(57)【要約】【課題】転写ベルトの駆動ローラ７、転写ベルトの従動ローラ９、転写ベルト８等で構成されている回転駆動装置について、バンディングと呼ばれる濃度ムラや画像の縞を改善し、あるいは色ずれを低減して高画質化を図るために、駆動モータから駆動ローラへの回転速度伝達特性を変化させ、駆動モータのトルク変動（振動）が駆動ローラ軸へ伝達されるのを抑制し、これにより、駆動ローラ駆動系で発生する速度変動成分を低減させること。【解決手段】  転写ベルトの駆動ローラ軸に駆動力を伝達する駆動伝達ギア、駆動ローラ軸、駆動ローラ、従動ローラ、転写ベルト等で構成される回転駆動装置について、駆動モータ軸に回転慣性体を設けたこと。  なお、第１ギアは上記駆動伝達ギアを直接又は間接に駆動するギアである。  上記回転慣性体の慣性効果で、駆動モータトルク振動が効果的に減衰され、その駆動ローラへの伝達が抑制される。【選択図】  図３
2008107431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動モータ、駆動モータ軸に取りつけられた第１ギア、第１ギアから転写ベルト駆動ローラの軸に駆動力を伝達する駆動伝達ギア、駆動ローラ軸、駆動ローラ、従動ローラ、転写ベルトから主に構成される回転駆動装置において、
上記駆動モータ軸に回転慣性体を設けていることを特徴とした回転駆動装置。
【請求項２】
駆動モータ、駆動モータ軸に取りつけられた第１ギア、第１ギアから転写ベルト駆動ローラの軸に駆動力を伝達する駆動伝達ギア、駆動ローラ軸、駆動ローラ、従動ローラ、転写ベルトから主に構成される回転体駆動装置において、
上記駆動伝達ギアの外に、第１ギアの駆動力を分配するための第２ギアを設けてあり、
当該第２ギアの径が第１ギアよりも小径であり、第２ギアの軸に回転慣性体を設けていることを特徴とする回転駆動装置。
【請求項３】
請求項２の回転駆動装置において、第１ギアが小径部と大径部とによる２段ギアであり、上記大径部から上記第２ギアに動力が分配されることを特徴とする回転駆動装置。
【請求項４】
請求項３の回転駆動装置において、
第１ギアと第２ギアとの間に中間ギアが介在しており、当該中間ギアが小径部と大径部とによる２段ギアであり、中間ギアの大径部に第２ギアが噛み合っており、
第２ギアは上記中間ギアの大径部よりも小径であり、第２ギアの軸に回転慣性体が設けられていることを特徴とする回転駆動装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の回転駆動装置を備えている転写ベルト駆動装置。
【請求項６】
請求項５の転写ベルト駆動装置を備えている画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子写真方式のレーザプリンタや複写機やファクシミリなどの画像形成装置における回転駆動装置、殊に、その回転駆動系の振動を低減して、当該振動に因る画質低下を低減する技術に関するものであり、駆動モータのトルク変動が転写ベルト駆動ロールへ伝達されるのを抑制し、これによって駆動モータのトルク変動に起因する画質低下を抑制して、同画質を向上させることができるものである。
【背景技術】
【０００２】
上記の画像形成装置の回転駆動装置における回転駆動系の振動を低減して、当該振動に起因する画像品質（画質）低下を低減する発明は公知であり、特開平１１−０９５６１２号公報、特開平９−２２２８２６号公報にその一例が記載されている。
上記特開平１１−０９５６１２号公報に記載されている発明は、感光体の駆動ギアとフライホイール（回転慣性体）を弾性突起で連結することにより、ねじり振動の剛性Ｋと減衰特性を上記弾性突起で調整して、伝達特性のゲインを低下させることによって感光体の感光面の走行速度変動を抑制するものである。また、上記特開平９−２２２８２６号公報に記載されている発明は、歯車による回転駆動装置の偏心による回転伝達速度の振動（変動）と、歯車の噛み合いによる回転伝達速度振動（変動）の各周波数が、回転駆動装置の周波数応答における減衰領域に収まるように、回転駆動系における慣性部材の慣性質量及び歯車の回転数や歯数を設定し、これによって回転駆動装置における振動増幅を防止するものである。
【０００３】
ところで、電子写真の高画質化を阻害する要因の１つにジター、バンディングと呼ばれる現象がある。特にデジタル技術の導入により画質の向上が進められると、レーザによる書き込みの１ラインごとの高い位置精度が求められ、この１ラインごとの高い位置精度を支配する要因の１つとして回転駆動系のねじり振動による感光体ドラムや転写ベルトの画像形成面の走行速度の変動（振動）がある。従って、この回転駆動系におけるねじり振動を極力低減して極めて微小にすることが、画像品質を極めて高度なものにするのに不可欠になる。
【０００４】
ところで、画像の可視感度と空間周波数の関係は、人間の視覚系の特性から、可視化空間周波数がおよそ０．３〜２ｌｉｎｅ／ｍｍの範囲での変化が目につきやすいといわれている。これと画像形成部である感光体表面や転写ベルト表面の走行速度変動（振動）を考え合わせると、画像品質を向上させるには、数Ｈｚから数百Ｈｚ程度の周波数領域における上記走行速度の振動を回避することが必要である。
【０００５】
他方、駆動モータのトルクは微小に変動し、このモータトルク変動が増幅されて、転写ベルト駆動ローラに伝達され、転写ベルトの走行速度を数Ｈｚから数百Ｈｚ程度の周波数領域で振動を発生させることが判明している。
したがって、上記要求に応えるには、駆動モータトルクの微小変動による転写ベルトの走行速度の振動を効果的に抑制して極力微小にすることが重要である。
【特許文献１】特開平１１−０９５６１２号公報
【特許文献２】特開平９−２２２８２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、この発明は、例えば図１に示す従来のもののように、画像形成装置の回転駆動系が駆動モータ１、駆動モータ軸２に取りつけられた第１ギア３、転写ベルト８の駆動ローラ軸６に駆動力を伝達する駆動伝達ギア５、転写ベルトの駆動ローラ７、転写ベルトの従動ローラ９、転写ベルト８から主に構成されている回転駆動装置について、バンディングと呼ばれる濃度ムラや画像の縞を改善し、あるいは色ずれを低減して高画質化を図るために、回転慣性体による慣性を付加することによって、駆動モータから駆動ローラへの回転速度伝達特性を変化させ、駆動モータのトルク変動（振動）が駆動ローラ軸へ伝達されるのを抑制し、これにより、駆動ローラ駆動系で発生する速度変動成分を低減させることをその課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
〔解決手段１〕
上記課題を解決するための手段１は、駆動モータ、駆動モータ軸に取りつけられた第１ギア、第１ギアから転写ベルトの駆動ローラ軸に駆動力を伝達する駆動伝達ギア、駆動ローラ軸、駆動ローラ、従動ローラ、転写ベルトから主に構成される回転駆動装置について、次の（イ）によるものである。
（イ）駆動モータ軸に回転慣性体を設けたこと。
なお、第１ギアは上記駆動伝達ギアを直接又は間接に駆動するギアである。
そしてまた、上記回転慣性体は駆動モータ軸と同心線上にあって、円周方向の重量分布が均一なものである。そうでなければ、回転慣性体それ自身が駆動系中の重大な振動発生源となるからである。
【０００８】
〔解決手段２〕
上記課題を解決するための手段２は、上記回転駆動装置について、次の（イ）（ロ）によるものである。
（イ）駆動ローラ軸に駆動力を伝達する駆動伝達ギアの外に、第１ギアの駆動を分配するための第２ギアを設けてあり、
（ロ）第２ギアの径が第１ギアよりも小径であり、第２ギアの軸に回転慣性体を設けていること。
なお、上記第２ギアは、直接又は間接に第１ギアの駆動力が分配され、第１ギアよりも高速で駆動される。
【０００９】
〔解決手段３〕
上記課題を解決するための手段３は、上記解決手段２の回転駆動装置において、
上記第1ギアが小径部と大径部とによる２段ギアであることである。
なお、第１ギアはその小径部で上記駆動ローラを駆動し、大径部で上記回転慣性体を駆動する。
【００１０】
〔解決手段４〕
上記課題を解決するための手段４は、上記解決手段３の回転駆動装置において、
第１ギアと第２ギアとの間に中間ギアが介在しており、当該中間ギアが小径部と大径部とによる２段ギアであり、中間ギアの大径部に第２ギアが噛み合っており、
第２ギアは上記中間ギアの大径部よりも小径であり、第２ギアの軸に回転慣性体が設けられていることである。
なお、上記中間ギアは増速用の２段ギアであり、第１ギアの大径部に直接又は間接に噛み合っているものである。
【発明の効果】
【００１１】
（１）解決手段１による発明の効果
駆動モータ、駆動モータ軸に取りつけられた第１ギア、第１ギアから転写ベルト駆動ローラ軸に駆動力を伝達する駆動伝達ギア、駆動ローラ軸、従動ローラ、転写ベルトから主に構成される回転駆動装置において、
駆動モータ軸に回転慣性体を設けることにより、この回転慣性体の慣性効果によって第１ギアの回転速度（角速度）が平滑化され、また、駆動モータから駆動ローラまでの伝動経路の振動伝達特性が改善され、駆動モータトルク変動に対する転写ベルト表面速度変動の伝達特性のゲイン（Ｇａｉｎ）が低減される。このことにより、駆動モータの駆動速度の速度変動成分による転写ベルト走行速度変動への影響が低減される。したがって、駆動モータの駆動速度変動成分に因る画質低下が回避され、その分だけ画像品質が向上される。
因みに、駆動ローラの軸に回転慣性体を設け、その慣性効果によって駆動ローラの回転特性を改善する構成による場合は、駆動ローラ、従動ローラ、転写ベルトなどの慣性部の慣性が大きく、回転慣性体による回転特性の改善効果は比較的小さく、これに対して、解決手段１による発明では、回転慣性体の回転速度は駆動ローラよりも高速であり、しかも、駆動モータから駆動ローラまでの駆動力伝達系の慣性は比較的小さいから、回転慣性体による回転特性の改善効果は大きく、したがって、駆動モータのトルク振動による転写ベルトの走行速度振動に対する減衰効果は顕著である。
【００１２】
(２)解決手段２による発明の作用効果
駆動ローラ軸に駆動力を伝達する駆動伝達ギアの外に、第１ギアの駆動力を分配するための第２ギアを設け、第２ギアの径が第１ギアよりも小径であり、第２ギアの軸上に回転慣性体を設けたことにより、第1ギア軸に回転慣性体を設けた場合に比して、第１ギアと第２ギアによる増速比の２乗の慣性効果が奏される。したがって、回転慣性体の重量を小さくしても十分な振動減衰効果を得ることができる。また、このことにより、回転慣性体による回転速度の振動減衰装置を小型化し、低コスト化を図ることができる。
【００１３】
(３)解決手段３による発明の作用効果
第１ギアが小径部と大径部とによる２段ギアであることにより、転写ベルトを所定の速度で駆動するのに必要な減速比と、慣性回転体を駆動する第２ギアを回転させるための増速比とがそれぞれ別個の伝動経路で規定されるから、これらの減速比、増速比を互いに無関係に最適に設定することができる。
【００１４】
(４)解決手段４に係る発明の作用効果
解決手段３による発明の回転駆動装置において、第１ギアと第２ギアとの間に増速用の２段の中間ギアが介在していて、第２ギアの軸に回転慣性体を設けたことによって、回転慣性体への伝動系の増速比を大きく設定できるから、より小さな回転慣性体を高速で回転させて大きな慣性効果を得られるようにすることができる。
【００１５】
なお、上記回転駆動装置に設けた回転慣性体の円周方向の重量分布が均一でない場合には、回転中心と重心位置との間に偏りがあり、この重心の回転中心に対する偏芯のために回転速度が変動（振動）するが、慣性体の円周方向の重量分布を可及的に均一にすることにより、当該回転速度変動を極力小さくすることができる。そして、回転慣性体には、強度、剛性が高くて形状が安定し質量が大きいことなどが求められ、このためにこれを金属（例えば鉄鋼）製の円盤にするのは設計上の一般的な技術常識である。
円周方向の重量分布が均一な薄い円盤を高い形状精度で製作し、これを複数枚重ね合わせて一つの回転慣性体を形成すれば、全体の重量分布が均一で所要の慣性モーメントを有する回転慣性体を容易に製作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次いで図面を参照して実施例を説明する。
図１に従来の画像形成装置の回転駆動系を概略的に示している。上記のとおり、この回転駆動系は、駆動モータ１、駆動モータ軸２に取りつけられた第１ギア３、転写ベルト８の駆動ローラ７、従動ローラ９、駆動ローラ軸６があり、当該駆動ローラ軸６に駆動伝達ギア５が取り付られている。そして、駆動伝達ギア５に上記第１ギア３が噛み合っており、そしてまた、転写ベルト８が駆動ローラ７と従動ローラ９とに巻きかけられていて、駆動ローラ７によって駆動される。
上記のとおりの回転駆動系においては、種々の回転振動モードを持っていて、そのうち、画像の品質を低下させる可能性の高いものとして、駆動ローラ軸６の弾性変形によって発生するねじり振動モードがある。そして、駆動モータ１で発生する加振力が上記ねじり振動モードによって増幅され、その結果、転写ベルト８の速度変動を引き起こし、速度変動が転写ベルト８に形成される画像に影響を与え、その品質を低下させることになる。
【００１７】
例えば、図１に示すような回転駆動系は、単純なバネと慣性体から成る振動モデルに置き換えて考察することができ、これを図２に模式的に示す２慣性系のモデルとして扱うことができる。そして、この２慣性系モデルでは、その慣性が駆動側の第１慣性Ｅ１と従動側の第２慣性Ｅ２に切り分けられ、両慣性Ｅ１，Ｅ２をねじりバネＳで連結したモデルとして示されている。
さらに言えば、駆動伝動系における駆動モータ１から駆動伝達ギア５までの駆動部Ａを第１慣性Ｅ１とし、駆動ローラ７、従動ローラ９、転写ベルト８等で構成される転写ベルト装置（従動部：駆動ローラ７、転写ベルト８、従動ローラ９等で構成される）Ｂを第２慣性Ｅ２とし、これらを結合させている駆動ローラ軸６等の結合部のねじり剛性をバネＳとして扱うものである。
【実施例１】
【００１８】
実施例１を模式的に図３に示している。実施例１の基礎的部分は図１の従来例と違いはなく、駆動モータ軸６の先端に円盤状の回転慣性体４を同心的に設けていることが図１の従来のものに対する特徴である。
実施例１における駆動モータ１、第１ギア３、回転慣性体４、駆動伝達ギア５までの駆動部Ａの第１慣性Ｅ１に対する従動部Ｂの第２慣性Ｅ２の動きは、運動方程式により解析することが可能であり、第１慣性Ｅ１ 、第２慣性Ｅ２や結合部バネの剛性パラメータを適宜設定することで、駆動モータ１の駆動トルク変動に対する転写ベルト装置Ｂの走行速度変動を簡単に解析することができる。
【００１９】
この実施例１は、上記の転写ベルト装置（従動部）Ｂの慣性が４６１ｋｇｍｍ２、駆動ギア５の慣性が１．５ｋｇｍｍ２、駆動モータ１の慣性が１１０ｋｇｍｍ２、駆動ローラ軸６などのねじり剛性が２３０００Ｎｍｍ／ｄｅｇである場合について、上記回転慣性体４の慣性１００ｋｇｍｍ２ にしている。
【００２０】
上記のとおりの転写ベルト駆動装置Ｂでの転写ベルト８の走行速度の駆動モータトルクに対する伝達特性と、駆動モータ軸２上に１００ｋｇｍｍ２の回転慣性体を設けた実施例１の場合の伝達特性とを対比して図４に示している。すなわち、図４の実線ｇ１が回転慣性体がない場合（従来例）の伝達特性グラフであり、破線ｇ２が回転慣性体がある場合（実施例１）の伝達特性グラフである。両者の比較から回転慣性体を駆動モータ軸２に設けた実施例１の方が、回転慣性体がない従来例の場合に対して、解析対象領域とした１０００Ｈｚ以下で約１０ｄＢだけ伝達特性が低いことが明らかである。したがって、駆動モータ軸２に回転慣性体４を設けたことで、駆動モータ１の駆動トルク変動の転写ベルト８の速度変動への影響が小さくなり、転写ベルト８の駆動精度が向上する。また、約２５５Ｈｚにあるねじり共振のピークも振動伝達レベルが低減することから、共振に対する影響も低減されることになり、したがって、高精度な駆動系を構成することが可能である。
【実施例２】
【００２１】
実施例２を図５に概略的に示している。このものは、駆動ローラ軸６に駆動力を伝達する駆動伝達ギア５の外に、第１ギア３の駆動力を分配するための第２ギア１０を設けてあり、この第２ギア１０の径は第１ギア３よりも小さい。また、第２ギア１０の軸２２に円盤状の回転慣性体４ａを設けてある。この実施例２における回転慣性体４ａの慣性モーメントは実施例１のそれと同じである。
実施例２のように構成することで、第１ギア３と第２ギア１０とによって回転慣性体４ａが増速して駆動される。この場合の回転慣性体４ａは実施例１の場合に比して、第１ギア３と第２ギア１０とによる増速比の２乗の慣性効果を生じるので、慣性モーメントの小さい回転慣性体を用いて大きな慣性効果を得ることができる。
【００２２】
実施例２では第１ギア３と、第２ギア１０のギア比（増速比）は３：１（増速比３）であり、回転慣性体４ａの慣性モーメントは実施例１のものと同じである。この実施例２の場合と図１の従来例の場合の伝達特性を対比して図６に示している。図６における実線ｇ３は回転慣性体がない場合（従来例）の特性グラフであり、破線ｇ４は回転慣性体４ａがある場合（実施例２）の特性グラフである。
【００２３】
図６に示すように、第２ギア１０の軸２２に回転慣性体４ａを設けることで、約１６ｄＢだけ伝達特性が低いことが分かる。第１ギア３と第２ギア１０のギア比（増速比）を調整することで、回転慣性体４ａの慣性効果を加減することができ、また、所要の減衰特性を得るための回転慣性体４ａを小さくすることができる。
【実施例３】
【００２４】
実施例３を図７に概略的に示している。この実施例３ではその駆動モータ軸２に設けられた第１ギア１１が小径部１１ａと大径部１１ｂとによる２段ギアであり、その小径部１１ａで駆動ローラ軸６の駆動伝達ギア５を駆動し、第２ギア１２を大径部１１ｂで駆動する。そして、第２ギア１２の軸２３に回転慣性体４ｂが取り付けられている。
第１ギアが小径ギアと大径ギアとによる２段ギアであるので、転写ベルト８を所定速度で駆動するのに必要な増速比と、第２ギア（回転慣性体４ｂ）を所定回転速度で駆動するのに必要な増速比を必要に応じてそれぞれ適切に設定することができる。
【実施例４】
【００２５】
実施例４を図８に概略的に示している。この実施例４では２段の第１ギア１１に２段の中間ギア１３が噛み合っており、また、中間ギア１３の大径ギアに第２ギア１２が噛み合っている。なお、第２ギア１２の軸２３に回転慣性体４ｃが設けられている。これにより、２段の第１ギア１１と２段の中間ギア１３とによる２段階の増速機構が構成される。このように２段階増速機構を用いることによって、慣性回転体４ｃをさらに高速で駆動することができる。したがって、小型の回転慣性体を用いて大きい慣性効果を得ることができ、回転慣性体等による回転振動の減衰装置を小型、軽量に構成することができる。
【００２６】
上記回転慣性体が円周方向の重量分布が均一でないと、その軸心と回転中心との間に微小な偏芯を生じ、この偏芯のために、回転慣性体が高速で回転するとき回転速度変動（回転振動）が生じ、その結果、転写ベルトの表面速度変動（走行速度振動）が生じる。
回転慣性体４ａの円周方向重量分布が不均一である場合（慣性モーメントが５０ｋｇｍｍ２で、回転中心と重心との間の偏心量はほぼ５０μｍ）、重量分布が均一である場合（慣性モーメントは同じで、回転中心と重心との間の偏心量は５μｍ）の転写ベルト８の速度変動とを対比して図９のグラフｇ５ 、ｇ６でそれぞれ示している。回転慣性体４ａが円周方向の重量分布がある場合の転写ベルトの走行速度変動（振動）は、回転中心と重心との間の偏芯のためにその振幅が大きくなっていることが図９のグラフ ｇ５ 、ｇ６から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】は従来の画像形成装置における回転駆動系の平面図である。
【図２】は単純なねじりバネと第１慣性、第２慣性から成る２慣性系の単純な振動モデルを模式的に示す図である。
【図３】は実施例１の平面図である。
【図４】は従来の転写ベルト駆動装置の転写ベルト８の走行速度の駆動モータトルクに対する伝達特性と、駆動モータ軸２に１００ｋｇｍｍ２の回転慣性体を設けた実施例１の伝達特性を示す図である。
【図５】は実施例２の平面図である。
【図６】は従来例の伝達特性と実施例２の伝達特性を示す図である。
【図７】は実施例３の平面図である。
【図８】は実施例４の平面図である。
【図９】は、回転慣性体４ａの円周方向重量分布が不均一である場合と、重量分布が不均一でない場合との転写ベルト８の速度変動を対比して示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１：駆動モータ
２：駆動モータ軸
３：第１ギア
４、４ａ、４ｂ、４ｃ：回転慣性体
５：駆動伝達ギア
６：駆動ローラ軸
７：駆動ローラ
８：転写ベルト
９：従動ローラ
１０：第２ギア
１１：２段の第１ギア
１１ａ：小径部
１１ｂ：大径部
１２：第２ギア
１３：２段の中間ギア
２２：第２ギア１０の軸
２３：第２ギア１２の軸
Ａ：駆動部
Ｂ：転写ベルト装置
Ｅ１：第１慣性
Ｅ２：第２慣性
Ｓ：ねじりバネ
【図１】
2008107431.tif 000003
【図２】
2008107431.tif 000004
【図３】
2008107431.tif 000005
【図５】
2008107431.tif 000006
【図７】
2008107431.tif 000007
【図８】
2008107431.tif 000008
【図４】
2008107431.tif 000009
【図６】
2008107431.tif 000010
【図９】
2008107431.tif 000011