JPH11218192A - 回転体駆動装置およびこの回転体駆動装置を用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 感光体ドラムなどの駆動に伴って生じる各種
振動の影響をできるだけ抑えることができる回転体駆動
装置を提供する。 【解決手段】 ウォーム４６と各はすば歯車４８Ｃ〜４
８Ｋの噛み合い部で生じる噛み合い振動が感光体ドラム
４１Ｃ〜４１Ｋに伝播しにくくするため、当該噛み合い
部から下流の共振周波数が当該ウォーム４６の回転周波
数の（１／√２）未満となるようにする。さらに、感光
体ドラム４１Ｃ〜４１Ｋ周辺の現像器などから発生して
当該感光体ドラム４１Ｃ〜４１Ｋに伝わる、人の目に縞
模様の存在が認識されやすい振動を感光体ドラム４１Ｃ
〜４１Ｋからフライホイル４９Ｃ〜４９Ｋに伝達しやす
くするため、感光体ドラム４１Ｃ〜４１Ｋからフライホ
イル４９Ｃ〜４９Ｋに至るまでの軸部における共振周波
数が当該感光体ドラム４１Ｃ〜４１Ｋの周速を（√２）
倍した値よりも大きくなるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光体ドラムなど
の回転体を駆動する回転体駆動装置およびこの回転体駆
動装置を使用した画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、感光体ドラム周面をレーザ光に
より露光走査してトナー像を形成し、これを複写紙上に
転写して画像を形成する電子写真式の画像形成装置にお
いては、感光体ドラムに形成されたトナー像を忠実に複
写紙上に転写するため、感光体ドラムの周速と複写紙の
搬送速度（以下、「システムスピード」という。）を正
確に一致させる必要がある。

【０００３】そのために、従来の回転体駆動装置におい
ては、例えば感光体ドラムの駆動源であるモータの回転
速度を検出してフィードバック制御するなどの方法を用
いて、感光体ドラムの回転精度を向上させるように努め
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いくら
モータの回転精度を向上させても、感光体ドラムの動力
伝達系などにおいて余分な振動が発生して、これが感光
体ドラムに伝播されると微小な回転ムラが発生し、これ
によりレーザ光による走査ラインのピッチにばらつきが
生じて再現画像が劣化してしまうという問題があった。

【０００５】例えば、駆動源としてＤＣモータを使用す
る場合には、回転速度の安定化および駆動トルクの確保
等の理由から、通常、当該モータを一定の回転速度（回
転周波数）以上で回転させ、この回転力をギヤ装置によ
り減速して感光体ドラムを駆動するようになっている
が、当該ギヤ同士の噛み合い時に生じる振動（以下、
「噛み合い振動」という。）や当該ギアを含めた動力伝
達部材の成形誤差（特に平歯車やプーリなどの回転部材
の偏心）に起因する不要な振動が回動軸を介して感光体
ドラムに伝播される。

【０００６】これらの動力伝達系で生じる種々の振動
（以下、「ノイズ振動」という。）のほか、感光体ドラ
ムの周辺に配設される現像器の現像ローラやクリーナの
クリーニングブレードの接触などによって感光体ドラム
に直接伝達される振動（以下、「感光体外部振動」とい
う。）も生じる。これらの振動による画像形成への悪影
響を低減するため、感光体ドラムと同軸上にフライホイ
ルを設け、そのイナーシャ（慣性力）を大きくする方法
が従来から取られてきた。

【０００７】ところが、これらの振動の影響を極力低減
させようとすればするほど、より大きなイナーシャが要
求されるので、フライホイルの径を徒に大きくしなけれ
ばならず、特に複数の感光体ドラムを有するフルカラー
画像形成装置においては、それぞれの感光体ドラムにつ
いてフライホイルを設けているので、装置が大型化する
と共に質量が増大するという問題があった。

【０００８】本発明は、以上のような問題に鑑みてなさ
れたものであって、小型のフライホイルを使用しつつ
も、感光体ドラムなどの回転体の駆動に伴って生じる各
種振動の影響をできるだけ抑えることができる回転体駆
動装置およびこの駆動装置を利用した画像形成装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、駆動源の駆動力をフライホイルが軸結する
回転体に伝達する駆動機構を有する回転体駆動装置であ
って、当該駆動機構におけるノイズ振動発生部から当該
回転体に至るまでの動力伝達部における共振周波数ｆｓ
（Ｈｚ）が、ノイズ振動周波数ｆｐ（Ｈｚ）に対して
（数４）の関係を満たし、かつ回転体からフライホイル
に至るまでの軸部における共振周波数ｆｎ（Ｈｚ）が前
記回転体の周速Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）に対して（数５）の
関係を満たすようにしたことを特徴とする。

【００１０】

【数４】

【００１１】

【数５】

【００１２】また、前記共振周波数ｆｓ（Ｈｚ）と回転
体の周速Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）がさらに（数６）の関係を
満たすようにしたことを特徴とする。

【００１３】

【数６】

【００１４】また、前記駆動機構は、駆動源の駆動力を
ウォームとウォームホイルとからなるウォーム機構を介
して回転体に伝達する構成を含み、前記ノイズ振動周波
数は、当該ウォーム軸の回転周波数であることを特徴と
する。さらに、前記ウォームホイルが樹脂で形成されて
いることを特徴とする。また、回転駆動される感光体ド
ラムの周面に静電潜像を形成して画像を形成する画像形
成装置であって、前記感光体ドラムを上記のいずれかに
記載された回転体駆動装置により駆動するようにしたこ
とを特徴とする。

【００１５】また、前記画像形成装置は、フライホイル
を軸結した感光体を複数有し、前記駆動機構は、１つの
駆動源の駆動力を前記複数の感光体に分配する構成であ
ることを特徴とする。また、前記駆動機構は、各感光体
の同一方向側にウォームホイルを軸結し、これらに同軸
のウォームを噛合させて連結駆動するように構成される
ことを特徴とする。

【００１６】また、感光体ドラムに画像を形成し、これ
を転写ベルトもしくは当該転写ベルトによって搬送され
る転写材に転写することにより画像形成を行う画像形成
装置であって、前記転写ベルトを回動させる駆動ローラ
を上記のいずれかに記載された回転体駆動装置により駆
動するようにしたことを特徴とする。また、前記回転体
駆動装置のウォーム機構におけるウォームの回転数が４
０ｒｐｓ以上であることを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る回転体駆動装
置の実施の形態を、フルカラーのタンデム型複写機（以
下、単に「複写機」という。）における感光体ドラムの
駆動装置に適用した例について説明する。図１は、複写
機１の全体の構成を示す図である。同図に示すように複
写機１は、原稿画像を読み取るイメージリーダ部１０
と、読み取った画像を記録シートＳ上にプリントして再
現するプリンタ部２０とから構成されている。

【００１８】イメージリーダ部１０は、原稿ガラス板
（不図示）に載置された原稿の画像をスキャナを移動さ
せて読み取る公知のものであって、原稿画像は、赤
（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の三色に色分解されて、不
図示のＣＣＤイメージセンサ（以下、「ＣＣＤセンサ」
という）により電気信号に変換され、これにより原稿の
Ｒ、Ｇ、Ｂの画像データが得られる。

【００１９】このイメージリーダ部１０で得られた各色
成分毎の画像データは、制御部１００において各種のデ
ータ処理を受け、更にシアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），
イエロー（Ｙ），ブラック（Ｋ）の各再現色の画像デー
タに変換される（以下、シアン、マゼンタ、イエロー、
ブラックの各再現色をＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋと表し、各再現色
に関連する構成部分の番号にこのＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋを添字
として付加する）。

【００２０】画像データは、制御部１００内の画像メモ
リに各再現色ごとに一旦格納され、記録シートＳの供給
と同期して１走査ラインごとに読み出され、レーザダイ
オードの駆動信号となる。プリンタ部２０は、電子写真
方式により画像を形成するものであって、搬送ベルト３
１が張架されてなる記録シート搬送部３０と、搬送ベル
ト３１に対向して記録シート搬送方向上流側（以降、単
に「上流側」という）から搬送方向下流側（以降、単に
「下流側」という）に沿って所定間隔で配置されたＣ、
Ｍ、Ｙ、Ｋの各色の画像プロセス部４０Ｃ〜４０Ｋと、
各画像プロセス部４０Ｃ〜４０Ｋに対応して設けられた
露光走査部５０Ｃ〜５０Ｋと、記録シート搬送部３０の
上流側に配設された給紙部６０と、下流側に配置された
定着部７０とからなる。

【００２１】記録シート搬送部３０は、転写ベルト３１
と、同ベルトが張架される駆動ローラ３２，従動ローラ
３３などからなり、転写ベルト３１は図示しない駆動モ
ータにより回転駆動され、その回転速度は、転写ベルト
３１の搬送面が感光体ドラム４１Ｃ〜４１Ｋの周速（シ
ステムスピード）と同じ速度となるように制御部１００
によって制御される。

【００２２】露光走査部５０Ｃ〜５０Ｋは、上記制御部
１００から出力された駆動信号を受けてレーザ光を発す
るレーザダイオード５１Ｃ〜５１Ｋや、このレーザ光を
偏向して感光体ドラム４１Ｃ〜４１Ｋ上を主走査方向に
露光走査させるためのポリゴンミラー５２Ｃ〜５２Ｋ等
を備える。画像プロセス部４０Ｃ〜４０Ｋは、感光体ド
ラム４１Ｃ〜４１Ｋと、これを中心にしてその周囲に配
された帯電チャージャ４２Ｃ〜４２Ｋ、現像器４３Ｃ〜
４３Ｋ、クリーナ４４Ｃ〜４４Ｋ、および転写チャージ
ャ４５Ｃ〜４５Ｋなどからなる。

【００２３】露光走査部５０Ｃ〜５０Ｋのレーザダイオ
ード５１Ｃ〜５１Ｋは、上記制御部１００からの駆動信
号を受けてレーザ光をそれぞれ出射し、このレーザ光
が、等速で回転するポリゴンミラー５２Ｃ〜５２Ｋのミ
ラー面で反射して偏向され、感光体ドラム４１Ｃ〜４１
Ｋの表面をそれぞれ露光走査する。感光体ドラム４１Ｃ
〜４１Ｋは、前記露光を受ける前にクリーナ４４Ｃ〜４
４Ｋで表面の残存トナーが除去され、さらにイレーサラ
ンプ（不図示）に照射されて除電された後、帯電チャー
ジャ４２Ｃ〜４２Ｋにより一様に帯電されており、この
ように一様に帯電した状態で上記レーザ光による露光を
受けると、感光体ドラム４１Ｃ〜４１Ｋの表面に静電潜
像が形成される。

【００２４】各静電潜像は、それぞれ各色の現像器４３
Ｃ〜４３Ｋにより現像され、これにより感光体ドラム４
１Ｃ〜４１Ｋ表面にＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋのトナー像が形成さ
れる。一方、給紙部６０から記録シート搬送部３０の搬
送ベルト３１上に記録シートＳが給紙され、当該搬送ベ
ルト３１で搬送されてくる記録シートＳ上に、各色のト
ナー像が転写チャージャ４５Ｃ〜４５Ｋの静電力により
順次転写される。

【００２５】この際、各色の作像動作は、そのトナー像
が、搬送されてくる記録シートＳの同じ位置に重ね合わ
せて転写されるように、上流側から下流側に向けてタイ
ミングをずらして実行される。各色のトナー像が多重転
写された記録シートＳは、定着部７０まで搬送されて、
ここで高温で加圧されて記録シートＳ表面のトナー粒子
がシート表面に定着し、その後、排紙トレイ７１上に排
出される。

【００２６】図２は、上記感光体ドラム４１Ｃ〜４１Ｋ
の駆動装置の構成を説明するための斜視図である。感光
体ドラム４１Ｃ〜４１Ｋの各回動軸４７Ｃ〜４７Ｋに
は、ウォームホイルとして、はすば歯車４８Ｃ〜４８Ｋ
がそれぞれ取着されている。各はすば歯車４８Ｃ〜４８
Ｋは同一規格のものであって、それぞれウォーム４６と
噛合しており、このウォーム４６を図示しない駆動モー
タにより回転駆動することにより、各感光体ドラム４１
Ｃ〜４１Ｋが同方向に回転される。

【００２７】このようなウォーム機構を用いた駆動方式
によれば、一段で高減速比を得ることができ、また、ウ
ォーム軸を共通にすることにより各感光体ドラム４１Ｃ
〜４１Ｋの回転速度を複雑な制御なしに一致させること
ができるという利点があり、多重転写の際の色ずれの防
止に効果的である。ところが、ウォーム４６とはすば歯
車４８Ｃ〜４８Ｋとの噛合部で、歯を一つ送るごとに噛
み合い振動が発生して、この振動が回動軸４７Ｃ〜４７
Ｋを介して感光体ドラム４１Ｃ〜４１Ｋに伝播し、画像
形成に悪影響を与える。

【００２８】また、ウォーム４６に偏心があれば、その
１回転ごとに送りムラが発生するので、これによっても
再生画像が劣化することになる。図３は、一般的な駆動
系における入力軸の振動周波数とこの振動が出力軸に伝
達される伝達率との関係を示す図である。同図におい
て、横軸は、入力軸の振動周波数を示し、縦軸は、入力
軸の変位が出力軸に伝わる伝達率を示す。

【００２９】横軸におけるｆｓは、駆動系の共振周波数
を示しており、本装置においては、図示しない駆動モー
タからそのウォーム４６、はすば歯車４８Ｃ〜４８Ｋお
よび回動軸４７Ｃ〜４７Ｋを介して感光体ドラム４１Ｃ
〜４１Ｋにおよぶそれぞれの駆動系の共振周波数とな
る。同図からも分かるように周波数応答曲線ｇは、入力
軸の振動周波数が共振周波数に一致したときにピークと
なる。振動周波数が大きくなるに連れて伝達率が下が
り、丁度共振周波数の√２倍になったときに伝達率が
１．０になって、さらに振動周波数が大きくなると伝達
率が１．０より低下するという特性を有する。

【００３０】伝達率が１．０より大きければ、入力軸の
変位が拡大されて出力軸に伝わり、反対に１．０より小
さいほど入力軸の変位が減衰されて出力軸に伝わること
となるので、感光体ドラム４１Ｃ〜４１Ｋに伝達される
噛み合い振動（ノイズ振動）を減衰させるためには、次
の（式１）の条件を満たすように共振周波数ｆｓを設定
すればよいことになる（この条件を、以下「ノイズ振動
カット条件」という。）。

【００３１】

【数７】

【００３２】このように、ノイズ振動カット条件を満足
すれば、ノイズ振動が感光体ドラム４１Ｃ〜４１Ｋに伝
播されにくくなるが、一方で感光体ドラム４１Ｃ〜４１
Ｋには現像器４３Ｃ〜４３Ｋやクリーナ４４Ｃ〜４４Ｋ
などからさまざまな周波数成分を有する感光体外部振動
が入力されており、これにより生じる微小なピッチムラ
が、再現画像に縞模様を生じさせるという問題がある。

【００３３】図４は、縞模様の空間周波数と識別可能階
調数の関係を示すグラフである。横軸の空間周波数は、
幅１ｍｍ当たりに等間隔に並んだライン数（ｌｐ／ｍ
ｍ）を示し、縦軸の識別可能階調数は、当該空間周波数
におけるライン画像に対して、肉眼でライン部分と非ラ
イン部分の濃度差をどれだけ判別できるかをその階調値
で示している。

【００３４】同図に示すように空間周波数が１．０（ｌ
ｐ／ｍｍ）、すなわち幅１ｍｍ当たりに１本だけライン
がある場合に、識別可能階調数が一番大きく、縞模様の
存在をはっきり認識でき、そこから空間周波数が変化す
るに連れてその認識の度合いが急速に減少する。一般的
に識別可能階調数が１６０以上、すなわち空間周波数が
ほぼ０．５から２．０の間の場合に、縞模様の存在を認
識しやすいことが実証されている。

【００３５】感光体外部振動が１回生じるたびに、感光
体ドラム４１Ｃ〜４１Ｋにピッチむらが生じて１本の縞
（ライン）ができるのであるから、この振動に起因する
縞模様の空間周波数Ｐ（ｌｐ／ｍｍ）は、当該外部振動
の周波数ｆｍ（Ｈｚ）と、各感光体ドラム４１Ｃ〜４１
Ｋの周速すなわちシステムスピードＶ（ｍｍ／ｓｅｃ）
を用いて、ｆｍ／Ｖで示されることになる。

【００３６】すなわち、人の目に縞模様の存在が認識さ
れやすい感光体外部振動周波数ｆｍの範囲は、周波数ｆ
ｍとシステムスピードＶとを用いて、０．５≦ｆｍ／Ｖ
（＝Ｐ）≦２．０（式２）で示すことができる。感光体
ドラムとこれに軸結されたフライホイルが完全に一体と
して回転し、そのイナーシャの大きさにより上記外部振
動が減殺される必要がある。そのために回動軸４７Ｃ〜
４７Ｋに高い剛性が要求されるが、その剛性にも一定の
限界がある。

【００３７】そこで、少なくとも目立ち易い空間周波数
の相当する周波数の感光体外部振動、すなわち上記（式
２）を満たす感光体外部振動周波数ｆｍに対して感光体
ドラムとフライホイルが一体として回転するようにすれ
ばよい。これは裏を返せば、回動軸を介して、上記（式
２）を満たす周波数の外部振動がフライホイル方向に伝
え易いこと、すなわち当該周波数域の振動について回動
軸の伝達係数が１を超えることを意味する。

【００３８】図５は、感光体ドラム４１Ｃ〜４１Ｋに入
力される振動とその振動が各回動軸４７Ｃ〜４７Ｋを介
してフライホイル４９Ｃ〜４９Ｋに伝達される伝達率と
の関係を示す図であり、図３に示した図とほぼ同様の特
性を示している。横軸におけるｆｎは、感光体ドラム４
１Ｃ〜４１Ｋからフライホイル４９Ｃ〜４９Ｋに至るま
での軸部における共振周波数である。

【００３９】同図から明らかなように、周波数応答曲線
ｈは、共振周波数ｆｎの√２倍以下の場合に伝達率が
１．０以上になっている。したがって、感光体ドラム４
１Ｃ〜４１Ｋに入力される感光体外部振動の周波数ｆｍ
と共振周波数ｆｎとの関係が、ｆｍ＜√２・ｆｎ（式
３）を満たすように共振周波数ｆｎを設定し、これを満
たすように当該回動軸の剛性および長さを設定しておけ
ば、伝達率が１．０以上となって感光体ドラム４１Ｃ〜
４１Ｋに加えられた外部振動がフライホイル４９Ｃ〜４
９Ｋに伝達されやすくなる。

【００４０】一方、一番目立ち易い空間周波数を呈する
外部振動の周波数域は、上記（式２）からＶ／２≦ｆｍ
≦２Ｖであるから、この範囲の周波数全域について上記
（式３）を満たすためには、当該（式２）における上限
の周波数２Ｖが√２・ｆｎより小さいこと、すなわち、
Ｖ／２≦ｆｍ≦２Ｖ＜√２・ｆｎ（式４）でなければな
らない。

【００４１】この（式４）から、Ｖとｆｎの関係を求め
ると√２・Ｖ＜ｆｎ（式５）が得られる。すなわち、感
光体ドラム４１Ｃ〜４１Ｋからフライホイル４９Ｃ〜４
９Ｋに至るまでの軸部における共振周波数ｆｎがシステ
ムスピードＶを√２倍した値より大きくなるように設定
しておけば、人の目に縞模様の存在が認識され易い振動
が感光体ドラム４１Ｃ〜４１Ｋからフライホイル４９Ｃ
〜４９Ｋに伝達されやすくなり、この範囲の周波数の外
部振動をフライホイル４９Ｃ〜４９Ｋのイナーシャによ
り低減することができることになる。

【００４２】以下、上記（式１）と（式５）を満たすた
めの具体的な条件について考えていくが、感光体ドラム
４１Ｃ〜４１Ｋの駆動系は全て同一の構成となっている
ので、説明の簡略化のため、いずれか一つの特定の感光
体ドラムを感光体ドラム４１として「Ｃ〜Ｋ」の添え字
を省略して説明する。これに付随する他の要素も同様で
ある。

【００４３】まず、初期条件を次のように設定する。 感光体ドラム径Ｄ（ｍｍ） ：８０ｍｍ 感光体ドラム長Ｌｄ（ｍｍ） ：３５０ｍｍ システムスピードＶ（ｍｍ／ｓｅｃ） ：１６０ｍｍ／ｓｅｃ ウォーム軸回転周波数（Ｈｚ） ：６０Ｈｚ ウォームホイル（はすば歯車） ：ＪＩＳモジュール０．８、９４歯 ここで、ウォーム４６は、減速比を大きくするため１条
のものを用い、また、耐摩耗性を得るため金属を転造加
工したものを用いる。

【００４４】このようにウォーム４６が１条のものであ
る場合には、ウォーム軸が１回転するごとにはすば歯車
４８の歯を１つだけ送り出すことになるから、そのノイ
ズ振動の発生周波数ｆｐは、当該ウォーム４６の回転周
波数（１秒当りの回転数）の６０Ｈｚと等しいことにな
る。また、はすば歯車は９４歯あるので、減速比は１／
９４と高減速比を得ることができ、このときの感光体ド
ラム４１の回転速度は、６０／９４＝０．６４（Ｈｚ）
となる。

【００４５】ウォーム機構の噛合部における噛み合い振
動を感光体ドラム４１に伝播しないうようにするために
は、この噛合部より下流側の共振周波数ｆｓを、上記
（式１）より、ｆｓ＜ｆｐ／√２＝６０／√２＝４２．
４３・・・（Ｈｚ）とする必要がある。ウォーム機構
は、動力の伝達方向がウォーム４６からはすば歯車４８
方向に１方向であり、感光体ドラム４１の回動軸４７か
らウォーム４６に駆動力が逆流することはないと捉える
ことができるので（セルフロック機能）、固定端のねじ
り振動の式を用いて、共振周波数ｆｓを次の（式６）で
求めることができる。

【００４６】

【数８】

【００４７】ここで、「Ｋ」は、ねじりばね定数（ｋｇ
ｆ・ｍｍ／ｒａｄ）である。一般に共振周波数は、ノイ
ズ振動発生源より下流の動力伝達部における一番剛性の
低い部材（この部分で振動を吸収するという効果が得ら
れるので、以下、「振動フィルタ」という。）のねじり
ばね定数Ｋでほとんど決定されるので、本実施の形態に
おいては、回動軸４７として剛性の高い金属材料を用
い、はすば歯車４８として当該回動軸４７より剛性が低
く耐摩耗性の高い樹脂材料（例えば、ポリアセタールな
ど）で成形されたものを使用し、当該はすば歯車４８を
振動フィルタとして共振周波数を決定するようにしてい
る。

【００４８】はすば歯車４８のねじりばね定数Ｋは、有
限要素法解析もしくは実験により容易に求められ、上記
したモジュール０．８の樹脂製のはすば歯車では、Ｋ＝
２６０００（ｋｇｆ・ｍｍ／ｒａｄ）となった。また、
「Ｉ」は、回動軸４７に加わるイナーシャ（慣性モーメ
ント：ｋｇｆ・ｍｍ² ）であって、主にフライホイル４
９および感光体ドラム４１における質量と径の大きさに
より決定される。

【００４９】上記（式６）を、（式１）に代入してイナ
ーシャＩについて解くと、次の（式７）を得る。

【００５０】

【数９】

【００５１】この（式７）に上記ねじりばね定数Ｋおよ
びノイズ振動周波数ｆｐの値を代入すると、イナーシャ
Ｉ＞０．３６５．．（ｋｇｆ・ｍｍ² ）・・・（式８）
となる。次に（式５）を満たす条件を求める。感光体ド
ラム４１からフライホイル４９に至るまでの軸部におけ
る共振周波数ｆｎは、感光体ドラム４１に入力された感
光体外部振動がフライホイル４９に伝達されるのである
から、感光体ドラム４１と回動軸４７とフライホイル４
９を１つの伝達系と捉えて、自由端のねじり振動の式を
用い、次の（式９）で求めることができる。

【００５２】

【数１０】

【００５３】ここで、「Ｉｐｃ」は、感光体ドラム４１
のイナーシャを、「Ｉｆ」はフライホイル４９のイナー
シャを示している。また、「Ｋ１」は回動軸４７の、感
光体ドラム４１の取着部からフライホイル４９の取着部
に至るまでの軸長Ｌ（ｍｍ）の部分のねじりばね定数で
ある。このねじりばね定数Ｋ１は、丸棒なので、振動工
学における公式から端的に次の（式１０）により求めら
れる。

【００５４】 Ｋ１＝（Ｇ・Ｉｐ）／Ｌ ・・・（式１０） ここで、Ｇは、軸横弾性係数（単位：ｋｇｆ／ｍｍ² ）
であって、回動軸４７の軸方向と直交する方向の弾性係
数を意味し、Ｉｐは、断面２次極モーメントを示し、回
動軸４７のように中実の丸棒の場合においては、その径
ｄ（ｍｍ）を用いて、Ｉｐ＝（πｄ⁴ ）／３２（式１
１）と示される。

【００５５】これらの（式１０）、（式１１）を上記
（式９）に代入して次の（式１２）を得る。

【００５６】

【数１１】

【００５７】（式５）より、√２・Ｖ＜ｆｎであるか
ら、２２６＜ｆｎ（式１３）を得る。そこで、フライホ
イル４９と回動軸４７の材質および大きさをそれぞれ次
のように決定した。 フライホイル４９ ：ステンレス製 径２００ｍｍ、厚さ３ｍｍのもの 回動軸４７ ：鋼鉄製 軸径ｄ １０ｍｍ 軸長Ｌ ５０ｍｍ 軸横弾性係数Ｇ ８０７６ｋｇｆ／ｍｍ² これをもとに、イナーシャＩを実験により求めると、
０．４５（ｋｇｆ・ｍｍ²）となり、十分（式８）の条
件を満たした。

【００５８】さらに、感光体ドラム４１のイナーシャＩ
ｐｃ、フライホイル４９のイナーシャＩｆは、質量と径
の大きさから イナーシャＩｐｃ（ｋｇｆ・ｍｍ² ） ：０．０７９８５ｋｇｆ・ｍｍ² イナーシャＩｆ（ｋｇｆ・ｍｍ² ） ：０．７３９８９ｋｇｆ・ｍｍ² と求めることができるので、これらの値を（式１２）に
代入して共振周波数ｆｎを求めると、ｆｎは、ほぼ２３
６（Ｈｚ）と求まる。

【００５９】これにより、（式１３）の条件も十分に満
たしていることがわかる。なお、上記（式８）と（式１
３）の条件を満たすならば、フライホイル４９の大きさ
を、さらに小さくすることも可能である。このように、
（式１）のノイズ振動カット条件が満足され、当該ウォ
ーム機構の噛合部で発生したノイズ振動が減衰されて伝
達されるので、ノイズ振動の画像形成に与える悪影響を
少なくすることができると共に、（式５）の条件が満た
され、縞模様の存在が人の目に認識され易い振動がフラ
イホイル４９に伝達され易くなるので、感光体外部振動
を平滑化することができ、ピッチムラを低減できる。さ
らに、（式１）と（式５）の条件から、画像劣化を来さ
ない範囲で、最小のイナーシャのフライホイル４９を決
定できるので、その径を小さくして省スペース化を図
れ、ひいては複写機の小型化を実現できる。

【００６０】実際に上記条件下で感光体ドラム４１の回
転ムラ（ワウフラッタ）を測定すると、０．２５％とな
り、画質に影響を与えない程度に低減することができ
た。図６は、このノイズ振動カットの効果を示すため、
共振周波数と感光体ドラムのワウフラッタとの関係をプ
ロットした図である。横軸は、当該ウォーム機構におけ
る噛合部より下流の共振周波数（Ｈｚ）を示し、フライ
ホイル４９のイナーシャＩを変化させてその大きさを変
化させている。

【００６１】縦軸は、各共振周波数（Ｈｚ）における感
光体ドラムのワウフラッタ（％ｒｍｓ）の実測値を示し
ている。この実験では、１条のウォームを５０．４Ｈｚ
で回転させており、上述したようにこのときの当該ウォ
ームとはすば歯車との噛合部において発生するノイズ振
動の周波数は、当該ウォーム４６の回転周波数と同じ、
５０．４Ｈｚとなる。

【００６２】同図に示すように、ワウフラッタは、共振
周波数が、上記ノイズ振動の周波数と同じ５０．４Ｈｚ
近辺で最大となり、共振周波数が、ノイズ振動の周波数
の（１／√２）の約３５．６Ｈｚより少なくなると急激
に小さくなっている。なお、共振周波数がほぼ２５Ｈｚ
以下になると、ワウフラッタの減少率も低下しており、
これ以上共振周波数を下げてもノイズ振動カットの効果
が少なくなることが分かる。したがって、この領域で
は、必要以上にイナーシャを大きくする必要はなく、上
記（式１）と（式５）の条件を満たす共振周波数ｆｓ、
ｆｎを得られる範囲で最小のイナーシャを決定すればよ
い。

【００６３】なお、図２において各感光体ドラム４１Ｃ
〜４１Ｋの軸間距離は、１２０ｍｍとしており、各フラ
イホイル４９Ｃ〜４９Ｋは、軸方向に交互にずれて回動
軸４７Ｃ〜４７Ｋに取着されているので、上述のように
フライホイル４９Ｃ〜４９Ｋの径を２００ｍｍとしても
取り付け可能である。また、感光体外部振動をフライホ
イル４９Ｃ〜４９Ｋに確実に伝達するために、回動軸４
７Ｃ〜４７Ｋと感光体ドラム４１Ｃ〜４１Ｋ、回動軸４
７Ｃ〜４７Ｋとフライホイル４９Ｃ〜４９Ｋの取着部は
圧着などにより固着して剛性を強化しておくことはいう
までもない。

【００６４】本発明は、上記実施の形態に限定されない
のは言うまでもなく、以下のような変形例を考えること
ができる。 （１）上述の実施の形態においては、感光体ドラム４１
Ｃ〜４１Ｋの駆動系の共振周波数の条件から駆動系のノ
イズ振動が感光体ドラム４１Ｃ〜４１Ｋにできるだけ伝
播されないようにして、画像形成に与える影響を少なく
した。ところが、当該駆動系の外部から駆動系に伝わっ
てくる振動、例えば、他の用紙搬送系の振動が感光体ド
ラムの駆動装置の支持フレーム等に伝播されることによ
り生じる振動（以下、この振動を「駆動系外部振動」と
いう。）が当該駆動系を介してさらに感光体ドラム４１
Ｃ〜４１Ｋに伝播されることによりピッチムラが生じる
場合もあり、この場合は、駆動系から感光体ドラム４１
Ｃ〜４１Ｋに伝播される振動は、ノイズ振動と駆動系外
部振動ということになる。

【００６５】これらの双方の振動を減衰させるために
は、ノイズ振動の周波数ｆｐと駆動系外部振動の周波数
ｆｇのいずれか小さい方を基準にして（式１）により駆
動系の共振周波数ｆｓを決定すればよい。ところが、駆
動系外部振動は、不規則でかつ予測できないものが多
く、その周波数も予め把握しにくい。そこで、少なくと
も人の目に縞模様の存在が認識され易い範囲の周波数の
外部振動が伝達されないようにする事が望まれる。この
ような駆動系外部振動の周波数ｆｇの範囲は、（式３）
と同様にして０．５≦ｆｇ／Ｖ≦２．０、すなわち、Ｖ
／２≦ｆｇ≦２Ｖ（式１３）となる。

【００６６】したがって、ノイズ振動の周波数ｆｐの方
が（式１３）における駆動系外部振動の周波数ｆｇの範
囲より小さい場合、すなわちｆｐ＜Ｖ／２の場合には、
（式１）よりノイズ振動ｆｐを基準にして共振周波数ｆ
ｓを決定すればよく、ｆｐ≧Ｖ／２の場合には、当該減
衰対象となる駆動系外部振動周波数ｆｇの最小値Ｖ／２
に基づき、（式１）よりｆｓを決定すればよい。

【００６７】すなわち、ｆｓ＜（Ｖ／２）／√２＝Ｖ／
（２√２）（式１４）となるように調整すればよい。こ
のようにｆｐとＶ／２の大小関係により（式１）と（式
１４）のいずれかを選択して共振周波数ｆｓを決定する
ことになるが、その際にフライホイル４９Ｃ〜４９Ｋの
径をなるべく小さくするためには、（式６）より共振周
波数ｆｓを大きく設定する方が望ましく、そのためには
当該（式１）と（式１４）からノイズ振動の周波数ｆｐ
と駆動系外部振動周波数ｆｍの最小値Ｖ／２とがなるべ
く大きく設定されていればよいことになる。

【００６８】しかし、システムスピードＶの大きさは、
安定した用紙搬送の必要性や読み取り速度などにより拘
束され、予め決まった値が与えられる。一方、ノイズ振
動の周波数ｆｐは、ギヤの減速比などを変更して大きな
値が比較的容易に得られる。したがって、Ｖ／２≦ｆｐ
（式１５）として（式１４）によりｆｓを決定する方
が、フライホイルを小型化する上で得策である。そし
て、（式１４）では、システムスピードＶとの関係のみ
で共振周波数ｆｓの範囲が決定されるので、（式１５）
の条件さえ満たしておけばノイズ振動の周波数ｆｐを徒
に高くする必要もない。

【００６９】一般に、タンデム型の複写機のシステムス
ピードＶの最低値は８０（ｍｍ／ｓｅｃ）となってお
り、これを（式１５）に代入するとノイズ振動の周波数
ｆｐを４０（Ｈｚ）以上に設定しておけばよいことにな
る。上述のようにウォーム機構を利用する場合には、ウ
ォーム軸の回転周波数がノイズ振動ｆｐとなるので、こ
れにより当該ウォーム軸の回転周波数は４０ｒｐｓ以上
に設定しておけばよいことになる。

【００７０】（２）上記実施の形態においては、感光体
ドラム４１Ｃ〜４１Ｋの駆動機構においてウォーム機構
を用いたが、その他の例えば平歯車とピニオンの組み合
わせを用いた減速装置や、タイミングベルトによる動力
伝達機構、さらにはプーリを用いた伝達機構を利用する
ことも可能である。 （３）上記実施の形態では、感光体ドラム４１Ｃ〜４１
Ｋからフライホイル４９Ｃ〜４９Ｋに至るまでの軸部に
おける共振周波数ｆｎがシステムスピードＶの√２倍よ
りも大きくなるように設定することで、特に人の目に縞
模様と認識され易い感光体外部振動を感光体ドラム４１
Ｃ〜４１Ｋからフライホイル４９Ｃ〜４９Ｋに伝達され
やすくした。このことは、０．５Ｖ≦ｆｍ≦２．０Ｖ＜
√２・ｆｎ（式４）で示されるが、この（式４）による
と、例えば、共振周波数ｆｎと感光体外部振動周波数ｆ
ｍとが接近するような場合も生じる可能性があり、この
場合には感光体ドラム４１Ｃ〜４１Ｋからフライホイル
４９Ｃ〜４９Ｋに至るまでの伝達系が共振して振動が増
大してしまう場合がある。

【００７１】したがって、回動軸４７Ｃ〜４７Ｋの径や
材質を具体的に決定する際には、感光体外部振動周波数
ｆｍと共振周波数ｆｎとがなるべく接近しないで、かつ
（式４）の条件を満たすようにすることが望ましい。 （４）また、上記実施の形態では、記録シート搬送部３
０で転写材である記録シートＳを搬送して、その上に各
色のトナー画像を転写させたが、一旦転写ベルト（もし
くは転写ドラム）上に転写してカラー画像を形成し、こ
れを記録シートＳ上に再転写する構成にしてもよい。

【００７２】（５）上記実施の形態においては、本発明
に係る回転体駆動装置を感光体ドラム４１Ｃ〜４１Ｋの
駆動について利用しているが、記録シート搬送部３０の
駆動ローラ３２の駆動機構として適用するようにしても
よい。また、本発明に係る回転体駆動装置は、上記感光
体ドラムや駆動ローラの駆動に限らずに、その他転写ド
ラムや転写ローラなどの回転体の駆動機構にも適用でき
る。

【００７３】（６）上記実施の形態においては、本発明
に係る回転体駆動装置をタンデム型のフルカラー複写機
の感光体ドラムの駆動について利用しているが、本発明
は感光体ドラムが１個の複写機にも適用でき、さらにレ
ーザプリンタなど感光体を使用した全ての画像形成装置
に適用可能である。さらに、本発明は画像形成装置への
利用に限定されず、他の回転精度が要求される分野にお
ける装置の回転体の駆動にも適用できる。

【００７４】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明にかかる
回転体駆動装置は、回転体の駆動機構におけるノイズ振
動発生部から当該回転体に至るまでの動力伝達部におけ
る共振周波数ｆｓ（Ｈｚ）が、ノイズ振動周波数ｆｐ
（Ｈｚ）の（１／√２）未満となるようにしているの
で、ノイズ振動の回転体への伝達率を１．０未満とで
き、当該ノイズ振動が回転体に伝達されにくくなり、こ
れにより回転ムラの少ない円滑な回転駆動を可能とす
る。さらに、当該回転体からフライホイルに至るまでの
軸部における共振周波数ｆｎ（Ｈｚ）が前記回転体の周
速Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）を√２倍した値より大きくなるよ
うにしているので、これにより少なくとも人の目に縞模
様の存在が認識されやすい周波数の振動が回転体からフ
ライホイルに伝達されやすくなり、当該周波数域の振動
がフライホイルのイナーシャにより効果的に低減され
る。これにより、例えば当該回転体が画像形成装置にお
ける感光体である場合には、もし当該感光体に直接外部
振動が加わっても、目に付くようなピッチムラを発生し
ないようにすることが可能となり、結果的に画像の質を
向上させることができる。また、上記双方の条件から、
回転ムラの少ない範囲で必要な最小のフライホイルのイ
ナーシャを決定できるので、省スペース化を図れ、当該
装置の小型化を実現できる。

【００７５】さらに、本発明は、回転体の周速Ｖを２√
２で除した値よりも共振周波数ｆｓを小さく設定する条
件を加味することにより、外部から駆動機構に人の目に
縞模様の存在が認識されやすい振動が伝播しても、その
振動の回転体への伝達率を１．０未満とすることができ
る。これにより、例えば当該回転体が画像形成装置にお
ける感光体である場合には、当該感光体に与える悪影響
を極力低減させて質のよい再現画像を得ることができ
る。

【００７６】また、本発明は、前記駆動機構が、ウォー
ムとウォームホイルとからなるウォーム機構を含み、前
記ノイズ振動周波数として当該ウォーム軸の回転周波数
を設定すれば当該ウォーム機構における噛み合い振動
や、ウォーム軸の偏心により１回転ごとに生じる周期的
な振動を回転体に伝えないようにすることができる。ま
た、ウォーム機構の高減速比により他の減速機構を不要
とできるので、噛み合い振動の発生する個所を最小にす
ることができる。

【００７７】また、本発明では、ウォームホイルとして
樹脂を使用している。樹脂は成形が容易でかつ安価なの
でコストダウンできると共に、金属製に比べて剛性を低
くできるのでイナーシャを高くしなくても共振周波数を
低く設定することができ、その分フライホイルを小さく
できる。また、本発明は、回転駆動される感光体ドラム
の周面に静電潜像を形成して画像を形成する画像形成装
置であって、当該感光体ドラムを上記各回転体駆動装置
により駆動するようにしているので、回転ムラがなく円
滑に感光体ドラムを回転駆動することが可能となり、質
のよい再現画像を得ることができる。

【００７８】また、本発明は、フライホイルを軸結する
感光体を複数個有したタンデム型の画像形成装置であっ
て、それぞれのフライホイルについて上記各条件から最
適のフライホイル径を決定すれば、当該装置の大幅な小
型化を実現することができる。また、一つの駆動源によ
り各感光体を駆動するので、各感光体の回転速度を一致
させるのが容易であり、駆動系外部からの振動対策のた
めの条件も共通に設定できる。

【００７９】さらに、本発明は、上記複数の感光体を駆
動する駆動機構として、各感光体の同一方向側にウォー
ムホイルを軸結し、これらに同軸のウォームを噛合させ
て連結駆動するように構成しているので、減速比が大き
いというウォーム機構の特性を生かしながら、簡易な構
成により各感光体を同時駆動することができる。また、
本発明は、感光体ドラムに画像を形成し、これを転写ベ
ルトもしくは当該転写ベルトによって搬送される転写材
に転写することにより画像形成を行う画像形成装置であ
って、当該転写ベルトを回動させる駆動ローラを上記各
回転体駆動装置により駆動するようにしているので、回
転ムラがなく円滑に駆動ローラを回転駆動することが可
能となる。これにより、転写ベルトが円滑に回動するよ
うになり、質のよい再現画像を得ることができる。

【００８０】また、本発明では、上記画像形成装置に使
用される回転体駆動装置のウォーム機構において、ウォ
ーム軸の回転周波数を４０ｒｐｓとした。ノイズ振動の
周波数が高いほど動力伝達部における共振周波数ｆｓを
大きく取ることができ、それだけフライホイルのイナー
シャを小さくすることができるが、一方で、動力伝達部
の共振周波数ｆｓは、ノイズ振動周波数ｆｐと、駆動系
外部振動周波数ｆｍのうち目立ちやすい周波数領域の下
限値（システムスピードＶを２で除した値）とのいずれ
か小さい方を基準にして決定されるので、徒にウォーム
軸の回転数を上げてノイズ振動の周波数を高くしても無
意味である。一般に、画像形成装置のシステムスピード
Ｖは、８０（ｍｍ／ｓｅｃ）以上なので、このときの駆
動系外部振動周波数ｆｍの下限値は４０（Ｈｚ）とな
る。この下限値に対応する周波数のノイズ振動は、ウォ
ーム軸の回転周波数が４０ｒｐｓであるときに生ずるの
であるから、ウォームの回転周波数数ｆｐを最低４０ｒ
ｐｓ以上になるように設定しておけば、無意味な高速回
転をせずに、振動の影響を排するための合理的なフライ
ホイルのイナーシャを決定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るタンデム型複写機の
構成を示す図である。

【図２】上記複写機内の感光体ドラムの駆動部の構成を
示す斜視図である。

【図３】駆動系における伝達率の周波数応答曲線を示す
図である。

【図４】縞模様の空間周波数と識別可能階調数の関係を
示す図である。

【図５】感光体ドラムからフライホイルに至るまでの軸
部における伝達率の周波数応答曲線を示す図である。

【図６】ウォーム機構を介して感光体ドラムを回転駆動
したときの、共振周波数と感光体ドラムのワウフラッタ
との関係を示す図である。

【符号の説明】

１０ イメージリーダ部 ２０ プリンタ部 ３０ 記録シート搬送部 ４０Ｃ〜４０Ｋ 画像プロセス部 ４１Ｃ〜４１Ｋ 感光体ドラム ４６ ウォーム ４７Ｃ〜４７Ｋ 回動軸 ４８Ｃ〜４８Ｋ はすば歯車 ４９Ｃ〜４９Ｋ フライホイル ５０Ｃ〜５０Ｋ 露光走査部 ６０ 給紙部 ７０ 定着部 １００ 制御部

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動源の駆動力をフライホイルが軸結す
   る回転体に伝達する駆動機構を有する回転体駆動装置で
   あって、 当該駆動機構におけるノイズ振動発生部から当該回転体
   に至るまでの動力伝達部における共振周波数ｆｓ（Ｈ
   ｚ）が、ノイズ振動周波数ｆｐ（Ｈｚ）に対して（数
   １）の関係を満たし、かつ回転体からフライホイルに至
   るまでの軸部における共振周波数ｆｎ（Ｈｚ）が前記回
   転体の周速Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）に対して（数２）の関係
   を満たすようにしたことを特徴とする回転体駆動装置。 【数１】 【数２】
2. 【請求項２】 前記共振周波数ｆｓ（Ｈｚ）と回転体の
   周速Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）がさらに（数３）の関係を満た
   すようにしたことを特徴とする請求項１に記載の回転体
   駆動装置。 【数３】
3. 【請求項３】 前記駆動機構は、駆動源の駆動力をウォ
   ームとウォームホイルとからなるウォーム機構を介して
   回転体に伝達する構成を含み、前記ノイズ振動周波数
   は、当該ウォーム軸の回転周波数であることを特徴とす
   る請求項１または２に記載の回転体駆動装置。
4. 【請求項４】 前記ウォームホイルが樹脂で形成されて
   いることを特徴とする請求項３に記載の回転体駆動装
   置。
5. 【請求項５】 回転駆動される感光体ドラムの周面に静
   電潜像を形成して画像を形成する画像形成装置であっ
   て、 前記感光体ドラムを請求項１ないし４のいずれかに記載
   された回転体駆動装置により駆動するようにしたことを
   特徴とする画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記画像形成装置は、フライホイルを軸
   結した感光体を複数有し、前記駆動機構は、１つの駆動
   源の駆動力を前記複数の感光体に分配する構成であるこ
   とを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記駆動機構は、各感光体の同一方向側
   にウォームホイルを軸結し、これらに同軸のウォームを
   噛合させて連結駆動するように構成されることを特徴と
   する請求項６に記載の画像形成装置。
8. 【請求項８】 感光体ドラムに画像を形成し、これを転
   写ベルトもしくは当該転写ベルトによって搬送される転
   写材に転写することにより画像形成を行う画像形成装置
   であって、前記転写ベルトを回動させる駆動ローラを請
   求項１ないし４のいずれかに記載された回転体駆動装置
   により駆動するようにしたことを特徴とする画像形成装
   置。
9. 【請求項９】 前記回転体駆動装置のウォーム機構にお
   けるウォームの回転数が４０ｒｐｓ以上であることを特
   徴とする請求項５ないし８のいずれかに記載の画像形成
   装置。