(57)【要約】【課題】駆動伝達系で発生する速度変動成分を低減させ、バンディングと呼ばれる濃度ムラによる画像の縞を改善することで高画質化を図る回転体駆動装置、その回転体駆動装置を備えた感光体ユニット、及びその感光体ユニットを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体と、感光体に取り付けられた感光体軸と、感光体を駆動するための駆動モータと、駆動モータに取り付けられた駆動モータ軸と、駆動モータ軸に取り付けられた第１ギアと、第１ギアから感光体軸に駆動モータの駆動を伝達する駆動伝達ギアと、を有し、感光体を回転させる回転体駆動装置であって、駆動モータの同軸上に慣性体を設けた。【選択図】図３
2007334135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、
該感光体に取り付けられた感光体軸と、
前記感光体を駆動するための駆動モータと、
該駆動モータに取り付けられた駆動モータ軸と、
該駆動モータ軸に取り付けられた第１ギアと、
該第１ギアから前記感光体軸に前記駆動モータの駆動を伝達する駆動伝達ギアと、を有し、前記感光体を回転させる回転体駆動装置であって、
前記駆動モータの同軸上に慣性体を設けたことを特徴とする回転体駆動装置。
【請求項２】
感光体と、
該感光体に取り付けられた感光体軸と、
前記感光体を駆動するための駆動モータと、
該駆動モータに取り付けられた駆動モータ軸と、
該駆動モータ軸に取り付けられた第１ギアと、
該第１ギアから前記感光体軸に前記駆動モータの駆動を伝達する駆動伝達ギアと、を有し、前記感光体を回転させる回転体駆動装置であって、
前記駆動伝達ギアの他に、前記第１ギアの駆動を分配するための第２ギアを設け、
該第２ギアの径は、前記第１ギアの径よりも小径であり、
該第２ギアの同軸上に慣性体を設けたことを特徴とする回転体駆動装置。
【請求項３】
前記第１ギアの形状は、ギア系の異なるギアを２段有する形状であることを特徴とする請求項２記載の回転体駆動装置。
【請求項４】
前記慣性体は、円周方向に分布を持たないことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の回転体駆動装置。
【請求項５】
前記慣性体は、円盤状の形状であることを特徴とする請求項４記載の回転体駆動装置。
【請求項６】
前記慣性体は、金属であることを特徴とする請求項５記載の回転体駆動装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の回転体駆動装置を備えたことを特徴とする感光体ユニット。
【請求項８】
請求項７記載の感光体ユニットを少なくとも１以上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、電子写真方式のレーザプリンタ・複写機・ファクシミリなどにおける回転体駆動装置、感光体ユニット、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の発明は、感光体などの駆動ギアとフライホイールを弾性体の突起で連結することにより、ねじり振動の剛性Ｋと減衰特性をこの突起で決定して、伝達特性のゲインを低下させることによって、速度変動を低減するものである。また、特許文献２の発明は、歯車で構成される回転駆動装置の偏心、歯車の噛み合いによる速度変動の各周波数が、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するように構成して、前記装置における振動増幅を防止するものである。
【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】
【０００３】
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。特にディ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ラインごとの位置精度が厳しく要求され、これを支配する要因の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速度変動が挙げられる。従って、この回転駆動系におけるねじり振動の低減が高品質な画像を得られる製品の開発上重要な技術となる。
【０００４】
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。これと感光体の回転速度を考えあわせると、数Hzから数百Hz程度の周波数領域における振動を回避することが要求される。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、駆動モータ、駆動モータ同軸上に取り付けられた第１ギア、第１ギアから感光体軸に駆動を伝達する駆動伝達ギア、感光体軸、感光体から構成される回転体駆動装置において、駆動モータトルクに対する感光体ドラムの回転速度の伝達特性を、慣性体を付与することにより変化させ、伝達に関する増幅率を低減させることにより、駆動伝達系で発生する速度変動成分を低減させ、バンディングと呼ばれる濃度ムラによる画像の縞を改善することで高画質化を図る回転体駆動装置、その回転体駆動装置を備えた感光体ユニット、及びその感光体ユニットを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明は、感光体と、感光体に取り付けられた感光体軸と、感光体を駆動するための駆動モータと、駆動モータに取り付けられた駆動モータ軸と、駆動モータ軸に取り付けられた第１ギアと、第１ギアから感光体軸に駆動モータの駆動を伝達する駆動伝達ギアと、を有し、感光体を回転させる回転体駆動装置であって、駆動モータの同軸上に慣性体を設けたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、感光体と、感光体に取り付けられた感光体軸と、感光体を駆動するための駆動モータと、駆動モータに取り付けられた駆動モータ軸と、駆動モータ軸に取り付けられた第１ギアと、第１ギアから感光体軸に駆動モータの駆動を伝達する駆動伝達ギアと、を有し、感光体を回転させる回転体駆動装置であって、駆動伝達ギアの他に、第１ギアの駆動を分配するための第２ギアを設け、第２ギアの径は、第１ギアの径よりも小径であり、第２ギアの同軸上に慣性体を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、第１ギアの形状は、ギア系の異なるギアを２段有する形状であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、慣性体は、円周方向に分布を持たないことを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、慣性体は、円盤状の形状であることを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、慣性体は、金属であることを特徴とする。
【００１２】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の回転体駆動装置を備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の感光体ユニットを少なくとも１以上備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、駆動伝達系で発生する速度変動成分を低減させ、バンディングと呼ばれる濃度ムラによる画像の縞を改善することで高画質化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１に一般的な画像形成装置の回転駆動系（回転体駆動装置）の概略を示した。回転駆動系は、駆動モータ１、駆動モータ軸２、駆動モータ軸２上に取り付けられた第１ギア３、第１ギア３から感光体軸６に駆動を伝達する駆動伝達ギア５、感光体軸６、感光体７を有して主に構成されている。
【００１７】
図１に示す構成の回転駆動系には回転系振動モードを持ち、その中で画像に影響を与える可能性の高いものとして、感光体ドラム軸とドラムフランジを介することにより発生する感光体ドラムのねじり振動モードなどがある。したがって、これら振動モードにより、駆動伝達系で発生する加振力が増幅され、感光体の速度変動を引き起こし、感光体の速度変動が画像形成時に画像劣化を引き起こす原因となっている。
【００１８】
例として、図１に示すような回転駆動系は、単純なバネとイナーシャから成る振動モデルに置換した場合、図２に示すように、２慣性系のモデルとして扱うことが可能である。慣性としての切り分けとしては、駆動モータから駆動伝達ギアを１つの慣性体として扱い、もう１つの慣性体を感光体と扱い、その間を連結している感光体軸や、感光体のフランジなどにおける結合部のねじり剛性をバネとして扱うものである。これら慣性の動きは、運動方程式により解析することが可能であり、それぞれの慣性や剛性パラメータを設定することでモータの入力トルクに対する感光体の速度変動を解析することが出来る。
【００１９】
例として、感光体の慣性：４６１kgmm２、駆動ギアの慣性：１.５kgmm２、モータの慣性１１０kgmm２、シャフトなどのねじり剛性：２３０００Nmm/degの感光体（回転体）駆動装置における駆動モータトルクに対する感光体表面速度の伝達特性と、駆動モータ同軸上に１００kgmm２の慣性体４を設けた場合（図３参照）の伝達特性とを比較した（図４参照）。図４のグラフにおいて、実線が慣性体なし、破線が慣性体ありである。両者の比較から慣性体４を付加した方が、慣性体がない場合と比較して、解析対象領域とした１０００Hz以下で約１０dB、伝達特性が低い傾向にあることが分かる。
【００２０】
したがって、慣性体を付加することでモータ自身が持つトルクの変動に対する、感光体の速度変動の影響が小さくなり駆動精度が向上する。また、約２５５Hzに持つ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、共振の影響も低減されることになり、高精度な駆動系を構成することが可能となる。
【００２１】
以上のように、本実施例１によれば、駆動モータ、駆動モータ同軸上に取り付けられた第１ギア、第１ギアから感光体軸に駆動を伝達する駆動伝達ギア、感光体軸、感光体から構成される回転体駆動装置において、駆動モータと同軸上に慣性体を設けることにより、駆動モータトルクに対する感光体表面速度変動の伝達特性のGainが低減するため、モータが持つ速度変動成分が感光体表面速度変動に与える影響が低減し、高画質化が可能となる。
【実施例２】
【００２２】
本実施例の回転体駆動装置の概略図を図５に示す。図５に示すように、本実施例では、感光体軸６に駆動を伝達する駆動伝達ギア５以外に、第１ギア３の駆動を分配するための第２ギア８を設け、第２ギア８の径が第１ギア３よりも小径であり、第２ギア８の同軸上に慣性体４を設けた。図５のような構成にすることでギアの減速比によって同じ慣性体４を第１ギア３に付加する場合（上記実施例１の図３）と比較して、両ギアの回転数比の２乗で慣性が作用するため、同じ慣性体を付加したとしてもより大きな慣性力が得られる構成となる。
【００２３】
例として、慣性体無しと第１ギアと第２ギアのギア比が３：１の場合について、比較した伝達特性を図６に示した。図６のように、第２ギア同軸上に慣性体を付加することで、約１６dB伝達特性が低い傾向にあることが分かる。このようにギア比を調整することで、必要な減衰特性を得るためにより小さな慣性体でも効果を得ることが可能となる。
【００２４】
以上のように、本実施例２によれば、感光体軸に駆動を伝達する駆動伝達ギア以外に、第１ギアの駆動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ギアの同軸上に慣性体を設けることにより、第１ギアの同軸上に慣性体を設けた場合と比較して、減速比の２乗で作用するため、慣性体の質量が小さくても同様な効果が得られる。また、このことにより、小型化、低コスト化が可能な構成とすることが可能となる。
【実施例３】
【００２５】
本実施例の回転体駆動装置の概略図を図７に示す。図７に示すように、本実施例では、第１ギア９の形状がギア径の違う２段の形状をしている。図７のような構成の第１ギア９を用いることで、感光体７の駆動に必要な減速比と、第２ギア８を回転させるための減速比をそれぞれ必要に応じて設計することが可能となる。
【００２６】
以上のように、本実施例３によれば、第１ギアの形状がギア系の違う２段の形状をしていることによって、感光体の駆動に必要な減速比と、第２ギアを回転させるための減速比をそれぞれ必要に応じて設計することが可能となる。
【実施例４】
【００２７】
本実施例の回転体駆動装置の概略図を図８に示す。図８に示すように、本実施例では、第２ギア８に更に第３のギア１０が噛み合っており、第３のギア１０の同軸上に慣性体４を設けた。図８のように３段だけではなく、さらに多段の減速比を持たせる構成とすることで、同じ慣性体を用いた場合により大きな慣性を得ることが出来るため、付加する慣性体の小型化、低重量化を測ることが可能となる。
【００２８】
以上のように、本実施例４によれば、第２ギアに更に第３のギアが噛み合っており、第３のギアの同軸上に慣性体を設けたことによって、更に小さな慣性体でも、より大きな慣性力を得ることが可能となる。
【実施例５】
【００２９】
設ける慣性体が円周方向に分布を持つ場合、回転軸に偏芯を伴う。この偏芯によって、回転速度に変動が生じ、感光体の表面速度変動が悪化する。例として、図５の構成（実施例２）の回転体（感光体）駆動装置を用いて、慣性体に分布がある場合と分布がない場合について、感光体速度変動の比較を行った結果を図９に示した。慣性体が円周方向に分布を持っている場合の間後退速度変動は、偏芯によって振幅が大きくなっていることが分かる。
【００３０】
したがって、慣性体は円周方向に分布を持たないことが好ましい。円周方向に分布を持たない構成としては、慣性体を円盤状の形状として回転中心にずれがなければよい。また、円盤１枚では必要とする慣性が得られない場合は、円盤を層のように重ねられる構成とすることで、必要な慣性を付加することが容易である。また、慣性体は密度が大きい金属であれば、小型化が可能である。
【００３１】
以上のように、本実施例５によれば、回転駆動装置に設けた慣性体が円周方向に分布を持つ場合には、回転方向に偏芯を伴って回転することになり、この偏芯によって速度変動が生じる。そこで、慣性体が円周方向に分布を持たないようにすることにより、慣性体を付加することによる副作用的な速度変動を発生させない構成が可能である。また、円周方向に分布を持たない構成として、円盤状の形状とすることで容易に作ることが出来る。円盤状の慣性体は、板金等で作成することにより、コストも低減することが可能であり、更に慣性体を増やしたい場合には円盤状の慣性体を重ねて取り付けられる構造にすることで、慣性体のイナーシャ量を増やすことも可能である。
【００３２】
また、本実施例５によれば、実施例１から実施例４の回転駆動装置において、慣性体が金属であることによって、金属は比較的密度が高いものが多く、慣性体が小型であっても大きな慣性力を得ることができ、駆動伝達系の省スペース化が可能である。
【実施例６】
【００３３】
本実施例では、実施例１から実施例５に示した回転駆動装置を感光体ユニットに備える。これにより、駆動モータから感光体までの駆動系伝達特性が向上し、感光体表面の速度変動が低減する感光体ユニットが得られる。
【実施例７】
【００３４】
本実施例では、実施例６の感光体ユニットを画像形成装置に備える。これにより、駆動モータから感光体までの駆動系伝達特性が向上し高品質な画像形成装置が得られる。
また、実施例６の感光体ユニットを複数個画像形成装置に備える。これにより、カラー各色の感光体速度変動が低減し、高画質なカラー画像形成装置が得られる。
【００３５】
以上、本発明の各実施例について説明したが、上記各実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、回転体駆動系の振動低減による高画質化に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】一般的な回転体駆動装置の構成の概略を示す図である。
【図２】回転体駆動装置の構造を簡略して示す図である。
【図３】本発明の実施例１である回転体駆動装置の構成の概略を示す図である。
【図４】慣性体を備えない回転体駆動装置における駆動モータトルクに対する感光体表面速度の伝達特性と、慣性体を駆動モータ軸上に設けた回転体駆動装置における駆動モータトルクに対する感光体表面速度の伝達特性とを比較したグラフである。
【図５】本発明の実施例２である回転体駆動装置の構成の概略を示す図である。
【図６】慣性体無しと、第１ギアと第２ギアのギア比が３：１の場合とについて、比較した伝達特性を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例３である回転体駆動装置の構成の概略を示す図である。
【図８】本発明の実施例４である回転体駆動装置の構成の概略を示す図である。
【図９】実施例２の回転体駆動装置を用いて、慣性体に分布がある場合と分布がない場合とについて、感光体速度変動の比較を行った結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３８】
１    駆動モータ
２    駆動モータ軸
３    第１ギア
４    慣性体
５    駆動伝達ギア
６    感光体軸
７    感光体
８    第２ギア
９    第１ギア（２段構成）
１０    第３ギア
【図１】
2007334135.tif 000003
【図２】
2007334135.tif 000004
【図３】
2007334135.tif 000005
【図４】
2007334135.tif 000006
【図５】
2007334135.tif 000007
【図６】
2007334135.tif 000008
【図７】
2007334135.tif 000009
【図８】
2007334135.tif 000010
【図９】
2007334135.tif 000011