JP2005189751A - ドラム軸回転支持機構 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転ムラを抑制して安定な画像を形成することができるとともに、衝撃に強い構造のドラム軸回転支持機構を提供する。
【解決手段】 ドラム軸２４の一端に連結され回転運動を感光体ドラム２１に伝達するカップリング部２５と、駆動ギヤ２６と、駆動ギヤ２６から離隔した位置で軸支されるフライホイール２３と、駆動ギヤ２６前後に取り付けられドラム軸２４を回転可能な状態でベアリング支持体３７、３８に固定する第１ベアリング３１、第２ベアリング３２とを備え、さらに、フライホイール２３近傍に第３ベアリング３３とこれを支持するベアリング支持体３９とが隙間を介して取り付けられ、第３ベアリング３３とベアリング支持体３９との隙間の寸法がフライホイールによるドラム軸の撓み量より大きくなるように設定されることで、通常は非接触状態であって衝撃を受けた場合に第３ベアリング３３がベアリング支持体３９に接するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置の感光体ドラムを回転駆動するドラム軸の回転支持機構に関し、さらに詳細には回転ムラ（回転振動）を抑制するためのフライホイールが取り付けられたドラム軸の回転支持機構に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置では、感光体ドラムを用いて画像形成が行われる。感光体ドラムは、駆動ギヤが取り付けられたドラム軸にカップリング部を介して連結支持されており、モータおよびモータの回転駆動力を伝達する複数のギヤ群で構成される駆動系からの回転駆動力が駆動ギヤ、ドラム軸に伝達されることによって回転駆動される。
感光体ドラムの回転駆動において、一定以上の回転ムラ（回転振動）が発生すると画像上にジッタが発生する。特に最近のデジタル式画像形成装置は光学系の特性から回転ムラの影響を受けやすくジッタが発生しやすいことから、これらの装置では感光体ドラムの回転ムラを抑制することが重要である。

回転ムラを抑制して画像上のジッタを改善するためになされている改善策のひとつとして、感光体ドラムを回転するドラム軸を延長してフライホイールを取り付け、フライホイールの慣性モーメントを利用してドラム軸に生じる微小な回転ムラを抑制することがなされている（たとえば特許文献１参照）。

特開平７−２０２２０５号公報

一般に、画像形成装置では、感光体ドラムを回転駆動するドラム軸はベアリングを用いて回転可能な状態で画像形成装置のフレーム（ベアリング支持体）に固定するようにしてある。ベアリングを用いてドラム軸をフレームに固定する場合に、フライホイールが取り付けられていないドラム軸では、通常、駆動ギヤを挟む前後２箇所をベアリングで支持すれば十分である。

しかしながら、回転ムラを抑制するためにドラム軸を延長してフライホイールを取り付けた場合には、駆動ギヤとフライホイールとが近接して配置されていない限り、駆動ギヤを挟む前後２箇所のベアリングの他に、フライホイール近傍においてもドラム軸が回転可能な状態で支持する必要がある。

すなわち、駆動ギヤとフライホイールとが軸方向に離隔するように配置されると、ドラム軸を支える駆動ギヤ近傍の２つのベアリングから離れた位置に大きな重量のフライホイールが取り付けられることになり、駆動ギヤ近傍のベアリング位置を支点としてドラム軸を撓ませるように力が加わるようになる。

この状態のドラム軸において、装置搬送中や装置使用中（ドラム軸回転中）にドラム軸に衝撃が加わると、フライホイールの重量に耐えきれず、ドラム軸が変形、破損するおそれがあることから、駆動ギヤ前後２箇所以外にフライホイール近傍の位置でもドラム軸を支持するようにして衝撃を吸収する必要がある。特に、ドラム軸回転中に衝撃を受けた場合の衝撃吸収を考慮すると、フライホイール近傍の位置に第３のベアリングを取り付けてドラム軸の回転を維持できるようにしながら、この第３のベアリングにより衝撃を吸収する必要がある。

しかしながら、ドラム軸のような長軸構造物を軸方向に沿って３箇所にベアリングを取り付けて支持する構成では、３つのベアリングを高い精度で中心軸が一致するように厳密に調整しておく必要がある。この調整が不十分な場合、必ずいずれか１つのベアリングで軸を曲げる力が働くことになり、その結果、フライホイールを取り付けたことによる効果で微小な回転ムラをなくすことはできても、ベアリングからの軸を曲げる力によって１回転ピッチでの回転ムラが新たに発生することになる。

そこで、本発明は、フライホイールを取り付けたドラム軸において、微小回転ムラや１回転ピッチの回転ムラの発生を抑制するとともに、衝撃に強い構造のドラム軸回転支持機構を提供することを目的とする。
また、ベアリングを取り付ける際の位置決め調整が簡単であるドラム回転支持機構を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明のドラム回転支持機構は、ドラム軸の一端に連結されドラム軸の回転運動を感光体ドラムに伝達するカップリング部と、カップリング部近傍にてドラム軸に軸支される駆動ギヤと、駆動ギヤから離隔した位置でドラム軸に軸支されるフライホイールと、駆動ギヤ前後のドラム軸に取り付けられる第１ベアリングおよび第２ベアリングとを備え、第１ベアリングおよび第２ベアリングをそれぞれ固定するベアリング支持体によってドラム軸を回転可能な状態で支持するドラム軸回転支持機構であって、フライホイール近傍のドラム軸に第３ベアリングが取り付けられるとともに第３ベアリングを支持するためのベアリング支持体が第３ベアリングとの間に隙間を介して取り付けられ、第３ベアリングとベアリング支持体との隙間の寸法がフライホイールによるドラム軸の撓み量より大きくなるように設定している。

この発明によれば、駆動ギヤの前後には第１ベアリング、第２ベアリングが取り付けられ、ドラム軸はこの２つのベアリングによって回転可能な状態でベアリング支持体に固定されている。フライホイール近傍のドラム軸位置にはさらに第３ベアリングがベアリング支持体に対して隙間を介して取り付けられている。この隙間の寸法はフライホイールによるドラム軸の撓み量より大きくなるように設定していあるので、通常使用状態では第３ベアリングはベアリング支持体と接触していないため、軸を曲げる力が加わることはない。一方、ドラム軸に衝撃が加わったときは、第３ベアリングがベアリング支持体（フレーム）に接触することにより、ドラム軸の撓みを一定以下に抑えることができる。
これにより、装置搬送中やドラム軸回転中に衝撃が加わってもドラム軸を変形、破損することがなくなり、ドラム軸回転中であれば回転を維持することができ、しかも、通常使用状態においては回転ムラを抑制することができる。

上記構成において、第３ベアリングと第３ベアリングのためのベアリング支持体との隙間に緩衝材を設けるようにしてもよい。
緩衝材により、衝撃を吸収することができ、しかも、軸を曲げる力は無視できる程度に十分に小さいものとすることができるので回転ムラを抑制することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態である画像形成装置のドラム軸回転支持機構の構成を示す断面図である。図２および図３は、図１のドラム軸回転支持機構を有する画像形成装置を正面および背面から見た全体外観図である。図４は、図３の画像形成装置の外観を形成するカバーの一部を取り外して内部が見える状態にした分解図である。また、図５、図６、図７および図８は、ドラム軸回転支持機構の各部の構成が現れるようにした分解図である。

最初に画像形成装置１０の全体構成について説明する。画像形成装置１０は、電子写真方式の画像形成装置であり、図２、図３に示すように正面カバー１１、右側面カバー１２、左側面カバー１３、背面カバー１４によって外観が形成されている。なお、上面には図示しない画像読取装置が取り付けられている。

画像形成装置１０の内部には、画像形成部、記録材給搬送部、定着部等の電子写真形成に必要な各機構が設けられている。このうち画像形成部は、左側面カバー１３近傍に配置してある。図４に示すように、画像形成部２０は、感光体ドラム２１と、感光体ドラムを回転支持するためのドラム軸回転支持機構２２とから構成される。ドラム軸回転支持機構２２にはドラム軸２４に軸支されるフライホイール２３が設けられている。このフライホイール２３が背面カバー１４の外側でドラム軸２４に支持されるように、ドラム軸２４は背面カバー１４の外側まで延長するように形成してある（図３、図４参照）。

次に、ドラム軸回転支持機構２２の構成について説明する。図１に示すように、ドラム軸回転支持機構２２は、ドラム軸２４、ドラム軸２４の前方側軸端に連結されるカップリング部２５、カップリング部２５に近い位置でドラム軸２４に軸支される駆動ギヤ２６、カップリング部２５が連結される側とは反対の後方側軸端でドラム軸２４に軸支されるフライホイール２３、ドラム軸２４を回転可能に支持する第１ベアリング３１、第２ベアリング３２、第３ベアリング３３、３つのベアリング３１、３２、３３を支持するフレーム３７、３８、３９（ベアリング支持体）とから構成される。
以下、これらの各部について図１とともに図４〜図８を用いて詳細に説明する。

図１に示すようにドラム軸２４は、フレーム３７、３８、３９に形成された孔３４、３５、３６を貫通するようにして取り付けてある。
ドラム軸２４の軸端に連結されるカップリング部２５は、フレーム３７よりも前方側（図1ではフレーム３７の右側）において感光体ドラム２１の側面（ドラムフランジ）と当接するようにしてある。カップリング部２５の後面とフレーム３７に形成された孔３４に挿入されている第１ベアリング３１の前面との間にはコイルスプリング４１が挿入してあり、コイルスプリング４１の付勢力によりカップリング部２５が感光体ドラム２１を押圧して強固に結合するようにしてある。

駆動ギヤ２６は、カップリング部２５の近傍において対向配置されたフレーム３７とフレーム３８とに挟まれた空間内に取り付けられ、ドラム軸２４により軸支される。
図５はカップリング部２５側からフレーム３７が見えるように分解した分解図であり、図６は駆動ギヤ２６側からフレーム３８が見えるように分解した分解図である。フレーム３７とフレーム３８との間に挟まれた空間にはモータの回転を伝達する複数の動力伝達用の中間ギヤが取り付けられており、駆動ギヤ２６もこれらの中間ギヤに連結されドラム軸２４が回転駆動されるようにしてある。

フレーム３７およびフレーム３８は板材を加工したものであり、フレーム３８はフレーム３７に固定されている。そして、第１ベアリング３１、第２ベアリング３２はドラム軸２４が回転可能となるようにフレーム３７、３８（ベアリング支持体）に形成された孔３４、３５に嵌合してある。

フライホイール２３は、フレーム３９の後方側（図１ではフレーム３９の左側）まで延長されたドラム軸２４の軸端に連結してある。
図７はフライホイール２３側からフレーム３７、フレーム３８が見えるようにした分解図であり、図８はフレーム３７からフレーム３８を取り外した状態の分解図である。なお、フレーム３９とフライホイール２３との間にはドラム軸２４が貫通する孔が形成された背面カバー１４（図２参照）が存在するが、ここでは背面カバー１４の図示および説明を省略する。

フレーム３９は板材を加工したものであり、フレーム３８と対向するベアリング支持面３９aがフレーム３８から離隔した位置に形成されるようにしてあり、ベアリング支持面３９aを支持するための脚部３９ｂが軸方向に沿って設けられている。脚部３９ｂはフレーム３８に固定されている。
脚部３９ｂによってベアリング支持面３９aとフレーム３８の対向面とに挟まれる空間が形成されるが、この空間にはモータなど各種の機器を配置することができるようになっている（図７、図８参照）。

ベアリング支持面３９ａには、第３ベアリング３３を取り付けるための孔３６が形成されている。孔３６の内径は第３ベアリング３３の嵌合部分の外径寸法よりもわずかに大きく設定してあり、両者の間に隙間が生じるようにしてある。この隙間の寸法は、ドラム軸２４が一回転する間に第３ベアリング３３が孔３６の内面に接触しない値で、かつ、できるだけ小さい値に設定してある。

例えば、第３ベアリング３３の位置でのドラム軸２４の撓み量が０．０１５ｍｍであるとすると、孔３６内面の隙間は０．０１５ｍｍより大きくとるようにして、第３ベアリング３３が孔３６の内面と接触を防止する。ただし、この間隙をあまり大きくしすぎると大きな衝撃が加わった際にも第３ベアリング３３が孔３６の内面と接触できなくなり、ドラム軸２４が変形・破損することになりかねないので、大きな衝撃が加わったときに第３ベアリング３３が孔３６に接触する程度の隙間寸法に設定する。

ドラム軸２４の撓み量はドラム軸の軸径、軸材料、フライホイール重量、第１、第２ベアリングと第３ベアリング間の距離との関係で定まる。そこで、あらかじめ通常使用状態での最大撓み量を計算により求めて、第３ベアリングを取り付けるときの第３ベアリングとベアリング支持体との隙間寸法が算出された最大撓み量よりも大きくなるように設定するようにして、通常使用状態で第３ベアリングとベアリング支持体とが確実に非接触となるようにすることもできる。

次に、ドラム軸回転支持機構２２の動作について説明する。通常の使用状態では、モータから駆動ギヤ２６に伝達された回転駆動力によりドラム軸２４が回転し、ドラム軸２４の回転に連動してカップリング部２５に結合された感光体ドラム２１が回転する。
ドラム軸２４にはフライホイール２３が取り付けられているため、フライホイールの大きな慣性モーメントの影響でドラム軸２４の微小な回転ムラは抑制されている。

さらに、通常使用状態では、ドラム軸２４は第１ベアリング３１と第２ベアリング３２との２つのベアリングを介してフレーム３７およびフレーム３８で支持されているだけであり、第３ベアリング３３はフレーム３９と接触していない。そのため、長軸を３つのベアリングで同時に支持する場合に生じる軸を曲げる力は発生しておらず、軸を曲げる力により生じる一回転ピッチの回転ムラも発生することがない。
その結果、感光体ドラム２１は微小回転ムラおよび一回転ピッチの回転ムラの双方が抑制され、安定した画像を形成することができる。

一方、ドラム軸２４にフライホイール２３が取り付けられた状態でドラム軸２４に衝撃が加わると、フライホイール２３の近傍にドラム軸２４を曲げようとする力が加わる。この力が小さければ第３ベアリング３３は非接触のままで何も変化しないが、衝撃が一定以上の大きさになると、第３ベアリング３３が孔３６の内面に接触することとなる。これにより、大きな重量を有するフライホイール２３が取り付けられていても、フライホイール２３のごく近傍で第３ベアリング３３を介してフレーム３９がドラム軸２４を支えることができるので、ドラム軸２４を変形させたり破損させたりすることはない。

また、ドラム軸２４が回転中に衝撃が加わった場合であっても、第３ベアリング３３がドラム軸２４の回転運動を維持させながら衝撃を吸収することができるので、ドラム軸２４を変形させたり破損させたりすることはない。

上記実施形態では、第３ベアリング３３と孔３６との間に隙間を形成することとしたが、図９に示すように、隙間にゴムなどの弾性部材４５を挿入するようにしてもよい。
この弾性部材４５に弾力性が高いものを使用することで軸を曲げようとする力が発生したときに弾性部材で吸収し、通常使用状態で軸を曲げる力が発生しないか、発生したとしても無視できる程度に弱くなるようにすることにより、上記実施形態と同様に回転ムラを抑制するとともに衝撃に強い構造のドラム軸回転支持機構とすることができる。

本発明のドラム軸回転支持機構は、回転ムラを抑制して安定な画像を形成することができ、かつ、衝撃に強い構造の画像形成装置を製造する場合に利用することができる。

本発明の一実施形態であるドラム軸回転支持機構の構成を示す断面図。 図１のドラム軸回転支持機構を備えた画像形成装置を正面から見た全体外観図。 図１のドラム軸回転支持機構を備えた画像形成装置を背面から見た全体外観図。 図３の一部のカバーを外して画像形成装置内部が見えるようにした分解図。 ドラム軸回転支持機構の一部分解図。 ドラム軸回転支持機構の一部分解図。 ドラム軸回転支持機構の一部分解図。 ドラム軸回転支持機構の一部分解図。 本発明の他の一実施形態であるドラム軸回転支持機構の構成を示す断面図。

符号の説明

１０ 画像形成装置
２０ 画像形成部
２１ 感光体ドラム
２２ ドラム軸回転支持機構
２３ フライホイール
２４ ドラム軸
２５ カップリング部
２６ 駆動ギヤ
３１ 第１ベアリング
３２ 第２ベアリング
３３ 第３ベアリング
３４、３５、３６ 孔
３７、３８、３９ フレーム（ベアリング支持体）
４５ 弾性部材

Claims (2)

1. ドラム軸の一端に連結されドラム軸の回転運動を感光体ドラムに伝達するカップリング部と、カップリング部近傍にてドラム軸に軸支される駆動ギヤと、駆動ギヤから離隔した位置でドラム軸に軸支されるフライホイールと、駆動ギヤ前後のドラム軸に取り付けられる第１ベアリングおよび第２ベアリングとを備え、第１ベアリングおよび第２ベアリングをそれぞれ固定するベアリング支持体によってドラム軸を回転可能な状態で支持するドラム軸回転支持機構であって、
   フライホイール近傍のドラム軸に第３ベアリングが取り付けられるとともに第３ベアリングを支持するためのベアリング支持体が第３ベアリングとの間に隙間を介して取り付けられ、第３ベアリングとベアリング支持体との隙間の寸法がフライホイールによるドラム軸の撓み量より大きくなるように設定されることを特徴とするドラム軸回転支持機構。
2. 第３ベアリングと第３ベアリングのためのベアリング支持体との隙間に緩衝材が設けられることを特徴とする請求項１に記載のドラム軸回転支持機構。
   

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