JP2007033895A - Photoreceptor drum drive transmission apparatus for electrophotographic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式の複写機、プリンター等で用いられる感光ドラムの駆動伝達装置に関する。 The present invention relates to a drive transmission device for a photosensitive drum used in an electrophotographic copying machine, a printer, or the like.
複写機に代表される電子写真装置においては、感光ドラム表面を一様に帯電し、画像露光により感光ドラム原稿像に対応する静電潜像を形成し、次いで該静電潜像を現像して感光ドラム表面にトナー像を形成し、このトナー像を感光ドラム表面から紙などの転写材上に転写し、転写されたトナー像を熱、圧力などにより定着させることによって、画像の形成が行われる。 In an electrophotographic apparatus typified by a copying machine, the surface of the photosensitive drum is uniformly charged, and an electrostatic latent image corresponding to the photosensitive drum original image is formed by image exposure, and then the electrostatic latent image is developed. A toner image is formed on the surface of the photosensitive drum, the toner image is transferred from the surface of the photosensitive drum onto a transfer material such as paper, and the transferred toner image is fixed by heat, pressure, or the like, thereby forming an image. .
上記のような電子写真装置において、印刷された画像の画質がしばしば問題になる。画像不良の現象や原因個所は複数あり、それぞれに対して対策が取られている。本提案は、感光ドラムの回転変動に起因するバンディング問題を対策する技術に関する提案である。バンディング問題とは、用紙の搬送方向と直交方向に略一定の間隔で発生するスジ状の濃度ムラであり、この発生原因は感光ドラムの回転が変動することにより、潜像工程で露光にムラが生じることによる。感光ドラムの回転変動の原因は主に、感光ドラムを回転駆動する駆動系のギアの噛合いで発生する伝達誤差である。 In the electrophotographic apparatus as described above, the quality of the printed image often becomes a problem. There are multiple image defect phenomena and causes, and countermeasures are taken for each. This proposal is related to a technique for dealing with the banding problem caused by the rotational fluctuation of the photosensitive drum. The banding problem is streaky density unevenness that occurs at a substantially constant interval in the direction perpendicular to the paper transport direction. This is caused by fluctuations in the exposure of the latent image process due to fluctuations in the rotation of the photosensitive drum. Depending on what happens. The cause of the rotational fluctuation of the photosensitive drum is mainly a transmission error caused by the meshing of the gear of the drive system that rotationally drives the photosensitive drum.
従来はギアの形状精度をよくしたり、ギアの歯幅を広くすることで噛合いで発生する回転伝達誤差を低減していた。 Conventionally, rotation transmission errors caused by meshing have been reduced by improving the shape accuracy of the gear or increasing the gear tooth width.
しかしながら、一般的に複写機やレーザービームプリンタ等の画像形成装置で用いられるプラスチック製の成型ギアの精度向上には限界がある。また、歯幅を広くすることで装置の小型化が阻害されるという欠点があった。本提案では、ギアの形状精度をよくすることなく、また、歯幅を広げることなくギアの噛合いで発生する回転伝達誤差を抑制し、バンディングレベルを改善する。 However, there is a limit in improving the accuracy of plastic molding gears generally used in image forming apparatuses such as copying machines and laser beam printers. Further, there is a drawback that the downsizing of the apparatus is hindered by widening the tooth width. In this proposal, the rotation transmission error generated by the meshing of the gear is suppressed without improving the gear shape accuracy and without increasing the tooth width, and the banding level is improved.
また、バンディング問題とは異なる画像不良の対策技術として先行文献特開2001-51523で転写ローラを駆動する経路にねじりコイルバネなどの弾性部材を介在させることで、転写ローラに過大な負荷トルクが加わった場合にも転写画像にゆがみを発生させないアイデアが示されているが、本提案とは転写部で生ずる画像不良を改善することを目的としている点が異なり、かつ、本提案が正常動作時の画像不良の改善を目的としているのに対して、先行文献では転写ローラに過大な負荷トルクが加わった場合に限定して効果が得られる機構である点が異なり、本提案による効果のほうに優位性がある。
電子写真装置の感光ドラムを駆動する駆動系において、ギアの噛み合いで発生した振動が感光ドラムに伝わり、感光ドラムが回転変動を起こすことにより、画像上にピッチムラが生ずるのを防止する駆動系を提供する。 In a drive system for driving a photosensitive drum of an electrophotographic apparatus, a drive system that prevents the occurrence of pitch unevenness on an image due to the vibration generated by the engagement of gears being transmitted to the photosensitive drum and causing the rotational fluctuation of the photosensitive drum is provided. To do.
本発明によれば、モーターで発生した回転力を駆動側及び従動側からなるギア対と回転軸を介して感光ドラムを回転駆動する電子写真装置の駆動装置において、前記従動側ギアの回転力が前記従動側ギアと前記回転軸の間に配置された弾性部材を介して前記回転軸に伝達されることを特徴とする電子写真装置の感光ドラム駆動伝達装置が提供される。 According to the present invention, in the driving device of an electrophotographic apparatus in which the rotational force generated by the motor is driven to rotate the photosensitive drum via the rotating shaft and the gear pair consisting of the driving side and the driven side, the rotational force of the driven side gear is A photosensitive drum drive transmission device of an electrophotographic apparatus is provided, wherein the photosensitive drum drive transmission device is transmitted to the rotation shaft via an elastic member disposed between the driven gear and the rotation shaft.
本構成によれば、感光ドラムを駆動するギアの歯型精度不良や負荷トルクによる歯の変形、ギア対のアライメント誤差等の原因でギアの噛合いにより画像形成中に常時発生している回転伝達誤差を、弾性部材により吸収減衰することにより感光ドラムの回転変動を低減し、バンディングレベルを改善する。また、上記の効果は、ギアの歯型精度の向上や歯幅拡大による装置の大型化をすることなく得られる。 According to this configuration, rotation transmission that is constantly generated during image formation due to gear meshing due to poor tooth shape accuracy of the gear driving the photosensitive drum, tooth deformation due to load torque, gear pair alignment error, etc. The error is absorbed and attenuated by the elastic member, thereby reducing the rotational fluctuation of the photosensitive drum and improving the banding level. In addition, the above-described effects can be obtained without increasing the gear tooth shape accuracy and enlarging the device by expanding the tooth width.
図3は本発明の感光ドラム駆動伝達装置を搭載する電子写真方式のカラー複写機である。以下、構成及び動作について説明する。 FIG. 3 shows an electrophotographic color copier equipped with the photosensitive drum drive transmission device of the present invention. The configuration and operation will be described below.
図3において、1Rは画像読み取り部で、原稿読み取り台に載置された原稿から画像データを読み取る。1Pは画像出力部で、画像読み取り部1R又は図示しない外部インタフェースを介して外部機器又はネットワーク等から入力される画像データに基づいて記録媒体(転写材P)上に画像形成を行う。
In FIG. 3, 1R denotes an image reading unit that reads image data from a document placed on a document reading table. An
画像出力部1Pは大別して、画像形成部10(4つのステーションa,b,c,dが並設されており、その構成は同一である)、給紙ユニット20,中間転写ユニット30,定着ユニット40及び不図示の制御ユニット(制御基板170,モータドライブ基板(不図示),外部インタフェース(不図示)等から成る)から構成される。
The
さらに、個々のユニットについて詳しく説明する。 Further, each unit will be described in detail.
画像形成部10は、以下に述べるような構成になっている。
The
11a,11b,11c,11dは各々画像担持体としての感光ドラムで、その中心で軸支され、矢印方向に回転駆動される。感光ドラム11a,11b,11c,11dの外周面に対向してその回転方向に1次帯電器12a,12b,12c,12d,レーザースキャナー装置13a,13b,13c,13d,現像装置14a,14b,14c,14dが配置されている。1次帯電器12a〜12dにおいて感光ドラム11a〜11dの表面に均一な帯電量の電荷を与える。
次いでレーザースキャナー装置13a〜13dにより、記録画像信号に応じて変調したレーザ光線を感光ドラム11a〜11d上に露光させることによって、そこに静電潜像を形成する。さらに、イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),ブラック(BK)といった4色の現像剤(トナー)をそれぞれ収納した現像装置14a〜14dによって上記静電潜像を顕像化する。
Next, the
顕像化された可視画像を中間転写体(中間転写ベルト31)に転写する。画像転写領域Ta,Tb,Tc,Tdの下流側では、クリーニング装置15a,15b,15c,15dにより転写材に転写されずに感光ドラム11a〜11d上に残されたトナーを掻き落としてドラム表面の清掃を行う。
The visualized visible image is transferred to an intermediate transfer member (intermediate transfer belt 31). On the downstream side of the image transfer areas Ta, Tb, Tc, and Td, the toner remaining on the
以上に示したプロセスにより、イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),ブラック(BK)各トナーによる画像形成が順次行われる。 Through the process described above, image formation is sequentially performed using yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (BK) toners.
給紙ユニット20は、記録材Pを収納するためのカセット21a,21bおよび手差しトレイ27、カセット内もしくは手差しトレイより記録材Pを一枚ずつ送り出すためのピックアップローラ22a,22bおよび26、各ピックアップローラから送り出された記録材Pをレジストローラまで搬送するための給紙ローラ対23及び給紙ガイド24、そして画像形成部の画像形成タイミングに合わせて記録材Pを2次転写領域Teへ送り出すためのレジストローラ25a,25bから成る。
The
以下、中間転写ユニット30について説明する。
Hereinafter, the
中間転写ベルト31は、中間転写ベルト31に駆動を伝達する駆動ローラ32、ばね(不図示)の付勢によって中間転写ベルト31に適度な張力を与えるテンションローラ33、ベルトを挟んで2次転写領域Teに対向する従動ローラ34に巻回される。これらのうち駆動ローラ32とテンションローラ33の間に1次転写平面Aが形成される。駆動ローラ32は金属ローラの表面に数mm厚のゴム(ウレタンまたはクロロプレン)をコーティングしてベルトとのスリップを防いでいる。駆動ローラ32はパルスモータ(不図示)によって回転駆動される。各感光ドラム11a〜11dと中間転写ベルト31が対向する1次転写領域Ta〜Tdには、中間転写ベルト31の裏に1次転写ブレード35a〜35dが配置されている。
The
従動ローラ34に対向して2次転写ローラ36が配置され、中間転写ベルト31とのニップによって2次転写領域Teを形成する。2次転写ローラ36は中間転写体に対して適度な圧力で加圧されている。また、中間転写ベルト31上、2次転写領域Teの下流には中間転写ベルト31の画像形成面をクリーニングするためのクリーニング装置50が配され、前記クリーニング装置50は、クリーナブレード51(材質としては、ポリウレタンゴムなどが用いられる)および廃トナーを収納する廃トナーボックス52から成る。
A
定着ユニット40は、内部にハロゲンヒータなどの熱源を備えた定着ローラ41aとそのローラに加圧される定着ローラ41b(この定着ローラ41bにも熱源を備える場合もある)、及び上記ローラ対のニップ部へ転写材Pを導くためのガイド43、また、上記ローラ対から排出されてきた転写材Pをさらに装置外部に導き出すための内排紙ローラ44、外排紙ローラ45などから成る。
The
制御ユニットは、上記各ユニット内の機構の動作を制御するための制御基板170や、モータドライブ基板(不図示)などから成る。
The control unit includes a
次に装置の動作に即して説明を加える。 Next, a description will be added in accordance with the operation of the apparatus.
画像形成動作開始信号が発せられると、まずピックアップローラ22aにより、カセット21aから転写材Pが一枚ずつ送り出される。そして給紙ローラ対23によって転写材Pが給紙ガイド24の間を案内されてレジストローラ25a,25bまで搬送される。その時レジストローラ25a,25bは停止されており、紙先端はニップ部に突き当たる。その後、画像形成部が画像の形成を開始するタイミングに合わせてレジストローラ25a,25bは回転を始める。この回転時期は、転写材Pと画像形成部より中間転写ベルト31上に1次転写されたトナー画像とが2次転写領域Teにおいてちょうど一致するようにそのタイミングが設定されている。
When an image forming operation start signal is issued, first, the transfer material P is sent out one by one from the
一方画像形成部では、画像形成動作開始信号が発せられると、前述したプロセスにより中間転写ベルト31の回転方向において一番上流にある感光ドラム11d上に形成されたトナー画像が、高電圧が印加された1次転写用帯電器35dによって1次転写領域Tdにおいて中間転写ベルト31に1次転写される。1次転写されたトナー像は次の1次転写領域Tcまで搬送される。そこでは各画像形成部間をトナー像が搬送される時間だけ遅延して画像形成が行われており、前画像の上にレジストを合わせて次のトナー像が転写される事になる。以下も同様の工程が繰り返され、結局4色のトナー像が中間転写ベルト31上において1次転写される。
On the other hand, in the image forming unit, when an image forming operation start signal is issued, a high voltage is applied to the toner image formed on the photosensitive drum 11d that is the most upstream in the rotation direction of the
その後記録材Pが2次転写領域Teに進入し、中間転写ベルト31に接触すると、記録材Pの通過タイミングに合わせて2次転写ローラ36に、高電圧を印加させる。そして前述したプロセスにより中間転写ベルト31上に形成された4色のトナー画像が記録材Pの表面に転写される。その後記録材Pは搬送ガイド43によって定着ローラニップ部まで正確に案内される。そして定着ローラ対41a、41bの熱及びニップの圧力によってトナー画像が記録材表面に定着される。その後、内外排紙ローラ44,45により搬送され、記録材Pは機外に排出される。
Thereafter, when the recording material P enters the secondary transfer region Te and contacts the
また単色画像を得る場合は、特定の画像形成部(例えば中間転写体の進行方向最下流に位置する画像形成部d)より中間転写体上に単色の可視画像が1次転写され、以下フルカラー画像を形成する場合と同様のプロセスを経て、単色画像を得る。 When obtaining a monochromatic image, a monochromatic visible image is primarily transferred onto the intermediate transfer member from a specific image forming unit (for example, the image forming unit d located at the most downstream in the traveling direction of the intermediate transfer member). A monochromatic image is obtained through the same process as that for forming the image.
図1は本発明の特徴的な構成である感光ドラム駆動部を上方から見た断面図であり、図2は主要部品のみ抽出した斜視図である。前側板71と後側板72の間にSUS製φ8径のドラム軸80が渡され、両端を軸受73,74で回転自在に支持されている。感光ドラム11aはドラム軸80に装着され、ナット81により回り止めピン82に押し付けられることでスラスト方向の位置決めと回転方向の回り止めを行っている。感光ドラムを回転駆動するステッピングモータ91は亜鉛めっき鋼板製の駆動フレーム90にビス止めされている。モーター出力軸には駆動側ギア92が彫られており、従動側ギア93と所定のバクラッシュで噛み合っている。噛合い率をよくするためにギアの歯型はネジレ角20°のハスバギアを採用している。従動側ギア93は基本肉厚1.5mmのポリアセタール製の成型ギアであり、中心部にボールベアリング94が圧入されている。従動ギアの歯形精度は、複写機等でドラム駆動系に用いるギアの精度として一般的なJGMA2級が与えられている。ボールベアリング94はドラム軸80に嵌合し、Eリング2個95によりスラスト方向に位置決めされる。従動側ギア93の肉抜きされた円板部にはφ3.2径の円柱形状の小突起93aが一体成型されており、前記円柱の径より少し小さいφ3系の内径をもつ円筒形状のシリコンゴム製の弾性部材96が装着されている。シリコンゴムの硬度はショアA70であり、弾性部材96は自身の弾性力により小突起93aに保持され脱落することはない。亜鉛めっき鋼板製のレバー板97の一端は、ドラム軸80の端部に一体的にネジで固定され、もう一端は従動側ギアの回転方向と直交する向きにコの字に折り曲げられ、同方向の面でゴム96の外周面を挟み込んでいる。上記構成により、モーターで発生した駆動力は、駆動側ギア92から従動側ギア93へ伝わり、弾性部材96を介してレバー部材97がドラム軸80を回すことで感光ドラムが回転する。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a photosensitive drum driving unit, which is a characteristic configuration of the present invention, as viewed from above, and FIG. 2 is a perspective view in which only main components are extracted. A SUS φ8
駆動側ギアと従動側ギアの噛合い部では、ギアの歯型精度不足や負荷トルクによる歯の変形、部品精度の不足によるギア同士のアライメントズレ等により、上記本提案構成でも図8に示す従来構成でも、伝達誤差が発生する。本実施例と従来例が同じ歯型精度を持ち、同じアライメントで組み立てられ同じ負荷トルクで使用された場合、従動ギアの回転変動レベルは同じであると考えられる。従来例では従動側ギアとドラム軸が直結であるため、従動側ギアの回転変動レベルがそのままドラム軸と感光ドラムの回転変動レベルとなるが、本提案の系では、従動側ギアの回転変動を弾性部材が緩衝することにより減衰され、ドラム軸及び感光ドラムの変動レベルは小さくなる。 In the meshing part of the drive side gear and the driven side gear, the conventional configuration shown in FIG. 8 is also shown in FIG. 8 due to insufficient gear tooth shape accuracy, tooth deformation due to load torque, misalignment of gears due to insufficient component accuracy, etc. Even in the configuration, a transmission error occurs. When this embodiment and the conventional example have the same tooth pattern accuracy, are assembled with the same alignment and are used with the same load torque, it is considered that the rotational fluctuation level of the driven gear is the same. In the conventional example, since the driven gear and the drum shaft are directly connected, the rotational fluctuation level of the driven gear is directly the rotational fluctuation level of the drum shaft and the photosensitive drum. However, in the proposed system, the rotational fluctuation of the driven gear is reduced. The elastic member is damped by buffering, and the fluctuation level of the drum shaft and the photosensitive drum is reduced.
次に、本実施形と従来形による実験結果を示す。 Next, experimental results of this embodiment and the conventional type will be shown.
図4、5は実機において画像印刷中のドラム軸の回転変動をロータリーエンコーダにより測定し、FFT解析により周波数分析したグラフである。本実験でのギアの噛合い周波数は200Hzであるので、両者の200Hz付近の回転変動を比較すると、従来形に比べて本実施形はドラム軸の回転変動が大幅に改善していることが分かる。 4 and 5 are graphs obtained by measuring the rotational fluctuation of the drum shaft during image printing in an actual machine using a rotary encoder and analyzing the frequency by FFT analysis. Since the gear meshing frequency in this experiment is 200 Hz, comparing the rotational fluctuations near 200 Hz, it can be seen that the rotational fluctuations of the drum shaft are greatly improved compared to the conventional type. .
また、図6、7は実機で印刷した画像サンプルの濃度ムラを測定し、FFT解析により周波数分析したグラフである。ギアの噛合い周波数である200Hz付近では従来形が明確なピークをもつのに対し、本実施形ではピークが無く、実画像でもバンディングレベルが改善している。 6 and 7 are graphs obtained by measuring density unevenness of an image sample printed with an actual machine and performing frequency analysis by FFT analysis. In the vicinity of the gear meshing frequency of 200 Hz, the conventional type has a clear peak, whereas in this embodiment, there is no peak and the banding level is improved even in the actual image.
すなわち、本提案によれば高精度な歯型形状を持つギアや歯幅の広いギアを使うことなく、ギアの噛合い部で生ずる回転変動を従動側ギアに取り付けた弾性部材により減衰することで、ドラム軸および感光ドラム上での回転変動を抑えることが可能となり、ドラムの回転変動に起因するバンディングレベルを低減することができる。 That is, according to the present proposal, without using a gear having a high-precision tooth shape or a gear having a wide tooth width, the rotational fluctuation generated at the meshing portion of the gear is attenuated by the elastic member attached to the driven gear. Further, it is possible to suppress the rotational fluctuation on the drum shaft and the photosensitive drum, and it is possible to reduce the banding level caused by the rotational fluctuation of the drum.
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JP2014089483A (en) * | 2014-02-20 | 2014-05-15 | Canon Inc | Image forming apparatus |
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