JP4360162B2

JP4360162B2 - 感光体ドラムの回転駆動ユニット

Info

Publication number: JP4360162B2
Application number: JP2003331181A
Authority: JP
Inventors: 貴彦龍崎; 真一金谷; 一男高野; 光昭黒田; 聡深田; 直人西
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2003-09-24
Filing date: 2003-09-24
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2023-09-24
Also published as: JP2005099235A

Description

本発明は、複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置において、その画像形成動作の中心となる感光体ドラムを回転駆動するための回転駆動ユニットに係り、詳細には、かかる感光体ドラムの取付位置精度及び回転精度を高めるための改良に関する。

特開２０００−３４６１４４号公報特開２００２−１７１７２１号公報特開平５−５３３８１号公報特開平５−１８０２９０号公報

複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置では、所定のプロセススピードで回転する感光体ドラム上に画情報に応じたトナー像を形成し、かかるトナー像を記録シートに転写、定着することで記録画像を得ている。従って、感光体ドラムの回転に速度むらや偏心が存在すると、かかる感光体ドラムに対して画情報に忠実なトナー像を形成することができない。特に、フルカラー複写機やフルカラーレーザビームプリンタにおいては、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各色トナー像を高精度に重ね合わせることが要求され、感光体ドラムの回転を高精度に制御することが必要とされている。

その一方、感光体ドラムは経時的な使用によって表面の感光層が摩耗してくることから消耗品であり、累積的なプリント量等に応じて交換が必要とされることから、画像形成装置の装置フレームに対して着脱自在に構成されており、かかる装置フレームに装着した際にモータ及び減速ギヤ列等の駆動機構と結合されるようになっている。すなわち、感光体ドラムの回転軸の先端にはカップリングが設けられており、感光体ドラムを装置フレームに対してその軸方向へ押し込むように装着した際に、かかるカップリングが減速ギヤ列の出力軸に設けられたカップリングと噛み合い、感光体ドラムに対する回転駆動力の伝達がなされるように構成されていた（特開２０００−３４６１４４号公報等）。

しかし、このように感光体ドラムの回転軸の先端に設けられたカップリングを介して該感光体ドラムを駆動機構の出力軸と結合した場合には、感光体ドラムの回転中心を前記出力軸の回転中心と完全に合致させるのが困難であり、感光体ドラムの回転に対して振動や回転速度ムラが発生し易い。

また、感光体ドラムを回転駆動するに当たり、モータの回転速度を減速ギヤ列を用いて減速した場合には、各ギヤの形成精度や回転軸に対する偏心等に起因し、ギヤ同士の噛み合いにはその回転速度に応じた周波数の振動が発生し易い。このため、減速ギヤを介してモータの回転速度を感光体ドラムに伝達した場合には、モータの回転速度を高精度に制御したとしても、感光体ドラムに回転速度ムラが発生し、厳密な意味では色ずれや色むらを完全には防止することができないといった懸念がある。

このことから、近年では、ギヤを用いることなくモータの回転を減速するものとして、トラクション方式の遊星減速装置が提案されている（特開２００２−１７１７２１号公報）。このトラクション方式の遊星減速装置では、モータの出力軸と連結された太陽ローラを取り囲むようにしてインターナルリングが配置されると共に、このインターナルリングの内周面と太陽ローラの外周面との間には複数個の遊星ローラが挟み込まれており、更には前記太陽ローラと同一軸心上に配置されると共に遊星ローラの公転によって回転する出力軸が設けられている。このような構成により、モータの回転に伴って前記太陽ローラが回転すると、この太陽ローラと遊星ローラとの間に作用する摩擦力によって該遊星ローラが回転し、かかる遊星ローラは自転しながら太陽ローラの周囲を公転する。そして、この公転により前記出力軸は回転し、モータの回転は減速された状態で出力軸に伝達されることになる。

また、このトラクション方式の遊星減速装置を用いた感光体ドラムの駆動機構としては、特開平５−５３３８１号公報及び特開平５−１８０２９０号公報に開示されるものが知られている。この駆動機構では感光体ドラムの内部にモータ及び前記遊星減速装置が内蔵されており、かかる遊星減速装置の出力軸が直接感光体ドラムの回転軸となっている。従って、感光体ドラムに対してモータの回転を伝達するに当たり、前述のようなカップリングを用いる必要はなく、その分だけ感光体ドラムを高精度に回転させることが可能ではあるが、感光体ドラムの交換の際にはモータや遊星減速装置も交換されてしまうので、画像形成装置のランニングコスト、すなわちプリント１枚当たりの生産コストが嵩んでしまうといった問題点がある。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、感光体ドラムの回転中心位置、回転速度に関する精度を高め、もって画像形成装置において良好な記録画像を形成することを可能とするための回転駆動ユニットを提供することにあり、更には、かかる目的を安価に達成することが可能な回転駆動ユニットを提供することにある。

すなわち、本発明は、画像形成装置の感光体ドラムを回転させる回転駆動ユニットであって、前記画像形成装置の装置フレームに固定ブラケットを介して固定されるユニットハウジングと、このユニットハウジングに固定される駆動モータと、前記ユニットハウジングに収容されると共に前記駆動モータと同一軸心上に配置された出力軸を有し、前記駆動モータの回転を前記感光体ドラムに伝達する遊星減速機構と、前記ユニットハウジングから突出して設けられるサポートハウジングと、前記遊星減速機構の出力軸と連続的に形成され、前記サポートハウジングを貫通すると共に該サポートハウジング内で回転を支承され、感光体ドラムに挿入されて該感光体ドラムを駆動するドラムシャフトと、から構成され、
前記サポートハウジングは、前記固定ブラッケットと前記ドラムシャフトの軸方向で重複した状態で配置され、かつ、前記装置フレームの剛性に対して前記固定ブラケットの剛性を低く設定し、かつ、前記ドラムシャフトの回転数に応じた信号を出力するエンコーダを、前記サポートハウジングの前記固定ブラケットと重複する部位に対して前記遊星減速機構側になる前記ユニットハウジング内に配置したことを特徴とするものである。

また、本発明は、前記回転駆動ユニットにおいて、前記ドライブシャフトの先端は感光体ドラムを貫通し、かかる感光体ドラムの仮保持枠体に支承されることを特徴とするものである。

また、本発明は、前記回転駆動ユニットにおいて、前記ドラムシャフトの回転は前記サポートハウジング及びユニットハウジング内で互いに距離をおいて設けられた一対のベアリングによって支承されていることを特徴とするものである。

また、本発明は、前記回転駆動ユニットにおいて、少なくとも一方のベアリングは前記装置フレームとサポートハウジングの嵌合位置に重ねて設けられていることを特徴とするものである。

また、本発明は、前記サポートハウジングには、現像装置の駆動機構を前記ドラムシャフトに対して位置決めするための基準面が設けられていることを特徴とするものである。

更に、本発明は、画情報に応じたトナー像が形成される複数の感光体ドラムを備え、これら感光体ドラム上に形成されたトナー像を重ね合わせて記録画像を形成するカラー画像形成装置において、各感光体ドラムの回転駆動に前記したいずれかの回転駆動ユニットを夫々用いたことを特徴とするカラー画像形成装置である。

そして、以上のように構成された本発明の回転駆動ユニットによれば、画像形成装置における記録画像の画質を高める上で最重要な感光体ドラムの絶対位置精度や回転精度を高めることができ、この回転駆動ユニットを感光体ドラムの回転駆動に用いた画像形成装置では高品質な記録画像を形成することが可能となる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の回転駆動ユニットを詳細に説明する。

図１は本発明の回転駆動ユニットを感光体ドラムの駆動に用いたフルカラーレーザビームプリンタの概略構成を示すものである。このレーザビームプリンタはイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色毎にトナー像を形成する４基の作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋを備えると共に、各作像エンジンからトナー像が一次転写される中間転写ベルト２０を備え、かかる中間転写ベルト２０に多重転写されたトナー像を記録シートＰに二次転写してフルカラー画像を形成するように構成されている。

前記中間転写ベルト２０は無端状に形成されると共に駆動ロール２１を含む３本のベルト搬送ロール２１〜２３に架け回されており、矢線方向に回動しながら各色作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋで形成されたトナー像の一次転写を受けるように構成されている。また、中間転写ベルト２０を挟んでベルト搬送ロール２３と対向する位置には二次転写ロール３０が配設されており、記録シートＰは互いに圧接する転写ロール３０と中間転写ベルト２０との間に挿通されて、かかる中間転写ベルト２０からトナー像の二次転写を受けるようになっている。すなわち、前記ベルト搬送ロール２３は転写ロール３０のパックアップロールとして機能しており、これら転写ロール３０及びベルト搬送ロール２３によって二次転写部が構成されている。

この中間転写ベルト２０は３本のベルト搬送ロール２１〜２３に張架されており、ベルト搬送ロール２１，２２の間に略水平な受像スパンが形成される一方、この受像スパンの直下に前記二次転写ロール３０と対向する第３のベルト搬送ロール２３が配設されており、全体として逆三角形状に張られている。

前記中間転写ベルト２０の受像スパン上には前述した４基の作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋが並列的に配設されており、各色の画情報に応じて形成したトナー像を中間転写ベルト２０に一次転写するようになっている。これら４基の作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋは中間転写ベルト２０の回動方向に沿ってイエロー１０Ｙ、マゼンタ１０Ｍ、シアン１０Ｃ及びブラック１０Ｂｋの順に配設されており、最も頻繁に使用されるであろうブラックの作像エンジン１０Ｂｋが最も二次転写部の近傍に配置されている。また、これら作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋは、各作像エンジンに具備された感光体ドラム１１を画情報に応じて露光するラスタ走査ユニット１２を夫々備えており、各色の画情報に応じて変調されたレーザ光Ｂｍが各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの感光体ドラム１１を露光するようになっている。

また、各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋは、感光体ドラム１１と、この感光体ドラム１１を一様な背景部電位にまで帯電させる帯電器１３と、前記レーザ光Ｂｍの露光によって感光体ドラム１１上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像器１４と、トナー像を中間転写ベルト２０に転写した後の感光体ドラム１１の表面から残留トナーや紙粉を除去するドラムクリーナ１５と、このドラムクリーナによる清掃に先立って残留トナーを除電するクリーニング前除電器１６とを備えており、感光体ドラム１１上に各色の画情報に応じたトナー像を形成し得るように構成されている。

各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの感光体ドラム１１と対向する位置には、中間転写ベルト２０を挟むようにして一次転写ロール１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｂｋが配設されており、これら転写ロール１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｂｋに対して所定の転写バイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム１１と転写ロール１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｂｋとの間に電界が形成され、感光体ドラム１１上で電荷を帯びているトナー像がクーロン力で中間転写ベルト２０に転写されるようになっている。

従って、このカラーレーザビームプリンタによるフルカラー画像の形成に当たっては、先ず、各色の画情報に応じてラスタ走査ユニット１２が各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの感光体ドラム１１を所定のタイミングで露光し、これによって各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの感光体ドラム１１上には画情報に応じたトナー像が形成される。各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋで形成されたトナー像は回動する中間転写ベルト２０に対して順次転写され、かかる中間転写ベルト２０上には各色トナー像が重なり合った多重トナー像が形成される。

一方、記録シートＰは給紙ロール４１によって給紙カセット４０から一枚ずつ引き出された後、図中に破線で示す所定のシート給送通路４６を経て中間転写ベルト２０と二次転写ロール３０とが接する二次転写部に給送される。二次転写部の手前側にはレジストレーションロール４２が設けられており、記録シートＰはこのレジストレーションロール４２によって二次転写部に対する突入タイミングが制御され、中間転写ベルト２０上に一次転写されたトナー像との位置合わせがなされる。

中間転写ベルト２０を挟んで二次転写ロール３０と対向するバックアップロール２３は絶縁性ロールの表面を半導電性シートで被覆して形成されており、その表面には所定の転写バイアス電圧が印加された導電性のコンタクトロール５０が当接している。従って、このコンタクトロール５０に対してトナー像と同極性の転写バイアス電圧を印加し、バックアップロール２３の表面に対して電荷を付与すると、記録シートＰの裏面側に位置する転写ロール３０と中間転写ベルト２０の裏面側に位置するバックアップロール２３との間に転写電界が形成され、中間転写ベルト２０上に保持されていたトナー像は記録シートＰに静電転写される。

トナー像の二次転写がなされた記録シートＰは中間転写ベルト２０から剥離された後、直列的に配置された二連のシート搬送ベルト４３によって定着器４４へと搬送される。そして、記録シートＰは定着器４４によってトナー像の定着がなされたのち、排紙トレイ４５に排出され、これによって記録シートＰに対するフルカラー画像の形成が完了する。また、このプリンタでは記録シートＰの画像面を下向きにした所謂フェイスダウン排出を可能にするため、定着器４４と排紙トレイ４５との間に記録シートＰの表裏を反転させるためのインバータ通路４７が形成されている。更に、このインバータ通路４７はシート再送通路４８によって前述のシート給送通路４６と繋がれており、インバータ通路４７において表裏反転した記録シートＰを再度二次転写部に送り込むことによって、記録シートＰの表裏両面に記録画像を形成することが可能となっている。

このカラープリンタでは中間転写ベルト２０上における各色トナー像の転写位置合わせを高精度に行うため、図２に示すように、各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋ毎に感光体ドラム１１を駆動する回転駆動ユニット６（６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋ）が設けられており、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｂｋの回転速度を個別に制御し得るようになっている。尚、図２は回転駆動ユニット６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋと感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｂｋとの関係を明確に示すため、これらの周辺に本来設けられている他の機器を省略して描いてある。

図３は各回転駆動ユニット６を示す断面図である。この回転駆動ユニット６は、前記感光体ドラム１１を貫通すると共に該感光体ドラム１１を駆動するドラムシャフト６０と、駆動源としての駆動モータＭと、この駆動モータＭの回転を所定の減速比で減速して前記ドラムシャフト６０に伝達する遊星減速機構５とを備えており、かかるドラムシャフト６０に対して前記感光体ドラム１１が装着されるようになっている。前記駆動モータＭは略矩形状に形成されたユニットハウジング６１の外側に固定されると共に、そのモータシャフト５１をユニットハウジング６１内に挿入しており、かかるユニットハウジング６１内において前記遊星減速機構５と結合されている。

図４は前記遊星減速機構５の一例を示すものである。この図の遊星減速機構はギヤではなく、ローラ間の摩擦力を用いてモータの回転をドラムシャフトへ伝達する所謂トラクション方式の遊星減速ローラ機構を示している。この遊星減速ローラ機構５は、モータＭのモータシャフトを直接利用可能な太陽ローラ５１と、この太陽ローラ５１の外周面に接するように配置された複数の遊星ローラ５２と、これら遊星ローラ５２を外側から取り囲むと共に周方向に固定されたインターナルリング５３と、前記太陽ローラ５１と同一軸心上に配置された出力軸５４と、この出力軸５４に固定されると共に前記遊星ローラ５２を回転自在に支承したキャリア５５とから構成されており、前記出力軸５４はベアリングを介してハウジング５６に支承される一方、前記太陽ローラ５１はベアリングを介してエンドプレート５７に固定されている。そして、ハウジング５６に対してエンドプレート５７を固定することにより、前記太陽ローラ５１、遊星ローラ５２、インターナルリング５３、キャリア５５の収容空間が前記ハウジング５６内に形成され、この収容空間には潤滑剤としてのグリースが充填されている。

各遊星ローラ５２は大径部５２ａを有すると共に、この大径部５２ａを軸方向の両側から挟むようにして設けられた一対の小径部５２ｂを有しており、前者の大径部５２ａはその外周面が太陽ローラ５１の外周面と圧接している。また、遊星ローラ５２の各小径部５２ｂはテーパ状に形成されており、この小径部５２ｂの外周面は前記インターナルリング５３の内周面と圧接している。これら遊星ローラ５２は前記キャリア５５に立設されたロッド５８によって回転自在に支承されており、かかるロッド５８を回転中心として太陽ローラ５１の回転に連れ回されるようになっている。

一方、前記インターナルリング５３は固定リング５３ａ及び可動リング５３ｂから構成されており、各リング５３ａ，５３ｂの内周面は遊星ローラ５２の小径部の外周面に合致したテーパ状に形成されている。これらの可動リング５３ｂ及び固定リング５３ａは遊星ローラ５２の大径部５２ａを軸方向から挟み込むようにして配置されており、固定リング５３ａはハウジング５６に対して固定されている。また、可動リング５３ｂはその周方向に関してはハウジング５６に固定されているが、軸方向に関してはハウジング５６内を移動自在に配置されている。更に、前記可動リング５３ｂは圧縮コイルバネ５９によって軸方向へ押圧されており、かかる押圧力によって可動リング５３ｂ及び固定リング５３ａが遊星ローラ５２の小径部５２ｂを軸方向の両側から挟み込み、可動リング５３ｂのテーパ状内周面及び固定リング５３ａのテーパ状内周面が夫々遊星ローラ５２の小径部５２ｂのテーパ状外周面と圧接するように構成されている。

モータＭのモータシャフトはこのように構成された遊星減速機構５の太陽ローラ５１と連結され、かかる太陽ローラ５１を回転させるが、モータＭの出力軸そのものをハウジング５６内に挿入し、前記太陽ローラ５１とすることかできる。そして、モータＭの出力軸、すなわち太陽ローラ５１を回転させると、この太陽ローラ５１の外周面に圧接する遊星ローラ５２は該太陽ローラ５１の回転に連れ回されるが、このとき太陽ローラ５２の小径部５２ｂは周方向に関して固定されたインターナルリング５２（可動リング５２ｂ及び固定リング５２ａ）と圧接していることから、遊星ローラ５２は自転しながら太陽ローラ５１の周囲を公転することになる。これにより、遊星ローラ５２を支承しているキャリア５５が回転し、このキャリア５５が固定された出力軸５４が遊星ローラ５２の公転速度で回転することになる。

図３に示すように、前記ドラムシャフト６０は遊星減速ローラ機構５の出力軸５４と連続的且つ一体的に形成されている。すなわち、遊星減速機構５の出力軸５４を軸方向へ延長して感光体ドラム１１を貫通させることにより、かかる出力軸５４がそのままドラムシャフト６０となっている。

前記遊星減速ローラ機構５を内蔵したユニットハウジング６１は金属板からなる固定ブラケット６２を介してプリンタの装置フレームＦにリヤ側から固定されており、前記ドラムシャフト６０はユニットハウジング６１から突出し、固定ブラケット６２を貫通すると共に、装置フレームＦをリヤ側からフロント側へ貫通している。また、前記ユニットハウジング６１には略円筒状のサポートハウジング６３がドラムシャフト６０を覆うようにして突設されており、このサポートハウジング６３は固定ブラケット６２を貫通すると共に、その先端が装置フレームＦに設けた取付孔６４に嵌合している。すなわち、円筒形状に形成されたサポートハウジング６３の先端部の外周面は、装置フレームＦに対してこの回転駆動ユニット６を位置決めするための基準面となっている。

加えて、長尺なドラムシャフト６０を確実に支承するため、前記ユニットハウジング６１とサポートハウジング６３内には一対のベアリング６５，６６が設けられており、これらのベアリング６５，６６はドラムシャフト６０の軸方向へ一定の距離をおいて配設されている。また、これらベアリングのうち、一方のベアリング６６は前記サポートハウジング６３の先端部に設けられており、サポートハウジング６３を装置フレームＦに嵌合させて位置決めした際に、前記ベアリング６６が装置フレームＦと重なった位置に固定されるようになっている。

これにより、各回転駆動ユニット６はそのサポートハウジング６３の外周面を基準面として装置フレームＦに位置決めされ、更に、ドラムシャフト６０は装置フレームＦと重なる位置に配設されたベアリング６６によってその回転をサポートハウジング６３に対して支承されていることから、装置フレームＦに対するドラムシャフト６０の絶対位置精度が極めて高いものとなり、このドラムシャフト６０が貫通する感光体ドラム１１の装置フレームＦに対する絶対位置精度も極めて高いものとすることができる。

また、感光体ドラム１１の回転速度を正確に制御するため、ユニットハウジング６１内にはドラムシャフト６０の回転速度を検出するためのロータリエンコーダ６７が内蔵されており、このロータリエンコーダ６７の検出信号を用いて駆動モータＭの回転速度をフィードバック制御するように構成されている。このロータリエンコーダ６７は前述した一対のベアリング６５，６６の間に設けられており、かかる位置ではドラムシャフト６０の偏心が殆ど認められないことから、ドラムシャフト６０の回転速度を正確に検出することが可能となっている。

図２に示したように、各作像エンジン１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋの感光体ドラム１１は前記ドラムシャフト６０に対して軸方向から着脱されるようになっている。前記ドラムシャフト６０の先端部の近傍にはキー溝６０ａが設けられており、感光体ドラム１１の貫通孔内にドラムシャフト６０を挿入していくと、かかる貫通孔内に設けられたキー（図示せず）が前記キー溝６０ａ内に入り込み、感光体ドラム１１とドラムシャフト６０が周方向に関して結合されるようになっている。

実際には、各感光体ドラム１１は個別に前記ドラムシャフト６０に装着されるのではなく、図５に示す保持枠体７をプリンタの装置筐体に対して押し込むことにより、一斉に対応するドラムシャフト６０に装着される。図５は感光体ドラム１１を省略して描いてあるが、各感光体ドラム１１の両軸端は前記保持枠体７のリヤプレート７０及びフロントプレート７１に対して若干の遊びを持って仮保持されており、前記保持枠体７を図中の矢線方向に沿ってプリンタ筐体内に押し込むと、回転駆動ユニット６のドラムシャフト６０が各感光体ドラム１１の貫通孔に挿通され、感光体ドラム１１がドラムシャフト６０を中心として位置決めされるようになっている。また、前記保持枠体７をプリンタ筐体内に完全に押し込んだ状態では、かかる保持枠体７のリヤプレート７０に立設されたスタッド７２が回転駆動ユニット６を固定している装置フレームＦに嵌合し、保持枠体７が装置フレームＦに対して位置決めされる他、各ドラムシャフト６０の先端が保持枠体のフロントプレート７１に設けたベアリング７３に嵌合し、かかるドラムシャフト６０の先端が保持枠体７によって支承されるようになっている。これにより、保持枠体７をプリンタ筐体内に押し込んだ状態では、装置フレームＦに対して高精度に位置決めされたドラムシャフト６０を回転中心として感光体ドラム１１が位置決めされることになり、４本の感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｂｋの相互間の距離や平行度を確実なものにすることができる。更に、この保持枠体７には各作像エンジン１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋを構成する現像器１４、ドラムクリーナ１５も保持されており、これらを感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｂｋと一緒に位置決めできるようになっている。

各色に対応した４基の回転駆動ユニット６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋのうち、ブラックに対応した回転駆動ユニット６Ｂｋは装置フレームＦに対して単独で固定されるが、それ以外のイエロー、マゼンタ及びシアンに対応した３基の回転駆動ユニット６Ｙ，６Ｍ，６Ｃは一つの固定ブラケット６２によって装置フレームＦに固定されており、図６に示すように、イエロー、マゼンタ及びシアンの３色に対応したドライブモジュール８を構成している。このドライブモジュール８には、イエロー、マゼンタ、シアンの作像エンジン１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃに含まれる現像器１４及びドラムクリーナ１５を駆動するための駆動機構が含まれており、各色の現像器１４及びドラムクリーナ１５に対して一つのプロセスモータ８０から駆動力を分配している。換言すれば、ブラック以外のイエロー、マゼンタ及びシアンの現像器１４及びドラムクリーナ１５は常に一緒に駆動されていることになり、ブラックの現像器１４及びドラムクリーナ１５はこれらの色とは異なるタイミングで駆動することが可能となっている。この実施例に示すプリンタでは、このようにブラックの作像エンジン１０Ｂｋのみを他色の作像エンジン１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃと別々に駆動可能とすることにより、モノクロ画像の形成時にはイエロー、マゼンタ及びシアンの感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ、現像器１４及びドラムクリーナ１５を停止することができ、その分だけ電力消費を抑えることが可能になると共に、イエロー、マゼンタ及びシアンの感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃの摩耗を防止することが可能となっている。

図６に示すように、前記ドライブモジュール８は固定ブラケット６２とミドルブレート８１との間に挟まれるようにして構成されており、これら固定ブラケット６２とミドルプレート８１とを結合した状態では、前記ミドルプレート８１から各ドラムシャフト６０が突出すると共に、各ドラムシャフト６０に隣接して現像器駆動シャフト８２、クリーナ駆動シャフト８３が突出している。現像器駆動シャフト８２及びクリーナ駆動シャフト８３はその先端にギヤ又はカップリングが設けられており、ドライブモジュール８全体を装置フレームＦに固定すると、ドラムシャフト６０、現像器駆動シャフト８２及びクリーナ駆動シャフト８３が装置フレームＦのフロント側に突出するようになっている。これにより、図５に示した保持枠体７をプリンタ筐体内に押し込むと、かかる保持枠体７に保持された現像器１４及びドラムクリーナ１５に対して前記現像器駆動シャフト８２及びクリーナ駆動シャフト８３が夫々接続され、プロセスモータ８０の動力を伝達することが可能となっている。

前記現像器駆動シャフト８２、クリーナ駆動シャフト８３はベアリング８４を介して前記ミドルプレート８１に支承されている。また、図３に示すように、ミドルプレート８１にはイエロー、マゼンタ、シアンの各回転駆動ユニット６のサポートハウジング６３が嵌合する位置決め孔８５が設けられており、ミドルプレート８１はサポートハウジング６３の外周面を基準として各回転駆動ユニット６に対して位置決めされるようになっている。前述の如くサポートハウジング６３の外周面は、各回転駆動ユニット６の装置フレームＦに対する位置決め基準にも利用されていることから、ミドルプレート８１は回転駆動ユニット６のサポートハウジング６３を介して装置フレームＦに正確に位置決めされることになる。従って、ミドルプレート８１にベアリング８４を介して支承されている現像器駆動シャフト８２及びクリーナ駆動シャフト８３は装置フレームＦ、ひいてはドラムシャフト６０に対して正確に位置決めされることになる。これにより、感光体ドラム１１と現像器１４の現像ロールとの位置関係、感光体ドラム１１とドラムクリーナ１５との位置関係を正確に保つことができ、感光体ドラム１１上の静電潜像を現像器１４で良好にトナー現像することが可能となる。

また、前記ドライブモジュール８を構成する固定ブラケット６２はその板厚が０．５ｍｍに設定されており、装置フレームＦの板厚の１．６ｍｍに比べて剛性が低いものとなっている。このため、例えば感光体ドラム１１に対してドラムクリーナ１５が圧接する等して、ドラムシャフト６０にラジアル方向の荷重が作用した場合には、ドラムシャフト６０が撓む以前に固定ブラケット６２が変形し、ドラムシャフト６０は装置フレームＦの貫通位置を中心として僅かに傾きを生じることになる。これにより、ドラムシャフト６０に対してラジアル荷重が作用した場合であっても、ドラムシャフト６０の回転速度の変動、すなわち感光体ドラム１１の回転速度の変動を抑えることが可能となっている。

図７は、ドラムシャフト６０の先端にラジアル方向の変位量を与え、変位量を与える前後でドラムシャフト６０の回転速度Ｖがどの程度変動したかを調べた結果を示すものである。回転駆動ユニット６は固定ブラケット６２を介して装置フレームＦに固定したが、固定ブラケット６２としては板厚０．５ｍｍのものと、板厚２ｍｍのものを使用し、両者について速度変動を調べた。固定ブラケット６２を取り付けた装置フレームＦの板厚は１．６ｍｍである。図７に示すグラフの横軸はドラムシャフト６０先端のラジアル方向への変位量を、縦軸はドラムシャフト６０の回転速度の変動率を示している。このグラフに示されるように、ドラムシャフト６０の先端のラジアル方向への変位量が大きくなるにつれ、かかるドラムシャフト６０の回転速度の変動率は大きくなっている。また、板厚１．６ｍｍの装置フレームＦに対して板厚２ｍｍの固定ブラケット６２を取り付けた場合には、ドラムシャフト６０先端の変位量が１．０ｍｍ程度であっても、ドラムシャフト６０の速度変動は０．０５％を超えてしまったが、板厚１．６ｍｍの装置フレームＦに対して板厚０．５ｍｍの固定ブラケット６２を取り付けた場合には、ドラムシャフト６０先端を同程度まで変位させても、ドラムシャフト６０の回転速度の変動率は増加することがなかった。これにより、少なくとも装置フレームＦの剛性に対して固定ブラケット６２の剛性を低く設定している方が、ドラムシャフト６０の回転速度の変動率を小さくできることが判明した。

次に、図６は、このような回転駆動ユニット６を用いた際の、感光体ドラム１１の回転速度の制御系を示すブロック図である。図中に破線で囲まれた構成は各色の感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｂｋ毎に設けられた駆動制御装置であり、各駆動制御装置が画像形成装置のメイン制御基板９との間で感光体ドラム１１の回転速度に関する信号等を送受するようになっている。この駆動制御装置はコンピュータシステムから構成される回転制御部９０を備えており、この回転制御部９０は感光体ドラム１１の駆動モータＭに対して駆動制御信号を送出する。

トラクション方式（摩擦伝達方式）の遊星減速装置５は、ギヤを用いた減速装置に比べて角速度変動が少なく、しかも低騒音、低振動であるといった特質を有している。なによりも、ギヤの噛み合い振動が発生しないことから、バンディングと称される縞模様状の画質欠陥が記録画像中に生じ難いといった利点がある。その反面、ギヤの噛み合いによって回転トルクが伝達されるのではなく、互いに圧接するローラ間の摩擦力によって回転トルクの伝達が行われることから、経時的な使用によって各ローラの表面が摩耗すると、ローラの間に滑りが発生し、駆動モータの回転速度に対して遊星減速ローラ機構の出力軸、すなわちドラムシャフトの回転速度が一対一で対応しないといった特質がある。

このことから、前記回転制御部９０は前述したロータリエンコーダ６７の検出信号を読み込むことにより、ドラムシャフト６０の回転速度、すなわち感光体ドラム１１の回転速度を把握している。そして、前記回転制御部９０はドラムシャフト６０の回転速度と画像形成装置のメイン制御基板９から指令された感光体ドラム１１の目標回転速度とを比較し、ドラムシャフト６０の回転速度が目標回転速度と合致するように駆動モータＭの回転をフィードバック制御している。これにより、感光体ドラム１１の回転を各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋ毎に最適な速度に制御することが可能となっている。

前記回転制御部９０は各色の回転駆動ユニット毎に設けることもできるが、前述の如くモノクロ画像をプリントする際にはイエロー、マゼンタ及びシアンの作像エンジン１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃは駆動を停止する一方、カラー画像を形成する際にはイエロー、マゼンタ及びシアンの作像エンジン１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃは常に一緒に駆動することになるので、イエロー、マゼンタ及びシアンの作像エンジン１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃに対応した回転駆動ユニット６Ｙ，６Ｍ，６Ｃに関しては回転制御部９０を一つに集約化し、ブラックの作像エンジン１０Ｂｋに対応した回転駆動ユニット６Ｂｋのついてのみ回転制御部９０を別に設けるのが好ましい。このように構成することにより、制御系を構成する部品点数を減少させると共に信号線の引き回しを減少させ、生産コストの低減化を図ることが可能となる。

本発明の回転駆動ユニットを感光体ドラムの駆動に用いることが可能なフルカラーレーザビームプリンタの概略構成を示す図である。回転駆動ユニットのドラムシャフトに対する感光体ドラムの装着状態を示す斜視図である。本発明の回転駆動ユニットを装置フレームに取り付けた状態を示す断面図である。本発明の回転駆動ユニットに使用可能な遊星減速ローラ機構を示す断面図である。感光体ドラムを仮保持している保持枠体とドラムシャフトとの位置関係を示す斜視図である。ドライブモジュールを示す斜視図である。ドラムシャフト先端の変位量と該ドラムシャフトの速度変動との関係を示すグラフである。ドラムシャフトの回転速度を制御するための制御系を示すブロック図である。

５…遊星減速ローラ機構、６（６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｂｋ）…回転駆動ユニット、１０（１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋ）…作像エンジン、１１（１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｂｋ）…感光体ドラム、６０…ドラムシャフト、６１…ユニットハウジング、６２…固定ブラケット、６３…サポートハウジング、Ｆ…装置フレーム、Ｍ…駆動モータ

Claims

画像形成装置の感光体ドラムを回転させる回転駆動ユニットであって、
前記画像形成装置の装置フレームに固定ブラケットを介して固定されるユニットハウジングと、
このユニットハウジングに固定される駆動モータと、
前記ユニットハウジングに収容されると共に前記駆動モータと同一軸心上に配置された出力軸を有し、前記駆動モータの回転を前記感光体ドラムに伝達する遊星減速機構と、
前記ユニットハウジングから突出して設けられるサポートハウジングと、
前記遊星減速機構の出力軸と連続的に形成され、前記サポートハウジングを貫通すると共に該サポートハウジング内で回転を支承され、感光体ドラムに挿入されて該感光体ドラムを駆動するドラムシャフトと、
から構成され、
前記サポートハウジングは、前記固定ブラッケットと前記ドラムシャフトの軸方向で重複した状態で配置され、
かつ、前記装置フレームの剛性に対して前記固定ブラケットの剛性を低く設定し、
かつ、前記ドラムシャフトの回転数に応じた信号を出力するエンコーダを、前記サポートハウジングの前記固定ブラケットと重複する部位に対して前記遊星減速機構側になる前記ユニットハウジング内に配置したことを特徴とする回転駆動ユニット。
前記ドライブシャフトの先端は感光体ドラムを貫通し、かかる感光体ドラムの仮保持枠体に支承されることを特徴とする請求項１記載の回転駆動ユニット。
前記ドラムシャフトの回転は前記サポートハウジング及びユニットハウジング内で互いに距離をおいて設けられた一対のベアリングによって支承されていることを特徴とする請求項１記載の回転駆動ユニット。
少なくとも一方のベアリングは前記装置フレームとサポートハウジングの嵌合位置に重ねて設けられていることを特徴とする請求項３記載の回転駆動ユニット。
前記サポートハウジングには、現像装置の駆動機構を前記ドラムシャフトに対して位置決めするための基準面が設けられていることを特徴とする請求項１記載の回転駆動ユニット。
画情報に応じたトナー像が形成される複数の感光体ドラムを備え、これら感光体ドラム上に形成されたトナー像を重ね合わせて記録画像を形成するカラー画像形成装置において、
各感光体ドラムの回転駆動に請求項１〜５のいずれかに記載の回転駆動ユニットを夫々用いたことを特徴とするカラー画像形成装置。