JP2007154925A - 回転制御機構、用紙搬送機構および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価で、音の静かな回転制御機構を提供する。
【解決手段】回転体に固定される回転部材２と、通電により励磁されるソレノイド５と、回動して回転部材２に係合可能なように支持され、ソレノイド５に吸着可能な磁性材料からなる可動部材４と、可動部材４をソレノイド５から離間させる方向に付勢する付勢部材６とからなる回転制御機構１において、回転部材２および可動部材４の少なくとも一方に孔１１，１６を開ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転制御機構、特に画像形成装置の用紙搬送機構のタイミングを制御するための回転制御機構に関する。

従来、画像形成装置の給紙タイミングを制御する用紙搬送機構に用いられる回転制御機構として、磁性材料からなる可動部材をソレノイドで駆動してカムや歯車状の回転部材に係合させ、回転部材の回転を係止するものが公知である。

図９に、従来の回転制御機構４１を示す。回転制御機構４１は、不図示の回転体に固定され、外周に歯列が設けられた円盤状のラチェット歯車（回転部材）４２と、一端がラチェット歯車４２の歯に係合してラチェット歯車４２の回転を係止できる板状のフラッパ（可動部材）４３と、通電により励磁されてフラッパ４３を吸着し、フラッパ４３をラチェット歯車４２に当接させるように回動させるソレノイド４４と、ソレノイド４４が非励磁のときにフラッパ４３をラチェット歯車４２から離間させるばね４５とからなる。

従来の回転制御機構４１では、ソレノイド４４を励磁してフラッパ４３でラチェット歯車４２を係止するときに、フラッパ４３がラチェット歯車４２に衝撃的に当接するため、大きな衝撃音を発するという問題があった。回転制御機構４１において、衝撃を緩和するためにフラッパ４３の動作を遅くすると、ラチェット歯車４２が停止するまでに遅れが生じ、回転制御の機能上好ましくない結果となる。

特許文献１には、回転部材と当接する可動部材の先端に粘弾性部材を取り付けて衝撃を緩和した発明が記載されている。また、特許文献２には、可動部材の表面に弾性薄膜層をコーティングして衝撃を緩和した発明が記載されている。

特許文献１および２の構成では、弾性材料を可動部材に取り付けるので、いずれも製造コストが上昇するという問題がある。
特開平１１−１９５５２５号公報 特開２０００−１１４０３５号公報

そこで、前記問題点に鑑みて、本発明は、安価で、音の静かな回転制御機構を提供すること、並びに、音の静かな用紙搬送機構および画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明による回転制御機構は、回転体に固定される回転部材と、通電により励磁されるソレノイドと、回動して前記回転部材に係合可能なように支持され、前記ソレノイドに吸着可能な磁性材料からなる可動部材と、前記可動部材を前記ソレノイドから離間させる方向に付勢する付勢部材とからなり、前記回転部材および前記可動部材の少なくとも一方に孔を開けたものとする。

この構成によれば、回転部材や可動部材に孔を開けることで、動作時の衝撃によって振動する部分をなくしたので、動作音が小さい。

また、本発明の回転制御機構において、前記可動部材は、前記ソレノイドに吸着される面を含む板状の平板部と、前記平板部の先端に設けられ、前記回転部材に係合可能な爪部とを有し、前記孔は、前記平板部に設けられ、前記平板部の外形の１０％以上、７０％以下の面積を占めてもよい。

この構成によれば、可動部材の強度に影響を与えずにできるだけ大きな孔を開けて、動作音を小さくできる。

また、本発明の回転制御機構において、前記可動部材は、前記平板部の側端に、前記平板部から延伸する材料を折り曲げた折り曲げ部を有してもよい。

この構成によれば、折り曲げ部によって可動部材の強度を確保できるので、孔を大きく開けることができ、動作音をより低減できる。

また、本発明の回転制御機構において、前記回転部材は、回転体に固定される中央部と、外周に前記可動部材に係止される歯が設けられた外周部とを有し、前記中央部と前記外周部との間に孔が形成されていてもよい。

この構成によれば、回転部材に孔を開けて振動する部分を少なくしたので、動作音が小さくなる。

また、本発明の回転制御機構において、前記回転部材の孔は、外側ほど前記回転部材の軸方向の投影面積に占める割合が大きくてもよい。

この構成によれば、回転部材は外側ほど投影面積が大きくなるので、外側ほど孔の占める割合を大きくしても強度を確保できる。このため、回転部材に外側ほど占有率が大きくなるように孔を開けることで、回転部材の振動する部分をより少なくして動作音を小さくできる。

また、本発明の回転制御機構において、前記孔は、前記回転部材の軸方向の投影面積の２０％以上、７０％以下を占めてもよい。

この構成によれば、回転部材の強度を確保しながら、孔により振動を低減して、動作音を小さくできる。

また、本発明の回転制御機構において、前記回転部材は、前記中央部と、前記外周部と、前記中央部と前記外周部とを接続する複数の棒状の腕部とからなり、前記腕部は、前記歯の直下を支持してもよい。

この構成によれば、回転部材の孔を最大限に大きくできる。また、可動部材は、歯と歯の間の外周部の谷に衝撃的に当接するので、衝撃が腕部に直接伝わらない。これによって、可動部材が回転部材に当接する位置に拘わらず、安定して衝撃音を小さくすることができる。

また、本発明による用紙搬送機構は、前記ソレノイドが前記可動部材を吸着したときに、前記可動部材が前記回転部材に係合する前記回転制御機構を有し、前記回転部材が固定された前記回転体は、用紙を搬送する搬送ローラの回転に同期して回転する部材であるものとする。

この構成によれば、用紙搬送機構をコストアップなしに静音化できる。

また、本発明による画像形成装置は、前記回転制御機構を備えるものとする。

この構成によれば、画像形成装置をコストアップなしに静音化できる。

以上のように、本発明によれば、回転制御機構の回転部材や可動部材に孔を開けたことで、振動する部分を小さくして動作音を小さくできる。

これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態である回転制御機構１を示す。回転制御機構１は、不図示の回転体に固定される回転部材２と、不動のベース３に回動可能に取り付けられた可動部材４、ソレノイド５およびばね（付勢部材）６とからなる。

回転部材２は、回転体に固定される筒状の中央部７と、径方向に突出する壁と傾斜した壁とを有する歯８が外周に配列して設けられた環状の外周部９と、中央部７と外周部９とを連結する６本の腕部１０とからなり、中央部７と外周部９と腕部１０との間が中実ではなく、扇型の孔１１が開いている。腕部１０は、歯８の直下で外周部９を支持しており、歯８の間の外周部９の谷の部分は腕部１０に支持されていない。

さらに、図２に、可動部材４を詳しく示す。可動部材４は、通電され励磁したソレノイド５に吸着される磁性材料の板材からなる。可動部材４は、ソレノイド５に対向して吸着される面を含む平らな平板部１２を両側から切り欠いた支持溝１３が、ベース３に係合して支持されており、支持溝１２を中心にベース３に対して回動可能である。平板部１２は、ソレノイド５の反対側に延伸し、その先端が回転部材２側に折り曲げられてなる爪部１４と、爪部１４に至る平板部１２の両側を回転部材２と反対側に折り曲げてなる帯状の折り曲げ部１５とを有する。また、平板部１２は、支持溝１３より爪部１４側の中央を大きく切除して形成された孔１６を有する。また、可動部材４は、ベース３との間に掛け渡されたばね６でソレノイド５から離間する方向に付勢されている。

続いて、図３に、ソレノイド５が非励磁のときの回転制御機構１を示し、図４に、ソレノイド５を励磁したときの回転制御機構１を示し、その動作を説明する。
図３に示すように、ソレノイド５が通電されていない場合、可動部材４は、ばね６の付勢力によって、平板部１２の下部をソレノイド５から離間させる方向に、ベース３に対して回動し、爪部１４を回転体２から離間させている。回転部材２が固定された回転体は、常時、矢印方向に回転トルクが与えられており、この状態では、矢印方向に回転している。

続いて、図４に示すように、ソレノイド５に通電して励磁した場合、平板部１２の下部は、ソレノイド５に吸引され、可動部材４は、ばね６の付勢力に抗して、支持溝１３を中心に回動する。これによって、平板部１２の先端に設けられた爪部１４が回転部材２の外周に当接し、歯８の矢印方向の移動を係止する。これによって、可動部材４は、回転部材２の回転を係止することで、回転部材２が固定された回転体の回転を止めることができる。

ソレノイド５を励磁するタイミングによっては、爪部１４は、歯８の上に当接するが、歯８が回転方向の後方に傾斜した片流れの山型に形成されているので、爪部１４は、歯８を滑り下りて、歯８の間の谷の部分の外周部９に当接し、次の歯８を係止する。

図３の状態で、歯８の先端は、爪部１４の先端の直近を通過するので、たまたま、爪部１４が歯８の先端に当接しても、助走距離が短く、大きな衝撃を生じることがない。つまり、爪部１４は、回転部材２の歯８の間の谷の部分、つまり、外周部９だけを強く叩く可能性がある。

爪部１４が外周部９に当接した衝撃は、外周部９を振動させるが、孔１１を開けてあるので、外周部９の振動が伝達されて振動する大きな部材がなく、空気を大きく振動させることがない。このため、回転制御機構１は、動作音が大きくならない。

また、外周部９の振動は、腕部１０を介して、中央部７や中央部７が固定された回転体に伝えられ、中央部７や回転体が空気を振動させる。しかしながら、本実施形態においては、腕部１０が歯８の直下を支持しているので、爪部１４は、腕部１０の先端に直接衝撃を与えることがない。このため、外周部９に加えられた衝撃は、外周部９から腕部１０に伝えられる過程で減衰し、中央部７を大きく振動させない。

同時に、可動部材４も、爪部１４が回転部材２に当接した衝撃で振動する。しかしながら、本実施形態の可動部材４は、孔１６が形成されているので、空気を振動させられる面積が小さく、大きな音を発生させない。

可動部材４の折り曲げ部１５は、可動部材４の剛性を高め、孔１６を大型化可能とするのに寄与する。

図５に、可動部材４の孔１６の大きさを変えたときの、回転制御機構１の動作音の音圧レベルの変化を示す。図示するように、平板部１２の外形面積に占める孔１６の面積の比率が１０％未満では、回転制御機構１の動作音に変化は見られないが、孔１６の面積率が１０％以上になると、孔１６の面積率が大きいほど、回転制御機構１の動作音が小さくなる傾向が確認された。しかし、孔１６の面積率が７０％を超えると、可動部材４の強度が不足し、回転部材２の回転力によって変形して、回転部材２を係止することができなかった。

続いて、図６に、回転部材２の孔１１の大きさ、つまり、回転部材２の外形の投影面積に対する孔１１の面積比を変えたときの回転制御機構１の動作音の音圧レベルの変化を示す。孔１１の面積比が０％であるとき、回転部材２は、開口のない円板状になる。図示するように、孔１１の面積比が２０％以下のとき、孔１１の面積比が大きいほど音圧が小さくなった。また、孔１１の面積比が７０％を超えると、外周部９の強度が不足し、可動部材４が係合したときに外周部９が変形して、歯８が爪部１４から外れてしまった。

さらに、図７に、回転制御機構１を使用する画像形成装置２１の概要を示す。画像形成装置１は、給紙部２２に供給された記録紙を給紙ローラ２３で１枚ずつ取り出し、第１搬送ローラ２４で機内に送り込み、第２搬送ローラ２５で転写ベルト２６と転写ローラ２７との間に通紙して記録紙にトナー画像を転写する。記録紙は、定着器ローラ２８でトナーが定着され、画像形成装置１の上部から排出される。画像形成装置１は、第２搬送ローラ２５に記録紙の先端が把持されたことを検出する用紙端センサ２９を有する。

前述の回転制御機構１は、後述するように、第２搬送ローラ２５の駆動軸に設けられている。第２搬送ローラ２５は、記録紙の先端を把持した状態で一時停止し、転写ベルト２６の回転位置に合わせて回転を再開して、転写ベルト２６上に形成されたトナー画像に、記録紙の供給タイミングを合わせる。

図８に、画像形成装置２１の第２搬送ローラ２５を含む用紙搬送機構３１を詳細に示す。用紙搬送機構３１は、モータ３２によって駆動される歯車列３３で駆動される従動歯車３４により、常時、回転トルクが与えられ、２つの第２搬送ローラ２５を駆動する回転軸３５と、歯車列によって駆動され、回転軸３５と同期して回転する回転体３６とを有する。回転体３６には、回転制御機構１の回転部材２が固定されている。用紙端センサ２９は、２つの第２搬送ローラ２５の間に配置されている。

画像形成装置１において、用紙端センサ２９が用紙の先端を検出したならば、回転制御機構１は、ソレノイド５に通電して可動部材４で回転部材２の回転を係止する。回転部材２を介して回転体３６の回転を係止すると、歯車列３３の回転を制止し、回転軸３５も同時に回転を停止させられる。

回転制御機構１は、転写ベルト２６が所定の回転位置に達したならば、ソレノイド５の電流を遮断して、可動部材４を回転部材２から離間させ、回転体３６および回転軸３５の回転を再開させる。こうして、転写ベルト２６上のトナー画像と記録紙の先端とを位置合わせして、第２搬送ローラ２５で記録紙を供給する。

本発明の実施形態の回転制御機構の斜視図。 図１の回転制御機構の可動部材の斜視図。 図１の回転制御機構の回転許容時の正面図。 図１の回転制御機構の回転係止時の正面図。 可動部材の孔の面積率の違いによる音圧変化を示すグラフ。 回転部材の孔の面積率の違いによる音圧変化を示すグラフ。 図１の回転制御機構を有する画像形成装置の概略構成図。 図１の画像形成装置の用紙搬送機構の斜視図。 従来の回転制御機構の斜視図。

符号の説明

１ 回転制御機構
２ 回転部材
４ 可動部材
５ ソレノイド
６ ばね（付勢部材）
７ 中央部
８ 歯
９ 外周部
１０ 腕部
１１ 孔
１２ 平板部
１４ 爪部
１５ 折り曲げ部
１６ 孔
２１ 画像形成装置
２５ 第２搬送ローラ
３１ 用紙搬送機構
３６ 回転体

Claims (9)

1. 回転体に固定される回転部材と、
   通電により励磁されるソレノイドと、
   回動して前記回転部材に係合可能なように支持され、前記ソレノイドに吸着可能な磁性材料からなる可動部材と、
   前記可動部材を前記ソレノイドから離間させる方向に付勢する付勢部材とからなり、
   前記回転部材および前記可動部材の少なくとも一方に孔を開けたことを特徴とする回転制御機構。
2. 前記可動部材は、前記ソレノイドに吸着される面を含む板状の平板部と、前記平板部の先端に設けられ、前記回転部材に係合可能な爪部とを有し、
   前記孔は、前記平板部に設けられ、前記平板部の外形の１０％以上、７０％以下の面積を占めることを特徴とする請求項１に記載の回転制御機構。
3. 前記可動部材は、前記平板部の側端に、前記平板部から延伸する材料を折り曲げた折り曲げ部を有することを特徴とする請求項２に記載の回転制御機構。
4. 前記回転部材は、回転体に固定される中央部と、外周に前記可動部材に係止される歯が設けられた外周部とを有し、前記中央部と前記外周部との間に孔が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の回転制御機構。
5. 前記回転部材の孔は、外側ほど前記回転部材の軸方向の投影面積に占める割合が大きいことを特徴とする請求項４に記載の回転制御機構。
6. 前記孔は、前記回転部材の軸方向の投影面積の２０％以上、７０％以下を占めることを特徴とする請求項４または５に記載の回転制御機構。
7. 前記回転部材は、前記中央部と、前記外周部と、前記中央部と前記外周部とを接続する複数の棒状の腕部とからなり、
   前記腕部は、前記歯の直下を支持することを特徴とする請求項４から６のいずれかに記載の回転制御機構。
8. 前記ソレノイドが前記可動部材を吸着したときに、前記可動部材が前記回転部材に係合する請求項１から７のいずれかに記載の回転制御機構を有し、
   前記回転部材が固定された前記回転体は、用紙を搬送する搬送ローラの回転に同期して回転する部材であることを特徴とする用紙搬送機構。
9. 請求項８に記載の用紙搬送機構を備えることを特徴とする画像形成装置。

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