| 【発明の名称】 |
電子写真式画像形成装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】神谷 拓郎
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| 【要約】 |
【課題】複数の速度モードを備えた画像形成装置であっても、それぞれの速度モードに対して、回転ムラの低減効果が得られ、延いては良好な画質が提供できるようにする。
【解決手段】駆動モータによって回転する駆動軸２２に固着された感光体１０と、駆動軸２２に取り付けられて感光体１０と一体に回転する慣性回転体とを有し、感光体１０を２種類の速度に切り換えて回転駆動させる駆動装置であって、慣性回転体が、駆動軸２２に固着された第１フライホイール２６と、駆動軸２２に対して回転フリーの第２フライホイール２７から構成されている。また、第２フライホイール２７と駆動軸２２との間には、それらを一体化させて回転させる電磁クラッチ２９を備える。そして、感光体１０の回転速度に応じて、電磁クラッチ２９を断接させることにより、感光体１０に作用する慣性力の大きさを最適値に切り換える。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 像担持体の駆動軸上に慣性回転体を設ける一方、前記像担持体の回転速度を複数段に切り換え可能とする電子写真式画像形成装置において、前記慣性回転体を複数設け、前記像担持体の回転速度に応じてそのうちのいくつかを選択的に前記駆動軸と一体的に回転させたりさせなかったり切り換える接離手段を備えてなる、電子写真式画像形成装置。
【請求項２】 前記慣性回転体として、同一外径の第１フライホイールと第２フライホイールとを設け、それらを前記駆動軸上に近接して取り付けてなる、請求項１に記載の電子写真式画像形成装置。
【請求項３】 前記接離手段として電磁クラッチを備えてなる、請求項１、又は２に記載の電子写真式画像形成装置。
【請求項４】 前記慣性回転体として、前記駆動軸上に固定する第１フライホイールとその外周に設けるリング状の第２フライホイールとを備え、その第２のフライホイールを板状のフランジを介して前記駆動軸に取り付けてなる、請求項１に記載の電子写真式画像形成装置。
【請求項５】 前記フランジを磁性材料でつくり、前記駆動軸上に回転自在に設け、前記第１フライホイールで、前記フランジを吸引する電磁石を支持してなる、請求項４に記載の電子写真式画像形成装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に係り、特にそのうち帯電・書込み・現像・転写・クリーニングの電子写真プロセスを繰り返して像担持体上に形成した画像を転写して最終的に、用紙・OHPシート等の記録媒体に画像を記録する電子写真式画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の画像形成装置にあっては、駆動モータの回転を伝達して像担持体とともに、たとえば現像装置やクリーニング装置なども駆動する。このため、現像装置やクリーニング装置などにトルク変動があると、それが影響して像担持体に回転ムラを生ずる場合があった。
【０００３】回転ムラを生ずると、像担持体上の画像に乱れを生じたり、記録媒体への転写の際に乱れを生じたりするなどの問題があった。
【０００４】特に、カラー複写機やカラープリンタなどのハーフトーン画像を形成する画像形成装置にあっては、感光体などの回転駆動性能の向上、つまり回転ムラの低減が必須のものとなっており、いかにして回転ムラを高い精度で抑えるかが重要な課題となっている。
【０００５】そこで、従来の画像形成装置にあっては、例えば像担持体の駆動軸にフライホイールとよばれる慣性回転体を取り付けたり、像担持体回転駆動用のギア等を高性能化させたりして、像担持体の回転ムラを防止していた。
【０００６】
【解決しようとする課題】ところで、このような画像形成装置では、像担持体の駆動軸の回転方向で振動を発生することがあるが、フライホイールを用いる場合、例えば、その振動が主に数十Ｈｚから数百Ｈｚ等の周波帯域の場合には、回転ムラが効果的に低減される反面、その振動が数Ｈｚから十数Ｈｚ等の低周波帯域では回転ムラの低減効果が半減してしまう、といった不都合を生じている。
【０００７】一方、また、例えばカラー画像形成装置にあっては、■高い生産性を得るために、画像品質を落とす反面、画像形成速度を速くする高速モードと、■画像品質を上げるために画像形成速度を遅くする低速モードなどのように複数の速度モードを備えたものがある。
【０００８】ところが、このような複数の速度モードを備えた画像形成装置にあっては、回転速度が変化すると、回転ムラの低減効果が得られる範囲も変わってくるので、低減効果が得られる範囲をいずれかの速度モードに優先させるか、或いは回転速度に応じた慣性質量のチューニングを毎回行うことが必要となる。しかし、全ての速度モードに最適なチューニングを施すことは、現実には困難であった。
【０００９】そこで、この発明は、上記した事情に鑑み、複数の速度モードを備えた画像形成装置であっても、それぞれの速度モードに対して、回転ムラの低減効果が得られ、延いては良好な画質が提供できるようにすることを目的とする。
【００１０】請求項２に係る発明によれば、そのような画像形成装置をコンパクトにまとめることを目的とする。
【００１１】請求項３及び５に係る発明は、速度モードに応じ、電気的に速やかに慣性力を変更させることができるようにすることを目的とする。
【００１２】請求項４に係る発明は、駆動軸の軸方向のスペースに余裕がなくても、慣性質量の変更が可能となるようにすることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】このため、この請求項１に係る発明は、像担持体の駆動軸上に慣性回転体を設ける一方、像担持体の回転速度を複数段に切り換え可能とする電子写真式画像形成装置において、慣性回転体を複数設け、像担持体の回転速度に応じてそのうちのいくつかを選択的に駆動軸と一体的に回転させたりさせなかったり切り換える接離手段を備えてなる、ことを特徴とする。
【００１４】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、慣性回転体として、同一外径の第１フライホイールと第２フライホイールとを設け、それらを駆動軸上に近接して取り付けてなる、ことを特徴とする。
【００１５】請求項３に係る発明は、請求項１、又は２に記載の発明において、接離手段として電磁クラッチを備えてなる、ことを特徴とする。
【００１６】請求項４に係る発明は、請求項１に記載の発明において、慣性回転体として、駆動軸上に固定する第１フライホイールとその外周に設けるリング状の第２フライホイールとを備え、その第２のフライホイールを板状のフランジを介して駆動軸に取り付けてなる、ことを特徴とする。
【００１７】請求項５に係る発明は、請求項４に記載の発明において、フランジを磁性材料でつくり、駆動軸上に回転自在に設け、第１フライホイールで、フランジを吸引する電磁石を支持してなる、ことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につき、添付図面を参照しながら説明する。図１は、この発明に係る電子写真式画像形成装置における要部の概略構成図である。
【００１９】図中、符号１０は、像担持体であるドラム状の感光体である。感光体１０の上側には、感光体１０と対向してそれと平行に帯電チャージャ１１を備える。その帯電チャージャ１１から感光体１０の回転方向に、その感光体１０のまわりには、順に現像器１２、転写チャージャ１３、クリーニング器１４などを設ける。
【００２０】また、帯電チャージャ１１の上には、書込み器１５を配置する。また、クリーニング器１４の左には、定着器１６を設置する。
【００２１】そして、感光体１０の回転とともに、帯電チャージャ１１でバイアス電圧を印加して表面を一様に帯電し、書込み器１５で書込み光を照射して光書込みを行い、感光体１０の表面上に静電潜像を形成する。
【００２２】続いて、さらなる感光体１０の回転とともに、現像器１２で潜像部分にトナーを付着して可視像化し、感光体１０上にトナー画像を形成する。その後、転写チャージャ１３でバイアス電圧を印加し、感光体１０の下側に搬送されてきた、用紙等の記録媒体１７にそのトナー画像を転写する。
【００２３】画像転写後の感光体１０表面は、クリーニング器１４で残留トナーを除去して清掃し、その後、例えば不図示の除電ランプで除電し、帯電から始まる再度の画像形成に備える。
【００２４】一方、画像転写後の記録媒体１７は、定着器１６へと搬送してその定着器１６で転写画像を定着した後、図示しない排出ローラで画像形成装置本体外へ排出して例えば排紙トレイ上にスタックする。
【００２５】図２には、上述した画像形成装置において、感光体１０の駆動軸に沿った縦断面を示す。図２から判るとおり、感光体１０は、駆動軸２２に取り付けられる。駆動軸２２には、図示外の駆動モータからの駆動力を伝達する駆動ギア列２５と、慣性回転体である第１、第２のフライホイール２６、２７と、接離手段を構成する電磁クラッチ２９とを備えている。
【００２６】駆動軸２２は、画像形成装置本体の前後に設けた一対の側板２４ａ、２４ｂに、前者には軸受け２３ａを介し、後者には軸受け２３ｂ、２３ｃ及びホルダ２３ｄを介して取り付けられており、駆動ギア列２５を介してモータからの駆動回転力で回転するようになっている。
【００２７】駆動ギア列２５は、モータ側からの駆動力で回転する駆動側ギア２５ａと、駆動軸２２に上に固定され、この駆動ギア２５ａからの駆動力を伝達して駆動軸２２を回転駆動する従動側ギア２５ｂとを備えている。
【００２８】第１フライホイール２６は、固有の質量ｍ１を有する略円盤状のものからなり、駆動軸２２にネジで固定されて常時一体に回転するようになっている。なお、この質量ｍ１は、後述する第１速度（ω１）で感光体１０とともにこの第１フライホイール２６を高速回転させた場合に、その回転ムラを効果的に減ずることができる大きさとなっている。
【００２９】一方、第２フライホイール２７は、第１フライホイール２６と略同一外径の円盤状のものからなり、第１フライホイール２６の軸端側に第１フライホイール２６と近接して設けられている。この第２フライホイール２７は、固有の質量ｍ２を有しており、軸受け２８及び回転電磁クラッチ２９を介して駆動軸２２に取り付けてある。なお、この質量ｍ２は、後述する第２速度（ω２）で感光体１０及び第１フライホイール２６とともにこの第２フライホイール２７を低速回転させた場合に、その回転ムラを効果的に減ずることができる大きさとなっている。
【００３０】電磁クラッチ２９は、電磁力によって第２フライホイール２７の慣性力を感光体１０に追加的に作用させるものであり、例えば、図示外のモード設定スイッチの操作に応じて、オフでの「切断状態」とオンでの「接続状態」とが切り換えられるようになっている。また、この例の電磁クラッチ２９は、外輪部２９ａと内輪部２９ｂとの間に介装されており、外輪部２９ａが第２フライホイール２７に固着されている。一方、内輪部２９ｂは、駆動軸２２にネジで固定されている。なお、このモード設定スイッチは、第１速度（ω１）で駆動軸２２と感光体１０を高速回転させて高速画像形成するときには第１モードに、また第２速度（ω２、但しω１＞ω２）で駆動軸を低速回転させて高画質画像形成するときには第２モードに、それぞれ設定するようになっている。
【００３１】次に、この例の作用について説明する。例えば、第１（高速）モードに設定させた場合には、電磁クラッチ２９と図示外の電源との間が「非導通状態」になっており、内輪部２９ｂから外輪部２９ａへの動力の伝達が「切断状態」となっている。
【００３２】ここで、例えば、図示外のスタートボタンをオンして、画像形成装置を作動させたとする。すると、モータ側の回転駆動力が駆動ギア列２５を介して駆動軸２２に伝達し、駆動軸２２が回転する。このため、この駆動軸２２と一体に固定された第１フライホイール２６も同一角速度で回転する。
【００３３】一方、第２フライホイール２７は、第１フライホイール２６側が軸受け２８を介して駆動軸２２に取り付けられており、回転フリーとなっている。また、第２フライホイール２７の軸端側には、外輪部２９ａが固着されており、駆動軸２２に対して回転フリーの状態にある。さらに、この外輪部２９ａと電磁クラッチ２９を挟んで対向する内輪部２９ｂは、駆動軸２２に螺着されているので駆動軸２２と一体に回転するが、電磁クラッチ２９が「切断状態」にあるので、内輪部２９ｂの回転動作が外輪部２９ａを介して第２フライホイール２７に伝達されることはない。
【００３４】従って、「非導通状態」の場合には、第２フライホイール２７に回転力が伝達せず、その慣性力が感光体１０に作用することはない。つまり、感光体１０には第１フライホイール２６による慣性力のみが作用する。これにより、第１速度（ω１）で感光体１０を高速回転させて高速画像形成する場合には、第１フライホイール２６の慣性力のみで回転ムラを低減させることができるので、高速画像形成を行う場合であっても、画質の向上が図れるようになる。
【００３５】一方、第２（高画質）モードに設定されている場合には、電磁クラッチ２９と図示外の電源との間が「導通状態」になっており、内輪部２９ｂから外輪部２９ａへの動力の伝達が「接続状態」となっている。
【００３６】ここで、例えば、スタートボタンをオンして、画像形成装置を作動させたとする。この場合、第１フライホイール２６は、先程の速度モードと同様に、電磁クラッチ２９の「導通」、「非導通」に拘わらず、駆動軸２２と一体に同一角速度で回転する。
【００３７】一方、第２フライホイール２７は、第１フライホイール２６側が軸受け２８を介して駆動軸２２に取り付けられており、回転フリーとなっているものの、第２フライホイール２７の軸端側は、電磁クラッチ２９が「接続状態」にあるので、内輪部２９ｂの回転動作が外輪部２９ａを介して第２フライホイール２７に伝達される。
【００３８】従って、電磁クラッチ２９が「導通状態」の場合には、第２フライホイール２７も回転力するので、その慣性質量が感光体１０に作用する。その結果、この感光体１０には、大きな慣性力が作用することとなる。これにより、第２速度（ω２）で感光体１０を低速回転させて高画質画像形成する場合には、第１フライホイール２６と第２フライホイール２７との双方の慣性力で回転ムラを低減させることができるようになるので、さらに良好な画質のものが安定して得られるようになる。
【００３９】次に、この発明に係る第２例について説明する。この例において、第１例と同一部分には同一符号を付して重複説明を避ける。
【００４０】図３には、この第２例の感光体１０の駆動軸に沿った縦断面を示す。図３から判るとおり、感光体１０が取り付けられている駆動軸２２には、図示外のモータからの駆動力を伝達する駆動ギア列２５の他に、慣性回転体である第１、第２フライホイール３０、３４と接離手段を構成する電磁石３１とを備えている。
【００４１】第１フライホイール３０は、固有の質量ｍ３を有するとともに外径寸法Ｄを有する略円盤状のものから構成されており、ネジで駆動軸２２に固定して一体に取り付けられている。なお、この質量ｍ３は、第３速度（ω３）で感光体１０とともにこの第１フライホイール３０を高速回転させた場合に、その回転ムラを効果的に減ずることができる大きさとなっている。
【００４２】また、この第１フライホイール３０には、図４に示すように、駆動ギヤ列２５と反対側の側面３０ｂ（図４参照）から穿設させた磁石室３０ａを同心円上に複数有している。この磁石室３０ａには、それぞれ電磁石３１の一方の端面３１ａが固設されており、巻装されたコイル３１ｃにより発生する磁力Ｆ１によって、反対の側面３１ｂにフランジ３２を吸着させることができるようになっている。
【００４３】一方、第２フライホイール３４は、図３に示すように、固有の質量ｍ４を有しており、第１フライホイール３０よりも駆動軸２２の軸端部寄りに、軸受け３３及びフランジ３２を介して取り付けられている。この第２フライホイール３４は、リング状を有しており、第１フライホイール３０に対して一定の隙間を保持して軸端側から外挿させるため、内径寸法が第１フライホイール３０の外径寸法よりも大きく形成されている。なお、この質量ｍ４は、第４速度（ω４）で感光体１０及び第１フライホイール３０とともにこの第２フライホイール３４を低速回転させた場合に、その回転ムラを効果的に減ずることができる大きさとなっている。
【００４４】なお、フランジ３２は、例えば鉄鋼系などの磁性体を使用して薄い円板状に形成されており、軸受け３３と一体に取り付けられている。これにより、フランジ３２は駆動軸２２に対して回転フリーの状態となっている。
【００４５】また、駆動軸２２の軸端部には、第１フライホイール３０の側面３０ｂ（図４参照）と軸受け３３との間に、スプリングワッシャ３５を介装させており、そのばね力Ｆ２（但し、Ｆ１＞Ｆ２）で軸受け３３が常時軸端方向に向けて押出されている。そして、駆動軸２２の軸端部寄りには、例えばワッシャ３６などの適宜の抜け止め部材が取り付けられており、これにより第２フライホイール３４が駆動軸２２から抜け落ちるのを防止している。電磁石３１に通電すると、フランジ３２を吸引し、図５に示すように、その抜け止め部材との間にスラスト方向にｈの隙間が形成されるようになっている。
【００４６】次に、この例の作用について説明する。例えば、図示外のスタートボタンをオンして、画像形成装置を作動させたとする。すると、モータ側の回転駆動力が駆動ギア列２５を介して駆動軸２２に伝達し、駆動軸２２が回転する。このため、この駆動軸２２と一体に固定された第１フライホイール２６も同一角速度で回転する。
【００４７】ここで、例えば、第１（高速）モードに設定されている場合には、電磁石３１は、図示外の電源との間が「非導通状態」になっており、磁力を発生していない。そのため、第２フライホイール３４を取り付けているフランジ３２には、スプリングワッシャ３５のばね力Ｆ２のみが作用して、第１フライホイール３０から引き離されている。また、そのフランジ３２は、軸受け３３を介在させて駆動軸２２に取り付けてあるので、駆動軸２２からの回転駆動力が伝達されることもない。
【００４８】従って、駆動軸２２が回転しても、第２フライホイール３４には、その回転力が伝達されないから、第２フライホイール３４には慣性力が発生することがない。その結果、駆動軸２２には、第１フライホイール３０による慣性力のみが作用する。これにより、第３速度（ω３）で感光体１０を高速回転させて高速画像形成する場合には、第１フライホイール３０の慣性力で回転ムラを低減させることができるので、高速画像形成を行う場合であっても、画質の向上が図れるようになる。
【００４９】一方、第２（高画質）モードに設定されている場合には、電磁石３１と図示外の電源との間が「導通状態」になっており、磁力Ｆ１が発生している。そして、この電磁石３１に対向するフランジ３２は、磁性体で形成されているから、フランジ３２が磁力Ｆ１で引き寄せられて電磁石３１の側面３１ｂに吸着する。その結果、第１フラウホイール３０と第２フライホイール３４とは一体となって大きな慣性質量で駆動軸２２の回りを回転する。これにより、電磁石３１が「非導通状態」の場合に比べて、大きな慣性力を発生させることができる。
【００５０】従って、第４速度（ω４）で感光体１０を低速回転させて高画質画像形成する場合には、第１フライホイール３０と第２フライホイール３４との双方の慣性力で回転ムラを低減させることができるようになるので、さらに良好な画質のものが安定して得られるようになる。
【００５１】なお、上述した例では、像担持体として、ドラム状の感光体１０を用いた電子写真式画像形成装置に適用し、その感光体１０の中心軸である駆動軸の回転ムラを除去する場合について説明した。しかし、この発明は、像担持体としてベルト状の感光体を用いた電子写真式画像形成装置において、その感光体を掛け回して該感光体を回転搬送する駆動軸の回転ムラを除去する場合にも適用することができる。
【００５２】また、電子写真式カラー画像形成装置にあっては、感光体上に形成した単色画像を逐次転写して中間転写体上に合成カラー画像を形成し、その合成カラー画像を転写して用紙等に記録を行うが、そのようなカラー画像形成装置にも同様に適用し、像担持体である感光体や中間転写体の回転ムラをなくすことができる。高速モードと低速モードとを有するものがほとんどであるから、この種のカラー画像形成装置にあっては、特に有用である。
【００５３】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によれば、慣性回転体を複数設け、像担持体の回転速度に応じてそのうちのいくつかを選択的に駆動軸と一体的に回転させたりさせなかったり切り換える接離手段を備えるから、例えば、像担持体を少なくとも２種類の速度モードに切り換えて回転駆動させる際に、その速度モードに応じて最適な慣性力を像担持体へ作用させることができるようになっている。従って、複数の速度モードを備えた画像形成装置であっても、それぞれの速度モードに対して、回転ムラの低減効果が得られ、延いては良好な画質が提供できるようになる。
【００５４】請求項２に係る発明によれば、慣性回転体として、同一外径の第１フライホイールと第２フライホイールとを設け、それらを駆動軸上に隣接して取り付けるから、画像形成装置をコンパクトにまとめることができる。
【００５５】請求項３に係る発明によれば、接離手段として電磁クラッチを備え、また請求項５に係る発明によれば、フランジを磁性材料でつくり、駆動軸上に回転自在に設け、第１フライホイールで、フランジを吸引する電磁石を支持するから、速度モードに応じ、電気的に速やかに、かつ、確実に、慣性力を変更させることができ、信頼度の高いものが提供できる。しかも、請求項３に係る発明によれば、加えて、接離手段に電磁クラッチを使用しており、例えば、駆動軸や慣性回転体の材料には、電磁石を使用する場合のような磁性体を使用する必要がないから、これらに使用する材質の選択自由度が高まり、好都合である。
【００５６】さらに、請求項４に係る発明によれば、慣性回転体として、駆動軸上に固定する第１フライホイールとその外周に設けるリング状の第２フライホイールとを備え、その第２のフライホイールを板状のフランジを介して駆動軸に取り付けている。従って、これらの慣性回転体が双方の厚みの範囲内で設置できるから、駆動軸の軸方向のスペースに余裕がない狭いスペースにコンパクトに収まるから、像担持体の駆動装置の小型化、延いては画像形成装置の小型化に有効である。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６７４７
【氏名又は名称】株式会社リコー
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| 【出願日】 |
平成１２年３月１６日（２０００．３．１６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７４３１０
【弁理士】
【氏名又は名称】中尾 俊介
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２６５１６６（Ｐ２００１−２６５１６６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月２８日（２００１．９．２８） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−７３６９６（Ｐ２０００−７３６９６） |
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