JP6400158B2 - 駆動力切替機構及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置における駆動力の切り替えを行うための機構に関する。

従来、両面印刷が可能な複写機やプリンタなどの画像形成装置では、画像形成部を通過して１面目が印刷された用紙を、排紙させずに再度画像形成部に導き入れて２面目の印刷を行うことにより、両面印刷を行う。
具体的には、図７に示すように、用紙Ｓは、給紙部３から画像形成部５を経る第１の搬送経路Ａを通ることで１面目が印刷される。用紙Ｓ後端が排紙搬送部７の搬送ローラ７ａに到達する直前に、搬送ローラ７ａの回転が正転方向から逆転方向へ切り替えられることで、用紙Ｓの搬送方向が反転する。用紙Ｓは、切替えフラッパにより第２の搬送経路Ｂに導かれ両面搬送部を経ることにより、１面目印刷時とは面が裏返った状態となり再度第１の搬送経路Ａに導かれる。これにより２面目を印刷側にした状態で再度画像形成部５により印刷が行われ、排紙トレイ８上に排出される。
このような画像形成装置では、給紙、給紙搬送、排紙搬送、両面搬送、画像形成部を１つの駆動モータＭだけで駆動する構成を採用されることがある。かかる構成では、駆動モータＭの１方向の回転駆動力によって各部を駆動させる必要があり、両面印刷時に用紙の搬送方向を切替えるためには、搬送ローラの駆動部において、入力を一方向回転のまま出力の回転方向を反転させる駆動力切替機構が必要となる。
例えば、特許文献１には、駆動モータからの一方向の入力回転に対し、遊星歯車機構を用いて出力回転の正転、逆転の切替えを行う駆動力切替機構が示されている。遊星歯車機構の三つの回転要素（太陽ギヤ、内歯ギヤ、遊星ギヤのキャリヤ）のいずれか二つの要素を互いに拘束し一体化することで、一方向に回転する入力回転体に対し、出力回転体の回転方向を反転させることは公知である。特許文献１では、一例として遊星歯車機構のうち入力ギヤと連結された太陽ギヤと、遊星ギヤのキャリヤとの拘束、解除を「ころクラッチ」を用いたクラッチ機構で行い、内歯ギヤの回転方向を切替えている。

特開２００８−３０４０５０号公報

しかしながら、特許文献１の機構では、遊星歯機構の回転要素を拘束、解除するために「ころクラッチ」を用いているため、クラッチ機構に求められる部品精度や部品コストは高いものとなる。そのため、汎用的に使用する部品の構成には向かない。

本発明の目的は、簡易かつ要求される部品精度が緩和された構成により駆動力の切り替えを行うことができる駆動力切替機構を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明の駆動力切替機構は、
一方向に回転する入力ギヤと、
出力ギヤと、
前記入力ギヤから前記出力ギヤへの動力伝達経路に設けられた遊星歯車機構であって、太陽ギヤと、前記太陽ギヤに噛み合う遊星ギヤと、前記遊星ギヤに噛み合う内歯ギヤと、前記遊星ギヤを回転可能に保持するキャリヤと、を有する遊星歯車機構と、
を有し、前記遊星歯車機構の前記キャリヤの回転、静止を切り替えることにより前記出力ギヤの回転方向を切り替える駆動力切替機構において、
前記動力伝達経路の一部であって、前記入力ギヤの回転駆動力を前記内歯ギヤへ伝達する第一の動力伝達経路と、
前記動力伝達経路の一部であり且つ前記第一の動力伝達経路とは異なる動力伝達経路であって、前記入力ギヤの回転駆動力を前記キャリヤへ伝達する第二の動力伝達経路と、
前記入力ギヤが回転していても前記キャリヤが静止状態を保つように前記第二の動力伝達経路に回転負荷を付与する回転負荷付与手段と、
前記第二の動力伝達経路を経由する回転駆動力の、前記キャリヤへの伝達、遮断を切替えるためのアクチュエータと、
を有し、
前記回転負荷付与手段による回転負荷によって前記第二の動力伝達経路を経由する回転駆動力が前記キャリヤに伝達しない状態で前記第一の動力伝達経路を経由して前記内歯ギヤへ回転駆動力を伝達し前記遊星ギヤを自転させる状態と、前記回転負荷付与手段による回転負荷に打ち勝ち、前記第二の動力伝達経路を経由する回転駆動力が前記キャリヤに伝達することによって前記遊星ギヤを公転させる状態と、を前記アクチュエータによって切り替えることにより前記出力ギヤの回転方向が切り替わることを特徴とする。
また、上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、
記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
記録材の片面に画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部を通過した記録材をさらに下流に搬送するための回転体と、
前記回転体に伝達される回転駆動力の回転方向の正逆を切り替え可能な上記に記載の駆動力切替機構と、
前記回転体の回転方向が逆転することにより搬送方向を逆方向に変更された記録材を、前記画像形成部の上流側に搬送する搬送部と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、簡易かつ要求される部品精度が緩和された構成により駆動力の切り替えを行うことができる。

本発明の実施例１に係る駆動力切替機構の構成と動作を示す図 本発明の実施例１に係る駆動力切替機構の構成と動作を示す図 本発明の実施例２に係る駆動力切替機構の構成と動作を示す図 本発明の実施例２に係る駆動力切替機構の構成と動作を示す図 本発明の実施例３に係る駆動力切替機構の構成と動作を示す図 本発明の実施例３に係る駆動力切替機構の構成と動作を示す図 本発明の実施例に係る画像形成装置の構成を示す模式的断面図

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
図１、図２及び図７を参照して、本発明の実施例１に係る駆動力切替機構及び画像形成装置について説明する。本実施例では画像形成装置の一例としてレーザービームプリンタを例示し、駆動力切替機構を両面印刷時に用いられる用紙反転部に適用した場合について説明する。本発明による駆動力切替機構は、遊星歯車機構を用いて一定回転方向の入力に対し、出力の回転方向を切替える機構であり、用紙搬送方向の反転や、駆動方向の正転、逆転の切替えに対し適応可能な技術である。その適用範囲は特に限定されない。

＜画像形成装置＞
図７は、本実施例に係る画像形成装置の構成を示す模式的断面図である。画像形成装置１は、電子写真プロセスを用いて現像剤（トナー）により記録材としての用紙Ｓに画像を形成するものである。

画像形成装置１は、所定枚数の用紙Ｓが積載された用紙カセット２、用紙カセット２内
の用紙を１枚ずつ給紙する給紙ローラ３、搬送経路Ａを通り用紙Ｓを画像形成部５へと搬送する搬送ローラ対４を備える。画像形成部５では、感光体ドラム５ａに対し、露光ユニット５ｂが画像情報に基づいた情報光を照射し、感光体ドラム５ａに形成された静電潜像を現像手段５ｃが現像する。そして、転写手段５ｄが、感光体ドラム５ａ上に現像された画像を用紙Ｓに転写し、定着手段５ｅが、転写された画像を用紙Ｓに定着する。画像形成部５は、給紙される用紙Ｓの先端がセンサＴ１により検知されると、その検知情報に同期して用紙Ｓに画像形成を行う。片面印刷の場合、定着手段５ｅで画像を定着された用紙Ｓは、排紙搬送部７を経て排紙トレイ８上へ排紙積載される。

両面印刷の場合、１面目の印刷が終了し排紙搬送部７に到達した用紙Ｓの後端が、排紙ローラ７ａと排紙従動ローラ７ｂとの間を抜けて出てしまう前に、排紙ローラ７ａを逆転駆動させることで用紙Ｓの搬送方向を反転させ、用紙Ｓを装置内に引き込む。定着手段５ｅと排紙搬送部７の間に設けられた切替えフラッパ６の位置を切替えることで、用紙Ｓは搬送経路Ｂに入る。そして、両面搬送ローラ１０を介して搬送経路Ａの画像形成部５の上流側の搬送ローラ対４へ運ばれ、再び画像形成部を通過し２面目の画像形成が行われる。

本実施例の場合、駆動モータＭは不図示の駆動列を介し、給紙部ローラ３、搬送ローラ対４、感光体ドラム５ａ、定着手段５ｅや両面搬送ローラ１０など複数の駆動部に駆動力を供給している。そのため、各駆動部は基本的に一定方向、一定回転の駆動しか得られないよう構成されている。そこで、本実施例の画像形成装置は、両面印刷時において排紙ローラ７ａを逆転駆動するために、駆動モータＭからの駆動回転力の正転、逆転を適宜切替えることができる駆動力切替機構９を備えている。駆動力切替機構９は、排紙ローラ７ａを回転駆動させるための排紙ローラギヤ７ｃに対し、排紙アイドラギヤ７ｄを介して、駆動モータＭからの回転駆動力をその回転方向を適宜切り替えて伝達できるように構成されている。

＜駆動力切替機構＞
図１及び図２を参照して、本実施例に係る駆動力切替機構９について説明する。図１及び図２は、それぞれ、本実施例に係る駆動力切替機構９の構成を示す斜視図であり、（ａ）は各構成が一体となった状態を示す図、（ｂ）は各構成を分解して示した図である。また、図１は、排紙ローラ７ａが用紙Ｓを排紙トレイ８に排出する方向に回転する正転動作時における駆動力切替機構９の構成と動きを示している。また、図２は、両面印刷時において排紙ローラ７ａの回転方向が逆転して用紙Ｓを装置内に引き戻す方向に回転する逆転動作時における駆動力切替機構９の構成と動きを示している。

本実施例では、遊星出力ギヤ１６として遊星歯車機構の太陽ギヤ１６ａと一体化された出力ギヤ１６ｂが、排紙アイドラギヤ７ｄと噛合い、排紙ローラギヤ７ｃを介して排紙ローラ７ａを回転させる。また、駆動入力ギヤ１１は、クラッチ入力ギヤ１２ａを介して遊星入力ギヤ１５の外歯ギヤ１５ａに噛合する構成となっている。なお、入力と出力の関係（駆動力の伝達方向）は、逆の関係になってもよい。

図７において、駆動力切替機構９は、駆動モータＭから不図示のギヤ列を介して図１に示す駆動入力ギヤ１１に対し、矢印５１で示す一定方向の回転駆動力が入力される。また、図７において排紙ローラ７ａを回転駆動するための排紙ローラギヤ７ｃは、駆動力切替機構９の出力ギヤ１６ｂと排紙アイドラギヤ７ｄを介し噛合している。駆動力切替機構９による出力ギヤ１６ｂの正転、逆転の切替えに合わせて排紙ローラ７ａも正転、逆転を行う。これら各ローラやギヤは画像形成装置１のフレーム部に回転可能に支持されている。

＜＜正転動作＞＞
図１を参照して、図７に示す排紙ローラ７ａが用紙Ｓを排紙トレイ８に排出する方向に
回転する正転動作時における駆動力切替機構９の構成と動きを説明する。駆動力切替機構９は、図１に示すように、キャリヤ１３、遊星ギヤ１４、遊星入力ギヤ１５、遊星出力ギヤ１６と、駆動入力ギヤ１１、電磁クラッチ１２、駆動伝達軸１７、キャリヤ入力ギヤ１８、トルクリミッタ１９などから構成される。

駆動入力ギヤ１１は、装置本体に対して図示しない支持軸周りを回転可能に支持されている。駆動ギヤ１１には駆動モータＭから常に矢印５１の方向の回転駆動力が伝達される。駆動入力ギヤ１１は、駆動伝達軸１７に配置された電磁クラッチ１２のクラッチ入力ギヤ１２ａに噛合している。クラッチ入力ギヤ１２ａは、電磁クラッチ１２のアマチュアと一体に構成されており、電磁クラッチ１２のロータと一体に構成されたクラッチ出力シャフト１２ｂの周りを回転可能に保持されている。なお、電磁クラッチ１２のアマチェアやロータ、コイル部などは内部構造であり、図示を省略している。電磁クラッチ１２には、従来技術の電磁クラッチを適宜用いることができる。

電磁クラッチ１２は、係止部１２ｃを図示しない画像形成装置１のフレーム部に係止されることで、電磁クラッチ１２全体が回転することを防いでいる。駆動入力ギヤ１１の矢印５１方向の回転に伴い、クラッチ入力ギヤ１２ａは矢印５２の方向に回転する。クラッチ入力ギヤ１２ａは、他方で、遊星入力ギヤ１５の外周に設けられた外歯ギヤ１５ａと噛合っており、遊星入力ギヤ１５は矢印５３の方向に回転する。遊星入力ギヤ１５は、その内周に内歯ギヤ１５ｂが設けられ、一方で遊星ギヤ１４と噛合っている。遊星ギヤ１４は、キャリヤ１３の側面に設けられた遊星支持軸１３ａ周りに回転可能に支持されている。

キャリヤ１３は、その外形面にキャリヤギヤ１３ｂが設けられており、隣接するキャリヤ入力ギヤ１８と噛合する。キャリヤ入力ギヤ１８は、内径部にＤカット孔１８ａを有しており、駆動伝達軸１７のＤカット面１７ａと嵌合されている。駆動伝達軸１７のＤカット面１７ａは、同時に電磁クラッチ１２のロータと一体に設けられたクラッチ出力シャフト１２ｂとも嵌合されている。さらに、駆動伝達軸１７は、平行ピン１７ｂを介してトルクリミッタ１９と噛合っており、トルクリミッタ１９から所定の回転負荷を受けている。

トルクリミッタ１９の回転負荷によって、駆動伝達軸１７、電磁クラッチ１２のクラッチ出力シャフト１２ｂとキャリヤ入力ギヤ１８、キャリヤ１３は静止状態を保っている。キャリヤ１３が静止した状態を保っているため、遊星ギヤ１４は、遊星入力ギヤ１５の内歯ギヤ１５ａから受ける回転力によって静止したキャリヤ１３の遊星支持軸１３ａを中心に矢印５４の方向に自転する。遊星ギヤ１４は遊星出力ギヤ１６の太陽ギヤ１６ａと噛合っており、遊星ギヤ１４の回転により、遊星出力ギヤ１６は矢印５５の方向に回転する。

前述したとおり、遊星出力ギヤ１６の出力ギヤ１６ｂは、図７の排紙アイドラギヤ７ｄを介して排紙ローラギヤ７ｃに噛合っているため、排紙ローラギヤ７ｃと排紙ローラ７ａは、用紙Ｓの排出方向へ回転させる正回転動作を行う。なお、キャリヤ１３、遊星出力ギヤ１６、駆動伝達軸１７は、それぞれ画像形成装置１のフレーム部に回転可能に支持されている。

＜＜逆転動作＞＞
図２を参照して、正転印刷時において、図７に示す排紙ローラ７ａが用紙Ｓを装置内に引き戻す方向に回転方向を切り替えて回転する逆転動作時における駆動力切替機構９の構成と動きを説明する。切り替えは、センサＴ１から一定時間経ってからのタイミングでもよいし、定着手段５ｅと排紙搬送部７の間に用紙Ｓの位置を検出するセンサを設け、該センサの検出結果に基づいて行ってもよい。

正回転時と同様、駆動入力ギヤ１１には駆動モータＭから常に矢印５１の方向の回転駆
動力が伝達されている。

ここで、電磁クラッチ１２に電力を供給すると、電磁クラッチ１２のコイル部が通電され、磁力が発生する。この磁力によって、電磁クラッチ１２のアマチュアとロータとが吸着し一体化される。アマチュア側にはクラッチ入力ギヤ１２ａが、ロータ側にはクラッチ出力シャフト１２ｂがそれぞれ一体化されている。電磁クラッチ１２のアマチュアとロータの一体化により、クラッチ入力ギヤ１２ａの回転力がクラッチ出力シャフト１２ｂに伝わる。クラッチ出力シャフト１２ｂは、トルクリミッタ１９の回転負荷に打ち勝つことにより、クラッチ入力ギヤ１２ａと矢印５２の方向に同期回転する。

前記した通り、クラッチ入力ギヤ１２ａは、遊星入力ギヤ１５の外歯ギヤ１５ａと噛合しており、遊星入力ギヤ１５を矢印５３の方向に回転させる。これと同時に、電磁クラッチ１２のクラッチ出力シャフト１２ｂは、駆動伝達軸１７を介してキャリヤ入力ギヤ１８を矢印５２の方向に回転させており、その回転力はキャリヤギヤ１３ｂへと伝達され、キャリヤ１３は、矢印５６の方向に回転する。

電磁クラッチ１２のクラッチ入力ギヤ１２ａの歯数と遊星入力ギヤ１５の外歯ギヤ１５ａの歯数の比は、キャリヤ入力ギヤ１８の歯数とキャリヤギヤ１３ｂの歯数比に対して１：１．５の比率で差を設けてある。これにより、遊星入力ギヤ１５に対してキャリヤ１３は１．５倍の回転数で回転する。

このとき、キャリヤ１３の遊星支持軸１３ａに支持された遊星ギヤ１４は、キャリヤ１３と共に矢印の方向５６に遊星入力ギヤ１５に対して１．５倍の速度で公転を始める。同時に、遊星入力ギヤ１５も一定の速度で矢印５３の方向に回転し続けているので、遊星ギヤ１４は、遊星入力ギヤ１５を追い越すように公転する状態となる。これにより、遊星ギヤ１４のギヤ歯面と遊星入力ギヤの１５の内歯ギヤ１５ｂの歯面は、正転時と反対側の歯面で接触することになり、遊星ギヤ１４の回転方向が矢印５７の方向に反転する。そのため、遊星ギヤ１４と噛合している遊星出力ギヤ１６の太陽ギヤ１６ａは、矢印５８の方向へと回転方向を変化させられる。前述したとおり、遊星出力ギヤ１６の出力ギヤ１６ｂは、図７の排紙アイドラギヤ７ｄを介して排紙ローラギヤ７ａに噛合っているため、排紙ローラギヤ７ｃと排紙ローラ７は、逆回転動作を行う。

排紙ローラ７ａの逆回転動作は、センサＴ１で紙位置を検知するか、定着手段５ｅと排紙搬送部７の間に紙位置を検知する検知手段を設けるなどの手段を用い、検出信号に合わせ所定時間後に電磁クラッチ１２への電力供給を行うことで実現している。用紙Ｓを搬送経路Ｂの両面搬送ローラ１０まで送ったら、再度排紙ローラ７ａを正転動作に切替えるため電磁クラッチ１２への電力供給を遮断する。電磁クラッチ１２への電力供給が遮断されると、電磁クラッチ１２のアマチュアとロータの吸着状態を保持していた磁力が消失し、アマチュアとロータの吸着状態は解除される。ロータと一体化されたクラッチ出力シャフト１２ｂは、駆動伝達軸１７とキャリヤ入力ギヤ１８、キャリヤ１３と共に慣性で回転を続けようとするが、駆動伝達軸１７の平行ピン１７ｂを介して噛合うトルクリミッタ１９の回転負荷によって静止させられる。キャリヤ１３が静止すると、遊星支持軸１３ａに支持された遊星ギヤ１４は、公転を停止し、再び遊星入力ギヤ１５の内歯ギヤ１５ｂによって自転させられる状態となり、回転方向を図１（ｂ）に示す矢印５４の方向へと戻す。これに伴い、遊星ギヤ１４と噛合う遊星出力ギヤ１６は、図１（ｂ）に示す矢印５５の方向へ回転し、排紙アイドラギヤ７ｄ、排紙ローラギヤ７ｃを介し排紙ローラ７ａを正回転させる。

本実施例においては、遊星ギヤ１４と遊星出力ギヤ１６歯数の比を１：１、遊星ギヤ１４と遊星入力ギヤ１５の内歯ギヤ１５ｂの歯数比を１：３とした。また、電磁クラッチ１
２のクラッチ入力ギヤ１２ａの歯数と遊星入力ギヤ１５の外歯ギヤ１５ａの歯数の比を、キャリヤ入力ギヤ１８の歯数とキャリヤギヤ１３ａの歯数比に対して１：１．５とした。こうすることで、遊星出力ギヤ１６の回転速度を正回転時、逆回転時で等速となるように構成している。

なお、正回転時と逆回転時の回転速度は任意の関係に設定できることは明らかである。遊星歯車機構の構成要素の歯数比と、電磁クラッチ１２のクラッチ入力ギヤ１２ａの歯数と遊星入力ギヤ１５の外歯ギヤ１５ａの歯数の比と、キャリヤ入力ギヤ１８の歯数とキャリヤギヤ１３ａの歯数比の比率を調整すればよい。

特に、逆回転時の回転速度を正回転時より増速されるように設定することによって、用紙Ｓの搬送経路Ｂへの引き込み速度を上げることで、処理時間の短縮を図ることも可能となる。

さらに、正回転時と逆回転時の回転速度を変速させる構成においては、逆回転時に遊星入力ギヤ１５とキャリヤ１３が等速で回転するように設定することもできる。電磁クラッチ１２のクラッチ入力ギヤ１２ａの歯数と遊星入力ギヤ１５の外歯ギヤ１５ａの歯数の比を、キャリヤ入力ギヤ１８の歯数とキャリヤギヤ１３ｂの歯数比に対して１：１とすればよい。この場合、遊星ギヤ１４は自転を停止し、公転のみを行い、遊星入力ギヤ１５、キャリヤ１３、遊星ギヤ１４、遊星出力ギヤ１６が一体となって回転する。したがって、逆回転時の遊星入力ギヤ１５の内歯ギヤ１５ｂと遊星ギヤ１４、遊星ギヤ１４と遊星出力ギヤ１６の太陽ギヤ１６ａとの間で発生するギヤの転がり伝達損失を削減することが可能となる。

本実施例に係る駆動力伝達機構は、遊星歯車機構を用いたものである。遊星歯車機構は、遊星歯車機構の三つの回転要素（太陽ギヤ、内歯ギヤ、遊星ギヤ）のうち、太陽ギヤと内歯ギヤのどちらか一方が入力回転体（遊星入力ギヤ１５）であり、他方が出力回転体（遊星出力ギヤ１６）となる。入力回転体には、駆動源（駆動モータＭ）からの回転力が入力される。遊星ギヤ（遊星ギヤ１４）を回転可能に支持するキャリヤ（キャリア１３）は、駆動源からの回転力により入力回転体と同じ方向に回転させられる回転状態と停止状態の二つの状態に制御される。駆動源とキャリヤの駆動力伝達経路上には、駆動源の回転力のキャリヤへの伝達を任意のタイミングで切り替えるアクチュエータ（電磁クラッチ１２）が設けられている。アクチュエータによってキャリヤへの回転駆動力の伝達状態、遮断状態を切り替える一方で、キャリヤには回転負荷付与手段（トルクリミッタ１９）が連結されている。回転駆動力を遮断した際にはキャリヤに連結された回転負荷付与手段によって、キャリヤの停止状態を保持することにより、出力駆動の回転方向を適宜切替えることが可能となる。これにより、部品精度を緩和し、単純化した機構で駆動出力の正逆反転の切替えが可能となる。

（実施例２）
図３及び図４を参照して、本発明の実施例２に係る駆動力切替機構及び画像形成装置について説明する。なお、本実施例において実施例１と同機能で同構成のものは同符号で示し、説明を割愛する。ここで説明しない事項は、実施例１と同様である。

図３及び図４は、それぞれ、本実施例に係る駆動力切替機構９の構成を示す斜視図であり、（ａ）は各構成が一体となった状態を示す図、（ｂ）は各構成を分解して示した図である。また、図３は、排紙ローラ７ａが用紙Ｓを排紙トレイ８に排出する方向に回転する正転動作時における駆動力切替機構９の構成と動きを示している。また、図４は、両面印刷時において排紙ローラ７ａの回転方向が逆転して用紙Ｓを装置内に引き戻す方向に回転する逆転動作時における駆動力切替機構９の構成と動きを示している。

本実施例において、遊星ギヤ１４は段ギヤ構成となっており、駆動出力側は太陽ギヤ２１と出力ギヤ２２をそれぞれの伝達継手部２１ｂ、２２ａを係合させることで、駆動力を伝達する。遊星ギヤ１４は、ピッチ円の大きさが異なる２つの第１ギヤ１４ａ、第２ギヤ１４ｂが一体となった２段の段ギヤである。駆動入力側の遊星入力ギヤ１５の内歯ギヤ１５ｂと遊星ギヤ１４の第１ギヤ１４ａが噛合し、太陽ギヤ２１の外歯ギヤ２１ａと遊星ギヤ１４の第２ギヤ１４ｂが噛合する。

＜＜正転動作＞＞
図３を参照して、本実施例における正転動作時の駆動力切替機構９の構成と動きを説明する。電磁クラッチ１２のクラッチ入力ギヤ１２ａは、図３において図示しない駆動入力ギヤ１１と噛合しており、駆動モータＭから常に矢印６２の方向の回転駆動力が伝達される。

クラッチ入力ギヤ１２ａは、電磁クラッチ１２のアマチュアと一体に構成されており、電磁クラッチ１２のロータと一体に構成されたクラッチ出力シャフト１２ｂの周りを回転可能に保持されている。駆動入力ギヤ１１の回転に伴い、クラッチ入力ギヤ１２は矢印６２の方向へ回転する。クラッチ入力ギヤ１２ａは他方で、遊星入力ギヤ１５の外周に設けられた外歯ギヤ１５ａと噛合っており、遊星入力ギヤ１５は矢印６３の方向に回転する。遊星入力ギヤ１５は、その内周に内歯ギヤ１５ｂが設けられ、一方で遊星ギヤ１４の第１ギヤ１４ａと噛合っている。遊星ギヤ１４は、キャリヤ１３の側面に設けられた遊星支持軸１３ａ周りに回転可能に支持されている。

キャリヤ１３は、その外形面にキャリヤギヤ１３ｂが設けられており、隣接するキャリヤ入力ギヤ１８と噛合する。キャリヤ入力ギヤ１８は、伝達継手１８ａを有しており、駆動伝達軸１７の平行ピン１７ｂと嵌合されている。駆動伝達軸１７のＤカット面１７ａは、電磁クラッチ１２のロータと一体に設けられたクラッチ出力シャフト１２ｂと嵌合されている。さらに、キャリヤ１３は、駆動伝達軸２０に設けられた平行ピン２０ａ、２０ｂを介して、トルクリミッタ１９と噛合っており、トルクリミッタ１９より所定の回転負荷を受けている。駆動伝達軸２０は、画像形成装置１のフレーム部に回転可能に支持されている。

トルクリミッタ１９の回転負荷によって、駆動伝達軸２０、キャリヤ１３、キャリヤ入力ギヤ１８、電磁クラッチ１２の駆動伝達シャフト１２ｂは静止状態を保っている。キャリヤ１３が静止した状態を保っているため、遊星ギヤ１４は、遊星入力ギヤ１５の内歯ギヤ１５ａから受ける回転力によって静止したキャリヤ１３の遊星支持軸１３ａを中心に矢印６４の方向に自転する。遊星ギヤ１４の第２歯車１４ｂは、太陽ギヤ２１の外歯ギヤ２１ａと噛合っており、遊星出力ギヤ２１は、矢印６５の方向に回転する。

前述したとおり、太陽ギヤ２１と出力ギヤ２２はそれぞれの伝達継手部２１ｂ、２２ａが係合されているため、出力ギヤ２２は太陽ギヤと同じ矢印６６の方向に回転する。

＜＜逆転動作＞＞
図４を参照して、本実施例における逆転動作時の駆動力切替機構９の構成と動きを説明する。電磁クラッチ１２のクラッチ入力ギヤ１２ａは、図４において図示しない駆動入力ギヤ１１と噛合しており、正回転時と同様、駆動モータＭから常に矢印６２の方向へ回転駆動力が伝達されている。

ここで、電磁クラッチ１２に電力を供給すると、電磁クラッチ１２のコイル部が通電され、磁力が発生する。この磁力によって、電磁クラッチ１２のアマチュアとロータとが吸
着し一体化される。アマチュア側にはクラッチ入力ギヤ１２ａが、ロータ側にはクラッチ出力シャフト１２ｂがそれぞれ一体化されている。電磁クラッチ１２のアマチュアとロータの一体化により、クラッチ入力ギヤ１２ａの回転力がクラッチ出力シャフト１２ｂに伝わる。クラッチ出力シャフト１２ｂは、トルクリミッタ１９の回転負荷に打ち勝ってクラッチ入力ギヤ１２ａと矢印６２の方向に同期回転する。

前記した通り、クラッチ入力ギヤ１２ａは、遊星入力ギヤ１５の外歯ギヤ１５ａと噛合しており、遊星入力ギヤ１５を矢印６３の方向に回転させる。これと同時に、電磁クラッチ１２のクラッチ出力シャフト１２ｂは、駆動伝達軸１７を介してキャリヤ入力ギヤ１８を矢印６２の方向に回転させており、その回転力はキャリヤギヤ１３ｂへと伝達され、キャリヤ１３は、矢印６７の方向に回転する。

本実施例においては、電磁クラッチ１２のクラッチ入力ギヤ１２ａの歯数とキャリヤ入力ギヤ１８の歯数を等しく、遊星入力ギヤ１５の外歯ギヤ１５ａとキャリヤギヤ１３ｂの歯数も等しくなるように構成している。これにより、遊星入力ギヤ１５に対してキャリヤ１３は同じ回転数で回転する。

このとき、キャリヤ１３の遊星支持軸１３ａに支持された遊星ギヤ１４は、キャリヤ１３と共に矢印６７の方向に公転を始め、同時に、遊星入力ギヤ１５も一定の速度で矢印６３の方向に回転し続けている。遊星ギヤ１４の公転による移動速度と遊星入力ギヤ１５の回転速度は同じ速度である。したがって、遊星ギヤ１４は、第１ギヤ１４ａが正転時と反対側の歯面で遊星入力ギヤ１５の内歯ギヤ１５ｂと噛合った（接触した）所で自転を止める。これとほぼ同時に、遊星ギヤ１４の第２ギヤ１４ｂは、正転時と反対側の歯面で太陽ギヤ２１の外歯ギヤ２１ａと接触する。その結果、キャリヤ１３、遊星入力ギヤ１５、遊星ギヤ１４、太陽ギヤ２１の４つの要素が一体となって矢印６８の方向に回転する。これにより、太陽ギヤ２１と伝達継手部２１ｂ、２２ａにより噛合している出力ギヤ２２は、矢印６９の方向に回転方向を変化させられる。出力ギヤ２２の外歯ギヤ２２ｂは、図７の排紙アイドラギヤ７ｄを介して排紙ローラギヤ７ａに噛合っているため、排紙ローラギヤ７ｃと排紙ローラ７は、逆回転動作を行う。

本実施例においては、遊星ギヤ１４と遊星出力ギヤ１６歯数の比を１：１、遊星ギヤ１４の第１ギヤ１４ａと遊星入力ギヤ１５の内歯ギヤ１５ｂの歯数比を１：３とした。また、電磁クラッチ１２のクラッチ入力ギヤ１２ａの歯数と遊星入力ギヤ１５の外歯ギヤ１５ａの歯数の比を、キャリヤ入力ギヤ１８の歯数とキャリヤギヤ１３ｂの歯数比に対して１：１とした。さらに、遊星ギヤの第１ギヤ１４ａと第２ギヤ１４ｂとの歯数比を３：１とした。こうすることで、遊星出力ギヤ１６の回転速度を正回転時、逆回転時で等速となるように構成している。

本実施例のように、遊星ギヤ１４を段ギヤ構成にすることによって、実施例１で示した、出力軸の正転時と逆回転時の回転速度（出力回転数）を等速とする構成と、キャリヤ１３と遊星入力ギヤ１５を等速回転させる構成とを同時に達成することができる。すなわち、逆回転時の遊星入力ギヤ１５の内歯ギヤ１５ｂと遊星ギヤ１４の第１ギヤ１４ａ、遊星ギヤ１４の第２ギヤ１４ｂと太陽ギヤ２１の外歯ギヤ２１ａとの間で発生するギヤの転がり伝達損失を削減することができる。

また、キャリヤ１３とトルクリミッタ１９を駆動伝達軸２０上に配置し、駆動伝達軸２０の平行ピン２０ａ、２０ｂを介して連結することによって、実施例１に比べてギヤのバックラッシ分だけ取り付けガタを減らすことが可能となる。したがって、トルクリミッタ１９の回転負荷がキャリヤ１３に伝わる時間が速くなり、キャリヤ１３が停止する時間が短くなる。

実施例１で説明した通り、正回転時と逆回転時の回転速度を任意の関係に設定できることは明らかである。遊星歯車機構の構成要素の歯数比と、電磁クラッチ１２のクラッチ入力ギヤ１２ａの歯数と遊星入力ギヤ１５の外歯ギヤ１５ａの歯数の比と、キャリヤ入力ギヤ１８の歯数とキャリヤギヤ１３ｂの歯数比の比率を調整すればよい。

また、本実施例によれば、遊星ギヤ１４を段ギヤ構成（二段ギヤ構造）にすることによって、歯数比の調整を行う箇所が増加し、正転時に対する逆回転時の回転速度をより細かく設定することが可能となる。

（実施例３）
図５及び図６を参照して、本発明の実施例３に係る駆動力切替機構及び画像形成装置について説明する。なお、本実施例において実施例１、２と同機能で同構成のものは同符号で示し、説明を割愛する。ここで説明しない事項は、実施例１、２と同様である。

図５及び図６は、それぞれ、本実施例に係る駆動力切替機構９の構成を示す斜視図であり、（ａ）は各構成が一体となった状態を示す図、（ｂ）は各構成を分解して示した図である。また、図５は、排紙ローラ７ａが用紙Ｓを排紙トレイ８に排出する方向に回転する正転動作時における駆動力切替機構９の構成と動きを示している。また、図６は、両面印刷時において排紙ローラ７ａの回転方向が逆転して用紙Ｓを装置内に引き戻す方向に回転する逆転動作時における駆動力切替機構９の構成と動きを示している。

駆動力切替機構９は、図７に示す駆動モータＭから不図示のギヤ列を介して、図５（ａ）の入力ギヤ１１に矢印７１で示す一定方向の回転駆動力が入力される。また、図７に示す排紙ローラ７ａを回転駆動するための排紙アイドラギヤ７ｄ、排紙ローラギヤ７ｃは、駆動力切替機構９の出力ギヤ２２と噛合しており、駆動力切替機構９による出力ギヤ２２の正転、逆転の切替えに合わせて排紙ローラ７ａも正転、逆転を行う。

＜＜正転動作＞＞
図５を参照して、本実施例における正転動作時の駆動力切替機構９の構成と動きを説明する。

図５に示すように、駆動入力側では、入力ギヤ１１が遊星入力ギヤ１５の外歯ギヤ１５ａと噛合し、遊星入力ギヤ１５に矢印７２の方向の回転を伝達する。遊星入力ギヤ１５は、その内周に内歯ギヤ１５ｂを有し、内歯ギヤ１５ｂは段ギヤ構成となっている遊星ギヤ１４の第１ギヤ１４ａと噛合っている。遊星ギヤ１４は、キャリヤ１３の側面に設けられた遊星支持軸１３ａ周りに回転可能に支持されている。駆動出力側では、遊星ギヤ１４の第２ギヤ１４ｂが、太陽ギヤ２１の外歯ギヤ２１ａと噛合している。太陽ギヤ２１と出力ギヤ２２のそれぞれの駆動伝達継手２１ｂ、２２ａを駆動伝達軸１７に設けた平行ピン１７ｂ、１７ｃを係合させることで、太陽ギヤ２１、出力ギヤ２２、駆動伝達軸１７は一体となって回転する。これにより、遊星ギヤ１４から太陽ギヤ２１に伝達された回転駆動力が、出力ギヤ２２から出力される。

電磁クラッチ１２のクラッチ入力継手１２ｄは、キャリヤ１３に設けられた継手部１３ｃと噛合している。クラッチ入力継手１２ｄは、電磁クラッチ１２のアマチュアと一体に構成されており、電磁クラッチ１２のロータと一体に構成されたクラッチ出力シャフト１２ｂの周りを回転可能に保持されている。電磁クラッチ１２のクラッチ出力シャフト１２ｂは、駆動伝達軸１７のＤカット面１７ａと嵌合しており、太陽ギヤ２１が回転する際には、電磁クラッチ１２のクラッチ出力シャフト１２ｂも同期回転する。

キャリヤ１３は、その外形面にキャリヤギヤ１３ｂが設けられており、隣接する回転負荷入力ギヤ２４と噛合する。回転負荷入力ギヤ２４は、伝達継手２４ａを有しており、回転負荷入力軸２３の平行ピン２３ａと嵌合されている。回転負荷入力軸２３は、平行ピン２３ｂを介してトルクリミッタ１９と噛合っており、トルクリミッタ１９より所定の回転負荷を受けている。回転負荷入力軸２３は、画像形成装置１のフレーム部に回転可能に支持されている。

トルクリミッタ１９の回転負荷によって、回転負荷入力軸２３、回転負荷入力ギヤ２４、キャリヤ１３、電磁クラッチ１２の入力継手１２ｄは静止状態を保っている。キャリヤ１３が静止した状態を保っているため、遊星ギヤ１４は、遊星入力ギヤ１５の内歯ギヤ１５ｂから受ける回転力によって静止したキャリヤ１３の遊星支持軸１３ａを中心に矢印７３の方向に自転する。遊星ギヤ１４の第２ギヤ１４ｂは、太陽ギヤ２１の外歯ギヤ２１ａと噛合っているので、太陽ギヤ２１は、矢印７４の方向に回転する。

前述したとおり、太陽ギヤ２１と出力ギヤ２２のそれぞれの駆動伝達継手２１ｂ、２２ａが駆動伝達軸１７に設けた平行ピン１７ｂ、１７ｃを係合されているため、出力ギヤ２２は矢印７５の方向に回転する。

＜＜逆転動作＞＞
図６を参照して、本実施例における逆転動作時の駆動力切替機構９の構成と動きを説明する。図６において、遊星入力ギヤ１５の外歯ギヤ１５ａは、駆動入力ギヤ１１と噛合しており、駆動モータＭから常に矢印７２の方向へ回転駆動力が伝達されている。

ここで、電磁クラッチ１２に電力を供給すると、電磁クラッチ１２のコイル部が通電され、磁力が発生する。この磁力によって、電磁クラッチ１２のアマチュアとロータとが吸着し一体化される。アマチュア側には入力継手１２ｄが、ロータ側にはクラッチ出力シャフト１２ｂがそれぞれ一体化されている。駆動伝達軸１７を介して太陽ギヤ２１から受ける回転力によって図５（ｂ）に示す矢印７４の方向に太陽ギヤ２１と同期回転しているクラッチ出力シャフト１２ｂは、アマチュアとロータの一体化によって、クラッチ入力継手１２ｄと同期回転しようとする。電磁クラッチ１２のクラッチ入力継手１２ｄは、キャリヤ１３に設けられた継手部１３ｃと噛合しており、キャリヤ１３も、電磁クラッチ１２のクラッチ入力継手１２ｄ、クラッチ出力シャフト１２ｂを介して、太陽ギヤ１４と同期回転を始める。これと同時に、遊星ギヤ１４の自転が停止する。

前記した通り、キャリヤ１３は、隣接する回転負荷入力ギヤ２４、回転負荷入力軸２３を介してトルクリミッタ１９からの回転負荷を受けている。したがって、太陽ギヤ２１の回転力による駆動伝達軸１７、クラッチ出力シャフト１２ｂ、クラッチ入力継手１２ｄ、キャリヤ１３の図５（ｂ）に示す矢印７４の方向への同期回転は、瞬時に停止する。このとき、太陽ギヤ２１とキャリヤ１３は、電磁クラッチ１２によって固定されている状態となっている。したがって、駆動モータＭからの駆動力を受けている遊星入力ギヤ１５の回転力により、太陽ギヤ２１とキャリヤ１３はトルクリミッタ１９の回転負荷に打ち勝って矢印７６の方向に一体になって回転する。

前記した通り、太陽ギヤ２１と出力ギヤ２２のそれぞれの駆動伝達継手２１ｂ、２２ａが駆動伝達軸１７に設けた平行ピン１７ｂ、１７ｃを係合されているため、出力ギヤ２２は太陽ギヤ２１と同じ矢印７６の方向に回転する。出力ギヤ２２の出力ギヤ２２ｂは、図７の排紙アイドラギヤ７ｄを介して排紙ローラギヤ７ａに噛合っているため、排紙ローラギヤ７ｃと排紙ローラ７は、逆回転動作を行う。

本実施例においては、遊星ギヤ１４の第１ギヤ１４ａと遊星入力ギヤ１５の内歯ギヤ１
５ｂの歯数比を１：３とし、遊星ギヤの第１ギヤ１４ａと第２ギヤ１４ｂとの歯数比を３：１とした。こうすることで、遊星出力ギヤ１６の回転速度を正回転時、逆回転時で等速となるように構成している。

本実施例では、キャリヤ１３と電磁クラッチ１２を駆動伝達軸１７上に配置し、キャリヤ１３に設けられた継手部１３ｃと電磁クラッチ１２のクラッチ入力継手１２ｄを嵌め合わせて連結することで、キャリヤ１３を太陽ギヤ２１と一体化し、同期回転させる。また、本実施例では、遊星ギヤ１４を段ギヤ構成としている。これにより、実施例１で示した、出力軸の正転時と逆回転時の回転速度（出力回転数）を等速とする構成と、キャリヤ１３と遊星入力ギヤ１５を等速回転させる構成とを同時に達成することができる。すなわち、逆回転時の遊星入力ギヤ１５の内歯ギヤ１５ｂと遊星ギヤ１４の第１ギヤ１４ａ、遊星ギヤ１４の第２ギヤ１４ｂと太陽ギヤ２１の外歯ギヤ２１ａとの間で発生するギヤの転がり伝達損失を削減することができる。

加えて、本実施例においては、トルクリミッタ１９を駆動モータＭからキャリヤ１３への駆動力伝達経路上から切り離して配置している。これにより、キャリヤ１３のキャリヤギヤ１３ｂと回転負荷入力ギヤ２４の歯数を調整することで、トルクリミッタ１９に要求される回転負荷の大きさを自由に設定することが可能となっている。

さらに、実施例１に示した通り、遊星歯車機構の構成要素の歯数比を変更することで正回転時と逆回転時の回転速度を任意の関係に設定できることは明らかである。

上記各実施例では、アクチュエータとして電磁クラッチ１２を用いた場合について説明したが、本発明に適用可能なアクチュエータは上述した電磁クラッチに限定されるものではない。簡易な構成で回転駆動力の伝達、遮断を行うことが可能なものであれば適宜採用することができる。また、回転負荷付与手段についても、上記各実施例で示したトルクリミッタに限定されるものではなく、キャリヤへの駆動力遮断時における自由な回転を規制することが可能なものであれば適宜採用することができる。

９…駆動力切替機構、１２…電磁クラッチ（アクチュエータ）、１３…キャリヤ、１４…遊星ギヤ、１５…遊星入力ギヤ、１５ｂ…内歯ギヤ、１６…遊星出力ギヤ、１６ａ…太陽ギヤ、１９…トルクリミッタ（回転負荷付与手段）、Ｍ…駆動モータ（駆動源）

Claims (4)

1. 一方向に回転する入力ギヤと、
   出力ギヤと、
   前記入力ギヤから前記出力ギヤへの動力伝達経路に設けられた遊星歯車機構であって、太陽ギヤと、前記太陽ギヤに噛み合う遊星ギヤと、前記遊星ギヤに噛み合う内歯ギヤと、前記遊星ギヤを回転可能に保持するキャリヤと、を有する遊星歯車機構と、
   を有し、前記遊星歯車機構の前記キャリヤの回転、静止を切り替えることにより前記出力ギヤの回転方向を切り替える駆動力切替機構において、
   前記動力伝達経路の一部であって、前記入力ギヤの回転駆動力を前記内歯ギヤへ伝達する第一の動力伝達経路と、
   前記動力伝達経路の一部であり且つ前記第一の動力伝達経路とは異なる動力伝達経路であって、前記入力ギヤの回転駆動力を前記キャリヤへ伝達する第二の動力伝達経路と、
   前記入力ギヤが回転していても前記キャリヤが静止状態を保つように前記第二の動力伝達経路に回転負荷を付与する回転負荷付与手段と、
   前記第二の動力伝達経路を経由する回転駆動力の、前記キャリヤへの伝達、遮断を切替えるためのアクチュエータと、
   を有し、
   前記回転負荷付与手段による回転負荷によって前記第二の動力伝達経路を経由する回転駆動力が前記キャリヤに伝達しない状態で前記第一の動力伝達経路を経由して前記内歯ギヤへ回転駆動力を伝達し前記遊星ギヤを自転させる状態と、前記回転負荷付与手段による回転負荷に打ち勝ち、前記第二の動力伝達経路を経由する回転駆動力が前記キャリヤに伝達することによって前記遊星ギヤを公転させる状態と、を前記アクチュエータによって切り替えることにより前記出力ギヤの回転方向が切り替わることを特徴とする駆動力切替機構。
2. 前記アクチュエータは、電磁クラッチであることを特徴とする請求項１に記載の駆動力切替機構。
3. 前記回転負荷付与手段は、前記キャリヤに対して回転方向に常に所定の大きさの回転負荷を付与するトルクリミッタであることを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動力切替
   機構。
4. 記録材に画像を形成する画像形成装置であって、
   記録材の片面に画像を形成する画像形成部と、
   前記画像形成部を通過した記録材を搬送するための回転体と、
   前記回転体に伝達される回転駆動力の回転方向の正逆を切り替え可能な請求項１〜３のいずれか１項に記載の駆動力切替機構と、
   前記回転体の回転方向が逆転することにより搬送方向を反転された記録材を、前記画像形成部の上流側に搬送する搬送部と、
   を備える画像形成装置。

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