(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙に画像を形成する画像形成手段と、
画像が形成された前記用紙を搬送する用紙搬送機構と、
前記用紙搬送機構を駆動する第１の駆動源を有する画像形成装置本体と、
第２の駆動源を有し前記画像形成装置本体に着脱自在な両面搬送ユニットと、
を有する画像形成装置において、
前記用紙搬送機構は、前記用紙を前記画像形成装置外に排出する排出ロールを備え、
該排出ロールは、前記用紙を排出方向に搬送するときは第１の駆動源で正転方向に駆動され、前記用紙を反転方向に搬送するときは、前記第２の駆動源で駆動されるように構成し、
前記排出ロールから前記第１の駆動源までの第１の歯車列と、前記排出ロールから前記第２の歯車列が常に噛み合い状態であって、
前記両面搬送ユニットにおける前記第２の歯車列にクラッチを設けるとともに、
前記第１の歯車列と前記第２の歯車列の合流部は、前記第２の駆動源から駆動力が伝達されると、前記第１の駆動源から伝達される駆動力が解除されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１の歯車列は、少なくとも加熱ロール歯車を介して排出ローラを正転させる系列を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記合流部から前記第２の駆動源までの歯車列中に、前記合流部における駆動力の伝達、解除を操作する回転遅れ装置を介装したことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記排出ロールを、定着ロールおよび加圧ロールを含む定着部筐体と同一のユニットで構成したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記合流部は、スプリングクラッチ歯車であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記スプリングクラッチ歯車は入力歯車軸と出力歯車軸とを有し、該入力歯車と該出力歯車を同軸の２軸とし、コイルスプリングを介して該コイルスプリングの締め、緩めにより前記スプリングクラッチのクラッチオンオフ自在とし、前記スプリングクラッチをオンオフ両方向に操作する制御歯車を備え、該制御歯車を操作する回転遅れ装置付き操作歯車装置を備えたことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に関し、さらに詳しくは両面搬送機構を備えた装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置は、両面コピー機能を付与するために、両面搬送機構（両面ユニット）を本体に装着することができるようになっている。
【０００３】
特開平９−１３６７７２号公報には、両面ユニットを本体に装着すると、反転ロールの駆動源が両面ユニット側に切り替わる技術が開示されている。このような従来技術では、両面ユニットを装着した装置で通常の片面印字を行う場合には反転ロールは正転方向にしか回転しないにも関わらず、両面ユニット側の第２の駆動源で駆動するため、２つの駆動源が常に同時に作動する。従って、騒音が大きく、消費電力が大きく、また、第２の駆動源は駆動回数が多いので発熱が大きいという問題があった。また、両面ユニットに伴って歯車列の配置を切り替えるため、歯車の噛み合い精度を維持することが困難になり、バンディング等の画質不具合を生ずるという問題もあった。
【０００４】
また、複数個の電磁クラッチを使用して、駆動源を１個の装置で構成する技術も知られている。この場合、反転速度を自由に設定することができず、かつ電力消費の大きい電磁クラッチを常に通電状態にしておくため、消費電力が増大する等の問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、用紙の両面にコピーを行うことができる画像形成装置において、用紙反転時だけ反転用の駆動源（第２の駆動源）を動作させ、騒音を低減し、消費電力を節減するとともに、第２の駆動源の発熱量を抑えて周辺部の安全性を維持し、装置本体側の機構部品を安価にすることが可能な技術を提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、本体側の歯車列と逆転用の歯車列を切り離すことなく常時噛み合い状態に保持し、歯車の噛み合い精度を維持し、バンディングの発生を抑えることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、用紙に画像を形成する画像形成手段と、
画像が形成された前記用紙を搬送する用紙搬送機構と、
前記用紙搬送機構を駆動する第１の駆動源を有する画像形成装置本体と、
第２の駆動源を有し前記画像形成装置本体に着脱自在な両面搬送ユニットと、
を有する画像形成装置において、
前記用紙搬送機構は、前記用紙を前記画像形成装置外に排出する排出ロールを備え、
該排出ロールは、前記用紙を排出方向に搬送するときは第１の駆動源で正転方向に駆動され、前記用紙を反転方向に搬送するときは、前記第２の駆動源で駆動されるように構成し、
前記排出ロールから前記第１の駆動源までの第１の歯車列と、前記排出ロールから前記第２の歯車列が常に噛み合い状態であって、
前記両面搬送ユニットにおける前記第２の歯車列にクラッチを設けるとともに、
前記第１の歯車列と前記第２の歯車列の合流部は、前記第２の駆動源から駆動力が伝達されると、前記第１の駆動源から伝達される駆動力が解除されることを特徴とする画像形成装置である。
【０００８】
前記第１の歯車列は、少なくとも加熱ロール歯車を介して排出ローラを正転させる系列を備えていると好ましく、また、前記合流部から前記第２の駆動源までの歯車列中に、前記合流部における駆動力の伝達、解除を操作する回転遅れ装置を介装した画像形成装置を提供する。
【０００９】
前記排出ロールを、定着ロールおよび加圧ロールを含む定着部筐体と同一のユニットで構成するとよい。また、前記合流部は、スプリングクラッチ歯車とし、前記排出ロールから第１の駆動源までの第１の歯車列と、排出ロールから第２の駆動源までの第２の歯車列が常に噛み合い状態にある画像形成装置が好適である。これは、例えば、、スプリングクラッチ歯車から第２の駆動源までの歯車列中に、スプリングクラッチのオンオフを操作する回転遅れ装置を介装することによって実現することができる。
【００１０】
前記排出ロールを、定着ロール及び加圧ロールを含む定着部筐体と同一ユニットで構成するとコンパクトな設計とすることができる。
【００１１】
前記スプリングクラッチ歯車は入力歯車軸と出力歯車軸とを有し、該入力歯車と該出力歯車を同軸の２軸とし、コイルスプリングを介して該コイルスプリングの締め、緩めにより前記スプリングクラッチのクラッチオンオフ自在とし、前記スプリングクラッチをオンオフ両方向に操作する制御歯車を備え、該制御歯車を操作する回転遅れ装置付き操作歯車装置を備えた画像形成装置を提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図６は本発明の適用される画像形成装置１００の全体を示す説明図である。画像形成装置１００は、感光体ドラム１０２に静電ロール１０４から静電気を付与して帯電させ、露光装置１０６からレーザ等の光を照射して感光体ドラム１０２上に潜像を形成し、現像器１０８の現像ロール１１０で粉体を供給して感光体ドラム１０２上に画像を現出させる。用紙供給路１２６を経て供給された紙を感光体ドラム１０２と転写ロール１１２の間を通過させ、紙に画像を転写させ、ついで定着ロール１１４が画像を紙に定着させる。用紙供給経路は給紙カセット１２０から用紙を引き出し、フィードロール１２２、１２４で前進させ、レジロール１２６で位置決めを行い、送紙タイミングに用紙供給路１２８を経て感光体ロール１０２と転写ロール１１２との間に供給する。画像を転写された紙は、定着ロール１１４で定着され、排出ロール１４０により排出される。１３０、１３２は用紙送出レバーである。本発明はこの画像形成装置１００の熱定着装置１５０の部分に特徴のある発明を提供する。
【００１４】
図５は両面コピーを行うための両面ユニットを本体に装着する従来技術の一例を示した。用紙搬送機構は本体の第１の駆動源１０によって作像手段の駆動と共に駆動されている。排紙ロール歯車２６を回転させる歯車列中の歯車８０は揺動アーム８２によって第１の駆動源と噛合い状態にある。これを反転用駆動源（第２の駆動源５０）に切替えるために、揺動アーム８２を揺動させて歯車８０ａ、揺動アーム８２ａで示すような位置に切替える。このとき、第１の駆動源１０は作像手段を駆動し、第２の駆動源５０は排紙装置の逆転駆動を行う。このため、片面プリントの場合も第２の駆動源５０を運転しておく必要があり、騒音や電力の増加、歯車の切替による歯車のかみ合い精度低下などの問題があった。
【００１５】
図１〜図４は本発明の実施例を示すもので、図１は歯車列を展開して示した歯車列の模式的側面図である。図１において、第１の駆動源である主モータ１０はアイドラ１２、加熱ロール歯車１４、デカーラーロール歯車１６を介してスプリングクラッチ入力歯車１８を回転させる。スプリングクラッチ入力歯車１８は同軸の出力歯車２０、アイドラ２２を経て排出ロール歯車２６を回転させる。排出ロール２７とアイドラ２８のニップを通って用紙４０が排出される。このとき、歯車１４、１６、１８は常に同一方向に正転している。
【００１６】
一方、着脱自在な両面搬送ユニット６０が取付けられている。この両面搬送ユニット６０は、逆転駆動源である第２の駆動源５０がアイドラ５２、５４、電磁クラッチ５６、操作歯車５８を経てスプリングクラッチの他方の歯車２４に連結される。電磁クラッチ５６は排出ロール歯車２６の逆転駆動を行うときにのみ、クラッチ接続を行う。図１中、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。
【００１７】
図２は図１に示す歯車列の正面図である。図２に示すように、スプリングクラッチ入力歯車１８は、加熱ロール歯車１４、デカーラーロール歯車１６を経て回転を付与され、アイドラ２２を経て排出ロール歯車２６を回転させる。これは正転伝達経路６２の矢印で示す通りである。一方、第２の駆動源からの回転は電磁クラッチ５６を介して操作歯車５８、５８ａを経てスプリングクラッチの出力歯車２２を回転させる。これは逆転伝達経路６４の矢印で示されている。
【００１８】
なお、図１、図２に示すように両面搬送ユニット６０は着脱自在となっているが、本発明では本体側歯車列も噛合いを外す必要が全くないので、排出ロールを定着ロール及び加圧ロールを含む定着部筐体と同一ユニットで構成し、その中に一体に歯車列を組み込んだ定着部筐体ユニット９０とするのがよい。このことによって、歯車列の取付精度、取付部剛性も一層向上させることができる。
【００１９】
図３はスプリングクラッチの歯車装置の断面図である。スプリングクラッチ入力歯車１８のボスとスプリングクラッチ出力歯車２０のボスとは同軸の筒体から成り互いに嵌り合っており、コイルスプリング１９を介して結合することにより一体化し、コイルスプリング１９の結合を解くと別体となるようになっている。コイルスプリング１９は、スプリングクラッチ入力歯車１８のボスと、スプリングクラッチ出力歯車のボスにねじ込まれたスプリング抑え２１との間に介装されている。スプリングクラッチの制御歯車２４は、コイルスプリング１９の外径に、入力歯車１８と出力歯車２０と同軸に嵌合されている。制御歯車２４は操作歯車装置５８と噛合っており、操作歯車装置５８が静止しているときは制御歯車２４はコイルスプリング１９を締める方向に付勢しており、入力歯車１８と出力歯車２０はスプリング１９を介して結合される。つまりスプリングクラッチはクラッチオンとなっている。従って、入力歯車１８の正転はそのまま出力歯車２０に伝達されて、出力歯車２０も正転している。操作歯車装置５８は同軸に回転伝達歯車５９を備えており、この回転伝達歯車５９はスプリングクラッチ出力歯車２０と常時噛み合っている。そして、出力歯車２０が正回転のときは電磁クラッチ５６がクラッチオフしており回転伝達歯車５９は空廻りしている。
【００２０】
電磁クラッチ５６がオンされて操作歯車装置５８を逆転方向に回転させようとすると、操作歯車装置５８が制御歯車２４を逆転させ、制御歯車２４はスプリング１９を緩める方向に作用し入力歯車１８と出力歯車２０とは縁が切れる。つまり、スプリングクラッチオフとなる。この状態で逆回転伝達歯車５９は出力歯車２０に逆回転を与える。
【００２１】
操作歯車装置５８がスプリングクラッチの制御歯車２４に逆転方向への回転を付与したときスプリング１９を締める機構を図４に示した。操作歯車装置５８はその回転駆動軸の外周に突起７０を設け、この突起７０が回転方向に一定の中心角だけ動くことができる遊び７２を歯車内径に設けている。この遊び７２は軸を正転又は逆転方向に回転させる始動時に、回転伝達を遅らせる作用をなす回転遅れ装置を形成するものである。例えば図４に示す状態にあるとき、矢印７４で示す方向に軸を回転させると歯車は遊び７２の分だけ遅れて回転し始める。この回転遅れ両は遊び７２の大きさによって決まり、この遊びの大きさはスプリングクラッチのコイルスプリングの締め緩めによるクラッチング動作の設計によって異なるが、通常中心角で約３０度になるように設計することが可能である。
【００２２】
以上の説明から明らかなように、本発明の歯車列は正逆すべての歯車が常に噛み合っており、歯車の噛合いの解除を行う必要がない。従って、歯車の噛合い精度を害する要因がなく、歯車のガタや異常摩耗等を生じない。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、次の効果がある。
（ａ）用紙反転時だけ第２の駆動源が動作するため、騒音を低減することができると共に、消費電力を低減することができる。また、第２の駆動源の発熱量を抑えて周辺部の安全性を維持することができる。
（ｂ）歯車列を常時噛み合いとするので、噛み合い精度を維持することができ、バンディングの発生を抑えることができる。
（ｃ）装置本体側に電磁クラッチ等を使用していないので機構部品が安価であり、電磁クラッチを常時使用するようにしていないので使用電力量も削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の歯車列の展開図である。
【図２】実施例の歯車列の正面図である。
【図３】スプリングクラッチ歯車の原理説明図である。
【図４】回転遅れ機構を示す説明図である。
【図５】従来の歯車列の例を示す歯車列展開図である。
【図６】画像形成装置の全体説明図である。
【符号の説明】
１０    第１の駆動源（主モータ）
１２    アイドラ
１４    加熱ロール歯車
１６    デカーラーロール歯車
１８    スプリングクラッチ入力歯車
１９    スプリング
２０    スプリングクラッチ出力歯車
２１    スプリング抑え
２２    アイドラ
２４    スプリングクラッチの制御歯車
２６    排出ロール歯車
２７    排出ロール
２８    アイドラ
４０    用紙
５０    第２の駆動源
５２、５４    アイドラ
５６    電磁クラッチ
５８    操作歯車
５９    伝達歯車
６０    両面搬送ユニット
６２    正転伝達経路
６４    逆転伝達経路
７０    突起
７２    遊び
７４    矢印
８０    歯車
８２    揺動アーム
９０    定着部筐体ユニット
１００    画像形成装置
１０２    感光体ドラム
１０４    静電ロール
１０６    露光装置
１０８    現像器
１１０    現像ロール
１１２    転写ロール
１１４    定着ロール
１２０    給紙カセット
１２２，１２４    フィードロール
１２６    レジロール
１２８    用紙供給路
１３０，１３２    用紙送出レバー
１４０    排出ロール
１５０    熱定着装置
【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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