JP5332215B2 - シート給送装置 - Google Patents

Description

本発明は、シート給送装置、特に、複写機やプリンタなどで画像転写用のシートを１枚ずつ給送するシート給送装置に関する。

従来、複写機やプリンタなどの画像形成装置において、画像転写用のシートを１枚ずつ給送するシート給送装置においては、搖動可能に設けたシート積載板をスプリングにて上方に付勢して最上層のシートを給紙ローラに圧接させ、該給紙ローラが積載板を押し下げつつシートを送り出すように構成されている。

また、給紙ローラと同軸上にカムを取り付け、給紙ローラで１枚のシートを所定量送り出した後、積載板を該カムで押し下げて給紙ローラから一定位置まで離間させ、次の給紙タイミングまで待機させるようになっている。積載板を一定位置に待機させることにより、給紙ローラと給紙されていくシートとの圧接が解除されるので、シートの連れ送りが防止され、シートの搬送抵抗を小さくすることができる。

しかしながら、積載板の下降待機位置はシートの残量に拘わりなく一定であり、最大積載量を基準に設定されているため、シートの残量が少なくなった場合でも不必要な移動量となる。特に、給紙スピードが高速化している装置では、積載板の圧接スピードも上昇し、給紙ローラとシートの最上面が接触でバウンドし、騒音が発生するのみならず、給紙圧の変動も大きく、給紙性能が低下する。

そこで、特許文献１には、シート残量に拘わらず積載板の移動量を一定にする機構が記載されている。即ち、給紙ローラと連動して爪部と係合部とが係合するように移動し、続いて両者が係合した状態で積載板を給紙ローラから離間する方向に一定量移動させるように構成されている。しかし、これでは２段階の複雑な動作が必要であり、構成も複雑である。
特開２００６−１３７５６４号公報

そこで、本発明の目的は、簡単な構成でシート残量の多少に拘わらず積載板の移動量が小さいシート給送装置を提供することにある。

以上の目的を達成するため、本発明に係る第１のシート給送装置は、
シートを積載保持する搖動可能なシート積載手段と、
前記シート積載手段を上方に付勢する付勢手段と、
前記シート積載手段を前記付勢手段に抗して押し下げつつ前記シート積載手段に積載されているシートを送り出すシート送出し手段と、
前記シート送出し手段と連動して前記シート積載手段を一定量下方へ移動させる移動手段と、を備え、
前記移動手段は、
前記シート送出し手段と同軸に配置され、シート送出し手段と一体的に回転するカムと、
前記カムの回転に連動して上下動するラックと、
前記シート積載手段の両側部に取り付けられ、かつ、シート積載手段と同じ搖動支点を有する第１歯車と、
前記ラックと前記第１歯車とを連結する歯車列と、を備え、
前記ラックが上死点にあるときにラックと前記歯車列とは離間しており、前記カムの回転に連動してラックが押し下げられたときにラックと歯車列とが連結することにより前記シート積載手段を一定量下方に搖動させること、
を特徴とする。
本発明に係る第２のシート給送装置は、
シートを積載保持する搖動可能なシート積載手段と、
前記シート積載手段を上方に付勢する付勢手段と、
前記シート積載手段を前記付勢手段に抗して押し下げつつ前記シート積載手段に積載されているシートを送り出すシート送出し手段と、
前記シート送出し手段と連動して前記シート積載手段を一定量下方へ移動させる移動手段と、を備え、
前記移動手段は、
前記シート送出し手段と同軸に配置され、シート送出し手段と一体的に回転するカムと、
前記カムの回転に連動して上下動するラックと、
前記シート積載手段の両側部に取り付けられ、かつ、シート積載手段と同じ搖動支点を有する第１歯車と、
前記ラックと前記第１歯車とを連結する歯車列と、を備え、
前記歯車列は、前記第１歯車の搖動経路で歯合するように配置された複数の第２歯車と、該第２歯車と歯合するとともに前記ラックと歯合／離間するように配置された少なくとも一つの第３歯車と、を備え、
前記ラックが上死点にあるときにラックと前記歯車列とは離間しており、前記カムの回転に連動してラックが押し下げられたときにラックと歯車列とが連結することにより前記シート積載手段を一定量下方に搖動させること、
を特徴とする。

本発明に係るシート給送装置においては、シート送出し手段と同軸に配置されたカムの動きを、ラックと歯車列というシンプルな機械要素を通じてシート積載手段の両側部に取り付けられた第１歯車に伝達し、シート積載手段がカムの移動量に対応した所定量だけ下方に搖動する。

前記第２のシート給送装置において、第１歯車、複数の第２歯車及び第３歯車は拘束噛み合い歯車条件を満たすように設定されていることが好ましい。第３歯車の歯型形状は高歯であることが好ましい。ラックや第２歯車とスムーズに歯合することとなる。また、第１歯車は、扇型をなし、両端部に位置する歯の外側が円弧形状であることが好ましい。第２歯車と歯合がスムーズに開始することになる。

前記歯車列には増速歯車又は減速歯車が含まれていてもよい。増速歯車であればカムの形状を小さく設計することができ、減速歯車であればシート送出し手段の軸トルクを低減することができる。また、前記歯車列に回転を規制するダンパが含まれていてもよい。ダンパによってシート積載手段が急激に上昇する動作が規制され、騒音の発生が防止される。

さらに、前記付勢手段は、歯車列と同期して回転するように配置されたシャフトと、該シャフトに回転トルクを与えてシート積載手段を上方に付勢するように配置されたばね手段とで構成されていてもよい。シート積載手段を左右均一な力量で持ち上げることができる。

以下、本発明に係るシート給送装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。なお、各実施例において、同じ部材、部分には共通する符号を付し、重複する説明は省略する。

（画像形成装置の概略構成、図１参照）
図１に本発明に係るシート給送装置を搭載したプリンタの概略構成を示す。このプリンタは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の画像を形成するための四つの画像形成ユニット１０を水平方向に順次配置した、タンデム方式を採用している。各画像形成ユニット１０は、感光体ドラム１１、現像器や帯電チャージャなどを備えている。レーザ走査光学ユニット１５からは、画像データに基づくレーザビームが、各感光体ドラム１１に放射され、静電潜像が形成される。画像形成ユニット１０の直上には中間転写ベルト１６が矢印Ａ方向に回転可能に配置され、各感光体ドラム１１上に形成されたトナー画像が中間転写ベルト１６上に転写／合成される。なお、この種の画像形成プロセスは周知であり、その詳細な説明は省略する。

シートは自動給紙カセット２０の積載板２２上に複数枚が積層状態で収容されており、給紙ローラ２５の回転に基づいて１枚ずつ上方に給紙され、転写ローラ１７から付与される電界により前記中間転写ベルト１６からトナー画像を転写される。画像が転写された後、シートは定着ユニット１８にてトナーの定着を施され、排出ローラ対１９からプリンタ上面に排出される。

自動給紙カセット２０は、図２に示すように、略箱形状の筺体２１とシート積載板２２とシート送出し手段である給紙ローラ２５とシート後端規制板３１とシート側部規制板３２と、積載板２２の移動手段４０とで構成されている。積載板２２は、両側部に設けたピン２３を支点として上下方向に搖動自在に設置され、かつ、両側部に設けたコイルばね２４にて左右均等なばね力で上方に弾性的に付勢されている。給紙ローラ２５は、給紙軸２６に固定されたほぼ半円形状のゴムローラであり、矢印Ａ方向に回転駆動することにより、積載板２２上に積載された最上層のシートを摩擦力によって送り出す。

給紙ローラ２５の半円部分によってカセット２０から所定量送り出されたシートは搬送ローラ対１４（図１参照）にて引き続いて上方に搬送される。シートが所定量送り出されると、給紙ローラ２５の小径部分がシートに対向するとともに、以下に詳述するように、移動手段４０が積載板２２を一定量下方へ移動させ、シートに対する圧接が解除される。また、給紙軸２６は駆動歯車５１から回転力を伝達され、この回転力の伝達はソレノイド５２によってオン／オフされる。

ここで、移動手段４０について説明する。図３では積載板２２上のシート残量が少ない場合の動作状態を示し、図４では積載板２２上に最大積載量のシートが積載されている場合の動作状態を示している。

具体的には、移動手段４０は、積載板２２の両側部にそれぞれ設けたもので、給紙軸２６に固定されて給紙ローラ２５と一体的に回転するカム４１と、該カム４１の回転に連動して上下動するラック４２と、積載板２２の側部に固定されてピン２３を支点として積載板２２と一体的に搖動する扇型の第１歯車４３と、ラック４２と第１歯車４３とを連結する歯車列４４とを備えている。

歯車列４４は、第１歯車４３の搖動経路で歯合するように配置された第２歯車４５ａ，４５ｂと、該第２歯車４５ａ，４５ｂと歯合するとともにラック４２と歯合／離間するように配置された第３歯車４６とで構成されている。第２歯車４５ａ，４５ｂ及び第３歯車４６は回転自在である。

カム４１は凹部４１ａと小径部４１ｂと大径部４１ｃとを有している。ラック４２は、コイルばね４７にて上方に弾性的に付勢され、上端部がカム４１の外周面に圧接している。

図３（Ａ）は、シート残量が少量の場合に積載板２２や移動手段４０がホームポジションにある停止状態を示している。このホームポジションにおいて、ラック４２は上端部がカム４１の凹部４１ａに当接し、ラック４２の歯部４２ａが第３歯車４６と歯合している。第３歯車４６は第２歯車４５ａを介して第１歯車４３と歯合している。そして、積載板２２は給紙ローラ２５とは距離Ｄ１だけ離間した状態を保持している。

給紙開始信号が発せられると、ソレノイド５２（図２参照）がオンし、給紙軸２６が回転駆動され、給紙ローラ２５及びカム４１が反時計回り方向に回転を開始する。カム４１の小径部４１ｂがラック４２の上端部に近づくに伴ってラック４２が上方に移動する。これにて、第３歯車４６が反時計回り方向に回転するとともに、第２歯車４５ａが時計回り方向に回転する。さらに、第１歯車４３及び積載板２２がピン２３を支点として上方に若干搖動する。

カム４１の小径部４１ｂがラック４２の上端部に対向すると、ラック４２は上死点に到達し（図３（Ｂ）参照）、第３歯車４６はラック４２との歯合を解除される。これにて、積載板２２は搖動自在な状態になり、コイルばね２４（図２参照）による上方への付勢力でシートの上面が給紙ローラ２５に圧接する。この圧接力にてシートが給送される。

さらに、給紙ローラ２５が回転すると、カム４１の大径部４１ｃがラック４２の上端部に近づくに伴ってラック４２が上死点から下降する。図３（Ｃ）に示すように、ラック４２が下降を開始すると、ラック４２が第３歯車４６と再度歯合するようになり、第３歯車４６は時計回り方向に回転するとともに、第２歯車４５ａが反時計回り方向に回転する。さらに、第１歯車４３及び積載板２２がピン２３を支点として一定量下方に搖動する。

このとき、積載板２２が下方に搖動する量は、図３（Ｃ）に示す一定の距離Ｄ２であり、給紙ローラ２５とシートとの圧接が完全に解除される。これにて、シートの連れ送りが防止され、シートの搬送抵抗が小さくなる。給紙ローラ２５及びカム４１が１回転すると、移動手段４０は図３（Ａ）に示したホームポジションに復帰する。このようにシートの残量が僅かであっても移動距離Ｄ２は小さい一定量であり、給紙スピードの高速化に対して、騒音の発生や給紙圧の変動が小さくなり、給紙性能が低下することはない。

図４（Ａ）は、最大積載量のシートが積載板２２上に積層されている場合に、積載板２２や移動手段４０がホームポジションにある停止状態を示している。図４（Ｂ）は、給紙ローラ２５が回転を開始した状態を示している。図４（Ｃ）は、給紙ローラ２５によって最上層のシートが給紙されて積載板２２が距離Ｄ２だけ一定量下方に搖動した状態を示している。

図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に対応しており、シートの残量が多いために積載板２２はほぼ水平方向に下方に移動した状態でシートが給送される。そのため、第１歯車４３は下方に位置している第２歯車４５ｂと歯合している点が異なるだけで、動作は図３での説明と同様である。即ち、本第１実施例において、第１歯車４３はシート残量に応じて第２歯車４５ａ，４５ｂのいずれかと歯合し、移動手段４０は積載板２２の下方への移動を一定の距離Ｄ２に規制する。

図５は最大積載量を図３及び図４に示したものよりも増加させた場合の構成を示す。歯車列４４を四つの第２歯車４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄと三つの第３歯車４６ａ，４６ｂ，４６ｃとで構成している。積載残量が多くなると積載板２２のホームポジションが下方に移動していく。それに伴って、ラック４２は下段の第３歯車４６ｂ，４６ｃと歯合し、第１歯車４３は下段の第２歯車４５ｂ，４５ｃ，４５ｄと歯合する。移動手段４０の動作は図３及び図４と基本的には同様である。

なお、図５において、積載板２２は最大積載量の場合（ほぼ水平状態にあるとき）と、残量が少量の場合（傾斜した状態にあるとき）の２位置に実線で描いている。

前記移動手段４０は図５以外にも種々のバリエーションで構成することができる。例えば、歯車列４４には増速歯車又は減速歯車が含まれていてもよい。具体的には、図６に示すように、第３歯車４６に重ねて大径で歯数の多い歯車４６Ａを設け、該歯車４６Ａを第２歯車４５ａ，４５ｂと歯合させてもよい。ラック４２の上下動に対する第１歯車４３の搖動角度が大きくなるので、ラック４２の上下動ストロークが小さくて済み、カム４１の形状を小さく設計することができる。一方、第３歯車４６を減速歯車とした場合には、給紙ローラ２５の軸トルクを低減することができる。

また、歯車列４４に回転を規制するダンパが含まれていてもよい。具体的には、図７に示すように、第３歯車４６に固定したボス部５３に摩擦係数の大きいブレーキ材５４をコイルばね５５にて圧接させてもよい。これにて、用紙補充時など給紙カセット２０をプリンタ本体にセットするときに、積載板２２がロック解除されて急激に上方に搖動するときの騒音を低減できる。

また、積載板２２を上方に付勢する手段としてコイルばね２４に代えて、図８に示す付勢手段を設けてもよい。即ち、歯車列４４の一つの歯車（第２歯車４５ｂ）にいまひとつの歯車５８を歯合させ、該歯車５８のシャフト５６をコイルばね５７で矢印Ｅ方向に付勢している。これにて、歯車５８が反時計回り方向に付勢され、第２歯車４５ｂ、第３歯車４６、第２歯車４５ａを介して第１歯車４３及び積載板２２がピン２３（図２参照）を支点として上方に付勢される。歯車列４４は積載板２２の両側部に設けられているため、積載板２２を左右均等な力量で持ち上げることができる。

また、本実施例において、第３歯車４６の歯型形状は図９に示すように高歯とされている。通常、歯車の歯型は、図９に点線で示すようにカットされているが、高歯とすることによりラック４２や第２歯車４５ａ，４５ｂとスムーズに歯合することになる。

扇型の第１歯車４３は、図１０に示すように、両端部に位置する歯４３ａの外側が円弧形状Ｒとされている。これにて、第２歯車４５ａ，４５ｂとの歯合がスムーズに開始することになる。

また、第１歯車４３、第２歯車４５ａ，４５ｂ、第３歯車４６は、拘束噛み合い歯車条件を満たすように設定されている。拘束噛み合い歯車条件とは、図１１に示すように、歯車１，２，３の噛み合いが閉じられていて、一巡して元に戻るように構成されている歯車列をいう。歯車１，２，３の歯数をｚ１，ｚ２，ｚ３としたとき、以下に示す条件式が整数であれば、拘束噛み合いが成立する。歯車１は第３歯車４６に対応し、歯車２は第２歯車４５ａ，４５ｂに対応し、歯車３は第１歯車４３に対応する。

（他の実施例）
なお、本発明に係るシート給送装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。

特に、シート給送装置が搭載される画像形成装置の基本的な構成は任意であり、複写機であってもよく、ファクシミリなどの機能が付加されていてもよい。また、タンデム方式以外に４サイクル方式であってもよく、あるいは、モノクロの画像形成装置であってもよい。

自動給紙カセットは様々な構成を採用することができ、シート積載板や給紙ローラの構成も任意である。

本発明の一実施例であるシート給送装置を搭載したプリンタを示す概略構成図である。 自動給紙カセットの概略構成を示す斜視図である。 シート残量が少ないときのシート積載板の移動手段の動作説明図である。 最大積載量であるときのシート積載板の移動手段の動作説明図である。 シート積載板の移動手段の他の例を示す側面図である。 シート積載板の移動手段のさらに他の例を示す側面図である。 シート積載板の移動手段のさらに他の例を示す側面図である。 シート積載板の移動手段のさらに他の例を示す側面図である。 第３歯車の歯型形状を部分的に拡大して示す正面図である。 第１歯車を示す正面図である。 拘束噛み合い歯車を示す説明図である。

符号の説明

２０…自動給紙カセット
２２…シート積載板
２４…コイルばね（付勢手段）
２５…給紙ローラ（シート送出し手段）
４０…移動手段
４１…カム
４２…ラック
４３…第１歯車
４４…歯車列
４５ａ〜４５ｄ…第２歯車
４６，４６ａ〜４６ｃ…第３歯車
５７…コイルばね（付勢手段）

Claims (8)

1. シートを積載保持する搖動可能なシート積載手段と、
   前記シート積載手段を上方に付勢する付勢手段と、
   前記シート積載手段を前記付勢手段に抗して押し下げつつ前記シート積載手段に積載されているシートを送り出すシート送出し手段と、
   前記シート送出し手段と連動して前記シート積載手段を一定量下方へ移動させる移動手段と、を備え、
   前記移動手段は、
   前記シート送出し手段と同軸に配置され、シート送出し手段と一体的に回転するカムと、
   前記カムの回転に連動して上下動するラックと、
   前記シート積載手段の両側部に取り付けられ、かつ、シート積載手段と同じ搖動支点を有する第１歯車と、
   前記ラックと前記第１歯車とを連結する歯車列と、を備え、
   前記ラックが上死点にあるときにラックと前記歯車列とは離間しており、前記カムの回転に連動してラックが押し下げられたときにラックと歯車列とが連結することにより前記シート積載手段を一定量下方に搖動させること、
   を特徴とするシート給送装置。
2. シートを積載保持する搖動可能なシート積載手段と、
   前記シート積載手段を上方に付勢する付勢手段と、
   前記シート積載手段を前記付勢手段に抗して押し下げつつ前記シート積載手段に積載されているシートを送り出すシート送出し手段と、
   前記シート送出し手段と連動して前記シート積載手段を一定量下方へ移動させる移動手段と、を備え、
   前記移動手段は、
   前記シート送出し手段と同軸に配置され、シート送出し手段と一体的に回転するカムと、
   前記カムの回転に連動して上下動するラックと、
   前記シート積載手段の両側部に取り付けられ、かつ、シート積載手段と同じ搖動支点を有する第１歯車と、
   前記ラックと前記第１歯車とを連結する歯車列と、を備え、
   前記歯車列は、前記第１歯車の搖動経路で歯合するように配置された複数の第２歯車と、該第２歯車と歯合するとともに前記ラックと歯合／離間するように配置された少なくとも一つの第３歯車と、を備え、
   前記ラックが上死点にあるときにラックと前記歯車列とは離間しており、前記カムの回転に連動してラックが押し下げられたときにラックと歯車列とが連結することにより前記シート積載手段を一定量下方に搖動させること、
   を特徴とするシート給送装置。
3. 前記第１歯車、前記複数の第２歯車及び前記第３歯車は拘束噛み合い歯車条件を満たすように設定されていることを特徴とする請求項２に記載のシート給送装置。
4. 前記第３歯車の歯型形状が高歯であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のシート給送装置。
5. 前記第１歯車は、扇型をなし、両端部に位置する歯の外側が円弧形状であること、を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のシート給送装置。
6. 前記歯車列に増速歯車又は減速歯車が含まれていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のシート給送装置。
7. 前記歯車列に回転を規制するダンパが含まれていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のシート給送装置。
8. 前記付勢手段は、前記歯車列と同期して回転するように配置されたシャフトと、該シャフトに回転トルクを与えて前記シート積載手段を上方に付勢するように配置されたばね手段とで構成されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のシート給送装置。

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