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JP4612883B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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JP4612883B2
JP4612883B2 JP2005290534A JP2005290534A JP4612883B2 JP 4612883 B2 JP4612883 B2 JP 4612883B2 JP 2005290534 A JP2005290534 A JP 2005290534A JP 2005290534 A JP2005290534 A JP 2005290534A JP 4612883 B2 JP4612883 B2 JP 4612883B2
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Description

本発明は、画像形成装置に関し、特にシートを収納するシート収納手段を着脱可能に装着するようにしたものに関する。
従来の画像形成装置においては、シートを収納するシート収納手段を装置本体に着脱自在に装着するようにしたものがある。そして、このような画像形成装置では、画像形成時、シート収納手段である給紙カセットに収納されたシートを順次画像形成部へ搬送し、画像形成部においてシートへの画像記録を行っている。
ところで、この給紙カセットは、例えばシート充填のため、又はシートサイズの変更のため着脱されるが、シートを充填した後、装着動作を行うと、シート充填後の給紙カセットは重いためユーザーに大きな負担を与える。また、給紙カセットが重い場合、装着の際、力を入れすぎると装着方向の勢いが付くため、装着時に衝撃が生じ、この衝撃により充填されたシートの位置がズレたり又は給紙カセットが破損するという問題がある。
ここで、このような問題を解決する手段として、例えば給紙カセットの挿入が検知されると、駆動手段により給紙カセットを引き込む引き込み部材を駆動し、給紙カセットを自動引き込みするようにしたものがある。これにより、ユーザーに給紙カセットの挿入操作を行わせないようにしている(例えば、特許文献1参照。)。
しかし、このように給紙カセットを自動引き込みする方法では、装置本体に対し電力が供給されない状態では自動引き込みを行うことができない。したがって、このような非電力供給時にも自動引き込みを行うためには駆動電力を貯蓄するチャージ手段が必要となり、装置が非常に複雑となっていた。
そこで、この電力による駆動手段を用いた給紙カセット自動引き込み方法に対し、電力を必要としないバネを用いた構成の機械式の給紙カセット引き込み方法が存在している。
ここで、このような機械式の給紙カセット自動搬送機構では、図10に示すように給紙カセット52の裏側に係止ピン102を設け、この係止ピン102を図11に示す装置本体51の収納部1Bの内部に設けられた引き込み装置101に係止させるものである。
そして、給紙カセット52を装置本体51の収納部1Bに挿入移動させると、給紙カセット52の係止ピン102が引き込み装置101に係止され、この後、引き込み装置101により給紙カセット52が給紙位置まで引き込まれるようになっている。
なお、この引き込み装置101は、図11に示すように係止ピン102を係止し、揺動軸107を中心に揺動可能に構成されたアーム106を備えている。なお、このアーム106の揺動端部には係止ピン102を掴むための掴み溝106aが形成されている。また、装置本体51に設けられた軸110及びアーム106側に設けられた軸109との間に掛けられたトグルバネ108を備えている。
このトグルバネ108は、バネ力の作用方向が中立点を境にある方向から反対方向に反転するようになっており、このトグルバネ108は給紙カセットがシート補給位置にある際は中立点付近の中立点より位相の少しずれた位置で待機している。そして、給紙カセットが挿入移動されてくると、中立点を超えてバネの収縮力により引き込み力を発生するようになっている。
ここで、このようにトグルバネ108が引き込み力を発生することにより、給紙カセット挿入時のユーザーの負担を軽くする。また、トグルバネ108のバネ力や引き込み位置を調整することにより、カセット挿入時のシートの位置ズレや破損といった問題を解決している。
特開平2−198925号公報
ところで、このような従来の画像形成装置において、給紙カセット52を、係止ピン102を介して引き込む際、アーム106が揺動する。これに対し、ガイド111に形成された溝111aより構成される係止ピン102の移動経路は給紙カセット52の挿入方向に直線的に延びているため、係止ピン102は直線的にガイドされるようになっている。
ここで、図12の(a)に示すように係止ピン102が溝111aに沿って直線的にガイドされる場合、給紙カセット52が引っ張り込まれるに従い、係止ピン102に力を伝達しているアーム上のモーメント作用点の位置が刻々と変化する。そして、溝111aの終盤域では、図12の(b)に示すように、それまではアーム106の掴み溝106aの形状によりアーム106の軸107に近づくように移動していた係止ピン102に対するモーメントの作用点が、軸107より離れる方向に移動する。
そして、このようにモーメントの作用点がアーム106の揺動中心である軸107より離れる方向に移動すると、給紙カセット52を引き込むための搬送力が弱くなる。さらに、バネを利用して給紙カセット52の収納を検知する検知センサ等のバネ要素等により給紙カセット52の搬送抵抗が増大する部分においては、搬送力が不足し、給紙カセット52を確実に所望の位置まで引き込むことができなくなるといった問題があった。
なお、このような搬送力の不足を引き起こさないためには強いトグルバネ108を使用すれば良いが、この場合、給紙カセット52を引き出す際、トグルバネ108の引き戻しに必要となる操作力が大きくなるため、ユーザビリティの低下を招くという問題があった。
そこで、本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、ユーザビリティの低下を招くことなく、給紙カセット(シート収納手段)を確実に引き込むことのできる画像形成装置を提供することを目的とするものである。
本発明は、シートを収納するシート収納手段を装置本体に設けられた収容部の給紙位置に着脱可能に装着する画像形成装置において、前記シート収納手段に設けられた係止部と、前記収容部に、軸を中心に揺動自在に設けられ、前記収容部に装着される前記シート収納手段前記係止部係止する引き込み手段と、前記シート収納手段の前記給紙位置への装着途中で、前記引き込み手段が前記係止部と係止して所定位置まで揺動した後に、前記シート収納手段を前記給紙位置に引き込むように前記引き込み手段を揺動させるトグル機構と、前記引き込み手段が前記トグル機構により揺動して前記シート収納手段を引き込む際、前記係止部の引き込み方向の移動を案内する溝を有するガイド手段と、を備え、前記トグル機構は、前記引き込み手段における前記係止部と係止する側に一端が支持され、他端が前記引き込み手段の揺動中心の前記軸に関して反対側に配置されている軸に支持されている引張りバネを有し、前記ガイド手段の溝を、前記シート収納手段の装着方向と平行な直線部と、前記直線部から装着方向下流側に伸び、前記引き込み手段の揺動支点の方向に湾曲した湾曲部とにより構成することを特徴とするものである。
本発明のように、シート収納手段を引き込む際、ガイド手段に設けられた溝によりシート収納手段に設けられた係止部の引き込み方向の移動を案内する。そして、このガイド手段の溝の、カセット挿入方向に平行な直線部の装着方向下流側に引き込み手段の揺動支点の方向に湾曲した湾曲部を設けることにより、バネ圧を上げることなく、搬送抵抗が増す部分における搬送力を増大させることができる。これにより、ユーザビリティの低下を招くことなく、シート収納手段を確実に引き込むことができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるレーザビームプリンタ(LBP)の概略構成を示す図である。
図1において、1はレーザビームプリンタ本体(以下、プリンタ本体という)であり、このプリンタ本体1は、画像形成部1Aを備えており、下方にはカセットペディスタル50が設けられている。
ここで、画像形成部1Aは、電子写真方式により画像形成を行うものであり、トナー像を形成する感光体ドラム7a、感光体ドラム7a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9などを備えている。なお、7は、感光体ドラム7a、帯電器7b、現像スリーブ7c、クリーナ7dを備えたプロセスカートリッジである。
そして、このような構成の画像形成部1Aにおいて、画像形成動作が開始されると、まずレーザ露光装置8により画像信号に応じたレーザ光が感光体ドラム7aに照射され、感光体ドラム上に潜像が形成される。次に、この潜像をプロセスカートリッジ7に収納されたトナーで現像することにより、感光体ドラム上にトナー画像(可視像)が形成される。
また、このようなトナー画像形成動作に並行してプリンタ本体1に設けられている給紙カセット2から、或はカセットペディスタル50に設けられている給紙カセット52からシートSが給送される。そして、このシートSは、搬送ローラ5及びレジストローラ対6によって感光体ドラム7aに形成された画像と同期をとって感光体ドラム7aと転写ローラ9とにより構成される転写部に搬送される。この後、この転写部において、転写ローラ9へバイアスを印加することによってトナー画像がシートSへ転写されるようになっている。
なお、このようなトナー画像が転写されたシートSは、この後、定着手段10へ搬送され、この定着手段10において加圧・加熱されることによりトナー画像が定着され、さらにこの後、排出ローラ11によって装置上部の排出部12へ排出される。
ところで、カセットペディスタル50は、複数の(本実施の形態においては、3つの)給紙カセット52(52a,52b,52c)と、それぞれの給紙カセット内のシートSを送り出すピックアップローラ53(53a,53b,53c)とを備えている。なお、3つの給紙カセット52は、様々なサイズ・坪量のシートを積載給紙可能に構成されている。また、カセットペディスタル50は、プリンタ本体1の載置台を兼用しており、プリンタ本体1を載せた状態での移動を考慮して下面四箇所にキャスタ59が取り付けられている。
このカセットペディスタル50は、プリンタ本体1から給送信号を受け取ると、その給送信号に適したシートSを積載した給紙カセット52を選択し、選択された給紙カセット52からピックアップローラ53によりシートSを給送するようにしている。なお、このようにピックアップローラ53により送り出されたシートSは、リタードローラ対54(54a,54b,54c)により1枚ずつ分離された後、搬送ローラ56(56a,56b,56c)によりプリンタ本体1に送り込まれる。
ここで、既述した図10に示すように、給紙カセット52の背面には給紙カセット52をカセットペディスタル内に挿入する際、既述した図11に示す引き込み装置101が掴むための係止部である係止ピン102が設けられている。なお、この係止ピン102は、ピン保持アーム103により保持されている。
なお、この係止ピン102を保持するピン保持アーム103は、軸105を介して給紙カセット52に対して左右方向(装着方向と交差する方向)に回動可能となっている。これにより、係止ピン102は左右の動きが拘束されないフローティング状態となっている。
そして、この給紙カセット52は、既述した図11に示す、カセットペディスタル50の収納部1Bの内壁に対向して設けられたスライドガイド104に沿って収納部1Bに挿入されるようになっている。なお、この給紙カセット52の挿入操作はユーザーにより行われる。
この挿入操作により給紙カセット52の背面に取り付けられた係止ピン102が収納部1Bの後側板に取り付けられた引き込み装置101の位置まで到達すると、引き込み装置101により係止ピン102が係止される。この後、係止ピン102は引き込み装置101により引っ張り込まれ、給紙カセット52は所定の給紙位置まで引き込まれる。
なお、この引き込み装置101は、図2及び図3に示すように、係止ピン102を掴み、係止ピン102を介して給紙カセット52を引き込む揺動可能な引き込み手段であるアーム106と、アーム106の揺動中心となる軸107とを備えている。また、アーム106と連結していて、その収縮力によりアーム106に回転モーメントを発生させ、給紙カセット52を引き込む力を引き出しているバネであるトグルバネ108を備えている。
さらに、アーム106とトグルバネ108を連結するアーム上の軸109と、トグルバネ108の揺動中心となる軸110と、係止ピン102を案内する溝であるガイド溝111aを有するガイド手段であるガイド部材111等により構成されている。なお、アーム106の一方の端部には係止ピン102を掴むための掴み溝106aが形成されている。
次に、このように構成された引き込み装置101における給紙カセット52の引き込み動作について説明する。
給紙カセット52がユーザーの操作によりカセットペディスタル50の収容部1B(図11参照)に挿入(装着)されると、係止ピン102が、まず図4の(a)に示す位置まで達する。この後、係止ピン102はガイド部材111に誘導され、図4の(b)に示すように、アーム106の一端部に形成された掴み溝106aに進入する。これにより、アーム106が係止ピン102を掴む状態となる。
次に、この状態より更に給紙カセット52が挿入されると、係止ピン102はアーム106を押圧しながら、掴み溝108aの奥に徐々に移動する。そして、このように係止ピン102によって押圧されることにより、アーム106は揺動支点である軸107を支点として揺動し、さらにこのアーム106の揺動により軸109が挿入方向に移動する。
なお、図4において、120は引き込み装置101の基部121に設けられた円弧状のラックギアであり、このラックギア120と、既述した図2に示すようにアーム106の底部に設けられたロータリーダンパ122が噛合している。
このように軸109が移動すると、やがて図5の(a)に示すようにアーム106の位置が、軸110、軸109、軸107が一直線上に並ぶ、所定の揺動位置であるアーム106に回転(揺動)モーメントがかからないトグル機構の中立点の位置となる。
次に、この位置に達した後、更に給紙カセット52が挿入されると、トグル機構の中立の位置関係がくずれるようになる。これにより、この後、アーム106はトグルバネ108の収縮力により軸107を支点として揺動を始め、その回転モーメントによる作用力を受ける係止ピン102は、ガイド溝111aに沿って引き込まれていく。つまり、トグル機構の中立の位置関係がくずれると、係止ピン102はトグルバネ108の収縮力によりガイド溝111aに沿って引き込まれていく。
このとき、ラックギア120にロータリーダンパ122を噛合させているため、ロータリーダンパ122のダンパ作用により、アーム106はトグルバネ108により急激に回転されるのが防止され、ゆっくりと円滑に移動する。これにより、給紙カセット52やプリンタ本体1等に衝撃力を与えることがなくなる。
なお、本実施の形態において、ガイド溝111aは、例えば図4に示すように、給紙カセット52の装着方向と平行な直線部111a1と、この直線部111a1の装着方向下流側に設けられ、軸107の方向に湾曲した湾曲部111a2とにより構成されている。
ここで、図5の(b)までの引き込みではトグル機構の性質上、アーム106が揺動すると、トグルバネ108の収縮によりアーム揺動方向成分が増すため、回転モーメントが増大する。さらに係止ピン102がガイド溝111aの直線部分111a1に沿って直線的に移動すると、係止ピン102は掴み溝106aの奥側に向かって相対的に移動する。このため、アーム106上の回転モーメントの作用点位置がアーム106の揺動中心である軸107に接近する方向に動き、作用力が大きくなるため引き込み力は増大していく。
ところで、図5の(b)から図6で示す位置までの給紙カセット引き込み区間終盤域での引き込みの際、係止ピン102を真直ぐに引き込んだ場合、既述したように回転モーメントの作用点はアーム106の軸107から遠ざかり、搬送力が低下する。
そこで、本実施の形態において、引き込み区間終盤域におけるガイド溝111aの形状をアーム106の軸107を中心とする円弧状としている。これにより、係止ピン102に作用する回転モーメントの作用点が軸107から遠ざからないように係止ピン102をガイドすることができ、給紙カセット52を滑らかにカセットペディスタル50に挿入装着することができる。なお、本実施の形態では湾曲部111a2をアーム106の揺動支点である軸107を中心とする円弧状にしているが、回転モーメントが大幅に低下しないレベルであれば円弧状に限定されるものではない。
この結果、図7のbで示したように、引き込み力の低下を防ぐことができる。なお、図7のaは、モーメントの作用点がアーム106の回転中心である軸107より離れる方向に移動した場合の引き込み力を表しており、この場合、給紙カセットを引き込むための搬送力が弱くなる。
このように、給紙カセット52を引き込む際、ガイド溝111aの直線部111a1の装着方向下流側に、アーム106の軸107の方向に湾曲した湾曲部111a2を設けることにより、給紙カセット52の搬送力低下を防ぐことができる。この結果、この区間における搬送抵抗の増加に対しても十分な搬送力を確保することができる。
これにより、トグルバネ108のバネ圧を上げることなく、搬送抵抗が増す部分において搬送力を増大させることができ、給紙カセット52を確実に引き込むことができる。さらに、ガイド溝111aの湾曲部111a2の円弧形状の中心をアーム106の軸107と同一とすることにより、ガイド部材111と係止ピン102との摺動摩擦が大幅に低減され、効率的に給紙カセット52を引き込むことができる。
さらに、効率的な力の伝達により不要にトグルバネ108を強くする必要もなくなるので、給紙カセット52をユーザーが引き出す時のユーザビリティの低下を招くこともない。
ここで、給紙カセット52が引き出された状態でカセットペディスタル50に振動や衝撃が加わる場合がある。そして、このように振動や衝撃が加わると、その振動や衝撃がアーム106に伝わり、アーム106が、給紙カセット52が挿入されていないにもかかわらず、トグルバネ108の中立点を超えてカセット引き込み方向に移動してしまう。
この場合、アーム106が係止ピン102を係止する本来あるべきホームポジションにないため、給紙カセット52を挿入する際に給紙カセット52の引き込み動作が行われない。さらに、給紙カセット52の係止ピン102と、アーム106とが干渉し、給紙カセット52を給紙位置まで挿入できないおそれがある。
なお、振動や衝撃によってアーム106が動かないようアーム106のホームポジションをトグルバネ108の中立点から大きく位相を離した位置とした場合、挿入方向とは反対側に力が大きく働いてしまうためカセット挿入時のユーザビリティが悪化してしまう。さらに、このような対策を行ったとしてもカセット引き出し時に、不意にアーム106を押したりした場合には対応できず、既述したように給紙カセット52が給紙位置まで挿入できない状態になってしまう。
そこで、このようにアーム106がホームポジションから外れた場合に、アーム106をホームポジションに戻すための復帰手段が設けられており、この復帰手段について説明する。
本実施の形態において、図3及び図8に示すように引き込み装置101は、カバー112によって覆われている。ここで、このカバー112のカセットペディスタル50の収容部入り口側の側面には、後述する押圧部材としてのドライバDなどの棒状の部材が挿入できる程度の幅及び高さを有した開口部113が形成されている。
なお、この開口部113は、後述する図9に示すようにアーム106の掴み溝106aが設けられた端部と軸107をはさんで反対側の端部(以下、他端部という)の側壁に臨む位置に形成されている。そして、この開口部113から細い棒状の押圧部材を挿入すると、この押圧部材が、このアーム106の他端部の側壁に圧接するようになっている。また、アーム106の他端部の側壁には、ドライバDの先端が入り込む穴114が形成されている。なお、この穴114と開口部113とにより復帰手段が構成される。
ここで、アーム106がホームポジションから外れた場合には、図9の(a)に示すようにドライバDを、カセットペディスタル正面から開口部113に挿入し、アーム106の他端部を矢印A方向に押圧するようにする。これにより、アーム106は、図9の(b)に示すように矢印B方向に揺動し、通常のホームポジションに復帰することができる。
なお、ドライバDを開口部113から挿入した際、このドライバDの先端は保持部であるアーム106に形成された穴114に入り込むことにより保持されるので、ドライバDはアーム106の表面で滑ることなく、確実にアーム106をホームポジションの方向に揺動させることができる。
このように、給紙カセット52が未装着の状態のとき、アーム106がホームポジションにない場合には、アーム106の他端部を押圧することにより、ホームポジションに戻すことができる。
この結果、振動、衝撃等により引き込み装置101が給紙カセット52を引き込むことができなくなった場合でも、ユーザーやサービスマン等が引き込み装置101を外すことなくドライバ等の一般的な工具によって簡単に復帰させることができる。これにより、ユーザビリティの低下を招くことなく、給紙カセット52を確実に引き込むことができる。
なお、これまでの説明においては、カセットペディスタル50に引き込み装置101を設けた場合について説明したがレーザビームプリンタ本体1に、本実施の形態に係る引き込み装置101を設けても良い。そして、このようにレーザビームプリンタ本体1に引き込み装置101を設けることにより、レーザビームプリンタ本体1に給紙カセット2を装着する際にも、同様の効果を得ることができる。
本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例であるレーザビームプリンタ(LBP)の概略構成を示す図。 上記レーザビームプリンタに設けられた引き込み装置を説明する斜視図。 上記引き込み装置の構成を説明する斜視図。 上記引き込み装置の給紙カセット引き込み動作を説明する第1の図。 上記引き込み装置の給紙カセット引き込み動作を説明する第2の図。 上記引き込み装置の給紙カセット引き込み動作を説明する第3の図。 上記引き込み装置と従来の引き込み装置による搬送力(引き込み力)を比較した図。 上記引き込み装置のアーム及びカバーの構成を説明する斜視図。 上記アームをホームポジションに戻す操作を説明する図。 上記給紙カセットの斜視図。 上記給紙カセットが引き出された状態を示す斜視図。 従来の引き込み装置の給紙カセット引き込み動作を説明する図。
符号の説明
1 レーザビームプリンタ本体
1A 画像形成部
1B 収納部
2,52 給紙カセット
50 カセットペディスタル
101 引き込み装置
102 係止ピン
103 ピン保持アーム
106 アーム
106a 掴み溝
107 軸
108 トグルバネ
111 ガイド
111a ガイド溝
111a1 直線部
111a2 湾曲部
112 カバー
113 開口部
114 穴
D ドライバ
S シート

Claims (7)

  1. シートを収納するシート収納手段を装置本体に設けられた収容部の給紙位置に着脱可能に装着する画像形成装置において、
    前記シート収納手段に設けられた係止部と、
    前記収容部に、軸を中心に揺動自在に設けられ、前記収容部に装着される前記シート収納手段前記係止部係止する引き込み手段と、
    前記シート収納手段の前記給紙位置への装着途中で、前記引き込み手段が前記係止部と係止して所定位置まで揺動した後に、前記シート収納手段を前記給紙位置に引き込むように前記引き込み手段を揺動させるトグル機構と、
    前記引き込み手段が前記トグル機構により揺動して前記シート収納手段を引き込む際、前記係止部の引き込み方向の移動を案内する溝を有するガイド手段と、
    を備え、
    前記トグル機構は、前記引き込み手段における前記係止部と係止する側に一端が支持され、他端が前記引き込み手段の揺動中心の前記軸に関して反対側に配置されている軸に支持されている引張りバネを有し、前記ガイド手段の溝を、前記シート収納手段の装着方向と平行な直線部と、前記直線部から装着方向下流側に伸び、前記引き込み手段の揺動支点の方向に湾曲した湾曲部とにより構成することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記湾曲部を、前記引き込み手段の揺動支点を中心とする円弧状に形成したことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記引き込み手段に、前記引き込み手段が前記トグル機構により前記シート収納手段を前記給紙位置に引き込む際に、前記トグル機構の前記引張りバネによる急激な回転を防止するためのロータリーダンパを設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
  4. 前記係止部を前記シート収納手段の装着方向と交差する方向に揺動可能としたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  5. 前記シート収納手段が未装着の状態のとき、前記引き込み手段が前記係止部を係止するホームポジションにない場合には、前記引き込み手段を前記ホームポジションに戻す方向に揺動させるための復帰手段を有することを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  6. 前記復帰手段は、押圧部材が、前記引き込み手段の前記係止部を係止する端部と反対側の端部を押圧できるようにするための保持部を有することを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
  7. 前記引き込み手段を覆うカバーと、
    前記カバーの前記引き込み手段の前記係止部を係止する端部と前記揺動支点をはさんで反対側の端部に臨む位置に設けられた開口部と、
    前記引き込み手段が前記ホームポジションにない場合に、前記引き込み手段を前記ホームポジションに戻す方向に揺動させるよう前記開口部から前記押圧部材を挿入し、前記引き込み手段の反対側の端部に設けられている前記保持部を押圧することを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
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