JPH09292796A - 画像形成装置の感光体の制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周期的な力に起因する振動、非周期的な力に
起因する振動の双方を抑制して、感光の回転速度の変動
を小さくし、出力された画像の品質向上を可能とした画
像形成装置の感光体の制振装置を提供する。 【解決手段】 回転可能なドラム形感光体１１の支軸１
２に、この支軸１２と一体回転可能に設けたフライホイ
ール１６と、少なくとも一方向において弾性を有し、こ
の一方向における一端部にて、前記一方向と支軸１２と
同心の円の接線方向とを一致させてこのフライホイール
１６に固定した弾性体２２と、この弾性体２２の他端部
に固定した質量体２３とから制振装置１が形成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子写真複
写機、プリンタ或はファクシミリ等の画像形成装置の感
光体の制振装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、電子写真複写機やプリン
タ等では、回転する感光体、例えばドラム形感光体上に
求める画像の静電潜像を形成し、この静電潜像にトナー
を付着させている。さらに詳しくは、非カラー複写機の
場合は黒色のトナーを、カラー複写機の場合は各色のト
ナーをそれぞれ前記静電潜像に付着させることにより現
像している。続いて、この付着したトナーを記録媒体の
面、例えば紙に転写して前記画像を形成するようになっ
ている。以上の過程において、感光体の回転速度に変動
が生じると、レーザー等を用いた書き込みのための光学
系の副走査方向における速度変動となり、形成された画
像に濃度むら(非カラー複写機の場合)或は色ずれ等(カ
ラー複写機の場合)が生じて、これらが画質を著しく低
下させる原因となっている。

【０００３】そこで、従来、感光体の回転速度の変動を
少なくするために、駆動系を構成する歯車の寸法精度の
向上、はすば歯車の使用が試みられている。また、感光
体と同軸に動吸振器を設け、感光体の回転方向における
振動を抑制するようにした防振装置が公知である(特開
平4-120582号公報)。さらに、感光体の支軸にフライホ
イールを取付けて、感光体の振動、振幅を低減させるよ
うにした画像形成装置の公知例もある(特開昭63-177190
号公報)。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、画像形成装置の
性能の向上、具体的には電子写真プロセスを利用した複
写機のデジタル化、カラー化、およびプリンタの高密度
化が進むに伴い、レーザーを用いた書き込みによる１ド
ットラインの再現性が厳密に求められるようになってい
る。そして、これらの画像形成装置の感光体の回転速度
に求められる精度も急速に厳しくなりつつある。この精
度の低下を招く前記回転速度の変動の主原因は、感光体
の駆動系のモータ、歯車の１回転成分、歯車同志の噛合
いによる１歯成分の周期的な力、原稿読取りスライダー
の往復移動の方向転換時、感光体の外周部への記録紙の
突入時、特にカラー複写機、カラープリンタの場合にお
ける現像器の切替え時等に発生する非周期的、衝撃的な
力である。ここで、１回転成分の周期的な力とは、駆動
機構に設けた歯車の偏心に起因する１回転運動における
速度変動の結果生じる周期的な力、１歯成分の周期的な
力とは、前記駆動機構に設けた歯車が１歯ずつ噛合う度
に生じる衝撃に起因する周期的な力を意味している。

【０００５】前述した歯車の寸法精度の向上、はすば歯
車の使用等により、前述した回転速度の変動を少なくし
ようとしても、非周期的、衝撃的な力に起因する前記回
転速度の変動の抑制に対しては、全く効果がないばかり
でなく、前記周期的な力に起因する前記回転速度の変動
に対しても効果的に抑制することはできない。図９は、
感光体に伝わるその駆動系のモータ、歯車の回転により
周期的に発生する力に起因する回転方向の振動のフーリ
エスペクトルを表し、図中、ピークIは１回転成分に起
因する振動、ピークIIは１歯成分に起因する振動、ピー
クIII、IVは１歯成分に起因する振動の周波数の高調波
成分を示している（横軸：周波数、縦軸：スペクトルの
大きさ)。このようなピークが生じる周波数は、設計段
階で把握できる故、前記駆動系の設計の際に、これらの
周波数と前記駆動系の固有振動数とをずらすように前記
駆動系の設計が行われる。また、図１０は、感光体に伝
わる前述した衝撃的な力に起因する振動のフーリエスペ
クトルを表し、広範囲の周波数に対して振動は連続的に
分布している(横軸：周波数、縦軸：スペクトルの大き
さ)。この場合、振動は連続的に分布しているため、固
有振動数での共振は避けられない。

【０００６】前記特開平4-120582号公報に開示の防振装
置の場合、その動吸振器は駆動系の固有振動数、即ち駆
動系の伝達関数のピークが生じる周波数での振動に対し
て抑制作用を及ぼすようにしたものである。換言すれ
ば、この動吸振器は、この固有周波数以外の周波数での
振動に対しては抑制作用を及ぼさない。したがって、こ
の防振装置の場合、図１０に示すような周波数全域にわ
たって連続的に分布する振動に対しては、少なくとも固
有振動数で振動抑制効果があるため、この固有振動数で
の共振を抑制することはできるが、図９に示すような固
有振動数から外れた周波数で、広範囲にわたって離散的
にピークが生じる振動に対しては振動抑制効果はないと
いう問題がある。また、この動吸振器の場合、所望の固
有振動数になるように動吸振器の構成要素である弾性体
のばね定数を設定する必要があるが、このばね定数が捩
れのばね定数であるため、この弾性体の設計が難しいと
いう問題もある。

【０００７】さらに、前記特開昭63-177190号公報に記
載の画像形成装置の場合、フライホイールの作用によ
り、周波数全域にわたって感光体の駆動系の伝達関数の
値が下がり、感光体が回転方向に一定の力を受けた際の
振動の振幅は小さくなる。したがって、この画像形成装
置の場合、図９に示すような固有振動数を避けて分布
し、駆動系とは共振しない離散的に分布する振動に対し
ては抑制効果はあるが、図１０に示すような固有振動数
を含み、共振が避けられない連続的に分布する振動に対
しては、振動抑制効果は不十分になるという問題があ
る。本発明は、斯る従来の問題をなくすことを課題とし
てなされたもので、周期的な力に起因する振動、非周期
的、衝撃的な力に起因する振動の双方を抑制して、感光
体の回転速度の変動を小さくし、出力された画像の品質
向上を可能とした画像形成装置の感光体の制振装置を提
供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、第１発明は、感光体を回転させる支軸に、この支軸
と一体回転可能に設けたフライホイールと、少なくとも
一方向において弾性を有し、この一方向における一端部
にて、前記一方向と前記支軸と同心の円の接線方向とを
一致させて上記フライホイールに固定した弾性体と、こ
の弾性体の他端部に固定した質量体とから形成した。

【０００９】また、第２発明は、前記質量体の質量をｍ
(kg)、前記弾性体の前記回転方向におけるばね定数をｋ
(N/m)、前記感光体の周速をｖ(mm/sec)とした場合に、
次式

【数２】 が満たされる構成とした。

【００１０】さらに、第３発明は、前記弾性体およびこ
れに固定した前記質量体からなるばね質量系を前記支軸
に関して対称に複数個配設した構成とした。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の一形態を図
面にしたがって説明する。図１，２は、第１，２，３発
明に係る制振装置を適用した画像形成装置、例えば複写
機のドラム形感光体およびその駆動機構を示したもので
ある。図において、１１は感光体を示し、これに支軸１
２が一体回転可能に固定してある。この支軸１２は感光
体１１の両側に位置する側板１３を貫通させて固定した
軸受１４により支持してあり、感光体１１は回転可能に
なっている。また、この支軸１２は図１において右側の
側板１３を貫いて延びており、この支軸１２の延設部
に、これと一体回転可能に従動歯車１５およびフライホ
イール１６が設けてある。

【００１２】一方、側板１３とは別の側板１７にモータ
１８が固定してあり、その出力軸には駆動歯車１９が固
定してある。そして、駆動歯車１９と従動歯車１５との
間に、この両者に噛合う中間歯車２０，２１を介在さ
せ、各歯車および支軸１２を介してモータ１８により、
フライホイール１６とともに感光体１１を回転させるよ
うになっている。さらに、図２に示すようにフライホイ
ール１６には、弾性体２２を介して質量体２３を固定
し、フライホイール１６，弾性体２２および質量体２３
により制振装置１が構成されている。ここに示す例の場
合、支軸１２に関して対称な２箇所にこの弾性体２２，
質量体２３を配置してある。なお、本発明は、この配置
位置、その対称性および配置箇所の数を何ら限定するも
のではない。

【００１３】さらに詳説すれば、弾性体２２は、少なく
とも一方向において弾性を有し、この一方向における一
端部にて、前記一方向と支軸１２と同心の円の接線方向
とを一致させてフライホイール１６に固定してあり、そ
の他端部に質量体２３が固定してある。そしてこの制振
装置１の固有振動数の設定は、弾性体２２の前記一方向
の単純な伸縮についてのばね定数を調節することにより
容易に行えるようになっている。質量体２３の材料は限
定するものではないが、例えば鋼鉄、ＳＵＳ、真ちゅう
等が好適であり、比重の大きい材料を使う程、フライホ
イール１６に取付ける制振装置１の構成要素はコンパク
トにできるので好ましい。弾性体２２の材料について
も、限定するものではないが、例えばゴム、ＰＯＭ等の
樹脂、制振鋼板からなるばね等が好適である。

【００１４】このように制振装置１は、フライホイール
１６および、これに取付けた弾性体２２、質量体２３か
らなるばね質量系から構成されており、フライホイール
１６により図９に示すような周期的な力に起因する振動
に対して効果的に抑制作用を及ぼし、弾性体２２、質量
体２３からなるばね質量系により図１０に示すような非
周期的、衝撃的な力に起因する振動に対して効果的に抑
制作用を及ぼすようになっている。即ち、この制振装置
１により、非周期的な力、周期的な力のいずれが作用し
ても、感光体１１の回転速度の変動を最小限度にとどめ
られるようになっている。この結果、出力される画像の
品質は著しく改善される。ところで、抑制しなければな
らない振動の周波数は、すべての周波数領域にわたって
いるのではなく、複写機、プリンタ或はファクシミリ等
の電子写真プロセスを応用した分野では、人間の目で見
て判別できる範囲で振動対策を施せば足り、空間周波数
で言えば、この範囲は0.05〜4.01pixel/mmとされてい
る。

【００１５】このため、一例として図２に示す制振装置
１では、質量体２３の質量をｍ(kg)、弾性体２２の前記
一方向におけるばね定数をｋ(N/m)、感光体１１の周速
をｖ(mm/sec)とした場合、次式

【数３】 が満たされるようにするのが好ましい。また、弾性体２
２、質量体２３からなるばね質量系の固有振動数は感光
体１１の駆動系の固有振動数に合わて、共振を阻止する
方向にこのばね質量系を振動させるようにするのが好ま
しい。また、制御すべき駆動系の固有振動数が複数存在
する場合には、前記ばね質量系を複数設け、それぞれの
固有振動数を異ならせ、抑制すべき固有振動数のそれぞ
れに合わすようにすればよい。

【００１６】図３は、前述した制振装置１を用いた感光
体１１の駆動系の伝達関数により表される伝達ゲイン特
性を表している（横軸：周波数(Hz)、縦軸：伝達ゲイ
ン）。ここに示す例の場合、制振装置１の質量体２３の
質量を０．１kgとし、弾性体２２としてばね定数が０．
３kgf/mm、減衰比が０．０８のゴムを用いた。図示する
ように、この例の場合、感光体１１の駆動系の固有振動
数にて伝達ゲインは低減している。また、図４は図３に
示す例の場合に、非周期的、衝撃的な力が作用した際の
感光体１１の回転速度の変動量の変化する状態を表した
もので（横軸：時間、縦軸：回転速度変動量）、回転速
度の変動は極く短時間のうちに収まっている。

【００１７】ちなみに、図５は、従来の感光体の駆動系
の伝達関数により表される伝達ゲイン特性を表しており
（横軸：周波数(Hz)、縦軸：伝達ゲイン）、固有振動数
で伝達ゲインはピークになっている。また、図６は、こ
の従来の駆動系に非周期的、衝撃的な力が作用した際の
感光体の回転速度の変動量の変化する状態を表したもの
で（横軸：時間、縦軸：回転速度変動量）、回転速度の
変動は長く続いていることを示している。

【００１８】なお、前述した例では、ドラム形感光体１
１の制振装置１を示したが、本発明はこれに限定するも
のではなく図７，８に示すベルト形感光体１１Ａの制振
装置１Ａも含むものである。これらの図において図１，
２に示す装置と共通する部分については、互いに同一番
号を付して説明を省略する。この装置では、ドラム形感
光体１１に代えて、駆動ローラ３１、従動ローラ３２に
ベルト形感光体１１Ａが巻掛けてある。また、駆動ロー
ラ３１の支軸１２にフライホイール１６が取り付けてあ
り、このフライホイール１６に前記同様に弾性体および
質量体からなる制振装置１Ａが取り付けてある。この場
合にも前記同様に、感光体１１Ａの駆動系に作用する非
周期的な力に起因する振動、および周期的な力に起因す
る振動のいずれに対しても抑制作用を及ぼし、非周期的
な力、周期的な力のいずれが作用しても、感光体１１Ａ
の回転速度の変動を最小限にとどめるようになってい
る。また、この結果出力される画像の品質は著しく改善
される点についても前記同様である。さらに、制振装置
の固有振動数の設定も容易に行えるようになっている。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、第１発
明によれば、感光体を回転させる支軸に、この支軸と一
体回転可能に設けたフライホイールと、少なくとも一方
向において弾性を有し、この一方向における一端部に
て、前記一方向と前記支軸と同心の円の接線方向とを一
致させて上記フライホイールに固定した弾性体と、この
弾性体の他端部に固定した質量体とから形成してある。
このため、感光体の駆動系に作用する非周期的な力に起
因する振動、および周期的な力に起因する振動のいずれ
に対しても抑制作用を及ぼし、非周期的な力、周期的な
力のいずれが作用しても、感光体の回転速度の変動を最
小限にとどめ、出力される画像品質を著しく改善するこ
とが可能になる。また、この制振装置の固有振動数の設
定は、弾性体の一方向の伸縮の単純なばね定数を調整す
ることにより簡単に行える等の効果を奏する。

【００２０】また、第２発明によれば、前記質量体の質
量をｍ(kg)、前記弾性体の前記回転方向におけるばね定
数をｋ(N/m)、前記感光体の周速をｖ(mm/sec)とした場
合に、次式

【数４】 が満たされる構成としてある。このため、第１発明によ
る固有振動数の設定が容易に行えるという前記の第２の
効果を奏することは勿論のこと、特に人間の目で見て判
別できる範囲において振動を抑制できるという第２の効
果を奏する。

【００２１】さらに、第３発明によれば、前記弾性体お
よびこれに固定した前記質量体からなるばね質量系を前
記支軸に関して対称に複数個配設した構成としてある。
このため、抑制すべき振動の周波数が複数種類存在する
場合でも、この弾性体および質量体からなるばね質量系
の固有振動数を複数の前記周波数のそれぞれに合わせる
ことにより、第１発明と同様の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る制振装置を適用した画像形成装
置のドラム形感光体およびその駆動系を示す正面図であ
る。

【図２】 図１に示すフライホイールの部分の右側方か
ら見た図である。

【図３】 図２に示す制振装置１を用いた感光体の駆動
系の伝達関数により表される伝達ゲイン特性を表した図
である。

【図４】 図３に示す例の場合に、非周期的、衝撃的な
力が作用した際の感光体の回転速度の変動量の変化する
状態を表した図である。

【図５】 従来の感光体の駆動系の伝達関数により表さ
れる伝達ゲイン特性を表した図である。

【図６】 図５における従来の駆動系に非周期的、衝撃
的な力が作用した際の感光体の回転速度の変動量の変化
する状態を表した図である。

【図７】 本発明に係る制振装置を適用した画像形成装
置のベルト形感光体およびその駆動系を示す図である。

【図８】 図７に示すベルト形感光体の部分を示す斜視
図である

【図９】 感光体の駆動系に作用する周期的な力に起因
する回転方向の振動スペクトルを表す図である。

【図１０】 感光体の駆動系に作用する非周期的、衝撃
的な力に起因する回転方向の振動スペクトルを表す図で
ある。

【符号の説明】

１，１Ａ 制振装置 １１，１１Ａ 感光
体 １２ 支軸 １６ フライホイー
ル ２２ 弾性体 ２３ 質量体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体を回転させる支軸に、この支軸と
   一体回転可能に設けたフライホイールと、少なくとも一
   方向において弾性を有し、この一方向における一端部に
   て、前記一方向と前記支軸と同心の円の接線方向とを一
   致させて上記フライホイールに固定した弾性体と、この
   弾性体の他端部に固定した質量体とから形成したことを
   特徴とする画像形成装置の感光体の制振装置。
2. 【請求項２】 前記質量体の質量をｍ(kg)、前記弾性体
   の前記回転方向におけるばね定数をｋ(N/m)、前記感光
   体の周速をｖ(mm/sec)とした場合に、次式 【数１】 が満たされることを特徴とする請求項１に記載の画像形
   成装置の感光体の制振装置。
3. 【請求項３】 前記弾性体およびこれに固定した前記質
   量体からなるばね質量系を前記支軸に関して対称に複数
   個配設したことを特徴とする請求項１または２に記載の
   画像形成装置の感光体の制振装置。