JP2002005237A - 回転安定装置、回転駆動機構、画像形成装置及び画像読取装置 - Google Patents
回転安定装置、回転駆動機構、画像形成装置及び画像読取装置Info
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Abstract
り汎用性があり自由度が高くかつ回転変動を抑止し回転
を安定化させることのできる回転安定装置、及びこの回
転安定装置を備える回転駆動機構、画像形成装置及び画
像読取装置を提供する。 【解決手段】回転安定装置11は、回転部材12と、慣
性部材13と、回転部材12と慣性部材13とを着脱自
在に結合する結合部材14とを具備する。結合部材の取
付位置が回転中心軸から半径方向に離れた複数の半径方
向位置12a,12c及び回転中心軸の同心円上の複数
の周方向位置12a,12cから任意に選択した位置に
調節可能である。
Description
回転を安定化させる回転安定装置、及びこの回転安定装
置を備える回転駆動機構、感光ドラムなどの像担持体に
おける回転変動を抑止できる画像形成装置及び画像読取
装置に関する。
技術の安定化が望まれている。例えば、複写機等のよう
な画像形成装置の像担持体としての感光ドラムの駆動に
用いられるモータの駆動安定性を図るためにダンパを配
置することが公知である。
駆動の安定化技術として、様々な技術が採用されてい
る。例えば、モータの駆動安定性を図るためにダンパを
配置することが公知である。特開昭61−9156号公
報には、モータ軸に固定されるフランジ部と慣性体とを
弾性部材を介して固着したステッピングモータのダンパ
が開示されている。
けによりフランジ部と慣性体とに弾性体が固着されてい
るため、弾性体の位置、個数、材質等を変えることがで
きず、またフランジ部や慣性体も同様にその寸法や材質
を変えることができず、汎用性がなく、使用における自
由度が低いものとならざるを得ない。このため、従来の
ダンパは特定振動数を低減するだけであり、取付対象に
よって低減すべき振動数を変えることができなかった。
また、弾性体や慣性体等が劣化等したときにも交換がで
きず、ダンパ全体を取り替える必要がある。このよう
に、従来構造のものは、汎用性がないため、他種類を予
め用意しておく必要があり、コストが嵩む。
に低減すべき振動数を調整可能であり汎用性があり自由
度が高くかつ回転変動を抑止し回転を安定化させること
のできる回転安定装置、及びこの回転安定装置を備える
回転駆動機構、画像形成装置及び画像読取装置を提供す
ることである。
く、本発明による回転安定装置は、回転中心軸を中心に
して回転する回転部材と、前記回転中心軸の軸方向に前
記回転部材と異なる位置に配置された慣性部材と、粘性
及び弾性を有する粘弾性部材を備え、前記粘弾性部材を
介して前記回転部材と前記慣性部材とを着脱自在に結合
する結合部材とを具備し、前記結合部材の取付位置が複
数の位置から任意に選択した位置に調節可能であること
を特徴とする。
動によって回転部材の回転速度変動が抑制されるととも
に、粘性及び弾性を有する粘弾性部材が慣性部材の振動
に応じて変形するので、回転部材に回転速度変動が生じ
るような起振力が生じた場合でも、かかる回転速度変動
が抑制され、回転部材が安定して回転できる。また、結
合部材は回転部材と慣性部材とを着脱自在に結合するか
ら、粘弾性部材、回転部材や慣性部材の交換が容易であ
り、各部材の組み合わせが自由となり、より回転安定化
のための調整が容易となり、また結合部材の取付位置を
複数の位置から任意に選択した位置に調節可能であるた
め、低減すべき振動数に合わせて調節可能となり、より
広い範囲の周波数に対応した回転安定装置を実現でき
る。このように、使用に際し汎用性があり自由度が高い
回転安定装置を実現できる。また、構造が簡単であるた
め低コストでかつ堅牢な構成の回転安定装置を実現でき
る。
心軸から半径方向に離れた複数の半径方向位置及び/又
は前記回転中心軸の同心円上の複数の周方向位置とする
ことができる。
材と一体になって回転する回転軸を更に具備することに
より、この回転軸をモータ等の回転軸と連結でき、回転
安定装置をモータ等に取り付けることができる。
記回転部材と前記慣性部材とに取り付ける取付部材を備
え、前記回転部材と前記慣性部材とのいずれか一方に前
記粘弾性部材を取り付ける複数の孔を前記半径方向位置
及び周方向位置に設けることにより、粘弾性部材の取付
が容易となるとともにその取付位置の調節が簡単に行う
ことができる。この場合、周方向位置は前記同心円上の
円周方向に均等に分割された位置であることが好まし
い。
体に形成されたつば部を備えることにより、粘弾性部材
を回転部材と慣性部材とに取り付けることができる。こ
の場合、前記取付部材の前記つば部が前記回転部材と前
記慣性部材との間に挟まれるように構成することが好ま
しい。
慣性部材との少なくとも一方に設けた支持部により支持
されるようにできる。この場合、前記取付部材は前記支
持部でねじ止めまたは嵌合されることが好ましい。ま
た、前記取付部材は前記粘弾性部材に設けられた貫通孔
内に差し込まれて前記支持部で支持されることが好まし
い。
前記慣性部材は円盤状に構成されることが好ましく、こ
の場合、前記慣性部材の径は前記回転部材の径よりも大
きいことが好ましい。なお、本明細書で円盤状とは、回
転中心軸の垂直方向に切断して見た場合の形状を意味
し、平板状及び円筒状のものも含む。
され、前記ゴム材料のゴム硬度を前記結合部材を配置し
た半径方向位置及び周方向位置で変えることにより、低
減すべき振動数を調節することができる。
中心軸を中心にして回転する回転部材と、前記回転中心
軸の軸方向に前記回転部材と異なる位置に配置された慣
性部材と、粘性及び弾性を有する粘弾性部材を備え、前
記粘弾性部材を介して前記回転部材と前記慣性部材とを
着脱自在に結合する結合部材とを具備し、前記結合部材
の取付位置が複数の位置から任意に選択した位置に調節
可能である回転安定装置と、回転駆動手段と、前記回転
駆動手段により前記回転部材とともに回転する回転軸
と、前記回転軸に連結される回転伝達機構とを具備する
ことを特徴とする。
動によって回転部材の回転速度変動が抑制されるととも
に、粘性及び弾性を有する粘弾性部材が慣性部材の振動
に応じて変形するので、回転駆動手段において回転速度
変動が生じるような起振力が生じた場合でも、かかる回
転速度変動が抑制され、回転安定装置の回転部材が安定
して回転できる結果、回転軸が安定して回転できるとと
もに回転軸から安定した回転が伝達される。また、回転
安定装置の結合部材は回転部材と慣性部材とを着脱自在
に結合するから、粘弾性部材、回転部材や慣性部材の交
換が容易であり、各部材の組み合わせが自由となり、ま
た結合部材の取付位置を複数の位置から任意に選択した
位置に調節可能であるため、低減すべき振動数に合わせ
て調節可能となり、より広い範囲の周波数に対応でき、
回転駆動機構において低振動化のための適切な調整が容
易となる。
心軸から半径方向に離れた複数の半径方向位置及び/又
は前記回転中心軸の同心円上の複数の周方向位置とする
ことができる。
に固定され前記回転部材と一体になって回転し前記回転
軸に連結される回転安定装置側回転軸を更に具備するこ
とが好ましい。
え、前記回転安定装置の前記回転部材は前記回転ドラム
と一体に構成されていてもよい。この場合、モータのロ
ータ等の回転ドラムに慣性部材が粘弾性部材を介して結
合されることになる。
連結された歯付きプーリと、この歯付きプーリと噛み合
う歯付きベルトと、被駆動部に設けられ前記歯付きベル
トと噛み合う歯付きプーリとを備えることができる。ま
た、前記回転伝達機構は、前記回転軸に連結された第1
の歯車と、被駆動部に設けられ前記第1の歯車と噛み合
う第2の歯車とを備えるようにしてもよい。なお、この
場合、プーリや歯車を回転安定装置の回転部材と一体化
するように構成してもよい。
しての感光ドラム、転写ベルト、転写ドラム、またはク
リーニングユニット、または画像読取装置の画像読取部
において上述の回転安定装置を備える回転駆動機構を具
備することにより、簡単な構成で回転変動を抑制し、回
転を安定化させることができ、更に、回転部において低
減すべき振動数に合わせて調節可能であり、回転が一層
安定化する。これにより、良好な画像形成または画像読
取が可能となり、良好な画質を得ることができる。
を、図面を参照して説明する。図1(a)〜(i)は本
実施の形態にかかる回転安定装置の一例を示す図であ
る。
回転中心となる回転軸12bと回転軸12bの外側の同
心円上に円周方向に等分割して配置した複数の孔12a
と内側の同心円上に円周方向に等分割して配置した複数
の孔12cとを有し平板の円盤状に形成された回転部材
12と、回転部材12の回転軸12bよりも径の大きい
中心孔13bと回転部材12の孔12a,12cにそれ
ぞれ対応して設けられた複数の孔13a、13cとを有
し平板の円盤状に形成された慣性部材13と、弾性及び
粘性を有する材料から全体として円筒状に一体に形成さ
れ複数のつば部14a、14b、14cとつば部14a
と14bとの間に位置する小径部14dとつば部14b
と14cとの間に位置する小径部14eとを有し回転部
材12と慣性部材13とを結合する複数の結合部材14
とを備える。
材12の外周側の複数の孔12aと内周側の複数の孔1
2cは互いに半径方向の直線上に放射状に並んでいる。
定装置11では、複数の結合部材14は、弾性的性質を
有し、つば部14a〜14cを弾性変形させながら回転
部材12の各孔12a,12c及び慣性部材13の各孔
13a,13cにそれぞれ押し込んでから弾性復元する
と、つば部14aと14bとの間に慣性部材13が挟ま
れるように位置し、小径部14dが慣性部材13の各孔
13a,13cの内周面に対向して位置し、一方つば部
14bと14cとの間に回転部材12が挟まれるように
位置し、小径部14eが回転部材12の各孔12a,1
2cの内周面に対向して位置する。
材と取付部材とを兼ね、つば部14a〜14cの弾性変
形及び弾性復元を利用して回転部材12と慣性部材13
とに取り付けられて、粘弾性部材を介して両者を結合す
ることができる。また、結合部材14は、その弾性変形
により容易に回転部材12の孔12a,12cと慣性部
材13の孔13a,13cとから取り外すことができ
る。
14bが慣性部材13に対して、またつば部14bと1
4cが回転部材12に対して比較的親密に接し、一方、
結合部材14の小径部14d,14eが各孔12a、1
2c、13a、13cの内周面で比較的緩やかに位置し
ている。これにより、各結合部材14を各孔12a、1
2c、13a、13cの周りで回転させることができ
る。
おいて結合部材14は、各孔13aと12a、各孔13
cと12c全てに配置せず、外周側の孔13aには1つ
おきに、内周側の孔13cには孔13aと位相を変えて
1つおきに配置している。結合部材14は、低減すべき
振動数に合わせて任意に変えて配置することができ、複
数の孔13aと12a、複数の孔13cと12cの内の
任意の位置に取り付けることができる。
定の周波数を低減とさせるようにその直径や長さ等の寸
法を決めることができ、形状としては円筒形以外であっ
てもよく、立方体とすることができる。例えば、グロメ
ット(NOK社製)等を用いることができる。
して、低減させたい振動の周波数に最適な減衰特性を有
し、tanδが0.05以上である材料が好ましい。か
かる材料としては、天然ゴム及び合成ゴムがあり、例え
ば、NBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)、I
IR(ブチルゴム)、シリコンゴム、EPDM(エチレ
ン−プロピレン−非共役ジエタン)等を用いることがで
きるが、これらに限定されるものではない。また、ゴム
硬度としては20度〜70度の範囲内のものが好まし
い。
アルミニウム、真鍮等の金属、POMやABS等の樹脂
等を使用でき、これらの材料から製造した板金、焼結
品、切削品、樹脂成形品とすることができるが、これら
の材質及び製造方法に限定されるものではない。
の材質とすることができるが、慣性部材13と回転部材
1との少なくとも一方が金属製であることが好ましく、
両方が金属製であることが更に好ましい。
(e)のように、回転部材12の回転軸12bにモータ
等の回転軸20がはめ込まれて連結される。このモータ
等の回転軸20の回転により回転安定装置11の回転部
材12が慣性部材13とともに回転するが、回転時にお
ける慣性部材13の振動によって回転部材12の回転速
度変動が抑制されるとともに、結合部材14(粘弾性部
材)が慣性部材13の振動に応じて変形するためモータ
等に起因して回転部材12に回転速度変動が生じるよう
な起振力が生じた場合でも、かかる回転速度変動が抑制
され、回転部材12が安定して回転できる。その結果、
回転軸20が振動が抑制されながら安定して回転できる
ことになる。
部材13とを着脱自在に結合するから、粘弾性部材とし
ての結合部材14、回転部材12及び慣性部材13の交
換が容易であり、また、各部材12,13,14の組み
合わせが自由となり、より回転安定化のための調整が容
易となり、使用に際し汎用性があり自由度が高い回転安
定装置を実現できる。このように、回転安定装置におい
て粘弾性部材、回転部材及び慣性部材の組み替えが容易
なため、試作コストの削減と、設計自由度及び振動低減
設計の適正化が低コストで達成でき、好ましい。また、
回転安定装置の構造は、上述の通り、単純でありかつ堅
牢に構成でき、耐久性も高いので、安定した性能を長期
間にわたって得ることができる。
位置を複数の孔の中から任意に選択できるので、モータ
等の低減すべき振動数に合わせて調節可能となり、より
広い範囲の周波数に対応し、回転をより安定化できる回
転安定装置を実現できる。このように、より広い範囲で
の固有振動数設計が可能となり、例えば、結合部材(粘
弾性部材)を回転中心軸に近づけると固有振動数を低く
でき、離すと上昇でき、また、結合部材(粘弾性部材)
の数を減らすと固有振動数を低くでき、増やすと上昇で
きる。また、ゴム硬度を変えた場合も同様に調節可能で
あり、硬度を上げると固有振動数は上昇し、硬度を下げ
ると低減する。従って、結合部材(粘弾性部材)の部品
だけで、低減すべき問題の振動数がモータやユニット毎
に異なっても対応が可能となり、部品コストの低減が可
能となる。
数、位置、ゴム硬度を変化させることにより、固有振動
数の設計自由度が向上し、より広範囲でモータやユニッ
トに対応可能となる。
化させると、慣性モーメントを変えることができ、固有
振動数も変化させることができるが、慣性モーメントは
モータが脱調しないような量に設定する等の制約があ
り、また外径はスペース上の制約があるため、調整範囲
は狭い。また、ゴム硬度は約20〜70度が限界であ
り、調整可能範囲が狭い。従って、特に、結合部材(粘
弾性部材)の数、取付位置を調整可能とすることによ
り、粘弾性部材の数や取付位置が一定であった従来の場
合よりもその調整範囲が飛躍的に向上する。
置21について説明する。この回転安定装置21は、結
合部材を粘弾性部材と取付部材とから構成した以外は図
1と同様の構成であるので、同一部分には同一の符号を
付しその説明は省略する。
すように、回転部材12と慣性部材13とを結合する結
合部材は、弾性及び粘性を有する材料から全体として一
体に形成されその両端のつば部24a,24aと、つば
部24aの間に形成された小径部24bと、中央に形成
された貫通孔24cとを備えた粘弾性部材(グロメッ
ト)24と、粘弾性部材24の貫通孔24cに差し込ま
れて回転部材12のねじ孔12cにねじ止めされるねじ
部25bと、中間に段差部25aとを備えた取付部材2
5とから構成されている。
定装置21では、粘弾性部材24を慣性部材13の各孔
13a、13cに弾性変形させて押し込んで弾性復元す
ることにより、つば部24aと24aとの間に慣性部材
13が位置し、各孔13a、13cの内周面に小径部2
4bが対向するようにしてから、取付部材25を貫通孔
24cに差し込んで回転部材12のねじ孔12cにねじ
止めしている。これにより、回転部材12と慣性部材1
3とが粘弾性部材24を介して結合される。この場合、
取付部材25には段差部25aがあり回転部材12の表
面に当接するので、取付部材25は粘弾性部材24をつ
ば部24a間で一定の距離に維持し、不必要に圧縮変形
させることはない。
付部材25のねじ止めを緩めることにより、回転部材1
2と慣性部材13とを容易に取り外すことができ、ま
た、粘弾性部材24を弾性変形させて慣性部材13の各
孔13aから容易に取り外すことができる。また、取付
部材25の材質は、粘弾性部材よりも剛性の高い材料が
好ましい。
(f)のようにモータ等の回転軸20に連結されて、図
1と同様の効果が得られる。なお、粘弾性部材24の小
径部24bは、慣性部材13の孔13a、13cの内周
面で比較的緩やかに位置し、粘弾性部材24を孔13
a、13cの周りで回転させることができる。また、図
6では、粘弾性部材を慣性部材13の孔13aに取り付
けたが、回転部材12側の孔に取り付け、慣性部材にね
じ孔を形成して取り付けるようにしてもよい。
21において粘弾性部材24と取付部材25は、各孔1
3aと12a、各孔13cと12c全てに配置せず、外
周側の孔13aには1つおきに、内周側の孔13cには
孔13aと位相を変えて1つおきに配置している。粘弾
性部材24は、低減すべき振動数に合わせて任意に変え
て配置することができ、複数の孔13aと12a、複数
の孔13cと12cの内の任意の位置に取り付けること
ができる。
回転安定装置31を説明する。この回転安定装置31
は、図2と同様の慣性部材、粘弾性部材及び取付部材を
使用するが、回転部材が特に回転軸を有しない構成であ
る。即ち、DCアウターロータモータを構成するロータ
32を回転部材としてその端面32a上に図2と同様に
慣性部材13が粘弾性部材24を介して取り付け部材2
5によりねじ止めされている。
なった円筒部33aの軸受け36を介して回転可能であ
り、ロータ32と連結されて一体に回転する。円筒部3
3aの外周のコイル33bにモータ電気基板35aから
通電されると、ローラ32の内周のマグネット34との
作用でロータ32と回転軸33が回転したとき、ロータ
32はモータに回転速度変動が生じるような起振力が生
じた場合でも、回転安定装置31によりかかる回転速度
変動が抑制され、ロータ32と回転軸33が安定して回
転でき、図5と同様の効果が得られる。特に、DCモー
タは低回転領域でコギングにより速度変動が生じ易いの
であるが、本構成により速度変動を吸収できるため、低
回転でも安定した回転速度が得られる。特に、コギング
成分の周波数と回転安定装置31の固有振動数を一致さ
せると効果的であるが、このために、粘弾性部材24を
低減すべき固有振動数に合わせて複数の孔13aと12
a、複数の孔13cと12cの内の任意の位置に配置す
ることにより、より一層の回転の安定化を達成できる。
固定型のフライホールを併用してもよい。また、回転部
材を粘性及び弾性を有する材料で構成してもよい。更
に、かかる粘弾性材料の回転部材に粘弾性部材を一体に
構成してもよい。
できる粘弾性部材の変形例を示す。この粘弾性部材2
4’は、つば部24aの表面から貫通孔24cの内周面
に連続した線状の小突起24dを複数本設けたものであ
る。小突起24dはつば部24a上では半径方向に放射
状に延び、貫通孔24cの内周面では縦方向に直線状に
延びている。小突起24cの高さや本数により振動の減
衰特性を調整することが可能である。
図2とほぼ同様の回転安定装置を設けた回転駆動機構を
説明する。図5(a)の回転駆動機構は、回転安定装置
41と、モータ42と、モータの回転軸43と、モータ
42の回転軸43の一端43a側に固定された歯付きプ
ーリ44と、歯付きプーリ44と噛み合う歯付き駆動ベ
ルト45とを備える。
ルト45と被駆動部に設けられた別の歯付きプーリ(図
示省略)とにより回転伝達機構が構成される。モータ4
2の回転軸43の回転が回転安定装置41により安定す
る結果、回転伝達機構により伝達される被駆動部での回
転が安定する。また、粘弾性部材24は、低減すべき振
動数に合わせて任意の孔に配置することができるので、
より効果的に振動を低減でき、更に回転が安定し、好ま
しい。
4を回転部材12側に取付け、取付部材25により慣性
部材13のねじ孔に結合するように構成されている。
転安定装置41の回転部材12と一体に形成することに
より、構成を簡略化でき部品点数も削減でき、低コスト
化が可能となる。
きプーリ44をモータ42の回転軸43の一端43a側
に固定し、回転安定装置41を回転軸43の他端43b
側に取り付けたものである。これにより、図5(a)と
同様の効果を得ることができる。
(d)により、別の回転駆動機構を説明する。図6
(a)の例は、モータ52の回転軸54に固定された第
1の歯車53が破線で示す第2の歯車55を駆動するよ
うに構成したものである。図2とほぼ同様の回転安定装
置51が回転軸54にその回転部材12の回転軸12b
が差し込まれてねじ52により固定されている。回転安
定装置51は、歯車53側に粘弾性部材24を取り付け
た回転部材12を設け、取付部材25により外側の慣性
部材13を結合したものである。モータ52の回転軸5
4の回転が回転安定装置51により安定する結果、回転
伝達機構である歯車機構により伝達される被駆動部での
回転が安定する。粘弾性部材24は、低減すべき振動数
に合わせて任意の孔に配置することができるので、より
効果的に振動を低減でき、更に回転が安定し、好まし
い。
慣性部材13を歯車53側に設け、粘弾性部材24を取
り付けた回転部材12の回転軸12bを慣性部材13の
中心孔13bを貫通させて歯車53側でねじ52により
回転軸54に固定して構成したものである。
図6(a)と同調に、回転部材12を歯車53側に設け
ているが、粘弾性部材24を慣性部材13に取り付けて
構成したものである。図6(b)、(c)でも、図6
(a)と同様の効果を得ることができる。
(c)と同様の構成で、回転安定装置81の回転部材1
2に駆動歯車82を一体化するようにしてもよく、これ
により、構成を簡略化でき部品点数も削減でき、低コス
ト化が可能となる。
いて説明する。図7は、本実施の形態にかかる画像形成
装置である複写機の一部を示す図である。
ム1は、ドラム軸2に対して一体的に回転するように取
り付けられており、ドラム軸2は、不図示の軸受により
回転自在に支持されている。感光ドラム1の右方には、
ギヤ3がドラム軸2に対して一体的に回転するように取
り付けられている。ギヤ3は、ギヤ4と噛合しており、
不図示のモータからギヤ4を介して回転トルクを受ける
ようになっている。
イホイール(回転部材)5がドラム軸2に対して一体的
に回転するように取り付けられている。更に、フライホ
イール5の右方には、フライホイール5と同径の円盤で
あるイナーシャ部(慣性部材)6が、ドラム軸2に対し
て直接設けられておらず、後述する粘弾性部材のグロメ
ット8を介して、フライホイール5に取り付けられてい
る。尚、回転ドラム1の外周面には、矩形板状の掻き取
りブレード7の下端エッジが当接している。
一部断面図である。図9は、図8の構成のIII部を拡大
して示す図である。図8,9に示すように、フライホイ
ール5とイナーシャ部6とは、グロメット8及びボルト
9を介して連結されている。かかる連結の態様をより詳
細に説明する。フライホイール5には90度間隔毎にね
じ孔5aが形成され、一方、イナーシャ部6におけるね
じ孔5aに対応する部分には、貫通孔6aが形成されて
いる。更に、貫通孔6aをくぐらせるようにして、グロ
メット8が取り付けられている。
料から一体的に形成され、並行する2つの円板部8a、
8bを、それより小径の円筒部8cにより連結した形状
を有し、更にそれらの中央に貫通孔8dを形成してな
る。尚、図9に示すように、円板部8a、8bの外径
は、イナーシャ部6の貫通孔6aの内径より大きいが、
グロメット8は弾性を有するので、円板部8a、8bの
いずれかの外周を押し縮めるようにすれば、イナーシャ
部6の貫通孔6aを通過できる程度に小さくできる。更
に貫通孔6aを通過した後に、円板部8a(又は8b)
は再び元の径に復帰するため、取り付けた後にグロメッ
ト8が不用意に落下することがない。
aをくぐらせた後、フランジの付いたスリーブ10をグ
ロメット8の貫通孔8aに嵌挿させ、更に、スリーブ1
0内にねじ9を挿通してフライホイール5のねじ孔5a
に螺合させることによって、フライホイール5とイナー
シャ部6とがグロメット8を介して連結される。尚、本
実施の形態において、グロメットとは、図9に示す形状
を有する粘性及び弾性を備えた部材を代表する名称であ
り、従って名称に関わらず、同様の形状及び機能を有す
る他の部材を用いることができるのは勿論である。
応力をなくすと歪みもなくなり、元の形に戻る性質をい
い、粘性とは、流体の1つの層を他の層に対して相対的
に運動させたときに付着力と凝集力の結果として、その
境界面に沿って内部摩擦を生じ流れに抵抗する性質をい
う。
イホイール5の慣性モーメントで得られる、ねじりの固
有振動数F1と、感光ドラム1及びイナーシャ部6を駆
動するギヤ3、4とイナーシャ部6とを連結する軸2の
合成ばね常数と、感光ドラム1及びイナーシャ部6慣性
モーメントとで得られるねじりの固有振動数F2とは、
以下の式を満たしていることが好ましい。 0.5×F2 ≦ F1 ≦ 2×F2 (1) このように、感光ドラム1及びイナーシャ部6を駆動す
るギヤ3、4とイナーシャ部6とを連結する軸2の第2
の振動系の固有振動数F2と、グロメット8とフライホ
イール5とからなる第1の振動系の固有振動数とを近づ
けることにより、いわゆるダイナミックダンパ効果を期
待でき、かかる効果が発揮されれば、第1の振動系が振
動することによって、第2の振動系の振動(速度ムラ)
を抑制することができる。一方、第1の振動系の振動
は、グロメット8が変形することによって熱に変換され
るため、効果的に減衰されることとなる。
験により求めた駆動系(ギヤ3,4)の伝達関数を示し
たものであり、縦軸に伝達倍率を、横軸に周波数をとっ
て示している。図10(b)、(c)は、同様に実験に
より求めた感光ドラム1の速度ムラの変化を示す図であ
り、それぞれ縦軸に速度ムラを、横軸に周波数をとって
示している。ここで、伝達倍率は、防振材を介して部材
Aを支持している部材Bが加振された場合における、部
材Bの変位と部材Aの変位との比で表すことができ、そ
の防振材の防振特性を表す値である。
御信号に、速度変動となる変動成分を含め、その周波数
を変化させたときの周波数毎のモータ速度変動と、感光
ドラム4の速度変動の比から求めた。モータの速度変動
は、モータ軸上のエンコーダ出力から求め、感光ドラム
の速度変動は、感光ドラム4にレーザ光を照射し、その
散乱光をFFTで解析することによって求めた。尚、フ
ライホイール5の慣性モーメントは、感光ドラム1及び
イナーシャ部6の慣性モーメントの50%であった。測
定装置の詳細は省略する。
ム1は、1回転の間に、不図示の帯電装置(画像形成手
段)からの電荷を蓄積し、トナーを外周面に吸着し、か
かるトナーを紙に転写し、残ったトナーを掻き取りブレ
ード7やファーブラン等によって排除するというよう
に、次の電荷が蓄積される前に、感光ドラム上から残留
トナーを排除するという動作を順次行っている。
タからギヤ3,4を介しての動力を受けて回転するとき
に、掻き取りブレード7やファーブランの抵抗によって
起振され、ドラム軸2にねじり振動の共振が生じること
となる。かかる場合、イナーシャ部6及びグロメット8
を設けない場合には、図10(a)の二点鎖線Aに示す
ごとく、駆動系の伝達倍率が大きくなって、図10
(b)に示すように、周波数30〜100Hz(感光ド
ラム1,軸2,ギヤ3,フライホイール5からなるねじ
り振動系等の固有振動数)近傍で1.5%に近い速度ム
ラが発生することが判明した。
ナーシャ部6及びグロメット8を設けることによって、
図10(a)の点線Bに示すごとく、駆動系の伝達倍率
が50%ほど低下している。このように振動ゲインが低
下した結果、ねじり振動系等の固有振動数に近い(30
〜80Hz)における増幅割合が低減し、それにより図
9(c)に示すように、速度ムラが0.5%以下に抑止
できることが判明した。
態が周波数30Hz〜80Hzにおける駆動系の伝達倍
率を大幅に低減できるのは、以下に述べる理由が考えら
れる。すなわち、グロメット8のばね常数と、フライホ
イール5の慣性モーメントで得られる、ねじりの固有振
動数F1と、感光ドラム1及びイナーシャ部6を駆動す
るギヤ3、4とイナーシャ部6とを連結する軸2の合成
ばね常数と、感光ドラム1及びイナーシャ部6の慣性モ
ーメントとで得られるねじりの固有振動数F2とが、上
述した(1)式を満たすようにしているので、いわゆる
ダイナミックダンパ効果が生じ、周波数30Hz〜80
Hzで、イナーシャ部6とグロメット8とからなる系が
共振して、フライホイール5に対して大きく両方向に角
度変位するようになり、その相互作用としてドラム軸2
の共振が抑止されるためと考えられる。
に対する角度変位は、粘性を有するグロメット8の変形
(伸縮やネジレなど)によって熱に変換されて、減衰さ
れるようになっている。尚、グロメット8の材質として
は、減衰特性が損失係数tanδ≧0.05であると、
良好に速度変動を低減できることが判明している。ここ
で、損失係数tanδとは、ゴムなどの材料の振動吸収
性能を表す値であって、かかる値が大きいほど振動吸収
性が良いことを示すものであり、本実施の形態において
は、雰囲気温度が0〜60℃において、測定周波数10
Hzで測定を行った結果、動的歪みが引っ張りでの最大
値で表している。尚、損失係数tanδに関しては、J
ISK6394に依拠したものであるため、以下に詳細
は記載しないが、測定周波数は、3〜100Hz、動的
歪みは、剪断、圧縮、引っ張り測定のいずれの最大値で
あっても良い。
感光ドラム1及びフライホイール5の慣性モーメントに
対して20%以上の値(好ましくは30%〜120%、
更に好ましくは30%〜100%)に設定すれば、更に
良好に速度変動を低減できることが判明している。
駆動する駆動モータの回転周波数は30Hz前後であ
り、歯車3のかみ合い周波数は100Hz前後と考えら
れるため、グロメット8のばね常数K1と、イナーシャ
部6の慣性モーメントI2とで表せる固有振動数f=
(1/2π)・√(K1/I2)は、30Hzより低く
するか、あるいは30Hzより高くなる場合には100
Hzより低くすると良い。
なくとも駆動モータの回転周波数、もしくは歯車3のか
み合い周波数に基づいて、イナーシャ部6に共振が生ず
る恐れはなくなるため、より効果的に感光ドラム1の回
転速度変動を抑止することができる。
ト8は、様々な径、長さのものが上市され、比較的容易
に入手可能であるため、複写機における回転ドラム2の
仕様などに応じて、低コストで最適に速度変動を抑止で
きる。
イナーシャ部6の貫通孔6aとは、半径方向に複数個設
けてあり、グロメット8の取り付け位置を半径方向に容
易に変更できる可能になっている。従って、半径方向に
複数個のグロメット8を取り付けするなどして、グロメ
ット8の取り付け位置や個数を変更することによって、
駆動系の伝達倍率を低減させたい周波数(すなわちねじ
り振動系の固有振動数)に応じて調整が可能である。
(直径d1(cm)、孔径d2(cm)、質量w(k
g))のイナーシャI及びねじりばね定数K2は次式か
ら求めることができる。 I=w(d12+d22)/8(kgcm2) (1)’ K2=I(2πF2)2/980(kgfcm/rad) (2) ここで、F2は、図10(a)に示す伝達関数のピーク
時の周波数で、固有振動数である。
る条件A(図10(b)と同条件)は、感光ドラムのイ
ナーシャIb=19.5(kgcm2)、フライホール全体の
イナーシャIfw=58.5×3枚=175.5(kgc
m2)、であり、I=Ib+Ifw=195(kgcm2)とな
る。固有振動数F2は図4(a)から22Hzである。
従って、式(2)から駆動系のねじりばね定数K2=1
95×(2π×22)2/980=3798(kgfcm/ra
d)、となる。
0(c)と同条件)は、感光ドラム及びフライホールの
イナーシャI1=58.5×2+19.5=136.5
(kgcm2)、イナーシャ部のイナーシャI2=58.5(kg
cm2)(d1=22cm、d2=5cm、w=0.9k
g)となり、I=I1+I2=195(kgcm2)となる。
固有振動数F1は、次のようにして求めることができ
る。なお、グロメット材料は、NOK社製(HDR−
C)、ゴム硬度40度、tanδ=0.8のものであ
る。
に、グロメット153によりイナーシャ部152が取り
付けられたフライホール部151を台154で固定し、
図15(b)のように、イナーシャ部152を回転方向
に加振ハンマ158で加振し、その応答性を加速度セン
サ157で測定し、FFTアナライザ156で解析する
ことにより得られた周波数応答データのピーク周波数か
ら求める。その結果、固有振動数F1=23.5Hzで
ある。また、合成ばね定数をK1は次のようにして求め
る。K1=I2×(2π×F1)2/980=58.5
×(2π×23.5)2/980=1300(kgfcm/ra
d)、となる。
部材(グロメット)の取り付け位置を適正に調整した場
合の伝達倍率を図10(a)の曲線Cに示すが、この曲
線Cは、グロメットを取り付けた構成の伝達倍率を示す
曲線Bよりも更に低く、伝達倍率を低減できることが分
かった。このように、粘弾性部材(グロメット)の取り
付け位置を調整できるように取り付け孔を予め粘弾性部
材(グロメット)の取り付け個数よりも多く設けておく
ことにより、同種の粘弾性部材を用意しておけば、固有
振動数の異なった様々な機種に対して対応できるので、
部品の種類を低減でき低コスト化を実現できる。また、
ゴム硬度やイナーシャ量などの調整で十分な効果が得ら
れない場合でも、図1や図2に示すような粘弾性部材の
取り付け位置の調整により、複数の機種に対して最適な
ダンパ設計が可能となる。
装置の転写ベルトの回転駆動機構に上述の回転安定装置
を設けた例を説明する。図11に示すように、画像形成
装置の帯状の像担持体としての転写ベルト101は、感
光体から構成され、その表面101aに形成された像が
転写器107によって方向Fに搬送されてくる転写シー
トSに転写される構成となっている。転写ベルト101
は、駆動ローラ102の回転駆動により、回転ローラ1
03,104,105の間で方向Yに移動しながら回転
ローラ106とローラ104との間を転写シートSが方
向Fに搬送される。
回転駆動する回転駆動ローラ102は、その回転軸10
2aが歯車111及び歯車112を介してモータ113
により回転駆動される。モータ113の回転軸114の
一端114a側に歯車113が連結され、他端114b
側に上述と同様の回転安定装置115が連結されてい
る。
4,歯車112,111、回転軸102a等を介して回
転駆動ローラ102が回転するが、このとき、モータ1
13において回転速度変動が生じるような起振力が生じ
た場合でも、回転安定装置115の作用によりかかる回
転速度変動が抑制され、回転軸114は振動が抑制され
ながら安定して回転できるので、回転駆動ローラ102
の回転が安定する。このため、転写ベルト101は方向
Yへ安定した一定速度で移動することができる。従っ
て、転写ベルト101から転写シートSに対して転写器
107によりその像の転写が安定して確実に行われるこ
とになり、より高品質の画像形成が可能となる。また、
粘弾性部材24は、回転安定装置115において図2と
同様に、モータ113等において低減すべき振動数に合
わせて任意の孔に配置することができるので、より効果
的に振動を低減でき、更に回転が安定し、好ましい。
置を備えた画像形成装置によれば、良好な画質を得るの
に複雑な制御を必要としないので高価な回路やモータを
使用する必要がなく、また、わずかな部品で構成できる
ため低コスト化に寄与することができる。
転写ベルト等の像担持体において速度変動を生じると、
画質の低下が生じてしまう。この原因はこれらの像担持
体に加えられる負荷の変動であるが、この負荷変動は必
ずしも大きさや時間に対して規則的であるとは限らない
ため、負荷変動を予想して像担持体の駆動力を変化させ
ることができなかったのであるが、本発明による回転安
定装置を用いることにより、負荷変動による速度変動を
抑制し、回転を安定化させることができるので、かかる
問題を解消できる。
を有するファーブラシクリーニングユニットに上述と同
様の回転安定装置を設けた例を図13(a),(b)に
より説明する。図13(a)のように、電子写真方式に
よる画像形成装置の感光体ドラム121の近傍には、感
光体ドラム121の表面に形成された潜像をトナー現像
した後に、次の画像形成のため感光体ドラム121上の
残存トナーを清掃するためのクリーナユニット122が
配置されている。このクリーナユニット122は、図の
矢印方向に回転する感光体ドラム121から残存トナー
を掻き取るクリーニングブレード123と、クリーニン
グブレード123の下流側で感光体ドラム121と接触
し補助的にクリーニングを行うファーブラシ124と、
掻き取られたトナーをクリーナユニット122の外部に
搬送するトナー搬送スクリュー125とを備える。
124は、その回転軸が両端で軸受け129により回転
可能に支持され、POMカップリング128を介して駆
動プーリ127の回転軸127aに連結され、駆動プー
リ127により回転駆動される。駆動プーリ127は、
駆動モータ(図示省略)によりベルト127bを介して
回転駆動され、その回転軸127aに上述と同様の回転
安定装置126が接続されている。本例では、回転安定
装置を駆動モータ側に配置せず、ファーブラシ124の
回転軸に連結される駆動プーリ127の回転軸127a
側に設けているが、上述と同様に回転軸127aに速度
変動が生じてもファーブラシ124の回転軸の回転を安
定させることができる。
1と接触し、感光体ドラム121の周速とほぼ同等また
は周速差を有するので、ファーブラシ124に速度変動
が生じると、感光体ドラム121に伝達されてしまい感
光体ドラム121に速度変動が生じてしまい、画像ムラ
等の原因となってしまうのであるが、本例では、上述の
ように回転安定装置をファーブラシ124の回転軸側に
設けることにより、ファーブラシ124の速度変動を防
止できる結果、感光体ドラム121の速度変動を防止で
き、画像ムラ等が生じなく、高画質化を実現でき、好ま
しい。また、粘弾性部材24は、回転安定装置126に
おいて図2と同様に、駆動プーリ127やその回転軸1
27aやファーブラシ124等において低減すべき振動
数に合わせて任意の孔に配置することができるので、よ
り効果的に振動を低減でき、更に回転が安定し、好まし
い。なお、回転安定装置を駆動プーリ127の駆動モー
タ側に配置してもよいことは勿論である。
て例えば図5(a)または(b)においてモータとして
ステッピングモータを用いた回転駆動機構を用いた例を
説明する。図の画像読み取り装置は、図5(b)と同様
の回転安定装置を設けたステッピングモータ131と、
モータ131によりタイミングベルト132を介して駆
動され回転軸134を回転駆動する駆動プーリ133
と、装置の周囲に張られて回転軸134の回転により駆
動されるワイヤ135と、ワイヤ135の駆動により図
の方向Xに駆動され原稿から画像を読み取るため原稿に
露光する光源やミラー等の光学系を含む露光ユニット1
36及びVミラーユニット137とを備える。
を設けているため、回転に速度変動が生じてもステッピ
ングモータ131の回転が安定し、ワイヤ135による
露光ユニット136とVミラーユニット137との移動
が安定するため、より精度のよい画像読み取りを実現で
き、好ましい。また、粘弾性部材24は、回転安定装置
において図2と同様に、ステッピングモータ131等に
おいて低減すべき振動数に合わせて任意の孔に配置する
ことができるので、より効果的に振動を低減でき、更に
回転が安定し、好ましい。
してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈さ
れるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることは
もちろんである。例えば、フライホイール5を省略し
て、イナーシャ部6を感光ドラム1に直付けすることも
考えられる。また、粘性及び弾性を有する部材で円盤を
作り、これをフライホイール5とイナーシャ部6との間
に直貼りしても同様な効果が得られる。更に、イナーシ
ャ部6自体を、粘性及び弾性を有する部材で形成し、ね
じによりフライホイール5と連結するようにしても良
い。加えて、像担持体は、円筒状の部材に張架された無
端ベルトのようなものであっても良い。
き振動数を調整可能であり汎用性があり自由度が高くか
つ回転変動を抑止し回転を安定化させることのできる回
転安定装置、及びこの回転安定装置を備える回転駆動機
構、画像形成装置及び画像読取装置を提供できる。
像形成手段によって形成された像を担持する像担持体を
備えた回転体と、前記回転体に対して、粘性及び弾性を
有する減衰体を介して取り付けられた振動体とを有し、
前記振動体が振動することによって、前記回転体の回転
速度変動が抑制されるようになっており、かつ前記減衰
体は、前記振動体の振動に応じて変形するので、前記回
転体に回転速度変動が生じるような起振力が生じた場合
でも、前記振動体が振動することによって、かかる回転
速度変動が抑制され、更に前記振動体の振動に応じて、
粘性及び弾性を有する前記減衰体が変形することによっ
て、前記速度変動を熱に変換して収束させることがで
き、それにより高画質な画像を形成することができる。
そして、粘性及び弾性を有する減衰体の配置位置を半径
方向に任意に変えることができるので、低減すべき振動
数に合わせて調節可能となる。
回転部材の斜視図(b)、慣性部材の斜視図(c)、結
合部材の斜視図(d)、回転安定装置の断面図(e)、
回転部材の断面図(f)、慣性部材の断面図(g)、及
び結合部材の断面図(i)である。
(a)、回転部材の斜視図(b)、慣性部材の斜視図
(c)、取付部材の斜視図(d)、粘弾性部材の斜視図
(e)回転安定装置の断面図(f)、回転部材の断面図
(g)、慣性部材の断面図(h)、取付部材の断面図
(i)及び粘弾性部材の断面図(j)である。
(a)及び断面図(b)である。
である。
有する回転駆動機構を示す側面図(a)、及び別の例を
示す側面図(b)である。
を示す側面図(a)、及び別の例を示す側面図(b)、
(c)、(d)である。
機の一部を示す図である。
ある。
により求めた駆動系の伝達関数を示したものであり、縦
軸に伝達倍率を、横軸に周波数をとって示した図であ
る。図10(b)、(c)は、同様に実験により求めた
感光ドラムの速度ムラの変化を示す図であり、それぞれ
縦軸に速度ムラを、横軸に周波数をとって示した図であ
る。
ルト及びその近傍の構成を示す図である。
である。
ドラムとクリーニングユニットの側面図(a)及びクリ
ーニングユニットの平面図(b)である。
斜視図である。
材)の固有振動数の求める方法を説明するための図
(a),(b)である。
段) 137 Vミラーユニット(画像読取
手段)
Claims (23)
- 【請求項1】 回転中心軸を中心にして回転する回転部
材と、 前記回転中心軸の軸方向に前記回転部材と異なる位置に
配置された慣性部材と、 粘性及び弾性を有する粘弾性部材を備え、前記粘弾性部
材を介して前記回転部材と前記慣性部材とを着脱自在に
結合する結合部材と、を具備し、 前記結合部材の取付位置が複数の位置から任意に選択し
た位置に調節可能であることを特徴とする回転安定装
置。 - 【請求項2】 前記複数の位置が前記回転中心軸から半
径方向に離れた複数の半径方向位置であることを特徴と
する請求項1に記載の回転安定装置。 - 【請求項3】 前記複数の位置が前記回転中心軸の同心
円上の複数の周方向位置であることを特徴とする請求項
1または2に記載の回転安定装置。 - 【請求項4】 前記回転部材に固定され前記回転部材と
一体になって回転する回転軸を更に具備することを特徴
とする請求項1、2または3に記載の回転安定装置。 - 【請求項5】 前記結合部材は前記粘弾性部材を前記回
転部材と前記慣性部材とに取り付ける取付部材を備え、 前記回転部材と前記慣性部材とのいずれか一方に前記粘
弾性部材を取り付ける複数の孔を前記半径方向位置及び
周方向位置に設けたことを特徴とする請求項1,2,3
または4に記載の回転安定装置。 - 【請求項6】 前記取付部材は前記粘弾性部材と一体に
形成されたつば部を備えることを特徴とする請求項5に
記載の回転安定装置。 - 【請求項7】 前記取付部材は前記回転部材と前記慣性
部材との少なくとも一方に設けた支持部により支持され
ることを特徴とする請求項5または6に記載の回転安定
装置。 - 【請求項8】 前記取付部材は前記支持部でねじ止めま
たは嵌合されることを特徴とする請求項7に記載の回転
安定装置。 - 【請求項9】 前記取付部材は前記粘弾性部材に設けら
れた貫通孔内に差し込まれて前記支持部で支持されるこ
とを特徴とする請求項7または8に記載の回転安定装
置。 - 【請求項10】 前記取付部材の前記つば部が前記回転
部材と前記慣性部材との間に挟まれることを特徴とする
請求項6に記載の回転安定装置。 - 【請求項11】 前記回転部材は円盤状に構成されてい
ることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記
載の回転安定装置。 - 【請求項12】 前記慣性部材は円盤状に構成されてい
ることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記
載の回転安定装置。 - 【請求項13】 前記慣性部材の径は前記回転部材の径
よりも大きいことを特徴とする請求項11または12に
記載の回転安定装置。 - 【請求項14】 前記粘弾性部材はゴム材料から構成さ
れ、前記ゴム材料のゴム硬度を前記結合部材を配置した
半径方向位置及び周方向位置で変えることを特徴とする
請求項1〜13のいずれか1項に記載の回転安定装置。 - 【請求項15】 回転中心軸を中心にして回転する回転
部材と、 前記回転中心軸の軸方向に前記回転部材と異なる位置に
配置された慣性部材と、 粘性及び弾性を有する粘弾性部材を備え、前記粘弾性部
材を介して前記回転部材と前記慣性部材とを着脱自在に
結合する結合部材と、を具備し、 前記結合部材の取付位置が複数の位置から任意に選択し
た位置に調節可能である回転安定装置と、 回転駆動手段と、 前記回転駆動手段により前記回転部材とともに回転する
回転軸と、 前記回転軸に連結される回転伝達機構と、を具備するこ
とを特徴とする回転駆動機構。 - 【請求項16】 前記複数の位置が前記回転中心軸から
半径方向に離れた複数の半径方向位置であることを特徴
とする請求項15に記載の回転安定装置。 - 【請求項17】 前記複数の位置が前記回転中心軸の同
心円上の複数の周方向位置であることを特徴とする請求
項15または16に記載の回転安定装置。 - 【請求項18】 前記回転安定装置は、前記回転部材に
固定され前記回転部材と一体になって回転し前記回転軸
に連結される回転安定装置側回転軸を更に具備すること
を特徴とする請求項15,16または17に記載の回転
駆動機構。 - 【請求項19】 前記回転駆動手段は回転ドラムを備
え、前記回転安定装置の前記回転部材は前記回転ドラム
と一体に構成されていることを特徴とする請求項15,
16または17に記載の回転駆動機構。 - 【請求項20】 前記回転伝達機構は、前記回転軸に連
結された歯付きプーリと、この歯付きプーリと噛み合う
歯付きベルトと、被駆動部に設けられ前記歯付きベルト
と噛み合う歯付きプーリと、を備えることを特徴とする
請求項15〜19のいずれか1項に記載の回転駆動機
構。 - 【請求項21】 前記回転伝達機構は、前記回転軸に連
結された第1の歯車と、被駆動部に設けられ前記第1の
歯車と噛み合う第2の歯車と、を備えることを特徴とす
る請求項15〜19のいずれか1項に記載の回転駆動機
構。 - 【請求項22】 請求項1〜14のいずれか1項に記載
の回転安定装置を備える回転駆動機構を具備することを
特徴とする画像形成装置。 - 【請求項23】 請求項1〜14のいずれか1項に記載
の回転安定装置を備える回転駆動機構を具備することを
特徴とする画像読取装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000187461A JP2002005237A (ja) | 2000-06-22 | 2000-06-22 | 回転安定装置、回転駆動機構、画像形成装置及び画像読取装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
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-
2000
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