JP2000175470A - 振動波駆動装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】負荷変動があっても駆動が行える振動波駆動装
置を提供する。 【解決手段】振動波モータ４０１をフィードバック制御
により駆動制御する駆動制御部４０４の駆動周波数発生
部４０６に、２重制御方法の第１の制御系とＰＩ制御方
法の第２の制御系とを設け、前記第１の制御系による制
御に不都合が生じると前記第２の制御系に切替える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は振動波駆動装置およ
び画像形成装置に係り、回転精度の良好な駆動手段であ
る振動波モータで感光体ドラム、転写ベルトや転写ドラ
ム等の転写体を駆動する電子写真装置、例えば、プリン
タ装置、複写装置、ファクシミリ装置等の機器に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】振動波駆動装置、例えば振動波モータの
大きな特徴の一つとしては、回転等の駆動精度が高いこ
とがあげられる。

【０００３】このような振動波駆動装置の中で、例えば
振動波モータは、例えば金属製の円環形状に形成された
弾性体の片面に圧電素子を接着剤により接着して構成さ
れたものを振動体とし、該圧電素子に形成された駆動用
の圧電素子群に夫々位相の異なる交流電圧を印加するこ
とにより、弾性体上に２つの定在波を励起し、これらの
定在波の合成によって、屈曲振動である進行性振動波を
形成する。

【０００４】一方、弾性体の他面側には、例えば円環形
状の接触部材がバネ等の加圧手段を介して加圧され、該
弾性体に形成される進行性振動波による摩擦駆動によ
り、該振動体と該接触部材を相対移動させていた。ま
た、駆動回路には交流波を生成する駆動信号生成部と、
モータに取り付けられたエンコーダからモータの回転速
度をフィードバックする制御部とを持っている。

【０００５】この振動波モータは良好な回転精度、過渡
的負荷変動に強い性質を持っており、色ズレ・ピッチム
ラ、紙送りショックに有利であることから、現在、複写
装置等の画像形成装置の感光体ドラムや転写ベルトの駆
動用に用いることが提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、回転精度の良好な駆動源である振動波モータを用い
て感光ドラムや転写ベルトを回す電子写真装置には、ブ
レード等の捲れや食い込み等の温度や湿度による負荷変
動がつきものであり、例えば、装置の電源投入直後や最
後に画像形成を行ってから時間が経った場合に振動波モ
ータの負荷が増大し、振動波モータは駆動エラーで停止
することがあった。つまり振動波モータは自身の最大ト
ルクを超えると即座に止まるといったように、負荷変動
に対してシビアなモータであった。

【０００７】本出願に係る発明の目的は、負荷変動があ
っても駆動が行える振動波駆動装置および画像形成装置
を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本出願に係る発明の目的
を実現する振動波駆動装置の第１の構成は、駆動用振動
が励起される振動体に接触体を加圧接触させ、相対移動
させる振動波駆動部と、前記駆動用振動を励起するため
に前記振動体に駆動信号を出力してフィードバック制御
を行う駆動制御部とを少なくとも有する振動波駆動装置
において、前記駆動制御部は、制御方法が異なる第１の
制御系と第２の制御系とを有し、装置の状況により第１
の制御系と第２の制御系とを切替える切替え手段を有す
るものである。

【０００９】本出願に係る発明の目的を実現する振動波
駆動装置の第２の構成は、駆動用振動が励起される振動
体に接触体を加圧接触させ、相対移動させる振動波駆動
部と、前記駆動用振動を励起するために前記振動体に駆
動信号を出力してフィードバック制御を行う駆動制御部
とを少なくとも有する振動波駆動装置において、前記駆
動制御部は、制御方法が異なる第１の制御系と第２の制
御系とを有し、前記第１の制御系による制御に不都合が
生じると前記第２の制御系に切替える切替え手段を有す
るものである。

【００１０】本出願に係る発明の目的を実現する振動波
駆動装置の第３の構成は、上記した第２の構成におい
て、前記切替え手段は、駆動負荷が大きくなる場合に前
記第１の制御系から前記第２の制御系へ切替えるもので
ある。

【００１１】本出願に係る発明の目的を実現する振動波
駆動装置の第４の構成は、上記した第１、２または３の
構成の振動波駆動装置において、前記第１の制御系は前
記第２の制御系よりも負荷変動に弱く、前記第２の制御
系は前記第１の制御系よりも応答性が速いものである。

【００１２】本出願に係る発明の目的を実現する振動波
駆動装置の第５の構成は、上記した第１、２、３または
４の構成の振動波駆動装置において、前記第１の制御系
は、速度と位置（位置をさらに積分したもの）を制御す
るものである。

【００１３】本出願に係る発明の目的を実現する振動波
駆動装置の第６の構成は、上記した第１、２、３または
４の構成の振動波駆動装置において、前記第２の制御系
は速度と位置を制御するものである。

【００１４】本出願に係る発明の目的を実現する振動波
駆動装置の第７の構成は、上記した第１、２、３または
４の構成の振動波駆動装置において、前記第１の制御系
を速度と位置を制御する２重積分制御系とし、前記第２
の制御系をＰＩ制御系としたものである。

【００１５】本出願に係る発明の目的を実現する振動波
駆動装置の第８の構成は、上記したいずれかの構成の振
動波駆動装置において、前記振動波駆動部は、駆動用振
動が励起される振動体に移動体が加圧接触し、該移動体
が回転する振動波モータとするものである。

【００１６】本出願に係る発明の目的を実現する画像形
成装置の第１の構成は、１または複数の像担持体と、前
記像担持体に画像光を露光して潜像を形成するための露
光手段と、前記潜像をトナーにより現像する現像手段
と、転写材を転写位置に向けて搬送し、前記像担持体に
担持されたトナー像を転写材に転写させる搬送手段と、
上記した第８の構成の振動波駆動装置を少なくとも有
し、前記１または複数の像担持体および前記搬送手段の
駆動源として振動波モータを用いたものである。

【００１７】本出願に係る発明の目的を実現する第２の
構成は、前記第１の制御系と第２の制御系との切替は、
画像形成時と非画像形成時とで行うものである。

【００１８】かかる構成によれば、例えば、装置の電源
投入直後や最後に画像形成を行ってから時間が経った場
合に、モータの負荷が増大した際でも、モータの制御系
を画像形成時と非画像形成時とで切り替えることでモー
タの停止及びモータの回転困難を回避することができ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照して、本
発明に係る好適な実施の形態を詳細に説明する。

【００２０】図３はデジタルカラー複写機の横断面概略
図である。図３では上部にリーダ部、下部にプリンタ部
を配置してある。

【００２１】リーダ部の構成 図３において１０１はＣＣＤ、３１１はＣＣＤ１０１の
実装された基板、３１２は図４の画像処理からＣＣＤ１
０１を除いた部分及び図５の２０１・２０２〜２０５の
部分を含む画像処理部、３０１は原稿台ガラス、３０２
は原稿給紙装置（ＤＦ）（なお、この原稿給紙装置３０
２の代わりに未図示の鏡面圧板を装着する構成もあ
る）、３０３及び３０４は原稿を照明する光源（ハロゲ
ンランプ又は蛍光灯）、３０５及び３０６は光源３０３
・３０４の光を原稿に集光する反射傘、３０７〜３０９
はミラー、３１０は原稿からの反射光又は投影光をＣＣ
Ｄ１０１上に集光するレンズ、３１４はハロゲンランプ
３０３・３０４と反射傘３０５・３０６とミラー３０７
を収容するキャリッジ、３１５はミラー３０８・３０９
を収容するキャリッジ、３１３は他のＩＰＵ等とのイン
ターフェイス（Ｉ／Ｆ）部である。なお、キャリッジ３
１４は速度Ｖで、キャリッジ３１５は速度Ｖ／２で、Ｃ
ＣＤ１０１の電気的走査（主走査）方向に対して垂直方
向に機械的に移動することによって、原稿の全面を走査
（副走査）する。３１２はデジタル画像処理部である。

【００２２】プリンタ部の構成 図３において、３１７はＹ画像形成部、３１８はＭ画像
形成部、３１９はＣ画像形成部、３２０はＫ画像形成部
で、それぞれの構成は同一なのでＹ画像形成部３１７を
詳細に説明し、他の画像形成部の説明は省略する。

【００２３】Ｙ画像形成部３１７において、３４２は感
光ドラムであり振動波モータ３５７により駆動される。
ＬＥＤアレイ２１０からの光によって、その表面に潜像
が形成される。３２１は一次帯電器で、感光ドラム３４
２の表面を所定の電位に帯電させ、潜像形成の準備をす
る。３２２は現像器で、感光ドラム３４２上の潜像を現
像して、トナー画像を形成する。なお、現像器３２２に
は、現像バイアスを印加して現像するためのスリーブ３
５２が含まれている。３２３は転写帯電器で、転写ベル
ト３３３の背面から放電を行い、感光ドラム３４２上の
トナー画像を、転写ベルト３３３上の記録紙などへ転写
する。本実施の形態は転写効率がよいため、クリーナ部
が配置されていない。（クリーナ部を装着しても問題な
いことは言うまでもない。） 次に、記録紙などの上へ画像を形成する手順を説明す
る。カセット３４０・３４１に格納された記録紙等はピ
ックアップローラ３３９・３３８により１枚毎給紙し、
給紙ローラ３３６・３３７で転写ベルト３３３上に供給
される。給紙された記録紙は、吸着帯電器３４６で帯電
させられる。３４８は転写ベルトローラであり振動波モ
ータ３６１により駆動される。この転写ベルトローラ３
４８は、転写ベルト３３３を駆動し、かつ、吸着帯電器
３４６と対になって記録紙等を帯電させ、転写ベルト３
３３に記録紙等を吸着させる。３４７は紙先端センサ
で、転写ベルト３３３上の記録紙等の先端を検知する。
３６２は紙後端センサで、転写ベルト３３３上の記録紙
等の後端を検知する。なお、紙先端センサ３４７の検出
信号と紙後端センサ３６２の検出信号は、振動波モータ
３５７及び３６１の制御方法を切り替える際に必要とな
る画像形成タイミングをモニタするために用いられる。
また、紙先端センサ３４７の検出信号はプリンタ部から
カラーリーダ部へ送られて、カラーリーダ部からプリン
タ部にビデオ信号を送る際の副走査同期信号としても用
いられる。

【００２４】この後、記録紙等は、転写ベルト３３３に
よって搬送され、画像形成部３１７〜３２０においてＹ
ＭＣＫの順にその表面にトナー画像が形成される。Ｋ画
像形成部３２０を通過した記録紙等は、転写ベルト３３
３からの分離を容易にするため、除電帯電器３４９で除
電された後、転写ベルト３３３から分離される。３５０
は剥離帯電器で、記録紙等が転写ベルト３３３から分離
する際の剥離放電による画像乱れを防止するものであ
る。分離された記録紙等は、トナーの吸着力を補って画
像乱れを防止するために、定着前帯電器３５１・３５２
で帯電された後、定着器３３４でトナー画像が熱定着さ
れた後、３３５の排紙トレーに排紙される。

【００２５】図１は振動波モータの駆動制御回路のブロ
ック図を示す。

【００２６】４０１は振動波モータで、図１の振動波モ
ータ３５７〜３６１のそれぞれに相当するものである。
振動波モータ４０１は、リング状の弾性体に圧電素子を
接着して構成された振動体に移動体が加圧接触し、例え
ばこの移動体の回転中心に配置された回転軸が前記移動
体と一体に回転するタイプのものを使用することがで
き、この回転軸にロータリエンコーダ４０２の回転体が
取り付けられる。

【００２７】ロータリエンコーダ４０２からのエンコー
ダ出力は、速度差検出器４０３に入力され、目標速度と
の速度差が検出される。速度差検出器４０３からの速度
差は駆動周波数制御部４０４内の駆動周波数発生部４０
４に入力される。

【００２８】駆動周波数発生部４０６は、速度差検出器
４０３で検出した速度差に基づいて目標速度となる駆動
周波数を出力する。

【００２９】駆動周波数発生部４０６からの駆動周波数
は、駆動周波数制御部４０４内の駆動周波数検出部４０
４に入力され、検知駆動周波数として制御方法切替部４
０７に入力される。

【００３０】制御方法切替部４０７では、予め設定され
た最大周波数値と、最小周波数値と検出駆動周波数を比
較し、検出駆動周波数が最大周波数値を超える場合は最
大周波数エラー、最小周波数値を下回る場合は最小周波
数エラーを出力し、図１に記載しないモータ停止回路に
てモータ４０１を停止する。

【００３１】また、紙先端センサ４１２及び紙後端セン
サ４１３の出力を受けた画像形成タイミングモニタ４０
８は、画像形成状態にあるのか否か判断し、制御方法切
替部４０７にその情報を流す。

【００３２】制御方法切替部４０７は、画像形成状態で
ある場合は制御方法切替信号をＨｉｇｈに、画像形成状
態でない場合は制御方法切替信号をＬｏｗにする。制御
方法切替部４０７で出力された制御方法切替信号を４０
６の駆動周波数発生部４０６に入力し、駆動周波数発生
部４０６では制御方法切替信号に応じて制御方法を切り
替える。

【００３３】本デジタル複写機では、感光体ドラム３４
２及び転写ベルト３３３の駆動に振動波モータを使用し
ており、通常は感光体ドラムの駆動、転写ベルトの駆動
をともに、図２のに示す位置の定常誤差をゼロにでき
る２重積分制御（ＩＩ制御）を用いている。

【００３４】駆動周波数発生部４０６では、図２に示す
このの２重積分制御と、のＰＩ制御の２つの制御方
法を有しており、前記制御方法切替信号に応じてと
の制御方法を切り替えている。

【００３５】図２の２つの制御法について説明する。ま
ず、の２重積分制御（ＩＩ制御）は、速度差検出器４
０３で検出された目標速との速度差を積分し（１／
Ｓ）、それにゲインＧｐをかけたものと、もう一度積分
（１／Ｓ）したものにゲインＧｉをかけたものとを加算
し駆動周波数を生成する。

【００３６】次に、のＰＩ制御は、速度差検出器４０
３で検出された目標速との速度差にゲインＧｐをかけた
ものと、それを積分したものにゲインＧｉをかけたもの
とを加算し駆動周波数を生成する。

【００３７】本デジタル複写機では、画像形成状態であ
る場合には振動波モータを位置の定常誤差をゼロにする
ことができるのＩＩ制御で制御し、画像形成状態でな
い場合には応答がＩＩ制御よりも速いのＰＩ制御で制
御することで、装置の電源投入直後や最後に画像形成を
行ってから時間が経った場合に振動波モータの負荷が増
大した際でもモータの停止及びモータの回転困難を回避
する。もちろん、振動波モータで駆動する系によっては
制御方法自体や制御方法の切替の向きが変わることは言
うまでもない。

【００３８】一方、駆動周波数制御部４０４内の駆動周
波数発生部４０６で生成された駆動周波数は、駆動信号
生成器４０９内の駆動パルス発生部４１０に入力され
る。

【００３９】駆動パルス発生部４１０から出力された駆
動パルスは、トランスを含んだ交流電圧発生部４１１に
入力され、交流電圧発生部４１１は振動波モータ４０１
内の圧電素子群に入力される夫々位相の異なる交流電圧
を生成する。この交流電圧を振動波モータ４０１内の圧
電素子群に印加することにより、弾性体上に２つの定在
波を励起し、これらの定在波の合成によって、屈曲振動
である進行性振動波を形成する。また、弾性体の他面側
には、例えば円環形状の部材がバネ等の加圧手段を介し
て加圧され、該弾性体に形成される進行性振動波による
摩擦駆動により、該部材を移動させ、あるいは該弾性体
を移動させて振動波モータ４０１は回転する。

【００４０】なお、本発明は上記した実施の形態のデジ
タルカラー複写機に限定されることなく、振動波モータ
等のフィードバック制御回路をもつような駆動手段で感
光体や転写体を駆動する全ての画像形成装置に適用され
る。

【００４１】また、ＩＩ制御状態にあるか、ＰＩ制御状
態にあるかを表示するための表示手段を設けるようにし
ても良い。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、制
御方法の異なる２つの制御系を切替えて振動波駆動部を
フィードバック制御するので、負荷変動に対して適切な
制御が得られ、モータの停止及びモータの回転困難を回
避することができる。

【００４３】また、回転精度の良好な駆動手段である振
動波モータで感光ドラムや転写ベルトを駆動する際、画
像形成時と非画像形成時とで振動波モータの制御方法を
切り替えることができるので、例えば、装置の電源投入
直後や最後に画像形成を行ってから時間が経った場合に
振動波モータの負荷が増大した際でも、振動波モータの
制御方法を画像形成時と非画像形成時とで切り替えるこ
とでモータの停止及びモータの回転困難を回避すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す振動波モータの駆
動制御回路のブロック図

【図２】図１の駆動周波数発生部に用意されている２種
類の制御系のブロック図

【図３】本発明の一実施の形態の画像形成装置の概略図

【符号の説明】

３３３ 転写ベルト ３４２〜３４５ 感光ドラム ３５７〜３６１ 振動波モータ ４０１ 振動波モータ ４０２ ロータリエンコーダ ４０３ 速度差検出器 ４０４ 駆動周波数制御部 ４０５ 駆動周波数検出部 ４０６ 駆動周波数発生部 ４０７ 制御方法切替部 ４０８ 画像形成タイミングモニタ ４０９ 駆動信号生成器 ４１０ 駆動パルス生成部 ４１１ 交流電圧発生部 ４１２、４１３ 紙先端センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H027 DA22 DA23 DA41 DC03 ED02 ED04 EE01 EE03 EE04 EF09 2H072 AB07 5H004 GA13 GA16 GA28 GB20 HA08 HA12 HB08 JA05 KA24 KA66 KA69 KB02 KB04 LB06 LB08 5H680 AA02 BB02 BB03 BB13 BC04 BC05 CC07 DD02 DD23 DD53 DD74 EE23 FF23 FF30 FF41 9A001 JJ35

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動用振動が励起される振動体に接触体
   を加圧接触させ、相対移動させる振動波駆動部と、前記
   駆動用振動を励起するために前記振動体に駆動信号を出
   力してフィードバック制御を行う駆動制御部とを少なく
   とも有する振動波駆動装置において、 前記駆動制御部は、制御方法が異なる第１の制御系と第
   ２の制御系とを有し、装置の状況により第１の制御系と
   第２の制御系とを切替える切替え手段を有することを特
   徴とする振動波駆動装置。
2. 【請求項２】 駆動用振動が励起される振動体に接触体
   を加圧接触させ、相対移動させる振動波駆動部と、前記
   駆動用振動を励起するために前記振動体に駆動信号を出
   力してフィードバック制御を行う駆動制御部とを少なく
   とも有する振動波駆動装置において、 前記駆動制御部は、制御方法が異なる第１の制御系と第
   ２の制御系とを有し、前記第１の制御系による制御に不
   都合が生じると前記第２の制御系に切替える切替え手段
   を有することを特徴とする振動波駆動装置。
3. 【請求項３】 前記切替え手段は、駆動負荷が大きくな
   る場合に前記第１の制御系から前記第２の制御系へ切替
   えることを特徴とする請求項２に記載の振動波駆動装
   置。
4. 【請求項４】 前記第１の制御系は前記第２の制御系よ
   りも負荷変動に弱く、前記第２の制御系は前記第１の制
   御系よりも応答性が速いことを特徴とする請求項１、２
   または３に記載の振動波駆動装置。
5. 【請求項５】 前記第１の制御系は、速度と位置（位置
   をさらに積分したもの）を制御することを特徴とする請
   求項１、２、３または４に記載の振動波駆動装置。
6. 【請求項６】 前記第２の制御系は速度と位置を制御す
   ることを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の
   振動波駆動装置。
7. 【請求項７】 前記第１の制御系を速度と位置を制御す
   る２重積分制御系とし、前記第２の制御系をＰＩ制御系
   としたことを特徴とする請求項１、２、３または４に記
   載の振動波駆動装置。
8. 【請求項８】 前記振動波駆動部は、駆動用振動が励起
   される振動体に移動体が加圧接触し、該移動体が回転す
   る振動波モータであることを特徴とする請求項１、２、
   ３、４、５、６または７に記載の振動波駆動装置。
9. 【請求項９】 １または複数の像担持体と、前記像担持
   体に画像光を露光して潜像を形成するための露光手段
   と、前記潜像をトナーにより現像する現像手段と、転写
   材を転写位置に向けて搬送し、前記像担持体に担持され
   たトナー像を転写材に転写させる搬送手段と、請求項８
   に記載の振動波駆動装置を少なくとも有し、前記１また
   は複数の像担持体および前記搬送手段の駆動源として振
   動波モータを用いたことを特徴とする画像形成装置。
10. 【請求項１０】 前記第１の制御系と第２の制御系との
    切替は、画像形成時と非画像形成時とで行うことを特徴
    とする請求項９に記載の画像形成装置。