JP6818430B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、シートを搬送する回転部材を備える画像形成装置に関するものである。

従来、例えば電子写真方式を利用したレーザービームプリンタや、インクジェットプリンタにおいて、紙送り制御を行うにあたり、その紙送りに関連するローラや歯車の回転をロータリーエンコーダで検出する方法が知られている。具体的には、用紙などのシートを搬送する搬送ローラの回転を検出するものや、シートを給送カセットから分離給送するための分離ローラの回転を検出するものなどである。

このような画像形成装置の中には、積載したシートを一枚ずつ分離して給送するために、その給送に関連するローラの回転を検出して給送タイミングを制御するものが知られている。

例えば、特許文献１には、シートをピックアップするピックアップローラの下流に配設するフィードローラに対向するリタードローラの回転を検出する回転検出装置が開示されている。この特許文献１では、回転検出装置を、被測定物（特許文献１ではリタードローラ）の同軸上あるいは連動して回転する回転軸上に設置するため、被測定物を構成要素の一つとするユニットに回転検出装置を持たせている。

図１２に従来構成の給送ユニットを示す。１０１は給送ユニット、１０２は給送ユニットにおけるリタードローラである。リタードローラ１０２のリタードローラ駆動軸１０５上に、エンコーダホイール１０３とセンサ１０４から構成される回転検出装置を設けている。

国際公開番号ＷＯ２０１１／００７４０６号公報

画像形成装置の紙送り機構に回転検出装置を配置する場合、紙粉や飛散したトナーの汚れ等により検出不良が発生する可能性が有り、サービスマンによるメンテナンスを必要とする場合がある。紙送り機構は装置の筺体内部に配置され、多くの場合は給送ユニットとしてユニット化されて装置本体に対して着脱可能な構成が採られる。したがって回転検出装置を清掃・交換するためには、多くの部品を外さなければならないため作業性が悪かった。

一方、回転検出装置として、センサの透光と遮光を行うレバーやエンコーダホイールを給送ユニットに、センサなどの検出手段を別ユニット（装置筺体など）に配設した場合は、給送ユニットを着脱する際に、その作業性に課題があった。これは、検出手段がレバーまたはエンコーダホイールを挟んでいるという構成上、給送ユニットを着脱する際には、レバーまたはエンコーダホイールに干渉して傷つかないように、予め検出手段を別ユニットから外しておかなければならないからである。

また、少しでも作業性を良くするため、レバーまたはエンコーダホイールとセンサを共に給送ユニットの軸方向端部に配設した場合、給送ユニットの軸方向長さが拡大し、装置本体幅が大きくなってしまうという課題があった。

そこで、本発明の目的は、ユニットの大型化を抑え、ひいては前記ユニットを用いる装置の大型化を抑えつつ、回転検出装置の交換などのメンテナンスにかかる作業性を改善することである。

上記目的を達成するため、本発明は、シートに画像を形成する画像形成部を備えた画像形成装置において、装置本体と、駆動源の駆動力を受けて回転する駆動軸と前記駆動軸によって回転しシートに接触してシートを搬送する回転部材を有する搬送ユニットであって前記装置本体に対して着脱可能な搬送ユニットと、前記装置本体に対して着脱可能な検出ユニットであって、前記回転部材に連動して回転するギアと、前記ギアと一体的に回転するエンコーダホイールと、前記ギアを保持する歯車保持部を有し前記エンコーダホイールの回転速度を検出する検出手段と、前記装置本体に対して装着されていない状態において前記エンコーダホイールと前記検出手段を一体的に保持する保持部材と、を有し、前記装置本体に対して装着された状態において、前記ギアの回転中心部は、前記歯車保持部に対して半径方向に空隙を有して保持される検出ユニットと、を備え、前記検出ユニットは、前記搬送ユニットを前記装置本体に装着した状態で、前記装置本体に対して着脱可能であり、前記検出ユニットを前記装置本体に装着した場合において、前記ギアは前記搬送ユニットが備える軸に位置決めされることを特徴とする。

本発明によれば、検出ユニットの交換の作業性が向上し、装置の小型化にもつながる。

実施例１に係る画像形成装置の構成例を示す断面図である。 実施例１に係るリタードローラの動作を示す断面図である。 実施例１に係るリタードローラの動作を示す断面図である。 実施例１に係る回転検出装置の構成を示す斜視図である。 実施例１に係るエンコーダユニットの組立順序を示す斜視図である。 実施例１に係る回転検出装置の組立状態を示す斜視図である。 実施例１に係るエンコーダユニットの組立状態を示す斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は実施例１に係る第二センサギアの保持状態を示す断面図である。 実施例１に係る給送ユニット及びエンコーダユニットの装置本体に対する着脱を示す斜視図である。 実施例１に係るエンコーダユニットの装置本体に対する装着を示す斜視図である。 実施例１に係る給送ユニット及び駆動ユニットの装置本体に対する着脱を示す斜視図である。 従来の構成を示す斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載される構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対位置等は、本発明が適用される機構の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

〔実施例１〕
図１〜図４を用いて、本発明の実施例１に係る回転検出装置を備える画像形成装置について説明する。図１〜図３を用いて回転検出装置を備える画像形成装置の構成例を説明し、図４以降を用いて回転検出装置について詳しく説明する。

図１は、本発明の実施例に係る回転検出装置を備える画像形成装置の構成例を示す断面図である。ここでは、画像形成装置１として、電子写真画像形成プロセスを利用した両面印刷機能を有する画像形成装置を例示している。図１に示すように、画像形成装置１の内部には、シートに画像を形成する画像形成部が設けられる。画像形成部は、『像担持体』である感光体ドラム２、『転写装置』である転写ローラ３等を含む。本例においては、感光体ドラム２は、プロセスカートリッジ４に含まれ、プロセスカートリッジ４として画像形成装置１に対してユーザーが交換可能な構成となっている。なお、このプロセスカートリッジ４は、感光体ドラム２に作用するプロセス手段として、不図示の帯電ローラ（帯電手段）、現像ローラ（現像手段）１９、クリーニング装置（クリーニング手段）等を含んでいる。

画像形成装置１には、画像を形成するシート束Ｓが積載された給送カセット５が配置される。コントローラ６により、不図示の駆動モータの回転を制御し、ピックアップローラ７が回転してシート束Ｓのいちばん上に積載されたシートを給送開始する。給送されたシートはフィードローラ１３とリタードローラ１４のニップへ突入する。第一の回転部材としてのフィードローラ１３の回転方向はシートを画像形成部へ搬送する方向である。一方、フィードローラ１３に対向する第二の回転部材としてのリタードローラ１４の駆動軸はシートを給送カセット５へ戻す方向に回転する。

リタードローラ１４の駆動軸は常に一方向に回転するが、リタードローラ１４の駆動軸上には、図４に示すトルクリミッタ２８を有するため、リタードローラ１４の回転方向はニップの条件によって変化する。図２に示すように、フィードローラ１３とリタードローラ１４のニップにシートが１枚のみ存在する場合は、リタードローラ１４はシートとの摩擦力により従動回転する。このリタードローラ１４の回転は、駆動軸の回転方向とは逆方向の回転になるが、トルクリミッタ２８が滑ることにより吸収する。その他、フィードローラ１３とリタードローラ１４のニップにシートが存在しない場合も同様である。

一方、ピックアップローラ７によって複数の枚数のシートが重ねて搬送されてきた場合には、重なったシート同士の摩擦力は相対的に低い。そのため、図３に示すように、リタードローラ１４はシートを給送カセット５へ押し戻す方向へ回転し、重なったシートを分離して、リタードローラ１４に対向するフィードローラ１３がシート１枚のみを搬送する。その後、シートは複数の搬送ローラ対８、感光体ドラム２及び転写ローラ３の順に搬送される。なおシートが中間搬送ローラ対８にニップされた後には、不図示の電磁クラッチを切ることにより、ピックアップローラ７、フィードローラ１３、リタードローラ１４の駆動を解除する。

画像書き込み用のレーザースキャナ９は、レーザー光Ｌを発して、帯電ローラにより帯電された感光体ドラム２の表面に静電潜像を形成する。そして、現像ローラ１９によって供給されたトナーによって感光体ドラム２上の静電潜像が現像されて、感光体ドラム２上にトナー像が形成される。トナー像は、感光体ドラム２及び転写ローラ３の間でシートの第１面に転写される。シートはその後、定着装置１０で加熱定着され、排出用ローラ対１１により排出トレイ１２に向けて搬送される。

次に本実施例の特徴的構成である、回転検出装置（回転検出手段）の構成について、図４、図５を用いて詳しく説明する。

図４はピックアップローラ７、フィードローラ１３、リタードローラ１４から回転検出装置までの構成を示す斜視図である。給送動作を行う場合には、電磁クラッチ３９を接続し、不図示の駆動源より伝えられる駆動力は、歯車列を介してフィードローラ駆動軸２０を伝わりフィードローラ１３を駆動させる。ピックアップローラ７は、フィードローラ１３から歯車列２１により駆動を伝達される。また歯車列で駆動力を分岐し、リタードローラ駆動ギア２２からトルクリミッタ２８を介して、リタードローラ１４を駆動させる。リタードローラ駆動ギア２２は常に一定速度で回転するが、リタードローラ駆動軸２３及びリタードローラ１４は、トルクリミッタ２８の設定トルクを超えた場合には回転速度が変動する。

第一センサギア２４は、第二センサギア２５とエンコーダホイール２６を回転させる役割を有する。第一センサギア２４はリタードローラ駆動軸２３上に配されるため、第二センサギア（歯車）２５へと伝わる回転は、リタードローラ１４の回転である。エンコーダホイール２６は第二センサギア（歯車）２５に接着されており一体的に回転して、センサ２７によりエンコーダホイール２６の回転速度を読み取る。本実施例では、リタードローラ１４とエンコーダホイール２６の間に第一センサギア２４及び第二センサギア２５が介在する構成を説明しているが、この構成に限定されるものではない。例えば、第一センサギア２４及び第二センサギア２５が無く、エンコーダホイール２６をリタードローラ駆動軸２３に直接挿し込んで、リタードローラ１４とエンコーダホイール２６が１対１で回転するような構成でも構わない。

本実施例に係る回転検出装置としてのロータリーエンコーダの構成は、例えば薄い透明の樹脂製の円盤に等間隔のスリットが印刷されたエンコーダホイール２６と、前記エンコーダホイールの平面を挟むようにして配置する検出部材としてのセンサ２７からなる。エンコーダホイール２６とセンサ２７の間の検出部では、光学的に透過と遮断を検出しており、透明部分（透過）と印刷部分（遮断）のタイミングから、被測定部材（ここではリタードローラ１４）の回転速度を算出している。なおエンコーダホイール２６は不透明の部材にスリットの孔を開けたタイプも存在する。

上述したように、本実施例では、リタードローラ１４とエンコーダホイール２６の間に第一センサギア２４及び第二センサギア２５が介在する構成である。このような構成においては、第一センサギア２４及び第二センサギア２５のギア比（比率）を変化させることで、リタードローラ１４に対してエンコーダホイール２６の回転速度を加速または減速させることができる。上記構成の一つのメリットとして、エンコーダホイール２６に開けたスリット孔の幅を広くしつつ加速させることで、検知精度を落とすことなくスリット孔の幅が広く異物付着に対して有利な回転検出手段を得ることができる。また別のメリットとして、リタードローラ駆動軸２３に対してエンコーダホイール２６の回転中心を、第一センサギア２４及び第二センサギア２５の軸間分オフセットして配置できるため、回転検出手段の配置を、ある程度の自由度を持って設計することができる。

上記のような構成により、リタードローラ１４の回転速度を検出している。検出したリタードローラ１４の回転速度の変動の数値により、後続のシート先端がフィードローラ１３とのニップに到達したことを判断し、電磁クラッチ３９がフィードローラ１３、ピックアップローラ７、リタードローラ１４への駆動を解除するタイミングを制御している。

図５は回転検出装置の構成を示している。上述の通り、エンコーダホイール２６を接着した第二センサギア２５を、矢印Ａに示すように、センサ２７を固定した樹脂製のホルダ部材２９に装着する。即ち、エンコーダホイール２６は、第二センサギア２５と一体的に設けられ、センサ２７に対して、エンコーダホイール２６の平面と平行な方向にスライドして装着する。このようにして、エンコーダホイール２６の平面をセンサ２７で挟むようにして配置する。この装着状態を図６に示す。

センサ２７を固定したホルダ部材２９は、第二センサギア２５を保持する歯車保持部としての腕部２９ａを有している。第二センサギア２５のホルダ部材２９への装着時は腕部２９ａが撓み、装着後は腕部２９ａが第二センサギア２５に引っ掛かり、ホルダ部材２９から第二センサギア２５が抜けることが無い。次に、センサ２７を固定し第二センサギア２５を装着したホルダ部材２９を、図５の矢印Ｂに示すように、カバー部材３０に対して固定する。ホルダ部材２９を用いることで、センサ２７及びエンコーダホイール２６及び第二センサギア２５を一体的にカバー部材３０に取り付けられるため、作業性が良い。最後に、ホルダ部材２９とカバー部材３０を、矢印Ｃで示すビスで固定する。

カバー部材３０は回転検出装置を保持する保持部材（ホルダ）の役目を有しており、同時に検出部に対して誤検出の原因となるゴミやホコリの侵入を防止または軽減するカバーの役目も兼ねている。またセンサ２７は光学センサであり外部からの迷光による誤検出を防ぐため、カバー部材３０は黒色の樹脂材料で成型することが好ましい。さらにカバー部材３０にはセンサ２７に接続される配線を保持する配線ガイド４０を成型している。

上記で示したように、カバー部材３０にエンコーダホイール２６、第二センサギア２５、センサ２７をエンコーダユニット３１としてユニット化したものを図７に示す。図７はエンコーダユニット３１を、カバー部材３０の内側から見た図である。エンコーダユニット３１は、エンコーダホイール２６とセンサ２７をカバー部材３０によって一体的に保持する検出ユニットである。

第二センサギア２５の中心穴２５ｃの端面はテーパ形状２５ａを有している。そのため、エンコーダユニット３１を画像形成装置１の装置本体に取り付ける際、装置本体側から出ている軸３２（図１０参照）に、第二センサギア２５の中心穴２５ｃが入りやすくなっている。第二センサギア２５の回転軸である軸３２を、装置本体あるいは装置本体に装着した給送ユニットに持たせている。その理由は、回転を検出する対象物（被測定部材、回転部材）を保持する部材と同じ部材に前記軸３２を設けた方が歯車同士の軸間隔を高精度に保証できるからである。

ここでホルダ部材２９の機能について説明する。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第二センサギア２５を保持している部分を説明する断面図であり、第二センサギア２５の軸部分で切断したものを、図６に示す状態の下方から見た図である。エンコーダユニット３１を装置本体に取り付ける前の状態においては、図８（ａ）に示すように、ホルダ部材２９が第二センサギア２５の回転中心部２５ｂを外れないように保持している。一方、エンコーダユニット３１を装置本体に取り付けた状態では、図８（ｂ）に示すように、給送ユニットから伸びる軸３２（図１０参照）に、第二センサギア２５の回転中心穴２５ｃが保持され、回転中心が決まる。これにより、図８（ｂ）の状態では、第二センサギア２５の回転中心部２５ｂはホルダ部材２９に対して半径方向に空隙を有して保持されることとなる。このため、第二センサギア２５の回転中心部２５ｂはホルダ部材２９に対して干渉せず、回転時の負荷になることはなく正確な検出結果を得ることができる。

上記のように構成することにより、エンコーダユニット３１を装置本体に対して位置決めして固定した場合でも、第二センサギア２５だけは給送ユニットの軸３２を回転中心として位置決めされる。したがって、装置本体に対する軸３２とエンコーダユニット３１の相互の位置関係が、微小にずれても影響を受けることが無い。

次に、エンコーダユニット３１の取り付け方法について説明する。本実施例においては、図９に示すような構成をとる。給送ユニット（搬送ユニット）３３は、ピックアップローラ７、フィードローラ１３、リタードローラ１４を含むシート搬送機構をユニット化したものである。この搬送ユニットとしての給送ユニット３３は、装置本体フレーム３４に対して矢印Ｘ方向に着脱可能になっている。一方、エンコーダユニット３１は、同様に装置本体フレーム３４に対して矢印Ｙ方向に着脱可能にしている。エンコーダユニット３１の装置本体フレーム３４に対する着脱方向としては、給送ユニット３３のローラ軸方向（軸３２の軸方向）であり、給送ユニット３３の装置本体フレーム３４に対する着脱方向である矢印Ｘ方向と直交する矢印Ｙ方向である。この方向で取付けることで、軸３２を第二センサギア２５及びエンコーダホイール２６の回転中心とすることができる。取り付けの順序は、まず給送ユニット３３を装置本体フレーム３４に取り付け、次にエンコーダユニット３１を取り付ける。取り外す場合は逆の順序になる。

本実施例の特徴は、エンコーダ周りの部品を給送ユニット３３に取り付けることはせず、ユニット化して装置本体に対して着脱可能に構成したことにある。シートの給送・搬送部の近傍では、紙粉が発生してエンコーダ検出部に付着して誤作動の原因になることがある。また飛散したトナーによる汚れが同様の不具合の原因になる可能性もある。この問題に対して、本実施例ではエンコーダ検出部のカバー部材が、汚れの付着を軽減する機能を有する。一方で、微細な粉じん等による汚れを完全に防ぐことは困難であり、エンコーダ周りの清掃や部品交換を行う必要性は依然として考えられる。本構成のメリットは、図１０に示す装着状態から、給送ユニット３３を取り外すことなく、エンコーダユニット３１を装置本体フレーム３４から矢印方向へ単独で着脱することが可能となるため、作業性が向上するという点にある。また装置構成においても、レイアウトの自由度が高まるので、装置の小型化にもつながる。

〔実施例２〕
次に実施例２に係る回転検出装置を備える画像形成装置について説明する。なお、本実施例に示す画像形成装置の構成及び画像形成動作については、実施例１で説明したものと同一である。実施例１と同一の構成及び効果については、同一の符号を用いて適宜省略する。

本実施例においては、図１１に示すように、画像形成装置を動作させる歯車等の駆動部分を集約して装置本体から着脱可能な駆動ユニット３５として構成としている。駆動ユニット３５は、モータ３６や歯車列３７、エンコーダユニット３１、駆動ユニットフレーム３８などから構成される。ここで、エンコーダユニット３１は、駆動ユニットフレーム３８に着脱可能に固定されている。エンコーダユニット３１は、駆動ユニット３５と一体的に、装置本体フレーム３４に対して着脱可能となっている。

本実施例例の特徴は、エンコーダユニット３１と駆動ユニット３５を一体化して装置本体に対して着脱可能としたことにある。

上記構成を採ることによって、例えば図１１に示すような垂直面に対して取り付けるような場合では、エンコーダユニット３１をあらかじめ駆動ユニット３５に取り付けておくことで、組立時における組立性を簡略化することができる。さらに、駆動ユニット３５に対する位置決め精度を向上させることも可能となる。一方で駆動ユニット３５は装置本体に装着した状態のままエンコーダユニット３１のみを着脱することも可能であるため、状況に応じて駆動ユニット３５を着脱するか、エンコーダユニット３１を着脱するかを選択可能となり、作業性が向上する。

〔他の実施例〕
前述した実施形態では、画像形成装置に用いられる回転検出装置を例示して説明したが、これに限定されるものではない。シートを搬送するローラ等の回転部材を有するシート搬送装置に用いられる回転検出装置に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。シート搬送装置としては、記録紙等の記録対象のシートを搬送するシート搬送装置だけでなく、原稿等の読取対象のシートを搬送するシート搬送装置であってもよい。このシート搬送装置に用いられる回転検出装置に適用しても同様の効果を得ることができる。

また前述した実施形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であってもよい。これらの画像形成装置に用いられる回転検出装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

１ …画像形成装置
２ …感光体ドラム
４ …プロセスカートリッジ
５ …給送カセット
６ …コントローラ
７ …ピックアップローラ
１３ …フィードローラ
１４ …リタードローラ
２１ …歯車列
２４ …第一センサギア
２５ …第二センサギア
２５ａ …テーパ形状
２５ｂ …回転中心部
２５ｃ …中心穴
２６ …エンコーダホイール
２７ …センサ
２８ …トルクリミッタ
２９ …ホルダ部材
３０ …カバー部材
３１ …エンコーダユニット
３２ …軸
３３ …給送ユニット
３４ …装置本体フレーム
３５ …駆動ユニット
３６ …モータ
３７ …歯車列
３８ …駆動ユニットフレーム
３９ …電磁クラッチ
４０ …配線ガイド

Claims (7)

1. シートに画像を形成する画像形成部を備えた画像形成装置において、
   装置本体と、
   駆動源の駆動力を受けて回転する駆動軸と前記駆動軸によって回転しシートに接触してシートを搬送する回転部材を有する搬送ユニットであって前記装置本体に対して着脱可能な搬送ユニットと、
   前記装置本体に対して着脱可能な検出ユニットであって、前記回転部材に連動して回転するギアと、前記ギアと一体的に回転するエンコーダホイールと、前記ギアを保持する歯車保持部を有し前記エンコーダホイールの回転速度を検出する検出手段と、前記装置本体に対して装着されていない状態において前記エンコーダホイールと前記検出手段を一体的に保持する保持部材と、を有し、前記装置本体に対して装着された状態において、前記ギアの回転中心部は、前記歯車保持部に対して半径方向に空隙を有して保持される検出ユニットと、
   を備え、
   前記検出ユニットは、前記搬送ユニットを前記装置本体に装着した状態で、前記装置本体に対して着脱可能であり、
   前記検出ユニットを前記装置本体に装着した場合において、前記ギアは前記搬送ユニットが備える軸に位置決めされることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記保持部材は、前記エンコーダホイール及び前記検出手段をカバーするカバー部材であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記保持部材は、黒色の樹脂材料で成型されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記保持部材は、前記検出手段に接続される配線を保持する配線ガイドが一体的に成型されていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記ギアの比率を変化させて、前記エンコーダホイールの回転速度を、前記回転部材の回転速度に対して、加速または減速させることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記検出ユニットの着脱方向は、前記エンコーダホイールの回転軸の軸方向であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記検出ユニットを前記装置本体に着脱する方向が、前記搬送ユニットを前記装置本体に着脱する方向に対して直交する方向であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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