JP2000172125A - 感光体ドラム駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成装置などの装置本体から挿脱可能な
プロセスユニットにおいて、感光体ドラムの回転精度を
向上させるとともに、構成を簡素化し、装置コストを抑
える。 【解決手段】 挿脱可能なプロセスユニットに感光体ド
ラム３および感光体ドラム３のギア３ａを備えるととも
に、この感光体ドラム３のギア３ａとモータ出力軸８ａ
のギア８ｂとの間に、感光体ドラム３のギア３ａに噛み
合う出力側ギア部９ｂとモータ出力軸８ａのギア８ｂに
噛み合う入力側ギア部９ａとを一体に設けた単一の減速
ギア９を配置し、この減速ギア９のみを介してモータ出
力軸８ａの回転を感光体ドラム３へ伝達する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、モータの出力軸
の回転をギアによる減速伝達機構にて減速して感光体ド
ラムに伝達する感光体ドラム駆動装置に関し、複写機や
プリンタやファクシミリやそれらの複合機などの画像形
成装置等に使用されるものである。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置の印字画像の画質の中で画
像劣化の要因としては、感光体ドラムの回転ムラによる
印字画像のズレが大きな要因である。その原因には、モ
ータの回転ムラ、モータから感光体ドラムへの駆動ギア
列の噛み合いや回転ムラ、モータから他ユニットへの駆
動ギア列の噛み合いや回転ムラによるものがある。

【０００３】特に、前記他ユニットへの駆動ギア列の噛
み合いや回転ムラについては、感光体ドラムが感光体ド
ラムのギアと同一のプロセスユニット内に装備され、前
記プロセスユニットが装置本体から自由に挿脱が可能と
なる構成のものにおいて、顕著に現れる。即ち、感光体
を備えたプロセスユニットは、このユニットフレームの
被支持部が装置本体の支持部に支持されることによって
位置決めされるので、感光体ドラムのギアと装置本体の
駆動ギア列との正確なギアピッチが確保しずらいことに
起因するものである。

【０００４】そこで、特開平８−３２８４４９号公報に
は、モータの出力軸と感光体ドラムとの間の回転精度の
向上を意図し、装置本体側のモータ出力軸のギアに噛み
合う減速ギアと、感光体ドラムの端面とに、ねじれ突起
とねじれ穴をそれぞれ有するカップリングを設け、両方
のカップリングを移動手段により感光体ドラムの長手方
向に相対移動させて、両者のねじれ突起とねじれ穴とを
嵌合させることにより、ねじれ突起がねじれ穴へ引き込
まれる状態で、モータ出力軸の回転が感光体ドラムに減
速して伝達されるようにした感光体ドラム駆動装置が開
示されている。

【０００５】図１０はその中の一例で、５１は感光体ド
ラム、５２は感光体ドラム５１の端面に設けられた感光
体ドラム側カップリング、５２ａは該カップリング５２
に形成されたねじれ穴、５４はモータ５５の出力軸のギ
ア、５６は該ギア５４と噛み合う減速ギア、５７は該減
速ギア５６に突設された装置本体側カップリング、５７
ａはカップリング５７の先端に突出形成されたねじれ突
起である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構
造では、感光体ドラム側カップリング５２と装置本体側
カップリング５７とに、ねじれ穴５２ａとねじれ突起５
７ａをそれぞれ形成しなければならず、また両側のカッ
プリングを感光体ドラム５１の長手方向に相対移動させ
て接離を行う移動手段が必要であり、構成が複雑とな
り、またコストアップになってしまう。

【０００７】そこで、この発明の第１の目的は、画像形
成装置などの装置本体から挿脱可能なプロセスユニット
において、感光体ドラムの回転精度を向上させるととも
に、構成を簡素化し、装置コストを抑えることにある。

【０００８】従来の一般の感光体ドラム駆動装置におけ
る別の問題として、特に、モータ初段の噛み合いは２０
０Ｈｚ近辺の周波数成分のもので、駆動系騒音の主要因
となることが多い。また、レーザ書き込み系ユニットを
振動させ、画像劣化を引き起こす原因にもなりやすい。

【０００９】そこで、この発明の第２の目的は、モータ
出力軸のギアと減速ギアとの噛み合いに起因する駆動ム
ラを低減し、感光体ドラムの回転精度を向上させるとと
もに、騒音発生を低減してレーザ書き込み系ユニットの
振動を抑えることにある。

【００１０】また、プロセスユニットの感光体ドラムの
ギアと装置本体からのギアの連結部は、ギアの中心間距
離を出しにくく、減速ギアの噛み合いや回転ムラが、画
像劣化を引き起こす原因にもなりやすい。

【００１１】そこで、この発明の第３の目的は、感光体
ドラムのギアと減速ギアとの噛み合いに起因する駆動ム
ラを低減し、感光体ドラムの回転精度を向上させること
にある。

【００１２】また、感光体ドラムを装置本体側と連結す
る減速ギアは、プロセスユニットと装置本体との間を連
結することになるため、軸方向に長くなりやすく、その
両端近くに力が作用する。また、軸の両端支持部の剛性
確保に工夫を要する。

【００１３】そこで、この発明の第４の目的は、減速ギ
アに作用する力で軸に関わる力を抑え、軸の負荷トルク
の摩擦損失を低減させ、ギアおよび軸の耐久性を向上さ
せるとともに、軸の両端支持部に作用する力も軽減させ
ることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
第１の目的を達成するために、挿脱可能なプロセスユニ
ットに感光体ドラムおよび感光体ドラムのギアを備える
とともに、この感光体ドラムのギアとモータ出力軸のギ
アとの間に、前記感光体ドラムのギアに噛み合う出力側
ギア部とモータ出力軸のギアに噛み合う入力側ギア部と
を一体に設けた単一の減速ギアを配置し、この減速ギア
のみを介して前記モータ出力軸の回転を前記感光体ドラ
ムへ伝達することを特徴とする。

【００１５】請求項２の発明は、第２の目的を達成する
ために、感光体ドラムのギアとモータ出力軸のギアとの
間に、前記感光体ドラムのギアに噛み合う出力側ギア部
と前記モータ出力軸のギアに噛み合う入力側ギア部とを
一体に設けた単一の減速ギアを配置し、前記モータ出力
軸のギアと前記減速ギアとの全噛み合い率を４以上と
し、前記減速ギアのみを介して前記モータ出力軸の回転
を前記感光体ドラムへ伝達することを特徴とする。

【００１６】請求項３の発明は、第３の目的を達成する
ために、感光体ドラムのギアとモータ出力軸のギアとの
間に、前記感光体ドラムのギアに噛み合う出力側ギア部
と前記モータ出力軸のギアに噛み合う入力側ギア部とを
一体に設けた単一の減速ギアを配置し、前記感光体ドラ
ムのギアと前記減速ギアとの全噛み合い率を３以上と
し、前記減速ギアのみを介して前記モータ出力軸の回転
を前記感光体ドラムへ伝達することを特徴とする。

【００１７】請求項４の発明は、第４の目的を達成する
ために、請求項１、２または３に記載の発明において、
感光体ドラムのギアの中心を、モータの出力軸のギアの
中心と減速ギアの中心とを結ぶ線を基準として、この基
準よりも減速ギアの回転方向に１２０°＋α１＋α２
（ただし、α１は減速ギアの入力側ギア部の圧力角、α
２は減速ギアの出力側ギア部の圧力角）で規定されてい
る角度と、この基準よりも減速ギアの回転方向とは逆方
向に１２０°−α１−α２で規定されている角度との双
方の範囲内に収まるように配置することを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の形態を図
面にしたがって詳細に説明する。

【００１９】図１に、この発明による感光体ドラム駆動
装置を適用する画像形成装置の概要構成の一例を示す。
装置本体１内に、プロセスユニット２が着脱自在にセッ
トされ、このプロセスユニット２の内部には、感光体ド
ラム３が設置されている。

【００２０】このプロセスユニット２は、装置本体１に
対してこのプロセスユニット２のユニットフレームに備
え付けられた支持ピンと、装置本体１に設けられた受け
穴との嵌合および装置本体１に設けてこのプロセスユニ
ットの挿脱をガイドするガイドレールによって支持され
ている。

【００２１】また、装置本体１内には、レーザ書き込み
系ユニット４や、転写紙を給紙搬送する給紙ユニット５
や、感光体ドラム３上のトナー像を転写紙に転写させる
転写ローラ６や、トナーを転写紙に定着させる定着ユニ
ット７等が設けられている。

【００２２】図２に示すように、感光体ドラム３の一端
にはギア３ａが設けられている。図３に、該ギア３ａを
含んで構成される、この発明の感光体ドラム駆動装置の
一例を示す。

【００２３】図３において、装置本体１のフレーム１０
に取り付けられたモータ８の出力軸８ａ自体にギア８ｂ
が形成されている。フレーム１０には、単一の減速ギア
９が回転自在に軸支されている。この減速ギア９は、大
径の入力側ギア部９ａと小径の出力側ギア部９ｂとを同
軸として一体的に設けたもので、入力側ギア部９ａは、
モータ８の出力軸８ａのギア８ｂと噛み合い、出力側ギ
ア部９ｂは、感光体ドラム３のギア３ａと噛み合ってい
る。

【００２４】モータ８の出力軸８ａのギア８ｂと減速ギ
ア９の入力側ギア部９ａとは、図４に示すようにハズバ
ギアで構成され、これらの歯数、圧力角、転位係数によ
り決まる正面噛み合い率と、歯幅、モジュール、ねじれ
角により決まる重なり噛み合い率との合計である、全噛
み合い率を４以上としている。

【００２５】つぎに、この発明者が、モータ８の出力軸
８ａのギア８ｂと減速ギア９の入力側ギア部９ａについ
て考察を行い、画像形成装置を稼動したときの騒音レベ
ルを調査した結果を図５に示す。なお、この図５に示す
グラフにおいて、横軸には音の周波数、縦軸には音のレ
ベルを示す。

【００２６】この結果から、２４４Ｈｚの振動数の音の
レベルが、他の周波数のレベルに比較して突出している
ことが確認された。そこで、この発明者は、この音源を
調査すべく、画像形成装置の駆動系（例えば定着駆動
系、給紙駆動系など）を一つずつ取り除きながら、その
ときの騒音レベルを調べてみたところ、主に、感光体ド
ラム３の初段、つまり、モータ８の出力軸８ａから減速
ギア９までのところで、その騒音が発生していることを
突き止めた。すなわち、図５中の２４４Ｈｚのピーク
が、モータ８の出力軸８ａのギア８ｂと減速ギア９の入
力側ギア部９ａとの噛み合い振動による騒音の周波数で
あることが判明したのである。

【００２７】そこで、このギアに対して、ハスバギアを
採用し、全噛み合い率（歯数、圧力角、転移係数により
決まる正面噛み合い率と歯幅、モジュール、ねじれ角に
より決まる重なり噛み合い率の和）を計測したところ、
「４」の値を探ることで、６０ｄＢとなり、前後の振動
数のレベルと遜色ないことが確認された。なお、噛み合
い率をさらに上げることにより、この振動数のレベルが
徐々に低下することになるが、全噛み合い率が「６」の
値を超えるあたりからはほぼ一定のレベルを維持し、こ
れ以上の噛み合い率を有するギアは成形が困難になる。

【００２８】このように、モータ８の出力軸８ａのギア
８ｂと、減速ギア９の入力側ギア部９ａの全噛み合い率
を「４」以上とすることにより、そのピーク周波数２４
４Ｈｚを低減させることができる。その結果、装置全体
の騒音を低減させることができるようになり、同時に、
減速ギア９の回転も安定することにより、感光体ドラム
３の回転むらも低減させることができる。

【００２９】また、この発明者により、感光体の回転む
らについては、感光体ドラム３が一定速度で回転してい
ないことにより発生するとの知見が得られていたが、感
光体ドラム３の回転むらをさらに低減させるために、周
波数解析を行った。このときの結果を図７に示す。な
お、この図７において、横軸には回転速度むらの周波数
成分、縦軸には感光体ドラム３の変位を示す。

【００３０】この結果から、周波数が３０．３Ｈｚのと
ころで感光体ドラム３の変位が著しく上昇することが確
認された。そこで、この発明者は、感光体ドラム３の駆
動系に着目し、噛み合い周波数（歯数×回転速度／６
０）が３０．３Ｈｚ近辺になるギアを調べたところ、感
光体ドラム３連結部の噛み合い周波数がほぼ一致してい
ることが発見された。ここで、この感光体ドラム３連結
部の全噛み合い率を上げてみたところ、「３」の値か
ら、変位量が約５０％低減され、周辺の回転周波数の変
位と遜色ない程度に低減させることができた。

【００３１】これにより、図７中の３０．３Ｈｚのピー
クが、感光体ドラム３のギア３ａと減速ギア９の出力側
ギア部９ｂとの噛み合いによる感光体ドラム３の回転ム
ラの周波数であることが判明したが、全噛み合い率を
「３」以上とすることでそのピークを低減できることが
判った。

【００３２】この全噛み合い率も「５」に至るまでは徐
々に感光体ドラムの変位量が低減されるが、「６」の値
を超えるあたりからほぼ一定の変位量を示すようにな
り、同時にギアの成形も著しく困難になる。

【００３３】また、この実施例では、感光体ドラム３の
ギア３ａと減速ギア９の出力側ギア部９ｂも、図６に示
すようにハズバギアで構成され、これらの歯数、圧力
角、転位係数により決まる正面噛み合い率と、歯幅、モ
ジュール、ねじれ角により決まる重なり噛み合い率との
合計である、全噛み合い率を「３」以上としている。

【００３４】さらに、図８において、感光体ドラム３の
ギア３ａの中心３ｂの配置位置として、モータ８の出力
軸８ａのギア８ｂの中心８ｃと減速ギア９の中心９ｃと
を結ぶ線（８ｃ−９ｃ）を基準として、この基準よりも
減速ギア９の回転方向に１２０°＋α１＋α２で規定さ
れている角度と、この基準よりも減速ギア９の回転方向
とは逆方向に１２０°−α１−α２で規定されている角
度との双方の範囲内に収まるように配置することによ
り、減速ギア９に作用する２つの力Ｆ１とＦ２とが相殺
される。なお、ここで、α１は入力側ギア部９ａの圧力
角、α２は出力側ギア部９ｂの圧力角，Ｆ１はモータ８
の出力軸８ａのギア８ｂが減速ギア９に作用する力、Ｆ
２は感光体ドラム３のギア３ａが減速ギア９に作用する
力である。

【００３５】特に、図９に示すように、感光体ドラム３
のギア３ａの中心３ｂと減速ギア９の中心９ｃとを結ぶ
線（３ｂ−９ｃ）と、モータ８の出力軸８ａのギア８ｂ
の中心８ｃと減速ギア９の中心９ｃとを結ぶ線（８ｃ−
９ｃ）とのなす角度θが、減速ギア９に入力側から作用
する力（Ｆ２）の方向に（２・α）度の位置関係にある
と、減速ギア９に作用する２つの力Ｆ１とＦ２とは完全
に相殺される。

【００３６】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、単一の減
速ギアのみを介してモータ出力軸の回転を感光体ドラム
へ伝達するので、モータ出力軸から感光体ドラムへの回
転伝達系を単独で最短化させ、他ユニットへの駆動ギア
列の噛み合いや回転ムラの感光体ドラムへの伝播を低減
し、感光体ドラムの回転精度を向上させるとともに、構
成を簡素化し、装置コストを抑えることができる。

【００３７】請求項２に係る発明によれば、モータ出力
軸のギアと減速ギアとの全噛み合い率を４以上としたの
で、モータ出力軸のギアと減速ギアとの噛み合いに起因
する駆動ムラを低減し、感光体ドラムの回転精度を向上
させるとともに、騒音発生を低減してプロセスユニット
の振動を抑えることができる。

【００３８】請求項３に係る発明によれば、感光体ドラ
ムのギアと減速ギアとの全噛み合い率を３以上としたの
で、感光体ドラムのギアと減速ギアとの噛み合いに起因
する駆動ムラを低減し、感光体ドラムの回転精度を向上
させることができる。

【００３９】請求項４に係る発明によれば、減速ギアの
入力側ギア部と出力側ギア部とのそれぞれ作用する力が
互いに逆向きで相殺することができるから、減速ギアに
作用する力で軸に関わる力を抑え、軸の負荷トルクの摩
擦損失を低減させ、ギアおよび軸の耐久性を向上させる
とともに、軸の両端支持部に作用する力も軽減させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の一例の概要構成図である。

【図２】その画像形成装置で用いる感光体ドラムの斜視
図である。

【図３】その画像形成装置に備えるこの発明による感光
体ドラム駆動装置の斜視図である。

【図４】図３のモータ出力軸のギアと減速ギアの入力側
ギア部とがハズバギアで構成されていることを示す側面
図である。

【図５】モータ出力軸のギアと減速ギアの入力側ギア部
との噛み合い振動による騒音周波数を示すグラフであ
る。

【図６】図３の感光体ドラムのギアと減速ギアの出力側
ギア部とがハズバギアで構成されていることを示す側面
図である。

【図７】感光体ドラムのギアと減速ギアの出力側ギア部
との噛み合いによる感光体ドラムの回転ムラの周波数を
示すグラフである。

【図８】感光体ドラムのギアの中心と減速ギアの中心と
モータの出力軸のギアの中心との相対位置関係を示す図
である。

【図９】図８とは異なる相対位置関係を示す図である。

【図１０】従来例の斜視図である。

【符号の説明】

１ 装置本体 ２ プロセスユニット ３ 感光体ドラム ３ａ 感光体ドラムのギア ４ レーザ書き込み系ユニット ５ 給紙ユニット ６ 転写ローラ ７ 定着ユニット ８ モータ ８ａ 出力軸 ８ｂ 出力軸のギア ９ 減速ギア ９ａ 入力側ギア部 ９ｂ 出力側ギア部 １０ 装置本体のフレーム

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 挿脱可能なプロセスユニットに感光体ド
   ラムおよび感光体ドラムのギアを備えるとともに、 この感光体ドラムのギアとモータ出力軸のギアとの間
   に、前記感光体ドラムのギアに噛み合う出力側ギア部と
   モータ出力軸のギアに噛み合う入力側ギア部とを一体に
   設けた単一の減速ギアを配置し、 この減速ギアのみを介して前記モータ出力軸の回転を前
   記感光体ドラムへ伝達することを特徴とする、感光体ド
   ラム駆動装置。
2. 【請求項２】 感光体ドラムのギアとモータ出力軸のギ
   アとの間に、前記感光体ドラムのギアに噛み合う出力側
   ギア部と前記モータ出力軸のギアに噛み合う入力側ギア
   部とを一体に設けた単一の減速ギアを配置し、 前記モータ出力軸のギアと前記減速ギアとの全噛み合い
   率を４以上とし、 前記減速ギアのみを介して前記モータ出力軸の回転を前
   記感光体ドラムへ伝達することを特徴とする、感光体ド
   ラム駆動装置。
3. 【請求項３】 感光体ドラムのギアとモータ出力軸のギ
   アとの間に、前記感光体ドラムのギアに噛み合う出力側
   ギア部と前記モータ出力軸のギアに噛み合う入力側ギア
   部とを一体に設けた単一の減速ギアを配置し、前記感光
   体ドラムのギアと前記減速ギアとの全噛み合い率を３以
   上とし、 前記減速ギアのみを介して前記モータ出力軸の回転を前
   記感光体ドラムへ伝達することを特徴とする、感光体ド
   ラム駆動装置。
4. 【請求項４】 感光体ドラムのギアの中心を、モータの
   出力軸のギアの中心と減速ギアの中心とを結ぶ線を基準
   として、この基準よりも減速ギアの回転方向に１２０°
   ＋α１＋α２（ただし、α１は減速ギアの入力側ギア部
   の圧力角、α２は減速ギアの出力側ギア部の圧力角）で
   規定されている角度と、この基準よりも減速ギアの回転
   方向とは逆方向に１２０°−α１−α２で規定されてい
   る角度との双方の範囲内に収まるように配置することを
   特徴とする、請求項１、２または３に記載の感光体ドラ
   ム駆動装置。