片材传送装置和成像设备的制作方法

本发明涉及传送片材的片材传送装置和包括该片材传送装置的成像设备。

背景技术：

传统上，作为成像设备(例如电子照相式)，众所周知以下的构造：具有用于将存储在片材进给盒中的片材传送到成像单元的片材传送装置，并在由片材传送装置传送的片材上形成图像。这种片材传送装置设置有作为旋转构件的进给辊，其通过从驱动源传递的驱动力而旋转，拾取存储在片材进给盒中的片材，并将片材进给到成像单元。

日本专利特开no.2011﹣174586公开了一种构造，在该构造中，通过具有棘轮机构的驱动机构将驱动传递到进给辊，以进给存储在片材进给盒中的片材。在这样的构造中，在将片材朝向成像单元进给的同时，保持将驱动力从驱动源传递到进给辊的齿轮彼此啮合的状态，使得进给辊继续旋转。

然而，在日本专利公开no.2011﹣174586的构造中，即使在进给操作期间在朝向成像单元进给的片材和进给辊之间的负载增加时，也保持传递驱动力的齿轮相互啮合的状态，因此出现以下问题。也就是说，为了消除进给辊和片材之间产生的负载，驱动源试图将过大的驱动力传递给进给辊，这会导致齿轮变形。

技术实现要素：

因此，本发明提供了片材传送装置或成像设备，能够在将过大的驱动力从驱动源传递到旋转构件之前解除从驱动源传递驱动力。

根据本发明的一方面，一种片材传送装置，包括：旋转构件，配置成与片材接触并通过旋转而沿着片材传送方向传送片材；和驱动传递单元，包括设置有第一啮合部的第一齿轮和设置有第二啮合部的第二齿轮，第二啮合部配置成与第一啮合部啮合；和推压构件，配置成将第一齿轮推向第二齿轮，并且驱动传递单元配置成当第一齿轮和第二齿轮配置成沿第一方向旋转时将驱动力从驱动源传递到旋转构件，其中，在第一啮合部和第二啮合部相互啮合并且第一齿轮沿着第一方向旋转的状态下，第一啮合部的第一表面将驱动力从第一齿轮传递到第二齿轮，其中，第一表面沿着使得第一啮合部或第二啮合部能够沿着抵抗推压构件推压力的方向缩回的方向倾斜，以在第一啮合部沿着第一方向旋转的同时解除与另一个啮合部的啮合，其中，第一齿轮是斜齿轮，其包括具有扭转方向的斜齿，并且第一齿轮中的斜齿的扭转方向是配置成相对于推压构件的推压方向产生轴向力的方向。

从以下参照附图对实施例的描述，其他特征将变得明显。

附图说明

图1是示出根据实施例1的成像设备构造的示意性剖视图；

图2a是示出实施例1中进给单元构造的示意图；图2b是示出实施例1中驱动传递单元构造的示意图；

图3是示出实施例1中进给单元构造的示意性剖视图；

图4a是从实施例1中片材传送方向上游侧观察时驱动传递单元的分解透视图；图4b是实施例1中从片材传送方向下游侧观察时驱动传递单元的分解透视图；

图5a是示出在实施例1中第一啮合部和第二啮合部彼此啮合状态的示意图；图5b是示出实施例1中解除了第一啮合部和第一啮合部之间啮合状态的示意图；

图6是示出实施例1中扭矩关系的曲线图；

图7是示出实施例2中驱动传递单元构造的示意图；

图8a是示出实施例2中驱动传递单元的第一啮合部构造的示意图；图8b是示出实施例2中驱动传递单元的第二啮合部构造的示意图；

图9a是示出在实施例2中第一啮合部和第二啮合部彼此啮合状态的示意图；图9b是示出实施例2中解除了第一啮合部和第二啮合部之间啮合状态的示意图。

具体实施方式

现在将参照附图详细描述实施例。在以下实施例中，将以包括片材传送装置的激光打印机为例进行描述。然而，以下实施例中描述的组成元件仅为示例，本发明的范围不限于此。

实施例1

成像设备的构造

图1是示出包括本实施例片材传送装置的成像设备100的构造的示意性剖视图。如图1所示，成像设备100包括作为成像单元的处理盒11、进给单元13和定影单元14。处理盒11具有鼓形电子照相感光构件(以下称为感光鼓)1、充电辊2和显影单元4。

当开始成像操作时，充电辊2把感光鼓1均匀地充电到与调色剂正常带电极性相同极性(在该实施例中为负极性)的预定电位。之后，通过接受曝光单元3的曝光，在感光鼓1的表面上形成对应于目标图像的静电潜像。然后，在承载有容纳在显影单元4中的调色剂的显影辊4a与感光鼓1相互接触的位置处，静电潜像被显影并且显现为调色剂图像。

在穿过感光鼓1和转印辊12之间的转印夹持部的过程中，感光鼓1上显影的调色剂图像被转印到由进给单元13进给的片材s的表面上。片材s以堆叠状态存储在作为存储部的片材进给托盘8中。转印有调色剂图像的片材s被引入定影单元14中，在该定影单元14处加热和加压，从而调色剂熔化且固定到片材s上。之后，表面上形成有图像的片材s被排出到作为堆叠单元的片材排出托盘15。

在该实施例中，通过上述操作完成成像。

片材进给操作

接下来，将参照图2a、2b和3描述该实施例中片材s的进给。图2a是用于说明在本实施例中进给片材s的进给单元13的构造的示意性透视图，图2b是示出驱动传递单元27的构造的示意图，驱动传递单元27将驱动传递到进给单元13。图3是示出沿图2a的线iii﹣iii截取的进给单元13的示意性剖视图。

如图2a所示，在通过侧引导件(未示出)使片材s的侧面对齐的状态下，片材s存储在片材进给托盘8中。作为传送引导件的倾斜表面21相对于作为片材传送方向的方向d设置在进给单元13的下游侧，用于将进给的片材s逐一分离开的分离构件22布置在倾斜表面21上。如上所述，在本实施例中，采用倾斜表面分离方法作为分离片材s的方法，并且在与具有分离构件22的倾斜表面21接触之后片材s逐一分离开。

相对于与片材传送方向正交的重力方向在片材进给托盘8上方，设有与片材s的表面接触并且进给片材s的进给辊25(旋转构件)和作为保持进给辊25的保持构件的片材进给臂23。通过围绕枢轴24枢转，片材进给臂23可以根据堆叠在片材进给托盘8上的片材s的堆叠高度而在重力方向上移动。此外，进给辊25相对于方向d布置在枢轴24的下游侧。通过这种布置，片材进给臂23可以把旋转的进给辊25压在片材s上。

驱动力从驱动传递单元27(稍后将描述)经由枢轴24和齿轮系26传递到进给辊25，从而进给辊25旋转。当进给辊25旋转时，片材进给臂23将进给辊25压靠在片材s上，并且在进给辊25和片材s接触的位置处产生的摩擦力使片材s沿着d方向移动。之后，当片材s通过分离构件22时，片材s逐一分离开。

在分离构件22相对于d方向的下游侧上设置有用于将分离开的片材s向转印夹持部传送的传送辊30。由推压单元(未示出)向传送辊30推压的传送空转辊31设置在传送辊30的相对侧上，并且在传送辊30和传送空转辊31相互接触的位置处形成传送夹持部。由分离构件22分离开的片材s在被传送夹持部夹持之后通过传送辊30的旋转而传送到转印夹持部。

驱动传递单元的构造

接下来，将描述驱动传递单元27。如图2a所示，驱动传递单元27由引导件40和齿轮盖41保持，并且从作为驱动源的驱动电机m经由若干齿轮传递驱动。如图2b所示，驱动传递单元27包括局部无齿齿轮43、螺线管sl、棘轮齿轮45(第一齿轮)、棘轮齿轮46(第二齿轮)和作为推压构件的弹簧47。

来自驱动电机m的驱动力从局部无齿齿轮43传递到棘轮齿轮45，并且从棘轮齿轮45传递到棘轮齿轮46，然后经由枢轴24和齿轮系26传递到进给辊25。在非片材进给操作期间，局部无齿齿轮43和棘轮齿轮45不相互啮合。当拉动片材进给螺线管sl以便通过控制单元(未示出)开始片材进给操作时，局部无齿齿轮43和棘轮齿轮45彼此啮合并且传递驱动力。在非片材进给操作期间，局部无齿齿轮43和轴齿轮44彼此没有啮合。当拉动螺线管sl时，这两个齿轮在预定转数之后彼此啮合，最终驱动传递到进给辊25。

当局部无齿齿轮43旋转一次时，就完成一张片材s的片材进给操作，并且每个构件在非片材进给操作时均恢复成初始状态。

在下文中，将参照图4a、4b、5a和5b描述驱动传递单元27中的驱动力传递机构。图4a是沿着片材s的传送方向从上游侧观察时棘轮齿轮45和棘轮齿轮46的分解透视图。图4b是沿着片材s的传送方向从下游侧观察时棘轮齿轮45和棘轮齿轮46的分解透视图。图5a是示出棘轮齿轮45和棘轮齿轮46相互啮合状态的示意图。图5b是示出解除了棘轮齿轮45和棘轮齿轮46之间啮合状态的示意图。

如图4a和4b所示，棘轮齿轮45和棘轮齿轮46可旋转地由设置在引导件40上的轴40a保持，并且用螺钉42紧固到轴40a上，弹簧47和齿轮盖41位于螺钉42与轴40a之间。轴40a还用于相对于轴向和平面方向定位棘轮齿轮45和棘轮齿轮46，该平面方向是垂直于轴向的方向。结果，可以精确地确定局部无齿齿轮43的轴线和棘轮齿轮45的轴线之间的距离。

棘轮齿轮45和棘轮齿轮46分别设置有第一啮合部45a和第二啮合部46a，第一啮合部45a和第二啮合部46a具有用于使这些齿轮彼此啮合的凸部或凹部。通过一体地设置用于啮合齿轮的啮合部和用于传递驱动的齿轮部，可以延长齿轮和轴之间的装配长度，并且可以抑制齿轮倾斜。

如图5a所示，通过使第一啮合部45a和第二啮合部46a彼此啮合，棘轮齿轮45和棘轮齿轮46相互啮合。第一啮合部45a设置有倾斜表面a1(第一表面)和倾斜表面a2(第二表面)，并且倾斜表面a1是沿图中示出箭头r1的方向(第一方向)旋转的棘轮齿轮45将驱动力传递到棘轮齿轮46所用的表面。

倾斜表面a2是在停止了从驱动电机m传递驱动的状态下当进给辊25受到外力影响并且棘轮齿轮46沿着图中箭头r1的方向旋转时第二啮合部46a与第一啮合部45a接触的表面。在此，r1方向是当进给辊25进给片材s时棘轮齿轮45或棘轮齿轮46通过从驱动电机m接收驱动力而旋转的方向。

在正常片材通过时，如图5a所示，在第一啮合部45a和第二啮合部46a彼此啮合的状态下，棘轮齿轮45和棘轮齿轮46通过从驱动电机m接收驱动力而沿着图中r1方向旋转。然而，例如，如果在片材进给操作期间发生片材s的阻滞(下文中称为卡纸)，则在进给辊25和片材s之间产生的摩擦力增大，从而会将过大的扭矩施加到从驱动电机m传递驱动力的部件。特别地，在使用倾斜表面分离方法的成像设备的情况下，如果来自驱动电机m的驱动力继续传递到进给辊25，则片材进给臂23按压片材s的力增大，并且进给辊25和片材s之间的摩擦力容易增大。如果持续该状态，则在从驱动电机m传递驱动力的齿轮等中会发生变形或损坏。

因此，在该实施例中，如图5b所示，在从驱动电机m传递的扭矩超过使棘轮齿轮45和棘轮齿轮46变形或损坏的允许扭矩之前，使这些齿轮脱开。具体地，在第一啮合部45a和第二啮合部46a彼此啮合处的倾斜表面a1的倾角设定为这样的倾角，使得当第一啮合部45a沿r1方向旋转的同时，棘轮齿轮45可以沿抵抗弹簧47的推压力的方向(缩回方向)缩回以解除啮合状态。

在此，在本实施例的构造中，当在棘轮齿轮45和棘轮齿轮46在r1方向上旋转状态下的允许扭矩是t1时，允许扭矩t1[n·mm]和倾斜表面a1的倾角θ1[°]满足以下表达式1。在表达式1中，r[mm]是从倾斜表面a1朝向棘轮齿轮45的轴线绘制的垂线的长度，μ是第一啮合部45a和第二啮合部46a的摩擦系数，f[gf]是弹簧47的推压力。在下文中，它们分别称为传递半径r、摩擦系数μ和推压力f。

t1>(r·f(sinθ1+μcosθ1)/(cosθ1－μsinθ1))(表达式1)

在该实施例中，由于设置了倾斜表面a2，因此当在停止了从驱动电机m传递驱动的状态下进给辊25受到外力影响时，可以解除第一啮合部45a与第二啮合部46a之间的啮合。也就是说，与倾斜表面a1类似，倾斜表面a2的倾角设定为这样的倾角，使得当第二啮合部46a沿r1方向旋转的同时，棘轮齿轮45或棘轮齿轮46可以在抵抗弹簧47的推压力的方向(缩回方向)上缩回，以解除啮合状态。

在片材进给操作期间发生卡纸并且在驱动传递单元27的齿轮啮合的状态下沿d方向(图3中示出)拉动片材s以执行清除卡纸的情况下，进给辊25试图沿d方向旋转并且从而棘轮齿轮46试图沿r1方向旋转。根据该实施例的构造，在这种状态下，通过在超过允许扭矩之前解除棘轮齿轮45和棘轮齿轮46之间的啮合状态，可以防止从驱动电机m传递驱动力的齿轮等变形或损坏。

在此，当在停止了从驱动电机m传递驱动的状态下棘轮齿轮46沿r1方向旋转时的允许扭矩为t2时，允许扭矩t2和倾斜表面a2的倾角θ2满足以下表达式2。表达式2中的传递半径r、摩擦系数μ和推压力f与表达式1中的相同。

t2>(r·f(sinθ2+μcosθ2)/(cosθ2－μsinθ2))(表达式2)

使通过从驱动电机m接收驱动力而在r1方向上旋转的棘轮齿轮45和棘轮齿轮46脱开所用的扭矩(以下称为极限扭矩)应满足以下条件。也就是说，在这种情况下的极限扭矩应该等于或大于通过进给辊25进给片材s的操作所需的扭矩(下文中称为所需扭矩)并且小于允许扭矩。另一方面，当在停止了从驱动电机m传递驱动的状态下棘轮齿轮46沿r1方向旋转时的极限扭矩可以小于允许扭矩。

在该实施例的构造中，棘轮齿轮45和棘轮齿轮46的材料是聚甲醛(pom)树脂，并且表达式1和2中的摩擦系数μ约为0.05至0.15。不限于本实施例的构造，当倾斜表面a1或倾斜表面a2的倾角θ1或倾角θ2较大、传递半径r较大并且推压力f较大时，可以传递更大扭矩。但是，如果倾角θ1或θ2较大，则极限扭矩根据摩擦系数μ的大小而变化，这并非优选。

在由于设计限制而不能增大传递半径r的情况下，为了满足在r1方向上旋转时的限制扭矩的条件，必须增大推压力f。然而，如果推压力f增大，则存在例如组装性劣化、由于耐久性造成的磨损、操作噪声增大等问题。因此，在该实施例的构造中，如图5a和图5b所示，从驱动电机m传递驱动力的棘轮齿轮45的齿面形成为斜齿构造(斜齿轮)。

更具体地，斜齿的扭转方向是这样的方向，使得当棘轮齿轮45沿r1方向旋转时产生轴向力(推力)，轴向力增大了相对于弹簧47推压方向的推压力。扭转角设定为20°。因此，可以在不设置大弹簧以增加弹簧47推压力的情况下满足所需的极限扭矩条件，同时提供了针对摩擦系数μ变化的允许范围。

图6是当棘轮齿轮45沿r1方向旋转时的极限扭矩根据各种条件(倾角θ1的值，弹簧47的推压力，棘轮齿轮45的齿型)布置的曲线图。在条件(1)中，齿轮的齿型设定为直齿，倾斜表面a1的倾角θ1设定为62°，弹簧47的推压力f设定为300gf。

在条件(1)中，棘轮齿轮45和棘轮齿轮46在超过允许扭矩之前彼此脱离，但是考虑到各个构件的摩擦系数等的变化，可能存在不满足所需扭矩条件的情况。

在条件(2)中，弹簧47的推压力设定为大于在条件(1)中的推压力，在该条件下极限扭矩满足允许扭矩和所需扭矩两者的条件。然而，在条件(2)中，需要推压力为在条件(1)中所用弹簧推压力1.5倍的弹簧。

在条件(3)中，倾角θ1设定为大于条件(1)中的倾角并且为72°。在这种情况下，满足所需扭矩的条件，但是考虑到各个构件的摩擦系数等的变化，可能存在不满足允许扭矩的条件的情况。

在条件(4)中，齿轮的齿型从条件(1)中的直齿变化为斜齿。在这种情况下，在不将弹簧47的推压力设定为较大的情况下，限制扭矩处于满足允许扭矩和所需扭矩两者条件的范围内。

此外，在该实施例中，r1方向设定成使得当棘轮齿轮45沿r1方向旋转时紧固图4a和图4b中的螺钉42。结果，即使当棘轮齿轮45和棘轮齿轮46沿r1方向旋转并且在负载作用下继续旋转时，也可以防止螺钉42松动、弹簧47的推压力不足或螺钉42的松脱。

在该实施例中，为棘轮齿轮45或棘轮齿轮46设置两个第一啮合部45a和两个第二啮合部46a。但是不限于此，只要在棘轮齿轮45和棘轮齿轮46沿着r1方向旋转的状态下在超过允许扭矩之前解除啮合即可，可以适当地设定第一啮合部45a和第二啮合部46a的啮合形状。

在该实施例中，棘轮齿轮46的齿轮齿型设定为直齿，但是也可以设定为斜齿。此外，在该实施例中，弹簧47布置在能够使得棘轮齿轮45推压棘轮齿轮46的位置处。然而，本发明不限于此，弹簧47可以布置在使得棘轮齿轮46推压棘轮齿轮45的位置处。

实施例2

在实施例1中，已经描述了将驱动从驱动电机m传递到进给辊25的驱动传递单元27。相反，在实施例2中，将描述将驱动从驱动电机m传递到传送辊30的驱动传递单元52。在以下描述中，与实施例1相同的构造和操作将被给予相同的附图标记，并且省略其描述。

图7是示出该实施例中驱动传递单元52的构造的示意图。如图7所示，驱动传递单元52由引导件21和传送盖51保持，并将驱动力从驱动电机m传递到传送辊30。驱动传递单元52具有棘轮齿轮54(第一齿轮)和棘轮齿轮53(第二齿轮)。

图8a是示出棘轮齿轮54的构造的示意图，图8b是示出棘轮齿轮53的构造的示意图。如图8a和8b所示，类似于实施例1，棘轮齿轮54和棘轮齿轮53分别设置有第一啮合部54a和第二啮合部53a，第一啮合部54a和第二啮合部53a具有用于使这些齿轮彼此啮合的凸部或凹部。此外，棘轮齿轮54和棘轮齿轮53可旋转地由装配在引导件21中的轴56保持，并且与弹簧55(推压构件)一起紧固到传送盖上。

图9a是示出棘轮齿轮54和棘轮齿轮53彼此啮合状态的示意图，图9b是示出解除了棘轮齿轮54与棘轮齿轮53之间啮合状态的示意图。

如图9a所示，通过第一啮合部54a和第二啮合部53a啮合，棘轮齿轮54和棘轮齿轮53彼此啮合。第一啮合部54a设置有倾斜表面a1(第一表面)和倾斜表面a2(第二表面)，并且倾斜表面a1是沿附图中示出箭头r1的方向(第一方向)旋转的棘轮齿轮54将驱动力传递到棘轮齿轮53所用的表面。

倾斜表面a2是当在停止了从驱动电机m传递驱动力的状态下传送辊30受到外力的影响并且棘轮齿轮53沿着图中箭头r1的方向旋转时第二啮合部53a与第一啮合部54a接触的表面。在此，r1方向是当传送辊30传送片材s时从驱动电机m接收驱动力的棘轮齿轮54或棘轮齿轮53旋转的方向。

在该实施例中，如在实施例1中那样，棘轮齿轮54也设置有倾斜表面a1和倾斜表面a2，并且适当地设定当棘轮齿轮54和棘轮齿轮53旋转时的限制扭矩。结果，如图9b所示，在从驱动电机m传递的扭矩超过使棘轮齿轮54和棘轮齿轮53变形或损坏的允许扭矩之前，使这些齿轮脱开。在此，每个倾斜表面的倾角与极限扭矩和允许扭矩之间的关系与实施例1中所示的表达式1和表达式2之间的关系相同，因此省略其描述。

在正常片材通过时，如果在传送辊30传送片材s时发生卡纸或者传送辊30由于部件劣化而不旋转，则在片材s和传送辊30之间会施加过大的扭矩。如果持续这种状态，则会在从驱动电机m传递驱动力的齿轮等中发生变形或损坏。当为了执行卡纸清除而在停止从驱动电机m传递驱动的状态下沿着传送方向拉动和移除片材时，保持第一啮合部54a和第二啮合部53a啮合的状态会导致这些部件发生变形或损坏。

根据该实施例，通过设置倾斜表面a1和倾斜表面a2，当施加过大的扭矩时，可以解除第一啮合部54a和第二啮合部53a之间的啮合状态，并且能够获得与在实施例1中相同的效果。

在该实施例中，棘轮齿轮53和棘轮齿轮54的齿面形成为斜齿构造(斜齿轮)。斜齿的扭转方向是这样的方向，使得当在r1方向上旋转时相对于弹簧55的推压方向产生轴向力(推力)。扭转角设定为20°。因此，可以在不设置大弹簧以增大弹簧55的推压力的情况下满足所需限制扭矩条件，同时提供了针对摩擦系数变化的允许范围。

以上实施例示出了本发明的构造的示例，本发明不限于此。例如，本发明的构造可以应用于将驱动传递到定影单元的驱动传递单元、成像单元(例如感光鼓或显影单元)中的驱动传递单元。

在上述实施例中，已经描述了单色成像设备100，其包括容纳单色调色剂的一个处理盒。然而，本发明不限于此，本发明可以应用于具有多个处理盒的彩色成像设备。

虽然已经参考实施例描述了本发明，但是应该理解的是本发明不限于所公开的实施例。所附权利要求的范围应赋予最广义的解释，以涵盖所有变型以及等同的结构和功能。