JP2010202288A - クラッチ装置、シート搬送装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】給送ローラへの用紙圧接動作に欠歯ギヤで制御する場合に用いる付勢手段に起因するギヤ連結時の騒音や衝撃による画像品質低下を招かず、騒音等を低減させ得るクラッチ装置を提供する。
【解決手段】欠歯歯車１６ａに一体形成された撓み部２１ａの先端に欠歯歯車１６ａの歯先円上に端部３２を持つ傾斜面部２４を持ち、端部３２が欠歯歯車１６ａと駆動歯車１８ａの歯先円の交点３３に位置するとき、欠歯歯車１６ａの中心１６ｂと交点３３を結んだ線分と傾斜部２４のなす内角θが３０°〜９０°となるように構成する。欠歯歯車１６ａと駆動歯車１８ａが傾斜部２４で接触した瞬間、駆動歯車１８ａから受ける欠歯歯車１６ａの回転と反対方向の衝撃力は、撓み部２１ａを撓ませながら欠歯歯車１６ａの中心に向かう分力を発生させ、連結時の衝撃を、撓み部２１ａの弾性と傾斜部２４により低減させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ、これらの機能を複数有する複合機等の画像形成装置に給紙装置として用いられるクラッチ装置、これを用いたシート搬送装置と、このシート搬送装置を備えた画像形成装置に関する。

一般に、画像形成装置に用いる給紙機構は、複数設置されている場合が多い。画像形成装置本体に内蔵される本体トレイ、装置本体に外付けで追加できるオプション用トレイ、装置本体側面に開閉可能に設置される手差しトレイなどが代表的である。用紙の給紙にはゴム材質などによる給紙ローラの摩擦力による搬送力付加が一般的であり、用紙給紙中は用紙と給送ローラは常に接触しなければならない。

しかしながら、給送ローラへの用紙圧接動作を、画像形成装置本体のトレイおよびオプショントレイのように用紙セット時のトレイの挿抜動作を利用して構成できるのに対して、手差しトレイは装置本体そのものに固定設置されているため、圧接するための動作を操作者が手動で行うか、専用の制御機構を設けるかのどちらかとなる。

専用の制御機構を用いた場合、タイミング制御の複雑さやコスト面を考慮して用紙圧接用の駆動ギヤに対して位相の一部に歯がない欠歯ギヤを用い、一回転クラッチ制御にて用紙圧接と離間を繰り返させる機構を用いることが多い。この欠歯ギヤを使った構成では、駆動ギヤと欠歯ギヤが噛んでいない状態から噛み合う状態にするため、欠歯ギヤの回転トルクを別の付勢手段を用いる必要がある。そして、この付勢手段によりギヤ連結時の騒音、あるいは衝撃による画像品質低下を招くことになる。

そこで本発明では、このような従来の問題点を解決したクラッチ装置、これを用いたシート搬送装置、さらにこれらを用いた画像形成装置を提案するものである。

本発明のクラッチ装置のうち請求項１に係るものは、一部欠歯部を有し、駆動歯車と噛み合い可能な欠歯歯車と、該欠歯歯車と一体回転可能なカムと、該欠歯歯車を前記駆動歯車に係合させるために前記欠歯歯車と前記カムに初期回転力を与えるための付勢手段と、前記カムが係止段部を有し、一端が前記欠歯歯車の歯車本体に支持され、他端が周方向に延びて半径方向に撓むように前記欠歯歯車と一体的に形成され、先端に傾斜面を有する撓み部とからなり、回転中心から外側にある前記傾斜面の端部が前記欠歯歯車の歯先円上に形成され、該端部が前記欠歯歯車と前記駆動歯車の各歯先円の交点にある時、前記端部と前記欠歯歯車の回転中心を結んだ線分と、前記傾斜部のなす内角が３０°以上、９０°未満をなし、前記傾斜部は前記駆動歯車と最初に接触することを特徴とする。

請求項２に係るものは、請求項１記載のクラッチ装置において、前記撓み部に線形または非線形のばね定数をもつ弾性部材を有することを特徴とする。

請求項３に係るものは、請求項１または２に記載のクラッチ装置において、前記撓み部に減衰部材を有することを特徴とする。

請求項４に係るものは、請求項１ないし３のいずれかに記載のクラッチ装置において、前記カムの係止段部に係合して該カムの回転を停止するレバーと、該レバーを前記カムの係止段部との係合から解除する解除手段と、前記レバーを前記カムに接触する方向に復帰させる復帰手段とを備えることを特徴とする。

請求項５に係るシート搬送装置は、請求項１から４のいずれかに記載のクラッチ装置を用いたシート搬送装置であって、前記駆動歯車はシート搬送装置本体の駆動力供給源、あるいは該駆動力供給源と係合している歯車と噛み合い、前記欠歯歯車と一体的に回転する第２のカムを有し、該第２のカムによりシート積載面を昇降可能とし、用紙の搬送方向下流に位置する作像ユニットへ給送可能としてなることを特徴とする。

請求項６に係る画像形成装置は、請求項５に記載のシート搬送装置を手差し給紙部に用いてなることを特徴とする。

本発明によれば、給送ローラへの用紙圧接動作を、欠歯ギヤを用いた専用の制御機構で制御する場合に用いる必要がある付勢手段に起因するギヤ連結時の騒音、あるいは衝撃による画像品質低下を招くことなく、これらを低減させることができる。

本発明に係るクラッチ装置を備えたシート搬送装置を用いた画像形成装置の全体断面図 図１の画像形成装置に用いた本発明に係るクラッチ装置を使った給紙部の断面図 図２の例の欠歯歯車部分の拡大図 欠歯歯車と撓み部の拡大図

以下本発明を実施するための最良の形態を、図に示す実施例を参照して説明する。なお本発明は図示の画像形成装置への実施には限定されず、画像形成を行う種々の装置に適用可能である。

図１に本発明に係るクラッチ装置を備えたシート搬送装置を用いた画像形成装置（例えばレーザプリンタ）の全体断面図を示す。図中の線Ｘは用紙の搬送経路を示している。装置に設置された給紙トレイ１４ａ、１４ｂにある給紙ローラ１ａ〜１ｃにより積載した用紙３２の束より用紙３２が１枚ずつ分離されてレジスト駆動ローラ２、従動ローラ３を経て転写駆動ローラ４ｂ、従動ローラ５に達する。例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等通常この種の画像形成装置で使用される色に対応して設けられた複数の感光体６〜９から中間転写ベルト４ａに各色の画像が形成され、転写ローラにより用紙に画像が転写され、定着ローラ対１０、１１により画像が加熱定着されて排紙ローラ対１２、１３により排紙トレイ１５に用紙が排出される。なお、画像の形成方法、転写方法は種々の公知の手法を採用したものであってよい。

図２は、図１の画像形成装置に用いた本発明に係るクラッチ装置を使った給紙部の断面図を示す。この機構は、ソレノイド２６の間欠動作により欠歯歯車１６ａと一体的に形成されたカム面１７に常時圧接されているレバー２７ａが支点２７ｂを中心として回動動作する。ソレノイド２６の動作によりレバー２７ａが欠歯歯車１６ａと一体的に形成されたカム面１７の係止部２１ｂから解除され、欠歯歯車１６に時計回りの回転力を与えている付勢手段２０により回転を開始する。

駆動歯車１８ａは装置本体から一定の回転速度で駆動力を伝達している歯車２９と常時連結しており、欠歯歯車１６の欠歯部１９の通過が終了した後、駆動歯車１８と連結し、駆動力が伝達される。この時すでにソレノイド２６の動作は解除動作を終了し、カム面１７との接触を再開している。連結した後は欠歯歯車１６ａと一体的に回転可能に構成されている第２のカム２８を回転させ、支点３０ｂを回転中心としカム２８に常時圧接されている底板（用紙積載部）３０ａが上昇を開始する。

すると底板３０ａに積載されている用紙３２の最上面が第１の給紙ローラ１ｃと接触し、第１給紙ローラ１ｃが回転を開始することにより用紙３２に搬送力を与え、第２の給紙ローラ１ｂと用紙分離部３１により形成される用紙分離部に向かい、用紙３２が１枚ずつ分離され、搬送方向下流に設置された転写部へ向かう。

用紙３２に必要な搬送距離を搬送した後、カム２８の位相に従って底板３０ａは給紙ローラ１ｃと積載用紙３２とを離間させ、用紙３２の搬送を停止する。

その後、欠歯歯車１６とカム２８がソレノイド２６の動作開始時の位相を起点として回転角度３６０度に達し、レバー２７ａとカム面１７の係止部２１ｂが接触して用紙搬送のための一連の回転動作は終了する。

連続通紙の場合は、この動作を通紙枚数分だけ繰り返すことになる。この機構については前述した通り用紙セット時のトレイの挿抜動作を利用して底板３０ａに積載された用紙３２と給紙ローラ１ｃを接触離間を構成できる本体トレイおよびオプショントレイと違い、底板３０ａの昇降動作を独立した機構を設ける必要のある手差しトレイに使用される場合が多い。

図３に、図２の例の欠歯歯車１６ａ部分の拡大図を示す。欠歯歯車１６ａはソレノイド２６の動作と同時に初期の回転を付勢する付勢手段２０により回転を開始する。このときの付勢手段２０は引張りばねなど弾性部材を使用するのが一般的である。回転付勢手段が与える回転トルクはカム２８と底板３０ａとの摺動負荷、また動作の繰り返しによる負荷上昇分、回転付勢手段の付勢力のばらつきを考慮し、理論上の負荷よりもマージンを加えた力を設定せねばならない。このため欠歯歯車１６ａと駆動歯車１８ａが連結した瞬間に余分な付勢力による衝撃が発生する。この衝撃により近傍にいる人間に不快な衝撃音、あるいは衝撃が装置本体の画像作像部に伝わることによりショックジターなどの画像不良が発生する可能性があることは上述の通りである。

そこで本実施例では、この衝撃による弊害を緩和するため、欠歯歯車１６ａに一体的に形成された撓み部２１ａ、撓み部２１ａの先端に欠歯歯車１６ａの歯先円上に端部２４ａを持つ傾斜面部２４を持ち、端部２４ａが欠歯歯車１６ａと駆動歯車１８ａの歯先円の交点３３に位置するとき、欠歯歯車１６ａの中心１６ｂと交点３３を結んだ線分と傾斜部２４のなす内角θが３０°〜９０°となるように構成している。欠歯歯車１６ａと駆動歯車１８ａが傾斜部２４で接触した瞬間、駆動歯車１８ａから受ける欠歯歯車１６ａの回転と反対方向の衝撃力は、撓み部２１ａを撓ませながら欠歯歯車１６ａの中心に向かう分力を発生させる。この分力により本来発生していた連結時の衝撃を、撓み部２１ａの弾性と傾斜部２４により低減させることができる。

なお前述した傾斜部２４等がなす内角θは小さすぎると発生する分力も小さくなるため衝撃緩和の効果も小さく、９０°以上になると傾斜面２４が欠歯歯車１６ａの歯先円から外れるために駆動歯車１８ａと傾斜面２４とが接触しなくなる。そのため効果的な角度の幅は３０°〜９０°となる。

また撓み部２１ａの弾性反発力は小さく、また撓みのストロークが大きい程、衝撃緩和の効果は大きいが、ストロークが大きいほど撓み部２１ａの回転支点部にかかる応力が大きくなり、破損のリスクが上がるためクラッチ装置の使用回数に応じて破損しない応力値を計算し十分マージンを考慮したうえで材質、ストローク、および撓み部２１ａからの支点長さなどの形状を決定することが望ましい。

図４に欠歯歯車１６ａと撓み部２１ａの拡大図を示す。図中３４は弾性部である。撓み部２１ａの隙間に弾性部材３４を挟み込むことにより、傾斜部２４により発生する回転中心に向かう分力を調整することができる。材質や形状によっては撓み部２１ａの弾性力で衝撃を吸収しきれない場合、補助的な反発力として利用可能である。また弾性部材３４に非線形の圧縮ばねなどを使用を使用すれば撓みのストロークにより反発力を微調整可能であり、衝撃吸収の効果が大きくなる。衝撃吸収に減衰部材（ダンパ材）を用いることはよく知られており、本実施例においても減衰部材を利用することで衝撃緩和の効果が高まる。

なお画像形成装置の全体構成については図示は省略するが、どのような画像形成装置でも、手差し給紙部において本発明のクラッチ機構を用いることができ、またそのようなクラッチ機構を含むシート搬送装置を容易に構成できることはいうまでもない。

１ａ〜１ｃ：給紙ローラ
２：レジスト駆動ローラ
３：従動ローラ
４ａ：中間転写ベルト
４ｂ：転写駆動ローラ
５：従動ローラ
６〜９：感光体
１０、１１：定着ローラ対
１２、１３：排紙ローラ対
１４ａ、１４ｂ：給紙トレイ
１５：排紙トレイ
１６ａ：欠歯歯車
１６ｂ：欠歯歯車の中心
１７：カム面
１８ａ：駆動歯車
１９：欠歯部
２０：付勢手段
２１ａ：撓み部
２１ｂ：係止部
２４：傾斜面部
２４ａ：傾斜面部の端部
２６：ソレノイド
２７ａ：レバー
２７ｂ：支点
２８：第２のカム
２９：歯車
３０ａ：底板（用紙積載部）
３０ｂ：支点
３１：用紙分離部
３２：用紙
３３：歯先円の交点
３４：弾性部材
Ｘ：用紙の搬送経路
θ：欠歯歯車の中心と欠歯歯車と駆動歯車の歯先円の交点を結んだ線分と傾斜部のなす内角

特許3463905号公報 特許3912880号公報 特許4139958号公報 特許3224895号公報

Claims (6)

1. 一部欠歯部を有し、駆動歯車と噛み合い可能な欠歯歯車と、
   該欠歯歯車と一体回転可能なカムと、
   該欠歯歯車を前記駆動歯車に係合させるために前記欠歯歯車と前記カムに初期回転力を与えるための付勢手段と、
   前記カムが係止段部を有し、一端が前記欠歯歯車の歯車本体に支持され、他端が周方向に延びて半径方向に撓むように前記欠歯歯車と一体的に形成され、先端に傾斜面を有する撓み部とからなり、
   回転中心から外側にある前記傾斜面の端部が前記欠歯歯車の歯先円上に形成され、
   該端部が前記欠歯歯車と前記駆動歯車の各歯先円の交点にある時、前記端部と前記欠歯歯車の回転中心を結んだ線分と、前記傾斜部のなす内角が３０°以上、９０°未満をなし、
   前記傾斜部は前記駆動歯車と最初に接触することを特徴とするクラッチ装置。
2. 請求項１記載のクラッチ装置において、
   前記撓み部に線形または非線形のばね定数をもつ弾性部材を有することを特徴とするクラッチ装置。
3. 請求項１または２に記載のクラッチ装置において、
   前記撓み部に減衰部材を有することを特徴とするクラッチ装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のクラッチ装置において、
   前記カムの係止段部に係合して該カムの回転を停止するレバーと、
   該レバーを前記カムの係止段部との係合から解除する解除手段と、
   前記レバーを前記カムに接触する方向に復帰させる復帰手段と
   を備えることを特徴とするクラッチ装置。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のクラッチ装置を用いたシート搬送装置であって、
   前記駆動歯車はシート搬送装置本体の駆動力供給源、あるいは該駆動力供給源と係合している歯車と噛み合い、前記欠歯歯車と一体的に回転する第２のカムを有し、
   該第２のカムによりシート積載面を昇降可能とし、
   用紙の搬送方向下流に位置する作像ユニットへ給送可能としてなることを特徴とするシート搬送装置。
6. 請求項５に記載のシート搬送装置を手差し給紙部に用いてなることを特徴とする画像形成装置。