(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドラム状感光体と、前記ドラム状感光体の軸上に設けた駆動歯車とを有し、
前記ドラム状感光体および前記駆動歯車のいずれか一方に設けた突起部材と、いずれか他方に設けた穴からなる作用部との連結を介して、
前記駆動歯車に付与される駆動源からの回転力を前記ドラム状感光体に伝達する構成の電子写真画像形成装置の動力伝達装置であって、
前記作用部は、
弾性屈曲部または弾性屈曲部材からなる弾性部材と、
前記弾性部材に隣接して設けた粘性部材とを含み、更に、
前記突起部材は、前記粘性部材と当接可能に、前記弾性部材が配接されている面と反対側の前記粘性部材の面に対向している、
ことを特徴とする電子写真画像形成装置の動力伝達装置。
【請求項２】
前記弾性部材は、前記作用部の穴を有する前記ドラム状感光体または駆動歯車の面に一端が固定され、他端が座板を介して、ゴム板からなる粘性部材に接合されたコイルばねであることを特徴とする請求項１に記載の電子写真画像形成装置の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真画像形成装置のドラム状感光体（以下、単に感光体とも言う）等を円滑回転させるために駆動源の動力を伝達する動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えばデジタル画像機器における画質向上は目覚ましく、３００乃至４００ｄｐｉから６００乃至１２００ｄｐｉと言った高いレベルでの画質を実現するために、感光体駆動系の精度を極限まで追求することが求められている。特に電子写真画像形成装置の多くは、駆動源から回転を伝達される歯車と感光体とを一体的に結合しており、その一体的なドラム歯車に同じ駆動源に繋がる種々の負荷の変動が回転速度むらとして伝えられて、感光体に形成される画像に段むらやスモールピッチ・バンディングと呼ばれる欠陥が生じ易いと言う問題があった。
【０００３】
上述の問題を解消するために、駆動源の動力を被駆動体の運動部材へと伝達する伝達装置において、伝達系の一部にゴム部材を介して回転力を伝達する弾性継ぎ手を用いた伝達装置が特開昭５１−６０５３２号、実開昭６０−４９５５０号、特開平４−１５６４７３号、同５−１８８６７１号、同６−１９３６８０号、同６−２０２２４０号、同６−２４９３２１号、同６−２９４４５３号各公報等によって知られている。しかし、それらの公報に記載された伝達装置においても、種々の原因により運動部材である感光体の駆動精度を上げることはできず、感光体の回転速度むらによる画像の段むら等の欠陥発生問題を完全には解消していない。
【０００４】
そこで、感光体駆動系のｆＮ＝（１／２π）（Ｋ／Ｉ）１／２（但し、Ｋは駆動系の捩り剛性、Ｉは慣性モーメント）で表される固有振動数ｆＮを、感光体と同軸の相対回動可能にしたドラム歯車との間に両者を結合する弾性部材を介在させることにより捩り剛性Ｋを小さくすることによって、その駆動系の回転変動パワースペクトルの周波数すなわち駆動系の例えばモータ歯車１回転についての周波数２２Ｈｚの高調波４４Ｈｚや第２軸歯車の一歯についての６４Ｈｚあるいはドラム歯車の一歯についての２５Ｈｚの高調波５０Ｈｚと言った周波数よりも低くし、それによって駆動系の伝達関数のゲインを小さくして感光体の回転を円滑にした回転体の駆動装置が特開平７−１４０８４２号公報により知られている。しかし、この駆動装置においても感光体の回転速度むらを十分に無くすことが困難で、画像の段むら等の欠陥発生問題を完全には解消し得ない場合があることが分かった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の問題を解消するためになされたものであり、駆動源の動力を運動部材の円滑な回動に伝達し、画像形成装置の感光体の回転に用いた場合には感光体の回転が円滑に行われて、感光体に段むら等の欠陥のない転写画像の形成を容易にする動力伝達装置の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記の構成によって達成することができる。
（１）ドラム状感光体と、前記ドラム状感光体の軸上に設けた駆動歯車とを有し、
前記ドラム状感光体および前記駆動歯車のいずれか一方に設けた突起部材と、いずれか他方に設けた穴からなる作用部との連結を介して、
前記駆動歯車に付与される駆動源からの回転力を前記ドラム状感光体に伝達する構成の電子写真画像形成装置の動力伝達装置であって、
前記作用部は、
弾性屈曲部または弾性屈曲部材からなる弾性部材と、
前記弾性部材に隣接して設けた粘性部材とを含み、更に、
前記突起部材は、前記粘性部材と当接可能に、前記弾性部材が配接されている面と反対側の前記粘性部材の面に対向している、
ことを特徴とする電子写真画像形成装置の動力伝達装置。
（２）前記弾性部材は、前記作用部の穴を有する前記ドラム状感光体または駆動歯車の面に一端が固定され、他端が座板を介して、ゴム板からなる粘性部材に接合されたコイルばねであることを特徴とする前記（１）に記載の電子写真画像形成装置の動力伝達装置。
【０００７】
なお、本発明における弾性部材とは、変形時に歪みに線形に比例した応力を生じる弾性特性が支配的な弾性材料からなり、特に、物性値として縦弾性係数が２００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲にあり、粘性減衰係数比ηが０．０１〜０．１の範囲にある弾性材料からなる部材のことを言う。この弾性部材を形成する弾性材料として、樹脂材料例えば、ポリアセタールなどが用いられる。そして具体的な弾性部材としては、片持ち梁あるいは両持ち梁状態の板状部材、または一端が固定されたコイルバネ部材が用いられる。
【０００８】
また本発明における粘性部材とは、衝撃力を緩和する粘性力が支配的な弾性材料からなり、特に、物性値として粘性減衰係数比ηが０．３〜０．８の範囲にあり、縦弾性係数が０．１〜１ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲にある弾性材料からなる部材のことを言う。この粘性部材を形成する弾性材料として、ゴム材料、例えば、ＣＲゴム、シリコンゴム、ブチルゴム、シリコンゲルなどが用いられる。そして具体的な粘性部材としては、板状あるいはブロック状のゴム部材が用いられ、前記弾性部材上に設けられる。
【０００９】
以上の弾性部材と粘性部材の定義における弾性材料の縦弾性係数は言うまでもなくヤング率である。また弾性材料の粘性減衰係数比ηは例えば棒状の弾性材料に荷重を掛けて伸長あるいは圧縮させた状態から瞬間的に除重して弾性材料が歪みを回復させる振動をしたときの振動の相隣る山の高さ、ｘｉ，ｘｉ＋１の比の対数すなわち対数減衰率δ＝ｌｏｇ（ｘｉ  ／ｘｉ＋１）からη＝δ／（４π２＋δ２）１／２によって求められる値である。
【００１０】
また、弾性部材と一体的に回動する全ての部材における捩れの固有振動数とは、例えば小野測器（株）製デュアルチャンネルのＦＦＴアナライザーに圧電型のインパクトハンマーと加速度センサーとをそれぞれ増幅器を介し接続して、運動部材例えば感光体の外周に接線方向の打撃力を受ける受け部材と接線方向の加速度を検出する前記加速度センサーとを取り付け、前記ハンマーで受け部材に打撃力を加えることで、ＦＦＴアナライザーの出力する伝達関数グラフのピーク値に対応する周波数として求められる値である。また伝達系に加わる加振源の周波数とは、駆動源のモータの軸の振れ等軸精度に係わるモータ１回転に相当する変動、マグネットの配置の精度やローター・ステーターの精度に係わる変動、歯車やタイミングベルト・プーリーの偏心に係わる歯車やタイミングベルト・プーリーの１回転に相当する変動、歯車やタイミングベルトの１歯に相当する変動などの周波数であり、動力伝達装置すなわち運動部材への動力伝達系において考えられる上述のような周期的変動の周波数を理論的に導き出したものを言う。
【００１１】
本発明者らは、鋭意検討の結果、動力伝達装置による運動部材の駆動精度を低下させる主原因が、駆動系の伝達関数、そのうちでも特にピーク値に相当する駆動系の捩れの固有振動数を含むゲインの高い周波数領域と駆動系の加振源の周波数が比較的密に集まっている周波数領域とが重なる状況になっていることにあると究明した。そして、駆動特性を改善し、精度の高い回転精度を得ようとするには、予測される加振源の周波数に対して、駆動系の捩れの固有振動数を適当に設定することが重要な解決手段となり、その手段として本発明を完成するに至った。
【００１２】
加振源の周波数に対して、感光体駆動系の捩れの固有振動数を適当に設定する具体的方法として、駆動軸の形状すなわち、軸径を変更したり、軸の一部を細くしたりする方法があるが、軸径を細くしていくと軸のねじれ強度が弱くなるなど軸強度に問題があり限界がある。そこで、本発明の動力伝達装置においては、駆動系の一部に弾性特性が支配的な弾性部材を設けたことより、感光体駆動系の捩れの固有振動数を自由に設定できるようにし、その固有振動数を駆動系の加振源の周波数から外れるように設定することで伝達される振動を軽減させることができる。さらに本発明の装置においては、駆動系の一部に粘性特性が支配的な弾性部材を設けたことにより、駆動系の捩れの固有振動数における伝達関数のゲインを低減し、幅広い周波数領域において、その領域に存在する加振源の変動レベルが低減して、感光体に円滑な回転を伝達できる。
【００１３】
本発明の装置における上述の弾性部材と粘性部材の作用効果を模式的に示すと、図６，図７のグラフのように駆動系の伝達関数を変えることができる。図６，図７で曲線Ａは感光体とドラム歯車が一体の従来の動力伝達装置の伝達関数、曲線Ｂ，Ｃは駆動系に弾性部材だけを介在させた特開平７−１４０８４２号公報の発明の回転伝達装置も含まれる動力伝達装置の伝達関数、曲線Ｄ、Ｅは曲線Ｂ、Ｃの装置の駆動系に粘性部材も介在させた本発明の動力伝達装置の伝達関数を示す。
【００１４】
すなわち本発明の装置においては、駆動系に介在させた弾性部材が伝達関数のピーク値を与える周波数である固有振動数を主として変化させ、粘性部材が伝達関数のピーク値のゲインを主として下げるように、弾性部材と粘性部材とで機能分離した作用効果を得るようにしているから、特開平７−１４０８４２号公報の発明の回転伝達装置におけるよりも容易に運動部材の円滑な回動を達成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、さらに図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１及び図２は感光体の回転に適用した例を示す本発明の動力伝達装置の要部分解斜視図及び組立状態要部正面図、図３、図４及び図５はそれぞれ他の例を示す図２と同様の組立状態要部正面図であり、図中の１は時計方向に回転して周面に転写材等に転写する転写像のトナー像を形成される電子写真の感光体等の像形成体、２は不図示の駆動源のモータから動力伝達系の歯車列によって時計方向に回転され像形成体１を回転させる像形成体１と同軸の駆動歯車である。
【００１７】
図示例の像形成体１と駆動歯車２は、像形成体１に軸１ａと受動突起１ｂとが一体的に設けられ、駆動歯車２に軸穴２ａと、弾性屈曲部分あるいは弾性屈曲部材からなる弾性部材３と弾性圧縮部材からなる粘性部材４とを接合した作用部２ｂとが設けられていて、軸１ａが軸穴２ａに回転自在に嵌合するとともに、受動突起１ｂが作用部２ｂの粘性部材４の接合面と反対側の面に当接して作用部２ｂから回転力を受けるように連結される。ここで弾性部材３は、縦弾性係数が２００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲にあり、好ましくは粘性減衰係数ηが０．０１〜０．１の範囲にあるポリアセタール、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂等の樹脂材料またはアルミニューム、銅合金等の金属材料から形成され、粘性部材４は、粘性減衰係数ηが０．３〜０．８の範囲にあり、縦弾性係数が０．１〜１ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲にあるＣＲゴム、シリコンゴム、ブチルゴム、シリコンゲル等の合成ゴムや天然ゴムから形成される。
【００１８】
具体的に、図１と図２の例の作用部２ｂは、例えば樹脂製の像形成体歯車２の本体に図示のような２個の角穴を平行に並べて形成することにより、２個の角穴の間に半径方向に渡る両持ち梁状の弾性部材３を形成し、その弾性部材３の回転方向上流側面に、合成ゴムや天然ゴムのゴム板等からなる粘性部材４を接着剤等により接合することにより形成されている。また図３の例の作用部２ｂは、図１、図２の例の作用部２ｂの両持ち梁状の弾性部材３がその一端側を切り離されて片持ち梁状の弾性部材３１になったものである。この例では、片持ち梁状の弾性部材３１が軸穴２ａ側を自由端にしているが、反対側を自由端にしたものでもよい。また図４の例の作用部２ｂは、図３の例の作用部２ｂの片持ち梁状の弾性部材３１を樹脂製駆動歯車２の成形時にインサートして設けた板ばねの弾性部材３２にしたものである。この例でも弾性部材３２の自由端を図示例と反対側にしてもよい。
【００１９】
以上の曲げ変形だけを受ける弾性部材３，３１，３２を用いた作用部２ｂに対して、図５の例の作用部２ｂは、曲げ変形だけでなく捩り変形も受けるコイルばねの弾性部材３３を用いたものである点が、図１乃至図４の例の作用部２ｂと相違するものである。コイルばねの弾性部材３３は一端をインサートまたは接着等によって駆動歯車２の角穴の回転方向上流側に向いた面に固定され、他端に接着等によって座板５を固定される。その座板５にゴム板からなる粘性部材４が接着剤等により接合されて図５の作用部２ｂが形成されている。
【００２０】
以上のいずれの作用部２ｂを有する駆動歯車２も前述のように作用部２ｂの粘性部材４で像形成体１の受動突起１ｂを周方向に押して像形成体１に駆動系の固有振動や他の負荷の変動による振動を吸収した円滑な回転を伝える。このような像形成体１に回転を伝える本発明の動力伝達装置は、図示例に限らず、上述の作用部と同様の構造の受動部が像形成体１側に設けられ、駆動歯車２側に作用突起が設けられていて、作用突起が受動部の粘性部材を押して像形成体１を回転させるものでもよい。また、駆動歯車２が樹脂の成形品からなるものに限られるものでないことも言うまでもない。さらに本発明の動力伝達装置は像形成体を回転するものに限らず、他の円滑な回転を必要とする回転体を駆動するものでもよい。
【００２１】
本発明の具体的実施例と比較例について示すと、図１、図２の例の駆動歯車２の作用部２ｂの弾性部材３を縦弾性係数が３５０ｋｇｆ／ｃｍ２で粘性減衰係数比ηが０．０６のポリカーボネートからなるものとし、粘性部材４をηが０．６で縦弾性係数が０．６ｋｇｆ／ｃｍ２のゴム板からなるものとした回転伝達装置の像形成体１を駆動する前述のＦＦＴアナライザーによる速度変動のパワースペクトルは、図８に示したように低周波数側でレベルが低く、それによる像形成体１の回転におけるＦＦＴアナライザーで記録した速度変動の時間波形は、図９に示したように振幅が小さくなっている。それに対して、ゴム板の粘性部材４を除去しただけが異なる回転伝達装置の像形成体１を駆動する同様の速度変動のパワースペクトルは、図１０に示したように図８に比較して高周波数側でレベルが２倍近く大きく、それによる像形成体１の回転における同様の速度変動の時間波形は、図１１に示したように振幅が大きいものになっている。図９と図１１の速度変動グラフの平均値の０よりプラス側の積分値の比すなわち平均振幅の比は４１：６９であった。これから明らかに本発明の装置によれば円滑な運動を伝達できることが分かる。
【００２２】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の動力伝達装置は、駆動源の動力を運動部材の円滑な運動に伝達することができ、画像形成装置の感光体の回転に用いた場合には感光体の回転が円滑に行われて、感光体に速度むら等の欠陥のない転写画像を形成できると言う顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】感光体の回転に適用した例を示す本発明の動力伝達装置の要部分解斜視図である。
【図２】図１の動力伝達装置の組立状態要部正面図である。
【図３】本発明の動力伝達装置の他の例を示す図２と同様の組立状態要部正面図である。
【図４】本発明の動力伝達装置の他の例を示す図２と同様の組立状態要部正面図である。
【図５】本発明の動力伝達装置の他の例を示す図２と同様の組立状態要部正面図である。
【図６】駆動系に介在させた弾性部材による動力伝達装置の伝達関数の変化を示すグラフ。
【図７】駆動系に介在させた粘性部材による動力伝達装置の伝達関数の変化を示すグラフ。
【図８】図１の例の感光体の速度変動のパワースペクトルである。
【図９】図６の感光体の回転速度変動の時間波形である。
【図１０】図６の感光体のゴム部材を除いた場合の速度変動のパワースペクトルである。
【図１１】図８の感光体の回転速度変動の時間波形である。
【符号の説明】
１  像形成体
１ａ  軸
１ｂ  受動突起
２  駆動歯車
２ａ  軸穴
２ｂ  作用部
３，３１，３２，３３  弾性部材
４  粘性部材
５  座板
【図１】
0003577685.tif 000002
【図２】
0003577685.tif 000003
【図３】
0003577685.tif 000004
【図４】
0003577685.tif 000005
【図５】
0003577685.tif 000006
【図６】
0003577685.tif 000007
【図７】
0003577685.tif 000008
【図８】
0003577685.tif 000009
【図９】
0003577685.tif 000010
【図１０】
0003577685.tif 000011
【図１１】
0003577685.tif 000012