JP5532756B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
この方式では、駆動対象である像担持体と駆動源との間に駆動ギヤ列を配置し、駆動源の回転数を変化させて高速モードと低速モードを切替えるようになっている。
このような複数の画像形成速度モードを有する画像形成装置において、高速モード時には騒音が大きくなる。画像形成時の騒音には、駆動源ギヤの噛合周波数の騒音レベルが大きく影響していることが判っている。
噛合周波数は1秒間に歯車が噛み合う回数であり、駆動源の噛合周波数は、モータギヤと伝達ギヤとが1秒間に噛み合う回数である。
したがって、駆動源としてのモータの回転数を下げれば噛合周波数を低く抑えることができ、騒音を低減させることができる。また、静音化のためには、人間の聴感で聞き取り難い低周波音である100Hz以下にすることが望まれる。
FG出力方式のモータを駆動源とする画像形成装置において、静音化のための高速モード時における駆動源の回転数低減に対応して、低速モード時の駆動源の回転速度を下げると、駆動源の速度フィードバックに使用する電磁パターン発電力が弱くなり、駆動源がパルス信号を検知できなくなり、回転制御ができなくなるという問題があった。
請求項3記載の発明では、請求項1又は2記載の画像形成装置において、前記駆動源が、周波数発電機を備え、回転速度を検知してフィードバックする回転制御機能を有するモータであることを特徴とする。
請求項5記載の発明では、請求項4記載の画像形成装置において、高速モードと低速モードにおける前記駆動源の回転数は同じであることを特徴とする。
まず、図5に基づいて本実施形態に係る画像形成装置としてのレーザカラープリンタの概要構成を説明する。このレーザカラープリンタでは、支持ローラ102a、102b、102c間に張設された中間転写ベルト21の展張面に沿って像担持体としての感光体ドラム20Y(イエロー)、20M(マゼンタ)、20C(シアン)、20K(ブラック)が並設されている。
感光体ドラム20Yの周囲には、反時計回り方向に順に、図示しない帯電手段、露光手段としての共通の光走査装置105、現像手段106Y、中間転写ベルト21の内側に設けられる図示しない1次転写ローラ、図示しないクリーニング手段、図示しない除電手段等が配置されている。感光体ドラム20M、20C、20Kにおいても同様の構成を有している。
各色のトナー像は中間転写ベルト21上に順次重ね合わせて転写される。重ね合わせ画像は、給紙カセット111から所定のタイミングで給紙される転写紙(記録媒体)に2次転写ローラ102dにより一括転写される。カラー画像転写後、中間転写ベルト21は図示しないクリーニング手段で清掃される。転写紙は定着装置114へ送られてここで熱と圧力によりカラー画像を定着される。
定着を終えた転写紙は、装置本体を略垂直に搬送されて装置上面の排紙トレイ110に排出される。
駆動機構1は、黒色の感光体ドラムを駆動する駆動ギヤ3と、カラーの感光体ドラムを駆動する駆動ギヤ5を有しており、これらの駆動ギヤ3、5はそれぞれ駆動源としてのFG出力方式のモータ6(図2参照)の回転軸6aに固定されている。
駆動ギヤ3は減速ギヤ7に噛み合っており、減速ギヤ7は黒色の感光体ドラム20Kと一体化されたドラムギヤ9と噛み合っている。減速ギヤ7は減速ギヤ11に噛み合っており、減速ギヤ11はアイドラギヤ13を介して支持ローラと一体化されたベルトギヤ15に接続されている。
駆動ギヤ3に対応した駆動源が第2方向(反時計回り方向)に回転すると、減速ギヤ7を介してドラムギヤ9が矢印方向(反時計回り方向)に回転し、同時にベルトギヤ15も矢印方向(時計回り方向)に回転する。
減速ギヤ21はマゼンタの感光体ドラム20Mと一体化されたドラムギヤ23と噛み合っている。
減速ギヤ21の入力側には、アイドラギヤ25、27が噛み合っている。アイドラギヤ25はさらに減速ギヤ29を介してイエローの感光体ドラム20Yと一体化されたドラムギヤ31に接続されている。
アイドラギヤ27はさらに減速ギヤ33を介してシアンの感光体ドラム20Cと一体化されたドラムギヤ35に接続されている。
図1において、符号36は支持ローラ102aと一体化されたベルトギヤを示している。また、符号38Y、38M、38C、38Kは現像手段へトナーを補給するトナー補給ユニットを示している。
減速ギヤ22はマゼンタの感光体ドラム20Mの中心線、換言すればドラムギヤ23の中心線よりも上に配置されており、これにより、トナー補給ユニットの存在によって形成される感光体ドラム間の空間を有効利用して高速モード時と低速モード時の切り替えを行う構成を嵩張ることなく配置している。
図2(b)に示すように、モータ6は駆動源固定部としてのモータ回路基板37と、フレーム39に支持されており、モータ回路基板37には上記電磁パターンの一方をなすFGパターンが形成されている。
揺動ギヤ17、19はフレーム39とフレーム41間に支持されており、これらのフレームに形成されたガイド溝43、45を移動可能に設けられている。揺動ギヤ17、19は、スラストバネ47、49によってスラスト方向に与圧のかけられた軸と一体化されている。ガイド溝43、45は実際には滑らかな円弧形状を有し、それぞれの両端は揺動ギヤ17、19の軸の周面に沿った形状を有している。
モータ6が回転すると、その回転押圧力によって揺動ギヤ17、19はそれぞれ、回転押圧力がかかる方向にガイド溝43、45を移動(変位)し、ガイド溝43、45の端部に軸が当接して摺動しながら回転する。
図2(a)は、モータ6が第2方向(反時計回り方向)に回転した場合の揺動状態を示している。
この場合、揺動ギヤ17、減速ギヤ21及びドラムギヤ23は第1駆動ギヤ列を構成し、揺動ギヤ17はその最上流ギヤとしてなる。
一方、揺動ギヤ19、減速ギヤ22、減速ギヤ21及びドラムギヤ23は第2駆動ギヤ列を構成し、揺動ギヤ19はその最上流ギヤとしてなる。
モータ6が第1方向に回転した場合、揺動ギヤ19は減速ギヤ22から離間するので、第2駆動ギヤ列はその駆動伝達を絶たれる。
モータ6が低速モードの回転方向である第2方向(反時計回り方向)に回転すると、図3に示すように、揺動ギヤ19が減速ギヤ22に噛み合い、カラーの感光体ドラム20M、20Y、20Cが低速回転数で回転する。
低速モード時には、揺動ギヤ17は減速ギヤ21から離間するので、第1駆動ギヤ列はその駆動伝達を絶たれる。
上記駆動ギヤ5、第1駆動ギヤ列及び第2駆動ギヤ列からなる構成を以下「減速切替ユニット」という。
表1は、本実施形態に係る駆動機構の仕様を示している。
低速モード時の回転数は、上述のようにモータ6の回転数を直接下げられないため、本実施形態では、モータ6を第2方向に回転させ、揺動ギヤ19及び増速ギヤとしての減速ギヤ22を介してから減速ギヤ21に連結させることにより、第1方向に回転させた時に比べて減速比を大きく取る構成により回転数を下げている。
すなわち、モータ6の回転数そのものは高速モード時と低速モード時で一定(700rpm)とし、駆動ギヤ列の減速比の違いによって高速モードと低速モードの実質的な回転数の違いを確保している。
これにより、モータ6の回転速度を変更しなくても、複数の速度モードを成立させることができ、モータ6の回転速度を常に静音化に寄与する低速に設定でき、いずれの像担持体速度モード時においても駆動ギヤ5の噛合周波数を低周波音である100Hz以下とすることが可能となる。
図4は、トルクと音、回転数と音との関係を示している。回転数における最初の700は、高速モード時の回転数であり、次の700は低速モード時の回転数を示している。高速モード時には、減速比の関係でトルクは大きくなる。
表3にその数値を示す。
図6に示すように、駆動ギヤ5は減速ギヤ21に噛み合っており、駆動源からの駆動力を伝達する駆動ギヤ列は、駆動ギヤ5、減速ギヤ21及びドラムギヤ23からなる構成に固定され、モータ6の回転方向は第2方向(反時計回り方向)のみとなる。
例えば、低速モード時にはモータ6の回転数は700rpmに設定され、高速モード時にはモータ6の回転速度を大きくして2倍の1400rpmに設定される。
この場合、高速モード時には、表4に示すように、駆動ギヤ5の噛合周波数は186.7Hzとなり、低周波音である100Hzを大きく上回って騒音レベルが大きくなる。この騒音を低減すべく、高速モード時の回転速度を下げると、駆動ギヤ列すなわち減速比が一定であるために、低減量が平行シフトして低速モード時の回転速度が大きく低下し、FG出力方式のモータ6の制御ができなくなる。
6 駆動源としてのFG出力特性を有するモータ
17 第1揺動ギヤ
19 第2揺動ギヤ
20Y、20M、20C、20K 像担持体としての感光体ドラム
Claims (5)
- 駆動源により回転駆動される像担持体に静電潜像を形成し、該静電潜像を可視像化した後、該可視像を直接に又は間接的に記録媒体に転写する画像形成装置であって、高速モードと低速モードにて画像形成可能な画像形成装置において、
前記駆動源は第1方向とこれとは逆の第2方向に回転可能であり、
前記駆動源の回転軸に設けられた駆動ギヤと、
駆動伝達方向における最上流に前記駆動ギヤと噛み合う第1揺動ギヤを備え、前記駆動源の第1方向の回転を前記像担持体に伝達する第1駆動ギヤ列と、
駆動伝達方向における最上流に前記駆動ギヤと噛み合う第2揺動ギヤを備え、第1駆動ギヤ列よりも減速比が大きく、前記駆動源の第2方向の回転を前記像担持体に伝達する第2駆動ギヤ列と、
を備え、
第1揺動ギヤと第2揺動ギヤは、それぞれの回転軸を2つのフレームで支持され、
前記各回転軸は、各フレームに軸方向で対向する位置に軸ごとに形成された一対の円弧状のガイド溝を移動可能に支持され、
前記駆動源が第1方向に回転した場合には、第1駆動ギヤ列の第1揺動ギヤが下流側のギヤと噛み合って第1駆動ギヤ列は前記駆動ギヤからの駆動を伝達可能となり、且つ、第2駆動ギヤ列の第2揺動ギヤが駆動伝達時に噛み合う下流側のギヤから離間し、
前記駆動源が第2方向に回転した場合には、第2駆動ギヤ列の第2揺動ギヤが下流側のギヤと噛み合って第2駆動ギヤ列は前記駆動ギヤからの駆動を伝達可能となり、且つ、第1駆動ギヤ列の第1揺動ギヤが伝達時に噛み合う下流側のギヤから離間し、
前記駆動源の回転方向を切替えることにより高速モードと低速モードを切替えることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1記載の画像形成装置において、
第2駆動ギヤ列は第1駆動ギヤ列よりも伝達ギヤの数が1つ多いことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1又は2記載の画像形成装置において、
前記駆動源が、周波数発電機を備え、回転速度を検知してフィードバックする回転制御機能を有するモータであることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項1〜3のいずれか1つに記載の画像形成装置において、
前記駆動源の回転数が、前記駆動ギヤの噛合音の周波数が100Hz未満となる回転数に設定されていることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項4記載の画像形成装置において、
高速モードと低速モードにおける前記駆動源の回転数は同じであることを特徴とする画像形成装置。
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