JP2011112138A - 金属製ベルト駆動機構及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度回転による高画質な画像を提供することができ、金属製ベルトを用いた駆動機構でありながら、駆動源から出力部までが電気的に接続されてしまうことを防止し得て、感光体ドラム等の作像部への電気的ノイズによる悪影響を抑制することができる金属製ベルト駆動機構及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】駆動モータ３０の出力軸３１と、駆動プーリとしての出力軸３１に離間して被駆動部（感光体ドラム）を回転駆動する入力軸としての回転軸２５に設けられた従動プーリ３２と、出力軸３１と従動プーリ３２との間に循環走行自在に張架された無端状の金属製ベルト３３と、を備え、従動プーリ３２を絶縁性部材からなる軸受けを介して回転軸２５に固定又は絶縁性部材から形成することによって、出力軸３１と回転軸２５との間を電気的に絶縁状態にする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複写機・プリンタ・ファクシミリ或いはこれらを機能的に備えた複合機等の画像形成装置に搭載され、駆動モータの出力軸に設けられた駆動プーリと、該駆動プーリと離間して被駆動部を回転駆動する入力軸に設けられた従動プーリと、前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に循環走行自在に張架された無端状の金属製ベルトと、を備えた作像部に用いられる金属製ベルト駆動機構及び該金属製ベルト駆動機構を備えた画像形成装置に関する。

従来から、複写機・プリンタ・ファクシミリ或いはこれらを機能的に備えた複合機等の画像形成装置にあっては、特に、カラー機における高速化や画質向上化に伴い、作像部の駆動系における回転速度ムラ低減の要求が増加傾向にある。

特に、駆動モータの出力を被駆動部としての感光体ドラムに伝達する動力伝達方式にギヤの噛み合いによるギヤ方式を採用した場合、ギヤの回転ムラは画像上に現れ易いことが知られている（例えば、特許文献１参照）。

そこで、動力伝達方式にギヤの噛み合いを使用せず、金属の摺動により駆動を伝達するトラクション減速機構が採用されるようになっている。

このトラクション減速機構は、高精度の切削部材を多数使用するため、部品コストが高騰してしまうという問題が生じていた。

また、ギヤの噛み合いが発生しない減速機構としては、平ベルトの摺動を利用したベルト減速機構などが挙げられるが、このベルト減速機構においては、駆動プーリと従動プーリとの間の平行度不良などに起因するベルトの蛇行が常に問題となっている。

このような、ベルトの蛇行防止対策としては、駆動プーリ又は従動プーリにリブを設けるなどの方法も考えられるが、今度はプーリ端部での擦れによるベルト破損といった悪影響や擦れに伴う異音の発生が懸念される。

そこで、リブの端部に弾性部材を設け、その弾性力によってベルト破損や擦れに伴う異音の発生を抑制することが考えられている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−２９３７４７号公報 特開２００４−１００８５４号公報

しかしながら、上述したように、プーリを用いた減速機構においては、ギヤ方式と違ってプーリ形状の精度により減速比が連続的に変化してしまうため、プーリには加工精度の良い金属切削物が用いられることが多かったが、これにより駆動源から出力部までが電気的に接続されてしまい、感光体ドラム等の作像部への電気的ノイズによる悪影響を及ぼす虞があるという問題が生じていた。

尚、リブの端部に弾性部材を設けた金属製ベルト減速機構にあっては、ベルト破損や異音の発生は抑制することができるものの、依然としてリブとベルトとの間の擦れは発生しているため、この擦れによる振動がベルト減速機構のメリットである回転ムラの抑制に対して不利に働くという問題も依然として残っている。

そこで、本発明は、高精度回転による高画質な画像を提供することができ、金属製ベルトを用いた駆動機構でありながら、駆動源から出力部までが電気的に接続されてしまうことを防止し得て、感光体ドラム等の作像部への電気的ノイズによる悪影響を抑制することができる金属製ベルト駆動機構を提供することを目的とする。

また、本発明は、プーリの外周面をクラウン形状とすることにより、各プーリ間の平行度不良に伴う金属製ベルトの脱落を防止することができるうえ、各構成部品の部材バラツキに伴う金属製ベルトの張架位置での速度の変化を各構成部品に部材バラツキがないとした場合の速度となるように補正することができる金属製ベルト駆動機構及び該金属製ベルト駆動機構を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明の金属製ベルト駆動機構は、駆動モータの出力軸に設けられた駆動プーリと、該駆動プーリと離間して被駆動部を回転駆動する入力軸に設けられた従動プーリと、前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に循環走行自在に張架された無端状の金属製ベルトと、を備えた金属製ベルト駆動機構において、前記プーリの少なくとも何れか一方を、絶縁性部材からなる軸受けを介して前記軸に固定又は絶縁性部材から形成することによって、前記出力軸と前記入力軸との間を電気的に絶縁状態にすることを特徴とする。

本発明の金属製ベルト駆動機構によれば、金属製ベルトを用いた駆動機構でありながら、駆動源から出力部までが電気的に接続されてしまうことを防止し得て、感光体ドラム等の作像部への電気的ノイズによる悪影響を抑制することができる。

また、請求項２に記載の金属製ベルト駆動機構は、前記駆動プーリ又は前記従動プーリの外周面はクラウン形状に形成されていると共に、前記入力軸の回転速度を検知する速度検知部と、該速度検知部の検知結果に応じて前記各構成部品の部材バラツキに伴う前記金属製ベルトの張架位置での速度の変化を前記各構成部品に部材バラツキがないとした場合の速度となるように前記駆動モータの出力で補正する補正部と、を備えていることを特徴とする。

請求項２に記載の金属製ベルト駆動機構によれば、プーリの外周面をクラウン形状とすることにより、各プーリ間の平行度不良に伴う金属製ベルトの脱落を防止することができるうえ、各構成部品の部材バラツキに伴う金属製ベルトの張架位置での速度の変化を各構成部品に部材バラツキがないとした場合の速度となるように補正することができる。

さらに、請求項３に記載の画像形成装置は、前記金属製ベルト駆動機構を作像部に用いることを特徴とする。

請求項３に記載の画像形成装置によれば、駆動源から出力部までが電気的に接続されてしまうことを防止することができ、作像部への電気的ノイズによる悪影響を抑制することができる。

本発明の金属製ベルト駆動機構は、高精度回転による高画質な画像を提供することができ、金属製ベルトを用いた駆動機構でありながら、駆動源から出力部までが電気的に接続されてしまうことを防止し得て、感光体ドラム等の作像部への電気的ノイズによる悪影響を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る金属製ベルト駆動機構を搭載した画像形成装置の説明図である。 本発明の一実施形態の金属製ベルト駆動機構を示す要部の断面図である。 本発明の一実施形態の金属製ベルト駆動機構を示す要部の斜視図である。 本発明の一実施形態の金属製ベルト駆動機構を示す要部の正面図である。 本発明の一実施形態の金属製ベルト駆動機構に適用される従動プーリの拡大断面図である。

次に、本発明の一実施形態に係る金属製ベルト駆動機構について、図面を参照して説明する。尚、以下に示す実施例は本発明の金属製ベルト駆動機構における好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。

図１は本発明の一実施形態に係る金属製ベルト駆動機構を搭載した画像形成装置の説明図、図２は本発明の一実施形態の金属製ベルト駆動機構を示す要部の断面図、図３は本発明の一実施形態の金属製ベルト駆動機構を示す要部の斜視図、図４は本発明の一実施形態の金属製ベルト駆動機構を示す要部の正面図、図５は本発明の一実施形態の金属製ベルト駆動機構に適用される従動プーリの拡大断面図である。

（カラープリンタ１の全体構成）
図１において、本発明の一実施形態に係る金属製ベルト駆動機構を搭載した画像形成装置としてのカラープリンタ１は、プリンタ本体２の一面（例えば、正面）から引き出し可能な給紙カセット３と、プリンタ本体２の一面に起倒可能に設けられた手差し給紙トレイ４と、給紙カセット３又は手差し給紙トレイ４にセットされた転写紙（図示せず）を搬送する搬送経路５と、搬送経路５の上流端を構成する給紙ユニット部６と、搬送経路５の中途部に配置された二次転写ローラ７と、二次転写ローラ７と協働して転写紙の表面にトナー転写像を形成する無端ベルト状の中間転写ベルト８と、中間転写ベルト８の表面に必要に応じた各色（例えば、イエロー（Ｙ）・マゼンダ（Ｍ）・シアン（Ｃ）・ブラック（Ｋ））のトナーをトナー像として転写する複数の画像形成部９と、搬送経路５の終端寄りに配置されて転写紙の表面に形成されたトナー転写像を定着させる定着ユニット１０と、定着後の転写紙を搬送経路５の下流端からプリンタ本体２の排紙トレイ部１１へと排出する排出部１２とを備えている。

中間転写ベルト８は、像担持体としての機能を具備しており、層構成に少なくとも一層の弾性層を用いた弾性中間転写ベルトが採用され、駆動ローラ１３、従動ローラ（テンションローラ）１４、加圧ローラ１５の間で回動移動（図示矢印参照）する。

加圧ローラ１５は中間転写ベルト８を挟んで二次転写ローラ７と対向配置されており、二次転写ローラ７に転写バイアスを印加することによって搬送経路５に搬送された転写紙の表面にトナー像を転写してトナー転写像を形成する。

（画像形成部９の構成）
画像形成部９は、本実施の形態では中間転写ベルト８の回動移動方向に沿ってタンデム方式で４ヶ所に配置され、実質的に同一構成のものが配置されている。また、画像形成部９は、各色のトナーを収納したトナーコンテナ１６と、トナーコンテナ１６に収納したトナーを供給する供給部１７と、表面に供給部１７からトナーが供給されるドラム状の静電潜像担持体としての感光体ドラム１８と、中間転写ベルト８を挟んで感光体ドラム１８に対向配置された転写ローラ１９と、感光体ドラム１８の表面に付着した残存トナー等を除去するクリーニングデバイス２０と、感光体ドラム１８の電荷を除去する除電デバイス２１と、感光体ドラム１８の表面を帯電する帯電デバイス２２と、感光体ドラム１８の表面に所定の静電潜像を形成する露光デバイス２３と、を備えている。

尚、各画像形成部９は、本実施の形態では、中間転写ベルト８の回動移動方向に沿ってマゼンダ用の画像形成部９（Ｍ）、シアン用の画像形成部９（Ｃ）、イエロー用の画像形成部９（Ｙ）の順で配置され、図示右側の端部にブラック用の画像形成部９（Ｋ）が配置されている。

（画像形成処理）
このような構成のカラープリンタ１においては、図示を略すパーソナルコンピュータ等から印刷データが出力されると、帯電デバイス２２によって感光体ドラム１８の表面が帯電された後（帯電工程）、露光デバイス２３によって感光体ドラム１８の表面が露光されて静電潜像が形成される（露光工程）。

一方、供給部１７においては、二成分現像剤のトナーのみを飛翔させ、感光体ドラム１８の静電潜像にトナーを付着させて静電潜像をトナー像として現像した後（現像工程）、そのトナー像を転写ローラ１９によって感光体ドラム１８から中間転写ベルト８へと一次転写する（一次転写工程）。

次に、中間転写ベルト８に一次転写されたトナー像は、中間転写ベルト８の回動移動によって二次転写ローラ７へと搬送され、この二次転写ローラ７に印加された転写バイアスによって転写紙へと転写される（二次転写工程）。

尚、二次転写ローラ７によってトナー像を二次転写した後の中間転写ベルト８の表面に残存したトナー等は、二次転写ローラ７よりも回動移動方向下流側に配置されたクリーニングデバイス２４によって除去される。

（感光体ドラム１８の駆動機構の構成）
一方、感光体ドラム１８は、図２に示すように、その回転軸２５の一端側が作像駆動機構部２６を貫通して金属製ベルト駆動機構部２７に連結され、回転軸２５の他端側がドラムアース部２８に回転可能に軸支されている。尚、作像駆動機構部２６は、金属製ベルト駆動機構部２７からの動力伝達を受けて供給部１７等を駆動するもので、複数の動力伝達ギヤ等を用いた公知のものが用いられているため、ここでは、その具体的な構成の説明は省略する。

（金属製ベルト駆動機構部２７の構成）
金属製ベルト駆動機構部２７は、図３及び図４に示すように、モータ支持ブラケット２９を介して固定された駆動源としての駆動モータ３０と、駆動モータ３０の出力軸３１と、出力軸３１の下方側に離間するようにモータ支持ブラケット２９に回転可能に支持されて入力軸を兼用する回転軸２５と、回転軸２５に設けられた従動プーリ３２と、駆動プーリを兼用する出力軸３１と従動プーリ３２との間に循環走行自在に張架された無端状の金属製（例えば、ＳＵＳ）ベルト３３と、回転軸２５の回転速度を従動プーリ３２の回転速度として検出するパルス板３４を備えた速度検知部３５と、を備えている。

駆動モータ３０の出力軸３１には、金属製ベルト３３を直接循環走行させるためのプーリ形状が形成されており、モータ支持ブラケット２９に対する駆動モータ３０の取り付け位置を調整することにより、金属製ベルト３３のテンションを維持している。

入力軸としての回転軸２５は、作像駆動機構部２６を貫通しており、その中途部で回転動力を作像駆動機構部２６に伝達している。また、回転軸２５は、作像駆動機構部２６を貫通する手前の感光体ドラム１８の端部付近でプリンタ本体２の内部筐体フレームの一部を構成するフレーム３６にドラムアース用のベアリングを介して位置決め支持されている。

従動プーリ３２は、絶縁性部材からなる軸受け（図示せず）を介して回転軸２５に固定されているか、又は従動プーリ３２を絶縁性部材から形成することによって、出力軸３１と回転軸２５との間を電気的に絶縁状態としている。尚、軸受け又は従動プーリ３２の絶縁性樹脂材料としては、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエテルエテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等が適用される。また、従動プーリ３２の外周面は、図５に示すように、クラウン形状とされている。この際、クラウン形状の中央はストレート部としても良い。これにより、出力軸３１と従動プーリ３２と間に平行度の誤差が発生した場合でもクラウン形状への掛かりにより蛇行を防止することができる。

速度検知部３５は、パルス板３４の回転パルスを検出することによって回転軸２５の回転数を従動プーリ３２の回転速度として検出する。その検出した回転速度情報は、駆動モータ３０の出力を制御する補正部としてのモータ駆動制御部（図示せず）にフィードバックすることで出力軸３１の回転数を基準として駆動モータ３０の出力を制御する。

具体的には、速度検知部３５の検知結果に応じて金属製ベルト駆動機構部２７の各構成部品の部材バラツキに伴う金属製ベルト３３の張架位置での速度の変化を各構成部品に部材バラツキがないとした場合の速度となるように駆動モータ３０の出力を補正する。

即ち、補正部としてのモータ駆動制御部は、各構成部品に部材バラツキがないとした場合の速度と、この速度に対応するモータ駆動制御値とがメモリ等に格納されており、速度検知部３５による実際の検知結果である速度とメモリ等に格納された速度とを比較し、その差分に相当する補正モータ駆動制御値をモータ駆動制御値に加算若しくは減算することで駆動モータ３０の出力を補正する。

これにより、金属製ベルト駆動方式の最大の問題点である各プーリ３１，３２の外形精度や変心による速度の変化をキャンセルする方向に補正することができる。これは、従動プーリ３２にクラウンを形成したことで金属製ベルト３３の掛かり位置にバラツキが発生した際の補正としての機能も具備することができる。

尚、回転軸２５の他端（金属製ベルト駆動機構部２７とは反対）側の端部は、図２に示すように、プリンタ本体２の内部筐体フレームの一部を構成するフレーム３７に回転可能に支持されているが、この他端側においても、ドラムアース部２８として、ベアリング又は金属製板バネ３８を介してフレーム３７（プリンタ本体２）にアースされている。

このような構成の金属製ベルト駆動機構部２７は、一般に、感光体ドラム１８の駆動に用いる場合、従動プーリ３２の回転駆動は感光体ドラム１８のアースとなる回転軸２５と連結または一体となることが多い。また、駆動プーリは、駆動モータ３０の出力軸３１に一体に形成する場合と別体に取り付ける場合の何れでも良いが、特に、本実施の形態のように、駆動モータ３０の出力軸３１そのものを駆動プーリとして用いた方が構成を簡素化することができる。このため、出力軸３１に駆動プーリを直接設けた（形成した）場合には、金属製ベルト３３を介して電気的に出力軸３１（駆動モータ３０）が連結されてしまい易く、アース不良など不慮の事態では駆動モータ３０の近辺でリークが発生し、モータ駆動基盤（図示せず）等を破損してしまうことが考えられる。

しかしながら、本実施の形態においては、従動プーリ３２（又は軸受け）を非導電性樹脂部材とすることで絶縁回路を構成し、回転軸２５と駆動モータ３０との間を電気的に絶縁して、上述した不具合を防止することができる。

このように、本発明によれば、出力軸３１並びに従動プーリ３２にリブを用いずに金属製ベルト３３の蛇行を防止することで、回転ムラの低減を図ると同時に、金属製ベルト３３の駆動で問題となっていたプーリ形状による速度の変化を相殺（キャンセル）することができる。

１８…感光体ドラム（被駆動部）
２５…回転軸（入力軸）
２７…金属製ベルト駆動機構部
３０…駆動モータ
３１…出力軸（駆動プーリ）
３２…従動プーリ
３３…金属製ベルト
３５…速度検知部

Claims (3)

1. 駆動モータの出力軸に設けられた駆動プーリと、
   該駆動プーリと離間して被駆動部を回転駆動する入力軸に設けられた従動プーリと、
   前記駆動プーリと前記従動プーリとの間に循環走行自在に張架された無端状の金属製ベルトと、を備えた金属製ベルト駆動機構において、
   前記プーリの少なくとも何れか一方を、絶縁性部材からなる軸受けを介して前記軸に固定又は絶縁性部材から形成することによって、前記出力軸と前記入力軸との間を電気的に絶縁状態にすることを特徴とする金属製ベルト駆動機構。
2. 前記駆動プーリ又は前記従動プーリの外周面はクラウン形状に形成されていると共に、前記入力軸の回転速度を検知する速度検知部と、該速度検知部の検知結果に応じて前記各構成部品の部材バラツキに伴う前記金属製ベルトの張架位置での速度の変化を前記各構成部品に部材バラツキがないとした場合の速度となるように前記駆動モータの出力で補正する補正部と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の金属製ベルト駆動機構。
3. 前記金属製ベルト駆動機構を作像部に用いることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。

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