JP2006098921A

JP2006098921A - 画像形成装置の感光ドラム

Info

Publication number: JP2006098921A
Application number: JP2004286851A
Authority: JP
Inventors: Atsuo Mori; 厚夫森
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2006-04-13

Abstract

【課題】感光ドラムの回転ムラを抑え、画像に周期的なムラが生じてしまうことを防止することを目的とする。
【解決手段】露光プロセスにレーザーを採用した電子写真プロセスによる画像形成装置に於いて、感光ドラムの内部に、感光ドラムと一体に、少なくとも一つ以上の減衰効果付加の為の部材が取り付けられており、そしてその減衰部材は、回転方向の減衰係数を効率的に大きくする様に取り付けられている事を特徴とする感光ドラム。
【選択図】図１

Description

本発明は電子写真プロセスを用いて画像を形成する装置の感光ドラムに関するものである。

公知のレーザ・ビーム・プリンタ（以下ＬＢＰと略す）を例に挙げて説明する。図３１は本発明に対する従来例を示すＬＢＰの断面図である。給紙カセット３１０１に収納されている転写材Ｐは、給紙ローラ３１０２によって給紙され、搬送ローラ３１０３によって搬送される。そして転写材Ｐは感光ドラム３１０４と同期して搬送され、感光ドラム３１０４上のトナー像が転写ローラ３１０５により転写材Ｐに転写され、定着器３１０６によりトナー像が紙Ｐに定着された後、定着排紙ローラ３１０７により排紙トレイ１０９に排出される様になっている。一方、レーザ・ビーム・スキャナ・ユニット３１１０により感光ドラム３１０４上に潜像が形成され、現像器が供給するトナーにより、潜像はトナー像となる。尚、３１１１は感光ドラム上を一様に帯電する帯電ローラである。図９は、ＬＢＰの感光ドラム、及び駆動ユニットを示している。モータ３２０１が生じた駆動力は、ギア３２０２からギア３２０３を介して感光ドラム３１０４に伝達され、感光ドラム３１０４は転写材Ｐと同期して回転する。更に、動力は、感光ドラムに装着されているギア３２０４、転写ローラ３１０５に装着されているギア３２０５を介して転写ローラ３１０５を回転させ、転写ローラ３１０５は、転写材Ｐと同期して回転する。この回転エネルギーが伝達されている機構の中で、モータ３２０１の回転数が、ある回転数になると、感光ドラム３１０４の回転ムラが大きくなり、その回転数がその機器としての設定値であると、結果として画像に周期的なムラが生じてしまう、という問題が生じていた。

近年のプリンタ製品開発においては機能部品やパーツ、金型代がかかる大型成型部品、高精度部品を複数の製品、たとえばプリント速度を変更した製品に対して共通で用いるすなわち部品流用が行われている。感光ドラムを例に挙げて説明する。まず、感光ドラムの振動的挙動が画像に悪影響を与えない様な、機構的に最適な感光ドラムを設計し、それを組み込んだ製品Aが出来上がる。その次世代の製品として、全く同様の機構を有する感光ドラムを適用して、製品Aよりプリントスピードが速い製品Bを開発しようとした場合、感光ドラムが回転方向に振動してしまい、画像に悪影響が出てしまう、という問題が生ずる事がある。これは製品Bの場合、ギアの噛み合い周波数、モータのコギング、或いはその他の振動源の振動エネルギーの周波数と、感光ドラムの回転方向の固有振動数（ねじり振動）が近接、或いは一致している事が原因であり、製品Aではこの問題は起こらない。両端にモーメントを有する加えられる軸のねじり振動の固有振動数は、一般に次式で求められる。

K：ねじりバネ定数(kg・cm/rad)、I_p：軸の曲断面２次モーメント(cm²)、J_p：質量慣性モーメント(kg・cm・s²)、G：軸のせん断弾性係数(kg/cm²)、l：両端のモーメントの重心間の距離
上記製品Bに於いて生ずる現象に対する対策として、従来は部品（この場合は感光ドラム）を新規に設計する、あるいはダンパを設ける等の対策で解決していた。しかし、この様に異なった機構部品を新規に作成すると、金型作成、製造工程の変更等により、製造コストを引き上げる事となる。特に、重要な機能部品、高精度な部品に於いては、コストアップにつながるだけでなく、製品品質に与える影響も大きい。

上記の問題を解決する為に、本出願にかかる発明は、画像形成装置に、機械的なねじり方向の振動を減衰させる為の減衰材取り付け装置を、感光ドラム内に取り付けた事を特徴とする。

上記構成に於いて、電子写真方式を用いた画像形成装置の感光ドラム内に減衰材取り付け装置を取り付け、それに減衰材を取り付けた場合、画像形成装置の感光ドラムの、機械的なねじり方向の振動伝達関数が、減衰材の個数、形状に応じて変化する。その変化の度合いを、ギアの噛み合い、駆動モータのコギング等の画像形成装置の振動源の周波数に応じて調整するものである。

上記構成を採る事により、１種類の機構部品を、異なった転写材搬送速度の画像形成装置の感光ドラムに渡って使用しても、低振動、そして低騒音、更には画像の乱れが少ない画像形成装置を実現出来る。

更に、次の様な作用がある。

１．付加する減衰材の形状を共通化し、装着する個数のみを変化させる事で、ねじり方向の振動伝達関数を調節すると、付加する減衰材の製造用の金型は一種類だけで足り、多量生産によるコストダウンが可能である。

２．付加する減衰材の形状を共通化し、異なるプリントスピードに対し、減衰材の個数のみ変化させると、異なる製品の感光ドラムが、同一の製造工程に於いて部品の装着個数のみを変更するだけで生産する事が出来る。

以上説明したように、本発明によれば、画像形成装置に機械的なねじり方向の振動の伝達関数の減衰係数を増大させる為の減衰材取り付け装置を、感光ドラム内に取り付ける事により、感光ドラムのねじり方向の振動変位伝達関数を自在にコントロールする事が出来る。

画像形成装置の感光ドラムは、製造精度がそのまま画像品質に現れる為、高精度が要求される。その為、製造コストは高価である。また、感光ドラムのローラ部は、単純な円筒型である為、ねじり振動が発生し易い。

感光ドラムのメカニカルな構造を設計する場合、感光ドラムに伝達される振動エネルギーの周波数と、感光ドラムその他の振動的な固有振動数を、周波数的に充分に離しておく必要がある。伝達される振動的なエネルギーの周波数と、部品の固有振動数が一致、若しくは近接していると、著しい振動が生じ、画像品質の悪化、並びに騒音の増大につながる。

異なるプリント速度の画像形成装置に、同一の感光ドラムを用いる場合、各プリント速度に応じてモータ等の回転数、ギアの噛み合い周波数等が異なるが、これら励振源の周波数のエネルギーが、感光ドラムのねじり方向の振動伝達関数により、増幅されない様に工夫しておく必要がある。

本発明によれば、感光ドラムは同一のものを用い、両端にあるギアに同心に付加する減衰材の個数、形状、肉厚を変化させる事で、容易に振動の伝達関数を調節する事が可能である。また、新製品の開発に於いて、製品計画の追加やプリント速度の変更が生じても、新たに感光ドラムを設計する事無く、上記の手段により対応が可能である。また、高精度が要求される感光ドラムの形状は同一で、単純な形状の質量部材を付加する事により固有振動数を変化させる手法なので、シミュレーションが容易、かつ高精度で実施する事が可能でもある。これにより、開発期間の短縮、開発コストの低減という効果が生ずる。更に、多機種間に於いて共通部品を流用する事が出来るので、生産コストの低減という効果が生ずる。

（第１の実施例）
図１〜４を用いて、第一の実施例を説明する。図１は本発明を用いた、画像形成装置の感光ドラムの斜視図である。１０１は、感光ドラムのローラ部、１０２は駆動側ギア、１０３は駆動側付加減衰材、１０４は従動側ギア、１０５は従動側付加減衰材である。

駆動側ギア１０２と駆動側付加減衰材１０３はシャフト１０６を介して固着が可能であり、従動側ギア１０４と従動側付加減衰材１０５は、シャフト１０７を介して固着が可能である。また、駆動側ギア１０２と従動側ギア１０４は、感光ドラムのローラ部１０１にそれぞれ固着されている。

図２はシャフト１０６、シャフト１０７いずれにも付加減衰材が付加されていない場合に於ける、感光ドラムのねじり方向に於ける振動変位伝達関数である。

図２に於いて、製品Aに於ける駆動側ギア１０２の噛み合い周波数をωA、図１の場合に於けるねじり方向の固有振動数をω１とする。この場合、ωAはω１よりかなり低周波数帯域に存在し、この振動変位伝達関数によって、駆動側ギア１０２の噛み合いによって生ずる振動は増幅されず、結果として製品Aによって出力される転写材上の画像は、外乱の少ないものとなる。

しかし、製品Aとメカニカルな構成を同じくして、プリントスピードを上げた製品Ｂ１を作成しようとした場合、図２に於いて製品Ｂのギアの噛み合い周波数はωＢとなり、感光ドラムのねじり方向の固有振動数ω１と非常に近接な周波数帯域に存在する事となる。その結果として、駆動側ギア１０２によって励起される振動は、感光ドラムが持つねじり方向の固有振動数ωＢの振動モードにより大きく増幅されてしまい、結果として製品Ｂ１によって出力される転写材上の画像は、外乱が目立つものとなってしまい、製品Ｂ１の画像品質は著しく低いものとなってしまう。

そこで、図３の様に、駆動側ギア１０２のみに、駆動側付加減衰材１０３を、シャフト１０６を介して装着する事により、感光ドラムのねじり方向の振動変位伝達関数は、図４の様に変化する。

感光ドラムのねじり方向の固有振動数がω１のピークの高さは、大幅に低減されており、製品Ｂ２の感光ドラムに装着されている駆動側ギア１０２の噛み合い周波数においても振動は大きく増幅されておらず、製品Ｂ２の感光ドラムに装着されている駆動側ギア１０２に起因する振動エネルギーは、ω２が固有振動数である、ねじり方向の振動モードによって増幅される事は無くなり、製品Ｂ２による転写材上の画像の画像品質は良好なレベルとなる。

以上記した様に、本発明を用いる事により画像形成装置のプリントスピードが異なる場合に於いても、高精度が要求される感光ドラムのローラ部、ギア等を複数の製品に渡って使用する事が出来る。感光ドラムのローラ部の精度は、電子写真方式の画像形成装置の印字品質を大きく左右するパラメータであり、従って製造に要するコストも大きく、この高機能、高価格の製品を複数の製品に渡って使用出来るメリットは非常に大きい。また、回転動力を伝達するギアに関しても、この精度により回転精度が大きく左右され、当然高精度が要求され、金型を製作する為に費やす費用は非常に大きいものである。この部品を複数の製品に渡って使用する事が出来るメリットは、非常に大きい。

また、実施例で採用した構成は、共通部品を使用した上で減衰付加部材を取り付ける、という単純な構成でありながら、振動を低減し、高画質、高性能な画像形成装置を実現出来る。

（第２の実施例）
図５〜７を用いて第２の実施例を説明する。図５は、本発明を用いた、感光ドラムの断面図である。５０１は感光ドラムのローラ部、５０２は駆動側ギア、５０６はシャフト、５０３は駆動側付加減衰材、５０４は減衰拘束材、５０７は従動側ギア、５０８は従動側付加減衰材、５０９は減衰拘束材、５１０はシャフトである
図６は駆動側付加減衰材５０３、減衰拘束材５０４、従動側付加減衰材５０８、減衰拘束材５０９を取り付けない状態に於ける感光ドラムのねじり方向の振動変位伝達関数である。図７に駆動側付加減衰材５０３、減衰拘束材５０４、従動側付加減衰材５０８、減衰拘束材５０９を取り付けない状態に於ける感光ドラムのねじり方向の振動変位伝達関数を示す。

本構成は、本発明の実施例１に示した構成よりも、更にねじり方向の振動低減に効果があり、製品としての振動に対する低減要求が高い場合には、非常に効果的である。

この様に、図５に示す様な構成を採る事により、図．７に示す様に、ねじり方向の固有振動数に於いても、励振する振動エネルギーが、振動的な伝達関数によって増幅される事はなく、結果的に画像の乱れが少ない、高画質、高性能な画像形成装置を実現出来る。

本発明の第一の実施例である、感光ドラムの分解斜視図である。本発明の第一実施例である感光ドラムの、ねじり方向の振動変位伝達関数のボード線図である。本発明の第一実施例である、感光ドラムの断面図である。本発明の第一実施例である感光ドラムの、ねじり方向の振動変位伝達関数のボード線図である。本発明の第二の実施例である、感光ドラムの断面図である。本発明の第二の実施例である、感光ドラムの感光ドラムの、ねじり方向の振動変位伝達関数のボード線図である。本発明の第二の実施例である、感光ドラムの感光ドラムの、ねじり方向の振動変位伝達関数のボード線図である。本発明の従来例を示す、電子写真方式を採用した画像形成装置の断面図である。本発明の従来例を示す、感光ドラム、及び駆動ユニットの斜視図である。

符号の説明

１０１感光ドラムのローラ部
１０２駆動側ギア
１０３付加減衰材
１０４従動側ギア
１０５付加減衰材
１０６シャフト
１０７シャフト
１０８感光ドラム
５０１減衰拘束材
５０２減衰材
５０３駆動側付加減衰材
５０４減衰拘束材
５０８従動側付加減衰材
５０９減衰拘束材

Claims

露光プロセスにレーザーを採用した電子写真プロセスによる画像形成装置に於いて、感光ドラムの内部に、感光ドラムと一体に、少なくとも一つ以上の減衰効果付加の為の部材が取り付けられており、そしてその減衰部材は、回転方向の減衰係数を効率的に大きくする様に取り付けられている事を特徴とする感光ドラム。
露光プロセスにレーザーを採用した電子写真プロセスによる画像形成装置に於いて、感光ドラムの内部に、感光ドラムと一体に、少なくとも一つ以上の減衰効果付加の為の部材が取り付けられており、そしてその減衰部材は、回転方向の減衰係数を効率的に大きくする様に取り付けられており、そしてその減衰部材には減衰効果を増加させる為の質量が具備されている事を特徴とする感光ドラム。