JP2010208805A - 歯車ユニット、記録媒体搬送装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ローラへの異物巻き込みを防止する。
【解決手段】正転方向に駆動されるとともに逆転方向に巻かれたコイルバネ１９が内周壁に圧接するように嵌め込まれた入力歯車１４と、入力歯車１４と同軸上に配置されるとともにコイルバネ１９の一端が取り付けられ、入力歯車１４の回転により連れ周りするコイルバネ１９を介して正転方向に駆動されてローラを回転させる出力歯車１５と、入力歯車１４および出力歯車１５と同軸上に配置されるとともに出力歯車１５と係合され、逆転方向に駆動されたときには入力歯車１４からの駆動力に抗して出力歯車１５を逆転方向に駆動する制御歯車１６を有する歯車ユニットである。
【選択図】図６

Description

本発明は、歯車ユニット、記録媒体搬送装置および画像形成装置に関するものである。

例えばプリンタや複写機、ファクシミリなどの画像形成装置では、画像が記録される用紙（記録媒体）を搬送するために、様々な形態のローラが適宜配置された用紙搬送装置（記録媒体搬送装置）を備えている。

一般的なローラは、相互に圧接された駆動ローラと従動ローラとで構成されており、従動ローラは駆動源から歯車ユニットを介して回転力が伝達された駆動ローラにより従動回転するようになっている。そして、駆動ローラと従動ローラとは圧接力により用紙を挟み込んで回転することによりこれらのローラの回転力が用紙に伝達され、当該用紙は所定の方向に搬送されていく。

ここで、画像形成装置には、画像記録後の用紙を排出トレイに排出するための排出ローラが設けられている。この排出ローラもまた、前述のような駆動ローラと従動ローラとで構成されている。そして、用紙を排出トレイに排出する機能を有する排出ローラは、排出トレイに面して形成された排出口に配置される。そのため、排出ローラと排出口カバーとの間には異物が入り込みやすくなる。

なお、排出ローラと排出口カバーとのクリアランスを小さくして異物の進入防止することも考えられるが、進入を確実に阻止することは困難であり、一旦入り込んでしまうと排出ローラに巻き込まれてしまう。

なお、ローラへの異物進入を解決する技術としては、例えば特開２００１−２０５８９６号公報、特開２００１−２１３５５２号公報、特開２００１−３４１９０３号公報、特開平８−６３３８号公報、実開平６−６９８号公報などに記載がある。

特開２００１−２０５８９６号公報 特開２００１−２１３５５２号公報 特開２００１−３４１９０３号公報 特開平８−６３３８号公報 実開平６−６９８号公報

本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、ローラへの異物巻き込みを防止することのできる歯車ユニットに関する技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明の歯車ユニットは、正転方向に駆動されるとともに逆転方向に巻かれたコイルバネが内周壁に圧接するように嵌め込まれた入力歯車と、前記入力歯車と同軸上に配置されるとともに前記コイルバネの一端が取り付けられ、前記入力歯車の回転により連れ周りする前記コイルバネを介して正転方向に駆動されてローラを回転させる出力歯車と、を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、前記入力歯車および前記出力歯車と同軸上に配置されるとともに前記出力歯車と係合され、逆転方向に駆動されたときには前記入力歯車からの駆動力に抗して前記出力歯車を逆転方向に駆動する制御歯車をさらに有する、ことを特徴とする。

請求項３に記載の本発明の記録媒体搬送装置は、請求項１記載の歯車ユニットと、前記歯車ユニットの前記出力歯車により駆動される排出ローラを備え、画像が形成される記録媒体を搬送し排出する搬送路と、前記歯車ユニットの前記入力歯車を正転方向に駆動して回転する前記排出ローラにより記録媒体を排出方向に搬送する第１の駆動源と、を有することを特徴とする。

請求項４に記載の本発明の記録媒体搬送装置は、請求項２記載の歯車ユニットと、前記歯車ユニットの前記出力歯車により駆動される排出ローラを備え、画像が形成される記録媒体を搬送し排出する搬送路と、前記歯車ユニットの前記入力歯車を正転方向に駆動して回転する前記排出ローラにより記録媒体を排出方向に搬送する第１の駆動源と、記録媒体を反転させる反転路と、前記歯車ユニットの前記制御歯車を逆転方向に駆動して回転する排出ローラにより記録媒体を前記反転路に導入する第２の駆動源と、を有することを特徴とする。

請求項５に記載の本発明の画像形成装置は、記録媒体上に画像を形成する作像手段と、請求項３または４記載の記録媒体搬送装置と、を有することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、ローラの回転が停止して異物の巻き込みが防止される。

請求項２記載の発明によれば、ローラの回転が停止して異物の巻き込みが防止される。

請求項３記載の発明によれば、排出ローラの回転が停止して異物の巻き込みが防止される。

請求項４記載の発明によれば、排出ローラの回転が停止して異物の巻き込みが防止される。

請求項５記載の発明によれば、排出ローラの回転が停止して異物の巻き込みが防止できる画像形成装置が得られる。

本発明の一実施の形態である画像形成装置の全体構成を示す説明図である。 本発明の一実施の形態である画像形成装置に設けられた排出ローラを示す斜視図である。 駆動ローラと従動ローラとで構成された排出ローラによるシートの搬送を示す図である。 本発明の一実施の形態である画像形成装置に用いられた排出ローラを駆動する駆動系を示す模式図である。 図４に示す歯車列におけるスプリングクラッチを含んだ部分を示す斜視図である。 スプリングクラッチの構成部品を全て分解して示す斜視図である。 スプリングクラッチの構成部品を一部分解して示す斜視図である。 スプリングクラッチの斜視図である。 スプリングクラッチの軸方向断面図である。 スプリングクラッチの動作原理を説明するための図である。

以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

図１は本発明の一実施の形態である画像形成装置の全体構成を示す説明図である。

図１において、画像形成装置は、装置本体２０内に例えば電子写真方式の作像エンジン（作像手段の一例）２１が搭載されており、この作像エンジン２１の下方に収納された引出形式のシート供給装置４０が配置されている。装置本体２０の上部には排出トレイ２７が形成され、装置本体２０の内部には、シート供給装置４０から送出された用紙などのシート（記録媒体の一例）Ｓを作像エンジン２１を経由して排出口２６から排出トレイ２７へと導くシート搬送路（搬送路の一例）２８が略上下方向に形成されている。

なお、本実施の形態では、シート供給装置４０は、装置本体２０内に２段構成（具体的には下部に位置するシート供給装置４０ａと上部に位置するシート供給装置４０ｂ）となっているが、これに限られるものではなく、１段構成でもよいし、あるいは３段以上の構成であってもよい。

本実施の形態において、作像エンジン２１は、電子写真方式の複数のデバイスを一体化したプロセスカートリッジ２２が用いられており、このプロセスカートリッジ２２は、像保持体としての感光体ドラム２２ａと、この感光体ドラム２２ａを帯電する帯電装置２２ｂと、感光体ドラム２２ａ上に形成された静電潜像をトナーにて可視像化する現像装置２２ｃと、感光体ドラム２２ａ上の残留トナーを清掃するクリーニング装置２２ｄとを備えている。なお、プロセスカートリッジ２２は排出トレイ２７に開閉可能に設けられたトレイカバー２７ａを通じて着脱可能になっている。

さらに、作像エンジン２１は、帯電装置２２ｂにより一様に所定の電位に帯電された感光体ドラム２２ａに、光により静電潜像を書き込む例えばレーザ走査装置からなる露光装置２３と、感光体ドラム２２ａ上に形成されたトナー像をシートＳに転写する転写ローラ２４と、この転写ローラ２４により転写されたトナー像を熱圧着してシートＳに定着させる定着装置２５とを備えている。

また、本実施の形態において、シート搬送路２８のうち、感光体ドラム２２ａの上流側にはシートＳを位置決め搬送するためのレジストローラ２９が配設され、シート搬送路２８における排出口２６の近傍には排出ローラ（ローラの一例）３０が配設されている。

なお、シート搬送路２８に面して位置する感光体ドラム２２ａ、転写ローラ２４および定着装置２５もシートＳの搬送手段として機能する。

したがって、シート供給装置４０から供給されたシートＳは、シート搬送路２８のレジストローラ２９により位置合わせされ、所定のタイミングでプロセスカートリッジ２２の画像転写部位に送られて像転写され、その後、定着装置２５を経て排出ローラ３０により排出口２６から排出トレイ２７に排出される。

なお、本実施の形態の画像形成装置ではシート反転路（反転路の一例）３１が形成されており、両面記録モード時には、一方面に画像が形成されたシートＳはシート反転路３１に戻されるようになっている。すなわち、シート搬送路２８のうち、排出ローラ３０の手前は二股に分岐しており、その分岐部分に切替ゲート３３が設けられ、当該分岐部分からレジストローラ２９に戻るシート反転路３１が形成されている。

このシート反転路３１には搬送ローラ３２が適宜配置されており、両面記録モード時には、切替ゲート３３がシート反転路３１を開く側に切り替えられ、排出ローラ３０にシートＳの後端手前がかかる時点で排出ローラ３０が反転し、シートＳがシート反転路３１に導かれた後、反転されたシートＳがレジストローラ２９、感光体ドラム２２ａと転写ローラ２４との間、および定着装置２５を経て排出トレイ２７へと導かれるようになっている。

なお、本画像形成装置のシート搬送装置（記録媒体搬送装置の一例）は、上述のシート搬送路２８、シート反転路３１、排出ローラ３０、および後述するスプリングクラッチ１７、主モータ１０、副モータ７０などにより構成される。

シート供給装置４０のシート送出方向側の上方にはシート送出ユニット４５が設けられている。

このシート送出ユニット４５は、シート供給装置４０に積載されたシートＳの内の最上部に位置するシートＳに接触配置されてこれを送出するピックアップローラ４６と、このピックアップローラ４６にて送出されたシートＳを１枚ずつ捌く捌き機構４７とを備えている。

捌き機構４７は、シートＳをシート搬送路２８の方向へ送るフィードローラ４８と、このフィードローラ４８と圧接して回転するとともに所定の回転阻止力が付与された捌きローラ４９とからなる。

そして、ピックアップローラ４６は、フィードローラ４８の回転軸を揺動点として揺動自在な揺動プレート（図示せず）の自由端側に回転自在に取り付けられている。揺動プレートにはスプリングにて下方側に向かう付勢力が付与されており、ピックアップローラ４６が最上部のシートＳに所定の力で押圧される。

図２に示すように、排出ローラ３０は、後述するスプリングクラッチ１７（図４）などで構成された駆動系６０を介して伝達されたモータの回転力により回転する駆動ローラ５４と、この駆動ローラ５４に圧接されて従動回転する従動ローラ５５とからなる。

駆動ローラ５４は、駆動系６０と噛み合う排出ローラ歯車５４ｂが一方側の端部に取り付けられるとともに図示しない軸受けに回転可能に支持されたシャフト５４ａと、所定の間隔を開けてシャフト５４ａに装着されたゴム製で円筒形状のローラ本体５４ｃとからなる。

従動ローラ５５は、駆動ローラ５４のローラ本体５４ｃにそれぞれ対応して複数個が別体となっており、相互に同軸上に配列されている。従動ローラ５５は、図示しない支持部に回転可能に支持される軸部材５５ａと、この軸部材５５ａの外側に嵌め込まれた円筒状の筒部材５５ｂとからなる。このような従動ローラ５５は、駆動ローラ５４の回転力が筒部材５５ｂに伝達されることにより従動回転し、駆動ローラ５４と協働してシートＳを搬送する。

駆動ローラ５４と従動ローラ５５とで構成された排出ローラ３０によるシートＳの搬送を図３に示す。なお、排出ローラ３０は排出口２６に配置されており、装置本体２０の一部をなす排出口カバー２０ａの先端が近接している。

ここで、排出ローラ３０を駆動する駆動系について図４〜図１０を用いて説明する。

図４は本発明の一実施の形態である画像形成装置に用いられた排出ローラを駆動する駆動系を示す模式図である。

図４に示すように、主モータ（第１の駆動源の一例）１０は、アイドラ１１、加熱ローラ歯車１２、デカーラロール歯車１３を介して、スプリングクラッチ（歯車ユニットの一例）１７の入力歯車１４を回転させる。入力歯車１４は同軸配置されたスプリングクラッチ１７の出力歯車１５、アイドラ１８を経て排出ローラ歯車５４ｂを回転させる。これにより、駆動ローラ５４と従動ローラ５５とのニップを通ってシートＳが排出される。このとき、加熱ローラ歯車１２、デカーラロール歯車１３および入力歯車１４は常に同一方向に正転している。

また、シート反転路３１には、逆転駆動源である副モータ（第２の駆動源の一例）７０がアイドラ７１、７２、電磁クラッチ７３、操作歯車７４を経てスプリングクラッチ１７の制御歯車１６に連結されている。電磁クラッチ７３は排出ローラ歯車５４ｂの逆転駆動を行うときにのみクラッチ接続を行う。

図４において、実線で示す矢印は正転時の各歯車の回転方向を示し、鎖線で示す矢印は逆転時の各歯車の回転方向を示している。

図５は図４に示す歯車列におけるスプリングクラッチ１７を含んだ部分を示す斜視図である。

図５に示すように、入力歯車１４は、主モータ１０により回転されるデカーラロール歯車１３を経て正転方向への回転力が付与され、出力歯車１５を駆動することによりアイドラ１８を経て排出ローラ歯車５４ｂを回転させる。これにより、シートＳは排出方向に搬送される。

また、制御歯車１６は、副モータ７０から電磁クラッチ７３を介して操作歯車７４を経て逆転方向への回転力が付与され、入力歯車１４からの駆動力に抗して出力歯車１５を逆転方向に駆動することによりアイドラ１８を経て排出ローラ歯車５４ｂを逆転させる。これにより、シートＳは両面記録のためにシート反転路３１に導入される。

次に、このような回転動作を行うスプリングクラッチ１７の構成について説明する。

図６はスプリングクラッチの構成部品を全て分解して示す斜視図、図７はスプリングクラッチの構成部品を一部分解して示す斜視図、図８はスプリングクラッチの斜視図、図９はスプリングクラッチの軸方向断面図、図１０はスプリングクラッチの動作原理を説明するための図である。

前述のように、スプリングクラッチ１７は、主モータ１０（図４）により正転方向に駆動される入力歯車１４を有している。

図６、図７および図９に詳しく示すように、入力歯車１４は筒状となっており、中空となった内部にはコイルバネ１９が嵌め込まれている。コイルバネ１９は、入力歯車１４の回転方向である正転方向とは反対方向つまり逆転方向に巻かれており、入力歯車１４の内周壁に圧接して嵌め込まれている。

入力歯車１４と同軸上には、出力歯車１５が配置されている。出力歯車１５にはボス１５ａが形成されており、当該ボス１５ａがコイルバネ１９の嵌め込まれた入力歯車１４を貫通している。出力歯車１５のボス１５ａにはコイルバネ１９の一端が取り付けられている。

このような入力歯車１４および出力歯車１５と同軸上には、制御歯車１６が配置されている。制御歯車１６は出力歯車１５のボス１５ａとコイルバネ１９の嵌め込まれた入力歯車１４との間に装着されて、出力歯車１５と係合している。

そして、このように入力歯車１４、出力歯車１５、制御歯車１６およびコイルバネ１９が相互に組み合わさり、ボス１５ａの先端にバネカバー１９ａが嵌め込まれることにより、図８に示すスプリングクラッチ１７が構成されている。

前述のように制御歯車１６は操作歯車７４と噛み合っている。この操作歯車７４は、所定の回転角だけ回転伝達を遅らせる回転遅れ機構を備えた回転伝達歯車７５を同軸に備えており、この回転伝達歯車７５は出力歯車１５と常時噛み合っている。

次に、このようなスプリングクラッチ１７の動作原理について、図１０を用いて説明する。

まず、シートＳを排出方向に搬送する場合について説明する。

入力歯車１４に嵌め込まれたコイルバネ１９は逆転方向に巻かれているので、主モータ１０により入力歯車１４が正転方向に駆動されるとコイルバネ１９には径が縮まる方向に摩擦力が働くが、コイルバネ１９は入力歯車１４の内周壁に圧接しているので、静止摩擦力によって入力歯車１４の回転に連れ周りする。

そして、コイルバネ１９の一端が出力歯車１５に取り付けられていることから、入力歯車１４が正転方向に駆動されてコイルバネ１９が連れ周りすると、出力歯車１５は当該コイルバネ１９の回転により回転する。そして、前述のように、出力歯車１５が正転方向に回転することにより排出ローラ歯車５４ｂが回転され、排出ローラ３０によってシートＳが排出方向に搬送されるようになる（図３参照）。

図３に示すように排出ローラ３０と排出口カバー２０ａとの間に異物が入り込んで出力歯車１５の回転を阻止する負荷がかかった場合について説明する。

入力歯車１４に嵌め込まれたコイルバネ１９は逆転方向に巻かれているので、入力歯車１４が正転方向に駆動されるとコイルバネ１９には径が縮まる方向に摩擦力が働いている。

したがって、異物の入り込みによる排出ローラ３０の負荷が出力歯車１５を介してコイルバネ１９に回転阻止力として作用し、これによって入力歯車１４とコイルバネ１９との最大静止摩擦力を越えると、入力歯車１４の内周面とコイルバネ１９の外周とがスリップして回転力の伝達が切れる。これにより、出力歯車１５の駆動が停止されて排出ローラ３０の回転が停止し、異物の巻き込みが防止されるようになる。

ここで、本実施の形態とは異なり、コイルバネが入力歯車１４と同じ正転方向に巻かれている場合について説明する。このときには、入力歯車１４が正転方向に駆動されるとコイルバネには径が広がる方向に摩擦力が働くので、コイルバネは入力歯車１４にロックされる。したがって、異物の入り込みにより出力歯車１５に負荷がかかったときでも、本実施の形態のように入力歯車１４とコイルバネ１９とがスリップすることはなく、入力歯車１４の回転力はコイルバネを介して出力歯車１５へと伝達される。よって、排出ローラ３０は回転が継続されて、入り込んだ異物は排出ローラ３０へ巻き込まれてしまう。

次に、シートＳを排出方向とは反対の、シート反転路３１に導入する場合について説明する。

制御歯車１６は出力歯車１５と係合し、さらに操作歯車７４と噛み合っているので、副モータ７０の回転力が伝達されていないとき、つまり操作歯車７４が静止しているときは、主モータ１０により正転方向に駆動される出力歯車１５の回転に伴って正転方向に回転する。また、操作歯車７４は回転伝達歯車７５を同軸に備えており、この回転伝達歯車７５は出力歯車１５と常時噛み合っている。

したがって、出力歯車１５が正転方向に回転しているときは電磁クラッチ７３がクラッチオフしており回転伝達歯車７５は空回りしている。

電磁クラッチ７３がオンされて副モータ７０の回転力が伝達されると操作歯車７４が逆転方向に回転され、当該操作歯車７４と噛み合っている制御歯車１６を逆転方向に回転させる。制御歯車１６は出力歯車１５と係合していることから、制御歯車１６が逆転方向に駆動されると、出力歯車１５は、入力歯車１４に連れ周りするコイルバネ１９を介して伝達される入力歯車１４の駆動力に抗して逆転方向に駆動される。そして、制御歯車１６から所定の回転角だけ送れて逆転方向に駆動される回転伝達歯車７５により、出力歯車１５には逆転方向の回転が与えられる。

このようにして出力歯車１５が逆転方向に回転することにより排出ローラ歯車５４ｂが逆回転され、排出ローラ３０によってシートＳが排出方向と反対方向に搬送されてシート反転路３１に導入される。

以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。

たとえば、本実施の形態では、本発明の歯車ユニットを、制御歯車を備えたスプリングクラッチに適用した場合で説明しているが、歯車ユニットとしては、入力歯車、コイルバネおよび出力歯車で構成してもよい。この場合には、出力歯車はシートを排出方向にのみ搬送することになる。

以上の説明では、本発明をトナー記録する画像形成装置に適用した場合が示されているが、例えば吐出されたインクで記録するインクジェット形式の画像形成装置やＡＴＭ（自動現金預入払出機）など、種々の装置に適用することができる。

また、搬送される記録媒体としては、用紙やフィルム、はがき、現金など、画像形成が可能な様々なものが適用可能である。

さらに、歯車ユニットにより回転されるのは排出ローラに限定されるものではなく、記録媒体を搬送する搬送路上に設置された様々なローラに適用が可能である。のみならず、画像形成装置以外でも、異物巻き込みの可能性がある様々なローラの駆動系の一部として適用が可能である。

１０ 主モータ
１１ アイドラ
１２ 加熱ローラ歯車
１３ デカーラロール歯車
１４ 入力歯車
１５ 出力歯車
１５ａ ボス
１６ 制御歯車
１７ スプリングクラッチ
１８ アイドラ
１９ コイルバネ
１９ａ バネカバー
２０ 装置本体
２０ａ 排出口カバー
２１ 作像エンジン
２６ 排出口
２８ シート搬送路
３０ 排出ローラ
３１ シート反転路
５４ 駆動ローラ
５４ａ シャフト
５４ｂ 排出ローラ歯車
５４ｃ ローラ本体
５５ 従動ローラ
５５ａ 軸部材
５５ｂ 筒部材
６０ 駆動系
７０ 副モータ
７１ アイドラ
７３ 電磁クラッチ
７４ 操作歯車
７５ 回転伝達歯車
Ｓ シート

Claims (5)

1. 正転方向に駆動されるとともに逆転方向に巻かれたコイルバネが内周壁に圧接するように嵌め込まれた入力歯車と、
   前記入力歯車と同軸上に配置されるとともに前記コイルバネの一端が取り付けられ、前記入力歯車の回転により連れ周りする前記コイルバネを介して正転方向に駆動されてローラを回転させる出力歯車と、
   を有することを特徴とする歯車ユニット。
2. 前記入力歯車および前記出力歯車と同軸上に配置されるとともに前記出力歯車と係合され、逆転方向に駆動されたときには前記入力歯車からの駆動力に抗して前記出力歯車を逆転方向に駆動する制御歯車をさらに有する、
   ことを特徴とする請求項１記載の歯車ユニット。
3. 請求項１記載の歯車ユニットと、
   前記歯車ユニットの前記出力歯車により駆動される排出ローラを備え、画像が形成される記録媒体を搬送し排出する搬送路と、
   前記歯車ユニットの前記入力歯車を正転方向に駆動して回転する前記排出ローラにより記録媒体を排出方向に搬送する第１の駆動源と、
   を有することを特徴とする記録媒体搬送装置。
4. 請求項２記載の歯車ユニットと、
   前記歯車ユニットの前記出力歯車により駆動される排出ローラを備え、画像が形成される記録媒体を搬送し排出する搬送路と、
   前記歯車ユニットの前記入力歯車を正転方向に駆動して回転する前記排出ローラにより記録媒体を排出方向に搬送する第１の駆動源と、
   記録媒体を反転させる反転路と、
   前記歯車ユニットの前記制御歯車を逆転方向に駆動して回転する排出ローラにより記録媒体を前記反転路に導入する第２の駆動源と、
   を有することを特徴とする記録媒体搬送装置。
5. 記録媒体上に画像を形成する作像手段と、
   請求項３または４記載の記録媒体搬送装置と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

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