(57)【要約】【課題】簡単な構成及び低コストで摺動音の発生を防止すること。【解決手段】トルクリミッタ１００は、一対の相対回転体１０、２０と、それらの間に配置されたコイルばね３０とを備えている。コイルばね３０は、一方の相対回転体１０の外周面にしまりばめされて連結されるとともに被係止一端部３３が他方の相対回転体２０の係止部２４に係止される。一方の相対回転体１０にコイルばね３０の内径が拡大される方向の回転トルクが作用して該連結が解除されると、コイルばね３０の、少なくとも折曲部３２及び被係止一端部３３が一方の相対回転体１０の該外周面に接触しないように位置付けられる。【選択図】図２
2010151254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に相対回転可能に装着された一対の相対回転体と、両相対回転体間に配置されたコイルばねとを備え、コイルばねは、コイル状本体部と、コイル状本体部の周方向の一端に形成された軸方向への折曲部と、折曲部から軸方向に延び出す被係止一端部とを備えると共に、コイル状本体部の内周面が一方の相対回転体の外周面にしまりばめされて連結されるとともに被係止一端部が他方の相対回転体に設けられた係止部に係止され、一方の相対回転体にコイルばねの内径が拡大される方向の、所定のスリップトルク値以上の回転トルクが作用するとしまりばめが解除されて該連結が解除されるトルクリミッタにおいて、
該連結の解除時に、又は、該連結時及び該連結の解除時に、コイルばねの、少なくとも折曲部及び被係止一端部が一方の相対回転体の該外周面に接触しないように位置付けられるよう構成される、
ことを特徴とするトルクリミッタ。
【請求項２】
他方の相対回転体の係止部は、該連結の解除時に、コイルばねの被係止一端部が該係止部に沿って半径方向外方に移動させられるよう構成される、請求項１記載のトルクリミッタ。
【請求項３】
他方の相対回転体を軸方向に見て、該係止部は、他方の相対回転体の半径方向に対し傾斜して直線状に延びる傾斜面を備え、該連結の解除時に、コイルばねの被係止一端部は該傾斜面に沿って半径方向外方に移動させられる、請求項２記載のトルクリミッタ。
【請求項４】
該係止部は、周方向に間隔をおいて半径方向及び軸方向に延在する一対の内壁面を備え、他方の相対回転体を軸方向に見て、少なくとも該内壁面の一つは該傾斜面からなる、請求項３記載のトルクリミッタ。
【請求項５】
他方の相対回転体には、コイルばねのコイル状本体部の外周面を環状の隙間をおいて囲む内周面が形成され、該内周面は、コイルばねの被係止一端部の半径方向外方への移動に付随する、コイルばねの、折曲部及び折曲部に続くコイル状本体部の周方向の一端部領域の半径方向外方への移動を許容するように、半径が徐々に拡大されてゆく半径拡大周方向領域を備えている、請求項２記載のトルクリミッタ。
【請求項６】
他方の相対回転体を軸方向に見て、該係止部は、周方向に間隔をおいて半径方向及び軸方向に延在する一対の内壁面と、一対の内壁面の半径方向外側端間を周方向に延在する半径方向外側内壁面を備えるとともに、少なくとも該内壁面の一つは、他方の相対回転体の半径方向に対し傾斜して直線状に延びる傾斜面からなり、該連結の解除時に、コイルばねの被係止一端部は該傾斜面に沿って半径方向外方に移動させられ、他方の相対回転体を軸方向に見て、他方の相対回転体の該半径拡大周方向領域は、該係止部の半径方向外側内壁面と一致する周方向位置に向かって半径方向外側内壁面と一致する半径方向位置まで半径が徐々に拡大されてゆくよう構成される、請求項５記載のトルクリミッタ。
【請求項７】
コイルばねを軸方向に見て、被係止一端部は、折曲部から軸方向に直線状に延びると共に先端部における半径方向外側端は、コイルばねのコイル状本体部の外周面よりも半径方向外側に位置するよう構成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載のトルクリミッタ。
【請求項８】
軸線を水平に位置付けた状態のコイルばねを軸方向に見て、被係止一端部の先端面が水平横方向に位置付けられた状態の該コイルばねを、半径方向外方である鉛直上方から見て、被係止一端部の軸線は、被係止一端部の先端から折曲部に向かって直線状に延びると共にその延長線が該コイルばねのコイル状本体部の外周面よりも半径方向内側を延びるよう傾斜している、請求項７記載のトルクリミッタ。
【請求項９】
軸線を水平に位置付けた状態のコイルばねを軸方向に見て、被係止一端部の先端面が水平横方向に位置付けられた状態のコイルばねを、被係止一端部が位置する半径方向外方である水平横方向から見て、被係止一端部の軸線が、折曲部から先端に向かって、コイルばねの軸線に対し、折曲部の、コイル状本体部からの折り曲げ方向とは逆方向に向かって傾斜４手延びるよう構成される、請求項８記載のトルクリミッタ。
【請求項１０】
コイルばねの、少なくとも折曲部及び被係止一端部の各々の半径方向内側端は、コイルばねのコイル状本体部の内周面に対し半径方向外側に位置するよう形成される、請求項１〜９のいずれか１項に記載のトルクリミッタ。
【請求項１１】
コイルばねは、折曲部に向かってコイル状本体部の内周面の半径が徐々に拡大されてゆく周方向領域を備えている、請求項１０記載のトルクリミッタ。
【請求項１２】
コイルばねは、折曲部に向かってコイルばねのコイル状本体部の接線方向に直線状に延びるとともに、半径方向内側端がコイルばねのコイル状本体部の内周面に対し半径方向外側に離れてゆく周方向領域を備えている、請求項１０記載のトルクリミッタ。
【請求項１３】
給紙ローラと、給紙ローラに圧接された分離ローラとを備え、分離ローラは、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のトルクリミッタにおける一方の相対回転体に一体回転できるよう装着されたことを特徴とする用紙分離機構。
【請求項１４】
ピックアップローラにより重送された用紙を逆搬送方向に分離し、１枚の用紙だけを搬送する用紙分離機構を備え、該用紙分離機構は請求項１３に記載された用紙分離機構から構成されていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクリミッタ及び該トルクリミッタを備えた用紙分離機構並びに該用紙分離機構を備えた画像形成装置、例えば、レーザプリンタ、静電複写機、ファクシミリ、これらの複合機などの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トルクリミッタの一つの典型例は、相互に相対回転可能に装着された一対の相対回転体と、両相対回転体間に配置されたコイルばねとを備えている。コイルばねは、一方の相対回転体の外周面、より具体的には一方の相対回転体に一体に装着された含油焼結金属製カラーの外周面にしまりばめされて連結されるとともに周方向の一端で折り曲げられて軸方向に延び出す被係止一端部を備えている。コイルばねの被係止一端部が他方の相対回転体に設けられた係止部である係止凹部に係止されている。一方の相対回転体に、コイルばねの内径が拡大される方向の、所定のスリップトルク値以上の回転トルクが作用するとしまりばめが解除されて該連結が解除される。このようなトルクリミッタは、例えば特許文献１に開示されている。
【０００３】
図１４（実線で示された部分）及び図１５を参照して、円形断面を有する金属製線材、例えば、SWPAから形成されるコイルばね３０は、コイル状本体部３１と、コイル状本体部３１の周方向の一端に形成された軸方向への折曲部３２と、折曲部３２から軸方向に直線状に延び出す被係止一端部３３とを備えている。コイル状本体部３１の内周面の内径及び外周面の外径はそれぞれ一定となるように形成されている。コイル状本体部３１の周方向の他端３４は、被係止一端部３３とほぼ同じ周方向位置に存在する。図１４において実線で示されているように、コイルばね３０を軸方向に見て、被係止一端部３３の円形外周面の、軸心を挟んで１８０°の周方向間隔で対向する２点は、ほぼ、コイルばね３０の内周面と外周面上に存在するよう位置付けられる。
【０００４】
上記トルクリミッタにおいては、一方の相対回転体に、コイルばね３０の内径が拡大される方向の、所定のスリップトルク値以上の回転トルクが作用すると、しまりばめが解除されて該連結が解除され、両相対回転体間に相対的な空転が生ずるが、このとき、異音の発生が認められた。本発明者がその原因を追求したところ、次のような現象が確認された。すなわち、上記回転トルクが作用すると、図１４に示すように、コイルばね３０の被係止一端部３３には、コイルばね３０の接線方向（矢印X）の力が作用する。このとき、被係止一端部３３、折曲部３２及び折曲部３２に続くコイル状本体部３１の周方向の一端部領域が、図１４の２点鎖線で示すように、半径方向内側（矢印Y）に向かって変形しようとする挙動の発生が認められた。その結果、コイルばね３０と、その内側に配置されたカラーの外周面との間に擦れが生じて異音、すなわち摺動音が発生することが確認された。
【０００５】
上記コイルばね３０とその内側に配置されたカラーとの間には、潤滑材であるグリスが塗布されているので、摺動音の発生を防止する効果は認められる。しかしながら、グリスの寿命、グリス塗布量の管理など、不安定な要素が存在するので、長期にわたり安定して十分確実に摺動音の発生を防止することができず、改善策が求められているところであった。
【特許文献１】特開２００２−３７２０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、簡単な構成及び低コストで、長期にわたり安定して十分確実に摺動音の発生を防止することを可能にする、新規なトルクリミッタ、該トルクリミッタを備えた用紙分離機構及び該用紙分離機構を備えた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、相互に相対回転可能に装着された一対の相対回転体と、両相対回転体間に配置されたコイルばねとを備え、コイルばねは、コイル状本体部と、コイル状本体部の周方向の一端に形成された軸方向への折曲部と、折曲部から軸方向に延び出す被係止一端部とを備えると共に、コイル状本体部の内周面が一方の相対回転体の外周面にしまりばめされて連結されるとともに被係止一端部が他方の相対回転体に設けられた係止部に係止され、一方の相対回転体にコイルばねの内径が拡大される方向の、所定のスリップトルク値以上の回転トルクが作用するとしまりばめが解除されて該連結が解除されるトルクリミッタにおいて、該連結の解除時に、又は、該連結時及び該連結の解除時に、コイルばねの、少なくとも折曲部及び被係止一端部が一方の相対回転体の該外周面に接触しないように位置付けられるよう構成される、ことを特徴とするトルクリミッタ、が提供される。
他方の相対回転体の係止部は、該連結の解除時に、コイルばねの被係止一端部が該係止部に沿って半径方向外方に移動させられるよう構成される、ことが好ましい。
他方の相対回転体を軸方向に見て、該係止部は、他方の相対回転体の半径方向に対し傾斜して直線状に延びる傾斜面を備え、該連結の解除時に、コイルばねの被係止一端部は該傾斜面に沿って半径方向外方に移動させられる、ことが好ましい。
該係止部は、周方向に間隔をおいて半径方向及び軸方向に延在する一対の内壁面を備え、他方の相対回転体を軸方向に見て、少なくとも該内壁面の一つは該傾斜面からなる、ことが好ましい。
他方の相対回転体には、コイルばねのコイル状本体部の外周面を環状の隙間をおいて囲む内周面が形成され、該内周面は、コイルばねの被係止一端部の半径方向外方への移動に付随する、コイルばねの、折曲部及び折曲部に続くコイル状本体部の周方向の一端部領域の半径方向外方への移動を許容するように、半径が徐々に拡大されてゆく半径拡大周方向領域を備えている、ことが好ましい。
他方の相対回転体を軸方向に見て、該係止部は、周方向に間隔をおいて半径方向及び軸方向に延在する一対の内壁面と、一対の内壁面の半径方向外側端間を周方向に延在する半径方向外側内壁面を備えるとともに、少なくとも該内壁面の一つは、他方の相対回転体の半径方向に対し傾斜して直線状に延びる傾斜面からなり、該連結の解除時に、コイルばねの被係止一端部は該傾斜面に沿って半径方向外方に移動させられ、他方の相対回転体を軸方向に見て、他方の相対回転体の該半径拡大周方向領域は、該係止部の半径方向外側内壁面と一致する周方向位置に向かって半径方向外側内壁面と一致する半径方向位置まで半径が徐々に拡大されてゆくよう構成される、ことが好ましい。
コイルばねを軸方向に見て、被係止一端部は、折曲部から軸方向に直線状に延びると共に先端部における半径方向外側端は、コイルばねのコイル状本体部の外周面よりも半径方向外側に位置するよう構成される、ことが好ましい。
軸線を水平に位置付けた状態のコイルばねを軸方向に見て、被係止一端部の先端面が水平横方向に位置付けられた状態の該コイルばねを、半径方向外方である鉛直上方から見て、被係止一端部の軸線は、被係止一端部の先端から折曲部に向かって直線状に延びると共にその延長線が該コイルばねのコイル状本体部の外周面よりも半径方向内側を延びるよう傾斜している、ことが好ましい。
軸線を水平に位置付けた状態のコイルばねを軸方向に見て、被係止一端部の先端面が水平横方向に位置付けられた状態のコイルばねを、被係止一端部が位置する半径方向外方である水平横方向から見て、被係止一端部の軸線が、折曲部から先端に向かって、コイルばねの軸線に対し、折曲部の、コイル状本体部からの折り曲げ方向とは逆方向に向かって傾斜４手延びるよう構成される、ことが好ましい。
コイルばねの、少なくとも折曲部及び被係止一端部の各々の半径方向内側端は、コイルばねのコイル状本体部の内周面に対し半径方向外側に位置するよう形成される、ことが好ましい。
コイルばねは、折曲部に向かってコイル状本体部の内周面の半径が徐々に拡大されてゆく周方向領域を備えている、ことが好ましい。
コイルばねは、折曲部に向かってコイルばねのコイル状本体部の接線方向に直線状に延びるとともに、半径方向内側端がコイルばねのコイル状本体部の内周面に対し半径方向外側に離れてゆく周方向領域を備えている、ことが好ましい。
本発明の他の局面によれば、給紙ローラと、給紙ローラに圧接された分離ローラとを備え、分離ローラは、前記したいずれかに記載のトルクリミッタにおける一方の相対回転体に一体回転できるよう装着されたことを特徴とする用紙分離機構、が提供される。
本発明の更に他の局面によれば、ピックアップローラにより重送された用紙を逆搬送方向に分離し、１枚の用紙だけを搬送する用紙分離機構を備え、該用紙分離機構は前記用紙分離機構から構成されていることを特徴とする画像形成装置、が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に従って構成されたトルクリミッタ、該トルクリミッタを備えた用紙分離機構及び該用紙分離機構を備えた画像形成装置の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
先ず図１を参照して、本発明によるトルクリミッタが適用される用紙分離機構を備えた画像形成装置であるレーザプリンタの実施形態の概要を説明する。全体を番号２００で示すレーザプリンタは、図示しないプリンタ本体内に感光体ドラム２０２を備えている。感光体ドラム２０２の周囲には、感光体ドラム２０２の外周面を所定の極性に一様に帯電させる主帯電器２０４、一様に帯電された感光体ドラム２０２の外周面を画像情報に対応したレーザ光で走査することにより静電潜像を形成するレーザスキャニングユニットＬＳＵ、感光体ドラム２０２の外周面に形成された静電潜像をトナー像に現像する現像装置２０６、感光体ドラム２０２の外周面に現像されたトナー像を普通紙等の用紙に転写する転写ローラ２０８、転写後の感光体ドラム２０２の外周面に残留するトナーを回収するためのクリーニング装置２１０等が配置されている。
【００１０】
レーザプリンタ２００のプリンタ本体内にはまた、図示の正面から見て、感光体ドラム２０２と転写ローラ２０８との間に形成される転写部を通って実質的に水平方向に延在し、全体としてはほぼＳ形状をなすように延在する用紙搬送路２１２が備えられている。用紙搬送路２１２の最上流端位置には、所定枚数の用紙をセットできる給紙カセット２１４がプリンタ本体に対し離脱自在に装着されている。給紙カセット２１４の直上方位置には、給紙ローラ２１６が配置されている。用紙搬送路２１２の上流端部には、用紙分離機構２２０が配設されている。後述するトルクリミッタ１００が適用される用紙分離機構２２０は、給紙ローラ２２１と、給紙ローラ２２１に所定の圧力で圧接される分離ローラ２２２とを備えている。給紙ローラ２２１はプリンタ本体内に配設され、分離ローラ２２２は給紙カセット２１４に装着されている。トルクリミッタ１００及び分離ローラ２２２については後に詳述する。用紙搬送路２１２における、用紙分離機構２２０と上記転写部との間には、搬送ローラ対２２４、レジストローラ対２２６が、上流から下流に向かって上記順序で配設されている。用紙搬送路２１２の、上記転写部よりも下流側には、定着装置における定着ローラ対２２８、排出ローラ対２３０が、上流から下流に向かって上記順序で配設されている。
【００１１】
レーザプリンタ２００において、外部から受信した画像情報は、レーザ光に変換されてレーザスキャニングユニットＬＳＵから感光体ドラム２０２の外周面に照射され、該外周面に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置２０６によってトナー像に現像される。他方、所定のタイミングで、給紙カセット２１４から普通紙等の用紙が、先ず用紙分離機構２２０に搬出される。用紙分離機構２２０の給紙ローラ２２１は、図示しない電動モータ及び電動モータに駆動連結されたギヤ等の動力伝達機構により用紙を搬送する方向（図１において反時計方向）に回転駆動させられる。分離ローラ２２２は、後述するとおりにしてトルクリミッタ１００の作用により連れ回りさせられている。給紙カセット２１４から、給紙ローラ２２１と分離ローラ２２２との間に、１枚の用紙が搬送された場合、該用紙は、給紙ローラ２２１及び分離ローラ２２２によって下流方向に搬送される。他方、給紙ローラ２２１と分離ローラ２２２との間に、２枚以上の用紙が搬送された場合、トルクリミッタ１００の作用によって分離ローラ２２２の連れ回りが阻止され、回転が停止させられる。その結果、給紙ローラ２２１に直接接触しない２枚目以降の用紙の搬送方向への移動が阻止されるので重送が防止され、１枚の用紙のみが搬送される。トルクリミッタ１００による上記作用については後の説明で明らかにされる。
【００１２】
用紙分離機構２２０により搬送される１枚の用紙は、搬送ローラ対２２４によりレジストローラ対２２６に搬送され、その先端がレジストローラ対２２６のニップ部に到達すると同時に一旦停止させられる。該用紙は、所定のタイミングでレジストローラ対２２６により上記転写部に向けて搬送させられる。先に述べたとおりにして感光体ドラム２０２の外周面に現像されたトナー像は、転写部において、レジストローラ対２２６により搬送された該用紙に転写される。該用紙に転写されたトナー像は、定着ローラ対２２８により定着され、トナー像が定着された該用紙は、排出ローラ対２３０により図示しない排紙トレイに排出される。概ね以上のとおりにしてレーザプリンタ２００によるプリント動作が繰り返し遂行され、印刷物が生成される。
【００１３】
次に、上記レーザプリンタ２００に備えられた用紙分離機構２２０に適用されるトルクリミッタ１００について説明する。図３を参照して、トルクリミッタ１００は、相互に相対回転可能に装着された一対の相対回転体１０及び２０と、両相対回転体１０及び２０間に配置されたコイルばね３０とを備えている。
【００１４】
更に具体的に説明すると、一方の相対回転体１０は、円形内周面及び円形外周面を有するパイプ部材１１と、パイプ部材１１の一端部（図３において右端部）の外周面に圧入されたカラー１２とから構成されている。パイプ部材１１の一端部側には、パイプ部材１１の外周面から半径方向外側に延び出す環状壁１３と、環状壁１３の周縁部からパイプ部材１１の一端方向（図３において右端方向）に延び出す環状フランジ１４とが一体に形成されている。環状壁１３はパイプ部材１１の軸線に直交する方向に延在するよう形成され、環状フランジ１４はパイプ部材１１の軸線に平行に延在するよう形成されている。そしてパイプ部材１１の外周面と、環状壁１３と、環状フランジ１４とにより環状溝１５が形成されている。環状溝１５は、その断面が、パイプ部材１１の一端方向に開放されたチャンネル形状をなしている。
【００１５】
パイプ部材１１の他端部（図３において左端部）には内周面から半径方向内方に突出する複数の爪１６、実施形態においては２個の爪１６が形成されている。爪１６の各々は相互に１８０°反対側に形成されている。爪１６の各々において、パイプ部材１１の他端側の面は、パイプ部材１１の軸線に対して直交する方向に直線状に延在するよう形成され、一端側の面は、先端からパイプ部材１１の他端に向かって半径方向外側に直線状に傾斜するよう形成されている。したがって、爪１６の各々の断面は三角形状をなしている。パイプ部材１１の、爪１６の各々が形成された部分は薄肉となるように形成されている。このような構成は、後述するスナップフィットを容易にするものである。上記のように構成された一方の相対回転体１０は、適宜の合成樹脂、例えば、ＰＯＭから一体に形成することができる。
【００１６】
円筒形状をなすカラー１２は鉄系の含油焼結金属から構成され、上記パイプ部材１１の一端部の外周面に圧入されている。パイプ部材１１の一端部の外周面に圧入されたカラー１２の他端部（図３において左端部）は、上記環状溝１５内に圧入されている。このような構成により、カラー１２はパイプ部材１１に対し一体にかつ抜け出さないようにしっかりと装着される。
【００１７】
図３と共に図４を参照して、後に更に詳細に説明する他方の相対回転体２０は、円形外周面を有する軸部２１と、軸部２１の一端部（図３及び図４において右端部）から半径方向外側に延び出す環状カバー壁２２と、環状カバー壁２２の周縁から軸部２１の他端方向（図３及び図４において左端方向）に延び出す円筒状カバー壁２３とを備えている。軸部２１は、円形内周面及び円形外周面を有するパイプ形状に形成されている。環状カバー壁２２は、軸部２１の軸線に直交する方向に延在するよう形成され、円筒状カバー壁２３は、軸部２１の軸線に平行に延在するよう形成されている。そして軸部２１の外周面と、環状カバー壁２２と、円筒状カバー壁２３とにより環状のハウジング空間部Sが形成される。このハウジング空間部Sは軸部２１の他端方向に開放されている。環状カバー壁２２には軸部２１の一端方向に延び出す係止部である係止凹部２４が形成されている。係止凹部２４は、コイルばね３０の被係止部３３を係止するために形成されている。軸部２１の他端部の外周面には環状溝２５が形成されている。環状溝２５は断面がチャンネル形状をなすよう形成されている。このように構成された他方の相対回転体２０は、適宜の合成樹脂、例えば、ＰＢＴから一体に形成することができる。
【００１８】
一方の相対回転体１０におけるパイプ部材１１は、他方の相対回転体２０における軸部２１の外周面に、軸部２１の他端側から相対回転可能に嵌合装着される。パイプ部材１１が軸部２１に嵌合装着された状態で、パイプ部材１１の一端部に圧入されたカラー１２の外周面は、軸部２１の上記ハウジング空間部S内に位置付けられかつ、円筒状カバー壁２３の後述する内周面２３Bに環状の隙間をおいて配置される。コイルばね３０は、そのコイル状本体部３１の内周面が、カラー１２の外周面に対ししまりばめされて連結される、すなわち、適宜のはめあい寸法をもって嵌合装着されると共に、被係止一端部３３が軸部２１の環状カバー壁２２に形成された係止凹部２４に挿入されることにより係止される。カラー１２の外周面は、コイルばね３０のコイル状本体部３１の内周面がしまりばめされて連結される、一方の相対回転体１０の外周面を構成する。
【００１９】
上記した如く、パイプ部材１１が軸部２１に嵌合装着された状態で、一方の相対回転体１０におけるパイプ部材１１の爪１６の各々は、他方の相対回転体２０における軸部２１の環状溝２５に相対回転可能に係止される（いわゆるスナップフィット）。この構成により、パイプ部材１１は、上記軸部２１に対し、軸部２１の他端方向（図３において左端方向）への移動が規制される。したがって、一方の相対回転体１０は、他方の相対回転体２０に対し、他方の相対回転体２０の他端方向への移動が規制される。また、一方の相対回転体１０におけるパイプ部材１１の一端（図３において右端）が他方の相対回転体２０における環状カバー壁２２に対向して位置付けられることにより、パイプ部材１１は、軸部２１に対し、軸部２１の一端方向（図３において右端方向）への移動が規制される。したがって、一方の相対回転体１０は、他方の相対回転体２０に対し、他方の相対回転体２０の一端方向への移動が規制される。他方の相対回転体２０における円筒状カバー壁２３の開口縁部の後述する内周面２３Cは、一方の相対回転体１０における環状フランジ１４の外周面をわずかな隙間をおいて又は接触して覆うよう配置される。
【００２０】
このような基本的構成により、カラー１２及びコイルばね３０は、ハウジング空間部S内に収容され、外部に対し実質的に遮蔽されて保護される。上記説明から容易に理解されるように、トルクリミッタ１００は、他方の相対回転体２０に予め、コイルばね３０を係止した状態で、一方の相対回転体１０を他方の相対回転体２０の外周面に嵌合して軸方向に相対移動させることにより、実質的にワンタッチで組み立てることができるので、組立作業を容易かつ確実に遂行することができる。なお、コイルばね３０の内周面とカラー１２の外周面とが潤滑油を介して接触するよう、上記ハウジング空間部Sにグリスが所定量、充填されることが好ましい。これにより、耐摩耗性が向上すると共にトルクリップルが低減され、音の発生の防止にも寄与する。
【００２１】
図３に示すトルクリミッタ１００を図１に示すレーザプリンタ２００の用紙分離機構２２０の分離ローラ２２２に適用するため、一方の相対回転体１０におけるパイプ部材１１の外周面に分離ローラ２２２が圧入される。これにより分離ローラユニットが構成される。分離ローラ２２２は、適宜の弾性を有する合成ゴム、例えばＥＰＤＭから構成することができる。図示の実施形態において、トルクリミッタ１００の他方の相対回転体２０における軸部２１の両端部は、給紙カセット２１４に設けられた図示しないホルダに相対回転できないように固定されることにより、給紙カセット２１４に装着される。給紙カセット２１４が、レーザプリンタ２００のプリンタ本体に離脱自在に装着された状態で、分離ローラユニットの一部を構成する分離ローラ２２２は、プリンタ本体に装着されている給紙ローラ２２１に圧接される。
【００２２】
先に述べたように、用紙分離機構２２０の給紙ローラ２２１は、用紙を搬送する方向（図１において反時計方向）に回転駆動させられる。これにより、一方の相対回転体１０のカラー１２に、分離ローラ２２２を介してコイルばね３０の内径が拡大される方向の、所定のスリップトルク値以上の回転トルクが作用するので、コイルばね３０の、カラー１２に対するしまりばめが解除されて連結が解除される。その結果、カラー１２はコイルばね３０に対し相対回転させられるので、分離ローラ２２２は、給紙ローラ２２１により図１において時計方向に連れ回りさせられる。給紙カセット２１４から、給紙ローラ２２１と分離ローラ２２２との間に、１枚の用紙が搬送された場合においても、分離ローラ２２２に伝達される回転トルクは上記スリップトルク値以上に設定されているので、該用紙は、給紙ローラ２２１及び分離ローラ２２２によって下流方向に搬送される。
【００２３】
他方、給紙ローラ２２１と分離ローラ２２２との間に、２枚以上の用紙が搬送された場合、分離ローラ２２２に伝達される回転トルクは上記スリップトルク値未満に設定されているので、コイルばね３０の、カラー１２に対するしまりばめ及び該連結が復活し、分離ローラ２２２の連れ回りが阻止されて、回転が停止させられる。その結果、給紙ローラ２２１に直接接触しない２枚目以降の用紙の搬送方向への移動が阻止されるので重送が防止され、１枚の用紙のみが搬送される。なお、図１において、分離ローラ２２２に記載された反時計方向の矢印は、分離ローラ２２２に作用する、トルクリミッタ１００のトルクの作用方向（用紙の逆搬送方向）を示すものである。この実施形態において、他方の相対回転体２０は固定されているが、図示しない電動モータにより図１において反時計方向に回転駆動させる他の実施形態もあることはいうまでもない。
【００２４】
次に、トルクリミッタ１００において、本発明に係る構成について詳細に説明する。本発明においては、一方の相対回転体１０のカラー１２に、コイルばね３０の内径（より具体的には、コイル状本体部３１の内周面の内径）が拡大される方向の、所定のスリップトルク値以上の回転トルクが作用するとしまりばめが解除されて、コイルばね３０の、一方の相対回転体１０のカラー１２の外周面に対するしまりばめによる連結が解除されるトルクリミッタ１００において、該連結の解除時に（連結が解除し始めてから解除された状態において）、又は、該連結時（連結された状態において）及び該連結の解除時に、コイルばね３０の、少なくとも折曲部及び被係止一端部３３が一方の相対回転体１０の該外周面（実施形態においてはカラー１２の外周面）に接触しないように位置付けられるよう構成されることが重要な特徴である。
【００２５】
本発明の一つの実施形態は、コイルばね３０のコイル状本体部３１の内周面の、一方の相対回転体１０のカラー１２の外周面に対するしまりばめによる連結の解除時に、他方の相対回転体２０の係止凹部２４が、コイルばね３０の被係止一端部３３が係止凹部２４に沿って半径方向外方に移動させられるよう構成される。以下、この実施形態について詳細に説明する。
【００２６】
図４〜図６を参照して、トルクリミッタ１００（図３）における他方の相対回転体２０の円筒状カバー壁２３は、環状カバー壁２２から軸部２１の他端方向（図３において左端方向）に向かって、内径が段階的に大きくなるように変化する、三つの内周面２３A、２３B及び２３Cを備えている。内周面２３A、２３B及び２３Cは軸部２１と共通の軸線上に存在する。内周面２３Aと２３Bとの間、内周面２３Bと２３Cとの間には、それぞれ環状の段部が形成されている。軸方向一端側（図４において右端側）の内周面２３A及び軸方向他端側（図４において左端側）の内周面２３Cは、それぞれ内径が一定であるが、軸方向中間の内周面２３Bは、最大ほぼ１８０°の周方向範囲にわたって（図示の実施形態においてはほぼ９０°の周方向範囲にわたって）、半径が徐々に拡大されてゆく半径拡大周方向領域２３BRを備えている。軸方向中間の内周面２３Bの半径拡大周方向領域２３BRは、軸方向に見て、最大の内径を有する内周面２３Cに対し、周方向に滑らかに交わるよう形成されている。
【００２７】
係止凹部２４は、周方向に間隔をおいて半径方向及び軸方向に延在する一対の内壁面２４A及び２４Bと、内壁面２４A及び２４Bの半径方向外側端間を周方向に延在する半径方向外側内壁面２４Cと、内壁面２４A及び２４Bの半径方向内側端間を周方向に延在する半径方向内側内壁面２４Dとを備えている。図６に示されているように、他方の相対回転体２０を軸方向に見て、少なくとも内壁面２４A及び２４Bのうちの一つ、実施形態においては内壁面２４A及び２４Bは、他方の相対回転体２０の半径方向に対し傾斜して直線状に延びる傾斜面（図６において、他方の相対回転体２０の軸心を通り半径方向に延びる仮想直線L１に対し角度θ１（実施形態においては３０°）傾斜して半径方向に直線状に延びる傾斜面）からなる。内壁面２４A及び２４Bはそれぞれ平行であり、また、半径方向外側内壁面２４C及び半径方向内側内壁面２４Dはそれぞれ平行である。
【００２８】
係止凹部２４の半径方向外側内壁面２４Cは、最大の内径を有する内周面２３Cの一部周方向領域と同一面上ないしはほぼ同一面上に位置付けられ、半径方向内側内壁面２４Dは、最小の内径を有する内周面２３Aよりも半径方向内側に位置付けられている。円筒状カバー壁２３の内周面２３A及び２３Bの、係止凹部２４の半径方向外側内壁面２４Cが位置する周方向領域は、最大の内径を有する内周面２３Cと同一面上ないしはほぼ同一面上に位置付けられている。したがって、係止凹部２４の半径方向外側内壁面２４Cは、内壁面２４A及び２４B間の周方向幅をもって、内周面２３A及び２３Bを通過して内周面２３Bに交わるよう軸方向に延在する。図６に明示されているように、内周面２３Bの半径拡大周方向領域２３BRは、係止凹部２４の半径方向外側内壁面２４Cが存在する周方向領域に滑らかに交わるよう周方向に延在する。
【００２９】
環状のカバー壁２２には軸方向における一端方向に延び出す凸部２６が形成され、係止凹部２４は同一断面形状でカバー壁２２及び凸部２６内を軸方向に延びると共にその軸方向の一端は、凸部２６の一端内側で閉塞され、他端は、環状のカバー壁２２の内側面及びカバー壁２２の内周面２３Aと２３Bとの間に形成される段部から軸方向他端方向に開口している。
【００３０】
上記他方の相対回転体２０を備えたトルクリミッタ１００において、コイルばね３０のコイル状本体部３１の内周面が一方の相対回転体１０の外周面であるカラー１２の外周面にしまりばめされて連結されるとともに、コイルばね３０の被係止一端部３３が他方の相対回転体２０に設けられた係止凹部２４に軸方向から挿入・係止される。図７は、該係止状態を示している。被係止一端部３３は、係止凹部２４の内壁面２４A及び２４B間にわずかの隙間をおいて、それらの間を半径方向に移動可能にかつ周方向への移動が規制されるよう挿入・係止される。
【００３１】
図２には、上記トルクリミッタ１００を備えた用紙分離機構２２０が、トルクリミッタ１００の一部を省略して示されている。先に述べたように、給紙ローラ２２１の反時計方向の回転により、分離ローラ２２２を介して一方の相対回転体１０のカラー１２に、コイルばね３０の内径が拡大される方向（図２において時計方向）の、所定のスリップトルク値以上の回転トルクが作用すると、コイルばね３０の、カラー１２に対するしまりばめが解除されて連結が解除される。その結果、カラー１２はコイルばね３０に対し図２において時計方向へ相対回転させられるので、分離ローラ２２２は、給紙ローラ２２１により図２において時計方向に連れ回りさせられる。
【００３２】
他方の相対回転体２０に設けられた係止凹部２４の傾斜面からなる内壁面２４Aの傾斜の向きは、被係止一端部３３の接線方向への押圧力（該連結の解除時に作用する押圧力）の分力が半径方向外方に向くよう形成されているので、該連結の解除時に、コイルばね３０の被係止一端部３３は、内壁面２４Aに沿って半径方向外方に移動させられる。その結果、コイルばね３０（図１５）の、少なくとも折曲部３２及び被係止一端部３３、実施形態においては、折曲部３２に続くコイル状本体部３１（図１４、図１５）の周方向の一端部領域、折曲部３２及び被係止一端部３３が、セット位置から半径方向外方に移動させられるので、一方の相対回転体１０のカラー１２の外周面に接触しないように位置付けられる。
【００３３】
他方の相対回転体２０の円筒状カバー壁２３の内周面２３Bには、半径拡大周方向領域２３BRが形成されているので、コイルばね３０の折曲部３２に続くコイル状本体部３１の周方向の一端部領域、折曲部３２及び被係止一端部３３の、セット位置から半径方向外方への上記移動を妨げることなく、円滑に遂行させる。
【００３４】
トルクリミッタ１００は、上記した如く構成されているので、該連結の解除時に、コイルばね３０の、折曲部３１に続くコイル状本体部３１（図１４、図１５）の周方向の一端部領域、折曲部３１及び被係止一端部３３と、その内側に配置されたカラー１２の外周面との間の擦れの発生が、確実に防止される。その結果、異音、すなわち摺動音の発生が確実に防止される。本発明によれば、グリスに頼ることなく、他方の相対回転体２０の係止凹部２４の構成を改良することにより、上記効果の達成が可能であるので、簡単な構成及び低コストで、長期にわたり安定して十分確実に摺動音の発生を防止することを可能にするのである。なお、上記実施形態において、他方の相対回転体２０の円筒状カバー壁２３の内周面２３Bには、半径拡大周方向領域２３BRが形成されているが、内周面２３Bを、予め、最大の内径を有する内周面２３Cと同じ内径を有するよう形成した実施形態によれば、半径拡大周方向領域２３BRを形成する必要はない。しかしながら、上記実施形態における如く、半径拡大周方向領域２３BRを形成する構成は、他方の相対回転体２０のコンパクト化に寄与するものである。
【００３５】
本発明によるトルクリミッタ１００の他の実施形態は、先のコイルばね３０とは構成が異なるコイルばねを使用することにより構成される。この実施形態において、コイルばねの被係止一端部が係止される他方の相対回転体の係止凹部は、先に説明した、該連結の解除時に被係止一端部が押圧される傾斜した内壁面２４Aを有する係止凹部２４に限らず、該連結の解除時に被係止一端部が押圧される内壁面が傾斜しないよう構成された従来の係止凹部であっても、先に述べた効果を達成することができる。このことは、後に説明する他の全ての実施形態においても同じである。図６を参照して、従来の係止凹部の典型例は、内壁面２４A及び２４Bが仮想直線L１を中心にして仮想直線L１に平行に延在するよう構成される。以下、この実施形態について詳細に説明する。
【００３６】
図８〜図１１を参照して、円形断面を有する適宜の金属製線材、例えば、ＳＷＰＡから構成されるコイルばね４０は、コイル状本体部４１と、コイル状本体部４１の周方向の一端に形成された軸方向への折曲部４２と、折曲部４２から軸方向に直線状に延び出す被係止一端部４３とを備えている。コイルばね４０の内周面の内径及び外周面の外径はそれぞれ一定となるように形成されている。コイルばね４０を軸方向に見て、被係止一端部４３の先端部における半径方向外側端は、コイルばね４０のコイル状本体部４１の外周面よりも半径方向外側に位置するよう構成されている。なお、図８、図１０及び図１１において、符号４４は、コイル状本体部４１の周方向の他端を示している。
【００３７】
更に具体的に説明すると、軸線を水平に位置付けた状態のコイルばね４０を軸方向に見て（被係止一端部４３の先端面側から見て）被係止一端部４３の先端面が水平横方向に位置付けられた状態のコイルばね４０（図９）を、半径方向外方である鉛直上方から見て（図８）、被係止一端部４３の軸線L２は、被係止一端部４３の先端から折曲部４２に向かって直線状に延びると共にその延長線がコイルばね４０のコイル状本体部４１の外周面よりも半径方向内側を延びるよう傾斜している。換言すれば、同じ状態において、被係止一端部４３の軸線L２は、コイルばね４０の軸線L３に直交する直線L４に対する角度θ２（図８）が９０°以上の角度をもって、被係止一端部４３の折曲部４２から先端に向かって直線状に延びるよう構成されている。角度θ２は、被係止一端部４３と、折曲部４２を介して連続するコイル状本体部４１との間に形成される内角側の角度である。
【００３８】
このように構成されたコイルばね４０を使用したトルクリミッタ１００において、先に述べたように、一方の相対回転体１０のカラー１２に、コイルばね４０の内径が拡大される方向の、所定のスリップトルク値以上の回転トルクが作用すると、しまりばめが解除されて該連結が解除される。このとき、係止凹部２４における傾斜していない内壁面と被係止一端部４３の先端外周面との間に生成される押圧力が、折曲部４２及び被係止一端部４３を半径方向外方に移動させるよう作用する。これは、被係止一端部４３の先端部における半径方向外側端が、上記傾斜により、コイルばね４０のコイル状本体部４１の外周面よりも半径方向外側に位置することに起因する。その結果、該連結の解除時に、コイルばね４０の、少なくとも折曲部４２及び被係止一端部４３が一方の相対回転体１０のカラー１２の外周面に接触しないように位置付けられるので、先に述べたのと実質的に同じ効果を奏することができるのである。
【００３９】
なお、図８〜図１１に示されたコイルばね４０においては、軸線を水平に位置付けた状態のコイルばね４０を上記軸方向に見て、被係止一端部４３の先端面が水平横方向に位置付けられた状態のコイルばね４０（図９）を、被係止一端部４３が位置する半径方向外方である水平横方向から見て（図１０）、被係止一端部４３の軸線L２が、折曲部４２から先端に向かって、コイルばね４０の軸線L３に対し、折曲部４２の、コイル状本体部４１からの折り曲げ方向（図１０において反時計方向）とは逆方向（図１０において時計方向）に向かって傾斜して延びるよう構成されている。換言すれば、同じ状態において、被係止一端部４３の軸線L２は、コイルばね４０の軸線L３に直交する直線L５に対する角度θ３（図１０）が９０°以上の角度をもって、被係止一端部４３の折曲部４２から先端に向かって直線状に延びるよう構成されている。角度θ３は、被係止一端部４３と、折曲部４２を介して連続するコイル状本体部４１との間に形成される内角側の角度である。
【００４０】
コイルばね４０の被係止一端部４３の軸線L２が、上記した如く傾斜するよう構成されているので、先に述べたのと同じ作用により、先に述べた効果を更に向上させることができる。なお、図１０におけるθ３を９０°に構成する他の実施形態もある。この実施形態においては、図１０において、被係止一端部４３の軸線L２が、コイルばね４０の軸線L３上に位置付けられ、被係止一端部４３の先端面の軸心が、図９においては、コイルばね４０の軸心を通る仮想水平線L６上に位置付けられかつ、図１１においては、コイルばね４０の軸心を通る仮想鉛直線L７上に位置付けられる。この実施形態においても、被係止一端部４３の軸線L２が図８に示すように傾斜しているので、先に述べた効果を達成することができる。
【００４１】
次に、コイルばねの、少なくとも折曲部及び被係止一端部の各々の半径方向内側端が、コイルばねのコイル状本体部の内周面に対し半径方向外側に位置するよう形成される、更に他の実施形態について説明する。
【００４２】
図１２を参照して、コイルばね５０は、折曲部５２に向かってコイル状本体部５１の内周面の半径が徐々に拡大されてゆく周方向領域５１Aを備えている。このコイルばね５０を装着したトルクリミッタ１００においては、コイル状本体部５１の内周面が一方の相対回転体１０（図３）のカラー１２（図３）の外周面にしまりばめされて連結された状態において、コイルばね５０の、折曲部５２に続くコイル状本体部５１の周方向の一端部領域（すなわち周方向領域５１A）、折曲部５２及び被係止一端部５３が一方の相対回転体１０のカラー１２の外周面に接触しないように位置付けられるので、該連結の解除時においても、当然に同じ状態が維持される。その結果、このトルクリミッタ１００においても、先に述べたのと同じ効果を一層確実に奏することができる。
【００４３】
図１３を参照して、コイルばね６０は、折曲部６２に向かってコイルばね６０のコイル状本体部６１の接線方向に直線状に延びるとともに、半径方向内側端がコイルばね６０のコイル状本体部６１の内周面に対し半径方向外側に離れてゆく周方向領域６１Aを備えている。このコイルばね６０を装着したトルクリミッタ１００においては、コイル状本体部６１の内周面が一方の相対回転体１０（図３）のカラー１２（図３）の外周面にしまりばめされて連結された状態において、コイルばね６０の、折曲部６２に続くコイル状本体部６１の周方向の一端部領域（すなわち周方向領域６１A）、折曲部６２及び被係止一端部６３が一方の相対回転体１０のカラー１２の外周面に接触しないように位置付けられるので、該連結の解除時においても、当然に同じ状態が維持される。その結果、このトルクリミッタ１００においても、先に述べたのと同じ効果を一層確実に奏することができる。
【００４４】
上記実施形態において、コイルばね３０、４０、５０及び６０を形成する線材の断面は円形であるが、四角形であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係るトルクリミッタを含む用紙分離機構を備えた画像形成装置の実施形態を示す構成概略図である。
【図２】図１に示す用紙分離機構において、トルクリミッタの部分を、一部を省略して更に具体的に示す図である。
【図３】本発明に係るトルクリミッタの断面概略図であって、図１の用紙分離機構の分離ローラを装着して分離ローラユニットとした状態を示す断面概略図である。
【図４】図３に示すトルクリミッタにおける他方の相対回転体を、一部を省略して示す断面図である。
【図５】図４に示す他方の相対回転体を図４において矢印A方向から見た図である。
【図６】図５のB部拡大図である。
【図７】図６にカラー及びコイルばねが装着された状態を示す図である。
【図８】本発明に係るトルクリミッタに装着されるコイルばねの実施形態を一つの半径方向外方から見た平面図である。
【図９】図８に示すコイルばねを図８において矢印C方向から見た図である。
【図１０】図９に示すコイルばねを図９において矢印D方向から見た図である。
【図１１】図１０に示すコイルばねを図１０において矢印E方向から見た図である。
【図１２】本発明に係るトルクリミッタに装着されるコイルばねの他の実施形態を示す図であって、図９に相当する図である。
【図１３】本発明に係るトルクリミッタに装着されるコイルばねの更に他の実施形態を示す図であって、図９に相当する図である。
【図１４】従来のトルクリミッタに装着されるコイルばねに内径が拡大する方向の力が作用したときの動作を説明するための図であって、コイルばねを軸方向から見た図である。
【図１５】図１４に示すコイルばねを図１４において上方から見た平面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０：一方の相対回転体
１２：カラー
２０：他方の相対回転体
２３A、２３B、２３C：内周面
２３BR：半径拡大周方向領域
２４：係止凹部（係止部）
２４A：内壁面（傾斜面）
３０、４０、５０、６０：コイルばね
３１、４１、５１、６１：コイル状本体部
３２、４２、５１、６２：折曲部
３３、４３、５３、６３：被係止一端部
１００：トルクリミッタ
２００：レーザプリンタ
２２０：用紙分離機構
２２１：給紙ローラ
２２２：分離ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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