JP4432677B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置において、用紙の両面に画像形成を行うために用いられる反転搬送部を備えた画像形成装置に関する。

画像形成装置において、装置本体内に駆動源としてモータを設け、画像形成を行う感光体ドラム等を備えた記録部、搬送ローラ等を備える用紙搬送部を駆動するようにしている。こうした画像形成装置において、用紙の両面に画像形成する場合に、用紙の一方の面に画像形成した後用紙を反転させるために排紙ローラを逆回転して反転搬送路に用紙を搬入することが行われている。ところが、画像形成動作中に、感光体ドラムを逆回転させることはできないので、一つのモータによって感光体ドラムと排紙ローラとを回転制御することはできない。

こうした課題の解決方法として、例えば、特許文献１には、装置本体に第１駆動源を設け、両面ユニットに正逆回転可能な第２駆動源を設け、用紙搬送機構に対して両面ユニットが装着されていない時には、第１駆動源からの駆動を伝達し、両面ユニットが装着されている時には、第２駆動源からの駆動力を伝達する伝達機構を備えた画像形成装置が記載されている。また、特許文献２では、画像形成装置本体内及び両面搬送ユニット内にそれぞれモータを設け、用紙を排紙方向に搬送するときには装置本体内のモータで排紙ローラを排紙方向に回転駆動し、用紙を反転方向に搬送するときにはユニット内のモータで排紙ローラを逆転方向に回転駆動する点が記載されている。
特開平９−１３６７７２号公報 特開２００２−１５４７２７号公報

特許文献１では、両面ユニットを装着した状態では両面ユニット側の第２駆動源のみで排紙ローラを駆動するようになるため、用紙の片面に記録する場合にも第２駆動源を駆動する必要があり、装置本体側の第１駆動源とともに常時２つの駆動源を動作することになり効率的に駆動動作を行うことができない。また、特許文献２では、用紙の片面に記録する場合には装置本体内のモータのみ動作して駆動動作を効率的に行うことができるが、用紙の両面記録を行う場合にも排紙ローラの排紙方向への回転は装置本体内のモータで駆動しており、両面記録を行う場合に効率よく反転搬送が行われていない

そこで、本発明は、用紙の反転搬送を行う場合効率よく駆動動作を行うことができる画像形成装置を提供することを目的とするものである。

本発明に係る画像形成装置は、給紙部から搬送された用紙を記録部に搬送して排出ローラにより排紙トレイに搬出する用紙搬送部と、前記用紙搬送部の用紙搬送経路において前記記録部の下流側から排出ローラにより搬入された用紙を前記記録部の上流側に搬出する反転搬送部とを備えた画像形成装置において、前記用紙搬送部に用いられる第一駆動源の駆動力を排出ローラに伝達して正転方向に回転させるとともに前記反転搬送部に用いられる第二駆動源の駆動力を前記第一駆動源より優先して排出ローラに伝達して正逆転方向に回転させる駆動伝達機構を備えていることを特徴とする。さらに、前記駆動伝達機構は、前記第一駆動源の駆動力が伝達される入力ハブ並びに前記第二駆動源の駆動力が伝達されて同一の回転速度で回転するクラッチカラー及び出力ハブを有するスプリングクラッチを備えており、前記出力ハブから前記排出ローラに駆動力が伝達されることを特徴とする。さらに、前記クラッチカラー及び前記出力ハブは、その外周にそれぞれ同歯数のギア部が形成されていることを特徴とする。

上記のような構成を有することで、用紙搬送部に用いられる第一駆動源の駆動力を排出ローラに伝達して正転方向に回転させるとともに反転搬送部に用いられる第二駆動源の駆動力を第一駆動源より優先して排出ローラに伝達して正逆転方向に回転させる駆動伝達機構を備えているので、用紙の反転搬送時には第二駆動源により排出ローラを優先して駆動して効率的に駆動動作を行うことができる。

すなわち、用紙の反転搬送を行う場合に、一旦用紙を排出してから用紙を反転搬送するスイッチバック方式により用紙を搬送することが行われるが、第二駆動源により排出ローラを正逆回転できるので、用紙の排出動作から第二駆動源により駆動動作すれば、用紙の排出動作から搬送速度を速くして反転搬送動作を速くすることができる。

また、第一駆動源により排出ローラを駆動動作中に第二駆動源を駆動すれば、第二駆動源が優先されて即座に第二駆動源により駆動動作を行うことができ、効率よく駆動動作を行うことが可能となる。

また、第一駆動源の駆動力が伝達される入力ハブ並びに第二駆動源の駆動力が伝達されて同一の回転速度で回転するクラッチカラー及び出力ハブを有するスプリングクラッチを備えているので、クラッチカラー及び出力ハブを第二駆動源により同一速度で回転させると入力ハブから出力ハブへの第一駆動源の駆動力の伝達が遮断されると共に出力ハブから第二駆動源の駆動力を排出ローラに伝達することができ、第一駆動源からの駆動伝達の遮断と第二駆動源の駆動伝達を同時に行うことができるようになる。そして、第二駆動源からの駆動力が停止されるとクラッチカラー及び出力ハブの回転が停止されて第一駆動源の駆動力が伝達されるようになり、第一駆動源から第二駆動源へ、また、第二駆動源から第一駆動源へ駆動伝達の切換動作をスムーズに行うことができる。

そして、クラッチカラー及び出力ハブの外周にそれぞれ同歯数の歯部を形成すれば、第二駆動源からの駆動力により両方とも同一の回転速度で簡単に回転させることができる。

以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。

図１は、本発明に係る画像形成装置全体の概略断面図である。画像形成装置１の上部には用紙排出トレイ１０が設けられ、その下部には、記録部２及び給紙部３が配されている。

給紙部３では、給紙カセット１１が配置されており、フラッパ１２に所定のサイズの用紙が複数枚積載されている。給紙カセット１１の右端部には、ピックアップローラ１３が配置されている。フラッパ１２は、積載された用紙の上面がピックアップローラ１３に圧接するように、図示しないバネ部材により上方に付勢されている。この状態でピックアップローラ１３が回転駆動すると、摩擦力により用紙が１枚ずつ用紙搬送路に給紙されるようになる。

給紙された用紙は、まずフィードローラ１４及びプレスローラ１５により記録部２に搬送される。記録部２では、搬送された用紙に記録するために、現像器１６、クリーニング機構１７、コロナ帯電器１８、感光体ドラム１９、転写ローラ２０、露光ヘッド２１及び定着ローラ２２が備えられている。クリーニング機構１７は、転写後の感光体ドラム１９の表面に付着した残留トナーや紙粉等の異物をクリーニングローラにより捕捉して感光体ドラム１９の表面を清掃する。コロナ帯電器１８は、放電ワイヤからのコロナ放電により感光体ドラム１９の表面を一様に帯電する。一様に帯電された感光体ドラム１９に、露光ヘッド（ＬＥＤヘッド）２１で画像記録信号に応じて露光することで静電潜像が形成される。そして、現像器１６内のトナーを感光体ドラム１９に形成された静電潜像に転移させて、静電潜像を可視像化する。転写ローラ２０は、用紙を挟んで感光体ドラム１９と対向する位置に設置されており、所定の電圧が印加されると感光体ドラム１９表面に形成されたトナー像が用紙に転写される。そして、転写されたトナー像は、定着ローラ２２及びプレスローラ２３によって挟持されて加熱・プレスされ用紙に定着される。定着された用紙は、排出ローラ２４及びプレスローラ２５の間に挟持されて用紙排出トレイ１０に搬出される。

また、装置本体の側面には、手差し給紙機構及び反転搬送機構が設けられており、手差し給紙を行う場合には、側面カバー２６を開いて給紙ローラ２７に用紙を差し込むことで行われる。差し込まれた用紙は、給紙ローラ２７によりフィードローラ１４及びプレスローラ１５に搬送されて記録動作が行われる。また、反転搬送を行う場合には、片面に記録した用紙が一旦排出ローラ２４及びプレスローラ２５の間に挟持されて搬出された後排出ローラ２４を逆回転して反転搬送路に搬送して、フィードローラ２８及びプレスローラ２９、フィードローラ３０及びプレスローラ３１の２対の搬送ローラにより下方に向けて搬送する。そして、再度フィードローラ１４及びプレスローラ１５に搬送されてもう一方の面に記録動作が行われ、用紙の両面に記録されるようになる。

図２は、本発明に係る画像形成装置の駆動源から排出ローラへの駆動伝達機構を示す概略図である。画像形成装置１の用紙搬送部５３側には、用紙搬送動作や記録動作に用いられる第一駆動源として主モータＭ１が設けられている。用紙排出動作及び反転搬送動作を行う排出ローラ２４には後述するようにスプリングクラッチ４０が設けられており、主モータＭ１からの駆動力は、駆動伝達歯車３３を介してスプリングクラッチ４０に伝達される。

また、画像形成装置１の反転搬送部５２側には、反転搬送動作に用いられる第二駆動源として副モータＭ２が設けられている。副モータＭ２からの駆動力は、電磁クラッチ５０及び複数の駆動伝達歯車５１、３４を介してスプリングクラッチ４０に伝達される。

図３は、排出ローラ２４及びスプリングクラッチ４０に関する拡大平面図を示しており、図４は、図３の横断面図を示している。そして、図５は、スプリングクラッチ４０の出力ハブ側から軸方向からみた側面図を示している。

図３に示すように、排出ローラ２４は排出ローラ軸３２に固定されており、プレスローラ２５が排出ローラ２４に対向して別の軸に固定されている。排出ローラ軸３２の一方の端部には、スプリングクラッチ４０が装着されており、スプリングクラッチ４０は、外周に歯部が形成された円柱状の入力ハブ４１、外周に歯部が形成された円筒状のクラッチカラー４２及び外周に歯部が形成された円柱状の出力ハブ４３を備えており、クラッチカラー４２及び出力ハブ４３は、同じ外径でその外周に形成された歯部の歯数が同一となるように設定されている。

図４に示すように、入力ハブ４１及び出力ハブ４３の中心には排出ローラ軸３２が貫通しており、入力ハブ４１は、排出ローラ軸３２に回転自在に取り付けられている。一方、出力ハブ４３は、排出ローラ軸３２の端部に形成されたＤカット部４５に嵌挿されて固定されており、出力ハブ４３の回転により排出ローラ軸３２が回転するようになっている。入力ハブ４１及び出力ハブ４３の互いに対向する側に小径で円柱状の突出部が形成されており、両方の突出部は同径とされている。そして、両方の突出部の外周にはクラッチスプリング４４が巻き付くように嵌め込まれており、クラッチスプリング４４の外周にはクラッチカラー４２が密着して嵌合している。クラッチスプリング４４の入力ハブ４１側の端部は外方に折り曲げられてクラッチカラー４２内に係合されており、出力ハブ４３側の端部は内方に折り曲げられて出力ハブ４３の突出部内に係合されている。

そして、主モータＭ１の駆動力が伝達される駆動伝達歯車３３が入力ハブ４１の外周に形成された歯部と噛合した状態で配置されており、副モータＭ２の駆動力が伝達される駆動伝達歯車３４がクラッチカラー４２及び出力ハブ４３の両方の外周に形成された歯部と噛合した状態で配置されている。

主モータＭ１が駆動して駆動伝達歯車３３が回転すると、入力ハブ４１が回転し、それに伴い入力ハブ４１の突出部に巻き付けられたクラッチスプリング４４が摩擦により回転して巻き締められるようになる。そのため、入力ハブ４１及び出力ハブ４３の突出部が連結して出力ハブ４３が入力ハブ４１とともに回転するようになり、出力ハブ４３の回転により排出ローラ２４が回転するようになる。その際に、電磁クラッチ５０をオフしておけば、出力ハブ４３に噛合する駆動伝達歯車３４は空回転するようになる。以上説明したスプリングクラッチ４０の作用は、公知のものと同様である。

一方、副モータＭ２が駆動して電磁クラッチ５０がオンすると駆動伝達歯車３４が回転し、クラッチカラー４２及び出力ハブ４３の両方が回転するようになる。クラッチカラー４２及び出力ハブ４３の外周に形成された歯数は同一なので、クラッチカラー４２及び出力ハブ４３は同じ回転速度で回転する。そのため、クラッチスプリング４４は巻き締まることなくクラッチカラー４２及び出力ハブ４３とともに回転するようになる。したがって、入力ハブ４１からの駆動伝達は遮断され出力ハブ４３は駆動伝達歯車３４により駆動回転されるようになり、その結果排出ローラ２４は副モータＭ２により回転するようになる。

このように、副モータＭ２の駆動力が駆動伝達歯車３４に伝達されると、主モータＭ１に優先して駆動伝達歯車３４からスプリングクラッチ４０を介して排出ローラに駆動力が伝達されるようになる。

以上説明した駆動伝達機構を用いて用紙の片面記録を行う場合には、電磁クラッチ５０をオフ状態として副モータＭ２の駆動力が駆動伝達歯車３４に伝達されないようにしておき、主モータＭ１の駆動力により駆動伝達歯車３３を回転させて上述のように入力ハブ４１から出力ハブ４３を介して排出ローラ２４を排紙方向に回転させればよい。したがって、主モータＭ１によりすべての用紙搬送動作が行われる。

次に、用紙の両面記録を行う場合について説明する。図６は、両面記録を行う場合の用紙の搬送過程を示している。図６では用紙の搬送経路を点線で示しており、搬送される用紙Ｐを実線で示している。まず、用紙の一方の面に記録された用紙Ｐは、定着ローラ２２により排出ローラ２４に向かって搬送される（図６（ａ）参照）。この場合電磁クラッチ５０はオフ状態のままで用紙の搬送動作はすべて主モータＭ１により駆動されている。そして、排出ローラ２４も主モータＭ１により排紙方向に回転駆動されており、搬送された用紙Ｐの先端を挟持して排紙トレイへ搬出する（図６（ｂ）参照）。用紙Ｐの後端が定着ローラ２２から離れて図示せぬ用紙検知センサにより用紙Ｐの後端が検知されると、電磁クラッチ５０がオン状態となり、副モータＭ２の駆動力がスプリングクラッチ４０に伝達される。その際、排出ローラ２４が排紙方向に回転するように副モータＭ２は正転方向に回転するため、排出ローラ２４は継続して用紙Ｐを搬出するが、主モータＭ１よりも速い速度で回転するため、用紙Ｐの搬出動作はスピードアップする（図６（ｃ）参照）。ここで、副モータＭ２の駆動力が優先して伝達されるため主モータＭ１の駆動力は遮断された状態となる。そして、用紙Ｐの後端部が排出ローラ２４に挟持された時点で副モータＭ２を逆回転することで、排出ローラ２４は反転搬送方向に回転するようになり、用紙Ｐは反転搬送路に向かって搬送されるようになる（図６（ｄ）参照）。

このように、排出ローラ２４の回転駆動を主モータＭ１から副モータＭ２へ簡単に切り換えることができるので、反転搬送動作をより高速化することが可能となる。そして、電磁クラッチ５０のオンオフにより切換のタイミングを設定することができるので、搬送制御を単純化することが可能となる。そのため、記録動作を行いながら別の用紙の反転搬送を行うといった２パッチ制御にも有用である。また、片面記録の場合でも排紙の際に排出ローラ２４の回転駆動を切り換えて排紙動作を高速化してもよい。

以上説明した実施形態においては、スプリングクラッチ４０と排出ローラ２４を排出ローラ軸３２に同軸に配置するようにしたが、これに限らず、スプリングクラッチ４０と排出ローラ２４の間にギヤ等を介して離間して配置するようにしてもよい。また、スプリングクラッチ４０と副モータＭ２の間に電磁クラッチ５０を配置するようにしているが、電磁クラッチと同様に駆動伝達を適宜接断可能なものであれば採用することができる。

本発明に係る実施形態に関する概略断面図である。 駆動伝達機構に関する概略図である。 排出ローラ及びスプリングクラッチに関する拡大平面図である。 図３の横断断面図である。 スプリングクラッチの出力ハブ側を軸方向からみた側面図である。 両面記録の場合の用紙搬送過程を示す説明図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 記録部
３ 給紙部
24 排出ローラ
25 プレスローラ
40 スプリングクラッチ
41 入力ハブ
42 クラッチカラー
43 出力ハブ
44 クラッチスプリング
50 電磁クラッチ
52 反転搬送部
53 用紙搬送部
M1 主モータ
M2 副モータ

Claims (3)

1. 給紙部から搬送された用紙を記録部に搬送して排出ローラにより排紙トレイに搬出する用紙搬送部と、前記用紙搬送部の用紙搬送経路において前記記録部の下流側から排出ローラにより搬入された用紙を前記記録部の上流側に搬出する反転搬送部とを備えた画像形成装置において、前記用紙搬送部に用いられる第一駆動源の駆動力を排出ローラに伝達して正転方向に回転させるとともに前記反転搬送部に用いられる第二駆動源の駆動力を前記第一駆動源より優先して排出ローラに伝達して正逆転方向に回転させる駆動伝達機構を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記駆動伝達機構は、前記第一駆動源の駆動力が伝達される入力ハブ並びに前記第二駆動源の駆動力が伝達されて同一の回転速度で回転するクラッチカラー及び出力ハブを有するスプリングクラッチを備えており、前記出力ハブから前記排出ローラに駆動力が伝達されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記クラッチカラー及び前記出力ハブは、その外周にそれぞれ同歯数の歯部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。

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