(57)【要約】【課題】負荷変動等の外乱が生じても高品質の画像を得ることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】駆動モータの駆動ギヤに、第１伝達ギヤを介して感光体の感光体ギヤが噛み合い、感光体ギヤに、第２伝達ギヤ、第３伝達ギヤを介して駆動ローラのローラギヤが噛み合うギヤ構造である。感光体ギヤ、第２伝達ギヤ、第３伝達ギヤ及びローラギヤの歯厚歯幅を、駆動ギヤ及び第１伝達ギヤの歯厚より厚く設定する。これにより、感光体の最も周波数の低い固有振動数の値が５２Ｈｚと高くなる。また、感光体及び駆動ローラの位相差が０ｄｅｇの領域が高い方に広がり、最も周波数の低い固有振動数（５２Ｈｚ）のときの位相差が０ｄｅｇ、即ち、感光体及び駆動ローラの両者が同位相となる。したがって、負荷変動等の外乱が生じても、感光体２及び駆動ローラ６の間の相対速度が抑制される。【選択図】        図３
2004156731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源から第１伝達ギヤ列を介して回転が伝達される第１回転体と、この第１回転体から第２伝達ギヤ列を介して回転が伝達される第２回転体とを備えた回転駆動装置において、
前記第２伝達ギヤ列のギヤ剛性を、前記第１伝達ギヤ列のギヤ剛性より大きく設定したことを特徴とする回転駆動装置。
【請求項２】
前記第２伝達ギヤ列を構成しているギヤの歯を、前記第１伝達ギヤ列を構成しているギヤの歯より剛性の大きい形状に形成したことを特徴とする請求項１記載の回転駆動装置。
【請求項３】
前記第２伝達ギヤ列を構成しているギヤを、前記第１伝達ギヤ列を構成しているギヤより剛性の大きい材質で形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の回転駆動装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の回転駆動装置を用いた画像形成装置であって、
前記第１回転体を感光体とし、前記第２回転体を駆動ローラとするとともに、無端状の転写ベルトが、前記駆動ローラに回転力が伝達されて前記感光体の外周に接した状態となっていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至３の何れかに記載の回転駆動装置を用いた画像形成装置であって、
前記第１回転体を駆動ローラとし、前記第２回転体を感光体とするとともに、無端状の転写ベルトが、前記駆動ローラに回転力が伝達されて前記感光体の外周に接した状態となっていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動モータの回転駆動力を伝達ギヤを介して回転体に伝達する回転駆動装置及びこの装置を用いた電子写真方式のレーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子写真技術を用いた画像形成装置は、外周面に感光層を有する感光体と、この感光体の外周面を一様に帯電させる帯電手段と、この帯電手段により一様に帯電させられた外周面を選択的に露光して静電潜像を形成する露光手段と、静電潜像に現像剤であるトナーを付与して可視像（トナー像）とする現像手段と、この現像手段により現像されたトナー像を用紙等の転写媒体に転写させる転写手段とを有している。
【０００３】
そして、カラープリンタのように複数色のトナーで感光体上に現像したカラートナー像を転写媒体に転写させる転写手段としては、感光体上に形成されたカラートナー像を順次転写（一次転写）して中間転写ベルト上に色重ねしていき、このカラートナー像を転写媒体に一括して転写（二次転写）する中間転写方式の転写手段が知られている。
【０００４】
図６は、中間転写方式の転写手段を構成している回転駆動装置を示す図である。
この図の符号２はドラム形状の感光体、符号４は無端状の中間転写ベルト、符号６は、中間転写ベルト４を感光体２に接触させながら回転させる駆動ローラである。
【０００５】
また、符号１０ａは駆動モータ１０の駆動ギヤであり、この駆動ギヤ１０ａに、第１伝達ギヤ１２を介して感光体２の感光体ギヤ２ａが噛み合っているとともに、感光体ギヤ２ａに、第２伝達ギヤ１４、第３伝達ギヤ１６を介して駆動ローラ６のローラギヤ６ａが噛み合っている。
そして、駆動モータ１０の駆動による駆動ギヤ１０ａの回転を、第１伝達ギヤ１２を介して感光体２の感光体ギヤ２ａに伝達して感光体２を所定の速度で回転させるとともに、感光体２の回転を、感光体ギヤ２ａ，第２伝達ギヤ１４，第３伝達ギヤ１６を介して駆動ローラ６のローラギヤ６ａに伝達して駆動ローラ６を感光体２と同一の周速度となるように回転させることで中間転写ベルト４を回転させ、感光体２上に形成した所定の色のカラートナー像を一旦中間転写ベルト４に転写し、中間転写ベルト４に複数色を重ねた後、一括して紙等にカラー転写していく。
【０００６】
このような回転駆動装置は、一般に駆動モータ１０及びギヤで構成される回転駆動系や、感光体２、駆動ローラ６の回転体の回転方向振動等によって共振が発生した場合、回転体の速度変動が大きくなってしまう。
そこで、感光体２等の回転体を支持する回転軸にフライホイール等の慣性体を設け、回転体を含む回転体系の慣性や捩じりバネ定数を調整することにより、回転体の速度変動が発生していない周波数域に増幅域を設定し、回転体の速度変動を抑える従来技術がある。この従来技術の一例として、画像形成装置の回転駆動装置において、回転体を回転駆動する駆動軸と、駆動軸に連結された回転慣性部材（フライホイール）と、駆動軸に連結された第１の歯車と、第１の歯車と噛み合って駆動源の駆動力を駆動軸に伝達する伝達歯車とを有し、伝達歯車の偏心及び第１の歯車と伝達歯車の噛み合いによって生じる駆動軸の速度変動の各周波数が、駆動伝達系の周波数応答における減衰領域に収まるように、回転慣性部材の慣性質量及び伝達歯車の回転数及び第１の歯車の歯数を設定する技術が知られている（特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平０９−２２２８２６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１の回転慣性部材（フライホイール）を用いた回転駆動装置は、高周波数領域では回転体の速度変動を十分に低減することができるが、低周波数領域では回転体の速度変動が低減されにくい。
しかも、負荷変動（外部から何かが接触したり、急に負荷が増えたりする状態）等の外乱が生じると、回転駆動系のもつ固有振動数で回転体に速度変動が発生するが、同一回転駆動系に複数の回転体が組み込まれている場合に、低周波数領域で発生する固有振動が複数の回転体同士の振動位相を互いに逆位相としてしまい、それら回転体の相対速度が増大するときがある。
【０００９】
図６の装置であれば、外乱が発生すると、感光体２及び駆動ローラ６の間の相対速度が増大してしまい、高画質を阻害するバンディングと呼ばれる現象が発生するおそれがある。
前記バンディングが発生する現象を、図６の装置の一般的なギヤ剛性を示す図７と、感光体２の周波数応答と感光体２及び駆動ローラ６の位相差とを示した図８を参照して説明する。
【００１０】
図７に示すように、図６の装置は、駆動ギヤ１０ａ、第１伝達ギヤ１２及び感光体ギヤ２ａ間のギヤ列を第１伝達ギヤ列と称し、感光体ギヤ２ａ、第２伝達ギヤ１４、第３伝達ギヤ１６及びローラギヤ６ａ間のギヤ列を第２伝達ギヤ列と称すると、第２伝達ギヤ列のギヤ剛性を、第１伝達ギヤ列のギヤ剛性より小さく設定している。
【００１１】
また、図８（ｂ）において感光体２の周波数応答がピークになっている箇所が固有振動を表しており、外乱が発生すると駆動伝達系は固有振動数で自由振動しやすく、最も周波数の低い４６Ｈｚの固有振動で最もゲインが大きく振動する。そして、図８（ａ）で示すように、最も周波数の低い４６Ｈｚの固有振動のときの感光体２及び駆動ローラ６の位相差が−１８０ｄｅｇとなり、感光体２及び駆動ローラ６の両者が逆位相となり、感光体２及び駆動ローラ６の間の相対速度が増大する。
【００１２】
このように、負荷変動等の外乱が生じて感光体２及び駆動ローラ６の相対速度が増大すると、感光体２上のカラートナー像が等間隔で中間転写ベルト４に転写されず、印刷すると帯状の濃度むら（バンディング）が発生してしまうので、感光体２及び駆動ローラ６の相対速度を抑制することが、高品質な画像を得るための重要な課題となっている。
【００１３】
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、負荷変動等の外乱が生じても第１及び第２回転体の相対速度を抑制することができる回転駆動装置を提供するとともに、負荷変動等の外乱が生じても高品質の画像を得ることができる画像形成装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の回転駆動装置は、駆動源から第１伝達ギヤ列を介して回転が伝達される第１回転体と、この第１回転体から第２伝達ギヤ列を介して回転が伝達される第２回転体とを備えた回転駆動装置において、前記第２伝達ギヤ列のギヤ剛性を、前記第１伝達ギヤ列のギヤ剛性より大きく設定した。
【００１５】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の回転駆動装置において、前記第２伝達ギヤ列を構成しているギヤの歯を、前記第１伝達ギヤ列を構成しているギヤの歯より剛性の大きい形状に形成した。
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の回転駆動装置において、前記第２伝達ギヤ列を構成しているギヤを、前記第１伝達ギヤ列を構成しているギヤより剛性の大きい材質で形成した。
【００１６】
さらに、請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の回転駆動装置を用いた画像形成装置であって、前記第１回転体を感光体とし、前記第２回転体を駆動ローラとするとともに、無端状の転写ベルトが、前記駆動ローラに回転力が伝達されて前記感光体の外周に接した状態となっている。
また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の回転駆動装置を用いた画像形成装置であって、前記第１回転体を駆動ローラとし、前記第２回転体を感光体とするとともに、無端状の転写ベルトが、前記駆動ローラに回転力が伝達されて前記感光体の外周に接した状態となっている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。なお、図６に示した構成と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
図１から図３は、第１実施形態の回転駆動装置を示すものであり、図１に示すように、駆動モータ１０の駆動ギヤ２０に、第１伝達ギヤ２２を介して感光体２の感光体ギヤ２４が噛み合っているとともに、感光体ギヤ２４に、第２伝達ギヤ２６、第３伝達ギヤ２８を介して駆動ローラ６のローラギヤ３０が噛み合っている。
【００１８】
第１伝達ギヤ２２は、大ギヤ２２ａ及び小ギヤ２２ｂを備えた段ギヤ構造であり、大ギヤ２２ａに駆動ギヤ２０が噛み合い、小ギヤ２２ｂに感光体ギヤ２４が噛み合っている。第２伝達ギヤ２６も、大ギヤ２６ａ及び小ギヤ２６ｂを備えた段ギヤ構造であり、大ギヤ２６ａに第３伝達ギヤ２８が噛み合い、小ギヤ２６ｂに感光体ギヤ２４が噛み合っている。また、第３伝達ギヤ２８は、一段のギヤ構造である。
【００１９】
そして、駆動ギヤ２０、第１伝達ギヤ２２及び感光体ギヤ２４が、本実施形態の第１伝達ギヤ列に相当している。また、感光体ギヤ２４、第２伝達ギヤ２６、第３伝達ギヤ２８及びローラギヤ３０が、本実施形態の第２伝達ギヤ列に相当している。
図２に示すように、駆動ギヤ２０は金属製のギヤで構成されている。また、他の全てのギヤ、即ち第１伝達ギヤ２２、感光体ギヤ２４、第２伝達ギヤ２６、第３伝達ギヤ２８及びローラギヤ３０は、樹脂製のギヤで構成されている。
【００２０】
そして、本実施形態では、第２伝達ギヤ２６、第３伝達ギヤ２８及びローラギヤ３０の歯厚を、駆動ギヤ２０及び第１伝達ギヤ２２の歯厚より厚く設定している。
このようにすると、図２に示すように、第２伝達ギヤ列の歯が第１伝達ギヤ列の歯より剛性の大きい形状となり、第２伝達ギヤ列のギヤ剛性が第１伝達ギヤ列に対して大きくなる。
【００２１】
第２伝達ギヤ列のギヤ剛性が第１伝達ギヤ列に対して大きくなると、図３（ｂ）の感光体２の周波数応答から明らかなように、従来装置（第２伝達ギヤ列のギヤ剛性を第１伝達ギヤ列のギヤ剛性より小さく設定した装置）と比較して、最も周波数の低い固有振動数の値が５２Ｈｚと高くなる（従来装置の固有振動数は４６Ｈｚである）。
【００２２】
さらに、第２伝達ギヤ列のギヤ剛性が第１伝達ギヤ列に対して大きくなると、図３（ａ）で示すように、感光体２及び駆動ローラ６の位相差が０ｄｅｇの領域が高い方に広がり、最も周波数の低い固有振動数（５２Ｈｚ）のときの位相差が０ｄｅｇ、即ち、感光体２及び駆動ローラ６の両者が同位相となる。
したがって、負荷変動（外部から何かが接触したり、急に負荷が増えたりする状態）等の外乱が生じても、感光体２及び駆動ローラ６の両者が同位相となるので、感光体２及び駆動ローラ６の間の相対速度を抑制することができる。
【００２３】
また、第２伝達ギヤ列のギヤの歯を、第１伝達ギヤ列のギヤの歯より剛性の大きい形状とするだけで、感光体２及び駆動ローラ６の間の相対速度を抑制することができることから、ギヤの配置や調整作業も簡単に行うことができ、装置の組立も容易となって装置の量産性を向上させることができる。
次に、上述した第１実施形態の回転駆動装置を、中間転写機構として画像形成装置に採用した場合について説明する。
【００２４】
本実施形態の回転駆動装置を画像形成装置の中間転写機構に採用すると、図１では示していないが、無端状の中間転写ベルト４（図６参照）が、駆動ローラ６に回転力が伝達されて感光体２の外周に接した状態となる。
本実施形態では、感光体２及び駆動ローラ６の間の相対速度が抑制されることから、感光体２上のカラートナー像が中間転写ベルト４に等間隔に転写されていくので、バンディング等が発生しない高品質の印刷物を得ることができる。
【００２５】
なお、本実施形態では、第２伝達ギヤ列の歯を第１伝達ギヤ列の歯より剛性の大きい形状とする方法として、第２伝達ギヤ列の歯厚を第１伝達ギヤ列の歯厚より厚く設定したが、本発明の要旨がこれに限定されるものではなく、例えば、第２伝達ギヤ列の歯幅を、第１伝達ギヤ列の歯幅より大きく設定することで、第２伝達ギヤ列の歯を剛性の大きい形状とする方法が考えられる。
【００２６】
また、本実施形態で示した各ギヤの歯形状は、平歯形状、はすば形状であっても、同様の効果を得ることができる。
さらに、第１回転体を感光体、第２回転体を駆動ローラとしたが、これに限定されるものではなく、第１回転体を駆動ローラ、第２回転体を感光体としても、同様の効果を得ることができる。
【００２７】
次に、図４及び図５は、第２実施形態の回転駆動装置を示すものである。
本実施形態の回転駆動装置のギヤ配置構成は図１と同様のギヤ配置構成なので、図１で示した各ギヤの符号で説明する。また、駆動ギヤ２０、第１伝達ギヤ２２及び感光体ギヤ２４が、本実施形態の第１伝達ギヤ列に相当している。また、感光体ギヤ２４、第２伝達ギヤ２６、第３伝達ギヤ２８及びローラギヤ３０が、本実施形態の第２伝達ギヤ列に相当している。
【００２８】
本実施形態の特徴は、図４に示すように、駆動ギヤ２０、第２伝達ギヤ２６、第３伝達ギヤ２８及びローラギヤ３０が金属製のギヤで構成されており、残りのギヤ、即ち第１伝達ギヤ２２及び感光体ギヤ２４が樹脂製のギヤで構成されている。このようにすると、第２伝達ギヤ列のギヤ剛性が、第１伝達ギヤ列のギヤ剛性に対して大きくなる。
【００２９】
ほとんどのギヤを剛性の大きい材質で形成した第２伝達ギヤ列のギヤ剛性が第１伝達ギヤ列に対して大きくなると、図５（ｂ）の感光体２の周波数応答から明らかなように、従来装置（第２伝達ギヤ列のギヤ剛性を第１伝達ギヤ列のギヤ剛性より小さく設定した装置）と比較して、最も周波数の低い固有振動数の値が５５Ｈｚと高くなる。
【００３０】
さらに、第２伝達ギヤ列のほとんどのギヤを剛性の大きい材質で形成してギヤ剛性を大きくすると、図５（ａ）で示すように、感光体２及び駆動ローラ６の位相差が０ｄｅｇの領域が、さらに高い方に広がり、最も周波数の低い固有振動数（５５Ｈｚ）のときの位相差が０ｄｅｇ、即ち、感光体２及び駆動ローラ６の両者が同位相となる。
【００３１】
したがって、本実施形態においても、負荷変動等の外乱が生じた場合でも感光体２及び駆動ローラ６の両者が同位相となるので、感光体２及び駆動ローラ６の間の相対速度を抑制することができる。
また、第２伝達ギヤ列のほとんどのギヤを剛性の大きい材質で形成するだけで、感光体２及び駆動ローラ６の間の相対速度を抑制することができることから、ギヤの配置や調整作業も簡単に行うことができ、装置の組立も容易となって装置の量産性を向上させることができる。
【００３２】
そして、本実施形態の回転駆動装置を、中間転写機構として画像形成装置に採用した場合にも、第１実施形態と同様に、感光体２及び駆動ローラ６の間の相対速度が抑制されることから、感光体２上のカラートナー像が中間転写ベルト４に等間隔に転写されていくので、バンディング等が発生しない高品質の印刷物を得ることができる。
【００３３】
なお、本実施形態で示した各ギヤの歯形状も、平歯形状、はすば形状であっても同様の効果を得ることができる。
さらに、第１回転体を感光体、第２回転体を駆動ローラとしたが、これに限定されるものではなく、第１回転体を駆動ローラ、第２回転体を感光体としても、同様の効果を得ることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によると、第１回転体から第２回転体に回転を伝達している第２伝達ギヤ列のギヤ剛性を、駆動源から第１回転体に回転を伝達している第１伝達ギヤ列のギヤ剛性より大きく設定したことで、第１回転体の最も低い固有振動数が高い値になり、しかも、第１回転体及び第２回転体が同位相となる領域（位相差が０ｄｅｇの領域）が高い方に広がるので、負荷変動等の外乱が生じても、第１回転体が最も低い固有振動数となるときに第１回転体２及び第２回転体の両者の回転が同位相となる。したがって、第１伝達ギヤ列及び第２伝達ギヤ列のギヤ剛性を変化させることで、容易に第１回転体２及び第２回転体の相対速度を抑制することができる。
【００３５】
また、請求項２記載の発明によると、第１伝達ギヤ列及び第２伝達ギヤ列のギヤの歯の形状を変化させることで、第１回転体及び第２回転体の間の相対速度を抑制することができることから、ギヤの配置や調整作業も簡単に行うことができ、装置の組立も容易となって装置の量産性を向上させることができる。
また、請求項３記載の発明によると、第１伝達ギヤ列及び第２伝達ギヤ列のギヤの材質を変化させることで、第１回転体及び第２回転体の間の相対速度を抑制することができることから、ギヤの配置や調整作業も簡単に行うことができ、装置の組立も容易となって装置の量産性を向上させることができる。
【００３６】
さらに、請求項４記載または請求項５記載の回転駆動装置を用いた画像形成装置によると、感光体及び駆動ローラの間の相対速度が抑制されることから、感光体上のトナー像が転写ベルトに等間隔に転写されていくので、バンディング等が発生しない高品質の印刷物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態の回転駆動装置を示す概略図である。
【図２】第１実施形態を構成している伝達ギヤ列のギヤ剛性を示す図表である。
【図３】第１実施形態において第１回転体の周波数応答と、第１回転体及び第２回転体の位相差とを示したグラフである。
【図４】本発明に係る第２実施形態の伝達ギヤ列のギヤ剛性を示す図表である。
【図５】第２実施形態において第１回転体の周波数応答と、第１回転体及び第２回転体の位相差とを示したグラフである。
【図６】従来の回転駆動装置を示す概略図である。
【図７】従来の回転駆動装置の伝達ギヤ列のギヤ剛性を示す図表である。
【図８】従来の回転駆動装置において第１回転体の周波数応答と、第１回転体及び第２回転体の位相差とを示したグラフである。
【符号の説明】
２…感光体（第１回転体）、４…転写ベルト、６…駆動ローラ（第２回転体）、１０…駆動モータ（駆動源）、２０…駆動ギヤ、２２…第１伝達ギヤ、２４…感光体ギヤ、２６…第２伝達ギヤ、２８…第３伝達ギヤ、３０…ローラギヤ
【図１】
2004156731.tif 000003
【図２】
2004156731.tif 000004
【図３】
2004156731.tif 000005
【図４】
2004156731.tif 000006
【図５】
2004156731.tif 000007
【図６】
2004156731.tif 000008
【図７】
2004156731.tif 000009
【図８】
2004156731.tif 000010