JP4124773B2 - 給紙装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、用紙に所定の処理を行う処理装置に対して給紙すべき多量の用紙を収容する大容量給紙装置（以下、ＬＣＣ：Large Capacity Cassette という。）等の給紙装置、及び、このＬＣＣを備えた画像形成装置に関する。

従来、画像形成装置等の処理装置に備えられるＬＣＣ等の給紙装置は、処理装置の側面に配置され、その処理装置において最も多用されるサイズの用紙を収納していた。例えば、画像形成装置である複写機に備えられるＬＣＣは、Ａ４サイズの普通紙を長手方向が給紙方向に直交する方向にして２０００枚程度収納することができるものであった。

近年、画像形成装置は、利用目的の多様化、プリンタ機能やＦＡＸ機能の追加による多機能化によって、処理枚数が増加するとともに使用される用紙のサイズや種類が増加する傾向にある。

そこで、４０００枚以上の用紙を収納することができ、複数のサイズの用紙を収納することができるＬＣＣが提案されている。このようなＬＣＣにＡ３サイズの普通紙を４０００〜５０００枚収納した場合、ＬＣＣ自体の重量を加えると、概ね１００Ｋｇ程度の重量となる。

一方、ＬＣＣを備える処理装置としての画像形成装置自体は、小型、軽量化の要請が強い。このため、用紙が載置される用紙載置台をＬＣＣ本体に対して挿脱自在に備えた場合、多量の用紙を載置した用紙載置台をＬＣＣ本体の外部に引き出したりＬＣＣ本体の内部に押し込んだりする際に、ＬＣＣから加わる衝撃によって画像形成装置が振動を生じたり移動する。これによって、画像形成装置内の部品の取付精度が低下したり、画像形成装置の水平性が維持できなくなる。

このため、ＬＣＣ本体内において用紙載置台の背面に対向する部分に弾性部材を配置し、用紙載置台の移動時の衝撃を緩和することが考えられる（例えば、特許文献１参照。）。また、ＬＣＣ本体の上面を開閉自在にし、用紙載置台をＬＣＣ本体から出し入れすることなく用紙の補給等を行うことができるようにしたものもある（例えば、特許文献２参照。）。
特開平１１−２０８９０２号公報 特開２００３−２６７５６５号公報

しかしながら、弾性部材によって用紙載置台の移動時の衝撃を確実に緩和するためには、弾性部材の形状、材質、大きさ等の選択が困難になる。また、ＬＣＣ本体の上面から用紙を補給するようにした構成では、給紙部材の配置等の設計が困難になるとともに、用紙に角折れ等の損傷を与えることなく用紙を収納することが難しい。

この発明の目的は、ＬＣＣ本体に対して移動する用紙載置台に、その移動速度に応じた制動力を作用させる部材を設けることにより、用紙載置台が早い速度でＬＣＣ本体内の装着位置に到達することを防止し、処理装置に作用する衝撃を確実に緩和することができるようにしたＬＣＣ、及び、部品の取付精度の低下を生じることがなく、水平性を維持することができる画像形成装置を提供することにある。

この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えたものである。

（１） 処理装置に給紙すべき用紙を載置する積載板を昇降自在に備えるとともに、装置の内部に収納された収納位置と装置の外部に露出した露出位置との間で水平方向に移動自在にされた用紙載置台と、
前記装置内に出力軸を固定して取り付けられた遠心クラッチと、
互いに入れ子状にされた複数の部材からなり、各部材を前記用紙載置台の移動方向に沿って前記装置の内部と前記用紙載置台との互いの対向面に互いに入れ子状にしたスライドレールであって、複数の部材のうちで前記用紙載置台に取り付けられる最も外側に位置する部材の外側面にラックギアを形成したスライドレールと、
前記装置内の前記収納位置に軸支され、前記ラックギアに噛合するピニオンギアと、
前記ピニオンギアの回転を前記遠心クラッチの入力軸に伝達する伝達部材と、
を備え、前記用紙載置台の水平方向の移動時に、移動速度に応じた制動力を前記用紙載置台に作用させることを特徴とする。

この構成においては、積載板上に用紙を載置した用紙載置台を収納位置と露出位置との間に水平方向に移動させる際に、その移動速度に応じた制動力が制動部材から用紙載置台に作用する。したがって、収納位置と露出位置との間において用紙載置台を移動させる際の移動速度は、一定速度以上に早くなることがなく、用紙載置台が移動方向の終端に達した時に装置に大きな衝撃が作用することがない。

また、用紙載置台の収納位置と露出位置との間の移動が伝達部材を介して回転に変換されて遠心クラッチの入力軸に伝達される。遠心クラッチは、入力軸の回転速度に応じて入力軸と出力軸との接合力を増減する。したがって、遠心クラッチの出力軸を固定しておくことにより、入力軸には回転速度に応じた制動力が作用し、この制動力が移動中の用紙載置台に伝達される。

さらに、装置に対する用紙載置台の移動方向を規定するスライドレールに設けられたラックギアが用紙載置台とともに移動し、このラックギアに噛合するピニオンギアに回転を生じ、ピニオンギアの回転が遠心クラッチ入力軸に伝達される。したがって、用紙載置台の移動がラックギア及びピニオンギアによって回転に変換して遠心クラッチに伝達される。

（２）前記スライドレールは、最も外側に配置されて前記用紙載置台に取り付けられる移動側部材と、前記移動側部材の内側に摺動自在にされた中間部材と、最も内側に配置されて前記装置に取り付けられる固定側部材と、からなることを特徴とする。

（３）給紙された用紙に画像形成処理を施す画像形成装置であって、（１）又は（２）に記載の大容量給紙装置から用紙を給紙させることを特徴とする。

この構成においては、（１）又は（２）に記載の大容量給紙装置から給紙された用紙に対して画像形成処理が行われる。したがって、画像形成装置に近接して配置された大容量給紙装置から用紙載置台の移動時に画像形成装置に対して大きな衝撃が作用することがない。

この発明は、上記の構成を備えたことにより、以下の効果を奏する。

（１）積載板上に用紙を載置した用紙載置台を収納位置と露出位置との間に水平方向に移動させる際に、その移動速度に応じた制動力を用紙載置台に作用させることにより、用紙載置台を移動させる際の移動速度が一定速度以上に早くなることを防止することができる。これによって、積載板上に多数枚の用紙が載置されている状態で用紙載置台が移動方向の終端に達した時にも衝撃を確実に緩和することができ、処理装置の部品の取付精度の低下を生じることがなく、処理装置の水平性を維持することができる。

（２）用紙載置台の収納位置と露出位置との間の移動を伝達部材を介して回転に変換し、出力軸を固定した遠心クラッチの入力軸に伝達することにより、入力軸に回転速度に応じた制動力を作用させることができ、この制動力を移動中の用紙載置台に伝達して用紙載置台の移動速度が一定速度以上に早くなることを防止することができる。

（３）装置に対する用紙載置台の移動によってラックギアに噛合するピニオンギアを回転させ、この回転を遠心クラッチ入力軸に伝達することにより、用紙載置台の移動をラックギア及びピニオンギアによって回転に変換して遠心クラッチに確実に伝達することができる。

（４）用紙載置台の収納位置から露出位置への移動の初期、及び、露出位置から収納位置への移動の終期に、必ず制動力を制動部材から用紙載置台に作用させることにより、用紙載置台の多くの部分が装置の内部に位置している状態で、用紙載置台を低速で移動させることができ、用紙載置台が収納位置から露出位置に移動する間に装置に大きな慣性力が作用することがなく、露出位置から収納位置へ移動する間の終端に達した時に装置に大きな衝撃が作用することもない。

（５）用紙載置台の移動時に、画像形成装置に近接して配置された大容量給紙装置から画像形成装置に対して大きな衝撃が作用することがなく、画像形成装置の内部の部品の取付精度が低下することや画像形成装置の水平性が劣化することを防止できる。

以下に、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、この発明の実施形態に係るＬＣＣ１から給紙を受ける処理装置としての画像形成装置１００の概略の構成を示す断面図である。ＬＣＣ１は、画像形成装置１００の側方に配置される。この実施形態では、給紙装置１は、画像形成装置１００の側方に１個のみ配置されているが、並列して複数個配置することもできる。また、給紙装置１は、この実施形態では画像形成装置１００にシート体の一例である用紙Ｐを供給するが、ＯＨＰフィルム等の他のシート体を供給することもできる。

画像形成装置１００は、電子写真方式の画像形成プロセスによって用紙Ｐに画像を形成する。画像形成装置１００は、底部に給紙カセット１０１，１０２，１０３，１０４を備え、上部に排紙トレイ１０５を備えている。給紙カセット１０１，１０２，１０３と排紙トレイ１０５との間に用紙搬送路Ｆ１が設けられている。用紙搬送路Ｆ１の近傍に感光体ドラム１０６が配置されている。感光体ドラム１０６の周囲に、帯電装置１０７、光走査ユニット１０８、現像ユニット１０９、転写装置１１０、クリーニングユニット１１１等が配設されている。

用紙搬送路Ｆ１における感光体ドラム１０６の上流側には、感光体ドラム１０６と転写装置１１０との間の転写部に、感光体ドラム１０６の回転に同期して用紙Ｐを供給するレジストローラ１１２が配置されている。用紙搬送路Ｆ１における感光体ドラム１０６の下流側には、定着装置１１３が配置されている。

帯電装置１０７は、感光体ドラム１０６の外周面を所定の電位に帯電させる。光走査ユニット１０８は、外部から入力された画像データに基づいて感光体ドラム１０６の外周面に静電潜像を形成する。現像ユニット１０９は、感光体ドラム１０６の外周面にトナーを供給して静電潜像を可視化し、トナー像を形成する。感光体ドラム１０６の外周面に形成されたトナー像は、転写装置１１０によって用紙Ｐに転写され、さらに定着装置１１１によって用紙Ｐに定着される。トナー像を定着した用紙Ｐは、排紙トレイ１０５に排出される。トナー像が用紙Ｐに転写された後に感光体ドラム１０６の外周面に残留するトナーは、クリーニングユニット１１１によって回収される。

また、画像形成装置１００は、用紙Ｐの両面に画像を形成する際に、片面に画像を形成した用紙Ｐの表裏を反転させて転写部に搬送するための反転搬送路Ｆ２を備えている。さらに、画像形成装置１００は、給紙カセット１０４をレジストローラ１１２の上流側で用紙搬送路Ｆ１に合流させる用紙搬送路Ｆ３を備えている。用紙搬送路Ｆ３は、略水平に設けられている。用紙搬送路Ｆ３は、画像形成装置１００の側面に設けられ不定型サイズの用紙を供給する手差しトレイ１１４、および、ＬＣＣ１から供給される用紙Ｐを受け入れる用紙受入部１１５に通じており、手差しトレイ１１４又は用紙受入部１１５から供給された用紙Ｐを転写部へ搬送する。

図２は、ＬＣＣ１の構成を示す前面の断面図である。ＬＣＣ１は、用紙載置台２、ピックアップローラ３、フィードローラ４、リバースローラ５、搬送ローラ６等を備えている。

用紙載置台２は、積載板２１、前基準板２２、側面基準板２３，２４（側面基準板２４は図示されない。）及び図示しない後端基準板等を備えている。用紙Ｐは、水平に配置された積載板２上に、前基準板２２、側面基準板２３，２４及び後端基準板によって位置決めされて、積層して収納される。

ピックアッフローラ３は、フィードローラ４の回転軸を中心軸として、上下方向の所定範囲内において揺動自在にされている。ピックアップローラ３は、積載板２１上に載置された用紙Ｐの最上面に当接して回転し、最上部の用紙Ｐをフィードローラ４とリバースローラ５との間に導く。

用紙Ｐは、フィードローラ４とリバースローラ５との間を通過する。リバースローラ５は、フィードローラ４及びリバースローラ５は、ともに図２中時計方向に回転する。ピックアップローラ３が同時に複数枚の用紙Ｐをフィードローラ４とリバースローラ５との間に導いた場合、最上部の１枚の用紙Ｐのみがフィードローラ４に当接して搬送ローラ６に導かれる。最上部の１枚以外の用紙は、リバースローラ５によって積載板２１側に戻される。

ＬＣＣ１は、積載板２１上に多数（この実施形態では約５０００枚）の用紙Ｐを収納可能にされている。また、ＬＣＣ１は、Ａ３サイズ、Ｂ４サイズ、Ａ４サイズ及びＢ５サイズ等の複数のサイズの用紙を収納可能にされている。

このため、側面基準板２３，２４は、積載板２１上において、ＬＣＣ１の前後方向、即ち、用紙の給紙方向に直交する方向について、所定範囲内に移動自在にされている。側面基準板２３，２４の一方の移動は、他方に反対方向に伝達される。この結果、積載板２１上に載置された用紙は、給紙方向に直交する方向の中央位置を基準に給紙される。また、後端基準板は、積載板２１上において、ＬＣＣ１の左右方向、即ち、用紙の給紙方向について、所定範囲内に移動自在にされている。

用紙載置台２の背面には、昇降用モータが備えられている。昇降用モータの回転がワイヤを介して伝達されることにより、積載板２１は、水平状態を保ったまま、図示しないガイドシャフトに沿って上下方向に昇降する。

ＬＣＣ１の内壁面及び用紙載置台２の外壁面の互いに対向する部分には、スライドレール７，８が設けられている。スライドレール７は、移動側部材７Ａ、中間部材７Ｂ及び固定側部材７Ｃからなる。スライドレール８は、移動側部材８Ａ、中間部材８Ｂ及び固定側部材８Ｃからなる。移動側部材７Ａ及び移動側部材８Ａは、用紙載置台２の外壁面に固定されている。固定側部材７Ｃ及び固定側部材８Ｃは、ＬＣＣ１の内壁面に固定されている。

スライドレール７において、移動側部材７Ａと中間部材７Ｂとの間、及び、中間部材７Ｂと固定側部材７Ｃとの間には、ボールベアリングが配置されている。移動側部材７Ａは、中間部材７Ｂに対してＬＣＣ１の前後方向に摺動する。また、中間部材７Ｂは、固定側部材７Ｃに対してＬＣＣ１の前後方向に摺動する。スライドレール８もスライドレール７と同様に構成されている。用紙載置台２は、スライドレール７，８に案内されて、ＬＣＣ１の前面側に挿脱自在にされている。用紙載置台２は、ＬＣＣ１の内部に収納された収納位置と、積載板２１の全面がＬＣＣ１の前面側に露出する露出位置との間を水平方向に移動する。

用紙載置台２の底面の前面側には、コロ２６が軸支されている。コロ２６は、用紙載置台２が収納位置に位置している際には周面が床面から離間している。用紙載置台２が収納位置から露出位置まで移動する間の途中で、用紙載置台２の自重によってコロ２６の周面が床面に接触する。

用紙載置台２を収納位置から露出位置までＬＣＣ１の前面側に引き出す際には、まず、移動側部材７Ａと中間部材７Ｂとが一体的に固定側部材７Ｃに対して用紙載置台２とともに前面側に移動する。用紙載置台２の引き出し量が、固定側部材７Ｃに対する中間部材７Ｂの最大移動量を超えると、移動側部材７Ａが中間部材７Ｂに対して用紙載置台２とともに前面側に移動する。用紙載置台２の最大引き出し量は、中間部材７Ｂの固定側部材７Ｃに対する最大移動量と移動側部材７Ａの中間部材７Ｂに対する最大移動量との和である。

用紙載置台２を露出位置から収納位置までＬＣＣの内部に押し込む際には、まず、移動側部材７Ａを前面側に延出させた状態のまま中間部材７Ｂが固定側部材７Ｃに摺動して用紙載置台２とともにＬＣＣ１の内部に移動する。用紙載置台２の挿入量が、固定側部材７Ｃに対する中間部材７Ｂの最大移動量を超えると、移動側部材７Ａが中間部材７Ｂに摺動して用紙載置台２とともにＬＣＣ１の内部に移動する。ＬＣＣ１に対する用紙載置台２の挿脱時に、スライドレール８もスライドレール７と同様に動作する。

図３〜図５は、ＬＣＣ１の概略の側面断面図である。図３は用紙載置台２が収納位置にある状態を示しており、図４は用紙載置台２が露出位置への移動及び収納位置への移動における中間状態を示しており、図５は用紙載置台２が露出位置にある状態を示している。

ＬＣＣ１においてスライドレール８の固定側部材８Ｃが固定された左内壁面には、ピニオンギア１１及び中間ギア１２が軸支されており、遠心クラッチ１３が取り付けられている。遠心クラッチ１３は、この発明の制動部材である。中間ギア１２は、ピニオンギア１１に噛合する小ギア１２Ａと遠心クラッチ１３の入力軸ギア１３Ａに噛合する大ギア１２Ｂとを同軸上に固定して構成されている。遠心クラッチ１３は、出力軸１３ＢをＬＣＣ１の左内壁面に固定されている。

一方、用紙載置台２の左外壁面に取り付けられたスライドレール８の移動側部材８Ａの上面には、長手方向（ＬＣＣ１の前後方向）に沿ってラックギア９が形成されている。ラックギア９のギア歯は、ピニオンギア１１に噛合する歯形及びピッチにされている。移動側部材８Ａは、この発明のスライドレールにおける用紙載置台側の部材である。

ＬＣＣ１の左内壁面においてピニオンギア１１が軸支されている位置は、用紙載置台２を収納位置から露出位置まで引き出す際の移動の前期、及び、用紙載置台２を露出位置から収納位置まで押し込む際の移動の後期に、用紙載置台２の移動にともなって変位するスライドレール８の移動側部材８Ａに対向する位置である。したがって、用紙載置台２の引き出し動作の初期を含む前期、及び、用紙載置台２の押し込み動作の終期を含む後期に、ラックギア９がピニオンギア１１に噛合する。

ラックギア９とピニオンギア１１との噛合により、ＬＣＣ１の前後方向におけるスライドレール８の移動が、ピニオンギア１１の回転に変換される。ピニオンギア１１の回転は、中間ギア１２を介して遠心クラッチ１３の入力軸ギア１３Ａに伝達される。ラックギア９及びピニオンギア１１が、この発明の伝達部材である。

遠心クラッチ１３の内部には、入力軸ギア１３Ａを固定した回転板１３Ｄにシュー１３Ｃが揺動自在に支持されている。入力軸ギア１３Ａが回転すると回転板１３Ｄも回転し、シュー１３Ｃが遠心力によって外側に向かって揺動する。外側に揺動したシュー１３Ｃは、固定軸１３Ｂの内周面に当接しつつ回転し、摩擦による抵抗力を受ける。この抵抗力は、回転板１３Ｄ及び入力軸ギア１３Ａに制動力として作用し、ピニオンギア１１の回転、及び、ラックギア９の移動が減速する。

この結果、用紙載置台２の引き出し動作の初期、及び、用紙載置台２の収納動作の終期には、スライドレール８の移動側部材８Ａを固定した用紙載置台２の移動が減速される。

つまり、用紙載置台２をＬＣＣ１から引き出す際に、図３に示す状態から用紙載置台２を矢印Ｘ方向に引き出し初めてから図４に示す状態までの間において用紙載置台２の移動に制動力が作用し、図４に示す状態から図５に示す状態までの間においては用紙載置台２の移動に制動力は作用しない。

また、用紙載置台２をＬＣＣ１の内部に押し込む際に、図５に示す状態から用紙載置台２を矢印Ｙ方向に押し込み初めてから図４に示す状態までの間においては用紙載置台２の移動に制動力は作用せず、図４に示す状態から図３に示す状態までの間において用紙載置台２の移動に制動力が作用する。

このため、図３に示す状態から大きな力で用紙載置台２を引き出し始めた場合や図５に示す状態から大きな力で用紙載置台２を押し込み始めた場合にも、た用紙載置台２の多くの部分がＬＣＣ１の内部に位置している状態では、用紙載置台２が比較的低速で移動し、用紙載置台２の移動によってＬＣＣ１に大きな慣性力が作用したり、ＬＣＣ１に大きな衝撃が作用することがない。

遠心クラッチ１３において、シュー１３Ｃには入力軸ギア１３Ａの回転速度に応じた遠心力が作用し、シュー１３Ｃと出力軸１３Ｄとの間には入力軸ギア１３Ａの回転速度に応じた大きさの摩擦力が発生する。入力軸ギア１３Ａの回転速度は、用紙載置台２の移動速度に比例する。したがって、用紙載置台２には移動速度に応じた制動力が作用し、用紙載置台２を低速で移動させる際には用紙載置台２の移動は殆ど制動されないが、用紙載置台２を高速で移動させようとすると大きな制動力が作用する。

これによって、ＬＣＣ１を備えた画像形成装置１００に作用する衝撃を確実に緩和することができ、画像形成装置１００において、部品の取付精度の低下を生じることがなく、水平性を維持することができる。

ＬＣＣ１の左内壁面におけるピニオンギア１１の軸支位置を図３に示す位置よりも背面側にすることで、用紙載置台２に制動力が作用する期間を短くすることもできる。用紙載置台２に制動力が作用する期間を短くするためにはラックギア９長さを短くすることもでき、用紙載置台２に制動力が作用する期間を長くするためにはラックギア９を背面側に延長して形成することが考えられる。

なお、この実施形態に係るＬＣＣ１は、画像形成装置１００のみならず、ＬＣＣ１から給紙される用紙に対して処理を施す他の処理装置一般的に使用することができる。

また、上記のＬＣＣ１では、制動部材として遠心クラッチ１３を用いたが、用紙載置台２の移動時に移動速度に応じた制動力を用紙載置台２に作用させることを条件に他の部材を用いることもできる。

この発明の実施形態に係るＬＣＣ１から給紙を受ける処理装置としての画像形成装置１００の概略の構成を示す断面図である。 ＬＣＣ１の構成を示す前面の断面図である。 用紙載置台２が収納位置にある状態を示すＬＣＣ１の概略の側面断面図である。 用紙載置台２が露出位置への移動及び収納位置への移動における中間状態を示すＬＣＣ１の概略の側面断面図である。 用紙載置台２が露出位置にある状態を示すＬＣＣ１の概略の側面断面図である。

符号の説明

１ ＬＣＣ
２ 用紙載置台
７，８ スライドレール
９ ラックギア
１１ ピニオンギア
１２ 中間ギア
１３ 遠心クラッチ
２１ 積載板
１００ 画像形成装置

Claims (3)

1. 処理装置に給紙すべき用紙を載置する積載板を昇降自在に備えるとともに、装置の内部に収納された収納位置と装置の外部に露出した露出位置との間で水平方向に移動自在にされた用紙載置台と、
   前記装置内に出力軸を固定して取り付けられた遠心クラッチと、
   互いに入れ子状にされた複数の部材からなり、各部材を前記用紙載置台の移動方向に沿って前記装置の内部と前記用紙載置台との互いの対向面に互いに入れ子状にしたスライドレールであって、複数の部材のうちで前記用紙載置台に取り付けられる最も外側に位置する部材の外側面にラックギアを形成したスライドレールと、
   前記装置内の前記収納位置に軸支され、前記ラックギアに噛合するピニオンギアと、
   前記ピニオンギアの回転を前記遠心クラッチの入力軸に伝達する伝達部材と、
   を備え、前記用紙載置台の水平方向の移動時に、移動速度に応じた制動力を前記用紙載置台に作用させることを特徴とする給紙装置。
2. 前記スライドレールは、最も外側に配置されて前記用紙載置台に取り付けられる移動側部材と、前記移動側部材の内側に摺動自在にされた中間部材と、最も内側に配置されて前記装置に取り付けられる固定側部材と、からなることを特徴とする請求項１に記載の給紙装置。
3. 給紙された用紙に画像形成処理を施す画像形成装置であって、請求項１又は２に記載の給紙装置から用紙を給紙させることを特徴とする画像形成装置。

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