JP2000291742A - 可変フライホイール装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転トルクを低減し、等速回転運動状態にな
るまでの時間を短縮しながら回転体の回転速度変動や回
転ムラを抑制することができる可変フライホイール装置
を提供する。 【解決手段】 回転体８０に装着されるフライホイール
本体６１の径方向に移動可能な複数の錘６２，６３，６
４，６５を、回転体の停止時にフライホイール本体６１
の回転中心側に移動習性を与える手段６７，６８，６
９，７０で位置させ、各錘を回転体８０の停止時には回
転中心側に位置させ、回転体８０の回転時には遠心力に
よってフライホイール本体６１の径方向に移動させて回
転モーメントを可変とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転体に装着され
て回転体の回転速度変動や回転ムラを抑制する可変フラ
イホイール装置及びこの装置を備えた画像形成装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】回転体の回転速度変動や回転ムラを抑制
するものとしてフライホイール装置が知られている。こ
のフライホイール装置は、フライホイール本体の回転中
心と回転体の回転中心とが一致するように回転体に装着
される。一般にフライホイール装置の慣性モーメントは
一定であり、精密な等速回転運動を実現させるためのフ
ライホイールは大きな慣性モーメントのものが使用され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような大きな慣性
モーメントのフライホイール装置が装着された回転体を
回転させようとする場合には、その初期において大きな
回転トルクが必要であり、さらに、回転体が等速回転運
動状態になるまでに時間を要してしまうことが問題とな
っている。回転体が等速回転運動状態になるまで時間を
要してしまうフライホイール装置を画像形成装置の光走
査装置や、像担持体等の回転体に装着すると、回転初期
における回転速度変動や回転ムラにより走査ムラや潜像
やトナー像の形成位置にバラツキを生じていたり、大き
な駆動力が必要となる。例えば１つの静電潜像やトナー
像に対して複数枚の複写物を得ようとする場合には、最
初の複写物と最後の複写物とで画像位置が微妙にずれて
しまい、多色の複写物を得ようとする場合には、各色に
対応する潜像やトナー像の画像位置が微妙にずれてしま
うおそれがある。

【０００４】本発明は、回転トルクを低減し、等速回転
運動状態になるまでの時間を短縮しながら回転体の回転
速度変動や回転ムラを抑制することができる可変フライ
ホイール装置と、画像位置が安定する画像形成装置を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、回転駆動される回転体に装
着されるフライホイール本体の径方向に移動可能な錘
と、この錘にフライホイール本体の回転中心側に移動す
る移動習性を与える手段とを有する構成とした。このよ
うな構成によると、錘が、回転体の停止時には手段によ
る移動習性によりフライホイール本体の回転中心側に位
置し、回転体が回転すると遠心力によってこの移動習性
力に抗してフライホイール本体の径方向に移動されるこ
とになり、回転体の回転始動には可変フライホイール装
置による慣性モーメントが小さく、回転体の等速回転運
動状態では慣性モーメントが大きくなる。このため、回
転トルクの低減や等速回転運動状態になるまでの時間を
短縮しながら回転体の回転速度変動や回転ムラを抑制す
ることができる。

【０００６】請求項２記載の発明は、回転体に装着され
る中空状のフライホイール本体と、このフライホイール
本体の内部に空間を有するように収納された流動体とを
有する構成としたので、流動体は、回転体の停止時には
フライホイール本体内で水平状態に置かれ、回転体が回
転すると遠心力によってフライホイール本体内の外方向
側に移動されることになり、回転体の回転始動にはフラ
イホイール装置による慣性モーメントが小さく、回転体
の等速回転運動状態では慣性モーメントが大きくなる。
このため、回転トルクの低減や等速回転運動状態になる
までの時間を短縮しながら回転体の回転速度変動や回転
ムラを抑制することができる。

【０００７】請求項３記載の発明は、請求項２記載の可
変フライホイール装置において、フライホイール本体の
内周面側に、複数の仕切り壁を周方向に配置した構成と
しているので、回転体の回転によって発生する遠心力で
フライホイール本体の内周面側に移動された流動体が集
まる領域が仕切られる。このためフライホイール本体の
内周面側に移動した流動体が円周方向に容易に移動でき
なくなるので、流動体の片寄りが抑えられる。

【０００８】請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の
何れか１つに記載の可変フライホイール装置が装着され
た回転体を有しているので、回転トルクの低減や等速回
転運動状態になるまでの時間を短縮しながら画像形成装
置の回転体の回転速度変動や回転ムラを抑制することが
できる。

【０００９】請求項５記載の発明は、請求項４記載の画
像形成装置において、回転体が、像担持体または光走査
装置あるいは像担持体または光走査装置を回転駆動する
駆動装置であるので、像担持体や光走査装置の回転速度
変動や回転ムラを、回転トルクの低減や等速回転運動状
態になるまでの時間を短縮しながら抑制できるので、像
担持体に対する像の形成位置が安定する。

【００１０】請求項６記載の発明は、請求項５記載の画
像形成装置において、像担持体が感光体または同感光体
に接触する中間転写体であり、光走査装置がホリゴンミ
ラーであるので、ホリゴンミラーで反射される光像のず
れや、感光体に形成される潜像や感光体から中間転写体
に転写される潜像の位置ずれが極めて少なくなり、最終
的には用紙に対する画像位置が安定することになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて幾つか説明するが、同一機能をする部材には同
一の符号を付し詳細な説明は省略する。◇ （第１の形態）図１に示すように、第１の形態となる可
変フライホイール装置６０は、図示しない駆動装置で回
転駆動される回転体８０に装着される円板状のフライホ
イール本体６１と、このフライホイール本体６１の径方
向に移動可能に設けられた複数の錘６２，６３，６４，
６５と、各錘をフライホイール本体６１の停止時に、こ
のフライホイール本体６１の回転中心となる軸６６側に
それぞれ付勢して移動習性を与える手段となる引っ張り
バネ６７，６８，６９，７０とを備えている。

【００１２】錘６２，６３，６４，６５はそれぞれ扇形
に形成されていて、各錘がフライホイール本体６１の回
転中心側に集まったときにリング状を成すように形成さ
れている。錘６２，６３，６４，６５の重さは、等重量
となっている。引っ張りバネ６７，６８，６９，７０の
各一端は、フライホイール本体６１の中心に設けられた
軸６６にそれぞれ係止され、引っ張りバネ６７，６８，
６９，７０の各他端は錘６２，６３，６４，６５の内周
面６２ａ，６３ａ，６４ａ，６５ａにそれぞれ係止され
ており、各錘を軸６６側に均等に引っ張るようになって
いる。

【００１３】このような構成の可変フライホイール装置
６０を、回転体８０の回転中心軸線と軸６６の中心軸線
とを一致させるように回転体８０に装着すると、回転体
８０の停止時にはフライホイール本体６１も停止状態と
なるので、錘６２，６３，６４，６５は、引っ張りバネ
６７，６８，６９，７０のバネ力、この場合、延びたバ
ネの復原力よる移動習性力により図１に示すフライホイ
ール本体６１の軸６６の周部近傍にリング状に位置され
る。そして、回転体８０が回転すると、遠心力発生し、
図２に示すように、各錘６２，６３，６４，６５がこの
遠心力によってフライホイール本体６１の径方向に移動
され、慣性モーメントが停止状態に比べて格段に大きく
なる。このため、回転体８０の回転始動には可変フライ
ホイール装置６０の慣性モーメントが小さく、回転体８
０の等速回転運動状態では慣性モーメントが大きくな
り、回転トルクを低減し、等速回転運動状態になるまで
の時間が短縮され、回転体８０の回転速度変動や回転ム
ラを抑制することができる。

【００１４】本形態おける慣性モーメントは、錘６２，
６３，６４，６５の重量と、引っ張りバネ６７，６８，
６９，７０のバネ定数を調整して所望の力を発生するよ
うに設定すればよい。本形態では移動習性を与える手段
として引っ張りバネ６７，６８，６９，７０を用い、錘
６２，６３，６４，６５を回転体８０の停止時に軸６６
側に引き寄せているが、各錘の外周面側に板バネをそれ
ぞれ配置し、軸６６側に向かって押圧するようにしても
よい。この場合板バネが移動習性を与える手段となる。 （第２の形態）図３に示すように、第２の形態となる可
変フライホイール装置５０は、回転体８０に略水平に装
着される中空円板状のフライホイール本体５３と、この
フライホイール本体５３の内部に空間５５を有するよう
に収納された流動体としての液体５４とを備えている。

【００１５】フライホイール本体５３は、図３（ｂ）に
示すように、有底円筒状の容器５１と、この容器５１の
開口部を密閉する円形の蓋体５２とから構成されてい
る。この形態では、回転体８０は、略垂直に配置されて
いる。

【００１６】このような構成の可変フライホイール装置
５０は、回転体８０の回転中心軸線とフライホイール本
体５３の中心軸線５６とを一致させ、さらに、フライホ
イール本体５３を容器５１の内底面５１ｂ側を回転体８
０の端面に略水平に固定して回転体８０に装着する。こ
のため、液体５４は、回転体８０が回転していない状態
では、図３（ａ）に示すように、容器５１内一杯に広が
り、かつ図３（ｂ）に示すように内底面５１ｂ側に水平
状態に溜っている。

【００１７】回転体８０が回転すると、水平状態に置か
れていた液体５４が、図４（ａ），図４（ｂ）に示すよ
うに、遠心力によってフライホイール本体５３内の内周
面５１ａ側に移動されてリング状となるので、慣性モー
メントが停止状態に比べて格段に大きくなる。このた
め、回転体８０の回転始動には可変フライホイール装置
５０の慣性モーメントが小さく、回転体８０の等速回転
運動状態では慣性モーメントが大きくなり、回転トルク
を低減し、等速回転運動状態になるまでの時間を短縮し
ながら回転体８０の回転速度変動や回転ムラを抑制する
ことができる。

【００１８】本形態おける慣性モーメントは、液体５４
の量を調整したり、液体の種類を変更して所望の力を発
生するように設定すればよい。なお、ここで云う液体と
は、ゲル状の状態も含むものとする。この形態では、フ
ライホイール本体５３内に流動体として液体５４を収納
したが、液体５４に換えて粉体であっても構わない。 （第３の形態）図５に示す第３の形態となる可変フライ
ホイール装置９０は、第２の形態で説明した液体５４を
収納したフライホイール本体５３の容器５１の内周面５
１ａ側に、複数の仕切り壁５７を周方向に等間隔に配置
したものである。仕切り壁５７は、この形態ではフライ
ホイール本体５３の中心に向かって延出するように容器
５１の内周面５１ａから突設されている。仕切り壁５７
は８つ存在し、容器５１の内周面５１ａ側を８等分して
いる。仕切り壁５７は、容器５１ではなく蓋体５２に形
成して容器５１内に存在するように設けてもよい。

【００１９】このように、仕切り壁５７を設けると、回
転体８０の回転により発生する遠心力で液体５４が集ま
る領域が等間隔に仕切られるので、図５（ｂ）に示すよ
うに、フライホイール本体５３内、すなわち容器５１の
内周面５１ａ側に移動した流体５４が円周方向へ容易に
移動できなくなり、流体５４の片寄りを抑えられる。

【００２０】また、図５（ａ）に示すように、仕切り壁
５７の、内周面５１ａからの高さｔ２は、液体５４が均
一に内周面５１ａ側に位置するときの、液体５４の層厚
ｔ１よりも低く設定した方が、各仕切り壁５７の間にお
いて液体５４が片寄ってしまった場合でも液体５４が遠
心力によって円周方向に移動して均一化できるので好ま
しい。あるいは、各仕切り板５７の形状を工夫したり、
仕切り板５７の一部に円周方向へ貫通する孔を設けて、
片寄ってしまった場合でも液体５４が遠心力によって円
周方向に移動して均一化できるようにしてもよい。 （第４の形態）図６に示す画像形成装置は、回転体の一
形態となる像担持体としてのドラム状の感光体１、上流
側で先行して帯電を行う第１帯電装置２、第１露光部
３、先行して現像を行う２成分の第１現像装置１０、第
１現像装置１０の下流で帯電を行う第２帯電装置４、第
２露光部５、第２露光部５の下流で現像を行う１成分の
第２現像装置２０、転写装置３０、クリーニング装置４
０、及び除電装置６を、感光体１の周部近傍に配置され
ている。この画像形成装置は、図示しない原稿載置部に
載置される原稿を２色（黒色と赤色）に読み取れる光電
変換素子（ＣＣＤ）を備え、図示しない光照射部から照
射された露光光を回転体の一形態となる光走査装置して
のポリゴンミラー７と、複数の反射ミラー８及びレンズ
９を介して第１露光部３と第２露光部５から感光体１の
外周面１ａに照射して各色に応じた静電潜像を形成して
いる。感光体１は、図示しない駆動装置によって、作像
時に矢印Ａで示す方向に回転駆動される。画像形成装置
としては、上述のように２色のものに限定されるもので
はなく、単色あるいはフルカラーに対応する画像形成装
置であっても無論構わない。

【００２１】第１現像装置１０内に収納されている現像
剤は、第１露光部３で外周面１ａに形成された黒色に対
応した静電潜像の現像に用いられ、第２現像装置２０内
に収納されている現像剤は、第２露光部５で外周面１ａ
に形成された赤色に対応した静電潜像の現像に用いられ
る。

【００２２】クリーニング装置４０は、外周面１ａに向
かって加圧されたクリーニングブレード４１とブラシロ
ーラ４３とで外周面１ａ上の転写残トナーを掻き落とし
て除去するもので、この掻き落としたトナーを搬送スク
リュ４４で装置前後（感光体１の軸線方向）に搬送して
図示しない回収部に排出している。ブラシローラ４３よ
りも回転方向Ａの上流側には、上流側へのトナーの漏れ
を防止するためのクリーニングシール部材４５が外周面
１ａに接触して配設されており、さらに、その上流には
分離爪４６が設けられている。

【００２３】転写手段３０は、分離爪４６と第２現像装
置２０との間に配置されている。転写手段３０は、駆動
ローラ３１と従動ローラ３２とに巻きかけられて反時計
回り方向に回転する転写ベルト３３を、外周面１ａに接
触させて転写部３４を構成している。この転写部３４に
は、給紙ローラ対２３とレジストローラ対２４を用いて
転写材の一例である用紙２６が、転写部３４で静電潜像
の先端と用紙２６の先端とが一致するタイミングで搬送
される。用紙２６は、転写部３４でトナー画像が転写さ
れつつ転写ベルト３３によって図示しない定着部まで搬
送される。用紙２６が転写動作によって感光体１に密着
して巻き上がった場合には、分離爪４６によって外周面
１ａから分離される。用紙２６は、図示しないテンキー
などの操作手段で設定された複写枚数だけ給紙される。

【００２４】図７に示すように、感光体１の側面１ｂに
は、第１の形態で説明した可変フライホイール装置６０
が、感光体１の略水平な回転中心軸線７１と軸６６の中
心軸線７２とを一致させるように装着されている。この
ため、可変フライホイール装置６０は、本形態では略垂
直状態に感光体１に装着されている。

【００２５】感光体１と可変フライホイール装置６０は
一体化されているので、感光体１の停止時にはフライホ
イール本体６１も停止状態にあり、錘６２，６３，６
４，６５は、引っ張りバネ６７，６８，６９，７０のバ
ネ力、すなわち延びたバネの復原力よる移動習性力によ
り、図７に示すフライホイール本体６１の軸６６側に位
置される。そして、感光体１が回転すると、この時に発
生する遠心力により、図８に示すように、各錘６２，６
３，６４，６５がフライホイール本体６１の径方向に移
動されるので、慣性モーメントが停止状態に比べて格段
に大きくなる。このため、感光体１の回転始動には可変
フライホイール装置６０の慣性モーメントが小さく、感
光体１の等速回転運動状態では慣性モーメントが大きく
なり、回転トルクを低減し、等速回転運動状態になるま
での時間も短縮でき、感光体１の回転速度変動や回転ム
ラを抑制することができる。よって、感光体１の表面１
ａに形成される静電潜像の位置ずれを極めて少なくで
き、良好な画像を得られる。

【００２６】図９に示すように、略垂直な回転軸線５７
を中心に略水平に回転するポリゴンミラー７の上面に
は、第２形態で説明した可変フライホイール装置５０
が、回転軸線５７と自身の中心軸線５６とを一致させる
ように装着されている。このためポリゴンミラー７の停
止時には、流体５４は、図１０に示すように、フライホ
イール本体５３内で水平状態に置かれる。そして、ポリ
ゴンミラー７が回転すると、水平状態に置かれていた液
体５４が、図１１に示すように、遠心力によってフライ
ホイール本体５３内の内周面５１ａ側に移動されてリン
グ状となる。このように液体５４の移動により、可変フ
ライホイール装置５０による慣性モーメントは、ポリゴ
ンミラー７の回転始動には小さく、ポリゴンミラー７の
等速回転運動状態では大きくなる。このため、回転トル
クの低減や等速回転運動状態になるまでの時間を短縮し
ながらポリゴンミラー７の回転速度変動や回転ムラを抑
制することができる。これにより感光体１の表面１ａに
形成される静電潜像の位置ずれを極めて少なくでき、良
好な画像を得られる。

【００２７】さらに、感光体１やポリゴンミラー７の回
転トルクが低減すると、モータ等の駆動源の小型化や始
動時の突入電流を小さくすることができるので、画像形
成装置の低コスト化や省エネ化も図ることができる。ポ
リゴンミラー７には、可変フライホイール装置５０に換
えて第３の形態の可変フライホイール装置９０や第１の
形態の可変フライホイール装置６０を用いてもよい。ま
た、重力に比べて発生遠心力が十分に大きくなる場合に
は、可変フライホイール装置５０，６０，９０の設置方
向は任意に決めることができるので、各可変フライホイ
ール装置の設置形態は、各形態で説明した水平や垂直状
態に限定されるものではない。

【００２８】可変フライホイール装置５０，６０，９０
を装着する画像形成装置の回転体としては、感光体１や
ポリゴンミラー７に限定されるものではなく、感光体１
に対して接触するドラム状あるいはローラ状またはベル
ト状の中間転写体であってもよい。中間転写体が、複数
のローラに掛け渡されたベルト状の場合にはベルトを掛
け渡された駆動装置としてのローラ部材に、ドラム状あ
るいはローラ状の中間転写体の場合には各部材の軸方向
に位置する側面に、各可変フライホイール装置を適宜選
択して設けるとよい。感光体１は、ドラム状ではなく、
複数のローラに掛け渡されたベルト状の場合もあるの
で、このような場合には、ベルトを掛け渡された駆動装
置としてのローラに各可変フライホイール装置を設けれ
ばよい。

【００２９】

【発明の効果】以上、本発明によれば、回転トルクを低
減し、等速回転運動状態になるまでの時間を短縮しなが
ら回転体の回転速度変動や回転ムラを抑制することがで
きる可変フライホイール装置と、画像位置が安定する画
像形成装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の形態としての可変フライホイー
ル装置の構成と停止時の状態を示す平面図である。

【図２】図１における可変フライホイール装置の回転時
の状態を示す平面図である。

【図３】（ａ）は本発明の第２の形態としての可変フラ
イホイール装置の構成と停止時の状態を示す平面断面
図、（ｂ）はこの可変フライホイール装置の停止時の状
態を示す側面断面図である。

【図４】（ａ）は図３における可変フライホイール装置
の回転時の状態を示す平面断面図、（ｂ）はこの可変フ
ライホイール装置の回転時の状態を示す側面断面図であ
る。

【図５】（ａ）は本発明の第３の形態としての可変フラ
イホイール装置の構成と停止時の状態を示す平面断面
図、（ｂ）はこの可変フライホイール装置の回転時の状
態を示す平面断面図である。

【図６】本発明の第４の形態としての可変フライホイー
ル装置を装着された回転体を有する画像形成装置の構成
図である。

【図７】感光体に装着した可変フライホイール装置の停
止時の状態を示す部分拡大斜視図である。

【図８】感光体の回転時における可変フライホイール装
置の状態を示す部分拡大斜視図である。

【図９】ポリゴンミラーに装着した可変フライホイール
装置の停止時の状態を示す部分拡大斜視図である。

【図１０】ポリゴンミラー停止時の可変フライホイール
装置の状態を示す拡大側面断面図である。

【図１１】ポリゴンミラー回転時の可変フライホイール
装置の状態を示す拡大側面断面図である。

【符号の説明】

１ 像担持体 ７ 光走査装置 ５１ａ 内周面 ５３，６１ フライホイール本体 ５４ 流動体 ５５ 空間 ５７ 仕切り壁 ６２，６３，６４，６５ 錘 ６７，６８，６９，７０ 移動習性を与える手段 ７２ 回転中心 ８０ 回転体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｇ 21/00 ３５０ Ｇ０３Ｇ 21/00 ３５０

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転駆動される回転体に装着されるフライ
   ホイール本体の径方向に移動可能な錘と、 上記錘に上記フライホイール本体の回転中心側に移動す
   る移動習性を与える手段とを有することを特徴とする可
   変フライホイール装置。
2. 【請求項２】回転体に装着される中空状のフライホイー
   ル本体と、 このフライホイール本体の内部に空間を有するように収
   納された流動体とを有することを特徴とする可変フライ
   ホイール装置。
3. 【請求項３】請求項２記載の可変フライホイール装置に
   おいて、 上記フライホイール本体の内周面側には、複数の仕切り
   壁が周方向に配置されていることを特徴とする可変フラ
   イホイール装置。
4. 【請求項４】請求項１乃至３の何れか１つに記載の可変
   フライホイール装置が装着された回転体を有することを
   特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】請求項４記載の画像形成装置において、 上記回転体は、像担持体または光走査装置あるいは像担
   持体または光走査装置を回転駆動する駆動装置であるこ
   とを特徴とする画像形成装置。
6. 【請求項６】請求項５記載の画像形成装置において、 上記像担持体は、感光体または同感光体に接触する中間
   転写体であり、 上記光走査装置は、ホリゴンミラーであることを特徴と
   する画像形成装置。