JP2005067892A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 着脱自在のユニットを装置本体の所定の位置に勢いよく挿入しても、その勢いを良好に減衰させ、ユニット固定用係合部の破損等を防止する画像形成装置を提供する。また、更に各種サイズの用紙を積載可能な給紙カセットを有する場合であっても、積載された用紙の位置ずれを防止する画像形成装置を提供する。
【解決手段】 ユニット（給紙カセット）２の外面及び画像形成装置本体１のユニット挿入部１６の内面１７のいずれか一方にはユニット２の挿入方向に沿ってラック２０を設け、他方にはラック２０に対応する位置にラック２０と係合するピニオン１０を設け、ピニオン１０に、その回転力を減衰する回転減衰手段（ロータリーダンパー又は遠心ブレーキ）１１又は２５を設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、装置本体に対して着脱自在な給紙カセットやトナーコンテナ等のユニットを備え、ユニットを勢いよく画像形成装置に挿入しても、ユニットに設けられた装置本体との固定用係合部が破損等することを防止し、ユニットを無事に装着できる画像形成装置に関するものである。

一般的に、画像形成装置においては、給紙カセットやトナーコンテナ等の種々のユニットが装置本体に対して着脱自在に備えられている。これらのユニットは、給紙や現像などの各工程においてトラブルを生じないようにするために、画像形成装置本体の定位置に精度良く確実に装着する必要がある。例えば、トナーコンテナの装着位置が悪いと、トナー供給不良が発生する可能性があり、給紙カセットの装着位置が悪いと、斜め給紙や紙詰まりが発生する可能性がある。

そこでこれらの画像形成装置は、画像形成装置本体のユニット挿入部にレールを設けてユニットがレールに沿って定位置まで挿入されるようにするだけでなく、ユニットの挿入完了時点において、ユニットに設けられた係合部と画像形成装置本体に設けられた係止部とが係合するようにして、ユニットを確実に画像形成装置本体の定位置に装着して固定できるようにしている。

しかし、この係合部は一般に破損しやすいものであり、そのためユニットを画像形成装置に勢いよく装着すると破損してしまう可能性がある。また、特にユニットが各種サイズの用紙を収納可能なユニバーサルタイプの給紙カセットである場合には、給紙カセットを装置本体に乱暴に装着すると、その内部に積載した用紙の端面を規制するガイド板の位置がずれてしまい、斜め給紙等の給紙不良や紙詰まりにつながるという問題もある。例えば、その給紙カセットを勢いよく画像形成装置本体に挿入して、装置本体の挿入部奥側壁面に突き当たったときに、収容されている用紙の束が慣性力により挿入方向に移動し続けようとしてガイド板に強い衝撃を与えるため、対のガイド板をラックとピニオンを使用して連動させるようにしているものでは、その一方のガイド板に加わる強い衝撃によりラックとピニオンの噛み合いが外れたり、それらの噛み合い部分が破壊されてしまったりすることがあり、このようになると、ガイド板が本来持つ用紙の位置規制能力が失われてしまうため、用紙が正規の位置に対してその挿着方向にずれてしまうので、横レジスト不良が発生してしまうという問題点があった。

この改善策として、図７に示すように、給紙カセット３０を装置本体４０に矢印Ａ方向に挿着する際に、その給紙カセット３０が所定のセット位置に達する前にその給紙カセット３０に所定のストロークで接してその挿着力を減衰させるダンパ４１を装置本体４０に取り付けることにより、用紙Ｐを一杯に収容した給紙カセット３０を装置本体４０の所定のセット位置に勢いよく挿入してセットしても、その給紙カセット３０が所定のセット位置に到達する前にダンパ４１によりその挿着力が減衰されるようにし、これによりそこに収容されている用紙Ｐが大きな慣性力を受けてガイド板３９に強い衝撃を与えることがなく、用紙の横レジスト不良の発生を防止するようにした技術が知られている（特許文献１）。
特開平９−２１６７３８号公報

しかしながら、上記技術においては、ダンパ４１が給紙カセット３０の挿入に対して同一直線上に稼動するように構成されているため、給紙カセット３０を装置本体４０に対してある一定以上の勢いを超えて挿入した場合、給紙カセット３０がダンパ４１に直接衝突することとなり、その結果給紙カセット３０に衝撃力が加わり、給紙カセット３０に設けられた係合部が破損する可能性があり、また、ガイド板３９に衝撃力が加わり、ガイド板３９の位置ずれによる給紙不良等の不具合が発生する可能性がある。

従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、着脱自在のユニットを装置本体の所定の位置に勢いよく挿入しても、その勢いを良好に減衰させ、ユニット固定用係合部の破損等を防止する画像形成装置を提供することを目的とする。また、更に各種サイズの用紙を積載可能な給紙カセットを有する場合であっても、積載された用紙の位置ずれを防止する画像形成装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明はかかる課題を解決するために、装置本体に対して着脱自在なユニットを備え、該ユニットが有する係合部と前記装置本体に設けられた係止部とが係合することにより前記ユニットを前記装置本体の定位置に装着可能とした画像形成装置であって、前記ユニットの外面及び前記装置本体の前記ユニット挿入部内面のいずれか一方には前記ユニットの挿入方向に沿ってラックを設け、他方には前記ラックに対応する位置に前記ラックと係合するピニオンを設け、前記ピニオンに、その回転力を減衰する回転減衰手段を設けたことを特徴とする画像形成装置を提案する。

このようにすることにより、ユニットを装置本体に勢いよく装着しても、ラックとピニオンが係合している間中、ロータリーダンパー等の回転減衰手段によってピニオンを介してユニットに減衰力を付加することができるため、ラックとピニオンが係合しあう距離をユニット挿入の勢いを充分に減衰できるだけの距離にすることにより、ユニット挿入の勢いを良好に減衰させてユニットを安全に挿入することができ、ユニット固定用係合部の破損等を防止することができる。
なお、ラックはユニット及び画像形成装置本体の一方にユニットの挿入方向に沿って設けられることから、ユニット装着完了の定位置に到達するはるか手前の位置からラックとピニオンを係合させるようにすれば、ユニット挿入時に大きな勢いが付加されてしまう前にユニットに減衰力を付加することができるので、より安全にユニットを挿入することができる。

また、本発明にかかる画像形成装置は、前記ラックと前記ピニオンは、前記ユニットを前記装置本体に対し装着完了位置手前の装着完了位置付近まで挿入すると、前記ラックと前記ピニオンの係合が解除されるよう設けることが好ましい。
これにより、ユニット挿入完了時には、回転減衰手段によってユニットに加えられる負荷が軽くなり、ユーザはユニットの装着完了を知ることができる。

また、本発明にかかる画像形成装置においては、前記ピニオンは装置本体に設けられ、前記ラックは前記ユニットに設けられ、前記装置本体に設けられた前記ユニットの挿入口に、前記ユニットの挿入開始を検出するセンサを備え、前記回転減衰手段の回転軸は、前記センサからの検出信号に基づいて駆動されるモータにより所定の速度で前記ユニットを挿入させる方向に回転され、前記ユニットが挿入完了位置に達すると、前記モータの駆動が停止するようにすることが好ましい。

これにより、装置本体に勢いよくユニットを挿入した場合には、ユニットの挿入速度はより安全に挿入できる一定速度に抑えられる一方で、ユニットを挿入する勢いが足りない場合であっても、モータの駆動により自動的にユニットを移動させ、確実にユニットを装着することができる。

そして、本発明にかかる画像形成装置は、前記ユニットは、種々のサイズの用紙を積載可能な給紙カセットであることを特徴とする。
このようにすることにより、給紙カセットに設けられた画像形成装置本体との固定用係合部の破損防止のみならず、その内部に積載された用紙端面を規制するガイド板等の用紙端面規制部材が給紙カセット挿入時の勢いによって位置ズレし、斜め給紙等の給紙不良が発生することを防止することができる。

本発明では、前記回転減衰手段として、例えば、前記ピニオンに連結され前記ピニオンの回転力を減衰させるロータリーダンパーが用いられ、また、前記回転減衰手段として、前記ピニオンの回転速度が予め規定された回転速度を越えると前記ピニオンにブレーキ力を作用させる渦電流ブレーキを用いるようにしてもよい。

以上記載のごとく、本発明の画像形成装置は、着脱自在のユニットを装置本体の所定の位置に勢いよく挿入しても、その勢いを良好に減衰させ、ユニット固定用係合部の破損等を防止する画像形成装置が得られるという利点がある。また、更に各種サイズの用紙を積載可能な給紙カセットを有する場合であっても、積載された用紙の位置ずれを防止する画像形成装置が得られるという利点がある。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は、本実施例にかかる画像形成装置本体に着脱自在の給紙カセットの斜視図である。
給紙カセット２はその内部に各種サイズの用紙を積載する用紙積載部２２を有しており、破線矢印方向へガイド板２１を移動することによって用紙積載部２２に積載された用紙の端面にガイド板２１を当接させ、用紙端面を規制することにより用紙が定位置に揃った状態で載置される。

給紙カセット２を画像形成装置本体に装着し、画像形成処理を開始すると、用紙積載部２２の定位置に積載された用紙は給送ローラによってその１枚が給送されて、搬送ローラによってレジストローラ（レジスト部）のニップ位置まで運ばれ、ここで一旦保持される。その後、感光体ドラムの回転タイミングに合わせてレジストローラが駆動され、用紙が感光体ドラムと転写ローラのニップ部に送られ、感光体ドラム上のトナー像が用紙上に転写される。その後用紙は定着ユニット（定着ローラ対）に送られて、用紙上の転写像が定着され、排紙トレイに排紙される。
ここで、給紙カセット２の画像形成装置本体への挿入方向は実線矢印で示す方向であり、この方向に沿う外側面２３に、ラック２０が設けられている。

図２は、画像形成装置本体に対して上記の給紙カセット２を挿入する前の状態を上面から見た概略図である。
画像形成装置本体１に設けられた給紙カセット２を装着するための給紙カセット挿入部１６の内壁面１７には、給紙カセット２に設けられたラック２０と対応する位置にピニオン１０が設けられており、ピニオン１０には回転減衰手段として油圧式のロータリーダンパー１１が取り付けられている。また、ロータリーダンパー１１の回転軸１３には、モータ１２が取り付けられており、給紙カセット挿入部１６の内壁面１７の、ピニオン１０が設けられた位置より挿入方向手前側に、反射型のセンサ１４が設けられている。

給紙カセット２を画像形成装置本体１に対して挿入し、その先端がセンサ１４の位置まで到達すると、給紙カセット２が給紙カセット挿入部１６に挿入されたことがセンサ１４により検出される。ここで、給紙カセット２の側面図である図３と図４も参照して、図３、図４においては画像形成装置本体１に設けられたピニオン１０との位置関係を分かりやすくするため、ピニオン１０が破線で描かれている。

いま、センサ１４により給紙カセット２の挿入が検出されると、その信号は図示しない制御部に送られ、制御部からの制御によりモータ１２は駆動を開始し、その駆動力は回転軸１３を介してピニオン１０に伝えられ、これによりピニオン１０は図３の破線矢印方向に一定速度で回転し始める。そして給紙カセット２が更に挿入されると、ラック２０の歯とピニオン１０の歯とが噛み合い、図４に示すように、一定速度で回転するピニオン１０の回転速度に合わせて、ラック２０が挿入方向に移動させられることとなる。すなわち、ラック２０が設けられた給紙カセット２が、一定速度で挿入されることとなる。なお、この速度は、給紙カセット２が給紙カセット挿入部１６の奥側壁面に衝突して、給紙カセット２を画像形成装置本体１の定位置に固定するため給紙カセット２に備えられた係合部（図示せず）が破損したり、ガイド板２１が破線矢印方向に動いて用紙の位置がずれたりしない程度の低速に設定される。

そして、給紙カセット２が装着完了位置まで達し、その先端が、給紙カセット挿入部１６の奥側壁面に設けられた接触センサ１５に接触すると、接触センサは信号を図示しない制御部に送り、その信号を受けて制御部はモータ１２の駆動を停止するよう制御する。これにより、給紙カセット２は確実に装着完了位置まで運ばれ、装着が完了した後は、ピニオン１０の回転は停止する。

図２を参照して、実施例１においてはモータ１２によりピニオン１０を一定速度で回転させるようにしたが、モータ１２を設けずに、ロータリーダンパー１１の減衰力のみで給紙カセット２の挿入の勢いを減衰させるようにしてもよい。
図３も参照して、給紙カセット２を画像形成装置本体１に対して挿入し始めると、給紙カセット２に設けられたラック２０が画像形成装置本体１の給紙カセット挿入部１６に設けられたピニオン１０に近接し、更に挿入すると図４に示すように、ラック２０の歯とピニオン１０の歯が噛み合う。しかし、ピニオン１０にはロータリーダンパー１１が取り付けられているため、ロータリーダンパー１１によってピニオン１０には図３の矢印方向と逆方向に減衰力が付加されることとなる。これにより、給紙カセット２の挿入時の勢いは減衰される。このとき、給紙カセット２を挿入していたユーザは給紙カセット２の挿入方向とは逆向きの負荷を感じることとなる。

その後更に給紙カセット２を挿入し続け、給紙カセット２が装着完了位置手前の装着完了位置付近まで挿入されると、図５に示すようにラック２０の歯とピニオン１０の歯との噛み合いがはずれ、給紙カセット２を挿入していたユーザは負荷を感じなくなり、給紙カセットが装着完了位置付近に達したことを知ることができる。そして、充分にその勢いが減衰された給紙カセット２を、ロータリーダンパー１１からの負荷を受けることなくスムーズに装着完了位置に装着することができる。

このように、ロータリーダンパー１１の減衰力のみによって給紙カセット２の挿入の勢いを減衰する場合は、ラック２０の歯ざおの長さＬを、給紙カセット２の挿入の勢いを十分に減衰できるだけの長さに設定し、それに対応する位置にピニオン１０を設けるようにすれば、給紙カセット２の挿入の勢いを確実に減衰することができ、これにより、給紙カセット２が給紙カセット挿入部１６の奥側壁面に衝突して、その衝撃により給紙カセット２を画像形成装置本体１の定位置に固定するため給紙カセット２に備えられた係合部（図示せず）が破損したり、ガイド板２１が動いて用紙の位置がずれたりすることを防止することができる。

ところで、上述の実施例２で説明したように、ロータリーダンパーを用いた際には、給紙カセット２の挿入時の勢いは減衰されるものの、給紙カセット２を挿入していたユーザが給紙カセット２の挿入方向とは逆向きの負荷を感じて、給紙カセット２が挿入しづらいと思い、給紙カセット２を画像形成装置本体１にさらに強く挿入してしまうという事態が起こり得る。そして、ユーザが給紙カセット２を余りにも強く挿入してしまうと、つまり、ユーザがロータリーダンパー１１の減衰力に勝る挿入力で給紙カセット２を画像形成装置本体に挿入してしまうと、給紙カセット２が給紙カセット挿入部１６の奥側壁面に衝突して、その衝撃により給紙カセット２を画像形成装置本体１の定位置に固定するため給紙カセット２に備えられた係合部が破損することもある。

このような自体を防止するため、ここでは、ロータリーダンパーの代わりに所謂遠心ブレーキ（渦電流ブレーキ）を用いる。この遠心ブレーキは、図２において、ロータリーダンパー１１の位置に配置されており（図２に示すモータ１２は設けられていない）、図６（ａ）に示すように、遠心ブレーキ２５は、固定軸２５ａとこの固定軸２５ａと同軸に配置された回転軸２５ｂとを備え、この固定軸２５ａの外周面にはリング状の導電体２５ｃが装着されている。そして、導電体２５ｃには複数の磁極を有するマグネット体２５ｄが埋め込まれている。図６（ｂ）に示すように、マグネット体２５ｄはリング状の導電体２５ｃの周面に沿って埋め込まれており、Ｎ極及びＳ極に順に磁極２５ｅが配列されている。

図６（ａ）に示すように、回転軸２５ｂにはリング状のローター２５ｆが装着され、ローター２５ｆにはローター２５ｆの周面に沿って誘電体２５ｇが配設され、この誘電体２５ｇは、マグネット体２５ｄと僅かなギャップをおいて対向している。そして、前述の回転軸２５ｂにはピニオン１０（図２）が取り付けられている。

図３に示すように、給紙カセット２を画像形成装置本体１に対して挿入し始めると、給紙カセット２に設けられたラック２０が画像形成装置本体１の給紙カセット挿入部１６に設けられたピニオン１０に近接し、更に挿入すると図４に示すように、ラック２０の歯とピニオン１０の歯が噛み合い、給紙カセット２の挿入に応じてピニオン１０が回転し、これによって回転軸２５ｂが回転して、ローター２５ｆが回転することになる。

前述のように、ローター２５ｆに取り付けられた誘電体２５ｇはマグネット体２５ｄと対向しており、図６（ｃ）に破線で示すように、マグネット体２５ｄの磁極（Ｎ極）２５ｅと磁極（Ｓ極）２５ｅとを通ってローター２５ｆと導電体２５ｃとの間には磁束φが発生する。一方、ローター２５ｆ、つまり、ピニオン１０の回転速度に応じて渦電流ＥＣが誘電体２５ｇに生じ、磁束φと渦電流ＥＣとの間に作用する電磁力によってブレーキ力（トルク）が発生する。

図６（ｄ）を参照すると、いま、ローター２５ｆの回転速度をＲＰＭで表し、トルクをｋｇｃｍで表すと、遠心ブレーキ２５ではローター２５ｆの回転速度が上昇するにつれて線形的にトルク（ブレーキ力）が増加することが分かる。そして、ローター２５ｆの回転速度が低い場合にはトルクがほとんど作用しない。

従って、この実施例３では、給紙カセット２を画像形成装置本体１に挿入する際の挿入速度が、例えば、給紙カセット２に備えられた係合部を破損しない程度の速度まではブレーキ力が作用しないようにローター２５ｆの回転速度とトルクとの関係を予め設定して、遠心ブレーキを配置する。このようにすれば、極めて強い力で給紙カセット２を画像形成装置本体１に挿入したときにのみ、つまり、ローター２５ｆの回転速度が高くなったときのみブレーキ力が作用して給紙カセット２の挿入速度が減衰されることになる。

このようにして、予め規定された速度を越えて給紙カセット２が画像形成装置本体に挿入されると、ブレーキ力が作用するから、給紙カセット２と画像形成装置本体１とが衝突して破損等が生じることを確実に防止できることになる。そして、予め規定された速度以下（つまり、通常の操作による挿入速度以下）ではブレーキ力がほとんど作用しないから、給紙カセット２の挿入に当って操作性が損なわれることがない。

本発明にかかる画像形成装置は、画像形成装置本体に対して着脱自在なユニットを画像形成装置本体に対して勢いよく挿入しても、ユニット挿入の勢いが充分に減衰されるため、ユニットが画像形成装置本体のユニット挿入部奥側に突き当たって画像形成装置本体との係合部が破損するということがなくなるので、従来に比べ係合部を頑丈に作る必要がなくなり、したがって係合部を小型化したり、より安価な材料により形成するなどしてコストダウンにつなげられる可能性がある。

本発明の実施例にかかる、画像形成装置本体に着脱自在の給紙カセットの斜視図である。 画像形成装置本体に対して給紙カセットを挿入する前の状態を上面から見た概略図である。 画像形成装置本体に対して給紙カセットを挿入し始めた状態を説明するための、給紙カセットの側面図である。 画像形成装置本体に対して更に給紙カセットを挿入した状態を説明するための、給紙カセットの側面図である。 画像形成装置本体に対して給紙カセットを装着完了した状態を説明するための、給紙カセットの側面図である。 本発明の画像形成装置で用いられる遠心ブレーキ（渦電流ブレーキ）を説明するための図であり、（ａ）はその構造を示す図、（ｂ）はマグネット体の磁極を示す図、（ｃ）は磁束と渦電流との作用を示す図、（ｄ）は回転速度とトルク（ブレーキ力）との関係を示す図である。 従来の技術を説明するための、画像形成装置本体と給紙カセットを上面から見た概要図である。

符号の説明

１ 画像形成装置本体
２ 給紙カセット
１０ ピニオン
１１ ロータリーダンパー
１２ モータ
１３ 回転軸
１４ センサ
１６ 給紙カセット挿入部
２０ ラック
２１ ガイド板
２５ 遠心ブレーキ（渦電流ブレーキ）

Claims (6)

1. 装置本体に対して着脱自在なユニットを備え、該ユニットが有する係合部と前記装置本体に設けられた係止部とが係合することにより前記ユニットを前記装置本体の定位置に装着可能とした画像形成装置において、
   前記ユニットの外面及び前記装置本体の前記ユニット挿入部内面のいずれか一方には前記ユニットの挿入方向に沿ってラックを設け、他方には前記ラックに対応する位置に前記ラックと係合するピニオンを設け、
   前記ピニオンに、その回転力を減衰する回転減衰手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記ラックと前記ピニオンは、前記ユニットを前記装置本体に対し装着完了位置手前の装着完了位置付近まで挿入すると、前記ラックと前記ピニオンの係合が解除されるよう設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ピニオンは装置本体に設けられ、前記ラックは前記ユニットに設けられ、
   前記装置本体に設けられた前記ユニットの挿入口に、前記ユニットの挿入開始を検出するセンサを備え、
   前記回転減衰手段の回転軸は、前記センサからの検出信号に基づいて駆動されるモータにより所定の速度で前記ユニットを挿入させる方向に回転され、
   前記ユニットが挿入完了位置に達すると、前記モータの駆動が停止することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記ユニットは、種々のサイズの用紙を積載可能な給紙カセットであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の画像形成装置。
5. 前記回転減衰手段として、前記ピニオンに連結され前記ピニオンの回転力を減衰させるロータリーダンパーを用いるようにしたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 前記回転減衰手段として、前記ピニオンの回転速度が予め規定された回転速度を越えると前記ピニオンにブレーキ力を作用させる渦電流ブレーキを用いるようにしたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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