【発明の属する技術分野】
本発明は、各種複写機やプリンタ装置等の画像形成装置に設けられる駆動系の駆動ムラを防止するための機構に関する。
【従来の技術】
画像形成装置における感光体等の回転機能体の駆動系は、通常、感光体だけでなく、現像ローラや転写ローラ、搬送ローラ、定着ローラ等々を含めて、これらを互いに伝動連結して各装置間にまたがる複雑なギヤトレイン（ギヤ列）を形成し、そのギヤトレインを単一の駆動源で駆動させるように構成されることが多い。
具体的には、例えば、図６に示すように、駆動源５１に直結された駆動源駆動ギヤ５２が感光体駆動ギヤ５３と連結ギヤ５４に噛み合い、その連結ギヤ５４が定着ローラ駆動ギヤ５５と噛み合う一方、感光体駆動ギヤ５３が転写ローラ駆動ギヤ５６および連結ギヤ５７と噛み合い、その連結ギヤ５７が現像ローラ駆動ギヤ５８と噛み合い、その現像ローラ駆動ギヤ５８が連結ギヤ５９を介して用紙搬送ギヤ６０と噛み合っている。
このような駆動系の設計は、高い画像品位を確保する上で、きわめて重要であることは言うまでもなく、その設計に不具合があると、ジッタと称される駆動ムラが発生し、これにより帯状の濃度ムラ（バンディング現象）が発生して画像品位が著しく低下することがあった。
そこで、例えば、特公平０４−４８３９０号報には、感光体の駆動系に用いるギアに、駆動負荷変動の少ない「ハス歯歯車」を少なくとも１つ以上用いることによって感光体の駆動部に生じる駆動ムラを解消して、バンディング現象の発生を防止しようとした構成が提案されている。
また、特開２０００−１４７９４８号公報では、平歯車を用いた場合におけるジッタによる濃度むらの発生を抑制するために、感光体駆動ギヤとその連結ギヤのモジュールを小さく設定することで、ジッタの発生周期を小さくし、これにより、画質の低下を目立たなくするようにした感光体ユニットが提案されている。
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したジッタによる画像形成への影響は、発生する箇所によって種々に異なり、以下のような様々な不具合（弊害）を発生させることが確認されている。
１）感光体の駆動部→感光体の周速度が不均一となり、帯電ムラ、露光ムラ、現像ムラが発生し、特に、中間調などでは、「ピッチムラ」と呼ばれる帯状の印字ムラが発生する。
２）原稿読取り用光学系の駆動部→原稿面を走査移動する光学ユニットの速度が不均一となり、原稿に忠実な読取りが出来なくなり、読取り画像の欠落、ダブリ等が発生する。
３）定着機構の駆動部→定着ローラの周速度が不均一となり、定着機構を通過する未定着トナーへの熱の授受が不均一となり、「過剰定着」、「定着不良」が発生し、印字の光沢性が不良となる。
従って、高い画像品位を確保するためには、感光体の駆動部だけでなく、装置毎に異なる態様で発生するジッタを個々に解消する必要があり、そのためには、駆動系の全体にわたってジッタの発生を防止できるような構成が求められる。
しかるに、「ハス歯歯車」を用いる上記従来例（特公平０４−４８３９０号報）では、特に、プロセスカートリッジにおける像担持体（感光体）の駆動ムラの解消を課題としており、その他の箇所で発生するジッタへの対処については、何ら言及されていない。
そもそも、「ハス歯歯車」を用いる場合、平歯車よりも駆動力を伝達するための負荷が増大し、その駆動源により大きなトルクが必要とされるだけでなく、歯車軸方向のスラスト荷重が発生するため、その軸受けには、より大きな強度が求められる。
また、「ハス歯歯車」を用いる場合に限らずギヤトレインを構成する場合（特開２０００−１４７９４８号公報等）には、連結ギヤを必要とするため、回転部材の数が多くなる。従って、これらが装置のコンパクト化や省エネ化、コストの低減化等を妨げる大きな要因となっていた。
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、駆動系全体にわたるジッタの発生を効果的に防止できるようにしたギヤトレインを構成しない駆動ムラ防止機構を提供することを目的とする。
このような駆動ムラ防止のための対策は、画像形成装置に限られることなく、回転ムラや負荷変動の発生防止が望まれる回転機能部材を備えた装置類、例えば、各種ＡＶ機器や録音再生装置等についても求められていた。
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。
（１）複数の回転機能部材と、駆動源と、を、駆動ムラを防止するための駆動力伝達手段を介して、互いに伝動連結してなる駆動系の駆動ムラ防止機構であって、
前記駆動力伝達手段は、前記各回転機能部材に取り付けたギヤと、前記各ギヤ同士を伝動連結する歯付きベルトと、で構成されることを特徴とする。
この構成においては、ギヤと歯付きベルトからなる駆動力伝達手段を用いることで、ギヤの全歯数の略１／２に対して負荷を作用させることができるため、負荷作用面積が大幅に拡大し、バックラッシュが低減され駆動源からの回転力の伝達がスムーズに行われ、ジッタの発生を回避することができる。
また、負荷作用面積の大幅な拡大により、ギヤトレインを形成する場合よりも、個々の歯に対する負荷が低減されるため、個々の歯の強度を低く設定することができ、ギアの磨耗も少なくなる。そして、また、ギヤトレインの場合に必要とされた連結ギヤが不要となるため、その支持構造を簡素化することもでき、軽量化やコストの低減化も可能となる。
（２）前記歯付きベルトの歯の高さを、前記ギアの歯と歯の間の溝深さより低く設定したことを特徴とする。
この構成においては、歯付きベルトの歯の高さを、ギアの歯と歯の間の溝深さより低く設定するので、負荷（テンション）が作用した時には、歯付きベルトが、ギヤに対して沈み込むように緊密に食い込む。具体的には、図３（ｂ）に示すように、歯付きベルトの歯の駆動方向の上流側壁面と、歯と歯の間の平坦部と、が、ギヤの歯に対して隙間なく密接した状態で負荷が作用する。
この時、歯付きベルトは負荷の影響で変形するが、歯の高さが、ギアの歯と歯の間の溝深さより低いため、ギアの歯からはみ出すことなく、上述の密接状態が維持される。従って、バックラッシュが著しく低減され駆動力の伝達がスムーズに行われ、ジッタの発生を効果的に回避することができる。
（３）前記歯付きベルトの歯の幅を、前記ギアの歯と歯の間の溝幅より狭く設定したことを特徴とする。
この構成においては、歯付きベルトの歯の幅を、前記ギアの歯と歯の間の溝幅より狭く設定するので、負荷（テンション）が作用した時には、歯付きベルトが、ギヤから浮き上がることなく緊密に食い込む。具体的には、図３（ｂ）に示すように、歯付きベルトの歯の駆動方向の上流側の壁面と、歯と歯の間の平坦部と、が、ギヤの歯に対して隙間なく密接した状態で負荷が作用する。
この時、歯付きベルトは負荷の影響で変形するが、歯の幅が、ギアの歯と歯の間の溝幅より低いため、ギアの歯からはみ出すことなく、上述の密接状態が維持される。従って、バックラッシュが著しく低減され駆動力の伝達がスムーズに行われ、ジッタの発生を効果的に回避することができる。
（４）前記歯付きベルトの歯は、前記駆動源の回転動作によって生じる負荷によって変形し、前記ギアの歯と歯の間の溝に充填されるように形成されることを特徴とする。
ギアと歯付きベルトが、駆動源の回転動作により噛み合う時には、歯付きベルトにテンションが生じ、このテンションによって、歯付きベルトがギア側に押付けられ、歯付きベルトの歯が変形する。
この構成においては、その変形状態が、ギアの歯と歯の間の負荷作用側の空隙を満たすように形成されることで、バックラッシュが著しく低減され回転力の伝達がスムーズに行われ、ジッタの発生を効果的に回避することができる。
これに対して、例えば、歯付きベルトの歯の大きさがギアの歯と歯の間の空隙と等しい時は、テンションが生じた時にベルトが浮いた状態となり、駆動の伝達がスムーズに行われなくなる。
（５）前記ギアは、同軸状に配列された複数段のギア列に形成され、該各ギヤ列が、前記歯付きベルトと噛み合うことを特徴とする。
この構成においては、同軸状に配列された複数段のギア列を、歯付きベルトに噛み合わせることで、負荷作用面積がより一層拡大されるため、負荷変動の発生を少なくすることができ、ジッタの発生をより効果的に回避することができる。
（６）前記複数段のギヤ列は、その位相を互いに異ならせていることを特徴とする。
この構成においては、歯付きベルトと噛み合う複数段のギアの位相が互いに異なるため、負荷作用点の位相を分散させることができ、単列のギヤと歯付きベルトの噛み合い方式や、同位相の複数のギヤと歯付きベルトの噛み合い方式の場合よりも、負荷作用点の位相を分散させることができるため、回転ムラや負荷変動の発生をより一層少なくすることができ、ジッタの発生をより一層効果的に防ぐことができる。
（７）前記歯付きベルトは、その周長方向に沿って複数列に配列された歯列を有することを特徴とする。
この構成においては、歯付きベルトの周長方向に沿って複数列に配列された歯列をギア列に噛み合わせることで、負荷作用面積がより一層拡大されるため、負荷変動の発生を少なくすることができ、ジッタの発生をより効果的に回避することができる。
（８）前記複数列に配列された歯列は、その位相を互いに異ならせていることを特徴とする。
この構成においては、ギアと噛み合う歯付きベルトの複数列の歯列の位相が互いに異なるため、単列のギヤと歯付きベルトの噛み合い方式や、同位相の複数のギヤと歯付きベルトの噛み合い方式の場合よりも、負荷作用点の位相を分散させることができるため、回転ムラや負荷変動の発生をより一層少なくすることができ、ジッタの発生をより一層効果的に防ぐことができる。
（９）前記複数の回転機能部材には、少なくとも、画像形成装置における感光体と、その周囲に配設される現像ローラ及び転写ローラが含まれることを特徴とする。
この構成においては、画像形成部を構成する感光体と現像ローラ及び転写ローラを、ギヤと歯付きベルトからなる駆動力伝達手段で伝動連結するため、これらの間での駆動力の伝達がスムーズにおこなわれ、ジッタの発生が回避されるため、基本的に品位の高い画像形成が可能となる。
（１０）前記複数の回転機能部材は、画像形成装置における感光体と、その周囲に配設される現像ローラ、転写ローラ、搬送ローラ及び定着ローラ、からなることを特徴とする。
この構成においては、画像形成から定着に至る全工程での駆動力の伝達がスムーズにおこなわれるため、各工程でのジッタの発生が回避され、品位の高い画像を得ることができる。
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態に係る駆動ムラ防止機構について図面を参照しつつ詳細に説明する。
〔画像形成装置〕
図１は、画像形成装置の一例としてのレーザープリンタの構成を示し、この場合、画像形成部１における感光体ドラム２の周囲には、帯電器３、レーザー光学系４、現像装置５、転写ローラ６、クリーニング装置７、が配設され、給紙カセット８から、排紙トレイ９に至る用紙搬送路１０には、半月状の繰り出しローラ１１、搬送ローラ対１２、レジストローラ対１３、定着ローラ対１４、排紙ローラ対１５、が配設されている。
このような構成により、外部接続機からの印字指令に応じてレーザー光学系４から出力されるレーザービームが、帯電器３によって帯電された感光体ドラム２の表面に露光走査されることにより、その表面に静電潜像が形成され、その静電潜像に対して、現像装置５の現像ローラ５ａによって供給されるトナーが吸着され、これにより、静電潜像が可視像化される。
そして、給紙カセット８から繰り出された転写紙Ｐが、レジストローラ対１３によってタイミングを調整されて感光体ドラム２と転写ローラ６との間に搬入されることで、上述の可視像が転写紙Ｐに転写される。次いで、転写紙Ｐは、定着ローラ対１４に搬送され、可視像が定着された後、排紙トレイ９に排出される一方、感光体ドラム２の表面に残留したトナーは、クリーニング装置７によって除去される。
〔駆動ムラ防止機構〕
図２は、画像形成装置に適用される駆動ムラ防止機構の構成を示し、３１は図示省略の駆動源の出力軸に固定された駆動源駆動ギヤ、３２は感光体ドラム２に固定された感光体駆動ギヤ、３３は現像ローラ５ａに固定された現像ローラ駆動ギヤ、３４は転写ローラ６に固定された転写ローラ駆動ギヤ、３５は用紙搬送ローラ１２に固定された用紙搬送ギヤ、３６は定着ローラ１４に固定された定着ローラ駆動ギヤである。
また、４１は、駆動源駆動ギヤ３１と感光体駆動ギヤ３２を伝動連結する歯付きベルト、４２は、感光体駆動ギヤ３２と現像ローラ駆動ギヤ３３を伝動連結する歯付きベルト、４３は、感光体駆動ギヤ３２と転写ローラ駆動ギヤ３４を伝動連結する歯付きベルト、４４は、現像ローラ駆動ギヤ３３と用紙搬送ギヤ３５を伝動連結する歯付きベルトである。
なお、図１に示す繰り出しローラ１１及びレジストローラ対１３は、それぞれクラッチを介して、用紙搬送ギヤ３５に伝動連結されており、また、排紙ローラ対１５は、連結ギヤ（図示省略）を介して、定着ローラ駆動ギヤ３６に伝動連結されている。
このように、本実施形態では、画像形成工程の感光体ドラム２、現像ローラ５ａ、転写ローラ６、用紙搬送工程の用紙搬送ローラ１２、及び、定着工程の定着ローラ１４、すなわち、画像形成から定着に至る全工程の駆動系における回転機能部材の駆動力伝達手段に、上述のように、ギヤと歯付きベルト方式を採用している。
このような構成により、各ギヤ３１〜３６は、その全歯数の略１／２に対して、歯付きベルト４１〜４５を介して、負荷を作用させることができるため、ギヤトレインを形成する場合よりも、負荷作用面積が大幅に拡大し、かつ、その負荷が各歯に略均等に分散される。従って、バックラッシュが低減され駆動源からの回転力の伝達がスムーズに行われ、ジッタの発生を回避することができる。
また、負荷作用面積の大幅な拡大により、ギヤトレインを形成する場合よりも、個々の歯に対する負荷が低減されるため、個々の歯の強度を低く設定することができ、また、ギアの磨耗も少なくなる。そして、ギヤトレインの場合に必要とされた連結ギヤが不要となるため、その支持構造を簡素化することもでき、軽量化やコストの低減化も可能となる。
このような歯付きベルト方式では、基本的に、以下のような点を考慮することにより、駆動源からの回転力をよりスムーズに伝達することができ、ジッタの発生をより効果的に回避することができる（図３参照）。なお、図３では、歯付きベルト（４１〜４５）を４０で示し、ギヤ（３１〜３６）を３０で示す。
（１）歯付きベルト４０の歯４０ａの高さを、ギア３０の歯３０ａと歯３０ａの間の溝深さより低く設定すること
（２）歯付きベルト４０の歯４０ａの幅を、ギア３０の歯３０ａと歯３０ａの間の溝幅より狭く設定すること
（３）歯付きベルト４０の歯４０ａは、駆動源の回転動作によって生じる負荷によって変形し、ギア３０の歯３０ａと歯３０ａの間の溝に充填されるように形成すること
歯付きベルト４０の歯４０ａの高さを、ギア３０の歯３０ａと歯３０ａの間の溝深さより低く設定し、かつ、歯付きベルト４０の歯４０ａの幅を、ギア３０の歯３０ａと歯３０ａの間の溝幅より狭く設定することで、負荷が作用した時に、歯付きベルト４０を、ギヤ３０に対して沈み込むように緊密に食い込ませることができる。
具体的には、負荷作用時の被動側の噛み合い状態を示す図３（ｂ）のように、歯付きベルト４０は、ギア３０の歯３０ａからはみ出すことなく、歯付きベルト４０の歯４０ａが、ギア３０の歯３０ａと歯３０ａの間の溝に充填されるような負荷作用方向に密嵌した状態が形成される。
より具体的には、歯付きベルト４０の歯４０ａの駆動方向の上流側壁面４０ｂと、歯４０ａと歯４０ａの間の平坦部４０ｃと、がギヤ３０の歯３０ａに対して隙間なく密接した状態で負荷が作用する。これにより、バックラッシュが著しく低減され駆動力の伝達がスムーズに行われ、ジッタの発生を効果的に回避することができる。
図４は、歯付きベルト４０の好ましい実施形態を示し、この場合、同一ピッチの歯４０ａ，・・・が形成された２列の歯付きベルト４０１，４０２を、互いに位相を１／２異ずつならせて一体化させ、これを、同一軸上に形成された２段の歯車列を有するギヤ（図示省略）と噛み合わせるようにしている。
このように、位相を互いに異ならせて配列した複数の歯列を有する歯付きベルト４０を用いることで、負荷作用点の位相を分散させることができるため、ギヤトレインを形成する場合よりも、回転ムラや負荷変動の発生をはるかに少なくすることができ、ジッタの発生をより一層効果的に防ぐことができる。
図５は、負荷変動の発生について、実験により確認したデータを示す。なお、図４に示す歯付きベルト４０を図２に適用した場合を（ａ）に、図６に示す従来のギヤトレインを形成した場合を（ｂ）に示す。同データより、ギヤトレインを形成した場合においては、負荷変動がかなりの頻度で発生したが、歯付きベルト４０を用いた場合には、負荷変動はほとんど発生しなかったことを確認することができた。
また、このように位相を異ならせて複数の歯列を配設した歯付きベルト４０は、単列のギヤと歯付きベルトの噛み合い方式や、同位相の複数の歯列のギヤと歯付きベルトの噛み合い方式の場合よりも、負荷作用点の位相を分散させることができるため、回転ムラや負荷変動を少なくすることができるが、その位相差については、１／２に限定されることなく、１／３，１／４，・・・１／ｎであってもよく、装置のレイアウトや構成上の制約、駆動条件等により、適宜に選択・設定されてよい。
なお、本発明は、ギヤと歯付きベルトの噛み合い方式について限定するものではなく、駆動系の構成や駆動条件、その他設計上の制約等により、単列のギヤと歯付きベルトの噛み合い方式や、同位相の複数の歯列のギヤと歯付きベルトの噛み合い方式が選択されてもよいのは言うまでもない。また、本発明の駆動ムラ防止機構は、画像形成装置に限られることなく、回転ムラや負荷変動の発生を防止することが望まれる回転機能部材を備えた装置類、例えば、各種ＡＶ機器や録音再生装置等にも適宜適用可能であるのは言うまでもない。
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、以下の効果を奏する。
（１）ギヤと歯付きベルトからなる駆動力伝達手段を用いるので、ギヤの全歯数の略１／２に対して負荷を作用させることができるため、負荷作用面積が大幅に拡大し、バックラッシュが低減され駆動源からの回転力の伝達がスムーズに行われ、ジッタの発生を回避することができる。
また、負荷作用面積の大幅な拡大により、ギヤトレインを形成する場合よりも、個々の歯に対する負荷が低減されるため、個々の歯の強度を低く設定することができ、ギアの磨耗も少なくなる。そして、また、ギヤトレインの場合に必要とされた連結ギヤが不要となるため、その支持構造を簡素化することもでき、軽量化やコストの低減化も可能となる。
（２）歯付きベルトの歯の高さを、ギアの歯と歯の間の溝深さより低く設定するので、負荷（テンション）が作用した時には、歯付きベルトが、ギヤに対して沈み込むように緊密に食い込み、バックラッシュが著しく低減され駆動力の伝達がスムーズに行われ、ジッタの発生を効果的に回避することができる。
（３）歯付きベルトの歯の幅を、前記ギアの歯と歯の間の溝幅より狭く設定するので、負荷（テンション）が作用した時には、歯付きベルトが、ギヤから浮き上がることなく緊密に食い込み、バックラッシュが著しく低減され駆動力の伝達がスムーズに行われ、ジッタの発生を効果的に回避することができる。
（４）歯付きベルトの変形状態が、ギアの歯と歯の間の負荷作用側の空隙を満たすように形成されるので、バックラッシュが著しく低減され回転力の伝達がスムーズに行われ、ジッタの発生を効果的に回避することができる。
（５）同軸状に配列された複数段のギア列を、歯付きベルトに噛み合わせるので、負荷作用面積がより一層拡大されるため、負荷変動の発生を少なくすることができ、ジッタの発生をより効果的に回避することができる。
（６）歯付きベルトと噛み合う複数段のギアの位相を互いに異ならせるので、単列のギヤと歯付きベルトの噛み合い方式や、同位相の複数のギヤと歯付きベルトの噛み合い方式の場合よりも、負荷作用点の位相を分散させることができるため、回転ムラや負荷変動の発生をより一層少なくすることができ、ジッタの発生をより一層効果的に防ぐことができる。
（７）歯付きベルトの周長方向に沿って複数列に配列された歯列をギア列に噛み合わせるので、負荷作用面積がより一層拡大されるため、負荷変動の発生を少なくすることができ、ジッタの発生をより効果的に回避することができる。
（８）ギアと噛み合う歯付きベルトの複数列の歯列の位相が互いに異ならせるので、単列のギヤと歯付きベルトの噛み合い方式や、同位相の複数のギヤと歯付きベルトの噛み合い方式の場合よりも、負荷作用点の位相を分散させることができるため、回転ムラや負荷変動の発生をより一層少なくすることができ、ジッタの発生をより一層効果的に防ぐことができる。
（９）少なくとも、画像形成部を構成する感光体と現像ローラ及び転写ローラを、ギヤと歯付きベルトからなる駆動力伝達手段で伝動連結するので、これらの間での駆動力の伝達がスムーズにおこなわれ、ジッタの発生が回避されるため、基本的に品位の高い画像形成が可能となる。
（１０）複数の回転機能部材は、画像形成装置における感光体と、その周囲に配設される現像ローラ、転写ローラ、搬送ローラ及び定着ローラ、からなるので、画像形成から定着に至る全工程での駆動力の伝達がスムーズにおこなわれるため、各工程でのジッタの発生が回避され、品位の高い画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成説明図である。
【図２】同駆動系の構成説明図である。
【図３】同ギヤと歯付きベルトの噛み合い状態を示す説明図である。
【図４】同位相を異ならせた複数の歯列を有する歯付きベルトの説明図である。
【図５】同負荷変動の発生を、従来と比較した実験データを示す。
【図６】従来のギヤトレインの構成説明図である。
【符号の説明】
１−画像形成装置
２−回転機能部材（感光体）
５ａ−回転機能部材（現像ローラ）
６−回転機能部材（転写ローラ）
１２−回転機能部材（搬送ローラ）
１４−回転機能部材（定着ローラ）
３０（３１〜３６）−ギヤ
４０（４１〜４５）−歯付きベルト
３０ａ−歯
４０ａ−歯
３０（３１〜３６），４０（４１〜４５）−駆動力伝達手段TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a mechanism for preventing drive unevenness of a drive system provided in an image forming apparatus such as various copiers and printers.
[Prior art]
The drive system of a rotating functional body such as a photoconductor in an image forming apparatus usually includes not only the photoconductor but also a developing roller, a transfer roller, a transport roller, a fixing roller, and the like. In many cases, a complicated gear train (gear train) is formed, and the gear train is driven by a single drive source.
Specifically, for example, as shown in FIG. 6, a drive source drive gear 52 directly connected to a drive source 51 meshes with the photoconductor drive gear 53 and the connection gear 54, and the connection gear 54 is connected to the fixing roller drive gear 55. On the other hand, the photoconductor drive gear 53 meshes with the transfer roller drive gear 56 and the connection gear 57, the connection gear 57 meshes with the developing roller drive gear 58, and the developing roller drive gear 58 is connected to the sheet conveying gear via the connection gear 59. 60 is engaged.
Needless to say, the design of such a drive system is extremely important in ensuring high image quality. If there is a defect in the design, drive unevenness called jitter occurs, thereby causing a belt-like shape. In some cases, density unevenness (banding phenomenon) occurred and image quality was remarkably reduced.
Thus, for example, Japanese Patent Publication No. 04-48390 discloses a drive generated in a drive unit of a photoconductor by using at least one "helical gear" having a small drive load fluctuation as a gear used for a drive system of the photoconductor. A configuration has been proposed in which unevenness is eliminated to prevent the occurrence of the banding phenomenon.
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-147948, in order to suppress the occurrence of uneven density due to jitter when a spur gear is used, the module of the photoconductor drive gear and the coupling gear thereof is set small, so that the occurrence of jitter is reduced. There has been proposed a photoreceptor unit in which the period is reduced to thereby make the deterioration of image quality inconspicuous.
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the influence of the above-mentioned jitter on image formation varies depending on the location where the jitter occurs, and it has been confirmed that the following various problems (defects) occur.
1) Driving section of photoreceptor → The peripheral speed of the photoreceptor becomes non-uniform, causing charging unevenness, exposure unevenness, and developing unevenness. In particular, in halftones, band-shaped printing unevenness called “pitch unevenness” occurs.
2) The speed of the optical unit that scans and moves the original surface from the drive unit of the original reading optical system becomes uneven, so that it is impossible to read the original faithfully, and the read image is missing or doubled.
3) The driving portion of the fixing mechanism → the peripheral speed of the fixing roller becomes non-uniform, the transfer of heat to the unfixed toner passing through the fixing mechanism becomes non-uniform, and “excessive fixing” and “fixing failure” occur, and printing is performed. Has poor glossiness.
Therefore, in order to ensure high image quality, it is necessary to eliminate not only the drive unit of the photosensitive member but also the jitter generated in a different manner for each device, and for that purpose, the jitter of the entire drive system must be reduced. A configuration that can prevent the occurrence is required.
However, in the above-mentioned conventional example using the "helical gear" (Japanese Patent Publication No. 04-48390), the problem is to eliminate the drive unevenness of the image carrier (photoconductor) in the process cartridge. No mention is made of how to deal with such jitter.
In the first place, when using a "helical gear", the load for transmitting the driving force is greater than that of a spur gear, which not only requires a larger torque from the drive source, but also generates a thrust load in the gear shaft direction. Therefore, the bearing is required to have higher strength.
In addition, when a gear train is configured (in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-147948, for example) without using the “helical gear”, the number of rotating members increases because a connecting gear is required. Therefore, these have been major factors that hinder compactness, energy saving, cost reduction, and the like of the apparatus.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a drive unevenness prevention mechanism that does not constitute a gear train that can effectively prevent generation of jitter over the entire drive system.
The measures for preventing such drive unevenness are not limited to the image forming apparatus, but apparatuses having a rotation function member for which occurrence of rotation unevenness and load fluctuation are desired to be prevented, for example, various AV devices and recording / reproducing apparatuses And so on.
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, means for solving the above-described problem are configured as follows.
(1) A drive unevenness prevention mechanism of a drive system in which a plurality of rotation function members and a drive source are drive-coupled to each other via a drive force transmission means for preventing drive unevenness,
The driving force transmitting means includes a gear attached to each of the rotation function members, and a toothed belt for transmitting and connecting the gears.
In this configuration, the load can be applied to approximately half of the total number of teeth of the gear by using the driving force transmission means including the gear and the toothed belt, so that the load application area is greatly increased. However, the backlash is reduced, the rotational force from the drive source is smoothly transmitted, and the occurrence of jitter can be avoided.
Further, since the load acting area is greatly increased, the load on the individual teeth is reduced as compared with the case where the gear train is formed. Therefore, the strength of the individual teeth can be set lower, and the wear of the gears is reduced. . Further, since the connection gear required in the case of the gear train is not required, the supporting structure can be simplified, and the weight and cost can be reduced.
(2) The height of the teeth of the toothed belt is set lower than the depth of a groove between the teeth of the gear.
In this configuration, the height of the teeth of the toothed belt is set lower than the depth of the groove between the teeth of the gear, so that when a load (tension) is applied, the toothed belt sinks with respect to the gear. Bite tightly into it. Specifically, as shown in FIG. 3B, the upstream side wall surface in the driving direction of the teeth of the toothed belt and the flat portion between the teeth are in close contact with the gear teeth without any gap. The load acts in the state where it is set.
At this time, the toothed belt deforms under the influence of the load, but since the height of the teeth is lower than the depth of the groove between the teeth of the gear, the above-mentioned close contact state is maintained without protruding from the teeth of the gear. You. Therefore, the backlash is significantly reduced, the driving force is smoothly transmitted, and the occurrence of jitter can be effectively avoided.
(3) The width of the teeth of the toothed belt is set to be smaller than the width of a groove between the teeth of the gear.
In this configuration, the width of the teeth of the toothed belt is set smaller than the width of the groove between the teeth of the gear, so that when a load (tension) is applied, the toothed belt does not float up from the gear. Bite tightly. Specifically, as shown in FIG. 3 (b), the wall surface on the upstream side in the driving direction of the teeth of the toothed belt and the flat portion between the teeth have no gap with respect to the gear teeth. The load acts in close contact.
At this time, the toothed belt deforms under the influence of the load, but since the width of the teeth is smaller than the width of the groove between the teeth of the gear, the above-mentioned close contact state is maintained without protruding from the teeth of the gear. . Therefore, the backlash is significantly reduced, the driving force is smoothly transmitted, and the occurrence of jitter can be effectively avoided.
(4) The teeth of the toothed belt are formed so as to be deformed by a load generated by the rotation operation of the drive source and to fill a groove between the teeth of the gear.
When the gear and the toothed belt mesh with each other due to the rotation of the drive source, tension is generated in the toothed belt, and the tension pushes the toothed belt toward the gear, thereby deforming the teeth of the toothed belt.
In this configuration, the deformed state is formed so as to fill the gap on the load acting side between the teeth of the gear, so that the backlash is significantly reduced, the rotational force is smoothly transmitted, and the jitter is reduced. Can be effectively avoided.
On the other hand, for example, when the size of the teeth of the toothed belt is equal to the gap between the teeth of the gear, the belt is in a floating state when tension occurs, and the transmission of drive is performed smoothly. Disappears.
(5) The gear is formed in a plurality of gear trains arranged coaxially, and each gear train meshes with the toothed belt.
In this configuration, the gear train of a plurality of stages coaxially arranged is meshed with the toothed belt, so that the load application area is further increased, so that the occurrence of load fluctuation can be reduced, and the jitter can be reduced. Can be more effectively avoided.
(6) The plurality of gear trains have different phases from each other.
In this configuration, the phases of the gears meshing with the toothed belt are different from each other, so that the phase of the load application point can be dispersed. The phase of the load application point can be dispersed more than in the case of the meshing method of the gear and the toothed belt, so that the occurrence of rotation unevenness and load fluctuation can be further reduced, and the occurrence of jitter can be further reduced Can be prevented.
(7) The toothed belt has a plurality of rows of teeth arranged along a circumferential direction of the belt.
In this configuration, the load acting area is further increased by meshing the teeth arranged in a plurality of rows along the circumferential direction of the toothed belt with the gear train, thereby reducing the occurrence of load fluctuation. And the occurrence of jitter can be avoided more effectively.
(8) The rows of teeth arranged in the plurality of rows have different phases from each other.
In this configuration, since the phases of the tooth rows of the plurality of rows of the toothed belt meshing with the gears are different from each other, the meshing method of the single row gear and the toothed belt and the meshing method of the plurality of gears having the same phase and the toothed belt are used. Since the phase of the load application point can be dispersed more than in the case of the above, the occurrence of rotation unevenness and load fluctuation can be further reduced, and the occurrence of jitter can be more effectively prevented.
(9) The plurality of rotation function members include at least a photoconductor in an image forming apparatus, and a developing roller and a transfer roller disposed around the photoconductor.
In this configuration, since the photosensitive member and the developing roller and the transfer roller constituting the image forming unit are operatively connected by a driving force transmission means including a gear and a toothed belt, the transmission of the driving force between them is smooth. In this case, the occurrence of jitter is avoided, so that a high-quality image can be basically formed.
(10) The plurality of rotation function members include a photoconductor in the image forming apparatus, and a developing roller, a transfer roller, a transport roller, and a fixing roller disposed around the photoconductor.
In this configuration, since the driving force is smoothly transmitted in all steps from image formation to fixing, occurrence of jitter in each step is avoided, and a high-quality image can be obtained.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a drive unevenness prevention mechanism according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Image forming apparatus)
FIG. 1 shows a configuration of a laser printer as an example of an image forming apparatus. In this case, a charger 3, a laser optical system 4, a developing device 5, a transfer roller 6, a cleaning device 7, and a half-moon-shaped feeding roller 11, a pair of conveying rollers 12, a pair of registration rollers 13, a pair of fixing rollers, 14, a paper discharge roller pair 15 are provided.
With such a configuration, the surface of the photosensitive drum 2 charged by the charger 3 is exposed and scanned by the laser beam output from the laser optical system 4 in response to a print command from the external connection device. An electrostatic latent image is formed on the surface, and the toner supplied by the developing roller 5a of the developing device 5 is attracted to the electrostatic latent image, whereby the electrostatic latent image is visualized.
Then, the transfer paper P fed out from the paper feed cassette 8 is fed into the space between the photosensitive drum 2 and the transfer roller 6 with the timing adjusted by the registration roller pair 13, so that the above-described visible image is transferred. The image is transferred to paper P. Next, the transfer paper P is conveyed to the fixing roller pair 14, where the visible image is fixed, and then discharged to the paper discharge tray 9, while the toner remaining on the surface of the photosensitive drum 2 is removed by the cleaning device 7. Removed.
[Drive unevenness prevention mechanism]
FIG. 2 shows the configuration of a drive unevenness prevention mechanism applied to the image forming apparatus. Reference numeral 31 denotes a drive source drive gear fixed to an output shaft of a drive source (not shown), and reference numeral 32 denotes a photosensitive drum fixed to the photosensitive drum 2. A body drive gear; 33, a developing roller drive gear fixed to the developing roller 5a; 34, a transfer roller drive gear fixed to the transfer roller 6; 35, a paper transport gear fixed to the paper transport roller 12; 14 is a fixing roller driving gear fixed to 14.
Reference numeral 41 denotes a toothed belt for operatively connecting the drive source drive gear 31 and the photoconductor drive gear 32; 42, a toothed belt for operatively connecting the photoconductor drive gear 32 to the developing roller drive gear 33; A toothed belt 44 for operatively connecting the body drive gear 32 and the transfer roller drive gear 34, and a toothed belt 44 for operatively connecting the developing roller drive gear 33 and the sheet conveying gear 35.
The feed roller 11 and the registration roller pair 13 shown in FIG. 1 are operatively connected to a sheet conveying gear 35 via a clutch, respectively, and the discharge roller pair 15 is connected via a connection gear (not shown). And is operatively connected to the fixing roller driving gear 36.
As described above, in the present embodiment, in the image forming process, the photosensitive drum 2, the developing roller 5a, the transfer roller 6, the sheet conveying roller 12 in the sheet conveying process, and the fixing roller 14 in the fixing process, that is, from image formation to fixing. As described above, a gear and a toothed belt system are employed for the driving force transmitting means of the rotary function member in the driving system in all the steps up to the step.
With such a configuration, each of the gears 31 to 36 can apply a load to approximately の of the total number of teeth thereof via the toothed belts 41 to 45, thereby forming a gear train. As compared with the case, the load application area is greatly increased, and the load is substantially equally distributed to each tooth. Therefore, the backlash is reduced, the rotational force from the drive source is smoothly transmitted, and the occurrence of jitter can be avoided.
In addition, since the load acting area is greatly increased, the load on each tooth is reduced as compared with the case where the gear train is formed, the strength of each tooth can be set lower, and the wear of the gear can be reduced. Less. Since the connection gear required in the case of the gear train is not required, the supporting structure can be simplified, and the weight and cost can be reduced.
In such a toothed belt system, the rotational force from the drive source can be transmitted more smoothly by basically considering the following points, and the generation of jitter can be avoided more effectively. (See FIG. 3). In FIG. 3, the toothed belts (41 to 45) are indicated by 40, and the gears (31 to 36) are indicated by 30.
(1) The height of the teeth 40a of the toothed belt 40 is set lower than the groove depth between the teeth 30a of the gear 30. (2) The width of the teeth 40a of the toothed belt 40 is (3) The teeth 40a of the toothed belt 40 are deformed by the load generated by the rotation of the drive source, and the gap between the teeth 30a of the gear 30 is set to be smaller than the groove width between the teeth 30a. The height of the teeth 40a of the toothed belt 40 is set to be lower than the depth of the grooves between the teeth 30a of the gear 30 and the height of the teeth 40a of the toothed belt 40 is set. By setting the width to be smaller than the groove width between the teeth 30 a of the gear 30, the toothed belt 40 can bite into the gear 30 so as to sink into the gear 30 when a load is applied. it can.
Specifically, as shown in FIG. 3B showing the meshing state on the driven side when a load is applied, the toothed belt 40 does not protrude from the teeth 30 a of the gear 30, and the teeth 40 a of the toothed belt 40 A state is formed in which the groove between the teeth 30a of the gear 30 is tightly fitted in the load acting direction such that the groove is filled.
More specifically, the upstream side wall surface 40b of the toothed belt 40 in the driving direction of the tooth 40a and the flat portion 40c between the tooth 40a and the tooth 40a are in close contact with the tooth 30a of the gear 30 without any gap. The load works. As a result, the backlash is significantly reduced, the driving force is transmitted smoothly, and the occurrence of jitter can be effectively avoided.
FIG. 4 shows a preferred embodiment of the toothed belt 40, in which two rows of toothed belts 401, 402 having teeth 40a,. The gears are integrated with a gear (not shown) having a two-stage gear train formed on the same shaft.
As described above, by using the toothed belt 40 having a plurality of tooth rows arranged with different phases from each other, the phase of the load application point can be dispersed. The occurrence of unevenness and load fluctuation can be made much smaller, and the occurrence of jitter can be more effectively prevented.
FIG. 5 shows data confirmed by experiments regarding the occurrence of load fluctuation. 2A shows the case where the toothed belt 40 shown in FIG. 4 is applied to FIG. 2, and FIG. 6B shows the case where the conventional gear train shown in FIG. 6 is formed. From the same data, it can be confirmed that when the gear train was formed, the load fluctuation occurred at a considerable frequency, but when the toothed belt 40 was used, the load fluctuation hardly occurred. Was.
In addition, the toothed belt 40 having a plurality of tooth rows arranged in different phases as described above is used in a meshing method of a single row of gears and a toothed belt, or a gear and a toothed belt of a plurality of tooth rows having the same phase. Since the phase at the load application point can be dispersed more than in the case of the meshing method, rotation unevenness and load fluctuation can be reduced, but the phase difference is not limited to 1/2. 1/3, 1/4,... 1 / n, and may be appropriately selected and set according to the layout of the device, restrictions on the configuration, driving conditions, and the like.
Incidentally, the present invention is not limited to the meshing method of the gear and the toothed belt, due to the configuration of the drive system and driving conditions, other design constraints, etc., the meshing method of the single-row gear and the toothed belt, It goes without saying that a meshing method of a gear having a plurality of teeth arranged in the same phase and a toothed belt may be selected. Further, the drive unevenness prevention mechanism of the present invention is not limited to an image forming apparatus, but includes devices having a rotation function member for which it is desired to prevent occurrence of rotation unevenness and load fluctuation, such as various types of AV equipment and recording. It goes without saying that the present invention can be applied to a reproducing apparatus and the like as appropriate.
【The invention's effect】
As is clear from the above description, the present invention has the following effects.
(1) Since the driving force transmission means composed of the gear and the toothed belt is used, a load can be applied to approximately half of the total number of teeth of the gear, so that the load application area is greatly increased, and The rush is reduced, and the rotational force from the drive source is smoothly transmitted, so that the occurrence of jitter can be avoided.
Further, since the load acting area is greatly increased, the load on the individual teeth is reduced as compared with the case where the gear train is formed. Therefore, the strength of the individual teeth can be set lower, and the wear of the gears is reduced. . Further, since the connection gear required in the case of the gear train is not required, the supporting structure can be simplified, and the weight and cost can be reduced.
(2) Since the height of the teeth of the toothed belt is set lower than the depth of the groove between the teeth of the gear, when a load (tension) is applied, the toothed belt may sink into the gear. , The backlash is significantly reduced, the driving force is transmitted smoothly, and the occurrence of jitter can be effectively avoided.
(3) Since the tooth width of the toothed belt is set smaller than the groove width between the teeth of the gear, when a load (tension) is applied, the toothed belt is tightly closed without floating from the gear. Driving and backlash are significantly reduced, the driving force is smoothly transmitted, and generation of jitter can be effectively avoided.
(4) Since the deformed state of the toothed belt is formed so as to fill the gap on the load acting side between the gear teeth, the backlash is significantly reduced, the torque is smoothly transmitted, and the jitter is reduced. Can be effectively avoided.
(5) Since a plurality of coaxially arranged gear trains are meshed with the toothed belt, the load application area is further increased, so that load fluctuation can be reduced and jitter can be reduced. It can be avoided more effectively.
(6) Since the phases of the plurality of gears meshing with the toothed belt are made different from each other, it is possible to reduce the phase compared with the meshing method of a single-row gear and a toothed belt or the meshing method of a plurality of gears having the same phase and a toothed belt. Since the phase of the load application point can be dispersed, the occurrence of rotation unevenness and load fluctuation can be further reduced, and the occurrence of jitter can be more effectively prevented.
(7) Since the teeth arranged in a plurality of rows along the circumferential direction of the toothed belt are meshed with the gear train, the load application area is further enlarged, and the occurrence of load fluctuation can be reduced. Thus, generation of jitter can be avoided more effectively.
(8) Since the phases of a plurality of rows of teeth of the toothed belt meshing with the gears are made different from each other, the meshing method of a single row of gears and the toothed belt and the meshing method of a plurality of gears and the toothed belt of the same phase are used. Since the phases of the load application points can be dispersed more than in the case, the occurrence of rotation unevenness and load fluctuation can be further reduced, and the occurrence of jitter can be more effectively prevented.
(9) Since at least the photosensitive member and the developing roller and the transfer roller constituting the image forming section are operatively connected by the driving force transmission means including the gears and the toothed belt, the transmission of the driving force between them is smooth. In this case, the occurrence of jitter is avoided, so that a high-quality image can be basically formed.
(10) Since the plurality of rotating functional members are composed of the photoreceptor in the image forming apparatus and the developing roller, the transfer roller, the transport roller, and the fixing roller disposed around the photoreceptor, all the rotating functional members are used in all processes from image formation to fixing. Since the driving force is smoothly transmitted, generation of jitter in each step is avoided, and a high-quality image can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration explanatory diagram of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a configuration of the drive system.
FIG. 3 is an explanatory view showing an engaged state between the gear and the toothed belt.
FIG. 4 is an explanatory view of a toothed belt having a plurality of tooth rows having different phases.
FIG. 5 shows experimental data comparing the occurrence of the load fluctuation with a conventional one.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a configuration of a conventional gear train.
[Explanation of symbols]
1-Image forming apparatus 2-Rotating function member (photoreceptor)
5a-Rotating function member (developing roller)
6-Rotation function member (transfer roller)
12-Rotation function member (transport roller)
14-Rotating function member (fixing roller)
30 (31-36) -gear 40 (41-45) -toothed belt 30a-teeth 40a-teeth 30 (31-36), 40 (41-45) -driving force transmitting means
