JP4804186B2 - シート給送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は積載したシートにエアを吹き付けてシートを分離して搬送するシート給送装置及びそのシート給送装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、プリンタや複写機等の画像形成装置において、収納部の積載したシート束から１枚ずつ給送するために、シート束端部にエアを吹き付けて分離給送するエアシート給送装置を用いたものがある。これは、図９に示すように、収納部100に積載されたシート束端部に捌きノズル101及び分離ノズル102から気体を吹き付けて上部の複数枚のシートを浮上、分離させる。そして、最上位のシートを搬送ベルト103に吸着して搬送し、そのシートを下流側にある引き抜きローラ対104へ搬送するものである（特許文献１参照）。

また、大きなサイズのシートも確実に浮上させることができるように、補助分離ファン105，106を設け、開口105ａ，106ａからシート束の側面にエアを吹き付けるようにしたものがある（特許文献２参照）。

特開平７−１９６１８７号（第９頁、図６） 特開２００３−１８２８７３号（図５）

ところで、特にシートが印刷用として多く用いられる、表面に何らかのコーティング材を塗布しているような、いわゆるコート紙の場合、使用環境の温度、湿度によって吸着力（シート同士が貼り付く力）が１kgf以上になることも珍しくない。すると、シート２枚の貼り付きどころではなく、時には10枚以上のシートがまとめて給送され、紙詰まりが発生することになる。また坪量が200g/m²以上の重く大きなシートを浮上させるためには、前述した吸着の影響がないとしても、捌いて浮上させるだけでも、非常に大きな風圧が必要になる。

さらにＡ４サイズのシートを毎分70枚から100枚程度出力できる装置を想定した場合は、シート１枚当たりの捌き、分離のための時間が少なくなり、条件はさらに厳しくなる。

この場合、高圧のエアを発生させることのできるエア供給装置としてコンプレッサや、大型の遠心ファン（例えば、ターボファン、シロッコファンなど）を用いることがあるが、いずれも大きく、重く、高価であることが多い。

例えば、室温30℃、相対湿度が60〜80％程度の環境で200g/m²程度のＡ３サイズのコート紙を毎分50枚程度出力することを想定する。この場合、本発明者の検討結果によれば、エア供給装置は、所定の測定方法で650Ｐａ程度の風圧を達成する能力が必要であることがわかった。

Ａ４サイズのシートを毎分50枚から70枚程度出力できる複写機等に使用されるシロッコファンのような遠心ファンの中でも比較的大型のものは、羽根車の径が約80mmから120mm程度である。これらは同じ径の軸流ファンに比べてはるかに高圧のエアが得られる。

しかしながら羽根車の径が120mmのシロッコファンをエア供給装置に装着して測定しても、420Ｐａ程度しか得られなかった。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、安価かつ小型な構成で高い風圧を得て、シートを確実に分離し、重送や紙詰まりの発生を防止することができるシート給送装置及び画像形成装置を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、積載したシートにエアを吹き付けてシートを分離搬送するシート給送装置において、シートを収納するための収納手段と、前記収納手段に収納されたシートにエアを吹き付けるエア吹き付け手段と、前記エア吹き付け手段にエアを供給するエア供給手段と、を有し、前記エア供給手段は、同一構造の２個の遠心ファンをそれぞれ支持台の表裏に近接させて固定し、エア流路の上流側の遠心ファンから吹き出したエアを隣接した下流側の遠心ファンの羽根車の軸方向から吸い込ませるようにエアを導くために、前記下流側の遠心ファンの軸方向の側面に配置された螺旋流路で連結し、前記螺旋流路の旋回中心を前記下流側の遠心ファンの羽根車の回転中心とほぼ等しい位置に配置すると共に、前記螺旋流路は前記下流側の遠心ファンにおける前記上流側の遠心ファンからのエアを吸い込むためのエア吸い込み口側に戻るように螺旋形状に形成され、更に、前記螺旋流路は、エアを導く螺旋形状が螺旋流路の前記エア吸い込み口から前記下流側の遠心ファンのエア吸い込み口に向かうに従って徐々に前記下流側の遠心ファンに近づく形状としたことを特徴とする。

本発明は上流側の遠心ファンのエアを螺旋流路を介して下流側の遠心ファンに吸い込ませることにより、小型の遠心ファンであっても高圧エアを得ることができる。そのため、使用環境やシートの坪量、サイズ等の影響を受けることなく、シートを確実に分離し、重送や紙詰まりの発生を防止することができる。

次に本発明の一実施形態に係るシート給送装置及びこれを備えた画像形成装置について、図面を参照して説明する。

［画像形成装置の全体構成］
まず、画像形成装置の全体構成について画像形成動作とともに説明する。

図６はシート給送装置を備えた画像形成装置の概略断面説明図である。本実施形態に係る画像形成装置は、図６に示すように、装置本体の下部にシート給送装置Ａが配置され、その上部にはシート給送装置Ａから給送されたシートに画像を形成する画像形成部Ｂが配置されている。また、装置本体の上部には原稿を搬送してその情報を光学的に読み取るとともにデジタル信号に変換して画像信号を得る画像読取部Ｃが配置されている。

画像形成に際しては、画像読取部Ｃで読み取った画像信号を画像形成手段となる画像形成部Ｂへ送信し、その信号に基づいてシートに画像を形成する。本実施形態における画像形成は電子写真方式によるものである。具体的には、画像形成信号を入力すると感光体ドラム50が回転するとともに、その表面が帯電器51によって帯電される。その感光体ドラム50に前述した読み取り画像信号に基づいてレーザスキャナ52からレーザ光が照射され、感光体ドラム50上に静電潜像が形成される。その潜像を現像器53によってトナー現像して可視像化する。

一方、上記トナー像の形成と同期するように、後述するシート給送装置Ａからシートが感光体ドラム50と転写帯電器54との間へ搬送され、転写帯電器54へのバイアス印加によって感光体ドラム50上のトナー像がシートへ転写される。そして、そのシートは定着器55へ搬送されて加熱、加圧処理されてトナー像が永久定着された後、排出ローラ対56によって排出トレイ57へと排出される。

［シート給送装置］
次に本実施形態に係るシート給送装置Ａの構成について、シートの分離給送動作とともに説明する。

図７及び図８は本実施形態のシート給送装置の概略説明図である。本実施形態のシート給送装置Ａはエアを吹き付けてシートを分離給送するエアシート給送装置である。

図７において、シートを収納するための収納手段１には複数枚のシートが積載されるシート台２、シートの搬送方向上流側を規制する後端規制板３、搬送方向と直交する方向であるシート幅方向を規制する側端規制板４を有する。この後端規制板３及び側端規制板４はシートのサイズによって位置を任意に変えられるように構成されている。

また、収納手段１にはスライドレール５が設けられており、装置本体に挿入、引き出し可能となっている。

図７において、ユーザが収納手段１を引き出し、シート台２にシート束をセットして収納手段１を所定の位置に格納すると、不図示の駆動手段によってシート台２が図７の矢印Ａ方向に上昇し始める。そして、シート台２はシート束の最上位のシートが吸着搬送ベルト10と予め設定された距離Ｂになる位置で停止して給送信号に備える。

収納手段１のシート搬送方向下流側近傍には収納手段１に収納されたシートにエア供給手段６からのエア供給を受けてエアを吹き付けるエア吹き付け手段となる分離ダクト７、捌きノズル８、分離ノズル９が設けられている。このエア吹き付け手段は、給送信号を検知するとエア供給手段６が作動し、図８の矢印Ｃ方向へエアを吸い込む。このエアは分離ダクト７を介して捌きノズル８、分離ノズル９からそれぞれ図８の矢印Ｄ、Ｅ方向からシート束に吹き付けられる。すると、シート束Ｓのうちの上位の数枚のシートＳ1は図７に示すように浮上する。なお、前記浮上を確実にするために、シート束の側面にエアを吹き付ける補助分離ファン24，25が設けられている。

一方、シート束の上方にはエア吹き付け手段によるエア吹き付けによって浮上したシートを吸着して搬送するための吸着搬送手段が設けられている。この吸着搬送手段は図示しない吸引孔を有するエンドレスの搬送ベルト10が駆動ローラ11及び従動ローラ12に掛け渡されて回転可能に設けられている。また、吸着搬送手段は吸着ファン13が設けられており、この吸着ファン13を作動させ、図の矢印Ｆ方向にエアを吐き出すことでシート束の最上位のシートを搬送ベルト10に吸着するように構成している。なお、吸着ファン13のダクト14内には吸着シャッタ15が設けられており、この吸着シャッタ15を開閉することで搬送ベルト10へのシート吸着、非吸着を制御するようになっている。

前記吸着シャッタ15はエア吹き付け手段によるエア吹き付けによりシートが浮上した当初はまだ閉じられている。そして、給送信号を検知してから所定時間が経過し、シートＳ1の浮上が安定したところで、図７に示すように、吸着シャッタ15を矢印Ｇ方向に回転させる。これにより、搬送ベルト10にあけられた吸引孔から矢印Ｈ方向への吸引力が発生し、最上部のシートＳ2が吸着される。この状態で駆動ローラ11を回転させることで搬送ベルト10にシートを吸着した状態で搬送することができる。

前記吸着搬送手段よりも下流側には搬送ベルト10によって搬送されたシートを搬送する搬送手段である引き抜きローラ対16が配置されている。そして、搬送ベルト10に吸着されて搬送されたシートは引き抜きローラ対16によって次に搬送路へとおくられ、画像形成部へと搬送される。

［エア供給手段］
次にエア供給手段の構成について、図１乃至図５を参照して説明する。

図１はエア供給手段の斜視説明図である。図２は図１の構成から２つのファンだけを抜き出してエアの流れを示す説明図である。本実施の形態のエア供給手段６に用いられている２個の遠心ファン（例えば、シロッコファンやターボファンなど）は、ほぼ同一の構造であり、それぞれ、回転軸21a，22ａに羽根車（不図示）が取り付けられたファンと、回転軸21a，22ａの軸方向と直交する方向に開口したエア吸い込み口21b，22bと、側方に開口したエア吹き出し口21c，22cとを備えている。本実施形態のエア供給手段６は、支持台20に２個の遠心ファン21，22がそれぞれのエア吹き出し口21c，22cをほぼ同じ方向に向けるように、支持台20の表裏にそれぞれ固定されている。これにより、遠心ファン21，22は前後方向（回転軸21a，22ａの軸方向）にずれて配置されている。そして、遠心ファン21，22の前後方向にずれることによる形成される空間に、エア流路の上流側の遠心ファン21（以下単に「上流側ファン21」と言う）のエア吹き出し口21cと、エア流路の下流側の遠心ファン22（以下単に「下流側ファン22」と言う）のエア吸い込み口22bと連結する連結部材23を配置している。

装置の動作が開始されると、それぞれの遠心ファン21，22の羽根車は図２の矢印ＡＦ方向に回転し始める。すると、図中矢印ＦＡの方向から上流側ファン21に羽根車の軸方向からエアが吸い込まれ、図中矢印ＦＢの方向に吹き付けられる。また図中矢印ＦＣの方向から下流側ファン22にエアが吸い込まれ、図中ＦＤの方向に吹き出される。

図３は連結部材23を示し、２個の遠心ファン21，22を連結した状態でのエアの流れを示す説明図である。連結部材23のエア入口23ａは、上流側ファン21の吹き出し口21cに合う大きさで作られ、エア漏れを防ぐためにスポンジのようなやわらかいシール部材31（図中斜線部）でシールされている。

上流側ファン21から出たエアＦＢは連結部材23の反時計回りの螺旋流路23ｂに案内されて図２における下流側ファン22のエアＦＣとして吸い込まれる。このとき、エアが円滑に流れるように、図３に示すように、連結部材23の内部23ｄで徐々に絞られ、螺旋流路23ｂに導かれる。

螺旋流路23ｂは、図３(a)に示すように、反時計回りに旋回している。また、螺旋流路23ｂは、図３(b)に示すように、図中Ｙ方向において徐々に低くもなっている。また螺旋中央に円柱状の分離壁23ｃを設けることにより、エアＦＢをより効率良く旋回させるようにしている。

そして、螺旋流路23ｂの旋回方向は下流側ファン22の羽根車の回転方向と同じになるように構成されている。さらに本実施形態では螺旋流路23ｂの旋回中心が、下流側ファン22の羽根車の回転中心とほぼ等しくなっている。このようにすると、螺旋流路23ｂを通るエアの旋回が下流側ファン22に円滑に導かれるようになる。

このような構成をとることにより、上流側ファン21から吹き出されたエアがスムーズに下流側ファン22に流入し、下流側ファン22の羽根車の回転が促進されることで、エアの圧縮効率が上がり、高圧のエアを得ることができる。

さて、室温30℃、相対湿度が60〜80％程度の環境で200g/m²程度のＡ３サイズのコート紙を毎分50枚程度出力する場合、エア供給手段は650Ｐａ程度の風圧が必要であることが判明したことは前述した。そこで、本実施形態のエア供給手段６の風圧を前記値を求めたときと同じ測定方法で測定したところ、最終的に得られた風圧は690〜710Ｐａ程度に達した。

そして、本実施形態のエア供給手段６を備えたシート給送装置を用いて室温30℃、相対湿度が60〜80％程度の環境で200g/m²のＡ３サイズのコート紙を毎分50枚程度出力したところ、重送や紙詰まりの発生はなく、良好な給送が可能であった。

ここで、図４に示すように、連結部材23の螺旋経路の旋回方向が下流側ファン22の羽根車の回転方向と逆の場合について説明する。図４は上流側ファン21と下流側ファン22の羽根車の回転方向は前述した方向と同じＡＦである。しかし、上流側ファン21からのエアＦＢは連結部材40によって、下流側ファン22の回転方向とは逆に時計回りの方向に旋回して下流側ファン22に流入するようになっている。

この場合、下流側ファン22の羽根車の回転方向ＡＦと相反する方向にエアが流入することになる。この状態で風圧を測定すると、前述したように下流側ファン22の回転方向と同じ方向に旋回する螺旋経路を有する連結部材23を使用してエアを下流側ファン22に案内する場合に比べて、得られる風圧は約10％低下することがわかった。

このことから、遠心ファンを２個直列につないで高い風圧を得るためには、連結部材23を用いて上流側ファン21のエアを下流側ファン22の羽根車の回転方向と同じ方向に案内するのが好ましいといえる。

なお、前述した実施形態では２個の遠心ファンを組み合わせてエア供給手段を構成したが、図５に示すように構成してもよい。図５のエア供給手段は、上流側ファン21と下流側ファン22とを連結部材23で連結したものを１ユニットとして構成する。そして、２個のユニット32，33を並列に配置するとともに、それぞれのユニット32，33の下流側ファンから吹き出されるエアを風路部材34で繋いで１箇所から吹き出すように構成する。

上記のように構成することで、小型の遠心ファンを用いてもより高い風圧のエアを供給することが可能となる。

また、前述した実施形態では２個の遠心ファンを連結した例を示したが、上流側ファンから吹き出したエアを螺旋流路を介して隣接した下流側ファンに吸い込ませるようにして３個以上のファンを連結するように構成してもよい。

また、前述した実施形態では２個の大きさの遠心ファンを組み合わせているが、それぞれのファンの大きさを変えるようにしてもよい。その場合は能力の高いファンを上流側に配置するほうが望ましい。

エア供給手段の斜視説明図である。 図１の構成から２つの遠心ファンだけを抜き出してエアの流れを示す説明図である。 ２個の遠心ファンを連結する連結部材の説明図である。 連結部材の螺旋流路の旋回方向が下流側ファンの羽根車の回転方向と異なる例の説明図である。 上流側ファンと下流側ファンとで構成されるユニットを２個有するエア供給手段の構成説明図である。 シート給送装置を備えた画像形成装置の概略断面説明図である。 シート給送装置の説明図である。 エア吸引分離給送構成の説明図である。 従来技術に係るエア吸引分離給送構成の説明図である。

符号の説明

１ …収納手段
２ …シート台
３ …後端規制板
４ …側端規制板
５ …スライドレール
６ …エア供給手段
７ …分離ダクト
８ …捌きノズル
９ …分離ノズル
10 …吸着搬送ベルト
11 …駆動ローラ
12 …従動ローラ
13 …吸着ファン
14 …ダクト
15 …吸着シャッタ
16 …ローラ対
20 …支持台
21 …上流側ファン
21b …エア吸い込み口
21c …エア吹き出し口
22 …下流側ファン
22b …エア吸い込み口
22c …エア吹き出し口
23 …連結部材
23ａ …エア入口
23ｂ …螺旋流路
23ｃ …分離壁
23ｄ …内部
31 …シール部材
32，33 …ユニット
34 …風路部材
40 …連結部材
50 …感光体ドラム
51 …帯電器
52 …レーザスキャナ
53 …現像器
54 …転写帯電器
55 …定着器
56 …排出ローラ対
57 …排出トレイ

Claims (4)

1. 積載したシートにエアを吹き付けてシートを分離搬送するシート給送装置において、
   シートを収納するための収納手段と、
   前記収納手段に収納されたシートにエアを吹き付けるエア吹き付け手段と、
   前記エア吹き付け手段にエアを供給するエア供給手段と、
   を有し、
   前記エア供給手段は、同一構造の２個の遠心ファンをそれぞれ支持台の表裏に近接させて固定し、エア流路の上流側の遠心ファンから吹き出したエアを隣接した下流側の遠心ファンの羽根車の軸方向から吸い込ませるようにエアを導くために、前記下流側の遠心ファンの軸方向の側面に配置された螺旋流路で連結し、
   前記螺旋流路の旋回中心を前記下流側の遠心ファンの羽根車の回転中心とほぼ等しい位置に配置すると共に、前記螺旋流路は前記下流側の遠心ファンにおける前記上流側の遠心ファンからのエアを吸い込むためのエア吸い込み口側に戻るように螺旋形状に形成され、更に、前記螺旋流路は、エアを導く螺旋形状が螺旋流路の前記エア吸い込み口から前記下流側の遠心ファンのエア吸い込み口に向かうに従って徐々に前記下流側の遠心ファンに近づく形状とした、
   ことを特徴とするシート給送装置。
2. 前記螺旋流路のエア旋回方向と前記下流側の遠心ファンの羽根車の回転方向が同じであることを特徴とする請求項１に記載のシート給送装置。
3. 前記上流側の遠心ファンと前記下流側の遠心ファンとを組み合わせたエア供給手段を複数有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシート給送装置。
4. シートを給送して画像を形成する画像形成装置において、
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のシート給送装置と、
   前記シート給送装置から送り出されたシートに画像を形成する画像形成部と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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