特許 7536604 画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-09

(45)【発行日】2024-08-20

(54)【発明の名称】画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 21/16 20060101AFI20240813BHJP

   G03G 15/00 20060101ALI20240813BHJP

   G03G 15/16 20060101ALI20240813BHJP

【ＦＩ】

G03G21/16 147

G03G15/00 657

G03G15/16

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020186758

(22)【出願日】2020-11-09

(65)【公開番号】P2022076372

(43)【公開日】2022-05-19

【審査請求日】2023-11-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000718

【氏名又は名称】弁理士法人中川国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】新川 悠介

【審査官】山下 清隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０１３６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０８５７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０６７０２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１１２７０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１４００６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０５３２７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２８２１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０９４９８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０６２９２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２００８－００４０３７７（ＫＲ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／００２８５８９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｇ ２１／１６

Ｇ０３Ｇ １５／００

Ｇ０３Ｇ １５／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

感光体と、
前記感光体を帯電させる帯電部材と、
前記感光体の表面に光を照射して静電潜像を形成する露光部材と、
前記静電潜像に現像剤を供給して現像剤像を形成する現像部材と、
前記現像剤像を被転写体に転写する転写部材と、
前記感光体から前記被転写体に前記現像剤像が転写される際に前記被転写体を移動させる移動部材と、
第１ギアが設けられた軸を有するモータと、
前記第１ギアと噛み合う第２ギアを含み、前記モータの駆動力を前記感光体に伝達する第１駆動伝達部と、
前記第１ギアと噛み合う第３ギアを含み、前記モータの駆動力を前記移動部材に伝達する第２駆動伝達部と、
を備え、
前記感光体の回転方向において前記露光部材により光が照射される位置を露光位置、前記転写部材により前記現像剤像が前記被転写体に転写される位置を転写位置とし、前記第２ギアの回転中心と前記第１ギアの回転中心と前記第３ギアの回転中心との成す角度をΦ〔ｒａｄ〕とし、画像形成時における前記第１ギアの回転方向と反対の方向をΦの正の方向とする場合、画像形成時に前記感光体が前記露光位置から前記転写位置まで回転するときの前記モータの回転量は、ｎを自然数として２πｎ＋η〔ｒａｄ〕であり、０＜η＜π－Φの関係が満たされることを特徴とする画像形成装置。

【請求項2】

感光体と、
前記感光体を帯電させる帯電部材と、
前記感光体の表面に光を照射して静電潜像を形成する露光部材と、
前記静電潜像に現像剤を供給して現像剤像を形成する現像部材と、
前記現像剤像を被転写体に転写する転写部材と、
前記感光体から前記被転写体に前記現像剤像が転写される際に前記被転写体を移動させる移動部材と、
第１ギアが設けられた軸を有するモータと、
前記第１ギアと噛み合う第２ギアを含み、前記モータの駆動力を前記感光体に伝達する第１駆動伝達部と、
前記第１ギアと噛み合う第３ギアを含み、前記モータの駆動力を前記移動部材に伝達する第２駆動伝達部と、
を備え、
前記感光体の回転方向において前記露光部材により光が照射される位置を露光位置、前記転写部材により前記現像剤像が前記被転写体に転写される位置を転写位置とし、前記第２ギアの回転中心と前記第１ギアの回転中心と前記第３ギアの回転中心との成す角度をΦ〔ｒａｄ〕とし、画像形成時における前記第１ギアの回転方向と反対の方向をΦの正の方向とする場合、画像形成時に前記感光体が前記露光位置から前記転写位置まで回転するときの前記モータの回転量は、ｎを自然数として２πｎ＋η〔ｒａｄ〕であり、π－Φ＜η＜０の関係が満たされることを特徴とする画像形成装置。

【請求項3】

η＝（π－Φ）／２であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。

【請求項4】

－３π／４＜Φ＜３π／４の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項5】

Φ＝±π／３であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

【請求項6】

スラスト方向において、前記第２ギアが前記第１ギアに対して噛み合う位置と、前記第３ギアが前記第１ギアに対して噛み合う位置は、同じであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項7】

前記被転写体はシートであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【請求項8】

前記被転写体は、前記感光体から前記現像剤像が転写され、転写された前記現像剤像がシートに転写される中間転写体であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタ（例えばレーザビームプリンタ、ＬＥＤプリンタ）などの画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電子写真方式の画像形成装置においては、感光体の表面に露光処理によって静電潜像を形成し、この静電潜像を現像処理によって現像し、現像された現像剤像を被転写体、即ちシート又は中間転写体に転写する転写処理を経て画像を形成する。なお、中間転写体に転写された現像剤像は、最終的にシートに転写される。

【0003】

ここで特許文献１では、モータの駆動力を感光体に伝達して感光体を回転駆動する構成において、シート上の画像に対するモータの回転ムラの影響を抑制する構成が記載されている。このための特許文献１の構成は、感光体の回転方向の位置に関し、露光処理が行われる位置を露光位置、転写処理が行われる位置を転写位置とする場合、感光体が露光位置から転写位置まで回転する際にモータを整数回転させる構成である。このような構成により、モータに回転ムラある場合でも、露光位置と転写位置との間でモータの位相が同じとなるため、回転ムラの影響が相殺されて、シート上の画像に対するモータの回転ムラの影響が抑制される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１０－１４００６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の構成では、一つのモータにより、感光ドラムと被転写体であるシートを搬送する搬送ベルトの双方を駆動している。ここで上述の通り、感光体におけるモータの回転ムラの影響は露光位置と転写位置との間で抑制される。しかしながら、搬送ベルトにおけるモータの回転ムラの影響は上述したモータの制御では抑制されず、画像に対してモータの回転ムラが悪影響を及ぼすおそれがある。

【0006】

そこで本発明は、一つのモータによって感光体と被転写体を移動させる移動部材を駆動する構成において、モータの回転ムラによって生じる画像への悪影響を低減することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、感光体と、前記感光体を帯電させる帯電部材と、前記感光体の表面に光を照射して静電潜像を形成する露光部材と、前記静電潜像に現像剤を供給して現像剤像を形成する現像部材と、前記現像剤像を被転写体に転写する転写部材と、前記感光体から前記被転写体に前記現像剤像が転写される際に前記被転写体を移動させる移動部材と、第１ギアが設けられた軸を有するモータと、前記第１ギアと噛み合う第２ギアを含み、前記モータの駆動力を前記感光体に伝達する第１駆動伝達部と、前記第１ギアと噛み合う第３ギアを含み、前記モータの駆動力を前記移動部材に伝達する第２駆動伝達部と、を備え、前記感光体の回転方向において前記露光部材により光が照射される位置を露光位置、前記転写部材により前記現像剤像が前記被転写体に転写される位置を転写位置とし、前記第２ギアの回転中心と前記第１ギアの回転中心と前記第３ギアの回転中心との成す角度をΦ〔ｒａｄ〕とし、画像形成時における前記第１ギアの回転方向と反対の方向をΦの正の方向とする場合、画像形成時に前記感光体が前記露光位置から前記転写位置まで回転するときの前記モータの回転量は、ｎを自然数として２πｎ＋η〔ｒａｄ〕であり、０＜η＜π－Φの関係が満たされることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、一つのモータによって感光体と被転写体を移動させる移動部材を駆動する画像形成装置において、モータの回転ムラによって生じる画像への悪影響を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】画像形成装置の断面概略図である。

【図2】駆動ユニットの概略図である。

【図3】段ギアの回転速度のプロファイルの一例を示すグラフである。

【図4】噛み合い位相差とモータの回転量とピッチ変動の関係を示すグラフである。

【図5】画像形成装置の断面概略図である。

【図6】駆動ユニットの概略図である。

【図7】画像形成装置の断面概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（第１実施形態）
＜画像形成装置＞
以下、まず本発明の第１実施形態に画像形成装置の全体構成を画像形成時の動作とともに図面を参照しながら説明する。なお、以下に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

【0011】

図１（ａ）は、画像形成装置１００の断面概略図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）における感光ドラム１の周囲の拡大図である。図１に示す様に、画像形成装置１００は、シートＳに画像を形成する画像形成部４５を備える。画像形成部４５は、画像形成装置１００に対して着脱可能に構成されたプロセスカートリッジＰ、レーザスキャナユニット３（露光部材）、転写ローラ５（転写部材）を備える。プロセスカートリッジＰは、感光ドラム１（感光体）、帯電ローラ２（帯電部材）、現像ローラ４（現像部材）を備える。

【0012】

画像形成装置１００によって画像を形成する際、まず不図示の制御部が画像形成ジョブ信号を受信すると、シートカセット９に積載収納されたシートＳが、ピックアップローラ１０、給送ローラ１１、搬送ローラ１２によってレジストローラ１３に搬送される。その後、レジストローラ１３は、感光ドラム１と転写ローラ５から形成される転写ニップ部に所定のタイミングでシートＳを搬送する。

【0013】

一方、画像形成部４５においては、まず帯電ローラ２によって感光ドラム１の表面が帯電させられる。その後、不図示の外部機器から入力された画像データに応じてレーザスキャナユニット３が感光ドラム１の表面にレーザ光Ｌを照射する露光処理を行う。これにより感光ドラム１の表面に画像データに応じた静電潜像が形成される。

【0014】

次に、現像ローラ４は、感光ドラム１の表面に形成された静電潜像に対し、現像ローラ４の表面に担持されているトナーを供給し、感光ドラム１の表面にトナー像（現像剤像）を形成する。その後、感光ドラム１の表面に形成されたトナー像は、転写ローラ５にバイアスが印加されることによりシートＳ（被転写体）に転写される。

【0015】

次に、トナー像が転写されたシートＳは、定着装置６に搬送される。そして定着装置６が有する加圧ローラ６ａと加熱ローラ６ｂから形成される定着ニップ部において加熱、加圧処理が施され、これによりシートＳ上のトナー像がシートＳに定着される。加圧ローラ６ａは、回転することでシートＳを搬送する。また加熱ローラ６ｂは、熱源を内部に備えており、加圧ローラ６ａに接触して従動回転する。その後、トナー像が定着されたシートＳは、排出ローラ７によって排出部８に排出される。

【0016】

ここで感光ドラム１の回転方向の位置に関し、露光部材であるレーザスキャナユニット３からレーザ光Ｌが照射される位置を露光位置Ｐｈと定義する。また感光ドラム１の回転方向の位置に関し、トナー像が転写部材によって被転写体に転写される位置、即ち、本実施形態ではトナー像が転写部材である転写ローラ５によって被転写体であるシートＳに転写される位置を転写位置Ｐｔと定義する。このとき、感光ドラム１の画像形成時の回転方向における露光位置Ｐｈから転写位置Ｐｔまでの回転角度ψは、本実施形態では０．８８９π〔ｒａｄ〕（１６０度）に設定されている。なお、回転角度ψは、露光位置Ｐｈと感光ドラム１の回転中心Ｏと転写位置Ｐｔとの成す角度とも言うことができる。

【0017】

また感光ドラム１から転写ローラ５によってシートＳにトナー像が転写される際、シートＳは、レジストローラ１３と定着装置６の加圧ローラ６ａによって搬送される。つまり
レジストローラ１３と加圧ローラ６ａは、感光ドラム１から被転写体であるシートＳにトナー像が転写される際にシートＳを移動させる移動部材である。またシートＳの搬送速度は、レジストローラ１３と加圧ローラ６ａによって決められる。

【0018】

＜駆動ユニット＞
次に、画像形成装置１００の各部材を駆動する駆動ユニット４０の構成について説明する。本実施形態では、駆動ユニット４０は、一つのモータ２０によって感光ドラム１、定着装置６、ピックアップローラ１０、給送ローラ１１、搬送ローラ１２、レジストローラ１３、排出ローラ７を駆動する。

【0019】

図２は、駆動ユニット４０の概略図である。図２に示す様に、駆動ユニット４０は、感光ドラム１を駆動させるギア列（第１駆動伝達部）として、モータ２０の軸２０ａに取り付けられたピニオンギア２１（第１ギア）と、段ギア２２（第２ギア）と、ドラム駆動ギア２４を有する。

【0020】

段ギア２２は、ピニオンギア２１と噛み合う大ギア部２２ａと、ドラム駆動ギア２４と噛み合う小ギア部２２ｂを備える。ドラム駆動ギア２４は、感光ドラム１に一体的に取り付けられたギアである。モータ２０が駆動すると、ピニオンギア２１が回転し、段ギア２２を介してドラム駆動ギア２４に駆動力が伝達される。これにより感光ドラム１がドラム駆動ギア２４と一体的に回転する。

【0021】

ここで本実施形態では、ピニオンギア２１の歯数は１３歯、段ギア２２の大ギア部２２ａの歯数は６３歯、小ギア部２２ｂの歯数は３９歯、ドラム駆動ギア２４の歯数は８９歯に設定されている。この歯数の関係から、モータ２０から感光ドラム１までのギア列の減速比は０．０９０４（＝１３／６３×３９／８９）となっている。

【0022】

また駆動ユニット４０は、ピックアップローラ１０、給送ローラ１１、搬送ローラ１２、レジストローラ１３、定着装置６、排出ローラ７を駆動させるギア列（第２駆動伝達部）として、ピニオンギア２１、段ギア２５、アイドラギア２６、２７、加圧ローラギア２８などを有する。

【0023】

段ギア２５（第３ギア）は、ピニオンギア２１と噛み合う大ギア部２５ａと、アイドラギア２７、２８とそれぞれ噛み合う小ギア部２５ｂを備える。加圧ローラギア２８は、アイドラギア２６と噛み合い、加圧ローラ６ａに一体的に取り付けられたギアである。またアイドラギア２６又はアイドラギア２７から分岐して、不図示のギア列が更に設けられており、この不図示のギア列を介してピックアップローラ１０、給送ローラ１１、搬送ローラ１２、レジストローラ１３、排出ローラ７にモータ２０の駆動力が伝達される。

【0024】

モータ２０が駆動すると、ピニオンギア２１が回転し、段ギア２２、アイドラギア２６を介して加圧ローラギア２８に駆動力が伝達される。これにより加圧ローラ６ａが加圧ローラギア２８と一体的に回転する。またモータ２０が駆動すると、ピニオンギア２１が回転し、段ギア２２、アイドラギア２６、２７、不図示のギア列を介して、ピックアップローラ１０、給送ローラ１１、搬送ローラ１２、レジストローラ１３、排出ローラ７に駆動力が伝達されて、これらの部材が回転する。

【0025】

ここで段ギア２５の大ギア部２５ａは、歯数・モジュールが段ギア２２の大ギア部２２ａと同一であり、ピニオンギア２１に対しスラスト方向の略同一位置で噛み合っている。ここでいう略同一位置には、大ギア部２２ａと大ギア部２５ａのスラスト方向の位置が完全に同一の場合と公差の範囲でずれている場合とが含まれる。

【0026】

またピニオンギア２１と噛み合うギアであり感光ドラム１にモータ２０の駆動力を伝達するギア列に含まれるギアの回転中心と、ピニオンギア２１の回転中心２１ｃと、ピニオンギア２１と噛み合うギアであり感光ドラム１からトナー像が転写される被転写体を移動させる移動部材にモータ２０の駆動力を伝達するギア列に含まれるギアの回転中心との成す角度を以下では噛み合い位相差Φと称する。本実施形態では、段ギア２２の回転中心２２ｃとピニオンギア２１の回転中心２１ｃと段ギア２５の回転中心２５ｃとの成す角度が噛み合い位相差Φであり、Φ＝４π／３〔ｒａｄ〕（２４０度）に設定されている。噛み合い位相差Φの正方向は、ピニオンギア２１の画像形成時の回転方向である矢印Ｒ方向と反対の方向である。

【0027】

＜モータの回転ムラの影響＞
次に、モータ２０の回転ムラによって生じるシートＳ上の画像への影響について説明する。ここでモータ２０の回転ムラは、モータ２０が一周する間の速度変動であり、モータ２０内部のベアリングの偏心等を原因とするモータ自身の回転ムラ、モータ２０の軸２０ａの振れ、ピニオンギア２１の偏心などに起因して発生する。

【0028】

図３（ａ）は、モータ２０が一周する間の、感光ドラム１を駆動するギア列に含まれる段ギア２２の回転速度Ｖｄのプロファイルの一例を示すグラフである。図３（ａ）において、線Ｇ１はモータ２０の回転ムラに起因する段ギア２２の回転速度変動の波形、線Ｇ２はモータ２０自身の回転ムラに起因する段ギア２２の速度変動の波形、線Ｇ３はモータ２０の軸２０ａの振れ、及び、ピニオンギア２１の偏芯に起因する段ギア２２の速度変動の波形をそれぞれ示す。

【0029】

図３（ａ）に示す様に、モータ２０の回転ムラに起因する段ギア２２の回転速度変動の波形は、モータ２０自身の回転ムラに起因する段ギア２２の速度変動の波形と、モータ２０の軸２０ａの振れ、及び、ピニオンギア２１の偏芯に起因する段ギア２２の速度変動の波形との合成波である。なお、これらの正弦波の位相は、モータ２０やピニオンギア２１の製造上のばらつきやモータ２０の軸２０ａに対するピニオンギア２１の取り付け位相等で変化する。

【0030】

そこでモータ２０の回転ムラに起因する段ギア２２の回転速度Ｖｄの変動は、時間ｔの関数として次の式１として表される。式１において、Ａはモータ２０自身の回転ムラの振幅、Ｂはモータ２０の軸２０ａの振れとピニオンギア２１の偏芯の振幅、ωはモータ２０の角速度、θはモータ２０自身の回転ムラに対する軸２０ａの振れとピニオンギア２１の偏芯の位相差である。

【0031】

（式１）

【0032】

図３（ｂ）は、モータ２０が一周する間の、シートＳを搬送するレジストローラ１３や加圧ローラ６ａを駆動するギア列に含まれる段ギア２５の回転速度Ｖｈのプロファイルの一例を示すグラフである。図３（ｂ）において、線Ｇ４はモータ２０の回転ムラに起因する段ギア２５の回転速度変動の波形、線Ｇ５はモータ２０自身の回転ムラに起因する段ギア２５の速度変動の波形、線Ｇ６はモータ２０の軸２０ａの振れ、及び、ピニオンギア２１の偏芯に起因する段ギア２５の速度変動の波形をそれぞれ示す。

【0033】

図３（ｂ）に示す様に、段ギア２５におけるモータ２０自身の回転ムラに起因する速度変動の波形の位相は、図３（ａ）に示す波形と同じである。一方でピニオンギア２１と段ギア２２、２５の間には噛み合い位相差Φがあるため、モータ２０の軸２０ａの振れ、及び、ピニオンギア２１の偏芯に起因する段ギア２５の速度変動の波形の位相は、噛み合い位相差Φの分、段ギア２２の同波形に対してずれている。モータ２０の回転ムラに起因する段ギア２５の回転速度Ｖｈの変動は、時間ｔの関数として次の式２として表される。

【0034】

（式２）

【0035】

次に、モータ２０の回転ムラがシートＳ上の画像に与える影響の発生メカニズムについて説明する。まず露光位置Ｐｈでレーザスキャナユニット３に静電潜像を形成する際、モータ２０の回転ムラに起因する段ギア２２の回転速度変動に応じて感光ドラム１の露光位置Ｐｈでの回転速度が変動するため、静電潜像のピッチが変動する。具体的には、段ギア２２の回転速度が増加すると静電潜像のピッチが広がり、減少すると静電潜像のピッチが狭まる。感光ドラム１の露光時の時間をｔａとする場合、この静電潜像のピッチ変動はＶｄ（ｔａ）と表される。

【0036】

また転写位置Ｐｔにおいてトナー像がシートＳに転写される際、モータ２０の回転ムラに起因する段ギア２２の回転速度変動に応じて感光ドラム１の転写位置Ｐｔでの回転速度が変動するため、シートＳに転写されるトナー像のピッチが変動する。具体的には、段ギア２２の回転速度が増加するとトナー像のピッチが狭まり、減少するとトナー像のピッチが広がる。感光ドラム１の転写時の時間をｔｂとする場合、このトナー像のピッチ変動は－Ｖｄ（ｔｂ）と表される。

【0037】

また転写位置Ｐｔにおいてトナー像がシートＳに転写される際、モータ２０の回転ムラに起因する段ギア２５の回転速度変動に応じてシートＳの移動速度が変動するため、シートＳに転写されるトナー像のピッチが変動する。具体的には、段ギア２５の回転速度が増加するとトナー像のピッチが狭まり、減少するとトナー像のピッチが広がる。このトナー像のピッチ変動はＶｈ（ｔｂ）と表される。

【0038】

ここまで説明した三つのピッチ変動が合計されて生じる、感光ドラム１からトナー像が転写される被転写体としてのシートＳ上の画像のピッチ変動Ｖは、次の式３として表される。本実施形態では、このようにしてモータ２０の回転ムラによって生じるシートＳ上の画像への影響を、以下に説明する構成により低減する。
（式３）

【0039】

まず画像形成時に感光ドラム１が露光位置Ｐｈから転写位置Ｐｔまで回転するときのモータ２０の回転量は、ｎを自然数とすると、２πｎ＋η［ｒａｄ］と表される。ηは、感光ドラム１が画像形成時に露光位置Ｐｈから転写位置Ｐｔまで回転するときのモータ２０の整数回転量に対して増加した回転量［ｒａｄ］であって－π≦η≦πである。この場合、ｕを任意の整数、Ｔをモータ２０の一周の周期とすると、時間ｔａと時間ｔｂとの関係は次の式４で表される。

【0040】

（式４）

【0041】

またＴ＝ω／２πであるため、式４は次の式５として書き換えられる。

【0042】

（式５）

【0043】

ここで式３に対し、式１、式２、式５を代入すると、ピッチ変動Ｖは次の式６として表される。

【0044】

（式６）

【0045】

ここで式６において、ｔｂ＋θ／ωを時間ｔｃとする場合、ピッチ変動Ｖは次の式７として表される。

【0046】

（式７）

【0047】

ここで上述した通り、段ギア２２と段ギア２５におけるモータ２０自身の回転ムラに起因する速度変動の波形の位相は同じである。従って、以下の計算の簡略化のために、モータ２０自身の回転ムラをゼロとしても議論の一般性は失われない。そこで以下の計算ではＡ＝０、Ｂ＝１としてピッチ変動Ｖを低減するための噛み合い位相差Φと回転量ηの関係を求める。式７にＡ＝０、Ｂ＝１を代入すると、次の式８となる。

【0048】

（式８）

【0049】

また式８の右辺の第２項、第３項について三角関数の合成を行うと、次の式９となる。

【0050】

（式９）

【0051】

次に、式９において、Ｖの右辺について三角関数の合成を行うと、γを合成波の位相として次の式１０となる。

【0052】

（式１０）

【0053】

次に、βを計算する。以下の式１１の関係が成り立つため、β＝（Φ＋π）／２となる。

【0054】

（式１１）

【0055】

ここで予め設定されている噛み合い位相差Φに対し、ピッチ変動Ｖの振幅が最小となるのは、式１０よりｃｏｓ（－β－η）＝－１となるときである。つまり－β－η＝πであり、この式に上で求めたβを代入すると次の式１２となる。

【0056】

（式１２）

【0057】

式１２より、予め設定された噛み合い位相差Φに対して、ピッチ変動Ｖの振幅が最小となる回転量ηが求められた。この結果は次に説明するように考えると理解しやすい。式８に対し、式１２を代入すると次の式１３として表される。

【0058】

（式１３）

【0059】

式１３において、右辺の第２項の位相であるπと第３項の位相であるΦの平均は（Φ＋π）／２である。また右辺の第１項の位相－η＝（Φ－π）／２は、Φの平均から位相がπ（１８０度）ずれている（－η＝（Φ－π）／２＝（Φ＋π）／２－π）。つまり予め設定された位相π、噛み合い位相差Φに対し、最も振幅が小さくなるようにηが決められていることが分かる。

【0060】

次に、ピッチ変動Ｖの振幅が最小となる噛み合い位相差Φと、そのときのピッチ変動Ｖの振幅を計算する。式１０で計算したピッチ変動Ｖの振幅をＶａとし、式１０にｃｏｓ（－β－η）＝－１を代入すると、次の式１４となる。

【0061】

（式１４）

【0062】

また式１４において、

とする場合、次の式１５となる。

【0063】

（式１５）

【0064】

式１５より、ｘ＝１のときに振幅Ｖａが０となって最小となる。

また、この式をｃｏｓΦについて解くとｃｏｓ＝１／２となる。従って、Φ＝π／３、５π／３となる。

【0065】

式１２より、Φ＝π／３のときにη＝π／３となり、Φ＝５π／３のときにη＝－π／３となる。この場合（ｘ＝１）、ピッチ変動Ｖの振幅Ｖａは次の式１６のように計算されてゼロとなる。つまりモータ２０の軸２０ａの振れとピニオンギア２１の偏芯の影響が完全に吸収される。

【0066】

（式１６）

【0067】

この結果は、以下のように考えると理解しやすい。式８にΦ＝π／３、η＝π／３を代入すると次の式１７となる。

【0068】

（式１７）

【0069】

式１７より、ピッチ変動Ｖは、位相が互いに２π／３（１２０度）ずれている３つの正弦波の和となることが分かる。即ち、３つの正弦波（Ｖｄ（ｔａ）、－Ｖｄ（ｔｂ）、Ｖｈ（ｔｂ））の位相がお互い２π／３（１２０度）ずれるように噛み合い位相差Φと回転量ηを設定することで、ピッチ変動Ｖを最小のＶ＝０とすることができる。

【0070】

次に、ピッチ変動Ｖの振幅が、感光ドラム１が露光位置Ｐｈから転写位置Ｐｔまで回転するときにモータ２０が整数回転するときの振幅と同じ振幅になる回転量ηを計算する。なお、感光ドラム１が露光位置Ｐｈから転写位置Ｐｔまで回転するときにモータ２０が整数回転するときη＝０となるものの、以下ではη≠０の場合の解を求める。

【0071】

まず式８にη＝０を代入すると、Ｖ＝ｓｉｎ（ωｔｃ＋Φ）となり振幅は１である。従って式８において、次の式１８の関係が成り立つときにも振幅は１となる。

【0072】

（式１８）

【0073】

式１８では、左辺と右辺で位相がπ（１８０度）ずれているためη＝π×Φとなる。従って、η＝０、π－Φの場合、ピッチ変動Ｖの振幅が、感光ドラム１が露光位置Ｐｈから転写位置Ｐｔまで回転するときにモータ２０が整数回転するときの振幅と同じ振幅となる。

【0074】

以上より、回転量ηが次の条件１、又は、条件２を満たす場合、シートＳ上のトナー像のピッチ変動Ｖは、感光ドラム１が露光位置Ｐｈから転写位置Ｐｔまで回転するときにモータ２０が整数回転する場合よりも小さくなる。即ち、条件１、又は、条件２を満たすように回転量ηと噛み合い位相差Φを設定することにより、感光ドラム１が露光位置Ｐｈから転写位置Ｐｔまで回転するときにモータ２０が整数回転する場合と比較して、シートＳ上の画像に対するモータ２０の回転ムラの影響を低減することができる。

【0075】

（条件１）
０＜η＜π－Φ

【0076】

（条件２）
π－Φ＜η＜０

【0077】

ここで式１２に示すη＝（η－Φ）／２となるように回転量ηと噛み合い位相差Φを設定することにより、予め設定された噛み合い位相差Φに対し、ピッチ変動Ｖの振幅が最小となるため好ましい。またη＝π／３、Φ＝π／３、若しくは、η＝－π／３、Φ＝５π／３に設定する場合、モータ２０の軸２０ａの振れとピニオンギア２１の偏芯の影響が完全に吸収されるため更に好ましい。

【0078】

図４は、噛み合い位相差ΦがΦ１＝４π／３とΦ２＝５π／３の場合の回転量ηとピッチ変動Ｖとの関係を示すグラフである。図４に示す様に、ピッチ変動Ｖの振幅は、η＝（π－Φ）／２のときに最小となり、η＝π－Φのときにη＝０のときと同じになることが分かる。またΦ２=５π／３の場合には、η＝－π／３においてピッチ変動Ｖの振幅がゼロとなることが分かる。

【0079】

但し、配置の都合上、Φ＝π／３、５π／３、即ち±π／３（±６０度）に設定することが難しい場合もある。この場合であっても－３π／４（＝５π／４）＜Φ＜３π／４の範囲にΦを設定できれば、ピッチ変動Ｖの低減を図ることができる。例えば、Φ＝３π／４、又は、５π／４に設定する場合、ピッチ変動Ｖは約１５％の低減効果がある。

【0080】

本実施形態では、上述した通り、モータ２０から感光ドラム１までのギア列の減速比が０．０９０４であり、角度ψは０．８８９π（１６０度）に設定されている。従って、画像形成時に感光ドラム１が露光位置Ｐｈから転写位置Ｐｔまで回転するときのモータ２０の回転量は、モータ２０の一周に対して４．９１５倍（＝１／０．０９０４×１６０／３６０）となる。このため、η＝（４．９１５－５）×２×π＝－０．１７０π（－３０．５度）≒－π／６（－３０度）となる。

【0081】

また本実施形態では、上述した通り、Φ＝４π／３（２４０度）に設定されている。従って、π－Φ＜η＜０の関係が成り立ち、ピッチ変動Ｖが低減されている。またη≒（π－Φ）／２であるため、噛み合い位相差Φ（＝４π／３）に対するηが最適に設定されており、ピッチ変動Ｖが最小化されている。また噛み合い位相差Φ（＝４π／３＝２４０度＝－１２０度）は、－３π／４＜Φ＜３π／４の間にあるため、ピッチ変動Ｖの低減効果は十分ある。

【0082】

また本実施形態では、段ギア２２の大ギア部２２ａと、段ギア２５の大ギア部２５ａとがピニオンギア２１に対してスラスト方向で略同一位置で噛み合っている。従って、モータ２０の軸２０ａの振れの影響を、感光ドラム１と、シートＳを搬送するレジストローラ１３や加圧ローラ６ａとでほぼ同じとすることができ、ピッチ変動Ｖの低減をより効果的に行うことができる。

【0083】

なお、ここまでの説明では、感光ドラム１の転写位置Ｐｔにおいて、レジストローラ１３と加圧ローラ６ａによってシートＳを搬送すると説明したものの、シートＳを搬送する部材はシートＳのサイズ等によって異なる。例えばシートＳのサイズが大きい場合、感光ドラム１の転写位置Ｐｔにおいて、レジストローラ１３と加圧ローラ６ａに加えて搬送ローラ１２によってシートＳを搬送する構成も考えられ、この場合には搬送ローラ１２も被転写体を移動させる移動部材となる。ここで感光ドラム１の転写位置Ｐｔにおいて、シートＳの搬送方向の上流側と下流側でシートＳを搬送する構成とすることで、感光ドラム１の転写位置ＰｔにおけるシートＳの搬送速度の精度が上がるため、更に高品質な画像を形成することができる。

【0084】

なお、ここでまでの計算では、式７においてＡ＝０、Ｂ＝１として簡略化して計算したものの、簡略化しない場合には、式７、式１０よりピッチ変動Ｖは以下の式１９で計算される。

【0085】

（式１９）

【0086】

式１９において、θはモータ２０自身の回転ムラに対する軸２０ａの振れとピニオンギア２１の偏芯の合成波との位相差である。θは、モータ２０やピニオンギア２１の製造上のばらつきや、モータ２０の軸２０ａに対するピニオンギア２１の取り付け位相などによって変化するため個々の画像形成装置１００で値が異なる。従って、θは最悪の位相を想定して計算するのが望ましい。式１９のピッチ変動Ｖにおいては、右辺の第１項と第２項の正弦波の位相が同じ場合、即ち－η－θ＝γとなる場合が最悪となる。式１９に－η－θ＝γを代入すると、次の式２０となる。

【0087】

（式２０）

【0088】

式２０の振幅は、式１０の振幅をＢ倍してＡを足したものである。従って、式１０を計算して議論してきた内容がそのまま成立する。

【0089】

（第２実施形態）
次に、本発明に係る画像形成装置の第２実施形態について図を用いて説明する。第１実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0090】

本実施形態に係る画像形成装置１００は、現像剤として、イエローＹ、マゼンダＭ、シアンＣ、ブラックＫの４色のトナーを中間転写ベルト９６に転写した後、シートＳに画像を転写して画像を形成する中間タンデム方式の画像形成装置である。なお、以下の説明において、上記各色のトナーを使用する部材には添え字としてＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを付するものの、各部材の構成や動作は使用するトナーの色が異なることを除いて実質的に同じであるため、区別を要する場合以外は添え字を適宜省略する。

【0091】

図５は、本実施形態に係る画像形成装置１００の断面概略図である。図５に示す様に、画像形成装置１００は、シートＳに画像を形成する画像形成部４５を備える。画像形成部４５は、感光ドラム１（１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ）、レーザスキャナユニット３、帯電ローラ２（２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ）、現像ローラ４（４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ）を備える。

【0092】

また画像形成部４５は、一次転写ローラ５５（５５Ｙ、５５Ｍ、５５Ｃ、５５Ｋ）、二次転写ローラ９１、二次転写対向ローラ９２、駆動ローラ９３、中間転写ベルト９６を備える。中間転写ベルト９６（中間転写体、被転写体）は、二次転写対向ローラ９２と駆動ローラ９３に架け回された無端円筒状のベルトであり、駆動ローラ９３の回転に従動して周回移動する。

【0093】

次に、画像形成動作について説明する。まず不図示の制御部が画像形成ジョブ信号を受信すると、シートカセット９に積載収納されたシートＳが、ピックアップローラ１０、給送ローラ１１によってレジストローラ１３に搬送される。レジストローラ１３は、二次転写ローラ９１と二次転写対向ローラ９２から形成される二次転写部に所定のタイミングでシートＳを搬送する。

【0094】

一方、画像形成部４５においては、まず帯電ローラ２Ｙによって感光ドラム１Ｙの表面が帯電させられる。その後、不図示の外部機器から入力された画像データに応じてレーザスキャナユニット３が感光ドラム１Ｙの表面にレーザ光を照射する。これにより感光ドラム１Ｙの表面に画像データに応じた静電潜像が形成される。

【0095】

次に、現像ローラ４Ｙにより、感光ドラム１Ｙの表面に形成された静電潜像にイエローのトナーを供給し、感光ドラム１Ｙの表面にイエローのトナー像を形成する。感光ドラム１Ｙの表面に形成されたトナー像は、一次転写ローラ５５Ｙにバイアスが印加されることで中間転写ベルト９６に一次転写される。

【0096】

同様のプロセスにより、感光ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにも、マゼンダ、シアン、ブラックのトナー像が形成される。そして一次転写ローラ５５Ｍ、５５Ｃ、５５Ｋにバイアスが印加されることで、これらのトナー像が中間転写ベルト９６上のイエローのトナー像に対して重畳的に転写される。これにより中間転写ベルト９６の表面にフルカラーのトナー像が形成される。

【0097】

フルカラーのトナー像を担持した中間転写ベルト９６が移動すると、トナー像が二次転写部に送られる。そして二次転写部において、二次転写ローラ９１にバイアスが印加されることで、中間転写ベルト９６上のトナー像がシートＳに転写される。

【0098】

次に、トナー像が転写されたシートＳは、定着装置６に搬送される。そして定着装置６が有する加圧ローラ６ａと加熱ローラ６ｂから形成される定着ニップ部において加熱、加圧処理が施され、これによりシートＳ上のトナー像がシートＳに定着される。その後、トナー像が定着されたシートＳは、排出ローラ７によって排出部８に排出される。

【0099】

ここで本実施形態では、第１実施形態と異なり、感光ドラム１から中間転写ベルト９６に対して一次転写ローラ５５によってトナー像が転写される。従って、本実施形態の転写位置Ｐｔは、感光ドラム１の回転方向の位置において、トナー像が転写部材である一次転写ローラ５５によって被転写体である中間転写ベルト９６に転写される位置である。また本実施形態では、感光ドラム１の画像形成時の回転方向における露光位置Ｐｈから転写位置Ｐｔまでの回転角度ψは０．９４４π〔ｒａｄ〕（１７０度）に設定されている。

【0100】

また感光ドラム１から一次転写ローラ５５によって中間転写ベルト９６にトナー像が転写される際、中間転写ベルト９６は、駆動ローラ９３によって移動される。つまり駆動ローラ９３は、感光ドラム１から被転写体である中間転写ベルト９６にトナー像が転写される際に中間転写ベルト９６を移動させる移動部材である。中間転写ベルト９６の移動速度は、駆動ローラ９３によって決められる。

【0101】

次に、本実施形態の駆動ユニット５０の構成について説明する。本実施形態では、駆動ユニット５０は、一つのモータ２０によって感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋと駆動ローラ９３を駆動する。

【0102】

図６は、駆動ユニット５０の概略図である。図６に示す様に、駆動ユニット５０は、感光ドラム１Ｙ～１Ｋを駆動させるギア列（第１駆動伝達部）として、モータ２０の軸２０ａに取り付けられたピニオンギア２１、アイドラギア８２ａ～８２ｃ、段ギア８３ａ、８３ｂ、ドラム駆動ギア８４ａ～８４ｄを有する。

【0103】

アイドラギア８２ａ（第２ギア）はピニオンギア２１（第１ギア）と噛み合い、アイドラギア８２ｂ、８２ｃはアイドラギア８２ａと噛み合う。段ギア８３ａは、アイドラギア８２ｂと噛み合う大ギア部８３ａ１と、ドラム駆動ギア８４ａ、８４ｂと噛み合う小ギア部８３ａ２を備える。段ギア８３ｂは、アイドラギア８２ｃと噛み合う大ギア部８３ｂ１と、ドラム駆動ギア８４ｃ、８４ｄと噛み合う小ギア部８３ｂ２を備える。ドラム駆動ギア８４ａ～８４ｄは、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに対してそれぞれ一体的に取り付けられたギアである。

【0104】

モータ２０が駆動すると、ピニオンギア２１が回転し、アイドラギア８２ａ～８２ｃ、段ギア８３ａ、８３ｂを介してドラム駆動ギア８４ａ～８４ｄに駆動力が伝達される。これにより感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋがドラム駆動ギア８４ａ～８４ｄと一体的に回転する。

【0105】

本実施形態では、ピニオンギア２１の歯数は１２歯、段ギア８３ａ、８３ｂの大ギア部８３ａ１、８３ｂ１の歯数は５９歯、小ギア部８３ａ２、８３ｂ２の歯数は４０歯、ドラム駆動ギア８４ａ～８４ｄの歯数は８９歯に設定されている。この歯数の関係から、モータ２０から感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋまでのギア列のそれぞれの減速比は０．０９１４（＝１２／５９×４０／８９）となっている。

【0106】

また駆動ユニット５０は、駆動ローラ９３を駆動させるギア列（第２駆動伝達部）として、ピニオンギア２１、アイドラギア８２ｄ～８２ｉ、駆動ローラギア８５を有する。アイドラギア８２ｄ（第３ギア）は、ピニオンギア２１と噛み合う。アイドラギア８２ｅ～８２ｉは、アイドラギア８２ｄと駆動ローラギア８５との間でギア列を形成する。駆動ローラギア８５は、駆動ローラ９３と一体的に取り付けられたギアである。モータ２０が駆動すると、ピニオンギア２１が回転し、アイドラギア８２ｄ～８２ｉを介して、駆動ローラギア８５に駆動力が伝達される。これにより駆動ローラ９３が駆動ローラギア８５と一体的に回転する。

【0107】

ここでアイドラギア８２ｄは、歯数・モジュールがアイドラギア８２ａと同一であり、ピニオンギア２１に対しスラスト方向の略同一位置で噛み合っている。ここでいう略同一位置には、アイドラギア８２ａとアイドラギア８２ｄのスラスト方向の位置が完全に同一の場合と公差の範囲でずれている場合とが含まれる。

【0108】

また本実施形態の噛み合い位相差Φは、アイドラギア８２ａのギア中心８２ａ１とピニオンギア２１のギア中心８１ｃとアイドラギア８２ｄのギア中心８２ｄ１との成す角度であり、Φ＝π／３〔ｒａｄ〕（６０度）に設定されている。噛み合い位相差Φの正方向は、ピニオンギア２１の画像形成時の回転方向である矢印Ｒ方向と反対の方向である。

【0109】

本実施形態では、上述した通り、モータ２０から感光ドラム１までのギア列の減速比が０．０９１４であり、角度ψは０．９４４π（１７０度）に設定されている。従って、画像形成時に感光ドラム１が露光位置Ｐｈから転写位置Ｐｔまで回転するときのモータ２０の回転量は、モータ２０の一周に対して５．１６６倍（＝１／０．０９１４×１７０／３６０）となる。このため、η＝（５．１６６－５）×２×π＝０．３３２π(５９．７度)≒π／３（６０度）となる。

【0110】

また本実施形態では、上述した通り、Φ＝π／３（６０度）に設定されている。従って、０＜η＜π－Φの関係が成り立ち、ピッチ変動Ｖが低減されている。なお、本実施形態のピッチ変動Ｖは、感光ドラム１からトナー像が転写される被転写体としての中間転写ベルト９６上の画像のピッチ変動Ｖである。またη≒（π－Φ）／２であるため、噛み合い位相差Φ（＝π／３）に対するηが最適に設定されており、ピッチ変動Ｖが最小化されている。また噛み合い位相差Φはπ／３（６０度）であり、モータ２０の軸２０ａの振れとピニオンギア２１の偏芯の成分の影響が完全に吸収されるため、ピッチ変動Ｖが十分に低減される。

【0111】

なお、本実施形態では、中間転写方式の画像形成装置１００について説明したものの、本発明はこれに限られるものではない。即ち、図７に示す様に、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋから搬送ベルト９４によって搬送されるシートＳに対し、転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋによってトナー像を重畳的に転写して画像を形成する直接転写方式の画像形成装置１００に本発明を適用することも可能である。この構成では、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋからトナー像が転写される被転写体はシートＳであり、シートＳを移動させる移動部材は搬送ベルト９４である。また搬送ベルト９４は、駆動ローラ９５と張架ローラ９８によって張架されており、駆動ローラ９５の回転に従動して周回移動する。

【符号の説明】

【0112】

１…感光ドラム（感光体）
２…帯電ローラ（帯電部材）、
３…レーザスキャナユニット（露光部材）
４…現像ローラ（現像部材）
５…転写ローラ（転写部材）
６ａ…加圧ローラ（移動部材）
１３…レジストローラ（移動部材）
２０…モータ
２０ａ…軸
２１…ピニオンギア（第１ギア）
２２…段ギア（第２ギア）
２５…段ギア（第３ギア）
５５…一次転写ローラ（転写部材）
８２ａ…アイドラギア（第２ギア）
８２ｄ…アイドラギア（第３ギア）
９３…駆動ローラ（移動部材）
９６…中間転写ベルト（中間転写体、被転写体）
１００…画像形成装置
Ｓ…シート（被転写体）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】