JP4372186B2 - 感光体駆動機構 - Google Patents

Description

本発明は、主に、画像形成装置に用いられる感光体駆動機構に関する。

従来の画像形成装置においては、感光体ドラムの回転ムラ（周速度を変動）に対する対策として、カラー画像形成用の複数感光体の回転ムラの位相を相互に合わせて色ずれを低減する第１の方式のもの（例えば、特許文献１参照）や、感光体の駆動モータの速度制御により速度ムラを低減する第２の方式のもの（例えば、特許文献２参照）などが知られている。
特開平７−２６１４９９号公報 特開平１０−７８７３４号公報

上記第１の方式では、画像の歪みそのものをなくすことができず、例えば、単色画像でも感光体上に形成される画像が副走査方向にずれて歪むので、高画質化には限界がある。
またカラー画像形成装置において、径の異なる複数の感光体を備える画像形成装置の場合には、色ずれ調整が全く実施できない。従って、例えば黒色画像用感光体の長寿命化や印刷速度向上のためにその感光体径のみ大径としようとした場合においては色ずれ解消は不可能となるという問題がある。
また、第２の方式では、各感光体に対して速度制御するために駆動モータを各々設け、それぞれを高精度に速度制御を行なう必要があり、装置の部品点数が増大する上、複雑な制御を行なう必要があるという問題があった。

この発明は、回転駆動源の回転軸に固設され一定の周速度で回転する駆動ギアと、円筒状の感光体の回転軸に同軸に固設された被駆動ギアと、被駆動ギアと同径でかつ同じ回転速度ムラ特性を有する位相制御ギアと、伝達ギアとを備え、駆動ギアからの駆動力を位相制御ギアと伝達ギアを介して被駆動ギアに伝達する感光体駆動機構を提供するものである。

位相制御ギアが被駆動ギアと同径で、かつ、同じ回転速度ムラ特性を有するので、被駆動ギアの回転速度ムラ特性に起因する感光体の周速の変動が、位相制御ギアによって相殺され、感光体が一定の周速で回転し、歪みのない正しい画像が形成される。従って、複数の感光体を用いてカラー画像を形成する場合にも、色ずれのない画像が形成される。

この発明の第１の感光体駆動機構は、回転駆動源の回転軸に固設され一定の周速度で回転する駆動ギアと、円筒状の感光体の回転軸に同軸に固設された被駆動ギアと、被駆動ギアと同径でかつ同じ回転速度ムラ特性を有する位相制御ギアと、伝達ギアとを備え、駆動ギアからの駆動力を位相制御ギアと伝達ギアを介して被駆動ギアに伝達することを特徴とする。
伝達ギアは、位相制御ギアの周速度を、被駆動ギアが一定の角速度で回転するように被駆動ギアに伝達してもよい。
伝達ギアは回転軸に着脱可能に支持されてもよい。

この発明の第１の感光体駆動機構において、被駆動ギアおよび位相制御ギアは偏心ギアであり、両者間の同一回転位相を示す指標が被駆動ギアおよび位相制御ギアの周縁近傍にそれぞれ設けられ、駆動ギアの中心と位相制御ギアの中心を結ぶ第１直線と、位相制御ギアの中心と位相制御ギアの指標とを結ぶ第２直線とのなす角をθ_A、位相制御ギアの中心と伝達ギアの中心を結ぶ第３直線と、第１直線とのなす角をθ_X、伝達ギアの中心と被駆動ギアの中心とを結ぶ第４直線と、被駆動ギアの中心と被駆動ギアの指標とを結ぶ第５直線とのなす角をθ_Bとするとき、θ_X＝60°、かつ、θ_B−(θ_A−θ_X)＝−60°又はθ_X＝−60°、かつ、θ_B−(θ_A−θ_X)＝60°（±符号は被駆動ギアの回転方向が（＋）、逆回転方向が（−））という関係を有することが好ましい。
指標が被駆動ギアおよび位相制御ギアと一体成型されていてもよい。

また、この発明の第２の感光体駆動機構は、回転駆動源の回転軸に固設され一定の周速度で回転する駆動ギアと、複数の円筒状の感光体の各回転軸に同軸に固設され互いに同径で同じ回転ムラ特性を有する被駆動ギアと、被駆動ギアと同径で、同じ回転速度ムラ特性を有する単一の位相制御ギアと、複数の伝達ギアとを備え、駆動ギアからの駆動力を位相制御ギアと伝達ギアを介して各被駆動ギアに伝達することを特徴とする。

さらに、この発明の第３の感光体駆動機構は、回転駆動源の回転軸に固設され一定の周速度で回転する第１駆動ギアと、円筒状の感光体の回転軸に同軸に固設された第１被駆動ギアと、第１被駆動ギアと同径でかつ同じ回転速度ムラ特性を有する第１位相制御ギアと、第１伝達ギアとを備え、第１駆動ギアからの駆動力を第１位相制御ギアと伝達ギアを介して第１被駆動ギアに伝達する第１機構と、回転駆動源の回転軸に固設され一定の周速度で回転する第２駆動ギアと、複数の円筒状の感光体の各回転軸に同軸に固設され互いに同径で同じ回転ムラ特性を有する第２被駆動ギアと、第２被駆動ギアと同径で、同じ回転速度ムラ特性を有する単一の第２位相制御ギアと、複数の第２伝達ギアとを備え、第２駆動ギアからの駆動力を第２位相制御ギアと第２伝達ギアを介して各第２被駆動ギアに伝達する第２機構とを備えたことを特徴とする。

さらに、この発明の第４の感光体駆動機構は、回転駆動源の回転軸に固設され一定の周速度で回転する駆動ギアと、円筒状の感光体の回転軸に同軸に固設された被駆動ギアと、被駆動ギアと同径でかつ同じ回転速度ムラ特性を有する位相制御ギアとを備え、駆動ギアからの駆動力を位相制御ギアを介して被駆動ギアに伝達することを特徴とする。

さらに、この発明の第５の感光体駆動機構は、回転駆動源の回転軸に固設され一定の周速度で回転する駆動ギアと、円筒状の感光体の各回転軸に同軸に固設され互いに同径で同じ回転ムラ特性を有する複数の被駆動ギアと、被駆動ギアと同径で、同じ回転速度ムラ特性を有する単一の位相制御ギアとを備え、駆動ギアからの駆動力を位相制御ギアを介して前記複数の被駆動ギアに各々伝達することを特徴とする。

この発明の第４および第５の感光体駆動機構において、被駆動ギアおよび位相制御ギアは偏心ギアであり、両者間の同一回転位相を示す指標が被駆動ギアおよび位相制御ギアにそれぞれ設けられ、駆動ギアの中心と位相制御ギアの中心を結ぶ第１直線と、位相制御ギアの中心と位相制御ギアの指標とを結ぶ第２直線とのなす角をθ_A、位相制御ギアの中心と被駆動ギアの中心を結ぶ第３直線と、第１直線とのなす角をθ_X、被駆動ギアの中心と被駆動ギアの指標とを結ぶ第４直線と、第3直線とのなす角をθ_Bとするとき、θ_X＝60°、かつ、θ_B−(θ_A−θ_X)＝−60°又はθ_X＝−60°、かつ、θ_B−(θ_A−θ_X)＝60°（±符号は被駆動ギアの回転方向が（＋）、逆回転方向が（−））という関係を有することが好ましい。

第４および第５の感光体駆動機構において、被駆動ギアが第１および第２の被駆動ギアを備え、第１の被駆動ギアの駆動力を第２の被駆動ギアに伝達する伝達ギアを備えるようにしてもよい。
上記伝達ギアは被駆動ギアと同一の偏心特性を備えたギアであることが好ましい。
第１の被駆動ギアと伝達ギアの接触点に第１の被駆動ギアと伝達ギアの指標を一致させ、第２の被駆動ギアと伝達ギアの接触点に第２の被駆動ギアと伝達ギアの指標を一致させるよう回転位相が設定されてもよい。

以下、図面に示す実施形態に基づいてこの発明を詳述する。
図１は、この発明の感光体駆動機構を用いる画像形成装置の構成を示す構成説明図である。画像形成装置100は、外部から受入れた画像データに応じて、用紙等の記録媒体に対して多色および単色の画像を形成する。このため、画像形成装置100は、露光ユニットＥ、同径の感光体ドラム（円筒形感光体）101a〜101d、現像ユニット102a〜102d、帯電ローラ103a〜103d、クリーニングユニット104a〜104d、中間転写ベルト11、中間転写ローラ13a〜13d、２次転写ローラ14、定着装置15、用紙搬送路P1，P2，P3、給紙カセット16、手差し給紙トレイ17及び排紙トレイ18等を備えている。

画像形成装置100は、カラー画像を色分解して得られる減法混色の３原色であるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びイエロー（Ｙ）にブラック（Ｋ）を加えた４色の各色相に対応した画像データを用いて画像形成を行う。感光体ドラム101a〜101d、現像ユニット102a〜102d、帯電ローラ103a〜103d、転写ローラ13a〜13d及びクリーニングユニット104a〜104dは、各色相に応じてそれぞれ４個ずつ設けられており、４つの画像形成部Pa〜Pdを構成している。画像形成部Pa〜Pdは、中間転写ベルト11の移動方向（副走査方向）に一列に配列されている。

帯電ローラ103は、感光体ドラム101の表面を所定の電位に均一に帯電させる接触方式の帯電器である。露光ユニットＥは、図示しない半導体レーザ、ポリゴンミラー４及び反射ミラー８等を備えており、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相の画像データによって変調されたレーザビームのそれぞれを感光体ドラム101a〜101dのそれぞれに照射することにより、感光体ドラム101a〜101dの表面に画像データに応じた潜像を形成する。感光体ドラム101a〜101dのそれぞれには、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相の画像データによる潜像が形成される。

したがって、感光体ドラム101aが単色画像形成時に黒色のトナー像が形成される像担持体であり、感光体ドラム101b〜101dがフルカラー画像形成時に減法混色の３原色のトナー像がそれぞれ形成される像担持体である。

現像ユニット102a〜102dは、潜像が形成された感光体ドラム101a〜101dの表面に現像剤を供給し、潜像をトナー像に顕像化する。現像ユニット102a〜102dのそれぞれは、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相の現像剤を収納しており、感光体ドラム101a〜101dのそれぞれに形成された各色相の潜像をブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各色相のトナー像に顕像化する。クリーニングユニット104a〜104dは、現像・画像転写後における感光体ドラム101a〜101d上の表面に残留したトナーを除去・回収する。

感光体ドラム101a〜101dの上方に配置されている中間転写ベルト11は、駆動ローラ11aと従動ローラ11bとの間に張架されてループ状の移動経路を形成している。中間転写ベルト11の外周面は、感光体ドラム101d、感光体ドラム101c、感光体ドラム101b及び感光体ドラム101aにこの順に対向する。

この中間転写ベルト11を挟んで各感光体ドラム101a〜101dに対向する位置に、転写ローラ13a〜13dが配置されている。転写ローラ13a〜13dには、感光体ドラム101a〜101dの表面に担持されたトナー像を中間転写ベルト11上に転写するために、トナーの帯電極性と逆極性の転写バイアスが印加される。これによって、感光体ドラム101a〜101dに形成された各色相のトナー像は中間転写ベルト11の外周面に順次重ねて転写され、中間転写ベルト11の外周面にフルカラーのトナー像が形成される。

但し、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの色相の一部のみの画像データが入力された場合には、４つの感光体ドラム101a〜101dのうち、入力された画像データの色相に対応する一部の感光体のみにおいて潜像及びトナー像の形成が行われる。例えば、モノクロ画像形成時には、ブラックの色相に対応した感光体ドラム101aのみにおいて潜像の形成及びトナー像の形成が行われ、中間転写ベルト11の外周面にはブラックのトナー像のみが転写される。

各転写ローラ103a〜103dは、直径8〜10mmの金属（例えばステンレス）を素材とする軸の表面を導電性の弾性材（例えばEPDM，発泡ウレタン等）により被覆して構成されており、導電性の弾性材によって中間転写ベルト11に均一に高電圧を印加する。転写ローラ103に代えて、ブラシ状の中間転写部材を用いることもできる。

上述のようにして、中間転写ベルト11の外周面に形成されたトナー像は、中間転写ベルト11の回転によって、２次転写ローラ14との対向位置に搬送される。２次転写ローラ14は、画像形成時において、中間転写ベルト11の外周面に所定のニップ圧で圧接されている。給紙カセット16又は手差し給紙トレイ17から給紙された用紙が２次転写ローラ14と中間転写ベルト11との間を通過する際に、２次転写ローラ14にトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧が印加される。これによって、中間転写ベルト11の外周面から用紙の表面にトナー像が転写される。

なお、２次転写ローラ14と中間転写ベルト11とのニップ圧を所定値に維持するために、２次転写ローラ14又は駆動ローラ11aの何れか一方を硬質材料（金属等）によって構成し、残る他方を弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラまたは発泡性樹脂ローラ等々）とする。

また、感光体ドラム101a〜101dから中間転写ベルト11に付着したトナーのうち用紙上に転写されずに中間転写ベルト11上に残存したトナーは、次工程での混色を防止するために、クリーニングユニット12によって回収される。

トナー像を転写された用紙は、定着装置15に導かれ、加熱ローラ15aと加圧ローラ15bとの間を通過して加熱及び加圧を受ける。これによって、トナー像が、用紙の表面に堅牢に定着する。トナー像が定着した用紙は、排紙ローラ18aによって排紙トレイ18上に排出される。

画像形成装置100には、用紙カセット16に収納されている用紙を２次転写ローラ14と中間転写ベルト11との間及び定着装置15を経由して排紙トレイ18に送るための略垂直方向の用紙搬送路P1が設けられている。用紙搬送路P1には、用紙カセット16内の用紙を一枚ずつ用紙搬送路P1内に繰り出すピックアップローラ16a、繰り出された用紙を上方に向けて搬送する搬送ローラｒ、搬送されてきた用紙を所定のタイミングで２次転写ローラ14と中間転写ベルト11との間に導くレジストローラ19、及び、用紙を排紙トレイ18に排出する排紙ローラ18aが配置されている。

また、画像形成装置100の内部には、手差し給紙トレイ17からレジストローラ19に至る間に、ピックアップローラ17a及び搬送ローラｒを配置した用紙搬送路P2が形成されている。さらに、排紙ローラ18aから用紙搬送路P1におけるレジストローラ19の上流側に至る間には、用紙搬送路P3が形成されている。

排紙ローラ18aは、正逆両方向に回転自在にされており、用紙の片面に画像を形成する片面画像形成時、及び、用紙の両面に画像を形成する両面画像形成における第２面画像形成時に正転方向に駆動されて用紙を排紙トレイ18に排出する。一方、両面画像形成における第１面画像形成時には、排出ローラ18aは、用紙の後端が定着装置15を通過するまで正転方向に駆動された後、用紙の後端部を挟持した状態で逆転方向に駆動されて用紙を用紙搬送路P3内に導く。これによって、両面画像形成時に片面のみに画像が形成された用紙は、表裏面及び前後端を反転した状態で用紙搬送路P1に導かれる。

レジストローラ19は、用紙カセット16若しくは手差し給紙トレイ17から給紙され、又は、用紙搬送路P3を経由して搬送された用紙を、中間転写ベルト11の回転に同期したタイミングで２次転写ローラ14と中間転写ベルト11との間に導く。このため、レジストローラ19は、感光体ドラム101や中間転写ベルト11の動作開始時には回転を停止しており、中間転写ベルト11の回転に先立って給紙又は搬送された用紙は、前端をレジストローラ19に当接させた状態で用紙搬送路P1内における移動を停止する。この後、レジストローラ19は、２次転写ローラ14と中間転写ベルト11とが圧接する位置で、用紙の前端部と中間転写ベルト11上に形成されたトナー像の前端部とが対向するタイミングで回転を開始する。

図２は、図１の画像形成装置に適用される感光体駆動機構の実施例１を示す側面図、図３は実施例１の正面図である。これらの図において、駆動ギア22aは、回転駆動源としてのモータ21aによって駆動され、一定の周速度V1で矢印Ａ方向に回転する。
被駆動ギア25aは、感光体ドラム101aの端部と結合し、ドラム101aを感光体角速度ω_Bで矢印Ｄ方向に回転させるためのギアである。なお、ここでは、感光体ドラム101aの駆動機構についてのみ説明するが、図１に示す感光体ドラム101b〜101dも同様の駆動機構を備える。

位相制御ギア23aは、被駆動ギア25aと同一の速度ムラ特性を備えるギアであり、被駆動ギア25aと同一の金型にて成型される。速度ムラ特性の原因の多くはギアの偏心に起因するもので、同一金型にて形成したギアで有れば同一の偏心特性を備える。
駆動ギア22aは位相制御ギア23aに接続され駆動力を伝達する。位相制御ギア23aの駆動力は伝達ギア24aを介して被駆動ギア25aに伝達される。位相制御ギア23aは角速度ω_Aで矢印Ｂ方向に回転し、伝達ギア24aは周速度V2で矢印Ｃ方向に回転するようになっている。

図３の位相制御ギア23aと被駆動ギア25aに付設された三角マークM1，M2は、各ギアの一体成型時に形成される突出部(図２参照)であり、両ギア間の同一回転位相を示す指標として用いられる（以下、この三角マークを指標という）。
従って、指標M1，M2により、位相制御ギア23aと被駆動ギア25aの回転位相を目視することができる。この発明では、駆動機構の組み立て時に指標M1，M2の位置を目視によって調整する。伝達ギア24aは回転軸20に着脱可能に支持されているので、伝達ギア24aを外した状態で位相制御ギア23a及び被駆動ギア25aを手動回転させ、それぞれの回転位相を決定した後に伝達ギアを24aを回転軸20に装着する。

この発明の感光体駆動機構は、一定の周速度で回転する駆動ギア22aと、感光体ドラム101aの端部に固設された被駆動ギア25aと、被駆動ギア25aと同一の速度ムラ特性を有する位相制御ギア23aと、位相制御ギア23aの回転を、被駆動ギア２５ａが一定の角速度で回転するように被駆動ギア25aに伝達する伝達ギア24aとを備える。このように構成したことにより、最終的に感光体ドラム101aの周速度を一定として、感光体ドラム101aに対するレーザの書き込み位置のずれ、感光体ドラム101aから中間転写ベルト11（図１）へのトナー像の転写位置のズレを低減し、最終的に画像形成位置のずれを低減する。

この発明の感光体駆動機構の構成と機能をさらに詳述する。
図３に示すように、駆動ギア22aの周速度をV1、位相制御ギア23aと駆動ギア22aとの接触点N1と、回転中心O₁までの半径をr₁、位相制御ギア23aと伝達ギア24aとの接触点N2と、回転中心O₁までの半径をr₂、被駆動ギア25aと伝達ギア24aとの接触点N3と、回転中心O₂までの半径をr₃とする。

さらに、位相制御ギア23aおよび被駆動ギア25aの角速度をそれぞれω_A，ω_Bとし、中心O₁と点N1を結ぶ直線と、中心O₁と指標M1とを結ぶ直線とのなす角度をθ_Aとし、点O₁と点N1を結ぶ直線と、点O₁と点N2とを結ぶ直線とのなす角度をθ_Xとし、中心O₂と点N3を結ぶ直線と、中心O₂と指標M2とを結ぶ直線とのなす角度をθ_Bとする。

v₁は駆動モータによる周速度であり一定である。そして、rは位相制御ギア23a及び被駆動ギア25aの設計上の半径であるとすると、r₁,r_2,r₃は、位相制御ギア23a及び被駆動ギア25aの偏心のために以下のように周期的に変動する値となる。

r₁＝r＋rasinθ_A、r₂＝r＋rasin（θ_A−θ_X）、r₃＝r＋rasinθ_B
ここで、ａは、r₁，r₂，r₃の周期的変化における変化分のrに対する割合である。
そこで、位相制御ギア23aの角速度ω_Aは、
ω_A＝ｖ₁／ｒ₁＝ｖ₁／(ｒ＋rasinθ_A)＝(ｖ₁／ｒ)／(1＋asinθ_A)
＝(ｖ₁／ｒ)・(1−asinθ_A)／(1−a²sinθ_A)
で表される。
A≪1であるからa²＝0
従って、ω_A＝(ｖ₁／ｒ)(1−asinθ_A) …（１）
となる。

次に、伝達ギア24aの周速度ｖ₂は、
ｖ₂＝ｒ₂ω_A＝ｖ₁｛1−asinθ_A＋asin(θ_A−θ_X)｝…（２）
で表される。
次に、被駆動ギア25aの角速度ω_Bは、
ω_B＝ｖ₂／ｒ₃＝(ｖ₁／ｒ)｛1−asinθ_A＋asin(θ_A−θ_X)−asinθ_B｝…（３）
で表される。
以上から角速度ω_A、ω_Bの変動分Δω_A、Δω_Bは次のように表わされる。
Δω_A＝−asinθ_A
Δω_B＝−asinθ_A＋asin(θ_A−θ_X)−asinθ_B

ここで、Δω_B＝０となる条件を求める。この条件が、被駆動ギア25aの角速度ω_B変動を0にして、感光体ドラム101aの周速度変動を0にすることができる条件である。
Δω_B＝０とするために、式（３）が次式（４）
ω_B＝(ｖ₁／ｒ)｛1−Ｘsinθ_B｝…（４）
を満たすようなθ_X、θ_A、θ_Bの条件を備えた「Ｘ」を求め、Ｘ=0となる条件を求めた。
まず、次式（５）が成り立つ場合には、式（４）を満たすことが可能であることが見出された。
θ_X＝２θ_A−２θ_B−180 …（５）

そこで、式（５）を式（３）に代入すると、
ω_B＝(ｖ₁／ｒ)・［1−asinθ_A＋asin｛θ_A−(2θ_A−2θ_B−180)｝−asinθ_B］
＝(ｖ₁／ｒ)・［1−｛a＋2acos(θ_A−θ_B)｝sinθ_B］
＝(ｖ₁／ｒ)・［1−｛a＋2acos(θ_X−(θ_B−(θ_A−θ_X)))｝sinθ_B］…（６）
となり、式（６）のθ_B−(θ_A−θ_X)は、θ_A＝θ_Xとしたときのθ_B、つまり位相制御ギア23と被駆動ギア25の相対的な位相関係を意味している。
従って、Ｘ=0となる条件は、
Ｘ＝a＋2acos(θ_X−(θ_B−(θ_A−θ_X)))＝０、
即ち、cos(θ_X−(θ_B−(θ_A−θ_X)))＝−0.5のときに、Ｘ＝０となる。

これを満たすθ_X、θ_A、θ_Bの条件を以下に示す。
θ_X−(θ_B−(θ_A−θ_X))＝±120°…（７）
かつθ_X＝2θ_A−2θ_B−180 …（５）
式（７）かつ前述の式（５）を満たす具体的な数値は、
θ_X＝60゜かつθ_B−(θ_A−θ_X）＝−60゜、
もしくは、θ_X＝−60゜かつθ_B−(θ_A−θ_X）＝60゜である。

ここでΔω_B＝０となる条件の１つであるθ_X＝60゜かつθ_B−(θ_A−θ_X）＝−60゜でθ_X＝θ_Aの場合の感光体駆動機構の具体例を図４に示す。
図４のように各ギアの指標M1，M2の位置を設定することにより、被駆動ギア25aの角速度変動分Δω_Bを０にすることができ、感光体ドラム101aを一定の角速度で（一定の周速で）回転できる。

この実施例では、図１に示す画像形成装置100のフルカラー画像形成用感光体ドラム101b〜101dに一体的に適用される感光体駆動機構について説明する。
なお、黒色画像形成用感光体ドラム101aには、実施例１の感光体駆動機構が適用される。この場合、感光体ドラム101aは、他の感光体ドラム101b〜101dに比べて径が大きくてもよい。
図５〜図８に、この実施例の感光体駆動機構の各構成要件の位置や角度の関係を示す。
図５に示すように、図示しないモータによって矢印Ａ方向に一定速度で駆動される駆動ギア22bの回転力が位相制御ギア23bに伝達され、位相制御ギア23bから、伝達ギア24bを介して被駆動ギア25bへ、伝達ギア24cを介して被駆動ギア25cへ、被駆動ギア25cから伝達ギア24dを介して被駆動ギア25dに伝達されるようになっている。被駆動ギア25b〜25dはそれぞれ感光体ドラム101b〜101dの端部に結合されている。なお、被駆動ギア25b〜25dおよび位相制御ギア23bは同一の金型で成形され、同一の速度ムラ特性を備える。

そして、位相制御ギア23bは回転中心O₃を有し、駆動ギア22bおよび伝達ギア24b，24cとそれぞれ点N4，N5，N6で接触し、被駆動ギア25bは回転中心O₄を有し、点N7で伝達ギア24bと接触する。被駆動ギア25cは回転中心O₅を有し、点N8，N9でそれぞれ伝達ギア24c，24dと接触する。被駆動ギア25dは回転中心O₆を有し、点N10で伝達ギア24dと接触する。

そこで、位相制御ギア23bに関しては、図５に示すように、図４に示す例と同様に回転中心O₃と点N4を結ぶ直線と、回転中心O₃と点N5を結ぶ直線とのなす角度が60度に設定される。さらに、回転中心O₃と点N4を結ぶ直線と、回転中心O₃と点N6を結ぶ直線とのなす角度が60度に設定される。

次に、被駆動ギア25bに関しては、図６に示すように、位相制御ギア23bの指標M4が点N7に一致するとき、被駆動ギア25bの回転中心O₄と点N6とを結ぶ直線と、回転中心O₄と指標M3を結ぶ直線のなす角度が−60度に設定される。
次に、被駆動ギア25cに関しては、図７に示すように、位相制御ギア23bの指標M4が点N6に一致するとき、被駆動ギア25cの回転中心O₅と点N8とを結ぶ直線と、回転中心O₅と指標M5とを結ぶ直線のなす角度が−60°に設定される。

次に、被駆動ギア25dに関しては、図８に示すように、被駆動ギア25cの指標M5が点N9に一致するとき、指標M6が点N10に一致するように設定される。
このように設定されることにより、θ_B−(θ_A−θ_X)＝０゜の状態となる。その際に以下の条件が成立し、被駆動ギア25cの角速度変動が０であることにより被駆動ギア25dの角速度変動も0とすることができる。

θ_B−(θ_A−θ_X)＝０すなわちθ_B＝θ_A−θ_X
従って、
ω_B＝(ｖ₁／ｒ)・｛1−asinθ_A＋asin(θ_A−θ_X)−asinθ_B｝
＝(ｖ₁／ｒ)・(1−asinθ_A)
＝ω_A
即ち、ω_B＝ω_Aとなるので、角速度変動Δω_A＝０であればΔω_Bは０となる。
このようにして、実施例２においても感光体ドラム101a，101b，101c，101dを変動のない一定の角速度で回転させることができる。

この実施例では、図１に示す画像形成装置100のフルカラー画像形成用感光体ドラム101b〜101dに一体的に適用される感光体駆動機構について説明する。
なお、黒色画像形成用感光体ドラム101aには、実施例１の感光体駆動機構が適用される。この場合、感光体ドラム101aは、他の感光体ドラム101b〜101dに比べて径が大きくてもよい。

図9〜図13に、実施例３の感光体駆動機構の各構成要件の位置や角度の関係を示す。
図9に示すように、図示しないモータによって矢印Ａ方向に一定速度で駆動される駆動ギア22bの回転力が位相制御ギア23cに伝達され、位相制御ギア23cから被駆動ギア25eへ駆動力が伝達され、位相制御ギア23cから被駆動ギア25fへ駆動力が伝達され、被駆動ギア25fから伝達ギア24eを介して被駆動ギア25gへ伝達されるように構成されている。被駆動ギア25e〜25gはそれぞれ感光体ドラム101b〜101d（図１）の端部に結合されている。なお、被駆動ギア25e〜25gおよび位相制御ギア23c、伝達ギア24eは同一の金型で成形され、同一の速度ムラ特性を備える。

図9を参照し、位相制御ギア23cと被駆動ギア25eとの関係を代表として動作を説明する。
駆動ギア中心O₇と位相制御ギア中心O₈を結ぶ第1直線と、位相制御ギア23cの中心O₈と位相制御ギア23cの指標M7を結ぶ第2直線との角度θ_A、
位相制御ギア23cの中心O₈と被駆動ギア25eの中心O₉を結ぶ第3直線と、被駆動ギア25eの中心O₉と被駆動ギア25eの指標M8を結ぶ第4直線との角度θ_B、
第1直線と第3直線との角度θ_Xをそれぞれ設定する。
そして、θ_X＝60°、かつ、θ_B−(θ_A−θ_X)＝−60°又はθ_X＝−60°、かつ、θ_B−(θ_A−θ_X)＝60°（±符号は被駆動ギア25eの回転方向が（＋）、逆回転方向が（−））という関係を有する場合、被駆動ギア25eの角速度変動を０とすることができる。

図10に位相制御ギア23cと被駆動ギア25eの位相条件を具体的に示す。
位相制御ギア23cの指標M7を駆動ギア22bとの接触点から位相制御ギア23cの回転方向に60゜回転させ、位相制御ギア23cの指標M7を被駆動ギア25eとの接触点に一致させ（θ_X＝60°）、被駆動ギア25eの指標M8を被駆動ギア25eの回転逆方向に６０゜（−60゜）回転させた状態に設定する。

図11に位相制御ギア23cと被駆動ギア25fの位相条件を具体的に示す。
位相制御ギア23cの指標M7を駆動ギア22bとの接触点から位相制御ギア23cの回転方向と逆方向に60゜回転（θ_X＝−60゜）させ、被駆動ギア25fとの接触点に一致させ、被駆動ギア25fの指標M9を被駆動ギア25fの回転方向に６０゜（＋60゜）回転させた状態に設定する。

図12，図13に被駆動ギア25fによる伝達ギア24eの駆動と、被駆動ギア25gの駆動について示す。
図12に被駆動ギア25fによる伝達ギア24eの駆動条件を示す。
まず被駆動ギア25fの指標M9が伝達ギア24eとの接触点に一致したとき、伝達ギア24eの指標M10が伝達ギア24eと被駆動ギア25fとの接触点に一致するように設定される。
このように設定されることにより、被駆動ギア25fと伝達ギア24eとの間はθ_B−(θ_A−θ_X)＝０゜の状態となる。被駆動ギア25fと伝達ギア24eは同一の偏心特性を備えているため、その際に以下の式（８）の条件が成立し、被駆動ギア25fの角速度変動（Δω_A）が０であることにより伝達ギア24eの角速度変動（Δω_B）を0とすることができる。
θ_B−(θ_A−θ_X）＝０すなわちθ_B＝θ_A−θ_X

従って、
ω_B＝(ｖ₁／ｒ)・｛1−asinθ_A＋asin(θ_A−θ_X)−asinθ_B｝
＝(ｖ₁／ｒ)・(1−asinθ_A)
＝ω_A ……（８）
即ち、ω_B＝ω_Aとなるので、角速度変動Δω_A＝０であればΔω_Bは０となる。

次に図13に伝達ギア24eによる被駆動ギア25gの駆動条件を示す。
図13に示すよう、被駆動ギア25gの指標M11が伝達ギア24eとの接触点に一致したとき、伝達ギア24eの指標M10が伝達ギア24eと被駆動ギア25gとの接触点に一致するように設定される。
このように設定されることにより、被駆動ギア25gと伝達ギア24eとの間はθ_B−(θ_A−θ_X)＝０゜の状態となる。その際に上記の式（８）が成立し、伝達ギアの角速度変動（Δω_A）が０であることにより被駆動ギア25gの角速度変動（Δω_B）を0とすることができる。
このようにして、感光体ドラム101b〜101dを変動のない一定の角速度で回転させることができる。

この発明の感光体駆動機構が適用される画像形成装置の構成説明図である。 この発明の感光体駆動機構の実施例１を示す側面図である。 この発明の感光体駆動機構の実施例１を示す正面図である。 この発明の感光体駆動機構の実施例１の配置例を示す正面図である。 この発明の感光体駆動機構の実施例２の配置例を示す正面図である。 この発明の感光体駆動機構の実施例２の配置例を示す正面図である。 この発明の感光体駆動機構の実施例２の配置例を示す正面図である。 この発明の感光体駆動機構の実施例２の配置例を示す正面図である。 この発明の感光体駆動機構の実施例３の構成と動作を示す説明図である。 この発明の感光体駆動機構の実施例３の構成と動作を示す説明図である。 この発明の感光体駆動機構の実施例３の構成と動作を示す説明図である。 この発明の感光体駆動機構の実施例３の構成と動作を示す説明図である。 この発明の感光体駆動機構の実施例３の構成と動作を示す説明図である。

符号の説明

２１ａ モータ
２２ａ，２２ｂ 駆動ギア
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ 位相制御ギア
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ 伝達ギア
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｇ 被駆動ギア
１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ 感光体ドラム
Ｍ１〜Ｍ１１ 三角マーク

Claims (9)

1. 回転駆動源の回転軸に固設され一定の周速度で回転する駆動ギアと、円筒状の感光体の回転軸に同軸に固設された被駆動ギアと、被駆動ギアと同径でかつ同じ回転速度ムラ特性を有する位相制御ギアと、伝達ギアとを備え、駆動ギアからの駆動力を位相制御ギアと伝達ギアを介して被駆動ギアに伝達し、被駆動ギアおよび位相制御ギアは偏心ギアであり、両者間の同一回転位相を示す指標が被駆動ギアおよび位相制御ギアにそれぞれ設けられ、駆動ギアの中心と位相制御ギアの中心を結ぶ第１直線と、位相制御ギアの中心と位相制御ギアの指標とを結ぶ第２直線とのなす角をθ _A 、位相制御ギアの中心と伝達ギアの中心を結ぶ第３直線と、第１直線とのなす角をθ _X 、伝達ギアの中心と被駆動ギアの中心とを結ぶ第４直線と、被駆動ギアの中心と被駆動ギアの指標とを結ぶ第５直線とのなす角をθ _B とするとき、θ _X ＝60°、かつ、θ _B −(θ _A −θ _X )＝−60°又はθ _X ＝−60°、かつ、θ _B −(θ _A −θ _X )＝60°（±符号は被駆動ギアの回転方向が（＋）、逆回転方向が（−））という関係を有する感光体駆動機構。
2. 伝達ギアは、位相制御ギアの周速度を、被駆動ギアが一定の角速度で回転するように被駆動ギアに伝達する請求項１記載の感光体駆動機構。
3. 伝達ギアは回転軸に着脱可能に支持されてなる請求項１又は２記載の感光体駆動機構。
4. 指標が被駆動ギアおよび位相制御ギアと一体成型されている請求項１記載の感光体駆動機構。
5. 回転駆動源の回転軸に固設され一定の周速度で回転する駆動ギアと、円筒状の感光体の回転軸に同軸に固設された被駆動ギアと、被駆動ギアと同径でかつ同じ回転速度ムラ特性を有する位相制御ギアとを備え、駆動ギアからの駆動力を位相制御ギアを介して被駆動ギアに伝達し、被駆動ギアおよび位相制御ギアは偏心ギアであり、両者間の同一回転位相を示す指標が被駆動ギアおよび位相制御ギアにそれぞれ設けられ、駆動ギアの中心と位相制御ギアの中心を結ぶ第１直線と、位相制御ギアの中心と位相制御ギアの指標とを結ぶ第２直線とのなす角をθ _A 、位相制御ギアの中心と被駆動ギアの中心を結ぶ第３直線と、第１直線とのなす角をθ _X 、被駆動ギアの中心と被駆動ギアの指標とを結ぶ第４直線と、第3直線とのなす角をθ _B とするとき、θ _X ＝60°、かつ、θ _B −(θ _A −θ _X )＝−60°又はθ _X ＝−60°、かつ、θ _B −(θ _A −θ _X )＝60°（±符号は被駆動ギアの回転方向が（＋）、逆回転方向が（−）という関係を有する感光体駆動機構。
6. 回転駆動源の回転軸に固設され一定の周速度で回転する駆動ギアと、円筒状の感光体の各回転軸に同軸に固設され互いに同径で同じ回転ムラ特性を有する複数の被駆動ギアと、被駆動ギアと同径で、同じ回転速度ムラ特性を有する単一の位相制御ギアとを備え、駆動ギアからの駆動力を位相制御ギアを介して前記複数の被駆動ギアに各々伝達し、被駆動ギアおよび位相制御ギアは偏心ギアであり、両者間の同一回転位相を示す指標が被駆動ギアおよび位相制御ギアにそれぞれ設けられ、駆動ギアの中心と位相制御ギアの中心を結ぶ第１直線と、位相制御ギアの中心と位相制御ギアの指標とを結ぶ第２直線とのなす角をθ _A 、位相制御ギアの中心と被駆動ギアの中心を結ぶ第３直線と、第１直線とのなす角をθ _X 、被駆動ギアの中心と被駆動ギアの指標とを結ぶ第４直線と、第3直線とのなす角をθ _B とするとき、θ _X ＝60°、かつ、θ _B −(θ _A −θ _X )＝−60°又はθ _X ＝−60°、かつ、θ _B −(θ _A −θ _X )＝60°（±符号は被駆動ギアの回転方向が（＋）、逆回転方向が（−）という関係を有する感光体駆動機構。
7. 被駆動ギアが第１および第２の被駆動ギアを備え、第１の被駆動ギアの駆動力を第２の被駆動ギアに伝達する伝達ギアを備える請求項５又は６記載の感光体駆動機構。
8. 伝達ギアは被駆動ギアと同一の偏心特性を備えたギアである請求項７記載の感光体駆動機構。
9. 第１の被駆動ギアと伝達ギアの接触点に第１の被駆動ギアと伝達ギアの指標を一致させ、第２の被駆動ギアと伝達ギアの接触点に第２の被駆動ギアと伝達ギアの指標を一致させるよう回転位相が設定された請求項８記載の感光体駆動機構。

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