JP2008189445A - クラッチ装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録用紙を積載する積載板が上昇したときに生じる衝撃音の発生やラチェット機構の爪飛びによる異音の発生を防止できる給紙装置のクラッチ装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】 クラッチ装置のラチェット機構の爪車は、係止爪片を備えた第１の爪車３１ａ１と、第１の爪車３１ａ１の係止爪片とは係止方向が反対の係止爪片を備えた第２の爪車３１ａ２とが２枚重ねられている。積載板が上昇するとき、駆動カムのカム面が積載板の搬送方向の左右端部に設けられた従動カムの先端により蹴られて先回転しようとすると、駆動カムを駆動する出力軸に固定されている第２の爪車３１ａ２の係止爪片が係止爪装置３１ｂに係止され、蹴られによる先回転が阻止される。
【選択図】 図４

Description

この発明は、電子複写機、プリンタやその複合機などの給紙装置に適したクラッチ装置及びそのクラッチ装置を備えた給紙装置を装備した画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、帯電させた像担持体上に画像信号で変調されたレーザ光を投射して画像の静電潜像を形成し、形成された静電潜像をトナーで現像して像担持体上にトナー像を形成する。次に、このトナー像を記録用紙に転写し、記録用紙に転写されたトナー像を定着処理し、排紙トレイに排出する工程をとる。

このような画像形成装置では記録用紙を給紙するために給紙装置が使用される。図７は従来の給紙装置の構成一例を説明する断面図で、給紙装置１００は、回転軸１０１ａの回りに回動自在に支承された記録紙Ｐを積載する積載板１０１、積載板１０１の記録紙搬送方向左右端部に設けられた従動カム１０２、従動カム１０２に接触して積載板１０１を上下方向に移動させる駆動カム１０３、積載板１０１の裏面に配置されたコイルばね１０４、積載板１０１の上方に配置された給紙ローラ１０５、給紙された記録紙Ｐを捌く捌き台１０６、給紙された記録紙Ｐを搬送する搬送ローラ１０７、駆動カム１０３や給紙ローラ１０５を図示しない歯車列を介して回転駆動する駆動ギヤ１０９などから構成される。

簡単に給紙装置１００の動作を説明する。待機状態では積載板１０１の搬送方向左右端部に設けられた従動カム１０２が駆動カム１０３に当接し、コイルばね１０４の付勢力に抗して積載板１０１は押下げられ、積載板１０１の上に積載された記録紙Ｐは給紙ローラ１０５に接触していない。

図示しない画像形成装置の制御装置から給紙指令が出力されると、給紙ローラ１０５が回転を開始すると共に、駆動ギヤ１０９の回転により駆動カム１０３が回転する。駆動カム１０３と従動カム１０２を介して、積載板１０１はコイルばね１０４の付勢力により回転軸１０１ａの回りに回動して上昇する。積載板１０１上に積載された最上部の記録紙Ｐが給紙ローラ１０５に接触し、最上部の記録紙Ｐが給紙され、捌き台１０６を経て搬送ローラ１０７により図示しない画像形成部に搬送される。さらに駆動カム１０３の回転は、従動カム１０２をコイルばね１０４の付勢力に抗して押下げるから給紙トレイの積載板１０１は待機状態に復帰する。以上の動作により１枚の記録紙Ｐの給紙が完了する。

上記した構成の給紙装置では、給紙指令により駆動カム１０３が回転するとコイルばね１０４の付勢力により給紙トレイの積載板１０１が上昇するが、このとき積載板１０１の搬送方向の左右端部に設けられた従動カム１０２の先端により駆動カム１０３のカム面が蹴られて回転（以下、この回転を先回転という）し、駆動カム１０３と連動して駆動される給紙ローラ１０５も所定の回転に加えて給紙回転方向に先回転され、これらの動きが大きな衝撃音を発生する原因とされていた。また、駆動カム１０３や紙ローラ１０５を駆動する駆動源に配置されているクラッチ機構に組み込まれている爪車と係止爪から構成されるラチェット機構では、前記した先回転により爪車が回転してしまい、爪飛びの異音が発生するという不都合があった。

この対策として、給紙トレイの積載板の従動カムが接触する駆動カムの接触面に摩擦係数の高い部材を張り付けて駆動カムの先回転を防止し、積載板が上昇するときの衝撃音の発生を防止する技術が提案されている（特許文献１参照）。
特開平５−３０１６４４号公報

しかしながら、駆動カムに張り付ける高摩擦係数部材は高価であるほか、駆動カムと従動カムとの間の摩擦係数が高くなるので、駆動カムの回転トルクが高くなってしまうという不都合があった。

この発明は、上記した課題を解決し、給紙指令により駆動カムが回転して給紙トレイの積載板が上昇しても、駆動カムの先回転と、これに連動して駆動される給紙ローラの先回転を防止し、大きな衝撃音の発生やラチェット機構の爪飛びの異音の発生を抑制することができる給紙装置に適したクラッチ装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。

この発明は上記課題を解決するもので、請求項１の発明は、記録部材を作像部に搬送する給紙装置のクラッチ装置であって、前記クラッチ装置は、動力源に連結される入力軸と、給紙ローラに連結される出力軸と、前記入力軸と出力軸との間に配置された遊星歯車機構と、該遊星歯車機構の出力軸上に配置されたラチェット機構から構成され、前記ラチェット機構は、前記出力軸上に固定された係止爪片を有する第１の爪車と、前記第１の爪車の係止爪片とは係止方向が反対の係止爪片を有し前記第１の爪車に摩擦接触する第２の爪車と、前記第１及び第２の爪車の係止爪片に係止する係止爪装置とを備えていること
を特徴とする給紙装置のクラッチ装置である。

そして、前記第２の爪車は第１の爪車と摩擦接触しており、第２の爪車は第１の爪車と独立に回転可能である。

また、前記係止爪装置は、給紙指令に応答して作動するソレノイドにより第１及び第２の爪車の係止爪片に係止位置及び係止解除位置に設定されるものとする。

そして、前記第２の爪車の隣接する係止爪片の回転軸に対する角度位置θ２は、前記第１の爪車の隣接する係止爪片の回転軸に対する角度位置θ１よりも小さく設定するとよい。

請求項５の発明は、請求項１乃至４に記載のクラッチ装置を備えた給紙装置を装備した画像形成装置である。

この発明によれば、給紙動作の開始時に、給紙装置の積載板が上昇して従動カムが駆動カムに接触するとき、従動カムにより駆動カムが蹴られて発生する給紙ローラの給紙回転方向の先回転と、これらの動きが原因とされている衝撃音の発生、及びラチェット機構の爪飛びの異音の発生を防止又は抑制することができる。また、衝撃音の発生や異音の発生を防止又は抑制できるので、従来の構成において、駆動カムの表面に張り付けられていた摩擦係数の高い部材を省くことができ、製造コストを低減することができる。

以下、この発明の実施の形態について説明する。図１及び図２はこの発明に係る給紙装置１０の構成を側面から見た断面図で、図１は給紙待機状態を示し、図２は給紙状態を示している。

給紙装置１０は、回転軸１１ａの回りに回動自在に支承された記録紙Ｐを積載する積載板１１、積載板１１の左右端に設けられた従動カム１２、従動カム１２に接触して積載板１１を上下方向に移動させる駆動カム１３、積載板１１の裏面に配置されたコイルばね１４、積載板１１の上方に配置された給紙ローラ１５、給紙された記録部材である記録紙Ｐを捌く捌き台１６、給紙された記録紙Ｐを搬送する搬送ローラ１７及び搬送ローラ１８、駆動カム１３や給紙ローラ１５、搬送ローラ１７、１８を図示しない歯車列を介して回転駆動する駆動ギヤ１９、及び後述する駆動ギヤ１９に連結されているクラッチ装置２０などから構成される。なお、図１及び図２では、クラッチ装置２０は、その一部であるラチェット機構３１を構成する爪車３１ａと係止爪装置３１ｂのみが図示されている。

簡単に給紙装置１０の動作を説明する。図１に示す給紙待機状態では、積載板１１の搬送方向の左右端部に設けられた従動カム１２が駆動カム１３に当接し、コイルばね１４の付勢力に抗して積載板１１は押下げられ、積載板１１の上に積載された記録紙Ｐは給紙ローラ１５に接触していない。

図示しない画像形成装置の制御装置から給紙指令が出力されると、駆動ギヤ１９の回転は、クラッチ装置２０、図示しない歯車列を介して給紙ローラ１５が回転を開始すると共に駆動カム１３が回転する。駆動カム１３の回転は、従動カム１２を介して給紙トレイの積載板１１の押し下げを解除し、積載板１１はコイルばね１４の付勢力により回転軸１１ａの回りに回動して上昇する。図２に示す給紙状態はこの状態を示している。

積載板１１の上昇により、積載板１１上に積載された最上部の記録紙Ｐが給紙ローラ１５に接触し、最上部の記録紙Ｐが給紙され、捌き台１６を経て搬送ローラ１７、１８により図示しない画像形成部に搬送される。さらに駆動カム１３の回転は、従動カム１２をコイルばね１４の付勢力に抗して押下げるから、給紙トレイの積載板１１は図１に示す給紙待機状態に復帰する。以上の動作により１枚の記録紙Ｐの給紙が完了する。

クラッチ装置を説明する。図３はクラッチ装置２０の構成を模式的に説明する図で、図３（ａ）はその断面図、図３（ｂ）はクラッチ装置２０のうち遊星歯車機構２１の正面図である。

クラッチ装置２０は、遊星歯車機構２１と、遊星歯車機構２１の内側サンギヤ２１ｄを係止するラチェット機構３１から構成され、ラチェット機構３１は爪車３１ａと係止爪装置３１ｂから構成される。ラチェット機構３１は、駆動カムや給紙ローラの先回転を防止するため、爪車が外力により駆動回転方向に駆動されても、駆動伝達方向に回転フリーとならない構成を備えている。これについては後で詳細に説明する。

遊星歯車機構２１は、入力軸２１ａに内歯歯車である外側サンギヤ２１ｂが連結され、外歯歯車である内側サンギヤ２１ｄは入力軸２１ａと同軸に配置された軸２１ｇに連結される。そして、外側サンギヤ２１ｂと内側サンギヤ２１ｄの間には、複数（図では３個）の遊星ギヤ２１ｃが配置され、遊星ギヤ２１ｃの回転軸はキャリア２１ｅに回転自在に支承されており、キャリア２１ｅの中心軸は出力軸２１ｆとなっている。

内側サンギヤ２１ｄの軸２１ｇには第１の爪車３１ａ１が固定され、第２の爪車３１ａ２は第１爪車３１ａ１に摩擦接触して配置され、第１の爪車３１ａ１及び第２の爪車３１ａ２の係止爪には係止爪装置３１ｂが係合可能の構成されている。係止爪装置３１ｂはソレノイド３１ｃにより作動され、第１の爪車３１ａ１及び第２の爪車３１ａ２を係止及び係止解除位置に設定する。

入力軸２１ａの回転を出力軸２１ｆに伝達（クラッチ装置ＯＦＦ）する場合は、ソレノイド３１ｃを作動させ、内側サンギヤ２１ｄの軸２１ｇに固定されている第１の爪車３１ａ１に係止爪装置３１ｂを係止させ、内側サンギヤ２１ｄを固定する。入力軸２１ａの回転により外側サンギヤ２１ｂが回転、遊星ギヤ２１ｃの回転を経てキャリア２１ｅが回転、キャリア２１ｅの中心軸である出力軸２１ｆが回転し、入力軸２１ａの回転は出力軸２１ｆに伝達される。

入力軸２１ａの回転を出力軸２１ｆに伝達させない伝達遮断（クラッチ装置ＯＮ）の場合は、ソレノイド３１ｃをＯＦＦとして、内側サンギヤ２１ｄの軸２１ｇに固定されている第１の爪車３１ａ１の係止爪装置３１ｂによる係止を解除し、内側サンギヤ２１ｄを回転自在に設定する。入力軸２１ａの回転により外側サンギヤ２１ｂが回転して、遊星ギヤ２１ｃは回転、内側サンギヤ２１ｄも回転するが、キャリア２１ｅはキャリア２１ｅの中心軸である出力軸２１ｆの負荷により回転が停止するので、キャリア２１ｅの中心軸である出力軸２１ｆは停止し、入力軸２１ａの回転は出力軸２１ｆに伝達されない。

次に、ラチェット機構３１について説明する。通常のラチェット機構では、爪車が外力により駆動伝達方向に駆動されたときは係止爪装置の係止爪片が爪車から離脱し、爪車の外力による駆動伝達方向の駆動を許容、即ち駆動伝達方向には回転フリーとなる構成を備えている。しかし、本願発明では、駆動カムや給紙ローラの先回転を防止するため、爪車が外力により駆動回転方向に駆動されても、駆動伝達方向に回転フリーとならない構成を備える。

図４は、ラチェット機構３１の構成を説明する斜視図、図５及び図６はラチェット機構３１の爪車と係止爪の関係を説明する正面図である。

図４、図５及び図６に示すように、ラチェット機構３１の爪車３１ａは、係止爪片を備えた第１の爪車３１ａ１と、第１の爪車３１ａ１の係止爪片とは係止方向が反対の係止爪片を備えた第２の爪車３１ａ２とが、２枚重ねられて構成されている。第１の爪車３１ａ１及び第２の爪車３１ａ２の係止爪片は同一の係止爪装置３１ｂに係止するように配置され、また、第１の爪車３１ａ１は内側サンギヤ２１ｄの軸２１ｇに一体に固定され、第２の爪車３１ａ２は第１の爪車３１ａ１に摩擦接触させてある。

なお、係止爪装置３１ｂは、第１の爪車３１ａ１の係止爪片と、これと係止方向が反対の係止爪片を備えた第２の爪車３１ａ２との両方に係止できる係止爪を備えている。

第１の爪車３１ａ１に摩擦接触させた第２の爪車３１ａ２は、通常は第１の爪車３１ａ１と共に回転するが、第２の爪車３１ａ２に大きな負荷が加わったときは第１の爪車３１ａ１とは独立に回転可能である。

この構成により、給紙指令が出力されると、ソレノイド３１ｃがＯＮとなり、内側サンギヤ２１ｄの軸２１ｇに固定されている第１の爪車３１ａ１の係止爪片は係止爪装置３１ｂに係止され、内側サンギヤ２１ｄは固定され、キャリア２１ｅは回転する。キャリア２１ｅの中心軸である出力軸２１ｆは回転し、入力軸２１ａの回転は出力軸２１ｆに伝達され、駆動カム１３を回転させる。給紙トレイの積載板１１はコイルばね１４の付勢力により上昇し、積載板１１上に積載された最上部の記録紙Ｐが給紙ローラ１５に接触し、最上部の記録紙Ｐが給紙され、捌き台１６を経て搬送ローラ１７、１８により図示しない画像形成部に搬送される（図５参照）。

積載板１１が上昇するとき、駆動カム１３のカム面が積載板１１の搬送方向の左右端部に設けられた従動カム１２の先端により蹴られて矢印ａ方向に回転（先回転）しようとすると、駆動カム１３を駆動する出力軸２１ｆに固定されている第２の爪車３１ａ２の係止爪片が係止爪装置３１ｂに係止され、駆動カム１３の蹴られによる矢印ａ方向回転（先回転）は阻止される（図６参照）。

また、給紙指令が解除（給紙停止）されると、ソレノイド３１ｃはＯＦＦとなり、内側サンギヤ２１ｄの軸２１ｇに固定されている第１の爪車３１ａ１の係止爪片が係止爪装置３１ｂによる係止から解除され、内側サンギヤ２１ｄは回転自在に設定される。入力軸２１ａの回転により外側サンギヤ２１ｂが回転して、遊星ギヤ２１ｃは回転、内側サンギヤ２１ｄも回転するが、キャリア２１ｅはキャリア２１ｅの中心軸である出力軸２１ｆの負荷により回転が停止するので、キャリア２１ｅの中心軸である出力軸２１ｆは停止し、駆動カム１３は回転を停止し、給紙が停止される。

前記第２の爪車３１ａ２の係止爪片の回転軸に対する角度位置θ２は、前記第１の爪車３１ａ１の隣接する係止爪片の回転軸に対する角度位置θ１よりも小さく設定するとよい。これにより、前記した駆動カム１３の蹴られによる駆動カム１３や給紙ローラ１５の先回転により第１の爪車３１ａ１が駆動回転方向に駆動されても、第２の爪車３１ａ２が早期に回転を阻止することができる。

上記したラチェット機構を備えた給紙装置によれば、記録用紙を積載する積載板が上昇したとき、駆動カムが従動カムに衝突して生じる給紙ローラの給紙回転方向の先回転を防止又は抑制することができ、これらの動きが原因とされている衝撃音の発生やラチェット機構の爪飛びによる異音の発生を防止することができる。これにより、給紙トレイの積載板の従動カムが接触する駆動カムの接触面に摩擦係数の高い部材を張り付ける必要がなくなる。

また、上記したラチェット機構を備えた給紙装置は、例えば図７に示すような従来の画像形成装置の給紙装置に適用することができる。

画像形成装置の給紙装置において、記録用紙を積載する積載板が上昇したときに生じる衝撃音の発生やラチェット機構の爪飛びによる異音の発生を防止できる給紙装置のクラッチ装置である。

この発明に係る給紙装置の給紙待機状態を示す断面図。 この発明に係る給紙装置の給紙状態を示す断面図。 クラッチ装置の構成を模式的に説明する図。 ラチェット機構の構成を説明する斜視図。 ラチェット機構の爪車と係止爪の関係を説明する正面図（その１）。 ラチェット機構の爪車と係止爪の関係を説明する正面図（その２）。 従来の給紙装置の構成の一例を説明する断面図。

符号の説明

１０ 給紙装置
１１ 積載板（給紙トレイの積載板）
１１ａ 回転軸
１２ 従動カム
１３ 駆動カム
１４ コイルばね
１５ 給紙ローラ
１６ 捌き台
１７、１８ 搬送ローラ
１９ 駆動ギヤ
２０ クラッチ装置
２１ 遊星歯車機構
２１ａ 入力軸
２１ｂ 外側サンギヤ
２１ｃ 遊星ギヤ
２１ｄ 内側サンギヤ
２１ｅ キャリア
２１ｆ 出力軸
３１ ラチェット機構
３１ａ 爪車
３１ａ１ 第１の爪車
３１ａ２ 第２の爪車
３１ｂ 係止爪装置
３１ｃ ソレノイド

Claims (5)

1. 記録部材を作像部に搬送する給紙装置のクラッチ装置であって、
   前記クラッチ装置は、動力源に連結される入力軸と、給紙ローラに連結される出力軸と、前記入力軸と出力軸との間に配置された遊星歯車機構と、該遊星歯車機構の出力軸上に配置されたラチェット機構から構成され、
   前記ラチェット機構は、前記出力軸上に固定された係止爪片を有する第１の爪車と、前記第１の爪車の係止爪片とは係止方向が反対の係止爪片を有し前記第１の爪車に摩擦接触する第２の爪車と、前記第１及び第２の爪車の係止爪片に係止する係止爪装置とを備えていること
   を特徴とする給紙装置のクラッチ装置。
2. 前記第２の爪車は第１の爪車と摩擦接触しており、第２の爪車は第１の爪車と独立に回転可能であること
   を特徴とする請求項１に記載の給紙装置のクラッチ装置。
3. 前記係止爪装置は、給紙指令に応答して作動するソレノイドにより第１及び第２の爪車の係止爪片に係止位置及び係止解除位置に設定されること
   を特徴とする請求項１に記載の給紙装置のクラッチ装置。
4. 前記第２の爪車の隣接する係止爪片の回転軸に対する角度位置θ２は、前記第１の爪車の隣接する係止爪片の回転軸に対する角度位置θ１よりも小さく設定されていること
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の給紙装置のクラッチ装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載のクラッチ装置を備えた給紙装置を装備した画像形成装置。

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