JP4807273B2 - Clutch device and image forming apparatus having the same - Google Patents
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Description
この発明は、電子複写機、プリンタやその複合機などの給紙装置に適したクラッチ装置及びそのクラッチ装置を備えた給紙装置を装備した画像形成装置に関する。 The present invention relates to a clutch device suitable for a paper feeding device such as an electronic copying machine, a printer, or a multifunction machine thereof, and an image forming apparatus equipped with the paper feeding device including the clutch device.
電子写真方式の画像形成装置では、帯電させた像担持体上に画像信号で変調されたレーザ光を投射して画像の静電潜像を形成し、形成された静電潜像をトナーで現像して像担持体上にトナー像を形成する。次に、このトナー像を記録用紙に転写し、記録用紙に転写されたトナー像を定着処理し、排紙トレイに排出する工程をとる。 In an electrophotographic image forming apparatus, a laser beam modulated with an image signal is projected onto a charged image carrier to form an electrostatic latent image of the image, and the formed electrostatic latent image is developed with toner. Thus, a toner image is formed on the image carrier. Next, the toner image is transferred onto a recording sheet, the toner image transferred onto the recording sheet is fixed, and discharged to a discharge tray.
このような画像形成装置では記録用紙を給紙するために給紙装置が使用される。図7は従来の給紙装置の構成一例を説明する断面図で、給紙装置100は、回転軸101aの回りに回動自在に支承された記録紙Pを積載する積載板101、積載板101の記録紙搬送方向左右端部に設けられた従動カム102、従動カム102に接触して積載板101を上下方向に移動させる駆動カム103、積載板101の裏面に配置されたコイルばね104、積載板101の上方に配置された給紙ローラ105、給紙された記録紙Pを捌く捌き台106、給紙された記録紙Pを搬送する搬送ローラ107、駆動カム103や給紙ローラ105を図示しない歯車列を介して回転駆動する駆動ギヤ109などから構成される。
In such an image forming apparatus, a paper feeding device is used to feed recording paper. FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an example of the configuration of a conventional paper feeding device. The
簡単に給紙装置100の動作を説明する。待機状態では積載板101の搬送方向左右端部に設けられた従動カム102が駆動カム103に当接し、コイルばね104の付勢力に抗して積載板101は押下げられ、積載板101の上に積載された記録紙Pは給紙ローラ105に接触していない。
The operation of the
図示しない画像形成装置の制御装置から給紙指令が出力されると、給紙ローラ105が回転を開始すると共に、駆動ギヤ109の回転により駆動カム103が回転する。駆動カム103と従動カム102を介して、積載板101はコイルばね104の付勢力により回転軸101aの回りに回動して上昇する。積載板101上に積載された最上部の記録紙Pが給紙ローラ105に接触し、最上部の記録紙Pが給紙され、捌き台106を経て搬送ローラ107により図示しない画像形成部に搬送される。さらに駆動カム103の回転は、従動カム102をコイルばね104の付勢力に抗して押下げるから給紙トレイの積載板101は待機状態に復帰する。以上の動作により1枚の記録紙Pの給紙が完了する。
When a paper feed command is output from a control device of the image forming apparatus (not shown), the
上記した構成の給紙装置では、給紙指令により駆動カム103が回転するとコイルばね104の付勢力により給紙トレイの積載板101が上昇するが、このとき積載板101の搬送方向の左右端部に設けられた従動カム102の先端により駆動カム103のカム面が蹴られて回転(以下、この回転を先回転という)し、駆動カム103と連動して駆動される給紙ローラ105も所定の回転に加えて給紙回転方向に先回転され、これらの動きが大きな衝撃音を発生する原因とされていた。また、駆動カム103や紙ローラ105を駆動する駆動源に配置されているクラッチ機構に組み込まれている爪車と係止爪から構成されるラチェット機構では、前記した先回転により爪車が回転してしまい、爪飛びの異音が発生するという不都合があった。
In the paper feeding device having the above configuration, when the
この対策として、給紙トレイの積載板の従動カムが接触する駆動カムの接触面に摩擦係数の高い部材を張り付けて駆動カムの先回転を防止し、積載板が上昇するときの衝撃音の発生を防止する技術が提案されている(特許文献1参照)。
しかしながら、駆動カムに張り付ける高摩擦係数部材は高価であるほか、駆動カムと従動カムとの間の摩擦係数が高くなるので、駆動カムの回転トルクが高くなってしまうという不都合があった。 However, the high friction coefficient member attached to the drive cam is expensive, and the friction coefficient between the drive cam and the driven cam becomes high, so that the rotational torque of the drive cam becomes high.
この発明は、上記した課題を解決し、給紙指令により駆動カムが回転して給紙トレイの積載板が上昇しても、駆動カムの先回転と、これに連動して駆動される給紙ローラの先回転を防止し、大きな衝撃音の発生やラチェット機構の爪飛びの異音の発生を抑制することができる給紙装置に適したクラッチ装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。 The present invention solves the above-described problem, and even if the drive cam rotates by the paper feed command and the stacking plate of the paper feed tray rises, the front rotation of the drive cam and the paper feed driven in conjunction therewith To provide a clutch device suitable for a paper feeding device and an image forming apparatus including the same, which can prevent the roller from rotating forward and suppress the generation of a large impact sound and the ratchet mechanism. It is intended.
この発明は上記課題を解決するもので、請求項1の発明は、記録部材を作像部に搬送する給紙装置のクラッチ装置であって、前記クラッチ装置は、動力源に連結される入力軸と、給紙ローラに連結される出力軸と、前記入力軸と出力軸との間に配置された遊星歯車機構と、該遊星歯車機構の出力軸上に配置されたラチェット機構から構成され、前記ラチェット機構は、前記出力軸上に固定された係止爪片を有する第1の爪車と、前記第1の爪車の係止爪片とは係止方向が反対の係止爪片を有し前記第1の爪車に摩擦接触する第2の爪車と、前記第1及び第2の爪車の係止爪片に係止する係止爪装置とを備えていること
を特徴とする給紙装置のクラッチ装置である。
The present invention solves the above-mentioned problems, and the invention according to claim 1 is a clutch device of a paper feeding device that conveys a recording member to an image forming unit, and the clutch device is an input shaft connected to a power source. And an output shaft connected to the paper feed roller, a planetary gear mechanism disposed between the input shaft and the output shaft, and a ratchet mechanism disposed on the output shaft of the planetary gear mechanism, The ratchet mechanism has a first claw wheel having a locking claw piece fixed on the output shaft, and a locking claw piece having a locking direction opposite to the locking claw piece of the first claw wheel. And a second claw wheel that frictionally contacts the first claw wheel, and a locking claw device that locks the locking claw piece of the first and second claw wheels. This is a clutch device of a paper feeding device.
そして、前記第2の爪車は第1の爪車と摩擦接触しており、第2の爪車は第1の爪車と独立に回転可能である。 The second claw wheel is in frictional contact with the first claw wheel, and the second claw wheel can rotate independently of the first claw wheel.
また、前記係止爪装置は、給紙指令に応答して作動するソレノイドにより第1及び第2の爪車の係止爪片に係止位置及び係止解除位置に設定されるものとする。 Further, the locking claw device is set to a locking position and a locking release position on the locking claw pieces of the first and second claw wheels by a solenoid that operates in response to a paper feed command.
そして、前記第2の爪車の隣接する係止爪片の回転軸に対する角度位置θ2は、前記第1の爪車の隣接する係止爪片の回転軸に対する角度位置θ1よりも小さく設定するとよい。 Then, the angular position θ2 with respect to the rotation axis of the adjacent locking claw piece of the second claw wheel may be set smaller than the angular position θ1 with respect to the rotation axis of the adjacent locking claw piece of the first claw wheel. .
請求項5の発明は、請求項1乃至4に記載のクラッチ装置を備えた給紙装置を装備した画像形成装置である。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus equipped with a paper feeding device including the clutch device according to any one of the first to fourth aspects.
この発明によれば、給紙動作の開始時に、給紙装置の積載板が上昇して従動カムが駆動カムに接触するとき、従動カムにより駆動カムが蹴られて発生する給紙ローラの給紙回転方向の先回転と、これらの動きが原因とされている衝撃音の発生、及びラチェット機構の爪飛びの異音の発生を防止又は抑制することができる。また、衝撃音の発生や異音の発生を防止又は抑制できるので、従来の構成において、駆動カムの表面に張り付けられていた摩擦係数の高い部材を省くことができ、製造コストを低減することができる。 According to the present invention, at the start of the paper feeding operation, when the loading plate of the paper feeding device rises and the driven cam comes into contact with the drive cam, the paper feed roller feeds when the driven cam is kicked by the driven cam. It is possible to prevent or suppress the pre-rotation in the rotation direction, the generation of the impact sound caused by these movements, and the generation of abnormal noise of the ratchet mechanism. In addition, since it is possible to prevent or suppress the generation of impact noise and abnormal noise, it is possible to omit a member having a high friction coefficient attached to the surface of the drive cam in the conventional configuration, and to reduce the manufacturing cost. it can.
以下、この発明の実施の形態について説明する。図1及び図2はこの発明に係る給紙装置10の構成を側面から見た断面図で、図1は給紙待機状態を示し、図2は給紙状態を示している。
Embodiments of the present invention will be described below. 1 and 2 are cross-sectional views of the configuration of the
給紙装置10は、回転軸11aの回りに回動自在に支承された記録紙Pを積載する積載板11、積載板11の左右端に設けられた従動カム12、従動カム12に接触して積載板11を上下方向に移動させる駆動カム13、積載板11の裏面に配置されたコイルばね14、積載板11の上方に配置された給紙ローラ15、給紙された記録部材である記録紙Pを捌く捌き台16、給紙された記録紙Pを搬送する搬送ローラ17及び搬送ローラ18、駆動カム13や給紙ローラ15、搬送ローラ17、18を図示しない歯車列を介して回転駆動する駆動ギヤ19、及び後述する駆動ギヤ19に連結されているクラッチ装置20などから構成される。なお、図1及び図2では、クラッチ装置20は、その一部であるラチェット機構31を構成する爪車31aと係止爪装置31bのみが図示されている。
The
簡単に給紙装置10の動作を説明する。図1に示す給紙待機状態では、積載板11の搬送方向の左右端部に設けられた従動カム12が駆動カム13に当接し、コイルばね14の付勢力に抗して積載板11は押下げられ、積載板11の上に積載された記録紙Pは給紙ローラ15に接触していない。
The operation of the
図示しない画像形成装置の制御装置から給紙指令が出力されると、駆動ギヤ19の回転は、クラッチ装置20、図示しない歯車列を介して給紙ローラ15が回転を開始すると共に駆動カム13が回転する。駆動カム13の回転は、従動カム12を介して給紙トレイの積載板11の押し下げを解除し、積載板11はコイルばね14の付勢力により回転軸11aの回りに回動して上昇する。図2に示す給紙状態はこの状態を示している。
When a paper feed command is output from a control device of the image forming apparatus (not shown), the
積載板11の上昇により、積載板11上に積載された最上部の記録紙Pが給紙ローラ15に接触し、最上部の記録紙Pが給紙され、捌き台16を経て搬送ローラ17、18により図示しない画像形成部に搬送される。さらに駆動カム13の回転は、従動カム12をコイルばね14の付勢力に抗して押下げるから、給紙トレイの積載板11は図1に示す給紙待機状態に復帰する。以上の動作により1枚の記録紙Pの給紙が完了する。
As the
クラッチ装置を説明する。図3はクラッチ装置20の構成を模式的に説明する図で、図3(a)はその断面図、図3(b)はクラッチ装置20のうち遊星歯車機構21の正面図である。
The clutch device will be described. FIG. 3 is a diagram schematically illustrating the configuration of the
クラッチ装置20は、遊星歯車機構21と、遊星歯車機構21の内側サンギヤ21dを係止するラチェット機構31から構成され、ラチェット機構31は爪車31aと係止爪装置31bから構成される。ラチェット機構31は、駆動カムや給紙ローラの先回転を防止するため、爪車が外力により駆動回転方向に駆動されても、駆動伝達方向に回転フリーとならない構成を備えている。これについては後で詳細に説明する。
The
遊星歯車機構21は、入力軸21aに内歯歯車である外側サンギヤ21bが連結され、外歯歯車である内側サンギヤ21dは入力軸21aと同軸に配置された軸21gに連結される。そして、外側サンギヤ21bと内側サンギヤ21dの間には、複数(図では3個)の遊星ギヤ21cが配置され、遊星ギヤ21cの回転軸はキャリア21eに回転自在に支承されており、キャリア21eの中心軸は出力軸21fとなっている。
In the
内側サンギヤ21dの軸21gには第1の爪車31a1が固定され、第2の爪車31a2は第1爪車31a1に摩擦接触して配置され、第1の爪車31a1及び第2の爪車31a2の係止爪には係止爪装置31bが係合可能の構成されている。係止爪装置31bはソレノイド31cにより作動され、第1の爪車31a1及び第2の爪車31a2を係止及び係止解除位置に設定する。
The first claw wheel 31a1 is fixed to the
入力軸21aの回転を出力軸21fに伝達(クラッチ装置OFF)する場合は、ソレノイド31cを作動させ、内側サンギヤ21dの軸21gに固定されている第1の爪車31a1に係止爪装置31bを係止させ、内側サンギヤ21dを固定する。入力軸21aの回転により外側サンギヤ21bが回転、遊星ギヤ21cの回転を経てキャリア21eが回転、キャリア21eの中心軸である出力軸21fが回転し、入力軸21aの回転は出力軸21fに伝達される。
When transmitting the rotation of the
入力軸21aの回転を出力軸21fに伝達させない伝達遮断(クラッチ装置ON)の場合は、ソレノイド31cをOFFとして、内側サンギヤ21dの軸21gに固定されている第1の爪車31a1の係止爪装置31bによる係止を解除し、内側サンギヤ21dを回転自在に設定する。入力軸21aの回転により外側サンギヤ21bが回転して、遊星ギヤ21cは回転、内側サンギヤ21dも回転するが、キャリア21eはキャリア21eの中心軸である出力軸21fの負荷により回転が停止するので、キャリア21eの中心軸である出力軸21fは停止し、入力軸21aの回転は出力軸21fに伝達されない。
In the case of transmission interruption (clutch device ON) in which the rotation of the
次に、ラチェット機構31について説明する。通常のラチェット機構では、爪車が外力により駆動伝達方向に駆動されたときは係止爪装置の係止爪片が爪車から離脱し、爪車の外力による駆動伝達方向の駆動を許容、即ち駆動伝達方向には回転フリーとなる構成を備えている。しかし、本願発明では、駆動カムや給紙ローラの先回転を防止するため、爪車が外力により駆動回転方向に駆動されても、駆動伝達方向に回転フリーとならない構成を備える。
Next, the
図4は、ラチェット機構31の構成を説明する斜視図、図5及び図6はラチェット機構31の爪車と係止爪の関係を説明する正面図である。
4 is a perspective view for explaining the configuration of the
図4、図5及び図6に示すように、ラチェット機構31の爪車31aは、係止爪片を備えた第1の爪車31a1と、第1の爪車31a1の係止爪片とは係止方向が反対の係止爪片を備えた第2の爪車31a2とが、2枚重ねられて構成されている。第1の爪車31a1及び第2の爪車31a2の係止爪片は同一の係止爪装置31bに係止するように配置され、また、第1の爪車31a1は内側サンギヤ21dの軸21gに一体に固定され、第2の爪車31a2は第1の爪車31a1に摩擦接触させてある。
As shown in FIGS. 4, 5, and 6, the
なお、係止爪装置31bは、第1の爪車31a1の係止爪片と、これと係止方向が反対の係止爪片を備えた第2の爪車31a2との両方に係止できる係止爪を備えている。
The locking
第1の爪車31a1に摩擦接触させた第2の爪車31a2は、通常は第1の爪車31a1と共に回転するが、第2の爪車31a2に大きな負荷が加わったときは第1の爪車31a1とは独立に回転可能である。 The second claw wheel 31a2 that is brought into frictional contact with the first claw wheel 31a1 normally rotates together with the first claw wheel 31a1, but when a large load is applied to the second claw wheel 31a2, the first claw wheel 31a2 rotates. The vehicle 31a1 can rotate independently of the vehicle 31a1.
この構成により、給紙指令が出力されると、ソレノイド31cがONとなり、内側サンギヤ21dの軸21gに固定されている第1の爪車31a1の係止爪片は係止爪装置31bに係止され、内側サンギヤ21dは固定され、キャリア21eは回転する。キャリア21eの中心軸である出力軸21fは回転し、入力軸21aの回転は出力軸21fに伝達され、駆動カム13を回転させる。給紙トレイの積載板11はコイルばね14の付勢力により上昇し、積載板11上に積載された最上部の記録紙Pが給紙ローラ15に接触し、最上部の記録紙Pが給紙され、捌き台16を経て搬送ローラ17、18により図示しない画像形成部に搬送される(図5参照)。
With this configuration, when a paper feed command is output, the solenoid 31c is turned ON, and the locking claw piece of the first claw wheel 31a1 fixed to the
積載板11が上昇するとき、駆動カム13のカム面が積載板11の搬送方向の左右端部に設けられた従動カム12の先端により蹴られて矢印a方向に回転(先回転)しようとすると、駆動カム13を駆動する出力軸21fに固定されている第2の爪車31a2の係止爪片が係止爪装置31bに係止され、駆動カム13の蹴られによる矢印a方向回転(先回転)は阻止される(図6参照)。
When the
また、給紙指令が解除(給紙停止)されると、ソレノイド31cはOFFとなり、内側サンギヤ21dの軸21gに固定されている第1の爪車31a1の係止爪片が係止爪装置31bによる係止から解除され、内側サンギヤ21dは回転自在に設定される。入力軸21aの回転により外側サンギヤ21bが回転して、遊星ギヤ21cは回転、内側サンギヤ21dも回転するが、キャリア21eはキャリア21eの中心軸である出力軸21fの負荷により回転が停止するので、キャリア21eの中心軸である出力軸21fは停止し、駆動カム13は回転を停止し、給紙が停止される。
When the paper feed command is canceled (paper feed is stopped), the solenoid 31c is turned OFF, and the locking claw piece of the first claw wheel 31a1 fixed to the
前記第2の爪車31a2の係止爪片の回転軸に対する角度位置θ2は、前記第1の爪車31a1の隣接する係止爪片の回転軸に対する角度位置θ1よりも小さく設定するとよい。これにより、前記した駆動カム13の蹴られによる駆動カム13や給紙ローラ15の先回転により第1の爪車31a1が駆動回転方向に駆動されても、第2の爪車31a2が早期に回転を阻止することができる。
The angular position θ2 with respect to the rotation axis of the locking claw piece of the second claw wheel 31a2 may be set smaller than the angular position θ1 with respect to the rotation axis of the adjacent locking claw piece of the first claw wheel 31a1. Thereby, even if the first claw wheel 31a1 is driven in the driving rotation direction by the previous rotation of the driving
上記したラチェット機構を備えた給紙装置によれば、記録用紙を積載する積載板が上昇したとき、駆動カムが従動カムに衝突して生じる給紙ローラの給紙回転方向の先回転を防止又は抑制することができ、これらの動きが原因とされている衝撃音の発生やラチェット機構の爪飛びによる異音の発生を防止することができる。これにより、給紙トレイの積載板の従動カムが接触する駆動カムの接触面に摩擦係数の高い部材を張り付ける必要がなくなる。 According to the sheet feeding device having the ratchet mechanism described above, it is possible to prevent the rotation of the sheet feeding roller in the sheet feeding rotation direction caused by the drive cam colliding with the driven cam when the stacking plate on which the recording sheets are stacked rises or It is possible to suppress the occurrence of an impact sound caused by these movements and the generation of an abnormal sound due to the ratchet mechanism. This eliminates the need to attach a member having a high coefficient of friction to the contact surface of the drive cam with which the driven cam of the loading plate of the paper feed tray contacts.
また、上記したラチェット機構を備えた給紙装置は、例えば図7に示すような従来の画像形成装置の給紙装置に適用することができる。 Further, the sheet feeding device provided with the ratchet mechanism described above can be applied to a sheet feeding device of a conventional image forming apparatus as shown in FIG.
画像形成装置の給紙装置において、記録用紙を積載する積載板が上昇したときに生じる衝撃音の発生やラチェット機構の爪飛びによる異音の発生を防止できる給紙装置のクラッチ装置である。 In the sheet feeding device of the image forming apparatus, the clutch device of the sheet feeding device can prevent the generation of an impact sound that occurs when the stacking plate on which recording sheets are stacked rises and the generation of abnormal noise due to the ratchet mechanism.
10 給紙装置
11 積載板(給紙トレイの積載板)
11a 回転軸
12 従動カム
13 駆動カム
14 コイルばね
15 給紙ローラ
16 捌き台
17、18 搬送ローラ
19 駆動ギヤ
20 クラッチ装置
21 遊星歯車機構
21a 入力軸
21b 外側サンギヤ
21c 遊星ギヤ
21d 内側サンギヤ
21e キャリア
21f 出力軸
31 ラチェット機構
31a 爪車
31a1 第1の爪車
31a2 第2の爪車
31b 係止爪装置
31c ソレノイド
10
Claims (5)
前記クラッチ装置は、動力源に連結される入力軸と、給紙ローラに連結される出力軸と、前記入力軸と出力軸との間に配置された遊星歯車機構と、該遊星歯車機構の出力軸上に配置されたラチェット機構から構成され、
前記ラチェット機構は、前記出力軸上に固定された係止爪片を有する第1の爪車と、前記第1の爪車の係止爪片とは係止方向が反対の係止爪片を有し前記第1の爪車に摩擦接触する第2の爪車と、前記第1及び第2の爪車の係止爪片に係止する係止爪装置とを備えていること
を特徴とする給紙装置のクラッチ装置。 A clutch device of a paper feeding device that conveys a recording member to an image forming unit,
The clutch device includes an input shaft coupled to a power source, an output shaft coupled to a paper feed roller, a planetary gear mechanism disposed between the input shaft and the output shaft, and an output of the planetary gear mechanism Consists of a ratchet mechanism arranged on the shaft,
The ratchet mechanism includes a first claw wheel having a locking claw piece fixed on the output shaft, and a locking claw piece having a locking direction opposite to the locking claw piece of the first claw wheel. And a second claw wheel that frictionally contacts the first claw wheel, and a locking claw device that locks the locking claw piece of the first and second claw wheels. The clutch device of the paper feeding device.
を特徴とする請求項1に記載の給紙装置のクラッチ装置。 The sheet feeding device according to claim 1, wherein the second claw wheel is in frictional contact with the first claw wheel, and the second claw wheel is rotatable independently of the first claw wheel. Device clutch device.
を特徴とする請求項1に記載の給紙装置のクラッチ装置。 The locking claw device is set to a locking position and a locking release position on the locking claw pieces of the first and second claw wheels by a solenoid that operates in response to a paper feed command. Item 2. A clutch device for a sheet feeding device according to Item 1.
を特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の給紙装置のクラッチ装置。 The angular position θ2 with respect to the rotation axis of the adjacent claw piece adjacent to the second claw wheel is set smaller than the angular position θ1 with respect to the rotation axis of the adjacent claw piece adjacent to the first claw wheel. The clutch device for a paper feeding device according to any one of claims 1 to 3.
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