JP5511132B2 - 駆動伝達装置及びそれを有する画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動伝達装置及びそれを有する画像形成装置に関する。

複写機、ＬＢＰなどの電子写真方式の画像形成装置において、感光ドラムの駆動には一般的にギヤを用いる。ギヤによる駆動伝達では必ずギヤの噛み合いピッチで振動が発生する。この振動が大きいと、出力画像上にスジ状の濃度ムラが発生することがある。

従来、このような画像不良問題が発生した場合の対策として、ドラム駆動軸上にフライホイールを取り付け、感光ドラムの振動を低減する対策が採られていた（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−１９４３５４号公報

しかしながら、フライホイールによる対策は、ドラム駆動軸の慣性力が増大するため、ドラム駆動軸やカップリングの強度を高くする必要がある上、駆動モータの出力トルクも大きくなるので、装置の高コスト化や大型化を招いていた。

本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、駆動部で生ずるギヤの噛み合い振動を低減することで、噛み合い振動に起因するスジ状の濃度ムラ等の画像不良を防止することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明にあっては、
駆動手段によって駆動される駆動ギヤと、
前記駆動ギヤと噛合って前記駆動手段からの駆動力をギヤ軸に伝達する第１ギヤと、
前記第１ギヤに対して同軸かつ相対回転可能に設けられ、前記第１ギヤの歯と同じ形状の歯を有する第２ギヤと、
前記第１ギヤと前記第２ギヤとの間に設けられ、前記駆動ギヤによって前記第１ギヤが回転される方向に前記第２ギヤを付勢する付勢手段と、
を備えた駆動伝達装置において、
前記第１ギヤの歯の撓みにより発生する前記ギヤ軸の回転方向の振動の位相が、前記第２ギヤの歯の撓みにより発生する前記ギヤ軸の回転方向の振動の位相の逆位相であり、
前記第１ギヤ、前記第２ギヤ、及び、前記駆動ギヤは、夫々はすば歯車であり、
前記第１ギヤと前記第２ギヤとの間の回転軸方向の距離を規制する距離規制部が、前記第１ギヤと前記第２ギヤとの間に設けられ、
前記距離規制部は、前記第１ギヤの歯の撓みにより発生する前記ギヤ軸の回転方向の振動の位相が、前記第２ギヤの歯の撓みにより発生する前記ギヤ軸の回転方向の振動の位相の逆位相の関係となるよう、前記距離を規制することを特徴とする。

また、画像形成装置にあっては、
感光体を備え、前記感光体上にトナー像を形成することにより記録材に画像を形成する画像形成手段と、
上記記載の駆動伝達装置と、
を有し、前記第１ギヤは前記駆動手段からの駆動力を前記感光体へ伝達することを特徴とする。

本発明によれば、駆動部で生ずるギヤの噛み合い振動を低減することで、噛み合い振動に起因するスジ状の濃度ムラ等の画像不良を防止することが可能となる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

以下、図面に沿って本発明の実施例について説明する。

図７は、本発明を適用できる画像形成装置の一例としてのカラー画像形成装置（カラーレーザビームプリンタ）の概略断面図である。

この画像形成装置は、タンデム型の画像形成装置であり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナーを重ね合わせて、カラー画像の形成を行う装置である。各色のトナー像を担持する像担持体として複数のドラム状の感光体ドラム１１が備えられている。

１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、図７において右側から左側に順次に並列配置したイエロー，マゼンタ，シアン，ブラック各色の画像形成を行う画像形成部である。各色の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋは、何れも像担持体として感光体ドラム１１を用いた電子写真プロセス機構である。

各色の画像形成部において、図７に示す矢印方向（時計方向）に回転駆動される感光体ドラム１１の周りには、露光手段としての露光ＬＥＤヘッド１２、現像器１３、帯電手段としての注入帯電器１４が配置されている。そして、注入帯電器１４により感光体ドラム１１表面が一様に帯電された後、感光体ドラム１１表面には露光ＬＥＤヘッド１２により静電潜像が形成され、現像器１３により静電潜像が現像される。

これら一連の電子写真プロセスにより、各色画像形成部で感光体ドラム１１の表面に各色のトナー像が形成される。

即ち、画像形成部１０Ｙでは感光体ドラム１１の表面にイエロートナー像が形成され、画像形成部１０Ｍでは感光体ドラム１１の表面にマゼンタトナー像が形成される。そして、画像形成部１０Ｃでは感光体ドラム１１の表面にシアントナー像が形成され、画像形成部１０Ｋでは感光体ドラム１１の表面にブラックトナー像が形成される。

４は転写部記録材搬送手段としてのエンドレスの転写ベルトであり、図７に示すように４つの画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの下側に張設されており、図７の矢印
方向（反時計方向）に回転駆動される。

１は記録材を収納したカセットである。カセット１に収納された記録材は、給送部２により給送された後、レジストローラ３に到達する。記録材は、レジストローラ３により斜行等を補正され、所定のタイミングで転写ベルト４に向かって搬送される（送り出される）。

この間に、原稿読み取り装置（不図示）、又はコンピュータ等の出力装置（不図示）より送られた画像情報信号によって、各色画像形成部において感光体ドラム１１上にはそれぞれ各色に対応した潜像が形成され、その潜像が各色のトナー像として現像される。

レジストローラ３により搬送された記録材は、転写ベルト４上に静電吸着され、転写ベルト４の回動により各色画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋと転写ベルト４との間を通過しながら搬送されていく。

各色画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋにおいて、感光体ドラム１１上の各色のトナー像は、転写ベルト４と感光体ドラム１１が近接するところで、転写手段５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの作用により、順次記録材上に重畳されて転写される。４色のトナー像の転写が終了した記録材は、曲率分離により転写ベルト４から剥がされ、定着部６に搬送される。定着部６は加熱されており、各色のトナーが熱溶融することで、記録材上にカラー画像が定着される。完成したカラー画像形成済み記録材は、排出トレイ７上に排出され、画像形成動作は終了する。

黒単色モードの場合は、黒の画像形成部１０Ｋのみが画像形成動作を行う。

次に、本実施例のカラー画像形成装置における各色画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋでの感光体ドラム１１の駆動構成について説明する。本実施例においては、駆動手段から画像形成手段に駆動力が伝達される駆動伝達装置の一例として、駆動手段から感光体ドラム１１に駆動力が伝達される場合の駆動構成について説明する。

図１は、本実施例の感光体ドラム１１の駆動構成を示す概略図である。図２は、本実施例の感光体ドラム１１の駆動構成の要部を示す概略断面図である。

ドラム駆動ユニット３１は、駆動手段としてのモータ３４と、減速機構としてのギヤ列（３５〜３７）と、出力軸としてのドラム軸４１とを有する。ドラム駆動ユニット３１は、画像形成装置本体の後側板２２に取り付け固定されており、ドラム軸４１は、ベアリング２３，２４を介して、画像形成装置本体の前側板２１，後側板２２間に位置決め支持されている。

感光体ドラム１１は、回転軸であるドラム軸４１に支持され、ドラム軸４１と一体的に回転する。感光体ドラム１１とドラム軸４１は、周方向、軸方向に遊びなく、確実に結合されている。

減速機構としてのギヤ列（３５〜３７）は、駆動ギヤとしてのモータギヤ３５とドラム
軸側のギヤ３６，３７より成る。各ギヤの歯形は全てハス歯である。すなわち、各ギヤは、はすば歯車で構成されている。

ドラム軸４１側のギヤは、シザーズギヤであって、第１ギヤとして樹脂材より成るメインギヤ３６と、第２ギヤとして樹脂材より成るサブギヤ３７と、これらのギヤを付勢する付勢手段としての付勢ばね３８とを有する。ここで、サブギヤ３７は、メインギヤ３６に
対して同軸かつ相対回転可能に設けられ、メインギヤ３６の歯と同じ形状の歯を有している。また、付勢ばね３８は、メインギヤ３６とサブギヤ３７との間に周方向の付勢力を生じさせている（ドラム軸４１を中心としてメインギヤ３６とサブギヤ３７を相反する周方向に付勢している）。

このような付勢ばね３８がメインギヤ３６とサブギヤ３７に懸架されることでモーメントが発生し、その状態で、メインギヤ３６とサブギヤ３７とによりモータギヤ３５を挟み込ませることで、バックラッシ取りが可能となる。

シザーズギヤにおいて駆動力を伝達するギヤは、メインギヤ３６である。メインギヤ３６とドラム軸４１間は、ドラム軸４１上に設けられた平行ピン７０により、周方向に遊びなく固定され、一体的に回転する。一方、サブギヤ３７は、ドラム軸４１に対し周方向に回転自在で、バックラッシ取りの機能を受け持つ。

本実施例では、図２に示す歯幅の中心間の距離Ｌを調整することで、メインギヤ３６とモータギヤ３５との間に形成される噛み合い位相が、サブギヤ３７とモータギヤ３５との間に形成される噛み合い位相に対して逆位相となるように設定している。

以下、図２〜５を用いてシザーズギヤの位相差の設定方法を説明する。

図３，図４は、図２において、メインギヤ３６，サブギヤ３７それぞれの歯幅中心線Ａ−Ａ，Ｂ−Ｂにおける概略断面図である。図５は、本実施例のサブギヤ３７を示す概略斜視図である。

メインギヤ３６とモータギヤ３５の噛み合いは、両ギヤの回転中心間を結ぶ仮想線Ｍ−Ｐ上（仮想線上）にギヤの噛み合い点Ｒが存在する（図３）。

一方、サブギヤ３７とモータギヤ３５の噛み合いは、両ギヤの回転中心間を結ぶ仮想線Ｓ−Ｐから、サブギヤ３７の回転中心Ｓを中心として角度（所定角度）θだけずれた位置に噛み合い点Ｒが存在する（図４）。このとき、角度θをギヤ１歯（１ピッチ）のなす角度の半分の角度にすることで、メインギヤ３６とサブギヤ３７の噛み合い位相を逆位相に設定することができる。また、角度θは、サブギヤ３７の噛み合いピッチ円における１ピッチを構成する円弧がサブギヤ３７の回転中心Ｓとなす角度の半分の角度である。

本実施例において、減速機構としてのギヤ列（３５〜３７）を構成する各ギヤはハス歯ギヤであるので、メインギヤ３６とサブギヤ３７の歯幅中心線の距離Ｌを調整することで、噛み合い点Ｒが周方向に移動し、噛み合い位相を調整することが可能となる。

本実施例では、メインギヤ３６とサブギヤ３７の歯幅中心線の距離（回転軸方向の距離）Ｌを規制（設定）する距離規制部としてのボス部３７ａをサブギヤ３７に設けている。サブギヤ３７のボス部３７ａの回転軸方向の高さｈを所定の寸法にすることで、距離Ｌが、メインギヤ３６とサブギヤ３７の噛み合い位相が逆位相となるような距離に設定することができる。これにより、メインギヤ３６とサブギヤ３７の噛み合い位相が逆位相となる設定を実現している（図５）。なお、距離Ｌを設定するためのボス部は、メインギヤ３６とサブギヤ３７とのうち少なくともいずれかに設けられるものであればよい。

図６は、各ギヤの噛み合い部で発生する振動を示すグラフである。縦軸はギヤ軸の回転方向の振幅であり、横軸は時間である。

本来、ギヤの歯形形状は、回転方向に振動が発生しないように、インボリュート曲線で
出来ている。しかしながら、駆動力が加わることによりギヤの歯が撓むため、インボリュート形状が損なわれ、これが原因となり回転方向に振動が発生する。このギヤの歯の撓みは、ギヤ１歯分の噛み合い毎に一巡するので、振動の周期はギヤの噛み合い周期と等しくなる。

図６（ａ）はメインギヤ３６の噛み合い部で発生する振動を表し、図６（ｂ）はサブギヤ３７の噛み合い部で発生する振動を表している。

図６（ａ），（ｂ）で示す２つの振動が合成された結果が、最終的なドラム軸４１の振動になる。本実施例では、これらのメインギヤ３６及びサブギヤ３７それぞれの噛み合い部で発生する振動の位相を逆位相に設定しているので、ドラム軸上で互いに打ち消し合い、振動を低減することが可能となる。

図６（ｃ）は、メインギヤ３６及びサブギヤ３７それぞれの噛み合い部で発生する振動と、それらを合成した後の振動を示している。

時刻Ｔ１ではメインギヤ３６で発生する噛み合い振動がピークとなり、サブギヤ３７で発生する噛み合い振動がボトムとなっているので、合成された振動は限りなくゼロに近づく。

次に時刻Ｔ２では、メインギヤ３６で発生する振動がボトムで、サブギヤ３７で発生する振動がピークであるため、ここでも合成された振動は限りなくゼロに近づく。メインギヤ３６とサブギヤ３７の噛み合い周期は同じなので、上記の関係はずれることなく常に成り立ち、合成後の振動はゼロに近いものになる。

以上説明したように本実施例によれば、駆動ギヤの噛み合いで発生し、感光体ドラム１１を振動させるギヤ噛み合い振動問題に対して、装置の高コスト化や大型化等を招くことなく対処できる。
すなわち、感光体ドラム１１のドラム軸４１の振動を低減することができ、スジ状の濃度ムラ等の画像不良問題の発生を防止することが可能となる。

なお、本実施例では、画像形成手段として感光体ドラム１１の駆動構成について説明したが、これに限るものではない。本発明は画像形成手段を構成する駆動部であれば好適に適用することができ、ギヤの噛み合い振動を効果的に低減することができる。

実施例の感光体ドラムの駆動構成を示す概略断面図。 実施例の感光体ドラムの駆動構成の要部を示す概略断面図。 図２のＡ−Ａ断面図。 図２のＢ−Ｂ断面図。 実施例のサブギヤを示す概略斜視図。 （ａ）はメインギヤの噛み合い部で発生する振動を示す図、（ｂ）はサブギヤの噛み合い部で発生する振動を示す図、（ｃ）はメインギヤ及びサブギヤそれぞれの噛み合い部で発生する振動と、それらを合成した後の振動を示す図。 実施例のカラー画像形成装置の概略断面図。

符号の説明

１１ 感光体ドラム
３４ モータ
３５ モータギヤ
３６ メインギヤ
３７ サブギヤ
３８ 付勢ばね

Claims (4)

1. 駆動手段によって駆動される駆動ギヤと、
   前記駆動ギヤと噛合って前記駆動手段からの駆動力をギヤ軸に伝達する第１ギヤと、
   前記第１ギヤに対して同軸かつ相対回転可能に設けられ、前記第１ギヤの歯と同じ形状の歯を有する第２ギヤと、
   前記第１ギヤと前記第２ギヤとの間に設けられ、前記駆動ギヤによって前記第１ギヤが回転される方向に前記第２ギヤを付勢する付勢手段と、
   を備えた駆動伝達装置において、
   前記第１ギヤの歯の撓みにより発生する前記ギヤ軸の回転方向の振動の位相が、前記第２ギヤの歯の撓みにより発生する前記ギヤ軸の回転方向の振動の位相の逆位相であり、
   前記第１ギヤ、前記第２ギヤ、及び、前記駆動ギヤは、夫々はすば歯車であり、
   前記第１ギヤと前記第２ギヤとの間の回転軸方向の距離を規制する距離規制部が、前記第１ギヤと前記第２ギヤとの間に設けられ、
   前記距離規制部は、前記第１ギヤの歯の撓みにより発生する前記ギヤ軸の回転方向の振動の位相が、前記第２ギヤの歯の撓みにより発生する前記ギヤ軸の回転方向の振動の位相の逆位相の関係となるよう、前記距離を規制することを特徴とする駆動伝達装置。
2. 前記第１ギヤの回転軸方向から見て、前記第１ギヤの回転軸方向の歯幅中心における前記駆動ギヤとの噛み合い点は、前記第２ギヤの回転軸方向の歯幅中心における前記駆動ギヤとの噛み合い点に対して、前記第２ギヤの１／２ピッチずれていることを特徴とする請求項１に記載の駆動伝達装置。
3. 前記第１ギヤの回転軸方向から見て、前記第１ギヤの回転軸方向の歯幅中心における前記駆動ギヤとの噛み合い点が、前記第１ギヤの回転中心と前記駆動ギヤの回転中心とを結んだ仮想線上にある場合に、
   前記第１ギヤの回転軸方向から見て、前記第２ギヤの回転軸方向の歯幅中心における前記駆動ギヤとの噛み合い点は、前記第２ギヤの回転中心と前記駆動ギヤの回転中心とを結んだ仮想線に対し、前記第２ギヤの回転中心を中心として所定角度をなす仮想線上に存在し、
   前記所定角度は、前記第２ギヤの噛み合いピッチ円における１ピッチの円弧が、前記第
   ２ギヤの回転中心となす角度の半分の角度であることを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動伝達装置。
4. 感光体を備え、前記感光体上にトナー像を形成することにより記録材に画像を形成する画像形成手段と、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の駆動伝達装置と、
   を有し、前記第１ギヤは前記駆動手段からの駆動力を前記感光体へ伝達することを特徴とする画像形成装置。

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