JP6699625B2 - ジョイント機構及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、ジョイント機構及び画像形成装置に関する。より詳しくは、画像形成装置に設けられるローラー部材の回転軸等の従動軸と、この従動軸に駆動力を伝達する駆動軸とを、同軸上で連結するジョイント機構、及びこれを備えた画像形成装置に関する。

プリンターや複写機等の画像形成装置として、駆動軸と従動軸とを同軸上で連結するジョイント機構を備えたものが知られている。この種のジョイント機構としては、係合ピンと、その係合ピンが係脱自在に係合される係合凹部を有するカップリングと、を含んで構成されるものが知られている（特許文献１，２参照）。駆動軸及び従動軸において、一方の軸に係合ピンが設けられ、他方の軸にカップリングが設けられている。

ジョイント機構では、係合ピンがカップリングの係合凹部に挿入されて、当該係合凹部に係合されることにより、駆動軸と従動軸とが同軸上に連結される。これにより、駆動軸の回転駆動力が従動軸に伝達可能となる。

特開平１１−４３２２９号公報 特開２００４−５１２５５号公報

ところで、係合ピンの係合凹部に対する挿入性を考慮して、係合凹部の開口側端部間の長さ（係合凹部の幅）は、係合ピンの幅（係合ピンの太さ）よりも大きくなるように設定されている。すなわち、係合ピンが係合凹部に係合された状態において、係合ピンと係合凹部の開口側端部との間には、回転方向にクリアランスが設けられている。このクリアランスが大きくなると、駆動軸から従動軸への回転駆動力の伝達の応答性が低下する。このため、従動軸の回転の始動タイミングが、駆動軸の回転の始動タイミングに対して遅延してしまう。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、駆動軸と従動軸とを同軸上で連結するジョイント機構において、駆動軸から従動軸への回転駆動力の伝達の応答性に優れたジョイント機構、及びこのジョイント機構を備えた画像形成装置を提供することにある。

本発明の一の局面に係るジョイント機構は、駆動源からの駆動力によって所定の回転方向に回転駆動される駆動軸と、前記駆動軸の回転に応じて前記回転方向に従動回転する従動軸とを軸方向に沿って同軸上で連結し、前記駆動軸の回転駆動力を前記従動軸に伝達可能なジョイント機構である。このジョイント機構は、前記駆動軸の先端部に設けられ、両端部が前記駆動軸の周面から径方向にそれぞれ突出する係合ピンと、前記従動軸の先端部に当該従動軸と同軸上で従動回転可能に支持され、前記係合ピンの両端部が係脱自在に係合される係合凹部がそれぞれ形成された一対の突起部を有する第１カップリングと、前記係合ピンが設けられた前記駆動軸が挿通可能な開口部を有する天壁と、前記天壁の外周縁から前記軸方向に沿って延び、内周面から内方側へ突出した一対の突片を有する周壁とを含み、前記一対の突起部を覆うように前記第１カップリングに装着される第２カップリングと、前記第１カップリングに装着された前記第２カップリングを、前記第１カップリングに対して前記回転方向に付勢する付勢部材と、を備える。そして、前記第２カップリングが前記第１カップリングに装着された状態において、前記一対の突片は、前記各係合凹部の前記回転方向下流側の開口側端部を規定する前記一対の突起部の開口規定面と前記回転方向上流側で対向するように、前記各係合凹部内に配置される。前記天壁の前記開口部から挿入された前記係合ピンの両端部は、前記付勢部材の付勢力が付与された状態の前記一対の突片と前記一対の突起部の前記開口規定面との間に挟み込まれるように、前記各係合凹部に係合される。

このジョイント機構によれば、駆動軸に設けられた係合ピンと、従動軸に設けられた第１カップリングと、第１カップリングに装着される第２カップリングと、第１カップリングに対して第２カップリングを回転方向に付勢する付勢部材とを備える。第１カップリングは、係合ピンの両端部が係合される係合凹部が形成された一対の突起部を有する。第２カップリングは、一対の突起部の開口規定面と回転方向上流側で対向するように係合凹部内に配置される一対の突片を有する。そして、第２カップリングの天壁の開口部を介して係合凹部に挿入された係合ピンの両端部は、付勢部材の付勢力が付与された状態の一対の突片と、一対の突起部の開口規定面との間に挟み込まれるように、係合凹部に係合される。これにより、係合ピンが係合凹部に係合された状態において、係合ピンと係合凹部の開口側端部との間における、回転方向のクリアランスを可及的に小さくすることができる。従って、駆動軸と従動軸とを同軸上で連結するジョイント機構において、駆動軸から従動軸への回転駆動力の伝達の応答性に優れたジョイント機構とすることができる。

上記のジョイント機構において、前記付勢部材は、前記第２カップリングの前記周壁に挿通されたコイル部と、前記コイル部の一端に接続され、先端が前記第２カップリングに係止された第１アーム部と、前記コイル部の他端に接続され、先端が前記第１カップリングに係止された第２アーム部と、を含んで構成される、ねじりコイルばねである。

この態様では、第１カップリングに装着された第２カップリングを回転方向に付勢する付勢部材を、ねじりコイルばねによって実現することができる。

上記のジョイント機構において、前記天壁の前記開口部は、前記駆動軸が挿通可能な第１開口と、前記第１開口から径方向に連通し、前記係合ピンの両端部がそれぞれ挿通可能な一対の第２開口と、を含む構成としてもよい。前記天壁は、前記一対の第２開口の前記回転方向上流側の開口縁から前記軸方向に対して外側にそれぞれ傾斜し、前記係合ピンの両端部の前記一対の第２開口への挿入を案内する一対の案内傾斜面を有する。そして、前記第１カップリングに装着された前記第２カップリングは、前記係合ピンの両端部が前記一対の案内傾斜面に接触して前記一対の第２開口に挿入されるときに、前記各係合凹部内において前記一対の突片が前記一対の突起部の前記開口規定面から離間するように、前記付勢部材の付勢力に抗して前記回転方向とは逆方向に回転し、前記係合ピンの両端部が前記一対の案内傾斜面を通過して前記各係合凹部に係合されると、前記各係合凹部内において前記一対の突片が前記一対の突起部の前記開口規定面に近接するように、前記付勢部材の付勢力によって前記回転方向に回転する。

この態様では、係合ピンが第２カップリングの天壁の開口部を介して係合凹部に挿入されるときに、係合ピンの両端部が一対の案内傾斜面に接触する。換言すると、係合ピンが係合凹部に挿入されるとき、一対の案内傾斜面は、係合ピンの両端部から軸方向に沿った押圧力を受ける。一対の案内傾斜面が押圧力を受けると、第２カップリングは、案内傾斜面に垂直な分力により回転方向下流から上流に向かう力の作用を受けて、付勢部材の付勢力に抗して駆動軸及び従動軸の回転方向とは逆方向に回転する。これにより、第２カップリングの一対の突片は、係合凹部内において一対の突起部の開口規定面から離間する。このため、係合ピンの係合凹部に対する挿入性が向上する。

一方、係合ピンの両端部が一対の案内傾斜面を通過して係合凹部に係合されると、係合ピンによる案内傾斜面に対する押圧力は解除される。そうすると、第２カップリングは、付勢部材の付勢力によって、駆動軸及び従動軸の回転方向に回転する。これにより、第２カップリングの一対の突片は、係合凹部内において一対の突起部の開口規定面に近接する。このため、係合ピンの両端部は、付勢部材の付勢力が付与された状態の一対の突片と、一対の突起部の開口規定面との間に挟み込まれるように、係合凹部に係合される。これにより、係合ピンが係合凹部に係合された状態において、係合ピンと係合凹部の開口側端部との間における、回転方向のクリアランスを可及的に小さくすることができる。

上記のジョイント機構は、前記駆動源からの駆動力を前記駆動軸に伝達するギアであって、前記駆動軸にワンウェイクラッチを介して同軸上に設けられる駆動伝達ギアを、更に備える構成としてもよい。

駆動源が停止すると駆動伝達ギアの回転が停止し、これに伴って駆動軸の回転が停止する。駆動軸の回転が停止すると従動軸の回転も停止するが、駆動軸から伝達される回転駆動力とは異なる外力を受けて、駆動源が停止した状態で、従動軸が回転する場合がある。このような場合、駆動伝達ギアと駆動軸との間に介在するワンウェイクラッチにより、駆動伝達ギアが回転しなくても、駆動軸は、係合凹部内において係合ピンの両端部が一対の突片を介して付勢部材の付勢力を受けて、従動軸の回転に連動して回転することができる。このため、従動軸が外力を受けて回転する場合であっても、係合ピンと係合凹部の開口側端部との間における、回転方向のクリアランスが大きくなることを抑止することができる。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、駆動源からの駆動力によって所定の回転方向に回転駆動される駆動軸と、前記駆動軸の回転に応じて前記回転方向に従動回転する従動軸を有し、前記従動軸の回転によってシートを搬送するローラー部材と、前記ローラー部材により搬送されるシートに画像を形成する画像形成部と、前記駆動軸と前記従動軸とを軸方向に沿って同軸上で連結する、上記のジョイント機構と、を備える。

この画像形成装置によれば、駆動軸から従動軸への回転駆動力の伝達の応答性に優れたジョイント機構を備える。このため、従動軸によるローラー部材の回転の始動タイミングが、駆動軸の回転の始動タイミングに対して遅延することを抑止することができる。これにより、ローラー部材によるシートの高速搬送特性に優れ、高速印刷適性に優れた画像形成装置を実現することができる。

本発明によれば、駆動軸と従動軸とを同軸上で連結するジョイント機構において、駆動軸から従動軸への回転駆動力の伝達の応答性に優れたジョイント機構、及びこのジョイント機構を備えた画像形成装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の内部構造を概略的に示す図である。 画像形成装置に備えられるジョイント機構の構成を概略的に示す図である。 ジョイント機構のジョイント部の構成を示す斜視図である。 ジョイント部の平面図である。 ジョイント部の側面図である。 ジョイント部の分解斜視図である。 ジョイント部の第１カップリングを表面側から見た図である。 第１カップリングを裏面側から見た図である。 図４の切断面線ＩＸ−ＩＸで切断した断面図である。 ジョイント部の第２カップリングを表面側から見た図である。 第２カップリングを裏面側から見た図である。 図５の切断面線ＸＩＩ−ＸＩＩで切断した断面図である。 図５の切断面線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩで切断した断面図である。 給紙部における給紙ローラーにジョイント機構が適用された場合のシートの搬送動作に関するグラフである。

以下、本発明の一実施形態に係るジョイント機構及び画像形成装置について図面に基づいて説明する。なお、以下では、方向関係についてはＸＹＺ直交座標軸を用いて説明する。Ｘ方向が左右方向（＋Ｘが右、−Ｘが左）、Ｙ方向が前後方向（＋Ｙが前、−Ｙが後）、Ｚ方向が上下方向（＋Ｚが上、−Ｚが下）に各々相当する。また、以下の説明において、「シート」との用語は、コピー用紙、コート紙、ＯＨＰシート、厚紙、葉書、トレーシングペーパーや画像形成処理を受ける他のシート材料或いは画像形成処理以外の任意の処理を受けるシート材料を意味する。

［画像形成装置の全体構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の内部構造を概略的に示す図である。画像形成装置１は、シートＰに画像を形成する電子写真方式の装置である。ここでは、画像形成装置１としてモノクロ複写機を例示するが、画像形成装置１は、プリンター、ファクシミリ装置、或いは、これらの機能を備えた複合機であってもよく、またカラー画像を形成するものであってもよい。

画像形成装置１は、装置本体２と、この装置本体２に配設されるシート収容部３、給紙部４、画像形成部５、定着部６、画像読取部７、シート排出部８、及び搬送ユニット９とを備える。

装置本体２は、外観視で直方体状の下部筐体２１と、この下部筐体２１の上方に対向配置された直方体状の上部筐体２２と、を含む。下部筐体２１と上部筐体２２とは、下部筐体２１の一部を成す連結部２３によって連結されている。連結部２３は、下部筐体２１の＋Ｘ側（右側）の側部から立設されている。上部筐体２２は、その＋Ｘ側（右側）の領域部分が連結部２３の＋Ｚ側（上側）の端部（上端部）に支持されている。下部筐体２１、上部筐体２２及び連結部２３で囲まれる排出空間２４に画像形成処理が施されたシートＰが、シート排出部８により排出される。

上部筐体２２には、画像読取部７が配設される。画像読取部７は、原稿の画像を読み取るための機器であり、上部筐体２２の＋Ｚ側（上側）に配設される原稿押さえカバー２２３を含む。原稿押さえカバー２２３は、上部筐体２２に上下に回動可能に取り付けられ、原稿を押さえるために用いられる。画像読取部７によって読み取られた原稿画像のアナログ情報は、デジタル信号に変換された後に後述する露光装置５３へ向けて出力され、画像形成処理に供される。

また、上部筐体２２の＋Ｙ側（前側）の領域部分には操作部２２１が配設されている。操作部２２１は、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）タッチパネル２２２を含む。操作部２２１は、画像形成処理に関する情報を入力可能に構成される。ユーザーは、例えば、ＬＣＤタッチパネル２２２を通じて、印刷されるシートＰの枚数等を入力したり、印刷濃度等を入力したりすることができる。

下部筐体２１の＋Ｘ側（右側）の側部には、手差トレイ２４０が配設される。手差トレイ２４０は、下端２４０Ａを支点として、上端２４０Ｂ側が上下に回動可能である。手差トレイ２４０は、手差しの給紙口を閉止するべく起立した閉止姿勢と、＋Ｘ側（右側）に突出した開放姿勢との間で姿勢変更可能とされている。手差トレイ２４０は、開放姿勢に姿勢設定された状態で１枚ずつのシートＰの手差しに供される。

下部筐体２１の内部空間Ｓには、シート収容部３、給紙部４、画像形成部５、定着部６、シート排出部８、及び搬送ユニット９が配設される。

シート収容部３は、下部筐体２１に対して着脱自在に装着され、シートＰを収容するカセット３１と、カセット３１内においてシートＰを支持するリフト板３２と、給紙部４とを含む。リフト板３２は、シートＰの先頭縁を＋Ｚ側（上側）に押し上げるように傾斜している。給紙部４は、カセット３１内に収容されるシートＰを給送するシート給送部であり、ピックアップローラー４１と、給紙ローラー４２と、アシストローラー４３とを含む。

給紙部４において、ピックアップローラー４１、給紙ローラー４２及びアシストローラー４３は、カセット３１内に収容されるシートＰを１枚ずつ主搬送経路１０１に送り出す。具体的には、ピックアップローラー４１は、カセット３１内に収容されるシートＰの最上のものを繰り出す。給紙ローラー４２は、ピックアップローラー４１により繰り出されたシートＰをアシストローラー４３に向けて給送する。アシストローラー４３は、給紙ローラー４２からのシートＰを主搬送経路１０１に送り出す。なお、ピックアップローラー４１、給紙ローラー４２及びアシストローラー４３は、各回転軸を同一方向（Ｙ方向）に一致させて配置されている。

主搬送経路１０１は、給紙部４から、レジストローラー対４４を介して、画像形成部５内の感光体ドラム５１と転写ローラー５６との間に形成される転写ニップ部を通過するように配設された搬送路である。レジストローラー対４４は、シート搬送方向と直交する方向のシートＰの位置を規定する。レジストローラー対４４は、画像形成部５においてシートＰにトナー像（現像剤像）が転写されるタイミングに合わせて、シートＰを画像形成部５に搬送する。

画像形成部５は、給紙部４により供給されたシートＰに画像形成処理を施す。画像形成部５は、感光体ドラム５１と、帯電器５２と、露光装置５３と、現像装置５４と、トナーコンテナ５５と、転写ローラー５６と、クリーニング装置５７と、除電器５８と、を含む。

感光体ドラム５１は、Ｙ方向（前後方向）に延びる回転軸回りに回転駆動される円筒状のドラムである。感光体ドラム５１は、その周面に、静電潜像を担持するとともに、当該静電潜像に応じたトナー像を担持する。帯電器５２は、静電潜像の担持に先立って感光体ドラム５１の周面を帯電させる。

露光装置５３は、帯電器５２によって帯電された感光体ドラム５１の周面に、レーザー光を照射し、静電潜像を形成する。現像装置５４は、静電潜像が形成された感光体ドラム５１の周面へトナー（現像剤）を供給する現像ローラー５４１を含む。現像ローラー５４１は、感光体ドラム５１に平行な回転軸回りに回転駆動されるローラーであり、トナーを担持可能である。現像ローラー５４１は、所定の現像バイアスが印加されることにより、担持されたトナーにて感光体ドラム５１の周面に形成された静電潜像を現像する。また、トナーコンテナ５５は、現像装置５４へ補給トナーを供給する。

現像装置５４により現像されてトナー像が形成された感光体ドラム５１には、主搬送経路１０１及びレジストローラー対４３を介してシートＰが送り込まれる。転写ローラー５６は、感光体ドラム５１の周面に形成されたトナー像をシートＰに転写させるためのローラーである。転写ローラー５６は、感光体ドラム５１に平行な回転軸回りに回転可能であり、感光体ドラム５１の周面に当接して転写ニップ部を形成している。この転写ローラー５６には、トナーの極性と逆極性の転写バイアスが印加される。トナー像が転写されたシートＰは、感光体ドラム５１から分離されて、搬送ユニット９により定着部６へ向けて搬送される。

搬送ユニット９は、給紙部４から給送されたシートＰを、画像形成部５を経由してシート搬送方向の下流側へ搬送するシート搬送部としての機能を有するユニットである。搬送ユニット９は、画像形成部５のシート搬送方向下流側に配置される定着部６へ向けてシートＰを搬送する。なお、シート搬送方向は、−Ｚ側（下側）から＋Ｚ側（上側）へ向かう方向と、略同一である。搬送ユニット９は、画像形成部５に対向して主搬送経路１０１を形成する第１側面９Ａと、その第１側面９Ａの裏面で、下部筐体２１の側面カバー２１Ａと対向して反転搬送経路１０２を形成する第２側面９Ｂとを含む。上記のレジストローラー対４４及び転写ローラー５６は、搬送ユニット９の構成の一部である。搬送ユニット９において、レジストローラー対４４及び転写ローラー５６は、第１側面９Ａに配置されている。搬送ユニット９は、下部筐体２１と側面カバー２１Ａとの間に搖動自在に支持され、側面カバー２１Ａの開放により、主搬送経路１０１、反転搬送経路１０２を露出する。

クリーニング装置５７は、トナー像転写後の感光体ドラム５１の周面に付着した未転写トナーを除去する。クリーニング装置５７により感光体ドラム５１から除去された未転写トナーは、不図示のトナー回収ボックスに向けて搬送されて、回収される。除電器５８は、クリーニング装置５７によって周面が清浄化された感光体ドラム５１に、所定の除電光を照射する。この結果、感光体ドラム５１の周面の残留電荷が除電される。

定着部６は、搬送ユニット９によって搬送されるシートＰに対して定着処理を施す機能を有する。定着部６は、トナー像転写後のシートＰに対し定着処理を施し、トナー像をシートＰ上に定着させる。定着部６は、加熱源を内部に備えた定着ローラー６１と、この定着ローラー６１に対して圧接され、定着ローラー６１との間に定着ニップ部を形成する加圧ローラー６２とを含む。トナー像が転写されたシートＰが前記定着ニップ部に通紙されると、トナー像は、定着ローラー６１による加熱と加圧ローラー６２による押圧とにより、シートＰ上に定着される。

定着処理後のシートＰは、定着部６の上方に配設されるシート排出部８の搬送ローラー対８１Ａによって、シート搬送方向下流側に搬送される。搬送ローラー対８１Ａの下流側には排出分岐ガイド８１Ｂが配設されている。排出分岐ガイド８１Ｂは、搬送ローラー対８１Ａのシート搬送方向下流側において、シートＰの搬送方向を切り替える機能を有する。排出分岐ガイド８１Ｂによって搬送方向を切り替えられたシートＰは、第１排出経路８２Ａまたは第２排出経路８２Ｂに搬入される。

定着処理後のシートＰは、当該シートＰが片面印刷用のものである場合には、第１排出経路８２Ａに配設された第１排出ローラー対８３Ａによって排出空間２４に向かって排出されるか、もしくは、第２排出経路８２Ｂに配設された第２排出ローラー対８３Ｂによって排出空間２４に向かって排出される。第１排出ローラー対８３Ａによって排出空間２４に排出されたシートＰは、下部筐体２１の上面部に配置された第１シート積載部２４１に積載される。また、第２排出ローラー対８３Ｂによって排出空間２４に排出されたシートＰは、第１シート積載部２４１の上方に配置された第２シート積載部２４２に積載される。

一方、定着処理後のシートＰが片面の印刷処理が完了した両面印刷用のものである場合には、当該シートＰを第２排出経路８２Ｂに配設された第２排出ローラー対８３Ｂに挟持された状態とする。この状態で第２排出ローラー対８３Ｂを反転させてシートＰをスイッチバックさせる。これによってシートＰは、反転搬送経路１０２を介して逆送され、引き続き表裏が反転した状態で再び画像形成部５に供給され、裏面側に画像形成処理が施される。両面印刷が完了したシートＰは、シート排出部８の第１排出経路８２Ａ又は第２排出経路８２Ｂを介して排出空間２４に向かって排出される。

また、画像形成装置１は、シートＰを搬送するための各種ローラー部材の回転軸等の従動軸と、この従動軸に駆動力を伝達する駆動軸とを、同軸上で連結するジョイント機構を備えている。以下では、シート収容部３の給紙部４における給紙ローラー４２に対して適用されたジョイント機構について説明する。

［ジョイント機構の構成］
図２は、画像形成装置１に備えられるジョイント機構１１の構成を概略的に示す図である。装置本体２の下部筐体２１には、給紙ローラー４２を回転させるための給紙用駆動モーター（駆動源）からの駆動力によって軸心Ｊ回りに回転駆動される駆動軸１０Ａが取り付けられている。駆動軸１０Ａは、Ｙ方向（前後方向）に沿って、−Ｙ側（後側）から＋Ｙ側（前側）に向かって延びている。一方、シート収容部３には、給紙ローラー４２の回転軸としての従動軸１０Ｂが取り付けられている。従動軸１０Ｂは、駆動軸１０Ａの回転に応じて従動回転する。給紙ローラー４２は、従動軸１０Ｂの回転によってシートＰを搬送する。前述したように、シート収容部３は、下部筐体２１に対して着脱自在に装着される。シート収容部３が装着されるときの下部筐体２１に対する移動方向Ｈ１は、＋Ｙ側（前側）から−Ｙ側（後側）に向かった、軸方向（Ｙ方向）に沿った方向である。

ジョイント機構１１は、シート収容部３が移動方向Ｈ１に沿って移動されて下部筐体２１に対して装着されたときに、駆動軸１０Ａと従動軸１０Ｂとを軸方向（Ｙ方向）に沿って同軸上で連結し、駆動軸１０Ａの回転駆動力を従動軸１０Ｂに伝達するための機構である。ジョイント機構１１は、ジョイント部１２と、駆動伝達部１３と、ジョイント付勢部材１４とを備える。

ジョイント機構１１において、ジョイント付勢部材１４は、シート収容部３が下部筐体２１に対して装着されたときに、ジョイント部１２を＋Ｙ側（前側）から−Ｙ側（後側）に向かう方向に付勢する。ジョイント付勢部材１４は、従動軸１０Ｂに巻回されたコイルばねである。ジョイント機構１１において、ジョイント部１２は、駆動軸１０Ａと従動軸１０Ｂとを同軸上で連結する部分である。このジョイント部１２の詳細については後述する。

ジョイント機構１１において、駆動伝達部１３は、給紙用駆動モーターからの駆動力を駆動軸１０Ａに伝達する部分である。駆動伝達部１３は、ワンウェイクラッチ１３１と駆動伝達ギア１３２とを含む。駆動伝達ギア１３２は、給紙用駆動モーターからの駆動力を駆動軸１０Ａに伝達するギアであって、駆動軸１０Ａにワンウェイクラッチ１３１を介して同軸上に設けられる。ワンウェイクラッチ１３１は、給紙用駆動モーターからの駆動力が駆動軸１０Ａに伝達される伝達状態と、この伝達状態が解除された解除状態とを切り替える。

シート収容部３が下部筐体２１から取り外された状態では、ワンウェイクラッチ１３１は、解除状態である。つまり、シート収容部３が移動方向Ｈ１に沿って移動されて下部筐体２１に装着されるときであって、駆動軸１０Ａと従動軸１０Ｂとがジョイント部１２によって連結される前の時点では、ワンウェイクラッチ１３１は、解除状態である。シート収容部３が下部筐体２１に装着され、駆動軸１０Ａと従動軸１０Ｂとがジョイント部１２によって連結された状態において、給紙用駆動モーターが始動するタイミングで、ワンウェイクラッチ１３１は、解除状態から伝達状態に切り替える。給紙用駆動モーターが駆動している間、ワンウェイクラッチ１３１は、伝達状態を保持する。そして、給紙用駆動モーターが停止するタイミングで、ワンウェイクラッチ１３１は、伝達状態から解除状態に切り替える。なお、ワンウェイクラッチ１３１が解除状態であっても、シート収容部３が下部筐体２１から取り外されない限り、ジョイント部１２による駆動軸１０Ａと従動軸１０Ｂとの連結状態は、保持される。

次に、ジョイント部１２について、図２に加えて図３乃至図６を参照して説明する。図３は、ジョイント機構１１のジョイント部１２の構成を示す斜視図である。図４はジョイント部１２の平面図であり、図５はジョイント部１２の側面図である。また、図６は、ジョイント部１２の分解斜視図である。

ジョイント部１２は、駆動側係合ピン１２１と、従動側係合ピン１２２と、第１カップリング１２３と、第２カップリング１２４と、付勢部材１２５と、を含んで構成される。

駆動側係合ピン１２１は、駆動軸１０Ａの先端部に設けられるスプリングピンである。駆動側係合ピン１２１は、両端部が駆動軸１０Ａの周面から径方向にそれぞれ突出して設けられる。駆動側係合ピン１２１は、駆動軸１０Ａの回転に応じて同一方向に回転する。駆動軸１０Ａは、給紙用駆動モーターからの駆動力によって所定の回転方向Ｒ１に回転駆動される。従動側係合ピン１２２は、従動軸１０Ｂの先端部に設けられる平行ピンである。従動側係合ピン１２２は、両端部が従動軸１０Ｂの周面から径方向にそれぞれ突出して設けられる。従動側係合ピン１２２は、従動軸１０Ｂの回転に応じて同一方向に回転する。従動軸１０Ｂは、駆動軸１０Ａの回転に応じて、当該駆動軸１０Ａと同一の回転方向Ｒ１に従動回転する。

第１カップリング１２３は、従動軸１０Ｂと同軸上で従動回転可能となるように、従動側係合ピン１２２を介して従動軸１０Ｂの先端部に支持される。この第１カップリング１２３について、図３乃至図６に加えて図７乃至図９を参照して説明する。図７は、ジョイント部１２の第１カップリング１２３を表面側から見た図である。図８は、第１カップリング１２３を裏面側から見た図である。図９は、図４の切断面線ＩＸ−ＩＸで切断した断面図である。

第１カップリング１２３は、基部１２３１と、一対の突起部１２３２とを含む。第１カップリング１２３において、基部１２３１は、略円板状に形成された部分である。基部１２３１は、中央において開口した挿通開口部１２３６（図７，８参照）と、外周端部の一部が切り欠かれて形成された係止部１２３７（図６参照）と、裏面（＋Ｙ側の面）に形成された取付部１２３８（図８参照）と、を有する。挿通開口部１２３６は、従動軸１０Ｂの先端部が挿通可能な開口である。係止部１２３７は、後述の付勢部材１２５の端部が係止される部分である。取付部１２３８は、ジョイント付勢部材１４の端部が取り付けられる部分である。

第１カップリング１２３において、一対の突起部１２３２は、基部１２３１の表面（−Ｙ側の面、駆動側係合ピン１２１と対向する側の面）において、挿通開口部１２３６を囲繞するように、互いに回転方向Ｒ１に間隔を有して−Ｙ側（後側）に、軸方向（Ｙ方向）に沿って突設される。一対の突起部１２３２の各々には、係合凹部１２３３と係止突片部１２３４とが形成されている。係止突片部１２３４は、突起部１２３２において回転方向Ｒ１の上流端に設けられ、第１カップリング１２３に装着される後述の第２カップリング１２４の切欠き部１２４６に係止される突片である。係止突片部１２３４が切欠き部１２４６に係止されることにより、第２カップリング１２４の第１カップリング１２３に対する軸方向（Ｙ方向）への移動が規制され、第２カップリング１２４が抜け止めされる。

係合凹部１２３３は、回転方向Ｒ１に所定の長さを有し、＋Ｙ側（前側）に凹んだ凹部である。一対の突起部１２３２の各々に形成された各係合凹部１２３３には、駆動側係合ピン１２１の両端部がそれぞれ係脱自在に係合される（図９参照）。

また、第１カップリング１２３において、互いに回転方向Ｒ１に間隔を有して配置される一対の突起部１２３２の間には、一対の係合溝１２３５（図７，９参照）が形成される。一対の係合溝１２３５には、従動側係合ピン１２２の両端部がそれぞれ固定的に係合される。これにより、第１カップリング１２３は、従動軸１０Ｂの先端部に当該従動軸１０Ｂと同軸上で従動回転可能に支持される。

なお、駆動側係合ピン１２１の両端部が各係合凹部１２３３に係合され、従動側係合ピン１２２の両端部が一対の係合溝１２３５に係合された状態において、駆動側係合ピン１２１と従動側係合ピン１２２とは、軸方向（Ｙ方向）から見た平面視で、互いに直交している（図４，９参照）。

次に、第２カップリング１２４は、一対の突起部１２３２を−Ｙ側（後側）から覆うように、第１カップリング１２３に装着される。この第２カップリング１２４について、図３乃至図６に加えて図１０乃至図１３を参照して説明する。図１０は、ジョイント部１２の第２カップリング１２４を表面側から見た図である。図１１は、第２カップリング１２４を裏面側から見た図である。図１２は、図５の切断面線ＸＩＩ−ＸＩＩで切断した断面図である。図１３は、図５の切断面線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩで切断した断面図である。

第２カップリング１２４は、天壁１２４１と周壁１２４２とを含んだ蓋状に形成される。第２カップリング１２４において、天壁１２４１は、略円板状に形成された部分である。天壁１２４１は、中央において開口した開口部１２４３（図６，１０，１１参照）を有する。開口部１２４３は、駆動側係合ピン１２１が設けられた駆動軸１０Ａが挿通可能な開口である。

第２カップリング１２４において、周壁１２４２は、天壁１２４１の外周縁から軸方向（Ｙ方向）に沿って延びる壁部である。周壁１２４２は、内周面から内方側へ突出した一対の突片１２４５（図１１，１３参照）と、周壁１２４２の一部が切り欠かれて形成された一対の切欠き部１２４６（図６参照）と、外周面に形成された係止部１２４７（図６参照）と、を有する。係止部１２４７は、後述の付勢部材１２５の端部が係止される部分である。一対の切欠き部１２４６は、第１カップリング１２３における一対の突起部１２３２の各々に形成された各係止突片部１２３４が係止される部分である。係止突片部１２３４が切欠き部１２４６に係止されることにより、第１カップリング１２３に対して第２カップリング１２４が抜け止めされる。

一対の突片１２４５は、第２カップリング１２４が第１カップリング１２３に装着された状態において、第１カップリング１２３の一対の突起部１２３２に形成される各係合凹部１２３３内に配置される。各係合凹部１２３３内において、一対の突片１２４５は、各係合凹部１２３３の回転方向Ｒ１下流側の開口側端部を規定する、一対の突起部１２３２の開口規定面１２３２Ａと、回転方向Ｒ１上流側で対向する（図１３参照）。なお、一対の突起部１２３２の開口規定面１２３２Ａの先端部分は、傾斜面１２３２Ｂとなっている（図６参照）。

次に、付勢部材１２５は、第１カップリング１２３に装着された第２カップリング１２４を、第１カップリング１２３に対して回転方向Ｒ１に付勢する（図３，５，９参照）。この付勢部材１２５は、図６に示すように、コイル部１２５１と、第１アーム部１２５２と、第２アーム部１２５３とを含んで構成される、ねじりコイルばねである。コイル部１２５１は、第２カップリング１２４の周壁１２４２に挿通されている。第１アーム部１２５２は、コイル部１２５１の一端に接続され、先端が第２カップリング１２４の係止部１２４７に係止されている。第２アーム部１２５３は、コイル部１２５１の他端に接続され、先端が第１カップリング１２３の係止部１２３７に係止されている。

そして、ジョイント部１２において、第１カップリング１２３に装着された第２カップリング１２４の天壁１２４１の開口部１２４３を介して各係合凹部１２３３に挿入された駆動側係合ピン１２１の両端部は、付勢部材１２５の付勢力が付与された状態の一対の突片１２４５と、一対の突起部１２３２の開口規定面１２３２Ａとの間に挟み込まれるように、各係合凹部１２３３に係合される（図１３参照）。

これにより、駆動側係合ピン１２１の両端部が各係合凹部１２３３に係合された状態において、駆動側係合ピン１２１の両端部と各係合凹部１２３３の開口側端部との間における、回転方向Ｒ１のクリアランスを可及的に小さくすることができる。従って、駆動軸１０Ａと従動軸１０Ｂとを同軸上で連結するジョイント機構１１において、駆動軸１０Ａから従動軸１０Ｂへの回転駆動力の伝達の応答性に優れたジョイント機構１１とすることができる。

また、第２カップリング１２４において、天壁１２４１の開口部１２４３は、駆動軸１０Ａが挿通可能な第１開口１２４Ａと、第１開口１２４Ａから径方向に連通し、駆動側係合ピン１２１の両端部がそれぞれ挿通可能な一対の第２開口１２４Ｂと、を含む。そして、天壁１２４１は、一対の第２開口１２４Ｂにおいて回転方向Ｒ１上流側の開口縁から軸方向（Ｙ方向）に対して外側にそれぞれ傾斜した一対の案内傾斜面１２４４（図６，１０参照）を有する。一対の案内傾斜面１２４４は、駆動側係合ピン１２１の両端部の、一対の第２開口１２４Ｂを介した係合凹部１２３３への挿入を案内する。

この態様では、駆動側係合ピン１２１が第２カップリング１２４の天壁１２４１の開口部１２４３を介して係合凹部１２３３に挿入されるときに、駆動側係合ピン１２１の両端部が一対の案内傾斜面１２４４に接触する。換言すると、駆動側係合ピン１２１が係合凹部１２３３に挿入されるとき、一対の案内傾斜面１２４４は、駆動側係合ピン１２１の両端部から軸方向（Ｙ方向）に沿った押圧力を受ける。一対の案内傾斜面１２４４が押圧力を受けると、第２カップリング１２４は、案内傾斜面１２４４に垂直な分力により回転方向Ｒ１の下流から上流に向かう力の作用を受けて、付勢部材１２５の付勢力に抗して回転方向Ｒ１とは逆方向に回転する。これにより、第２カップリング１２４の一対の突片１２４５は、係合凹部１２３３内において一対の突起部１２３２の開口規定面１２３２Ａから離間する。このため、駆動側係合ピン１２１の係合凹部１２３３に対する挿入性が向上する。

一方、駆動側係合ピン１２１の両端部が一対の案内傾斜面１２４４を通過して係合凹部１２３３に係合されると、駆動側係合ピン１２１による案内傾斜面１２４４に対する押圧力は解除される。そうすると、第２カップリング１２４は、付勢部材１２５の付勢力によって、回転方向Ｒ１に回転する。これにより、第２カップリング１２４の一対の突片１２４５は、係合凹部１２３３内において一対の突起部１２３２の開口規定面１２３２Ａに近接する。このため、駆動側係合ピン１２１の両端部は、付勢部材１２５の付勢力が付与された状態の一対の突片１２４５と、一対の突起部１２３２の開口規定面１２３２Ａとの間に挟み込まれるように、係合凹部１２３３に係合される。これにより、駆動側係合ピン１２１が係合凹部１２３３に係合された状態において、駆動側係合ピン１２１と係合凹部１２３３の開口側端部との間における、回転方向Ｒ１のクリアランスを可及的に小さくすることができる。

また、前述したように、駆動軸１０Ａには、ワンウェイクラッチ１３１を介して駆動伝達ギア１３２が設けられている。

給紙用駆動モーターが停止すると駆動伝達ギア１３２の回転が停止し、これに伴って駆動軸１０Ａの回転が停止する。駆動軸１０Ａの回転が停止すると従動軸１０Ｂの回転も停止するが、駆動軸１０Ａから伝達される回転駆動力とは異なる外力を受けて、給紙用駆動モーターが停止した状態で、従動軸１０Ｂが回転する場合がある。具体的には、給紙部４において、給紙用駆動モーターが停止した状態で、アシストローラー４３を回転させるアシスト用駆動モーターが駆動した状態では、アシストローラー４３の回転により搬送されるシートＰによって、給紙ローラー４２が回転し、これに伴って従動軸１０Ｂが回転する。

このような場合、駆動伝達ギア１３２と駆動軸１０Ａとの間に介在するワンウェイクラッチ１３１により、駆動伝達ギア１３２が回転しなくても、駆動軸１０Ａは、係合凹部１２３３内において駆動側係合ピン１２１の両端部が一対の突片１２４５を介して付勢部材１２５の付勢力を受けて、従動軸１０Ｂの回転に連動して回転することができる。このため、従動軸１０Ｂが外力を受けて回転する場合であっても、駆動側係合ピン１２１と係合凹部１２３３の開口側端部との間における、回転方向Ｒ１のクリアランスが大きくなることを抑止することができる。

次に、画像形成装置１における給紙部４によるシートＰの搬送動作について、図１４を参照して説明する。図１４は、給紙部４における給紙ローラー４２にジョイント機構１１が適用された場合のシートＰの搬送動作に関するグラフである。図１４のグラフにおいて、特性線Ｋ１は、給紙部４に対するシートＰの搬送指令信号の入力時点からの経過時間と、給紙ローラー４２の線速との関係をプロットしたものである。特性線Ｋ２は、経過時間と、給紙用駆動モーターの線速との関係をプロットしたものである。また、特性線Ｋ３は、経過時間と、アシスト用駆動モーターの線速との関係をプロットしたものである。

経過時間Ｔ１において、給紙用駆動モーター及びアシスト用駆動モーターが始動すると、各モーターの線速が加速し、所定の線速Ｓ１で一定に保持される。ここで、給紙用駆動モーターが始動するタイミングでワンウェイクラッチ１３１は、解除状態から伝達状態に切り替える。これにより、給紙用駆動モーターの回転駆動力が駆動伝達ギア１３２を介して駆動軸１０Ａに伝達されて、当該駆動軸１０Ａが回転する。この駆動軸１０Ａの回転に応じて、駆動軸１０Ａとジョイント部１２を介して連結された従動軸１０Ｂが従動回転し、これに伴って給紙ローラー４２が回転する。このため、給紙ローラー４２の線速は、給紙用駆動モーターの線速と略同一に推移する。なお、アシスト用駆動モーターの駆動に応じてアシストローラー４３が回転する。給紙ローラー４２及びアシストローラー４３の回転によって、１枚目のシートＰが搬送される。

次に、経過時間Ｔ２において、給紙用駆動モーター及びアシスト用駆動モーターの線速が加速し、線速Ｓ１よりも高速の線速Ｓ２で一定に保持される。この給紙用駆動モーター及びアシスト用駆動モーターの加速に応じて、給紙ローラー４２及びアシストローラー４３の線速が加速する。これにより、シートＰが高速搬送される。

次に、経過時間Ｔ３において、給紙用駆動モーターの停止指令信号が給紙部４に入力される。これにより、給紙用駆動モーターの線速が減速し、経過時間Ｔ４において停止する。なお、経過時間Ｔ３においては、ワンウェイクラッチ１３１が伝達状態から解除状態に切り替える。

また、経過時間Ｔ３において入力された停止指令信号に応じて給紙用駆動モーターが減速し、やがては停止するが、アシスト用駆動モーターが駆動した状態であるので、アシストローラー４３の回転により搬送されるシートＰによって、給紙ローラー４２は回転する。このため、経過時間Ｔ３から経過時間Ｔ４に至る時間帯において、給紙ローラー４２の線速は、給紙用駆動モーターの線速とは異なり、アシスト用駆動モーターの線速と略同一に推移する。給紙ローラー４２の線速は、アシストローラー４３により搬送されるシートＰとの接触がなくなった時点で減速しはじめ、やがて停止する。

次に、経過時間Ｔ５において、アシストローラー４３による２枚目のシートＰの受け入れのためにアシスト用駆動モーターの減速指令信号が給紙部４に入力される。これにより、アシスト用駆動モーターの線速が、線速Ｓ２から線速Ｓ１へと減速する。

次に、経過時間Ｔ６において、２枚目のシートＰを給紙ローラー４２により搬送すべく、給紙用駆動モーターが始動すると、給紙用駆動モーターの線速が加速し、所定の線速Ｓ１で一定に保持される。給紙用駆動モーターが始動するタイミングでワンウェイクラッチ１３１は、解除状態から伝達状態に切り替える。これにより、駆動軸１０Ａの回転に応じて、駆動軸１０Ａとジョイント部１２を介して連結された従動軸１０Ｂが従動回転し、これに伴って給紙ローラー４２が回転する。給紙ローラー４２及びアシストローラー４３の回転によって、２枚目のシートＰが搬送される。そして、経過時間Ｔ７において、給紙用駆動モーター及びアシスト用駆動モーターの線速が加速し、これに応じて給紙ローラー４２及びアシストローラー４３の線速が加速する。これにより、２枚目のシートＰが高速搬送される。シートＰの印刷枚数に応じて、上記の動作が繰り返される。

ここで、給紙用駆動モーターが停止する経過時間Ｔ４において、駆動伝達ギア１３２の回転が停止する。このように駆動伝達ギア１３２の回転が停止しても、ワンウェイクラッチ１３１が解除状態の駆動軸１０Ａは、係合凹部１２３３内において駆動側係合ピン１２１の両端部が一対の突片１２４５を介して付勢部材１２５の付勢力を受けて、給紙ローラー４２に伴う従動軸１０Ｂの回転に連動して、回転する。これにより、駆動側係合ピン１２１と係合凹部１２３３の開口側端部との間における、回転方向Ｒ１のクリアランスが大きくなることが抑止されている。このため、駆動軸１０Ａと従動軸１０Ｂとを同軸上で連結するジョイント機構１１において、駆動軸１０Ａから従動軸１０Ｂへの回転駆動力の伝達の応答性に優れている。従って、経過時間Ｔ６において、従動軸１０Ｂによる給紙ローラー４２の回転の始動タイミングが、給紙用駆動モーターの始動に伴う駆動軸１０Ａの回転の始動タイミングに対して遅延することを、抑止することができる。これにより、給紙ローラー４２によるシートＰの高速搬送特性に優れ、高速印刷適性に優れた画像形成装置１を実現することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変形実施形態を採ることができる。上記実施形態では、給紙部４における給紙ローラー４２にジョイント機構１１が適用された構成について説明したが、このような構成に限定されるものではない。例えば、アシストローラー４３や、その他のシート搬送用のローラー部材などの、駆動軸と従動軸とを同軸上で連結する部分に、ジョイント機構１１を適用することができる。

１ 画像形成装置
２ 装置本体
３ シート収容部
４ 給紙部
４２ 給紙ローラー
４３ アシストローラー
５ 画像形成部
１０Ａ 駆動軸
１０Ｂ 従動軸
１１ ジョイント機構
１２ ジョイント部
１２１ 駆動側係合ピン
１２２ 従動側係合ピン
１２３ 第１カップリング
１２３２ 一対の突起部
１２３３ 係合凹部
１２４ 第２カップリング
１２４１ 天壁
１２４２ 周壁
１２４３ 開口部
１２４Ａ 第１開口
１２４Ｂ 第２開口
１２４４ 案内傾斜面
１２４５ 一対の突片
１２５ 付勢部材
１２５１ コイル部
１２５２ 第１アーム部
１２５３ 第２アーム部
１３ 駆動伝達部
１３１ ワンウェイクラッチ
１３２ 駆動伝達ギア

Claims (5)

1. 駆動源からの駆動力によって所定の回転方向に回転駆動される駆動軸と、前記駆動軸の回転に応じて前記回転方向に従動回転する従動軸とを軸方向に沿って同軸上で連結し、前記駆動軸の回転駆動力を前記従動軸に伝達可能なジョイント機構であって、
   前記駆動軸の先端部に設けられ、両端部が前記駆動軸の周面から径方向にそれぞれ突出する係合ピンと、
   前記従動軸の先端部に当該従動軸と同軸上で従動回転可能に支持され、前記係合ピンの両端部が係脱自在に係合される係合凹部がそれぞれ形成された一対の突起部を有する第１カップリングと、
   前記係合ピンが設けられた前記駆動軸が挿通可能な開口部を有する天壁と、前記天壁の外周縁から前記軸方向に沿って延び、内周面から内方側へ突出した一対の突片を有する周壁とを含み、前記一対の突起部を覆うように前記第１カップリングに装着される第２カップリングと、
   前記第１カップリングに装着された前記第２カップリングを、前記第１カップリングに対して前記回転方向に付勢する付勢部材と、を備え、
   前記第２カップリングが前記第１カップリングに装着された状態において、前記一対の突片は、前記各係合凹部の前記回転方向下流側の開口側端部を規定する前記一対の突起部の開口規定面と前記回転方向上流側で対向するように、前記各係合凹部内に配置され、
   前記天壁の前記開口部から挿入された前記係合ピンの両端部は、前記付勢部材の付勢力が付与された状態の前記一対の突片と前記一対の突起部の前記開口規定面との間に挟み込まれるように、前記各係合凹部に係合される、ジョイント機構。
2. 前記付勢部材は、
   前記第２カップリングの前記周壁に挿通されたコイル部と、
   前記コイル部の一端に接続され、先端が前記第２カップリングに係止された第１アーム部と、
   前記コイル部の他端に接続され、先端が前記第１カップリングに係止された第２アーム部と、を含んで構成される、ねじりコイルばねである、請求項１に記載のジョイント機構。
3. 前記天壁の前記開口部は、
   前記駆動軸が挿通可能な第１開口と、
   前記第１開口から径方向に連通し、前記係合ピンの両端部がそれぞれ挿通可能な一対の第２開口と、を含み、
   前記天壁は、前記一対の第２開口の前記回転方向上流側の開口縁から前記軸方向に対して外側にそれぞれ傾斜し、前記係合ピンの両端部の前記一対の第２開口への挿入を案内する一対の案内傾斜面を有し、
   前記第１カップリングに装着された前記第２カップリングは、
   前記係合ピンの両端部が前記一対の案内傾斜面に接触して前記一対の第２開口に挿入されるときに、前記各係合凹部内において前記一対の突片が前記一対の突起部の前記開口規定面から離間するように、前記付勢部材の付勢力に抗して前記回転方向とは逆方向に回転し、
   前記係合ピンの両端部が前記一対の案内傾斜面を通過して前記各係合凹部に係合されると、前記各係合凹部内において前記一対の突片が前記一対の突起部の前記開口規定面に近接するように、前記付勢部材の付勢力によって前記回転方向に回転する、請求項２に記載のジョイント機構。
4. 前記駆動源からの駆動力を前記駆動軸に伝達するギアであって、前記駆動軸にワンウェイクラッチを介して同軸上に設けられる駆動伝達ギアを、更に備える、請求項３に記載のジョイント機構。
5. 駆動源からの駆動力によって所定の回転方向に回転駆動される駆動軸と、
   前記駆動軸の回転に応じて前記回転方向に従動回転する従動軸を有し、前記従動軸の回転によってシートを搬送するローラー部材と、
   前記ローラー部材により搬送されるシートに画像を形成する画像形成部と、
   前記駆動軸と前記従動軸とを軸方向に沿って同軸上で連結する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のジョイント機構と、を備える、画像形成装置。

Images