JP2006064134A - Driving apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置及び該画像形成装置に用いられる駆動装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a printer, a copying machine, and a facsimile, and a driving device used in the image forming apparatus.
画像形成装置に駆動には歯車による駆動ギア列が用いられることが多いのは周知の通りである。中でも感光体ドラムや現像ローラを駆動する系列においては、歯車のかみ合いで生じる速度ムラが、画像上のバンディング(ピッチムラとも言い、画像上にスジができること)という画像品質の劣化となって認識されるため、従来から種々の対策が講じられてきた。また、かみ合いの振動は騒音のレベルも悪化させるため、さらなる改善が求められている。 As is well known, a drive gear train using gears is often used for driving an image forming apparatus. In particular, in the system that drives the photosensitive drum and the developing roller, the speed unevenness caused by the meshing of the gears is recognized as image quality deterioration called banding on the image (also referred to as pitch unevenness and streaks on the image). Therefore, various countermeasures have been taken conventionally. Further, since the vibration of the meshing also deteriorates the noise level, further improvement is required.
歯面のかみ合い部で生じる伝達誤差、或いは振動のレベルは、歯車単体の精度だけでなく、かみ合う歯車同士の位置関係にも大きく影響される。歯車対の軸間距離(或いはバックラッシュ)と並んで、回転軸の相対的な平行度、即ちアライメントが非常に重要な因子である。アライメントは、0.1°〜0.2°程度狂っただけでも回転精度に影響を与えてしまう。 The transmission error or vibration level generated at the meshing portion of the tooth surface is greatly influenced not only by the accuracy of the gear itself but also by the positional relationship between the meshing gears. Along with the inter-shaft distance (or backlash) of the gear pair, the relative parallelism, that is, the alignment of the rotation axes is a very important factor. Even if the alignment is off by about 0.1 ° to 0.2 °, it will affect the rotation accuracy.
歯車を用いた駆動部は、歯車の位置関係を保証するために静的な位置精度と剛性を確保する構造とするのが一般的であるが、実際の使用状態においては負荷によって軸や歯車が傾き、アライメントが狂ってしまう。この問題に対し、負荷によって軸が傾くことに対し、あらかじめ軸を逆方向に傾けておく、或いは歯車のねじれ角を変えておき、負荷の影響を相殺する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この方法は、負荷がある程度安定している条件においては、量産製品の現実的な策として非常に有効である。 In general, the drive unit using gears has a structure that ensures static positional accuracy and rigidity in order to guarantee the positional relationship of the gears. Tilt and alignment get out of order. In response to this problem, a method has been proposed in which the shaft is inclined in the opposite direction in advance against the load, or the twist angle of the gear is changed to cancel the influence of the load (for example, patents). Reference 1). This method is very effective as a practical measure for mass-produced products under conditions where the load is stabilized to some extent.
しかしながら画像形成装置の駆動系は、種々の制御・機能を持たせたり低コスト化のため、1つの駆動歯車から複数の非駆動歯車を分岐駆動する場合が多い。そのような駆動系において非駆動側の負荷が変動すると、駆動歯車に加わる負荷の大きさや方向が変化するため、駆動歯車の軸の傾き量や方向が変化することになる。この構成において、前述のようにあらかじめ定めた傾きを補正しておくような手段を講じた場合、特定の負荷状態においては性能が良くても、負荷が変化したときには所望の性能が得られない場合がある。 However, the drive system of the image forming apparatus often has a plurality of non-drive gears branched from one drive gear in order to provide various controls and functions and to reduce costs. In such a drive system, when the load on the non-drive side fluctuates, the magnitude and direction of the load applied to the drive gear change, and therefore the inclination amount and direction of the shaft of the drive gear change. In this configuration, when measures are taken to correct the predetermined inclination as described above, the desired performance cannot be obtained when the load changes even though the performance is good in a specific load state. There is.
本発明の目的は、駆動装置の歯車に対して異なる方向に負荷がかかる場合であっても、歯車の回転軸の平行度を適正に保つことである。 An object of the present invention is to keep the parallelism of the rotation shaft of the gear properly even when a load is applied in a different direction with respect to the gear of the drive device.
前記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、歯車と、該歯車を駆動する駆動手段を有する駆動装置において、前記歯車の回転軸を該歯車を挟んで装置筐体と反対側で支持する支持部材を有し、前記歯車の回転軸が負荷により傾きを生じた場合、前記支持部材は、装置筐体に固定される固定位置の近傍が変形することにより、該固定位置を支点として前記回転軸を傾かせることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a typical configuration according to the present invention is a drive device having a gear and a drive means for driving the gear, wherein the rotation shaft of the gear is on the opposite side of the device housing with the gear interposed therebetween. When the rotation shaft of the gear is tilted by a load, the support member is deformed in the vicinity of the fixed position fixed to the apparatus housing, and the fixed position is supported at the fulcrum. The rotating shaft is tilted as follows.
本発明は、上述のように構成したので、駆動装置の前記歯車に対して異なる方向に負荷がかかる場合であっても、前記支持部材が変形して、前記回転軸の傾きと反対方向に、前記回転軸を傾かせるため、歯車の回転軸の平行度を適正に保つことができる。 Since the present invention is configured as described above, even when a load is applied in a different direction with respect to the gear of the drive device, the support member is deformed, and in a direction opposite to the inclination of the rotation shaft, Since the rotating shaft is tilted, the parallelism of the rotating shaft of the gear can be maintained appropriately.
まず、後述する実施形態に共通の構成を図を用いて説明する。図1は画像形成装置の全体構成を示す縦断面図である。この図においては、画像形成装置として、フルカラーレーザービームプリンタを例示して説明する。 First, a configuration common to embodiments to be described later will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the overall configuration of the image forming apparatus. In this figure, a full color laser beam printer will be described as an example of the image forming apparatus.
(画像形成装置の構成)
図1に示すカラー画像形成装置100は、垂直方向に並設された4個の感光体ドラム1(1a、1b、1c、1d)を備えている。感光体ドラム1は、モータからの動力の伝達によって反時計回りに回転駆動される。感光体ドラム1の周囲には、その回転方向に従って順に、感光体ドラム1表面を均一に帯電する帯電装置2(2a、2b、2c、2d)、画像情報に基づいてレーザービームを照射し感光体ドラム1上の静電潜像を形成するスキャナユニット3(3a、3b、3c、3d)、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像装置4(4a、4b、4c、4d)、感光体ドラム1上のトナー像を転写材Sに転写させる静電転写装置としての転写ローラ12、転写後の感光体ドラム1表面に残った転写残トナーを除去するクリーニング装置6(6a、6b、6c、6d)等が配設されている。ここで、感光体ドラム1と帯電装置2、現像装置4、クリーニング装置6は一体的にカートリッジ化されプロセスカートリッジ7を形成している。以下、感光体ドラム1から順に詳述する。
(Configuration of image forming apparatus)
A color
感光体ドラム1は、例えば直径30mmのアルミシリンダの外周面に有機光導伝体層(OPC感光体)を塗布して構成したものである。感光体ドラム1は、その両端部を支持部材によって回転自在に支持されており、一方の端部に不図示の駆動モータからの駆動力が伝達されることにより、反時計周りに回転駆動される。 The photoconductor drum 1 is configured by applying an organic photoconductive layer (OPC photoconductor) to the outer peripheral surface of an aluminum cylinder having a diameter of 30 mm, for example. The photosensitive drum 1 is rotatably supported at both ends by a support member, and is driven to rotate counterclockwise when a driving force from a driving motor (not shown) is transmitted to one end. .
帯電装置2としては、接触帯電方式のものを使用することができる。帯電部材は、ローラ状に形成された導電性ローラであり、このローラを感光体ドラム1表面に当接させるとともに、このローラに帯電バイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム1表面を一様に帯電させるものである。
As the
スキャナユニット3は、感光体ドラム1の略水平方向に配置され、レーザーダイオード(不図示)によって画像信号に対応する画像光が、スキャナモーター(不図示)によって高速回転されるポリゴンミラー9(9a、9b、9c、9d)に照射される。ポリゴンミラー9に反射した画像光は、結像レンズ10(10a、10b、10c、10d)を介して帯電済みの感光体ドラム1表面を選択的に露光して静電潜像を形成するように構成している。 The scanner unit 3 is arranged in a substantially horizontal direction of the photosensitive drum 1, and image light corresponding to an image signal is rotated at high speed by a scanner motor (not shown) by a laser diode (not shown). 9b, 9c, 9d). The image light reflected by the polygon mirror 9 selectively exposes the surface of the charged photosensitive drum 1 through the imaging lens 10 (10a, 10b, 10c, 10d) to form an electrostatic latent image. It is composed.
現像装置4はそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーを図示時計方向に回転する現像ローラ40の外周に塗布し、且つトナーに電荷を付与する。そして現像装置4は、静電潜像が形成された感光体ドラム1と対向した現像ローラ40に現像バイアスを印加することにより、静電潜像に応じて感光体ドラム1上にトナー現像を行う。 The developing device 4 applies yellow, magenta, cyan, and black toners to the outer periphery of the developing roller 40 that rotates in the clockwise direction in the figure, and imparts a charge to the toner. The developing device 4 develops toner on the photosensitive drum 1 according to the electrostatic latent image by applying a developing bias to the developing roller 40 facing the photosensitive drum 1 on which the electrostatic latent image is formed. .
静電転写ベルト11は、すべての感光体ドラム1a、1b、1c、1dに対向して接し、循環移動するように配設される。静電転写ベルト11は、1011〜1014Ω・cmの体積固有抵抗を持たせた厚さ約150μmのフィルム状部材で構成される。この静電転写ベルト11は、垂直方向に4軸でローラに支持され、図中左側の外周面に転写材Sを静電吸着して感光体ドラム1に転写材Sを接触させるべく循環移動する。これにより、転写材Sは静電転写ベルト11により転写位置まで搬送され、感光体ドラム1上のトナー像を転写される。
The
この静電転写ベルト11の内側に当接し、4個の感光体ドラム1a、1b、1c、1dに対向した位置に転写ローラ12(12a、12b、12c、12d)が並設される。これら転写ローラ12から正極性の電荷が静電転写ベルト11を介して転写材Sに印可され、この電荷による電界により、感光体ドラム1に接触中の用紙に、感光体ドラム1上の負極性のトナー像が転写される。
A transfer roller 12 (12a, 12b, 12c, 12d) is arranged in parallel at a position in contact with the inside of the
静電転写ベルト11は、周長約700mm、厚み150μmのベルトであり、駆動ローラ13、従動ローラ14a、14b、テンションローラ15の4本のローラにより掛け渡され、図の矢印方向に回転する。これにより、上述した静電転写ベルト11が循環移動して転写材Sが従動ローラ14a側から駆動ローラ13側へ搬送される間にトナー像を転写される。
The
給送部16は、画像形成部に転写材Sを給送搬送するものであり、複数枚の転写材Sが給送カセット17に収納されている。画像形成時には給送ローラ18(半月ローラ)、レジストローラ対19が画像形成動作に応じて駆動回転し、給送カセット17内の転写材Sを1枚毎分離給送するとともに、転写材S先端はレジストローラ対19に突き当たり一旦停止し、ループを形成した後静電転写ベルト11の回転と画像書出し位置の同期をとって、レジストローラ対19によって静電転写ベルト11へと給送されていく。
The
定着部20は、転写材Sに転写された複数色のトナー画像を定着させるものであり、回転する加熱ローラ21aと、これに圧接して転写材Sに熱及び圧力を与える加圧ローラ21bとからなる。すなわち、感光体ドラム1上のトナー像を転写した転写材Sは、定着部20を通過する際に定着ローラ対21(21a、21b)で搬送されるとともに、定着ローラ対21によって熱及び圧力を与えられる。これによって複数色のトナー像が転写材S表面に定着される。
The
(画像形成装置の動作)
以上の構成により、画像形成装置は、画像形成時に以下のように動作をする。
(Operation of image forming apparatus)
With the above configuration, the image forming apparatus operates as follows during image formation.
プロセスカートリッジ7a、7b、7c、7dが、印字タイミングに合わせて順次駆動され、その駆動に応じて感光体ドラム1a、1b、1c、1dが、反時計回り方向に回転駆動される。そして、各々のプロセスカートリッジ7に対応するスキャナユニット3が順次駆動される。この駆動により、帯電ローラ2は感光体ドラム1の周面に一様な電荷を付与し、スキャナユニット3はその感光体ドラム1周面に画像信号に応じて露光を行って感光体ドラム1周面上に静電潜像を形成する。現像装置4内の現像ローラ40は、静電潜像の低電位部にトナーを転移させて感光体ドラム1周面上にトナー像を形成(現像)する。
The
最上流の感光体ドラム1周面上に形成されたトナー像の先端が、静電転写ベルト11との対向点に回転搬送されてくるタイミングで、その対向点に転写材Sの画像形成開始位置が一致するように、レジストローラ対19が回転を開始して転写材Sを静電転写ベルト11へ給送する。
When the leading edge of the toner image formed on the circumferential surface of the most upstream photosensitive drum is rotated and conveyed to a point facing the
転写材Sは、静電吸着ローラ22と静電転写ベルト11とによって挟み込むようにして静電転写ベルト11の外周に圧接し、かつ静電転写ベルト11と静電吸着ローラ22との間に電圧を印加することにより、誘電体である転写材Sと静電転写ベルト11の誘電体層に電荷を誘起し、転写材を静電転写ベルト11の外周に静電吸着するように構成している。これにより、転写材Sは静電転写ベルト11に安定して吸着され、最下流の転写部まで搬送される。このように搬送されながら転写材Sは、各感光体ドラム1と転写ローラ12との間に形成される電界によって、各感光体ドラム1のトナー像を順次転写される。
The transfer material S is pressed against the outer periphery of the
4色のトナー像を転写された転写材Sは、ベルトの駆動ローラ13の曲率により静電転写ベルト11から曲率分離され、定着部20に搬入される。転写材Sは、定着部20で上記トナー像を熱定着された後、排出ローラ対23によって、排出部24から画像面を下にした状態で本体外に排出される。
The transfer material S onto which the four color toner images have been transferred is separated from the
次に、本発明の特徴的な構成について詳しく説明する。 Next, a characteristic configuration of the present invention will be described in detail.
〔第1実施形態〕
第1実施形態は、駆動装置が有するモータのピニオンを支持する駆動フレーム(支持部材)について説明する。
[First Embodiment]
1st Embodiment demonstrates the drive frame (support member) which supports the pinion of the motor which a drive device has.
図2は、前記画像形成装置のプロセスカートリッジ7内の感光体ドラム1等を回転駆動する駆動装置の一部を示したものである。本実施形態において、駆動フレーム105(詳細は後述する)に支持される1つの駆動モータ(駆動手段)101は、そのピニオン(歯車)104から、感光体ドラム1を回転駆動する歯車102と、現像ローラ40を回転駆動する歯車103とに直接かみ合っている。これは、画像形成装置により形成された画像のバンディングを抑制するためには、感光体ドラム1の回転精度が非常に重要であるため、現像ローラ40の駆動等の他の駆動と切り離して、駆動モータ101に付帯されるピニオンギア104から直接駆動力を得る。また、現像ローラ40の駆動側には、トナーの浪費を避けるために、図示しないクラッチを入れ、必要なときだけ現像ローラ40を回転させる方法が採られている。
FIG. 2 shows a part of a driving device that rotationally drives the photosensitive drum 1 and the like in the process cartridge 7 of the image forming apparatus. In the present embodiment, one drive motor (drive means) 101 supported by a drive frame 105 (details will be described later) includes a
感光体ドラム1と現像ローラ40の負荷トルク、および駆動ギア列の減速比の関係により、図示しない現像ローラ40側のクラッチ(以降現像クラッチと略す)のオン、オフでモータのピニオン104に加わる荷重の向きが変化する。即ち、現像クラッチを切って感光体ドラム1のみを回転させる場合、モータのピニオン104は、感光体ドラム1の歯車102からの反力を受ける。このため、モータのピニオン104及びその回転軸には上向きの荷重が加わる。一方、現像クラッチを入れて感光体ドラム1及び現像ローラ40をも回転させる場合、モータのピニオン104は現像ローラ40側の歯車103の影響を強く受ける。このため、モータのピニオン104には下向きの荷重が加わる。
Depending on the relationship between the load torque of the photosensitive drum 1 and the developing roller 40 and the reduction gear ratio of the drive gear train, the load applied to the
フルカラープリントを行う場合、全てのプロセスカートリッジ7内の感光体ドラム1と現像ローラ40を回転させる。このため、全てのモータ101のピニオン104には下向きの荷重が加わることになる。また、モノカラープリントの場合、ブラックのプロセスカートリッジ7のみの現像ローラ40を回転させ、その他のプロセスカートリッジ7の現像ローラ40は回転させない。このため、モータ101のピニオン104のみ下向きの荷重がかかり、その他の色に対応するモータ101のピニオン104には上向きの荷重が加わることになる。このように、プリントモードによってモータのピニオン104に加わる力の向きが変わることになる。
When full color printing is performed, the photosensitive drums 1 and the developing rollers 40 in all the process cartridges 7 are rotated. For this reason, a downward load is applied to the
(駆動フレーム105A)
前述の駆動フレーム105の一構成として、駆動フレーム105Aを使用する場合について説明する。図2及び図3に示すように、駆動フレーム105Aは板状部材を曲げて構成したもので、駆動モータ101を支持する。ここで図3に示すように、駆動フレーム105Aは、駆動モータ101のピニオン104を挟んで筐体107と反対側の位置で駆動モータ101の回転軸を軸支する。また、駆動フレーム105Aは、駆動モータ101を軸支する位置からピニオン104を挟んでピニオン104と反対側にある筐体107まで、連続して一体的に構成されている。そして駆動フレーム105Aは、その固定位置Xにおいて、ビス106a、106bによって筐体107に対して固定される。ここで、本実施形態においての筐体107は駆動装置の筐体を示すが、プロセスカートリッジ7の筐体と同じであってもよい。
(Drive
A case where the
駆動フレーム105Aの筐体107との固定位置Xの近傍には、板状の駆動フレーム105Aの中央に切欠部105aが形成される。このため、駆動フレーム105Aの固定位置Xの近傍においては弾性変形がしやすい構成となっている。
A
感光体ドラム1の歯車102のみを駆動し、現像装置4の歯車103を駆動させない場合の駆動フレーム105Aの状態を、図2〜図5を用いて説明する。モノカラープリント時のカラープロセスカートリッジの状態がこの場合にあたる。図3は、図2で示したプロセスカートリッジ7の駆動装置の一部の側断面図である。
The state of the
現像クラッチを切って、駆動モータ101のピニオン104を駆動させると、感光体ドラム1の歯車102からの反力により上向きの負荷Fが加わる。すると、モータ101の取付部の剛性や、モータシャフト支持部におけるベアリング108a、108bとシャフトとの間隙により、モータのピニオンの回転軸104aは、駆動フレーム105Aの駆動モータ101の取付部を支点として、ピニオンの回転軸104aの先が上方になるように傾こうとする。
When the developing clutch is disengaged and the
駆動フレーム105Aには、前述のように、筐体107との固定位置Xの近傍に切欠部105aが形成される。このため、切欠部105a周辺は弾性変形しやすく、駆動フレーム105Aの固定位置Xより先の部分が、固定位置Xを支点として上向きに変位する。
As described above, the
ここで駆動フレーム105Aの固定位置Xよりも先の部分には特に弾性をもたせていないため、元の形状を維持する。すると結果的に、固定位置Xを支点として、駆動フレーム105A全体も傾こうとする。このとき、駆動フレーム105Aが傾こうとする方向は、ピニオンの回転軸104aの傾きを相殺する方向、具体的には、駆動フレーム105Aの駆動モータ101の取付部を筐体107側に傾かせる方向である。
Here, since the portion ahead of the fixed position X of the
このように、ピニオンの回転軸104aの傾きと駆動フレーム105Aの固定位置Xより先の部分の傾きとがおよそ等しくなるように、駆動フレーム105Aの形状は最適化される。従って、負荷Fが上方向に加わった場合、図3中2点鎖線にて示すように、ピニオン104が上方に移動するのみで、実質的にピニオンの回転軸104aは傾かない。
In this way, the shape of the
感光体ドラム1の歯車102及び現像装置4の歯車103の両方を駆動させる場合の駆動フレーム105Aの状態を、図4を用いて説明する。フルカラープリント時のカラープロセスカートリッジ、及びフルカラープリント時、モノカラープリント時にかかわらず、ブラックプロセスカートリッジの状態がこの場合にあたる。
The state of the
現像クラッチを入れて、駆動モータ101のピニオン104を駆動させると、感光体ドラム1の歯車102及び現像ローラ40の歯車103からの反力により下向きの負荷Fが加わる。すると、モータ101の取付部の剛性や、モータシャフト支持部におけるベアリング108a、108bとシャフトとの間隙により、ピニオンの回転軸104aは、駆動フレーム105Aの駆動モータ101の取付部を支点として下方に傾こうとする。
When the developing clutch is engaged and the
ここで、前述と同様に、筐体107と駆動フレーム105Aとの固定位置Xを支点として、駆動フレーム105A全体がピニオンの回転軸104aの傾きを相殺する方向(具体的には、駆動フレーム105Aの駆動モータ101の取付部を筐体107側から離間する方向)に傾こうとすることで、実質的にピニオンの回転軸104aは傾かない。
Here, in the same manner as described above, with the fixed position X between the
尚、本実施形態では駆動フレーム105Aにおける弾性変形を許容する方向が、歯車102、103の周方向となっている。このように、弾性変形を許容する方向は、歯車の周方向とすることが好ましい。これについて説明する。
In this embodiment, the direction allowing the elastic deformation in the
図5は図2で示した駆動装置の一部の正面図で、駆動ギア列(歯車102、103、ピニオン104)の様子を示している。図6は図5の駆動ギアのかみ合い近傍の拡大図である。図6に示すように、軸の位置はわずかに歯車の周方向に移動するが、各駆動ギア列の軸間距離への影響はほとんど出ない。このため、ピニオン104に荷重Fが加わった場合でも、駆動装置は所望の駆動性能を維持することができる。
FIG. 5 is a front view of a part of the drive device shown in FIG. 2 and shows the state of the drive gear train (the
駆動フレーム105Aの弾性変形を歯車102、103の周方向に許容する構成としては、駆動フレーム105Aの材質によって様々である。例えば駆動フレーム105Aのように、板金で支持部材を構成する場合は、図2のように、駆動フレーム105Aを曲げて筐体107から立ち上がった板金部分が、歯車102、103とピニオン104とがかみ合う接線と直交するように構成すればよい。
The configuration for allowing elastic deformation of the
(駆動フレーム105B)
前述の駆動フレーム105の一構成として、駆動フレーム105Bを使用する場合について説明する。図7は駆動フレーム105Bの斜視図、図8は駆動フレーム105Bの側断面図である。図7及び図8に示すように、駆動フレーム105Bは、筐体107に対してビス106a、106bによって固定される固定位置X以外の位置でも、筐体107に接触して弾性変形する箇所を設けた構成である。
(Drive
A case where the
駆動フレーム105Bは、歯車102及び歯車103がピニオン104とかみ合う位置の上方を周方向に覆うように、板状の金属部材を曲げて構成される。前述のように、駆動フレーム105Bも歯車102、103の周方向に弾性変形することが好ましいため、図7に示すように、駆動フレーム105Bを曲げて筐体107から立ち上がった2箇所の板金部分が、歯車102、103とピニオン104とがかみ合う接線と直交するように構成する。
The
駆動フレーム105Bには、板状部材を曲げた部分の2箇所に切欠部105aと切欠部105bとが形成される。具体的には、まず、駆動フレーム105Bが筐体107に固定される固定位置Xの近傍に、板状の駆動フレーム105Bの中央に切欠部105aが形成される。また、ピニオン104を挟んで固定位置Xと反対側で、駆動フレーム105Bが筐体107と当接する当接位置Yの近傍に、板状の駆動フレーム105Bの中央に切欠部105bが形成される。このため、駆動フレーム105Bの固定位置Xの近傍(図中a部)と当接位置Y近傍(図中b部)において、弾性変形がしやすい構成である。
The
また、筐体107側には切欠部107aが構成される。即ち、図7及び図8に示すように、当接位置Y近傍において駆動フレーム105Bが曲がり、駆動フレーム105Bが筐体107から立ち上がる部分に切欠部107aを設けることで、駆動フレーム105Bのb部が弾性変形した際に入り込むことが可能に構成されている。このように、切欠部107aがあることによって、駆動フレーム105Bが固定位置Xを支点として傾くように変形する時、その変形を許容する構成となる。
Further, a
次に、駆動フレーム105Bに負荷がかかった場合の動作について説明する。図8に示すように、モータ101のピニオン104に上方向の負荷Fが加わると、モータ101の取付部の剛性や、モータシャフト支持部におけるベアリング108a、108bとシャフトとの間隙により、ピニオンの回転軸104aは、駆動フレーム105Aの駆動モータ101の取付部を支点として上方に傾こうとする。ここで、前述と同様に、固定位置Xを支点として、駆動フレーム105B全体がピニオンの回転軸104aの傾きを相殺する方向に傾こうとすることで、実質的にピニオンの回転軸104aは傾かない。
Next, an operation when a load is applied to the
駆動フレーム105Bの構成においては、図8中の上下でモータ101を支持するため、駆動フレーム105Aの構成と比較して、モータ101取付部の初期位置精度をより確保しやすいという利点がある。
In the configuration of the
(駆動フレーム105C)
前述の駆動フレーム105の一構成として、駆動フレーム105Cを使用する場合について説明する。図9は駆動フレーム105C側断面図である。
(Drive
A case where the
図9に示すように、駆動フレーム105Cは、駆動フレーム105Cのビス106a、106bによる固定位置Xと反対側の端部(図中上方)において、筐体107と当接する当接位置Yを有する。そして、当接位置Yと筐体107との間に、振動減衰部材115を介在させた構成である。
As shown in FIG. 9, the
振動減衰部材115としては、減衰特性に優れた粘弾性体が望ましい。その理由は次の通りである。駆動ギア列を駆動すると、それを支持するフレーム105等も微小に振動して回転精度に影響を与えることがある。振動を減衰させる場合、当然ながら振動が大きい領域を制振するのが効率的だが、本構成では図中の当接位置Yの近傍が振動領域として特定しやすいため、この部分に減衰部材を取り付ける。これにより、歯車を含む駆動装置の振動を効果的に抑制することができる。
The
(駆動フレーム105D)
前述の駆動フレーム105の一構成として、駆動フレーム105Dを使用する場合について説明する。図10に示すように、駆動フレーム105Dは、その一部に樹脂成形部品を用いた構成で、板金フレームにおける曲げ精度の限界に対処したものである。
(Drive
A case where the
図中、aおよびb部が弾性変形する領域である。前記の例と同様に、上向きの負荷Fが加わると、駆動フレーム105Dのモータ101の取付部の剛性や、モータシャフト支持部におけるベアリング108a、108bとシャフトとの間隙により、ピニオンの回転軸104aは、駆動フレーム105Dの駆動モータ101の取付部を支点として上方に傾こうとする。
In the figure, the a and b portions are elastically deformed regions. Similarly to the above example, when an upward load F is applied, the
ここで、上記と同様な理由により、図10中2点鎖線にて示したように実質的にピニオンの回転軸104aは傾かない。この構成では、樹脂部品、即ち金型の作りこみにより、駆動フレーム105Dと筐体107との固定位置Xにおける取付面とモータ101の取付部の面との平行度を板金フレームより高精度にすることができる。
Here, for the same reason as described above, the
〔第2実施形態〕
第2実施形態は、駆動装置が有する中間歯車を支持する支持部材について説明する。前述した実施形態と同様の構成については、同符号を付し、説明を省略する。
[Second Embodiment]
2nd Embodiment demonstrates the supporting member which supports the intermediate gear which a drive device has. Constituent elements similar to those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図10は駆動装置が有する中間歯車の上断面図である。本実施形態の中間歯車は、回転方向が正方向(時計回り)、逆方向(反時計回り)と切り替わるものについて説明する。 FIG. 10 is a top sectional view of an intermediate gear included in the drive device. The intermediate gear of the present embodiment will be described in which the rotation direction is switched between the forward direction (clockwise) and the reverse direction (counterclockwise).
図11〜図13に示すように、本実施形態の駆動装置には、モータ101のピニオン104とかみ合う駆動伝達ギア109と、駆動伝達ギア109と同軸で駆動の入力側となる歯車112と、歯車112とかみ合う中間歯車110と、中間歯車110とかみ合い駆動の出力側となる歯車113とを有する。
As shown in FIGS. 11 to 13, the drive device of this embodiment includes a
図12及び図13に示すように、中間歯車110の回転軸111は、入力側の歯車112及び出力側の歯車113の反力の合力を受け、また回転方向が正逆切り替わることに応じて、下方向(図12)、あるいは上方向(図13)に力の向きが変化することがわかる。
As shown in FIGS. 12 and 13, the
図14〜図16は、中間歯車110の回転軸111が、図13で示すように上方向の力を受けているときの断面図である。いずれも(a)は駆動がかかっていない状態、(b)は駆動がかかり中間歯車の回転軸111に上向きの負荷Fがかかっている状態を示す。尚、図14及び図15は本実施形態と比較するための説明図であり、図16のみが本実施形態を表す図である。
14 to 16 are cross-sectional views when the
中間歯車の回転軸111の片側のみが筐体107によって直接支持される場合、図14に示すように、負荷Fによってθ1だけ上方に傾く。この傾きがアライメント不良となると、出力側の歯車113の回転軸に感光体ドラム1を付帯した場合、感光体ドラム1が所望の回転精度で回転しないことも考えられる。この場合、画像形成時におけるバンディングの発生の要因となったり、騒音を悪化させてしまう原因となる。
When only one side of the
この対策として、図15に示すように、板金フレーム114等により、中間歯車110の回転軸111の両側を支持するように補強するのが一般的である。これにより、θ1より軸の傾きを抑えることができるが、それでも板金フレーム114の剛性や、中間歯車110の回転軸111を筐体107に取り付ける部分の剛性により傾きθ2が残存してしまう。
As a countermeasure against this, as shown in FIG. 15, it is common to reinforce so that both sides of the
このため、本実施形態においては、図16に示すように、図14、図15で示す中間歯車110の回転軸111の端部111aとは反対側の回転軸111の端部111bを駆動フレーム105Eによって支持している。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 16, the
駆動フレーム105Eには、前述の実施形態と同様に、固定位置Xにおいて切欠部105aが形成されている。このため、駆動フレーム105Eの各部の変形が軸の傾きを相殺するようにフレーム形状を最適化する。こうして前述の実施形態の駆動フレーム105Aと同様の作用により、回転軸111の傾きを抑制することができる。本実施形態の駆動フレーム105Eの構成では、回転軸111の中心位置はδだけ周方向に移動するが、この値は0.1mm程度であるためほとんど問題とならない。
The
尚、本実施形態においての説明では、第1実施形態で記載した駆動フレーム105Aと同様の構成としているが、駆動フレーム105B〜105Dのいずれの構成を採用してよい。
In the description of the present embodiment, the configuration is the same as that of the
実施例を示して、前述の実施形態における駆動装置の別の観点からの利点を説明する。 図17は駆動ユニットの伝達特性を示したものである。横軸が周波数、縦軸が振動の伝達率、即ちゲインである。 An example is shown and the advantage from another viewpoint of the drive device in the above-mentioned embodiment is explained. FIG. 17 shows the transfer characteristics of the drive unit. The horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents vibration transmission rate, that is, gain.
一般的に、共振の領域では回転の入力精度に対して出力の精度が悪化し、その領域より低い周波数ではゲイン=1、即ち入力そのものを伝達し、共振より高い周波数ではゲイン<1、即ち精度が良化する傾向がある。尚、f1は駆動フレームの剛性の調整を行っていないときの駆動フレームの共振周波数、f2は駆動フレームの剛性の調整を行ったときの駆動フレームの共振周波数、fzは使用状態での駆動フレームの振動周波数である。 In general, in the resonance region, the output accuracy deteriorates with respect to the input accuracy of rotation. At a frequency lower than that region, gain = 1, that is, the input itself is transmitted, and at a frequency higher than resonance, gain <1, that is, accuracy. Tend to improve. F 1 is the resonance frequency of the drive frame when adjustment of the rigidity of the drive frame is not performed, f 2 is the resonance frequency of the drive frame when adjustment of the rigidity of the drive frame is performed, and f z is in the use state This is the vibration frequency of the drive frame.
図18は、感光体ドラム1を駆動する歯車102の回転速度ムラ特性を示したものである。横軸が周波数、縦軸が回転速度ムラである。感光体ドラム1を駆動する歯車102、即ち感光体ドラム1の回転速度ムラが悪化すると、画像でバンディングとして認識される。尚、fzは使用状態での駆動フレームの振動周波数である。
FIG. 18 shows the rotational speed unevenness characteristics of the
図17中の曲線Aは、ピニオン104又は中間歯車110を支持する駆動フレームの剛性の調整を行っていないものである。この場合、歯車かみ合い周波数が共振領域に含まれているため、回転速度ムラが悪化してしまい、図18中のaのような結果となる。
A curve A in FIG. 17 indicates that the rigidity of the drive frame that supports the
一方、図17の曲線Bは、駆動フレームの剛性の最適化を図ったものである。具体的には剛性を若干下げることにより共振領域を低周波数側にシフトした。この場合、歯車かみ合い周波数が共振領域より高周波側に外れた関係になるため、図18中のbのように0.5%以下となるように回転速度ムラが改善され、画像でバンディングとして認識されないレベルに抑えることができる。図18において、bをみると、aと比較して明白に改善されている。 On the other hand, a curve B in FIG. 17 is obtained by optimizing the rigidity of the drive frame. Specifically, the resonance region was shifted to the low frequency side by slightly reducing the rigidity. In this case, since the gear meshing frequency is deviated from the resonance region to the high frequency side, the rotational speed unevenness is improved to be 0.5% or less as indicated by b in FIG. 18, and is not recognized as banding in the image. Can be suppressed to the level. In FIG. 18, when b is seen, it is clearly improved as compared with a.
このような振動特性の調整は、一般的には歯車や回転軸の形状でなされ、各々の部品精度を確保するための部品形状の制約があるが、本構成では、駆動フレームの剛性の調整を行うのみで、駆動ユニットの振動特性を比較的容易に最適化することができる。 Such adjustment of vibration characteristics is generally made in the shape of gears and rotating shafts, and there are restrictions on the shape of parts to ensure the accuracy of each part. In this configuration, the rigidity of the drive frame is adjusted. The vibration characteristics of the drive unit can be optimized relatively easily only by performing.
〔他の実施形態〕
前述の実施形態においては、駆動フレーム105により支持される歯車に隣接する歯車として、感光体ドラムの回転軸に付帯する歯車としたが、画像形成装置内にある、回転するいかなる手段に対しても用いることができる。例えば、現像ローラ40、帯電装置2、クリーニング装置6等である。
[Other Embodiments]
In the above-described embodiment, the gear adjacent to the gear supported by the
F …負荷、
1 …感光体ドラム(像担持体)、100 …画像形成装置、
101 …駆動モータ(駆動手段)、
102 …歯車、103 …歯車、104 …ピニオン(歯車)、104a …回転軸、
105 …駆動フレーム(支持部材)、
105A …駆動フレーム(支持部材)、105B …駆動フレーム(支持部材)、
105C …駆動フレーム(支持部材)、105D …駆動フレーム(支持部材)、
105E …駆動フレーム(支持部材)、
105a …切欠部、105b …切欠部、
107 …筐体、
110 …中間歯車、111 …回転軸、112 …歯車、113 …歯車、
115 …振動減衰部材、
F: Load,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photosensitive drum (image carrier), 100 ... Image forming apparatus,
101 ... drive motor (drive means),
102 ... gear, 103 ... gear, 104 ... pinion (gear), 104a ... rotating shaft,
105… Drive frame (support member),
105A: Drive frame (support member), 105B: Drive frame (support member),
105C: Drive frame (support member), 105D: Drive frame (support member),
105E ... Drive frame (support member),
105a ... notch, 105b ... notch,
107… Case,
110 ... intermediate gear, 111 ... rotating shaft, 112 ... gear, 113 ... gear,
115 ... vibration damping member,
Claims (5)
前記歯車の回転軸を該歯車を挟んで装置筐体と反対側で支持する支持部材を有し、
前記歯車の回転軸が負荷により傾きを生じた場合、
前記支持部材は、装置筐体に固定される固定位置の近傍が変形することにより、該固定位置を支点として前記回転軸を傾かせることを特徴とする駆動装置。 In a driving device having a gear and a driving means for driving the gear,
A support member for supporting the rotation shaft of the gear on the opposite side of the device housing with the gear interposed therebetween;
When the rotation axis of the gear is tilted by a load,
The drive device according to claim 1, wherein the support member tilts the rotation shaft about the fixed position when the vicinity of the fixed position fixed to the apparatus housing is deformed.
前記歯車は、前記駆動手段のピニオンであることを特徴とする駆動装置。 The drive device according to claim 1,
The gear is a pinion of the driving means.
前記歯車は、前記駆動手段の駆動方向に応じて回転方向が切り替わる中間歯車であることを特徴とする駆動装置。 The drive device according to claim 1,
The drive device according to claim 1, wherein the gear is an intermediate gear whose rotation direction is switched according to a drive direction of the drive means.
前記支持部材は、前記固定位置と異なる位置において、前記支持部材と前記装置筐体との間に振動減衰部材を介在させることを特徴とする駆動装置。 The drive device according to claim 1,
The drive device according to claim 1, wherein a vibration damping member is interposed between the support member and the apparatus housing at a position different from the fixed position.
前記駆動装置は、請求項1乃至4のいずれかに記載の駆動装置であることを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus having an image carrier and a driving device for driving the image carrier,
5. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the driving apparatus is a driving apparatus according to claim 1.
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JP2008216674A (en) * | 2007-03-05 | 2008-09-18 | Fuji Xerox Co Ltd | Driving force transmitting device and image forming apparatus |
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