JP3834246B2 - シート搬送方法、シート搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＦＲＲ（Feed ＆ Reverse Roller）給紙方式により給紙を行うシート搬送装置及びこのシート搬送装置を備える、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関し、紙幣、切符などの柔軟媒体における給送装置としても応用が可能なものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＲＲシート搬送方法は、図８に示すリバース駆動ギヤ４ａの回転により、支点９及び軸受７によって支えられるリバース軸８に備えたリバース従動ギヤ３ａ及びリバースローラ１を回転させ、同時に回転したリバース従動ギヤ３ａは鉛直上方に噛み上がり、従ってリバース軸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との間にニップ圧を発生させることで、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枚のシート１３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、かつ搬送する方法である。
【０００３】
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（以下ニップ圧力ＰＢと呼ぶ）は、初めに図９に示すリバース軸８を中心とした力の釣合いより成立する以下の式（１）と、次に図１０に示す支点９を中心とした力の釣合いより成立する以下の式（２）と、式（３−１）〜（３−３）の定義とにより、式（４）を以って定式化される。
【０００４】
Ｐ１＝（ＲＳ／ＲＺ）ＴＡ＋（ＲＢ／ＲＺ）μＢ・ＰＢ …（１）
ＰＢ＝（Ｌ１／Ｌ４）Ｐ１＋（Ｌ３・Ｐ３−Ｌ２・Ｐ２）／Ｌ４ …（２）
第一因子Ｋ＝（Ｌ１／Ｌ４）・（ＲＳ／ＲＺ） …（３−１）
第二因子ｋ＝（ＲＢ／ＲＳ）μＢ …（３−２）
初期圧Ｐ０＝（Ｌ３／Ｐ３−Ｌ２・Ｐ２）／Ｌ４ …（３−３）
ＰＢ＝（Ｋ・ＴＡ＋Ｐ０）／（１−Ｋ・ｋ） …（４）
【０００５】
ただし式（１）から式（４）において、リバース従動ギヤ３ａ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軸８の半径をＲＢ、リバース軸８と軸受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３ａまでの距離をＬ１、リバースローラ１、リバース軸８、トルクリミッタ２、軸受７及びリバース従動ギヤ３ａ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７よりリバース軸８が受ける抗力をＰ３、支点９から軸受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、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。
【０００６】
一方ＦＲＲシート搬送方法では、シート間摩擦係数をμＰ、シート−フィードローラ間の摩擦係数をμｒとすると、シートの重送、及び不送りさせないための条件は、各々以下の不等式（５）、（６）で与えられる。
重送しない条件：ＰＢ＜（１／μＰ）・ＴＡ−３ｍ …（５）
不送りしない条件：ＰＢ＞（１／μｒ）・ＴＡ＋（μＰ／μｒ）・ｍ …（６）
ただし式（５）、（６）では、シートの自重をｍとした。
【０００７】
式（５）、（６）の各条件における各々の境界線（不等式を等式にする）、すなわち以下の式（５−１）、（６−１）を、図１１中の重送境界線１４及び不送り境界線１５に示した。
重送境界線：ＰＢ＝（１／μＰ）・ＴＡ−３ｍ …（５−１）
不送り境界線：ＰＢ＝（１／μｒ）・ＴＡ＋（μＰ／μｒ）・ｍ …（６−１）
【０００８】
従って、ＦＲＲシート搬送方法の設計では、式（５）、及び（６）の条件を満たす、式（４）、すなわちニップ圧力ＰＢを達成する構成を決める必要がある。換言すれば、式（５−１）と式（６−１）との間に式（４）の値が入るように構成を決めることになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ペーパーフリー化の言葉に代表されるように、シートの搬送分離に関する環境対応性が叫ばれる昨今、例えばアート紙、コート紙、あるいはＯＨＰシートと言った表面の平滑性の高いシートにおいては、環境特性として、例えば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。すなわちこの密着力をＱとすると、前述の重送境界線（５−１）は以下の式（５−２）へ、不送り境界線は以下の式（６−２）へ、各々密着力Ｑに依存しシフトするため、式（５−２）と式（６−２）の間は非常に狭く、ときには式（４）の入る余地がなく、特に専ら重送領域内となる場合が多いため重送を引き起こすことがままあった。
【００１０】
密着力が働く場合の重送境界線：
ＰＢ＝（１／μＰ）・ＴＡ−３ｍ−２Ｑ／μＰ …（５−２）
密着力が働く場合の不送り境界線：
ＰＢ＝（１／μｒ）・ＴＡ＋（μＰ／μｒ）・ｍ＋Ｑ／μｒ …（６−２）
【００１１】
以上の問題に鑑み本発明は、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新規なシート搬送方法、シート搬送装置及び画像形成装置を提供することをその目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、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との間に送られるシートを、その枚数に応じた摩擦力により選択的に搬送しあるいは戻すことにより、不送り及び重送を防止するＦＲＲ方式のシート搬送方法において、
リバース軸へ回転を伝達する駆動ギヤ及び従動ギヤの組が少なくとも二組以上あって、かつ各組のこれらギヤに対し駆動ギヤもしくは従動ギヤが、ギヤ一周に対し一歯分もしくは複数歯分からなる欠歯部分を有し、さらに回転する各組のギヤが、いずれの瞬間も唯一一組のギヤの歯部分によって歯合すると共に、
各従動ギヤの半径が異なり、かつ各駆動ギヤ半径及び従動ギヤ半径の和が一定であって、かつ各駆動ギヤ及び従動ギヤをリバース軸方向に密接に配置することを特徴とするシート搬送方法である。
【００１３】
また、請求項２の発明は、請求項１におけるシート搬送方法において、リバースローラ側に向かって順に従動ギヤ半径が大きいことを特徴とするシート搬送方法である。
【００１４】
また、請求項３の発明は、請求項２におけるシート搬送方法において、いずれの従動ギヤも、リバース軸の支点側に向かって小径なカサ歯車形状を有し、かついずれの駆動ギヤも、リバース軸の支点側に向かって大径なカサ歯車形状を有していることを特徴とするシート搬送方法である。
【００１５】
また、請求項４の発明は、請求項１〜２の何れかに記載のシート搬送方法において、全ての駆動ギヤ同士、及び全ての従動ギヤ同士が一体成型加工品であることを特徴とするシート搬送方法である。
【００１６】
また、請求項５の発明は、請求項１〜４の何れかに記載のシート搬送方法において、その半径が最大となる従動ギヤに対し、ギヤの噛合い時間の中で最小な噛合い時間を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をＮＩＰ、リバースローラ線速を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シート搬送方法である。
【００１７】
また、請求項６の発明は、請求項１〜５の何れかに記載のシート搬送方法において、全ての駆動ギヤ及び従動ギヤについて、欠歯部分前後の歯幅が他の歯幅に比べ狭いことを特徴とするシート搬送方法である。
【００１８】
また、請求項７の発明は、請求項１〜６の何れかに記載のシート搬送方法において、駆動ギヤ及び従動ギヤがリバース軸方向に沿って可動であることを特徴とするシート搬送方法である。
【００１９】
また、請求項８の発明は、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との間に送られるシートを、その枚数に応じた摩擦力により選択的に搬送し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、
リバース軸へ回転を伝達する駆動ギヤ及び従動ギヤの組が少なくとも二組以上あって、かつ各組のこれらギヤに対し駆動ギヤもしくは従動ギヤが、ギヤ一周に対し一歯分もしくは複数歯分からなる欠歯部分を有し、さらに回転する各組のギヤが、いずれの瞬間も唯一一組のギヤの歯部分によって歯合すると共に、
各従動ギヤの半径が異なり、かつ各駆動ギヤ半径及び従動ギヤ半径の和が一定であって、かつ各駆動ギヤ及び従動ギヤがリバース軸方向に密接に配置されていることを特徴とするシート搬送装置である。
また、請求項９の発明は、請求項８に記載のシート搬送装置を有する画像形成装置である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る一実施形態のシート搬送方法を示す図、図２（Ａ）は図１中のＹ−Ｙ線断面図、図２（Ｂ）は同Ｘ−Ｘ線断面図、図３は図１のシート搬送方法におけるタイミングチャートである。
【００２１】
このシート搬送方法を行うシート搬送装置は、リバース駆動ギヤ、及びリバース従動ギヤが少なくとも二組以上（本実施形態では二組）あって、かつ各組のギヤに対しリバース駆動ギヤもしくはリバース従動ギヤが、ギヤ一周に対し一部もしくは複数箇所だけ一歯分、もしくは複数歯分からなる欠歯部分（歯がない部分）を有し、さらにリバース軸の回転時における各組のギヤの噛合いは、いずれの瞬間も唯一一組のギヤの歯部分（歯がある部分）による構成を有すると共に、各リバース従動ギヤの半径が異なり、かつ各リバース駆動ギヤの半径及びリバース従動ギヤの半径の和が一定であって、かつ各リバース駆動ギヤ及びリバース従動ギヤは、リバース軸方向に密接に配置することを特徴としている。
【００２２】
図１には、二組の密着に配置したリバース駆動ギヤ４ａ及び４ｂ、及びこれに対向するように、同じく密着に配置したリバース従動ギヤ３ａ及び３ｂが示されている。二組のギヤは、各々対の半径の和が共に同じであるが、リバース従動側のギヤ半径が異なり、同時にリバース駆動側のギヤ半径が異なる構成になっている。本実施例の場合、リバース従動ギヤ３ａの半径がリバース従動ギヤ３ｂの半径よりも大きな例になっているが、逆であっても、また二組以上あっても構わない。
【００２３】
図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、リバース駆動ギヤ４ａ、４ｂには欠歯部分４１を有し、リバース軸８の回転における各組のギヤは、いずれの瞬間も唯一一組のギヤの歯合による構成を有する。即ち、図３のタイミングチャートに示すように、時刻ｔ１では、リバース従動ギヤ３ａの噛合い１０ａにおいて、リバース従動ギヤ３ａはリバース駆動ギヤ４ａに噛合い（ＯＮ）、リバース従動ギヤ３ｂの噛合い１０ｂにおいては、リバース従動ギヤ３ｂはリバース駆動ギヤ４ｂに噛合わない（ＯＦＦ）。あるいは時刻ｔ２ではその逆になる。本実施例では欠歯部分４１をリバース駆動ギヤ４ａ、４ｂに施しているがこれはリバース従動ギヤ３ａ、３ｂにあっても構わない。
【００２４】
さらに本実施例では、リバース従動ギヤ３ａの半径は、リバース従動ギヤ３ｂの半径より大きいため、半径ＲＺに反比例する式（３−１）の第一因子Ｋは、時刻ｔ１のときは低値に、時刻ｔ２のときには高値になる。これより式（４）で示されるニップ圧力ＰＢは時刻ｔ１のときには低値になり、時刻ｔ２のときには高値になる。ただしリバース軸８と軸受７との半径間の摩擦係数をμＢが通常低いため、第二因子ｋはほとんどゼロとして近似してよく、この場合式（４）におけるＴＡの係数はほぼ第一因子Ｋとみなして良いと仮定して計算している。
【００２５】
このような実施例に対し、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搬送に値する量である。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。
【００２６】
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。より具体的に言えば、水滴量を変化させたときの分離力を予めフォースゲージではかり、次に予め設定したニップ圧力の高低値と、及び低値を再現するリバース駆動ギヤの欠歯部分の歯数、さらにその回転数から算出される欠歯時間の最小なもの（これを最小噛合い時間ＰＢＬＴとおく）をパラメータとして、シートが分離できるが否かの限界の分離力を求めることで行った。求まった分離力を、式（５−２）に基づき２Ｑとおくと、左辺のニップ圧力ＰＢの値が、分離に際し実効的なニップ圧力に値する（これをＰＢ分離とする）。
実験結果を次の表１に示す。
【００２７】
【表１】

【００２８】
ただし最小噛合い時間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、ならびに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）に対する割合とした無次元数で示した。
【００２９】
表１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シート搬送方法では、これらニップ圧力ＰＢはともに同値を示すため（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）、本実施例ではそれらの差分が、シート分離に対する性能向上を与え、これより従来のＦＲＲシート搬送方法よりも、密着力が働くシート間の搬送、分離に関し、高い余裕度を持ったシート搬送方法が成立する。また表１において、このときの従来のＦＲＲシート搬送方法における密着力分離性能からの向上分は、式（５−２）に基づき、以下の式において２Ｑについて解くことで得られる。
０．４（ＰＢ高―ＰＢ低）＝（１／μＰ）・ＴＡ−３ｍ−２Ｑ／μＰ ・・・（７）
【００３０】
従って、式（７）を解くと以下の式となる。
２Ｑ＝（０．４（ＰＢ高―ＰＢ低）−（１／μＰ）・ＴＡ＋３ｍ）／μＰ・・・（８）
【００３１】
ただし密着力に関する性能向上分を２Ｑとおいている理由は、通常積層されたシートは上下に密着力が発生するため、ただ二枚のシート間に発生する密着力Ｑの二倍となるためである。
また密着力が働く場合の不送り境界線に対する余裕度については、式（６−２）中の密着力の項がＱの一倍で効いてくることにより、条件としては甘く考慮する必要がないため省略した。
【００３２】
以上のシート搬送方法は、リバース従動ギヤ半径ＲＺが異なる、複数のリバース従動ギヤ３ａ、及びこれに対抗し噛合う同数のリバース駆動ギヤ４ａを有し、かつリバース従動ギヤ３ａ、もしくはリバース駆動ギヤ４ａのいずれかのギヤの一部の領域の歯（または連続した歯）が欠歯され（歯がない状態）、ただしリバース軸の回転時には唯一一組のギヤが噛合うために、ニップ圧力が複数のギヤ間でスイッチしながら、各リバース従動ギヤ半径に応じた高低値を以って変動し、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ほぼ平均値となり、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ため、ほぼ高低のほぼ平均値としてニップ圧力ＰＢを設定した従来のＦＲＲシート搬送方法に比べ、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、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新規なシート搬送方法である。
【００３３】
また、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のリバース駆動ギヤならびにリバース従動ギヤが複数設けられ、かつこれら複数のリバース従動ギヤは全て各々半径が異なり、ただし全ての組の駆動ギヤ半径と従動ギヤ半径の和は一定であるため、同時に駆動ギヤ半径も異なり、また一部の領域の歯、または連続した歯が欠歯され（歯がない状態を言う）、ただしリバース軸の回転時には唯一一組のギヤが噛合うために、ニップ圧力は複数のギヤ間でスイッチしながら、各リバース従動ギヤ半径に応じて高低に変動し、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高低のニップ圧力のほぼ平均値となり、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となるため、前記の搬送力と摩擦力を生じさせるニップ圧力が後者のほうが低くなるために二枚目のシートの分離性能が向上する。
【００３４】
上記実施形態におけるシート搬送方法において、リバースローラ側に向かってリバース従動ギヤ半径が大きいことを特徴とする。
図１では、リバース従動ギヤ３ａ、３ｂにおいて半径が大きいリバース従動ギヤ３ａがリバースローラ１寄りに取り付けられている。これによりシート搬送時以外にはリバース軸８が鉛直下方に支点９を中心に解除が強いられるＦＲＲシート搬送方法において（特に画像形成装置におけるバンク給紙ユニット等では解除が必須とされる）、本実施形態におけるシート搬送方法では、リバース従動ギヤ３ａ、３ｂはリバース駆動ギヤ４ａ、４ｂに対し、ギヤの幾何学的な障害になり得ず（すなわち、支点９から遠い距離にあるリバース従動ギヤ３ａは、半径が大きくても解除の際の角度と距離との積で定義される円弧長が、半径がより小さいリバース従動ギヤ３ｂの場合の円弧長よりも大きいために空間の余裕がある）、リバース軸８は完全に降り、従って上記実施形態に示すように、密着力が働くシートに対し、高い分離性能を持ちながら、さらにシート搬送時以外に強いられるリバース軸８の解除性能を有するシート搬送方法が成立する。
【００３５】
次に、他の実施形態におけるシート搬送方法を説明する。
図４は本発明に係る他の実施形態のシート搬送方法を行うためのシート搬送装置におけるカサ歯車を示す図である。なお、他の構成は図１と同様であるので、図示を省略した。
【００３６】
この実施形態におけるシート搬送方法は、上記実施形態におけるシート搬送方法において、いずれのリバース従動ギヤ３ｃ、３ｄも、リバース軸８の支点９側に小径なカサ歯車形状を有し、かついずれのリバース駆動ギヤ４ｃ、４ｄも、リバース軸８の支点９側に大径なカサ歯車形状を有している。
【００３７】
図４では、リバース従動ギヤ３ｃ、３ｄがリバース駆動ギヤ４ｃ、４ｄに対向するように配置され、かつリバース従動ギヤ３ｃ、３ｄは、図４では図示していないが向かって右側にある支点９（図１参照）に向かって小径な半径を有するカサ歯車形状を有し、かつリバース駆動ギヤ４ｃ、４ｄは、同様に図示しないが向かって右側にある支点９に向かって大径な半径を有するカサ歯車形状を有する。これよりシート搬送時以外にはリバース軸８が鉛直下方に支点を中心に解除が強いられるＦＲＲシート搬送方法において、本実施形態におけるシート搬送方法では、リバース従動ギヤ３ａ、３ｂはリバース駆動ギヤ４ａ、４ｂに対し、ギヤの持つ厚みによる幾何学的な障害が無くなり（すなわちギヤ幅に関し、平歯に比べカサ歯のほうが、解除するための空間的な余裕度が生まれるため）、リバース軸８は確実に降り、従って上記実施形態に示したように、密着力が働くシートに対し、高い分離性能を持ちながら、さらにシート搬送時以外に強いられるリバース軸の解除性能を有するシート搬送方法が成立する。
【００３８】
また、上述した実施形態において、全てのリバース駆動ギヤ同士及び全てのリバース従動ギヤ同士が一体成型加工品であることが好ましい。
このように一体成型加工品とすることにより、複数のリバース従動ギヤならびにリバース駆動ギヤのギヤ位相調整が省略され、ならびにすべてのギヤが独立な場合に発生する各々をリバース軸へ固定する手段数も軽減される（イモビスによる一点止め）。
これより上述した実施形態のシート搬送方法に示すように、密着力が働くシートに対し、高い分離性能を持ちながら、さらにギヤ位相調整、及び作業数の軽減が実施されるシート搬送方法が成立する。
【００３９】
図５はＰＢ搬送とＰＢ分離との実験結果を示す図である。
図５に示すように、最大半径を有するリバース従動ギヤにおけるギヤ噛合い時間の中で最小な噛合い時間を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ニップ幅を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ことが好ましい。
ＰＢＬＴ ≧ ＮＩＰ ／ ＶＲ ・・・（９）
【００４０】
表１に説明した実験結果に対し、最小噛合い時間ＰＢＬＴを０．５から１．５まで振ったときの実験結果を図５に示す。ただし単位は秒／（ＮＩＰ／ＶＲ）であるため無次元数である。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、これ以上の最小噛合い時間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（９）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。
この実施形態のシート搬送方法により、上述したシート搬送方法に対し高い分離性能保持のための十分条件を考慮した、シート搬送方法が成立する。
【００４１】
また、最大半径を有するリバース従動ギヤにおける、最小歯部分による最小噛合い時間をＰＢＬＴとするとき、フィードローラとリバースローラが接する、シート搬送方向に渡るニップ幅を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ことが好ましい。
ＰＢＬＴ ＝ ＮＩＰ ／ ＶＲ ・・・（１０）
【００４２】
図５に示すように、（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。シートの搬送にとっては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）。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。これより図５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、最小噛合い時間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（１０）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。
以上より、上述した実施形態のシート搬送方法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、シート搬送方法が成立する。
【００４３】
図６は小歯幅の概念図である。
全てのリバース駆動ギヤ及びリバース従動ギヤに対し、欠歯部分前後の歯幅が他の歯幅よりも狭いことが好ましい。
図６に示すように（他の歯幅よりも小歯幅を有する）小歯幅１１を、欠歯部分の前後に施すことで、複数の組間のギヤのスイッチング時のニップ圧力の大きなオーバーシュートが回避され、安定なニップ圧力ＰＢの高低変動が達成される。安定なニップ圧力変動は、高低のニップ圧力の特に最小噛合い時間ＰＢＬＴの精度を維持し高い分離性能の保証につながるとともに、突発的なニップ圧力値がないために他の機器の平常・耐久動作をも保証する。従って上述した実施形態におけるシート搬送方法に示すような、密着力が働くシートに対する高い分離性能に対し、該当性能及び、他の機器の動作・耐久保証をも考慮したシート搬送方法が成立する。
【００４４】
上述した実施形態のシート搬送方法において、リバース駆動ギヤ及びリバース従動ギヤがリバース軸方向に沿って可動であることが好ましい。
すなわち、式（３−１）に基づき、支点からリバースローラまでの距離Ｌ４が可動するため、第一因子Ｋの大きな変化が可能になり、高低のニップ圧力ＰＢの相対的な調整幅が増加する。例えば、密着力が働かない場合でも、高い摩擦係数を有する一枚のシート搬送においては、高い搬送力を必要とする。この場合、例えば複数のギヤごと、支点からできるだけ遠い位置にシフトさせることにより高低のニップ圧力は相対的に高くなり、従って比例して搬送力も増加し、確実な一枚のシート搬送が達成される。すなわち上記実施形態で説明した、高い密着力分離性能を有したシート搬送方法に対し、広範囲なニップ圧力調整幅を有するシート搬送方法が実施される。
【００４５】
図７は本発明のシート搬送装置を備えた画像形成装置の一例の概略図である。
図７に示すように、この画像形成装置は、原稿から画像を読み取る画像読取部２１と、読み取った画像をシート上に形成する画像形成部２２と、画像形成部にシートを供給する、第１から第４給送トレイ２４〜２７及び手差し給送トレイ２３とを備えている。そして、第１から第４給送トレイ２４〜２７及び手差し給送トレイ２３には、上述した何れかのシート搬送装置が用いられている。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１又は８の発明によれば、半径の異なる複数のリバース従動ギヤ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ほぼ平均値となり、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ため、ほぼ高低のほぼ平均値としてニップ圧力ＰＢを設定した従来のＦＲＲシート搬送方法に比べ、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方法が達成できる。またすなわちペーパーフリー化の一助になる。
【００４７】
また、請求項２の発明によれば、請求項１における作用効果に加え、複数のリバース従動ギヤの配置ならびに半径によって生じる、シート搬送時以外にリバース軸が鉛直下方に解除される際のギヤの幾何学的な障害が、半径が大きいリバース従動ギヤがリバースローラ寄りに配置することでなくなり、従って密着力が働くシートに対し、高い分離性能を持ちながら、さらにシート搬送時以外のリバース軸の解除性能を有するシート搬送方法が達成できる。
【００４８】
また、請求項３の発明によれば、請求項２における作用効果に加え、本請求項はリバース従動ギヤの幅に関し生じるリバース軸解除時のギヤの幾何学的な障害が、向きを指定したカサ歯車を使うことで幅とそれに垂直な方向の空間的な余裕度を発生させるためになくなり、従って請求項２以上に、シート搬送時以外のリバース軸の解除性能を高めたシート搬送方法が達成できる。
【００４９】
また、請求項４の発明によれば、請求項１から２までのいずれかの作用効果に加え、複数のリバース従動ギヤ、ならびにリバース駆動ギヤが一体であるため、面倒なギヤ位相調整や、またギヤ取り付け時の部品点数をも減らすことが可能になる。
【００５０】
また、請求項５の発明によれば、請求項１から４までのいずれかの作用効果に加え、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。
【００５１】
また、請求項６の発明によれば、請求項１から５の作用効果に加え、ニップ圧力変動前後のギヤ歯が、ニップ圧力のオーバーシュートの低減に寄与するための形状を有するため、高い密着分離性能の保持のみならず、他の機器の誤動作や、耐久時間減少も回避される。
【００５２】
また、請求項７の発明によれば、請求項１から６の作用効果に加え、複数のリバース従動ギヤならびにリバース駆動ギヤが可動なため、広範囲なニップ圧力調整幅を有するシート搬送方法が達成でき、際立った特殊シート（例えば高摩擦係数シートなど）に対し、シート搬送、分離が可能となる。
【００５３】
また、請求項９の発明によれば、請求項８におけるシート搬送装置を有す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】本発明に係る一実施形態のシート搬送方法を示す図である。
【図２】（Ａ）は図１中のＹ−Ｙ線断面図、（Ｂ）は同Ｘ−Ｘ線断面図である。
【図３】図１のシート搬送方法におけるタイミングチャートである。
【図４】本発明に係る他の実施形態のシート搬送方法におけるカサ歯車を示す図である。
【図５】ＰＢ搬送とＰＢ分離との実験結果を示す図である。
【図６】小歯幅の概念図である。
【図７】本発明のシート搬送方法を適用した画像形成装置の一例の概略図である。
【図８】ＦＲＲシート搬送方法の断面図である。
【図９】ＦＲＲシート搬送方法の断面における力の釣り合い図である。
【図１０】ＦＲＲシート搬送方法の長手方向における力の釣り合い図である。
【図１１】ＦＲＲシート搬送方法における作動線図である。
【符号の説明】
１ リバースローラ
２ トルクリミッタ
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ リバース従動ギヤ
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ リバース駆動ギヤ
８ リバース軸
４１ 欠歯部分

Claims (9)

1. 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との間に送られるシートを、その枚数に応じた摩擦力により選択的に搬送しあるいは戻すことにより、不送り及び重送を防止するＦＲＲ方式のシート搬送方法において、
   リバース軸へ回転を伝達する駆動ギヤ及び従動ギヤの組が少なくとも二組以上あって、かつ各組のこれらギヤに対し駆動ギヤもしくは従動ギヤが、ギヤ一周に対し一歯分もしくは複数歯分からなる欠歯部分を有し、さらに回転する各組のギヤが、いずれの瞬間も唯一一組のギヤの歯部分によって歯合すると共に、
   各従動ギヤの半径が異なり、かつ各駆動ギヤ半径及び従動ギヤ半径の和が一定であって、かつ各駆動ギヤ及び従動ギヤをリバース軸方向に密接に配置することを特徴とするシート搬送方法。
2. 請求項１におけるシート搬送方法において、リバースローラ側に向かって順に従動ギヤ半径が大きいことを特徴とするシート搬送方法。
3. 請求項２におけるシート搬送方法において、いずれの従動ギヤも、リバース軸の支点側に向かって小径なカサ歯車形状を有し、かついずれの駆動ギヤも、リバース軸の支点側に向かって大径なカサ歯車形状を有していることを特徴とするシート搬送方法。
4. 請求項１〜２の何れかに記載のシート搬送方法において、全ての駆動ギヤ同士、及び全ての従動ギヤ同士が一体成型加工品であることを特徴とするシート搬送方法。
5. 請求項１〜４の何れかに記載のシート搬送方法において、その半径が最大となる従動ギヤに対し、ギヤの噛合い時間の中で最小な噛合い時間を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をＮＩＰ、リバースローラ線速を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シート搬送方法。
6. 請求項１〜５の何れかに記載のシート搬送方法において、全ての駆動ギヤ及び従動ギヤについて、欠歯部分前後の歯幅が他の歯幅に比べ狭いことを特徴とするシート搬送方法。
7. 請求項１〜６の何れかに記載のシート搬送方法において、駆動ギヤ及び従動ギヤがリバース軸方向に沿って可動であることを特徴とするシート搬送方法。
8. 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との間に送られるシートを、その枚数に応じた摩擦力により選択的に搬送し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、
   リバース軸へ回転を伝達する駆動ギヤ及び従動ギヤの組が少なくとも二組以上あって、かつ各組のこれらギヤに対し駆動ギヤもしくは従動ギヤが、ギヤ一周に対し一歯分もしくは複数歯分からなる欠歯部分を有し、さらに回転する各組のギヤが、いずれの瞬間も唯一一組のギヤの歯部分によって歯合すると共に、
   各従動ギヤの半径が異なり、かつ各駆動ギヤ半径及び従動ギヤ半径の和が一定であって、かつ各駆動ギヤ及び従動ギヤがリバース軸方向に密接に配置されていることを特徴とするシート搬送装置。
9. 請求項８に記載のシート搬送装置を有する画像形成装置。

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