JP5867900B2 - 給紙装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、給紙装置およびこれを有する画像形成装置に関する。

画像形成装置において、画像を形成するための用紙が複数枚積載された用紙トレイから、用紙を一枚ずつ分離して送り出す給紙装置が知られている。給紙装置は、用紙トレイからピックアップされた用紙を搬送するフィードローラや、フィードローラを経た用紙を搬送方向下流側に向けて搬送する搬送ローラ（グリップローラともいう）などを有している。給紙装置を駆動させるためには、フィードローラを駆動する駆動系と搬送ローラを駆動する駆動系の２系統が必要である。

このような２系統の駆動系を確保するため、フィードローラと搬送ローラとを別の駆動源で駆動することが考えられる。しかし、１つの用紙トレイに対して少なくとも２個の駆動源が必要となるため、複数の用紙トレイを有する画像形成装置においては、駆動源の数が多くなり、コストアップや駆動系のスペースの増大などといった問題が発生する。そのため、一つの用紙トレイに対して一つの駆動源を設け、用紙の搬送途中で駆動源の駆動方向を切り替えることにより、フィードローラと搬送ローラとを駆動することが提案されている。

正逆方向に回転可能な駆動モータを用いる用紙供給装置としては、特開２００８−２３９３４３号公報（特許文献１）、および特許第３７８２７２１号公報（特許文献２）などが知られている。

上記特許文献１には、正逆回転可能なモータを用いて、給紙ローラと搬送ローラの駆動を制御することが記載されている。これは、モータの正転により給紙ローラおよび搬送ローラを駆動し、逆転により搬送ローラのみを駆動するものである。具体的には、給紙開始時にモータを正転駆動させ、シート（用紙）先端がレジストローラのニップ部に到達したことをセンサで検出すると、モータを停止させる。所定時間経過後にレジストローラの回転と同期してモータを逆転駆動させ、搬送ローラのみを駆動する。

また、２段目（下側）の給紙カセットからの給紙の際には、シートが上記ニップ部に到達するまでは、１段目（上側）の給紙カセットの第一モータを逆転駆動し、２段目の給紙カセットの第二モータを正転駆動する。シートがニップ部に到達すると、上記と同様に、第二モータを逆転駆動し、第一モータと第二モータとを共に逆転駆動する。なお、サイズの小さいシートの場合は、シートの連送り（重送）防止のため、第二モータは一旦停止した後に、逆転駆動する。

特許文献２に記載の給紙装置には、１つの正逆回転可能なモータにより、フィードローラ、分離ローラ、搬送ローラを駆動することが記載されている。具体的には、モータの正転方向の回転でフィードローラ、分離ローラ、および搬送ローラが共に回転駆動され、逆転方向の回転により、分離ローラと搬送ローラとが回転駆動される。なお、モータの正転逆転の切り替えは、搬送ローラの下流側に設けられたセンサにより用紙の先端を検知したタイミングで行われている。

また、複数の給紙装置が設けられている場合は、上部の給紙ユニットのモータを逆転駆動させ、例えば最下段の給紙ユニットから給紙する際には、給紙対象である最下段の給紙ユニットにおける駆動を、用紙の搬送途中で正転から逆転に切り替えるようにしている。

このように、給紙中に駆動モータの回転方向を切り替える場合は、駆動モータを減速させて停止させた後に反転させて加速する必要があり、これら一連の過程でタイムロスが発生する。また、噛み合ったギヤ間にバックラッシが存在するため、この種のタイムロスはさらに増大する。そのため、さらなる高速処理化を図るには限界がある。また、急激な反転に伴い、駆動系への負荷が増大するという問題もある。

そこで、本発明は、コンパクトでありながら、給紙時のタイムロスを削減して高速処理化を可能とし、かつ駆動系への負荷を軽減できる給紙装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、一対の給紙ユニットを備え、各給紙ユニットが、用紙を収納する用紙トレイと、用紙トレイから用紙をピックアップするピックアップローラと、ピックアップされた用紙を送り出すフィードローラと、フィードローラに圧接し、トルクリミッタを介して用紙を用紙トレイに戻す方向に駆動される分離ローラと、フィードローラに送り出された用紙を搬送する搬送ローラとを有する給紙装置において、各給紙ユニットに、正逆方向に駆動方向を切り替え可能な駆動源を一つずつ設け、各駆動源が、その正転時にトルク伝達機構を介して自給紙ユニットのフィードローラを駆動し、その逆転時に他のトルク伝達機構を介して他給紙ユニットの搬送ローラを駆動するものであり、
何れか一方の給紙ユニットによる給紙時に、当該給紙ユニットのフィードローラが当該給紙ユニットの駆動源の正転により駆動され、かつ当該給紙ユニットの搬送ローラが他方の給紙ユニットの駆動源の逆転により駆動されることを特徴とする。

ここで、「自給紙ユニット」は、駆動源が装備されている給紙ユニットを意味する。「他の給紙ユニット」は、駆動原が装備されている給紙ユニット以外の給紙ユニットを意味する。

本発明によれば、一対の給紙ユニットの各駆動源が、その正転時に自己の給紙ユニットのフィードローラを駆動し、その逆転時に他の給紙ユニットの搬送ローラを駆動するので、一方の給紙ユニットで給紙する際には、該給紙ユニットの駆動源でフィードローラを駆動し、他の給紙ユニットの駆動源で搬送ローラを駆動することができる。そのため、各給紙ユニットに一つの駆動源を配置した構成でも、両駆動源の個別制御により、フィードローラと搬送ローラの回転制御を独立して行うことが可能となる。これにより、用紙がフィードローラから搬送ローラに移行するまでの間は搬送ローラを常時駆動することが可能となり、搬送ローラを駆動する駆動源の反転動作（正転→停止→逆転）が不要となる。また、フィードローラを駆動する駆動源は所定タイミングで停止させるだけでよく、その後に逆転させる必要はない。そのため、駆動源の停止・反転に伴うタイムロスを少なくして高速処理化を図ることができ、かつ駆動系が受ける負荷を小さくすることもできる。

本発明の一実施形態にかかる画像形成装置を示す断面図である。 図１の画像形成装置における給紙部の概略を示す側面図である。 （ａ）は、駆動源の正転時における給紙機構の動作を概略的に示す側面図であり、同図（ｂ）は、駆動源の逆転時における給紙機構の動作を概略的に示す側面図である。 （ａ）は、本発明の給紙装置で上段給紙を行う際の給紙工程の前半を概略的に示す側面図であり、同図（ｂ）は、同じく給紙工程の後半を概略的に示す側面図である。 （ａ）は、本発明の給紙装置で下段給紙を行う際の給紙工程の前半を概略的に示す側面図であり、同図（ｂ）は、同じく給紙工程の後半を概略的に示す側面図である。 本発明の給紙装置を概略的に示す正面図である。 給紙装置における給紙ユニットの着脱作業を示す斜視図である。 従来機構における駆動源のＰＰＳを示す図である。 本発明における駆動源のＰＰＳを示す図である。

以下、添付の図面に基づき、本発明について説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる画像形成装置である。

図１に示すように、モノクロ電子写真装置等からなる画像形成装置Ａは、原稿読み取り部１、画像形成部２、給紙部３などにより構成される。

原稿読み取り部１は、画像形成装置Ａの最上部に位置しており、複数の原稿を一枚ずつ供給する原稿供給手段１１と、供給された原稿の画像を読み取る原稿読み取り手段（図示せず）などから構成される。

原稿供給手段１１は、複数の原稿を載置する原稿載置台、載置された原稿を一枚ずつ分離して供給し、原稿の読み取りが完了した後、原稿排出部に搬送する複数の搬送ローラや搬送される原稿をガイドするガイド部材などを有する。原稿読み取り手段は、搬送された原稿が読み取り面を下にして停止するコンタクトガラスと、コンタクトガラスに対向した位置において、規定の方向に往復移動して原稿の画像を読み取る読み取りユニットなどを有する。

また、画像形成部２は、図示しない書き込み部、作像部２１、定着部２２、搬送路２３、および排出部２４などから構成される。

書き込み部は、画像形成部２の上部に位置しており、例えばレーザ光などの光を発光する光源や各種光学系より構成される。具体的には、原稿読み取り部１において読み取られた画像に基づいて作成された画像データの光を、後述する作像部２１の感光体ドラム２１１に向けて照射することで、感光体ドラム２１１の表面を露光するものである。

作像部２１は、書き込み部の下方に位置しており、画像形成装置Ａに対して着脱可能に構成された作像ユニットを備える。作像ユニットは、表面上に現像剤としての黒色のトナーを担持可能な感光体ドラム２１１と、感光体ドラム２１１の表面を一様に帯電させる帯電ローラと、感光体ドラム２１１の表面にトナーを供給する現像機と、感光体ドラム２１１の表面をクリーニングするための感光体クリーニングブレードなどで構成される。また、感光体ドラム２１１に対して用紙Ｐが搬送される搬送路を挟んだ対向位置には、転写手段としての転写ローラ２１２が配置される。転写ローラ２１２は感光体ドラム２１１を押圧しており、感光体ドラム２１１と転写ローラとの間に転写ニップが形成される。

定着部２２は、転写ニップよりも用紙Ｐの搬送方向下流側に位置しており、図示しない加熱源によって加熱される定着ローラ、その定着ローラを加圧可能な加圧ローラからなる定着ローラ対２２１などを有する。

搬送路２３は、給紙部３から搬出された用紙Ｐを搬送する搬送経路であり、一対のレジストローラ対２３１の他、後述する排出部２４に至るまで、図示しない搬送ローラ対が搬送路２３の途中に適宜配置されている。また、定着部２２の搬送方向下流側には、リバース機構２３２が設けられている。リバース機構２３２は、図示しない複数の搬送ローラにより、排出部２４から排出する用紙Ｐの表裏を反転させる反転手段と、用紙Ｐの両面に画像を形成するために、反転させた後、再度画像形成部２に搬送する搬送手段とを有している。

排出部２４は、搬送路２３の最下流に設けられ、用紙Ｐを画像形成装置Ａの外部へ排出する一対の排紙ローラ対２４１と、排出された用紙Ｐを積載するための排紙トレイ２４２とが配設されている。

さらに、給紙部３は、画像形成装置Ａの下部に位置しており、上下方向の複数段（図示では４段）に配置された給紙ユニット３０を備える。各給紙ユニット３０は、複数の用紙Ｐを積載して収容する用紙トレイ３１、および用紙トレイ３１から用紙Ｐをピックアップして搬送路２３に搬出する給紙機構３２を有する。

以下、図１を参照して上記画像形成装置Ａの基本的動作を説明する。

画像形成装置Ａにおいて、画像形成を行うにあたり、まずは原稿の画像の読み取りを行う。複数枚の原稿を原稿供給手段１１の原稿載置台に載置して、図示しない開始ボタンを押すことにより、原稿の読み取りおよび画像形成を開始する。読み取りを行う一枚目の原稿が、原稿搬送手段により、コンタクトガラス上に搬送され、原稿読み取り手段により読取られた後、原稿排出部に排出される。なお、原稿が冊子などの場合には、直接コンタクトガラス上に原稿を載置して一頁ずつ読み取りを行ってもよい。

次に、画像形成部２において画像の形成が開始される。作像ユニットの感光体ドラム２１１が、図示しない駆動装置によって図の反時計回りに回転駆動され、感光体ドラム２１１の表面が帯電ローラにより所定の極性に一様に帯電される。帯電された感光体ドラム２１１の表面には、形成する画像のレーザ光が書き込み部から照射されて、感光体ドラム２１１の表面に静電潜像が形成される。このとき、感光体ドラム２１１に露光される画像情報は原稿読み取り機構によって読み取られた画像情報である。このように感光体ドラム２１１上に形成された静電潜像に、現像機から黒色のトナーが供給されることにより、静電潜像は顕像であるトナー画像（現像剤像）として可視像化される。

一方、画像の形成が開始されると、画像形成装置Ａの下部では、給紙部３のいずれかの給紙ユニット３０の用紙トレイ３１から用紙Ｐが搬送路２３に送り出される。搬送路２３に送り出された用紙Ｐは、レジストローラ対２３１により、所定のタイミングで転写ニップに搬送され、トナー画像が転写される。このとき転写ローラ２１２には、感光体ドラム２１１上のトナー画像のトナー帯電極性とは逆極性の転写電圧が印加されているため、転写ニップには転写電界が形成される。そして、この転写電界によって、感光体ドラム２１１上のトナー画像が用紙Ｐ上に転写される。

その後、感光体ドラム２１１の表面に付着している残留トナーが感光体クリーニングブレードで除去され、次いで、除電装置で除電されることにより、その表面電位が初期化されて次の画像形成に備えられる。なお、除去された残留トナーは、図示しないスクリューや廃トナー移送ホースなどにより廃トナー収容器へ搬送されて回収される。

トナー画像が転写された用紙Ｐは、定着部２２へと搬送され、加熱されている定着ローラと加圧ローラとからなる定着ローラ対２２１により加熱および加圧されることによって、トナー画像が用紙Ｐに定着される。そして、トナー画像が定着された用紙Ｐは、定着ローラ対２２１から分離される。さらに、図示しない搬送ローラ対で搬送されて、排出部２４において排紙ローラ対２４１により画像形成装置Ａから排出され、排紙トレイ２４２に積載される。

続いて、図２に基づいて、給紙部３の詳細について説明する。図２は給紙部３の概略構成を示す側面図である。図２に示すように、本実施形態において、給紙部３には、上下方向に積み重ねた４段の給紙ユニット３０が設けられている。各段の給紙ユニット３０の構成は共通するので、以下では最上段の給紙ユニット３０の構成のみを説明し、他の給紙ユニット３０の構成に関する説明を省略する。

給紙ユニット３０には、複数枚の用紙Ｐを積載して収容する用紙トレイ３１と、用紙トレイＰの用紙Ｐを一枚ずつ搬送路２３に搬出する給紙機構３２とが設けられる。

用紙トレイ３１は、画像形成装置Ａの本体に対して着脱可能であり、画像を形成する用紙Ｐを複数枚収容する。各用紙トレイ３１には、トレイごとに同サイズの用紙Ｐが積載状態で収容される。複数の給紙ユニット３０では、サイズの異なる用紙Ｐや、同じサイズで向きを異ならせた用紙Ｐが用紙トレイ３１に収容される。大量印刷等に対応するため、異なる用紙トレイ３１に同じサイズの用紙Ｐを収容する場合もある。

給紙機構３２は、積載される用紙Ｐをピックアップするピックアップローラ３２１と、ピックアップされた用紙Ｐを用紙トレイ３１外に送り出すフィードローラ３２２と、用紙Ｐを搬送路２３に搬出する搬送ローラ３２３と、用紙Ｐの重送を防止する分離ローラ３２４と、駆動源３３と、駆動源３３の出力を上記各ローラ３２１〜３２４に伝達するトルク伝達機構３４（図３（ａ）（ｂ）参照）と、搬送ローラ３２３の周囲二箇所に配置され、それぞれ搬送ローラ３２３との間でニップを形成する従動ローラ３２５，３２６とを具備する。

ピックアップローラ３２１は、用紙トレイ３１の真上に配置されている。フィードローラ３２２は、用紙トレイ３１に隣接して配置され、ピックアップローラ３２１によってピックアップされた用紙Ｐを受け取って用紙トレイ３１外に送り出す。ピックアップローラ３２１とフィードローラ３２２は、連結アーム３２１ａに回転可能に支持されている。連結アーム３２１ａは、フィードローラ３２２の回転軸を中心として回転可能であり、連結アーム３２１ａを回転させることによって、ピックアップローラ３２１が用紙トレイ３１の最上の用紙Ｐに対して接離可能になっている。

搬送ローラ３２３は、ピックアップローラ３２１やフィードローラ３２２よりも大径のローラであり、フィードローラ３２２によって送り込まれた用紙Ｐの搬送方向を上方に変更して、各給紙ユニット３０を通過する搬送路２３に用紙Ｐを搬出する。

分離ローラ３２４は、フィードローラ３２２に圧接した状態で配置され、フィードローラ３２２との間でニップを形成している。分離ローラ３２４と、これを駆動する駆動軸との間にはトルクリミッタ３２８が配置されている。分離ローラ３２４の駆動軸には、フィードローラ３２２に対してカウンター回転となる方向にトルクが入力される。かかる構成から、一枚だけの用紙Ｐがニップに供給された場合は、分離ローラ３２４への入力トルクの伝達がトルクリミッタで遮断される。そのため、分離ローラ３２４がフィードローラ３２２に従動回転し、フィードローラ３２２の搬送力により用紙Ｐがそのまま搬送ローラ３２３に送り出される。その一方で、二枚以上重なった用紙Ｐがニップに供給されると、分離ローラ３２４が入力トルクによってカウンター回転する。そのため、フィードローラ３２２に接する用紙以外の用紙Ｐが用紙トレイ３１に戻され、フィードローラ３２２に接する用紙Ｐがフィードローラ３２２によってそのまま送り出される。そのため、複数枚の用紙Ｐの搬送（重送）を防止することができる。なお、分離ローラ３２４は、フィードローラ３２２に対して接離可能に構成してもよい。

駆動源３３は、正逆方向に駆動方向を切り替え可能なモータ、例えばステッピングモータで構成される。

次に、図３（ａ）（ｂ）に基づいて、給紙機構３２におけるトルク伝達機構３４の構成を説明する。なお、図３（ａ）（ｂ）では、図面の理解の容易化のため、フィードローラ３２２の図示を省略している（図４（ａ）（ｂ）および図５（ａ）（ｂ）も同じ）。

図３（ａ）に示すように、給紙機構３２のトルク伝達機構３４は、駆動源３３のトルクを、実線で示すトルク伝達経路を経てフィードローラ３２２に伝達する第一トルク伝達機構３４ａと、駆動源３３のトルクを、破線で示すトルク伝達経路を経て搬送ローラ３２３に伝達する第二トルク伝達機構３４ｂとに大別される。

第一トルク伝達機構３４ａは、駆動源３３の出力軸に取り付けられた原動ギヤ３４１と、２枚の中間ギヤ（第一中間ギヤ３４２および第二中間ギヤ３４３）と、フィードローラ３２２の駆動軸に取り付けられた第一出力ギヤ３４４と、第一出力ギヤ３４４とフィードローラ３２２の間に配置された第一ワンウェイクラッチ３４６とで構成される。第一ワンウェイクラッチ３４６の入力側が第一出力ギヤ３４４に結合され、出力側がフィードローラ３２２の駆動軸に結合されている。第一ワンウェイクラッチ３４６は、フィードローラ３２２を用紙Ｐの搬送方向に駆動させる方向の入力トルクに対してロック状態となり、入力トルクを出力側のフィードローラ３２２に伝達する。その一方で、これとは逆向きの入力トルクに対しては空転状態となり、これによってフィードローラ３２２へのトルク伝達が遮断される。

第二トルク伝達機構３４ｂは、原動ギヤ３４１と、第一中間ギヤ３４２と、第二ワンウェイクラッチ３５０と、第一ベルト伝動装置３４７と、第二出力ギヤ３４９とで構成される。原動ギヤ３４１および第一中間ギヤ３４２は第一トルク伝達機構３４ａと共用している。第二出力ギヤ３４９には搬送ローラ３２３の駆動軸が取り付けられている。

図６はトルク伝達機構３４の正面図である（概略構成を示すものであり、機器の配置位置は、図３（ａ）（ｂ）とは一致していない）。なお、図示のように、第二ワンウェイクラッチ３５０の入力側は第一中間ギヤ３４２に固定されている。第二ワンウェイクラッチ３５０の出力側には、第一中間ギヤ３４２と非連結のトルク伝達軸３５１が固定されている。トルク伝達軸３５１には、第一ベルト伝動装置３４７の駆動プーリ３４７ａが装着されている。トルク伝達軸３５１に与えられた入力トルクは、駆動プーリ３４７ａおよびベルト３４７ｂを介して従動プーリ３４７ｃ（図３（ａ）参照）に伝達され、従動プーリ３４７ｃに結合したギヤ（図示省略）を介して、第二出力ギヤ３４９に伝達される。第二ワンウェイクラッチ３５０は、搬送ローラ３２３を用紙Ｐの搬送方向に駆動させる方向の入力トルクに対してロック状態となり、入力トルクを出力側のトルク伝達軸３５１に伝達する。その一方で、これとは逆向きの入力トルクに対しては空転状態となり、搬送ローラ３２３へのトルク伝達が遮断される。

フィードローラ３２２に入力されたトルクは、図示しないトルク伝達機構（例えばベルト伝動装置等）を介してピックアップローラ３２１に伝達される。かかる構成から、フィードローラ３２２の回転時には、これと連動してピックアップローラ３２１が同方向に回転駆動される。

また、搬送ローラ３２３に入力されたトルクは、図示しないベルト伝動装置等のトルク伝達機構を介して分離ローラ３２４に伝達される。かかる構成から、搬送ローラ３２３の回転時には、これと連動して分離ローラ３２４が同方向に回転駆動される。

以上に述べた給紙機構３２の動作を図３（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。なお、図３（ａ）（ｂ）においては、トルクが入力されている各機械要素を太い実線で描いている（図４（ａ）（ｂ）および図５（ａ）（ｂ）も同じ）。

図３（ａ）に示すように、駆動源３３を正転方向（図の時計方向）に駆動させると、そのトルクは、第一トルク伝達機構３４ａを構成する原動ギヤ３４１、第一中間ギヤ３４２、第二中間ギヤ３４３を介して第一出力ギヤ３４４に伝達される。このときの第一出力ギヤ３４４の回転方向に対しては第一ワンウェイクラッチ３４６がロック状態となるため、第一出力ギヤ３４４に連動してフィードローラ３２２、さらにはピックアップローラ３２１が同方向に回転する。その一方で、第一中間ギヤ３４２の回転方向に対して第二ワンウェイクラッチ３５０が空転状態となるため、第一ベルト伝動装置３４７、さらには第二出力ギヤ３４９にトルクが伝達されない。従って、搬送ローラ３２３、さらに分離ローラ３２４は停止状態となる。

図３（ｂ）に示すように、駆動源３３を逆転方向に駆動させると、第一トルク伝達機構３４ａの第一出力ギヤ３４４、第一中間ギヤ３４２、第二中間ギヤ３４３、第一出力ギヤがそれぞれ逆回転するが、このときの入力トルクに対しては第一ワンウェイクラッチ３４６が空転する。そのため、フィードローラ３２２にはトルクが伝達されず、フィードローラ３２２（さらにはピックアップローラ３２１）が停止する。その一方で、このときの第一中間ギヤ３４２の回転方向に対しては、第二ワンウェイクラッチ３５０がロック状態となるため、駆動源３３の出力トルクが、第一中間ギヤ３４２から第二ワンウェイクラッチ３５０、トルク伝達軸３５１、および第一ベルト伝動装置３４７を介して第二出力ギヤ３４９に伝達され、搬送ローラ３２３が回転する。

以上に述べた給紙機構３２は、全ての給紙ユニット３０に設けられる。本発明の画像形成装置Ａでは、以上に説明した構成に加え、図４（ａ）に示すように、対をなす給紙ユニット３０間でトルク伝達を行う第三トルク伝達機構３６が設けられる。具体的には、図６に示すように、双方の給紙ユニット３０の第二ワンウェイクラッチ３５０より出力側が第三トルク伝達機構３６を介してトルク伝達可能に結合される。第三トルク伝達機構３６として、双方の給紙ユニット３０のトルク伝達軸３５１にプーリ３６１を装着し、かつプーリ３６１間にベルト３６２を架け渡した第二ベルト伝動装置３６０で構成した場合を例示している。本発明の給紙装置Ｂは、一対の給紙ユニット３０のそれぞれに設けられた合計二つの給紙機構３２と、第三トルク伝達機構３６とで構成される。残りの二つの給紙ユニット３０の給紙機構３２と、上記とは別の第三トルク伝達機構とを用いて別の給紙装置Ｂを構成することもできる。

この給紙装置Ｂにおいては、図６に示すように、トルク伝達軸３５１の第二トルク伝達機構３４ｂ側と第三トルク伝達機構３６との間にジョイント３７０を介在させ、トルク伝達軸３５１を、第二トルク伝達機構３４ｂ側と第三トルク伝達機構３６側とに分割可能に構成するのが望ましい。このジョイント３７０は、例えば第二トルク伝達機構３４ｂ側のトルク伝達軸３５１に雄部３７１を設けると共に、第三トルク伝達機構３６側のトルク伝達軸３５１に、雄部３７１に対して軸方向に挿脱可能で、かつ挿入後に雄部３７１との間でトルク伝達可能となる雌部３７２を設けることで構成することができる。この場合、第三トルク伝達機構３６を構成する機械要素（本実施形態でいえばプーリ３６１）は、図７に示すように画像形成装置Ａのフレーム３８０で支持する。

かかる構成から、ローラ３２１〜３２６、駆動源３３、およびトルク伝達機構３４からなる給紙機構３２を各給紙ユニット３０ごとにユニット化し、ユニット化した給紙機構３２を画像形成装置Ａの本体に対して着脱することが可能となる。これにより、給紙機構３２、さらには第三トルク伝達機構３６のメンテナンス性を向上させることができる。

以下、上述した給紙装置Ｂにおける給紙動作を図４（ａ）（ｂ）および図５（ａ）（ｂ）に基づいて説明する。以下の説明では、一対の給紙ユニット３０のそれぞれで、対応する機械要素に同一符号を付している。但し、給紙を行わない他の給紙ユニット３０の機械要素には、アポストロフィを付し、給紙を行う給紙ユニット３０の各機械要素と区別している。

図４（ａ）（ｂ）は、上段の給紙ユニット３０で給紙する際の給紙装置Ｂの動作を示す概略図である。図４（ａ）は給紙工程の前半を示し、図４（ｂ）は、給紙工程の後半を示す。

上段給紙ユニット３０に給紙指令が送信されると、図４（ａ）に示すように、上段給紙ユニット３０の駆動源３３を正転方向に駆動し、給紙を行わない下段給紙ユニット３０’の駆動源３３’を逆転方向に駆動する。上段給紙ユニット３０の駆動源３３からの正転方向のトルクは、原動ギヤ３４１から第一中間ギヤ３４２、および第二中間ギヤ３４３を介して第一出力ギヤ３４４に伝達される。このトルクに対しては、第一ワンウェイクラッチ３４６がロック状態となるため、フィードローラ３２２、さらにはピックアップローラ３２１が回転駆動され、ピックアップローラ３２１による用紙Ｐのピックアップ、およびフィードローラ３２２による用紙Ｐの送り出しがそれぞれ行われる。

一方、下段給紙ユニット３０’の駆動源３３’からの逆転方向のトルクに対しては、第二ワンウェイクラッチ３５０’がロック状態となる。そのため、このトルクは、原動ギヤ３４１’、第一中間ギヤ３４２’、第二ワンウェイクラッチ３５０’、トルク伝達軸３５１’（図６参照）、第三トルク伝達機構３６（第二ベルト伝動装置３６０）を介して、上段給紙ユニット３０のトルク伝達軸３５１に伝達される。このトルクは、上段給紙ユニット３０の第一ベルト伝動装置３４７を経て第二出力ギヤ３４９に伝達される。そのため、上段給紙ユニット３０の搬送ローラ３２３が回転し、さらに分離ローラ３２４に重送を防止するための入力トルクが与えられる。

この際、上段給紙ユニット３０の駆動源３３の駆動方向は、第二ワンウェイクラッチ３５０の空転方向であるため、駆動源３３のトルクは第二ワンウェイクラッチ３５０で遮断され、トルク伝達軸３５１には伝達されない。そのため、搬送ローラ３２３は、下段給紙ユニット３０’の駆動源３３’からの逆転方向のトルクのみによって回転駆動される。

フィードローラ３２２に送り出された用紙Ｐは、搬送ローラ３２３に到達する。この到達を検知するため、搬送ローラ３２３の周囲に形成された二つのニップ（上流側従動ローラ３２５との間のニップ、および下流側従動ローラ３２６との間のニップ）のうち、下流側ニップよりも下流に、用紙先端を検知するためのセンサが設けられている。検知センサは、発光部と受光部を有する透過型または反射型の光センサであり、受光部で受光されている光が、用紙Ｐによって遮光されることにより、用紙Ｐの先端が搬送されたことを検知する。

用紙Ｐの先端が搬送ローラ３２３の下流側ニップを通過し、これをセンサが検知すると、図４（ｂ）に示すように、上段給紙ユニット３０の駆動源３３が停止する。その一方で、下段給紙ユニット３０’の駆動源３３’の逆転駆動は継続する。これにより、フィードローラ３２２およびピックアップローラ３２１は、回転トルクが与えらないために停止するが、搬送ローラ３２３および分離ローラ３２４は、下段給紙ユニット３０’の駆動源３３’からの入力トルクで継続して回転する。そのため、用紙Ｐは搬送ローラ３２３によって搬送路２３（図２参照）に搬出される。

なお、図４（ａ）（ｂ）に示すように、下段給紙ユニット３０’の駆動源３３’を逆転駆動している間は、給紙動作とは直接の関係はないが、駆動源３３’の逆転方向のトルクが第二ワンウェイクラッチ３５０’、第一ベルト伝動装置３４７’を介して第二出力ギヤ３４９’に伝達される。そのため、下段給紙ユニット３０’の搬送ローラ３２３’、さらに分離ローラ３２４’は継続して回転駆動される。

続いて、下段給紙ユニット３０で給紙する際の給紙装置Ｂの動作を図５（ａ）および（ｂ）に基づいて説明する。この場合の給紙動作は、給紙を行う給紙ユニットと給紙を行わない給紙ユニットとの関係が逆になる以外は、図４（ａ）（ｂ）に基づいて説明した給紙動作と基本的に同じである。

具体的には、図５（ａ）に示すように、給紙工程の前半では、給紙を行う下段給紙ユニット３０の駆動源３３を正転方向に駆動し、給紙を行わない上段給紙ユニット３０’の駆動源３３’を逆転方向に駆動する。下段給紙ユニット３０の駆動源３３による正転方向のトルクは、原動ギヤ３４１、第一中間ギヤ３４２、第二中間ギヤ３４３、第一出力ギヤ３４４、および第一ワンウェイクラッチ３４６を介してフィードローラ３２２に伝達される。これによりフィードローラ３２２とピックアップローラ３２１とが回転駆動される。この正転方向のトルクに対しては下段給紙ユニット３０の第二ワンウェイクラッチ３５０が空転するため、正転方向のトルクが第一ベルト伝動装置３４７および第二出力ギヤ３４９を介して搬送ローラ３２３に伝達されることはない。

一方、上段給紙ユニット３０’の駆動源３３’による逆転方向のトルクは、上段給紙ユニット３０’の原動ギヤ３４１’、第一中間ギヤ３４２’、第二ワンウェイクラッチ３５０’、トルク伝達軸３５１’（図６参照）を介して、第三トルク伝達機構３６（第二ベルト伝動装置３６０）に伝達される。このトルクは、下段給紙ユニット３０のトルク伝達軸３５１（図６参照）に伝達され、さらに第一ベルト伝動装置３４７により第二出力ギヤ３４９に伝達されて、搬送ローラ３２３、さらには分離ローラ３２４が回転駆動される。

用紙Ｐが搬送ローラ３２３に到達し、センサで用紙Ｐの先端が搬送ローラ３２３の下流側ニップを超えたことを検知すると、図５（ｂ）に示すように、下段給紙ユニット３０の駆動源３３が停止する。その一方で、上段給紙ユニット３０’の駆動源３３’は継続して逆転方向に駆動する。これにより、下段給紙ユニット３０のフィードローラ３２２およびピックアップローラ３２１の回転は停止するが、上段給紙ユニット３０’の駆動源３３’から逆転方向のトルクを受けた搬送ローラ３２３、さらには分離ローラ３２４が継続して回転駆動され、用紙Ｐが搬送ローラ３２３によって搬送路２３に搬出される。

このとき、上段給紙ユニット３０’の搬送ローラ３２３’は、上段給紙ユニット３０’の駆動源３３’の逆転駆動により、継続して回転駆動されている。そのため、搬送路２３に搬出された用紙Ｐは、下段給紙ユニット３０の搬送ローラ３２３で搬送された後で、上段給紙ユニット３０’の搬送ローラ３２３’によっても搬送路２３を搬送される。そのため、確実に用紙Ｐをレジストローラ２３１まで搬送することができる。

以上に述べた本発明の給紙装置Ｂであれば、以下に述べる作用効果が得られる。

一対の給紙ユニット３０の各駆動源３３は、その正転時に自己の給紙ユニットのフィードローラ３２２を駆動し、その逆転時に他の給紙ユニット３０の搬送ローラ３２３を駆動する。従って、一方の給紙ユニット３０で給紙する際には、該給紙ユニットの駆動源３３でフィードローラ３２２を駆動し、他の給紙ユニット３０’の駆動源３３’で搬送ローラ３２３を駆動することができる。そのため、各給紙ユニット３０に一つの駆動源３３を配置した構成でありながらも、両駆動源３３の個別制御により、フィードローラ３２２と搬送ローラ３２３の回転制御を独立して行うことが可能となる。これにより、用紙Ｐがフィードローラ３２２から搬送ローラ３２３に移行するまでの間は搬送ローラ３２３を常時駆動することが可能となり、搬送ローラ３２３を駆動する駆動源３３の反転動作（正転→停止→逆転）が不要となる。また、フィードローラ３２２を駆動する駆動源３３は所定タイミングで停止させるだけでよく、その後に逆転させる必要はない。そのため、駆動源３３の停止・反転に伴うタイムロスを少なくして高速処理化を図ることができる。また駆動源の反転駆動が不要となるので、噛み合ったギヤ間のバックラッシがなくなり、急な駆動接続がなくなるため、駆動系への負荷が減少し、トルク伝達機構３４の各機械要素の耐久性が増す。

また、従来のように、個々の給紙ユニット３０の駆動源３３を給紙中に反転させる構成では、搬出された用紙Ｐを給紙部３内の搬送路２３で上方に搬送するために、全ての給紙ユニット３０の駆動源３３を継続して駆動する必要がある。これに対し、本発明の給紙装置Ｂであれば、二つの給紙ユニット３０のうち、一方の給紙ユニット３０の駆動源３３を駆動するだけで用紙Ｐを給紙部Ｂ内の搬送路２３で搬送できる。そのため、消費電力の低減化を図ることができる。

図８は、従来のように個々の給紙ユニットに設けた駆動源３３（ステッピングモータ）を正転から逆転に切り替えて搬送ローラ３２３を駆動する際のステッピングモータのパルス信号（ＰＰＳ：パルス周波数）を表したものである。

図８から明らかなように、ステッピングモータを反転させる際には、減速（正転スルーダウン）し、停止させた後、反転加速（反転スルーアップ）させる必要がある。そのため、減速、停止、加速のそれぞれに要する時間がタイムロスとなる。

図９は、本発明の給紙装置Ｂの駆動源３３（ステッピングモータ）におけるＰＰＳを表すものである。図９に示すように、本発明の給紙装置Ｂでも給紙段のステッピングモータ３３では、正転スルーダウンの区間が存在するが、上下いずれのステッピングモータでも反転スルーアップの区間が存在しない。従って、ステッピングモータのスルーアップ時間が用紙生産性に影響することはなく、余裕を持ったスルーアップが可能となる。そのため、ステッピングモータ３３への負荷を軽減することができ、高速搬送を実現し、あるいは厚紙を給紙する際の高搬送負荷にも対応することが可能となる。

以上の作用効果を得る本願発明の給紙装置Ｂの構成上の特徴を列挙すると以下のとおりである。

（１）一対の給紙ユニット３０を備え、各給紙ユニットが、用紙を収納する用紙トレイ３１と、用紙トレイから用紙をピックアップするピックアップローラ３２１と、ピックアップされた用紙を送り出すフィードローラ３２２と、フィードローラに圧接し、トルクリミッタを介して用紙を用紙トレイに戻す方向に駆動される分離ローラ３２４と、フィードローラに送り出された用紙を搬送する搬送ローラ３２３とを有する給紙装置Ｂにおいて、各給紙ユニット３０に、正逆方向に駆動方向を切り替え可能な駆動源３３を一つずつ設け、各駆動源３３が、その正転時に自給紙ユニット３０のフィードローラ３２２を駆動し、その逆転時に他給紙ユニット３０の搬送ローラ３２３を駆動する。

（２）各給紙ユニット３０が、その駆動源３３のトルクを自給紙ユニットのフィードローラ３２２に伝達する第一トルク伝達機構３４ａと、該駆動源３３のトルクを自給紙ユニットの搬送ローラ３２３に伝達する第二トルク伝達機構３４ｂと、第一トルク伝達機構３４ａのトルク伝達経路に配置され、該駆動源３３の正転時の入力トルクでロック状態となり、該駆動源の逆転時の入力トルクで空転状態となる第一ワンウェイクラッチ３４６と、第二トルク伝達機構３４ｂのトルク伝達経路に配置され、該駆動源３３の正転時の入力トルクで空転状態となり、該駆動源の逆転時の入力トルクでロック状態となる第二ワンウェイクラッチ３５０とを有する。

（３）各給紙ユニット３０の第二ワンウェイクラッチ３５０の出力側に、両者間でトルクを伝達する第三トルク伝達機構３６を設ける。

（４）一方の給紙ユニット３０での給紙中に、該給紙ユニットの駆動源３３を正転状態から停止状態に切り替え、かつ該給紙中に、他方の給紙ユニット３０’の駆動源３３’を逆転状態に維持する。

（５）各給紙ユニット３０に、第二トルク伝達機構３４ｂと第三トルク伝達機構３６との間でトルクを伝達するトルク伝達軸３５１を設け、トルク伝達軸３５１を第二トルク伝達機構３４ｂ側と第三トルク伝達機構３６側とに分割可能にする。

（６）第三トルク伝達機構３６をフレーム３８０で支持する。

（７）各給紙ユニット３０で、搬送ローラ３２３と分離ローラ３２４とをトルク伝達可能に連結する。

（８）各給紙ユニットで、フィードローラ３２２とピックアップローラ３２１とをトルク伝達可能に連結する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。例えば第一トルク伝達機構３４ａ、第二トルク伝達機構３４ｂ、および第三トルク伝達機構３６の構成はトルク伝達を行なえる限り任意であり、ギヤ列、ベルト伝動装置、あるいはこれらの組合せを適宜選択して使用することができる。

また、本発明にかかる画像形成装置Ａは、モノクロの画像形成装置Ａの例であるが、４つの作像ユニットを備えるカラー画像の形成装置に用いてもよい。また、感光体ドラム２１１上に形成した画像を一旦中間転写ベルト上に転写することによりトナー画像を形成して、搬送される用紙にさらに転写する形態でもよい。なお、カラー画像形成装置においては、４つの作像ユニットのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つまたは３つの作像ユニットを使用して、２色または３色の画像を形成したりすることも可能である。さらに、本発明にかかる画像形成装置Ａは、その他の複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等であってもよい。

Ａ 画像形成装置
Ｂ 給紙装置
３０ 給紙ユニット
３１ 用紙トレイ
３２ 給紙機構
３２１ ピックアップローラ
３２２ フィードローラ
３２３ 搬送ローラ
３２４ 分離ローラ
３２８ トルクリミッタ
３３ 駆動源
３４ａ 第一トルク伝達機構
３４ｂ 第二トルク伝達機構
３６ 第三トルク伝達機構
３４６ 第一ワンウェイクラッチ
３５０ 第二ワンウェイクラッチ

特開２００８−２３９３４３号公報 特許第３７８２７２１号公報

Claims (9)

1. 一対の給紙ユニットを備え、各給紙ユニットが、用紙を収納する用紙トレイと、用紙トレイから用紙をピックアップするピックアップローラと、ピックアップされた用紙を送り出すフィードローラと、フィードローラに圧接し、トルクリミッタを介して用紙を用紙トレイに戻す方向に駆動される分離ローラと、フィードローラに送り出された用紙を搬送する搬送ローラとを有する給紙装置において、
   各給紙ユニットに、正逆方向に駆動方向を切り替え可能な駆動源を一つずつ設け、各駆動源が、その正転時にトルク伝達機構を介して自給紙ユニットのフィードローラを駆動し、その逆転時に他のトルク伝達機構を介して他給紙ユニットの搬送ローラを駆動するものであり、
   何れか一方の給紙ユニットによる給紙時に、当該給紙ユニットのフィードローラが当該給紙ユニットの駆動源の正転により駆動され、かつ当該給紙ユニットの搬送ローラが他方の給紙ユニットの駆動源の逆転により駆動されることを特徴とする給紙装置。
2. 各給紙ユニットが、その駆動源のトルクを自給紙ユニットのフィードローラに伝達する第一トルク伝達機構と、該駆動源のトルクを自給紙ユニットの搬送ローラに伝達する第二トルク伝達機構と、前記第一トルク伝達機構のトルク伝達経路に配置され、該駆動源の正転時の入力トルクでロック状態となり、該駆動源の逆転時の入力トルクで空転状態となる第一ワンウェイクラッチと、前記第二トルク伝達機構のトルク伝達経路に配置され、該駆動源の正転時の入力トルクで空転状態となり、該駆動源の逆転時の入力トルクでロック状態となる第二ワンウェイクラッチとを有する請求項１に記載の給紙装置。
3. 各給紙ユニットの第二ワンウェイクラッチの出力側に、両者間でトルクを伝達する第三トルク伝達機構を設けた請求項２に記載の給紙装置。
4. 一方の給紙ユニットでの給紙中に、該給紙ユニットの駆動源を正転状態から停止状態に切り替え、かつ該給紙中に、他方の給紙ユニットの駆動源を逆転状態に維持する請求項３に記載の給紙装置。
5. 各給紙ユニットに、第二トルク伝達機構と第三トルク伝達機構との間でトルクを伝達するトルク伝達軸を設け、トルク伝達軸を第二トルク伝達機構側と第三トルク伝達機構側とに分割可能にした請求項３または４に記載の給紙装置。
6. 第三トルク伝達機構をフレームで支持した請求項５に記載の給紙装置。
7. 各給紙ユニットで、搬送ローラと分離ローラとをトルク伝達可能に連結した請求項１〜６のいずれか１項に記載の給紙装置。
8. 各給紙ユニットで、フィードローラとピックアップローラとをトルク伝達可能に連結した請求項１〜７のいずれか１項に記載の給紙装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の給紙装置と、給紙装置から供給された用紙に画像を形成する画像形成部とを備える画像形成装置。

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