(57)【要約】【課題】極端に大きなフライホイール等の慣性体を用いることなく、慣性体により個体差や経時使用の影響を受けずに駆動伝達系の回転速度変動を十分に低減する。【解決手段】感光体駆動装置１０は、３Ｋ型の差動遊星歯車減速機構で構成されていて、その出力軸にはフライホイール５０が連結されていて、入力軸１７から出力軸までの駆動伝達系の固有振動周波数が遊星歯車の回転周波数よりも低周波帯域である。この差動遊星歯車減速機構では、最も周波数が低い加振周波数は遊星歯車の回転周波数となるので、すべての回転速度変動を一般的な大きさのフライホイールで十分に低減させることができる。【選択図】図７
2011043224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源からの回転駆動力を減速して画像形成装置に使用される回転体へ伝達する回転伝達装置において、
第１遊星歯車部と歯数又は歯形状が該第１遊星歯車部とは異なる第２遊星歯車部とが互いに固定又は一体に構成された複数の段付遊星歯車と、前記第１遊星歯車部に噛み合う第１歯車と、前記第２遊星歯車部に噛み合う第２歯車と、駆動源から回転駆動力が入力される入力軸に固定されていてその回転駆動力を前記段付遊星歯車に伝達する太陽歯車と、前記複数の段付遊星歯車を回動自在に支持するとともに、ケーシングに回動自在に浮動支持されたキャリアとを有し、前記第１歯車及び前記第２歯車の一方が回転不能に固定され、他方の回転軸が前記回転体に固定された差動遊星歯車減速機構を備えており、
前記他方の回転軸には慣性体が固定されており、
前記入力軸から前記他方の回転軸までの駆動伝達系の固有振動周波数が、前記画像形成装置の画像形成時における前記遊星歯車の回転周波数よりも低周波帯域であることを特徴とする回転伝達装置。
【請求項２】
駆動源からの回転駆動力を減速して画像形成装置に使用される回転体へ伝達する回転伝達装置において、
第１遊星歯車部と歯数又は歯形状が該第１遊星歯車部とは異なる第２遊星歯車部とが互いに固定又は一体に構成された複数の段付遊星歯車と、前記第１遊星歯車部に噛み合う第１歯車と、前記第２遊星歯車部に噛み合う第２歯車と、前記複数の段付遊星歯車を回動自在に支持するとともに、駆動源から回転駆動力が入力される入力軸に固定され、かつ、ケーシングに回動自在に支持されていて、その回転駆動力を前記段付遊星歯車に伝達するキャリアとを有し、前記第１歯車及び前記第２歯車の一方が回転不能に固定され、他方の回転軸が前記回転体に固定された差動遊星歯車減速機構を備えており、
前記他方の回転軸には慣性体が固定されており、
前記他方の回転軸は、浮動支持され、かつ自在継ぎ手を介して前記回転体に連結されており、
前記入力軸から前記他方の回転軸までの駆動伝達系の固有振動周波数が、前記画像形成装置の画像形成時における前記遊星歯車の回転周波数よりも低周波帯域であることを特徴とする回転伝達装置。
【請求項３】
請求項１又は２の回転伝達装置において、
前記入力軸から前記他方の回転軸までの駆動伝達系の固有振動周波数は、１８Ｈｚ以上であることを特徴とする回転伝達装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転伝達装置において、
前記慣性体は、前記回転体の内部に設置されることを特徴とする回転伝達装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転伝達装置において、
前記慣性体は、前記回転体の外部に設置されることを特徴とする回転伝達装置。
【請求項６】
ドラム状回転体の表面上に形成した画像を最終的に記録材上へ転写して該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、
前記ドラム状回転体を回転させるための回転駆動力を伝達する回転伝達装置として、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回転伝達装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
駆動ローラを含む複数の支持ローラに張架された無端ベルト状回転体の表面上に形成した画像を最終的に記録材上へ転写して該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、
前記駆動ローラを回転させるための回転駆動力を伝達する回転伝達装置として、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回転伝達装置を用い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、駆動源からの回転駆動力を回転体に伝達する回転伝達装置、及び、これを用いた、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置には、感光体等の潜像担持体、中間転写ベルトや転写ベルト等のベルト部材を駆動させる駆動ローラ、記録材等を搬送するための搬送ローラなど、多くの回転体が使用されている。このような回転体の駆動には、一般に高い精度が要求されるので、駆動源からの回転駆動力を、回転変動（速度変動）が少ない状態で、駆動対象の回転体まで伝達する機構が望まれる。特に、感光体等の潜像担持体や中間転写ベルト等の中間転写体など、像担持体の表面移動速度に速度変動が生じると、出力された画像上にジッターや濃度ムラが生じる。また、画像内に周期的な濃度ムラが生じ、画像上に縞模様が現れるバンディングと呼ばれる画質劣化も生じる。よって、像担持体の回転駆動は特に高い精度が要求される。
【０００３】
像担持体を高精度に回転駆動させるための技術に関しては多くの提案がなされているが、そのひとつとして、感光体ドラムの回転軸にフライホイール（慣性体）を一体に回転するように設けた構成が提案されている（特許文献１、特許文献２等）。感光体ドラムにフライホイールを設けることにより回転する感光体ドラムの慣性力が増し、これにより、モータ等の駆動源や、その駆動源から感光体ドラムへ回転駆動力を伝えるギヤ、タイミングベルト等からなる回転伝達機構で生じる高周波域の回転変動を低減し、感光体ドラムを高精度に駆動することを可能にする。また、感光体ドラムにフライホイールを設けると、フライホイールを設けない場合に比べて回転伝達機構の固有振動周波数が低周波側（例えば１０Ｈｚ）へシフトする。そのため、減衰する高周波側の領域が広がり、より広い周波数帯域にわたる回転変動を低減させることができる。
【０００４】
ところが、回転伝達機構の固有振動周波数が低周波域にシフトすると、駆動源の回転周波数、回転伝達機構における歯車の回転周波数あるいはこれらの高調波成分が数〜数十Ｈｚと比較的低い回転伝達機構においては、その周波数と固有振動周波数とが一致もしくは近接することがある。この場合、このような低周波数をもつ回転速度変動（低周波回転速度変動）が固有振動周波数との共振で増大することになる。固有振動周波数との共振により回転速度変動が増大する周波数（加振周波数）が固有振動周波数と一致又は近接することにより生じるバンディングの画質劣化は、高周波のものよりも低周波のものの方が、人間の目に知覚されやすい大きな縞模様となって現れるので、問題が深刻である。
【０００５】
特許文献３には、フライホイールの付加によって低周波側へシフトする固有振動周波数が回転伝達機構における低周波回転速度変動の周波数と一致しないように、フライホイール（慣性体）の枚数を調整して固有振動周波数を変更する技術が提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、低周波回転速度変動の周波数は、その加振源となる駆動源の出力歯車や回転伝達機構の歯車の製造誤差や取付誤差により異なってくるので、個体差がある。そのため、同一機種において同じようにフライホイール枚数の調整を行っても、個々の装置における駆動源や回転伝達機構の歯車の製造誤差や取付誤差の違い（個体差）により、一部の装置で低周波回転速度変動の加振周波数が固有振動周波数に一致又は近接して、低周波回転速度変動が増大する事態を引き起こしかねない。
また、加振源となる駆動源の出力歯車や回転伝達機構の歯車は、経時使用によって磨耗したり変形したりする。このような経時的な摩耗や変形によっても、低周波回転速度変動の周波数が異なってくる。そのため、初期の状態で、固有振動周波数が低周波回転速度変動の加振周波数と一致しないようにフライホイール枚数を調整できても、経時においては低周波回転速度変動の加振周波数が固有振動周波数に一致又は近接して、低周波回転速度変動が増大するという事態が起こり得る。
したがって、画像形成装置の個体差や経時変化をも考慮すると、フライホイール枚数の調整により回転伝達機構の固有振動周波数が加振周波数と一致しないようにすることは非常に困難である。
【０００７】
以下、図面を参照して、駆動源の回転駆動力を従来の一般的な回転伝達機構により感光体ドラムへ伝達する回転伝達装置を例に挙げて具体的に説明する。
図１４は、感光体ドラムを駆動するための歯車２段減速機構を感光体ドラム軸方向から見たときの模式図である。
感光体ドラム１を回転周波数２Ｈｚで駆動した場合において、モータ軸に固定されたモータギヤ１０５、このモータギヤ１０５に噛み合う第２アイドラギヤ１０４、この第２アイドラギヤ１０４と同軸で一体的に回転する第１アイドラギヤ１０３、この第１アイドラギヤ１０３に噛み合うドラム駆動ギヤ１０２のそれぞれの回転数、回転周波数、歯数、モジュールは、下記の表１に示すとおりである。
【表１】
2011043224.tif 000003
【０００８】
本例において、感光体ドラム１の直径が６０ｍｍとすると、画像形成装置のプロセス線速は３７７ｍｍ／ｓとなる。駆動源であるモータには一定速度回転に優れたＤＣブラシレスモータやステッピングモータが使用され、モータ回転軸に直接歯切りしてモータギヤ１０５を構成する。モータギヤ１０５は、第２アイドラギヤ１０４と噛み合い、第２アイドラギヤ１０４の回転数（回転速度）はモータギヤ１０５の回転数（回転速度）に対し１／１０に減速される。第２アイドラギヤ１０４が回転すると、これに一体成形されている第１アイドラギヤ１０３も回転する。第１アイドラギヤ１０３は、感光体ドラム１の回転軸１０１に支持固定されたドラム駆動ギヤ１０２と噛み合う。ドラム駆動ギヤ１０２の回転数（回転速度）は、第１アイドラギヤ１０３に対し１／２に減速される。したがって、この歯車２段減速機構は、モータの回転数（回転速度）を１／２０に減速して感光体ドラム１へ伝達することができる。
【０００９】
図１５（ａ）は、感光体ドラム軸１０１にフライホイールを搭載していない状態においてモータを一定速度で駆動したときの感光体ドラム１の回転速度変動の周波数特性を示すグラフである。
図１５（ｂ）は、感光体ドラム軸１０１にフライホイールを搭載した状態においてモータを一定速度で駆動したときの感光体ドラム１の回転速度変動の周波数特性を示すグラフである。
これらのグラフからもわかるように、各歯車の回転周波数（２Ｈｚ、４Ｈｚ、４０Ｈｚ）において回転速度変動が発生している。これらは、各歯車の歯ピッチ誤差、歯車取付誤差、モータ軸振れなどに起因して発生する。また、図１５（ａ）に示すように、感光体ドラム軸１０１にフライホイールを搭載していない状態では、ドラム駆動ギヤ１０２と第１アイドラギヤ１０３との間の１ピッチ噛み合い周波数（１６０Ｈｚ）、及び、第２アイドラギヤ１０４とモータギヤ１０５との間の１ピッチ噛み合い周波数（４８０Ｈｚ）における回転速度変動も発生している。
【００１０】
図１６は、前記歯車２段減速機構において、感光体ドラム軸１０１にフライホイールを搭載していない状態からフライホイールを搭載した状態にした場合の、モータギヤ１０５から感光体ドラム軸１０１までの駆動伝達系における周波数応答特性を示すグラフである。
フライホイールが無い状態では固有振動周波数が約２５０Ｈｚに存在するが、フライホイールを搭載することで、その固有振動周波数が低周波側へシフトして約８０Ｈｚとなった。この周波数応答特性は、フライホイールを搭載した状態において、駆動伝達系で発生する１００Ｈｚ以上の回転速度変動については減衰して感光体ドラム１には伝達しないことを示している。このことは、図１５（ａ）に示したグラフで１００Ｈｚ以上に存在した２つの１ピッチ噛み合い周波数の回転速度変動が図１５（ｂ）に示したグラフでは減衰していることからも把握できる。すなわち、本例においては、フライホイールを搭載することで、１００Ｈｚ以上の周波数をもつ回転速度変動が大幅に低減される。
【００１１】
一方、フライホイールを搭載した場合の固有振動周波数は約８０Ｈｚであるため、その近傍の周波数帯域で共振が起こりやすい。図１５（ｂ）に示すグラフにおいても、モータギヤの回転周波数（４０Ｈｚ）の二次高調波成分（８０Ｈｚ）の回転速度変動が増幅されてしまっている。モータギヤの回転周波数の高次高調波成分による回転速度変動は、経時使用により軸受や歯車が磨耗したり軸心振れが発生したりすることで大きくなる。よって、初期の状態ではモータギヤの回転周波数の高次高調波成分による回転速度変動が小さくても、経時的に大きくなって、バンディングの画質劣化を引き起こすおそれがある。
また、これと同様に、フライホイールを大きくして固有振動周波数を１０Ｈｚ付近に設計した場合も、ドラム駆動ギヤ１０２や２つのアイドラギヤ１０３，１０４の回転周波数（２Ｈｚ、４Ｈｚ）の高次高調波成分による回転速度変動が経時的に大きくなって、バンディングの画質劣化を引き起こすおそれがある。
【００１２】
また、各歯車の回転周波数（２Ｈｚ、４Ｈｚ、４０Ｈｚ）は、その歯車の製造誤差や取付誤差によって個体差があるため、ある装置ではその高調波成分と固有振動周波数とが一致又は近接しない設計であっても、別の装置ではいずれかの高調波成分と固有振動周波数とが一致又は近接してしまい、バンディングの画質劣化を引き起こすおそれがある。
加えて、加振源となるモータギヤ１０５、アイドラギヤ１０３，１０４、ドラム駆動ギヤ１０２が経時使用によって磨耗したり変形したりしてその回転周波数が変化すると、初期の状態ではすべての高調波成分と固有振動周波数とが一致又は近接しないように設定されていたとしても、経時ではいずれかの高調波成分と固有振動周波数とが一致又は近接してしまい、バンディングの画質劣化を引き起こすこともある。
【００１３】
個体差や経時使用の影響を受けずに加振周波数と固有振動周波数とが一致又は近接することを避ける方法としては、最も低い加振周波数よりも低い帯域に固有振動周波数が存在するようにフライホイールを設計する方法が考えられる。前記の例において、最も低い加振周波数は、ドラム駆動ギヤ１０２の回転周波数（２Ｈｚ）である。しかしながら、この加振周波数（２Ｈｚ）よりも低い帯域に固有振動周波数をシフトさせようとすると、フライホイールを極端に大きくしなければならず、装置レイアウト等との関係で実用化することは極めて困難である。
【００１４】
なお、以上の説明では、回転駆動対象が感光体ドラムである場合について説明したが、高精度な駆動を要する回転体であれば、画像形成装置に設けられる他の回転体であっても、あるいは画像形成装置以外の装置に設けられる回転体であっても同様である。
【００１５】
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、極端に大きなフライホイール等の慣性体を用いることなく、慣性体により個体差や経時使用の影響を受けずに駆動伝達系の回転速度変動を十分に低減することが可能な回転伝達装置及びこれ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】
【００１６】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、駆動源からの回転駆動力を減速して画像形成装置に使用される回転体へ伝達する回転伝達装置において、第１遊星歯車部と歯数又は歯形状が該第１遊星歯車部とは異なる第２遊星歯車部とが互いに固定又は一体に構成された複数の段付遊星歯車と、前記第１遊星歯車部に噛み合う第１歯車と、前記第２遊星歯車部に噛み合う第２歯車と、駆動源から回転駆動力が入力される入力軸に固定されていてその回転駆動力を前記段付遊星歯車に伝達する太陽歯車と、前記複数の段付遊星歯車を回動自在に支持するとともに、ケーシングに回動自在に浮動支持されたキャリアとを有し、前記第１歯車及び前記第２歯車の一方が回転不能に固定され、他方の回転軸が前記回転体に固定された差動遊星歯車減速機構を備えており、前記他方の回転軸には慣性体が固定されており、前記入力軸から前記他方の回転軸までの駆動伝達系の固有振動周波数が、前記画像形成装置の画像形成時における前記遊星歯車の回転周波数よりも低周波帯域であることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、駆動源からの回転駆動力を減速して画像形成装置に使用される回転体へ伝達する回転伝達装置において、第１遊星歯車部と歯数又は歯形状が該第１遊星歯車部とは異なる第２遊星歯車部とが互いに固定又は一体に構成された複数の段付遊星歯車と、前記第１遊星歯車部に噛み合う第１歯車と、前記第２遊星歯車部に噛み合う第２歯車と、前記複数の段付遊星歯車を回動自在に支持するとともに、駆動源から回転駆動力が入力される入力軸に固定され、かつ、ケーシングに回動自在に支持されていて、その回転駆動力を前記段付遊星歯車に伝達するキャリアとを有し、前記第１歯車及び前記第２歯車の一方が回転不能に固定され、他方の回転軸が前記回転体に固定された差動遊星歯車減速機構を備えており、前記他方の回転軸には慣性体が固定されており、前記他方の回転軸は、浮動支持され、かつ自在継ぎ手を介して前記回転体に連結されており、前記入力軸から前記他方の回転軸までの駆動伝達系の固有振動周波数が、前記画像形成装置の画像形成時における前記遊星歯車の回転周波数よりも低周波帯域であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の回転伝達装置において、前記入力軸から前記他方の回転軸までの駆動伝達系の固有振動周波数は、１８Ｈｚ以上であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転伝達装置において、前記慣性体は、前記回転体の内部に設置されることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転伝達装置において、前記慣性体は、前記回転体の外部に設置されることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、ドラム状回転体の表面上に形成した画像を最終的に記録材上へ転写して該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、前記ドラム状回転体を回転させるための回転駆動力を伝達する回転伝達装置として、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回転伝達装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、駆動ローラを含む複数の支持ローラに張架された無端ベルト状回転体の表面上に形成した画像を最終的に記録材上へ転写して該記録材上に画像を形成する画像形成装置において、前記駆動ローラを回転させるための回転駆動力を伝達する回転伝達装置として、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回転伝達装置を用いたことを特徴とするものである。
【００１７】
なお、本明細書において、遊星歯車については、遊星歯車が自らの軸回りを回転（自転）することを「回転」とし、他の軸の回りを周回移動（遊星回転）することを「公転」という。
【００１８】
本発明においては、回転伝達機構として、３Ｋ型の差動遊星歯車減速機構（請求項１）又は２Ｋ―Ｈ型の差動遊星歯車減速機構（請求項２）を用いる。これらの差動遊星歯車減速機構は、遊星歯車に噛み合う第１歯車と第２歯車の歯数差により減速する方式であり、遊星歯車が１回公転する間に遊星歯車が２回以上回転する。このような差動遊星歯車減速機構を有する本発明の回転伝達装置において、駆動源から駆動対象である回転体までの駆動伝達系全体で生じ得る回転速度変動のうち最も周波数が低いものは、遊星歯車の一公転周期に相当する周波数（駆動対象である回転体の回転周波数）をもつ回転速度変動であり、次に周波数が低いものは、遊星歯車の一回転周期に相当する周波数（遊星歯車の回転周波数：数十Ｈｚ）をもつ回転速度変動である。
ここで、遊星歯車の一公転周期に相当する周波数をもつ回転速度変動を引き起こす原因は、主に段付遊星歯車及びこれに噛み合う歯車の製造誤差や取付誤差による噛み合い誤差である。本発明において、３Ｋ型の差動遊星歯車減速機構については、複数の段付遊星歯車を回動自在に支持するキャリアがケーシングに回動自在に浮動支持されている。また、２Ｋ―Ｈ型の差動遊星歯車減速機構については、段付遊星歯車の遊星歯車部と噛み合いかつ出力軸に連結された歯車（第１歯車又は第２歯車）が浮動支持されていて、その出力軸が自在継ぎ手を介して回転体に連結されている。そのため、段付遊星歯車及びこれに噛み合う歯車の製造誤差や取付誤差があっても、段付遊星歯車が適切な遊星回転位置へ移動する自動調心効果が得られ、段付遊星歯車とこれに噛み合う歯車との間の噛み合い誤差が軽減される。よって、駆動伝達系全体において生じ得る回転速度変動のうち最も周波数が低い遊星歯車の一公転周期に相当する周波数をもつ回転速度変動は、十分に軽減される。したがって、本発明において、駆動伝達系全体において生じ得る回転速度変動は、実質的には、遊星歯車の回転周波数（数十Ｈｚ）をもつ回転速度変動が最も周波数が低い回転速度変動となる。なお、本回転伝達装置は回転駆動力を減速して伝達するものであるため、その入力軸よりも回転伝達経路上流側で生じ得る回転速度変動の周波数は当該入力軸に入力される回転周波数よりも大きいものである。したがって、入力軸よりも回転伝達経路上流側で生じ得る回転速度変動の周波数は、差動遊星歯車減速機構内で生じ得る回転速度変動よりも大きい。
このように、本発明によれば、駆動伝達系全体における加振周波数が存在する周波数帯域を数十Ｈｚ以上という比較的高い周波数帯域とすることが可能となる。このような周波数帯域における回転速度変動は、一般的な大きさの慣性体を用いて十分に低減させることができる。よって、本発明のように、回転伝達機構の固有振動周波数を駆動伝達系で最も低い周波数（遊星歯車の回転周波数）よりも低周波帯域としても、極端に大きな慣性体を用いる必要はない。
【発明の効果】
【００１９】
以上、本発明によれば、極端に大きなフライホイール等の慣性体を用いることなく、回転伝達機構の固有振動周波数を駆動伝達系で最も低い周波数よりも低周波帯域とすることができるので、慣性体により個体差や経時使用の影響を受けずに駆動伝達系の回転速度変動を十分に低減することができるという優れた効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略正面図である。
【図２】同画像形成装置に備えられた感光体駆動装置の概略正面図である。
【図３】変形例にかかる感光体駆動装置の概略正面図である。
【図４】遊星歯車の基本構造の説明図であって、２Ｋ−Ｈ型に分類される遊星歯車機構の説明図である。
【図５】遊星歯車の基本構造の説明図であって、他の２Ｋ−Ｈ型に分類される遊星歯車機構の説明図である。
【図６】遊星歯車の基本構造の説明図であって、３Ｋ型に分類される遊星歯車機構の説明図である。
【図７】段付遊星歯車減速装置の概略断面図である。
【図８】同段付遊星歯車減速装置のキャリアの概略斜視図である。
【図９】空間周波数ごとのバンディング強度の許容値の調査結果を示すグラフである。
【図１０】（ａ）は、同段付遊星歯車減速装置のフライホイールを取り外した状態のものを用いた場合の感光体ドラム回転速度変動の周波数特性を示すグラフである。（ｂ）は、同段付遊星歯車減速装置（フライホイールを搭載した状態のもの）を用いた場合の感光体ドラム回転速度変動の周波数特性を示すグラフである。
【図１１】遊星歯車機構における内歯歯車と遊星歯車の噛み合いモデルを示す説明図である。
【図１２】（ａ）は、同段付遊星歯車減速装置のフライホイールを取り外し、かつ、キャリアを入力軸で軸受け支持した状態のものを用いた場合の感光体ドラム回転速度変動の周波数特性を示すグラフに、その駆動伝達系における周波数応答特性を示すグラフを重ねて表したものである。（ｂ）は、同段付遊星歯車減速装置のフライホイールを取り付けたまま、キャリアを入力軸で軸受け支持した状態のものを用いた場合の感光体ドラム回転速度変動の周波数特性を示すグラフに、その駆動伝達系における周波数応答特性を示すグラフを重ねて表したものである。
【図１３】（ａ）は、図１０（ａ）のグラフに、その駆動伝達系における周波数応答特性を示すグラフを重ねて表したグラフである。（ｂ）は、図１０（ｂ）のグラフに、その駆動伝達系における周波数応答特性を示すグラフを重ねて表したものである。
【図１４】従来の歯車２段減速機構を感光体ドラム軸方向から見たときの模式図である。
【図１５】（ａ）は、同歯車２段減速機構のフライホイールを取り外した状態のものを用いた場合の感光体ドラム回転速度変動の周波数特性を示すグラフである。（ｂ）は、同歯車２段減速機構のフライホイールを搭載した状態のものを用いた場合の感光体ドラム回転速度変動の周波数特性を示すグラフである。
【図１６】同歯車２段減速機構において、フライホイールを搭載していない状態からフライホイールを搭載した状態にした場合の駆動伝達系における周波数応答特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を、画像形成装置である電子写真方式のカラー複写機（以下、「複写機」という。）に適用した一実施形態について説明する。なお、本実施形態における複写機は、いわゆるタンデム式の画像形成装置であって、乾式二成分現像剤を用いた乾式二成分現像方式を採用したものである。
【００２２】
図１は、本実施形態に係る複写機における画像形成部全体の概略構成図である。
この複写機は、図示しない画像読取部から画像情報である画像データを受け取って画像形成処理を行う。この複写機には、図に示すように、イエロー（以下、「Ｙ」と省略する。）、マゼンタ（以下、「Ｍ」と省略する。）、シアン（以下、「Ｃ」と省略する。）、ブラック（以下、「Ｂｋ」と省略する。）の各色用の４個の回転体としての潜像担持体である感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋが並設されている。これら感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、駆動ローラを含む回転可能な複数のローラに支持された無端ベルト状の中間転写ベルト５に接触するように、そのベルト移動方向に沿って並んで配置されている。また、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋの周りには、それぞれ、帯電器２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｂｋ、各色対応の現像装置９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｂｋ、クリーニング装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂｋ、除電ランプ３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｂｋ等の電子写真プロセス用部材がプロセス順に配設されている。
【００２３】
本実施形態に係る複写機でフルカラー画像を形成する場合、まず、図２に示すように、後述する感光体駆動装置により、感光体ドラム１Ｙを図中矢印の方向に回転駆動しながら帯電器２Ｙで一様帯電した後、図示しない光書込装置からの光ビームＬＹ を照射して感光体ドラム１Ｙ上にＹ静電潜像を形成する。このＹ静電潜像は、現像装置９Ｙにより、現像剤中のＹトナーにより現像される。現像時には、現像ローラと感光体ドラム１Ｙとの間に所定の現像バイアスが印加され、現像ローラ上のＹトナーは、感光体ドラム１Ｙ上のＹ静電潜像部分に静電吸着する。
【００２４】
このように現像されて形成されたＹトナー像は、感光体ドラム１Ｙの回転に伴い、感光体ドラム１Ｙと中間転写ベルト５とが接触する１次転写位置に搬送される。この１次転写位置において、中間転写ベルト５の裏面には、１次転写ローラ６Ｙにより所定のバイアス電圧が印加される。そして、このバイアス印加によって発生した１次転写電界により、感光体ドラム１Ｙ上のＹトナー像を中間転写ベルト５側に引き寄せ、中間転写ベルト５上に１次転写する。以下、同様にして、Ｍトナー像、Ｃトナー像、Ｂｋトナー像も、中間転写ベルト５上のＹトナー像に順次重ね合うように１次転写される。
【００２５】
このように、中間転写ベルト５上に４色重なり合ったトナー像は、中間転写ベルト５の回転に伴い、２次転写ローラ７と対向する２次転写位置に搬送される。また、この２次転写位置には、図示しないレジストローラにより所定のタイミングで転写紙が搬送される。そして、この２次転写位置において、２次転写ローラ７により転写紙の裏面に所定のバイアス電圧が印加され、そのバイアス印加により発生した２次転写電界及び２次転写位置での当接圧により、中間転写ベルト５上のトナー像が転写紙上に一括して２次転写される。その後、トナー像が２次転写された転写紙は、定着ローラ対８により定着処理がなされた後に装置外に排出される。
【００２６】
次に、本発明の特徴部分である、回転伝達装置としての差動遊星歯車減速装置を備える駆動装置としての減速機構付き駆動装置である感光体駆動装置について説明する。なお、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋは、同一構成の感光体駆動装置により回転駆動されているので、以下、感光体ドラム１Ｙの感光体駆動装置１０について説明する。
【００２７】
図２は、本実施形態における感光ドラム１Ｙの軸方向一端部外方に設置される感光体駆動装置１０の部分断面図である。
この感光ドラム１Ｙの軸方向両端には、その感光体ドラム１Ｙの軸方向端部面を塞ぐように、円板状のドラムフランジ１ａが固定されている。このドラムフランジ１ａの円板は、感光体駆動装置１０の固定内歯歯車１１の固定支持部材１２によって回転自在に支持されており、ドラムフランジ１ａに固定されている出力内歯歯車１３の回転力が伝達されるように構成されている。また、このドラムフランジ１ａは、滑らかな回転が可能となるように、本実施形態の複写機の内部筺体を構成する側板１００のモータ軸受１００ａと同軸となるように回転可能に軸受けされ、支持されている。また、感光体駆動装置１０は、側板１００に対して感光体ドラム側に位置し、その側板１００に固定されている。また、同側板１００には駆動モータ１４も固定されている。感光ドラム軸方向にドラムフランジ１ａは、固定された感光ドラム１Ｙと出力内歯歯車１３と供に感光体駆動装置１０から着脱可能となっている。また、感光体ドラム１Ｙの表面、又は、ドラムフランジ１ａに固定されたＮＳ極を等間隔に着磁してなる磁気リング１５と回転を感光体駆動装置１０の側面に固定されたＭＲセンサ１６とを有しており、感光体ドラム１Ｙが感光体駆動装置１０に装着されると速度検出機構が構成され、磁気リング１５、すなわち感光体ドラム１Ｙの回転速度が検出され、検出結果はモータ駆動制御コントローラに送られ、一定回転速度に制御される。
【００２８】
本実施形態において、ドラムフランジ１ａと一体回転するように固定され、もしくは、ドラムフランジ１ａと一体成形された慣性体であるフライホイール５０が、感光体ドラム１Ｙの内部に設置されている。このようにフライホイール５０を感光体ドラム１Ｙの内部に設置することで、感光体ドラム１Ｙの内部空間を有効利用し、装置全体の小型化が実現できる。本実施形態において、消耗品である感光体ドラム１Ｙは、ドラムフランジ１ａ、フライホイール５０及び出力内歯歯車１３とともに交換可能に着脱できる構成となっているが、フライホイール５０の重量が交換作業の妨げとなる場合は、フライホイール５０、ドラムフランジ１ａ及び出力内歯歯車１３を感光体駆動装置１０に残した状態で、感光体ドラム１Ｙを着脱できるように構成してもよい。
【００２９】
ここで、本実施形態のようにフライホイール５０を感光体ドラム１Ｙの内部に設置する構成であると、回転半径を大きくとることができず、十分な慣性力が得ることが難しい場合がある。また、本実施形態のようにドラムフランジ１ａを回転自在に支持している固定支持部材１２からフライホイール５０が離れて設置される構成の場合、フライホイール５０の重量によりドラムフランジ１ａの軸受が破損する懸念もある。よって、図３に示すような構成を採用してもよい。すなわち、ドラムフランジ１ａが固定内歯歯車１１の支持部材を内包するように構成され、その外周部にフライホイール５０を設置し、固定内歯歯車１１の固定支持部材１２の外周面とドラムフランジ１ａの内周面との間にすべり軸受けを設置してフライホイール５０を支持する構成である。この構成においては、重量のあるフライホイール５０をその回転中心部において支持し、かつ、フライホイール５０が側板１００の近くに配置されるため、フライホイール５０を安定して支持することができる。
【００３０】
なお、本実施形態の感光体駆動装置１０の構成は、感光体ドラムのほか、転写ベルト５の駆動ローラ５１など、他の回転体の駆動装置としても同様に適用することができる。
【００３１】
ここで、遊星歯車機構の種類は多岐にわたり、以下の分類が用いられている（非特許文献１参照）。
遊星歯車機構は、入力軸、出力軸、機構全体の運動を規制する固定軸（補助軸）の３本の基本軸からなり、これら基本軸は同軸上に配置される。基本軸となる太陽歯車（太陽外歯歯車、太陽内歯歯車を含む。）の軸をＫ、キャリア軸をＨ、遊星歯車軸をＶで表すと、遊星歯車機構は、２Ｋ−Ｈ型、３Ｋ型、Ｋ−Ｈ−Ｖ型および２個以上の２Ｋ−Ｈ型の連結による複合遊星歯車機構に分類される。差動遊星歯車機構は２Ｋ−Ｈ型と３Ｋ型であり、それぞれに不思議遊星歯車機構に関するものがある。不思議遊星歯車機構とは、歯数の同じ遊星歯車に２つの歯数の異なる歯車が噛み合い伝達する遊星歯車機構を言う。３Ｋ型は、２Ｋ−Ｈ型の不思議遊星歯車機構と同様に、遊星歯車に噛み合う２つの歯車の歯数差で減速比が決定され、高減速比が得られる差動遊星歯車減速機構である（非特許文献２参照）。
【００３２】
次に、図４、図５及び図６を用いて遊星歯車機構の基本構造について説明する。
図中符号ｃはキャリア、ｓは太陽外歯歯車、ｆは固定内歯歯車、ｒは回転内歯歯車、ｐは遊星歯車をそれぞれ示す。
図４は、２Ｋ−Ｈ型の遊星歯車機構の一例を示す構成図である。
図示の遊星歯車機構では、キャリアｃ１の回転軸が入力軸となっており、回転内歯歯車ｒ１の回転軸が出力軸となっている。キャリアｃ１の回転により、回転駆動される第１遊星歯車ｐ１１は固定側の第１内歯歯車ｆ１と噛み合う。第１遊星歯車ｐ１１と一体に回転する第２の遊星歯車ｐ１２は、回転側の第２の内歯歯車ｒ１と噛み合う。第１及び第２の一体に回転する遊星歯車は２個以上あり、キャリアｃ１の回転中心回りに等角度間隔でキャリアｃ１により保持されている。ここで、固定側の第１内歯歯車ｆ１の歯数は、回転側の第２の内歯歯車ｒ１の歯数よりも多く構成されており、この歯数差が小さいほど大きな減速比が得られる。特に、第１遊星歯車ｐ１１と第２の遊星歯車ｐ１２の歯数を一致させ、固定側の第１内歯歯車ｆ１と回転側の第２の内歯歯車ｒ１の歯数差を２歯程度とする不思議遊星歯車機構とすることで、より大きな減速比が得られる。図４の内歯歯車を用いた構成の他に、固定側及び回転側の両方を外歯歯車で構成した実施形態もある。
【００３３】
図５は、２Ｋ−Ｈ型の遊星歯車機構の他の例を示す構成図である。
太陽外歯歯車ｓ２の回転軸が入力軸となっており、キャリアｃ２の回転軸が出力軸となっている。太陽外歯歯車ｓ２の回転により、第１遊星歯車ｐ２１は回転駆動され、一体に回転する第２の遊星歯車ｐ２２は固定内歯歯車ｆ２に噛み合う。第１及び第２の一体に回転する遊星歯車は２個以上あり、キャリアｃ２の回転中心回りに等角度間隔でキャリアｃ２により保持されている。遊星歯車の公転回転はキャリアｃ２の回転となり出力される。ここで、第１遊星歯車ｐ２１の歯数は、第２の遊星歯車ｐ２２の歯数よりも多く構成されており、この歯数差が大きいほど大きな減速比が得られる。
【００３４】
図６は、３Ｋ型の遊星歯車機構の一例を示す構成図である。３Ｋ型の遊星歯車機構は、３本の基本軸のうち２本が内歯歯車で構成された機構をＡ型、２本が外歯歯車で構成された機構をＢ型とし、また、その２本の歯車において歯数の大小関係で１型、２型と分類し、合計で４種類に分類される（非特許文献２参照）。図６の例では、３Ｋ−Ａ１型に分類される機構を示している。なお、本発明は前記４種類のいずれの３Ｋ型遊星歯車機構においても適用可能である。また、第１及び第２の遊星歯車の歯数が等しい不思議遊星歯車機構においても同様に適用が可能である。太陽歯車ｓ３の回転軸が入力軸となっており、回転内歯歯車ｒ３の回転軸が出力軸となっている。太陽歯車ｓ３の回転により、噛み合駆動される第１遊星歯車ｐ３１は固定側の第１内歯歯車ｆ３と噛み合う。第１遊星歯車ｐ３１と一体に回転する第２の遊星歯車ｐ３２は、回転側の第２の内歯歯車ｒ３と噛み合う。第１及び第２の一体に回転する遊星歯車は２個以上あり、キャリアｃ３の回転中心回りに等角度間隔でキャリアｃ３により保持されている。ここで、固定側の第１内歯歯車ｆ３の歯数は、回転側の第２の内歯歯車ｒ３の歯数よりも多く構成されており、この歯数差が小さいほど大きな減速比が得られる。
【００３５】
本実施形態は、一体に回転する第１遊星歯車と第２遊星歯車を有する構成である。又は、同一歯数の第１遊星歯車と第２の遊星歯車に、歯数の異なる２つの内歯歯車又は２つの外歯歯車が噛み合う構成である。つまり、軸方向において第１噛み合い部と第２の噛み合い部の段付構成を有する遊星歯車を用いた機構である。
【００３６】
次に、３Ｋ−Ａ１型の遊星歯車減速機構におけるキャリアの遊星歯車回転支持構造を図面にもとづいて説明する。
図７は、本発明の荷重等配装置がキャリアに適用された遊星歯車減速機構の全体構成を示す断面図である。
図８は、図７中におけるキャリアの斜視図である。
【００３７】
図７において、感光体駆動装置１０は、駆動モータの駆動力を受けて回転する入力軸１７、入力軸１７に固定され入力軸１７と共に回動する太陽歯車１８、太陽歯車１８に空隙を介して同軸状に配設された第１歯車としての固定内歯歯車１１、前記空隙に配設され太陽歯車１８及び固定内歯歯車１１に噛み合う第１遊星歯車部としての第１遊星歯車１９、第１遊星歯車１９と一体で回転する第２遊星歯車部としての第２遊星歯車２０、第１遊星歯車１９と第２遊星歯車２０とを軸受２１を介して回転支持する連結ピン２２、連結ピン２２を固定支持すると共に太陽歯車１８と同軸状に回転自在に支持されたキャリア２３、キャリア２３の回転中心と同軸状に配設され第２遊星歯車２０と噛み合う第２歯車としての回転内歯歯車１３、固定内歯歯車１１を固定するハウジング１２、回転内歯歯車１３の回転を感光体ドラム１へ伝達するドラムフランジ１ａ、ドラムフランジ１ａと一体回転するようにドラムフランジ１ａと一体成形された慣性体であるフライホイール５０等を備えている。また、太陽歯車１８、第１遊星歯車１９、第２遊星歯車２０、固定内歯歯車１１、回転内歯歯車１３は、はすば歯車によって形成されている。また、第１遊星歯車１９と第２遊星歯車２０とは一体で形成され、段付遊星歯車２９を構成する。本実施形態において、キャリア２３は、ハウジング１２に対して回動自在に浮動支持されている。
【００３８】
入力軸１７は、駆動モータ１４と連結して固定されるか、モータ回転軸に直接太陽歯車１８を歯切りして一体成形する。一体成形により、高い取付け精度と高い伝達剛性が期待できる。ハウジング１２は図示しない筐体に固定されており、固定内歯歯車１１は回転不能に固定される。一方、ドラムフランジ１ａは図示しない筐体又は被駆動回転体によって回転支持される。一体成形された第１遊星歯車１９と第２遊星歯車２０とは、太陽歯車１８の周方向に沿って複数備えられ、各々軸受２１を介して連結ピン２２によって回転自在に支持される。各々の連結ピン２２の両端はキャリア２３に支持されている。
【００３９】
図８において、キャリア２３は、右側板２４と左側板２５とが３つの支柱２６で連結され、円筒状に形成されている。右側板２４には太陽歯車１８を収納するための開口穴２４ａと、遊星歯車１９，２０を回転自在に支持する連結ピン２２を取り付けるための取付孔２４ｂと、支柱２６を連結するための連結孔（不図示）とが形成されている。また、左側板２５には、連結ピン２２を取り付けるための取付孔２５ａと、支柱２６を連結するための連結孔２５ｂとが形成されている。太陽歯車１８の周方向に備える遊星歯車１９，２０の数は任意であり、本実施形態では３個の場合を示している。従って、右側板２４と左側板２５との取付孔２４ｂ、２５ａは周方向にそれぞれ３箇所づつ形成されている。また、前記支柱２６は周方向の３箇所に設けられており、第１及び第２遊星歯車１９，２０を支持する連結ピン２２の傾斜や、左右側板２４，２５間のねじれを防止し、振動や回転変動の発生、伝達効率の低下を防止している。
【００４０】
図７に示した３Ｋ−Ａ１型の遊星歯車減速機構において、感光体ドラム１Ｙを回転周波数２Ｈｚで駆動する場合の各歯車等の回転数、回転周波数、歯数、モジュールは、下記の表２に示すとおりである。
この遊星歯車減速機構では、第１遊星歯車部の噛み合い周波数は７８０．７Ｈｚであり、第２遊星歯車部の噛み合い周波数は６４２．９Ｈｚであった。本実施形態では、この遊星歯車減速機構により、モータの回転数（回転速度）を１／３８．３６に減速して感光体ドラム１Ｙへ伝達することができる。
【表２】
2011043224.tif 000004
【００４１】
参考例として、図７に示した３Ｋ−Ａ１型の遊星歯車減速機構と同じ歯数で構成された太陽歯車、遊星歯車及び固定内歯歯車を用い、キャリアの回転軸を出力軸とした遊星１段減速機構により、感光体ドラム１Ｙを回転周波数２Ｈｚで駆動する場合の各歯車等の回転数、回転周波数、歯数、モジュールを下記の表３に示す。
この遊星１段減速機構では、モータの回転数（回転速度）を１／４．６２に減速して感光体ドラム１Ｙへ伝達することになる。
【表３】
2011043224.tif 000005
【００４２】
図７に示した３Ｋ−Ａ１型の遊星歯車減速機構では、前記表２に示すとおり、第１遊星歯車部と第２遊星歯車部は一体に回転するため、いずれも回転周波数が同じで、キャリア軸基準に４５．９２Ｈｚで回転する。これに対し、前記参考例の遊星１段減速機構では、遊星歯車の回転周波数は５．５４Ｈｚである。これらを比較するとわかるように、図７に示した３Ｋ−Ａ１型の遊星歯車減速機構における遊星歯車の回転周波数が非常に高いことが理解できる。
【００４３】
ここで、本発明者らは、各空間周波数のバンディング強度の異なる画像サンプルを用意し、ユーザーにどこまでの強度のバンディングを許容できるか、調査を行った。この調査結果を図９に示す。
図９に示すグラフは、バンディングの空間周波数を横軸にとり、ユーザーが許容するバンディング強度を感光体ドラムや中間転写ベルトの速度変動率に換算したものを縦軸にとったものである。この調査結果によれば、例えば、空間周波数が１、つまり１ｍｍにつき１周期で発生するバンディングについて、ユーザーは、速度変動率０．４％の回転速度変動により生じるバンディング強度までを許容することができる。人間には視覚感度があり、空間周波数によって許容値は異なるが、一番厳しいところでは、空間周波数０．５〜１ｃｙｃｌｅ／ｍｍの許容値である速度変動率０．３％以下が要求される。よって、ここでは、速度変動率が０．３％を超える回転速度変動の周波数を加振周波数とする。
【００４４】
図１０（ａ）は、図７に示した３Ｋ−Ａ１型の遊星歯車減速機構のフライホイール５０を取り外した状態のものを用いて、感光体ドラム１Ｙを回転周波数２Ｈｚで駆動するように駆動モータを４６００ｒｐｍで駆動した場合の感光体ドラム１の回転速度変動の周波数特性を示すグラフである。
図１０（ｂ）は、図７に示した３Ｋ−Ａ１型の遊星歯車減速機構において感光体ドラム１Ｙを回転周波数２Ｈｚで駆動するように駆動モータを４６００ｒｐｍで駆動した場合の感光体ドラム１の回転速度変動の周波数特性を示すグラフである。
【００４５】
本実施形態においては、キャリア２３が浮動支持されているため、遊星歯車減速機構の自動調心効果が得られ、回転内歯歯車１３の製造誤差（精度誤差）や取付誤差（取付誤差）などに起因した回転内歯歯車１３の回転周波数すなわち出力軸の回転周波数（２Ｈｚ）をもつ回転速度変動や、キャリアの回転周波数（１６．６１Ｈｚ）をもつ回転速度変動が、非常に小さくなっている。
【００４６】
ここで、この自動調心効果について補足する。
図１１は、遊星歯車機構における内歯歯車と遊星歯車の噛み合いモデルを示す説明図である。
太陽歯車Ｓが反時計回りに回転する場合、図中符号Ａで示す部分のように、太陽歯車Ｓの歯と遊星歯車Ｐ１の歯は、遊星歯車Ｐ１が時計回りに回転する方向に動力伝達するように噛み合う。また同時に、遊星歯車Ｐ１は、図中符号Ｂ１で示す部分のように、内歯歯車Ｆと噛み合う。このとき、遊星歯車Ｐ１は図中矢印の方向の歯面応力を受けている。同様に、他の遊星歯車Ｐ２，Ｐ３も同時に各矢印が示す方向に歯面応力を受ける。この歯面応力は、内歯歯車Ｆの歯車精度誤差や取付位置誤差によって生じる噛み合い状態の違いで異なってくる。ここで、キャリアＣを浮動支持すると、各歯面応力が歯車噛合いの接触圧力角に応じて中心方向に傾いているため、各歯面応力が均等となる位置にキャリアＣは自動的に移動する。これによって各歯面応力が一致する。各歯面応力は、内歯歯車Ｆが１回転、および、キャリアＣが内歯歯車Ｆに沿って１回転する間、一定となるため、出力軸の回転周波数をもつ回転速度変動が大幅に低減される。
【００４７】
図１２（ａ）は、図７に示した３Ｋ−Ａ１型の遊星歯車減速機構のフライホイール５０を取り外し、かつ、キャリア２３を入力軸１７に対してボールベアリングで軸受け支持した状態のものを用いて、感光体ドラム１Ｙを回転周波数２Ｈｚで駆動するように駆動モータを４６００ｒｐｍで駆動した場合の感光体ドラム１の回転速度変動の周波数特性を示すグラフである。
図１２（ｂ）は、図７に示した３Ｋ−Ａ１型の遊星歯車減速機構のフライホイール５０を取り付けたまま、キャリア２３を入力軸１７に対してボールベアリングで軸受け支持した状態のものを用いて、感光体ドラム１Ｙを回転周波数２Ｈｚで駆動するように駆動モータを４６００ｒｐｍで駆動した場合の感光体ドラム１の回転速度変動の周波数特性を示すグラフである。
なお、図１２（ａ）及び（ｂ）には、駆動モータから感光体ドラム１Ｙまでの駆動伝達系における周波数応答特性を示すグラフ（図中破線のグラｈ）をそれぞれ重ねて表している。
【００４８】
図１２（ａ）に示すグラフからわかるように、回転内歯歯車１３の歯車精度誤差や取付誤差に起因して、回転内歯歯車１３の回転周波数、つまり出力軸の回転周波数（２Ｈｚ）の回転速度変動とその高調波成分の回転速度変動が発生していることが把握される。また、回転内歯歯車１３に沿って回転するキャリア２３の回転周波数（１６．６１Ｈｚ）の回転速度変動も発生していることもわかる。ここで、図１２（ｂ）に示すグラフからわかるように、フライホイール５０を搭載することで、後述するように、固有振動周波数よりも高い周波数をもつ速度変動成分は減衰し、感光体ドラム１Ｙには伝達されない。しかし、出力軸の回転周波数（２Ｈｚ）やキャリア２３の回転周波数（１６．６１Ｈｚ）などの低い周波数の回転速度変動までもフライホイール５０の慣性力で減衰させようとすると、固有振動周波数が１Ｈｚあたりとなるような非常に大きなフライホイールを搭載する必要があり、現実的ではない。
【００４９】
これに対し、キャリア２３を浮動支持することで遊星歯車減速機構の自動調心効果が得られる図１０（ａ）に示したグラフを図１２（ａ）のグラフと比較して見ると、回転内歯歯車１３の回転周波数つまり出力軸の回転周波数（２Ｈｚ）の回転速度変動とその高調波成分の回転速度変動、並びに、キャリア２３の回転周波数（１６．６１Ｈｚ）の回転速度変動が、消滅していることがわかる。このように、キャリア２３が浮動支持して遊星歯車減速機構の自動調心効果が得られることで、出力軸の回転周波数（２Ｈｚ）をもつ回転速度変動や、キャリアの回転周波数（１６．６１Ｈｚ）をもつ回転速度変動を、非常に小さくすることができる。
【００５０】
一方で、図１０（ａ）に示すグラフからわかるように、フライホイール５０を搭載しない状態では、遊星歯車１９，２０の回転周波数をもつ回転速度変動が４５．９２Ｈｚに存在する。また、同様に、キャリア２３の回転周波数の３次高調波成分をもつ回転速度変動が４９．８３Ｈｚに存在する。これは、キャリア２３に設置された３個の遊星歯車のそれぞれの軸位置誤差に起因したものである。そのほか、フライホイール５０を搭載しない状態では、駆動モータの回転周波数（７６．６７Ｈｚ）と、第１遊星歯車１９の噛み合い周波数（７８０．７Ｈｚ）と、第２遊星歯車２０の噛み合い周波数（６４２．９Ｈｚ）とをそれぞれもつ回転速度変動が存在する。
【００５１】
図１３（ａ）は、フライホイール５０を搭載していない場合の図１０（ａ）のグラフに、駆動モータから感光体ドラム１Ｙまでの駆動伝達系における周波数応答特性を示すグラフを重ねて表したものである。
図１３（ｂ）は、フライホイール５０を搭載した場合の図１０（ｂ）のグラフに、駆動モータから感光体ドラム１Ｙまでの駆動伝達系における周波数応答特性を示すグラフを重ねて表したものである。
図１３（ａ）に示すようにフライホイールが無い状態では固有振動周波数が約１６０Ｈｚに存在する。本実施形態の駆動伝達系において、最も低い加振周波数は、図１０（ａ）や図１３（ａ）に示すグラフからわかるように、遊星歯車１９，２０の回転周波数（４５．９２Ｈｚ）である。よって、本実施形態では、固有振動周波数が遊星歯車１９，２０の回転周波数（４５．９２Ｈｚ）よりも低周波側へシフトするように、フライホイール５０を設計して搭載し、図１３（ｂ）に示すように固有振動周波数を約２４Ｈｚとした。このような構成とすることで、本実施形態の駆動伝達系で発生する回転速度変動は、図１０（ｂ）や図１３（ｂ）に示すように、フライホイール５０の慣性力によりすべて減衰し、感光体ドラム１Ｙには伝達されない。経時使用により各歯車に摩耗や変形等が生じても、最も低い加振周波数よりも低い帯域に加振周波数が現れることはないので、本実施形態によれば、経時においても固有振動周波数との共振による回転速度変動が発生する心配はない。
【００５２】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
特に、３Ｋ−Ａ１型の遊星歯車減速機構について説明した事項については、２Ｋ−Ｈ型の遊星歯車減速機構についても同様である。例えば、２Ｋ−Ｈ型の遊星歯車減速機構における出力軸を浮動支持し、かつ、自在継ぎ手を介して感光体ドラム軸に連結される構成とすることで、出力軸の回転周波数（２Ｈｚ）をもつ回転速度変動等が自動調心効果により非常に小さくできる。
【００５３】
また、本発明は、中間転写体上に順次、各色のトナー像を重ね合わせて転写し、重ね合わされたトナー像を一括して記録媒体に転写するいわゆる中間転写方式の画像形成装置にも適用可能である。本発明は、１つの感光体ドラム上に順次各色のトナー像を形成して各色トナー像を順次重ね合わせてカラー画像を得るいわゆる１ドラム方式の画像形成装置にも適用可能である。本発明は、モノクロのみの画像形成が可能な画像形成装置にも適用可能である。
【００５４】
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【００５５】
以上、前記実施形態に係る回転伝達装置としての差動遊星歯車減速装置を備えた感光体駆動装置１０は、画像形成装置である複写機に使用される回転体としての感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋを回転させるための回転駆動力を伝達するものであり、第１遊星歯車部としての第１遊星歯車１９と歯数又は歯形状が第１遊星歯車１９とは異なる第２遊星歯車部としての第２遊星歯車２０とが互いに連結又は一体に構成された３個の段付遊星歯車と、第１遊星歯車１９に噛み合う第１歯車としての固定内歯歯車１１と、第２遊星歯車２０に噛み合う第２歯車としての回転内歯歯車１３と、駆動源である駆動モータ１４から回転駆動力が入力される入力軸１７に連結されていてその回転駆動力を前記段付遊星歯車に伝達する太陽歯車１８と、前記３個の段付遊星歯車を回動自在に支持するとともに、ケーシングであるハウジング１２に回動自在に浮動支持されたキャリア２３とを有し、固定内歯歯車１１が回転不能に固定され、回転内歯歯車１３が感光体ドラムに連結される出力軸に連結された３Ｋ−Ａ１型の差動遊星歯車減速機構を備えており、前記出力軸には慣性体としてのフライホイール５０が連結されていて、入力軸１７から出力軸までの駆動伝達系の固有振動周波数が本複写機の画像形成時における遊星歯車の回転周波数（４５．９２Ｈｚ）よりも低周波帯域である約２４Ｈｚである。このような差動遊星歯車減速機構を用いた構成によれば、最も周波数が低い加振周波数は遊星歯車の回転周波数（４５．９２Ｈｚ）となる。このように、本実施形態では、駆動伝達系における加振周波数が存在する周波数帯域を４５．９２Ｈｚ以上という比較的高い周波数帯域とすることができ、すべての回転速度変動を一般的な大きさのフライホイール５０で十分に低減させることができる。
【００５６】
また、２Ｋ−Ｈ型の遊星歯車減速機構を用いた場合でも同様の効果を得ることができる。すなわち、図４に示した２Ｋ−Ｈ型の遊星歯車機構を例に挙げて説明すると、第１遊星歯車部としての第１遊星歯車ｐ１１と歯数又は歯形状が第１遊星歯車ｐ１１とは異なる第２遊星歯車部としての第２遊星歯車ｐ１２とが互いに連結又は一体に構成された複数の段付遊星歯車と、第１遊星歯車ｐ１１に噛み合う第１歯車としての第１内歯歯車ｆ１と、第２遊星歯車２０に噛み合う第２歯車としての第２内歯歯車ｒ１と、複数の段付遊星歯車を回動自在に支持するとともに、駆動源から回転駆動力が入力される入力軸に連結され、かつ、ケーシングに回動自在に支持されていて、その回転駆動力を前記段付遊星歯車に伝達するキャリアｃ１とを有し、第１内歯歯車ｆ１が回転不能に固定され、第２内歯歯車ｒ１が感光体ドラムに連結される出力軸に連結されている。出力軸には慣性体としてのフライホイールを連結し、出力軸は、浮動支持し、かつ自在継ぎ手を介して感光体ドラムに連結する。そして、入力軸から出力軸までの駆動伝達系の固有振動周波数が画像形成時における遊星歯車ｐ１１，ｐ１２の回転周波数よりも低周波帯域となるように構成する。このような構成とすることで、同様の効果を得ることができる。図５に示した２Ｋ−Ｈ型の遊星歯車機構の他の例についても同様である。
【００５７】
また、本実施形態において、入力軸から出力軸までの駆動伝達系の固有振動周波数は１８Ｈｚ以上とすることが望ましい。
現実的に設けることが可能なフライホイールの直径Ｄは、１００〜１５０ｍｍ程度である。例えば、最も厳しい条件となるタンデム型の画像形成装置では、ステーション間ピッチが１００〜１５０ｍｍなので、この場合に各感光体ドラムにフライホイール同士を干渉なく搭載できるフライホイール直径は最大１５０ｍｍとなる。それ以上のサイズのフライホイールは、感光体ドラム軸方向に取付位置をずらして入れ子状に搭載することもできるが、他の駆動系（現像、転写ベルト、定着）や書込みユニットへの干渉も発生するため、そのような配置は困難である。
また、現実的に設けることが可能なフライホイールの厚みＬは、２０ｍｍ程度である。フライホイールの長さは、そのまま、装置の奥行方向の大きさに影響してしまうので、オフィス向けの装置では奥行方向の大きさは重要で一般に奥行サイズは６５０〜７００ｍｍ程度であることから、感光体ドラム軸長が４４０ｍｍであるとすると、その他に駆動系（ギヤ、モータ、電装部品）、パネル（前面、背面）等を考慮して、現実的には２０ｍｍ程度が限界である。
また、フライホイールの軸径は重量を支持するために１５ｍｍ程度が一般的である。
以上より、現実的に用いることが可能な最大サイズのフライホイールでは、一般的な材質SUS（比重7.8）の場合、その慣性Ｊは、円柱のイナーシャ計算式より、７．７５３×１０-3［ｋｇ・ｍ2］となる。
一般に、駆動系の剛性Ｋは、１００［Ｎ・ｍ／ｒａｄ］なので（非特許文献３参照）、前記ＪとＫを下記の式（１）に代入して固有振動周波数を計算すると、１８Ｈｚとなる。
ｆｎ＝（１／２）×（Ｋ／Ｊ）１／２  ・・・（１）
したがって、固有振動周波数が１８Ｈｚ以上となるフライホイールならば、最も厳しい条件となるタンデム型の画像形成装置でも搭載可能な大きさに収まることができる。
【００５８】
また、本実施形態においては、フライホイール５０が感光体ドラムの内部に設置されているので、感光体ドラムの内部空間を有効利用し、装置全体の小型化が実現できる。特に、本実施形態のように、入出力が同軸上の構成となる遊星歯車減速機構を感光体ドラムと同軸上に設ける場合には、感光体ドラムの外部にフライホイールの設置場所を確保することが難しい。よって、このような場合には、フライホイール５０を感光体ドラムの内部に設置する構成は特に有効である。
また、フライホイール５０は、図３に示したように。感光体ドラムの外部、好ましくは感光体ドラムのドラムフランジ１ａに設置してもよい。この場合、回転軸受け及び側板１００に近い場所にフライホイール５０を設置しやすいので、フライホイール５０の安定した支持を容易に実現することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｂｋ  感光体ドラム
１ａ  ドラムフランジ
１０  感光体駆動装置
１１  固定内歯歯車
１２ ハウジング
１３ 回転内歯歯車
１４ 駆動モータ
１７ 入力軸
１８ 太陽歯車
１９ 第１遊星歯車
２０ 第２遊星歯車
２３ キャリア
５０  フライホイール
１００  側板
１０１  感光体ドラム軸
１０２  ドラム駆動ギヤ
１０３，１０４  アイドラギヤ
１０５  モータギヤ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６０】
【特許文献１】特許第２７１３８９６号公報
【特許文献２】特開平１−５２１７０号公報
【特許文献３】特開平８−６３０４１号公報
【非特許文献】
【００６１】
【非特許文献１】矢田恒二著、「歯車応用機構の設計（２）」、機械の研究、第４９巻、第１１号、１９９７年
【非特許文献２】矢田恒二著、「歯車応用機構の設計（２６）」、機械の研究、第５１巻、第１１号、１９９９年
【非特許文献３】ゼロックステクニカルレポート「W.D.D. (Wide Range Dynamic Damper）技術の開発とColor Laser Wind 3310への適用 」表２
【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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【図１６】
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