(57)【要約】【課題】対密着シート分離に有効なシート搬送を達成する。【解決手段】ＦＲＲのシート搬送方式において、リバース軸へ回転を伝達するためのリバース駆動プーリー、及びこのリバース駆動プーリーにかかるベルトを介しリバース軸に取付けられたリバース従動プーリーを備える。各々のプーリーは、軸上一方向に対し半径が増加する傘型回転部材によって、小半径側を互いに向かい合わせ、かつ間にバネを介した二枚構成である。かつ各々の二枚の傘型回転部材を互いに軸方向に可動する外部駆動手段を備える。各々のプーリーのベルト半径の和は常に一定である。これにより、シート分離に関し、（高低の平均値−低値）のニップ圧力差分だけ余裕度が生まれ、対密着シート分離性能が向上したシート搬送を達成する。【選択図】　　　図２
2004107055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィードローラと、該フィードローラと同一方向に回転を抑制するトルクリミッタにより正逆転自在なリバースローラと、を加圧接触させ、前記フィードローラと前記リバースローラとの間に送られるシートを、該シートの枚数に応じた摩擦力により選択的に搬送し、または戻すことにより、不送り及び重送を防止するＦＲＲのシート搬送装置において、
前記リバースローラの回転軸であるリバース従動軸に取付けられたリバース受動プーリーと、
前記リバース従動プーリーへ回転を伝達するリバース駆動プーリーと、
前記リバース従動プーリー及び前記リバース駆動プーリーにかかり、前記リバース駆動プーリーの回転を前記リバース従動プーリーに伝達するベルトと、を有し、
前記リバース従動プーリー及び前記リバース駆動プーリーは、軸上の一方向に沿って半径が増加する２つの傘型回転部材を有し、
前記２つの傘型回転部材は、小半径側をバネを介して互いに向かい合わせてあり、
前記リバース従動プーリーの傘型回転部材及び前記リバース駆動プーリーの傘型回転部材は、第１の駆動手段により軸方向に互いに可動されることにより前記リバース従動プーリーにかかる前記ベルトの半径、及び前記リバース駆動プーリーにかかる前記ベルトの半径を可変し、
前記リバース従動プーリーにかかる前記ベルトの半径と、前記リバース駆動プーリーにかかる前記ベルトの半径と、の和は、常に一定であることを特徴とするシート搬送装置。
【請求項２】
前記傘型回転部材の軸上の一方向に沿った半径の増加による傾斜角は、前記ベルトと、前記リバース従動プーリー及び前記リバース駆動プーリーと、の傾斜角と同一であることを特徴とする請求項１記載のシート搬送装置。
【請求項３】
前記リバース従動プーリー及び前記リバース駆動プーリーと、前記ベルトと、の接触面が回転方向に凹凸形状を有することを特徴とする請求項２記載のシート搬送装置。
【請求項４】
位置調整手段により位置が調整されながら、前記ベルトにテンションを付与することにより、前記ベルトのたるみをとる第３のプーリーをさらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のシート搬送装置。
【請求項５】
前記リバース駆動プーリーの前記２つの傘型回転部材は、軸方向に位置が固定され、
第２の駆動手段による押し引きにより、前記ベルトにテンションを付与または解除して前記ベルトのテンションを一定にする第３のプーリーをさらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のシート搬送装置。
【請求項６】
前記ベルトを挟んで前記第３のプーリーと対峙し、バネにより拘束された第４のプーリーをさらに有することを特徴とする請求項５記載のシート搬送装置。
【請求項７】
前記リバース従動プーリーが最小ベルト半径を持続する時間をＰＢＬＴ、前記フィードローラと前記リバースローラとが接するシート搬送方向に渡るニップ幅をＮＩＰ、及び前記リバースローラの線速をＶＲとするとき、以下の関係式
ＰＢＬＴ　≧　ＮＩＰ　／　ＶＲ
が成り立つことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のシート搬送装置。
【請求項８】
以下の関係式
ＰＢＬＴ　＝　ＮＩＰ　／　ＶＲ
が成り立つことを特徴とする請求項７記載のシート搬送装置。
【請求項９】
フィードローラと、該フィードローラと同一方向に回転を抑制するトルクリミッタにより正逆転自在なリバースローラと、を加圧接触させ、前記フィードローラと前記リバースローラとの間に送られるシートを、該シートの枚数に応じた摩擦力により選択的に搬送し、または戻すことにより、不送り及び重送を防止するＦＲＲのシート搬送方法において、
リバース従動軸へ回転を伝達するためのリバース駆動プーリー、及び該リバース駆動プーリーにかかるベルトを介し前記リバース従動軸に取付けられたリバース従動プーリーは、
軸上の一方向に沿って半径が増加する２つの傘型回転部材を、バネを介し互いに向かい合わせ、前記２つの傘型回転部材を互いに軸方向に可動し、
前記リバース従動プーリーにかかる前記ベルトの半径と、前記リバース駆動プーリーにかかる前記ベルトの半径と、の和は、常に一定であることを特徴とするシート搬送方法。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか１項に記載のシート搬送装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等におけるシート搬送、及び紙幣、切符などの柔軟媒体における給送にも適用可能なシート搬送装置、シート搬送方法、及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＲＲ（Ｆｅｅｄ　＆　Ｒｅｖｅｒｓｅ　Ｒｏｌｌｅｒ）シート搬送方法の一般的な構成、及び説明は、非特許文献１及び特許文献１に開示されている。
【０００３】
また、特許文献２に開示された紙葉類分類方法は、ＦＲＲシート搬送方法において、リバースローラのゴム表面上に圧電素子を埋め込み、これに振動電気を通電する。これにより、ニップ圧力を瞬間的に高低に振動させ、紙葉とリバースローラ間の摩擦力を変化させ、様々な紙葉類の分離を可能にする。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５６−７８４７号公報
【特許文献２】
特開平５−２１３４６８号公報（第３−４頁、第１図）
【非特許文献１】
石井泰明著の「ＦＲＲ給紙方式」Ｒｉｃｏｈ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｒｅｐｏｒｔ　Ｎｏ．１２，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，１９８４（Ｐ４４−４８）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明も、ＦＲＲシート搬送方法において、リバースローラに対しニップ圧力を変化させる点で特許文献２と類似する技術になるが、その構成、及び技術内容は、以下に説明するように全く異なるものである。
【０００６】
本発明の構成は、リバース軸を回転駆動し、かつニップ圧力を発生させるために、通常ならばリバース駆動ギヤ、及びリバース従動ギヤが設けられるところを、リバース駆動プーリー（ｐｕｌｌｅｙ）、及びベルトを介してリバース従動プーリーが設けられる。リバース従動プーリーは、外部駆動手段によりベルト半径が増減する。このため、リバース従動プーリーのベルト半径が小さい場合、ニップ圧力が高くなる。また、ベルト半径が大きい場合にはニップ圧力が低くなる。
【０００７】
結果として一枚目のシートにとって、搬送力を生じさせるニップ圧力は、これら高低のニップ圧力の略平均値となり、二枚目のシートにとって分離時の妨げとなる一枚目と二枚目とのシート間の摩擦力を生じさせるニップ圧力は、低のニップ圧力に従う（以上、後述する実験結果より）。本発明は、上述した搬送力と摩擦力とを生じさせるニップ圧力が後者のほうが低くなることによる、二枚目のシートの分離性能を向上させた全く異なる技術である。
【０００８】
図１４〜１７を用いてＦＲＲシート搬送方法の概要、ならびに従来技術の課題を説明した後、本発明であるシート搬送装置による課題達成手段の概略を説明する。なお、以降における説明中の各名称後の数字、もしくはアルファベットは、図面中の番号、もしくはアルファベットに対応する。
【０００９】
ＦＲＲシート搬送方法は、図１４に示すリバース駆動ギヤ４の回転により、支点９、及び軸受け７によって支えられるリバース従動軸８に備えたリバース従動ギヤ３、及びリバースローラ１を回転させる。同時に回転したリバース従動ギヤ３は、鉛直上方に噛み上がる。従って、リバース従動軸８は押し上げられ、リバースローラ１をフィードローラ５へ押し付ける。これにより、リバースローラ１とフィードローラ５との間にニップ圧力が発生する。このニップ圧力により、フィードローラ５とリバースローラ１との間に存在する複数シート２７の中から、シートの枚数に応じた摩擦係数の違いによって、ただ一枚を分離し、かつ搬送することができる。
【００１０】
ＦＲＲシート搬送方法におけるニップ圧力、すなわちフィードローラ５とリバースローラ１との間の加圧力（これを以降ではニップ圧力ＰＢと呼ぶ）は、初めに図１５に示すリバース従動軸８を中心とした力の釣合いより成立する式▲１▼、次に図１６に示す支点９を中心とした力の釣合いより成立する式▲２▼、及び式▲３▼ａ〜ｃの定義により、式▲４▼を以って定式化される。また、図１７は、図１６を上方から見た図である。
【００１１】
Ｐ１＝（ＲＳ／ＲＺ）ＴＡ＋（ＲＢ／ＲＺ）μＢ・ＰＢ　　　　　　　…式▲１▼
ＰＢ＝（Ｌ１／Ｌ４）Ｐ１＋（Ｌ３・Ｐ３−Ｌ２・Ｐ２）／Ｌ４　　　…式▲２▼
第一因子Ｋ＝（Ｌ１／Ｌ４）・（ＲＳ／ＲＺ）　　　　　　　　　　…式▲３▼ａ
第二因子ｋ＝（ＲＢ／ＲＳ）μＢ　　　　　　　　　　　　　　　　…式▲３▼ｂ
初期圧Ｐ０＝（Ｌ３／Ｐ３−Ｌ２・Ｐ２）／Ｌ４　　　　　　　　　…式▲３▼ｃ
ＰＢ＝（Ｋ・ＴＡ＋Ｐ０）／（１−Ｋ・ｋ）　　　　　　　　　　　　…式▲４▼
【００１２】
ただし、式▲１▼〜▲４▼において、リバース従動ギヤ３の半径をＲＺ、リバースローラ１の半径をＲＳ、リバースローラ１を取付けるリバース従動軸８の半径をＲＢ、リバース従動軸８と軸受け７の半径間の摩擦係数をμＢ、支点９からリバース従動ギヤ３までの距離をＬ１、リバースローラ１、リバース従動軸８、トルクリミッタ２、軸受け７、及びリバース従動ギヤ３の合算した自重をＰ２、支点９から合算した自重重心までの距離をＬ２、軸受け７よりリバース従動軸８が受ける抗力をＰ３、支点９から軸受け７までの距離をＬ３、支点９からリバースローラ１までの距離をＬ４、トルクリミッタ２の回転トルクをＴｒ、また回転トルクＴｒより定義できるトルクリミッタ戻し力をＴＡと置き、ＴＡ＝Ｔｒ／ＲＳとした。
【００１３】
ＦＲＲシート搬送方法においては、シート間摩擦係数をμＰ、シート−フィードローラ１間の摩擦係数をμｒとすると、シートの重送、かつ不送りさせないための条件は、各々式▲５▼、▲６▼（の不等式の形）で与えられる。
【００１４】
重送しない条件：ＰＢ＜（１／μＰ）・ＴＡ−３ｍ　　　　　　　　…式▲５▼ａ
不送りしない条件：ＰＢ＞（１／μｒ）・ＴＡ＋（μＰ／μｒ）・ｍ…式▲６▼ａ
【００１５】
ただし、式▲５▼ａ、▲６▼ａでは、シートの自重をｍとした。従って、ＦＲＲシート搬送方法の設計では、重送、かつ不送りさせないために、式▲４▼が式▲５▼ａ、及び▲６▼ａの条件を満たすようにＦＲＲを構成させる。
【００１６】
しかしながら、例えばアート紙、コート紙、あるいはＯＨＰシートといった表面平滑性の高いシートにおいては、低湿度に伴う静電気、高湿度に伴う水滴発生等によりシート間には密着力が発生する。この密着力をＱとすると、上述した重送しない式▲５▼ａは式▲５▼ｂへ、同時に不送りしない式▲６▼ａは式▲６▼ｂへ、各々密着力Ｑに依存してシフトする。そのため、式▲５▼ｂと式▲６▼ｂとを同時に満たすニップ圧力ＰＢの範囲は極めて狭くなる。密着力Ｑの大きさによっては、またはＦＲＲ構成によっては、式▲５▼ｂ及び式▲６▼ｂを満たす式▲４▼で決まるニップ圧力ＰＢが存在しない場合もある。
【００１７】
密着力が働く場合の重送しない条件：
ＰＢ＜（１／μＰ）・ＴＡ−３ｍ−２Ｑ／μＰ　　　　　　　　　　…式▲５▼ｂ
密着力が働く場合の不送りしない条件：
ＰＢ＞（１／μｒ）・ＴＡ＋（μＰ／μｒ）・ｍ＋Ｑ／μｒ　　　　…式▲６▼ｂ
【００１８】
式▲５▼ｂ、及び式▲６▼ｂより明らかなように、密着力Ｑに対するニップ圧力ＰＢの制限は、式▲５▼ｂのほうが厳しく、専ら重送を引き起こす場合が多かった。なぜなら、例えばμＰ＝０．８、μ＝１．８とすれば、式▲５▼ｂの右辺第三項の絶対値は、略２．５×Ｑであり、また式▲６▼ｂの右辺第三項の絶対値は、略０．６×Ｑであるためである。密着力Ｑが働く場合、ニップ圧力ＰＢの制限は、密着力が働く場合の重送しない条件のほうが厳しくなる。
【００１９】
本発明は、リバース駆動ギヤ、およびリバース従動ギヤの各々の代わりに、外部駆動手段によりベルト半径がシート搬送時に可変な二つのプーリー（以下、リバース駆動プーリー、及びリバース従動プーリーと呼ぶ）、及びこれにかかるベルトを備える。この構成において、ベルト半径が式▲１▼中のＲＺに対応することから、リバース従動プーリーのベルト半径ＲＺが小さいときはニップ圧力ＰＢが高く、また大きなときには低くなる。
【００２０】
従って、ニップ圧力ＰＢは、各リバース従動プーリーのベルト半径に応じた高低値をもって変動する。一枚目のシートにおいて搬送力を生じさせるニップ圧力がこの高低のニップ圧力の略平均値となり、二枚目のシートにおいて分離時の妨げとなる一枚目と二枚目とのシート間の摩擦力を生じさせるニップ圧力が低のニップ圧力になる（以上は、後述する実験結果より）。従って、略高低の略平均値としてニップ圧力ＰＢを設定した従来のＦＲＲシート搬送方法と比較した場合、シート分離に対し、（高低の平均値−低値）のニップ圧力差分だけ余裕度が生まれる。
【００２１】
本発明は、上記に鑑みなされたものであり、従来のシート搬送方法よりも対密着シート分離に有効なシート搬送装置、シート搬送方法、及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、フィードローラと、該フィードローラと同一方向に回転を抑制するトルクリミッタにより正逆転自在なリバースローラと、を加圧接触させ、前記フィードローラと前記リバースローラとの間に送られるシートを、該シートの枚数に応じた摩擦力により選択的に搬送し、または戻すことにより、不送り及び重送を防止するＦＲＲのシート搬送装置において、前記リバースローラの回転軸であるリバース従動軸に取付けられたリバース受動プーリーと、前記リバース従動プーリーへ回転を伝達するリバース駆動プーリーと、前記リバース従動プーリー及び前記リバース駆動プーリーにかかり、前記リバース駆動プーリーの回転を前記リバース従動プーリーに伝達するベルトと、を有し、前記リバース従動プーリー及び前記リバース駆動プーリーは、軸上の一方向に沿って半径が増加する２つの傘型回転部材を有し、前記２つの傘型回転部材は、小半径側をバネを介して互いに向かい合わせてあり、前記リバース従動プーリーの傘型回転部材及び前記リバース駆動プーリーの傘型回転部材は、第１の駆動手段により軸方向に互いに可動されることにより前記リバース従動プーリーにかかる前記ベルトの半径、及び前記リバース駆動プーリーにかかる前記ベルトの半径を可変し、前記リバース従動プーリーにかかる前記ベルトの半径と、前記リバース駆動プーリーにかかる前記ベルトの半径と、の和は、常に一定であることを特徴としている。
【００２３】
従って、請求項１記載の発明によれば、ベルト半径が変化するリバース従動プーリーに依存したニップ圧力変動が発生し、一枚目のシートにおいて搬送力を生じさせるニップ圧力がこの高低のニップ圧力の略平均値となり、二枚目のシートにおいて分離時の妨げとなる一枚目のシートと二枚目のシートとの間の摩擦力を生じさせるニップ圧力が低のニップ圧力になるため、略高低の略平均値としてニップ圧力ＰＢを設定した従来のＦＲＲシート搬送と比較し、シート分離に関し、（高低の平均値−低値）のニップ圧力差分だけ余裕度が生まれ、対密着シート分離性能が向上したシート搬送を達成することができる。よって、環境対応、及びペーパーフリー化に資する。
【００２４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記傘型回転部材の軸上の一方向に沿った半径の増加による傾斜角は、前記ベルトと、前記リバース従動プーリー及び前記リバース駆動プーリーと、の傾斜角と同一であることを特徴としている。
【００２５】
従って、請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明における作用効果に加え、ベルトとプーリーとの接触面の傾斜を等しくしたため、ベルトとプーリーとの接触面の密着性が増し、回転伝達におけるすべりや損失を低減させることができる。
【００２６】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記リバース従動プーリー及び前記リバース駆動プーリーと、前記ベルトと、の接触面が回転方向に凹凸形状を有することを特徴としている。
【００２７】
従って、請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明における作用効果に加え、ベルト、及びプーリーの各々の接触面に回転方向に対し凹凸部分を有するため、ベルトとプーリーとのすべりを請求項２記載の発明以上に低減させ、回転伝達性を向上させることができる。
【００２８】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、位置調整手段により位置が調整されながら、前記ベルトにテンションを付与することにより、前記ベルトのたるみをとる第３のプーリーをさらに有することを特徴としている。
【００２９】
従って、請求項４記載の発明によれば、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明における作用効果に加え、ベルトテンションを保持する別プーリーが付加されるため、ベルトとプーリーとの伝達力の損失、またはタイミング遅れを極力低減させることができる。
【００３０】
請求項５記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、前記リバース駆動プーリーの前記２つの傘型回転部材は、軸方向に位置が固定され、第２の駆動手段による押し引きにより、前記ベルトにテンションを付与または解除して前記ベルトのテンションを一定にする第３のプーリーをさらに有することを特徴としている。
【００３１】
従って、請求項５記載の発明によれば、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明における作用効果に加え、通例複雑な構成になりがちなプーリーのベルト半径を可変にする機構を一つ省略することができ（リバース駆動プーリー）、コスト低下を図ることができる。
【００３２】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記ベルトを挟んで前記第３のプーリーと対峙し、バネにより拘束された第４のプーリーをさらに有することを特徴としている。
【００３３】
従って、請求項６記載の発明によれば、請求項５記載の発明における作用効果に加え、ベルトテンションを与えるプーリーとベルトとの間の離脱に伴うテンション低下を、バネで拘束された別プーリーによる押さえにより防止し、動作を安定させることができる。
【００３４】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の発明において、前記リバース従動プーリーが最小ベルト半径を持続する時間をＰＢＬＴ、前記フィードローラと前記リバースローラとが接するシート搬送方向に渡るニップ幅をＮＩＰ、及び前記リバースローラの線速をＶＲとするとき、以下の関係式ＰＢＬＴ　≧　ＮＩＰ　／　ＶＲが成り立つことを特徴としている。
【００３５】
従って、請求項７記載の発明によれば、請求項１から６のいずれか１項に記載の発明における作用効果に加え、高い分離性能のためのシート分離に対する十分条件が与えられ、すなわち設計因子が与えられ、設計可能になる。
【００３６】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、以下の関係式ＰＢＬＴ＝　ＮＩＰ　／　ＶＲが成り立つことを特徴としている。
【００３７】
従って、請求項８記載の発明によれば、請求項７記載の発明における作用効果に加え、高い分離性能のためのシート分離に対する必要十分条件が与えられ、すなわち設計因子が与えられ、設計可能になる。
【００３８】
請求項９記載の発明は、フィードローラと、該フィードローラと同一方向に回転を抑制するトルクリミッタにより正逆転自在なリバースローラと、を加圧接触させ、前記フィードローラと前記リバースローラとの間に送られるシートを、該シートの枚数に応じた摩擦力により選択的に搬送し、または戻すことにより、不送り及び重送を防止するＦＲＲのシート搬送方法において、リバース従動軸へ回転を伝達するためのリバース駆動プーリー、及び該リバース駆動プーリーにかかるベルトを介し前記リバース従動軸に取付けられたリバース従動プーリーは、軸上の一方向に沿って半径が増加する２つの傘型回転部材を、バネを介し互いに向かい合わせ、前記２つの傘型回転部材を互いに軸方向に可動し、前記リバース従動プーリーにかかる前記ベルトの半径と、前記リバース駆動プーリーにかかる前記ベルトの半径と、の和は、常に一定であることを特徴としている。
【００３９】
従って、請求項９記載の発明によれば、対密着シート分離性能が向上したシート搬送方法を実現することができる。
【００４０】
請求項１０記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項に記載のシート搬送装置を有することを特徴としている。
【００４１】
従って、請求項１０記載の発明によれば、請求項１から８のいずれか１項に記載のシート搬送装置を備える画像形成装置の設計が可能になる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、本発明に係るシート搬送装置を概説すると、リバース軸へ回転を伝達するためのリバース駆動プーリー、及びこのリバース駆動プーリーにかかるベルトを介しリバース軸に取付けられたリバース従動プーリーを備える。各々のプーリーは、軸上一方向に対し半径が増加する傘型回転部材によって、小半径側を互いに向かい合わせ、かつ間にバネを介した二枚構成である。かつ各々の二枚の傘型回転部材を互いに軸方向に可動する外部駆動手段を備え、各々のプーリーのベルト半径の和は常に一定である。
【００４３】
次に、第１の実施形態について図１〜５を用いて説明する。図１は、リバース駆動プーリー、またはリバース従動プーリーの概略構成を示す概要図である（ここではリバース駆動プーリー１０ａとして説明する）。リバース駆動プーリー１０ａは、内側延長部分を有した傘型部材１１ａ、バネ１２、及び上記内側延長部分とバネ１２を介して対応する内側隙間部分を有した傘型部材１１ｂから構成される。
【００４４】
図１において、左右方向に圧縮する力が働く場合、内側延長部分を有した傘型部材１１ａは、バネ１２による圧縮力に対向しながら、自らの延長部分を、内側隙間部分を有した傘型部材１１ｂの内側に挿入する。このとき斜面２６ａ、２６ｂは、互いに接近し合い、斜面２６ａ、２６ｂ間の空間が狭まり、結果としてリバース駆動プーリー１０ａにかかるベルト半径は増加する。
【００４５】
次に、このような構成と同様のプーリーを二つ、すなわちリバース駆動プーリー１０ａ、及びリバース従動プーリー１０ｂを備えるシート搬送装置を図２、及び図３に示す。図２、及び図３は、第１の実施形態におけるシート搬送装置の一連の動作を示す動作図である。図２においては、リバース駆動軸１５にリバース駆動プーリー１０ａが、またリバース従動軸８にリバース従動プーリー１０ｂが付加され、かつこれらにベルト１６がかかっている。さらに、外部駆動手段としてそれぞれ電磁ソレノイド１３ａ、１３ｂ、及び可動アーム１４ａ、１４ｂのペアが付加されている。
【００４６】
可動アーム１４ａ、１４ｂは、回転固定軸を介し、一方は電磁ソレノイド１３ａ、１３ｂ側に取付けられる。また他方は、リバース駆動プーリー１０ａ、リバース従動プーリー１０ｂを、それぞれリバース駆動軸１５、リバース従動軸８と平行な方向に押す構成になっている。
【００４７】
図２においては、電磁ソレノイド１３ａには力は働かず、これにより可動アーム１４ａはリバース駆動プーリー１０ａを押さない。従って、リバース駆動プーリー１０ａのベルト半径は小さい。また、電磁ソレノイド１３ｂには力が働き、これにより可動アーム１４ｂはリバース従動プーリー１０ｂを押す。従って、リバース従動プーリー１０ｂのベルト半径は大きい。
【００４８】
図３は、図２の逆の動作を示している。本実施形態においては、電磁ソレノイド１３ａ、１３ｂ、及び動作する可動アーム１４ａ、１４ｂにより、リバース駆動プーリー１０ａ、及びリバース従動プーリー１０ｂが押される、または戻される量は共に同じとする電磁ソレノイド１３ａ、１３ｂ、及び可動アーム１４ａ、１４ｂの配置がなされている。すなわち、電磁ソレノイド１３ａ、可動アーム１４ａ、及びリバース駆動プーリー１０ａの各配置と対称に、電磁ソレノイド１３ｂ、可動アーム１４ｂ、及びリバース従動プーリー１０ｂが配置されている。
【００４９】
このとき図２に示す動作においては、リバース従動プーリー１０ｂのベルト半径が大きいため、ベルト半径が式▲１▼中のＲＺに対応することから、このときニップ圧力ＰＢは低くなる（以下、この値をＰＢ低と呼ぶ）。一方、図３に示す動作においては、リバース従動プーリー１０ｂのベルト半径が小さいため、ニップ圧力ＰＢは高くなる（以下、この値をＰＢ高と呼ぶ）。
【００５０】
図４は、図２、及び図３に示す電磁ソレノイドとＰＢ圧動作のタイミングチャート図である。時間軸である横軸において、図２なるタイミング時には、リバース駆動電磁ソレノイド動作１７ａはＯＦＦで、かつリバース従動電磁ソレノイド動作１７ｂはＯＮになる。このとき、ＰＢ動作１８はＰＢ低を取る。一方、図３なるタイミング時には、リバース駆動電磁ソレノイド動作１７ａはＯＮで、かつリバース従動電磁ソレノイド動作１７ｂはＯＦＦになる。このときＰＢ動作１８はＰＢ高を取る。
【００５１】
上記実施形態に対し、シート搬送時とシート分離時における実効的な（現象、すなわち搬送と分離に対して等価な）ニップ圧力を測定するため、一枚のシートの搬送力（最大搬送力）と、シート間に密着力Ｑが働くときの分離力（最大分離力）の測定を行った。搬送力は、一枚のシートにデジタルフォースゲージを付け、これを固定し、シート搬送開始時の固定力を測定することで得た（実験回数５回に対しその平均値として得た）。この搬送力は、実効的なニップ圧力をＰＢ搬送とすると、μｒ×ＰＢ搬送に値する量になる。従って、得られた搬送力をμｒで除算することで実効的なニップ圧力ＰＢ搬送が得られる。
【００５２】
一方、分離力は、二枚のシート間に水滴を挟み、荷重をかけたときの表面張力により発生する二枚のシートに働くせん断力を測定することで得た。より具体的に説明すると、水滴量を変化させたときの分離力を予めデジタルフォースゲージで測る。次にＰＢ低を再現する図４に示す図２における動作の持続時間（以下、これをＰＢ低の継続時間ＰＢＬＴと呼ぶ）をパラメータとして、シートが分離できるか否かの限界の分離力を求めることで行った。
【００５３】
求まった分離力は、２Ｑに等しいとして、式▲５▼ｂの不等号を等号に変えて方程式としたとき、この方程式をＰＢについて解けば、この値が分離に際し実効的なニップ圧力に値する（以下、これをＰＢ分離と呼ぶ）。上記において分離力を２Ｑとおいた理由は、式▲５▼ｂ、式▲６▼ｂは、積層されたシート間全てに密着力Ｑが働いていることを想定している、重送せず、また不送りしない条件になっているためで、二枚のシートのみで分離力を測定している本場合には、シートの上下に働く密着力の合計２Ｑは、二枚間の密着力２Ｑが測定値になる。
【００５４】
図５は、上記実験結果を示すテーブルである。ＰＢ低の継続時間ＰＢＬＴは、リバースローラ１の線速をＶＲ、フィードローラ５とリバースローラ１とのシート搬送方向に渡った接触幅であるニップ幅をＮＩＰに対し、ＮＩＰ÷ＶＲで計算される代表時間で除算した無次元数として与えてある。また、ＰＢ搬送、及びＰＢ分離の各値も、ニップ圧力ＰＢにおける変動値の差、すなわち（高値−低値）を１として、この（高値−低値）に対する割合として無次元数で示した。
【００５５】
図５によれば、シート搬送、及びシート分離に関わるニップ圧力ＰＢ（すなわち前者がＰＢ搬送、後者がＰＢ分離）が異なる値を示し、さらに前者が後者よりも高くなった。従来のＦＲＲシート搬送方法においては、これらニップ圧力ＰＢは共に同値を示すため（実際、従来ＦＲＲシート搬送方法における場合も実験したが、同値であることを確認した）、本実施形態においてはそれらの差分が、シート分離に対する性能向上を与える。これにより従来のＦＲＲシート搬送装置よりも密着力が働き、シート間の搬送、分離に関し、高い余裕度を持ったシート搬送装置が実現する。
【００５６】
また図５において、このときの密着力分離性能（密着力２Ｑ）は、式▲５▼ｂの不等号を等号に変え方程式として考えて、ＰＢが図５に示す値より、０．４４（ＰＢ高−ＰＢ低）に等しいとして、２Ｑについて解くことで得られる。
【００５７】
式▲５▼ｂの不等号を等号に変え、ＰＢ＝０．４（ＰＢ高―ＰＢ低）と置いた式：
０．４４（ＰＢ高−ＰＢ低）＝（１／μＰ）・ＴＡ−３ｍ−２Ｑ／μｐ…式▲５▼ｃ
従って、上式を解くと以下になる。
２Ｑ＝（０．４４（ＰＢ高−ＰＢ低）−（１／μＰ）・ＴＡ＋３ｍ）／μＰ…式▲５▼ｄ
【００５８】
また、ＰＢ高からＰＢ低、あるいはＰＢ低からＰＢ高へのベルト半径変化時では、騒音・異音等は観測しなかった。
【００５９】
次に、第２の実施形態について図６を用いて説明する。第２の実施形態におけるシート搬送装置は、第１の実施形態におけるシート搬送装置において、傘型回転部材の軸上の一方向に沿った半径の増加による傾斜角を、ベルトにおけるプーリーとの傾斜角と同一としたものである。
【００６０】
図６においては、ベルト１６とリバース駆動プーリー１０ａとの各々の接触面の傾斜が平行となる平行１９ａ、１９ｂを有する。これにより、リバース駆動プーリー１０ａの回転は、確実にベルト１６に伝達される。延いては、図６には図示していないが、リバース従動プーリー１０ｂに回転を伝達し、第１の実施形態に示した密着力が働くシート間の搬送、分離に関し、高い余裕度を持ち、かつ安定したシート搬送装置が実現する。
【００６１】
次に、第３の実施形態について、図７を用いて説明する。第３の実施形態におけるシート搬送装置は、第２の実施形態におけるシート搬送装置において、プーリーとベルトとの接触面が回転方向に凹凸形状を備えたものである。図７においては、リバース駆動プーリー１０ａのベルト１６との接触面に、凹凸部分２０が施される。かつ図７には図示していないが、ベルト１６にもリバース駆動プーリー１０ａとの接触面に、凹凸部分が施される。
【００６２】
また、同様にリバース従動プーリー１０ｂにもリバース駆動プーリー１０ａと同様の凹凸部分２０が施される。これにより、第２の実施形態において説明したベルト１６と、リバース駆動プーリー１０ａ、及びリバース従動プーリー１０ｂとの伝達性以上に、各々凹凸部分２０の噛合いによるさらなる伝達性向上を得ることができる。したがって、密着力が働くシート間の搬送、分離に関し、高い余裕度を持ち、かつ安定したシート搬送装置が実現する。
【００６３】
次に、第４の実施形態について図８を用いて説明する。第４の実施形態におけるシート搬送装置は、第１〜３の実施形態におけるシート搬送装置において、別プーリー、及びこのプーリーの位置調整手段を設けたものである。図８は、図示していない位置調整手段により、別プーリーとしてのプーリー２１ａが、ベルト１６を押さえる構成を示している。プーリー２１は、ベルト１６による僅かなたるみを押さえによってなくし、ベルトテンションを保持する。これにより、第１〜３の実施形態に示したシート搬送装置に加え、伝達力の損失、もしくはタイミング遅れが極力低減されたシート搬送装置が実現する。
【００６４】
次に、第５の実施形態について図９及び図１０を用いて説明する。第５の実施形態におけるシート搬送装置は、第４の実施形態におけるシート搬送装置において、リバース駆動プーリーの二枚の傘型回転部材の位置が軸方向に固定され、ベルトテンションを一定にする別プーリーの駆動手段を、位置調整手段の代わりに設けたものである。
【００６５】
図９は、リバース従動プーリー１０ｂのベルト半径が小さい場合であり、図１０は、リバース従動プーリー１０ｂのベルト半径が大きい場合である。図９、及び図１０のいずれの場合もリバース駆動プーリー２２は、リバース駆動軸１５の軸方向に対し固定され、ベルト半径は変わらない。この場合、図９に示すようにリバース従動プーリー１０ｂのベルト半径が小さい場合、ベルト１６が余り、ベルトテンションの低下が懸念される。
【００６６】
しかしながら、図９、及び図１０においては、図示していない駆動手段が（例えば電磁ソレノイドなど）、ベルト１６に対し、プーリー２１を図９においては押さえ、図１０においては戻すことで、ベルト１６のテンションを一定にする働きをする。したがって、第４の実施形態に示したシート搬送装置が、リバース駆動プーリー１０ａのリバース駆動軸方向への駆動手段をなくした構成でも達成できる。
【００６７】
次に、第６の実施形態について図１１を用いて説明する。第６の実施形態におけるシート搬送装置は、第５の実施形態におけるシート搬送装置において、別プーリーに対しベルトを挟み、かつバネにより拘束されたプーリーを追加したものである。図１１においては、別プーリーを示すプーリー２１に対し、ベルト１６を挟んだ逆側に、バネで拘束されたプーリー２４が付加されている。プーリー２１は、駆動手段２３により、紙面上下方向に可動する。ベルト１６に対し押す、または戻すことにより、ベルト１６のテンションを一定に保つ。
【００６８】
ベルト１６を押す際、急激な押しにより、ベルト１６がプーリー２１から一瞬離れ、一定のテンションがかからない時間が生じやすい。しかしながら、バネで拘束されたプーリー２４により、ベルト１６の逆側からプーリー２１の方向に向かって常時押し返すことにより、上述したような一瞬離れることはなく、常に一定のテンションがかかり、延いては安定した第５の実施形態におけるシート搬送装置が実現する。
【００６９】
次に、第７の実施形態について図１３を用いて説明する。第７の実施形態におけるシート搬送装置は、第１〜６までのいずれかのシート搬送装置において、リバース従動側プーリーが最小ベルト半径を持続する時間をＰＢＬＴとするとき、フィードローラとリバースローラとが接する、シート搬送方向に渡る接触幅（以降、これをニップ幅と呼ぶ）をＮＩＰ、リバースローラ線速をＶＲとするとき、以下の関係式が成り立つようにしたものである。
【００７０】
ＰＢＬＴ　≧　ＮＩＰ　／　ＶＲ　　　　　　　　　　　　　　　　　…式▲７▼
【００７１】
図５を用いて第１の実施形態において説明した実験結果に対し、ＰＢ低の継続時間ＰＢＬＴを０．７から１．５まで振ったときの実験結果を図１３に示す。ただし、単位は秒／（ＮＩＰ／ＶＲ）であるため、無次元数として示している。密着力が働くシートに対し、高い分離性能を持つためには、少なくともＰＢＬＴ≧１とし、ＰＢ分離の値が、低のニップ圧力ＰＢであることが有利である。すなわち、ＰＢＬＴ＝１がＰＢ分離の飽和開始点であり、これ以上のＰＢ低の継続時間ＰＢＬＴの増加に対してはＰＢ分離の値は下がらず、一定の最低値が保証される。従って、ＰＢＬＴ≧１、単位を時間に戻せば、すなわち式▲７▼が成り立つことがＰＢ分離の最大性能を示す十分条件となる。
【００７２】
以上、第７の実施形態におけるシート搬送装置により、第１〜６の実施形態におけるシート搬送装置に対し、高い分離性能保持のための十分条件を考慮した、シート搬送装置が成立する。
【００７３】
次に、第８の実施形態におけるシート搬送装置は、第７の実施形態におけるシート搬送装置において、以下の関係式が成り立つようにしたものである。
【００７４】
ＰＢＬＴ　＝　ＮＩＰ　／　ＶＲ　　　　　　　　　　　　　　　　　…式▲８▼
【００７５】
図１３によれば、（単位を秒／（ＮＩＰ／ＶＲ）において）ＰＢＬＴ≧１の場合、ＰＢ分離は低のニップ圧力ＰＢに従うが、同時にＰＢ搬送は徐々に減少する。シート搬送にとってはＰＢ搬送を増加させ、不送りに対する余裕度を維持することが望ましい。あるいは、ＰＢ搬送を低下させることは、不送りはしないまでもスリップ増大の可能性が生じ、できるだけ搬送力は高めに設定しておき、スリップを低下することが望ましい。
【００７６】
一方、シートの分離にとってはＰＢ分離は低下させることが望ましく、すなわち両者の差、ＰＢ搬送−ＰＢ分離のニップ圧力差が大きくとることが望ましい。これにより図１３において、菱形点で示すＰＢ搬送と、□点で示すＰＢ分離との差がもっとも大きいＰＢ低の継続時間ＰＢＬＴ＝１が最も有利になる（単位は秒／（ＮＩＰ／ＶＲ））。従って単位を時間に戻せば、すなわち式▲８▼が成り立つことがＰＢ搬送−ＰＢ分離の最大を保証する必要十分条件となる。
【００７７】
以上より、第８の実施形態におけるシート搬送装置により、第７の実施形態におけるシート搬送装置に対し、高い分離性能保持のための必要十分条件を考慮したシート搬送装置が実現する。
【００７８】
第９の実施形態におけるシート搬送方法は、第１〜８の実施形態のいずれかのシート搬送装置において採用したシート搬送方法である。第９の実施形態におけるシート搬送方法により、第１〜８の実施形態に述べたシート搬送装置のシート搬送が実施される（図示は省略）。
【００７９】
次に、第１０の実施形態について図１２を用いて説明する。第１０の実施形態における画像形成装置は、第１〜８の実施形態におけるシート搬送装置を備えた画像形成装置である。図１２に示す画像形成装置は、シート搬送装置２５を第１〜第４給送トレイ、及び手差し給送トレイに採用したものである。これにより、第１〜８の実施形態におけるシート搬送装置によるシート搬送が上記のトレイに対し実施される画像形成装置となる。
【００８０】
なお、上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態を示す例であり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。
【００８１】
【発明の効果】
フィードローラと、このフィードローラと同一方向に回転駆動するトルクリミッタにより正逆転自在なリバースローラとを加圧接触させ、フィードローラとリバースローラ間に送られる用紙を、その枚数に応じた摩擦力により選択的に搬送あるいは戻すことにより、不送り及び重送を防止するＦＲＲ方式のシート搬送装置においては、例えば低湿度に伴う静電気、または高湿度に伴う水滴等といった環境に依存したシート間に発生する密着力が生じる場合、シート間は強固に密着した。これにより当該シートを分離し、搬送することができない場合が多かった。
【００８２】
この点、請求項１記載の発明によれば、ベルト半径が変化するリバース従動プーリーに依存したニップ圧力変動が発生し、一枚目のシートにおいて搬送力を生じさせるニップ圧力がこの高低のニップ圧力の略平均値となり、二枚目のシートにおいて分離時の妨げとなる一枚目のシートと二枚目のシートとの間の摩擦力を生じさせるニップ圧力が低のニップ圧力になるため、略高低の略平均値としてニップ圧力ＰＢを設定した従来のＦＲＲシート搬送方法と比較し、シート分離に関し、（高低の平均値−低値）のニップ圧力差分だけ余裕度が生まれ、対密着シート分離性能が向上したシート搬送を達成することができる。したがって、環境対応、及びペーパーフリー化にも資する。なお、本発明におけるニップ圧力変動における騒音・異音等はない。
【００８３】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明における作用効果に加え、ベルトとプーリーとの接触面の傾斜を等しくしたため、ベルトとプーリーとの接触面の密着性が増し、回転伝達におけるすべりや損失を低減させることができる。
【００８４】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明における作用効果に加え、ベルト、及びプーリーの各々の接触面に、回転方向に対し凹凸部分を有するため、ベルトとプーリーとのすべりを請求項２記載の発明以上に低減させ、回転伝達性を向上させることができる。
【００８５】
請求項４記載の発明によれば、請求項１から３のいずれかに記載の発明における作用効果に加え、ベルトテンションを保持する別プーリーが付加されるため、ベルトとプーリーとの伝達力の損失、またはタイミング遅れを極力低減させることができる。
【００８６】
請求項５記載の発明によれば、請求項１から３のいずれかに記載の発明における作用効果に加え、通例複雑な構成になりがちなプーリーのベルト半径を可変にする機構を一つ省略することができ（リバース駆動プーリー）、コスト低下を図ることができる。
【００８７】
請求項６記載の発明によれば、請求項５記載の発明における作用効果に加え、ベルトテンションを与えるプーリーとベルトとの間の離脱に伴うテンション低下を、バネで拘束された別プーリーによる押さえにより防止し、動作を安定させることができる。
【００８８】
請求項７記載の発明によれば、請求項１から６のいずれかに記載の発明における作用効果に加え、高い分離性能のためのシート分離に対する十分条件が与えられ、すなわち設計因子が与えられ、設計可能になる。
【００８９】
請求項８記載の発明によれば、請求項７に記載の発明における作用効果に加え、高い分離性能のためのシート分離に対する必要十分条件が与えられ、すなわち設計因子が与えられ、設計可能になる。
【００９０】
請求項９記載の発明によれば、対密着シート分離性能が向上したシート搬送方法を実現することができる。
【００９１】
請求項１０記載の発明によれば、請求項１から８のいずれかに記載のシート搬送装置を備える画像形成装置の設計が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるプーリーの概要図である。
【図２】本発明の実施形態におけるシート搬送装置の動作を示す動作図である。
【図３】本発明の実施形態におけるシート搬送装置の動作を示す動作図である。
【図４】本発明の実施形態における電磁ソレノイドとＰＢ圧動作のタイミングチャート図である。
【図５】本発明の実施形態における一枚のシートの搬送力（最大搬送力）と、シート間に密着力Ｑが働くときの分離力（最大分離力）の測定における実験結果を示すテーブルである。
【図６】第２の実施形態におけるベルトとプーリーの接触部分を示す概要図である。
【図７】第３の実施形態におけるベルト接触部分に凹凸部分を有するプーリーを示す概要図である。
【図８】第４の実施形態における別プーリーによるテンション付与を示す概要図である。
【図９】第５の実施形態における別プーリーによるテンション付与を示す概要図である。
【図１０】第６の実施形態における別プーリーによるテンション解除を示す概要図である。
【図１１】第７の実施形態における二つのプーリーとベルトを示す構成図である。
【図１２】本発明のシート搬送装置を備える画像形成装置を示す構成図である。
【図１３】ＰＢ低の継続時間ＰＢＬＴを０．７から１．５まで振ったときの実験結果を示す図である。
【図１４】従来技術におけるＦＲＲシート搬送装置の断面図である。
【図１５】従来技術におけるＦＲＲシート搬送装置の断面における力の釣合い図である。
【図１６】従来技術におけるＦＲＲシート搬送方法の長手方向における力の釣合い図である。
【図１７】従来技術におけるフィードローラを除外して上方から見た図である。
【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
４　リバース駆動ギヤ
５　フィードローラ
６　フィード軸
７　軸受け
８　リバース従動軸
９　支点
１０ａ　リバース駆動プーリー
１０ｂ　リバース従動プーリー
１１ａ　内側延長部分を有した傘型部材
１１ｂ　内側隙間部分を有した傘型部材
１２　バネ
１３ａ、１３ｂ　電磁ソレノイド
１４ａ、１４ｂ　可動アーム
１５　リバース駆動軸
１６　ベルト
１７ａ　リバース駆動電磁ソレノイド動作
１７ｂ　リバース従動電磁ソレノイド動作
１８　ＰＢ動作
１９ａ、１９ｂ　平行
２０　凹凸部分
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ　プーリー
２２　ベルト半径一定のリバース駆動プーリー
２３　駆動手段
２４　バネで拘束されたプーリー
２５　シート搬送装置
２６ａ、２６ｂ　斜面
２７　複数シート
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（回転トルク）
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
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
【図１】
2004107055.tif 000003
【図２】
2004107055.tif 000004
【図３】
2004107055.tif 000005
【図４】
2004107055.tif 000006
【図５】
2004107055.tif 000007
【図６】
2004107055.tif 000008
【図７】
2004107055.tif 000009
【図８】
2004107055.tif 000010
【図９】
2004107055.tif 000011
【図１０】
2004107055.tif 000012
【図１１】
2004107055.tif 000013
【図１２】
2004107055.tif 000014
【図１３】
2004107055.tif 000015
【図１４】
2004107055.tif 000016
【図１５】
2004107055.tif 000017
【図１６】
2004107055.tif 000018
【図１７】
2004107055.tif 000019