(57)【要約】【課題】複写機、ファクシミリ機、プリンタ等の画像形成装置等における記録用紙の給紙装置に設けられ、給紙ローラと捌きローラの協動により用紙を１枚ずつに分離する分離装置において、安定した用紙送りと、ローラの長寿命化を図れるようにすること。【解決手段】捌きローラ（５８）の曲率と、バネ（６５）の押圧力と、捌きローラのトルクを設定するトルクリミッタ（６３）のトルク値が、０．９＜（Ｆ／ρＴ）＜１．３の関係式を充足するようにした。ここで、Ｆ：バネの押圧力（ｇｆ）、ρ：捌きローラの曲率（１／ｒただしｒは捌きローラ半径（ｃｍ））、Ｔ：トルクリミッタ値（ｇｆ・ｃｍ）とする。【選択図】図３
2008105779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙を送り出すための正回転駆動される給紙ローラと、逆転駆動され前記用紙を介して給紙ローラに圧接する捌きローラと、前記捌きローラのトルクを定めるトルクリミッタと、前記捌きローラを揺動可能に支持する加圧アームとバネとにより前記捌きローラを前記給紙ローラの回転中心に向けて押圧する押圧手段とを備え、積載された用紙から送り出された用紙を、前記給紙ローラと前記捌きローラの協働により１枚の用紙に分離して給送する給紙装置であって、前記捌きローラの曲率と、バネの押圧力と、トルクリミッタのトルク値が下記式を充足することを特徴とする給紙装置。
０．９＜（Ｆ／ρＴ）＜１．３
ここに、Ｆ：バネ部材の押圧力（ｇｆ）
ρ：捌きローラの曲率（１／ｒただしｒは捌きローラ半径（ｃｍ））
Ｔ：トルクリミッタ値（ｇｆ・ｃｍ）
【請求項２】
押圧手段のバネ荷重が３００〜４００ｇｆ、トルクリミッタ値が３８０〜４４０ｇｆ・ｃｍの範囲に設定されている請求項１に記載の給紙装置。
【請求項３】
用紙を送り出すための正回転駆動される給紙ローラと、逆転駆動され前記用紙を介して前記給紙ローラに圧接する捌きローラと、前記捌きローラのトルクを定めるトルクリミッタと、前記捌きローラを揺動可能に支持する加圧アームとバネとにより前記捌きローラを前記給紙ローラの回転中心に向けて押圧する押圧手段とを備え、積載された用紙から送り出された用紙を、前記給紙ローラと前記捌きローラの協働により１枚の用紙に分離して給送する給紙装置において、前記捌きローラの曲率と、バネの押圧力と、トルクリミッタのトルク値とが下記式を充足するように設定することを特徴とする給紙装置の設計方法。
０．９＜（Ｆ／ρＴ）＜１．３
ここに、Ｆ：バネ部材の押圧力（ｇｆ）
ρ：捌きローラの曲率（１／ｒただしｒは捌きローラ半径（ｃｍ））
Ｔ：トルクリミッタ値（ｇｆ・ｃｍ）
【請求項４】
押圧手段のバネ荷重を３００〜４００ｇｆ、トルクリミッタ値を３８０〜４４０ｇｆ・ｃｍの範囲にそれぞれ設定する請求項３に記載の給紙装置の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ機、プリンタ、印刷機等の画像形成装置における記録用紙の給紙装置や、画像読み取り装置等に付設される自動原稿送り装置における原稿用紙の給紙装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、ファクシミリ機、プリンタ等の装置では、用紙トレイや給紙カセット、用紙スタッカー等に積載されている用紙を装置の所定位置から順次１枚ずつ取り出し、画像記録部等に送る給紙装置が設けられている。
【０００３】
従来のこの種の給紙装置としては、用紙が積載されているカセット、スタッカー等から順に用紙を送り出す送り出しローラと、該送り出しローラの下流側に配置された分離装置としての給紙ローラ及び捌きローラを備えたものが一般的である。前記送り出しローラは、積載されている用紙のうち、最上位のものの上面に回転しながら接触し、当該最上位の用紙を所定方向に送り出すものであり、用紙が前記給紙ローラと捌きローラの位置に送られたら積載されている用紙から離れるようになっている。
【０００４】
給紙ローラは、前記送り出しローラと同じ方向に回転するもので、送り出しローラによって送り出された用紙を同じ方向に送る働きをなす。前記捌きローラは、トルクリミッタを介して前記給紙ローラと逆方向に回転するもので、前記給紙ローラに用紙を挟んで圧接するようにバネで付勢されている。捌きローラはトルクリミッタで設定されたトルク値で回転しつつ給紙ローラに圧接するので、給紙ローラとの間に用紙がないときは給紙ローラの回転駆動力に負けて給紙ローラに従動回転する。
【０００５】
送り出しローラによって送り出された用紙は、給紙ローラと捌きローラとの間に挿入され、給紙ローラによって所定方向に給紙される。一方、この給紙ローラには逆回転する捌きローラが用紙を挟んで圧接しているので、複数の用紙が重なった状態で送られてきたときは、捌きローラの回転により上側の用紙と下側の用紙との間にスリップが生じて、上側の用紙だけが給紙ローラで給紙される。このため、複数の用紙が重なったまま給紙されることが防がれるのである。この種の給紙装置としては、例えば下記特許文献１に開示されているものが公知である。
【特許文献１】特開平１１−９１９７１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、上記給紙ローラと捌きローラを備えた分離装置の性能は、捌きローラのトルクや、給紙ローラ側への押圧力等によって決まるが、従来これらの関係を明確に表すことができなかったため、実験等によりこれらの値を設定しているのが現状である。捌きローラの押圧荷重とトルクリミッタ値の組み合わせに関しては、例えば低圧・高トルクの組み合わせにおいては、無給紙が発生しやすいうえに、ローラ間のスリップによりローラの摩耗が発生しやすく、寿命が短くなる。逆に高圧・低トルクの組み合わせの場合は、捌きローラの順転性が向上し、寿命の延長が可能となるが、重走・連なり給紙等の不具合が発生しやすい。
【０００７】
したがって、従来はこれらを考慮しながら、実験によって数値を設定しているが、この方法では、安定した性能を得るうえで不確実であり、より確実な基準が求められていた。
【０００８】
そこで、本発明は、上記捌きローラの押圧力と回転トルクの好ましい範囲を明確にし、給紙装置における安定した用紙送りと、長寿命化を図れる給紙装置、及びその設計方法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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明者は種々の条件で実験を行った結果、捌きローラの曲率と押圧力とトルク値との関係が一定の範囲にあれば、給紙トラブルが生じにくく、かつ長寿命を確保することができることを見出して本発明を完成した。
【００１０】
すなわち、本発明に係る給紙装置は、用紙を送り出すための正回転駆動される給紙ローラと、逆転駆動され前記用紙を介して前記給紙ローラに圧接する捌きローラと、前記捌きローラのトルクを定めるトルクリミッタと、前記捌きローラを揺動可能に支持する加圧アームとバネとにより前記捌きローラを前記給紙ローラの回転中心に向けて押圧する押圧手段とを備え、積載された用紙から送り出された用紙を、前記給紙ローラと前記捌きローラの協働により１枚の用紙に分離して給送する給紙装置であって、前記捌きローラの曲率と、バネの押圧力と、トルクリミッタのトルク値が下記式を充足することを特徴としている。
【００１１】
０．９＜（Ｆ／ρＴ）＜１．３
ここに、Ｆ：バネの押圧力（ｇｆ）
ρ：捌きローラの曲率（１／ｒただしｒは捌きローラ半径（ｃｍ））
Ｔ：トルクリミッタ値（ｇｆ・ｃｍ）
また、本発明に係る給紙装置の設計方法は、用紙を送り出すための正回転駆動される給紙ローラと、逆転駆動され前記用紙を介して前記給紙ローラに圧接する捌きローラと、前記捌きローラのトルクを定めるトルクリミッタと、前記捌きローラを揺動可能に支持する加圧アームとバネとにより前記捌きローラを前記給紙ローラの回転中心に向けて押圧する押圧手段とを備え、積載された用紙から送り出された用紙を、前記給紙ローラと前記捌きローラの協働により１枚の用紙に分離して給送する給紙装置において、前記捌きローラの曲率と、バネの押圧力と、トルクリミッタのトルク値とが下記式を充足するように設定することを特徴とする給紙装置の設計方法。
【００１２】
０．９＜（Ｆ／ρＴ）＜１．３
ここに、Ｆ：バネ部材の押圧力（ｇｆ）
ρ：捌きローラの曲率（１／ｒただしｒは捌きローラ半径（ｃｍ））
Ｔ：トルクリミッタ値（ｇｆ・ｃｍ）
なお、上記押圧手段のバネ荷重は３００〜４００ｇｆ、トルクリミッタ値は３８０〜４４０ｇｆ・ｃｍの範囲にそれぞれ設定するのが実用上好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、給紙装置の分離手段における捌きローラの曲率、押圧力、トルク値等を一定の関係に保つことにより、給紙トラブルが生じにくく、しかも捌きローラの寿命を長くすることが可能となる。給紙装置の設計時には、上記式を基準としてバネの押圧力とトルクリミッタ値を決定すればよいので、高性能の給紙装置を比較的簡単に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。図１は、本発明の給紙装置を備えた画像形成装置１の構成を表す模式図であり、機枠２の内部に回転ドラムからなる感光体３が設けられ、この感光体３に画像書き込み用のレーザースキャニングユニット４から画像信号が供給されるようになっている。感光体３の周囲には、感光体３を帯電させる帯電部材、清掃部材、摺接部材等が設けられている。
【００１５】
前記感光体３の外周面に臨むように、現像装置１０が設けられている。この現像装置１０には、トナー残量が所定の量となったときにトナー補給装置１５からトナーが供給される。前記回転ドラムからなる感光体３の下流側には、定着ユニット２５が設けられている。また、用紙Ｐは用紙スタッカ３０内に積載して保持されていて、その最上部のものから順に送り出しローラで送り出され、分離装置によって１枚ずつに分離されて前記感光体３に向かって供給されるようになっている。
【００１６】
この画像形成装置１は、回転ドラムからなる感光体３が帯電部材によって帯電させられ、その外周面にレーザスキャニングユニット４によって画像の書き込みが行われて、潜像が形成される。この潜像は、現像装置１０によって現像されてトナーによる可視像となり、所定のタイミングで送られてくる用紙Ｐに転写される。
【００１７】
用紙Ｐに転写された可視像は、定着ユニット２５で熱と加圧力を加えられて定着される。このようにして画像が形成された用紙は、排出口に設けられた排出ローラ２８によって外部へ排出される。
【００１８】
用紙スタッカ３０は、大量の用紙を積載して保持するもので、この用紙スタッカ（もしくは用紙カセット）３０に積載されている用紙は、給紙装置５０によって順次取り出され、所定方向に送られる。図２は、この給紙装置の要部を表す斜視図、図３はその側面図であって、この給紙装置５０は、送り出しローラ５９と分離装置５５とを備えている。送り出しローラ５９は、図示を省略した駆動装置により、用紙を送り出す方向、すなわち図の矢印Ａ方向に回転駆動される。この送り出しローラ５９は、用紙供給指令に応じて用紙スタッカ（もしくは用紙カセット）３０に積載されている用紙のうち最上部の用紙Ｐの上面に接触し、摩擦により当該用紙を矢印Ｂ方向に送り出す。用紙を送り出した後は、送り出しローラ５９が用紙から離れ、回転軸５２に支持されたガイドローラ５１が用紙を案内する。
【００１９】
分離装置５５は、給紙ローラ５７と捌きローラ５８とを備え、これらが協働して用紙を分離し、１枚ずつ送り出すようになっている。給紙ローラ５７は、ウレタン製（ゴム硬度Ｈｓ４０〜８０度）であり、機枠の所定位置に設置されていて、伝動手段を介して矢印Ｃ方向に回転駆動される。一方、捌きローラ５８は、ウレタン製（ゴム硬度Ｈｓ４０〜８０度）であり、支持軸６０によって上下に回動自在に支持された揺動ブラケットからなる加圧アーム６１に取り付けられている。加圧アーム６１には、トルクリミッタ６３も取り付けられており、このトルクリミッタ６３を介して捌きローラ５８に回転駆動力が伝達される。捌きローラ５８に伝達される回転駆動力の回転方向は上記給紙ローラ５７と逆方向すなわち、図の矢印Ｄ方向である。
【００２０】
前記加圧アーム６１は、付勢手段であるコイルバネ６５によって矢印Ｅ方向に付勢されており、これによって、捌きローラ５８は、給紙ローラ５７に接触する方向に所定圧力で付勢されていることになる。これら加圧アーム６１とコイルバネ６５は、捌きローラ５８を給紙ローラ５７側へ押圧付勢する押圧手段を構成する。コイルバネ６５は、一方の端部が機枠に取り付けられ、他方の端部が前記加圧アーム６１に設けた下向きの垂下板６１ａの係合孔６１ｂに引っ掛けられている。係合孔６１ｂは複数個設けられているので、そのうちのいずれかを選択してコイルバネ６５の端部を取り付けることにより、コイルバネ６５による付勢力（バネの張力）を強弱調節することができる。コイルバネ６５は、その張力により、前記加圧アームに取り付けられた捌きローラ５８を給紙ローラ５７側へ押圧付勢する。
【００２１】
つぎに、上記分離装置５５の性能を決める各要因について説明する。まず、捌きローラ５８に設けられているトルクリミッタ６３のトルク値Ｔ（ｇｆ／ｃｍ）と、コイルバネ６５の付勢力であるバネ荷重Ｆ（ｇｆ）とを種々変更し、捌き（分離）性能と順転性能すなわち用紙がないときにおける給紙ローラ５７との連れ回り性（従動性）を調べた結果は、表１のとおりであった。この表中の○は良好であること、×は不良であることを示す。
【００２２】
【表１】
2008105779.tif 000003
【００２３】
表１の結果から、トルクリミッタ値Ｔが３８０〜４４０ｇｆ・ｃｍの範囲で、バネ荷重Ｆが３００〜３９０ｇｆの範囲にあれば実用的に満足できることがわかる。これ以外の範囲では、捌き性、順転性のいずれか、もしくは両方が問題となり、実用的ではない。
【００２４】
そこで、トルクリミッタ値Ｔとバネ荷重（付勢力）Ｆを上記実用的な範囲に限定し、そのなかで捌きローラの寿命を調べた結果は、表２に示すとおりであった。なお、捌きローラ５８の半径をｒ（ｃｍ）とすると、捌きローラの曲率ρは、１／ｒとなる。したがって、表中の（Ｆ／ρＴ）は、用紙を送る方向の力の大きさの目安を表すことになる。
【００２５】
【表２】
2008105779.tif 000004
【００２６】
表２から、Ｆ／ρＴが０．９より大きく、且つ、１．３より小さい値であれば捌き性、順転性、寿命のすべてに満足できることがわかる。したがって、捌きローラ半径、トルクリミッタ値、付勢力を、トルクリミッタ値Ｔが３８０〜４４０ｇｆ・ｃｍの範囲で、バネ荷重Ｆが３００〜３９０ｇｆの範囲にあり、かつ、Ｆ／ρＴが０．９より大きく、且つ、１．３より小さい値となるように設定すれば、実用上好ましい性能を有する給紙装置が得られることになる。
【００２７】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、画像形成装置等に用いられる給紙装置における捌き性、順転性、ローラ寿命を実用上好ましい範囲に設定することが容易となり、高性能の給紙装置を提供することが可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、複写機、ファクシミリ機、プリンタ、印刷機等の画像形成装置における記録用紙の給紙装置や、画像読み取り装置等に付設される自動原稿送り装置における原稿用紙の給紙装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】画像形成装置の構成を模式的に表す断面図である。
【図２】その給紙装置の概略を表す断面図である。
【図３】その要部の拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  画像形成装置
２  機枠
３  感光体
５  帯電部材
１０  現像装置
１５  補給装置
２０  中間転写ユニット
５０  給紙装置
５１  送り出しローラ
５５  分離装置
５７  給紙ローラ
５８  捌きローラ
６５  コイルバネ
【図１】
2008105779.tif 000005
【図２】
2008105779.tif 000006
【図３】
2008105779.tif 000007