CN102628497A - 同步驱动单元和具有该同步驱动单元的图像形成装置 - Google Patents

Abstract

同步驱动单元——包括驱动元件，其包含滑轮；从动元件，其包括滑轮；继动元件，其包括以传递动力；和同步带，其以张力通过继动元件围绕驱动元件和从动元件被悬挂，并使驱动元件和从动元件同步旋转，其中，每条同步带均由在滑轮的旋转轴方向上平行放置的多条窄同步带形成，并且，窄同步带位于从动元件上，以便相互抵消其偏心分量。

Description

同步驱动单元和具有该同步驱动单元的图像形成装置

发明领域

本发明涉及同步驱动单元，其适于用于图像形成装置，如复印机、打印机和传真机，以及涉及具有该同步驱动单元的图像形成装置。

发明背景

通常，已知利用电子照相图像形成装置中使用的同步带的驱动传递机构主要被用于相对不影响图像的部件中，如排纸装置(discharged paper feeder)，因为带的一个循环频率的速度变化显著。因此，已知其中排列齿轮的传递机构被用于驱动机构中尤其可能影响图像的图像形成驱动传递机构。

日本公布的未经审查的申请号2004-100863公开了图像形成装置，其利用同步带并防止其旋转移位变化。

日本公布的未经审查的申请号2001-254790公开了这样一个构造，其将同步带分成两条，并为了防止由于偏心分量(component)造成的同步旋转移位，在被组装时在n/2齿处移动该两条带以相互抵消其偏心分量。

然而，仅利用齿轮的常规驱动传递机构在驱动元件和从动元件之间有距离时需要使用许多齿轮，并可能由于接合频率的速度变化的重叠或者由于之间许多齿轮造成震动跳动(shock jitter)而破坏夹层。为了解决该问题，不可避免地需要使用精密度齿轮，并且，需要精确加工保持齿轮的元件，导致驱动机构成本较高。因此，已经研究了利用同步带的精确驱动，但带的一个循环分量的位移明显影响图像。此外，当带具有最大或最小长度时，速度变化显著恶化。

在日本公布的未经审查的申请号2004-100863中，以张力将一对同步带围绕传动滑轮和从动滑轮悬挂，而其不能被用于具有继动元件(relay member)的本发明中。

在日本公布的未经审查的申请号2001-254790中，两条带相互抵消其偏心分量。然而，变化分量(variation component)根据最高或最低质量而恶化，并且在相同的位置形成这两条带付出了成本，这还有改进的余地。

由于这些原因，在利用带作为驱动传递机构的图像形成装置中，存在对防止同步带的一个循环分量的速度和位置变化的低成本同步驱动单元的需要。

发明内容

因此，本发明的目标是提供同步驱动单元，其在利用带作为驱动传递机构的图像形成装置中防止同步带的一个循环分量的速度和位置变化。

本发明的另一个目标是提供利用该同步驱动单元的图像形成装置。

本发明的这些目标和其它目标——单独地或者全体地——已经通过同步驱动单元的发现而被满足，所述同步驱动单元包含：

驱动元件，其包含滑轮；

从动元件，其包含滑轮；

继动元件，其包含滑轮，被配置以传递动力；和

同步带，其以张力通过继动元件围绕驱动元件和从动元件被悬挂，并被配置以使驱动元件和从动元件同步旋转，

其中，每条同步带均由在滑轮的旋转轴方向上平行放置的多条窄同步带形成，并且，窄同步带位于从动元件上，以便相互抵消其偏心分量。

本发明的这些和其它目标、特征和优势在考虑以下结合所附附图对本发明优选实施方式的描述后将变得显而易见。

附图简介

图1是图解本发明图像形成装置的实施方式的示意图；

图2是图解本发明中利用继动滑轮(relay pulley)的同步驱动单元的第一实施方式的示意图；

图3是图解本发明中第一实施方式的同步带的标记位置关系的示意图；

图4是用于解释本发明中同步带的一个循环速度变化的简图；

图5是用于解释本发明中在两条同步带被同相(in phase)组装时的速度变化；

图6是图解本发明中第一实施方式的两条同步带的标记位置关系的示意图；

图7是图解本发明中同步驱动的第一实施方式的另外实施例的示意图；

图8是图解本发明中利用继动滑轮的同步驱动单元的第二实施方式的示意图；

图9是图解本发明中第二实施方式的同步带的标记位置关系的示意图；

图10是图解第二实施方式的两条同步带的标记位置关系的示意图；

图11是图解本发明中同步驱动的第二实施方式的另外实施例的示意图；

图12是图解本发明中同步驱动单元的第三实施方式的示意图；和

图13是图解两条同步带的齿没有移位时的标记位置的示意图。

发明详述

本发明提供低成本同步驱动单元，其在利用带作为驱动传递机构的图像形成装置中防止同步带的一个循环分量的速度和位置变化。

更具体地，本发明涉及同步驱动单元，其包含：

驱动元件，其包含滑轮；

从动元件，其包含滑轮；

继动元件，其包含滑轮，被配置以传递动力；和

同步带，其以张力通过继动元件围绕驱动元件和从动元件被悬挂，并被配置以使驱动元件和从动元件同步旋转，

其中，每条同步带均由在滑轮的旋转轴方向上平行放置的多条窄同步带形成，并且，窄同步带位于从动元件上，以便相互抵消其偏心分量。

通过参考附图说明本发明的实施方式。

通常，具有长的周长的带主要被用于带驱动，因为驱动源(drive source)距离从动目标远。然而，周长越长，长度变化越大，导致速度变化分量(speed variationcomponent)恶化。此外，一条带常常具有一个循环变化分量，并且担心位移。然而，当两条相同的带被组装，以抵消偏心分量时，一个循环变化分量可以被抵消。另外，具有较小长度变化的带可以与继动滑轮一起使用。此外，可以以低成本制备同步带驱动单元，因为相同的两条带节省制模成本。

在利用同步带的驱动传递中，本发明具有以下特征。相同的两条带在相同的频率下具有一个旋转变化分量。传动同步带的偏心分量通过继动滑轮被传递到从动同步带。当带被组装，使得传动同步带的偏心分量的波形(wave)和从动同步带的偏心分量的波形相互抵消时，可以制备这样的同步驱动单元，其并不将同步带的一个旋转变化分量传递到从动滑轮。简言之，本发明的特征在于带被组装，以抵消同步带的一个旋转变化分量。

通过参考附图，说明本发明的特征。

图1是示意图，其图解包括本发明同步驱动单元的图像形成装置的实施方式。图像形成装置是串联图像形成装置，其包括多个图像形成单元，所述多个图像形成单元形成多个彩色图像，如黑色(K)图像、黄色(Y)图像、品红色(M)图像和青色(C)图像。该多个图像形成单元分别由调色剂图像形成单元1K、1Y、1M和1C；光写入单元2K、2Y、2M和2C；鼓形感光体3K、3Y、3M和3C；以及转印辊4K、4Y、4M和4C形成。

感光鼓3K、3Y、3M和3C被设置为面向环形中间转印带21，并且被驱动，以与中间转印带21相同的圆周速度旋转。每个光写入单元2K、2Y、2M和2C均通过未图示的半导体激光器驱动电路驱动半导体激光器，偏转并扫描激光束——来自半导体激光器的每种颜色的图像信号，并用未图示的fθ镜头使激光束在每个感光鼓3K、3Y、3M和3C上成像。在每个感光鼓3K、3Y、3M和3C在每个调色剂图像形成单元1K、1Y、1M和1C处被均匀地充电之后，其被每个光写入单元2K、2Y、2M和2C照射，以在其上形成静电潜像。

每个感光鼓3K、3Y、3M和3C上的每个静电潜像通过每个调色剂图像形成单元1K、1Y、1M和1C显影，以形成每个K、M、Y和C彩色调色剂图像。中间转印带21以张力围绕中间转印驱动辊5和中间转印张力辊6被悬挂，所述中间转印驱动辊5被驱动，以通过稍后提及的同步驱动单元旋转，并且，中间转印带21以与每个感光鼓3K、3Y、3M和3C相同的圆周速度旋转。每个感光鼓3K、3Y、3M和3C上的每个彩色调色剂图像K、M、Y和C被顺序并重叠地转印到中间转印带21上，并在其上形成全色调色剂图像。

同时，通过转印辊11a和11b沿着转印纸转印途径将转印纸100从进纸辊12a和12b供给一对定位辊10。对于中间转印带21上的调色剂图像，该对定位辊10同步传送该转印纸。中间转印带21上的调色剂图像被转印到第二转印辊7处的转印纸上，以在其上形成全色调色剂图像。其上形成全色调色剂图像的转印纸被传送到定影部件(fixer)8，其中全色图像被固定其上并通过排纸辊9排出。

在这样的彩色复印机中，感光鼓3K、3Y、3M和3C作为图像载体和中间转印带21的旋转精度大大影响最终的图像质量，因此期望更精确的旋转驱动(rotationdrive)。在本发明中，感光鼓3K、3Y、3M和3C作为图像载体和中间转印带21的旋转驱动通过以下同步驱动单元(synchronized derive unit)进行。在本发明中，多个感光鼓3K、3Y、3M和3C作为图像载体和中间转印带21的驱动精度被提高，即图像载体可被更精确地驱动，以在旋转它们的图像形成装置中产生高质量图像。

图像载体可以是转印鼓或直接转印带(direct transfer belt)。

图2是示意图，图示本发明中利用继动滑轮的同步驱动单元的第一实施方式。数字101为传动同步带、102为从动同步带、103为传动滑轮、104为继动滑轮、105为从动滑轮、106为表示传动同步带101的方向和位置的标记以及107是表示从动同步带102的方向和位置的标记。传动同步带101和从动同步带102由在继动滑轮104的旋转轴方向排列的多条窄同步带形成。另外，传动同步带101和从动同步带102被定位，以便相互抵消其对从动滑轮105的偏心分量。

当传动滑轮103旋转时，力通过传动同步带101被传递到继动滑轮104。当继动滑轮104旋转时，力通过从动同步带102被传递到从动滑轮105。利用标记106和107作为界标(landmarks)以预定的分布组装同步驱动单元的这些元件。标记106和107可以识别以相同方向旋转的同步带101和102的旋转方向。同步带101和102分别具有多个标记106和107。

图3是示意图，图示本发明中第一实施方式的同步带的标记位置关系。套筒108包括多条同步带108a，并且，其以预定的间隔被切割，以制备多条同步带108a。表示同步带108a的方向和位置的标记110与用于铸造套筒108的齿轮的内金属模型109的特定齿轮具有位置关系。同步带108a的一个循环速度变化主要由内金属模型109的偏心距或齿轮间距(齿距)误差引起，并且，具有位置关系的内金属模型109和标记110能可靠地抵消速度分量。同步带上的标记106和107在与标记110在分开前所在的线相同的线上，并与标记110一样指向相同的方向。

图4是简图，用于说明一条同步带的一个循环速度变化。作为速度变化111，由于其厚度和金属模型的变化和其核心的影响，同步带常常具有一个循环速度变化。图5是简图，用于说明在本发明中两条同步带被同相组装时的速度变化。数字112是传动同步带101的速度变化，而113是从动同步带102的速度变化。数字114是在传动同步带101和从动同步带102被同相组装时从动滑轮的速度变化。尽管同步带具有一个循环分量的速度变化，但在具有相同长度和振幅(amplitude)的传动同步带101和从动同步带102被组装以移位180°时，速度变化114——带的每一个循环的从动滑轮上的速度变化——可以被抵消。其中传动同步带101和从动同步带102被组装以移位180°的该位置关系是这样的位置关系：其中，它们对从动元件的偏心分量相互抵消。

表1显示同步带的(间距)长度和尺寸公差之间的关系。

表1

间距长度	尺寸公差
		不长于254	±0.40
长于254且不长于381	±0.46
		长于381且不长于508	±0.50
长于508且不长于762	±0.60
		长于762且不长于1016	±0.66
长于1016且不长于1270	±0.76
		长于1270且不长于1524	±0.81
长于1524且不长于1778	±0.86
		长于1778且不长于2032	±0.92

如表1所示，同步带越长，尺寸公差越大。驱动源和从动目标之间的距离越长，带就越长，导致最高质量和最低质量之间大的差异。因此，传递精度退化。然而，继动滑轮平分带的长度并防止传递精度退化。

图6是示意图，图示本发明中第一实施方式的两条同步带的标记位置关系。传动滑轮103和从动滑轮105在最大振荡的位置分别具有传动滑轮标记115和从动滑轮标记116。带标记106和传动滑轮标记115在距离连接继动滑轮104和传动滑轮103的轴线上的继动滑轮104的对映位置(antipodal position)处被组装，而带标记107和传动滑轮标记116在距离连接继动滑轮104和从动滑轮105的轴线上的继动滑轮104的对映位置处被组装。如图6所示被组装，传动同步带101和从动同步带102具有位置关系，以移位180°。即使在滑轮旋转，并且标记106和107移动到，例如由虚线所表示的位置时，该位置关系都被保持。在该实施例中，同步带的长度是滑轮周长的两倍。

图7是示意图，图示同步驱动的第一实施方式的另外的实施例。数字13为发动机、14为从动目标以及15为固定框——作为保持滑轮的保持元件。标记117和118被标记在固定框15上。标记117和118分别与同步带101和102上的标记106和107相遇。同步带101和102被组装，使标记106和107与标记在固定框15上的标记117和118相遇。从动滑轮103被安装在固定框15上安装的发动机13上，并且，发动机13通过传动同步带101旋转继动滑轮104。另外，发动机13通过从动同步带102旋转从动滑轮105。圆柱状从动目标14被安装在从动滑轮105上，因而，发动机13旋转从动目标14。

图8是示意图，图示本发明中利用继动滑轮的同步驱动单元的第二实施方式。相同的数字用于与第一实施方式中相同的元件。数字101为传动同步带、102为从动同步带、103为传动滑轮、104为继动滑轮、105为从动滑轮105、106为表示传动同步带101的方向和位置的标记，以及107为表示从动同步带102的方向和位置的标记。传动同步带101和从动同步带102由在继动滑轮104的旋转轴方向排列的多条窄同步带形成。另外，传动同步带101和从动同步带102被布置，以便相互抵消其对从动滑轮105的偏心分量。

当传动滑轮103旋转时，通过传动同步带101将力传递到继动滑轮104。当继动滑轮104旋转时，通过从动同步带102将力传递到从动滑轮105。利用标记106和107作为界标，以预定的分布组装同步驱动单元的这些元件。

图9是示意图，图解本发明中第二实施方式的同步带的标记位置关系。套筒108比传动同步带101和从动同步带102宽。标记110被标记在套筒108圆周的部分上。套筒108被分成两条窄同步带108a，其具有相同的宽度。同步带108a分别为传动同步带101和从动同步带102。表示方向和位置的标记110被标记在每条同步带上。同步带上的标记106和107与标记110在被分开前在相同的直线上，并指向相同的方向。标记110的形状不同于第一实施方式的形状。

图10是示意图，图解第二实施方式的两条同步带的标记位置关系。连接传动滑轮103与继动滑轮104的线和连接从动滑轮105与继动滑轮104的线之间的角为θ(210)，并且，其中从动同步带102与继动滑轮104接触的中心位置到从动同步带102的标记107的距离为X(220)。当传动同步带101的标记106位于与传动滑轮103接触的位置中心时，其与从动同步带102的标记107具有固定的位置关系(X＝带长度×θ/360°)。也就是说，传动同步带101和从动同步带102被布置在继动滑轮104处，以便位移它们的齿。当传动同步带101和从动同步带102不在直线上时，它们被同相组装，以抵消从动滑轮上带的每一个循环的速度变化。

图11是示意图，图解同步驱动的第二实施方式的另外的实施例。数字13为发动机、14为从动目标以及15为固定框。从动滑轮103被安装在固定框15上安装的发动机13上，并且，发动机13通过传动同步带101旋转继动滑轮104。另外，发动机13通过从动同步带102旋转从动滑轮105。圆柱状从动目标14被安装在从动滑轮105上，因此发动机13旋转从动目标14。

图12是示意图，图示本发明中同步驱动单元的第三实施方式。相同的数字用于与第一和第二实施方式中相同的元件。数字16为传动滑轮——具有齿轮功能、17为从动滑轮——具有齿轮功能、以及18为与从动目标连接的齿轮。固定框15上安装的发动机13具有带齿的轴，并且旋转传动滑轮16以通过传动同步带101使继动滑轮104旋转。另外，发动机13通过从动同步带102旋转具有齿轮功能的从动滑轮17。与从动目标连接的圆柱状齿轮18与具有齿轮功能的从动滑轮17的齿连接，因此，在发动机13旋转时14也旋转。

在这些实施方式中，同步驱动单元旋转图像形成装置中的感光鼓和中间转印带，并且，本发明的同步驱动单元可以旋转作为利用转印鼓的图像形成装置中的图像载体的该转印鼓。例如，在全色图像形成装置中，其中静电潜像形成在闭环感光带上，用调色剂使静电潜像显影，以形成全色图像，将该全色图像转印到转印鼓上，并且，将该全色图像转印到转印纸上，可以通过本发明的同步驱动单元旋转转印鼓。

此外，在全色图像形成装置中，其中，直接转印带作为图像载体被布置为朝向作为图像载体的每种K、Y、M和C颜色的感光鼓，并且，感光鼓上的每个彩色调色剂图像经直接转印带被直接转印到转印纸上，同时供给转印纸以形成全色图像，直接转印带和感光鼓可以通过本发明的同步驱动单元被旋转。

在图1的全色图像形成装置中，转印辊4K、4Y、4M和4C以固定的位置间距被布置。同步的一个循环优选为1/整数，以便即使在由于组装错误而不能抵消速度变化分量时，也能防止颜色移位。

同步带可以具有容许传递扭矩，其不小于负载于从动滑轮上的从动扭矩的三倍大。这可以防止速度变化。为了使同步带具有不小于三倍的容许传递扭矩，将滑轮直径扩大，以减小同步带上的力，这使成本降低。

同步带优选由聚氨酯形成。由聚氨酯形成的同步带的一个循环分量是稳定的，并且，速度变化分量可以被可靠地抵消。

标记106和107是形成在套筒108上的相同位置上的标记110，并且在相对于同步带的齿相同的位置上。因此，从图2、6、7、8和10中标记106和107的位置可知，传动同步带101和从动同步带102被布置，以便移位继动滑轮104处的齿。标记106和107在与图13所显示的直线相同的直线上，齿不会被移位。

鉴于以上教导，对本发明的另外的修饰和变化是可能的。因此，应该理解，除了按照本文的具体描述之外，还可在所附权利要求书的范围内实施本发明。

Claims (19)

1.同步驱动单元，包含：

驱动元件，其包含滑轮；

从动元件，其包含滑轮；

继动元件，其包含滑轮，被配置以传递动力；和

同步带，其以张力通过所述继动元件围绕所述驱动元件和从动元件被悬挂，并被配置以使所述驱动元件和从动元件同步旋转，

其中，所述同步带由在所述滑轮的旋转轴方向上平行放置的多条窄带形成，所述多条窄带分别包含：

驱动窄带，其以张力围绕所述驱动元件和所述继动元件被悬挂；和

从动窄带，其围绕所述继动元件和所述从动元件被悬挂，和

其中，所述多条窄带被布置，使得通过所述继动元件被传递到所述从动元件的所述驱动窄带的偏心分量和传递到其的所述从动窄带的偏心分量在旋转方向上相互抵消对所述从动元件的作用。

2.权利要求1所述的同步驱动单元，其中每条所述同步带均包含识别其旋转方向的标记，并且，它们以相同的旋转方向被组装。

3.权利要求2所述的同步驱动单元，其中每条所述同步带均包含多个所述标记。

4.权利要求2所述的同步驱动单元，其中所述标记与用于形成所述同步带的内金属模型具有位置关系。

5.权利要求1所述的同步驱动单元，其中每条所述同步带均由所述两条窄同步带形成，所述两条窄同步带通过分割一个同步带被制备。

6.权利要求2所述的同步驱动单元，其中用于对准所述标记的界标被布置在保持滑轮的保持元件上。

7.权利要求1所述的同步驱动单元，其中所述驱动元件、所述从动元件和所述继动元件的每个所述滑轮的直径相同。

8.权利要求1所述的同步驱动单元，其中所述驱动元件和所述从动元件的所述滑轮的振荡被定位，以组装所述同步驱动单元。

9.权利要求1所述的同步驱动单元，其中每条所述同步带均具有一个循环，其为全色图像形成装置中每个颜色位置间距的1/整数倍。

10.权利要求1所述的同步驱动单元，其中以使所述同步带在所述继动元件的所述滑轮处的齿相互移位的方式布置所述同步带。

11.权利要求1所述的同步驱动单元，其中每条所述同步带均具有容许传递扭矩，所述容许传递扭矩不小于所述从动元件的所述滑轮上承载的从动扭矩的三倍大。

12.权利要求11所述的同步驱动单元，其中通过增大所述从动元件的所述滑轮，使得所述容许传递扭矩不小于所述从动扭矩的三倍大。

13.权利要求1所述的同步驱动单元，其中每条所述同步带均由聚氨酯形成。

14.权利要求5所述的同步驱动单元，其中所述两条窄同步带在所述继动元件的所述滑轮处以相同的方向被组装。

15.权利要求10所述的同步驱动单元，其中，连接所述驱动元件与所述继动元件的直线和连接所述从动元件与所述继动元件的直线之间的角与齿的移位量具有特定关系。

16.图像形成装置，其包含由权利要求1所述的同步驱动单元旋转的图像载体。

17.权利要求16所述的图像形成装置，其中所述图像载体是感光鼓。

18.权利要求16所述的图像形成装置，其中所述图像载体是中间转印带。

19.全色图像形成装置，其包含由权利要求1所述的同步驱动单元旋转的多个图像载体。

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