JP6544618B2 - 駆動装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施形態の駆動装置を備えた画像形成装置100の概略構成を示す図である。
同図に示すように、画像形成装置100は、自動原稿送り装置110、読取装置120、作像装置130、定着装置140、給紙装置150、排紙装置160及び再給紙装置170を備えている。
給紙装置150は、給紙カセットに集積された記録紙を1枚ずつ引き出し、作像装置130の転写ユニット側に送り出す。
排紙装置160は、定着装置140から搬送される記録紙を排紙トレイ163へ排紙する一方で、再給紙装置170側へスイッチバックさせることができる。すなわち、排紙装置160は、一対の排紙ローラ161a,161bを備え、排紙センサ162により、記録紙が排紙ローラ161a,161bに端部が挟まれたニップ状態を検出したら、排紙ローラ161a,161bを逆転させて、再給紙装置170に供給する。
駆動装置20は、モータ1を備えている。モータ1は、モータ取り付け面板12に取り付けられている。側面板15とモータ取り付け面板12とには、駆動入力軸13および駆動出力軸14が固定されている。駆動入力軸13には、モータ入力ギヤ部2aとモータ入力プーリ部2bと有するモータ入力部材2が回転自在に支持されている。また、駆動出力軸14には、アイドラギヤ部4bとモータ出力プーリ部4aとを有するモータ出力部材4が回転自在に支持されている。
モータ1のモータギヤ1aには、モータ入力ギヤ部2aが噛み合っており、モータ入力プーリ部2bとモータ出力プーリ部4aとには、モータタイミングベルト3が架け渡されている。
図4は、第一クラッチ7の概略構成図である。また、図5(a)は、第一クラッチ7と出力ギヤ6とを示す斜視図であり、図5(b)は、第一クラッチ7の斜視図であり、図5(c)は、出力ギヤ6の斜視図である。
図4に示すように、第一クラッチ7は、電磁クラッチであり、軸固定部7e、電磁コイル部7d、ロータ部7c、アーマチュア7bなどを備えている。軸固定部7eには、第二回転軸17が挿入される挿入穴を有しており、その挿入穴が、断面D字形状となっている。第二回転軸17には、このD字形状と嵌合するように、切り欠いて、断面D字部分を有している。軸固定部7eの断面D字形状部分を、第二回転軸17の断面D字部分と嵌合させることにより、軸固定部7eを、第二回転軸17と連れ回りするように固定している。
図4、図5(c)に示すように、出力ギヤ6の第一クラッチ7との対向面には、一対の嵌合穴6aが形成されており、この嵌合穴6aにクラッチ駆動伝達部材7fの駆動爪7aが嵌合している。
また、クラッチOFF時に入力プーリ9が第一回転軸16に対して傾くのを抑制することができ、タイミングベルトの異常磨耗を抑制することができる。
第一クラッチ7をON、第二クラッチ8をOFFにすると、第二回転軸17は、第一駆動伝達経路21から駆動力が伝達される。このとき、第二回転軸17は、第一回転軸16とは逆方向に回転駆動する。また、第一駆動伝達経路21から駆動力が伝達されて、第二回転軸17が回転すると、第二回転軸17とともに、出力プーリ11が第一回転軸16の回転方向とは逆方向に回転する。その結果、タイミングベルト10を介して入力プーリ9に第一回転軸16とは逆方向に回動させる駆動力が伝達される。このとき、上述したように、第二クラッチ8はOFFとなっており、また、入力プーリ9は、第一回転軸16に対して回転自在に支持されている。よって、入力プーリ9は、第一回転軸16とは逆方向に空回りする。
画像形成動作を開始する際、第一クラッチ7をONにし、第二クラッチ8をOFFにして、モータ1を駆動する。すると、第一駆動伝達経路21を介して、第二回転軸17に駆動力が伝達され、第二回転軸17から最終的に駆動力が排紙ローラ161に伝達され、排紙ローラ161が正回転する。
駆動伝達経路を、内歯歯車や外歯車などの歯車で構成した場合、排紙ローラ161に大きな負荷変動が生じた場合、歯同士が突き当たり、歯が損傷したり、騒音が発生したりするおそれがある。一方、タイミングベルトを用いることで、排紙ローラ161に大きな負荷変動が生じた場合、タイミングベルトが弾性変形して、その負荷変動を吸収することができる。
図6は、変形例1の駆動装置20Aの概略断面図である。
この変形例1は、第一クラッチ7と第二クラッチ8を、第二回転軸17に設けたものである。
この変形例では、入力プーリ9が第一回転軸16と一体で回転するように、入力プーリ9が第一回転軸16に取り付けられている。また、出力プーリ11が、第二回転軸17に対して回転自在に第二回転軸17に支持されている。出力プーリ11に、第二クラッチ8の駆動爪8aが嵌合する嵌合穴が形成されている。
図7は、変形例2の駆動装置20Bの概略断面図である。
この変形例2は、第一駆動伝達経路21を内歯歯車23を備えた伝達経路とし、第二駆動伝達経路22を外歯車のみで構成した伝達経路としたものである。
図8は、変形例3の駆動装置20Cの概略平面図である。
この変形例3は、第一駆動伝達経路21、第二駆動伝達経路22いずれも、タイミングベルトを用いた駆動伝達経路とした。また、第一回転軸16に出力対象回転体として、定着装置の熱ローラ140aを設けたものである。
モータギヤ1aと噛み合うモータ出力ギヤ36、第一回転軸16と一体回転するよう取り付けられた駆動入力部材5の駆動ギヤ部5aを介して、第一回転軸16に駆動力が伝達される。これにより、第一回転軸16が所定の回転速度で回転し、第一回転軸16に設けられた熱ローラ140aが所定の回転速度で回転する。
一方、第一回転軸16を介して駆動力が入力される熱ローラ140aは、クラッチが切り替わっても等速で回転駆動を続ける。
図9は、変形例4の駆動装置20Dの概略断面図である。
この変形例4は、駆動伝達経路を3つ有するものである。
第一駆動伝達経路21、第二駆動伝達経路22は、先の図2と同様な構成である。第三駆動伝達経路31は、第三入力プーリ32、第三出力プーリ34と、第三タイミングベルト33と、第三クラッチ35とを有している。第三入力プーリ32は、第一回転軸16と一体で回転するように第一回転軸16に取り付けられている。第三クラッチ35は、第二回転軸17に取り付けられている。第三出力プーリ34は、第三クラッチ35駆動爪35aが嵌合する嵌合穴を有し、第二回転軸17に回転自在に支持されている。
画像形成動作開始時は、第三クラッチ35をONにし、第一、第二クラッチをOFFにしてモータ1の駆動を開始する。このとき、第三駆動伝達経路31を介して駆動力が伝達され、排紙ローラ161は、熱ローラ140aと同速の回転速度で回転する。
(態様1)
駆動力を伝達する状態と駆動力の伝達を遮断する状態とを切り替え可能なクラッチなどの駆動伝達切り替え手段と、駆動伝達切り替え手段に接続され、駆動伝達切り替え手段を介して駆動伝達切り替え手段が取り付けられた回転軸に駆動力を出力する、または、回転軸から駆動伝達切り替え手段を介して駆動力が入力される駆動伝達部材(本実施形態では、出力ギヤ6や、入力プーリ9)とを備えた駆動装置において、駆動伝達部材を回転軸と同軸上に設けた。
本出願人は、上記特許文献1に記載の駆動装置について、排紙ローラに回転速度ムラが生じる理由について、鋭意研究を行った。その結果、以下のことがわかった。通常、クラッチとしては、電磁クラッチが用いられており、この電磁クラッチは、先の図4に示したように、軸固定部7eと、電磁コイル部7dと、ロータ部7cと、クラッチ駆動伝達部材7fとを有している。軸固定部7eは、筒状の形状であり、回転軸17に固定されている。電磁コイル部7d、ロータ部7c、クラッチ駆動伝達部材7fの順で、軸方向に並べて軸固定部7eに配設されている。電磁コイル部7dは、軸固定部7eに対して回転自在に軸固定部7eに取り付けられている。ロータ部7cは、軸固定部7eと一体で回転するように軸固定部7eに取り付けられている。また、クラッチ駆動伝達部材7fが、回転可能、かつ、軸方向に移動可能に軸固定部7eに取り付けられている。クラッチ駆動伝達部材7fのロータ部7cとの対向面には、金属材料からなる円盤形状のアーマチュア7bが取り付けられている。
(態様1)において、クラッチなどの駆動伝達切り替え手段を有する複数の駆動伝達経路を備え、各駆動伝達経路の駆動伝達切り替え手段を制御して、複数の駆動伝達経路のいずれか1つから選択的に排紙ローラ161などの出力対象回転体に駆動力を伝達する。
これによれば、実施形態や変形例を用いて説明したように、駆動伝達切り替え手段を制御して駆動伝達経路を切り替えることで、排紙ローラ161などの出力対象回転体を正/逆回転駆動、増速駆動や減速駆動を行うことが可能となる。
(態様2)において、複数の駆動伝達経路のうち、少なくともひとつは、所定の駆動駆動経路で駆動力を伝達したときとは逆方向に排紙ローラ161などの出力対象回転体を回転させる逆転駆動伝達経路である。
これによれば、各駆動伝達経路のクラッチなどの駆動伝達切り替え手段を制御することにより、排紙ローラ161などの出力対象回転体を正回転/逆回転駆動することができる。
(態様2)または(態様3)において、複数の駆動伝達経路のうち、少なくとも駆動伝達経路への負荷変動が最も大きい駆動伝達経路を、タイミングベルトなどのベルトを用いて駆動伝達を行うように構成した。
これによれば、実施形態で説明したように、駆動伝達時に負荷変動が発生したとき、ベルトが弾性変形することにより負荷を吸収することができる。よって、クラッチなどの駆動伝達切り替え手段により駆動力の伝達を遮断した状態から、駆動力を伝達する状態へと切り替えたときの衝撃などにより、駆動伝達経路を構成する駆動伝達部材が破損したりするのを抑制することができる。
(態様2)乃至(態様4)いずれかにおいて、複数の駆動伝達経路のうち、少なくとも、排紙ローラ161などの出力対象回転体を、最も速く回転させる駆動伝達経路は、タイミングベルトなどのベルトを用いて駆動伝達を行うように構成した。
これによれば、実施形態で説明したようにベルトを用いた駆動伝達経路は、歯車を用いた場合に比べて、高速域での静音性に優れている。従って、複数の駆動伝達経路のうち、少なくとも、回転軸を、最も速く回転させる駆動伝達経路についてベルトを用いることで、歯車を用いる場合に比べて、静音化を図ることができる。
(態様2)乃至(態様5)いずれかにおいて、複数の駆動伝達経路のうち、少なくとも一つは、内歯歯車を用いて駆動伝達を行うように構成した。
これによれば、変形例2で説明したように、内歯歯車を用いることで、外歯車を用いた場合に比べて、噛み合い率を高めることができ、回転ムラや騒音・振動の発生を抑制することができる。
(態様2)乃至(態様6)いずれかにおいて、複数の駆動伝達経路のうち少なくとも一つは、外歯車のみで構成した。
これによれば、実施形態で説明したように、外歯車は、内歯歯車やタイミングベルトに比べて耐久性が高い。従って、複数の駆動伝達経路のうち少なくとも一つは、外歯車のみで構成することによって、その駆動伝達経路の耐久性を高めることができる。
(態様2)乃至(態様7)いずれかにおいて、クラッチなどの駆動伝達切り替え手段を制御する制御部などの制御手段に接続する各駆動伝達切り替え手段の接続コネクタに、どの駆動伝達経路の駆動伝達切り替え手段の接続コネクタであるのかを識別するための識別手段(本実施形態では、互いに色を異ならせた)を設けた。
これによれば、実施形態で説明したように、接続コネクタの識別手段により、その接続コネクタが、どの駆動伝達経路の駆動伝達切り替え手段であるのかを把握することができる。これにより、作業者は、その接続コネクタに対応する被接続部に間違えることなく、接続することができ、接続コネクタの誤接続を抑制することができる。なお、識別手段は、各接続コネクタの色を互いに異ならせたり、印を互い異ならせたり、形状を互いに異ならせたりすることにより実現できる。
(態様2)乃至(態様8)いずれかにおいて、各駆動伝達経路のクラッチなどの駆動伝達切り替え手段を、同一形状とした。
これによれば、クラッチなどの駆動伝達切り替え手段の劣化の進行が早い駆動伝達経路の駆動伝達切り替え手段と、駆動伝達切り替え手段の劣化の進行が遅い駆動伝達経路の駆動伝達切り替え手段とを定期的に入れ替えることができ、駆動伝達切り替え手段の寿命を延ばすことが可能となる。
また、どの駆動伝達経路で駆動伝達を行っても、排紙ローラ161などの出力対象回転体の回転速度ムラを抑制することができ、精度よく排紙ローラ161を回転駆動することができる。
(態様2)乃至(態様9)いずれかにおいて、複数の駆動伝達経路のうち、少なくともひとつはタイミングベルト10などのベルトを用いて駆動伝達を行う駆動伝達経路であり、ベルトを用いて駆動伝達を行う駆動伝達経路のクラッチなどの駆動伝達切り替え手段の駆動力の伝達を遮断する状態から駆動力を伝達する状態に切り替えるタイミングを、ベルトを用いずに駆動伝達を行う駆動伝達経路の駆動伝達切り替え手段の上記切り替えるタイミングに比べて早くした。
これによれば、実施形態で説明したように、ベルトを用いて駆動伝達を行う駆動伝達経路を介して駆動力が伝達される際の、駆動開始遅れを防止することができる。
(態様2)乃至(態様10)いずれかにおいて、排紙ローラ161などの出力対象回転体の回転を止めるブレーキ装置などのブレーキ手段を設けた。
これによれば、実施形態で説明したように、回転軸に駆動力を伝達している駆動伝達経路のクラッチなどの駆動力切り替え手段を、駆動力を伝達する状態から駆動力を遮断する状態に切り替えて、別の駆動伝達経路の駆動力切り替え手段を、駆動力を遮断する状態から駆動力を伝達する状態からに切り替えるときに、慣性で排紙ローラなどの出力対象回転体が回転するのをブレーキ手段で止めることができる。
(態様2)乃至(態様11)いずれかにおいて、各駆動伝達経路のクラッチなどの駆動伝達切り替え手段を同一の回転軸に取り付けた。
これによれば、変形例1で説明したように、駆動伝達切り替え手段が取り付けられている回転軸にのみ、作業者がアクセス可能に画像形成装置などの駆動装置20が搭載される装置を構成すれば、各駆動伝達経路の駆動伝達切り替え手段の交換を行うことができる。これにより、互いに異なる回転軸に駆動伝達切り替え手段を取り付けた構成に比べて、駆動装置が搭載される装置の小型化を図ることができる。
(態様1)乃至(態様12)いずれかに記載の駆動装置において、前記駆動伝達切り替え手段が、電磁クラッチである。
これによれば、電磁クラッチをONにすることで、駆動力を伝達する状態にでき、OFFにすることで、駆動力の伝達を遮断する状態にすることができる。
(態様1)乃至(態様13)いずれかの駆動装置を備えた画像形成装置。
これによれば、実施形態で説明したように、排紙ローラ161などの出力対象回転体の回転速度ムラを抑制して回転することができる。
1a:モータギヤ
2:モータ入力部材
2a:モータ入力ギヤ部
2b:モータ入力プーリ部
3:モータタイミングベルト
4:モータ出力部材
4a:モータ出力プーリ部
4b:アイドラギヤ部
5:駆動入力部材
5a:駆動ギヤ部
5b:入力ギヤ部
5c:第一入力プーリ部
6:出力ギヤ
6a:嵌合穴
7:第一クラッチ
7a:駆動爪
7b:アーマチュア
7c:ロータ部
7d:電磁コイル部
7e:軸固定部
7f:クラッチ駆動伝達部材
8:第二クラッチ
8a:駆動爪
9:入力プーリ
9a:嵌合穴
10:タイミングベルト
11:出力プーリ
12:モータ取り付け面板
13:駆動入力軸
14:駆動出力軸
15:側面板
16:第一回転軸
16a,16b:軸受
17:第二回転軸
18:軸受
20:駆動装置
21:第一駆動伝達経路
22:第二駆動伝達経路
23:内歯歯車
23a:外歯部
23b:内歯部
24:第二入力ギヤ
25:第二出力ギヤ
26:第一出力プーリ
27:第一タイミングベルト
28:第二入力プーリ
29:第二タイミングベルト
30:第二出力プーリ
31:第三駆動伝達経路
32:第三入力プーリ
33:第三タイミングベルト
34:第三出力プーリ
35:第三クラッチ
35a:駆動爪
36:モータ出力ギヤ
71:コネクタ
81:コネクタ
100:画像形成装置
110:自動原稿送り装置
110a:原稿排紙ローラ
110b:原稿搬送ローラ
110c:ピックアップローラ
120:読取装置
130:作像装置
140:定着装置
140a:熱ローラ
140b:加圧ローラ
150:給紙装置
160:排紙装置
161:排紙ローラ
162:排紙センサ
163:排紙トレイ
170:再給紙装置
171:スイッチバック経路
200:制御部
Claims (16)
- 駆動力を伝達する状態と駆動力の伝達を遮断する状態とを切り替え可能な駆動伝達切り替え手段と、
前記駆動伝達切り替え手段に接続され、前記駆動伝達切り替え手段を介して前記駆動伝達切り替え手段が取り付けられた回転軸に駆動力を出力する、または、前記回転軸から前記駆動伝達切り替え手段を介して駆動力が入力される駆動伝達部材とを備えた駆動装置において、
前記駆動伝達部材と前記駆動伝達切り替え手段とは別体であり、
前記駆動伝達部材と前記駆動伝達切り替え手段とを前記回転軸に保持したことを特徴とする駆動装置。 - 駆動力を伝達する状態と駆動力の伝達を遮断する状態とを切り替え可能な駆動伝達切り替え手段と、
前記駆動伝達切り替え手段に接続され、前記駆動伝達切り替え手段を介して前記駆動伝達切り替え手段が取り付けられた回転軸に駆動力を出力する、または、前記回転軸から前記駆動伝達切り替え手段を介して駆動力が入力される駆動伝達部材とを備えた駆動装置において、
前記駆動伝達部材と前記駆動伝達切り替え手段とを前記回転軸に保持し、
前記駆動伝達部材は、前記駆動伝達切り替え手段の構成部品と一体で軸方向に移動しないように構成されていることを特徴とする駆動装置。 - 請求項1または2に記載の駆動装置において、
前記駆動力が入力され、前記駆動伝達切り替え手段を介して前記駆動力を前記駆動伝達部材に入力する第一の回転軸と、
前記駆動伝達部材から前記駆動力が出力されて、出力対象回転体に前記駆動力を出力する第二の回転軸と、
前記第一の回転軸または前記第二の回転軸に保持され、前記駆動伝達切り替え手段と前記駆動伝達部材とを有し、前記第一の回転軸と前記第二の回転軸との間で駆動力を伝達する複数の駆動伝達経路を備え、
各駆動伝達経路の駆動伝達切り替え手段を制御して、複数の駆動伝達経路のいずれか1つから選択的に前記出力対象回転体に駆動力を伝達することを特徴とする駆動装置。 - 請求項3に記載の駆動装置において、
複数の駆動伝達経路のうち、少なくともひとつは、所定の駆動伝達経路で駆動力を伝達したときとは、逆方向に前記出力対象回転体を回転させる逆転駆動伝達経路であることを特徴とする駆動装置。 - 請求項3または4に記載の駆動装置において、
複数の駆動伝達経路のうち、少なくとも駆動伝達経路への負荷変動が最も大きい駆動伝達経路を、ベルトを用いて駆動伝達を行うように構成したことを特徴とする駆動装置。 - 請求項3乃至5いずれかに記載の駆動装置において、
複数の駆動伝達経路のうち、少なくとも、前記出力対象回転体を、最も速く回転させる駆動伝達経路は、ベルトを用いて駆動伝達を行うように構成したことを特徴とする駆動装置。 - 請求項3乃至6いずれかに記載の駆動装置において、
複数の駆動伝達経路のうち、少なくとも一つは、内歯歯車を用いて駆動伝達を行うように構成したことを特徴とする駆動装置。 - 請求項3乃至7いずれかに記載の駆動装置において、
複数の駆動伝達経路のうち少なくとも一つは、外歯車のみで構成したことを特徴とする駆動装置。 - 請求項3乃至8いずれかに記載の駆動装置において、
駆動伝達切り替え手段を制御する制御手段に接続する各駆動伝達切り替え手段の接続コネクタに、どの駆動伝達経路の駆動伝達切り替え手段の接続コネクタであるのかを識別するための識別手段を設けたことを特徴とする駆動装置。 - 請求項3乃至9いずれかに記載の駆動装置において、
各駆動伝達経路の駆動伝達切り替え手段を、同一形状としたことを特徴とする駆動装置。 - 請求項3乃至10いずれかに記載の駆動装置において、
複数の駆動伝達経路のうち、少なくともひとつはベルトを用いて駆動伝達を行う駆動伝達経路であり、
ベルトを用いて駆動伝達を行う駆動伝達経路の駆動伝達切り替え手段の駆動力の伝達を遮断する状態から駆動力を伝達する状態に切り替えるタイミングを、ベルトを用いずに駆動伝達を行う駆動伝達経路の駆動伝達切り替え手段の上記切り替えるタイミングに比べて早くしたことを特徴とする駆動装置。 - 請求項3乃至11いずれかに記載の駆動装置において、
出力対象回転体の回転を止めるブレーキ手段を設けたことを特徴とする駆動装置。 - 請求項3乃至12いずれかに記載の駆動装置において、
各駆動伝達経路の駆動伝達切り替え手段を同一の回転軸に取り付けたことを特徴とする駆動装置。 - 請求項1乃至13いずれかに記載の駆動装置において、
前記駆動伝達切り替え手段が、電磁クラッチであることを特徴とする駆動装置。 - 請求項14に記載の駆動装置において、
前記電磁クラッチは、当該電磁クラッチを保持する回転軸に回転自在に設けられた電磁コイル部と、当該電磁クラッチを保持する回転軸に固定されたロータ部と、当該電磁クラッチを保持する回転軸に回転自在に設けられるとともに、前記ロータ部と前記駆動伝達部材との間で軸方向に移動可能に設けられ、前記駆動伝達部材に嵌合する嵌合部を有する駆動連結部材と、から構成されていることを特徴とする駆動装置。 - 請求項1乃至15いずれかに記載の駆動装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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