JP5772774B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像を担持する回転体と、駆動源で生成された駆動力を該回転体へと伝達する伝達機構とを備えた画像形成装置に関する。

上記のような画像形成装置として、例えば特許文献１に開示されたものがある。特許文献１において、伝達機構は、ドラム駆動ギアと、カップリングディスクと、エンコーダヘッドと、制御回路と、を備えている。

ドラム駆動ギアは、回転体の一例としての感光体ドラムの回転軸と同軸上に配置されている。また、カップリングディスクは、感光体ドラムとドラム駆動ギアとに係合する。エンコーダヘッドは、カップリングディスクの回転情報を検出する。制御回路は、エンコーダヘッドによって検出された回転情報に基づいて、感光体ドラムの回転を制御する。

ここで、上記ドラム駆動ギアと上記カップリングディスクとは、粘弾性体を介して係合している。粘弾性体を用いたパッシブ制振により、感光体ドラム等の共振周波数をずらして、特定入振周波数の伝達倍率を減少させている。

特開２０１０−１０２２４７号公報

しかしながら、パッシブ制振によれば、単に共振周波数をずらすだけであるため、他の周波数帯（例えば、低周波数帯）に共振特性が残ってしまう。共振特性が残留することにより、従来の駆動力伝達機構は、予測困難な入振に対し、感光体ドラム（つまり、回転体）の振動を抑制できない、という問題点があった。

それゆえに、本発明の目的は、より広い入振周波数帯にわたり回転体の振動を抑制可能な画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の第一局面は、画像形成装置であって、画像を担持する回転体と、駆動力を生成する第一駆動源と、前記第一駆動源で生成された駆動力を前記回転体に向けて伝達し、上流側ギアと、該上流側ギアから前記第一駆動源で生成され伝達された駆動力を受ける下流側ギアと、を含む伝達機構と、前記回転体の回転状態を示す信号を出力するセンサと、前記センサからの出力信号に基づき、前記回転体の回転ムラに応じた制御信号を生成する制御手段と、前記制御手段で生成された制御信号に基づき、前記下流側ギアの回転軸を中心として前記上流側ギアが揺動するように前記第一駆動源または前記伝達機構を揺動させることによって、前記回転体の回転ムラを打ち消すように、前記上流側ギアが前記下流側ギアの回転を押し進める力を変更するアクチュエータと、を備える。
また、第二局面は、画像形成装置であって、画像を担持する回転体と、駆動力を生成する第一駆動源と、前記第一駆動源で生成された駆動力を前記回転体に向けて伝達し、上流側ギアと、該上流側ギアから駆動力を受ける下流側ギアと、を含む伝達機構と、前記回転体の回転状態を示す信号を出力するセンサと、前記センサからの出力信号に基づき、前記回転体の回転ムラに応じた制御信号を生成する制御手段と、前記制御手段で生成された制御信号に基づき、前記第一駆動源または前記伝達機構を揺動させることによって、前記回転体の回転ムラを打ち消すように、前記上流側ギアが前記下流側ギアの回転を押し進める力を変更するアクチュエータと、前記下流側ギアの回転軸が挿通された第一貫通孔と、前記上流側ギアの回転軸が挿通された第二貫通孔とが形成されたヒンジ部材と、を備え、前記アクチュエータは、前記ヒンジ部材に固定されており、前記制御手段から制御信号が印加されると直進運動して、前記下流側ギアの回転軸を中心として前記上流側ギアを揺動させ、これによって、該上流側ギアが前記下流側ギアの回転を押し進める力を変更する。
また、第三局面は、画像形成装置であって、画像を担持する回転体と、駆動力を生成する第一駆動源と、前記第一駆動源で生成された駆動力を前記回転体に向けて伝達し、上流側ギアと、該上流側ギアから駆動力を受ける下流側ギアと、を含む伝達機構と、前記回転体の回転状態を示す信号を出力するセンサと、前記センサからの出力信号に基づき、前記回転体の回転ムラに応じた制御信号を生成する制御手段と、前記制御手段で生成された制御信号に基づき、前記第一駆動源または前記伝達機構を揺動させることによって、前記回転体の回転ムラを打ち消すように、前記上流側ギアが前記下流側ギアの回転を押し進める力を変更するアクチュエータと、前記下流側ギアの回転軸が挿通された第一貫通孔と、前記上流側ギアの回転軸が挿通された第二貫通孔と、が形成されたヒンジ部材と、を備え、前記アクチュエータは、前記下流側ギアおよび前記上流側ギアの回転中心同士を結ぶ線に交差する、前記ヒンジ部材の端面に形成されたラックギアと、前記ラックギアと噛み合うギアを有する回転軸を有しており、前記制御手段からの制御信号に応答して、該回転軸を回転させる第二駆動源と、を有する。
また、第四局面は、画像形成装置であって、画像を担持する回転体と、駆動力を生成する第一駆動源と、前記第一駆動源で生成された駆動力を前記回転体に向けて伝達し、上流側ギアと、該上流側ギアから駆動力を受ける下流側ギアと、を含む伝達機構と、前記回転体の回転状態を示す信号を出力するセンサと、前記センサからの出力信号に基づき、前記回転体の回転ムラに応じた制御信号を生成する制御手段と、前記制御手段で生成された制御信号に基づき、前記第一駆動源または前記伝達機構を揺動させることによって、前記回転体の回転ムラを打ち消すように、前記上流側ギアが前記下流側ギアの回転を押し進める力を変更するアクチュエータと、を備え、前記上流側ギアおよび前記下流側ギアはそれぞれ斜歯ギアであり、前記アクチュエータは、前記上流側ギアに固定され、前記制御手段からの制御信号が印加されると直進運動して、該上流側ギアをその回転軸方向に揺動させ、これによって、該上流側ギアが前記下流側ギアの回転を押し進める力を変更する。
また、第五局面は、画像形成装置であって、画像を担持する回転体と、駆動力を生成する第一駆動源と、前記第一駆動源で生成された駆動力を前記回転体に向けて伝達し、上流側ギアと、該上流側ギアから駆動力を受ける下流側ギアと、を含む伝達機構と、前記回転体の回転状態を示す信号を出力するセンサと、前記センサからの出力信号に基づき、前記回転体の回転ムラに応じた制御信号を生成する制御手段と、前記制御手段で生成された制御信号に基づき、前記第一駆動源または前記伝達機構を揺動させることによって、前記回転体の回転ムラを打ち消すように、前記上流側ギアが前記下流側ギアの回転を押し進める力を変更するアクチュエータと、を備え、前記上流側ギアは、前記第一駆動源の回転軸に取り付けられたギアであり、前記下流側ギアは、前記第一駆動源のギアと噛み合うギアであり、前記アクチュエータは、前記制御手段からの制御信号が印加されると直進運動して、前記第一駆動源のギアを、前記下流側ギアの回転軸を中心として揺動させ、これによって、該上流側ギアが前記下流側ギアの回転を押し進める力を変更する。
また、第六局面は、画像形成装置であって、画像を担持する回転体と、駆動力を生成する第一駆動源と、前記第一駆動源で生成された駆動力を前記回転体に向けて伝達し、上流側ギアと、該上流側ギアから駆動力を受ける下流側ギアと、を含む伝達機構と、前記回転体の回転状態を示す信号を出力するセンサと、前記センサからの出力信号に基づき、前記回転体の回転ムラに応じた制御信号を生成する制御手段と、前記制御手段で生成された制御信号に基づき、前記第一駆動源または前記伝達機構を揺動させることによって、前記回転体の回転ムラを打ち消すように、前記上流側ギアが前記下流側ギアの回転を押し進める力を変更するアクチュエータと、を備え、前記上流側ギアは、前記第一駆動源の回転軸に取り付けられたギアであり、前記下流側ギアは、前記第一駆動源のギアと噛み合うギアであり、前記アクチュエータは、前記制御手段からの制御信号が印加されると直進運動して、前記第一駆動源をその回転軸を中心として揺動させ、これによって、該上流側ギアが前記下流側ギアの回転を押し進める力を変更する。

上記各局面によれば、より広い入振周波数帯にわたり回転体の振動を抑制可能な画像形成装置を提供することが可能となる。

各実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。 図１の感光体ドラムの駆動系の第一構成例を示す斜視図である。 図２の駆動系の要部の構成を示すブロック図である。 図２の駆動系の動作の概要を示す図である。 感光体ドラムの回転ムラの抑制を示す図である。 図２の駆動系、従来の駆動系および制振無しの駆動系における周波数応答関数を示すグラフである。 図１の感光体ドラムの駆動系の第二構成例を示す斜視図である。 図７の駆動系の要部の構成を示すブロック図である。 図１の感光体ドラムの駆動系の第三構成例を示す図である。 図１の感光体ドラムの駆動系の第四構成例の要部を示す図である。 図１の感光体ドラムの駆動系の第五構成例の要部を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る画像形成装置について説明する。

（はじめに）
まず、いくつかの図面に示されるＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を定義する。Ｘ軸は画像形成装置の左右方向（横方向）を示し、Ｙ軸は画像形成装置の前後方向を示す。また、Ｚ軸は画像形成装置の上下方向（高さ方向）を示す。

また、いくつかの構成には、参照符号の後に、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの添え字が付加されている。Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）を意味する。例えば、作像ユニット１１Ａは、Ｙ用の作像ユニット１１を意味する。また、上記添え字を付加可能ではあるが、参照符号に付加されていない場合、この参照符号は各色用を総称していることを意味する。例えば、作像ユニット１１は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各色用であることを意味する。

（画像形成装置の概略構成）
図１は、各実施形態に係る画像形成装置の構成を示す模式図である。図１中、画像形成装置は、例えば、電子写真方式およびタンデム方式を採用したＭＦＰであり、シート（例えば、用紙）Ｓにフルカラー画像を形成する。そのために、画像形成装置は、大略的に、供給ユニット１と、画像形成ユニット２と、排出トレイ３と、を備えている。

供給ユニット１において、図示しない供給トレイには未印刷のシートＳが積載される。この供給トレイからは、回転する供給ローラ（図示せず）によって、シートＳが上から順番に一枚ずつ取り出され、搬送経路Ｐ（一点鎖線を参照）の最上流に順次送り出される。

画像形成ユニット２は、作像ユニット１１Ａ〜１１Ｄを含む。画像形成ユニット２はさらに、走査光学系１２、一次転写ローラ１３Ａ〜１３Ｄ、中間転写ベルト１４、ローラ１５，１６、二次転写ローラ１７、及び定着ユニット１８、排出ローラ対１９を備える。

各作像ユニット１１は、後述の中間転写ベルト１４の真下に、左右方向に並ぶように配置される。各作像ユニット１１は、回転体の典型例である感光体ドラム１１０を有する。各感光体ドラム１１０の周囲には、帯電器及び現像器等が一つずつ配置される。各帯電器は、対応色の感光体ドラム１１０の周面を帯電させる。帯電した感光体ドラム１１０の周面には、走査光学系１２によって生成された対応色の光ビームが照射される。これにより、各感光体ドラムの周面には、対応色の静電潜像が形成され担持される。各現像器は、対応色の感光体ドラムの周面にトナーを供給して、静電潜像を現像する。これによって、各感光体ドラムの周面には、対応色のトナー画像が形成され担持される。

中間転写ベルト１４は、ローラ１５，１６等に無端状に架け渡され、各感光体ドラムの周面に接するように配置される。この中間転写ベルト１４は、図示しないモータから与えられる駆動力によって回転するローラ１５，１６により、矢印αの方向に回転する。

各一次転写ローラ１３は、中間転写ベルト１４を挟んで、対応色の感光体ドラムの周面と上下方向に対向するように配置されている。一次転写ローラ１３は、対応色の感光体ドラムに担持されているトナー画像を、矢印αの方向に回転する中間転写ベルト１４の略同一位置に転写する（つまり、一次転写）。これにより、中間転写ベルト１４の表面上には、各色のトナー画像が重ね合わせられた合成トナー画像（つまり、フルカラー画像）が生成される。また、合成トナー画像は、中間転写ベルト１４に担持された状態で、後述の転写ニップの位置まで搬送される。

また、二次転写ローラ１７は、中間転写ベルト１４を挟んで、ローラ１６と対向するように配置されている。二次転写ローラ１７と中間転写ベルト１４とは当接し、これによって、転写ニップが形成される。この転写ニップには、前述の供給ユニット１によって送り出されたシートＳが導入される。また、二次転写ローラ１７には、転写バイアス電圧が印加されており、合成トナー画像は、該転写バイアス電圧により二次転写ローラ１７側へと引き寄せられ、転写ニップに導入されたシートＳに転写される（二次転写）。二次転写済みのシートＳは、転写ニップから定着ユニット１８に向けて送り出される。

定着ユニット１８は、二次転写済みのシートＳが導入されると、該シートＳを加熱および加圧して、合成トナー画像をシートＳに定着させる。定着済みのシートＳは、印刷物として、回転する定着ユニット１８から送り出され、その後、反時計周りに回転する排出ローラ対１９によって、画像形成ユニット２の上方に設けられた排出トレイ３に送り出される。

（駆動系の第一構成例）
図２は、図１に示す感光体ドラム１１０の駆動系の第一構成例を示す斜視図である。図３は、図２の駆動系の要部の構成を示すブロック図である。

図２において、駆動系は、第一駆動源の典型例であるモータ２１と、伝達機構２２と、ジョイント部材２３と、カップリング部材２４と、を備えている。

モータ２１は、画像形成ユニット２のフレーム等に固定される。このモータ２１は、制御回路２８の制御下で、自身の回転軸を回転させる。

なお、部品点数削減等のために、モータ２１は、複数色の感光体ドラム１１０で共用される場合がある。この場合、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの少なくとも一色向けの駆動系が図２に示す構成を有し、残りの色向けの駆動系は、モータ２１を備えずに、他の駆動系に備わるモータ２１の駆動力を、ギア等を介して受け取る。

伝達機構２２は、上記モータ２１の回転軸に設けられたギア２２ａと、小径ギア２２ｂと、二段ギア２２ｃと、大径ギア２２ｄと、からなる。

ギア２２ａは、上記モータ２１の回転軸に設けられており、該回転軸と同期して回転する。これによって、モータ２１で生成された駆動力が伝達機構２２に入力される。ギア２２ａは、伝達機構２２の最上流に設けられたギアであり、モータ２１から入力された駆動力を下流に向けて伝達する。この駆動力は、少なくとも対応色の感光体ドラム１１０を回転させるために用いられる。

小径ギア２２ｂは、ギア２２ａの直ぐ下流に設けられ、上記ギア２２ａと噛み合っている。この小径ギア２２ｂは、ギア２２ａから伝達されてくる駆動力によって、自身の軸を中心として回転する。

二段ギア２２ｃは、上記小径ギア２２ｂの直ぐ下流に設けられ、入力側ギアと出力側ギアとを有する。入力側ギアおよび出力側ギアは、同一軸に設けられる。また、図示した例では、入力側ギアは、出力側ギアよりも大きな径を有する。この入力側ギアは、上記小径ギア２２ｂと噛み合っており、該小径ギア２２ｂから伝達される駆動力によって、二段ギア２２ｃの軸を中心として回転する。一方、出力側ギアは、二段ギア２２ｃの軸を中心として、入力側ギアと同じ角速度で回転する。

大径ギア２２ｄは、上記二段ギア２２ｃの直ぐ下流に設けられる。本実施形態では、大径ギア２２ｄは、伝達機構２２の最下流に設けられる。この大径ギア２２ｄは、二段ギア２２ｃの出力側ギアと噛み合っており、該出力側ギアから伝達される駆動力によって、自身の軸を中心として回転する。

ジョイント部材２３は、略円筒形形状を有する。ジョイント部材２３の一端側は、大径ギア２２ｄの軸に固定される。また、ジョイント部材２３の他端側には、突起または溝が形成されている。ジョイント部材２３は、大径ギア２２ｄと同じ回転速度で回転する。

カップリング部材２４は、略円筒形形状を有する。カップリング部材２４の一端側には、ジョイント部材２３に形成された突起または溝に嵌合可能な溝または突起が形成されている。また、カップリング部材２４の他端側は、感光体ドラム１１０の回転軸に固定されている。

上記構成により、モータ２１で生成された駆動力は、伝達機構２２、ジョイント部材２３およびカップリング部材２４を介して感光体ドラム１１０に伝達される。感光体ドラム１１０は、伝達されてきた駆動力によって、所定の回転速度で回転する。

このような駆動系で課題となるのが、伝達機構２２で発生するギア２２ａ〜２２ｄの噛み合い振動や、感光体ドラム１１０の一回転周期の振動に起因する回転ムラ（つまり、回転速度の変動）である。

上記回転ムラを抑制するために、駆動系は、図２および図３に示すように、エンコーダ２５と、ヒンジ部材２６と、アクチュエータの典型例としての圧電素子２７と、制御回路２８と、を備えている。

エンコーダ２５は、感光体ドラム１１０の回転状態を示す信号を出力するセンサである。より具体的には、エンコーダ２５は、感光体ドラム１１０一回転周期の回転ムラを示す信号を出力する。このようなエンコーダ２５は、感光体ドラム１１０の回転軸に取り付けられる。

ヒンジ部材２６は、所定形状（図２の例では、小判型）の板状部材である。このヒンジ部材２６には、下流側の大径ギア２２ｄの軸と略同径の第一貫通孔２６ａと、大径ギア２２ｄに対して上流側の二段ギア２２ｃの軸と略同径の第二貫通孔２６ｂと、が形成されている。第一貫通孔２６ａには、大径ギア２２ｄの軸が挿通される。また、第二貫通孔２６ｂには、二段ギア２２ｃの軸が挿通される。ここで、第一貫通孔２６ａには大径ギア２２ｄの軸は固定されず、第二貫通孔２６ｂには二段ギア２２ｃの軸は固定されない。

圧電素子２７は、例えば積層型圧電素子であり、電圧が印加されると積層方向に伸縮する。ここで、圧電素子２７の伸縮量は５μｍ程度である。この圧電素子２７は、下記の通り配置されることが好ましい。圧電素子２７において、積層方向の一方端が例えば画像形成装置のフレーム等に固定される。一方、圧電素子２７において、積層方向の他方端は、ヒンジ部材２６に固定される。上記に加え、貫通孔２６ａ，２６ｂの中心同士を結ぶ線βと垂直な方向γに圧電素子２７が伸縮するように、圧電素子２７は配置される。

上記配置により、圧電素子２７の伸縮に同期して、ヒンジ部材２６は、大径ギア２２ｄの軸を中心として、矢印δで示すように時計回りまたは反時計周りに振動する。この振動により、二段ギア２２ｃの出力側ギアの歯が大径ギア２２ｄの歯を押し進める力を瞬間的に強めたり、弱めたりする。その結果、大径ギア２２ｄ、ひいては感光体ドラム１１０の回転速度が瞬間的に早くなったり、遅くなったりする。ここで、圧電素子２７の伸縮量が５μｍ程度の場合、感光体ドラム１１０は、回転方向に±１μｍ程度の範囲内で瞬間的に進んだり遅れたりする。

制御回路２８は、プロセッサおよびＲＡＭ等から構成される。制御回路２８は、回転ムラの抑制のために、エンコーダ２５からの出力信号を受信する。制御回路２８は、受信信号から、感光体ドラム１１０一回転周期の回転ムラを読み取る。制御回路２８は、読み取った回転ムラとは逆位相となる制御信号を生成して、圧電素子２７に印加する。

なお、制御信号は、必ずしも、回転ムラの完全な逆位相信号でなくとも良く、アクチュエータ（つまり、圧電素子２７）が実質的に回転ムラを打ち消すことが可能で、該回転ムラに応じた信号であれば良い。この点については、後述の第二〜第五構成例にも同様に当てはまる。

また、制御信号は、感光体ドラム１１０の一回転周期ごとに更新されても良いし、回転ムラの変動が十分に小さいとみなせる複数回転の間、更新されなくとも良い。

（第一構成例の動作）
本駆動系では、ヒンジ部材２６および圧電素子２７の配置と、制御回路２８からの制御信号とによって、感光体ドラム１１０一回転周期の回転ムラとは逆位相の回転変動が伝達機構２２に与えられる。その結果、感光体ドラム１１０の回転ムラは、伝達機構２２に与えられた回転変動によって相殺され、これによって、感光体ドラム１１０の回転ムラは抑制される。

ここで、上記のようなヒンジ部材２６、圧電素子２７および制御信号が無い場合を想定する。この場合、図４の上段右列に示すように、二段ギアの出力側ギアの各歯と大径ギアの各歯とは互いに押し進めたり離れたりすることなく噛み合う。また、図４の上段中央の列に例示するように、感光体ドラムの一回転周期で、回転ムラ（回転速度の変動）が生じうる。

それに対し、図２および図３に示す駆動系によれば、図４の中段、中央の列に例示するように、感光体ドラム１１０の回転速度に遅れが生じた場合、制御回路２８は、制御信号を用いて圧電素子２７を伸ばして（図４の中段左列を参照）、ヒンジ部材２６を回転させる。これによって、上流側の出力側ギアの一歯が下流側の大径ギア２２ｄの一歯を押し進める力が強められ（図４の中段右列を参照）、感光体ドラム１１０の回転速度の遅れを解消させる。

ここで、大径ギア２２ｄの回転角度の量をＹとし、ヒンジ部材２６の回転角度の量をＸとすると、Ｙは次式（１）で表される。

Ｙ＝（Ｚ４／Ｚ３）・（Ｚ２／Ｚ１）・Ｘ …（１）

ここで、Ｚ１は大径ギア２２ｄの歯数であり、Ｚ２は二段ギア２２ｃの出力側ギアの歯数であり、Ｚ３は二段ギア２２ｃの入力側ギアの歯数であり、Ｚ４は小径ギア２２ｂの歯数である。

図４の下段、中央の列に例示するように、感光体ドラム１１０の回転速度に進みが生じた場合、制御回路２８は、制御信号によって圧電素子２７を縮ませて（図４の下段左列を参照）、上流側の出力側ギアの一歯が下流側の大径ギア２２ｄを押し進める力を弱める（図４の下段右列を参照）。その結果、感光体ドラム１１０の回転速度の進みが解消される。

なお、図４の下段右列に示す状態では、押し進める力を弱めた結果、上流側の出力ギアの一歯が下流側の大径ギア２２ｄから離れ、押し進める力は瞬間的にゼロになっている。

（効果）
制振の無い駆動系においては、図５の上段に示すように、感光体ドラム一回転周期の回転ムラ（速度変動）が生じやすい。しかし、上記のような駆動系を画像形成装置に採用することにより、図５の下段に示すように、感光体ドラム１１０一回転周期の回転ムラを抑制することが可能となる。

また、一般的に、駆動系は、入振周波数によって振動伝達レベルが変わる周波数特性を有する。この周波数特性を定量化したものは周波数応答関数と呼ばれている。周波数応答関数の中で、振動伝達レベルが最大の周波数が共振周波数であり、共振周波数での振動伝達レベルが共振倍率と呼ばれている。ここで、図６は、入力をモータの振動とし、出力を感光体ドラムの振動とした場合の周波数応答関数を示すグラフである。図中、曲線Ｃ１は、本実施形態の駆動系の周波数応答関数を示し、曲線Ｃ２は、従来のパッシブ制振による周波数応答関数を示し、曲線Ｃ３は、制振が無い場合の周波数応答関数を示す。

無制振の場合、曲線Ｃ３で示されるように、駆動系の振動伝達レベルは、共振周波数にてピークを持つ。従来のパッシブ制振では、曲線Ｃ２で示されるように、駆動系の共振周波数を例えば低周波数側にずらすとともに、振動伝達レベルを低減させている。したがって、パッシブ制振では、設計上想定外の振動が入力されると、振動を抑制しきれない場合がある。それに対し、本実施形態の駆動系では、曲線Ｃ１に示されるように、エンコーダ２５の出力信号から、制御回路２８は、感光体ドラム１１０の回転ムラを読み取る。制御回路２８は、読み取った回転ムラとは逆位相の回転変動を、圧電素子２７を介して伝達機構２２に与える。これによって、画像形成装置は、広い周波数の振動に対し、適切に振動を抑制することが可能となる。

また、本駆動系では、エンコーダ２５、圧電素子２７および制御回路２８という簡単な構成で駆動系を制振しているので、画像形成装置のコストダウンにも貢献可能である。

（駆動系の第二構成例）
図７は、図１に示す感光体ドラム１１０の駆動系の第二構成例を示す斜視図である。図８は、図７の駆動系の要部の構成を示すブロック図である。

図７において、第二構成例は、図２に示す第一構成例と比較すると、ヒンジ部材２６、圧電素子２７および制御回路２８に代えて、ヒンジ部材３１、第二駆動源の典型例としてのモータ３２および制御回路３３を備えている点で相違する。それ以外に両構成例の間に相違点は無いので、図７において、図２に示す構成に相当するものには同一の参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。

ヒンジ部材３１は、所定形状の板状部材である。このヒンジ部材３１には、下流側の大径ギア２２ｄの軸が挿通される第一貫通孔３１ａと、大径ギア２２ｄに対して上流側の二段ギア２２ｃの軸が挿通される第二貫通孔３１ｂと、が形成されている。第一貫通孔３１ａには大径ギア２２ｄの軸は固定されず、第二貫通孔３１ｂには二段ギア２２ｃの軸は固定されない。

ここで、貫通孔３１ａの中心から貫通孔３１ｂの中心へと向かう方向を、βとする。ヒンジ部材３１においてβ方向の端面は歯切りされている。以下、この端面に形成された歯をラックギア３１ｃという。

モータ３２は、駆動系に高周波振動が入力される場合を想定して、超音波モータであることが好ましい。モータ３２は、制御回路３３からの制御信号に応答して、自身の回転軸を回転させる。この回転軸にはギア３２ａが設けられている。このギア３２ａは、上記ラックギア３１ｃに噛み合っている。ここで、ギア３２ａおよびラックギア３１ｃの寸法や歯数は、感光体ドラム１１０を回転方向に１μｍ程度進めたり遅らせたりすることが可能な値になるように設計される。

上記構成により、モータ３２の順転・逆転に同期して、ヒンジ部材３１は、大径ギア２２ｄの軸を中心として、矢印δで示すように時計回りまたは反時計周りに揺動する。この揺動により、第一構成例での説明と同様に、感光体ドラム１１０の回転速度が瞬間的に早くなったり、遅くなったりする。

制御回路３３は、プロセッサおよびＲＡＭ等から構成される。制御回路３３は、回転ムラの抑制のために、エンコーダ２５の出力信号に基づき、感光体ドラム１１０一回転周期の回転ムラとは逆位相となる制御信号を生成して、モータ３２に出力する。

（第二構成例の動作・効果）
本駆動系は、制御回路３３からの制御信号によって、感光体ドラム１１０一回転周期の回転ムラとは逆位相の回転変動が、ヒンジ部材３１およびモータ３２を介して伝達機構２２に与えられる。その結果、第一構成例と同様に、感光体ドラム１１０の回転ムラは、伝達機構２２に与えられた回転変動によって相殺され、これによって、感光体ドラム１１０の回転ムラは抑制される。

（駆動系の第三構成例）
図９は、図１に示す感光体ドラム１１０の駆動系の第三構成例の要部を示す図である。図９において、第三構成例は、図２に示す第一構成例と比較すると、伝達機構２２、ヒンジ部材２６、圧電素子２７および制御回路２８に代えて、伝達機構４１、圧電素子４２および制御回路４３を備えている点で相違する。それ以外に両構成例の間に相違点は無いので、図９において、図２に示す構成に相当するものには同一の参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。なお、図９は、伝達機構４１および圧電素子４２の上面視を示している。

伝達機構４１は、図２の伝達機構２２と比較すると、二段ギア２２ｃおよび大径ギア２２ｄに代えて、二段ギア４１ａおよび大径ギア４１ｂを含んでいる。

二段ギア４１ａは、入力側ギアと出力側ギアとを有する。入力側ギアおよび出力側ギアは、同一軸に設けられる。入力側ギアは、自身に対して上流側に設けられた小径ギア２２ｂと噛み合っており、該小径ギア２２ｂから伝達される駆動力によって、二段ギア２２ｃの軸を中心として回転する。一方、出力側ギアは、二段ギア２２ｃの軸を中心として、入力側ギアと同じ角速度で回転する、斜歯ギアである。このような二段ギア４１ａは、自身の回転軸方向への変位が可能に画像形成装置のフレーム等に取り付けられる。この変位量は５μｍ程度である。

大径ギア４２ｂは、自身に対して上流側に設けられた二段ギア４１ａの出力側ギアと噛み合う、斜歯ギアであり、該出力側ギアから伝達される駆動力によって、自身の軸を中心として回転する。ここで、大径ギア４２ｂは、二段ギア４１ａとは異なり、自身の回転軸方向へと変位しないように、画像形成装置のフレーム等に取り付けられる。

圧電素子４２は、例えば積層型圧電素子であり、印加電圧により積層方向（図中、矢印βで示す）に伸縮する。この圧電素子４２の伸縮量は５μｍ程度である。このような圧電素子４２は、下記の通り配置されることが好ましい。まず、圧電素子４２において、積層方向の一方端が例えば画像形成装置のフレーム等に固定される。一方、圧電素子４２において、積層方向に沿う他方端は二段ギア４１ａに固定される。上記に加え、圧電素子４２は、二段ギア４１ａの回転軸方向（矢印γの方向）に伸縮するように配置される。

上記構成により、圧電素子４２の伸縮に同期して、二段ギア４１ａは自身の回転軸方向に振動する。この振動により、上流側の二段ギア４１ａの出力側ギアの歯は、下流側の大径ギア４１ｂの歯を瞬間的に、該大径ギア４１ｂの回転方向に押し進めたり、該大径ギア４１ｂの歯から瞬間的に離れたりする。なお、大径ギア４１ｂの回転軸方向への変位は規制されている。上記の結果、大径ギア４１ｂ、ひいては感光体ドラム１１０の回転速度が瞬間的に早くなったり、遅くなったりする。このように、第三構成例でも、第一構成例での説明と同様に、感光体ドラム１１０の回転速度が瞬間的に早くなったり、遅くなったりする。

制御回路４３は、プロセッサおよびＲＡＭ等から構成される。制御回路４３は、回転ムラの抑制のために、エンコーダ２５の出力信号に基づき、感光体ドラム１１０一回転周期の回転ムラとは逆位相となる制御信号を生成して、圧電素子４２に印加する。

（第三構成例の動作・効果）
本駆動系は、制御回路４３からの制御信号によって、感光体ドラム１１０一回転周期の回転ムラとは逆位相の回転変動が、圧電素子４２を介して伝達機構４１に与えられる。その結果、第一構成例と同様に、感光体ドラム１１０の回転ムラは、伝達機構４１に与えられた回転変動によって相殺され、これによって、感光体ドラム１１０の回転ムラは抑制される。

（駆動系の第四構成例）
図１０は、図１に示す感光体ドラム１１０の駆動系の第四構成例の要部を示す図である。図１０において、第四構成例は、図２に示す第一構成例と比較すると、ヒンジ部材２６、圧電素子２７および制御回路２８に代えて、圧電素子５１および制御回路５２を備えている点で相違する。それ以外に両構成例の間に相違点は無いので、図１０において、図２に示す構成に相当するものには同一の参照符号を付け、それぞれの説明を省略する。

圧電素子５１は、例えば積層型圧電素子であり、印加電圧により積層方向（図中、矢印βで示す）に伸縮する。この圧電素子５１の伸縮量は５μｍ程度である。このような圧電素子５１は、下記の通り配置されることが好ましい。まず、圧電素子５１において、積層方向の一方端が例えば画像形成装置のフレーム等に固定される。一方、圧電素子５１において、積層方向に沿う他方端はモータ２１の取り付け板２１ａに固定される。

上記構成により、圧電素子５１の伸縮に同期して、取り付け板２１ａは、ギア２２ａよりも下流側に設けられた小径ギア２２ｂの回転軸を中心として揺動する。この揺動により、上流側のギア２２ａの歯は、下流側の小径ギア２２ｂの歯を瞬間的に、小径ギア２２ｂの回転方向に押し進めたり、該小径ギア２２ｂの歯から瞬間的に離れたりする。この振動による小径ギア２２ｂの速度変動は、大径ギア２２ｄ、さらには感光体ドラム１１０へと伝達される。よって、感光体ドラム１１０の回転速度が瞬間的に早くなったり、遅くなったりする。換言すると、第四構成例でも、第一構成例での説明と同様に、感光体ドラム１１０の回転速度が瞬間的に早くなったり、遅くなったりする。

制御回路５２は、プロセッサおよびＲＡＭ等から構成される。制御回路５２は、回転ムラの抑制のために、エンコーダ２５の出力信号に基づき、感光体ドラム１１０一回転周期の回転ムラとは逆位相となる制御信号を生成して、圧電素子５１に印加する。

（第四構成例の動作・効果）
本駆動系は、制御回路５２からの制御信号によって、感光体ドラム１１０一回転周期の回転ムラとは逆位相の回転変動が、圧電素子５１を介して伝達機構２２に与えられる。その結果、第一構成例と同様に、感光体ドラム１１０の回転ムラは、伝達機構２２に与えられた回転変動によって相殺され、これによって、感光体ドラム１１０の回転ムラは抑制される。

（駆動系の第五構成例）
上記第四構成例では、圧電素子５１は伸縮してモータ２１の取り付け板２１ａを振動させていた。しかし、これに限らず、圧電素子５１は、図１１に示すように、取り付け板２１ａに固定されたヒンジ部材６１を振動させても構わない。この場合も、第四構成例の場合と同様に、感光体ドラム１１０の回転ムラを抑制することが可能となる。

（付記）
上記では、回転体の典型例としての感光体ドラム１１０の回転ムラを抑制するとして説明した。しかし、同様の技術的課題は、トナー画像を担持する中間転写ベルト１４でも発生する。従って、上記各構成例は、回転体の他の例としての中間転写ベルト１４の回転ムラを抑制するために設けられても構わない。

本発明に係る画像形成装置は、より広い入振周波数帯にわたり回転体の振動を抑制可能であり、ＭＦＰ以外にも、複写機、プリンタまたはファクシミリ等に好適である。

１１０ 感光体ドラム（回転体）
２１ モータ（第一駆動源）
２１ａ 取り付け板
２２，４１ 伝達機構
２２ａ ギア
２２ｂ 小径ギア
２２ｃ，４１ａ 二段ギア
２２ｄ，４２ｂ 大径ギア
２５ エンコーダ
２６，３１，６１ ヒンジ部材
２６ａ，３１ａ 第一貫通孔
２６ｂ，３１ｂ 第二貫通孔
３１ｃ ラックギア
２７，４２，５１ 圧電素子
２８，３３，４３，５２ 制御回路
３２ モータ

Claims (6)

1. 画像を担持する回転体と、
   駆動力を生成する第一駆動源と、
   前記第一駆動源で生成された駆動力を前記回転体に向けて伝達し、上流側ギアと、該上流側ギアから前記第一駆動源で生成され伝達された駆動力を受ける下流側ギアと、を含む伝達機構と、
   前記回転体の回転状態を示す信号を出力するセンサと、
   前記センサからの出力信号に基づき、前記回転体の回転ムラに応じた制御信号を生成する制御手段と、
   前記制御手段で生成された制御信号に基づき、前記下流側ギアの回転軸を中心として前記上流側ギアが揺動するように前記第一駆動源または前記伝達機構を揺動させることによって、前記回転体の回転ムラを打ち消すように、前記上流側ギアが前記下流側ギアの回転を押し進める力を変更するアクチュエータと、を備える画像形成装置。
2. 画像を担持する回転体と、
   駆動力を生成する第一駆動源と、
   前記第一駆動源で生成された駆動力を前記回転体に向けて伝達し、上流側ギアと、該上流側ギアから駆動力を受ける下流側ギアと、を含む伝達機構と、
   前記回転体の回転状態を示す信号を出力するセンサと、
   前記センサからの出力信号に基づき、前記回転体の回転ムラに応じた制御信号を生成する制御手段と、
   前記制御手段で生成された制御信号に基づき、前記第一駆動源または前記伝達機構を揺動させることによって、前記回転体の回転ムラを打ち消すように、前記上流側ギアが前記下流側ギアの回転を押し進める力を変更するアクチュエータと、
   前記下流側ギアの回転軸が挿通された第一貫通孔と、前記上流側ギアの回転軸が挿通された第二貫通孔とが形成されたヒンジ部材と、を備え、
   前記アクチュエータは、前記ヒンジ部材に固定されており、前記制御手段から制御信号が印加されると直進運動して、前記下流側ギアの回転軸を中心として前記上流側ギアを揺動させ、これによって、該上流側ギアが前記下流側ギアの回転を押し進める力を変更する、画像形成装置。
3. 画像を担持する回転体と、
   駆動力を生成する第一駆動源と、
   前記第一駆動源で生成された駆動力を前記回転体に向けて伝達し、上流側ギアと、該上流側ギアから駆動力を受ける下流側ギアと、を含む伝達機構と、
   前記回転体の回転状態を示す信号を出力するセンサと、
   前記センサからの出力信号に基づき、前記回転体の回転ムラに応じた制御信号を生成する制御手段と、
   前記制御手段で生成された制御信号に基づき、前記第一駆動源または前記伝達機構を揺動させることによって、前記回転体の回転ムラを打ち消すように、前記上流側ギアが前記下流側ギアの回転を押し進める力を変更するアクチュエータと、
   前記下流側ギアの回転軸が挿通された第一貫通孔と、前記上流側ギアの回転軸が挿通された第二貫通孔と、が形成されたヒンジ部材と、を備え、
   前記アクチュエータは、
   前記下流側ギアおよび前記上流側ギアの回転中心同士を結ぶ線に交差する、前記ヒンジ部材の端面に形成されたラックギアと、
   前記ラックギアと噛み合うギアを有する回転軸を有しており、前記制御手段からの制御信号に応答して、該回転軸を回転させる第二駆動源と、を有する、画像形成装置。
4. 画像を担持する回転体と、
   駆動力を生成する第一駆動源と、
   前記第一駆動源で生成された駆動力を前記回転体に向けて伝達し、上流側ギアと、該上流側ギアから駆動力を受ける下流側ギアと、を含む伝達機構と、
   前記回転体の回転状態を示す信号を出力するセンサと、
   前記センサからの出力信号に基づき、前記回転体の回転ムラに応じた制御信号を生成する制御手段と、
   前記制御手段で生成された制御信号に基づき、前記第一駆動源または前記伝達機構を揺動させることによって、前記回転体の回転ムラを打ち消すように、前記上流側ギアが前記下流側ギアの回転を押し進める力を変更するアクチュエータと、を備え、
   前記上流側ギアおよび前記下流側ギアはそれぞれ斜歯ギアであり、
   前記アクチュエータは、前記上流側ギアに固定され、前記制御手段からの制御信号が印加されると直進運動して、該上流側ギアをその回転軸方向に揺動させ、これによって、該上流側ギアが前記下流側ギアの回転を押し進める力を変更する、画像形成装置。
5. 画像を担持する回転体と、
   駆動力を生成する第一駆動源と、
   前記第一駆動源で生成された駆動力を前記回転体に向けて伝達し、上流側ギアと、該上流側ギアから駆動力を受ける下流側ギアと、を含む伝達機構と、
   前記回転体の回転状態を示す信号を出力するセンサと、
   前記センサからの出力信号に基づき、前記回転体の回転ムラに応じた制御信号を生成する制御手段と、
   前記制御手段で生成された制御信号に基づき、前記第一駆動源または前記伝達機構を揺動させることによって、前記回転体の回転ムラを打ち消すように、前記上流側ギアが前記下流側ギアの回転を押し進める力を変更するアクチュエータと、を備え、
   前記上流側ギアは、前記第一駆動源の回転軸に取り付けられたギアであり、前記下流側ギアは、前記第一駆動源のギアと噛み合うギアであり、
   前記アクチュエータは、前記制御手段からの制御信号が印加されると直進運動して、前記第一駆動源のギアを、前記下流側ギアの回転軸を中心として揺動させ、これによって、該上流側ギアが前記下流側ギアの回転を押し進める力を変更する、画像形成装置。
6. 画像を担持する回転体と、
   駆動力を生成する第一駆動源と、
   前記第一駆動源で生成された駆動力を前記回転体に向けて伝達し、上流側ギアと、該上流側ギアから駆動力を受ける下流側ギアと、を含む伝達機構と、
   前記回転体の回転状態を示す信号を出力するセンサと、
   前記センサからの出力信号に基づき、前記回転体の回転ムラに応じた制御信号を生成する制御手段と、
   前記制御手段で生成された制御信号に基づき、前記第一駆動源または前記伝達機構を揺動させることによって、前記回転体の回転ムラを打ち消すように、前記上流側ギアが前記下流側ギアの回転を押し進める力を変更するアクチュエータと、を備え、
   前記上流側ギアは、前記第一駆動源の回転軸に取り付けられたギアであり、前記下流側ギアは、前記第一駆動源のギアと噛み合うギアであり、
   前記アクチュエータは、前記制御手段からの制御信号が印加されると直進運動して、前記第一駆動源をその回転軸を中心として揺動させ、これによって、該上流側ギアが前記下流側ギアの回転を押し進める力を変更する、画像形成装置。

Images