(57)【要約】【課題】駆動負荷によるギアの変形に連動して噛合いを補正することにより、高品位な画像を得ることである。【解決手段】被駆動体を駆動する第１のギア１０を第１の枠体１６で支持し、第１のギア１０の上流のギア列を第２の枠体１７で支持する。第２の枠体１７は引張バネ１８によって第１のギア１０方向に付勢されている。駆動負荷によって第１のギア１０が変形すると、それに応じて第２の枠体１７が傾くため、第１のギア１０の噛合いを常に補正することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源の駆動力をギア列を介して被駆動体に伝達して駆動する駆動装置であって、
前記ギア列に属する第１のギアと、
前記ギア列に属し、前記第１のギアに駆動伝達方向の上流側で噛合う第２のギアと、
前記第１のギアを支持する第１の枠体と、
前記第２のギアを支持し、前記第２のギアと前記第１のギアとの噛合によって前記第１のギアが変形するときに前記噛合の反力により前記第２のギアが揺動可能であるように設けられた第２の枠体と、
前記第２のギアが前記反力によって揺動する方向と反対方向に前記第２の枠体を付勢する付勢手段と、
を有することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記第２の枠体は、前記反力を受けたときに前記第２のギアの噛合面と前記第１のギアの噛合面が平行になるように揺動することを特徴とする請求項１記載の駆動装置。
【請求項３】
前記第１のギア及び前記第２のギアは、ハス歯ギアであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記第２の枠体の揺動中心となる揺動軸は、前記第１のギアと前記第２のギアの噛合部の接線方向と略平行な軸であって、前記噛合部よりも前記第１のギアの回転によるスラスト力が作用する方向側に設けられていることを特徴とする請求項３記載の駆動装置。
【請求項５】
前記第２の枠体の揺動中心となる揺動軸は、前記第１のギアと前記第２のギアの噛合部の接線方向と略平行な軸であって、前記第２のギアのスラスト方向において前記第１のギアと前記第２のギアの噛合部の領域内に設けられていることを特徴とする請求項３記載の駆動装置。
【請求項６】
前記駆動装置は、前記駆動源を具備し、前記駆動源は前記第２の枠体に固定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の駆動装置。
【請求項７】
回転する像担持体に形成した画像を被記録材に転写する画像形成装置において、
前記像担持体を被駆動体として回転駆動するための請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載された駆動装置を備えた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、駆動負荷が増減しても円滑な駆動伝達が可能な駆動装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成プロセスは、回転する感光体ドラムの表面に画像露光を行うことで静電潜像を形成し、これをトナー現像することで可視画像を形成する。このような画像形成装置は、近年、市場でのグラフィックス画像の使用の増加と高印字密度化により、出力画像の高画質化が求められている。これに対応すべく、感光体ドラム等に駆動力を伝達する駆動ギアは、高噛合い率、高伝達率を実現するためにハス歯ギアを用いている。
【０００３】
しかし、駆動負荷によって感光体ドラムを駆動するギアが傾いたり、噛合い部分に変形が生じたりすると、駆動ギアに回転ムラが発生する。特に、感光体ドラムを駆動するギアは大径のハス歯ギアを使用することが多く、大径のハス歯ギアはスラスト力を受け、変形しやすく、その変形量は負荷の大きさによって変化する。そして、感光体ドラムを駆動するギアに回転ムラが生じると、感光体ドラムの回転ムラとなるため、直ちに画像不良となる。
【０００４】
この問題の解決手段として、従来は、以下のものがあった。すなわち、駆動装置内の互いに噛合う第１ハス歯ギアと第２ハス歯ギアにおいて、標準ねじれ角をαとし、回転駆動時の第１ハス歯ギアの第２ハス歯ギアに対する回転軸の倒れ角をδ１ とする。
【０００５】
このとき、α１−α≒δ１となる関係を有するように、第１ハス歯ギアの噛み合い面側ねじれ角α１ が前記標準ねじれ角αに対して相互差δ１ を設ける。これにより、噛合うハス歯ギアの歯幅方向での歯当たりを均一にし、駆動伝達を円滑にする構成が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
また、感光体ドラムを駆動するギアの前段のギアの回転軸の一端を他端に対してオフセットした位置に形成し、感光体ドラムを駆動する前段のギアを傾けることで、感光体ドラムを駆動するギアの噛合いを補正することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−８０８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ねじれ角に相互差を設ける場合、駆動負荷が一定であれば、噛合いに最適なねじれ角の相互差を設定することで、アライメントを補正することが可能である。しかしながら、耐久等によって駆動負荷が増減し、ギアの噛合い部分の変形量が変化すると、設定したねじれ角の相互差が最適でなくなる場合があった。
【０００９】
また、前段のギアを傾けて噛合いを補正する場合も同様に、駆動負荷の増減によってギアの傾きが最適でなくなる場合があった。前段のギアを揺動可能にすると、補正したい噛合い部分は駆動負荷の増減に応じて補正することができるが、揺動可能にしたギアに複数の噛合いがある場合、一方の噛合いは補正できるが、もう一方の噛合いに不具合が生じるおそれがある。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するものであり、その目的は、駆動負荷が増減しても円滑な駆動伝達が可能な駆動装置及びこれを備えた画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、駆動源の駆動力をギア列を介して被駆動体に伝達して駆動する駆動装置であって、前記ギア列に属する第１のギアと、前記ギア列に属し、前記第１のギアに駆動伝達方向の上流側で噛合う第２のギアと、前記第１のギアを支持する第１の枠体と、前記第２のギアを支持し、前記第２のギアと前記第１のギアとの噛合によって前記第１のギアが変形するときに前記噛合の反力により前記第２のギアが揺動可能であるように設けられた第２の枠体と、前記第２のギアが前記反力によって揺動する方向と反対方向に前記第２の枠体を付勢する付勢手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、第１のギアに作用する駆動負荷が増減し、第１のギアの傾きが変化しても、その傾きに応じて上流のギア列を傾け、第１のギアの噛合いを補正することにより、ギアの駆動伝達が円滑になる。このため、これを画像形成装置に用いた場合には、高品位な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態における静止状態の駆動装置の構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における画像形成装置の全体構成図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における定常回転状態の駆動装置の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態における静止状態の駆動装置の断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における定常回転状態の駆動装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施形態で説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。
【００１５】
〔第１実施形態〕
図１は本発明における第１実施形態の駆動装置の構成の概略図であり、図２はこのような駆動装置を用いる機械装置の一例である画像形成装置のうち、中間転写ベルトを用いた４ドラムフルカラーの画像形成装置の構成の概略である。
【００１６】
［画像形成装置の構成］
まず、画像形成装置の全体構成について、図２を参照して説明する。図２において、１は、４ドラムフルカラーの画像形成装置を示している。画像形成装置１は、画像形成装置本体２を有している。ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋは画像形成装置本体２に着脱自在にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のプロセスカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋが設けられている。さらに、画像形成装置１は、中間転写ベルトユニット３１及び定着器２５を有している。中間転写ベルトユニット３１は、中間転写体である中間転写ベルト３０を有している。
【００１７】
ここで、各プロセスカートリッジは、中間転写ベルト３０に沿って並列配置されている。そして、各プロセスカートリッジは、それぞれ像担持体である感光体ドラム２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｂｋを有している。なお、これらの感光体ドラム２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｂｋを総称して感光体ドラム２６と記載する。また、各プロセスカートリッジは、感光体ドラム２６の外周表面上に配置され、それぞれ感光体ドラム２６の表面を一様に帯電する一次帯電器５０を有している。さらに、各プロセスカートリッジは、レーザ露光器２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、２８Ｂｋによる露光によって形成された感光体ドラム２６の表面上の各色の静電潜像を、対応する色のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを用いて現像する現像器５１を有する。
【００１８】
なお、現像器５１内の現像ローラ５４は、現像器５１ごと感光体ドラム２６から離間し、回転を停止させることで、現像剤の劣化を防止できるように構成されている。さらに、感光体ドラム２６と共に中間転写ベルト３０を挟持する位置には、感光体ドラム２６と共に一次転写部を形成する一次転写ローラ５２が対向設置されている。
【００１９】
一方、中間転写ベルトユニット３１は、中間転写ベルト３０、中間転写ベルト３０を張架する駆動ローラ１００、テンションローラ１０５、二次転写対向ローラ１０８を備えている。そして、不図示のベルト駆動モータにより駆動ローラ１００を回転駆動させることで中間転写ベルト３０を回転搬送している。テンションローラ１０５は、中間転写ベルト３０の長さに応じて図２の水平方向に移動可能に構成されている。さらに、テンションローラ１０５の近傍には、中間転写ベルト３０上のトナーパッチを検出するためのレジ検知センサ９０がローラ長手方向両端に２個設置されている。
【００２０】
また、二次転写対向ローラ１０８の中間転写ベルト３０を挟んだ位置には、二次転写ローラ２７が設けられている。そして二次転写ローラ２７を保持している転写搬送ユニット３３が二次転写ローラ２７の下部に設けられている。
【００２１】
画像形成装置１の下部には、二次転写ローラ２７と、中間転写ベルト３０を挟んだ二次転写対向ローラ１０８との当接部により構成される二次転写部（転写部）へ転写材を給送する給送部３が設けられている。この給送部３は複数枚の転写材（被記録材）Ｐを収納したカセット２０、給送ローラ２１、重送防止のリタードローラ対２２、搬送ローラ対２３ａ、２３ｂ、レジストローラ対２４等を備えている。定着器２５の下流側搬送路には、排出ローラ対６１、６２、６３が設けられている。
【００２２】
ベルト駆動モータは、画像形成制御部からの指示により、中間転写ベルト３０を所定の速度で回転駆動するための駆動手段である。ドラム駆動モータは、画像形成制御部からの指示により、全ての感光体ドラム２６を所定の速度で回転駆動するための駆動手段である。
【００２３】
ここで、以上のように構成された画像形成装置１の画像形成動作について図２を用いて説明する。
【００２４】
画像形成動作が開始されると、まずカセット２０内の転写材は、給送ローラ２１により給送された後、リタードローラ対２２により一枚ずつに分離され、ついで搬送ローラ対２３ａ、２３ｂ等を経てレジストローラ対２４に搬送される。このとき、レジストローラ対２４は、回転を停止しており、このレジストローラ対２４のニップに転写材が突き当てられることにより、転写材の斜行が矯正される。一方、この転写材の搬送動作に並行して、例えば、イエローのプロセスカートリッジＰＹにおいては、まず感光体ドラム２６Ｙの表面が一次帯電器５０によって一様にマイナス帯電され、次にレーザ露光器２８Ｙにより画像露光が行われる。これにより、感光体ドラム２６Ｙの表面には画像信号のイエロー画像成分と対応した静電潜像が形成される。
【００２５】
次に、現像器５１内の現像ローラ５４が回転駆動されながら、感光体ドラム２６Ｙに当接し、上記静電潜像が、現像器５１によりマイナス帯電したイエロートナーを用いて現像され、イエロートナー画像として可視化される。そして、このようにして得られたイエロートナー画像は、一次転写バイアスが供給された一次転写ローラ５２により、中間転写ベルト３０上に一次転写される。なお、トナー画像が転写された後、感光体ドラム２６Ｙは、表面に付着している転写残りトナーがクリーナ５３によって除去される。
【００２６】
このような一連のトナー画像形成動作を、他のプロセスカートリッジＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋにおいても所定のタイミングで順次行い、各感光体ドラム２６上に形成された各色トナー画像をそれぞれの一次転写部で中間転写ベルト３０上に順次重ねて一次転写する。なお、現像ローラ５４は、現像動作を終えると、下流側のプロセスカートリッジが一次転写中であっても、現像剤の劣化を防止するために順次感光体ドラムから離間し回転を停止する。
【００２７】
次に、このように中間転写ベルト３０上に重畳して転写された４色のトナー画像は、中間転写ベルト３０の回転に伴い、二次転写部に移動される。さらに、レジストローラ対２４で斜行を矯正された転写材Ｐは、中間転写ベルト３０上の画像とタイミングをとって二次転写部に送り出される。この後、転写材Ｐを挟んで中間転写ベルト３０に当接した二次転写ローラ２７により、中間転写ベルト３０上の４色のトナー画像が転写材Ｐ上へ二次転写される。そして、このようにしてトナー画像が転写された転写材Ｐは、定着器２５に搬送されて、加熱、加圧されることによりトナー画像が定着された後、排出ローラ対６１、６２、６３により、装置本体上面に排出、積載される。
【００２８】
なお、二次転写を終了した中間転写ベルト３０は、駆動ローラ１００近傍に設置された不図示のベルトクリーナによって表面に残留した転写残りトナーが除去される。
【００２９】
［駆動装置の構成］
次に、感光体ドラム２６へ駆動源の駆動力をギア列を介して伝達する駆動装置の構成について説明する。
【００３０】
図１は本実施形態における駆動装置の静止状態の断面図であり、図３は定常回転状態の断面図である。
【００３１】
図１に示すように、プロセスカートリッジに取り付けられた感光体ドラム２６の一端に凸形状のカップリング４７が設けられ、感光体ドラム２６の回転中心からは軸１５が突出している。
【００３２】
一方、画像形成装置本体２には被駆動体である感光体ドラム２６を駆動するためのギア列に属する第１のギア１０に凹形状をした本体カップリング４６が設けられている。第１のギア１０は第１の枠体１６に設けられたホルダ１３と嵌合し、第１のギア１０のスラスト方向はホルダ１３とキャップ１４とによって支持されている。
【００３３】
プロセスカートリッジが挿入されると、第１のギア１０の回転中心にあけられた穴にプロセスカートリッジから突出した軸１５が嵌合する。同時にプロセスカートリッジと本体のカップリングが係合し、第１のギア１０の回転が感光体ドラム２６に伝達されるようになる。第１のギア１０はハス歯ギアであり、第１のギア１０に駆動力が伝達されると、感光体ドラム２６の方向にスラスト力が発生するようなねじれ方向と傾斜角の歯が設定されている。
【００３４】
感光体ドラム２６を駆動する第１のギア１０と、プロセスカートリッジから突出した軸１５は嵌合しているものの、微小なガタが設定されているため、駆動負荷によってガタの分だけ第１のギア１０が傾く。また、感光体ドラム２６を駆動する第１のギア１０は大径であるため、ハス歯ギアのスラスト力を受け、変形しやすい。
【００３５】
感光体ドラム２６を駆動する第１のギア１０が変形すると、歯幅方向での歯当たりが片当たりになってしまい、実質噛合っている幅が狭くなる。すると、ハス歯ギアの特性である噛合いの円滑さが失われ、ギアの回転ムラが発生する。上記の駆動構成では、第１のギア１０の回転ムラは感光体ドラム２６の回転ムラとなるため、第１のギア１０の回転ムラは画像不良に直結する。
【００３６】
本実施形態では、第１のギア１０は第１の枠体１６で支持されており、第１の枠体１６は本体枠４２に固定されている。第１のギア１０と、駆動伝達方向の上流側で噛合うギア列に属する第２のギア１１と、第２のギア１１より駆動伝達方向の上流側の駆動源１２を含むギア列は、第１の枠体１６とは異なる第２の枠体１７で支持されている。この第２の枠体１７は第１の枠体１６に対して揺動可能に支持され、揺動支点となる揺動軸４３が第１の枠体１６に設けられている。なお、モータなどの駆動源１２は、第２の枠体１７に固定されている。これにより、第２のギア１１は第１のギア１０に対して揺動可能となっている。
【００３７】
第２の枠体１７の揺動中心となる揺動軸４３は、第２のギア支持軸（揺動軸）４５と垂直方向であって、第１のギア１０と第２のギア１１の噛合部の接線方向と略平行な軸である。すなわち、第１のギアが変形したときの反力を第２のギアが受けたとき、変形により傾いた第１のギアの噛合面に対して第２のギアの噛合面が平行となるように揺動できるように第２の枠体が揺動軸４３によって支持されている。
【００３８】
そして、この揺動軸４３のスラスト方向の位置は、前記第１のギア１０と前記第２のギア１１の噛合部に対して前記第１のギア１０のスラスト力が作用する方向側となるように設けられている。なお、本実施形態では前記噛合部よりも本体枠４２側に設けられ、第２の枠体１７の穴と嵌合している。
【００３９】
また、揺動軸４３は第１のギア１０と第２のギア１１のバックラッシュを確保するため、第２のギア支持軸４５の近傍に設けるとよい。また、第２の枠体１７は第１のギア１０から離れる回転方向には回転の自由度を有しているが、第１のギア１０に近づく回転方向は、本体枠４２が突き当て部１９に干渉するため、静止状態よりも回転することができない。静止状態では、第１のギア１０と第２のギア１１のバックラッシュが確保されている状態である。
【００４０】
ハス歯ギアのスラスト力によって変形した第１のギア１０に応じて第２の枠体１７を傾けるために、第２の枠体１７は付勢手段である引張バネ１８によって第１のギア１０の方向に付勢されている。引張バネ１８の一端は、本体枠４２と反対側の第２のギア支持軸４５の端部に取り付けられ、もう一端は第１の枠体１６に設けられた被付勢部４４に取り付けられる。
【００４１】
図３に示すように、駆動負荷によって第１のギア１０が本体枠４２側に傾くと、第１のギア１０と第２のギア１１の噛合いの反力によって第２の枠体１７が第１のギア１０から離れる方向に力が作用し、第２の枠体１７が時計回り方向に回転する。しかし、引張バネ１８によって第２の枠体１７は第１のギア１０の方向に付勢されているため、第１のギア１０の傾きに応じて第２の枠体１７が傾く。これにより、第１のギア１０の傾きに応じて第１のギア１０と第２のギア１１の噛合いを補正することが可能となる。すなわち、第１のギア１０に作用する駆動負荷が増減し、第１のギア１０の傾きが変化しても、その傾きに応じて上流の第２のギア１１が傾き、第１のギア１０の噛合面と第２のギア１１の噛合面が平行になるように第１のギアの噛合いが補正される。
【００４２】
ギアの噛合いの反力の方向はギアの圧力角とねじれ角の方向によって決まる。このため、本実施形態では第２の枠体１７が反力の影響を受けやすいように揺動軸４３を本体枠側に設けたが、ねじれ角と圧力角の関係によっては揺動軸４３を本体枠４２と反対側に設けてもよい。
【００４３】
上記のように、第１のギア１０の傾きに応じて第２の枠体１７を傾かせて、第１のギア１０と第２のギア１１の噛合いを補正することで、感光体ドラム２６を駆動するギアの駆動伝達が円滑になり、高品位な画像を得ることが可能となる。
【００４４】
〔第２実施形態〕
次に第２実施形態に係る装置について図４及び図５を参照して説明する。なお、本実施形態の装置の基本構成は前述した実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは本実施形態の特徴となる構成について説明する。また、前述した実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。
【００４５】
図４は第２実施形態における駆動装置の静止状態の断面図であり、図５は定常回転状態の断面図である。
【００４６】
第１実施形態と同様に、第１のギア１０を支持している第１の枠体１６と、第１のギア１０より駆動伝達方向の上流で、駆動源１２を含むギア列は、第１の枠体１６とは異なる第２の枠体１７で支持されている。第２の枠体１７は第１の枠体１６に対して揺動可能に支持され、揺動支点となる揺動軸４３ａは、第１のギア１０と第２のギア１１に平行で、第１のギア１０と第２のギア１１の噛合い幅の延長線上に設けられている。すなわち、第１のギア１０と第２のギア１１の噛合部の接線方向と略平行な軸が前記ギアのスラスト方向において噛合い幅の領域内に設けられている。なお、本実施形態では、揺動軸４３ａは、第１のギア１０の直径方向両端の幅方向の中心Ｑ１、Ｑ２を結ぶ直線の延長線Ｌ２上に設けられている。
【００４７】
第１のギア１０と第２のギア１１はハス歯ギアであり、第１のギア１０が感光体ドラム２６側にスラスト力を受けるようにねじれ角が設定されている。このため、第２のギア１１は感光体ドラム２６と反対方向の反力を受け、その反力によって第２の枠体１７は揺動軸４３ａを中心に回転する。また、第２の枠体１７と本体枠４２との間には圧縮バネ４０が設けられ、第２の枠体１７が第１のギア１０から離れる方向の回転の自由度を制限している。
【００４８】
第１実施形態と同様に、駆動負荷によって第１のギア１０が本体枠４２側に傾くと、第１のギア１０と第２のギア１１の噛合いの反力によって第２の枠体１７が第１のギア１０から離れる方向に力が作用し、第２の枠体１７が揺動軸４３ａを中心に時計回り方向に回転する。しかし、圧縮バネ４０によって第２の枠体１７は第１のギア１０の方向に付勢されているため、第１のギア１０の傾きに応じて第２の枠体１７が傾く。これにより、第１のギア１０の傾きに応じて第１のギア１０と第２のギア１１の噛合いを補正することが可能となる。
【００４９】
本実施形態のように、第１のギア１０と第２のギア１１に平行な位置に第２の枠体１７の揺動軸４３ａを配置することで、第１のギア１０と第２のギア１１のバックラッシュを保ったまま、噛合いを補正することができる。従って、上述の第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０‥‥第１のギア
１１‥‥第２のギア
１２‥‥駆動源
１５‥‥軸
１６‥‥第１の枠体
１７‥‥第２の枠体
１８‥‥引張バネ
１９‥‥突き当て部
２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｂｋ‥‥感光体ドラム
４０‥‥圧縮バネ
４２‥‥本体枠
４３、４３ａ‥‥揺動軸
４５‥‥第２のギア支持軸
【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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