JP4888573B2

JP4888573B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4888573B2
Application number: JP2010017073A
Authority: JP
Inventors: 智也山本
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2010-01-28
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2030-01-28
Also published as: US8276906B2; US20110180985A1; JP2011153014A; CN102189818B; CN102189818A

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、シート材を一枚ずつ搬送する給紙機構の改良に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては、シート材を一枚ずつ給紙するために、積載されたシート材の最上位の一枚に当接する給紙ローラ（ピックアップローラ）が設けられる。給紙ローラは、シート材に対し所定の押圧力で押し付けられることが、一枚ずつ給紙を行うために重要である。ところが、シート材は、画像形成に伴い順次消費され、最上位のシート材の位置も徐々に変わっていく。そこで、給紙ローラのシート材への押圧状態を一定にするため、シート材の消費に伴うシート材ないし給紙ローラの移動機構が必要である。

特許文献１の装置においては、供給トレイ内の積載板（圧板）を持ち上げる駆動力を、作用部材を介して積載板へ伝える駆動力伝達機構を有している。そして、駆動力伝達機構は、積載板が下方変位するのを規制するワンウェイクラッチを有している。つまり、積載板に駆動力を与えないときにおいても積載板に載る記録シートの重みで積載板が下方へ移動しないように、ワンウェイクラッチを用いているのである。

特開２００７−２６９４６２号公報

しかしながら、いわゆる市販のワンウェイクラッチを部品として追加する場合、ワンウェイクラッチの遊び（バックラッシ）に応じて、積載板が下がってしまうという問題がある。例えば、特許文献１の構造においては、積載板を上方へ持ち上げる駆動力を切った後、積載板が０．８ｍｍほど下がってしまっていた。

本発明は、以上のような背景に鑑みてなされたものであって、いわゆるワンウェイクラッチを用いることなく、圧板の下降を防止することを目的とする。

前記した課題を解決する本発明は、装置本体と、前記装置本体に着脱可能に装着され、シート材が積載される供給トレイと、前記供給トレイに積載されたシート材の最上位の一枚に上方から当接するピックアップローラと、前記供給トレイに積載されるシート材の下方に設置され、給紙時に前記シート材を持ち上げる圧板と、サンギヤ、キャリア、プラネタリギヤおよびリングギヤを有し、サンギヤ、キャリアおよびリングギヤのうちの１つが入力ギヤ、１つが出力ギヤ、１つが動力伝達のトリガ部材となる遊星歯車機構と、前記入力ギヤに係合して動力を与える駆動源と、前記出力ギヤと係合して、前記出力ギヤの回転を、前記圧板を持ち上げる動力に変換する圧板リフト機構と、カム部を有し、前記圧板が停止中の圧板停止位置において前記ピックアップローラが所定位置まで下がったときに一方向に向けて回転が開始され、所定角度回転して圧板上昇位置において一時停止し、さらに所定角度回転して前記圧板停止位置において停止するカム部材と、前記トリガ部材に係合して前記入力ギヤから前記出力ギヤへの動力伝達をＯＮとし、前記トリガ部材から離脱してＯＦＦとする第１アームと、前記カム部に向けて延びる第２アームとを有し、揺動可能に支持された切換部材と、前記出力ギヤに係合して前記出力ギヤの回転を止めるとともに、前記出力ギヤから離脱して出力ギヤの回転を許容する第３アームと、前記カム部に向けて延びる第４アームとを有し、前記切換部材と別個に揺動可能に設けられたストッパとを備える。そして、前記カム部材の前記カム部は、前記圧板停止位置において前記第１アームを前記トリガ部材から離脱させるとともに前記第３アームを前記出力ギヤに係合させ、前記圧板停止位置から前記一方向への回転の開始後、前記切換部材の第１アームを前記トリガ部材に係合させ、その後、前記第３アームを前記出力ギヤから離脱させ、前記第３アームが前記出力ギヤから離脱した前記圧板上昇位置から、再度回転を開始すると前記第１アームを前記トリガ部材に係合させたまま前記第３アームを前記出力ギヤに再度係合させ、その後、前記第１アームを前記トリガ部材から離脱させるように、カムプロファイルが形成される。

このような構成によれば、駆動源の駆動力は、遊星歯車機構の入力ギヤ、出力ギヤ、圧板リフト機構および圧板へと伝達して、圧板を持ち上げる動力となる。そして、この動力の伝達は、切換部材がＯＮ側に揺動してトリガ部材に係合することで伝わる（ＯＮ）ようになり、切換部材がＯＦＦ側に揺動してトリガ部材から離脱することで伝わらない（ＯＦＦ）ようになる。切換部材とストッパは、それぞれ別個に揺動可能に設けられ、切換部材の第２アームとストッパの第４アームが、カム部材のカム部に向けて延びることで、切換部材とストッパは、カム部材の回転に伴い、カム部から作用を受けて揺動し、切換部材の第１アームとトリガ部材の係合およびストッパの第３アームと出力ギヤの係合が制御される。これにより、圧板の上昇および停止が、いわゆるワンウェイクラッチを用いることなく制御できる。そして、カム部のカムプロファイルは、第１アームと第３アームを次のような順序で制御するように形成されている。すなわち、カムプロファイルは、（１）圧板停止位置において第１アームをトリガ部材から離脱させるとともに第３アームを前記出力ギヤに係合させ、（２）圧板停止位置からカム部材の一方向への回転の開始後、切換部材の第１アームを前記トリガ部材に係合させ、その後、第３アームを出力ギヤから離脱させ、（３）第３アームが出力ギヤから離脱した圧板上昇位置から、再度回転を開始すると前記第１アームをトリガ部材に係合させたまま第３アームを出力ギヤに再度係合させ、その後、第１アームをトリガ部材から離脱させる、という順序で第１アームと第３アームを作動させるように形成されている。つまり、第１アームとトリガ部材の係合および第３アームと出力ギアの係合の少なくとも一方が必ず確保されている。そのため、第１アームがトリガ部材と係合しているときには、入力ギヤから出力ギヤへの動力伝達がＯＮになることから圧板がシート材の重みで下がることはなく、第３アームと出力ギヤが係合しているときには、その係合により出力ギヤが回転しないのでシート材の重みで圧板が下がることがない。したがって、圧板がシート材の重みで下がることがなく、従来のワンウェイクラッチによる制御よりも優れている。

本発明の画像形成装置によれば、切換部材とトリガ部材の係合およびストッパと出力ギヤの係合の少なくとも一方が確保されるように圧板の制御がなされるので、いわゆるワンウェイクラッチを用いることなく圧板の下降を防止することができる。

本発明の実施形態に係るレーザプリンタの要部側断面図である。（ａ）は、ピックアップローラとこれを駆動するギア機構部分を左後側から見た斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＺ矢視図である。（ａ）は、ピックアップローラとギヤ機構部分を右後側から見た斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＹ部の分解拡大図である。（ａ）、（ｂ）は、クラッチギヤの分解斜視図である。圧板制御機構の斜視図である。（ａ）は第１ストッパの正面図、（ｂ）は第２ストッパの正面図、（ｃ）はトリガ部材の正面図である。図５のＸ部拡大図である。圧板停止位置の圧板制御機構の状態を説明する図である。圧板上昇直前の圧板制御機構の状態を説明する図である。圧板上昇位置の圧板制御機構の状態を説明する図である。圧板停止直前の圧板制御機構の状態を説明する図である。ストッパの第３アームを付勢する部材を設けた変形例を示す図である。ストッパを１つの部品で形成した変形例を示す図である。

＜レーザプリンタの全体構成＞
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、画像形成装置の一例としてのレーザプリンタ１は、本体ケーシング２内に給紙されたシート材の一例としての用紙３を給紙するためのフィーダ部４や、用紙３に画像を形成するための画像形成部５などを備えている。
本体ケーシング２の前側（以下の説明において、図１における右を前、左を後とする。）には、開閉自在なフロントカバー２ａが設けられており、フロントカバー２ａを開いたときにできる開口から、後述するプロセスカートリッジ３０が着脱自在となっている。

＜フィーダ部の構成＞
フィーダ部４は、本体ケーシング２内の底部に着脱可能に装着される供給トレイの一例としての給紙トレイ１１と、給紙トレイ１１の下部において用紙３の下方に設置され、給紙時に用紙３を持ち上げるため、前方が持ち上がるように揺動自在に設けられた圧板５１と、圧板５１の下方に設置され、圧板５１を下側から持ち上げるリフト板５２を備えている。リフト板５２は、その後端５３で、給紙トレイ１１に回動可能に支持されており、後述するように、装置本体からの駆動力により回動駆動力が与えられて後端５３周りに回動して圧板５１を持ち上げるようになっている。なお、本明細書において、「装置本体」とは、レーザプリンタ１から、給紙トレイ１１およびこの給紙トレイ１１に取り付けられた部品を除いた部分である。

また、給紙トレイ１１の前方の上方には給紙トレイ１１に積載された用紙３の最上位の一枚に上方から当接するピックアップローラ６１が配置され、その前方には分離ローラ６２が配置されている。分離ローラ６２は、給紙トレイ１１に取り付けられた分離パッド１２に対向して配置されている。分離ローラ６２のさらに前方には、紙粉取りローラ１３と対向ローラ１４が互いに対向して配置されている。用紙３は、この２つのローラの間を通った後、搬送経路１９に倣って後方へ方向を転換されるようになっている。
さらに、ピックアップローラ６１の上方には、レジストローラ１５が配置されている。

そして、このように構成されるフィーダ部４では、給紙トレイ１１内の用紙３が、リフト板５２および圧板５１によって持ち上げられてピックアップローラ６１によって最上位の用紙３が分離ローラ６２側に送られ、分離ローラ６２および分離パッド１２の摩擦によって最上位の用紙３のみが対向ローラ１４側に送り出されて一枚ずつ画像形成部５に搬送される。

＜画像形成部の構成＞
画像形成部５は、スキャナ部２０、プロセスカートリッジ３０、定着部４０などを備えている。

＜スキャナ部の構成＞
スキャナ部２０は、本体ケーシング２内の上部に設けられ、レーザ発光部（図示せず。）、回転駆動されるポリゴンミラー２１、レンズ２２，２３、反射鏡２４，２５などを備えている。レーザ発光部から発光される画像データに基づくレーザビームは、鎖線で示すように、ポリゴンミラー２１、レンズ２２、反射鏡２４、レンズ２３、反射鏡２５の順に通過あるいは反射して、プロセスカートリッジ３０の感光ドラム３２の表面上に高速走査にて照射される。

＜プロセスカートリッジの構成＞
プロセスカートリッジ３０は、スキャナ部２０の下方に配設され、本体ケーシング２に対して着脱自在に装着される構造となっている。このプロセスカートリッジ３０は、感光ドラム３２を支持した感光体カートリッジ３０Ａと、この感光体カートリッジ３０Ａに着脱自在に装着され、内部に現像剤としてのトナーを収容した現像剤カートリッジ３０Ｂとからなる。
感光体カートリッジ３０Ａは、外枠を構成する感光体ケース３１内に、感光ドラム３２、スコロトロン型帯電器３３および転写ローラ３４が主に設けられている。

現像剤カートリッジ３０Ｂは、感光体カートリッジ３０Ａに対して着脱自在に装着されており、現像剤を収容する現像剤ケース３５に、現像ローラ３６、供給ローラ３８およびアジテータ３９を備えている。このうち、現像ローラ３６、供給ローラ３８およびアジテータ３９は、現像剤ケース３５に回転可能に支持されている。そして現像剤ケース３５内のトナーＴは、供給ローラ３８の矢印方向（反時計方向）への回転により、現像ローラ３６に供給され、このとき、供給ローラ３８と現像ローラ３６との間で正に摩擦帯電される。現像ローラ３６上に供給されたトナーＴは、現像ローラ３６の矢印方向（反時計方向）への回転に伴って、層厚規制のためのブレードＢと現像ローラ３６との間に進入し、一定厚さの薄層として現像ローラ３６上に担持される。

感光ドラム３２は、現像剤カートリッジ３０Ｂが装着される感光体ケース３１に、矢印方向（時計方向）へ回転可能に支持されている。この感光ドラム３２は、ドラム本体が接地されるとともに、その表面部分が正帯電性の感光層により形成されている。

スコロトロン型帯電器３３は、感光ドラム３２の上方に、感光ドラム３２に接触しないように、所定間隔を隔てて対向して配置されている。このスコロトロン型帯電器３３は、タングステンなどの帯電用ワイヤからコロナ放電を発生させる正帯電用のスコロトロン型の帯電器であり、感光ドラム３２の表面を一様に正極性に帯電させるように構成されている。

転写ローラ３４は、感光ドラム３２の下方において、この感光ドラム３２に対向して接触するように配置され、感光体ケース３１に、矢印方向（反時計方向）へ回転可能に支持されている。この転写ローラ３４は、金属製のローラ軸に、導電性のゴム材料が被覆されて構成されている。転写ローラ３４には、転写時に、定電流制御によって転写バイアスが印加される。

そして、感光ドラム３２の表面は、スコロトロン型帯電器３３により一様に正帯電された後、スキャナ部２０からのレーザビームの高速走査により露光される。これにより、露光された部分の電位が下がって、画像データに基づく静電潜像が形成される。ここで、「静電潜像」とは、一様に正帯電されている感光ドラム３２の表面のうち、レーザビームによって露光されて電位が下がっている露光部分をいう。次いで、現像ローラ３６の回転により、現像ローラ３６上に担持されているトナーＴが、感光ドラム３２に対向して接触する時に、感光ドラム３２の表面上に形成される静電潜像に供給される。そして、トナーＴは、感光ドラム３２の表面上で選択的に担持されることによって可視像化され、これによって反転現像によりトナー像が形成される。

その後、感光ドラム３２と転写ローラ３４とは、用紙３を両者間で挟持して搬送するように回転駆動され、感光ドラム３２と転写ローラ３４との間を用紙３が搬送されることにより、感光ドラム３２の表面に担持されているトナー像が用紙３上に転写される。

＜定着部の構成＞
定着部４０は、プロセスカートリッジ３０の下流側に配設され、加熱ローラ４１と、この加熱ローラ４１に対向して配置され加熱ローラ４１との間で用紙３を挟持する加圧ローラ４２を備えている。そして、このように構成される定着部４０では、用紙３上に転写されたトナーＴを、用紙３が加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との間を通過する間に熱定着させ、その後、その用紙３を、排紙パス４４に搬送するようにしている。排紙パス４４に送られた用紙３は、排紙ローラ４５によって排紙トレイ４６上に排紙される。

＜フィーダ部の詳細構成＞
次に、フィーダ部４の詳細構成について説明する。なお、ここで参照する図２および図３においては用紙３を省略している。

図２に示すようにピックアップローラ６１は、ホルダ６５に回転可能に支持され、伝達ギヤ機構部Ｇからの駆動力が分離ローラシャフト６２ｂを介して伝えられる。また、リフトアーム７１を介してピックアップローラ６１の上下の動作が伝達ギヤ機構部Ｇに伝えられるとともに、リフトアーム７１によりピックアップローラ６１が下方に付勢されている。

ピックアップローラ組立体６０は、分離ローラシャフト６２ｂの軸周りに揺動可能であり、給紙トレイ１１を装置本体に装着したときには、積層された用紙３の最上面から離間している。後述する動力伝達の構成により用紙３が圧板５１により持ち上げられると、ピックアップローラ６１は用紙３に押し上げられ、ピックアップローラ６１が所定の高さまで持ち上げられたときに、圧板５１の上昇動作が止まるようになっている。また、用紙３が数枚〜十数枚使用されてピックアップローラ６１の位置が下がると、再度圧板５１が上昇し、ピックアップローラ６１が所定の高さになるまで用紙３を持ち上げるようになっている。すなわち、ピックアップローラ６１は、用紙３の最上面の高さ位置のセンサとしての役割を果たしている。このような動作を、本実施形態の画像形成装置においては、機械的な構成により実現している。このような構成は公知のものであり、例えば特開２００６−１７６３２１号公報にも記載されている。

［分離ローラ駆動ギヤからピックアップローラへの動力伝達］
分離ローラシャフト６２ｂは、いくつかのギヤを介してピックアップローラ６１に連結されている。
分離ローラシャフト６２ｂの左端には、分離ローラ駆動ギヤ６２ｃが設けられている。分離ローラ駆動ギヤ６２ｃには、駆動源の一例としての駆動力入力ギヤ１１０から図示しない複数のアイドルギヤを介して動力が伝達されており、例えば特開２００６−１７６３２１号公報に開示されたような公知の構成により、給紙するタイミングにおいてのみ回転されるようになっている。
分離ローラシャフト６２ｂおよびピックアップローラ組立体６０は、装置本体に取り付けられている。

リフトアーム７１は、その略中央の支点７１ａにおいて装置本体に揺動可能に支持されている。リフトアーム７１の右端には、係合孔７１ｂが形成され、ホルダ６５の突部６５ａと係合している。また、リフトアーム７１の左端７１ｃは、伝達ギヤ機構部Ｇに係合している。リフトアーム７１の左端７１ｃよりも若干内側（支点７１ａ寄り）には、コイルスプリング７２の下端が係合している。コイルスプリング７２の上端は、図示しない装置本体に係合しており、コイルスプリング７２は常時リフトアーム７１の左端７１ｃを上側に引っ張り上げている。この付勢力によりリフトアーム７１の右端は、下方に付勢されており、ピックアップローラ６１が下方に付勢される。

［圧板への動力伝達］
次に、圧板５１への動力伝達について説明する。伝達ギヤ機構部Ｇは、図２および図３に示すように、駆動力入力ギヤ１１０、第１アイドルギヤ１１１、クラッチギヤ８０、圧板リフト機構９０(９１〜９４)およびスイッチングギヤ９６を備えている。

駆動力入力ギヤ１１０は、図示しないモータに連結され、モータの回転時は、常時回転するようになっている。駆動力入力ギヤ１１０は、第１アイドルギヤ１１１を介してクラッチギヤ８０の入力ギヤ８１に係合している。

クラッチギヤ８０は、入力ギヤ８１からの動力を圧板５１に伝えるかどうかを制御するギヤセットであり、図４（ａ），（ｂ）に示すように、入力ギヤ８１、出力ギヤ８２およびトリガ部材８３を備えた、いわゆる遊星歯車機構からなる。

入力ギヤ８１は、遊星歯車機構のいわゆるサンギヤ８１ａを中央部に有し、外周に第１アイドルギヤ１１１が歯合する外歯８１ｂを有している。

出力ギヤ８２は、遊星歯車機構のいわゆるリングギヤ８２ａをトリガ部材８３に対面する面に有し、反対側の面に出力ギヤ歯８２ｂを有する。また、外周には、出力ギヤ歯８２ｂより大径で、出力ギヤ歯８２ｂより細かく数が多いストッパギヤ歯８２ｃを有している。ストッパギヤ歯８２ｃは、いわゆる歯車として機能するものではなく、後述するストッパＳと係合して出力ギヤ８２の回転を規制するための歯である。

トリガ部材８３は、遊星歯車機構のいわゆるキャリアに相当するものであり、遊星ギヤ８３ａを２つ保持している。トリガ部材８３の外周には、トリガ歯８３ｂが形成されている。トリガ歯８３ｂは、いわゆる歯車として機能するものではなく、後述するように、切換部材１２０が係合することで入力ギヤ８１から出力ギヤ８２への動力伝達を可能（ＯＮ）にし、切換部材１２０が離脱することで入力ギヤ８１から出力ギヤ８２への動力伝達を不可能（ＯＦＦ）にするための歯である。

圧板リフト機構９０は、図２および図３に示すように、第１減速ギヤ９１、第２アイドルギヤ９２、第２減速ギヤ９３およびリフトギヤ９４を有している。

第１減速ギヤ９１は、大径のギヤ９１ａが出力ギヤ８２の出力ギヤ歯８２ｂと歯合し、小径のギヤ９１ｂが第２アイドルギヤ９２に歯合して出力ギヤ８２の回転を第２アイドルギヤ９２に伝達している。

第２アイドルギヤ９２は、第１減速ギヤ９１の小径のギヤ９１ｂに歯合するとともに第２減速ギヤ９３の大径のギヤ９３ａに歯合して第１減速ギヤ９１の回転を第２減速ギヤ９３に伝達している。

第２減速ギヤ９３は、大径のギヤ９３ａが第２アイドルギヤ９２に歯合し、小径のギヤ９３ｂがリフトギヤ９４に歯合して第２アイドルギヤ９２の回転をリフトギヤ９４に伝達している。

リフトギヤ９４は、図２（ｂ）に示すように、扇形に形成されたギヤであり、前記したリフト板５２が下端に固定されている。リフトギヤ９４の回動中心は、リフト板５２の後端５３と一致しており、リフト板５２の回動中心となる。

以上のような圧板リフト機構９０の構成により、出力ギヤ８２の回転は、第１減速ギヤ９１、第２アイドルギヤ９２、第２減速ギヤ９３およびリフトギヤ９４の順に伝わって、リフト板５２を回動させる。リフト板５２が回動して起きると、リフト板５２が圧板５１を下から持ち上げて、圧板５１が上方に移動（回動）する。

［圧板の上昇および停止の切換の構成］
次に、圧板５１を上下に移動させ、圧板５１が用紙３を介してピックアップローラ６１を上方の給紙位置まで押し上げたときに圧板５１の上昇動作を停止させる圧板制御機構について説明する。

図３（ａ）に示すように、リフトアーム７１の左端７１ｃの上下には、第１フック７３および第２フック７４が配置されている。第１フック７３および第２フック７４は、それぞれ図３（ｂ）に示すような形状をしており、第１フック７３は前側アーム７３ａと後側アーム７３ｂを有し、第２フック７４は、前側アーム７４ａと後側アーム７４ｂを有する。第１フック７３と第２フック７４は、装置本体に支持されることで同じ軸を中心に揺動可能である。両者の前側アーム７３ａ，７４ａは、互いにコイルスプリング７５により引き寄せられており、これにより、一方のフックが揺動すると、他方のフックもコイルスプリング７５に引かれて揺動するようになっている。

また、図５に示すように、両者の後側アーム７３ｂ，７４ｂは、その先端がともにカム部材の一例としてのスイッチングギヤ９６の第１カム部９６ｂに対面しており、第１フック７３および第２フック７４の向きによって、後側アーム７３ｂ，７４ｂの先端が第１カム部９６ｂの段差部９６ｄ、突部９６ｅ（図８参照）に係合したり離脱したりするようになっている。なお、本実施形態では、図８において第１カム部９６ｂの符号で指し示した円柱形状部分を、第１カム部９６ｂの「ベース円」とする。

スイッチングギヤ９６は、最外周に一部歯が無い欠歯部９６ｊ（図８参照）を有する外周ギヤ９６ａを有するとともに、内側（右側）にカム部の一例としての第１カム部９６ｂを有し、さらに内側に第２カム部９６ｃを有する。外周ギヤ９６ａは、後述するクラッチギヤ８０の入力ギヤ８１の外歯８１ｂと歯合可能であり、外周ギヤ９６ａの歯がある部分と外歯８１ｂとが対面すると、入力ギヤ８１の回転がスイッチングギヤ９６に伝わるようになっている。

第１カム部９６ｂは、滑らかな円柱状の外周面に段差部９６ｄと、突部９６ｅと、凹部９６ｆを有している。
段差部９６ｄは、図１０に示すように第２フック７４の後側アーム７４ｂの先端は係合できるが、第１フック７３の後側アーム７３ｂの先端は係合できないようにスイッチングギヤ９６の軸方向において、後側アーム７４ｂが配置された範囲のみに設けられている。
また、突部９６ｅは、図８に示すように第１フック７３の後側アーム７３ｂが係合でき、第２フック７４の後側アーム７４ｂが係合できないように、スイッチングギヤ９６の軸方向において、後側アーム７３ｂが配置された範囲のみに設けられている。

第２カム部９６ｃは、全体として卵形のプロファイルを有するとともに、一部に平面部９６ｇを有している。
第２カム部９６ｃには、トーションスプリング９７の一方のアーム９７ａが常時当接しており、図８に示すように、アーム９７ａが第２カム部９６ｃの卵形の先端部９６ｈに当接しているときには、アーム９７ａが第２カム部９６ｃの平面部９６ｇに当たろうとする方向、つまり、図８における時計回りにスイッチングギヤ９６を回転させる力を発生させるようになっている。

図５および図６に示すように、クラッチギヤ８０の出力ギヤ８２の下方には、切換部材１２０が配置されている。図６に示すように、切換部材１２０は、軸部１２１周りに揺動可能に支持された部材であって、３つのアーム１２２，１２３，１２４を有する。軸部１２１は、装置本体に固定された支持軸１５５（図８参照）に軸支されている。第１アーム１２２は、その先端がトリガ部材８３の外周、つまりトリガ歯８３ｂに対面しており、第２アーム１２３は、スイッチングギヤ９６の第１カム部９６ｂに向けて延び、その先端が第１カム部９６ｂのカム面に対面している。また、下方に向けて延びるバネ支持アーム１２４には、バネ係止部１２５が設けられている。

バネ係止部１２５には、スプリング１５１の一端が係合され、常時スプリング１５１に引かれることで、図５、図６の向きで見て、切換部材１２０が時計回りに付勢されるようになっている。

切換部材１２０の右側には、切換部材１２０と同軸で揺動可能なストッパＳが設けられている。ストッパＳは、第１ストッパ部材１３０と第２ストッパ部材１４０を備えて構成されている。
第１ストッパ部材１３０は、円筒状の軸部１３１と、軸部１３１から左方向に延びる第３アーム１３２を有して構成されている。第３アーム１３２は、その先端にフック１３２ａを有し、フック１３２ａが出力ギヤ８２のストッパギヤ歯８２ｃと係合、離脱可能に配置される。第３アーム１３２の下縁には、後述するトーションバネ１５２の上アーム１５２ｂ（図８参照）が係止されるバネ係止部１３３が設けられている。また、第３アーム１３２の根本部分の上部の縁は、軸部１３１から軸部１３１の径方向外側に延びる当接部１３４として形成されており、当接部１３４は、後述する第２ストッパ部材１４０の突起１４６と当接することで、第１ストッパ部材１３０と第２ストッパ部材１４０の相対的姿勢を一定に保つ役割を果たす。

第２ストッパ部材１４０は、円筒状の軸部１４１と、軸部１４１から右方向に延びる第４アーム１４２と、軸部１４１から左方向に延びるバネ支持アーム１４３とを有して構成されている。軸部１４１は、第１ストッパ部材１３０の軸部１３１の中に嵌入されることで、軸部１３１を軸部１４１と同軸に配置させる。また、軸部１４１に、装置本体に固定された支持軸１５５が嵌入されることで、第１ストッパ部材１３０及び第２ストッパ部材１４０は、装置本体に対し揺動可能に支持されている。第４アーム１４２は、スイッチングギヤ９６の第１カム部９６ｂに向けて延び、その先端が第１カム部９６ｂに対面している。バネ支持アーム１４３は、コイル支持突起１４４とアーム係止部１４５を有している。コイル支持突起１４４は、トーションバネ１５２のコイル部１５２ａに入り込み、アーム係止部１４５は、トーションバネ１５２の下アーム１５２ｃを係止する。軸部１４１の上方には、内側（右方向）に突出する、前記した突起１４６が設けられている。

第１ストッパ部材１３０と第２ストッパ部材１４０を合わせたストッパＳは、図８の圧板停止位置の姿勢で、その重心が揺動中心（支持軸１５５の中心軸）よりも後（図８における紙面右方向）にずれている。つまり、そのような重心位置になるように、重量バランスが調整された形状となっている。これにより、第１カム部９６ｂと第４アーム１４２の当接により第３アーム１３２が出力ギヤ８２に係合していたのが、第１カム部９６ｂが回転することで第４アーム１４２の支持が解除されると、ストッパＳは、自重により、図８における時計回りに回ろうとするようになっている。

切換部材１２０とストッパＳは、共に支持軸１５５により揺動可能に支持されているが、これらの支持は独立しており、切換部材１２０とストッパＳは、個別に揺動することができるようになっている。

図７に拡大して示すように、出力ギヤ８２のストッパギヤ歯８２ｃは、回転方向前方（ここでは、駆動力入力ギヤ１１０の駆動力による回転方向であり、図７では時計回りである）の面が、回転方向前方に行くに従い内径側に向かう斜面）８２ｄとなっている。そして、回転方向後側の面も、回転方向前方に行くに従い内径側に向かう斜面８２ｅとなっている。
一方、第１ストッパ部材１３０の第３アーム１３２の先端のフック１３２ａは、出力ギヤ８２の回転方向後方の面が出力ギヤ８２に近づくに従い出力ギヤ８２の回転方向前方に向かう斜面１３２ｂとなっている。そして、フック１３２ａの、出力ギヤ８２の回転方向前方の面も、出力ギヤ８２に近づくに従い出力ギヤ８２の回転方向前方に向かう斜面１３２ｃとなっている。

このため、出力ギヤ８２が駆動力入力ギヤ１１０の駆動力により回転している状態でストッパギヤ歯８２ｃとフック１３２ａが係合しようとしたときには、斜面８２ｄと斜面１３２ｂとが当接して第３アーム１３２を出力ギヤ８２から離れるように移動させるようになっている。つまり、駆動力入力ギヤ１１０の駆動力により出力ギヤ８２が回転し始めたときには、斜面８２ｄと斜面１３２ｂの当接が、フック１３２ａによる出力ギヤ８２のロックを解除するようになっている。
一方、駆動力入力ギヤ１１０の駆動力が出力ギヤ８２に伝達されず、用紙３や圧板５１の自重により出力ギヤ８２が逆回転（図７において反時計回りである）しようとするときには、ストッパギヤ歯８２ｃとフック１３２ａが多少でも引っ掛かっていれば、斜面８２ｅと斜面１３２ｃとが噛み合おうとするので、ストッパギヤ歯８２ｃとフック１３２ａの係合が維持され、圧板５１が下降するのが防止されるようになっている。

第１カム部９６ｂを有するスイッチングギヤ９６は、後の動作説明でよく分かるように、第１フック７３と第２フック７４の動作により、圧板５１が停止中の圧板停止位置においてピックアップローラ６１が所定位置まで下がったときに図５，８の時計回り（一方向）に向けて回転が開始され、所定角度回転して圧板上昇位置において一時停止し、さらに所定角度回転して前記した圧板停止位置において停止するように回転制御される。すなわち、そのように制御されるように段差部９６ｄと突部９６ｅが配置されている。

そして、第１カム部９６ｂは、切換部材１２０の第２アーム１２３と第２ストッパ部材１４０の第４アームとに接触して切換部材１２０およびストッパＳを所定のパターンで揺動させるようにそのカムプロファイルが形成されている。具体的には、第１カム部９６ｂは、第１アーム１２２と第３アーム１３２の少なくとも一方が必ずクラッチギヤ８０（トリガ部材８３または出力ギヤ８２）に係合するように、カムプロファイルが形成されており、本実施形態では、次のような順序で動作させることでこれを実現する構成となっている。
（１）圧板停止位置において第１アーム１２２をトリガ部材８３から離脱させるとともに第３アーム１３２を出力ギヤ８２に係合させる。
（２）圧板停止位置から時計回りへの回転の開始後、切換部材１２０の第１アーム１２２をトリガ部材８３に係合させ、その後、第３アーム１３２を出力ギヤ８２から離脱させる。
（３）第３アーム１３２が出力ギヤ８２から離脱した圧板上昇位置から、再度回転を開始すると第１アーム１２２をトリガ部材８３に係合させたまま第３アーム１３２を出力ギヤ８２に再度係合させ、その後、第１アーム１２２をトリガ部材８３から離脱させる。

第１カム部９６ｂのカムプロファイルは、切換部材１２０とストッパＳとに対し、上記の順序を有する動作をさせる限り、多少無駄な動作を行わせてもよい。例えば、（２）の動作は、第１アーム１２２をトリガ部材８３に係合させた後、一度、第１アーム１２２をトリガ部材８３から離脱させて、すぐに再度トリガ部材８３に係合させ、その後、第３アーム１３２を出力ギヤ８２から離脱させるような動作とすることもできる。

以上のような構成のレーザプリンタ１の動作について本発明の特徴部分を中心に説明する。
まず、前提として、印刷動作を行うとき、レーザプリンタ１の駆動力入力ギヤ１１０は、常時回転している。

給紙トレイ１１に十分な量の用紙３が積載されているとき、ピックアップローラ６１は、高い位置にあり、リフトアーム７１は、図３において右端が上方に上がり、左端７１ｃが下方に下がっている。このとき、圧板制御機構は、図８に示したような圧板停止位置にある。図８の圧板停止位置においては、第１フック７３の後側アーム７３ｂは先端が突部９６ｅに係合していてスイッチングギヤ９６は、回転しない。また、入力ギヤ８１の外歯８１ｂはスイッチングギヤ９６の欠歯部９６ｊに対面しているので、入力ギヤ８１の回転はスイッチングギヤ９６には伝わらない。

そして、切換部材１２０の第２アーム１２３およびストッパＳの第４アーム１４２は、ともに第１カム部９６ｂのベース円上に当接することにより、切換部材１２０の第１アーム１２２は、トリガ部材８３から離脱しており、ストッパＳの第３アーム１３２は、出力ギヤ８２のストッパギヤ歯８２ｃに係合している。第１アーム１２２がトリガ部材８３から離脱していることにより、駆動力入力ギヤ１１０の回転は入力ギヤ８１を回転させても、出力ギヤ８２に駆動力は伝わらない。圧板５１に載っている用紙３の重みは、出力ギヤ８２を反時計回りに回そうとする力を働かせるが、第３アーム１３２が出力ギヤ８２に係合していることで出力ギヤ８２は回転することができず、よって、圧板５１が下がることもない。特に、上述したように、ストッパギヤ歯８２ｃとフック１３２ａとは、出力ギヤ８２が図８の反時計回りに回ろうとすると、互いに噛み合おうとするため、フック１３２ａは出力ギヤ８２から外れることがなく、圧板５１の下がりを確実に抑止する。

用紙３を所定量消費して、給紙トレイ１１中の用紙３の最上位の位置が所定量下がると、図３において、ピックアップローラ６１が下がることで、リフトアーム７１の右端が下がり、左端７１ｃが上がる。これにより、左端７１ｃが第１フック７３の前側アーム７３ａを上に持ち上げると、後側アーム７３ｂと突部９６ｅの係合が外れ、図９に示すようにトーションスプリング９７の付勢力でスイッチングギヤ９６を図９における時計回りに回転させる。

すると、第２アーム１２３と第４アーム１４２は、それらの先端が第１カム部９６ｂのベース円から外れ凹部９６ｆに対面する。このとき、ストッパＳは、重心が支持軸１５５の下方よりも後にあるため、どちらかというと、第３アーム１３２は、出力ギヤ８２から離脱しようとする。一方、切換部材１２０は、スプリング１５１により図９の時計回りに付勢されているため時計回りに速やかに揺動し、第１アーム１２２の先端がトリガ部材８３のトリガ歯８３ｂに係合する。

第１アーム１２２がトリガ部材８３に係合すると、入力ギヤ８１の回転は、出力ギヤ８２に伝達されて、図１０に示すように、出力ギヤ８２は、図１０の時計回りに回転し始める。これにより、出力ギヤ８２のストッパギヤ歯８２ｃの斜面８２ｄが第３アーム１３２のフック１３２ａの斜面１３２ｂを押す（配置につき図７参照）ことで、第３アーム１３２を下方に押して、図１０の時計回りに回動させる。第１ストッパ部材１３０と第２ストッパ部材１４０は、トーションバネ１５２の付勢力により第３アーム１３２と第４アーム１４２が共に上に回動させられ、突起１４６と当接部１３４が当接する姿勢で一体となる。このとき、第１ストッパ部材１３０と第２ストッパ部材１４０を合わせたストッパＳは、自重により図１０に示した向きで止まる。このとき、第４アーム１４２は、第２アーム１２３を追い越して第２アーム１２３よりも上に先行している。そして、第２フック７４の後側アーム７４ｂの先端は、段差部９６ｄに係合してスイッチングギヤ９６（第１カム部９６ｂ）の回転を止める。こうして、出力ギヤ８２からストッパＳが離脱して、圧板上昇位置となり、少なくとも後側アーム７４ｂの先端が段差部９６ｄに係合している間は、出力ギヤ８２が時計回りに回転する。すなわち、出力ギヤ８２の回転が圧板リフト機構９０を介して圧板５１を上昇させる。

圧板５１が上昇して、最上位の用紙３がピックアップローラ６１を所定の高さまで持ち上げると、リフトアーム７１の右端が上がり、左端７１ｃが下がって第２フック７４の後側アーム７４ｂを持ち上げる。そして、後側アーム７４ｂの先端が段差部９６ｄから離脱する。すると、トーションスプリング９７のアーム９７ａが第１カム部９６ｂの先端部９６ｈを押すことでスイッチングギヤ９６が図１０の時計回りに速やかに回転し、スイッチングギヤ９６の外周ギヤ９６ａが入力ギヤ８１に係合する。そして、入力ギヤ８１の回転がスイッチングギヤ９６を時計回りに回転させる。

スイッチングギヤ９６が時計回りに回転すると、ストッパＳの第４アーム１４２が第２アーム１２３よりも先に凹部９６ｆに当たって回動し、第３アーム１３２のフック１３２ａが出力ギヤ８２に係合する。そして、その後、切換部材１２０の第２アーム１２３が凹部９６ｆに当たって切換部材１２０が反時計回りに回動し、第１アーム１２２の先端がトリガ部材８３から離脱する（離脱し始めの図１１を参照）。そして、さらにスイッチングギヤ９６が時計回りに回転すると、第１フック７３の後側アーム７３ｂが突部９６ｅに係合し、入力ギヤ８１の外歯８１ｂが欠歯部９６ｊに対面すると、図８に示した圧板停止位置に戻る。

以上のような動作において、トリガ部材８３に係合している第１アーム１２２は、第３アーム１３２が出力ギヤ８２に係合してから離脱し、出力ギヤ８２に係合している第３アーム１３２は、第１アーム１２２がトリガ部材８３に係合してから離脱する。このため、第１アーム１２２とトリガ部材８３および第３アーム１３２と出力ギヤ８２の少なくとも一方の組は必ず係合しているため、用紙３の重みが圧板５１や圧板リフト機構９０を介してクラッチギヤ８０に伝わっても、出力ギヤ８２を回すことはない。つまり、用紙３の重みで圧板５１が下がることはない。

このようにして、本実施形態のレーザプリンタ１によれば、いわゆるワンウェイクラッチを用いることなく、圧板５１の制御をすることができ、用紙３の重みで圧板５１が下がることも防止される。

そして、本実施形態の機構は、かさ歯車やウォーム歯車を用いておらず、すべて平歯車を用いた機構からなるので、動力の伝達効率が高く、駆動源の動力を小さくすることができ、装置の小型化に寄与することができる。

また、出力ギヤ８２の回転をストッパＳにより止めることで圧板５１の下降を止めており、動力伝達に関して出力ギヤ８２の後段に減速ギヤ（第１減速ギヤ９１および第２減速ギヤ９３）を設けているので、ストッパギヤ歯８２ｃとフック１３２ａの遊びによる圧板５１の下降量は、各減速ギヤにより小さくされる結果、ごく僅かとなる。また、出力ギヤ８２から動力を取り出す出力ギヤ歯８２ｂとは別個に、これより大径で歯数が多いストッパギヤ歯８２ｃを設け、フック１３２ａを出力ギヤ歯８２ｂではなくストッパギヤ歯８２ｃに係合させるようにしたため、ストッパギヤ歯８２ｃとフック１３２ａの遊びによる圧板５１の下降量は僅かになった。図示した実施形態の例によれば、この下降量は最大０．２ｍｍ程度となった。一方で、出力ギヤ歯８２ｂのモジュールは大きくできるので、大きな伝達力に耐えることができる。

さらに、出力ギヤ８２が駆動力入力ギヤ１１０の駆動力により回転している状態でストッパギヤ歯８２ｃとフック１３２ａが係合しようとしたときには、斜面８２ｄと斜面１３２ｂとが摺接して第３アーム１３２を出力ギヤ８２から離れるように移動させるようになっているので第３アーム１３２に過度な負担が掛かることがない。また、ストッパギヤ歯８２ｃとフック１３２ａが係合した後、駆動力入力ギヤ１１０の駆動力が出力ギヤ８２に伝達されなくなったときは、斜面８２ｅと斜面１３２ｃとが噛み合おうとするので、ストッパギヤ歯８２ｃとフック１３２ａの係合が維持され、圧板５１が下降するのが確実に防止される。

以上に本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した実施形態には限定されず適宜変更して実施することが可能である。
例えば、前記実施形態においては、大きな減速比をとりつつ入力ギヤと出力ギヤの回転方向を逆にしてギヤの数を少なくするため、遊星歯車機構のサンギヤを入力ギヤ、リングギヤを出力ギヤ、キャリアをトリガ部材として用いたが、このような組み合わせには限られない。例えば、他の例としては、サンギヤを入力ギヤ、キャリアを出力ギヤ、リングギヤをトリガ部材として用いることもできるし、さらに別の組み合わせで用いることもできる。

前記実施形態においては、第２アーム１２３と第４アーム１４２の双方を、第１カム部９６ｂにおいて１つのカムプロファイルで形成した凹部９６ｆに当ててこれらを回動させ、そのとき、ストッパＳのバランスを利用して第４アーム１４２を第２アーム１２３に先行させることで第４アーム１４２を凹部９６ｆに先に当てていたが、図１２に示すように、第１付勢部材の一例としてのスプリング１５３でストッパＳを反時計回りに付勢することで、第４アーム１４２を確実に第２アーム１２３よりも先行させるようにしてもよい。この場合には、第４アーム１４２が第２アーム１２３よりも遅れてベース円から凹部９６ｆに入り込むようにするため、第１カム部９６ｂにおいて、第４アーム１４２がトレースするカムプロファイルと第２アーム１２３がトレースするカムプロファイルとを別個に形成しておくとよい。例えば、図１２に示したカム面９６ｋのように、第２アーム１２３だけがトレースするプロファイルを作っておくとよい。

前記実施形態においては、ストッパＳを第１ストッパ部材１３０と第２ストッパ部材１４０の２つの部材で構成したが、図１３に示すストッパ２３０のように、第３アーム２３２と第４アーム２４２を有する１つの部材として構成してもよい。もっとも、この構成の場合には、図１３に示すように、ベース円に当接している第４アーム２４２と、出力ギヤ８２に係合している第３アーム２３２との互いの角度に高い精度が要求され、第４アーム２４２とベース円の間には、僅かな隙間が残るような設定にせざるを得ない。このような観点からは、前記実施形態のように、第１ストッパ部材１３０と第２ストッパ部材１４０の２つの部材で構成し、第３アーム１３２を出力ギヤ８２へ、第４アーム１４２をカム部へ向けて付勢するように第１ストッパ部材１３０と第２ストッパ部材１４０を互いに付勢する第２付勢部材の一例としてのトーションバネ１５２を設ける構成とするのが望ましい。これにより、ストッパＳと第１カム部９６ｂの間に不要なガタが生じず、騒音を抑制することができる。

前記実施形態ではシート材として紙の場合について説明したが、ＯＨＰシートなどでも全く同様に適用することができる。

また、前記実施形態で示した圧板リフト機構や圧板制御機構は、一例であり、これらの動力伝達機構は他の構造であっても構わない。

また、前記実施形態においては、画像形成装置の一例としてレーザプリンタを例示したが、デジタル複合機や、コピー機に本発明を適用することも可能である。

１レーザプリンタ
３用紙
４フィーダ部
１１給紙トレイ
５１圧板
５２リフト板
６１ピックアップローラ
７１リフトアーム
７３第１フック
７４第２フック
８０クラッチギヤ
８１入力ギヤ
８１ａサンギヤ
８１ｂ外歯
８２出力ギヤ
８２ａリングギヤ
８２ｂ出力ギヤ歯
８２ｃストッパギヤ歯
８３トリガ部材
８３ａ遊星ギヤ
８３ｂトリガ歯
９０圧板リフト機構
９６スイッチングギヤ
９６ａ外周ギヤ
９６ｂ第１カム部
９６ｃ第２カム部
９６ｄ段差部
９６ｅ突部
９６ｆ凹部
９６ｊ欠歯部
９６ｋカム面
９７トーションスプリング
１１０駆動力入力ギヤ
１２０切換部材
１２２第１アーム
１２３第２アーム
１３０第１ストッパ部材
１３２第３アーム
１３２ａフック
１３４当接部
１４０第２ストッパ部材
１４２第４アーム
１４４コイル支持突起
１４６突起
１５１スプリング
１５２トーションバネ
１５３スプリング
Ｇ伝達ギヤ機構部
Ｓストッパ

Claims

装置本体と、
前記装置本体に着脱可能に装着され、シート材が積載される供給トレイと、
前記供給トレイに積載されたシート材の最上位の一枚に上方から当接するピックアップローラと、
前記供給トレイに積載されるシート材の下方に設置され、給紙時に前記シート材を持ち上げる圧板と、
サンギヤ、キャリア、プラネタリギヤおよびリングギヤを有し、サンギヤ、キャリアおよびリングギヤのうちの１つが入力ギヤ、１つが出力ギヤ、１つが動力伝達のトリガ部材となる遊星歯車機構と、
前記入力ギヤに係合して動力を与える駆動源と、
前記出力ギヤと係合して、前記出力ギヤの回転を、前記圧板を持ち上げる動力に変換する圧板リフト機構と、
カム部を有し、前記圧板が停止中の圧板停止位置において前記ピックアップローラが所定位置まで下がったときに一方向に向けて回転が開始され、所定角度回転して圧板上昇位置において一時停止し、さらに所定角度回転して前記圧板停止位置において停止するカム部材と、
前記トリガ部材に係合して前記入力ギヤから前記出力ギヤへの動力伝達をＯＮとし、前記トリガ部材から離脱してＯＦＦとする第１アームと、前記カム部に向けて延びる第２アームとを有し、揺動可能に支持された切換部材と、
前記出力ギヤに係合して前記出力ギヤの回転を止めるとともに、前記出力ギヤから離脱して出力ギヤの回転を許容する第３アームと、前記カム部に向けて延びる第４アームとを有し、前記切換部材と別個に揺動可能に設けられたストッパとを備え、
前記カム部材の前記カム部は、
前記圧板停止位置において前記第１アームを前記トリガ部材から離脱させるとともに前記第３アームを前記出力ギヤに係合させ、
前記圧板停止位置から前記一方向への回転の開始後、前記切換部材の第１アームを前記トリガ部材に係合させ、その後、前記第３アームを前記出力ギヤから離脱させ、
前記第３アームが前記出力ギヤから離脱した前記圧板上昇位置から、再度回転を開始すると前記第１アームを前記トリガ部材に係合させたまま前記第３アームを前記出力ギヤに再度係合させ、その後、前記第１アームを前記トリガ部材から離脱させるように、カムプロファイルが形成されたことを特徴とする画像形成装置。
前記ストッパは、自重により前記第３アームが前記出力ギヤから離脱する方向に回ろうとするように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記第３アームを、前記出力ギヤから離脱させる方向に付勢する第１付勢部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記ストッパは前記第３アームを有する第１ストッパ部材と、前記第４アームを有し前記第３アームに対し回動可能に係合した第２ストッパ部材と、前記第３アームを前記出力ギヤに向けて付勢するとともに前記第４アームを前記カム部へ向けて付勢するように、前記第１ストッパ部材と前記第２ストッパ部材とを互いに付勢する第２付勢部材と、前記第２付勢部材による前記第１ストッパ部材と前記第２ストッパ部材の互いの回動を規制する規制部とを備えてなることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の画像形成装置。