JP2012212021A - 像担持体駆動装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制振部材５０を含む像担持体３の配置スペースを画像形成装置１内で大きく取らずとも、前記制振部材５０による前記像担持体３への振動伝播抑制効果を高いものにする。
【解決手段】本願発明の像担持体駆動装置は、駆動源４０の動力にて回転駆動する像担持体３と、前記駆動源４０から前記像担持体３に動力伝達する第１動力伝達系４１と、前記像担持体３よりも動力伝達下流側に位置する回転体６と、前記像担持体３から前記回転体６に伝達する第２動力伝達系４５とを有する。前記像担持体３の内部には、動力伝達に伴い前記像担持体３に伝わる振動を減衰させる制振部材５０を配置する。
【選択図】図２

Description

本願発明は、感光体ドラム等の像担持体を回転駆動させる像担持体駆動装置、及び、これを備えた画像形成装置に関するものである。画像形成装置には、複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの機能を複合的に備えた複合機といった各種のものが含まれる。

従来から、電子写真方式を採用した画像形成装置では、回転駆動する感光体ドラムの表面に形成された静電潜像を現像器にてトナー像として顕像化し、当該トナー像を静電的に記録材に転写して画像を得ている。この種の画像形成装置の一例として特許文献１には、駆動モータの動力にて回転駆動する感光体ドラムと、駆動モータから感光体ドラムに動力伝達するギヤ列とを備え、ギヤ列中のギヤ間に、感光体ドラムへの振動伝播を抑制する防振ゴムを介在させることが開示されている。この構成によると、各ギヤ間の噛み合いによる送り誤差等に起因した周期的な振動を減衰して、感光体ドラムの回転速度ムラ発生を抑制できるという利点がある。

特開２００２−１７４９３２号公報

しかし、特許文献１に記載のように、感光体ドラムへの振動伝播抑制のために防振ゴムを採用した場合は、十分な振動減衰効果を得るのに、防振ゴムの体積をできるだけ大きくする必要がある。そうすると、防振ゴム自体が大きなスペースを占めることになるから、感光体ドラムや防振ゴムを収容するのに十分な配置スペースを画像形成装置内に設けなければならず、画像形成装置の大型化を招来することが懸念される。また、防振ゴムの弾性率は温度依存性が大きいため、外気温や連続使用による熱で、感光体ドラムへの振動伝播抑制効果にムラが生ずる懸念もある。外気温や連続使用による熱の影響は、防振ゴムの体積が小さいほど防振ゴム全体に及び易いと解され、この点でも防振ゴムの体積を可及的に大きくせざるを得ないという問題があった。

本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、より改善された振動減衰用の制振部材を提供することを技術的課題とするものである。

請求項１の発明は、駆動源の動力にて回転駆動する像担持体と、前記駆動源から前記像担持体に動力伝達する第１動力伝達系と、前記像担持体よりも動力伝達下流側に位置する回転体と、前記像担持体から前記回転体に伝達する第２動力伝達系とを有している像担持体駆動装置であって、前記像担持体の内部には、動力伝達に伴い前記像担持体に伝わる振動を減衰させる制振部材が配置されているというものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載した像担持体駆動装置において、前記制振部材は、前記像担持体と前記第２動力伝達系とを連動して回転させるように連結する粘弾性体であるというものである。

請求項３の発明は、請求項１に記載した像担持体駆動装置において、前記制振部材は、前記像担持体と連動して回転する回転抵抗体と、前記回転抵抗体の回転に抵抗を付与する粘性流体と、前記像担持体と前記第２動力伝達系とを動力伝達可能に連結する弾性体との組合せであるというものである。

請求項４の発明は画像形成装置に係り、請求項１から３のうちいずれかに記載した像担持体駆動装置を備えているというものである。

本願の請求項に記載された発明によると、駆動源の動力にて回転駆動する像担持体と、前記駆動源から前記像担持体に動力伝達する第１動力伝達系と、前記像担持体よりも動力伝達下流側に位置する回転体と、前記像担持体から前記回転体に伝達する第２動力伝達系とを有しており、前記像担持体の内部には、動力伝達に伴い前記像担持体に伝わる振動を減衰させる制振部材が配置されているから、前記制振部材の存在によって、動力伝達に伴い前記像担持体に伝わる振動を減衰させ、前記像担持体への振動伝播を抑制できる。その結果、前記像担持体における回転速度ムラの発生を大幅に抑制して、画像ブレ（バンディング）を防止でき、画像品質の向上を実現できるという効果を奏する。

また、前記制振部材の配置箇所を前記像担持体の内部にしているから、前記制振部材を含む前記像担持体の配置スペースを例えば画像形成装置内で大きく取る必要がなく、前記制振部材を含む前記像担持体及び前記動力伝達系、ひいては前記画像形成装置の作像部のコンパクト化も可能になるという効果を奏する。

プリンタの概略説明図である。 第１実施形態における作像部の動力伝達系統を説明する概略断面図である。 第１実施形態の第１変形例を示す概略断面図である。 第１実施形態の第２変形例を示す概略断面図である。 第２実施形態における作像部の動力伝達系統を説明する概略断面図である。 第２実施形態の第１変形例を示す概略断面図である。 第２実施形態の第２変形例を示す概略断面図である。 第２実施形態の第３変形例を示す概略断面図である。

以下に、本願発明を画像形成装置の一例であるタンデム方式のカラーデジタルプリンタ（以下、プリンタと称する）に適用した実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明において必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば「左右」「上下」等）を用いる場合は、図１において紙面に直交した方向を正面視とし、これを基準にしている。これらの用語は説明の便宜のために用いたものであり、本願発明の技術的範囲を限定するものではない。

（１）．プリンタの概要
まず、図１を参照しながら、プリンタ１の概要について説明する。プリンタ１は、画像形成部１０、給送部２０及び定着部３０等を備えている。これら各部１０，２０，３０は、プリンタ１の筺体９内に配置されている。図示は省略するが、プリンタ１は例えばＬＡＮ等のネットワークに接続されていて、外部端末（図示省略）等からの印刷指令を受け付けると、当該印刷指令に基づいて印刷ジョブを実行するように構成されている。

画像形成部１０は、像担持体の一例である感光体ドラム３上に形成されたトナー像を記録材Ｐに転写する役割を担うものであり、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色に対応する計４つの作像部２及び中間転写ベルト１１等を備えている。４つの作像部２は、中間転写ベルト１１の下方において、図１の左からイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に、中間転写ベルト１１に沿って並べて配置されている。各作像部２は図１の時計方向に回転駆動する感光体ドラム３を有している。感光体ドラム３の周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電部４、露光部５、現像部６、一次転写ローラ７及び感光体クリーナ８が配置されている。なお、図１では説明の便宜上、再現色に応じた符号Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを各作像部２に添えている。また、イエロー用の作像部２Ｙ以外の作像部２Ｍ−２Ｋでは、感光体ドラム３といった各構成要素の符号３−８を省略している。

中間転写ベルト１１は、駆動ローラ１２、従動ローラ１３及びテンションローラ１４に巻き掛けられている。中間転写ベルト１１は図１の反時計方向に回転駆動する。中間転写ベルト１のうち駆動ローラ１２に巻き掛けられた部分の外側に、給送部２０の構成要素である二次転写ローラ２５が配置されている。中間転写ベルト１１と二次転写ローラ２５との当接部分は二次転写位置１５である。中間転写ベルト１１のうち従動ローラ１３に巻き掛けられた部分の外側には、中間転写ベルト１１上の未転写トナーを除去する転写ベルトクリーナ１６が配置されている。

給送部２０は、記録材Ｐを収容する給紙カセット２１、給紙カセット２１内の記録材Ｐを搬送路Ｒ０に向けて１枚ずつ繰り出す繰り出しローラ２２、繰り出された記録材Ｐを１枚ずつに分離する分離ローラ対２３、１枚に分離された記録材Ｐを二次転写位置１５に記録材Ｐを送り出すタイミングをとるレジストローラ対２４及び二次転写ローラ２５等を備えている。給紙カセット２１内の記録材Ｐは、繰り出しローラ２２及び分離ローラ対２３の回転にて、最上層のものから１枚ずつ搬送路Ｒ０に送り出される。

定着部３０は、ハロゲンランプ等の定着ヒータ３３を内蔵した定着ローラ３１と、定着ローラ３１に対峙する加圧ローラ３２とを備えている。定着ローラ３１と加圧ローラ３２との当接部分が定着位置である。制御部（図示省略）にて定着ヒータ３３への通電が制御され、定着ヒータ３３が定着に必要な温度に維持される。定着部３０の搬送下流側には、印刷済の記録材Ｐを排出するための排出ローラ対３６が配置されている。プリンタ１の上部には、排出ローラ対３６に対する排紙トレイ３７が設けられている。搬送路Ｒ０の終端側は排出ローラ対３６に向けて延びている。印刷済の記録材Ｐは、排出ローラ対３６の回転駆動にて排紙トレイ３７上に排出される。

記録材Ｐの印刷動作は以下のように行われる。すなわち、作像部２Ｙ−２Ｋ毎に、感光体クリーナ８にて清掃後の感光体ドラム３を帯電部４にて一様に帯電させ、露光部５からの露光にて感光体ドラム３の表面に静電潜像を形成する。静電潜像は、現像部６からのトナーにて反転現像され、各色トナー像として顕像化される。各色トナー像は、一次転写ローラ７にて、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で、感光体ドラム３から中間転写ベルト１１上に一次転写されて重ねられる。

一方、中間転写ベルト１１の回転駆動にて二次転写位置１５に向かう各色トナー像の移動タイミングに合わせて、記録材Ｐがレジストローラ対２４の回転駆動にて二次転写位置１５に搬送される。記録材Ｐが二次転写位置１５を通過する際に、重なった４色のトナー像が記録材Ｐの片面に一括して二次転写される。二次転写後の中間転写ベルト１１上は転写ベルトクリーナ１６にて清掃される。二次転写位置１５を通り過ぎて片面に未定着トナー像を載せた記録材Ｐは、定着部３０を通過する際に加熱・加圧され、未定着トナー像を定着される。定着後（印刷済）の記録材Ｐは、排出ローラ対３６の回転駆動にて排紙トレイ３７上に排出される。

例えば各作像部２の現像部６、中間転写ベルト１１及び転写ベルトクリーナ１６等は、画像形成動作の繰り返しによって消耗する消耗部品に相当するものである。これら各消耗部品は筐体９に交換可能（着脱可能）に装着されている。例えば各作像部２（感光体ドラム３、帯電部４、露光部５、現像部６及び感光体クリーナ８）は、ハウジング３５内に収容してカートリッジ化（一体構造化）されていて、いわゆるプロセスカートリッジとして筐体９に交換可能に装着されている。

（２）．作像部における動力伝達構造の第１実施形態
次に、図２を参照しながら、作像部２における動力伝達構造の第１実施形態について説明する。プリンタ１の筐体９側には、動力を発生する駆動源としての駆動モータ４０が配置されている。第１実施形態では、駆動モータ４０の動力が像担持体である感光体ドラム３、回転体である現像部６の順に伝達される。

この場合、駆動モータ４０の動力は一旦、第１動力伝達系としての入力ギヤ列４１に伝達される。入力ギヤ列４１は、駆動モータ４０からの動力を受け取る入力ギヤ４２と、入力ギヤ４２に噛み合う感光体駆動ギヤ４３とを備えている。感光体駆動ギヤ４３は、感光体ドラム３から外向きに突出した回転軸３ａに固着されている。従って、感光体ドラム３は、感光体駆動ギヤ４３と一体回転することになる。

感光体ドラム３に伝達された動力は、第２動力伝達系としての出力ギヤ４５を介して現像部６に伝達される。詳細は後述するが、出力ギヤ４５は感光体ドラム３に連動して回転するように構成されている。出力ギヤ４５には、現像部６を駆動させる現像部駆動ギヤ４８を噛み合わせている。出力ギヤ４５に伝達された動力が現像部駆動ギヤ４８に伝達され、現像部６を駆動させることになる。

図２に示すように、感光体ドラム３は一端開口の円筒状に形成されている。感光体ドラム３の凹部３ｂ内には、動力伝達に伴い感光体ドラム３に伝わる振動を減衰させる制振部材としての粘弾性体５０が配置されている。凹部３ｂ内の粘弾性体５０には、出力ギヤ４５の回転中心部に固着された出力伝動軸４５ａが差し込まれている。粘弾性体５０及び出力伝動軸４５ａは、例えば圧入等によって外れ難い状態で、感光体ドラム３の凹部３ｂに嵌合している。粘弾性体５０は、感光体ドラム３と出力ギヤ４５（出力伝動軸４５ａを含む）とを連動して回転させるように連結している。感光体ドラム３のうち凹部３ｂの開口部と反対側の外底面から、回転軸３ａが突出している。前述の通り、回転軸３ａに感光体駆動ギヤ４３が固着されている。粘弾性体５０としては、天然ゴム、ポリブタジエン系ゴム、クロロプレン系ゴム又はブチル系ゴム等を採用できる。また、加硫成形による加硫ゴムや、射出成形によるスチレン系、オレフィン系又はウレタン系の熱可塑性エラストマーも使用可能である。

感光体ドラム３に連動して出力ギヤ４５を回転させるにおいて、感光体ドラム３に伝達された回転動力は、凹部３ｂ内の粘弾性体５０及び出力伝動軸４５ａを経由して、出力ギヤ４５に伝達される。このため、感光体ドラム３と出力ギヤ４５との間に、粘弾性体５０の弾性復原力に起因した若干の相対回転（出力ギヤ４５の回転遅れ）が生ずる。ここで、例えば現像部６の負荷変動や噛み合い誤差等に起因した振動は粘弾性体５０にて減衰されることになる。つまり、動力伝達に伴い感光体ドラム３に伝わる振動を粘弾性体５０が減衰させ、感光体ドラム３への振動伝播を抑制するのである。その結果、感光体ドラム３における回転速度ムラの発生を大幅に抑制して、画像ブレ（バンディング）を防止でき、画像品質の向上を実現できるという効果を奏する。

また、粘弾性体５０の配置箇所を感光体ドラム３の凹部３ｂ内にしているから、粘弾性体５０を含む感光体ドラム３の配置スペースをプリンタ１内で大きく取る必要がなく、粘弾性体５０を含む感光体ドラム３及び動力伝達系４１，４５、ひいては作像部２のコンパクト化を図れる。特に、作像部２はいわゆるプロセスカートリッジとして筐体９に交換可能に装着される構造であるから、動力伝達系４１，４５の簡素化及び小型軽量化を併せて達成できる。

図３及び図４では第１実施形態の変形例を示している。図３に示す第１変形例では、感光体ドラム３における出力ギヤ４５寄りの開口部を蓋体５１にて塞いでいる。蓋体５１は、例えば圧入等によって外れ難い状態で感光体ドラム３の開口部に嵌め込まれている。出力ギヤ４５の出力伝動軸４５ａは、蓋体５１の中心部を回転可能に貫通している。蓋体５１の存在によって、感光体ドラム３に対する出力伝動軸４５ａの芯出し（位置決め）を確実且つ容易にしている。

図４に示す第２変形例では、感光体駆動ギヤ４３、感光体ドラム３（回転軸３ａを含む）及び出力ギヤ４５（出力伝動軸４５ａを含む）に、１本の貫通支軸５２を貫通させ、当該貫通支軸５２によって、感光体駆動ギヤ４３、感光体ドラム３及び出力ギヤ４５を回転可能に軸支している。従って、貫通支軸５２は、感光体駆動ギヤ４３、感光体ドラム３及び出力ギヤ４５の回転軸線上に位置している。貫通支軸５２の両端は、プリンタ１内における一対の側板５３に支持させている。貫通支軸５２の存在によって、感光体駆動ギヤ４３、感光体ドラム３及び出力ギヤ４５の芯出しを確実且つ容易にしている。

（３）．作像部における動力伝達構造の第２実施形態
次に、図５を参照しながら、作像部２における動力伝達構造の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、感光体ドラム３における出力ギヤ４５寄りの開口部を蓋体５１にて塞ぎ、粘弾性体５０に代わる制振部材として、出力伝動軸４５ａと一体回転する回転抵抗体６１と、回転抵抗体６１の回転に抵抗を付与する粘性流体６２と、感光体ドラム３と出力ギヤ４５とを動力伝達可能に連結する連動バネ６３との組合せを採用した点において、第１実施形態のものと相違している。

出力伝動軸４５ａの先端側は、感光体ドラム３における開口部と反対側の内底面部に、軸受５４を介して回転可能に軸支されている。出力伝動軸４５ａの基端側は蓋体５１に回転可能に軸支されている。出力伝動軸４５ａのうち感光体ドラム３と出力ギヤ４５の間には、弾性体としての連動バネ６３が被嵌されている。連動バネ６３の一端側は感光体ドラム３に係合させ、他端側は出力ギヤ４５に係合させている。感光体ドラム３は、連動バネ６３の弾性復原力を利用して、出力ギヤ４５に回転動力を伝達することになる。

粘性流体６２は、回転抵抗体６１を感光体ドラム３に連動して回転させる際に、回転抵抗体６１に粘性抵抗を付与して、回転抵抗体６１と感光体ドラム３との間に、粘性抵抗に起因した若干の相対回転（回転抵抗体６１の回転遅れ）を生じさせるものである。この場合の粘性抵抗は、粘性流体６２のせん断抵抗や撹拌抵抗に起因して得られる。粘性流体６２の種類は特に限定されないが、例えばシリコーンオイル等の高粘性流体やグリースが用いられる。

回転抵抗体６１は一端開口の円筒状に形成されている。蓋体５１には、回転抵抗体６１の一端開口部に対する円形溝部５１ａが形成されている。蓋体５１の円形溝部５１ａに、回転抵抗体６１の一端開口部が差し込まれている。蓋体５１の円形溝部５１ａと回転抵抗体６１の一端開口部との間には若干の隙間が空いている。当該隙間にも粘性流体６２が封入されている。なお、蓋体５１において出力伝動軸４５ａが貫通する部分には、内部の粘性流体６２の漏れを防止するオイルシール５５が設けられている。その他の構成は概ね第１実施形態と同じである。

感光体ドラム３に連動して出力ギヤ４５を回転させるにおいて、感光体ドラム３に伝達された回転動力は、連動バネ６３の弾性に抗して出力ギヤ４５に伝達される。このとき、感光体ドラム３の凹部３ｂ内にある回転抵抗体６１は、粘性流体５５にて粘性抵抗を受けながら、出力伝動軸４５ａと共に回転しようとするため、感光体ドラム３と、回転抵抗体６１ひいては出力ギヤ４５との間に、粘性流体６２の粘性抵抗及び連動バネ６３の弾性復原力に起因した若干の相対回転（出力ギヤ４５の回転遅れ）が生ずる。ここで、例えば現像部６の負荷変動や噛み合い誤差等に起因した振動は、粘性流体６２及び連動バネ６３にて減衰されることになる。つまり、動力伝達に伴い感光体ドラム３に伝わる振動を粘性流体６２及び連動バネ６３が減衰させ、感光体ドラム３への振動伝播を抑制するのである。その結果、第１実施形態と同様に、感光体ドラム３における回転速度ムラの発生を大幅に抑制して、画像ブレ（バンディング）を防止でき、画像品質の向上を実現できるという効果を奏する。

図６−図８では第２実施形態の変形例を示している。図６に示す第１変形例では、回転抵抗体６１に、出力伝動軸４５ａ方向から見て同心円状に広がる複数の環状突部７２（凹凸とも言える）が形成されている。また、蓋体５１には、回転抵抗体６１の環状突部７２に嵌り合う複数の環状突部７１が形成されている。すなわち、蓋体５１と回転抵抗体６１とは、互いに噛み合わせ可能となるようにそれぞれ断面櫛歯状になっている。両環状突部７１，７２同士は、若干の隙間を有する状態で嵌り合っている（遊嵌している）。これらの隙間にも粘性流体６２が封入されている。

このように構成すると、蓋体５１と回転抵抗体６１とにおいて、粘性流体６２との接触面積を広く取れることになる。このため、粘性流体６２によって出力ギヤ４５の回転に粘性抵抗を付与する機能を向上でき、感光体ドラム３における回転速度ムラ発生の更なる抑制が可能になる。その結果、画像ブレ（バンディング）を防止して、画像品質をより一層向上できる。

図７に示す第２変形例では、感光体ドラム３の凹部３ｂ内に、出力伝動軸４５ａ方向に並ぶ複数の仕切室７３が設けられている。出力伝動軸４５ａのうち各仕切室７３の箇所には、円盤状の回転抵抗体７４が出力伝動軸４５ａと一体回転するように設けられている。各仕切室７３内には粘性流体６２が封入されている。隣接する仕切室７３同士は粘性流体６２が流通し得るように構成されている。なお、感光体ドラム３は回転軸３ａを中心として二つ割り状に形成されている。この場合、感光体ドラム３内の仕切室７３及び回転抵抗体７４において、粘性流体６２との接触面積を広く取れるため、粘性流体６２によって出力ギヤ４５の回転に粘性抵抗を付与する機能を向上できる。

図８に示す第３変形例では、感光体ドラム３の凹部３ｂ内に、出力伝動軸４５ａ方向に並ぶ複数の固定リング板７５が設けられている。出力伝動軸４５ａには、円盤状の回転抵抗体７６が出力伝動軸４５ａと一体回転するように適当な間隔で設けられている。固定リング板７５と回転抵抗体７６とは交互に並べられている。凹部３ｂ内の空所に粘性流体６２が封入されている。なお、感光体ドラム３は回転軸３ａを中心として二つ割り状に形成されている。この場合は、固定リング板７５及び回転抵抗体７６において、粘性流体６２との接触面積を広く取れることになる。従って、粘性流体５５によって出力ギヤ４５の回転に粘性抵抗を付与する機能を向上できる。

（４）．その他
本願発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。例えば、画像形成装置としてプリンタを例に説明したが、これに限らず、複写機、ファクシミリ又はこれらの機能を複合的に備えた複合機等でもよい。その他、各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本願発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。

１ プリンタ（画像形成装置）
２Ｙ−２Ｋ 作像部
３ 感光体ドラム（像担持体）
３ａ 回転軸
６ 現像部（回転体）
４０ 駆動モータ（駆動源）
４１ 入力ギヤ列（第１動力伝達系）
４３ 感光体駆動ギヤ
４５ 出力ギヤ（第２動力伝達系）
４５ａ 出力伝動軸
４８ 現像部駆動ギヤ
５０ 粘弾性体
５１ 蓋体
６１，７４，７６ 回転抵抗体
６２ 粘性流体
６３ 連動バネ（弾性体）

Claims (4)

1. 駆動源の動力にて回転駆動する像担持体と、前記駆動源から前記像担持体に動力伝達する第１動力伝達系と、前記像担持体よりも動力伝達下流側に位置する回転体と、前記像担持体から前記回転体に伝達する第２動力伝達系とを有している像担持体駆動装置であって、
   前記像担持体の内部には、動力伝達に伴い前記像担持体に伝わる振動を減衰させる制振部材が配置されている、
   像担持体駆動装置。
2. 前記制振部材は、前記像担持体と前記第２動力伝達系とを連動して回転させるように連結する粘弾性体である、
   請求項１に記載した像担持体駆動装置。
3. 前記制振部材は、前記像担持体と連動して回転する回転抵抗体と、前記回転抵抗体の回転に抵抗を付与する粘性流体と、前記像担持体と前記第２動力伝達系とを動力伝達可能に連結する弾性体との組合せである、
   請求項１に記載した像担持体駆動装置。
4. 請求項１から３のうちいずれかに記載した像担持体駆動装置を備えている、
   画像形成装置。

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