JP6205916B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置に関し、詳しくは、画像形成装置において両面印刷を行う技術に関する。
従来、コンデンサ絶縁型の小容量電源として、例えば、特許文献1に記載されたものが知られている。その特許文献1においては、感光体等を駆動するモータとは別に排紙ローラを駆動するモータを設け、排紙ローラを反転方向にも回転して両面印刷を行う技術が開示されている。
特開2011−048328号公報
しかしながら、上記特許文献1においては、モータが増えるため、モータ音による騒音が増大する虞があった。そのため、モータ数を低減してモータ音による騒音を抑制するとともに、モータ数を低減した場合であっても、両面印刷制御の融通性を確保できる技術が所望されていた。
本発明は、モータ数を低減した場合であっても、両面印刷制御の融通性を確保できる技術を提供するものである。
本明細書によって開示される画像形成装置は、記録媒体に画像を形成する画像形成部と、一方向への回転駆動力を発生するモータと、記録媒体の搬送方向を切替えるために、回転方向が正転方向と反転方向とに切替えられるスイッチバックローラと、前記スイッチバックローラの回転方向が正転方向となるように、前記モータの回転駆動力を前記スイッチバックローラに伝達する第1ギア列と、前記スイッチバックローラの回転方向が反転方向となるように、前記モータの回転駆動力を前記スイッチバックローラに伝達する第2ギア列と、前記モータの回転駆動力を伝達され前記第1ギア列または前記第2ギア列に噛合する振子ギアを有する切替ユニットとを備え、前記振子ギアは、前記第1ギア列と噛み合い、前記スイッチバックローラを正転方向に回転させる正転位置と、前記第2ギア列と噛み合い、前記スイッチバックローラを反転方向に回転させる反転位置と、前記第1ギア列および前記第2ギア列のどちらにも噛合しない非噛合位置とに移動可能であり、前記切替ユニットは、当該画像形成装置の電源供給開始時に前記振子ギアの位置を初期化する際に、前記正転位置、前記反転位置および前記非噛合位置のいずれの位置においても初期化を可能とする切替機構を含む。
本構成によれば、一個のモータによって、振子ギアの位置を、正転位置、反転位置、および非噛合位置に移動できる。また、切替機構によって、振子ギアの初期位置が、正転位置、反転位置、および非噛合位置のいずれかの位置において可能である。そのため、モータ数を低減した場合であっても、両面印刷の際の融通性を確保できる。
上記画像形成装置において、前記切替ユニットは、前記振子ギアを回転可能に支持するホルダと、前記ホルダを押圧することで前記ホルダを回転させるカムを有する切替ギアであって、自身の回転によって前記カムを回転させることによって前記振子ギアの前記正転位置、前記反転位置および前記非噛合位置を切替る切替ギアと、前記モータからの回転駆動力を前記切替ギアに伝達する駆動ギアと、を含み、前記切替機構は、前記振子ギアの前記正転位置、前記反転位置および前記非噛合位置に対応した各位置において前記切替ギアを回転不能に固定する固定機構と、前記振子ギアの位置を切替える際に、前記固定機構によって固定された前記切替ギアを回転可能に開放する開放機構とを含むようにしてもよい。
本構成によれば、切替機構を、固定機構と開放機構とによって好適に構成できる。
また、上記画像形成装置において、前記開放機構は、ソレノイドを含み、前記固定機構は、前記モータからの前記回転駆動力を、前記駆動ギアを介して前記切替ギアに伝達する中間ギアと、回動可能に前記切替ギアに支持されとともに、前記中間ギアを回転可能に支持する第1リンクと、移動可能に前記第1リンクと結合されるともに、前記切替ギアと係合する係合突起を有する第2リンクと、前記切替ギア上に形成され、前記係合突起と係合して前記切替ギアを固定する係合部と、前記第2リンクに接続され、前記第2リンクを係合部側に付勢するバネと、を含み、前記係合部は、前記係合突起が係合して、前記正転位置に対応した位置に前記切替ギアを固定する第1係合部と、前記係合突起が係合して、前記反転位置に対応した位置に前記切替ギアを固定する第2係合部と、前記係合突起が係合して、前記非噛合位置に対応した位置に前記切替ギアを固定する第3係合部と、を含み、前記ソレノイドは、前記振子ギアの位置を変更する際、前記第2リンクに作用して、前記バネの付勢力に抗して前記係合突起と前記係合部との係合を解除するようにしてもよい。
本構成によれば、開放機構および固定機構を好適に構成できる。
また、上記画像形成装置において、各前記係合部は、前記第1係合部の位置を基準とした場合、前記切替ギアの回転方向において前記第1係合部、前記第2係合部、および前記第3係合部の順に形成されるようにしてもよい。
本構成によれば、振子ギアの位置に関する、正転位置→反転位置→スタック位置→正転位置(3象限)の切替えが可能となる。
また、上記画像形成装置において、前記第3係合部は前記切替ギア上に二箇所形成され、各前記係合部は、前記第1係合部の位置を基準とした場合、前記切替ギアの回転方向において前記第1係合部、前記第3係合部、前記第2係合部、および前記第3係合部の順に形成されるようにしてもよい。
本構成によれば、振子ギアの位置に関する、正転位置→スタック位置→反転位置→スタック位置→正転位置(4象限)の切替えが可能となる。
また、上記画像形成装置において、前記第1係合部と前記第2係合部とは、前記切替ギア上において、前記切替ギアの回転角が180°を成す角度の位置で形成され、前記第1係合部と前記第3係合部とは、前記回転角が90°を成す角度の位置で形成されるようにしてもよい。
本構成によれば、振子ギアの位置を3象限あるいは4象限で変更する際、単に、切替ギアの回転を、90°を単位として制御することによってできる。すなわち、3象限あるいは4象限の切替えを簡易かつ好適に行える。なお、ここで回転角「180°」および「90°」は、必ずしも、「180°」および「90°」丁度に限られない。例えば、181°あるいは179°は、「180°」に含まれる。
また、上記画像形成装置において、前記中間ギアは、前記駆動ギアから退避する場合、前記切替ギアの回転軸を回転中心として、前記駆動ギアの回転方向と反対回りに退避するようにしてもよい。
本構成によれば、駆動ギアの回転方向と同一回りに退避する場合と比べて、駆動ギアからの退避する際に駆動ギアとの接触度が軽減されるため、駆動ギアとの接触による異音の発生を抑制できる。
また、上記画像形成装置において、前記切替ギアは、前記振子ギアが前記反転位置および前記非噛合位置に位置する場合に前記中間ギアと噛合される有歯部と、前記振子ギアが前記正転位置に位置する場合に、前記中間ギアと対向する欠歯部とを含む欠歯ギアと、前記切替ギアは、前記カムが形成される面と反対側の面に前記切替ギアと一体形成され、前記係合部が形成される円柱部とを含み、前記第1係合部は、前記係合突起を前記円柱部の、前記有歯部に対応した円周部から、前記欠歯部に対応した円周部に誘導する誘導溝として形成され、前記第2および第3係合部は、前記係合突起を前記円柱部の円周部において係止する係止溝として形成されるようにしてもよい。
本構成によれば、振子ギアを正転位置で初期化する際、中間ギアが切替ギアの欠歯部に位置する状態で初期化できる。そのため、初期化状態において誤って中間ギアが回転することがあっても切替ギアは回転することがなく、正転位置での初期化状態を安定化させることができる。
また、上記画像形成装置において、画像が形成された前記記録媒体を排出可能な排出口と、前記画像形成部よりも搬送方向上流側に配置され、前記モータからの回転駆動力が入力される搬送ローラと、前記記録媒体が載置される給紙ユニットと、前記記録媒体が前記搬送ローラに搬送され、前記画像形成部を通過して前記スイッチバックローラに至るように構成される第1搬送経路と、前記記録媒体が前記スイッチバックローラから前記第1搬送経路の前記画像形成部よりも前記搬送方向上流側に合流するように構成される第2搬送経路と、前記振子ギアの位置を切替える際に前記開放機構を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記記録媒体に画像を形成するための両面画像形成処理を実行可能であり、前記両面画像形成処理は、第1面および第2面を有する第1記録媒体と、第1面および第2面を有する第2記録媒体との2つの前記記録媒体の各面に画像を形成する処理であって、前記第1記録媒体が、前記給紙ユニットから前記搬送ローラによって前記第1搬送経路に供給され、前記第1記録媒体の前記第1面に前記画像形成部によって画像が形成され、前記スイッチバックローラまで搬送されるように前記正転位置を保持する第1ステップと、前記振子ギアの位置を前記正転位置から前記反転位置に切替え、前記第1記録媒体が前記第2搬送経路を搬送されるように、前記反転位置を保持する第2ステップと、前記振子ギアの位置を前記反転位置から前記非噛合位置に切替え、前記非噛合位置を保持する第3ステップと、前記振子ギアの位置を前記非噛合位置から前記正転位置に切替え、前記第2記録媒体の前記第1面に前記画像形成部によって画像が形成され、前記第2記録媒体が、前記スイッチバックローラまで搬送されるように前記正転位置を保持する第4ステップと、前記振子ギアの位置を前記正転位置から前記反転位置に切替え、前記第2記録媒体が、前記第2搬送経路に搬送されるように前記反転位置を保持する第5ステップと、前記振子ギアの位置を前記反転位置から前記正転位置に切替え、前記第1記録媒体の前記第2面に画像が形成され、前記第2記録媒体の前記第2面に画像が形成されるように前記正転位置を保持する第6ステップとを含むようにしてもよい。
本構成によれば、モータ数を低減した場合であっても、2枚を1セットで用紙の両面に画像を形成する際の、「2→4→1→3印刷」を好適に行うことが可能であり、両面印刷制御の融通性を確保できる
また、上記画像形成装置において、前記制御部は、前記第6ステップにおいて、前記第2ステップから前記第5ステップまでにおいてよりも長い時間、前記切替ギアを回転可能に開放するよう前記開放機構を制御するようにしてもよい。
本構成によれば、振子ギアの位置を反転位置から正転位置に切替える際に、スタック位置を介さずに直接、行える。そのため、切替え制御を簡略化できる。
本発明の画像形成装置では、一個のモータによって、振子ギアの位置を、正転位置、反転位置、および非噛合位置に移動できる。また、切替機構によって、振子ギアの初期位置が、正転位置、反転位置、および非噛合位置のいずれかの位置において可能である。そのため、モータ、すなわち、モータ数を低減した場合であっても、両面印刷の際の融通性を確保できる。
一実施形態に係る画像形成装置の概略的な側断面図 画像形成装置の電気的構成を示すブロック図 振子ギアの正転位置に係るギア配置を説明する説明図 振子ギアの反転位置に係るギア配置を説明する説明図 振子ギアの非噛合位置に係るギア配置を説明する説明図 切替えギアの正面図 切替えギアの斜視図 第1リンクの斜視図 第2リンクの斜視図 固定機構および開放機構を含む切替機構を示す正面図 振子ギアの初期位置への切替え動作を示す説明図 振子ギアの初期位置への切替え動作を示す説明図 振子ギアの正転位置から反転位置への切替え動作を示す説明図 振子ギアの正転位置から反転位置への切替え動作を示す説明図 振子ギアの反転位置からスタック位置への切替え動作を示す説明図 振子ギアの反転位置からスタック位置への切替え動作を示す説明図 振子ギアのスタック位置から正転位置への切替え動作を示す説明図 振子ギアのスタック位置から正転位置への切替え動作を示す説明図 両面画像形成処理における用紙の搬送を説明する説明図 両面画像形成処理における用紙の搬送を説明する説明図 両面画像形成処理における各センサの信号を概略的に示すタイムチャート 別の切替えギアを示す正面図 振子ギアの正転位置からスタック位置への切替え動作を示す説明図 振子ギアの正転位置からスタック位置への切替え動作を示す説明図 振子ギアのスタック位置から反転位置への切替え動作を示す説明図 振子ギアのスタック位置から反転位置への切替え動作を示す説明図
1.プリンタの全体構成
<実施形態>
一実施形態について図1から図17を参照して説明する。
1.プリンタの内部構成
図1を参照してプリンタ10の内部構成を説明する。
プリンタ10は、例えば、4色(ブラックK、イエローY、マゼンタM、シアンC)のトナーを用いてカラー画像を形成するダイレクトタンデム式のカラーLEDプリンタである。以下の説明においては、図1における水平方向(X軸方向)の左側を前方とする。なお、画像形成装置はダイレクトタンデム式のカラーLEDプリンタに限られず、例えば、カラーレーザプリンタ、モノクロレーザプリンタであってもよいし、コピー機能等を有する複合機であってもよい。また、電子写真方式のプリンタであってもよいし、インクジェット方式のプリンタであってもよい。
プリンタ10は、図1に示されるように、主に、画像形成部17、定着器18、搬送機構20、トレイ給紙部(給紙部の一例)30、手差し給紙部40、排出部50、回転方向可変ギア列90、切替ユニット100、第1搬送経路P1、第2搬送経路P2、および第3搬送経路P3等を含む。
トレイ給紙部30は、プリンタ10の本体ケーシング2内の底部に設けられており、トレイ31、ピックアップローラ32、および給紙ローラ33を含む。トレイ給紙部30は、ユーザによって複数枚トレイ31にセットされる用紙STを、実線で示される第1搬送経路P1に給紙する。第1搬送経路P1は、トレイ31から画像形成部17を介して排出部50に至る搬送経路である。第1搬送経路P1は合流点G1において第2搬送経路P2と合流し、合流点G2において第3搬送経路P3と合流する。
画像形成部17は、トレイ給紙部30から、あるいは第2搬送経路P2、あるいは第3搬送経路P3を経由して搬送されてくる用紙STに画像を形成する。画像形成部17は、例えば、各色毎に、露光部、現像剤収納部、現像部、像担持部、および転写部等の周知の構成を含み、周知の電子写真方式で用紙STに画像を形成する。すなわち、画像形成部17は、ベルト23により搬送される用紙STに対し、例えばPCから受信した印刷データに基づく画像(モノクロ画像、カラー画像)を形成する。画像が形成された用紙STは、定着器25で熱定着され、第1搬送経路P1を介して排紙トレイ51上へと排出される。
排出部50は、排紙トレイ51、スイッチバックローラ52、および排出口53を含む。画像形成部17によって画像形成された用紙STが排紙トレイ51に排出される。また、排出部50は、用紙STが両面印刷される際に、スイッチバックローラ52の反転によって用紙STを反転搬送経路である第2搬送経路P2に給紙する。
スイッチバックローラ52は、本体ケーシング2の上後方部分において、その回転方向が正転方向および反転方向に切替え可能に、本体ケーシング2に支持されている。より詳しくは、スイッチバックローラ52は、排出口53を介して、排紙トレイ51に向けて用紙STを搬送する正転方向と、排紙トレイ51に向けて搬送された用紙STを本体ケーシング2内に引き込む反転方向とに、後述する切替ユニット100によって、回転方向が切替え可能に構成されている。
搬送機構20は、各搬送経路P1,P2,P3内で、用紙STを搬送する。搬送機構20は、図1に示されるように、補助給紙ローラ(搬送ローラの一例)21、レジストレーションローラ(以下、「レジストローラ」と記す)22、搬送ベルト23、加熱ローラ25、中間排紙ローラ26、および反転機構70等を含む。
補助給紙ローラ21は、ピックアップローラ32によってトレイ31から取り出された用紙STをレジストローラ22へと搬送する。レジストローラ22は、搬送されてきた用紙STの姿勢を整えて、所定のタイミングでベルト23上に送り出す。
反転機構70は、フラッパ71、複数の反転搬送ローラ72、点線で示される反転搬送経路としての第2搬送経路(第2搬送経路の一例)P2、およびスイッチバックローラ52を含む。なお、図1に示されているように、第1搬送経路P1と第2搬送経路P2とは合流点G1で合流する。すなわち、合流点G1から合流点G2までは、第1搬送経路P1と第2搬送経路P2とは共通の搬送経路となる。また、フラッパ71からスイッチバックローラ52までは、第1搬送経路P1と第2搬送経路P2とは共通の搬送経路となる。
回転方向可変ギア列90は、中間排紙ローラ26およびスイッチバックローラ52に接続される。そして、回転方向可変ギア列90は、後述するように、切替ユニット100による切替動作によって、中間排紙ローラ26およびスイッチバックローラ52の回転方向を正回転方向および逆回転方向の間で切替える(図3参照)。
また、切替ユニット100は、振子ギア101およびソレノイド104を含む(図3参照)。そして、切替ユニット100は、後述するように、ソレノイド104の動作に応じて振子ギア101の回転方向可変ギア列90に対する位置を、正転位置(図3参照)、反転位置(図4参照)、および非噛合位置(図5参照)のいずれかの位置に切替える。それによって、中間排紙ローラ26およびスイッチバックローラ52の回転方向が正回転方向および逆回転方向の間で切替えられる。
また、手差し給紙部40は、プリンタ10の前面に設けられており、手差し印刷の際、ユーザによって挿入される用紙STを、一点鎖線で示される第3搬送経路P3を介して第1搬送経路P1に給紙する。第3搬送経路P3は、手差し給紙部40から給紙される用紙STへ画像形成するときに、すなわち、用紙STに手差し印刷する際に使用される経路である。第3搬送経路P3は、図1に示されるように、ほぼ、手差し給紙部40から第1搬送経路P1との合流点G2までに相当する。
例えば、トレイ給紙部30からの用紙STを、後述する両面連続方式で両面印刷する場合には、用紙STは、画像形成部17により裏面(トレイ31に収納されていたときの下面)に画像が印刷され、その後、スイッチバックローラ52まで搬送される。そして、スイッチバックローラ52および中間排紙ローラ26の逆回転により、用紙STは、フラッパ71、第2搬送経路P2、複数の反転搬送ローラ72、補助給紙ローラ21、およびレジストローラ22を介して搬送され、表裏が反転された状態でベルト23上に送り出される。そして、用紙STは画像形成部17により表面(トレイ31に収納されていたときの上面)に画像が印刷された後に排紙トレイ51上へと排出される。
また、手差し給紙部40からの用紙STを両面印刷する場合には、用紙STの表裏面への印刷順序のみが、トレイ給紙部30から用紙STが給紙される場合と異なる。すなわち、手差し給紙部40からの両面印刷の場合、手差し給紙部40から挿入されたときの用紙STの上面に先に画像が印刷される。
2.プリンタの電気的構成
次に、図2を参照して、プリンタ10の電気的構成を説明する。
プリンタ10は、CPU(制御部の一例)11、ROM12、およびRAM13を含む。これらに、タイマ14、操作部15、表示部16、画像形成部17、定着ユニット18、ネットワークインターフェイス19、メインモータ60、プロセスモータ61、および各種センサ等が接続されている。
ROM12には、プリンタ10の動作を制御するための各種プログラムが記録されており、CPU11は、ROM12から読み出したプログラムに従って、その処理結果をRAM13に記憶させながら、プリンタ10の動作を制御する。タイマ14は、CPU11の処理に係る各種の時間を計測する。
操作部15は、複数のボタンを備え、ユーザによる用紙STへの印刷指示などの各種の入力操作が可能である。表示部16は、液晶ディスプレイやランプ等を備えており、各種の設定画面や動作状態等を表示することが可能である。また、ネットワークインターフェイス19は、通信回線NTを介してPC等の外部の装置に接続されており、相互のデータ通信が可能である。
また、各種センサとして、いずれも用紙STの位置を検出するための、給紙センサ3、レジ前センサ4、レジ後センサ5、定着後センサ6、排紙センサ7、反転経路センサ8、および手差しセンサ9が、本体ケーシング2内に設けられている。図1に示されるように、給紙センサ3は、第1搬送経路P1内において、給紙ローラ33の近傍に設けられている。
また、レジ前センサ4は、第1搬送経路P1内において、補助給紙ローラ21よりも、用紙STの搬送方向下流側、かつ、レジストローラ22よりも、用紙STの搬送方向上流側に設けられている。レジ後センサ5は、第1搬送経路P1内において、レジストローラ17よりも、用紙STの搬送方向下流側、かつ、画像形成部17よりも、用紙STの搬送方向上流側に設けられている。
また、定着後センサ6は、第1搬送経路P1内において、定着ユニット18よりも、用紙STの搬送方向下流側、かつ、中間排紙ローラ26よりも、用紙STの搬送方向上流側に設けられている。排紙センサ7は、スイッチバックローラ52よりも、用紙STの搬送方向上流側のスイッチバックローラ52近傍に設けられている。さらに、反転経路センサ8は、第2搬送経路P2内において、本体ケーシング2における最後方の反転搬送ローラ72近傍に設けられている。また、手差しセンサ9は、第3搬送経路P3内に設けられている。
給紙センサ3、レジ前センサ4、レジ後センサ5、定着後センサ6、排紙センサ7、反転経路センサ8、および手差しセンサ9のそれぞれは、揺動可能なアクチュエータを備えており、用紙STが接触することによって、アクチュエータが傾倒してONされ、用紙STが離間することによって、アクチュエータがOFFされるように構成されている。そして、このON・OFFの検知信号が、CPU11に送信される。それによってCPU11は、用紙STの位置を認識することができる。
メインモータ60(モータの一例)は、駆動されたときに、一方への回転駆動力を発生するように構成されている。メインモータ60は、中間排紙ローラ26、スイッチバックローラ52、給紙ローラ33、補助給紙ローラ21、レジストローラ22、加熱ローラ25、反転搬送ローラ72等のそれぞれに回転駆動力を伝達するように構成されている。
また、プロセスモータ61は、駆動されたときに一方への回転駆動力を発生するように構成されている。プロセスモータ61は、例えば、画像形成部17に含まれる感光ドラムおよび現像ローラ等、さらにベルトクリーニングローラ(図示せず)のそれぞれに回転駆動力を伝達するように構成されている。
ソレノイド(開放機構の一例)104は、後述するように、振子ギア101の位置を切替える際に、CPU11によって制御される。
3.駆動力伝達機構の構成
プリンタ10は、用紙STの両面に画像を形成するために、スイッチバックローラ52および中間排紙ローラ26の回転方向を正転方向と反転方向とに切替え可能な駆動力伝達機構80を備えている。
なお、スイッチバックローラ52および中間排紙ローラ26の正転方向とは、用紙STを排紙トレイ51に向けて搬送するように回転する回転方向である。また、スイッチバックローラ52および中間排紙ローラ26の反転方向とは、用紙STを排出口53から第2搬送経路P2に向けて搬送するように回転する回転方向である。
より具体的には、スイッチバックローラ52の正転方向とは、図1において時計回りで図3において反時計回りのことであり、中間排紙ローラ26の正転方向とは、図1において反時計回りで図3において時計回りのことである。また、図1および図4において、スイッチバックローラ52の反転方向とは、図1において反時計回りで図4において時計回りのことであり、中間排紙ローラ26の反転方向とは、図1において時計回りで図4において反時計回りのことである。
駆動力伝達機構80は、例えば、本体ケーシング2の後方部分に位置しており、入力ギア81、回転方向可変ギア列90、および切替ユニット100を含む。
3−1.入力ギア
入力ギア81は、図3に示すように、駆動力伝達機構80の下方部分を構成している。入力ギア81は、本体ケーシング2内の図示しない複数のギアを介して、メインモータ60の一方への回転駆動力を受けて、時計回りに回転するように構成されている。入力ギア81は、例えば、小径ギアと大径ギアとからなる2段ギアであって、その小径ギアが、後述する駆動ギア103と噛合(ごうごう)し、その大径ギアが、本体ケーシング2内の図示しない複数のギアの内の1つと噛合している。
3−2.回転方向可変ギア列
回転方向可変ギア列90は、図3に示すように、駆動力伝達機構80の後上方部分を構成している。回転方向可変ギア列90には、メインモータ60の一方への回転駆動力が入力ギア81と切替ユニット100を介して伝達される。回転方向可変ギア列90は、回転方向可変ギア列90の上端部に位置するスイッチバックローラギア96と、回転方向可変ギア列90の下端部に位置する中間排紙ローラギア97と、スイッチバックローラギア96と中間排紙ローラギア97との間に位置する第1アイドルギア91、第2アイドルギア92、第3アイドルギア93、第4アイドルギア94および第5アイドルギア95とを含む。
スイッチバックローラギア96は、スイッチバックローラ52と一体的に回転するように設けられている。スイッチバックローラギア96は、第1アイドルギア91と噛合している。第1アイドルギア91は、図3に示すように、スイッチバックローラギア96の後下方に位置し、回転可能に支持されている。第1アイドルギア91は、スイッチバックローラギア96、および第2アイドルギア92と噛合している。
第2アイドルギア92は、第1アイドルギア91の下方に位置し、回転可能に本体ケーシング2に支持されている。第2アイドルギア92は、小径ギアと大径ギアとからなる2段ギアであって、その小径ギアが、第1アイドルギア91、および第3アイドルギア93と噛合し、その大径ギアが、第5アイドルギア95と噛合している。
第3アイドルギア93は、第2アイドルギア92の後下方に位置し、回転可能に本体ケーシング2に支持されている。第3アイドルギア93は、小径ギアと大径ギアとからなる2段ギアであって、その小径ギアが、第2アイドルギア92と噛合し、その大径ギアが、第4アイドルギア94と噛合している。
第4アイドルギア94は、第3アイドルギア93の下方、かつ、中間排紙ローラギア97の前上方に位置し、回転可能に支持されている。第4アイドルギア94は、第3アイドルギア93、および中間排紙ローラギア97と噛合している。また、第4アイドルギア94は、切替ユニット100を介して、メインモータ60から発生する回転駆動力が伝達されるように構成されている。
第5アイドルギア95は、第2アイドルギア92の前下方に位置し、回転可能に支持されている。第5アイドルギア95は、第2アイドルギア92と噛合している。また、第5アイドルギア95は、切替ユニット100を介して、メインモータ60から発生する回転駆動力が伝達されるように構成されている。
また、中間排紙ローラギア97は、中間排紙ローラ26と一体的に回転するように設けられている。中間排紙ローラギア97は、第4アイドルギア94と噛合している。
ここで、第4アイドルギア94、第3アイドルギア93、第2アイドルギア92、第1アイドルギア91、およびスイッチバックローラギア96のギアの配列は、スイッチバックローラ52の回転方向が正転方向となるように、モータの回転駆動力をスイッチバックローラ52に伝達する第1ギア列の一例である。また、第5アイドルギア95、第2アイドルギア92、第1アイドルギア91、およびスイッチバックローラギア96のギアの配列は、スイッチバックローラ52の回転方向が反転方向となるように、モータの回転駆動力をスイッチバックローラ52に伝達する第2ギア列の一例である。
3−3.切替ユニット
切替ユニット100は、駆動力伝達機構80において、入力ギア81と回転方向可変ギア列90との間の部分を構成している。切替ユニット100は、メインモータ60の回転駆動力を伝達する第1ギア列または第2ギア列に噛合する振子ギア101を有する。また、切替ユニット100は、ホルダ102、駆動ギア103、セクタギア120、および切替機構200を含む。
3−3−1.駆動ギア、ホルダ、および振子ギア
駆動ギア103は、メインモータ60からの回転駆動力をセクタギア120に伝達する。駆動ギア103は、入力ギア81の後上方に位置し、その駆動ギア軸103Aが本体ケーシング2に支持されることにより、回転可能に支持されている。また、駆動ギア103は、駆動ギア軸103Aが、ホルダ102の駆動ギア軸挿通穴102Aに挿通していることにより、ホルダ102を回転可能に支持している。駆動ギア103は、入力ギア81、および振子ギア101と噛合している。また、駆動ギア103は、中間ギア105の位置移動にともなって、中間ギア105とも噛合する。
ホルダ102は、振子ギア101を回転可能に支持する。ホルダ102は、ギア支持部102Bと、切替動力受部102Cとを含む。ギア支持部102Bは、振子ギア101の振子ギア軸101Aが挿通する振子ギア軸挿通穴102Dを含む。切替動力受部102Cは、ホルダ102の前方部分を構成している。
振子ギア101は、その振子ギア軸101Aがホルダ102の振子ギア軸挿通穴102Dに支持されることにより、ホルダ102に対して回転可能に支持されている。振子ギア101は、駆動ギア103と常に噛合している。また、振子ギア101は、ホルダ102が駆動ギア軸103Aを支点として揺動することにより、第4アイドルギア94、または、第5アイドルギア95に選択的に噛合可能に構成されている。
具体的には、振子ギア101は、図3に示すように、ホルダ102が駆動ギア軸103Aを支点として、反時計回りに回動されることにより、第4アイドルギア94に対して噛合する正転位置に位置する。この場合、メインモータ60の回転駆動力は、入力ギア81、駆動ギア103、振子ギア101、および第1ギア列(第4アイドルギア94、第3アイドルギア93、第2アイドルギア92、第1アイドルギア91、およびスイッチバックローラギア96)を介して、スイッチバックローラ52に伝達される。これにより、スイッチバックローラ52は正転方向に回転する。また、メインモータ60の回転駆動力は、入力ギア81、駆動ギア103、振子ギア101、第4アイドルギア94、中間排紙ローラギア97を介して、中間排紙ローラ26に伝達される。これにより、中間排紙ローラ26は正転方向に回転する。なお、スイッチバックローラ52と中間排紙ローラ26との正転方向は、逆である。例えば、スイッチバックローラ52の正転方向を反時計回りとすると、中間排紙ローラ26の正転方向は時計回りとなる(図3参照)。
このように、ホルダ102が反時計回りに回動され、振子ギア101が正転位置に位置し、振子ギア101が第1ギア列と噛み合う正転位置に保持されている状態を、以下、切替ユニット100の正転モードという。
一方、振子ギア101は、図4に示すように、ホルダ102が駆動ギア軸103Aを支点として、時計回りに回動されることにより、第5アイドルギア95に対して噛合する逆転位置に位置する。これにより、メインモータ60の回転駆動力は、入力ギア81、駆動ギア103、振子ギア101、および第2ギア列(第5アイドルギア95、第2アイドルギア92、第1アイドルギア91、スイッチバックローラギア96)を介して、スイッチバックローラ52に伝達される。これにより、スイッチバックローラ52は、反転方向に回転する。また、メインモータ60の回転駆動力は、入力ギア81、駆動ギア103、振子ギア101、第5アイドルギア95、第2アイドルギア92、第3アイドルギア93、第4アイドルギア94、中間排紙ローラギア97を介して、中間排紙ローラ26に伝達される。これにより、中間排紙ローラ26は反転方向に回転する。例えば、スイッチバックローラ52の反転方向を時計回りとすると、中間排紙ローラ26の反転方向は反時計回りとなる(図4参照)。
このように、ホルダ102が時計回りに回動され、振子ギア101が反転位置に位置し、振子ギア101が第2ギア列と噛み合う反転位置に保持されている状態を、以下、切替ユニット100の反転モードという。
また、振子ギア101は、図5に示すように、駆動ギア軸103Aを支点として、第4アイドルギア94と第5アイドルギア95との中間位置に位置することにより、第4アイドルギア94および第5アイドルギア95のどちらとも、すなわち、第1ギア列および第2ギア列のどちらとも噛合しない非噛合位置に位置する。このように、メインモータ60の回転駆動力が、第1ギア列および第2ギア列のどちらにも伝達されず、スイッチバックローラ52および中間排紙ローラ26が回転しないように、振子ギア101が非噛合位置に保持されている状態を、切替ユニット100のスタックモードという。
3−3−2.セクタギア
セクタギア120は、図6に示されるように、ホルダ102を押圧することでホルダ102を回転させるカム122およびセクタギア軸123を有し、セクタギア軸123を回転中心とする自身の回転によってカム122を回転させることによって振子ギア101の正転位置、反転位置および非噛合位置(以下、スタック位置と言う)を切替える。
セクタギア120は、欠歯ギア121を含む。セクタギア120、すなわち欠歯ギア121は、振子ギア101が反転位置および非噛合位置に位置する場合に後述する中間ギア105(図10参照)と噛合される有歯部121Aと、振子ギア101が正転位置に位置する場合に、中間ギア105と対向する欠歯部121Bとを含む。
また、セクタギア120は、後述する係合突起(図9参照)161と係合してセクタギア120を固定する係合部(141〜143)を含む。さらに、セクタギア120は、カム122が形成される面と反対側の面にセクタギア120と一体形成され、係合部(141〜143)が形成される円柱部140を含む。
係合部(141〜143)は、係合突起161が係合して、正転位置に対応した位置にセクタギア120を固定する誘導溝(第1係合部の一例)141と、係合突起161が係合して反転位置に対応した位置にセクタギア120を固定する第1係止溝(第2係合部の一例)142と、係合突起161が係合して、非噛合位置に対応した位置にセクタギア120を固定する第2係止溝(第3係合部の一例)143とを含む。
本実施形態では、第1係合部141は、係合突起161を円柱部140の、有歯部121Aに対応した円周部から、欠歯部121Bに対応した円周部に誘導する誘導溝141として形成されている。誘導溝141は、図6に示されるように、振子ギア101が正転位置に位置する場合に、後述する第2リンク160の係合突起161(図9参照)が位置する屈曲部141Aを有して形成されている。
また、第2および第3係合部(142,143)は、係合突起161を円柱部140の円周部において係止する第2および第3係止溝(142,143)として形成されている。
また係合部(141〜143)は、図6に示されるように、第1係合部141の位置を基準とした場合、セクタギア120の回転方向(図6では時計回りの方向)において、第1係合部(誘導溝)141、第2係合部(第1係止溝)142、および第3係合部(第2係止溝)143の順に形成されている。そのため、振子ギア101の位置を、正転位置→反転位置→スタック位置→正転位置の順に切替えが可能である。
その際、本実施形態では、図6に示されるように、第1係合部141と第2係合部142とは、セクタギア120上において、セクタギア120の回転角が180°を成す角度の位置で形成され、第1係合部141と第3係合部143とは、セクタギア120の回転角が90°を成す角度の位置で形成されている。また、第3係合部143と第2係合部142とは、セクタギア120の回転角が90°を成す角度の位置で形成されている。そのため、振子ギア101の位置を3象限で変更する際、単にセクタギア120の回転を90°単位で制御することによってできる。すなわち、振子ギア101の3象限の切替えを簡易かつ好適に行える。なお、円柱部140に形成される係合部の位置および個数は、図6に示されるものに限られない。例えば、第3係合部143と第2係合部142とは、セクタギア120の回転角が60°を成す角度の位置で形成されていてもよい。
また、セクタギア120は、図6に示されるように、円柱部140の一部に、誘導溝141を形成するための円柱拡張部145が形成されている。円柱拡張部145は、後述する第2リンク160の係合突起161(図9参照)が当接する当接部145Aを有する。
3−3−3.切替機構
切替機構200は、プリンタ10の電源供給開始時に振子ギア101の位置を初期化する際に、正転位置、反転位置および非噛合位置のいずれの位置においても初期化を可能とする。すなわち、本実施形態では、正転位置、反転位置および非噛合位置のいずれの位置でも、振子ギア101の初期位置とすることができる。切替機構200は、そのための、固定機構300、および開放機構104を含む。
固定機構300は、振子ギア101の正転位置、反転位置および非噛合位置に対応した各位置においてセクタギア120を回転不能に固定する。固定機構300は、中間ギア105、第1リンク150、第2リンク160、バネ170および上記係合部(141〜143)を含む。
中間ギア105は、メインモータ60からの回転駆動力を、駆動ギア81を介してセクタギア120に伝達する。
第1リンク150は、図8に示されるように、第1円孔151、長孔152、および第2円孔153を有する。第1リンク150は、第1円孔151がセクタギア軸123に嵌合されることによって、回動可能にセクタギア120に支持される。また、第1リンク150は、第2円孔153が中間ギア105の回転軸に嵌合されることによって、中間ギア105を回転可能に支持する。
第2リンク160は、図9に示されるように、係合突起161、係合柱162、回転軸163、結合部164、およびバネ係止部165を含む。係合突起161は、セクタギア120の係合部(141〜143)と係合する。第2リンク160は、回転軸163を回転中心に回転できるように、ケージング2に支持されている。また、係合柱162が第1リンク150の長孔152に嵌合され、係合柱162が長孔152内を移動できる。それによって、第2リンク160は、移動可能に第1リンク150と結合される。
バネ170は、一端が第2リンク160のバネ係止部165に係止され、他端がケージング2に支持されることによって、バネ係止部165を下方に付勢する。それによって第2リンク160は反時計回りの回転力が加わり、第2リンク160の係合突起161はセクタギア120の係合部側に付勢される。
開放機構104は、振子ギア101の位置を切替える際に、固定機構300によって固定されたセクタギア120を回転可能に開放する。本実施形態において、開放機構104は、ソレノイド104によって構成される。なお、開放機構104はソレノイドに限られない。例えば、モータを利用して第2リンク160を回転中心に回転させる機構であってもよい。
ソレノイド104は、電磁石を含む本体部104Aと、可動鉄心104Bとを含む。図10に示されるように、可動鉄心104Bの先端部は、第2リンク160の結合部164に結合されている。ソレノイド104は、いわゆるプルソレノイドであり、電磁石が励磁された場合、すなわち、ソレノイド104がオンされた場合、可動鉄心104Bが本体部内部に吸引され、図10の上方側へ移動する。可動鉄心104Bの吸引にともなって、第2リンク160のバネ係止部165側の端部が上方に引き上げられ、第2リンク160は回転軸163を回転中心として、時計回りに回転する。それによって、セクタギア120の係合部(141〜143)と第2リンク160の係合突起161とが係合していた場合、その係合が解除される。
すなわち、本実施形態では、ソレノイド104を励磁状態と非励磁状態とに切替えることで、振子ギア101の位置を、正転位置、反転位置およびスタック位置に、言い換えれば、切替ユニット100のモードを正転モード、反転モード、およびスタックモードに切替えることができる。具体的には、ソレノイド104によって、第2リンク160の係合突起161とセクタギア120の係合部(141〜143)との係合を開放し、係合突起161を所望の係合部(141〜143)と係合させることによって、振子ギア101の位置を、所望の位置とすることができる。それによって、振子ギア101の初期位置を、正転位置、反転位置、およびスタック位置(非噛合位置)のいずれかの位置とすることができる。
なお、本実施形態では、ソレノイド104、中間ギア105、係合部(141〜143)、第1リンク150、第2リンク160、およびバネ170は、切替機構200を構成する。切替機構200は、これに限定されない。
4.振子ギアの位置切替え動作
次に、図11から図18を参照して、振子ギア101の位置切替え動作、言い換えれば、切替ユニット100のモード切替え動作を説明する。なお、以下の説明において、特記する場合を除いて、メインモータ60は常に駆動し、入力ギア81を1方向に回転させているものとして説明する。また、重複する位置および動作に関する説明は簡略化する。また、セクタギア120(欠歯ギア121)の回転角度は、例えば、メインモータ60がステッピングモータによって構成され、メインモータ60の回転角度(駆動ステップ数)によって制御されるものとする。また、セクタギア120を所望の回転角度に対応した駆動ステップ数は、事前に決定されているものとする。
4−1.電源オン時の初期切替え動作
まず図11および図12を参照して、プリンタ10の電源オン時の初期切替え動作を説明する。なお、ここでは、電源オン時の振子ギア101の位置が不定であるとされる場合であって、例えば、振子ギア101が反転位置で電源がオフされた場合を仮定する。
振子ギア101が反転位置にある場合、すなわち、切替ユニット100が反転モードである場合、図11A「不定位置」に示されるように、第2リンク160の係合突起161は第1係止溝142と係合している。また、中間ギア105は駆動ギア103から解離されている。
次いで、図11Bに示される「遷移開始」では、ソレノイド104がオンされ可動鉄心104Bの吸引されることによって、第2リンク160のバネ係止部165側の端部が上方に引き上げられ、それによって、第2リンク160は、回転軸163を回転中心として、時計回りに回転する。その結果、第2リンク160の係合突起161とセクタギア120の第1係止溝142との係合が解除されるとともに、第2リンク160の係合柱162が第1リンク150の長孔152内を移動する。それによって、中間ギア105は駆動ギア103と噛合する。すると、駆動ギア103の回転に伴って、セクタギア120が、中間ギア105を介して駆動ギア103の回転方向と同一方向(時計回りの方向)に回転を開始する。
次いで、ソレノイド104をオンのままでセクタギア120を回転させることによって、図11C「遷移中」に示されるように、第2リンク160の係合突起161がセクタギア120の第2係止溝143に係止されることなく、セクタギア120は回転を継続する。
そして、セクタギア120は回転を継続することによって、図12A「初期位置へ到達」に示されるように、第2リンク160の係合突起161が円柱拡張部145の当接部145Aに当接する。このとき、中間ギア105はセクタギア120の欠歯部121Bに到達する。
この時、ソレノイド104をオフすると、バネ170の収縮力によって第2リンク160のバネ係止部165側の端部が下方に引き下げられ、それによって、第2リンク160は、回転軸163を回転中心として、反時計回りに回転する。その結果、図12B「初期位置へ固定」に示されるように、第2リンク160の係合突起161は誘導溝141内を移動する。それに伴って第2リンク160の係合柱162が第1リンク150の長孔152内を移動することによって、中間ギア105は欠歯部121Bに沿って有歯部121Aに当接するまで移動する。それによって、中間ギア105は駆動ギア103から解離される。このとき、第2リンク160の係合柱162は、誘導溝141内を屈曲部141Aまで移動する。
なお、中間ギア105は、駆動ギア103から解離する場合、図12Bに示されるように、セクタギア軸123を回転中心として、駆動ギア103の回転方向と反対回り(太矢印参照)に退避する。すなわち、中間ギア105は、駆動ギア103から退避する場合、図12Bにおいては、第1リンク150を介したセクタギア軸123を回転中心として、反時計回りに退避する。そのため、中間ギア105が、駆動ギア103の回転方向と同一回り(図12Bでは時計回り)に退避する場合と比べて、駆動ギア103から退避する際に駆動ギア103との接触度が軽減される。それによって、駆動ギア103との接触による異音の発生を抑制できる。
そして、例えば、メインモータ60の回転を停止することによって駆動ギア103の回転を停止することによって、図12C「初期化完了」に示されるように、初期切替え動作を完了する。なお、図12C「初期化完了」に示される状態が、切替ユニット100の正転モード、すなわち、振子ギア101の正転位置に相当し、本実施形態では、振子ギア101の初期位置が正転位置とされる。
なお、振子ギア101の初期位置は正転位置に限られず、上記切替機構200によって、振子ギア101の初期位置は、正転位置、反転位置、および非噛合位置のいずれかの位置において可能である。それによって、振子ギア101の初期位置に関する融通性、ひいては、両面印刷の際の融通性を確保できる。
4−2.正転位置(初期位置)から反転位置への切替え動作
次に図13および図14を参照して、振子ギア101の正転位置(初期位置)から反転位置への切替え動作、すなわち、切替ユニット100の正転モードから反転モードへの切替え動作について説明する。
振子ギア101が正転位置(初期位置)に位置する場合、図13A「正転位置」に示されるように、バネ170の収縮力によって中間ギア105はセクタギア120の有歯部121Aに当接するとともに、第2リンク160の係合突起161は、誘導溝141内の屈曲部141Aに固定されている。そのため、図13Bに示される「遷移開始」では、ソレノイド104をオンして、第2リンク160のバネ係止部165側の端部が上方に引き上げ、その結果、第2リンク160は、回転軸163を回転中心として、時計回りに回転する。
それによって、第2リンク160の係合突起161は、誘導溝141内をさらに欠歯部121B側に移動するとともに、第2リンク160の係合柱162が第1リンク150の長孔152内を移動する。また、セクタギア120についても、係合突起161によって時計回りに回転する。それによって、中間ギア105は、セクタギア120の有歯部121Aおよび駆動ギア103と噛合する(太い矢印参照)。すると、図13C「遷移中」に示されるように、駆動ギア103の回転に伴って、セクタギア120が、中間ギア105を介して駆動ギア103の回転方向と同一方向(時計回りの方向)に回転を開始する。このとき、ソレノイド104はオフされる。
次いで、セクタギア120の時計回りの方向の回転を継続し(図14A「遷移中」を参照)、セクタギア120が図13Bに示される「遷移開始」の位置からほぼ180°回転すると、第2リンク160の係合突起161がセクタギア120の第1係止溝142に対向する位置に移動する。すると、バネ170の収縮力によって第2リンク160が反時計回りに回転することによって、図14B「反転位置へ固定」に示されるように、第2リンク160の係合突起161は第1係止溝142と係合するとともに、第2リンク160の係合柱162が第1リンク150の長孔152内を移動する。それによって、中間ギア105は、セクタギア120の有歯部121Aと噛合した状態で、駆動ギア103から解離される。その際、中間ギア105は、駆動ギア103の回転方向と反対回りに退避する。これによって、振子ギア101の正転位置(初期位置)から反転位置への切替え動作が完了する(図14C「切替完了を参照)。
4−3.反転位置からスタック位置への切替え動作
次に図15および図16を参照して、振子ギア101の反転位置からスタック位置への切替え動作、すなわち、切替ユニット100の反転モードからスタックモードへの切替え動作について説明する。
図15Aに示される「反転位置」から図16Bに示される「スタック位置」に振子ギア101を切替えるには、まず、ソレノイド104をオンすることによって第2リンク160の係合突起161とセクタギア120の第1係止溝142との係合を解除するとともに、中間ギア105と駆動ギア103とを噛合させる(図15B「遷移開始」を参照)。
次いで、ソレノイド104をオフした状態でセクタギア120の時計回りの方向の回転を継続し(図15C「遷移中」を参照)、セクタギア120が図15Bの「遷移開始」の位置からほぼ90°回転すると、第2リンク160の係合突起161がセクタギア120の第2係止溝143に対向する位置に移動する。すると、バネ170の収縮力によって、図16A「スタック位置へ固定」に示されるように、第2リンク160の係合突起161は第2係止溝143と係合するとともに、中間ギア105は、セクタギア120の有歯部121Aと噛合した状態で、駆動ギア103から解離される。その際、中間ギア105は、駆動ギア103の回転方向と反対回りに退避する。これによって、振子ギア101の反転位置からスタック位置への切替え動作が完了する(図16B「切替完了」を参照)。
4−4.スタック位置から正転位置への切替え動作
次に図17および図18を参照して、振子ギア101のスタック位置から正転位置への切替え動作、すなわち、切替ユニット100のスタックモードから正転モードへの切替え動作について説明する。
振子ギア101を、図17Aに示される「スタック位置」から、図18Cに示される「正転位置」に切替るには、まず、図17B「遷移開始」に示されるように、ソレノイド104をオンすることによって第2リンク160の係合突起161とセクタギア120の第2係止溝143との係合を解除するとともに、中間ギア105と駆動ギア103とを噛合させる。
次いで、ソレノイド104をオフした状態でセクタギア120の時計回りの方向の回転を継続し(図17C「遷移中」を参照)、セクタギア120が図17Bの「遷移開始」の位置からほぼ90°回転すると、第2リンク160の係合突起161がセクタギア120の誘導溝141に対向する位置に移動する(図18A「正転位置へ到達」を参照)。すると、バネ170の収縮力によって、図18B「正転位置へ固定」に示されるように、第2リンク160の係合突起161は誘導溝141内を移動するとともに、中間ギア105は、セクタギア120の欠歯部121Bに沿って移動し有歯部121Aに当接する。これによって、中間ギア105は、駆動ギア103から解離される。その際、中間ギア105は、駆動ギア103の回転方向と反対回りに退避する。これによって、振子ギア101のスタック位置から正転位置への切替え動作が完了する(図18C「切替完了」を参照)。
5.両面画像形成処理
図19から図21を参照して、複数枚の用紙STに対するCPU11による両面画像形成処理について説明する。
複数枚の用紙STに対するCPU11による両面画像形成処理は、2枚を1セットとして実行される。この1セット2枚の用紙STの内、1枚目に画像が形成される用紙STを先行用紙ST1とし、2枚目に画像が形成される用紙STを後続用紙ST2とする。
また、先行用紙ST1において、先に画像が形成される面を第2印刷面とし、後に画像が形成される面を第1印刷面とする。後続用紙ST2において、先に画像が形成される面を第4印刷面とし、後に画像が形成される面を第3印刷面とする。先行用紙ST1がトレイ31に載置されている状態で、第1印刷面は先行用紙ST1の表面に相当し、第2印刷面は先行用紙ST1の裏面に相当する。また、後続用紙ST2がトレイ31に載置されている状態で、第3印刷面は後続用紙ST2の表面に相当し、第4印刷面は後続用紙ST2の裏面に相当する。
また、本実施形態では、両面画像形成処理において、2枚を1セットで画像を形成する際、第2印刷面→第4印刷面→第1印刷面→第3印刷面の順で画像が形成される。以下、これを、「2→4→1→3印刷」と記す。
「2→4→1→3印刷」を行う際、CPU11は、まず、先行用紙ST1がトレイ給紙部30から給紙ローラ33によって、第1搬送経路P1に供給され、その第2面が画像形成部17によって画像形成され、スイッチバックローラ52まで搬送されるように正転モードを保持する第1ステップを実行する。
具体的には、第1ステップを実行するには、上記初期切替え動作によって振子ギア101の位置が正転位置に初期化された後、プロセスモータ61を駆動させる。次いで、CPU11により、切替ユニット100を正転モードに保持するように制御する。
すると、給紙トレイ31上の先行用紙ST1が、画像形成部17に向けて搬送される。後続用紙ST2は、給紙トレイ31上にスタックされている。これにより、図21における時刻t1に示すように、給紙センサ3、レジ前センサ4、およびレジ後センサ5とがONとなる。
次いで、先行用紙ST1が第1搬送経路P1を搬送されていくと、先行用紙ST1の第2印刷面には、画像形成部17によって画像が形成され、先行用紙ST1は定着ユニット18を通過し、中間排紙ローラ26およびスイッチバックローラ52によって、その先端が、排出口53の近傍に位置するように搬送される。後続用紙ST2は、給紙トレイ31上にスタックされている。このとき、図21における時刻t2に示すように、給紙センサ3、レジ前センサ4、およびレジ後センサ5がOFFとなり、定着後センサ6と、排紙センサ7とがONとなる。
次いで、先行用紙ST1による排紙センサ7のON/OFFに基づいて、所定時間経過後に、図21における時刻t3に示すように、CPU11は、先行用紙ST1が第2搬送経路P2に搬送されるように反転モードを保持する第2ステップを実行する。第2ステップに係る各用紙ST1、ST2の位置が、図19Aに示される。
第2ステップを実行するには、排紙センサ7がONからOFFとなって、例えば、1.00sec経過した時刻t3において、CPU11の制御によって、図13および図14に示した切替え動作によって、ソレノイド104をONして、切替ユニット100を正転モードから反転モードに切替える。これによって、先行用紙ST1の搬送方向が反転して、先行用紙ST1は第2搬送経路P2に向けて搬送される。すると、先行用紙ST1は、その先端が最後方の反転搬送ローラ72近傍に位置するように搬送される。
CPU11は、切替ユニット100を正転モードから反転モードに切替えてから所定時間後に、給紙ローラ33を駆動する。これによって、後続用紙ST2は、時刻t3から所定時間経過後に画像形成部17に向けて搬送される。そうすると、図21の時刻t4において、排紙センサ7がOFF状態にあり、給紙センサ3、レジ前センサ4、およびレジ後センサ5がON状態にある。
次いで、CPU11は、図21の時刻t4において、図15および図16に示した切替え動作によって、切替ユニット100を反転モードからスタックモードに切替える(第3ステップ)。これによって、次に正転モードに切替える準備がされる。
次いで、後続用紙ST2によるレジ前センサ4のON/OFFから所定時間経過後である図21の時刻t5において、CPU11は、後続用紙ST2がスイッチバックローラ52まで搬送されるように正転モードを保持する第4ステップを実行する。第4ステップに係る各用紙ST1、ST2の位置が、図19Bに示される。
具体的には、先行用紙ST1が第2搬送経路P2に向けて搬送され、反転経路センサ8がONとなって所定時間経過したときには、先行用紙ST1は、その全体が第2搬送経路P2内に入っており、中間排紙ローラ26の間を抜けているので、CPU11の制御により、図17および図18に示した切替え動作によって、切替ユニット100をスタックモードから正転モードに切替える。
第4ステップにおいて、後続用紙ST2の第4印刷面に画像が形成され、後続用紙ST2は、正転方向に回転する中間排紙ローラ26によって、排出口53に向けて搬送される。このとき、先行用紙ST1の後端が、最後方の反転搬送ローラ72を越えるような位置まで、先行用紙ST1は搬送される。
また、後続用紙ST2は、正転方向に回転する中間排紙ローラ26およびスイッチバックローラ52によって、その先端が排出口53近傍となる位置まで搬送される。このとき、反転経路センサ8がOFFとなり、定着後センサ6および排紙センサ7はON状態にある。
また、先行用紙ST1の先端が補助給紙ローラ21近傍に位置するように、先行用紙ST1は搬送される。また、後続用紙ST2は、その後端が排出口53近傍に位置するように搬送される。このとき、図21の時刻t6に示すように、排紙センサ7はONのままであり、定着後センサ6はOFF状態にある。
次いで、CPU11は、後続用紙ST2が第2搬送経路P2に搬送されるように反転モードを保持する第5ステップを実行する。具体的には、第5ステップを実行するには、排紙センサ7がONからOFFとなって、例えば、1.00sec経過した図21の時刻t6のタイミングで、CPU11の制御によって、図13および図14に示した切替え動作によって、切替ユニット100を正転モードから反転モードに切替える。これにより、後続用紙ST2の搬送方向が反転して、後続用紙ST2は第2搬送経路P2に向けて搬送される。第5ステップに係る各用紙ST1、ST2の位置が、図19Cに示される。
すると、後続用紙ST2は、その先端が、最後方の反転搬送ローラ72近傍に位置するように搬送される。また、先行用紙ST1は、補助給紙ローラ21の回転によって、再度、第1搬送経路P1内に搬送され、画像形成部17に向けて搬送され、先行用紙ST1の第1印刷面に画像形成部17によって画像が形成される。
そして、後続用紙ST2による反転経路センサ8のONから所定時間経過後の時刻t7において、CPU11は、正転モードを保持する第6ステップを実行する。第6ステップに係る各用紙ST1、ST2の位置が、図20Aに示される。
第6ステップでは、先行用紙ST1が、第1搬送経路P1において、本体ケーシング2から排出口53を介して、排出される。また、後続用紙ST2が、第2搬送経路P2から補助給紙ローラ21によって、第1搬送経路P1に搬送され、後続用紙ST2の第3印刷面に画像形成部17によって画像が形成される。そして、後続用紙ST2が、本体ケーシング2から排出口53を介して排出される。
具体的には、後続用紙ST2が第2搬送経路P2に向けて搬送され、反転経路センサ8がONとなって所定時間経過した時刻t7においては、後続用紙ST2は、その全体が第2搬送経路P2内に入っており、中間排紙ローラ26の間を抜けている。そのため、CPU11の制御によって、図11および図12に示した切替え動作によって、切替ユニット100を反転モードから、スタックモードを介することなく、正転モードに切替える。
これにより、先行用紙ST1は、第1印刷面に画像が形成され、中間排紙ローラ26によって、排出口53に向けて搬送される。そうすると、先行用紙ST1は、中間排紙ローラ26およびスイッチバックローラ52によって、その先端が排出口53近傍となる位置まで搬送される。
一方、後続用紙ST2は、その後端が、最後方の反転搬送ローラ72を越えるような位置まで搬送される。そうすると、図21におけるに時刻t8では、反転経路センサ8がOFF状態にあり、定着後センサ6および排紙センサ7がONにある。
次いで、先行用紙ST1は、その後端が排出口53近傍に位置するように搬送される。後続用紙ST2は、その先端が、補助給紙ローラ21近傍に位置するように搬送される。このとき、図21における時刻t9では、排紙センサ7は、ON状態のままであり、定着後センサ6はOFF状態となっている。
次いで、先行用紙ST1は、排出口53から、排紙トレイ51に排紙される。後続用紙ST2は、補助給紙ローラ21の回転によって、再度、第1搬送経路P1内に搬送され、画像形成部17に向けて搬送され、画像形成部17によって第3印刷面に画像が形成される。このとき、図21における時刻t10に示すように、排紙センサ7がOFF状態であり、レジ前センサ4およびレジ後センサ5がON状態となっている。
次いで、後続用紙ST2は、中間排紙ローラ26およびスイッチバックローラ52によって、その先端が排出口53近傍に位置するように搬送される。これにより、図21の時刻t11では、定着後センサ6および排紙センサ7がON状態にある。
次いで、後続用紙ST2は、排出口53から、先行用紙ST1の上に載置されるように排紙トレイ51に排紙される。これにより、図21の時刻t12では、定着後センサ6および排紙センサ7はOFF状態にある。以上により、1セット目の2枚の用紙STに対する両面画像形成処理、すなわち、「2→4→1→3印刷」が完了する。
なお、「2→4→1→3印刷」に係る用紙搬送タイミングは図21に示されたものに限られない。例えば、図20Bに示されるように、先行用紙ST1の先端が、排出口53の近傍に位置するように搬送された際に、すなわち、先行用紙ST1が反転位置に達した場合、所定時間、スタックモードを設けるようにしてもよい。すなわち、正転モードの第1ステップから反転モードの第2ステップに移行する際に、スタックモードを設けるようにしてもよい。このように、先行用紙ST1の搬送を一時停止することによって、後続用紙ST2の搬送開始タイミングを適宜、調整できる。
6.実施形態の効果
本実施形態によれば、一個のメインモータ60によって、振子ギア101の位置を、正転位置、反転位置、およびスタック位置(非噛合位置)に移動できる。また、切替機構200によって、振子ギア101の初期位置が、正転位置、反転位置、およびスタック位置のいずれかの位置において可能である。そのため、モータ数を低減した場合であっても、両面印刷の際の融通性を確保できる。
また、振子ギア101の位置に関する、正転位置→スタック位置→反転位置→スタック位置→正転位置(3象限)の切替えによって、「2→4→1→3印刷」が可能となる。その際、振子ギア101の位置を3象限で変更する際、単に、セクタギア120の回転を、90°を単位として制御することによってできる。すなわち、3象限の切替えを簡易かつ好適に行える。
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施形態においては、振子ギア101の切替えを3象限で行う例を示したがこれに限られない。例えば、図22に示すようにセクタギア120において、係合部(141〜143、143A)を、第1係合部141の位置を基準とした場合、セクタギア120の回転方向(図22では時計回りの方向)において、第1係合部(誘導溝)141、第3係合部(第3係止溝)143A、第2係合部(第1係止溝)142、および第3係合部(第2係止溝)143の順に、セクタギア120の回転角が90°を成す角度の位置で形成するようにしてもよい。この場合、振子ギア101の位置を、正転位置→スタック位置→反転位置→スタック位置→正転位置の順に、単にセクタギア120の回転を90°単位で制御することによって、4象限の切替えが可能である。
すなわち、図13および図14に示される正転位置から反転位置への切替え動作が、図23および図24に示される正転位置からスタック位置への切替え動作、並びに図25および図26に示されるスタック位置から反転位置への切替え動作に変更可能となる。
図23Aに示される「正転位置」から図24Cに示される「スタック位置」に振子ギア101を切替るには、まず、ソレノイド104をオンすることによって第2リンク160の係合突起161とセクタギア120の誘導溝141との係合を解除するとともに、中間ギア105と駆動ギア103とを噛合させる(図23B「遷移開始」を参照)。次いで、ソレノイド104をオフした状態でセクタギア120の時計回りの方向の回転を継続し(図23Cおよび図24Aの「遷移中」を参照)、セクタギア120が図23Bの「遷移開始」の位置からほぼ90°回転すると、第2リンク160の係合突起161がセクタギア120の第3係止溝143Aに対向する位置に移動する。すると、バネ170の収縮力によって、図24B「スタック位置へ固定」に示されるように、第2リンク160の係合突起161は第3係止溝143Aと係合するとともに、中間ギア105は、セクタギア120の有歯部121Aと噛合した状態で、駆動ギア103から解離される。その際、中間ギア105は、駆動ギア103の回転方向と反対回りに退避する。これによって、振子ギア101の正転位置からスタック位置への切替え動作が完了する(図24C「切替完了」を参照)。
また、図25Aに示される「スタック位置」から図26Bに示される「反転位置」に振子ギア101を切替えるには、まず、ソレノイド104をオンすることによって第2リンク160の係合突起161とセクタギア120の第3係止溝143Aとの係合を解除するとともに、中間ギア105と駆動ギア103とを噛合させる(図25B「遷移開始」を参照)。次いで、ソレノイド104をオフした状態でセクタギア120の時計回りの方向の回転を継続し(図25C「遷移中」を参照)、セクタギア120が図25Bの「遷移開始」の位置からほぼ90°回転すると、第2リンク160の係合突起161がセクタギア120の第1係止溝142に対向する位置に移動する。すると、バネ170の収縮力によって、図26A「反転位置へ固定」に示されるように、第2リンク160の係合突起161は第1係止溝142と係合するとともに、中間ギア105は、セクタギア120の有歯部121Aと噛合した状態で、駆動ギア103から解離される。その際、中間ギア105は、駆動ギア103の回転方向と反対回りに退避する。これによって、振子ギア101のスタック位置から反転位置への切替え動作が完了する(図26B「切替完了」を参照)。
10…プリンタ、17…画像形成部、21…補助給紙ローラ、26…中間排紙ローラ、30…トレイ給紙部、52…スイッチバックローラ、53…排出口、60…メインモータ、90…回転方向可変ギア列、91…第1アイドルギア、92…第2アイドルギア、93…第3アイドルギア、94…第4アイドルギア、95…第5アイドルギア、96…スイッチバックローラギア、100…切替ユニット、101…振子ギア、102…ホルダ、103…駆動ギア、104…ソレノイド(開放機構)、120…セクタギア、121…欠歯ギア、121A…有歯部、121B…欠歯部、122…カム、141…誘導溝、142…第1係止溝、143…第2係止溝、170…バネ、200…切替機構、300…固定機構、P1…第1搬送経路、P2…第2搬送経路、

Claims (10)

  1. 記録媒体に画像を形成する画像形成部と、
    一方向への回転駆動力を発生するモータと、
    記録媒体の搬送方向を切替えるために、回転方向が正転方向と反転方向とに切替えられるスイッチバックローラと、
    前記スイッチバックローラの回転方向が正転方向となるように、前記モータの回転駆動力を前記スイッチバックローラに伝達する第1ギア列と、
    前記スイッチバックローラの回転方向が反転方向となるように、前記モータの回転駆動力を前記スイッチバックローラに伝達する第2ギア列と、
    前記モータの回転駆動力を伝達され前記第1ギア列または前記第2ギア列に噛合する振子ギアを有する切替ユニットと
    を備え、
    前記振子ギアは、前記第1ギア列と噛み合い、前記スイッチバックローラを正転方向に回転させる正転位置と、前記第2ギア列と噛み合い、前記スイッチバックローラを反転方向に回転させる反転位置と、前記第1ギア列および前記第2ギア列のどちらにも噛合しない非噛合位置とに移動可能であり、
    前記切替ユニットは、
    当該画像形成装置の電源供給開始時に前記振子ギアの位置を初期化する際に、前記正転位置、前記反転位置および前記非噛合位置のいずれの位置においても初期化を可能とする切替機構を含み、
    前記切替ユニットは、
    前記振子ギアを回転可能に支持するホルダと、
    前記ホルダを押圧することで前記ホルダを回転させるカムを有する切替ギアであって、自身の回転によって前記カムを回転させることによって前記振子ギアの前記正転位置、前記反転位置および前記非噛合位置を切替る切替ギアと、
    前記モータからの回転駆動力を前記切替ギアに伝達する駆動ギアと、を含み、
    前記切替機構は、
    前記振子ギアの前記正転位置、前記反転位置および前記非噛合位置に対応した各位置において前記切替ギアを回転不能に固定する固定機構と、
    前記振子ギアの位置を切替える際に、前記固定機構によって固定された前記切替ギアを回転可能に開放する開放機構と、を含む、画像形成装置。
  2. 請求項に記載の画像形成装置において、
    前記開放機構は、ソレノイドを含み、
    前記固定機構は、
    前記モータからの前記回転駆動力を、前記駆動ギアを介して前記切替ギアに伝達する中間ギアと、
    回動可能に前記切替ギアに支持されるとともに、前記中間ギアを回転可能に支持する第1リンクと、
    移動可能に前記第1リンクと結合されるともに、前記切替ギアと係合する係合突起を有する第2リンクと、
    前記切替ギア上に形成され、前記係合突起と係合して前記切替ギアを固定する係合部と、
    前記第2リンクに接続され、前記第2リンクを係合部側に付勢するバネと、を含み、
    前記係合部は、
    前記係合突起が係合して、前記正転位置に対応した位置に前記切替ギアを固定する第1係合部と、
    前記係合突起が係合して、前記反転位置に対応した位置に前記切替ギアを固定する第2係合部と、
    前記係合突起が係合して、前記非噛合位置に対応した位置に前記切替ギアを固定する第3係合部と、を含み、
    前記ソレノイドは、前記振子ギアの位置を変更する際、前記第2リンクに作用して、前記バネの付勢力に抗して前記係合突起と前記係合部との係合を解除する、画像形成装置。
  3. 請求項に記載の画像形成装置において、
    各前記係合部は、前記第1係合部の位置を基準とした場合、前記切替ギアの回転方向において前記第1係合部、前記第2係合部、および前記第3係合部の順に形成されている、画像形成装置。
  4. 請求項に記載の画像形成装置において、
    前記第3係合部は前記切替ギア上に二箇所形成され、
    各前記係合部は、前記第1係合部の位置を基準とした場合、前記切替ギアの回転方向において前記第1係合部、前記第3係合部、前記第2係合部、および前記第3係合部の順に形成されている、画像形成装置。
  5. 請求項または請求項に記載の画像形成装置において、
    前記第1係合部と前記第2係合部とは、前記切替ギア上において、前記切替ギアの回転角が180°を成す角度の位置で形成され、前記第1係合部と前記第3係合部とは、前記回転角が90°を成す角度の位置で形成される、画像形成装置。
  6. 請求項から請求項のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
    前記中間ギアは、前記駆動ギアから退避する場合、前記切替ギアの回転軸を回転中心として、前記駆動ギアの回転方向と反対回りに退避する、画像形成装置。
  7. 請求項から請求項7のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
    前記切替ギアは、
    前記振子ギアが前記反転位置および前記非噛合位置に位置する場合に前記中間ギアと噛合される有歯部と、前記振子ギアが前記正転位置に位置する場合に、前記中間ギアと対向する欠歯部とを含む欠歯ギアと、
    前記切替ギアは、前記カムが形成される面と反対側の面に前記切替ギアと一体形成され、前記係合部が形成される円柱部とを含み、
    前記第1係合部は、前記係合突起を前記円柱部の、前記有歯部に対応した円周部から、前記欠歯部に対応した円周部に誘導する誘導溝として形成され、
    前記第2および第3係合部は、前記係合突起を前記円柱部の円周部において係止する係止溝として形成される、画像形成装置。
  8. 請求項1に記載の画像形成装置において、
    前記開放機構は、ソレノイドを含み、
    前記切替ギアは、有歯部と欠歯部とを含む欠歯ギアを含み、
    前記固定機構は、
    前記駆動ギアに噛み合う第1位置と前記駆動ギアとの噛み合わない第2位置との間を移動可能な中間ギアであって、前記切替ギアの有歯部と噛み合うことによって前記駆動ギアからの前記回転駆動力を前記切替ギアに伝達する中間ギアと、
    前記切替ギアに対して移動可能なリンクであって、係合突起を有するリンクと、
    前記切替ギア上に形成される係合部であって、前記係合突起と係合して前記切替ギアを固定する係合部と、
    前記リンクに接続され、前記係合突起が前記係合部に向けて移動するように前記リンクを付勢するバネと、を含み、
    前記係合部は、
    前記係合突起が係合して、前記正転位置に対応した位置に前記切替ギアを固定する第1係合部と、
    前記係合突起が係合して、前記反転位置に対応した位置に前記切替ギアを固定する第2係合部と、
    前記係合突起が係合して、前記非噛合位置に対応した位置に前記切替ギアを固定する第3係合部と、を含み、
    前記リンクは、前記係合突起が前記第2係合部または前記第3係合部のいずれか一方に係合される係合状態にあるとき、前記ソレノイドがオンされることによって、前記バネの付勢力に抗して前記係合突起の前記係合状態を解除するとともに、前記中間ギアを前記第2位置から前記第1位置に移動させ、
    前記リンクは、前記中間ギアが前記第2位置から前記第1位置に移動され、前記駆動ギアからの前記回転駆動力によって前記中間ギアが前記欠歯部に対向するとき、前記ソレノイドがオフされることによって、前記バネの付勢力によって前記係合突起が前記第1係合部と係合されるとともに、前記中間ギヤを前記第1位置から前記第2位置に移動させる、画像形成装置。
  9. 請求項から請求項8のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
    画像が形成された前記記録媒体を排出可能な排出口と、
    前記画像形成部よりも搬送方向上流側に配置され、前記モータからの回転駆動力が入力される搬送ローラと、
    前記記録媒体が載置される給紙ユニットと、
    前記記録媒体が前記搬送ローラに搬送され、前記画像形成部を通過して前記スイッチバックローラに至るように構成される第1搬送経路と、
    前記記録媒体が前記スイッチバックローラから前記第1搬送経路の前記画像形成部よりも前記搬送方向上流側に合流するように構成される第2搬送経路と、
    前記振子ギアの位置を切替える際に前記開放機構を制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、前記記録媒体に画像を形成するための両面画像形成処理を実行可能であ
    り、
    前記両面画像形成処理は、
    第1面および第2面を有する第1記録媒体と、第1面および第2面を有する第2記録媒体との2つの前記記録媒体の各面に画像を形成する処理であって、
    前記第1記録媒体が、前記給紙ユニットから前記搬送ローラによって前記第1搬送経路に供給され、前記第1記録媒体の前記第1面に前記画像形成部によって画像が形成され、前記スイッチバックローラまで搬送されるように前記正転位置を保持する第1ステップと、
    前記振子ギアの位置を前記正転位置から前記反転位置に切替え、前記第1記録媒体が前記第2搬送経路を搬送されるように、前記反転位置を保持する第2ステップと
    前記振子ギアの位置を前記反転位置から前記非噛合位置に切替え、前記非噛合位置を保持する第3ステップと、
    前記振子ギアの位置を前記非噛合位置から前記正転位置に切替え、前記第2記録媒体の前記第1面に前記画像形成部によって画像が形成され、前記第2記録媒体が、前記スイッチバックローラまで搬送されるように前記正転位置を保持する第4ステップと、
    前記振子ギアの位置を前記正転位置から前記反転位置に切替え、前記第2記録媒体が、前記第2搬送経路に搬送されるように前記反転位置を保持する第5ステップと、
    前記振子ギアの位置を前記反転位置から前記正転位置に切替え、前記第1記録媒体の前記第2面に画像が形成され、前記第2記録媒体の前記第2面に画像が形成されるように前記正転位置を保持する第6ステップと、
    を含む、画像形成装置。
  10. 請求項9に記載の画像形成装置において、
    前記制御部は、前記第6ステップにおいて、前記第2ステップから前記第5ステップまでにおいてよりも長い時間、前記切替ギアを回転可能に開放するよう前記開放機構を制御する、画像形成装置。
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