JP4694359B2 - 駆動伝達装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に係り、特に同じ駆動源からの駆動を感光体及び転写ベルトに伝達するための駆動伝達装置及び画像形成装置に関する。

カラーコピー機やカラープリンタ装置等電子写真方式によりカラー画像を得る画像形成装置にあっては、感光体ドラム上に形成される各色のトナー像の転写をエンドレスの転写ベルトを用いて行う装置がある。転写ベルトを用いる装置としては、感光体ドラムとの間にシート紙を介在して、感光体ドラム上のトナー像を直接シート紙に転写する装置、あるいは感光体ドラム上のトナー像を転写ベルトに一次転写した後シート紙に二次転写する装置がある。転写ベルトを用いる画像形成装置にあっては装置の小型化あるいはコストの低減を図るため、近年、感光体ドラムと共に転写ベルトを同じ駆動モータを用いて駆動する装置がある。

更にこのような画像形成装置では、カラー画像の色ズレ防止のために、感光体ドラムの速度が転写ベルトの速度より微小に早くなるよう設定している。一方画像形成時に転写ベルトと感光体ドラムとは静電吸着による強い力で吸着される。このため画像形成時、転写ベルトの駆動軸には、駆動モータからギアを介して伝達される駆動力と、感光体ドラム支配で回転しようとする転写ベルト側からの力（ギア側からの伝達速度より速く回転しようとする力）とが働く。この駆動モータからの駆動力と転写ベルト側からの速く回転しようとする力の２つの力が加わることから、転写ベルトに連結するギアは、高負荷により変形し、駆動伝達が乱れる恐れがある。

このため従来、ギアの変形を防止するために、ギアの剛性を高める装置が開示されている。（例えば特許文献１、特許文献２参照。）
特開２００３−３３６６９６号公報(第４頁、図４、５) 特開２００２−８２５７４号公報(第６、７頁、図７、８) （特許文献１）は、分岐歯車にリブを設けている。

（特許文献２）は、高い剛性を有する材料で形成した第１の構成部を、高い精度を実現可能な材料で歯部を形成した第２の構成部を覆っている。

しかしながら（特許文献１）は、リブの在る所と無い所とで、ギアの剛性に差が出来る。この剛性の差によるリブのピッチ毎の速度変動は、画像上にジッタとして現れ、画像にスジを生じてしまう。更にリブ部分のひけにより、ギアの噛合い精度が低下する恐れもある。

他方（特許文献２）は、高剛性の材料を用いることにより価格の上昇を生じてしまう。又、ギアが一体形成では無く２つの構成部からなることから、歯部は高い剛性の第１の構成部を介してして軸の駆動を受けないため、高負荷がかかると駆動にブレを生じるおそれがある。

そこで本発明は上記課題を解決するものであり、高い負荷がかかるにもかかわらず、転写ベルトに連結するギアの変形を原因とする、転写ベルトの速度変動を防止して高品位の画像を形成可能であり、しかもコストを大きく上げる事がない、駆動伝達装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するための手段として、円筒状であって駆動源からの駆動により回転する第１のギア部と、前記第１のギア部の内側にあり外周が円筒状で、第１の駆動部の軸を駆動する軸受け部と、前記第１のギア部と前記軸受け部との間にある円筒状の壁部と、前記軸受け部と前記壁部を径方向に連結する第１の連結部と、前記壁部の厚さ方向におけるセンタと前記第１のギア部のギア幅のセンタを径方向に連結する第２の連結部とを有する第１のギア機構及び、円筒状であって前記第１の連結部に形成され前記駆動源からの駆動により回転し、前記第１の駆動部の駆動速度より高速の第２の駆動部に駆動を伝達する第２のギア機構を備えるギア本体と、前記軸受け部の前記外周と嵌まりあう第１のリング及び、前記壁部の内周と嵌りあう第２のリング並びに、前記第１のリングと前記第２のリングとを径方向に連結するカラーを備え前記軸受け部及び前記壁部の間に圧入される補強部材とを設けてなるものである。

本発明によれば、ギア機構の軸受け部と壁部との間に、補強部材を軽圧入することにより、ギアの剛性を均等に高めることが出来、ギア機構の変形を防止することにより、転写ベルトの速度変動を防止して、高品位の画像を得る事が出来る。しかも製造が容易で、コストを大きく上げることがない。

以下、本発明の実施例について図１乃至図６を用いて説明する。図１はこの発明の実施例の画像形成装置であるカラープリンタ装置１を示す概略構成図である。カラープリンタ装置１内には、プリンタ２方向にシート紙Ｐを供給する給紙装置３を備えている。給紙装置３は、給紙カセット３ａ、３ｂからシート紙Ｐを取り出し、搬送路３ｃに沿って、シート紙Ｐをレジストローラ２７方向に給紙する。カラープリンタ装置１の上面には原稿画像を読取るスキャナ４が設けられている。

プリンタ２の、像担持体であり第２の駆動部である感光体ドラム１０周囲には、感光体ドラム１０に複数色のトナー像を形成する像形成部材であるトナー像形成部１１が設けられる。トナー像形成部１１は、感光体ドラム１０の矢印ｓ方向の回転に従い順次感光体ドラム１０を一様に帯電する帯電装置１２、スキャナ４からの画像データに基づき帯電された感光体ドラム１０上に静電潜像を形成するレーザ露光装置１３、ブラック現像装置１４、イエロー（Ｙ）現像装置１６、マゼンタ（Ｍ）現像装置１７、シアン（Ｃ）現像装置１８を搭載するリボルバタイプのカラー現像装置２０を有している。

更に感光体ドラム１０周囲の転写位置には転写ベルト装置４０が対向配置される。転写ベルト装置４０は転写ベルト２１を有する。転写ベルト２１は、図２に示すように第１の駆動部であるベルト駆動ローラ３２、従動ローラ３１及びテンションローラ３３により張架され、矢印ｖ方向に回転される。転写ベルト２１の感光体ドラム１０と接触する位置は、一次転写バイアスを印加する一次転写ローラ３７及び補助ローラ３８により支持されている。更に転写ベルト２１の従動ローラ３1に支持される二次転写位置には、二次転写バイアスが印加される二次転写ローラ２８が対向されている。

感光体ドラム１０は、転写ベルト２１の回転速度より微小に速い速度で回転する。転写ベルト２１は、感光体ドラム１０からの支配で回転しようとする。これにより感光体ドラム１０から転写ベルト２１に一次転写されるトナー像の色ズレを防止する。二次転写位置通過後の転写ベルト２１周囲にはベルトクリーニング装置３６が設けられる。又感光体ドラム１１周囲の転写ベルト２１下流にはクリーナ装置２２が配置される。

更にプリンタ２は、転写ベルト２１に重ねられた複数色のトナー像を、シート紙Ｐに二次転写する二次転写ローラ２８、シート紙Ｐ上のトナー像を定着する定着装置３０、定着後シート紙Ｐを排紙部２４に排出する排紙ローラ２４ａを有している。更に、プリンタ２は、両面画像形成時にシート紙Ｐを反転する反転搬送経路２５を有している。

また図３に示すように、プリンタ２のリア側には、感光体ドラム１０及び転写ベルト２１を回転駆動する駆動源である駆動モータ６１が設けられる。駆動モータ６１としては回転振動の少ないサーボモータや微小ステップのステッピングモータ、ＤＣブラシレスモータ等が用いられる。

駆動モータ６１の駆動は、減速ギア機構６４及びギア本体であるベルトギア機構７２並びにドラムギア７４を有するリンク機構６０を介して、ベルト駆動ローラ３２を駆動するための駆動軸であるベルト駆動軸６５及び感光体ドラム１０を駆動するためのドラム駆動軸７５に伝達される。ベルト駆動軸６５は、ベルトカップリング６７によりベルト駆動ローラ３２のローラ支持軸３２ａに連結される。ドラム駆動軸７５は、ドラムカップリング７６によりドラムシャフト７７に連結される。

ドラム駆動軸７５のリア側には感光体ドラム１０を安定に回転するためのフライホィール７８が設けられる。

駆動モータ６１の出力軸６２はモータ駆動ギア６３を兼用する。減速ギア機構６４は、１段目ギア７０と２段目ギア７１を有する。ベルトギア機構７２は、第１のギア機構である転写ベルトギア機構６６と、第２のギア機構であるドライブギア７３を有する。モータ駆動ギア６３と減速ギア機構６４の１段目ギア７０とが歯合する。減速ギア機構６４の２段目ギア７１と転写ベルトギア機構６６の第１のギア部である転写ベルトギア部６６ａとが歯合する。ベルトギア機構７２のドライブギア７３はドラムギア７４に直接歯合する。

減速ギア機構６４、ベルトギア機構７２及びドラムギア７４は、夫々インジェクション成形等の樹脂成形で形成されるヘリカルギアあるいはハスバギアである。ギア材料としては、寸法安定性、自己潤滑性、成形性に優れたポリアセタール樹脂、熱膨脹の少ないポリイミドやポリカーボネートのような合成樹脂、ポリカーボネートにガラス強化繊維を充填させ、強度や剛性を向上させた樹脂あるいは、ポリカーボネートにフッ素樹脂をブレンドさせて自己潤滑性を向上させた樹脂等が使用可能である。

次にポリアセタール樹脂をインジェクション成形により一体形成してなる、図４−Ａ、図４−Ｂに示すベルトギア機構７２について詳述する。画像形成時に、ベルトギア機構７２の転写ベルトギア機構６６には駆動モータ６１からの駆動力が伝達される一方、ベルト駆動軸６５には、感光体ドラム１０と静電吸着する転写ベルト２１からの速く回転しようとする力が働く。駆動モータ６１からの駆動力と転写ベルト２１からの力の２つの力が加わることから転写ベルトギア機構６６の軸受け部６６ｂ及び転写ベルトギア部６６ａ間には高負荷がかかる。

この高負荷による転写ベルトギア機構６６の変形を防止するため、転写ベルトギア機構６６には、補強部材であり円盤形状を有するカラー８０を取り付けて、剛性を高める。転写ベルトギア機構６６の中心にはベルト駆動軸６５と嵌りあう軸受け部６６ｂが形成される。軸受け部６６ｂの外方には、ベルト駆動軸６５と同軸の壁部６６ｃが形成される。壁部６６ｃは第１の連結部６６ｄにより軸受け部６６ｂと径方向に連結される。転写ベルトギア部６６ａは、第２の連結部６６ｅにより壁部６６ｃと径方向に連結される。第２の連結部６６ｅの厚さ方向におけるセンタは、転写ベルトギア部６６ａのギア幅のセンタに位置している。

図５−Ａ、図５−Ｂに示すカラー８０は、ベルトギア機構７２の材料と同じポリアセタール樹脂を用いて、インジェクション成形により一体形成して成っている。カラー８０の中心には、カラー８０がベルト駆動軸６５に触れないようにするための開口８０ａが形成される。開口８０ａの外方には、軸受け部６６ｂが嵌る第１のリング８０ｂが形成される。このようにベルト駆動軸６５にカラー８０が触れないようにすれば、ベルト駆動軸６５はより安定した駆動を得られる。

第１のリング８０ｂの外方には、ベルトギア機構６６の壁部６６ｃの内周とほぼ同じ外周を有する第２のリング８０ｃが形成される。第２のリング８０ｃはカラー連結部８０ｄにより第１のリング８０ｂと径方向に連結される。カラー連結部８０ｄの厚さ方向におけるセンタは、第１のリング８０ｂ及び第２のリング８０ｃのリング幅のセンタに位置している。

このように形成されるカラー８０を、図６に示す様に、転写ベルトギア機構６６の軸受け部６６ｂと壁部６６ｃとの間に軽圧入する。即ち、軸受け部６６ｂに第１のリング８０ｂを嵌めると共に、壁部６６ｃに第２のリング８０ｃを嵌める。本実施例において、転写ベルトギア機構６６に圧入したカラー８０は、約５００グラムの力で引くと転写ベルトギア機構６６から外れる程度に軽圧入されている。転写ベルトギア機構６６へのカラー８０の圧入の程度は、転写ベルトギア機構６６の軸受け部６６ｂと壁部６６ｃとの間を均等に支持し、且つ壁部６６ｃを変形させ無い範囲であれば良い。転写ベルトギア機構６６に対するカラー８０の圧入が強いと、壁部６６ｃの変形が転写ベルトギア部６６ａに影響して、駆動時に歯飛びを生じるおそれがある。

次にカラープリンタ装置１によるプリントプロセスについて説明する。このカラープリンタ装置１は、シート紙Ｐ上にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の順にトナー像が重ねてフルカラー画像を得るように、トナー像形成部１１においては、ブラック（ＢＫ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順にトナー像を形成する。

画像形成プロセスの開始により、スキャナ４にて原稿を読取ると、プリンタ２では、駆動モータ６１が駆動される。駆動モータ６１の駆動は、リンク機構６０のモータ駆動ギア６３からベルトギア機構７２に伝達され、転写ベルト２１は、矢印ｖ方向に回転される。駆動モータ６１の駆動は、更にベルトギア機構７２のドライブギア７３を介してドラムギア７４に伝達され、感光体ドラム１０は、転写ベルト２１の回転速度より微小に速い速度で矢印ｓ方向に回転される。

感光体ドラム１０は回転に従い、帯電装置１２により帯電され、レーザ露光装置１３により原稿に応じた静電潜像を形成され、ブラック現像装置１４あるいはカラー現像装置２０によりトナー像を形成される。次いで感光体ドラム１０上のトナー像は矢印ｖ方向に回転される転写ベルト２１との接触位置である一次転写位置に達し、一次転写ローラ３７からの転写バイアス印加により転写ベルト２１上に一次転写される。一次転写後感光体ドラム１０は、クリーナ装置２２により残留トナーをクリーニングされる。

この後各トナー像の色毎に感光体ドラム１０上に上記電子写真方式によるトナー像形成プロセスを繰り返して、転写ベルト２１上の同一位置に複数色のトナー像を順次１次転写して重ねて、転写ベルト２１上にフルカラートナー像を得る。この後転写ベルト２１上のフルカラートナー像は二次転写位置に達し、二次転写ローラ２８の転写バイアスにより、シート紙Ｐ上に一括二次転写される。シート紙Ｐは、転写ベルト２１上のフルカラートナー像が二次転写位置に達するのと同期して給紙装置３から二次転写位置に搬送されている。この後シート紙Ｐは定着装置３０によりフルカラートナー像を定着されカラー画像を完成され、排紙部２４に集積される。一方シート紙Ｐへの転写終了後転写ベルト２１はベルトクリーニング装置３７により残留トナーをクリーニングされる。

このように画像形成プロセスを行う間、一次転写ローラ３７からの転写バイアス印加により転写ベルト２１は感光体ドラム１０に強い力で静電吸着される。更に転写ベルト２１は感光体ドラム１０からの支配で回転しようとする。これにより駆動モータ６１からの駆動力が伝達され、矢印ｗ方向に回転される転写ベルトギア機構６６の軸受け部６６ｂには、回転方向と逆の矢印ｘ方向の力が加わり、転写ベルトギア機構６６の軸受け部６６ｂ及び転写ベルトギア部６６ａ間には高負荷がかかる。

但し転写ベルトギア機構６６は、軸受け部６６ｂと壁部６６ｃとの間に軽圧入されるカラー８０により剛性を高められ、高負荷がかかるものの変形される事が無い。従って、転写ベルト２１には、転写ベルトギア機構６６を介して、駆動モータ６１からの駆動力を良好に伝達され、転写ベルト２１は安定回転される。

この実施例によれば、駆動モータ６１の駆動力を転写ベルト２１及び感光体ドラム１０に伝達するベルトギア機構７２の転写ベルトギア機構６６に、カラー８０を軽圧入することにより、転写ベルトギア機構６６の剛性を高めている。従って画像形成時に、転写ベルトギア機構６６の軸受け部６６ｂ及び転写ベルトギア部６６ａ間に、駆動モータ６１からの駆動力とこれよりも速く回転しようとする転写ベルト２１からの力の、２つの力により高負荷がかかるものの、転写ベルトギア機構６６は変形を生じない。これにより転写ベルト２１には、転写ベルトギア機構６６を介して駆動モータ６１の駆動力が良好に伝達される。転写ベルト２１は速度変動を生じることなく、高品位の転写画像を得られる。

更にカラー８０は、壁部６６ｃ全体を均等に支持することから、転写ベルトギア部６６ａは均等に剛性を高められ、画像上にジッタを生じる事もない。また転写ベルトギア機構６６に、ポリアセタール樹脂を一体形成して成る比較的低価格のカラー８０を軽圧入するのみで容易に転写ベルトギア機構６６の剛性を高めることが出来る。したがってコストを大きく上げることなく、ベルトギア機構７２の信頼性を向上できる。

又転写ベルトギア機構６６において、第２の連結部６６ｅの厚さ方向におけるセンタが転写ベルトギア部６６ａのギア幅のセンタに位置していることから、転写ベルトギア部６６ａは、ギア幅全体にわたり均等な剛性を保持できる。

尚この発明は、上記実施例に限られるものではなく、この発明の範囲内で種々変更可能であり、例えばギア本体は、第１のギア機構及び第２のギア機構を有するように一体成形してなるものであればその形状や材料は限定されない。又補強部材も第１のギア機構の軸受け部及び壁部の間にて、第１のギア機構の剛体を高めることが出来れば、その形状や材料等限定されない。更に画像形成装置はプリンタに限定されず複合機（Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）やファクシミリ等であっても良い。

本発明の実施例のカラープリンタ装置を概略的に示す構成図である。 本発明の実施例の転写ベルト装置を概略的に示す構成図である。 本発明の実施例の駆動モータの駆動を伝達するリンク機構を示す概略斜視図である。 本発明の実施例のベルトギア機構をドライブギア側から見た概略斜視図である。 本発明の実施例のベルトギア機構を転写ベルトギア部側から見た概略斜視図である。 本発明の実施例のカラーを転写ベルトギア部と対向する側から見た概略斜視図である。 本発明の実施例のカラーを（図５−Ａ）の反対側から見た概略斜視図である。 本発明の実施例のカラーが軽圧入される転写ベルトギア機構を示す概略斜視図である。

符号の説明

１…カラープリンタ装置
２…プリンタ
１０…感光体ドラム
１１…トナー像形成部
１２…帯電装置
１３…レーザ露光装置
１４…ブラック現像装置
２０…カラー現像装置
２１…転写ベルト
３２…ベルト駆動ローラ
３２ａ…ローラ支持軸
３７…一次転写ローラ
４０…転写ベルト装置
６１…駆動モータ
６３…モータ駆動ギア
６４…減速ギア機構
６５…ベルト駆動軸
６６…転写ベルトギア機構
６６ａ…転写ベルトギア部
６６ｂ…軸受け部
６６ｃ…壁部
６６ｄ…第１の連結部
６６ｅ…第２の連結部
７２…ベルトギア機構
７３…ドライブギア
７４…ドラムギア
７５…ドラム駆動軸
７７…ドラムシャフト
８０…カラー
８０ａ…開口
８０ｂ…第１のリング
８０ｃ…第２のリング

Claims (5)

1. 円筒状であって駆動源からの駆動により回転する第１のギア部と、前記第１のギア部の内側にあり外周が円筒状で、第１の駆動部の軸を駆動する軸受け部と、前記第１のギア部と前記軸受け部との間にある円筒状の壁部と、前記軸受け部と前記壁部を径方向に連結する第１の連結部と、前記壁部の厚さ方向におけるセンタと前記第１のギア部のギア幅のセンタを径方向に連結する第２の連結部とを有する第１のギア機構及び、円筒状であって前記第１の連結部に形成され前記駆動源からの駆動により回転し、前記第１の駆動部の駆動速度より高速の第２の駆動部に駆動を伝達する第２のギア機構を備えるギア本体と、
   前記軸受け部の前記外周と嵌まりあう第１のリング及び、前記壁部の内周と嵌りあう第２のリング並びに、前記第１のリングと前記第２のリングとを径方向に連結するカラーを備え前記軸受け部及び前記壁部の間に圧入される補強部材とを具備することを特徴とする駆動伝達装置。
2. 前記補強部材は、前記軸受け部に挿通される軸と接触しないことを特徴とする請求項１記載の駆動伝達装置。
3. 前記ギア本体と前記補強部材は、同じ材料で形成することを特徴とする請求項１記載の駆動伝達装置。
4. 回転駆動される像担持体と、
   前記像担持体の転写位置に対向するエンドレスの転写ベルト部材と、
   前記像担持体にトナー像を形成する像形成部材と、
   前記像担持体及び前記転写ベルト部材を回転駆動する駆動源と、
   円筒状であって前記駆動源からの駆動により回転する第１のギア部と、前記第１のギア部の内側にあり外周が円筒状で、第１の駆動部の軸を駆動する軸受け部と、前記第１のギア部と前記軸受け部との間にある円筒状の壁部と、前記軸受け部と前記壁部を径方向に連結する第１の連結部と、前記壁部の厚さ方向におけるセンタと前記第１のギア部のギア幅のセンタを径方向に連結する第２の連結部とを有する第１のギア機構及び、円筒状であって前記第１の連結部に形成され前記駆動源からの駆動により回転し、前記第１の駆動部の駆動速度より高速の第２の駆動部に駆動を伝達する第２のギア機構を備えるギア本体と、
   前記軸受け部の前記外周と嵌まりあう第１のリング及び、前記壁部の内周と嵌りあう第２のリング並びに、前記第１のリングと前記第２のリングとを径方向に連結するカラーを備え前記軸受け部及び前記壁部の間に圧入される補強部材とを具備することを特徴とする画像形成装置。
5. 前記ギア本体と前記補強部材は、同じ材料で形成することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。

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