(57)【要約】  【課題】  並列配置される複数の感光体ドラムを１つの回動軸に形成される複数のギアを用いて単一の駆動源で駆動する際、ギアの幾何学的誤差を弾性変形で吸収することにより、ギア製造時の許容精度レベルを緩和する。  【解決手段】  複数の感光体ドラムを駆動する駆動モータ７３と、駆動モータ７３に駆動連結される駆動軸７１と、並列配置される複数の感光体ドラムに対応して各々設けられ、駆動軸７１に対して同軸に形成される複数のウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)と、各々のウォームギア７２に対して各々噛み合い、ウォームギア７２の駆動力を感光体ドラムに伝達する複数のウォームホイール６２(６２Ｙ,６２Ｍ,６２Ｃ,６２Ｋ)とを備え、複数のウォームギア７２は樹脂材料で形成され、弾性変形を利用して感光体ドラムを駆動する。  【選択図】  図３
2005091826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列配置される複数の像担持体と、
前記複数の像担持体を駆動する共通の駆動源と、
前記駆動源に駆動連結される駆動軸と、
前記複数の像担持体に対応して各々設けられ、前記駆動軸に対して同軸に形成される複数のウォームギアと、
各々の前記ウォームギアに対して各々噛み合い、当該ウォームギアの駆動力を前記像担持体に各々伝達する複数のウォームホイールとを備え、
前記複数のウォームギアは樹脂材料で形成され、当該ウォームギアと前記ウォームホイールとが各々噛み合う際の当該ウォームギアの弾性変形を利用して前記複数の像担持体を駆動することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記駆動軸は金属材料で形成されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記複数のウォームギアは、前記駆動軸に対して樹脂が成形されることで当該駆動軸に固定されることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記複数のウォームギアは、樹脂を注入する際の厚肉部分を有するゲートランドと、樹脂を絞って流入させるための薄肉部分を有するフィルムゲートとが連結されて成形されていることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記複数のウォームギアは、成形された樹脂が前記駆動軸に対して圧入されることで当該駆動軸に固定されることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記駆動軸は、前記複数のウォームギアが圧入される位置によって、軸径が異なることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】
画像形成装置における複数の構成部材を同時に駆動する駆動軸として用いられる金属シャフトと、
前記金属シャフトに対して同軸に設けられ、前記複数の構成部材における各々の軸に駆動力を伝達すると共に、当該金属シャフトを金型に挿入した後にインサート成形によって成形された樹脂材料からなる複数のウォームギアとを備え、
前記複数のウォームギアは、樹脂材料の外周部に螺旋状のネジ山部を有することを特徴とする画像形成装置の駆動機構。
【請求項８】
前記複数のウォームギアは、
前記ネジ山部が形成される素形部分と、
樹脂を注入するゲート位置を備えるゲートランドと、
前記ゲートランドと前記素形部分との間に当該ゲートランドよりも薄肉で構成され、注入された樹脂を当該素形部分に流入させるフィルムゲートとを含んで成形されたことを特徴とする請求項７記載の画像形成装置の駆動機構。
【請求項９】
前記複数のウォームギアは、前記インサート成形後に切削加工によって、または、前記インサート成形によって直接、前記ネジ山部が形成されることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置の駆動機構。
【請求項１０】
前記金属シャフトは、前記複数のウォームギアが成形される位置において、表面に空回転防止処理が施されていることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置の駆動機構。
【請求項１１】
画像形成装置における複数の構成部材を同時に駆動する駆動軸として用いられる金属シャフトと、
前記金属シャフトに対して同軸に設けられ、前記複数の構成部材における各々の軸に駆動力を伝達すると共に、当該金属シャフトに順次圧入される樹脂材料からなる複数のウォームギアとを備え、
前記複数のウォームギアは、樹脂材料の外周部に螺旋状のネジ山部を有することを特徴とする画像形成装置の駆動機構。
【請求項１２】
前記金属シャフトは、順次圧入される前記複数のウォームギアを取り付ける複数の位置で、両端部に近い位置の径に比べて中央部に近い位置の径が大きいことを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置の駆動機構。
【請求項１３】
前記金属シャフトは、順次圧入される前記複数のウォームギアを取り付ける複数の位置に、所定の高さからなる突起部が設けられていることを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置の駆動機構。
【請求項１４】
前記ウォームギアが前記金属シャフトの軸方向に移動することを防止するための締結部材を更に備えたことを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置の駆動機構。
【請求項１５】
金型に金属シャフトを挿入する工程と、
前記金型のゲートから、前記金属シャフトの軸方向に所定間隔を隔てた複数の位置に樹脂を充填する工程と、
前記樹脂を固化させて前記金型から取り出し、前記金属シャフトに対して同軸に複数のウォームギアを形成する工程とを含むウォームギア組の製造方法。
【請求項１６】
前記複数のウォームギアを形成する工程は、固化された樹脂に対して切削により螺旋状のネジ山を形成することを特徴とする請求項１５記載のウォームギア組の製造方法。
【請求項１７】
前記樹脂を充填する工程は、厚肉部分を有するゲートランドを埋める状態まで当該樹脂を流入した後、当該ゲートランドに連結される薄肉部分を有するフィルムゲートによって前記金属シャフトの円周上を覆いながら、当該フィルムゲートに連結される前記ウォームギアを形成する部分に樹脂を流入することを特徴とする請求項１５記載のウォームギア組の製造方法。
【請求項１８】
金属シャフトの同軸に３つ以上のウォームギアが形成されるウォームギア組の製造方法であって、
前記金属シャフトにおける前記ウォームギアが形成される部位のうち、中央側の部位の軸径が大きく、両端側の部位の軸径が小さくなるように当該金属シャフトを切削する工程と、
切削された前記金属シャフトに、螺旋状ネジ山の形成前または形成後の樹脂製素形を順次、圧入する工程とを含むウォームギア組の製造方法。
【請求項１９】
圧入される前記樹脂製素形が螺旋状ネジ山の形成前である場合に、当該樹脂製素形に螺旋状ネジ山を切削する工程を更に含む請求項１８記載のウォームギア組の製造方法。
【請求項２０】
前記樹脂製素形を圧入した後、前記金属シャフトの軸方向に当該樹脂製素形がずれることを防止するための締結処理を施す工程を更に含む請求項１８記載のウォームギア組の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタや複写機、ファクシミリ等に用いられる画像形成装置等に係り、より詳しくは、複数の像担持体が並列配置される画像形成装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた画像形成装置では、例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの複数の画像形成ユニットを並列配設する、所謂タンデム型の画像形成装置が広く用いられている。タンデム型の画像形成装置では、一般に、各画像形成ユニット毎に、外周面に感光層を有する感光体ドラムが設けられている。この感光体ドラムに対向する部位には、複数の張架ロールに掛け渡された搬送ベルトが配設され、この搬送ベルト上に直接、または記録用紙(用紙やＯＨＰシート等の各種シート)を介して、各感光体ドラムに形成された各色のトナー像が順次、多重転写される。または、各画像形成ユニット毎に、各感光体ドラムに当接する転写ロールを設け、この感光体ドラムと転写ロールとで記録材の搬送作用を行うようにしたものも存在する。
【０００３】
この種のタンデム型の画像形成装置にあっては、各画像形成ユニットで形成された各色成分画像を、搬送ベルトの同一の像担持体位置若しくは同一の記録材上に順次重ねて転写することが必要であり、各色成分画像のレジストレーションを合わせることが難しいという問題がある。そこで、従来の公報記載技術では、駆動システムとして単一の駆動モータを用い、並列配置された複数の感光体ドラムを、この単一の駆動モータにて駆動するものが存在する。そのとき、駆動モータに駆動連結して回動する回転駆動軸に複数のウォームギアを設ける一方、各々の感光体ドラムの回動軸にウォームホイールを設けて、このウォームギアとウォームホイールとを噛み合わせることで、複数の感光体ドラムを単一の駆動モータで駆動させる技術が開示されている(例えば、特許文献１参照。)。
【０００４】
この特許文献１記載の技術によれば、個々に駆動源を具備する場合に比べて各色成分画像のレジストレーションは合わせ易くなる。しかしながら、主にウォームギアとウォームホイールとのバックラッシュによる噛み合いに起因して、感光体ドラムが速度変動してしまうという技術的課題が見られた。そこで、例えば、ウォーム軸の一端を芯出ししながら回転自在に保持し、且つ、ウォーム軸の両端位置が軸方向に対して拘束される芯出し位置拘束部材を設けることで、感光体ドラムの速度変動に伴う画像ムラを抑制する技術が存在する(例えば、特許文献２参照。)。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−１１９６７号公報(第３−４頁、図１)
【特許文献２】特開２０００−１３１９１８号公報(第４−５頁、図１)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、上記特許文献２に記載した技術を採用することで、ウォーム軸の振れ変動や軸方向の振動による速度変動を抑制することが可能となる。しかしながら、この特許文献２に記載した従来技術は、ウォームギア単体の歯形精度やピッチ精度等の幾何学的な要因による速度変動を抑えるものではない。歯形精度やピッチ精度等の幾何学的な要因による高精度な回転を保つためには、ウォームギア単体を精度良く製造することが必要となる。
【０００７】
タンデム型の画像形成装置に用いられる一般的なウォームギアを製造するに際して、ステンレスなどの金属材料を切削加工または転造加工等によってウォーム形状に加工した後、ギア精度を保証するために、歯を研磨する歯車研削工程が別個、設けられる。そのために、高精度な歯形を得ようとすると、製造コストが勢い増加してしまい、その結果として製品のコストが非常に高くなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、並列配置される複数の像担持体を１つの回動軸に形成される複数のギアを用いて単一の駆動源で駆動するタンデム型の画像形成装置において、ギアの幾何学的誤差を弾性変形で吸収することにより、ギア製造時の許容精度レベルを緩和することにある。
また他の目的は、かかるウォームギア組の製造において、歯車研削工程なしで複数のギアを製造することにより、低コスト化を図ることにある。
更に他の目的は、ギアの幾何学的誤差を弾性変形で吸収した場合にあっても、駆動伝達系の駆動系剛性を高く維持することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的のもと、本発明は、複数の感光体ドラム(像担持体)を、各々の同期をとって精度良く回転させるという、タンデム型画像形成装置の特質に鑑み、樹脂材料のウォームギアと、金属材料からなる連結駆動軸とを用いて、シャフトの剛性とギアの弾性変形を利用した円滑な駆動伝達を可能としている。即ち、本発明が適用される画像形成装置は、並列配置される複数の像担持体と、この複数の像担持体を駆動する共通の駆動源と、この駆動源に駆動連結される駆動軸と、複数の像担持体に対応して各々設けられ、駆動軸に対して同軸に形成される複数のウォームギアと、各々のウォームギアに対して各々噛み合い、ウォームギアの駆動力を像担持体に各々伝達する複数のウォームホイールとを備え、複数のウォームギアは樹脂材料で形成され、ウォームギアとウォームホイールとが各々噛み合う際のウォームギアの弾性変形を利用して複数の像担持体を駆動することを特徴としている。
【００１０】
ここで、この駆動軸は金属材料で形成され、複数のウォームギアに対する駆動伝達系の伝達系剛性が高いことを特徴とすれば、感光体ドラムが並列配置されるタンデム画像形成装置において、各感光体ドラムの相互の回転ムラを抑制し、同期が取り易くなる点から好ましい。
【００１１】
また、この複数のウォームギアは、駆動軸に対して樹脂が成形されることで駆動軸に固定されることを特徴とすれば、螺旋状のネジ山部を有するウォームギアを複数、連結させるという加工上の困難性を抑制できる点で優れている。更に、この複数のウォームギアは、樹脂を注入する際の厚肉部分を有するゲートランドと、樹脂を絞って流入させるための薄肉部分を有するフィルムゲートとが連結されて成形されていることを特徴とすれば、円筒状の素形を成形する際、流入される樹脂が駆動軸部分を回って生じる２つのフローフロント(流動先端部)によるウェルドを軽減することが可能となる。尚、成形後に、ゲートランドやフィルムゲートが切削等により取り除かれる場合がある。
【００１２】
また更に、この複数のウォームギアは、成形された樹脂が駆動軸に対して圧入されることで駆動軸に固定され、また、この駆動軸は、複数のウォームギアが圧入される位置によって、軸径が異なることを特徴とすることができる。
【００１３】
一方、本発明が適用される画像形成装置の駆動機構は、画像形成装置における複数の構成部材を同時に駆動する駆動軸として用いられる金属シャフトと、この金属シャフトに対して同軸に設けられ、複数の構成部材における各々の軸に駆動力を伝達すると共に、この金属シャフトを金型に挿入した後にインサート成形によって成形された樹脂材料からなる複数のウォームギアとを備え、この複数のウォームギアは、樹脂材料の外周部に螺旋状のネジ山部を有することを特徴としている。この螺旋状のネジ山部は樹脂材料で形成されるが、それ以外の部分は金属材料やセラミック等の他の材料を用いても構わない。
【００１４】
ここで、この複数のウォームギアは、ネジ山部が形成される素形部分と、樹脂を注入するゲート位置を備えるゲートランドと、このゲートランドと素形部分との間にゲートランドよりも薄肉で構成され、注入された樹脂を素形部分に流入させるフィルムゲートとを含んで成形されたことを特徴としている。また、この複数のウォームギアは、インサート成形後に切削加工によって、または、インサート成形によって直接、ネジ山部が形成されることを特徴とすることができる。更に、この金属シャフトは、複数のウォームギアが成形される位置において、例えばローレットやＤカット等、表面に空回転防止処理が施されていることを特徴とすることができる。
【００１５】
他の観点から把えると、本発明が適用される画像形成装置の駆動機構は、画像形成装置における複数の構成部材を同時に駆動する駆動軸として用いられる金属シャフトと、この金属シャフトに対して同軸に設けられ、複数の構成部材における各々の軸に駆動力を伝達すると共に、この金属シャフトに順次圧入される樹脂材料からなる複数のウォームギアとを備え、この複数のウォームギアは、樹脂材料の外周部に螺旋状のネジ山部を有することを特徴とする。尚、螺旋状のネジ山部以外は樹脂材料以外で形成されていても構わない。また、圧入された時点でネジ山部が形成されているか否かを問うものではない。
【００１６】
ここで、この金属シャフトは、順次圧入される複数のウォームギアを取り付ける複数の位置で、両端部に近い位置の径に比べて中央部に近い位置の径が大きいことを特徴とすれば、端部に近い位置を通過させ、中央部に近い位置にもウォームギアを圧入することが可能となる。また、この金属シャフトは、順次圧入される複数のウォームギアを取り付ける複数の位置に、所定の高さからなる突起部が設けられていることを特徴とすれば、圧入した後、ウォームギアの空回りを抑制できる。更に、これらのウォームギアが金属シャフトの軸方向に移動することを防止するための締結部材を更に備えたことを特徴とすることができる。
【００１７】
更に、本発明を製造方法から把えると、本発明が適用されるウォームギア組の製造方法は、金型に金属シャフトを挿入する工程と、金型のゲートから、金属シャフトの軸方向に所定間隔を隔てた複数の位置に樹脂を充填する工程と、樹脂を固化させて金型から取り出し、金属シャフトに対して同軸に複数のウォームギアを形成する工程とを含む。ここで、この複数のウォームギアを形成する工程は、固化された樹脂に対して切削により螺旋状のネジ山を形成することを特徴とすることができる。また、樹脂を固化させた時点で、螺旋状のネジ山が形成されるように構成することもできる。更に、この樹脂を充填する工程は、厚肉部分を有するゲートランドを埋める状態まで樹脂を流入した後、このゲートランドに連結される薄肉部分を有するフィルムゲートによって金属シャフトの円周上を覆いながら、フィルムゲートに連結されるウォームギアを形成する部分に樹脂を流入することを特徴とすることができる。
【００１８】
一方、他の観点から把えると、本発明は、金属シャフトの同軸に３つ以上のウォームギアが形成されるウォームギア組の製造方法であって、金属シャフトにおけるウォームギアが形成される部位のうち、中央側の部位の軸径が大きく、両端側の部位の軸径が小さくなるように金属シャフトを切削する工程と、切削された金属シャフトに、螺旋状ネジ山の形成前または形成後の樹脂製素形を順次、圧入する工程と、圧入される樹脂製素形が螺旋状ネジ山の形成前である場合に、樹脂製素形に螺旋状ネジ山を切削する工程と、樹脂製素形を圧入した後、金属シャフトの軸方向に樹脂製素形がずれることを防止するための締結処理を施す工程とを含む。この締結処理としては、機械的締結が好ましいが、接着剤等を用いた他の締結処理も可能である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、並列配置される複数の像担持体を１つの回動軸に形成される複数のギアを用いて単一の駆動源で駆動するタンデム型の画像形成装置において、ギアの幾何学的誤差を弾性変形で吸収することが可能となり、ギア製造時の許容精度レベルを緩和することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示した図であり、所謂タンデム型のデジタルカラープリンタを示している。図１に示す画像形成装置は、本体１に、各色の階調データに対応して画像形成を行う画像プロセス系１０、記録用紙やＯＨＰシート等を搬送する用紙搬送系４０、例えばパーソナルコンピュータや画像読み取り装置等に接続され、受信された画像データに対して所定の画像処理を施す画像処理系であるＩＰＳ(Image Processing System)５０とを備えている。
【００２１】
画像プロセス系１０は、水平方向に一定の間隔を置いて、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の４つの画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋが並列的に配置されている。また、画像プロセス系１０は、この画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの感光体ドラム１２に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト２１上に多重転写させる転写ユニット２０、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋに対してレーザ光を照射する光学系ユニットであるＲＯＳ(Raster Output Scanner)３０を備えている。また本体１には、転写ユニット２０によって二次転写された記録用紙(シート)上の画像を、熱および圧力を用いて記録用紙に定着させる定着器２９を備えている。更に、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋに対して各色のトナーを供給するためのトナーカートリッジ１９Ｙ,１９Ｍ,１９Ｃ,１９Ｋが設けられている。
【００２２】
転写ユニット２０は、中間転写ベルト２１を駆動するドライブロール２２、中間転写ベルト２１に一定のテンションを付与するテンションロール２３、重畳された各色のトナー像を記録用紙に二次転写するためのバックアップロール２４、中間転写ベルト２１上に存在する残留トナー等を除去するクリーニング装置２５を備えている。中間転写ベルト２１は、このドライブロール２２とテンションロール２３およびバックアップロール２４との間に一定のテンションで掛け回されている。また、中間転写ベルト２１は、定速性に優れた専用の駆動モータ(図示せず)によって回転駆動されるドライブロール２２により、矢印方向に所定の速度で循環駆動される。この中間転写ベルト２１は、例えば、チャージアップを起こさないベルト素材(ゴムまたは樹脂)にて抵抗調整されたものが使用されている。クリーニング装置２５は、クリーニングブラシやクリーニングブレードを備えており、トナー像の転写工程が終了した後の中間転写ベルト２１の表面から残留トナーや紙粉等を除去して、次の画像形成プロセスに備えるように構成されている。
【００２３】
ＲＯＳ３０は、図示しない半導体レーザ、変調器の他、半導体レーザから出射されたレーザ光(ＬＢ-Ｙ,ＬＢ-Ｍ,ＬＢ-Ｃ,ＬＢ-Ｋ)を偏向走査するポリゴンミラー３１を備えている。図１に示す例では、ＲＯＳ３０は、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの下方に備えられており、トナー等の落下による汚損の危険性を有している。そこで、ＲＯＳ３０は、各構成部材を密閉するための直方体状のフレーム３２を設け、また、レーザ光(ＬＢ-Ｙ,ＬＢ-Ｍ,ＬＢ-Ｃ,ＬＢ-Ｋ)が通過するガラス製のウィンドウ３３をこのフレーム３２の上方に設けて、走査露光と共にシールド効果を高めるように構成されている。
【００２４】
用紙搬送系４０は、画像が記録される記録用紙を積載して供給する給紙装置４１、給紙装置４１から記録用紙を取り上げて供給するナジャーロール４２、ナジャーロール４２から供給された記録用紙を１枚ずつ分離して搬送するフィードロール４３、フィードロール４３により１枚ずつに分離された記録用紙を画像転写部に向けて搬送する搬送路４４を備えている。また、搬送路４４を介して搬送された記録用紙に対し、二次転写位置に向けてタイミングを合わせて搬送するレジストロール４５、二次転写位置に設けられバックアップロール２４に圧接して記録用紙上に画像を二次転写する二次転写ロール４６を備えている。更に、定着器２９によってトナー画像が定着された記録用紙を本体１の機外に排出する排出ロール４７、排出ロール４７によって排出された記録紙を積載する排出トレイ４８を有する。また、定着器２９によって定着された記録用紙を反転させて両面記録を可能とする両面用搬送ユニット４９を備えている。
【００２５】
次に、画像プロセス系１０における画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋについて詳述する。
図２は、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの構成を説明するための図であり、ここでは、イエロー(Ｙ)の画像形成ユニット１１Ｙとマゼンタ(Ｍ)の画像形成ユニット１１Ｍとが示されている。他の画像形成ユニット１１Ｃ,１１Ｋもほぼ同様に構成されている。
【００２６】
画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋは、トナー像を担持させる像担持体としての感光体ドラム１２、帯電ロール１３aを用いて感光体ドラム１２を帯電させる帯電器１３、帯電器１３によって帯電され、ＲＯＳ３０からのレーザ光(ＬＢ-Ｙ,ＬＢ-Ｍ,ＬＢ-Ｃ,ＬＢ-Ｋ)によって感光体ドラム１２上に形成された静電潜像を現像ロール１４ａにて現像する現像器１４、中間転写ベルト２１を挟んで感光体ドラム１２に対向して設けられ、感光体ドラム１２上に現像されたトナー像を中間転写ベルト２１上に転写する一次転写ロール１５、転写後に感光体ドラム１２上に残った残留トナーを除去するクリーニング装置１６を備えている。尚、本実施の形態では、各々の画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋにて、感光体ドラム１２、帯電器１３、およびクリーニング装置１６を一体化してカートリッジ化し、４つのカートリッジを本体１に設けている。そして、画像形成装置の本体１から各々のカートリッジだけを取り外し、また、各々のカートリッジだけを本体１に対して取り付け可能に構成されている。
【００２７】
次に、図１に示す画像形成装置の動作について説明する。図示しない原稿読み取り装置によって読み取られた原稿の色材反射光像や、図示しないパーソナルコンピュータ等にて形成された色材画像データは、例えばＲ(赤)、Ｇ(緑)、Ｂ(青)の各８ビットの反射率データとしてＩＰＳ５０に入力される。ＩＰＳ５０では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度/色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の４色の色材階調データに変換され、ＲＯＳ３０に出力される。
【００２８】
ＲＯＳ３０では、入力された色材階調データに応じて、半導体レーザ(図示せず)から出射されたレーザ光(ＬＢ-Ｙ,ＬＢ-Ｍ,ＬＢ-Ｃ,ＬＢ-Ｋ)を、ｆ−θレンズ(図示せず)を介してポリゴンミラー３１に出射している。ポリゴンミラー３１では、入射されたレーザ光を各色の階調データに応じて変調し、偏向走査して、図示しない結像レンズおよび複数枚のミラーを介して画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの感光体ドラム１２に照射している。画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの感光体ドラム１２では、帯電された表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋにて、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、黒(Ｋ)の各色のトナー像として現像される。画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの感光体ドラム１２(１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋ)上に形成されたトナー像は、中間転写体である中間転写ベルト２１上に多重転写される。このとき、黒色のトナー像を形成する黒の画像形成ユニット１１Ｋは、中間転写ベルト２１の移動方向の最下流側に設けられ、黒色のトナー像は、中間転写ベルト２１に対して最後に一次転写される。
【００２９】
一方、用紙搬送系４０では、画像形成のタイミングに合わせてナジャーロール４２が回転し、給紙装置４１から所定サイズの記録用紙が供給される。フィードロール４３により１枚ずつ分離された記録用紙は、搬送路４４を経てレジストロール４５に搬送され、一旦、停止される。その後、トナー像が形成された中間転写ベルト２１の移動タイミングに合わせてレジストロール４５が回転し、記録用紙は、バックアップロール２４および二次転写ロール４６によって形成される二次転写位置に搬送される。二次転写位置にて下方から上方に向けて搬送される記録用紙には、圧接力および所定の電界を用いて、４色が多重されているトナー像が副走査方向に順次、転写される。そして、各色のトナー像が転写された記録用紙は、定着器２９によって熱および圧力で定着処理を受けた後、排出ロール４７によって本体１の上部に設けられた排出トレイ４８に排出される。尚、排出トレイ４８にそのまま排出せずに、図示しない切り替えゲートによって搬送方向を切り替え、定着器２９によって定着された記録用紙を両面用搬送ユニット４９によって反転させることもできる。この反転された記録用紙をレジストロール４５に搬送した後、前述と同様な流れによって、印刷されていない他の面について画像を形成することで、記録用紙の両面に画像を形成することが可能となる。
【００３０】
次に、感光体ドラム１２(１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋ)の駆動機構について説明する。
図３は、本実施の形態が適用される感光体ドラム駆動機構７０を説明するための図である。タンデム方式を採用する画像形成装置では、並列に配置される各画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋの感光体ドラム１２(１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋ)を全て同じ回転速度で回転駆動させることが必要となる。そこで、本実施の形態では、各感光体ドラム１２(１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋ)の駆動軸７１を統一し、単一の駆動源により各感光体ドラム１２(１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋ)を駆動するように構成している。
【００３１】
図３に示すように、本実施の形態が適用される感光体ドラム駆動機構７０は、本体１の背面側に設けられており、構成部材として、各感光体ドラム１２(１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋ)の回転時の軸となる各ドラム回転軸６１(６１Ｙ,６１Ｍ,６１Ｃ,６１Ｋ)に対して直交する方向に、剛性を確保するための金属材料で形成される１本の駆動軸７１が設けられている。この駆動軸７１には、各感光体ドラム１２(１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋ)に対向する位置に、樹脂材料で形成され、螺旋状のネジ山を有する４個のウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)が取り付けられている。金属材料からなる駆動軸７１としては、例えば、低炭素鋼であるＳＵＭ(硫黄快削鋼)やＳＵＳ(ステンレス鋼)が用いられる。また、ウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)は、樹脂材料としては、熱可塑性樹脂が好ましく、例えば、ポリアセタール(ＰＯＭ)やポリブチレンテレフタレート(ＰＢＴ)、スーパーエンプラ ポリフェニレンサルファイド(ＰＰＳ)等、およびこれらの複合材等を含めることができる。ウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)に対向して、各感光体ドラム１２(１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋ)の各ドラム回転軸６１(６１Ｙ,６１Ｍ,６１Ｃ,６１Ｋ)にはウォームホイール６２(６２Ｙ,６２Ｍ,６２Ｃ,６２Ｋ)が取り付けられる。この各ウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)と各ウォームホイール６２(６２Ｙ,６２Ｍ,６２Ｃ,６２Ｋ)とを噛み合わせることで、駆動軸７１の回動によって、全てのドラム回転軸６１(６１Ｙ,６１Ｍ,６１Ｃ,６１Ｋ)を同時に回動させることができる。
【００３２】
また、感光体ドラム駆動機構７０は、各感光体ドラム１２(１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋ)を駆動するための共通の駆動源(単一駆動源)である駆動モータ７３、駆動モータ７３に駆動連結され、駆動モータ７３からの駆動力を駆動軸７１に伝達するギア類７４、少なくとも２点から駆動軸７１を支える軸受け７５を備えている。また、駆動軸７１の回転ムラを抑制した状態で駆動軸７１を保持するための球体７６と、この球体７６の落下を防止した状態にて本体１等のフレーム(図示せず)に固定される球体受け板７７とが、駆動軸７１の両端に設けられている。
【００３３】
今、駆動モータ７３が駆動すると、ギア類７４を介して、軸受け７５に支えられている駆動軸７１が回転する。この駆動軸７１の回転により、駆動軸７１に固定されている４つの樹脂製ウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)が同方向に同時に回転する。この４つのウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)の回転によって、螺旋状のネジ山が回転し、４つの感光体ドラム１２(１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋ)のドラム回転軸６１(６１Ｙ,６１Ｍ,６１Ｃ,６１Ｋ)に取り付けられたウォームホイール６２(６２Ｙ,６２Ｍ,６２Ｃ,６２Ｋ)が、駆動軸７１の軸方向と直交する方向に、同時に同方向に回転する。ウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)は、樹脂材料で形成されることから、ウォームホイール６２(６２Ｙ,６２Ｍ,６２Ｃ,６２Ｋ)に噛み合って感光体ドラム１２(１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋ)を回動させる際に、弾性変形する。４つの感光体ドラム１２(１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋ)を精度高く回動させようとすると、従来の金属材料からなるウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)では、螺旋状のネジ山について、歯形、歯すじ、ピッチ等の精度を非常に高くする必要があった。そのために、歯の研磨等を十分に行い、加工費を多くかけて、４つの感光体ドラム１２(１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋ)の回動に必要なモーションクオリティを確保していた。しかしながら、本実施の形態では、ウォームホイール６２(６２Ｙ,６２Ｍ,６２Ｃ,６２Ｋ)に噛み合うウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)に樹脂材料を用いることで、幾何学的な誤差を弾性変形で吸収することを可能としている。この結果、同時に複数の感光体ドラム１２(１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋ)を回動させるといった特殊な使用態様に対しても、本実施の形態のウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)を用いることで、精度を落として加工費を著しく下げた場合であっても、モーションクオリティを維持することが可能となる。
【００３４】
尚、この感光体ドラム駆動機構７０は、螺旋状のネジ山を有するウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)とウォームホイール６２(６２Ｙ,６２Ｍ,６２Ｃ,６２Ｋ)との組み合わせによって感光体ドラム１２(１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋ)を回動させているが、感光体ドラム１２(１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋ)と接触する部材が連れ回る場合には、これらの駆動手段を兼ねている。例えば、図１に示す構造では、中間転写体である中間転写ベルト２１の駆動手段として機能させることができる。また、記録用紙を直接搬送する装置では、記録用紙の搬送体における駆動手段としての機能を兼ねることができる。
【００３５】
次に、駆動軸７１とウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)との構造について説明する。
図４(ａ)〜(ｄ)は、駆動軸７１にウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)をインサート成形(後述)する場合の構造例を示した図である。ここでは、各図にて１つのウォームギア７２だけを示しており、また、理解の容易のために、ウォームギア７２は断面を示している。
【００３６】
図４(ａ)では、丸棒からなる駆動軸７１に、ウォームギア７２が成形される部分に合わせてＤカット７１ａが形成されている。このＤカット７１ａによって、成形されたウォームギア７２が空回りすることなく、駆動軸７１の回転に連動して回転することができる。この図４(ａ)に示す構造によれば、歯形精度が出し易く、また、偏芯も少なくすることができ、更には、安い加工費で製造することが可能となり、コスト的にもメリットが大きい。
【００３７】
図４(ｂ)では、丸棒からなる駆動軸７１の表面に、ウォームギア７２が成形される部分に合わせてローレット７１ｂが形成されている。かかるローレット７１ｂを形成することで、成形されたウォームギア７２が図４(ａ)に示すＤカット７１ａと同様、空回りすることが抑制される。コスト的にも優れている。
【００３８】
図４(ｃ)では、駆動軸７１として中空の筒状物である円筒管を素材としている点に特徴がある。歯形精度や偏芯はほぼ満足できるレベルであるが、コスト的には高くなることが予想される。この中空の円筒管の表面に対して、図４(ａ)や図４(ｂ)に示したような、Ｄカット７１ａやローレット７１ｂが施されることで、ウォームギア７２の空回りを防ぐことが可能となる。
【００３９】
図４(ｄ)では、市販の金属六角シャフト等からなる角棒シャフトを駆動軸７１として用いている点に特徴がある。このような角棒シャフトを利用することによって、駆動軸７１にインサート成形されるウォームギア７２が回転方向に空回りすることがなくなる。但し、そのままでは軸方向に移動するおそれがあることから、駆動軸７１のウォームギア７２が形成される部分に、図４(ｄ)に示すような所定の溝７１ｃを設けることが好ましい。但し、角棒シャフトを利用した場合には、図３に示したような軸受け７５の構造等を工夫する必要がある。
【００４０】
図５は、駆動軸７１にウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)を圧入して組み立てられた場合の構造例を示している。ここでは、ウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)を断面構造で表現している。本実施の形態が適用される感光体ドラム駆動機構７０では、１つの駆動軸７１に４つのウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)が連結されている。そのために、成形されたギア(歯切り前または歯形形成後)を駆動軸７１に圧入(挿入)する際に、中央部の２つのウォームギア７２(７２Ｍと７２Ｃ)を取り付けるためには、駆動軸７１における端の２つのウォームギア７２(７２Ｙと７２Ｋ)を取り付ける部位を通過させなければならない。ウォームギア７２を駆動軸７１に取り付けるためには、ウォームギア７２の空回りを防止するために、ウォームギア７２が比較的強い圧力で固定され、また、例えば軸方向に伸びる所定の突起７１ｄ等を設けることが必要となる。突起の大きさは、０.１〜０.２ｍｍ程度で構わない。中央部の２つのウォームギア７２(７２Ｍと７２Ｃ)の内径と、端の２つのウォームギア７２(７２Ｙと７２Ｋ)の内径とを同一寸法とすると、中央部の２つのウォームギア７２(７２Ｍと７２Ｃ)が端の２つのウォームギア７２(７２Ｙと７２Ｋ)を容易に通過できないか、または通過する際に、樹脂の内径が変形等してしまい、指定位置に取り付けた際に、十分な取り付け強度を得ることができなくなる。ウォームギア７２が３つ以上ある場合には、同様な問題が生じる。
【００４１】
そこで、本実施の形態では、例えば、駆動軸７１のシャフト径をφ１２とした場合に、中央部の２つのウォームギア７２(７２Ｍと７２Ｃ)が取り付けられる部分(部位)における駆動軸７１のシャフト径を端部よりも若干、太くし、例えばφ１２.５となるように設計している。この軸径に対応して、中央部の２つのウォームギア７２(７２Ｍと７２Ｃ)と端部の２つのウォームギア７２(７２Ｙと７２Ｋ)とは、その内径寸法が異なるように設計されている。ここで、マゼンタのウォームギア７２Ｍとイエローのウォームギア７２Ｙは、図５に示すＸ１方向にスライドさせて駆動軸７１に取り付けられる。このときマゼンタのウォームギア７２Ｍの内径寸法は、ウォームギア７２Ｙの取り付け部分の外径寸法よりも大きいことから、取り付け位置に移動させる際に、かかる部分が障害とならず、内径部分の変形や削れ等が生じない。同様に、シアンのウォームギア７２Ｃと黒のウォームギア７２Ｋは、図５に示すＸ２方向にスライドさせて駆動軸７１に取り付けられるが、ウォームギア７２Ｃの内径寸法が大きいことから、黒のウォームギア７２Ｋの取り付け位置を通過する際に、変形や削れ等の支障が生じない。ウォームギア７２が３つである場合には、真ん中にウォームギア７２が取り付けられる部位の軸径が、両端のウォームギア７２が取り付けられる部位の軸径に比べて太くなる。
【００４２】
尚、図５に示す例では、ウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)を駆動軸７１に取り付けた際、機械的締結部材であるＥリング７８によって、各ウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)の両端が固定される。これによって、各ウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)が軸方向に挿入された後、駆動軸７１の軸方向における各ウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)のずれが抑制される。尚、締結処理としては、機械的締結だけではなく、接着剤等による締結も可能である。また、駆動軸７１にウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)が挿入される際に、各ウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)に対して歯形が形成されているか否かを問うものではない。歯形が形成されていない樹脂の成形体を駆動軸７１に挿入して組み立てた後に歯形を切削しても構わず、また、歯形が既に形成された成形ウォームを組み立てて、図５に示すような構成にすることも可能である。
【００４３】
次に、本実施の形態における、駆動軸７１にウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)を形成するための方法、即ち、タンデム用ウォームギア組の製造方法について説明する。
第１の製造方法は、金属シャフトである駆動軸７１のウォームギア７２の取り付け位置に、流体樹脂を固化させてウォームギア７２を成形するインサート成形による製造方法である。第２の製造方法は、既に固化された樹脂を、駆動軸７１に圧入して固定する圧入固定製造方法である。これらについて、順を追って説明する。
【００４４】
図６(ａ),(ｂ)は、第１の製造方法であるインサート成形によるタンデム用ウォームギア組の製造工程と、インサート成形に使用される金型の例を示した図である。図６(ａ)に示すように、まず、インサート成形では、図６(ｂ)に示すような金型に、駆動軸７１となる金属製のシャフト(金属シャフト)が挿入される(ステップ１０１)。次の工程では、図６(ｂ)に示す素形の部分に、金型のゲートから樹脂が充填される(ステップ１０２)。次に、樹脂を固化させて金属シャフトに素形を形成する(ステップ１０３)。その後、パーティングラインから金型を開いて、成形物を金型から取り外す。そして、素形が形成された金属シャフトの両端部を支持し、形成された素形にウォーム歯形(螺旋状のネジ山)を切削等によって形成して、各ウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)を形成する(ステップ１０４)。
【００４５】
尚、図６(ａ)に示す工程では、各ウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)の最終的な歯形は、切削工程により形成しているが、金型を用いた成形によって最終的な歯形(螺旋状のネジ山)を形成することも可能である。但し、ウォーム歯形を金型にて形成した場合には、金型から取り出す際には、ギア部分を回転しながら取り出す必要がある。単純な上下(左右)型ではなく、各ウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)部分で各々、回転して型から取り出すための所定の割り型が必要となる。
【００４６】
図７は、図６(ａ)に示す工程によって生成される成形品(素形)の一例を示した図である。ここでは、１つのウォームギア７２に対する成形品を例に挙げている。図６を用いて説明したように、本実施の形態では、金属シャフトの周りに素形を形成しており、成形品には金属シャフト部分に穴が空いていることになる。そのために、何ら対策をたてずに、そのまま金型に樹脂を流入して素形を形成すると、２つ以上のフローフロント(流動先端部)が生じ、そのフローフロントが会合した場所に、糸状の細い線状痕(流動線)であるウェルドライン(Weld  Lines)が生じてしまう。このウェルドラインがあるとその部分で割れが生じ易くなり、感光体ドラム１２(１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋ)の駆動を伝えるギアとしては好ましいものとはいえない。そこで、本実施の形態では、各ウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)の素形の形状として、図７に示すような形状を採用している。
【００４７】
図７では、金属シャフトである駆動軸７１の回りに、ウォームギア７２の歯形が形成される素形部分８１と、樹脂を流入するゲート位置８４が形成されるゲートランド８２と、素形部分８１およびゲートランド８２に連結し、駆動軸７１のシャフト外径に沿って薄肉部分を形成するフィルムゲート８３が形成されている。型に流入される樹脂は、肉の厚いところを流れる性質がある。その性質を利用して、ゲート位置８４が設けられるゲートランド８２は、シャフトの周りに例えば厚さ２ｍｍ程度の厚肉部分が設けられている。一方、連結されるフィルムゲート８３は、シャフトの周りに例えば厚さ０.３ｍｍ程度の薄肉部分を形成しており、素形部分８１への樹脂の流路を薄くしている。ゲート位置８４から流入される樹脂は、まず、厚肉部分のゲートランド８２を埋めるようにして流入される。この厚肉部分に対する流入が終了した後、圧力が加わった状態で、フィルムゲート８３の薄肉部分をシャフトにならって樹脂が移動し、素形部分８１に樹脂が流入する。このように、本実施の形態では、図７に示す構造を採用することによって、厚肉部分を有するゲートランド８２に樹脂が埋められた後、薄肉部分を有するフィルムゲート８３によって樹脂が絞られた状態で、円周上を樹脂が覆ってからシャフトにならって、素形部分８１に樹脂が充填される。ゲート位置８４からそのまま肉厚である素形部分８１に樹脂を流入すると、その樹脂は広い範囲から任意に充填され、その結果としてウェルドラインが生じ易くなるが、本実施の形態によれば、ウェルドラインの発生を抑制することが可能となり、結果としてクラック発生による不具合を大幅に低減することができる。
【００４８】
尚、フィルムゲート８３やゲートランド８２の部分は、素形部分８１を形成した後には不要なものであり、取り除いても構わない。但し、ウォームギア７２の駆動に障害とならない場合には、取り除き工程を削減する意味から、そのまま残しておくことが好ましい。
【００４９】
このように、第１の製造方法では、所望形状の金型内に、金属製のシャフト(丸型シャフト等)を挿入し、この金型に樹脂を充填して、シャフトの周囲に略円筒形状の素形を形成する。そして、このシャフトの両端を支持し、樹脂の素形部分に切削加工による歯切り加工で、ウォームのギア形状を形成している。
【００５０】
次に、第２の製造方法である、圧入固定製造方法について説明する。この圧入固定製造方法によれば、前述した図５に示すような構造を有するタンデム用ウォームギア組が形成される。
圧入固定製造方法では、まず、各ウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)の原型となる円筒部材(樹脂製素形)を形成する必要がある。円筒部材の形成方法としては、
１．樹脂の丸棒を切削する方法。
２．連続した円筒部材を成形加工した後、所望寸法に切断する押出し成形方法。
３．１つ１つの円筒部材を、金型に樹脂を充填して固形させる、一般的なプラスチック成形で製造する射出成形。
等がある。３．の射出成形では、厚肉成形で生じる欠点である「ひけ」や、「ボイド(気泡)」を解消するために、射出圧縮成形を採用することも有効である。この射出圧縮成形では、樹脂が固化しないうちに、型内の圧縮ピンを前進させ、キャビティ内の樹脂を圧縮する方法が採用される。
【００５１】
以上のような種々の方法によって、円筒部材が形成された後、次の工程では、この円筒部材を金属シャフトに対して、図５に示すように組み立てる。前述のように、マゼンタのウォームギア７２Ｍとイエローのウォームギア７２Ｙに用いられる円筒部材は、図５に示すＸ１方向にスライドさせて、金属シャフトである駆動軸７１に順次、取り付けられる。また、シアンのウォームギア７２Ｃと黒のウォームギア７２Ｋは、図５に示すＸ２方向にスライドさせて、駆動軸７１に順次、取り付けられる。このようにして円筒部材が取り付けられた後、締結処理として、例えば機械的締結部材であるＥリング７８が取り付けられる。尚、接着剤等を用いた締結処理を施すことも有効である。駆動軸７１へ円筒部材を取り付ける際に、ウォーム歯形が円筒部材に形成されている場合には、この工程にて、タンデム用ウォームギア組の製造が終了する。駆動軸７１へ円筒部材を取り付ける際に、ウォーム歯形が円筒部材に形成されていない場合には、切削等によってウォーム歯形が円筒部材に形成されることで、一連の製造工程が終了する。
【００５２】
このように、第２の製造方法では、まず、例えば、所望形状の金型内に樹脂を充填し、固化させて射出成形(または射出圧縮成形)で円筒形状の素形(円筒部材)を形成する。または、押出し成形によって連続した円筒形状の樹脂材(長尺の樹脂材)を形成し、この樹脂材を所望の長さにカットして素形(円筒部材)を形成する。これらによって形成された素形を、金属シャフトの所望位置に圧入して固定する。その後、金属シャフトの両端部を支持し、樹脂の素形部分に切削加工による歯切り加工で、ウォームの歯形(螺旋状のネジ山)を形成している。更に、金属シャフトへの圧入固定には、Ｅリング７８等の機械的な締結手段を併用することが可能である。
【００５３】
以上、第１の製造方法および第２の製造方法にて詳述したような製造方法を用いることで、本実施の形態では、従来の技術では困難であった、多連構造のウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)を樹脂材料で形成することを可能にしている。螺旋状のネジ山からなるウォーム歯形を金型を用いて成形するためには、前述のように、固化された樹脂を回転させながら引き抜く必要がある。ウォームギア７２が１つであった場合には、比較的容易に成形することができる(例えば、特開平８−９０６６７号公報)。しかしながら、金属製のシャフトに複数の樹脂製ウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)を連結させ、これらを精度良く形成することは、非常に難しく、従来技術では作成することが困難であった。本実施の形態では、上述した製造方法によって、かかる問題を解決し、樹脂製のタンデム用ウォームギア組を得ることを可能にしている。
【００５４】
次に、以上のようにして形成された、樹脂材料のウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)を用いた場合の効果について説明する。
図８(ａ),(ｂ)は、本実施の形態の駆動機構を採用した場合の効果を説明するための図である。図８(ａ)は従来の金属ウォームを採用した場合の速度変動レベルを示しており、図８(ｂ)は、本実施の形態における樹脂ウォームを採用した場合の速度変動レベルを示している。各々、横軸は周波数、縦軸は、速度変動レベルの絶対値が示されている。図８(ａ)に示す従来の金属ウォームでは、ウォーム駆動系共振点である例えば２７５Ｈｚ付近にて、速度変動が非常に大きいことが理解できる。一方、図８(ｂ)に示す本実施の形態における樹脂ウォームでは、ウォーム駆動系共振点である２７５Ｈｚ近傍にて、ピークレベルが大幅に下がり、速度変動が非常に小さくなっていることが理解できる。
【００５５】
図９(ａ),(ｂ)は、図８(ａ),(ｂ)に示す速度変動レベルを測定したときのウォームギア７２の精度データを示すものであり、図９(ａ)は、理論上のインボリュート歯形に対してどれだけ歯形に誤差が生じているかを示しており、図８(ａ)の実験結果を得た金属ウォームと、図８(ｂ)の実験結果を得た樹脂ウォームとにおける歯形誤差レベルが表されている。各々のウォームギア７２に４条の螺旋があり、その１条〜４条における各々の歯形誤差レベルが示されている。また、図９(ｂ)では、図８(ａ)の実験結果を得た金属ウォームと、図８(ｂ)の実験結果を得た樹脂ウォームとにおける、１条〜４条における各々の歯すじ誤差レベルが表されている。
【００５６】
図９(ａ)に示すように、樹脂ウォームの歯形誤差レベルは、金属ウォームのそれに比べて、２〜５倍程度、大きくなっている。また、図９(ｂ)に示すように、樹脂ウォームの歯すじ誤差レベルは、金属ウォームの歯すじ誤差レベルに比べ、約１０倍程度、大きくなっている。このように、製造されたウォームの精度は、従来の金属ウォームに比べ、大幅に低下して悪くなっているが、図８(ａ),(ｂ)に示したように、速度変動レベルは著しく低下していることが理解できる。即ち、本実施の形態によれば、加工精度をそれほど高くしない場合であっても、高い回動品質が得られることが理解できる。尚、本実施の形態における樹脂ウォームでは、駆動軸７１のシャフト部分は、金属で形成している。これによって、ウォームギア駆動伝達系の駆動系剛性が高い(共振点が高い)という利点は、従来と同様に確保することが可能である。
【００５７】
以上、詳述したように、本実施の形態では、タンデム型カラー画像形成装置において、複数の感光体ドラム１２(１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋ)を駆動するために、金属シャフトからなる駆動軸７１に、樹脂材料のウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)を用いた。金属ウォームギアでは、ウォーム自体が高剛性であるため、ギア歯形、歯すじ精度、ピッチ精度等の幾何学的誤差が感光体ドラム１２(１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋ)の速度変動に直接影響を与えてしまう。しかしながら、本実施の形態では、樹脂材料のウォームギア７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)を用いることで、弾性変形がし易くなり、ギアの幾何学的誤差を弾性変形で吸収することが可能となる。その結果、製造精度の許容レベルを緩和することができるようになる。この製造精度の許容レベルを緩和するものとしては、例えば、歯車の研削工程を省くことが挙げられる。これによって、低コスト化を図ることができる。また、前述したように、ウォームギア駆動伝達系の駆動系剛性が高い(共振点が高い)という利点は、シャフト部分を金属で形成することにより確保される。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の活用例としては、電子写真方式を採用したカラープリンタや複写機、ファクシミリ等の画像形成装置や、これらの画像形成装置に用いられる駆動機構等がある。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を示した図である。
【図２】画像形成ユニットの構成を説明するための図である。
【図３】本実施の形態が適用される感光体ドラム駆動機構を説明するための図である。
【図４】(ａ)〜(ｄ)は、駆動軸にウォームギアをインサート成形する場合の構造例を示した図である。
【図５】駆動軸にウォームギアを圧入して組み立てられた場合の構造例を示した図である。
【図６】(ａ),(ｂ)は、第１の製造方法であるインサート成形によるタンデム用ウォームギア組の製造工程と、インサート成形に使用される金型の例を示した図である。
【図７】図６(ａ)に示す工程によって生成される成形品(素形)の一例を示した図である。
【図８】(ａ),(ｂ)は、本実施の形態の駆動機構を採用した場合の効果を説明するための図である。
【図９】(ａ),(ｂ)は、図８(ａ),(ｂ)に示す速度変動レベルを測定したときのウォームギアの精度データを示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１…本体、１０…画像プロセス系、１１(１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋ)…画像形成ユニット、１２(１２Ｙ,１２Ｍ,１２Ｃ,１２Ｋ)…感光体ドラム、６１(６１Ｙ,６１Ｍ,６１Ｃ,６１Ｋ)…ドラム回転軸、６２(６２Ｙ,６２Ｍ,６２Ｃ,６２Ｋ)…ウォームホイール、７０…感光体ドラム駆動機構、７１…駆動軸、７２(７２Ｙ,７２Ｍ,７２Ｃ,７２Ｋ)…ウォームギア、７３…駆動モータ、７４…ギア類、７５…軸受け、７６…球体、７７…球体受け板、７８…Ｅリング、８１…素形部分、８２…ゲートランド、８３…フィルムゲート
【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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