JP5672761B2 - シート給送装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、シート給送装置および画像形成装置に関し、例えば、静電気を利用してシートを無端状ベルトに吸着して分離するようにしたシート給送装置およびこのシート給送装置を備えた電子写真複写機、ファクシミリ装置、プリンタ装置、インクジェット装置等からなる画像形成装置に関する。

電子写真複写機、ファクシミリ装置、プリンタ装置、インクジェット装置等の画像形成装置のシート給送装置としては、ゴム等の高摩擦係数を有する材料で作られたローラやベルトとして形成されたピックアップ部材による摩擦給紙方式が広く採用されている。

摩擦給紙方式は構成が簡単であるが、大きな摩擦力を得るため、バネ等によりピックアップ部材をシート面に圧接させる必要があり、また、ゴム等の高摩擦係数を有する材料は、経時的または環境により、表面の摩擦係数が変化するので、給紙性能の安定性に欠ける。

特に、プリンタ装置においては、ユーザの多様化により、普通紙だけではなく、コート紙やラベル紙等様々な機能の記録用のシートが用いられてきており、その数、種類共に今後も増加の傾向にある。そのような特殊用途のシートは、表面の摩擦係数が極端に小さいものや、温度により摩擦力が変化するもの、吸湿状態により積載されたシート同士が密着したもの等、様々な特性や状態が存在し、従来の摩擦分離方式だけでは、分離することが難しい場合が多々ある。

このように摩擦による分離が難しいシートの場合でも、空気の吸引により負圧部を作りシートを吸着して搬送する空気吸引方式により解決することが可能な場合もあるが、この方式は摩擦給紙方式に比較して給紙性能は安定しているが、空気吸引時の騒音が大きく、装置も大型化し、さらにコストも掛かるために、事務所等で使用する機器に対しては難点がある。

また、積層されたシート束の進行方向端面に対向する方向から空気を吹き付け、シートをさばき、最上位のシートを摩擦ローラにより分離給紙する方式もあるが、上記同様に騒音、装置の大きさ、コスト等に問題がある。
上記と異なる分離方法としては、静電気を利用しシートを吸着させて分離を行う方式がある。

静電気を利用してシートを吸着させて分離を行う方式の一例としては、誘導体からなり、積載されたシート束の上面に対設された給紙方向に移動する無端状ベルトを有し、この無端状ベルト表面に交番する電圧を印加する帯電部材を設け、この帯電部材が無端状ベルト表面に交番する電荷パターンを形成する帯電機能と、無端状ベルトを除電する除電機能とを有するシート給送装置により、無端状ベルト上に帯電電荷を与え、シートを誘電体ベルトに接触させることにより、シートの電位を上げ、シートに無端状ベルトとは反極性の電荷を形成して吸着力を発生させることで、シート束から最上位のシートを分離し給紙方向に移動させることが可能となるものが知られている。

また、櫛歯状の電極が一定ギャップを設けて交互に噛み合った状態で連続的に形成し、この電極間にそれぞれ正負の電圧を印加することにより電界を発生させ、上記の方法と同様に吸着力を発生させ、シート束から最上位のシートを分離し給紙方向に移動させることが可能となる装置等も既に発明されている。

ところが、無端状ベルト上に発生する電界がシートに作用して吸着力を発生させる上記方式の場合、環境条件やシートの抵抗値等により、分離給紙に必要な吸着力を発生させることができない場合や、無端状ベルトとシートが接触してから、ある一定時間は、最上位シートだけではなく、積載された複数のシートにも、電界による吸着力が発生してしまうこともある。

このように必要な吸着力が得られない場合は、シートの不送りが発生し、また、複数枚のシートに吸着力が働いている状態で、無端状ベルトを給紙方向に移動させると、重送が発生し、確実な分離給紙が行えないこととなる。

このような点に対応するために、分離対象のシート物性値を測定した後、その測定値に応じて、無端状ベルト上に印加する電荷量と電荷間の距離、吸着時間の３つを制御し２枚目以降に作用する吸着力を最小限にするもの（例えば、特許文献１参照）、無端状ベルトにシート搬送経路を挟んで設けられ、静止または反給紙方向に移動可能な阻止部材を有するもの（例えば、特許文献２参照）、または、無端状ベルトとシートを接触させてから分離給紙するまで一定時間経過させた後に動作を行うものが知られている。

しかしながら、特許文献１に記載されたものは、シートを分離してからシート物性値を測定する必要があり、１枚目のシートに対して、制御を行うことが不可能となる。また、物性の異なるシートの混載に対しては、対応することができない。

また、特許文献２に記載されたものは、無端状ベルトに圧接させた阻止部材を設けているため、複数枚目のシートの先端にも上記の電界による吸着力が発生している状態のため、阻止部材で確実にシートを分離することは、幅広い条件を考慮すると困難である。

また、無端状ベルトとシートを接触させてから分離給紙するまで一定時間を経過させた後に動作を行うようにした場合には、接触時間が長い場合には、生産性の低下を招いてしまい、シート給送装置としては商品性に欠けるものとなってしまうおそれがある。

ここで、無端状ベルトとシートを接触させてから分離給紙するまで一定時間を経過させた後に動作を行う場合であるが、この場合、無端状ベルトに与える正電荷と負電荷の間隔が小さい程、シート束の１枚目に作用する吸着力が最大になる時間が早く、また、シート束の２枚目以降に作用する吸着力が最小になる時間が早くなることが、各シートに働く時間毎のマクスウェル応力に基づいて知られている。

ところが、無端状ベルト上に帯電電荷を与える電極が帯電ローラの場合には、この正電荷と負電荷の交番電荷の間隔（帯電ピッチ）の小ピッチ化を行う際に問題になる点がある。

具体的には、帯電電極が、例えば、帯電ローラの場合には、図１６に示すように、帯電ローラ１と無端状ベルト２との接触部（以下、この接触部をニップ幅Ｎと呼ぶ）は、ある幅を持って存在しており、無端状ベルト２と帯電ローラ１の間には、放電を行うための微少隙間Ｇが２箇所存在（帯電ローラ１と無端状ベルト２が接触する直前と帯電ローラ１と無端状ベルト２が離間した直後）し、帯電ローラ１に交番電圧を印加すると、無端状ベルト２上に帯電された電荷を模式的に示すように、無端状ベルト２上にある一定の帯電幅Ｗで同一の極性の電荷が交互に帯電されることになる。

ここで、微小空隙Ｇとニップ幅Ｎによって構成される基本帯電幅Ｈが帯電幅Ｗよりも大きくなるように帯電幅Ｗに対して帯電ローラ１の直径Ｄが大きいと、ニップ幅Ｎ内では帯電ローラ１が中抵抗、若しくは、低抵抗であるため、帯電ローラ１に対して無端状ベルト２上に帯電した電荷とは逆極性の電位を与えられた場合に（帯電ローラ１に正電圧印加、ニップ幅Ｎ内の帯電幅で負電荷が帯電）、符号Ａで囲むように無端状ベルト２上に帯電した電荷の移動が起こる可能性がある。

また、帯電ローラ１と無端状ベルト２は、ミクロで考えると接触している部分と接触していない部分が存在すると考えられる。このことから、上記同様に逆極性の電位が与えられた場合、放電現象が起こり、符号Ａで囲むように、無端状ベルト２が逆極性に帯電することが考えられる。このため、符号Ｂで囲むように、ニップ幅Ｎに対して無端状ベルト２の周回移動方向下流側の帯電幅Ｗ上に帯電される電荷が少なくなってしまうおそれがある。

さらに、帯電ローラ１と無端状ベルト２が接触する直前と帯電ローラ１と無端状ベルト２が離間した直後の微小空隙Ｇにおいて、交番電荷を与えるための電圧の正極と負極の切換時に、上記２箇所の微少空隙Ｇで放電現象が起こる。

このため、帯電ローラ１に正電圧が印加された場合に、無端状ベルト２の周回移動方向Ｒに対して上流側の微小隙間Ｇに位置する帯電領域Ｗで正電荷が与えられるのに対して、無端状ベルト２の下流側の微小空隙Ｇに対応する帯電領域Ｗで逆極性である負電荷が帯電していたにもかかわらず、この下流側の微小空隙Ｇに対応する帯電領域Ｗで正電荷が帯電されてしまう可能性がある。

以上の結果、細かい交番電荷を与えることができず、シートを無端状ベルト２に吸着するための十分な吸着力を得られない現象が起こってしまうおそれがあった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、帯電ピッチを小さくすることができ、多様なシート種においても、シート積載部材に積載されたシート束から環境変動や経時変動に対して安定し、かつ高速で確実に１枚ずつ給送することができる信頼性の高いシート給送装置および画像形成装置を提供することである。

本発明のシート給送装置は、上記目的を達成するため、（１）複数枚のシートを積載するシート積載部材と、誘導体からなり、周回移動する無端状ベルトと、前記無端状ベルトの表面に交番電荷を与える帯電部材とを備え、前記無端状ベルトによって前記シート積載部材上の複数枚のシートから最上位に位置するシートを吸着して給送するようにしたシート給送装置において、前記帯電部材が、前記無端状ベルトに接触して前記無端状ベルトと共にニップ部を形成する接触部を有するとともに、前記帯電部材と前記無端状ベルトとの間で放電を行うことにより、前記無端状ベルトの表面に電荷を与える放電領域を構成する微小空隙を有し、前記ニップ部の幅と前記放電領域の幅とを合わせた基本帯電幅が、前記無端状ベルトの周回移動方向に帯電される同一の極性の電荷の帯電幅よりも小さくなるように構成されている。

この構成により、帯電部材の接触部と放電領域の幅とを合わせた基本帯電幅を無端状ベルトの帯電幅よりも小さくしたので、帯電部材と無端状ベルトのニップ部の幅において無端状ベルト上に帯電した電荷の移動が生じたり、帯電部材から無端状ベルトに逆極性の電荷が帯電されてしまうのを抑制することができるとともに、帯電部材の下流側の放電領域での逆極性への帯電等が起こった場合に、無端状ベルトの帯電幅の全てが電荷の移動や逆極性の帯電の影響を受けるのを防止して、正規の帯電状態を保持することができる。

このため、交番電荷の帯電ピッチを小さくして無端状ベルトに充分な吸着力を発生させることができる。

したがって、シート積載部材に積載されたシート束の最上位に位置するシートに対する吸着力の増加を早くすることができるとともに、２枚目以降のシートに作用する吸着力の減少を早くすることができ、分離動作に要する時間短縮を図って、シートの分離動作による生産性の向上を図ることができる。

この結果、多様なシート種においても、シート積載部材に積載されたシート束から環境変動や経時変動に対して安定し、かつ、高速で確実に１枚ずつ給送することができる信頼性の高いシート給送装置を実現することができる。

また、本発明のシート給送装置は、（２）前記帯電部材が帯電ローラから構成され、前記帯電ローラの直径が、前記帯電幅よりも小さく形成されるものから構成されている。
この構成により、帯電部材の接触部と放電領域の幅とを合わせた基本帯電幅を無端状ベルトの帯電幅よりも小さくすることができ、交番電荷の帯電ピッチを小さくして無端状ベルトに充分な吸着力を発生させることができる。したがって、シート積載部材に積載されたシート束の最上位に位置するシートに対する吸着力の増加を早くすることができるとともに、２枚目以降のシートに作用する吸着力の減少を早くすることができ、分離動作に要する時間短縮を図って、シートの分離動作による生産性の向上を図ることができる。

また、本発明のシート給送装置は、（３）前記帯電幅が、前記帯電部材から前記無端状ベルトに印加される交番電荷の１／２周期幅よりも小さいものから構成されている。
この構成により、帯電部材の接触部と放電領域の幅とを合わせた基本帯電幅を無端状ベルトの帯電幅よりも小さくすることができ、交番電荷の帯電ピッチを小さくして無端状ベルトに充分な吸着力を発生させることができる。したがって、シート積載部材に積載されたシート束の最上位に位置するシートに対する吸着力の増加を早くすることができるとともに、２枚目以降のシートに作用する吸着力の減少を早くすることができ、分離動作に要する時間短縮を図って、シートの分離動作による生産性の向上を図ることができる。

また、本発明のシート給送装置は、（４）帯電ローラの直径が、前記帯電部材から前記無端状ベルトに印加される交番電荷の１／２周期幅よりも小さいものから構成されている。

この構成により、帯電部材の接触部と放電領域の幅とを合わせた基本帯電幅を無端状ベルトの帯電幅よりも小さくすることができ、交番電荷の帯電ピッチを小さくして無端状ベルトに充分な吸着力を発生させることができる。したがって、シート積載部材に積載されたシート束の最上位に位置するシートに対する吸着力の増加を早くすることができるとともに、２枚目以降のシートに作用する吸着力の減少を早くすることができ、分離動作に要する時間短縮を図って、シートの分離動作による生産性の向上を図ることができる。

また、本発明の画像形成装置は、上述したシート給送装置を備えた画像形成装置であって、（５）前記シート給送装置によって給送されたシート上に画像を形成する画像形成手段を有するものから構成されている。

この構成により、多様なシート種においても、シート積載部材に積載されたシート束から環境変動や経時変動に対して安定し、かつ、高速で確実に１枚ずつ給送することができる信頼性の高いシート給送装置を備えた画像形成装置を実現することができる。

以上説明したように、帯電ピッチを小さくすることができ、多様なシート種においても、シート積載部材に積載されたシート束から環境変動や経時変動に対して安定し、かつ高速で確実に１枚ずつ給送することができる信頼性の高いシート給送装置およびシート給送装置を備えた画像形成装置を提供することができる。

本発明に係るシート給送装置および画像形成装置の第１の実施の形態を示す図であり、複写機の概略構成図である。 本発明に係るシート給送装置および画像形成装置の第１の実施の形態を示す図であり、給紙部の斜視図である。 本発明に係るシート給送装置および画像形成装置の第１の実施の形態を示す図であり、シート給送装置の斜視図である。 本発明に係るシート給送装置および画像形成装置の第１の実施の形態を示す図であり、シート給送装置の側面図と無端状ベルトへの帯電を行う装置の概略図である。 本発明に係るシート給送装置および画像形成装置の第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）は、シートを分離する分離機構を示す図、（ｂ）は、無端状ベルトから分離機構を引き離した状態を示す図である。 本発明に係るシート給送装置および画像形成装置の第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）は、帯電ブレードと無端状ベルトの位置関係、帯電ベルトに帯電された電荷の模式図および帯電ブレードに印加される電圧の波形をそれぞれ示す図、（ｂ）は、帯電ブレードの先端部と無端状ベルトの位置関係、微小空隙Ｇ、基本帯電幅Ｈ、ニップ幅Ｎを示す図である。 本発明に係るシート給送装置および画像形成装置の第１の実施の形態を示す図であり、帯電電圧および除電電圧の波形を示す図である。 本発明に係るシート給送装置および画像形成装置の第１の実施の形態を示す図であり、無端状ベルト上に形成される電荷によるシートの状態を示す図である。 本発明に係るシート給送装置および画像形成装置の第１の実施の形態を示す図であり、帯電ブレードと無端状ベルトの位置関係、帯電ベルトに帯電された電荷の模式図および帯電ブレードに印加される電圧の他の波形をそれぞれ示す図である。 本発明に係るシート給送装置および画像形成装置の第１の実施の形態を示す図であり、シート給送装置の他の形状を示す側面図である。 本発明に係るシート給送装置および画像形成装置の第１の実施の形態を示す図であり、シート給送装置の他の形状を示す斜視図である。 本発明に係るシート給送装置および画像形成装置の第１の実施の形態を示す図であり、シート給送装置の他の形状を示す側面図である。 本発明に係るシート給送装置および画像形成装置の第２の実施の形態を示す図であり、図１２の状態から最上位のシートのめくり操作を行う状態を示すシート給送装置の側面図である。 本発明に係るシート給送装置および画像形成装置の第２の実施の形態を示す図であり、シート給送装置の斜視図である。 本発明に係るシート給送装置および画像形成装置の第２の実施の形態を示す図であり、帯電ブレードと無端状ベルトの位置関係、帯電ベルトに帯電された電荷の模式図および帯電ブレードに印加される電圧の波形をそれぞれ示す図である。 従来の帯電ブレードと無端状ベルトの位置関係および帯電ベルトに帯電された電荷の模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
図１〜図１３は、本発明に係るシート給送装置および画像形成装置の第１の実施の形態を示す図であり、画像形成装置を電子写真式の複写機に適用した例を示している。
まず、構成を説明する。
図１において、画像形成装置としての複写機１０は、原稿トレイ１１ａに載置された原稿束から原稿を１枚分離して原稿読取部１２上のコンタクトガラスに自動給紙する自動原稿搬送装置１１と、自動原稿搬送装置１１によってコンタクトガラス上に搬送された原稿を読取る原稿読取部１２と、給紙部１３から給紙されたシートに対して、原稿読取部１２によって読取った画像を形成する画像形成部（画像形成手段）１４と、複数のシートが積層されたシート束Ｓを有し、このシート束Ｓから最上位に位置するシートＳ１を画像形成部１４に給紙する給紙部１３とを備えている。なお、本実施の形態では、画像形成部１４と給紙部１３とは分割可能となっている。

給紙部１３は、複数枚のシートＳ１を積載するシート積載部材としての給紙カセット１５（図２参照）と、給紙カセット１５上の複数枚のシートＳ１から最上位に位置するシートを分離して搬送するシート給送装置としてのシート分離給送装置１６とを含んで構成されている。

シート分離給送装置１６によって分離給紙されたシートＳ１は、搬送経路１７上を搬送されるようになっており、搬送経路１７上を搬送されるシートＳ１は、搬送ローラ対１８により搬送され、転写ローラ１９によって画像形成部１４で形成されたトナー画像が転写され、このトナー画像が定着器２０によって熱転写され、排紙ローラ対２１により排紙トレイ２２に排出される。

画像形成部１４は、４つの作像部２３（２３Ｙ（イエロー）、２３Ｃ（シアン）、２３Ｍ（マゼンタ）、２３ＢＫ（ブラック））と、転写ベルトである中間転写ベルト２４と、露光装置２５とから構成されている。

露光装置２５は、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ等から入力される色分解された画像データや、原稿読取部１２によって読取られた原稿の画像データを光源駆動用の信号に変換し、それに従い各レーザ光源ユニット内の半導体レーザを駆動して光ビームを出射するようになっている。

作像部２３Ｙ、２３Ｃ、２３Ｍ、２３ＢＫは、それぞれ異なる色の画像（トナー像）を形成するようになっており、作像部２３Ｙ、２３Ｃ、２３Ｍ、２３ＢＫは、時計回転方向に回転駆動される像担持体である感光体２６（２６Ｙ、２６Ｃ、２６Ｍ、２６ＢＫ）、感光体２６の周囲に配置された帯電部２７、現像部２８、クリーニング部２９等により構成されている。

感光体２６は、円筒状に形成され、図示しない駆動源により回転駆動される。感光体２６の外周面部には感光層が設けられており、露光装置２５から出射された破線で示す光ビームが感光体２６の外周面にスポット照射されることにより、感光体２６の外周面には画像情報に応じた静電潜像が書き込まれる。

帯電部２７は、感光体２６の外周面を一様に帯電するもので、感光体２６に対して接触方式のものが採用されている。現像部２８は、感光体２６にトナーの供給を行い、供給されたトナーが感光体２６の外周面に書き込まれた静電潜像に付着することにより、感光体２６上の静電潜像がトナー像として顕像化させるもので、感光体２６に対して非接触方式のものが採用されている。

クリーニング部２９は、感光体２６の外周面に付着している残留トナーをクリーニングするもので、感光体２６の外周面にブラシを接触させるブラシ接触方式のものが採用されている。
中間転写ベルト２４は、樹脂フィルム、または、ゴムを基体として形成された無端状ベルトから構成されており、感光体２６上に形成されたトナー像が転写され、この中間転写ベルト２４に転写されたトナー像が転写ローラ１９によってシートＳ１に転写される。

なお、複写機１０として、電子写真方式の他、例えば、インクジェット方式等の他の方式を採用してもよく、また、複写機１０として構成する他に、プリンタ装置、ファクシミリ装置、印刷機、または複合機から構成してもよい。

給紙部１３は、図２に示すように、複数のシートＳ１からなるシート束Ｓを積載する給紙カセット１５と、シート分離給送装置１６とを備えており、シート分離給送装置１６は、シートＳ１の幅に対して短く、シートＳ１の幅方向の中心付近に配置されている。

なお、シート分離給送装置１６は、シートＳ１の幅に対して、同等、若しくは、長くてもよい。また、図２において、シート分離給送装置１６は、シートＳ１の幅方向の中心付近に１つだけ設けられているが、シートＳ１の幅方向に複数個配置されていてもよい。

また、図３に示すように、シート分離給送装置１６は、駆動ローラ３０と従動ローラ３１とに巻掛けられた誘電体からなる無端状ベルト３２を備えている。無端状ベルト３２は、１０８Ω・ｃｍ以上の抵抗を有する誘電体、例えば、厚さ１００μｍ程度のポリエチレンテレフタレート等のフィルムから構成されている。また、無端状ベルト３２には、帯電部材としての所定方向に延在する帯電ブレード３３が接している。

図４に示すように、無端状ベルト３２は、抵抗が１０８Ω・ｃｍ以上の誘電体からなる表層３２ａと、抵抗が１０６Ω・ｃｍ以下の導体からなる裏層３２ｂとを有する２層構造から構成されることにより、良好な帯電状態を有している。

帯電ブレード３３は、無端状ベルト３２の裏層３２ｂを接地された対向電極として使用しているため、無端状ベルト３２に電荷を与えるために無端状ベルト３２の表層３２ａに接した位置であれば、無端状ベルト３２上のどの位置に設けられていてもよい。また、無端状ベルト３２は、シート束Ｓに対して、最上位に位置するシートＳ１の吸着面積を充分に取れる位置に設定されている。

駆動ローラ３０の表面は、抵抗値が１０６Ω・ｃｍ程度の導電性ゴム層から構成されており、従動ローラ３１の表面は、金属から構成されている。また、駆動ローラ３０および従動ローラ３１は、いずれも接地されている。

駆動ローラ３０は、無端状ベルト３２からシートＳ１を曲率により分離するのに適した小径となっている。すなわち、駆動ローラ３０の径を小さく設定して曲率を大きくすることにより、無端状ベルト３２に吸着されて分離給紙されたシートＳ１が、駆動ローラ３０から離れ、シートＳ１の搬送方向下流側に設けられた搬送経路１７を形成する一対のガイド部材３４に搬送できるようになっている。

帯電ブレード３３は、無端状ベルト３２が駆動ローラ３０に巻回された位置の近くで無端状ベルト３２に接するように配置されており、帯電ブレード３３は、交流を発生する帯電電源３５に接続されている。

また、帯電ブレード３３の無端状ベルト３２の周回移動方向Ｒの上流側で、かつ、シート束Ｓと無端状ベルト３２の分離位置に対して下流側には、交番電源である除電電源３６に接続された除電電極３７が無端状ベルト３２に当接、または、近接して設置されている。

帯電電源３５および除電電源３６は、搬送ローラ対１８に分離されたシートＳ１の先端が当接する位置で無端状ベルト３２上の吸着力が除去されているように制御されるようになっている。なお、本実施の形態では、除電電極３７は必ずしも必要ではないため、省略することもできる。以下、除電電極３７を備えないものとして説明を行う。

給紙カセット１５の底面とシート束Ｓの間には、図５（ａ）に示すように底板３８が設けられており、この底板３８は、揺動支点部３８ａを中心にして先端部が揺動自在になっている。また、底板３８と給紙カセット１５の底面の間には押し上げスプリング３９が設けられており、この押し上げスプリング３９は、底板３８を介してシート束Ｓが無端状ベルト３２に当接するように底板３８を上方に付勢している。

また、底板３８は、給紙カセット１５に設けられた図示しないソレノイド等のアクチュエータによって揺動支点部３８ａを支点にして揺動される。また、無端状ベルト３２は、駆動ローラ３０を揺動軸として、矢印Ｒ１に示すように従動ローラ３１が上下方向に揺動するようになっており、押し上げスプリング３９により底板３８が押し上げられると、無端状ベルト３２が底板３８に押し上げられ、従動ローラ３１が駆動ローラ３０を揺動軸として上方に移動するようになっている。このため、底板３８により無端状ベルト３２が押し上げられていない状態では、従動ローラ３１が駆動ローラ３０を揺動軸として自重によって下方に位置している。

一方、図６に示すように、帯電ブレード３３の先端部３３ａは、無端状ベルト３２の表面である表層３２ａに接触して無端状ベルト３２と共にニップ部を形成しており、この先端部３３ａは、接触部を構成している。なお、ニップ部の幅を以下、ニップ幅Ｎという。

また、帯電ブレード３３は、無端状ベルト３２に対して右斜め上方向に傾斜して設けられており、帯電ブレード３３と無端状ベルト３２との間で放電を行うことにより、無端状ベルト３２の表面に電荷を与える放電領域を形成する微小空隙Ｇを有している。

なお、ニップ幅Ｎは、帯電ブレード３３の弾性率や押圧力、無端状ベルト３２の撓み等を考慮して設定されており、微小空隙Ｇの大きさは、帯電電源３５から帯電ブレード３３に与える印加電圧、無端状ベルト３２の厚みと誘電率等を考慮して決定される。

そして、帯電ブレード３３の先端部３３ａと無端状ベルト３２のニップ幅Ｎと放電領域である微小空隙Ｇの幅（以下、ニップ幅Ｎと微小空隙Ｇの幅とを合わせた幅を基本帯電幅Ｈという）は、無端状ベルト３２の周回移動方向Ｍに帯電される同一の極性の電荷の帯電幅よりも小さくなるように構成されている。

具体的には、図６において、無端状ベルト３２の表層３２ａに付着される正電荷と負電荷を模式的に示すと、正電荷と負電荷が帯電される表層３２ａの帯電幅Ｗに対して、基本帯電幅Ｈの幅が小さく形成されている。

また、帯電電源３５から帯電ブレード３３に印加される電圧（ここでは正弦波）により無端状ベルト３２の表層３２ａに付着される正電荷と負電荷の電荷パターンの無端状ベルト３２の周方向の周期を帯電ピッチＰと定義した場合に、基本帯電幅Ｈが帯電ピッチＰの１／２の幅よりも小さく設定されている。

このように構成された給紙部１３にあっては、給紙信号により、駆動ローラ３０が回転駆動され、周回移動を開始した無端状ベルト３２には帯電ブレード３３を介して帯電電源３５により交番電圧が印加され、帯電ブレード３３の微小空隙Ｇからの放電により無端状ベルト３２の表層３２ａには交流電源周波数と無端状ベルト３２の周回移動速度に応じたピッチ（ピッチは、２ｍｍ〜１５ｍｍ程度にするのが好ましい）で交番する電荷パターンが形成される（図６（ａ）参照）。

帯電電源３５は、交流の他直流を高低交互の電位に変化させたものでもよく、本実施の形態では、無端状ベルト３２の表層３２ａに対して３〜４ＫＶ（±１.５〜±２）の振幅
を持った交流が印加される（図６（ａ）参照）。

ここで、電圧を制御して帯電および除電を行う場合には、図７（ａ）に示すように、印加電圧を低くすることによって、無端状ベルト３２上の電荷パターンを除去したり、図７（ｂ）に示すように、電源周波数を高くすることによって、無端状ベルト３２上に形成する電荷パターンのピッチを細かくすることで、無端状ベルト３２のマクスウェル応力に基づく吸着力を低減させることが考えられる。

図７（ａ）、（ｂ）は、直流電源を交番させた矩形波であるが、図７（ｃ）、（ｄ）に示すように、正弦波を用いる場合も同様であり、本実施の形態では、図７（ｃ）または（ｄ）に示す正弦波が用いられている。

表層３２ａに正負の極性の電荷が交互に帯電された電荷パターンが形成された無端状ベルト３２は、従動ローラ３１に巻回された位置で最上位のシートＳ１の上面前端部に当接しているので、誘電体であるシートＳ１には無端状ベルト３２の表面の電荷パターンにより形成される不平等電界により、マクスウェル応力が働き、最上位のシートＳ１のみが無端状ベルト３２に吸着、保持されて給紙される。

ここで、図８に基づいて無端状ベルト３２にシートＳ１が静電吸着される原理を説明する。
帯電ブレード３３によって、無端状ベルト３２の表層３２ａに正電荷と負電荷が帯電されると、無端状ベルト３２の表面には無端状ベルト３２上の正電荷から負電荷に向かって電気力線が発生する。

この電気力線の影響で無端状ベルト３２に接触するシートＳ１における無端状ベルト３２に接触している側とその反対側には同極の電荷が誘電される。シートＳ１における無端状ベルト３２と接触する側の電気力線（仮想線で示す）の密度は高く、無端状ベルト３２と接触しない非ベルト接触面側の密度は疎となる。
このとき、シートＳ１の下側と上側で電荷の差異が生じて、その差異分が無端状ベルト３２と吸着する向きに力として作用する。これがマクスウェル応力と呼ばれるもので、正負の極性の帯電の境目で発生する。

図８では、説明の便宜上、正電荷と負電荷を交互に１つずつ示しているが、実際は、無端状ベルト３２の周回移動方向において、正と負の電荷が一定のピッチ（帯電幅Ｗ）で帯電されており、この帯電幅が小さいほど、隣り合う電位同士が近接するため、シートＳ１側に発生するシート束Ｓの積載方向の電界距離が短くなり、シートＳ１に吸着力を与えることができる距離が短くなる。このため、帯電幅が小さいほど無端状ベルト３２のマクスウェル応力に基づく吸着力を低減させることが考えられる。

一方、無端状ベルト３２に吸着されたシートＳ１は、無端状ベルト３２から曲率により分離され、搬送方向に繰り出され、一対のガイド部材３４によって形成された搬送経路１７を通って搬送ローラ対１８に挟持される。搬送ローラ対１８に挟持されたシートＳ１は、無端状ベルト３２の影響を受けることなく、搬送ローラ対１８の搬送力のみによって画像形成部１４に向かって搬送される。

なお、駆動ローラ３０は駆動軸を介して、図示しない駆動源との間に図示しないクラッチ等の駆動伝達遮断機構に連結されており、シートＳ１が搬送ローラ対１８に到達した後には、駆動が遮断され回転自由となり、シート分離給送装置１６により生じる駆動源の負荷が低減されるようになっている。

ここで、電荷パターンによる吸着力は、無端状ベルト３２にシートＳ１を吸着した瞬間からある一定時間は、最上位のシートＳ１以外にも作用するが、一定時間経過した後には最上位のシートＳ１と無端状ベルト３２の接触時間が長くなり、最上位のシートＳ１に対する吸着力が増大し、最上位に位置する以外のシートＳ１に対する吸着力が減少する。

すなわち、最上位のシートＳ１の接触時間を長くすることで、重送阻止部材を設けなくてもシート束Ｓから最上位のシートＳ１を分離することができる。このため、搬送ローラ対１８と無端状ベルト３２の線速は同一にし、搬送ローラ対１８がタイミングを取って間欠駆動されているような場合には無端状ベルト３２も間欠駆動されるように制御されることで、最上位のシートＳ１と無端状ベルト３２の接触時間を長くすることができる。

また、無端状ベルト３２はシートＳ１の後端が従動ローラ３１の対向位置に達する前に２枚目のシートＳ１が無端状ベルト３２に吸着されないようにしている。

ここで、シート分離給送装置１６の無端状ベルト３２に電荷を与えたり除電したりする場合には、無端状ベルト３２を周回移動させる必要があるため、無端状ベルト３２の周回移動時に、シート束Ｓに無端状ベルト３２が接触していると、帯電動作、除電動作時に最上位のシートＳ１が送り出されてしまうおそれがある。

本実施の形態では、図５（ｂ）に示すように、ソレノイド等のアクチュエータを作動して揺動支点部３８ａを中心にして底板３８をスプリング３９の付勢力に抗して押し下げることにより、シート束Ｓを無端状ベルト３２から離隔させる。

また、底板３８により無端状ベルト３２が押し上げられていない状態では、従動ローラ３１が駆動ローラ３０を揺動軸として自重によって下方に位置しているが、この従動ローラ３１の下方への移動量を制限して、従動ローラ３１を介して無端状ベルト３２がシート束Ｓに当接しないように構成することにより、無端状ベルト３２と最上位のシートＳ１が接触するのを防止して最上位のシートＳ１が送り出されてしまうのを防止することができる。

このように本実施の形態では、帯電ブレード３３が、無端状ベルト３２に接触して無端状ベルト３２と共にニップ部を形成する先端部３３ａを有するとともに、帯電ブレード３３と無端状ベルト３２との間で放電を行うことにより、無端状ベルト３２の表層３２ａの表面に電荷を与える微小空隙Ｇを有し、ニップ幅Ｎと微小空隙Ｇからなる基本帯電幅Ｈを、無端状ベルト３２の周回移動方向に帯電される同一の極性の電荷の帯電幅Ｗよりも小さくなるように、帯電ブレード３３から無端状ベルト３２に印加される交番電荷の周期（Ｐ）の１／２の幅よりも小さくし、無端状ベルト３２の周回移動方向に対して帯電ブレード３３の上流側で放電を行うようにしたので、帯電ブレード３３と無端状ベルト３２のニップ幅Ｎにおいて無端状ベルト３２上に帯電した電荷の移動が生じるのを抑制したり、無端状ベルト３２に逆極性の電荷が帯電されてしまうのを抑制することができるとともに、無端状ベルト３２に帯電された電荷の極性に対して帯電ブレード３３の下流側で逆極性の帯電が生じるのを防止することができる。このため、無端状ベルト３２の帯電幅Ｗの全てが電荷の移動や逆極性の帯電の影響を受けることなく、正規の帯電状態を保持することができる。

このため、交番電荷の帯電ピッチを小さくして無端状ベルト３２に充分な吸着力を発生させることができる。

したがって、給紙カセット１５に積載されたシート束Ｓの最上位に位置するシートＳ１に対する吸着力の増加を早くすることができるとともに、２枚目以降のシートＳ１に作用する吸着力の減少を早くすることができ、分離動作に要する時間短縮を図って、シートＳ１の分離動作による生産性の向上を図ることができる。
なお、シート分離給送装置１６が採用する静電吸着分離方式は、シートＳ１の電気抵抗が高い場合に、必要とする吸着力を得るのに時間が掛かることや、２枚目のシートＳ１以下に作用する吸着力が減少するのに時間が掛かるといった問題があり、シートＳ１の電気抵抗が低い場合に、吸着力が小さい等の問題が発生するが、本実施の形態では、上述したように交番電荷の帯電ピッチを小さくすることができるため、上述したように給紙カセット１５に積載されたシート束Ｓの最上位に位置するシートＳ１に対する吸着力の増加を早くすることができるとともに、２枚目以降のシートＳ１に作用する吸着力の減少を早くすることができる。
この結果、多様なシート種においても、給紙カセット１５に積載されたシート束Ｓから環境変動や経時変動に対して安定し、かつ、高速で確実に１枚ずつ分離給紙することができる信頼性の高いシート分離給送装置１６を実現することができる。

なお、環境条件の検知は、例えば、温湿度計を給紙部１３に内蔵させることで実現できる。また、シートＳ１の材質に関する情報の取得は、図示しない操作部からユーザが入力操作または選択操作を行うことにより実現できる。

また、本実施の形態では、無端状ベルト３２に対して、帯電ブレード３３の先端部３３ａを押し当てることにより、無端状ベルト３２の表層３２ａの表面に堆積するゴミ、汚れ、放電生成物等を取り除くクリーニング効果を得ることができるため、新たなクリーニング部材を追加することなく、無端状ベルト３２の表層３２ａの表面を正常な状態に保つことができ、経時変化による吸着力の低下を抑制することができる。

なお、帯電ブレード３３に印加する電圧としては、図９に示すように、直流電源を交番させた矩形波を用いてもよい。この場合には、無端状ベルト３２の周回移動方向に帯電される同一の極性の電荷の帯電幅Ｗよりも小さくなるように、帯電ブレード３３から無端状ベルト３２に印加される交番電荷の周期（Ｐ）の１／２の幅よりも小さくすればよい。

なお、本実施の形態では、駆動ローラ３０の部分の無端状ベルト３２からシートＳ１の分離を曲率分離によって行っているが、分離を一層確実にするために、図１０に示すように、分離爪４１を設けてもよい。

また、本実施の形態では、静電吸着力を得るために、無端状ベルト３２に所定方向に延在する帯電ブレード３３を用いて電荷を与えて無端状ベルト３２上に電界を発生させるようになっているが、無端状ベルト３２に電荷を与える方法はこれに限定されるものではなく、鋸歯状の電極を無端状ベルト３２から微小距離だけ離した状態で配置してもよい。

また、図１１に示すように、正と負の２つの櫛歯状の電極５１を、無端状ベルト３２の周回移動方向と直交する方向で向かい合うように無端状ベルト３２上に配置してもよい。この場合、無端状ベルト３２の幅方向両端には、それぞれパターンを露出した被給電部５２を設け、被給電部５２を通して正と負の高圧電源５３、５４によって電極５１に正または負の電圧を印加することにより、電界を発生させ、シート束Ｓから最上位のシートＳ１を吸着する力を発生させるようにしてもよい。

また、無端状ベルト３２からシート束Ｓを離隔させるものとしては、図５に示すように、底板３８、押し上げスプリング３９およびソレノイド等のアクチュエータを用いたものに代えて、図１２に示す構成としてもよい。

すなわち、給紙カセット１５の底面とシート束Ｓの間には、図１２に示すように、底板６１が介装されており、この底板６１の背面にはラック６２が設けられているとともに、図示しないモータによって回転駆動されるピニオン６３がラック６２に噛合されている。このため、底板６１は、平行を保ったまま、ラック６２およびピニオン６３によって上下に移動されるようになっている。

この場合、無端状ベルト３２、駆動ローラ３０および従動ローラ３１は、給紙部１３内に位置が固定された状態としてもよい。また、給紙部１３は、最上位のシートＳ１の上下方向の位置を検知するセンサ６４を有し、このセンサ６４からの検出情報に基づいて図示しないモータ制御回路がモータを制御することで、無端状ベルト３２と最上位のシートＳ１との間隔や接触圧を適正が制御される。

なお、底板６１の給紙カセット１５との取付け構造としては、ラック６２を底板６１から突出する筒状部に摺動自在に係合させることにより、底板６１をラック６２を介して給紙カセット１５に取付けたり、底板６１の幅方向両端部を給紙カセット１５の幅方向両端部の側板に摺動自在に係合させることにより、底板６１をラック６２を介して給紙カセット１５に取付けるようにすればよい。また、モータは、底板６１と給紙カセット１５の底面との間に設ければよい。
また、図１３に示すように、駆動ローラ３０を揺動軸として従動ローラ３１を矢印Ｒ２で示すように揺動させる構成とし、シート束Ｓから最上位のシートＳ１を分離する際に、駆動ローラ３０を揺動軸として、従動ローラ３１を矢印Ｒ２で示すように揺動させるようにしてもよい。

このようにすれば、図１２に示すように、無端状ベルト３２が最上位のシートＳ１を吸着した状態から図１３に示すように底板６１を下方に移動させることにより、駆動ローラ３０を揺動軸として従動ローラ３１を反時計回転方向に揺動させ、シート束Ｓから最上位のシートＳ１をめくることができる。この結果、シート束Ｓから最上位のシートＳ１の分離を確実に行ってシートＳ１が重送されてしまうのを確実に防止することができる。

（第２の実施の形態）
図１４、図１５は、本発明に係るシート給送装置および画像形成装置の第２の実施の形態を示す図であり、本実施の形態では、帯電部材として第１の実施の形態の帯電ブレードに代えて帯電ローラを用いており、第１の実施の形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。

図１４、図１５において、帯電部材としての帯電ローラ７１は、無端状ベルト３２に接触して無端状ベルト３２と共にニップ部を形成する外周部７１ａを備えており、この外周部７１ａは、接触部を構成している。なお、ニップ部の幅を以下、ニップ幅Ｎという。

また、図１５に示すように、帯電ローラ７１は、無端状ベルト３２の周回移動方向Ｒに対して帯電ローラ７１の上流側と下流側との間で放電を行うことにより、無端状ベルト３２の表面に電荷を与える放電領域を形成する２つの微小空隙Ｇを有している。

なお、ニップ幅Ｎは、帯電ローラ７１の弾性率や押圧力、無端状ベルト３２の撓み等を考慮して設定されており、微小空隙Ｇの大きさは、帯電電源３５から帯電ローラ７１に与える印加電圧、無端状ベルト３２の厚みと誘電率等を考慮して決定される。

そして、帯電ローラ７１の外周部７１ａと無端状ベルト３２のニップ幅Ｎと放電領域である微小空隙Ｇの幅（以下、ニップ幅Ｎと微小空隙Ｇの幅とを合わせた幅を基本帯電幅Ｈという）は、無端状ベルト３２の周回移動方向Ｍに帯電される同一の極性の電荷の帯電幅よりも小さくなるように構成されている。

具体的には、帯電ローラ７１の直径Ｄは、帯電幅Ｗよりも小さく形成されており、帯電電源３５から帯電ローラ７１に印加される電圧の波形（ここでは正弦波）の周期を帯電ピッチＰと定義した場合に、帯電ローラ７１の直径Ｄを帯電ピッチＰの１／２の幅よりも小さく設定している。この結果、基本帯電幅Ｈが帯電幅Ｗよりも小さくなる。

このように構成されるシート分離給送装置１６にあっては、帯電ローラ７１が、無端状ベルト３２に接触して無端状ベルト３２と共にニップ部を形成する外周部７１ａを有するとともに、帯電ローラ７１の上流側と下流側との間で放電を行うことにより、無端状ベルト３２の表層３２ａに電荷を与える微小空隙Ｇを有し、帯電ローラ７１の外周部７１ａと微小空隙Ｇからなる基本帯電幅Ｈを、無端状ベルト３２の周回移動方向に帯電される同一の極性の電荷の帯電幅Ｗよりも小さくなるように、帯電ローラ７１の直径Ｄを帯電幅Ｗよりも小さく形成するとともに、帯電ローラ７１の直径Ｄを帯電ピッチＰの１／２の幅よりも小さくした。

このため、帯電ローラ７１に交番電圧を印加したときに、帯電ローラ７１と無端状ベルト３２のニップ幅Ｎにおいて無端状ベルト３２上に帯電した電荷の移動が生じるのを抑制したり、無端状ベルト３２に逆極性の電荷が帯電されてしまうのを抑制することができるとともに、無端状ベルト３２に帯電した電荷の極性に対して帯電ローラ７１の下流側の微小空隙Ｇで逆極性の帯電が生じた場合であっても（図１５において、上流側の微小空隙Ｇで放電された電荷を符号７２で示し、下流側の微小空隙Ｇで放電された電荷を符号７３で示す）、無端状ベルト３２の帯電幅Ｗの全てが電荷の移動や逆極性の帯電の影響を受けることなく、正規の帯電状態を保持することができる。
このため、交番電荷の帯電ピッチを小さくすることができ、無端状ベルト３２に充分な吸着力を発生させることができる。

したがって、給紙カセット１５に積載されたシート束Ｓの最上位に位置するシートＳ１に対する吸着力の増加を早くすることができるとともに、２枚目以降のシートＳ１に作用する吸着力の減少を早くすることができ、分離動作に要する時間短縮を図って、シートＳ１の分離動作による生産性の向上を図ることができる。

この結果、多様なシート種においても、給紙カセット１５に積載されたシート束Ｓから環境変動や経時変動に対して安定し、かつ、高速で確実に１枚ずつ分離給紙することができる信頼性の高いシート分離給送装置１６を実現することができる。
また、紙粉やその他のごみがシート分離給送装置１６の吸着動作に悪影響を与えることを防止するため、無端状ベルト３２にクリーニング機構を設けてもよい。
また、Ｎ＝０の場合もこれら実施の形態に含まれる。Ｎ＝０の場合には非接触帯電となり、微小空隙Ｇで放電した領域が基本帯電幅Ｈとなる。

以上のように、本発明に係るシート給送装置および画像形成装置は、帯電ピッチを小さくすることができ、多様なシート種においても、シート積載部材に積載されたシート束から環境変動や経時変動に対して安定し、かつ高速で確実に１枚ずつ給送することができる信頼性の高いシート給送装置およびシート給送装置を備えた画像形成装置を提供することができるという効果を有し、静電気を利用してシートを無端状ベルトに吸着して分離するようにしたシート給送装置およびこのシート給送装置を備えた電子写真複写機、ファクシミリ装置、プリンタ装置、インクジェット装置等からなる画像形成装置等として有用である。

１０ 複写機（画像形成装置）
１４ 画像形成部（画像形成手段）
１５ 給紙カセット（シート積載部材）
１６ シート分離給送装置（シート給送装置）
３２ 無端状ベルト
３３ 帯電ブレード（帯電部材）
３３ａ 先端部（接触部）
７１ 帯電ローラ（帯電部材）
７１ａ 外周部（接触部）
Ｓ シート束
Ｓ１ シート
Ｇ 微小空隙
Ｈ 基本帯電幅
Ｗ 帯電幅

特許第３９２７８３３号公報 特開２００２−２１１７７７号公報

Claims (3)

1. 複数枚のシートを積載するシート積載部材と、誘電体からなり、駆動ローラと従動ローラとに巻掛けられて周回移動方向に周回移動する無端状ベルトと、前記無端状ベルトの表面に一様に交番電荷を与える帯電ブレードと、を備え、前記無端状ベルトによって前記シート積載部材上の複数枚のシートから最上位に位置するシートを吸着して給送するようにしたシート給送装置において、
   前記帯電ブレードは、前記無端状ベルトの周回移動方向の上流側に対して斜め上方に向かって傾斜して設けられており、その先端部が、前記無端状ベルトの表面の任意の位置に接触する接触部を構成するとともに、前記先端部の近傍の傾斜部分と前記接触部よりも周回移動方向の上流側の前記無端状ベルトとの間に、放電により前記無端状ベルトの表面に所定の電荷を与える放電領域を構成する微小空隙を形成してなり、
   前記無端状ベルトの周回移動方向に対する前記接触部の幅と、前記無端状ベルトの周回移動方向に対応した前記放電領域の幅と、を合わせた前記無端状ベルトの周回移動方向の基本帯電幅が、前記接触部よりも周回移動方向の下流側の、正電荷と負電荷の付着により前記無端状ベルトの表面に帯電される同一の極性の電荷の周回移動方向に対する帯電幅よりも小さくなるように構成されたことを特徴とするシート給送装置。
2. 前記基本帯電幅が、前記帯電ブレードから前記無端状ベルトに印加される交番電荷の１／２周期幅よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のシート給送装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のシート給送装置を備えた画像形成装置であって、
   前記シート給送装置によって給送されたシート上に画像を形成する画像形成手段を有することを特徴とする画像形成装置。

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