JP2006083551A - カバー開閉機構及び該カバー開閉装置を備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 カバー閉時におけるカバーに対する制動力不足を解消するカバー開閉機構を提供する。
【解決手段】 回動することにより開閉するカバーの開閉機構において、カバー３の支点部４側の端部に、溝部２１を形成し、溝部２１の両側に外歯形状のギア部２２と内歯形状のギア部２３を形成する。また溝部２１内に回転可能にギア２４を設け、このギア２４と同軸上にオイルダンパー２５を設ける。カバー３が大きく開いた状態ではギア２４は径の小さい方のギア部２２と噛合い、カバー３が閉状態に近い位置でギア２４は径の大きい方のギア部２３と噛合う。オイルダンパー２５からの負荷は、ギア２４がギア部２２と噛合っているときは小さい制動力となり、ギア２４がギア部２５と噛合っているときには大きい制動力となる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子写真プリンタやファクシミリ装置等におけるカバーの開閉機構および該カバー開閉装置を備えた画像形成装置に関する。

従来、電子写真プリンタやファクシミリ装置等においては、用紙がジャムした場合のジャム用紙の除去あるいは内蔵部品の交換等のために、カバーが開閉可能に設けられている。こうした装置において、カバーは通常、回動可能に設けられているために、開いた状態から自然落下によってカバーが閉じる際に、ユーザーが手を挟まれて怪我をしたり、部品を破損したりする惧れがある。これを防止するためにカバーの閉動作を制動するようにした技術が例えば、特開平７−１０２８５０号公報に開示されている。

上記公報に開示されるものは、カバーの回動中心を回転中心とする太陽ギアを形成し、カバーを閉じる際にオイルダンパーに結合された遊星ギアを太陽ギアと噛み合わせることにより、カバーの閉動作にブレーキをかけ、カバーをゆっくり閉じるようにするものである。
特開平７−１０２８５０号公報

しかしながら上記公報に開示される従来の技術においては、オイルダンパーで発生する一定のトルクを遊星ギアで太陽ギアに伝達するだけである。カバーは、大きく開いた状態では制動のために大きなトルクを必要としないが、閉じた状態に近くなると、制動に大きなトルクを必要とする。上記従来の技術では、カバーに対して常に一定のトルクが加えられているだけなので、カバーが閉じた状態に近い状態では、制動力が不足してカバーが勢いよく閉じることになる。

これは軽量なカバーではとくに問題はないが、ある程度の重量のあるカバーの場合は、ユーザーが手を挟まれて怪我をしたり、部品を破損したりする惧れがある。

図１０はカバーの閉時にカバーの制動に必要なトルクを示すグラフである。同図に示すように、カバーの制動に必要なトルクＰは、カバーが全開のときに最も小さく、閉じるに従って大きくなる。これはカバーの閉動作に伴ってカバーの自重により回動支点に加わるトルクが増加するためである。上記従来のオイルダンパーによる制動力Ｑは、図に示すように一定であるため、カバーが閉状態に近づくと、斜線で示すように、制動力不足が発生する。

上記課題を解決するために、本発明は、回動することにより開閉するカバーの開閉機構において、前記カバーを制動するための負荷を供給する負荷供給部と、 前記負荷供給部からの負荷を前記カバーの回動角度に応じて変化させて前記カバーに伝達する負荷変換手段とを設けたことを特徴とする。

負荷変換手段としては、カバーの回動中心を中心として回転し、径の異なる複数のギア部を有する第１のギア機構と、負荷供給部から負荷を供給され、第１のギア機構のいずれかのギア部を噛合する第２のギア機構とから構成するようにする。

そして、第１のギア機構は、径の異なる複数のギア部で構成し、第２のギア機構は、カバーが大きく開いているときには第１のギア機構のうちの径の小さいギア部と噛合し、カバーが閉じる方向に回動するにしたがって順次径の大きいギア部と噛合するようにする。

上記構成の本発明によれば、カバーが閉動作を行うにつれて、負荷供給部から供給される負荷が大きくなるように変化してカバーに伝達される。したがってカバーが閉状態に近づいても十分な制動力が得られ、ユーザが怪我をすることも、部品が破損する惧れもなくなる。

以下、本発明を実施するための形態を図面に従って説明する。以下に説明する実施の形態では、画像形成装置に設けられるカバー開閉機構について説明する。図１は本発明の第１実施の形態によるカバー開閉機構を備えた画像形成装置を示す側面図である。

図１において、画像形成装置１の筐体内には画像形成部２が設けられており、その上部にカバー３が支点部４を中心に回動可能に設けられている。画像形成部２には、感光ドラム５、現像ユニット６等が配設され、記録媒体に対してトナー画像を形成する。カバー３の下部にはＬＥＤを具備する露光器７が設けられ、帯電された感光ドラム５に対して露光するようになっている。

筐体の下部には、記録媒体８を収容する媒体カセット９が配設され、その先端上部に記録媒体８を１枚ずつ繰出すホッピングローラ１０が設けられている。ホッピングローラ１０により繰出された記録媒体８は、画像形成部２の下方に搬送され、感光ドラム５と転写ローラ１１の間を通過する。このとき感光ドラム５上のトナー画像が記録媒体８に転写される。

画像形成部２の左側には定着器１２が設けられている。定着器１２は加熱ローラと加圧ローラで構成され、トナー画像を記録媒体８上に定着させる。定着器１２の左方には排出搬送路１３が形成され、トナー画像を定着された記録媒体８がここを搬送され、カバー３上部の載置部１４へ送り出されることにより、記録媒体８が排出される。

カバー３の支点部４側端部には、カバー３の閉動作に制動を加える制動機構２０が設けられている。制動機構２０について図２を用いて詳細に説明する。図２は第１の実施の形態の要部を示す側面図である。

図２において、カバー３の支点部４側の端部３ａには、支点部４を中心とする円弧状の溝部２１が形成され、溝部２１の内側に外歯形状でθ１の範囲に形成されたギア部２２と、溝部２１の外側に内歯形状でθ２の範囲に形成されたギア部２３とが形成されている。ギア部２２とギア部２３はともに支点部４を中心とする円弧形状で、ギア部２３の方がギア部２２よりも歯数が多くなっている。すなわち、θ１の範囲よりもθ２の範囲の方が広く形成されている。θ１の範囲とθ２の範囲は隣接しているが、互いに重ならない関係にある。

溝部２１の中に入り込んだ状態でギア２４が設けられている。ギア２４はギア部２２とギア部２３の両方に噛合可能であるが、両方に同時に噛合うことはない。ギア２４には負荷供給部としてのオイルダンパー２５が設けられている。すなわち、オイルダンパー２５の負荷がギア２４に伝達され、ギア２４からさらにギア部２２またはギア部２３に伝達されるようになっている。ギア２４およびオイルダンパー２５は図示しない画像形成装置１のフレームに固定されている。

次に第１の実施の形態におけるカバー３の開閉動作をさらに図３に従って説明する。図３はカバーの開閉動作を示す側面図である。カバー３が最大に開いている状態では、カバー３は図２に示す二点鎖線ａに平行な位置にある。二点鎖線ａは垂直方向よりやや左側に傾いており、カバー３はこの位置で開状態を維持する。この状態では溝部２１内のギア２４は径の小さい方のギア部２２と噛合っている。

この状態からカバー３を閉じ始めると、ギア２４はギア部２２と噛合って回転する。このときオイルダンパー２５のトルクがギア２４を介してギア部２２に伝達され、カバー３の閉動作に対して制動力を与える。カバー３がθ１の範囲を回動すると、図３に示すように、ギア２４はギア部２２と噛合いを外れ、今度は径の大きい方のギア部２３と噛合うようになる。

カバー３がさらに図３における時計回り方向に回動すると、ギア２４はギア部２３と噛合って回転する。このときオイルダンパー２５のトルクがギア２４を介してギア部２３に伝達され、カバー３の閉動作に対して制動力を与える。カバー３がθ２の範囲を回動すると完全に閉じた状態になる。

ギア２４がギア部２２と噛合っているときにカバー３に掛かる制動力と、ギア２４がギア部２３と噛合っているときにカバー３に掛かる制動力は、径の小さいギア部２２と径の大きいギア部２３とのピッチ円半径差でモーメントの違いが発生し、ギア２４がギア部２３と噛合っているときにカバー３に掛かる制動力の方が、ギア２４がギア部２２と噛合っているときにカバー３に掛かる制動力よりも大きくなる。

図４は第１の実施の形態におけるカバーに対する制動力を示すグラフである。図４において、カバー３の位置がθ１の範囲内ではギア部２２を介してカバー３に制動力Ｐ１がかかり、カバー３の位置がθ２の範囲内ではギア部２３を介してカバー３に制動力Ｐ２が掛かる。図４において斜線の部分が制動力が不足している範囲である。

このようにカバー３の位置によって異なる大きさの制動力がカバー３に掛かるので、制動力が不足する範囲と不足する大きさが図１０に示す従来の例と比較して大幅に減少する。とくにカバー３が完全に閉じる直前の制動力の不足を大幅に減少できるので、カバー３の落下によりユーザが怪我をすることも、部品が破損する惧れもなくなる。

次に第２の実施の形態を説明する。図５は第２の実施の形態の要部を示す側面図、図６は第２の実施の形態の要部を示す正面図、図７は第２の実施の形態の第１ギア機構を示す側面図である。これらの図において、カバー３の支点部４側の端部３ａには、第１ギア機構３１が設けられている。第１ギア機構３１には、それぞれ支点部４を中心とする円弧部３２、３３、３４が形成されている。円弧部３２の半径は最も小さく、円弧部３４の半径は最も大きく、円弧部３３はそれらの中間の大きさである。なお支点部４は支持部４ａにより装置筐体に支持されている。円弧部３２、３３、３４は第１ギア機構３１として支点部４を中心にカバー３と一体に回転する。

３つの円弧部３２、３３、３４上にはそれぞれギア部３５、３６、３７が形成されている。ギア部３５、３６、３７は放射方向に互いに重ならない位置に形成されている。即ち、図５、図７に示すように、ギア部３５はθ１の範囲に、ギア部３６はθ２の範囲に、ギア部３７はθ３の範囲にそれぞれ形成されている。またこれらのギア部３５、３６、３７の位置関係は、カバー３が閉じるときに回動方向（図５、図７における時計回り方向）に、径の大きいギア部３７から次第に径の小さいギア部３６さらにギア部３５に並ぶように配設されている。

第１ギア機構３１に対向して第２ギア機構４１が設けられている。第２ギア機構４１は、３つのギア４２、４３、４４から構成される。これらのギア４２、４３、４４は一体に回転し、ギア４２は第１ギア機構３１の円弧部３２に対向し、ギア部３５と噛合い可能であり、ギア４３は第１ギア機構３１の円弧部３３に対向し、ギア部３６と噛合い可能であり、ギア４４は第１ギア機構３１の円弧部３４に対向し、ギア部３７と噛合い可能である。

第２ギア機構４１は、負荷供給部としてのオイルダンパー４５を介して支持部４６に回転可能に設けられている。すなわち、第２ギア機構４１が回転する際にオイルダンパー４５による負荷が第２ギア機構４１に伝達されるようになっている。

次に第２の実施の形態におけるカバーの開閉動作を説明する。カバー３が最大に開いている状態では、第２ギア機構４１の最大径のギア４２が第１ギア機構３１のギア部３５と噛合っている。この状態からカバー３を閉じ始めると、ギア４２はギア部３５と噛合って回転する。このときオイルダンパー４５のトルクがギア４２を介してギア部３５に伝達され、カバー３の閉動作に対して制動力を与える。

カバー３がθ１の範囲を回動すると、ギア４２はギア部３５と噛合いを外れ、今度は第２ギア機構４１の径の中間のギア４３が第１ギア機構３１のギア部３６と噛合うようになる。このときオイルダンパー４５のトルクがギア４３を介してギア部３６に伝達され、カバー３の閉動作に対して制動力を与える。

ギア４２がギア部３５と噛合っているときにカバー３に掛かる制動力と、ギア４３がギア部３６と噛合っているときにカバー３に掛かる制動力は、径の小さいギア部３５とそれよりも径の大きいギア部３６とのピッチ円半径差でモーメントの違いが発生し、ギア４３がギア部３６と噛合っているときにカバー３に掛かる制動力の方が、ギア４２がギア部３５と噛合っているときにカバー３に掛かる制動力よりも大きくなる。

カバー３がさらにθ２の範囲を閉じる方向に回動すると、ギア４３はギア部３６と噛合いを外れ、今度は第２ギア機構４１のギア４４が第１ギア機構３１のギア部３７と噛合う。このときオイルダンパー４５のトルクがギア４４を介してギア部３７に伝達され、カバー３の閉動作に対して制動力を与える。このとき、ギア４３がギア部３６と噛合っているときにカバー３に掛かる制動力よりも大きな制動力がカバー３の閉動作に対して掛かる。ギア４４がギア部３７と噛合い始めてからθ３の範囲を回転すると、カバー３は完全に閉じた状態になる。

図８は第２の実施の形態におけるカバーに対する制動力を示すグラフである。図８において、制動力Ｐ４は、ギア４２がギア部３５に噛合っているときにカバー３にかかる制動力であり、制動力Ｐ５は、ギア４３がギア部３６に噛合っているときにカバー３にかかる制動力であり、制動力Ｐ６は、ギア４４がギア部３７に噛合っているときにカバー３にかかる制動力である。図８において斜線の部分が制動力が不足している範囲である。

このようにカバー３の位置によって３段階に異なる大きさの制動力がカバー３に掛かるので、制動力が不足する範囲と不足する大きさが第１の実施の形態と比較しても大幅に減少し、カバー３の落下によるユーザの怪我および部品の破損を防止することができる。またカバー３閉時の制動力不足を解決するだけでなく、カバー閉動作全体において制動力の過不足を最小限にすることが可能で、理想的な大きさの制動力に近づき、ユーザによるカバー３の閉動作が非常にやり易くなる。

上記第２の実施の形態では、第１ギア機構３１および第２ギア機構４１はそれぞれ３つのギア部およびギアを設けた例で説明したが、第１ギア機構および第２ギア機構にさらに多くのギア部およびギアを設けて、カバー３に掛かる制動力をより多段階に切り替えるようにしてもよい。カバー３に掛かる制動力をより多段階に切り替えるようにすれば、さらにカバー閉動作全体における制動力の過不足がさらに小さくなる。

また負荷供給部として、上記の例ではオイルダンパーを用いたが、これ以外にトルクリミッタを用いるようにしてもよい。図９はトルクリミッタを用いたカバー開閉機構を示す側面図である。図９において、第２ギア機構４１とともにトルクリミッタ５０が設けられている。トルクリミッタ５０は、反時計回り方向（矢印ａ方向）の回転でトルクを発生し、時計回り方向（矢印ｂ方向）の回転でトルクフリーとなる。

このようなトルクリミッタ５０を用いることにより、第２の実施の形態と同様に多段階的に制動力に切り替えが可能となるとともに、カバー３を開けるときにユーザが制動力を感じることなく楽に開けることができるようになる。

本発明の第１実施の形態によるカバー開閉機構を備えた画像形成装置を示す側面図である。 第１の実施の形態の要部を示す側面図である。 カバーの開閉動作を示す側面図である。 第１の実施の形態におけるカバーに対する制動力を示すグラフである。 第２の実施の形態の要部を示す側面図である。 第２の実施の形態の要部を示す正面図である。 第２の実施の形態の第１ギア機構を示す側面図である。 第２の実施の形態におけるカバーに対する制動力を示すグラフである。 トルクリミッタを用いたカバー開閉機構を示す側面図である。 カバーの閉時にカバーの制動に必要なトルクを示すグラフである。

符号の説明

３ カバー
２１ 溝部
２２、２３ ギア部
２４ ギア
２５、４５ オイルダンパー
３１ 第１ギア機構
３５、３６、３７ ギア部
４１ 第２ギア機構
４２、４３、４４ ギア
５０ トルクリミッタ

Claims (8)

1. 回動することにより開閉するカバーの開閉機構において、
   前記カバーを制動するための負荷を供給する負荷供給部と、
   前記負荷供給部からの負荷を前記カバーの回動角度に応じて変化させて前記カバーに伝達する負荷変換手段とを設けたことを特徴とするカバー開閉機構。
2. 前記負荷変換手段は、前記カバーの回動中心を中心として回転し、径の異なる複数のギア部を有する第１のギア機構と、
   前記負荷供給部から負荷を供給され、前記第１のギア機構のいずれかのギア部を噛合する第２のギア機構とから構成される請求項１記載のカバー開閉機構。
3. 前記第１のギア機構は、径の異なる複数のギア部で構成され、
   前記第２のギア機構は、前記カバーが大きく開いているときには前記第１のギア機構のうちの径の小さいギア部と噛合し、前記カバーが閉じる方向に回動するにしたがって順次径の大きいギア部と噛合する請求項２記載のカバー開閉機構。
4. 前記第２のギア機構は単一のギアで構成され、前記第１のギア機構は、前記単一のギアと前記カバーの回動中心側で噛合するギアと前記カバーの回動中心側の反対側で噛合するギアとを有する請求項３記載のカバー開閉機構。
5. 前記第１のギア機構は、径の異なる複数のギア部で構成され、前記第２のギア機構は、前記複数のギア部にそれぞれ噛合する複数のギア部を有する請求項３記載のカバー開閉機構。
6. 前記負荷供給部はオイルダンパーである請求項４または５記載のカバー開閉機構。
7. 前記負荷供給部はトルクリミッタである請求項４または５記載のカバー開閉機構。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載のカバー開閉機構を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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