JP3347361B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複写機やレーザビーム
プリンタ（ＬＢＰ）等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】像担持体である感光ドラム（電子写真感
光体）で画像を形成する場合、露光手段により感光ドラ
ム上に潜像を形成し、該潜像を現像手段によって現像し
てトナー像として可視像化した後、該トナー像を転写手
段にて転写材上に転写する必要がある。

【０００３】ところで、上記一連の画像形成動作は感光
ドラムが回転されつつなされるため、感光ドラムは均一
な一定速度で回転駆動される必要がある。例えば感光ド
ラムの１回転中の回転速度にムラがある場合、露光時に
感光ドラム上の潜像に伸縮が生じるとともに、転写時に
転写材上の画像に伸縮が生じ、これらの伸縮が一体とな
って画像ムラを生じさせるために画像品位が低下してし
まうこととなる。

【０００４】従って、感光ドラムを駆動モータで回転駆
動する場合、両者の間にギヤやベルト等を介在させるこ
となく感光ドラムの回転中心軸と駆動モータの軸とを直
結し、ギヤやベルト等によって生じる感光ドラムの速度
ムラを防止するようにした画像形成装置が提案されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】感光ドラムの回転中心
軸と駆動モータ軸とを直結した画像形成装置の場合、こ
れら２軸間に生じる軸ズレに起因する偏心成分によって
感光ドラムの回転速度に変動が生じる。このように感光
ドラムの回転速度に変動が生じると画像に伸縮が発生
し、フルカラー画像等の多重の多色画像を形成する場合
には色ズレ等の画像不良が発生する。以下、このことに
ついて詳述する。

【０００６】図５に示すように、感光ドラム２５１の回
転中心軸であるドラム軸２５１ａは剛体カップリング２
５３によって駆動モータ２５２のモータ軸２５２ａに連
結されている。そして、駆動モータ２５２は或る１点が
止め具２５２ｂによって回り止めされている。この状態
でモータ軸２５２ａを図示矢印Ｘ方向に所定の一定角速
度ω₀ で回転させれば、ドラム軸２５１ａも同方向に
一定角速度ω₀ で回転する。

【０００７】ところが、剛体カップリング２５３によっ
てドラム軸２５１ａとモータ軸２５２ａを結合する構成
では、剛体カップリング２５３の軸孔の位置精度、駆動
モータ２５２の自重によるモータ軸２５２ａの撓み、止
め具２５２ｂの摩擦、駆動モータ２５２の取付時の倒れ
等に起因してドラム軸２５１ａとモータ軸２５２ａとの
間に軸ズレｅが生じてしまい、モータ軸２５２ａが一定
角速度ω₀ で回転していても、ドラム軸２５１ａの角速
度ωは１回転の周期中に変動してしまう。即ち、ドラム
軸２５１ａの角速度ωは次式で表される。

【０００８】

【数１】 ω＝ω₀ （１＋Ａ・sin θ） ここに、Ａ：軸ズレｅによって決まる定数 θ：感光ドラム２５１の回転角 このときの感光ドラム２５１の周速度ｖは、

【０００９】

【数２】ｖ＝Ｒ・ω ＝Ｒ・ω₀ （１＋Ａ・ｓｉｎ θ） …（１） ここに、Ｒ：感光ドラム２５１の半径 となり、感光ドラム２５１は１回転の周期中に増速と減
速を繰り返して回転ムラを生じる（図６参照）。

【００１０】ここで、ω₀ ＝１としたときの感光ドラム
２５１の周速度ｖの変動分Δｖのみを考えると、

【００１１】

【数３】 Δｖ＝Ｒ・Ａ・sin θ …（２） となる。

【００１２】この感光ドラム２５１の周速度ｖの変動分
Δｖによる露光装置（不図示）における単位時間（時間
ｔ＝１）に露光される長さの変動分ｌ₁ は、

【００１３】

【数４】 Δｌ₁ ＝Δｖ・ｔ ＝Ｒ・Ａ・sin θ （∵ｔ＝１） …（３） となる。

【００１４】又、転写位置（不図示）において単位時間
に転写材に転写される長さの変動分Δｌ₂ は、

【００１５】

【数５】 Δｌ₂ ＝−Δｖ・ｔ ＝−Ｒ・Ａ・sin （θ−π） （∵ｔ＝１） …（４） となる。

【００１６】ここで、sin （θ−π）＝−sin θの関係
より、（４）式は次のように表される。

【００１７】

【数６】 Δｌ₁ ＝Ｒ・Ａ・sin θ …（５） つまり、感光ドラム２５１の周速度ｖに前記（２）式で
表される変動分Δｖが存在すると、露光位置でΔｌ₁ ＝
Ｒ・Ａ・sin θ、転写位置でΔｌ₂ ＝Ｒ・Ａ・sin θだ
けそれぞれの長さが変動して画像の伸び縮みが発生す
る。

【００１８】従って、露光位置と転写位置におけるそれ
ぞれの変動分Δｌ₁ ，Δｌ₂ を加算すると、転写材上の
画像の伸縮Δｌは、

【００１９】

【数７】 Δｌ＝Δｌ₁ ＋Δｌ₂ ＝２Ｒ・Ａ・ｓｉｎ θ …（６） となり、感光ドラム２５１が一定角速度ω₀ で回転し
ていれば生じることのない画像の伸び縮みが生じてしま
う。この状態は図６に示されている。この画像伸縮Δｌ
が発生すると画質の劣化を招き、多重の多色画像を形成
する場合には色ズレ等も発生する。

【００２０】本発明は上記問題を鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、感光体とその駆動手段とのズ
レに起因する画像の伸び縮みを防いで高品位な画像を形
成することができる画像形成装置を提供することにあ
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ドラム形状の感光体と、感光体に画像光
を照射する露光手段と、感光体に形成された静電潜像を
現像する現像手段と、現像された可視像を転写材に転写
する転写手段と、感光体を駆動する駆動手段と、を有す
る画像形成装置において、上記駆動手段の回転駆動軸と
上記感光体の回転中心軸が自在継手で繋がれており、上
記感光体の回転軸を中心として上記感光体上の露光位置
と転写位置の成す角が１８０°であることを特徴とす
る。

【００２２】

【作用】駆動手段の回転駆動軸と感光体の回転中心軸と
を自在継手で繋いだ場合、感光体の１回転について回転
ムラが２周期発生するが、感光体の回転軸を中心として
感光体上の露光位置と転写位置の成す角を１８０°とす
ると、露光位置における画像伸縮と転写位置における画
像伸縮とが相殺されて転写材上の画像伸縮が理論上０と
なるため、感光体とその駆動手段との軸ズレに起因する
画像の伸縮が防がれて高品位な画像が形成される。

【００２３】

【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００２４】図４はマゼンタ、シアン、イエロー及びブ
ラックの各トナーを使用してフルカラーの画像形成が可
能な画像形成装置の断面を示している。この画像形成装
置の装置本体１５内には、感光ドラム１、帯電器２、露
光手段３、現像器４、転写帯電器５及びクリーニング器
６で構成される画像ステーション７が４つ配設されてお
り、添字Ａで示される第１画像ステーション７Ａではイ
エロートナーによってイエロー画像が形成され、添字Ｂ
で示される第２画像ステーション７Ｂではマゼンタトナ
ーによってマゼンタ画像が形成され、添字Ｃで示される
第３画像ステーション７Ｃではシアントナーによってシ
アン画像が形成され、添字Ｄで示される第４画像ステー
ション７Ｄではブラックトナーによってブラック画像が
それぞれ形成される。

【００２５】上記４つの画像形成ステーション７Ａ，７
Ｂ，７Ｃ，７Ｄの下部側には、駆動ローラ８ａ，８ｂ、
搬送ローラ８ｃ、転写ベルト８ｄ等で構成される転写材
搬送装置８が配設されている。そして、この転写材搬送
装置８の給紙側には、転写材Ｐを保持する給紙カセット
９、該給紙カセット９内から転写材Ｐを取り出す給紙ロ
ーラ１０、転写材Ｐの転写材搬送装置８への搬送タイミ
ングを図るレジストローラ１１及びガイド板１２が配設
されている。又、転写材搬送装置８の排紙側には、定着
器１３と排紙トレイ１４が配設されている。尚、画像ス
テーション７の構成の詳細は図３に示されている。

【００２６】次に、以上の構成を有する画像形成装置の
画像形成動作について説明する。

【００２７】第１画像ステーション７Ａにおいて、帯電
器２Ａによって一様に帯電された感光ドラム１Ａに露光
手段３Ａからイエロー画像情報に基づく画像光が露光さ
れると、該感光ドラム１Ａ上に静電潜像が形成され、こ
の静電潜像は現像器４Ａによってイエロートナーを用い
て現像されてトナー像として可視像化される。ここで、
転写材Ｐは転写材搬送装置８の搬送ベルト８ｄによって
搬送されるが、前記レジストローラ１１によって適当な
タイミングで搬送される転写材Ｐ上には感光ドラム１Ａ
上の前記トナー像が転写帯電器５Ａの作用によって転写
される。尚、転写の終了した感光ドラム１Ａはクリーニ
ング器６Ａによって残留トナーが除去されてクリーニン
グされ、次の画像形成のために備えられる。

【００２８】以下、同様にして第２、第３及び第４画像
ステーション７Ｂ，７Ｃ，７Ｄにおいて転写材Ｐ上にマ
ゼンタ、シアン及びブラックの各色のトナー像が重ねて
転写される。

【００２９】一方、給紙ローラ１０によって給紙カセッ
ト９内から１枚ずつ取り出された転写材Ｐは、ガイド板
１２とレジストローラ１１を通って搬送ローラ８ｃによ
って転写材搬送装置８の転写ベルト８ｄ上に位置決めさ
れて保持される。

【００３０】而して、転写材Ｐは転写ベルト８ｄの移動
に伴って第１、第２、第３及び第４画像ステーション７
Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄの感光ドラム１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，
１Ｄと転写帯電器５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ間を通過する
過程で４色のトナー像が転写される。そして、トナー像
の転写を受けた転写材Ｐは転写材搬送装置８によって定
着器１３へ搬送され、該定着器１３によってトナー像が
溶解混色されて転写材Ｐに定着され、トナー像が定着さ
れた転写材Ｐは機外に排出されて排紙トレイ１４上に積
載される。

【００３１】尚、図３に示すように、露光手段３による
感光ドラム１への露光位置Ｓは、転写帯電器５による感
光ドラム１への転写位置Ｑの１８０°反対側に設けられ
ている。

【００３２】ところで、感光ドラム１は画像形成時に駆
動手段である駆動モータ１６（図１参照）によって矢印
Ｘ方向に回転駆動されるが、この感光ドラム１と駆動モ
ータ１６の結合関係を図１に基づいて以下に説明する。

【００３３】図１に示すように、感光ドラム１の回転中
心軸であるドラム軸１ａと駆動モータ１６の回転駆動軸
であるモータ軸１６ａは自在継手１７によって連結され
ている。

【００３４】上記自在継手１７は、ドラム軸１ａに嵌着
されたボス１７ａとモータ軸１６ａに嵌着されたボス１
７ｄとをピン１７ｄ，１７ｅによってコマ１７ｃを介し
て連結して構成されている。ここで、ボス１７ａとコマ
１７ｃはピン１７ｅの周りに回転自在である。

【００３５】従って、ドラム軸１ａとモータ軸１６ａが
一定の偏角αを保った状態で駆動モータ１６の回転力を
モータ軸１６ａから感光ドラム１のドラム軸１ａに伝達
することが可能となる。

【００３６】又、駆動モータ１６は複数のビス１８によ
って装置本体に固定されており、駆動モータ１６の自重
によるモータ軸１６ａの撓みや駆動モータ１６の回り止
め摩擦が自在継手１７に影響することがない。

【００３７】更に、駆動モータ１６の取付時のモータ軸
１６ａとドラム軸１ａとの偏心と倒れは取付時の両者の
偏角αで吸収されるため、これらのモータ軸１６ａとド
ラム軸１ａとが無理になく連結される。従って、モータ
軸１６ａとドラム軸１ａの位置誤差に起因して生じる画
像の伸び縮みを防ぐことが可能となる。

【００３８】次に、前記自在継手１７の機構学上の性質
について説明する。

【００３９】モータ軸１６ａの角速度をω₀ （＝一
定）、ドラム軸１ａの角速度をω、モータ軸１６ａとド
ラム軸１ａの取付偏角をα、モータ軸１６ａの回転角を
θとすると、

【００４０】

【数８】 ω＝｛cos α／（１−sin²θ・sin²α）｝ω₀ …（７） なる関係が成立することは良く知られている。

【００４１】上記（７）式は、モータ軸１６ａが一定角
速度ω₀ で回転していたとしてもドラム軸１ａには１／
２回転周期の回転ムラが生じることを意味している。こ
のことを前記（３）〜（６）式に適用する。

【００４２】ここで、モータ軸１６ａの角速度ω₀ を１
とする（ω₀ ＝１）と、ドラム軸１ａの角速度ωの変動
分Δωは、

【００４３】

【数９】 Δω＝cos α／（１−sin²θ・sin²α） となる。

【００４４】感光ドラム１の周速度ｖの変動分Δｖは感
光ドラム１の半径Ｒにドラム軸１ａの角速度ωの変動分
Δωを掛けたものであるため、露光位置Ｓにおける単位
時間（ｔ＝１）に露光される長さの変動分ΔＬ₁ は、

【００４５】

【数１０】 ΔＬ₁ ＝Δｖ・ｔ＝Ｒ・Δω ＝Ｒ｛cos α／（１−sin²θ・sin²α）｝ …（８） となる。

【００４６】又、同様にして転写位置Ｑにおける単位時
間（ｔ＝１）に転写材Ｐに転写される長さの変動分ΔＬ
₂ は、

【００４７】

【数１１】 ΔＬ₂ ＝−Δｖ・ｔ＝−Ｒ・Δω ＝−Ｒ｛cos α／（１−sin²（θ−π）・sin²α）｝ …（９） となる。

【００４８】ここで、露光位置Ｓはドラム軸１ａを中心
として転写位置Ｑの反対側の位置（π＝１８０°）に配
置されているため、前記（８）式の｛sin²θ｝の項が
（９）式では｛sin²（θ−π）｝となっている。

【００４９】従って、（９）式におけるドラム軸１ａの
角速度ωの変動分Δωは、

【００５０】

【数１２】 Δω＝cos α／（１−sin²（θ−π）・sin²α） ＝cos α／（１−sin²θ・sin²α） となるため、ΔＬ₂ は、

【００５１】

【数１３】 ΔＬ₂ ＝−Ｒ｛cos α／（１−sin²θ・sin²α）｝ …（１０） となる。

【００５２】つまり、前記（７）式の関係が成立する
と、露光位置Ｓにおける変動分ΔＬ₁（図２（ａ）参
照）と転写位置Ｑにおける変動分ΔＬ₂ （図２（ｂ）参
照）とを加算した量だけ画像の伸縮が発生する。

【００５３】然るに、前記（８）式と（１０）式より画
像伸縮ΔＬ（図２（ｃ）参照）は、

【００５４】

【数１４】 ΔＬ＝ΔＬ₁ ＋ΔＬ₂ ＝０ …（１１） となるため、モータ軸１６ａが一定角速度ω₀ で回転す
れば、ドラム軸１ａの角速度ωが前記（７）式で示され
るように変動しても、転写材Ｐ上に画像の伸び縮みは発
生しない（図２（ｃ）参照）。つまり、（８）式は（１
０）式と符号が異なるため、この２式を加算した（１
１）式は図２（ｃ）に示すグラフ上でもΔＬ＝０となっ
て画像の伸縮は発生しない。

【００５５】

【００５６】

【００５７】

【００５８】

【００５９】

【００６０】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、ドラム形状の感光体と、感光体に画像光を照射
する露光手段と、感光体に形成された静電潜像を現像す
る現像手段と、現像された可視像を転写材に転写する転
写手段と、感光体を駆動する駆動手段と、を有する画像
形成装置において、上記駆動手段の回転駆動軸と上記感
光体の回転中心軸が自在継手で繋がれており、上記感光
体の回転軸を中心として上記感光体上の露光位置と転写
位置の成す角が１８０°であるものとしたため、感光体
とその駆動手段との軸ズレに起因する画像の伸縮を防い
で高品位な画像を形成することができるという効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の感光ドラムと駆動
モータの結合構造を示す側面図である。

【図２】本発明に係る画像形成装置の露光位置と転写位
置及び転写材上における画像伸縮を示す図である。

【図３】本発明に係る画像形成装置の各画像ステーショ
ンの構成を示す断面図である。

【図４】本発明に係る画像形成装置の断面図である。

【図５】従来の画像形成装置の感光ドラムと駆動モータ
の結合構造を示す断面図である。

【図６】従来の画像形成装置の露光位置と転写位置及び
転写材上における画像伸縮を示す図である。

【符号の説明】

１ 感光ドラム（感光体） １ａ ドラム軸（回転中心軸） ３ 露光手段 ４ 現像器（現像手段） ５ 転写帯電器（転写手段） １６ 駆動モータ（駆動手段） １６ａ モータ軸（回転駆動軸） １７ 自在継手 Ｐ 転写材 Ｑ 転写位置 Ｓ 露光位置

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−41868（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−182669（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−238469（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−116568（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−11965（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−115630（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−9558（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−85725（ＪＰ，Ｕ) 技能士の友編集部編著「技能ブックス （17）／機械要素のハンドブック」（昭 和52年５月20日初版発行），株式会社大 河出版，ｐｐ．50−51

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドラム形状の感光体と、感光体に画像光
   を照射する露光手段と、感光体に形成された静電潜像を
   現像する現像手段と、現像された可視像を転写材に転写
   する転写手段と、感光体を駆動する駆動手段と、を有す
   る画像形成装置において、上記駆動手段の回転駆動軸と上記感光体の回転中心軸が
   自在継手で繋がれており、上記感光体の回転軸を中心と
   して上記感光体上の露光位置と転写位置の成す角が１８
   ０°である ことを特徴とする画像形成装置。