JP2007232968A - 像担持体等の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置における像担持体の駆動に適した駆動装置であって、駆動ムラをなくし、しかも、当該像担持体の駆動トルクを低減させること。
【解決手段】像担持体２の設定速度にほぼ等しい速度で当該像担持体を回転駆動する第一の駆動系Ｘと、前記第一の駆動系の駆動速度よりも高速で像担持体を駆動する第二の駆動系Ｙとを設け、前記第一の駆動系には、トラクション機構による伝達装置２０を設けるとともに、前記第二の駆動系は、摩擦力を介して像担持体を駆動する構成とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機等の画像形成装置において、像担持体である感光体ドラム等を駆動するために使用するに適した駆動装置に関するものである。

電子写真方式による複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、像担持体である感光体ドラム上に形成されたトナー画像を転写材（被記録体）である記録紙に転写し、これに熱と圧力を加えて記録紙に定着している。

この種の画像形成装置や印刷装置等では、潜像画像を形成する感光体ドラムや、当該感光体ドラム上の画像を転写する中間転写ベルト、感光体ドラムに用紙を接触させながら搬送して画像を転写する転写搬送ベルト等の像担持体が設けられている。これら像担持体は、高画像品質を得るため、速度にムラが生じないように駆動する必要がある。このため、従来の装置では、回転ムラの原因となる駆動変動を低減させる手段として、駆動系を分離したり、ギヤの噛み合いで発生するムラをなくすために摩擦力で伝動するトラクション機構を用いた駆動系が採用されている。この種の駆動装置の例をあげれば、下記特許文献１、２に開示されているものがある。
特開平０９−１４６３２５号公報 特開２００２−１１５７５１号公報

一方、トラクション機構は、摩擦力を利用するものであるから、伝動トルクに限界があり、像担持体の回転ムラをなくすためにトラクション機構による減速装置を備えたモータを採用すると、トルクが不足するという問題点がある。また、遊星ギヤ式の減速装置で、コストダウンのために遊星コロにゴム等の弾性部材を使用して高トルクを得ようとすると、停止した際にコロに癖がつき、回転ムラの原因となるという問題点がある。

このような問題点は、像担持体の駆動系のトルクを低減させるとともに、トラクション機構を伝動経路に介装することにより、一挙に解消されるが、従来、この種の駆動装置において、トラクション機構の駆動トルクを低減することを考慮したものはなかった。

そこで、本発明は、画像形成装置の像担持体の駆動に適した駆動装置であって、トラクション機構を採用しながら、当該トラクション機構の駆動トルクを低減させることにより、駆動ムラをなくし、コストダウンも図れる装置を提供することを目的としている。

本発明は、上記課題を解決するため、次のような構成を採用した。すなわち、第１の本発明の駆動装置は、画像形成装置の像担持体を駆動する駆動装置であって、トラクション減速機構を備え、像担持体の回転速度と実質上等しい速度の駆動力を当該像担持体に伝達する第一の駆動系と、前記第一の駆動系の駆動速度よりも高速の駆動力を前記像担持体に伝達する第二の駆動系とを設け、これら第一と第二の駆動系の協働により前記像担持体を駆動するように構成したことを特徴としている。

また、第２の本発明は、上記第１の本発明の駆動装置において、前記第一の駆動系と第二の駆動系は、別々の駆動源によって駆動するように構成されていることを特徴としている。

さらに、第３の本発明は、上記第１の本発明の駆動装置において、前記第一の駆動系と前記第二の駆動系は、共通の駆動源によって駆動するように構成されていることを特徴としている。

さらに、第４の本発明は、上記第３の本発明の駆動装置において、前記像担持体は、前記第一の駆動系を介して前記駆動源から駆動力を得るとともに、前記第二の駆動系を介して前記駆動源から駆動力を得るように構成されていることを特徴としている。

第５の本発明は、上記第１乃至４のいずれかの本発明の駆動装置において、前記第二の駆動系が、ギヤ列を介して前記像担持体へと駆動力を伝達するように構成されたものである。

第６の本発明は、上記第１乃至４のいずれかの本発明の駆動装置において、前記第二の駆動系が、前記像担持体の外周面に接触して回転する摺擦ローラを介して前記像担持体を駆動するように構成されているものである。

また、第７の本発明は、上記第１乃至４のいずれかの本発明の駆動装置において、前記第二の駆動系が、ギヤ列とトルクリミッタを介して第一の駆動系の出力軸に伝動するように構成されているものである。

本願発明によれば、トラクション機構を採用しながら、当該トラクション機構の駆動トルクを低減させることにより、駆動ムラをなくし、コストダウンも図れる画像形成装置の像担持体の駆動に適した駆動装置を実現することができる。

以下、本発明に係る駆動装置を備えた画像形成装置の実施形態について具体的に説明する。図１は画像形成装置の一例としての複写機の構成を例示するものである。この画像形成装置１は、像担持体である感光体ドラム２を備え、その下側に記録紙（転写材）Ｓを搬送する転写ベルト３が設けられている。感光体ドラム２は、金属ドラムの表面に感光体の層を被覆したもので、例えばａ−Ｓｉ感光体を使用した直径８０ｍｍのドラムであり、図の矢印Ａ方向に回転する。

感光体ドラム２の外周部には、当該感光体ドラム２の表面を一様に帯電させる主帯電器４と、感光用のレーザ光を照射するレーザ照射装置５と、現像装置７とが回転方向に沿って順に配置されている。なお、感光体ドラム２と転写ベルト３で搬送される記録紙Ｓとが接する位置（転写部）Ｔよりも感光体ドラム２の回転方向下流側には、感光体ドラム２用の除電器１０が設けられている。

レーザ照射装置５は、図示を省略したレーザ発光部と、ミラー、レンズ等の光学装置を備え、図１では図示を省略したＣＣＤカメラからの画像信号に応じて感光体ドラム２の表面にレーザ光を照射し、当該感光体ドラム表面上に静電潜像を形成するものである。

現像装置７は、感光体ドラム２表面に形成されている潜像にトナーを付着させてトナー像とするためのもので、トナー容器内のトナーを適量づつ感光体ドラム表面に供給し、このトナーを感光体ドラム２表面の帯電している部分にのみ付着させる。

転写ベルト３は、駆動ローラ１２と従動ローラ１３との間に張架された無端ベルトであり、抵抗制御されたＮＢＲの基材を備え、表面の記録紙吸着性を向上させるとともに、表面のトナー離型性を確保するために、高抵抗のウレタンバインダに分散されたＰＴＦＥのコーティングが施されている。

上記駆動ローラ１２と従動ローラ１３とは、回転軸が互いに平行に支持されるとともに、感光体ドラム２の軸とも平行に設けられている。駆動ローラ１２を回転駆動すると、転写ベルト３が所定速度で所定方向（図の矢印Ｂ方向）に循環走行する。感光体ドラム２の回転速度（周速Ｖ２）と駆動ローラ１２の回転速度（周速Ｖ１２）、及び転写ベルト３の移動速度（Ｖ３）と当該転写ベルト３上に吸着保持されている転写材Ｓの移動速度（Ｖｓ）は、全て等しくなるように設計されている（Ｖ２＝Ｖ１２＝Ｖ３＝Ｖｓ）。なお、これら駆動ローラ１２と従動ローラ１３の他にも、転写ベルト３に付着する余計なトナーを除去するためのベルトクリーナが駆動ローラ１２よりもベルト移動方向下流側に設けられている。また、転写ベルト３の転写部Ｔよりも移動方向上流側には、当該ベルトに帯電させて記録紙Ｓを静電吸着させるためのベルト帯電器が設けられ、転写位置よりも下流側の、駆動ローラ１２の直前部には、転写ベルトの帯電を除去するための除電器が設けられている。

前記転写ベルト３を挟んで感光体ドラム２と対向する位置には、バイアス印加用転写ローラ１５が設けられている。この転写ローラは、感光体ドラム２表面のトナーと逆極性の電荷を転写ベルト３に与え、この電荷によって感光体ドラム２上のトナー像を転写ベルト３表面の記録紙Ｓに転写させるためのもので、高圧電源１６から高電圧が印加されるとともに、バネ１７で転写ベルト３裏面に押し付けられるようになっている。

この画像形成装置１には、感光体ドラム２を駆動するために第一の駆動系Ｘと、第二の駆動系Ｙの二つの駆動系が設けられている。図２は、これら駆動系を表すもので、図２に示すように、それぞれの駆動系を駆動するための動力源として、第一の駆動モータ１８と第二の駆動モータ１９が設けられている。第一の駆動系Ｘを駆動するための上記第一の駆動モータ１８は、トラクションモータとして構成されており、摩擦力を利用して伝動するトラクション機構の減速装置２０を経由して出力軸２２から出力され、カップリング２３を介して感光体ドラム２を回転駆動するようになっている。トラクション機構の減速装置２０は、遊星ギヤ式の減速装置であり、駆動モータ１８の回転軸が太陽ギヤとなっている。遊星ギヤは、その外周部に設けられたコロの摩擦力により回転動力を減速して出力軸２２に伝達する。尚、本実施の形態では、第一の駆動モータ１８は第一の駆動系Ｘに含まれていないものとする。

一方、第二の駆動系Ｙは、動力源とする第二の駆動モータ１９の出力軸である駆動軸２５から駆動ギヤ２６、中間ギヤ２７、２８のギヤ列を経由し、カップリング２９を介して摺擦ローラ３０を回転駆動するようになっている。摺擦ローラ３０は、感光体ドラム２と同じ長さを有し、感光体ドラム２の外周部に加圧接触して回転するようになっている。この摺擦ローラ３０は、感光体ドラム２の表面に残留するトナー等を除去するクリーナを兼ねている。図１に示すように、摺擦ローラ３０に隣接して、当該摺擦ローラ３０で除去されたトナーを外部に排出するスクリュー３２が設けられている。図中の３４は、感光体ドラム２の表面からトナー等の異物を掻き落とすブレードである。尚、本実施の形態では、第二の駆動モータ１９は第二の駆動系Ｙに含まれていないものとする。

第一の駆動系Ｘは、感光体ドラム２を設定速度（プロセス速度）で駆動するが、第二の駆動系Ｙの上記摺擦ローラ３０は、感光体ドラム２の回転速度（周速）よりも若干早い速度（周速）で回転するように設計されている。摺擦ローラ３０の感光体ドラム２に対する周速比は、１．１５〜１．２５程度とするのが好ましく、実験結果では１．２とするのが最も効果的であった。この周速比を大きくし過ぎると、スリップが大きくなって駆動系に無理な力が作用するとともに、早期摩耗等の問題が生じるので好ましくない。また、周速比を小さくすると、十分な摺擦効果が得られなくなる。

この駆動装置では、像担持体である感光体ドラム２が、第一の駆動系Ｘと第二の駆動系Ｙの協働によって回転駆動される。第一の駆動系Ｘでは、第一の駆動モータ１８の回転力が、トラクション式の減速装置２０で減速されて感光体ドラム２を駆動する。また、第二の駆動系Ｙでは、第二の駆動モータ１９の回転力がギヤ列を経由して摺擦ローラ３０に伝達され、感光体ドラム２の外周面に押圧接触している当該摺擦ローラ３０の摩擦力によって感光体ドラム２に回転力が伝達される。

この場合、摺擦ローラ３０の回転速度が感光体ドラム２の回転速度よりも若干速いので、両者の間に僅かのスリップが生じながら感光体ドラム２を回転駆動するとともに、感光体ドラム２の外周面に付着するトナー等を除去する。このように、本来の駆動系である第一の駆動系Ｘの他に、別途第二の駆動系Ｙを設け、感光体ドラム２を補助的に回転駆動するので、第一の駆動系Ｘにおけるトラクション減速装置２０のトルクを小さくすることができるのである。

又、第二の駆動系Ｙは、トラクション減速機構を使用せず、ギヤ列を用いて第二の駆動モータ１９による回転速度を減速しているため、第二の駆動モータ１９として大型のトラクションモータを使用する必要がなく、コスト的に有利である。

つぎに、図３は、図２と若干異なる実施形態を表すもので、この実施形態では、第二の駆動系Ｙに動力源としての駆動モータ１９を設けず、第一の駆動系Ｘの駆動モータ１８の回転動力を分岐して第二の駆動系Ｙへ伝達するようになっている。すなわち、第一の駆動モータ１８の回転軸にプーリ４０が設けられ、このプーリ４０から第二の駆動系Ｙの駆動軸２５に取り付けたプーリ４１にベルト４２を介して伝動伝達される。他の部分は上記実施形態と同じであり、同じ部分には同じ記号を付している。この実施形態では、別個の駆動モータを必要としないので、経済的である。

図４は、さらに異なる実施形態を表すもので、第二の駆動モータ１９の回転動力が、ギヤ２６、２７、４５、４６、４７の噛合を経由して、第一の駆動系Ｘの出力軸２２に伝達される。この実施形態では、ギヤ列の最後のギヤ４７がトルクリミッタ５０の駆動側に取り付けられている。トルクリミッタ５０の従動側は前記第一の駆動系Ｘの出力軸２２に取り付けられていて、第二の駆動系Ｙの駆動力がこのトルクリミッタ５０を介して摩擦により伝達されるようになっている。第二の駆動系Ｙはギヤ列で伝動するが、摩擦式のトルクリミッタ５０が介装されているので、感光体ドラム２には円滑で安定した駆動力が伝達される。

なお、図４の実施形態でも摺擦ローラ３０が設けられているが、この摺擦ローラは、本来のクリーナとしての機能を発揮できればよいので、感光体ドラム２の周速よりも速い周速度で回転させる必要はなく、例えば感光体ドラム２の周速の０．８倍程度の速度で回転させてもよい。場合によっては、この摺擦ローラ３０を省略することも可能である。また、モータ１９を備えず、図３に示したプーリ４１及びベルト４２を備え、第一の駆動系Ｘの駆動モータ１８の回転動力を分岐して第二の駆動系Ｙへ伝達するような構成であってもよい。

つぎに、上記画像形成装置１の動作について説明する。この画像形成装置１は、感光体ドラム２の周速と転写ベルト３の移動速度が同じになるように同期させて駆動しつつ、主帯電器４で感光体ドラム２の表面に均一に帯電させる。そして、レーザ照射装置５により、所定の画像に対応するようにＯＮ−ＯＦＦするレーザ光で感光体ドラム表面を走査し、画像信号に対応した帯電状態の潜像を感光体ドラム表面に形成する。

潜像を形成した部分は、感光体ドラム２の回転とともに現像装置７の位置に達し、そこでトナーが全面に供給されるが、このトナーは、帯電している部分では感光体ドラム表面に静電付着し、帯電していない部分では付着しない。

一方、転写材である記録紙Ｓは、上記動作と同期するように転写ベルト３上に供給される。この記録紙Ｓは、トナー像がその上にうまく転写されるように、ベルト帯電器によって帯電された転写ベルト３に静電吸着された状態で、感光体ドラム２の回転と同期させて送り込まれる。感光体ドラム２と転写ベルト３に挟まれる転写部Ｔでは、当該記録紙Ｓの所定場所にトナー像が転写される。この転写部Ｔでは、上記バイアス印加用転写ローラ１５によって逆極性の電荷が付与されるので、感光体ドラム２上のトナー像は、当該感光体ドラム２の表面から記録紙Ｓ表面に転写されるのである。

画像が転写された記録紙Ｓは、そのまま転写ベルト３により矢印Ｂ方向に送られるが、駆動ローラ１２の手前で除電器によって転写ベルト３が除電されので、記録紙Ｓは転写ベルト３に吸着されなくなり、該転写ベルト３が下向きに移動方向を変える分離位置で該転写ベルト３から分離するのである。転写ベルト３から分離した記録紙Ｓは、図示を省略した定着装置に送られ、加熱と加圧によって画像が記録紙に定着される。

この画像形成装置の像担持体である感光体ドラム２を駆動する駆動装置は、本来の駆動系である第一の駆動系Ｘの他に、補助的に感光体ドラム２を駆動する第二の駆動系Ｙが設けられているので、第一の駆動系Ｘのトラクション減速装置２０のトルクを小さくすることができる。このため、当該減速機構の遊星コロとして金属ではなく、安価なゴム等の材料を使用することができるので、コストを抑えることができる。また、摩擦力によって動力を伝達するので、均一な伝動を行うことができ、感光体ドラム２の回転ムラを極力抑えることができる結果、高品質の画像が得られる。

図２に示す装置を用いて、感光ドラムのトルクを測定した。摺擦ローラ３０の周速比は１．２で、トルクは０．１９６Ｎ・ｍ（２kｇｆ・ｃｍ）であった。また、トラクションモータの使用トルク（Ｍａｘ）は、０．４２１Ｎ・ｍ（４．３ｋｇｆ・ｃｍ）であった。ただし、トラクション減速装置２０内部のコロは金属製のコロを使用した。なお、摺擦ローラ３０の周速比が０．８の場合には、トルクは０．２９４Ｎ・ｍ（３ｋｇｆ・ｃｍ）であった。

第二の駆動系Ｙを設けてトラクションモータのトルクを低減させた様子は、図５に示すとおりであった。図５における破線で示すグラフが従来のトルクを表し、実線のグラフが本発明によるトルクを表す。すなわち、本発明によれば、従来のトルクから図のＡで示す分だけトルクを低減させることができ、全体のトルクがＢの範囲内に納まった。

更に、図４に示すトルクリミッタ５０を介して駆動力を伝達することにより図のＤで示す分だけトルクを低減させることができ、全体のトルクがＣの範囲内に納まった。

また、図６は、図２の構成において、摺擦ローラ３０の速度比と、当該摺擦ローラ３０の摩耗量及び感光体ドラム２の駆動トルクの関係を表す。同図からわかるように、感光体ドラム２のトルクを低減させるためには、速度比を１．１以上とする必要があるが、摺擦ローラ３０の摩耗量を考慮すると、速度比を１．３以下にするのが好ましいと考えられる。

尚、本発明の実質上等しい速度とは、社会通念上等しいと考えられる速度のことである。

本発明に係る駆動装置は、電子写真方式による複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置用の像担持体の駆動装置として効果的に利用することができる。

画像形成装置の概略を模式的に表す正面図である。 駆動装置の構成を模式的に表す平面図である。 異なる実施形態を表す平面図である。 さらに異なる実施形態を表す平面図である。 感光体ドラムの駆動トルクを表すグラフを示す図である。 速度比と、摺擦ローラの摩耗量及び感光体ドラムの駆動トラクションとの関係を表すグラフを示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 感光体ドラム（像担持体）
３ 転写ベルト
４ 主帯電器
５ レーザ照射装置
７ 現像装置
１２ 駆動ローラ
１３ 従動ローラ
１５ バイアス印加用転写ローラ
１８ 第一の駆動モータ
１９ 第二の駆動モータ
２０ トラクション減速装置
２２ 出力軸
２５ 駆動軸
３０ 摺擦ローラ
４０ プーリ
４１ ベルト
４２ プーリ
５０ トルクリミッタ
Ｘ 第一の駆動系
Ｙ 第二の駆動系

Claims (7)

1. 画像形成装置の像担持体を回転駆動する駆動装置であって、トラクション減速機構を備え、像担持体の設定速度と実質上等しい速度の駆動力を当該像担持体に伝達する第一の駆動系と、前記第一の駆動系の駆動速度よりも高速の駆動力を前記像担持体に伝達する第二の駆動系とを設け、これら第一と第二の駆動系の協働により前記像担持体を駆動するように構成したことを特徴とする像担持体の駆動装置。
2. 前記第一の駆動系と前記第二の駆動系は、別々の駆動源によって駆動するように構成されている請求項１に記載の像担持体の駆動装置。
3. 前記第一の駆動系と前記第二の駆動系は、共通の駆動源によって駆動するように構成されている請求項１に記載の像担持体の駆動装置。
4. 前記像担持体は、前記第一の駆動系を介して前記駆動源から駆動力を得るとともに、前記第二の駆動系を介して前記駆動源から駆動力を得る、請求項３記載の像担持体の駆動装置。
5. 前記第二の駆動系は、ギヤ列を介して前記像担持体へと駆動力を伝達する請求項１乃至４のいずれかに記載の像担持体の駆動装置。
6. 前記第二の駆動系は、前記像担持体の外周面に接触して回転する摺擦ローラを備え、前記摺擦ローラを介して前記像担持体を駆動する請求項１乃至４のいずれかに記載の像担持体の駆動装置。
7. 前記第二の駆動系は、ギヤ列とトルクリミッタを介して前記第一の駆動系の出力軸に伝動する請求項１乃至４のいずれかに記載の像担持体の駆動装置。

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