JP3850392B2 - 画像形成装置の給紙装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機等の画像形成装置の給紙部に用いられる給紙装置に関し、特に、用紙さばき機構を、給紙ローラへの用紙さばきローラの当接圧力が、用紙さばきローラの駆動トルクに影響されないように構成した給紙装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真複写機や、レーザプリンタ等の画像形成装置の給紙部には、給紙トレイからピックアップローラによって取り出した用紙を、用紙さばき機構により一枚ずつ分離させて、用紙搬送路に向けて送り出す構成とした給紙装置が用いられている。前記用紙さばき機構を備えた給紙装置としては、例えば、特開昭59-74,841号公報、特開昭63-139,842号公報、及び、特開平3-23,125号公報等に記載されているような装置が知られている。前記のような給紙装置においては、図６に示すように、給紙トレイ１の給紙側端部付近の上部に、支軸3Aによって支持されたピックアップローラ３と、前記ピックアップローラ３の給紙方向下流側に配置された用紙さばき機構17との組み合わせによって給紙トレイ１内に収容された用紙２を、上部のものから順に取り出して一枚ずつ送り出す機能を備えた給紙装置15を構成している。
【０００３】
前記給紙装置15の用紙さばき機構17は、用紙２を給紙方向に搬送する給紙ローラ４と、用紙２を給紙方向と反対方向、すなわち、給紙トレイ１に戻す方向に駆動力が付与されるさばきローラ５とを対向させて配置し、用紙２に対するさばき動作を行うように構成している。そして、支軸5Aには、さばきローラ歯車６を取り付けて、駆動軸7Aに設けた駆動歯車７によって駆動力を伝達するようにし、また、前記駆動軸7Aと駆動歯車７との間には、トルクリミッタ13を配置している。さばきローラ５が設けられている支軸5Aは、駆動軸7Aを中心にして揺動自在に支持された支持フレーム９に取り付けられており、また、前記支持フレーム９は、その給紙方向下流側の下部に設けられたブラケット9Aと、画像形成装置本体側のコイルバネ固定部12との間に張設されたコイルバネ10によって、給紙ローラ４にさばきローラ５を圧接する方向に付勢されている。
【０００４】
前述したような従来構造の給紙装置15における、用紙さばき機構17は、図７に示されるように、図示しない駆動源によって、駆動軸7Aを時計方向に回転駆動することにより、駆動歯車７と、さばきローラ歯車６とを介して、さばきローラ５を反時計方向に回転駆動する向きのトルクを生じる。したがって、用紙さばき機構17に対して、用紙が２枚重なった状態で侵入した場合には、上下の用紙の間で滑りが生じて、さばきローラ５と接している下方の用紙は、さばきローラ５の反時計方向の回転によって給紙トレイ１側に戻され、給紙ローラ４の下面と接している上方の用紙のみが用紙搬送路11に向けて送り出される。
【０００５】
また、用紙さばき機構17に対して、用紙が１枚だけ侵入した場合には、用紙とさばきローラ５との摩擦力がトルクリミッタ13の伝達力よりも大きくなることから、さばきローラ５にトルクを伝達するトルクリミッタ13が、駆動軸7Aに対してスリップし、さばきローラ５は、用紙下面から受ける摩擦力によって、時計方向に回転され、用紙は、給紙ローラ４からの摩擦力によって、用紙搬送路11側へ送り出される。なお、前記図６に示される給紙装置は、従来より画像形成装置の給紙部に配置されるフリクションリタード方式とよばれる用紙さばき機構を備えたものであって、給紙ローラ４とさばきローラ５、及び、ピックアップローラ３に対する駆動は、単一の駆動源によって行われている。
【０００６】
前述したような、用紙さばき機構17を用いた場合には、駆動軸7Aに設けた駆動歯車７が、支軸5Aに設けたさばきローラ歯車６と噛み合って駆動力を伝達する構成であるため、図７に示すように、駆動歯車７は、さばきローラ歯車６に対して上向き力Ｘを作用し、また、さばきローラ５は、給紙ローラ４から水平方向の摩擦力Ｆを受けることになる。したがって、さばきローラ５の給紙ローラ４への圧接力は、コイルバネ10による付勢力Ｙと、さばきローラ５の外周に作用する摩擦力Ｆと、駆動歯車７とさばきローラ歯車６との間に作用する力Ｘとに関係し、このうち、力Ｆと力Ｘとは、トルクリミッタ13の滑りトルクに比例する。しかし、一般的に、トルクリミッタ13の滑りトルクは、周期的に変動する傾向があるため、上記力ＦとＸとが変動し、さばきローラ５の給紙ローラ４に対する押圧力が変動することになる。その結果、給紙ローラ４を保持している部材や、支持フレーム９が振動して騒音が大きくなったり、給紙動作に支障をきたしたりする問題が生じる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記したような従来技術における、給紙装置の問題点を解決するもので、トルクリミッタの滑りトルクの変動によって、給紙ローラや、さばきローラの支持部分に発生する騒音を防止し、且つ、安定した給紙動作を行うことのできる画像形成装置の給紙装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的のため、本発明は、用紙搬送方向に回転駆動される給紙ローラに、さばきローラが対向して配置され、前記さばきローラは、給紙ローラに対して接離方向に揺動自在に支持された支持フレームに軸支されるとともに、前記支持フレームには付勢手段が連結されて、さばきローラが給紙ローラに圧接されるように付勢され、前記さばきローラは、トルクリミッタを介した歯車伝動手段によって駆動され、駆動軸を兼ねた支持フレームの支軸からさばきローラに用紙搬送方向と反対方向の駆動トルクが付加されるように構成された画像形成装置の給紙装置において、前記駆動軸に加えられるトルクと、さばきローラ表面に給紙ローラ側から作用する摩擦力による支軸回りのモーメントとが、方向が反対となるように、前記歯車伝動手段を構成したものである。特に、前記トルクとモーメントは、大きさが等しく方向が反対となるように、前記歯車伝動手段を構成することが好ましい。
【０００９】
駆動軸の回転駆動力は、歯車伝動手段を介してさばきローラに伝えられ、さばきローラには用紙搬送方向と反対方向の駆動トルクが付与される。その際、駆動軸と駆動連結されている歯車伝動手段に介在されたトルクリミッタによって、さばきローラ側への伝達トルクが制限される。前記駆動軸に加えられる駆動トルクは、支軸まわりに揺動自在に設けられている支持フレームを回転させようとするが、さばきローラに、給紙ローラ側から作用する摩擦力の支軸回りのモーメントが、前記駆動軸に加えられるトルクと、反対向きになるように、前記歯車伝動手段が構成されているので、さばきローラ表面に加わる給紙ローラ側からの、摩擦力による前記モーメントと、駆動軸に加えられるトルクとが互いに打ち消し合うことになる。その結果、さばきローラは、支持フレームに連結された付勢手段の、一定した付勢力によって給紙ローラに圧接され、トルクリミッタの伝達トルクが周期的に変動しても、給紙ローラに対するさばきローラの圧接力の変動が軽減される。上記の場合、特に前記モーメントとトルクとが大きさが等しく方向が反対となるように前記歯車伝動手段を構成することによって、トルクリミッタの伝達トルクの変動の影響を完全に除去することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の画像形成装置の給紙装置の第１実施例を示すものであって、前述した図６に示す従来例と同様な機能を有する部材に対しては同一の番号を付与してある。図１において、給紙装置15は、前記従来例と同様に、給紙トレイ１に収容されている用紙２をその給紙側より送り出す、支軸3A回りに回転駆動されるピックアップローラ３と、その下流部に位置する用紙さばき機構17とを組み合わせて構成されており、用紙２を一枚ずつ、用紙搬送路11に向けて送り出すように設けられている。用紙さばき機構17は、前記ピックアップローラ３の下流側の定位置に配置された給紙ローラ４と、給紙ローラ４に対向したさばきローラ５とを備えており、用紙２の上面に接して給紙方向に給紙ローラ軸4Aを軸として回転駆動される給紙ローラ４に対して、さばきローラ５は用紙２の下面に接して、支軸5Aを軸として用紙２を戻す方向に駆動トルクが付与されるように構成されている。
【００１１】
さばきローラ５の支軸5Aは、駆動軸7Aを支軸として揺動自在に支持された支持フレーム９に取り付けられており、前記駆動軸7Aに設けられた駆動歯車７、支持フレーム９にアイドル歯車軸8Aで回転自在に支持されているアイドル歯車８、及び、さばきローラ５と共に支軸5Aに設けられたさばきローラ歯車６によって構成される歯車伝動手段16で、駆動軸7Aに加えられる駆動トルクがさばきローラ５に伝達されるように構成されている。また、支持フレーム９には、前記駆動軸7Aに対して、さばきローラ５側と反対側の下部にブラケット9Aが突出して形成されており、前記ブラケット9Aと、画像形成装置本体側に設けられたコイルバネ固定部12との間に、付勢手段としてのコイルバネ10が張設されている。前記歯車伝動手段16は、図２に示すように、駆動軸7Aと駆動歯車７との間にトルクリミッタ13が介在されており、駆動軸7Aに付加される駆動トルクが一定値以上ではスリップするように構成されている。
【００１２】
図３は、上述したように構成された、用紙さばき機構17の各部分に加わる力の作用する方向を示したものであって、駆動軸7Aに外部から付加される駆動トルクは、トルクリミッタ13によって設定されている大きさ以下に制限されて、駆動歯車７に伝達され、駆動歯車７とアイドル歯車８との噛み合い部分で、図３に示すように、駆動歯車７からアイドル歯車８に対して力Ｘが作用し、この力Ｘはアイドル歯車８を介して、さばきローラ歯車６へ伝達されて、さばきローラ歯車６と一体に回転されるさばきローラ５を、反時計方向に回転させようとする。これに対し、さばきローラ５は、反時計方向に回転する給紙ローラ４との接触位置Ｐにおいて、接線方向の摩擦力Ｆを受けている。また、前記支持フレーム９は、ブラケット9Aと、コイルバネ固定部12との間に連結されたコイルバネ10から付勢力Ｙを受けている。
【００１３】
図４に示されるように、支持フレーム９の揺動支点である駆動軸7Aの中心Ｏ2は、給紙ローラ４とさばきローラ５との接触位置Ｐの、接線方向に対する垂直距離ａだけ、下方にずれた位置に設けられている。また、さばきローラ５の外周面の支軸5Aの中心Ｏ1からの半径Ｒ、さばきローラ歯車６のピッチ円の半径ｒ1、及び、駆動歯車７のピッチ円の半径ｒ2の間の関係を、ｒ2／ｒ1＝ａ／Ｒとなるように設定している。そして、前記力Ｘは、アイドル歯車８によって伝達されて、アイドル歯車８と、さばきローラ歯車６との噛み合い位置に作用し、さばきローラ歯車６のピッチ円の半径ｒ1と、さばきローラ５の半径Ｒとの関係により、前記接触位置Ｐには、さばきローラ歯車６から給紙ローラ４側に給紙方向と反対向きで大きさＸ・（ｒ1／Ｒ）の力が作用しており、前記力の反力として、さばきローラ５は、給紙ローラ４側から給紙方向の力Ｆを受ける。したがって、前記力Ｆの大きさは、Ｘ・（ｒ1／Ｒ）に等しく、この力Ｆによって、支持フレーム９は、揺動支点であるＯ2に対する、時計回りのモーメントａ・Ｆ＝ａＸ・（ｒ1／Ｒ）を受ける。また、支持フレーム９は、Ｏ2 回りに、駆動歯車７からの反時計回り駆動トルクを受けており、これは、駆動歯車７のピッチ円半径が、ｒ2であるのでその大きさがｒ2・Ｘとなっている。そして、上記した関係から、ｒ2＝ｒ1・（ａ／Ｒ）であるので、支持フレーム９が駆動歯車７からうける、駆動トルクの大きさは、ａＸ・（ｒ1／Ｒ）となり、前記モーメントは、駆動歯車７に駆動軸7Aから付加される駆動トルクと打ち消し合い、支持フレーム９に作用するモーメントは、コイルバネ10の付勢力によるものだけとなる。上記の関係は、駆動軸7Aに加えられる、駆動トルクの大きさと無関係に成り立つから、トルクリミッタ13の伝達トルクが周期的に変動したとしても、支持フレーム９に作用するモーメントは、コイルバネ10の付勢力のみによるものだけとなって、前記伝達トルクの変化による影響は取り除かれる。
【００１４】
次に、図５は、本発明の第２実施例を示すものであって、同実施例のものは、駆動軸7Aの位置を、さばきローラ５よりも、用紙搬送方向の上流側に位置させているものである。そして、支持フレーム９には、給紙トレイ１側の下部にブラケット9Aが設けられており、前記ブラケット9Aと、画像形成装置本体側に固定されたコイルバネ固定部12との間に、コイルバネ10が水平に取り付けられている。前記コイルバネ10は、駆動軸7Aを支軸として、揺動自在に支持されている支持フレーム９を、図５における反時計方向に回動するように付勢しており、その付勢力によって、給紙ローラ４に対して、さばきローラ５が圧接されている。駆動軸7Aと駆動歯車７との間には、前述した第１実施例と同様に、トルクリミッタ13が介在されており、一定以上の大きさの負荷トルクが加わると、駆動軸7Aに対して駆動歯車７側がスリップするように構成されている。
【００１５】
そして、本実施例においては、前述した第１実施例の場合と反対に、駆動歯車７に、駆動軸7Aから付加される駆動トルクによって、支持フレーム９には、給紙ローラ４に対して、さばきローラ５を圧接させる向きである、反時計方向の回転力が作用し、また、給紙ローラ４側から支持フレーム９に作用する摩擦力は、支持フレーム９を、時計方向に回転するように作用している。そして、この実施例の場合にも、前記した第１実施例の場合と同様に、前記駆動軸7Aに加えられる駆動トルクと、さばきローラ５表面に給紙ローラ４側から作用する摩擦力による駆動軸7A回りのモーメントとが、大きさが等しく方向が反対となるように、歯車伝動手段を構成することで、トルクリミッタ13の駆動トルクの変動を除去することができるものである。
【００１６】
以上に説明した各実施例では、トルクリミッタ13は、駆動軸7Aと駆動歯車７との間に介在させている例を示したが、トルクリミッタ13を設ける位置は、歯車伝動手段16における、さばきローラ５から駆動軸7Aまでの間に設けてあれば良い。また、前述の各実施例においては、歯車伝動手段16中に、一個のアイドル歯車８を用いているが、これに限定するものではなく、駆動軸7Aに加えられる駆動トルクと、さばきローラ５の表面に給紙ローラ４側から作用する摩擦力による駆動軸7A回りのモーメントとが、方向が反対となるように、歯車伝動手段が構成されていればよい。そして、前記実施例では駆動軸7Aが支持フレームの支軸を兼ねているが、前記支軸と駆動軸7Aとを同軸心上に別々に構成することもできる。さらに、前記各実施例では、駆動軸7Aに加えられる駆動トルクと、支持フレーム９に作用する駆動軸7A回りのモーメントとが大きさが等しく方向が反対となるように歯車伝動手段16を設定しているが、大きさを等しくしなくても方向が反対であれば、支持フレーム９に作用するトルク変動を低減する効果を得ることができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、駆動軸に加えられるトルクと、さばきローラ表面に給紙ローラ側から作用する摩擦力による支持フレームの支軸回りのモーメントとが、方向が反対となるように歯車伝動手段を構成したので、さばきローラを支持する支持フレームに作用する、付勢手段以外のモーメントが低減される。その結果、さばきローラを駆動する駆動伝動系に介在されるトルクリミッタによる、トルク変動の影響が低減されて、給紙ローラの保持部や、さばきローラを支持している支持フレームが、トルク変動によって振動して、騒音を発生することが防止されるとともに、給紙ローラに対するさばきローラの当接力変動が少なくなり、安定した給紙動作を行うことができる。特に、前記トルクとモーメントとが大きさが等しく方向が反対となるように、前記歯車伝動手段を構成している場合には、前記トルク変動の影響を完全に除去することができ、付勢手段のみの一定したモーメントにより、最適な給紙動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の給紙装置の第１実施例を示す側面図である。
【図２】 図１に示した給紙装置の用紙さばきローラの駆動系の構成を示す平面図である。
【図３】 図１の給紙装置における、用紙さばき機構の各部分に加わる力の作用方向を示した図である。
【図４】 図１の給紙装置における、用紙さばき機構の各部材の位置関係を示す図である。
【図５】 本発明の給紙装置の第２実施例を示す側面図である。
【図６】 従来の給紙装置の一例を示す側面図である。
【図７】 図６に示した給紙装置における、用紙さばき機構の各部分に加わる力の作用方向を示した図である。
【符号の説明】
１…給紙トレイ、２…用紙、３…ピックアップローラ、４…給紙ローラ、５…さばきローラ、６…さばきローラ歯車、７…駆動歯車、８…アイドル歯車、９…支持フレーム、10…コイルバネ、11…用紙搬送路、12…コイルバネ固定部、13…トルクリミッタ、15…給紙装置、16…歯車伝動手段、17…用紙さばき機構。

Claims (3)

1. 用紙搬送方向に回転駆動される給紙ローラと、前記給紙ローラに対して接離方向に揺動自在に支持された支持フレームと、前記支持フレームに軸支され、前記給紙ローラに対向して配置され、前記支持フレームに作用する付勢手段により前記給紙ローラに圧接されるさばきローラと、駆動軸を兼ねた支持フレームの支軸に接続され、前記さばきローラにトルクリミッタを介して駆動力を伝達する歯車伝動手段とを有し、
   前記駆動軸から前記歯車伝動手段への駆動力の伝動によって生じる支持フレームの支軸回りの力と、前記給紙ローラとさばきローラとの間の摩擦力によって生じる支持フレームの支軸回りの力とが互いに打ち消し合う方向となるように構成された給紙装置であり、
   前記支持フレームは略々矩形状の底壁部とその両側縁部から立設され互いに間隔を置いて相対向する一対の壁部とを有すると共にこれら一対の壁部を介して駆動軸に揺動自在に軸支されており、また、
   前記支持フレームの一対の壁部の間には前記さばきローラ、前記歯車伝動手段、前記トルクリミッタ、及び前記付勢手段の一端が作用する作用部が配置されていると共に、
   前記さばきローラの支軸がさばきローラ両側で前記一対の壁部に軸支されており、
   前記歯車伝動手段は、前記さばきローラの支軸に設けられたさばきローラ歯車と、前記駆動軸に設けられた駆動歯車と、これらさばきローラ歯車と駆動歯車との間に設けられたアイドル歯車とを有し、前記アイドル歯車の回転中心が前記さばきローラ歯車及び駆動歯車の回転中心間を結ぶ直線より下方に配置されている
   ことを特徴とする画像形成装置の給紙装置。
2. 前記さばきローラは、駆動軸と互いに略平行で、かつ、駆動軸から所定の間隔を置いて前記一対の壁部間に軸支された支軸に設けられている請求項１に記載の画像形成装置の給紙装置。
3. 前記トルクリミッタは、前記駆動軸に直接に接続されている請求項１又は２に記載の画像形成装置の給紙装置。

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