JP3430389B2 - 回転体の駆動装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光体を駆動回転
させる回転体の駆動装置、及びデジタル方式によって回
転する感光体上に像形成を行う画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式による複写機やプリンタ等
では、回転する円筒状の感光体の表面や、ベルト状の感
光体を走行させその表面に静電潜像を形成し、形成した
静電潜像にトナーを付着させて現像し、このトナー画像
を記録紙上に転写，定着して画像を得るようにしてい
る。

【０００３】ここで、画像形成装置の円筒状の感光体、
すなわち感光体ドラムや、ベルト状感光体を走行させる
駆動ローラを回転体と称することにする。

【０００４】そして、一様の速度をもって回転すべき感
光体に速度の変動（回転ムラ）が生じるとスモールピッ
チバンディングの現象が生じ、出力された画像にジッタ
や画像ムラが生じる。このことは、感光体への書き込み
を半導体レーザの走査によって行わせるデジタル方式の
電子写真技術においては特に顕著に現れ、感光体の回転
の速度変動が書き込み系の副走査方向の速度変動となり
書き込みラインの間隔に微妙なずれを生じさせて画像品
質を著しく低下させる原因となる。

【０００５】一様の回転速度をもって回転すべき回転体
駆動の精度向上のための技術に関しては多くの提案があ
るが、大きくは次の２つの流れがみられる。

【０００６】１つは駆動系にフライホイールを組み込む
もので、従来フライホイールの着脱を容易化したもの
が、特開平７−２８１５００号、同８−２０２２０５号
明細書に見られる。また、回転体内にフライホイールを
設けるものとして、特開平６−１３０８７２号、同６−
１３０８７４号、同７−３０２０２５号、同８−２０２
２０６号明細書などにみられる。更に、回転体の周波数
特性を検知し、加振周波数との関連で、フライホイール
の慣性モーメントを適正化するものが、特開平８−６３
０４１号、同８−１１５０４１号、同８−２２０９６６
号明細書にみられる。

【０００７】また、もう一つの大きな流れとして、回転
体駆動系の途中に弾性部材を組み込んだ歯車やタイミン
グベルト・プーリーを用いることにより、駆動伝達系の
回転方向振動を吸収するというものである。具体的に
は、特開平６−２４９３２１号、同６−２９４４５３
号、同７−３２５４４５号、同７−３２５４４６号、同
８−５４０４７号明細書などがあげられる。

【０００８】このように、従来技術の中ではフライホイ
ールの使用が回転体の駆動精度向上のための最も有効な
技術手段であったが、装置が大型化することと、回転の
立ち上がり時に大きなトルクを必要とすることが原理的
な問題がある。また、フライホイールそのものが回転の
運動エネルギーにより回転振動を低減するものであるた
め、回転体を低速度で回転する場合には、効果が認めら
れるためには回転体に比して大きな径のフライホイール
を採用する必要がある。従って、装置の大型化を避ける
ため、回転体内にフライホイールを設ける場合にも機能
的な限界を認めざるを得なかった。

【０００９】近年になって回転体の駆動系の固有振動数
を求め、加振周波数との関係を考慮しながら駆動系を設
計するということと、固有振動数を中心とする回転系の
周波数応答を求め慣性量の設計により周波数特性の形状
すなわち伝達関数の形状を変化させ、このピーク位置を
変更し、駆動系を最適化するという考え方が一般化して
きた。この場合の最大の問題点は、一つの回転体駆動系
では固有振動数を低周波数領域へ移動させることを考え
ると必然的にフライホイールの径を大きくするかその重
量を大きくすることになる。これは、すなわち、基本周
波数の固有振動数ｆが

【００１０】

【数１】

【００１１】であらわされるとすると、慣性モーメント
Ｉを大きくすることにより、固有振動数ｆの値を小さく
することに相当する。

【００１２】一方で、駆動系の途中に弾性部材を設ける
ことによって駆動精度の向上をはかることは、駆動系で
発生する回転方向の振動成分を弾性部材内で熱に変換
し、散逸させるものである。ここには駆動系の周波数特
性や伝達関数といった概念が入っていないので、発生す
る振動の加振周波数や駆動系の構成によりその効果が予
測できず、効果のレベルもまちまちであった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、デジタ
ル方式の画像形成装置の開発では、性能が向上するにつ
れ、レーザによる書き込みによる１ドットラインの再現
性が厳密に求められ、駆動系に要求される精度も急速に
厳しいものになった。ここで要求される精度は、レーザ
による書き込みの副走査方向の均一性が視覚系の可視感
度との関係で保証されるレベルであり、記録密度が６０
０ｄｐｉから２４００ｄｐｉといった高密度記録化に伴
って、スモールピッチバンディングが人間に認識できな
い高レベルを満足する高精度の回転ムラのない回転体の
駆動が要求される。

【００１４】この為、従来技術の範囲においては、回転
体の駆動の高精度化には高精度歯車や、駆動の専用化、
大型のフライホイールの採用などが一般に行われてい
る。しかしフライホイールの採用は既に述べたように重
量や装置が大きくなることは避けられない。さらに電子
写真方式のプリンターを提供する為にも、軽量、コンパ
クト、低コストで高精度な駆動を構成するという要求の
為に、歯車駆動力を弾性部材を介して感光体ドラム等の
回転体に伝達する構造等が提案されている。ところがこ
の技術においては、弾性部材のみでは、固有振動数以上
の速度ムラ低減効果は大きいが、共振領域のゲインが大
きくなり、共振領域近傍の速度ムラや、負荷変動の影響
を大きく受け、バンディングが悪化する問題があった。

【００１５】本発明は、それらの問題を解決する新しい
構造により、軽量、コンパクト、低コストで、外乱等に
よる影響を受けにくく、高精度な駆動が達成することに
より、高画質の画像出力を可能とする回転体の駆動装
置、及び画像形成装置の提供を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的とする回転体
の駆動装置は、少なくとも回転体と、前記回転体を駆動
する駆動源と、前記駆動源の回転駆動力を前記回転体に
伝達し、前記回転体又は前記駆動源に固定された剛体の
突起が当接する弾性的な梁部の変形挙動により前記回転
体と前記駆動源から成る駆動系の固有振動数を決定する
梁部を有した第１の弾性部材と、前記第１の弾性部材の
弾性的な挙動に作用し、前記梁部によって生じる振動の
減衰特性を増加させる第２の弾性部材とから成ることを
特徴とする回転体の駆動装置（請求項１の発明）及び、
駆動歯車と、端面を有し、該端面にて前記駆動歯車と結
合する回転体と、前記駆動歯車に固定された剛体の突起
と、前記回転体の端面に固定された弾性部材で、前記突
起と当接することにより前記駆動歯車に伝達された回転
駆動力を前記回転体に伝達する梁部を有した第１の弾性
部材と、前記回転体の端面に固定され、かつ前記第１の
弾性部材の梁部と前記突起の当接で生じる前記第１の弾
性部材の弾性的な挙動に作用する第２の弾性部材とを有
することを特徴とする回転体の駆動装置（請求項２の発
明）及び、駆動歯車と、端面を有し、該端面にて前記駆
動歯車と結合する回転体と、前記回転体の端面に固定さ
れた剛体の突起と、前記駆動歯車に固定された弾性部材
で、前記突起と当接することにより前記回転体に、前記
駆動歯車に伝達された回転駆動力を伝達する梁部を有し
た第１の弾性部材と、前記駆動歯車に固定され、かつ前
記第１の弾性部材の梁部と前記突起の当接で生じる前記
第１の弾性部材の弾性的な挙動に作用する第２の弾性部
材とを有することを特徴とする回転体の駆動装置（請求
項３の発明）により達成される。

【００１７】上記の目的とする画像形成装置は、少なく
とも画像を担持する像担持体と、前記像担持体上へ画像
を形成する作像手段と、前記像担持体あるいは前記像担
持体を保持する回転体を駆動する駆動源と、前記駆動源
の回転駆動力を前記像担持体あるいは前記回転体に伝達
し、前記回転体又は前記駆動源に固定された剛体の突起
が当接する弾性的な梁部の変形挙動により前記像担持体
あるいは前記回転体と前記駆動源とから成る駆動系の固
有振動数を決定する梁部を有した第１の弾性部材と、前
記第１の弾性部材の弾性的な挙動に作用し、前記梁部に
よって生じる振動の減衰特性を増加させる第２の弾性部
材とを有することを特徴とする画像形成装置（請求項１
２の発明）により達成される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下説明する本発明の回転体の駆
動装置の従来技術との最大の相違点は次の２点である。

【００１９】１ 本発明は、フライホイールにより周波
数特性における伝達関数の形を変更するものとは原理的
に異なり、フライホイールを用いることなく、きわめて
簡単な構成で周波数特性のコントロールを可能にするも
のである。すなわち、これまでの技術が慣性モーメント
Ｉを変化させ固有振動数ｆを変更していた（図１１
（ａ）参照）ものに対し、駆動系の実質的な駆動系のね
じり剛性Ｋを変化させ、周波数特性のコントロールを可
能にするものである。

【００２０】２ 本発明は、周波数特性のピーク位置の
変更により周波数特性をコントロールするだけでなく、
周波数特性の大きさすなわち伝達関数のゲインの大きさ
を自由に低減することが可能である。これは、伝達関数
のピークを平行移動するだけでなく、大きさ方向にも移
動させ伝達関数の高さを低くすることに相当する（図１
１（ｂ）参照）。

【００２１】これにより、対応する周波数領域にある回
転方向の振動の絶対値が著しく低減する効果を持つもの
である。

【００２２】次に、本発明にかかる回転体の駆動装置が
適用されるカラー画像形成装置の構成とその作用を図１
２ないし図１８によって説明する。

【００２３】図１２において１０は像担持体である感光
体ドラムで、ＯＰＣ感光体をドラム上に塗布したもので
接地されて時計方向に駆動回転される。１２はスコロト
ロン帯電器で、感光体ドラム１０周面に対しＶ_Hの一様
な帯電をＶ_Gに電位保持されたグリッドとコロナ放電ワ
イヤによるコロナ放電によって与えられる。このスコロ
トロン帯電器１２による帯電に先だって、前プリントま
での感光体の履歴をなくすために発光ダイオード等を用
いたＰＣＬ１１による露光を行って感光体周面の除電を
しておく。

【００２４】感光体への一様帯電ののち像露光手段１３
により画像信号に基づいた像露光が行われる。像露光手
段１３は図示しないレーザダイオードを発光光源とし回
転するポリゴンミラー１３１、ｆθレンズ等を経て反射
ミラー１３２により光路を曲げられ走査がなされるもの
で、感光体ドラム１０の回転（副走査）によって潜像が
形成される。本実施例では文字部に対して露光を行な
い、文字部の方が低電位Ｖ_Lとなるような反転潜像を形
成する。

【００２５】感光体ドラム１０周縁にはイエロー
（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒色（Ｋ）等
のトナーとキャリアとから成る現像剤をそれぞれ内蔵し
た現像器１４が設けられていて、先ず１色目の現像がマ
グネットを内蔵し現像剤を保持して回転する現像スリー
ブ１４１によって行われる。現像剤はフェライトをコア
としてそのまわりに絶縁性樹脂をコーティングしたキャ
リアと、ポリエステルを主材料として色に応じた顔料と
荷電制御剤、シリカ、酸化チタン等を加えたトナーとか
らなるもので、現像剤は層形成手段によって現像スリー
ブ１４１上に１００〜６００μｍの層厚（現像剤）に規
制されて現像域へと搬送される。

【００２６】現像域における現像スリーブ１４１と感光
体ドラム１０との間隙は層厚（現像剤）よりも大きい
０．２〜１．０ｍｍとして、この間にＶ_ACのＡＣバイア
スとＶ_DCのＤＣバイアスが重畳して印加される。Ｖ_DCと
Ｖ_H、トナーの帯電は同極性であるため、Ｖ_ACによって
キャリアから離脱するきっかけを与えられたトナーはＶ
_DCより電位の高いＶ_Hの部分には付着せず、Ｖ_DCより電
位の低いＶ_L部分に付着し顕像化（反転現像）が行われ
る。

【００２７】１色目の顕像化が終った後２色目の画像形
成行程にはいり、再びスコロトロン帯電器１２による一
様帯電が行われ、２色目の画像データによる潜像が像露
光手段１３によって形成される。このとき１色目の画像
形成行程で行われたＰＣＬ１１による除電は、１色目の
画像部に付着したトナーがまわりの電位の急激な低下に
より飛び散るため行わない。

【００２８】再び感光体ドラム１０周面の全面に亘って
Ｖ_Hの電位となった感光体のうち、１色目の画像のない
部分に対しては１色目と同様の潜像がつくられ現像が行
われるが、１色目の画像がある部分に対し再び現像を行
う部分では、１色目の付着したトナーにより遮光とトナ
ー自身のもつ電荷によってＶ_M′の潜像が形成され、Ｖ
_DCとＶ_M′の電位差に応じた現像が行われる。この１色
目と２色目の画像の重なりの部分では１色目の現像をＶ
_Lの潜像をつくって行うと、１色目と２色目とのバラン
スが崩れるため、１色目の露光量を減らしてＶ_H＞Ｖ_M＞
Ｖ_Lとなる中間電位とすることもある。

【００２９】３色目、４色目についても２色目と同様の
画像形成行程が行われ、感光体ドラム１０周面上には４
色の顕像が形成される。

【００３０】一方給紙カセット１５より半月ローラ１６
を介して搬出された記録紙Ｐは一旦停止し、転写のタイ
ミングの整った時点で給紙ローラ１７の回転作動により
転写域へと給紙される。

【００３１】転写域においては転写のタイミングに同期
して感光体ドラム１０の周面に転写ローラ１８が圧接さ
れ、給紙された記録紙Ｐを挟着して多色像が一括して転
写される。

【００３２】次いで記録紙Ｐはほぼ同時に圧接状態とさ
れた分離ブラシ１９によって除電され感光体ドラム１０
の周面により分離して定着装置２０に搬送され、熱ロー
ラ２０１と圧着ローラ２０２の加熱、加圧によってトナ
ーを溶着したのち排紙ローラ２１を介して装置外部に排
出される。なお前記の転写ローラ１８および分離ブラシ
１９は記録紙Ｐの通過後感光体ドラム１０の周面より退
避離間して次なるトナー像の形成に備える。

【００３３】一方記録紙Ｐを分離した感光体ドラム１０
は、クリーニング装置２２のブレード２２１の圧接によ
り残留トナーを除去・清掃し、再びＰＣＬ１１による除
電と帯電器１２による帯電を受けて次なる画像形成のプ
ロセスに入る。なお前記のブレード２２１は感光体面の
クリーニング後直ちに移動して感光体ドラム１０の周面
より退避する。

【００３４】図１３は前記装置を構成する各ユニットの
平面のレイアウトを示したもので、矢示Ａにて示す側が
装置の前面すなわち操作側の側面に相当する。

【００３５】装置の本体は直立した２枚の側面パネル１
と側面パネル２とを有していて、これ等の側面パネルの
間に前記の像露光手段１３である書込みユニットと、感
光体ドラム１０と、複数の現像器１４を収める現像ユニ
ットとさらに定着装置２０のユニットと、ＤＣ電源ユニ
ットが組み込まれ、一方側面パネル１の外側には駆動系
とプリンターコマンドを解読するフォーマッターと機械
の動作シーケンス制御用の制御基板類が収められ、また
側面パネル２の外側には現像ユニット内の各現像器１４
に接続するトナーボックスが収容される。

【００３６】前記の感光体ドラム１０および現像ユニッ
トは装置の操作側面の近くに位置しているので、簡単な
操作によって装置の前面に引き出せる構造とすることが
可能であり、さらに本体の上部を開放出来るようにする
ことで、感光体ドラム１０や現像ユニットを本体より取
り出すことなくドラム架台を引出位置まで引出すことに
よって転写位置でのジャム処理を行うことも可能であ
る。

【００３７】さらに給紙部でのジャム処理は、感光体ド
ラム１０や現像ユニットの下部に装填される給紙カセッ
ト１５を装置外部に取出すことによって可能であり、ま
た排紙部でのジャム処理も装置の背側面を開放する構造
とすることによって実現される。

【００３８】以下前記装置の画像形成部を構成する各機
材の機能，性能の特徴について説明する。

【００３９】（感光体）感光体ドラム１０は安定した回
転作動により周面のＯＰＣ感光体に前記のスコロトロン
帯電器１２による均一な帯電作用が実現される。帯電に
際しグリッド電位が制御されて帯電電位の安定が図られ
る。感光体の仕様ならびにその帯電条件は一例として次
のように設定される。

【００４０】 感 光 体： ＯＰＣ φ１２０ 線速 １００ｍｍ／ｓｅｃ 負帯電 帯電条件： 帯電ワイヤ：白金線（クラッド又はアロイ）が好ましく用いられ る。Ｖ_H−８５０Ｖ，Ｖ_L−５０Ｖ （像露光）図１４（ａ）は像露光手段１３のレイアウト
の平面と側面を、また図１４（ｂ）は前記像露光手段１
３に使用される半導体レーザユニット１３５の説明図で
ある。

【００４１】感光体ドラム１０周面のＯＰＣ感光体は帯
電器１２により負帯電されたあと、像露光手段１３の半
導体レーザユニット１３５の発光による露光を受けて静
電潜像を形成する。

【００４２】前記のフォーマッタからの画像データはレ
ーザダイオード（ＬＤ）変調回路に送られて、変調され
た画像信号により半導体レーザユニット１３５のＬＤが
発光すると、そのビーム光はミラーを介しビームインデ
ックス１３６により各走査線の同期が図られてポリゴン
ミラー１３１に投射される。

【００４３】ポリゴンミラー１３１はその多面体でビー
ム光を反射して走査し、その走査光はｆθレンズ１３
３、シリンドリカルレンズ１３４によりビーム形が補正
されたあと反射ミラー１３２を介して感光体を露光して
主走査を行い、静電画像を形成する。

【００４４】レーザ光は光学系により６００ＤＰＩ相当
にビーム径が絞られる。従って高品質画像を得るために
はトナーの粒径も小さくする必要がある。本実施例では
各色とも８μｍのサイズのトナーを使用している。ただ
しユーザにとって最も重要なのは黒色の文字品質であ
り、黒色トナーは小粒径トナー（７μｍ〜１１μｍ）が
好適である。

【００４５】像露光の光学系としては例えば次に記す構
成のものが使用される。

【００４６】 （現像）図１５は現像器１４の構成を示したもので、前
記のトナーボックスより供給されたトナーは現像器の右
端部に落下され、相反する方向に回転する一対の撹拌ス
クリュ１４２によってキャリアと撹拌混合され、所定の
帯電量（Ｑ／Ｍ）に設定される。

【００４７】一方トナー濃度はＬ検方式により検知さ
れ、この出力周波数にもとづいてトナーの供給量を制御
して５ないし７％程度のトナー濃度値に設定制御され
る。

【００４８】撹拌された二成分現像剤は供給ローラ１４
３を介して現像スリーブ１４１に搬送され、層厚規制部
材１４４によって薄層とされて感光体ドラム１０の現像
域に搬送され、次に記す現像条件によって静電潜像の反
転現像を行う。

【００４９】 現 像 間 隙： ０．５ｍｍ ト ナ ー 搬 送 量 ： ２０〜３０ｍｇ／ｃｍ² 現像バイアス（ＡＣ）： ２ＫＶ，８ＫＨ_Z （ＤＣ）： −７５０Ｖ 現像スリーブ回転方向： 感光体ドラムに対し正転 画 像 濃 度 調 整 ： 現像スリーブ回転数制御または現像バイアス制御（ レーザビームにより感光体に標準票板を形成し、現 像後反射濃度を測定し画像濃度調整を行う） ト ナ ー 濃 度 制 御： Ｌ検知方式 なお図示しないが前記のトナーボックスに装填するトナ
ーボトルをそのままトナーホッパとして使用することに
よりトナーの供給装置を小型簡略化すると同時に、トナ
ーボトルを半透明の材料で成形することで残量を容易に
視認出来るようにすることも可能である。

【００５０】（給紙）図１６は記録紙Ｐの給紙部を示し
たもので、記録紙Ｐは給紙カセット１５内に片側基準で
格納されており、従ってさばき爪１５１は記録紙Ｐの基
準面側にのみ設けられさらに半月ローラ１６も片持ち構
造とされて記録紙Ｐの基準面側に片寄って位置されてい
る。

【００５１】給紙部は、専用のモータを有しており、半
月ローラ１６が矢示方向に回転して押上げ板１５２上に
積載した記録紙Ｐをさばき爪１５１の作用によりその最
上層の１枚のみを搬出する。

【００５２】給紙カセット１５より搬出された記録紙Ｐ
は搬送系路に入ってＵターンし、先端が給紙ローラ１７
を通過したすぐ後に図示しない給紙センサの検知によっ
てモータを一旦停止したのち、転写のタイミングが整っ
た段階で再びモータが回転を始め、感光体面に対し所定
の角度を保ってその転写域に給紙される。

【００５３】一方手差しによる給紙は装置本体の前面に
位置する手差し給紙台Ｍを図１１の一点鎖線にて示す位
置より実線にて示す位置に回動してセットして行う。

【００５４】手差しされた紙はピックアップローラ１５
３の回転により搬送され、前述した給紙カセット１５か
らの給紙と同様のプロセスを経て転写域に給紙される。

【００５５】手差し給紙の対象とする紙は通常用いられ
る１６ｌｂｓないし２４ｌｂｓの一般の記録紙Ｐの他、
３６ｌｂｓの厚紙やＯＨＰ用のトランスペアレンシ等で
ある。また手差し給紙台Ｍを取り外し、オプションとし
て専用のフィーダを装着することで封筒の給紙も可能で
ある。

【００５６】（転写）転写ローラ１８は感光体ドラム１
０の周面に対する位置が可変であって、単色画像のプリ
ント時には図１７に示す如く常に圧接状態に置かれる
が、カラー画像の形成中には退避して離間した位置に保
たれ転写時にのみ圧接される。一方分離ブラシ１９も転
写ローラ１８の位置変動にほぼ同期して感光体ドラム１
０の周面に圧接ならびに離間の作動をする。

【００５７】本実施例の装置には、印加電圧が＋３ない
し４ＫＶＤＣで、ブレードによってローラ面をクリーニ
ングする形式の転写ローラ１８が使用され、また分離ブ
ラシ１９にはＤＣとＡＣを重畳したバイアス電圧を印加
して使用される。

【００５８】（定着）本実施例の装置の備える定着装置
２０は図１８に示す如く一対のローラから成るいわゆる
熱ローラ方式の定着装置であって、ヒータＨを内蔵し時
計方向に駆動回転する熱ローラ２０１と該熱ローラ２０
１に圧接して従動回転する圧着ローラ２０２との間に形
成されたニップ部により記録紙Ｐを加熱搬送してトナー
像の溶着を行う。

【００５９】前記上下の各ローラは共に耐熱チューブを
被覆されていて、圧接によりニップ部が直線状に形成さ
れることにより、封筒等が搬送される際に生じ易い紙面
のシワが防止される。

【００６０】前記熱ローラ２０１の周面温度は温度セン
サＳに検知されることによって制御されて所定の温度範
囲内に保たれ、またトナーの溶着によって付着した汚れ
はクリーニングローラ２０３の圧接によって除去清掃さ
れる。このクリーニングローラ２０３はプリント枚数４
万枚程度で新規のものに交換される。また、定着ヒータ
は使用しない時間が所定時間を越えるとＳＬＥＥＰモー
ドとなり、省エネ制御される。

【００６１】さらにＯＨＰに使用されるトランスペアレ
ンシを転写材として使用する場合、カラーのトナー像の
透過率を向上するべくトナー像面を平滑化して乱反射を
防止する目的から、熱ローラ２０１の周面のオイルパッ
ド２０４によりローラ表面にシリコンオイルが塗布され
る。

【００６２】従って本実施例の装置は転写材の搬送速度
を１００ｍｍ／ｓｅｃ，５０ｍｍ／ｓｅｃおよび１２．
５ｍｍ／ｓｅｃの３段階に切換可能とすることにより、
普通紙，封筒およびトランスペアレンシの３種の転写材
を使用出来るモードを備えて幅広い用途に対応して利用
される。

【００６３】なお熱ローラ２０１の設定温度は、低温度
で溶融するトナーを用いることにより約１８０℃前後と
低温度化することが可能であり、またオイルパッド２０
４にスポンジ材（多孔質ＰＴＦＥ被覆）を用いることに
より押圧ムラが解消されて均一なオイル塗布が実現され
る。

【００６４】次に回転体である感光体ドラム１０の駆動
装置の実施形態について説明する。

【００６５】図１（ａ）には感光体ドラム１０と駆動機
構３０を示している。駆動機構３０はパルスモータ等の
駆動用モータ３１とそれに連結した歯車群３２から成
り、歯車群３２の最終歯車３３は、感光体ドラム１０と
同軸上に回転可能に設けた駆動歯車３４と噛み合ってい
る。

【００６６】感光体ドラム１０は、円筒状のアルミニウ
ム母材からなり、ドラム間面には前記のＯＰＣ感光体が
塗布してある。感光体ドラム１０の両端部に取り付けら
れたフランジ１０１に軸１０３が嵌合している。よって
一方のフランジ１０１の側面と前記の駆動歯車３４の側
面とは所定の間隔をもって位置していて、その間に設け
られた駆動伝達部３５によって前記駆動用モータ３１の
駆動力は感光体ドラム１０に伝達される。

【００６７】図１（ｂ）は感光体ドラム１０と駆動歯車
３４との部分断面図を示している。図示した実施形態で
は軸１０３は画像形成装置の本体に対して固定して支持
されていて、駆動歯車３４は図示しないベアリング例え
ばオイルレスベアリングを介して軸１０３に嵌合し、同
様に感光体ドラム１０に取り付けられたフランジ１０１
はベアリングＢを介して軸１０３に嵌合している。なお
軸１０３は画像形成装置本体に対して回動可能に支持
し、感光体ドラム１０を軸１０３に対して固定する構成
であっても差し支えない。

【００６８】図２（ａ）は、駆動伝達部３５の一実施形
態の構造を示す分解斜視図である。駆動歯車３４と感光
体ドラム１０のフランジ１０１との間で駆動伝達を行う
駆動伝達部３５には、梁部３５１Ａを有した梁状弾性体
３５１が駆動歯車３４の端面に設けられ、梁部３５１Ａ
が駆動歯車３５のほぼ半径方向となる位置関係に固設さ
れていて、フランジ１０１の端面には棒状で剛体の駆動
連結突起３５２が固設されている。そして組み立てられ
た状態においては、図２（ｂ）に示すように駆動連結突
起３５２は梁状弾性体３５１の梁部３５１Ａのほぼ中央
位置に当接し、駆動歯車３４の回転に伴って駆動連結突
起３５２は梁部３５１Ａを介して矢示方向に押され、感
光体ドラム１０への駆動伝達がなされる。

【００６９】本実施形態の駆動伝達部３５では、梁部３
５１Ａの駆動連結突起３５２の当接点とは反対側に一定
の圧縮率で変形しながら面接触する粘弾性体３５３が設
けられている。本発明は弾性的な変形挙動によって回転
体と駆動源から成る駆動系の固有振動数を決定する第１
の弾性部材（梁部３５１Ａ）と、第１の弾性部材の弾性
的な挙動に作用し、その減衰特性を増加させる第２の弾
性部材（粘弾性体３５３）とを駆動伝達部に有するもの
で、以下これに関して詳しく説明する。

【００７０】本実施形態の梁状弾性体３５１はポリアセ
タール（ＰＯＭ）を材料とする樹脂成型部材であって、
例えば３本のネジによって駆動歯車３４に強固に固定さ
れている。梁部３５１Ａは、厚さ１．８ｍｍ、長さ３５
ｍｍの両端固定の両持梁であって、これにより固有振動
数が決定する。梁状弾性体３５１の材料としては、上記
以外にＡＢＳ樹脂（ＡＢＳ）、ＳＵＳ合金、亜鉛メッキ
綱板（ＳＥＣＣ−Ｃ−２０／２０）、アルミ合金等弾性
特性を有した工業用樹脂材や金属材を選択的に用いるこ
とができる。また実施形態においては両持梁の形態をな
しているが図２（ｃ）に示すような片持梁の形態をなし
ていても差し支えない。

【００７１】本実施形態の粘弾性体３５３には、クロロ
プレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤ
Ｍ）、シリコンゲル、オイル含浸多孔質ゴム、ブチルゴ
ム、熱可塑性エラストマー、熱可塑性樹脂に高い振動吸
収性能を付加した高機能材料が用いられる。該粘弾性体
３５３はＪＩＳゴム硬度が２０度ないし１００度、好ま
しくは４０度ないし８０度の間にある弾性体で、弾性体
内での内部摩擦の大きさを表す力学的損失係数ｔａｎδ
が０．３以上、好ましくは０．５以上の粘弾性体が用い
られる。こような特性を有した粘弾性体３５３は図２
（ｂ）に示すように圧縮率１％から１５％の予め圧縮さ
れた状態で、梁部３５１Ａの駆動連結突起３５２の当接
点とは反対側に一定面積で面接触している。

【００７２】かかる構成によって、粘弾性体３５３は極
めて効果的に減衰係数を支配的に自在にコントロールす
ることができる。なお本実施形態においては図２（ｂ）
に示すように粘弾性体３５３は、梁部３５１Ａの駆動連
結突起３５２と当接する側と反対側で当接しているが、
図３（ａ）に示すように粘弾性体３５３は梁部３５１Ａ
の駆動連結突起３５２と当接する側と同じ側で当接する
ような構成であってもよい。更にまた図３（ｂ）に示す
ように粘弾性体３５３は梁部３５１Ａの駆動連結突起３
５２と当接する側の側面で当接するような構成であって
もよい。粘弾性体３５３の梁部３５１Ａと当接する位置
は１ヶ所に限定されるものではなく、例えば図３（ｃ）
で示すように粘弾性体３５３の梁部３５１Ａとの当接位
置は駆動連結突起３５２と当接する側と同じ側と反対側
との両方に当接する構成であってもよい。

【００７３】粘弾性体３５３は１％から１５％の間の予
め圧縮された状態で梁部３５１Ａに当接するが、図３
（ｄ）に示すように梁状弾性体３５１とは別体に梁部３
５１Ａとの間隔を微調可能とする押圧部材３５４を設
け、その間に挿入された粘弾性体３５３の最適とする圧
縮率を求めてセットする構成であってもよい。

【００７４】本発明者らは慣性モーメント２７０００ｇ
ｃｍ²の感光体ドラム１０について、ゴム硬度６１度の
ＣＲゴムを材料とする粘弾性体３５３を用い、圧縮率１
０％をもって梁部３５１Ａの裏面側に当接するよう構成
し、固有振動数が２５Ｈｚの梁部３５１Ａに対して粘弾
性体３５３を当接することにより固有振動数を、１５Ｈ
ｚとし、伝達係数のゲインの低減を可能とした。

【００７５】図４〜図９はその間の状況を示すデータで
ある。

【００７６】図４は粘弾性体３５３を除去し、梁部３５
１Ａの梁の部分を加振して、その梁の加速度応答を測定
したデータで、（ａ）は横軸に時間軸、（ｂ）は横軸に
周波数をとったデータである。

【００７７】図５は梁部３５１Ａに粘弾性体３５３を取
り付け梁部３５１Ａの梁の部分を加振した場合のデータ
で、（ａ）は横軸に時間軸、（ｂ）は横軸に周波数をと
ったデータである。図４と図５とを比較すると、粘弾性
体３５３を取り付けることによって周波数領域データで
は固有振動数のゲインが低下し、時間軸領域データから
は振動がすばやく減衰し、振動特性が向上しているのが
認められる。

【００７８】これを実際に画像形成装置の駆動伝達部３
５に適用し、感光体ドラム１０の速度ムラをレーザドッ
プラで測定したデータが図６〜図９である。図６は粘弾
性体３５３を除去したときのデータである。実際の駆動
系では感光体ドラム１０に対しての負荷変動要因が様々
あり、速度ムラに悪影響を及ぼしている。そのため図６
の梁部３５１Ａのみの場合は、負荷変動の影響を受け、
ねじりの固有振動数（約２５Ｈｚ）近傍でゲインが大き
くなり、時間軸領域データのｐ−ｐ値も大きくなってい
る。

【００７９】図７は梁部３５１Ａに粘弾性体３５３を取
り付けた場合のデータである。図６のデータと比較する
と、粘弾性体３５３を取り付けた場合は、負荷変動があ
るにも関わらず、周波数領域の共振のゲインも低く抑え
られ、時間軸領域データのｐ−ｐ値は安定して小さく、
駆動精度が向上しているのがわかる。図８に示したデー
タは、図７の条件に加えて、感光体ドラム１０の慣性モ
ーメントを更に１２０００ｇｃｍ²増加した場合のデー
タであるが、図７のデータと比較して更に速度ムラが向
上していることが認められる。

【００８０】図９に示したのは、図８におけるＣＲゴム
を用いた粘弾性体３５３に代えて損失係数ｔａｎδが
１．９の熱可塑性エラストマー〔メーカー（東ソー）Ｅ
Ｄ１９２０Ｎ〕の粘弾性体３５３を用いたときのデータ
である。損失係数がＣＲゴムに対してかなり大きな粘弾
性体を用いたことによって、２５Ｈｚ近くのゲインが更
に低下し、速度ムラにおいて向上していることが認めら
れる。

【００８１】以上説明した実施形態の駆動伝達部３５
は、駆動歯車３４の端面に梁状弾性体３５１を固設し、
またフランジ１０１の端面には駆動連結突起３５２を固
設し、梁状弾性体３５１の梁部３５１Ａと駆動連結突起
３５２とを当接させ、駆動歯車３４の駆動回転を梁部３
５１Ａを介して駆動連結突起３５２に伝達する構成（図
２参照）であったが、これとは全く逆の構成とすること
によっても全く同一の効果を得ることができる。図１０
はこの実施形態の駆動伝達部３５′の構造を示したもの
で、図１０（ａ）の分解斜視図で示すように、梁部３５
１Ａ′を有した梁状弾性体３５１′はフランジ１０１′
の端面に設けられ、梁部３５１Ａ′がフランジ１０１′
のほぼ半径方向となる位置関係に固設されている。そし
て梁部３５１Ａ′には粘弾性体３５３′が当接した形で
設けられている。また駆動歯車３４′の端面には棒状で
剛体の駆動連結突起３５２′が固設されていて、組立ら
れた状態では図１０（ｂ）に示すように駆動連結突起３
５２′は梁部３５１Ａ′のほぼ中央位置に当接し、駆動
歯車３４′の回転に伴って駆動連結突起３５２′は梁部
３５１Ａ′を矢示方向に押して感光体ドラム１０への駆
動伝達が行われる。

【００８２】更に、以上説明した回転体の駆動装置では
回転体自身が感光体ドラム１０であったが、感光体ドラ
ム１０が回転体でなくともよく、図１９に示すように、
ベルト状の感光体１１０を有し、この感光体１１０を駆
動する駆動ローラ１１１を本発明の回転体とした画像出
力装置でもよい。この場合においても、上述した実施形
態の駆動装置を駆動ローラ１１１に用いることにより駆
動ローラ１１１を速度変動なく回転させることができ、
従って感光体１１０を一定の速度で移送できるので、出
力する画像品質を著しく向上させることができる。

【００８３】更にまた本発明の回転体の駆動装置は、例
えばドラム状の回転体に感光フィルムを巻き付け、回転
体を一様速度で回転させながら、ポリゴンミラー等によ
って走査を行うレーザ光で感光フィルム上に画像記録を
行う記録装置に適用しても優れた効果を得ることができ
る。

【００８４】本発明によるときは、第１の弾性部材（梁
部）によって回転体のねじりの固有振動数を支配的に第
２の弾性部材（粘弾性体）で減衰係数を支配的に自在に
コントロールすることが出来、設計の自由度が格段に向
上する。回転体駆動系の固有振動数と減衰係数を自由に
設定できるということは、具体的な効果として、固有振
動数よりも高周波の領域においては、伝達関数のゲイン
が本来低下する領域にあることにより、速度ムラが低減
し、また、減衰部材の効果で、伝達関数のゲインそのも
のが低減するという効果により、固有振動数近傍の共振
レベルが低くなるという効果として現れ、全体として回
転体駆動に関わる速度ムラが効率よく低減し、回転体駆
動精度が著しく向上するという効果を得ることができ
る。

【００８５】この結果、共振領域近傍の速度ムラ、画像
形成装置にあっては現像駆動部からの振動、或いはブレ
ード、転写ローラ等の負荷変動等の外乱に対して強い、
安定した駆動系が得られる。

【００８６】

【発明の効果】本発明により、負荷変動や、駆動系の速
度ムラによる影響を極小さく出来るため、回転体や画像
を形成する感光体ドラムにあっては常に高精度かつ安定
した回転が得られる。

【００８７】その結果、画像形成装置にあっては、感光
体の速度ムラに起因する主要な画像トラブルであるスモ
ールピッチ・バンディングを著しく低減させ、これを人
間に認識できないレベルとし、高画質の画像を安定して
提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる回転体駆動機構を示す斜視図及
び断面図。

【図２】本発明にかかる駆動伝達部の一実施例を示す説
明図。

【図３】駆動伝達部における粘弾性体の設置例を示す説
明図。

【図４】梁部のみによる加速度応答の測定データ。

【図５】梁部に粘弾性体を付加したときの加速度応答の
測定データ。

【図６】梁部のみによる感光体ドラムの速度ムラデー
タ。

【図７】梁部に粘弾性体を付加したときの感光体ドラム
の速度ムラデータ。

【図８】粘弾性体に加えて慣性モーメントを付加したと
きの感光体ドラムの速度ムラデータ。

【図９】図８における条件で粘弾性体を交換したときの
感光体ドラムの速度ムラデータ。

【図１０】本発明にかかる駆動伝達部の他の実施形態を
示す説明図。

【図１１】周波数特性のコントロールに関する説明図。

【図１２】本発明の一実施形態を示す画像形成装置の断
面構成図。

【図１３】前記装置内における各基材のレイアウトを示
す説明図。

【図１４】像露光手段の光学系を示す説明図。

【図１５】現像器の断面構成図。

【図１６】給紙部の要部図。

【図１７】転写部の要部図。

【図１８】定着装置の要部図。

【図１９】ベルト状の感光体を有する画像形成装置の断
面図。

【符号の説明】

１０ 感光体ドラム １０１ フランジ １０３ 軸 ３０ 駆動機構 ３１ 駆動用モータ ３４ 駆動歯車 ３５ 駆動伝達部 ３５１ 梁状弾性体 ３５１Ａ 梁部 ３５２ 駆動連結突起 ３５３ 粘弾性体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−210030（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−116661（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/00 550 G03G 21/16 - 21/18 G03G 21/00 350 - 352 F16D 3/12

Claims (20)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも回転体と、 前記回転体を駆動する駆動源と、 前記駆動源の回転駆動力を前記回転体に伝達し、前記回転体又は前記駆動源に固定された剛体の突起が当
   接する 弾性的な梁部の変形挙動により前記回転体と前記
   駆動源から成る駆動系の固有振動数を決定する梁部を有
   した第１の弾性部材と、 前記第１の弾性部材の弾性的な挙動に作用し、前記梁部
   によって生じる振動の減衰特性を増加させる第２の弾性
   部材とから成ることを特徴とする回転体の駆動装置。
2. 【請求項２】 駆動歯車と、 端面を有し、該端面にて前記駆動歯車と結合する回転体
   と、 前記駆動歯車に固定された剛体の突起と、 前記回転体の端面に固定された弾性部材で、前記突起と
   当接することにより前記駆動歯車に伝達された回転駆動
   力を前記回転体に伝達する梁部を有した第１の弾性部材
   と、 前記回転体の端面に固定され、かつ前記第１の弾性部材
   の梁部と前記突起の当接で生じる前記第１の弾性部材の
   弾性的な挙動に作用する第２の弾性部材とを有すること
   を特徴とする回転体の駆動装置。
3. 【請求項３】 駆動歯車と、 端面を有し、該端面にて前記駆動歯車と結合する回転体
   と、 前記回転体の端面に固定された剛体の突起と、 前記駆動歯車に固定された弾性部材で、前記突起と当接
   することにより前記回転体に、前記駆動歯車に伝達され
   た回転駆動力を伝達する梁部を有した第１の弾性部材
   と、 前記駆動歯車に固定され、かつ前記第１の弾性部材の梁
   部と前記突起の当接で生じる前記第１の弾性部材の弾性
   的な挙動に作用する第２の弾性部材とを有することを特
   徴とする回転体の駆動装置。
4. 【請求項４】 前記第１の弾性部材は、前記突起とは前
   記梁部にて当接し、 前記第２の弾性部材は、前記梁部の前記突起と当接する
   側とは反対側で当接する事を特徴とする請求項１〜３の
   何れか１項記載の回転体の駆動装置。
5. 【請求項５】 前記第１の弾性部材は、前記突起とは前
   記梁部にて当接し、 前記第２の弾性部材は、前記梁部の前記突起と当接する
   側の側面で当接する事を特徴とする請求項１〜３の何れ
   か１項記載の回転体の駆動装置。
6. 【請求項６】 前記第１の弾性部材は、前記突起とは前
   記梁部にて当接し、 前記第２の弾性部材は、前記梁部の前記突起と当接する
   側と同じ側で当接する事を特徴とする請求項１〜３の何
   れか１項記載の回転体の駆動装置。
7. 【請求項７】 前記第１の弾性部材はＰＯＭ、ＡＢＳ樹
   脂、ＳＵＳ合金、ＳＥＣＣ、アルミ合金の何れか１種の
   弾性材料から主として構成されたことを特徴とする請求
   項１〜３の何れか１項記載の回転体の駆動装置。
8. 【請求項８】 前記第２の弾性部材は、ＪＩＳゴム硬度
   が２０度ないし１００度の間にあることを特徴とする請
   求項１〜３の何れか１項記載の回転体の駆動装置。
9. 【請求項９】 前記第２の弾性部材は、損失係数ｔａｎ
   δが０．３以上であることを特徴とする請求項１〜３の
   何れか１項記載の回転体の駆動装置。
10. 【請求項１０】 前記第２の弾性部材は、ＥＰＤＭ、シ
    リコンゲル、オイル含浸多硬質ゴム、ブチルゴム、熱可
    塑性エラストマー、熱可塑性樹脂の何れか１種の粘弾性
    部材から構成されたことを特徴とする請求項１〜３の何
    れか１項記載の回転体の駆動装置。
11. 【請求項１１】 前記第２の弾性部材は、圧縮率が１％
    から１５％の予め圧縮された状態で前記第１の弾性部材
    の梁部と当接していることを特徴とする請求項１〜３の
    何れか１項記載の回転体の駆動装置。
12. 【請求項１２】 少なくとも画像を担持する像担持体
    と、 前記像担持体上へ画像を形成する作像手段と、 前記像担持体あるいは前記像担持体を保持する回転体を
    駆動する駆動源と、 前記駆動源の回転駆動力を前記像担持体あるいは前記回
    転体に伝達し、前記回転体又は前記駆動源に固定された
    剛体の突起が当接する弾性的な梁部の変形挙動により前
    記像担持体あるいは前記回転体と前記駆動源とから成る
    駆動系の固有振動数を決定する梁部を有した第１の弾性
    部材と、 前記第１の弾性部材の弾性的な挙動に作用し、前記梁部
    によって生じる振動の減衰特性を増加させる第２の弾性
    部材とを有することを特徴とする画像形成装置。
13. 【請求項１３】 前記第１の弾性部材は、前記突起とは
    前記梁部にて当接し、前記第２の弾性部材は、前記梁部
    の前記突起と当接する側とは反対側で当接する事を特徴
    とする請求項１２記載の画像形成装置。
14. 【請求項１４】 前記第１の弾性部材は、前記突起とは
    前記梁部にて当接し、前記第２の弾性部材は、前記梁部
    の前記突起と当接する側の側面で当接する事を特徴とす
    る請求項１２記載の画像形成装置。
15. 【請求項１５】 前記第１の弾性部材は、前記突起とは
    前記梁部にて当接し、前記第２の弾性部材は、前記梁部
    の前記突起と当接する側と同じ側で当接する事を特徴と
    する請求項１２記載の画像形成装置。
16. 【請求項１６】 前記第１の弾性部材はＰＯＭ、ＡＢＳ
    樹脂、ＳＵＳ合金、ＳＥＣＣ、アルミ合金の何れか１種
    の弾性材料から主として構成されたことを特徴とする請
    求項１２記載の画像形成装置。
17. 【請求項１７】 前記第２の弾性部材は、ＪＩＳゴム硬
    度が２０度ないし１００度の間にあることを特徴とする
    請求項１２記載の画像形成装置。
18. 【請求項１８】 前記第２の弾性部材は、損失係数ｔａ
    ｎδが０．３以上であることを特徴とする請求項１２記
    載の画像形成装置。
19. 【請求項１９】 前記第２の弾性部材は、ＥＰＤＭ、シ
    リコンゲル、オイル含浸硬質ゴム、ブチルゴム、熱可塑
    性エラストマー、熱可塑性樹脂の何れか１種の粘弾性材
    料から構成されたことを特徴する請求項１２記載の画像
    形成装置。
20. 【請求項２０】 前記第２の弾性部材は、圧縮率が１％
    から１５％の予め圧縮された状態で前記第１の弾性部材
    の梁部と当接していることを特徴とする請求項１２記載
    の画像形成装置。