JP2015003827A - シート分離搬送装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数枚の用紙を積載し得るトレイ底板の急激な下降を抑制し、かつ安価な構成の給紙装置と、これを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置本体から引き出される給紙トレイ４側のギア列９を構成するギア列の出力側と、トレイ底板５とトレイ底板５を水平に上昇させるための上昇プーリ７の間をつなぐ軸上にワンウェイクラッチ１０を備える。ワンウェイクラッチ１０は、画像形成装置本体側にある駆動源に接続される方とは反対側に位置する。駆動軸８はワンウェイクラッチ１０を介してギア列９と接続する。そのため、給紙トレイ４内のトレイ底板が最下限に到達して停止した後、ギア列９の慣性力はワンウェイクラッチ１０が空回りすることで消費される。それにより、上昇プーリ７やワイヤ６の破損を引き起こすことを防げる。
【選択図】図４

Description

本発明は、用紙を複数枚積載できる用紙収納部材と、これを昇降させる手段とを備えた給紙装置、及びこの給紙装置を備えた画像形成装置に関する。

近年、画像形成装置に装備される給紙装置の給紙トレイは、１０００枚を超える用紙を収納する大容量のものがある。このような給紙装置では、例えばローラ対からなる給紙部材によって、最上位の用紙から順次１枚ずつ画像形成装置へ供給する。

このタイプの給紙装置においては、用紙の補充あるいは交換のため、給紙装置から給紙トレイを引き出すが、このとき給紙トレイは、用紙を積載した重さで最下位の位置まで下降する。そのため、容易に用紙の補充や交換などが行える。

このような構成の給紙装置では、多数枚の用紙が給紙トレイ内に残った状態で該給紙トレイを引き出すと、引き出す前に多量の用紙の重量によってトレイ底板が下降する。すると、給紙トレイが急激に下降してしまうことがある。そのような事態の発生を防止するため、給紙トレイの引き出し時のトレイ底板の急激な下降を抑える緩衝機構（ダンパ）を備えた給紙装置がある（例えば、特許文献１、２参照）。この従来の給紙装置では、給紙トレイのトレイ底板が下降方向へ移動するときに、トレイ底板に一定の負荷トルクを与える構成となっている。

緩衝機構としてダンパを備えた給紙装置従来の給紙装置で、少数枚の用紙が積載されている場合を基準としてダンパの負荷抗力値を設定したとする。すると、多数枚の用紙が積載されたとき、ダンパによる負荷抗力が弱く、トレイ底板が急激に下降することがあり、それによって衝撃音などの異音の発生や、装置のダメージが発生し得る。また逆に、ダンパの負荷抗力値を多数の用紙が積載されている場合を基準として設定したとする。すると、少量の用紙が積載されているときに、ダンパによる負荷抗力が強く作用する。そのためトレイ底板が所定の最下位位置まで下降せず、用紙の補充や交換などの際に、ユーザーにより、さらにトレイ底板を手で下降させる作業が必要になることが起こり得る。

なお特許文献１、２に開示されている技術では、緩衝機構としてロータリダンパを用いているが、ピストンロッド・シリンダなどからなる直動型ダンパを縦置きにして直接に給紙トレイ内に配置する構成も知られている。この場合も、用紙が少数枚積載されているときにはトレイ底板が自重落下し得る。その一方で、用紙が多数積載されているときには、トレイ底板に対して直動型ダンパから負荷抗力を与えることにより、トレイ底板の急激な下降を抑えることができる。

しかし、直動型ダンパを給紙トレイ内に縦置きに直接配置するには緩衝ストロークを長く取る必要がある。そうすると、形状の長いダンパを使用しなくてはならず、給紙トレイ内に多大なスペースが必要となってしまう。

本発明は、前記従来の諸課題を解決し、複数枚の用紙を積載し得るトレイ底板の急激な下降を抑制することができ、かつ安価な給紙装置、及びこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の給紙装置は、給紙トレイ内に複数枚の用紙を積載可能なトレイ底板と、該トレイ底板を上昇させるための駆動手段と、該駆動手段に、前記給紙トレイ外の駆動源からの駆動力を伝える駆動伝達手段と、を備えた給紙装置において、前記駆動手段に、前記駆動伝達手段からの入力を一方向のみ伝え得る一方向回転伝達手段を配し、該一方向回転伝達手段を、前記駆動伝達手段に関して、前記給紙トレイ外の駆動源に接続される側とは反対側に配したことを特徴とする。

本発明によれば、複数枚の用紙を積載し得るトレイ底板の急激な下降を抑制し、トレイ底板の昇降に関わる部品類の破損を安価な構成で防止できるので、給紙装置及びこれを用いた画像形成装置を安価に提供可能とすることができる。

本発明の給紙装置を備えた画像形成装置の構成を示す図 給紙トレイの斜視図 図２の背面側から見た給紙トレイの斜視図 給紙トレイの内部構造を図３と同方向から見て示す図 図４の左側から見た給紙トレイの斜視図 給紙トレイの構造体から駆動源を取り外した状態を示す斜視図 本発明の実施形態が備える駆動伝達手段の拡大図 本発明の実施形態に係る給紙装置が備える駆動伝達系の動作を説明するための断面図（トレイ底板が上昇している時の上昇プーリやギアの回転方向を示す図） 本発明の実施形態に係る給紙装置が備える駆動伝達系の動作を説明するための断面図（トレイ底板が下降している時の上昇プーリやギアの回転方向を示す図） 本発明の実施形態に係る給紙装置が備える駆動伝達系の動作を説明するための断面図（トレイ底板が下限位置まで下降した状態を示す図） 図７に示した駆動伝達手段の減速比の一例を示す図

本発明の実施形態は、給紙トレイを取り外したときに画像形成装置本体側に残留する駆動手段側にワンウェイクラッチが含まれない。給紙トレイとともに画像形成装置から取り外される構成である。画像形成装置本体側から引き出される給紙トレイ側のギア列の出力側と上昇プーリの間をつなぐ軸上にクラッチを備える。画像形成装置本体側にある駆動源に接続される方とは反対側である。このことによって、給紙トレイ側のギア列が慣性で回転し続け、それにより上昇プーリが逆巻きにされることを防いでいる。

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態である給紙装置を備え得る画像形成装置の例の構成を示す図である。この画像形成装置１は、画像形成装置本体２と、画像形成装置本体２の一側面に接続され、複数枚の用紙を積載可能な給紙装置３と、から構成されている。画像形成装置本体２には、図示はしないが画像形成部を備えている。

給紙装置３に関して図２〜図６を参照して説明する。
図２は給紙装置３の内部に出し入れ可能な構成を有する給紙トレイ４である。また、図２には図示していないが、給紙装置３の内部には用紙の最上紙の給紙を行う用紙給紙手段が設けてある。この用紙給紙手段には、コロを用いるＦＲＲ機構や、吸引ベルトを用いて用紙を吸着搬送するエアピック機構を用いることができる。本実施形態でどちらのタイプの給紙手段でも採用可能な構成となっている。

図３は給紙トレイ４を図２の背面側から見た斜視図である。給紙トレイ内のトレイ底板５はワイヤ６に接続されており、上昇プーリ７が回転してワイヤ６が巻き取られることにより、トレイ底板５が水平に上昇する。なおワイヤ６は、給紙トレイ４の背面にも対称的に配置されている。

図４は給紙トレイ４の内部を示す図である。図示のように、上昇プーリ７は駆動軸８に接続され、駆動軸８が回転することにより上昇プーリ７の巻き取りが行われる。図中９はトレイ外の駆動元より駆動力を与える駆動伝達手段であり、駆動軸８と、一方向回転伝達手段であるワンウェイクラッチ１０を介し接続されている。ワンウェイクラッチ１０は、駆動軸８に関して、給紙トレイ外、すなわち画像形成装置本体２側に設けた駆動源に接続される側（駆動力の入力側）とは反対側の位置（出力側となる位置）に配してある。またワンウェイクラッチ１０は昇降方向の力を与えるようにロックされる方向にセットする。

図５は給紙装置の構造体（トレイ外）に設けられている駆動源１１と、給紙トレイ４が接続されている図である。駆動源１１はモータ１２や不図示のギア列、及びカップリング１３にて構成され、カップリング１３にて給紙トレイ４の駆動伝達手段であるギア列９と脱着される。

図６は給紙トレイ４の構造体から駆動源１１を取り外した状態を示す斜視図である。図示すように、カップリング１３の部分でギア列９と分ける構成となっている。カップリング１３は、詳細には画像形成装置本体２側の駆動源１１が備える駆動カップリング１３ａと、給紙トレイ４側の被駆動カップリング１３ｂから構成される。

図７は、図４〜図６に示した駆動伝達手段の拡大図である。この図７により、本発明の図示の実施形態に係る給紙装置が備える駆動伝達系についてさらに詳細に説明する。
本実施形態の駆動伝達手段９は、図示のように、複数のギア９ａ〜９ｆと、アイドラギア９ｇ、複数の回転軸９１、９２からなる構成となっている。ギア９ａを装着したモータ１２からの入力軸１２ａや、駆動軸８も含まれる構成と考えることもできる。なお、駆動軸８はワンウェイクラッチ１０の出力軸ということもでき、ギア９ａ〜９ｆのうちの最終のギア６ｆとワンウェイクラッチ１０が同軸上に装着してある。また、ブレーキ手段１４は、詳細な図示は省略するがロータリダンパを含む構成である。さらに、各ギア９ａ〜９ｆはそれぞれ給紙トレイ４の側板や軸等に固定して設けてある。ギア９ｆは駆動軸８に固定して設けてある。

さらに、給紙トレイ４内に積載された用紙の残量を検知するための手段として、残量検知センサ１５とフィラー１６とが設けてある。残量検知センサ１５は画像形成装置本体２（または給紙トレイ４）に固定して設け、フィラー１６はモータ１２からの入力軸１２ａに装着して回転するように構成してある。

ワンウェイクラッチ１０は、ギア９ｆと駆動軸８の矢印R1方向への相対的な回転を許容し、矢印R2方向への相対的な回転を規制するようになっている。したがって、トレイ底板５の昇降動作時には以下（１）〜（３）の通り動作する。これを図８〜図１０をも参照して説明する。なお、図８〜図１０は、簡略化のためにワンウェイクラッチ１０の図示を省略してある。
（１）トレイ底板５の上昇時は、駆動軸８が停止している状態からギア９ａ〜９ｆが図８に示した矢印方向にそれぞれ回転を開始する。最終段のギア９ｆではモータ１２からの入力軸１２ａの回転方向（矢印R２方向）とは反対方向である矢印R1方向への回転となる。ワンウェイクラッチ１０がロック状態のため、駆動軸９及び上昇プーリ７も図中の矢印方向へ回転する。
（２）トレイ底板５が下降を開始し、給紙トレイ４内で下限の位置まで下降する間は図９に示した状態となる。ギア９ａ〜９ｆは、その回転が停止している状態から上昇プーリ７及び駆動軸８が図９に示した矢印方向に回転する。最終段のギア９ｆではモータ１２からの入力軸１２ａの回転方向（矢印R１方向）とは反対方向である矢印R２方向への回転となる。
（３）トレイ底板５が図１０に示すように給紙トレイ４内で下限位置へ下降した後はギア９ａ〜９ｆを慣性駆動する。トレイ底板５が下限位置まで下降すると上昇プーリ７及び駆動軸８は回転を停止するが、ギア９ａ〜９ｆが慣性により図１０に示す矢印方向に回転を継続する。このときワンウェイクラッチ１０はフリーな状態のため、上昇プーリ７と駆動軸８は回転しない。これにより、ワイヤ６の逆巻きが防止される。

残量検知センサ１５による用紙の残量検知は、フィラー１６の回転数からトレイ底板５の上昇量を検知し、該トレイ底板５の上昇量から間接的に用紙の残量を算出するというものである。このように残量検知センサ１５により検知した用紙の残量値は、例えば画像形成装置が備える操作部の表示パネルに残量表示として表示する。用紙の残量値によって、最上位の用紙とそれ以下の用紙を分離するためのエアの出力を可変させたり、トレイ底板５の上昇量を可変させたりする等の制御に使用することも可能である。

アイドラギア９ｇは、ギア９ｂの裏側であって回転軸９１上に取り付けられている図示を省略したギア、及びブレーキ手段１４のロータリダンパと噛み合っている。ロータリダンパは、一定のブレーキ力（トルク）が掛かっており、トレイ底板５の下降時にトレイ底板５の加速度が上昇するのに合わせて若干ブレーキ力が上昇するようになっている。

図１１に、図７に示した駆動伝達手段の減速比の例を示す。
最上段の記号（１〜６）は、図７〜図１０に示したギア９ａ〜９ｆの符号の添字ａ〜ｆに対応する。すなわち、記号１はギア９ａ・・・記号６はギア９ｆを示す。

また、項「減速比」の数字2.27、4.54、5.54、9.07、9.07、12.1は、それぞれ、最上段の記号（１〜６）で示したギアの減速比を示す。ギア列としての減速比、すなわち第１番目のギア９ａから第６番目のギア９ｆまでの減速比は、それぞれ、1.0、2.0、2.4、4.0、4.0、5.3であり、ギア列としての減速比は、5.3/1.0=5.3である。

図８〜図１０について説明するとともに、比較のために従来の技術（ワンウェイクラッチが無く、給紙トレイ側に駆動伝達系を構成するギア列とブレーキ手段のみを設置している）の問題点を説明する。

図８は、本発明の実施形態に係る給紙装置が備える駆動伝達系の動作を説明するための断面図である。具体的には、トレイ底板５が上昇している時の上昇プーリ７や種々のギア等の回転方向を示す図である。なお図示の例はワイヤ６を用いてトレイ底板５を昇降させる方式を採用しているが、本発明はこれに限定されず、種々の公知の昇降方式を採用できる。

図示は省略するが、図８の状態では、給紙トレイ４が画像形成装置本体２に装着されている状態である。そのため、これも図示は省略するが、画像形成装置本体２側の駆動源１１が備える駆動カップリング１３ａと、給紙トレイ４側の被駆動カップリング１３ｂとが連結されている。

ワイヤ６は、詳細には２本のワイヤ６ａ、６ｂで構成してある。図４から良く分かるように、上昇プーリ７は、駆動軸８の左右端部にそれぞれ２個ずつ、合計４個設けてある。第１のワイヤ６ａ用と第２のワイヤ６ｂ用である。ワイヤ６ａ、６ｂを掛け回すために、図中１７ａ〜１７ｅで示すプーリが画像形成装置本体２に設けてある。また図中５ａ、５ｂはトレイ底板５の昇降ガイド用に設けたプーリであり、底板前側プーリ５ａ、底板後側プーリ５ｂとして以下記載する。これらプーリ５ａ、５ｂは、画像形成装置本体２の側板に設けた上下方向に伸びるガイド溝開口２ａ、２ｂに嵌められており、ガイド溝開口２ａ、２ｂに沿って移動する。そのためトレイ底板５が水平状態を保って昇降しやすくなっている。

図９は、本発明の実施形態に係る給紙装置において、トレイ底板５が下降している時の上昇プーリやギアの回転方向を示す図である。図１０は、トレイ底板５が下限位置まで下降した状態を示す図である。これら図９、図１０の状態は、給紙トレイ５を画像形成装置本体２から引き出した状態を示す。この状態のとき、画像形成装置本体２側の駆動カップリング１３ａと給紙トレイ４側の被駆動カップリング１３ｂの連結は解除され、給紙トレイ４側の被駆動カップリング１３ｂがフリーに回転できるようになっている。

図９、図１０の状態での動作を説明する。この説明は、ワンウェイクラッチ１０を設けない場合の問題の説明でもある。
（１）給紙トレイ４を画像形成装置本体２から引き出すと、画像形成装置本体２側に設けた駆動カップリング１３ａと給紙トレイ４側に設けてある被駆動カップリング１３ｂの係合が解除される。
（２）すると、トレイ底板５がその自重により下降動作を開始する（図９の状態）。トレイ底板５の下降速度は徐々に上昇するが、ブレーキ手段１４を構成するロータリダンパの作用に一定速度に抑制される。
（３）トレイ底板５は、下降動作により慣性が付いているために、一定速度（ブレーキ手段１４の作用により一定とされている速度）で勢い良く落下する。このとき、勢いが付き過ぎてして給紙トレイ４の底面（トレイ底板５の下降の下限位置）に衝突することがある（図１０）。
（４）ギア９ａ〜９ｄも慣性を持っているので下降方向（図１０で回転を示す矢印方向）に回転し続ける。
（５）トレイ底板５は、給紙トレイ４の下限位置で停止しているので駆動軸８の回転も停止している。
（６）しかし、駆動軸８が停止しているのにギア９ａ〜９ｄは回り続けようとする。そのため駆動軸８も図１０に示す矢印方向に回転しようとする。
（７）駆動軸８が回転すると上昇プーリ７も図１０の矢印方向に回転することになり、ワイヤ６の逆巻き状態が発生する。この逆巻き状態により上昇プーリ７とワイヤ６の取り付け部には大きな負荷が掛かる。上昇プーリ７とワイヤ６の取り付け部は、この逆巻き状態に耐え得るような強度設計になっていないので、この逆巻き状態が頻繁に発生すると上昇プーリ７とワイヤ６の取り付け部が破損してしまうおそれがある。
（８）また、ワイヤ６の逆巻き状態でさらに上昇プーリ７が図１０の矢印方向へさらに回転を続けると、給紙トレイ４内での下限位置に停止しているトレイ底板５が、再度上昇した後に上昇プーリ７の回転停止により自重で下降して給紙トレイ４の底面に衝突し、大きな衝突音が発生するという現象、さらにはこの上昇、下降が繰り返される現象が発生することになる。

すなわち、従来の給紙トレイ４では、トレイ底板５の上昇後に給紙トレイ４を引き出した際、トレイ底板５は自重や用紙荷重によって急下降し、トレイ底板５が最下限の位置に到達した後も、下降時の慣性力によって各ギア９ａ〜９ｆが回転を続けようとする。このことにより駆動軸８はワイヤ６を逆巻きする回転をすることになってしまい、上昇プーリ７やワイヤ６にとってはそれが過負荷となり、破損が引き起され得るという問題が発生するのである。

そこで本実施形態の給紙トレイ４では、上述したように駆動軸８をワンウェイクラッチ１０を介してギア９ｆと接続させている。そのため、トレイ底板５が最下限の位置に到達して停止した後、ギア列９の慣性力はワンウェイクラッチ１０が空回りすることで消費される。それにより、上昇プーリ７やワイヤ６の破損を引き起こすことを防ぎ得る。

＜実施形態２＞
ギア列９は、上述したように、駆動源１１の回転を減速させて給紙トレイ５を昇降させる力を駆動軸８へ伝える構成としてある。このギア列９については、減速比５以上のギアの組み合わせとする。すなわち、その減速比を駆動源１１の出力５に対し駆動軸８の出力１となる減速比以上とする。

トレイ底板５の上昇後に給紙トレイ４を引き出すとトレイ底板５が自重や用紙の荷重によって急下降する。その下降力はギア列９のギア列を動かそうとする慣性力が必要となる。その慣性力のためにトレイ底板５の急下降が防止される。減速比を５以上とすると、トレイ底板５の急下降時に、さらにギア列９を構成する各ギアの回転が減速比分だけ増速され、各ギアをさらに速い回転で回すことになり、その分だけブレーキ力となる慣性力が増加するためである。したがってトレイ底板５の急下降による衝撃音の発生防止、トレイ底板破損の防止が達成される。

＜実施形態３＞
先の実施形態では、ブレーキ手段１４にロータリダンパを用いる例を説明してきたが、トルクリミッタ等のほかの機器、要素を用いてもよい。この構成のように、ギア列９内にブレーキ手段１４を設けると、ブレーキ手段１４はギア列により増速されることで低トルクとなった力を受け止めるだけでよいので、ブレーキ部材として必要なトルクを小さくできる。これによって、ブレーキ手段１４に低コストのものを採用することができ、コストダウンを図れる。

＜実施形態４＞
上述した実施形態の給紙装置は安価な構成とし得るので、これを備えた画像形成装置も、多数枚の用紙が積載されているトレイ底板の急激な下降を抑制できるとともに、安価な装置として提供できる。

本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。

１ ：画像形成装置
２ ：画像形成装置本体
２ａ、２ｂ：ガイド溝開口
３ ：給紙装置
４ ：給紙トレイ
５ ：トレイ底板
５ａ ：底板前側プーリ
５ｂ ：底板後側プーリ
６ ：ワイヤ
６ａ ：第１のワイヤ
６ｂ ：第２のワイヤ
７ ：上昇プーリ
８ ：駆動軸
９ ：ギア列
９ａ〜９ｆ：ギア
９ｇ ：アイドラギア
１０ ：ワンウェイクラッチ
１１ ：駆動源
１２ ：モータ
１２ａ ：モータからの入力軸
１３ ：カップリング
１３ａ ：駆動カップリング
１３ｂ ：被駆動カップリング
１４ ：ブレーキ手段
１５ ：残量検知センサ
１６ ：フィラー
１７ａ〜１７ｅ：プーリ
９１、９２：回転軸

特開２００８−１８４３００号公報 特開平６−１５６７５４号公報 特開２０００−２４７４５４号公報

Claims (6)

1. 画像形成装置本体から引き出し可能な給紙トレイと、
   該給紙トレイ内に設けた、複数枚の用紙を積載可能なトレイ底板と、
   該トレイ底板を上昇させるための駆動手段と、
   該駆動手段へ駆動力を伝えるため、前記画像形成装置本体に設けた駆動源から駆動力を伝えられる駆動伝達手段と、
   を備えた給紙装置において、
   前記駆動手段に、前記駆動伝達手段からの入力を一方向のみ伝え得る一方向回転伝達手段を備え、
   該一方向回転伝達手段を、前記駆動伝達手段の、前記駆動手段に接続される側に配したことを特徴とする給紙装置。
2. 請求項１に記載の給紙装置において、
   前記駆動伝達手段がギア列からなり、前記一方向回転伝達手段を、前記駆動手段に接続される前記ギア列の出力側に配したことを特徴とする給紙装置。
3. 請求項１又は２に記載の給紙装置において、
   前記駆動伝達手段がブレーキ手段を備えたことを特徴とする給紙装置。
4. 請求項３に記載の給紙装置において、
   前記ブレーキ手段を前記一方向回転伝達手段よりも前記駆動源側に配し、該駆動源と前記ブレーキ手段とを前記駆動源の駆動力を伝達するギアを介して接続したことを特徴とする給紙装置。
5. 請求項２乃至４のいずれかに記載の給紙装置において、
   前記駆動伝達手段を構成するギア列を、減速比５以上のギアで構成したことを特徴とする給紙装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の給紙装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。