメータ値と印加電圧値との対応関係に基づいて、検出された環境パラメータ値に対応する印加電圧値をデータベース７３から抽出し、電源５０によって印加される分岐電圧を制御することで、確実にシートが分岐するようにしている。
【００２５】
次に、本実施形態に係るシート搬送装置における要部構成について説明する。図２は、本実施形態に係るシート搬送装置における要部構成について説明する図である。本実施形態に係るシート搬送装置は、搬送手段の一つである搬送ローラを兼用したローラに直流電圧を印加し、そのニップ部に発生した電界によりシートを分岐させる装置である。
【００２６】
詳述すると、図２に示したような、２対のローラの一方又は両方に、電源を接続し電圧を印加する。シートが搬送された場合、ローラ対のニップ部付近には、印加した電圧により電界が生じ、シートが誘電分極を起こす。さらに電圧を印加すると、ニップ部近傍では、シートとローラとの間で放電が発生しシートが帯電する。
【００２７】
この状態では、ローラとシートとの間において電界が生じている。この電界と、誘電分極したシートの電荷、又はシート上に帯電した電荷により静電気力が発生する。この際、印加電圧によって、シート上のシート内の電荷の偏り（分極電荷）と、放電によりシート上帯電した電荷とが変化し、静電気力が働く向きが変わる。その結果、電圧が印加された印加ローラ側にシートが向く場合と、その対向部材（ローラ等）、つまり電圧が印加された印加ローラ側と反対側に向く場合とが生じる。
【００２８】
この点に関して、以下詳細に解説する。図２のローラ３１とローラ３２との間に、表１に示したシート（転写紙）Ａを搬送しローラ３１に電圧を印加する。表１は、本実施形態に係るシート搬送装置に搬送する転写紙Ａ（以下、シートＡ）に印加される電圧と経路との関係を示す表である。
【００２９】
【表１】
2015157708.tif 000003
【００３０】
表１に示すように、シートＡは、−３ＫＶの印加で、図２のａ方向に寄りつつ搬送された。さらに、−４ＫＶを印加すると、図２のｂ方向の向きに寄りつつ搬送された。次に、図２のシートＡとは異なる表２の搬送紙Ｂ（以下、シートＢ）を、図２のローラ３１とローラ３２の間に搬送し、ローラ３１に電圧を印加する。
【００３１】
【表２】
2015157708.tif 000004
【００３２】
表２は、本実施形態に係るシート搬送装置に搬送するシートＢに印加される電圧と経路との関係を示す表である。シートＢは−２ＫＶの印加で、図２のａの向きに寄りつつ搬送され、−３ＫＶの印加で、図２のｂの向きに寄って搬送された。
【００３３】
【表３】
2015157708.tif 000005
【００３４】
さらに、表１のシートＡ、表２のシートＢとも異なる表３の搬送紙Ｃ（以下、シートＣ）を、図２のローラ３１とローラ３２との間に搬送し、ローラ３１に電圧を印加する。表３は、本実施形態に係るシート搬送装置に搬送するシートＣに印加される電圧と経路との関係を示す表である。
【００３５】
シートＣは、−１ＫＶの印加で図２のａの向きに寄りつつ搬送され、−２ＫＶを印加すると、図２のｂの向きに寄って搬送された。このように、シートの種類によって、分岐方向を仕分けする電圧値は異なる。よって、印加電圧を制御することにより、シートの分岐が可能であり、かつシートの種類による仕分けも可能になる。
【００３６】
この表３のシートＣを用いて温湿度による制御の説明を行う。シートＣの分岐の境界の依存性を図３のグラフに示す。図３は、本実施形態に係るシート搬送装置を用いたときのシートの分岐に係わる温湿度と電圧との関係の例を説明する図である。
【００３７】
図３のグラフは、横軸が湿度（％）、縦軸が電圧（ＫＶ）であり、各線はそれぞれ、温度による境界の変化である。一番上の放電限界領域は湿度によって異なり、この領域は、分岐の機能が働かなくなる領域である。
【００３８】
また、ここでいう前述した温湿度とは、図１の温湿度センサ７２において検知した値である。この温湿度センサ７２は、分岐点の手前でシートの手前でシートの搬送経路の近傍に設置し、シート近傍の環境、及びシートの水分状態等を検知している。
【００３９】
例えば、表３のシートＣのデータは、温度５０℃、湿度６０％のデータであり、この場合、経路ａと経路ｂとは、分岐は図３に示すように、−１ＫＶと−２ＫＶとの間にあり、制御部７１が切り替えを−１ＫＶと−２ＫＶとで行う。
【００４０】
このような制御を行うことができるのは、電圧が印加されるローラ３１の体積抵抗値が、１０12Ω・ｍ以下の範囲である。これにより、適正な体積抵抗値を有する搬送ローラに対して電圧を印加し、その印加電圧を可変にすることにより、シートを制御することが可能となり、シートの分岐を行うことができるのである。
【００４１】
ここからは、本発明における他の実施形態に係るシート搬送装置における要部構成について説明する。図４は、本発明における他の実施形態に係るシート搬送装置における要部構成について説明する図である。この実施形態は、シートを分岐するシート搬送装置において、厚みや材質の異なるシートが混在している場合に、各シートを仕分けし、分岐を行うものである。
【００４２】
図４における矢印１０１方向から、例えば、表１から表３で説明したシートＡ、シートＢ、及びシートＣが混在したシートを搬送させる場合について説明する。まずローラ６１、６４に対して、厚みや材質の異なるシートが混在したシートを搬送する。
【００４３】
表１で説明したシートＡをここに搬送し、制御部７１が電源５１によりローラ６１に対して−４ＫＶの電圧を印加する。そうすると、シートＡは、電圧が印加されたローラ６１と対向するローラ６４に引き寄せられ、トレイ６７方面に搬送されスタックされる。それ以外のシートＢ、及びシートＣは、ローラ６２、６５の方向に搬送される。
【００４４】
次に、制御部７１が電源５２によりローラ６２に対して−３ＫＶの電圧を印加する。そうすると、表２で説明したシートＢは、トレイ６８にスタックされる。さらに、ローラ６３、６６方向に搬送された表３で説明したシートＣは、制御部７１が電源５３によりローラ６３に対して−２ＫＶの電圧を印加すると、トレイ６９に搬送される。そして、残存するその他の種類のシートは、トレイ７０にスタックされる。図４で説明したシートを分岐するシート搬送装置は、電圧を印加するローラ６１が、パッド形状でも良い。
【００４５】
上述したような、種類の違うシートの仕分けの場合に、分岐のデータは、シート毎に用意し、データベース７３（図１）に蓄積しておく。データベース７３の情報と、測定した温湿度により、各シートの分岐の電圧を決定し、分岐の制御を行う。
【００４６】
次に、本発明における他の実施形態に係るシート搬送装置の動作について説明する。図５は、本発明における他の実施形態に係るシート搬送装置の動作について説明するフロー図である。
【００４７】
図５において、まず、ステップ（以下、Ｓという。）８０１の処理において、温湿度センサ７２が、シート近傍の湿度を測定する。次に、Ｓ８０２の処理において、温湿度センサ７２が、シート近傍の温度を測定する。Ｓ８０１の処理、及びＳ８０２の処理において、制御部７１は、温湿度センサ７２が測定した湿度、及び温度と、データベース（ＤＢ）７３に格納されている各温湿度における印加電圧の閾値データとを比較し、測定した温度、及び湿度に対応する印加電圧を抽出する（Ｓ８０３）。そして、Ｓ８０４の処理において、制御部７１が、ローラ３１に印加する出力値（印加電圧）を決定する。Ｓ８０５の処理では、制御部７１が、電源５０にＳ８０４の処理で決定された電圧をローラ３１に対して印加するように指示する。これにより、電源５０は決定された電圧をローラ３１に対して印加することになる。
【００４８】
＜実施形態２＞
次に、本発明におけるさらに他の実施形態に係るシート搬送装置を用いて多品種のシートの分岐情報を知るために行われる処理について説明する。図６は、本発明におけるさらに他の実施形態に係るシート搬送装置を用いて多品種のシートの分岐情報を知るために行われる処理について説明する機能ブロック図である。ここでは、種類の違う多品種のシートの分岐情報を知るため、以下説明する数値計算を用い、その条件を決定することとしている。
【００４９】
数値計算は、図６に示すフローを用いて行う。まず、入力部９１に、装置のシートを分岐させるローラ、又はパット等の構成要素（ローラ径、ローラ位置、材質硬度、材料厚み、パット形状、抵抗率、曲げ剛性、厚み、ヤング率、長さ等の値を入力する。さらに、印加電圧値、又は電流値を入力する。
【００５０】
次に、このようなシートの種類に応じた、厚み、シートの硬度（ヤング率、曲げ硬度、又はその代用特性）、ポアソン比等の値を入力する。さらに、周辺の環境に対応したシート抵抗率、誘電率の値も入力する。
【００５１】
これらの値を用い、演算部９２において、以下述べるような物理式を解析的に解く。入力された装置の構成、及び装置のシート分岐部の電界、静電気力計算用モデルを、モデル作成９４において生成する。次に、数値計算部、静電気力演算部９５において、電流の流れと放電とを考慮した電位分布、電界強度の計算を行う。
【００５２】
近年はコンピュータが発達し、電荷の流れも考慮した物理式を差分法や有限要素法のモデルにおいて離散化した解析によって解くことが容易になってきている。このような数値計算の手法を用い、まず生成した計算モデルの場において、Ｐｏｉｓｓｏｎ方程式（Ａ）を解く。これにより、電位分布、電荷量等が算出される。
【００５３】
【数１】
2015157708.tif 000006
【００５４】
それに加え、転写ローラ内、転写ベルト、シート内の電荷の移動を考慮した電束（Ｂ）を計算し、オームの法則式に移流項を加えた式（Ｃ）を解く。
【００５５】
【数２】
2015157708.tif 000007
【００５６】
【数３】
2015157708.tif 000008
【００５７】
ここで、さらに誘電体間のギャップ放電の考慮を行う。誘電体間とは、実際にはローラやパットと、シートとの間の空隙のことで、ここで発生する電位差による放電を考慮して計算する。計算方法は、電位部分に対向する電極を定義し、この電極間の電位差Ｖｇをパッシェンの放電限界電圧Ｖｐａと比較して解く。条件として電位差Ｖｇが、放電限界電圧Ｖｐａ以上になると放電が発生し、放電電荷が移動する。
【００５８】
放電限界は、パッシェンの法則式（Ｄ）より定義される。Ｇはギャップ長さ（ｍ）である。
【００５９】
【数４】
2015157708.tif 000009
【００６０】
さらに、式（Ａ）から式（Ｄ）式により計算された、ニップ領域の電界計算の結果より、シートにかかる静電気力の計算を行う。静電気力の計算は次の考えで行う。異なる２つの物質の境界面（不連続面）に面電荷が分布している場合のマクスウェルの応力を考える。ここで、不連続面のある量をＡとし、ある量の一方をＡ+、他方をＡ-とし、その“とび”として、｛Ａ｝＝Ａ+−Ａ-、“平均として、〈Ａ〉＝１／２（Ａ+＋Ａ-）と定義する。
【００６１】
さて、不連続面のマクスウェルの応力の一方をＴn+、他方をＴn-とすると、不連続面に働くマクスウェルの応力は前出の定義にて、｛Ｔn｝となる。｛Ｔn｝±＝σ〈Ｅ〉＋１／２（Ｅ+・Ｐ´-）ｎ、すなわち、不連続面の電界の平均による力、及び誘電体間の相対分極による力にて表すことができる。この式を元に、シート上の空気とシートの境界の不連続面毎にマクスウェルの応力を算出し、シートにかかる静電気力を算出する。ただし、分極による力が電界の平均による力よりも十分小さいときには第二項を省略しても良い。
【００６２】
次に、用紙変形演算部９６の手順において、静電気力によるシートの変形を計算する。シートの変形計算方法を以下に示す。ローラより排出されたシートは、ローラのニップ部を排出した後からの片もちはりと仮定して計算する。
【００６３】
＜実施形態３＞
ここで、本発明におけるさらに他の実施形態に係るシート搬送装置において片もちはりの先端より距離ｘの地点の微小長さｄξに、単位長さ当たりの荷重ｄω（ｋｇ）が作用していると仮定したときの静電気力の大きさについて説明する。図７は、本発明におけるさらに他の実施形態に係るシート搬送装置において片もちはりの先端より距離ｘの地点の微小長さｄξに、単位長さ当たりの荷重ｄω（ｋｇ）が作用していると仮定したときの静電気力の大きさについて説明する図である。
【００６４】
図７に示すように、片もちはりの先端より距離ｘの地点の微小長さｄξに、単位長さあたりの荷重ｄω（ｋｇ）が作用しているとすると、その地点におけるシートの断面の曲げモーメントは、式（Ｅ）で表される。
【００６５】
【数５】
2015157708.tif 000010
【００６６】
撓みの微分方程式は、
【００６７】
【数６】
2015157708.tif 000011
【００６８】
となる。これを離散化し、差分法、有限要素法、粒子法等の手法を用い数値計算にて撓みを算出する。変形したシートは、電荷を保持しているため、用紙の移動９７に示すように変形状態をモデル作成９４にフィードバックする。その再作成されたモデルを用い、静電気力を算出し、シート変形を計算する。これを演算終了条件まで繰り返し、シートの進み具合によってどちらの方向に分岐されるかを計算する。
【００６９】
このように、それぞれのシートの種類毎に、印加電圧、又は電流、環境温度、環境湿度、若しくはその代用特性といった環境パラメータ値の条件毎に所定の計算式を用いて計算を行う。これにより、例えば、表１から表３に示したような分岐の条件が、分岐データ決定部９９においてそれぞれのシート毎に算出される。そして、環境パラメータ値と印加電圧との関係、及びシートの種類と印加電圧との関係が、装置分岐用データベース９３（データベース７３（図１））に記憶される。
【００７０】
以上述べたように、シートの分岐を的確に行うことが可能なシート搬送装置、及び画像形成装置を得ることができる。
【００７１】
＜実施形態４＞
まず、本発明の実施形態に係るシート搬送装置を用いた画像形成装置の概略構成について説明する。図８は、本発明に係るシート搬送装置を用いた画像形成装置の他の概略構成について説明する図である。
【００７２】
画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体である感光体４ａ、４ｂ、４ｃ、及び４ｄ上に、それぞれ帯電ローラ３ａ、３ｂ、３ｃ、及び３ｄによってマイナスの電荷が付与されて帯電している。帯電した電荷は、スキャナや、ＰＣ等から送信された書き込み画像信号に応じたレーザ光等の露光装置６ａ、６ｂ、６ｃ、及び６ｄによって出力される。そして、ポリゴンミラー５ａ、５ｂ、５ｃ、及び５ｄの光学系を通じて、そのレーザ光の照射の有無、及び照射量に応じた電位分布が像担持体である感光体４ａ、４ｂ、４ｃ、及び４ｄに書き込まれる。
【００７３】
ポリゴンミラー５ａ、５ｂ、５ｃ、及び５ｄは、モータによって高速で定速回転駆動することにより、感光体４ａ、４ｂ、４ｃ、及び４ｄ上での主走査を行うことができる。書き込みの静電潜像は、データ処理後のトナーの原色である、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｂ）の書き込み信号に応じ、レーザ光をオン・オフ制御することにより作成される。
【００７４】
書き込まれた静電潜像には、現像器７ａ、７ｂ、７ｃ、及び７ｄにより、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｂ）の書き込み信号に応じた画像が顕像化される。一方、感光体４ａ、４ｂ、４ｃ、及び４ｄの下方には、中間転写体として、ローラ２１と２２とによって張架された中間転写ベルト２が配置されている。中間転写ベルト２は、図８の矢印方向に回転する。
【００７５】
中間転写ベルト２の裏側には、ロ−ラ９ａ、９ｂ、９ｃ、及び９ｄが接触しており、それぞれが接続された図示しない電源によって１次バイアスが印加される。それにより、中間転写ベルト２上にトナーが転写され、可視的に複数色のトナー像が形成される。
【００７６】
中間転写ベルト２上に形成されたカラーのトナー像は、２次転写部の転写ローラ２３方面に送られる。同時に設定されたタイミングで、カセット１内の転写材である転写紙が、転写ローラ２３方面に給紙される。給紙された転写紙は、レジストローラ１２の所で、画像の書き込みに合わせ、送るタイミングを計って送られる。
【００７７】
転写ローラ２３に対向する張架ローラ２０には、電源２６によりマイナスの電圧が供給され、中間転写ベルト２上のプラスに帯電した各色のトナーは、給紙された転写紙に一括して転写される。トナーが転写され、転写部を出た転写紙は、１００℃以上に熱せられた定着装置の定着ローラ３０と加圧ローラ３７との間に送られ、転写紙上にトナーが定着される。トナー定着後、転写紙は、対向して配置されたローラ３１と３２とが回転することにより両者の間に挟み込まれ、ニップ部に送られる。
【００７８】
分岐機能を有するシート搬送機構は、上述したように、電源５０より、搬送ローラを兼用したローラ３１に電圧を印加することによりシートを分岐する。この分岐の例示としては、トレイ６０に排紙される場合はaの方向、両面印刷される場合はbの方向にそれぞれ分岐されるものが挙げられる。ｂの方向に分岐された転写紙は、ローラ３４、３５、及び３６等を通過し、給紙後のレジストローラ１２の部分に戻り、再給紙され裏面印刷が行われる。
【００７９】
次に、本実施形態に係るシート搬送装置における要部構成について説明する。図９は、本実施形態に係るシート搬送装置における要部構成について説明する図である。本実施形態に係るシート搬送装置は、搬送手段の一つである搬送ローラを兼用したローラに直流電圧を印加し、そのニップ部に発生した電界によりシートを分岐させる装置である。
【００８０】
詳述すると、図９に示したような、２対のローラの一方また両方に、電源を接続し電圧を印加する。シート搬送され場合、ローラ対のニップ部付近には、印加した電圧により電界が生じ、転写紙が誘電分極を起こす。さらに電圧を印加すると、ニップ部近傍では、転写紙とローラとの間で放電が発生し転写紙が帯電する。
【００８１】
この状態では、ローラとシートとの間において電界が生じている。この電界と、誘電分極した転写紙の電荷、又はシート上に帯電した電荷により静電気力が発生する。この際、印加電圧によって、転写紙上のシート内の電荷の偏り（分極電荷）と、放電により紙上に帯電した電荷とが変化し、静電気力が働く向きが変わる。その結果、電圧が印加された印加ローラ側にシートが向く場合と、その対向部材（ローラ等）、つまり電圧が印加された印加ローラ側と反対側に向く場合とが生じる。
【００８２】
この点に関して、以下詳細に解説する。図９のローラ３１とローラ３２との間に、図１０に示したシート（転写紙）Ａを搬送しローラ３１に電圧を印加する。表４は、本発明の実施形態に係るシート搬送装置に搬送する転写紙Ａ（以下、シートＡ）に印加される電圧と経路との関係を示す表である。
【００８３】
【表４】
2015157708.tif 000012
【００８４】
表４に示すように、シートＡは、−３ＫＶの印加で、図９のａ方向に寄りつつ搬送された。さらに、−４ＫＶを印加すると、図９のｂ方向の向きに寄りつつ搬送された。
【００８５】
次に、表４のシートＡとは異なる搬送紙Ｂ（以下、シートＢ）を、図９のローラ３１とローラ３２の間に搬送し、ローラ３１に電圧を印加する。
【００８６】
【表５】
2015157708.tif 000013
【００８７】
表５は、本発明の実施形態に係るシート搬送装置に搬送するシートＢに印加される電圧と経路との関係を示すデータである。シートＢは−２ＫＶの印加で、図９のａの向きに寄りつつ搬送され、−３ＫＶの印加で、図９のbの向きに寄って搬送された。
【００８８】
【表６】
2015157708.tif 000014
【００８９】
さらに、表４のシートＡ、表５のシートＢとも異なる表６の搬送紙Ｃ（以下、シートＣ）を、図９のローラ３１とローラ３２との間に搬送し、ローラ３１に電圧を印加する。
【００９０】
シートＣは、−１ＫＶの印加で図９のａの向きに寄りつつ搬送され、−２ＫＶを印加すると、図９のｂの向きに寄って搬送された。このように、シートの種類によって、分岐方向を仕分けする電圧値は異なる。よって、印加電圧を制御することにより、シートの分岐が可能であり、かつシートの種類による仕分けも可能になる。
【００９１】
このような制御を行うことができるのは、電圧が印加されるローラ３１の体積抵抗値が１０12Ω・ｍ以下の範囲である。これにより、適正な体積抵抗値を有する搬送ローラに対して電圧を印加し、その印加電圧を可変にすることにより、シートを制御することが可能となり、シートの分岐を行うことができるのである。
【００９２】
以上のように分岐を決定する電圧は、初期の値としては各シートに応じて、表４、表５、及び表６に示した一例のように、経路aと経路ｂとに対して分岐条件を決めている。
【００９３】
しかしながら、同じシートでも印加搬送ローラ３１、３２の、経時劣化による抵抗の変化、汚れの付着などにより、この条件がずれてしまうことがある。
これをさらに調査すると、印加搬送ローラに印加した電圧に対して、搬送されるシートの帯電状態が変化することがわかった。
【００９４】
帯電状態が変化する例はシートＣの場合である。
初期の状態では、ローラ３１に印加する−１ＫＶに対し、経路aに搬送されてきたシートＣの電位を電位計７３ａで測定した帯電電位が−８００Ｖであった。ところが、しばらくすると電位計７３ａで測定した帯電電位は−５００Ｖになっており、これ以上低下すると、経路ａには搬送されず、経路ｂに分岐される。
そこでローラ３１に印加する電圧を−１．３ＫＶにすることで、経路ａに再度搬送することが出来るようになった。
【００９５】
このように、本実施形態は、分岐の条件が変化することにより、分岐の品質が低下することを防ぐ為に、設置した電位計で測定し、変化を捉えることで適切に分岐条件を制御し、継続的に得たい分岐の品質を維持出来るものである。
【００９６】
＜実施形態５＞
ここからは、本発明の他の実施形態に係るシート搬送装置における要部構成について説明する。図１０は、本発明の他の実施形態に係るシート搬送装置における要部構成について説明する図である。この実施形態は、シートを分岐するシート搬送装置において、厚みや材質の異なるシートが混在している場合に、各シートを仕分けし、分岐を行うものである。
【００９７】
図１０における矢印１０１方向から、例えば、表４から表６で説明したシートＡ、シートＢ、及びシートＣが混在したシートを搬送させる場合について説明する。まずローラ６１、６４に対して、厚みや材質の異なるシートが混在したシートを搬送する。
【００９８】
表４で説明したシートＡをここに搬送し、電源５１によりローラ６１に対して−４ＫＶの電圧を印加する。シートＡは、電圧が印加されたローラ６１と対向するローラ６４に引き寄せられ、トレイ６７方面に搬送されスタックされる。それ以外のシートＢ、及びシートＣは、ローラ６２、６５の方向に搬送される。
【００９９】
次に、電源５２によりローラ６２に対して−３ＫＶの電圧を印加する。表５で説明したシートＢは、トレイ６８にスタックされる。さらに、ローラ６３、６６方向に搬送された表６で説明したシートＣは、ローラ６３に対して−２ＫＶの電圧を印加すると、トレイ６９に搬送される。そして、残存するその他の種類のシートは、トレイ７０にスタックされる。
図１０で説明したシートを分岐するシート搬送装置は、電圧を印加するローラ６１が、図示していないがパッド形状でも良い。
【０１００】
ここで、図８、図９に示したように、分岐のために印加する搬送ローラ３１、対向ローラ３２の後の搬送経路に、電位計７３ａ、７３ｂをそれぞれ取り付ける。
【０１０１】
図１１は、本発明における他の実施形態に係るシート搬送装置の動作について説明するフロー図である。
分岐搬送ローラ３１、３２に用紙が搬送される。
（１）分岐ローラ３１に電圧が印加される。
（２）印加した電圧により、用紙が分岐される。
（３）分岐後の用紙の電位が測定される。
（４）、（６）のデータベースの値に基づいて、必要ならば、分岐ローラ３１に印加する電圧値を変更する。
（５）新たな電圧で印加する。
【０１０２】
このサイクルを実施することにより、経時変化、環境変化によって分岐条件が変化することに対応して、精度のよい分岐の品質を得ることが出来る。
【０１０３】
また、図１０に示したように分岐が多くある場合には、各分岐後に電位計（７３ａ、７３ｂ、７３ｃ、７３ｄ、７３ｅ、７３ｆを設置し、そのそれぞれの出力に応じて、電源５１、５２、５３に印加する分岐用の印加電圧を可変することによって、精度のよい分岐を得ることが出来る。
【０１０４】
以上、本発明の好適な実施形態により説明をした。ここでは特定の具体例を示して説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範囲な趣旨及び範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正及び変更が可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１    カセット
２    中間転写ベルト
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ    帯電ローラ
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ    感光体
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ    ポリゴンミラー
６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ    露光装置
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ    現像器
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、２０、２１、３１、３２、３４、３５、３６、６１、６２、６３、６４、６５、６６、    ローラ
１２    レジストローラ
２０    張架ローラ
２３    転写ローラ
２６、５０、５１、５２、５３    電源
３０    定着ローラ
３７    加圧ローラ
６０、６７、６８、６９、７０    トレイ
７１    制御部
７２    温湿度センサ
７３    データベース（ＤＢ）
７３ａ、７３ｂ    電位計
９０    シートデータベース
９１    入力部
９２    演算部
９３    装置分岐用データベース
９４    モデル作成
９５    数値計算部、静電気力演算部
９６    用紙変形演算部
９７    用紙の移動
９８    出力部
９９    分岐データ決定部
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０６】
【特許文献１】特開２００７−０７０００４号公報
【特許文献２】特許第４５９１５７９号公報
【特許文献３】特開２００５−０１５２２７号公報
【図１】
2015157708.tif 000015
【図２】
2015157708.tif 000016
【図３】
2015157708.tif 000017
【図４】
2015157708.tif 000018
【図５】
2015157708.tif 000019
【図６】
2015157708.tif 000020
【図７】
2015157708.tif 000021
【図８】
2015157708.tif 000022
【図９】
2015157708.tif 000023
【図１０】
2015157708.tif 000024
【図１１】
2015157708.tif 000025