JP2000257625A

JP2000257625A - 回転体駆動装置およびこれを使用した画像形成装置

Info

Publication number: JP2000257625A
Application number: JP11064051A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Tsujimoto; 隆浩辻本; Akira Takasu; 亮高須
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1999-03-10
Filing date: 1999-03-10
Publication date: 2000-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】感光体ドラムにおける高周波成分および低周
波成分の回転むらを解消し、高品位の画像が得られる画
像形成装置を提供する。【解決手段】駆動モータ３４Ｃの回転を遊星ローラ減
速機３５で減速したうえで感光体ドラム３１Ｃに伝達
し、感光体ドラム３１Ｃを回転させる。そして、感光体
ドラム３１Ｃのシャフト３１１Ｃに設置した速度検出器
２８Ｃから出力される回転速度情報に基づいて、回転制
御部５０は、駆動モータ３４Ｃの回転速度を調整し、感
光体ドラム３１Ｃの回転速度が一定に近くなるようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明はモータの回転速度を
減速させた上で、当該モータの動力により回転体を駆動
する回転駆動装置、および、回転体として感光体ドラム
が適用された画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、回転体については、回転速度
に高い安定性が求められる場合が多い。例えば複写機等
の感光体ドラムは、一定方向に回転されながら、その回
転軸方向（主走査方向）に一定の書き込み周期でレーザ
光による露光を受けることにより、静電潜像が形成され
るので、回転速度が不安定である（回転むらがある）
と、走査ラインの間隔に疎密が生じ仕上がり画像の質が
低下してしまう。したがって、その回転速度に高い安定
性が要求される。

【０００３】発生する回転むらには、感光体ドラムの偏
心などに起因して１回転を周期として発生する回転むら
や、モータ軸と負荷軸とのねじれなどによって発生する
低周波成分の回転むらと、歯車やタイミングベルトなど
のかみ合いによって発生する高周波数成分の回転むらな
どがある。感光体ドラム回転速度の安定性を高めるため
の技術としては、従来、歯車やタイミングベルトの代わ
りに遊星ローラを採用した減速機を用いることで、高周
波数成分の回転むらを解消するものが知られている（例
えば、特開平4-245261号公報、特開平5-53381号公報お
よび特開平5-180290号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、遊星ロ
ーラ減速機を用いる回転駆動装置によれば、減速機とし
てギヤ装置を利用した場合に歯車のかみ合いによって発
生する高周波成分の回転むらを解消することができる
が、その一方で、低周波成分の回転むらについては、遊
星ローラのすべりの発生などにより、むしろ大きくなる
こともありうる。この問題は、画像形成装置の感光体ド
ラムに限らず、回転速度の安定が求められる回転駆動装
置において、減速機として遊星ローラ減速機を用いる場
合には、共通して起る問題である。

【０００５】本発明は、上記の課題に鑑み、遊星ローラ
減速機を用いて回転させられる回転体における低周波数
成分の回転むらを解消して、回転体回転速度の安定性の
高い回転体駆動装置と、この回転駆動装置を用いて感光
体ドラムを安定した速度で回転させることで、高品位の
画像を実現することのできる画像形成装置とを提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の回転体駆動装置は、回転体の回転駆動源で
あるモータと、前記モータの回転速度を減速させたうえ
で前記回転体の回転軸に、当該モータの動力を伝達する
遊星ローラ付き減速機と、前記回転体の回転速度を検出
する速度検出器と、前記速度検出器の検出結果に基づい
て前記モータの回転速度を調整することで前記回転体の
回転速度を制御する制御手段と、を備えることを特徴と
する。そのため、低周波成分の回転むらも高周波成分回
転むらも発生せず、回転体回転速度の安定性が高い回転
駆動装置を提供することができる。

【０００７】また、回転する感光体ドラム上に静電潜像
を形成する画像形成装置について、前記感光体ドラムを
前記回転体とし、前記感光体ドラムを上記の回転体駆動
装置を用いて回転駆動させることとすれば、感光体ドラ
ムの回転むらを原因とした画質の劣化が生じることのな
い画像形成装置を提供することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】（実施の形態）以下、本発明に係
る回転駆動装置の一例として、タンデム型のデジタルカ
ラー複写機（以下、単に「複写機」という）を例にとっ
て説明する。（１）複写機全体の構成図１は、本実施の形態に係る複写機１の全体構成を示す
断面図である。

【０００９】複写機１は、いわゆるタンデム型複写機と
いわれるものであり、筐体１０最下部に挿抜自在にセッ
トされた給紙カセット１１から排紙トレイ１３に至るま
でまでの筐体下側空間に水平に架設された搬送ベルト１
４上に、長手方向に沿って作像ユニット３０Ｃ、３０
Ｍ、３０Ｙ、３０Ｋ（以下、作像ユニット３０Ｃ〜３０
Ｋと記す）が列設されている。そして、給紙カセット１
１から繰り出され搬送ベルト１４によって搬送される記
録シートに、作像ユニット３０Ｃ〜３０Ｋがそれぞれシ
アン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）およびブ
ラック（Ｋ）の各再現色のトナー画像を重ね合わせて転
写し、カラーの再現画像を形成するものである。なお、
これ以降、参照番号にＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの添え字を付す場
合は、それぞれ再現色のうちのシアン、マゼンタ、イエ
ロー、ブラックの画像データ処理に関連することを示
す。

【００１０】さらに、上記構成以外に、筐体１０の上部
にはイメージリーダ部１５があり、スキャナやリニアフ
ルカラーセンサ（ＣＣＤセンサ）を用いて原稿を光学的
に読み取って光電変換し、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の３成分の電気信号に変換した上で画像処理部１
６に送出する。画像処理部１６は、赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）各色成分の電気信号（画像データ）に
補正処理を施して、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イ
エロー（Ｙ）およびブラック（Ｋ）の各再現色の階調デ
ータに変換した上でメモリにいったん格納した後、メモ
リから各再現色ごとに読み出し、レーザダイオード駆動
信号に変換して作像ユニット３０Ｃ〜３０Ｋの上方に設
けられた光ユニット４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｙ、４０Ｋ
（以下、光ユニット４０Ｃ〜４０Ｋと記す）に出力す
る。

【００１１】光ユニット４０Ｃ〜４０Ｋは、画像処理部
１６から出力されてくるレーザダイオード駆動信号（画
像データ）に応じて変調駆動しながらレーザ光を射出
し、射出したレーザ光によって、それぞれ作像ユニット
３０Ｃ〜３０Ｋにおける感光体ドラム３１Ｃ、３１Ｍ、
３１Ｙ、３１Ｋ（以下、感光体ドラム３１Ｃ〜３１Ｋと
記す）の表面を主走査方向に露光走査して静電潜像を形
成する。いずれも同じ構成なので、ここでは光ユニット
４０Ｃを例にとって説明する。

【００１２】光ユニット４０Ｃは、レーザーダイオード
４１Ｃ、ポリゴンミラー４２Ｃ、ｆ−θレンズ（図示せ
ず）、折り返しミラー（図示せず）などから成る。レー
ザーダイオード４１Ｃは、制御部３０から出力されてく
るレーザダイオード駆動信号に応じて変調駆動され、レ
ーザ光を射出する。射出されたレーザ光は、図外のモー
タによって回転駆動されるポリゴンミラー４２Ｃに反射
された後、ｆ−θレンズを経て折り返しミラーで反射さ
れ、感光体ドラム３１Ｃの表面を主走査方向に露光走査
して静電潜像を形成する。

【００１３】作像ユニット３０Ｃ〜３０Ｋは、それぞれ
感光体ドラム３１Ｃ〜３１Ｋ表面に生成された静電潜像
を現像器が供給するトナーで現像した後、レジストセン
サー３２Ｃ〜３２Ｋで搬送ベルト１４上の記録紙位置を
確認し、転写チャージャ１７Ｃ〜１７Ｋを用いて記録紙
上の所定位置にＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋ各色のトナー像を転写す
る。

【００１４】トナー像を転写された記録紙は、さらに搬
送ベルト１４上を搬送され、定着装置２６を経て排紙ト
レイ１３に排出される。（２）感光体ドラム回転のための構成上記の構成によってカラー再現画像を形成する複写機１
は、感光体ドラム３１Ｃ〜３１Ｋ上に各再現色の潜像を
原稿画像に忠実に形成するために、感光体ドラム３１Ｃ
〜３１Ｋの回転速度を制御する構成を有している。その
構成を、感光体ドラム３１Ｃを例にとって以下に説明す
る。

【００１５】図２は、感光体ドラム３１Ｃと、これを回
転駆動させるための構成とを、光ユニット４０Ｃととも
に示す図である。感光体ドラム３１Ｃの回転駆動は、遊
星ローラ減速機付き駆動モータ３３Ｃによって行われ
る。遊星ローラ減速機付き駆動モータ３３Ｃは、駆動モ
ータ３４Ｃと遊星ローラ減速機３５Ｃとから成る。

【００１６】駆動モータ３４Ｃはステッピングモータで
ある。駆動モータ３４Ｃの回転速度は、回転制御部５０
（図４）から駆動モータ３４Ｃに入力される駆動パルス
によって可変に制御される。なお、回転制御部５０は、
感光体ドラム３１Ｃ〜３１Ｋの全ての回転制御を行うも
のであり、その詳細は後述する。駆動モータ３４Ｃの回
転は、モータシャフト３４１によって、遊星ローラ付き
減速機３５に伝えられる。

【００１７】遊星ローラ減速機３５Ｃは、公知の減速機
であって、基本的には、太陽ローラ、太陽ローラ周面に
接触し回転する遊星ローラ、遊星ローラを回転可能に支
持するキャリアとから成る構成である。太陽ローラが回
転すると、遊星ローラは太陽ローラの回転を摩擦駆動で
キャリアに伝達して、キャリアを回転させる。太陽ロー
ラ、遊星ローラ、キャリアの３要素の配置と各ローラ周
長とを調整することで、所望の減速比（増速比）を得る
ことができる。また、回転の伝達はローラ周面の接触に
よるので、動力伝達が滑らかに行われ、減速ギアなど歯
車を使った場合の高周波成分の振動が発生しない。ただ
し、ローラ同士の接触面ですべりが発生するおそれがあ
り、その場合には、低周波成分の回転むらが大きくな
る。

【００１８】図３の断面図により、本実施の形態におけ
る遊星ローラ減速機３５Ｃの構成を具体的に示す（同図
（ａ）は図２の一点鎖線Ａ−Ａにおける断面図であり、
同図（ｂ）は、同図（ａ）に示すＢ−Ｂ矢視方向の断面
図である）。太陽ローラに相当するモータシャフト３４
１Ｃの周囲には、遊星ローラ３５２Ｃ、３５３Ｃ、３５
４Ｃが配置されている。これら遊星ローラ３５２Ｃ〜３
５４Ｃは、それぞれ、キャリア３５５Ｃの一端面から突
設された軸体３５２１Ｃ、３５３１Ｃ、３５４１Ｃに軸
支され、周面がハウジング３５７Ｃに内接している。駆
動モータ３４Ｃが回転すると、遊星ローラ３５２Ｃ〜３
５４Ｃは、ハウジング３５７Ｃの内周面に案内されなが
らモータシャフト３４１Ｃ周囲を転動回転し、遊星ロー
ラ３５２Ｃ〜３５４Ｃを軸支しているキャリア３５５Ｃ
をモータシャフト３４１Ｃよりも低い速度で回転させ
る。遊星ローラ３５２Ｃ〜３５４Ｃは、金属製の軸心の
周面を弾性部材で被覆して形成されている。弾性部材に
よってすべりが生じにくくしてあるが、完全にすべりを
なくすことはできない。キャリア３５５Ｃの一端面に
は、キャリア３５５Ｃの回転を伝達するための出力軸３
５６Ｃが設けられている。なお、モータシャフト３４１
Ｃ、遊星ローラ３５２Ｃ〜３５４Ｃ、キャリア３５５Ｃ
は、ネジ３５８１Ｃ、３５８２Ｃ、３５８３Ｃによって
接合されたハウジング３５７Ｃ、３５８Ｃ内に収納され
ており、ハウジング３５７Ｃは図示しない支持部材によ
って複写機１内部に固定されている。

【００１９】再び図２を参照して、キャリア３５５Ｃの
出力軸３５６Ｃは、カップリング２７Ｃによって感光体
ドラム３１Ｃの回転軸３１１Ｃに連結されており、これ
によって、駆動モータ３４Ｃからの駆動によって最終的
に感光体ドラム３０Ｃが回転駆動させられる。回転速度
検出器２８Ｃは、感光体ドラム３１Ｃのシャフト３１１
Ｃにおいて、感光体ドラム３１本体をはさんで遊星ロー
ラ減速機付き駆動モータ３３と反対側の端に設置された
パルスエンコーダであって、回転制御部５０に対し、シ
ャフト３１１Ｃの回転速度（感光体ドラム３１Ｃの回転
速度）に応じた周波数のパルス（以下、「ドラム回転速
度パルス」という）を出力する。（３）回転制御部５０の構成図４は、回転制御部５０の構成を示すブロック図であ
る。

【００２０】図４に示す通り、回転制御部５０は、ＣＰ
Ｕ５１、パルス発生部５２Ｃ〜５２Ｋ、ドライバーユニ
ット５３Ｃ〜５３Ｋ、ＲＡＭ５８、ＲＯＭ５９から成
る。さらに、図４に示す通り、ＣＰＵ５１には回転制御
部５０外の構成も接続されている。複写機１全体の動作
を総括的に制御するメイン制御部６１、感光体ドラム３
１Ｃ〜３１Ｋの回転速度を検知する回転速度検出器２８
Ｃ〜２８Ｋなどである。また、メイン制御部６１は、前
記光ユニット４０Ｃ〜４０Ｋを制御する光ユニット制御
部４００やイメージリーダ部１５、画像処理部１６が接
続されている。

【００２１】以下、回転制御部５０の各構成部について
説明するが、再現色ごとに複数あるＣ、Ｍ、Ｙ、Ｋの添
え字付き参照番号を付した構成部は、それぞれが同じ動
作をするので、シアン（添え字Ｃ）の場合を例に説明す
る。パルス発生部５２Ｃは、ＣＰＵ５１から出力されて
くる周波数値に対応した周期を有するモータ駆動パルス
を発生させてドライバーユニット５３Ｃに出力し、ドラ
イバーユニット５３Ｃは、このモータ駆動パルスに応じ
た回転速度でモータ３４Ｃを回転駆動させる。つまり、
パルス発生部５２が発生させるモータ駆動パルスの周期
によって、モータ３４の回転速度も変化する。モータ駆
動パルスの周期を短くするとモータの回転速度は上が
り、逆にモータ駆動パルス周期を長くすると回転速度は
下がる。

【００２２】ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５９に格納されたプ
ログラムに従ってモータ３４Ｃの回転速度の調整を行
い、感光体ドラム３１Ｃを所望の回転速度で回転させ
る。以下、ＣＰＵ５１による処理の内容について、フロ
ーチャートに従って説明する。図５は、モータ３４Ｃの
回転速度調整のためにＣＰＵ５１が行う処理の流れを示
すフローチャートである。

【００２３】ＣＰＵ５１は、操作者から複写実行の指示
があった時点でメイン制御部６１から指示を受けて起動
し、ＲＯＭ５９から読み出した初期周波数値をパルス発
生部５２Ｃに出力して、初期周波数値に応じたモータ駆
動パルスを発生させ、モータ３４Ｃを回転させる（Ｓ５
０１）。モータ３４Ｃが回転を始めると、回転速度検出
器２８ＣからＣＰＵ５１に、シャフト３１１の回転速度
（感光体ドラム３１の回転速度）を示す回転速度パルス
が送信されてくる（Ｓ５０２）。

【００２４】ＣＰＵ５１は、内蔵するタイマをもとに一
定時間間隔で（Ｓ５０３:Yes）、回転速度パルスの周波
数を検出し、その値が予めＲＯＭ５９に格納されている
適正範囲内に収まっているかチェックする（Ｓ５０
４）。この適正範囲は、感光体ドラム３１Ｃが所望の回
転速度で回転した場合に、回転速度検出器２８Ｃが出力
することが期待される回転速度パルスの周波数を基準と
し、その上下に所定の許容幅を持たせたものである。こ
の許容幅は、回転むらによる疎密や色ずれが目に見えな
い程度に収まるような値に設定されている。回転速度パ
ルスの周波数値が適正範囲の上限を越えた場合、ＣＰＵ
５１は、感光体ドラム３１Ｃの実際の回転速度が所望の
速度よりも速くなっていると判断する。一方、回転速度
パルスの周波数値が適正範囲の下限を下回った場合、Ｃ
ＰＵ５１は、感光体ドラム３１Ｃの回転速度が所望の速
度よりも遅くなっていると判断する。

【００２５】感光体ドラムの回転速度が所望の速度より
も速くなっていると判断した場合（Ｓ５０５）、ＣＰＵ
５１は、ドライバーユニット５３Ｃに指示してモータ３
４Ｃ駆動のための通電をＯＦＦにさせることで、モータ
３４Ｃの回転速度を落とさせる（Ｓ５０７）。逆に回転
速度が所望の速度よりも遅くなっていると判断した場合
（Ｓ５０５）、ＣＰＵ５１は、ドライバーユニット５３
Ｃに指示してモータ３４Ｃ駆動のための通電をＯＮにさ
せることで、モータ３４Ｃの回転速度を上げさせる（Ｓ
５０６）。

【００２６】ＣＰＵ５１は、以上の処理（ステップＳ５
０３〜Ｓ５０７）を、メイン制御部６１から感光体ドラ
ム３１Ｃの停止指示を受けるまで繰り返す（Ｓ５０８:Y
es）。以上の説明から明らかな通り、本実施の形態の複
写機１においては、遊星ローラ付き減速機３５によって
高周波数成分の回転むらを低減できるとともに、遊星ロ
ーラ付き減速機３５の採用によって増大する低周波成分
の回転むらについては、回転速度検出器２８を用いて駆
動モータ３４の回転速度をフィードバック制御すること
によって低減できる。フィードバック制御は高周波成分
の回転むらよりも低周波成分の回転むらへの対策に適し
たものなので、高周波数成分の回転むらに対しては遊星
ローラ付き減速機３５、低周波成分の回転むらに対して
は駆動モータ３４のフィードバック制御と、回転むらの
性質ごとに対策を使い分けることで、高周波数成分、低
周波成分のいずれの回転むらも、効果的に低減すること
ができる。その結果、感光体ドラム３１Ｃ〜３１Ｋの定
速性を確保でき、各色画像とも副走査方向の疎密むらが
なくなるので、色ずれののないカラー画像を形成でき
る。

【００２７】なお、本実施の形態においては、図３に示
したように、回転速度検出器２８Ｃの設置位置は、感光
体ドラム３１Ｃのシャフト３１１Ｃ上、感光体ドラム３
１本体をはさんで遊星ローラ減速機付き駆動モータ３３
と反対側の端であるが、回転速度検出器２８Ｃ〜２８Ｋ
の設置位置はこれに限定されない。図６は、図２に示し
たのとは別の、回転速度検出器設置位置の例を示す図で
ある。なお、ここでも、シアン（添え字Ｃ）の場合を例
に説明している。

【００２８】図６（ａ）では、回転速度検出器７１は感
光体ドラム３１Ｃのシャフト３１１Ｃ上、カップリング
２７Ｃと感光体ドラム３１Ｃ本体との間に設置されてい
る。図６（ｂ）の場合、回転速度検出器７２は、遊星ロ
ーラ減速機付き駆動モータ３３の一部となっており、感
光体ドラム３１Ｃのシャフト３１１Ｃでなく、遊星ロー
ラ減速機３５Ｃの出力軸３５６Ｃに設置されている。た
だし、図６（ｂ）の位置の場合、出力軸３５６Ｃと感光
体ドラム３１Ｃのシャフト３１１Ｃとの接続部分（カッ
プリング２７Ｃ）において軸ねじれなどによる速度むら
が発生した場合、これを検知することができない。よっ
て、図６（ｂ）の位置に回転速度検出器７２を設置する
場合は、出力軸３５６Ｃおよびシャフト３１１Ｃの軸径
を太くするなどして、両者の軸ねじれによる速度むらの
発生を防止するための対策が必要となる。

【００２９】また、本実施の形態はディジタル方式のタ
ンデム型カラー複写機を例にとって説明したが、これ以
外にも、感光体ドラムなどの回転体を回転駆動するため
の駆動装置およびこうした駆動装置を利用した画像形成
装置すべてに適用可能である。なお、本実施の形態にお
いては、回転体（感光体ドラム）の回転速度を検出する
ために、回転速度パルスの周波数を用いているが、周波
数及び位相を用いることとすれば、さらに精度の高い制
御が可能となる。

【００３０】そして、本実施の形態は回転体の駆動源と
してパルスモータを用いる場合について説明したが、他
のタイプのモータを用いる場合にも適用可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の回転体駆動装置は、回転体の回転駆動源であるモータ
の回転速度を減速したうえで回転体の回転軸に伝達する
遊星ローラ付き減速機を備え、回転体の回転速度を検出
し、検出結果に基づいてモータの回転速度をフィードバ
ック制御するので、高周波数成分の回転むらを解消する
ために遊星ローラ減速機を介して回転させられる回転体
において、低周波数成分の回転むらをも解消して、回転
速度を安定させることができる。

【００３２】また、この回転駆動装置を用いて感光体ド
ラムを回転させる画像形成装置であれば、感光体ドラム
の回転むらが原因となる疎密や色ずれのない高品質の画
像を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係る複写機１の全体構成を示す
断面図である。

【図２】本実施の形態において感光体ドラムを回転駆動
させるための構成を示す図である。

【図３】本実施の形態における遊星ローラ減速機３５Ｃ
の断面図である

【図４】本実施の形態における回転制御部の構成を示す
ブロック図である。

【図５】本実施の形態において回転制御部のＣＰＵがモ
ータの回転速度調整のために行う動作の流れを示すフロ
ーチャート図である。

【図６】本実施の形態に示した以外の、回転速度検出器
の設置位置の例を示す図である

【符号の説明】

１複写機２７Ｃカップリング２８Ｃ回転速度検出器３０Ｃ〜Ｋ作像ユニット３１Ｃ〜Ｋ感光体ドラム３１１Ｃシャフト３３Ｃ遊星ローラ減速機付き駆動モータ３４Ｃ駆動モータ３４１Ｃモータシャフト３５Ｃ遊星ローラ減速機３５２Ｃ〜３５４Ｃ遊星ローラ３５５Ｃキャリア３５６Ｃ出力軸

フロントページの続きＦターム(参考） 2H027 DA17 ED02 EE03 EE04 2H071 CA02 CA05 3J103 AA90 FA30 GA02 GA57

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転体の回転駆動源であるモータと、前記モータの回転速度を減速させたうえで前記回転体の
回転軸に、当該モータの動力を伝達する遊星ローラ付き
減速機と、前記回転体の回転速度を検出する速度検出器と、前記速度検出器の検出結果に基づいて前記モータの回転
速度を調整することで前記回転体の回転速度を制御する
制御手段と、を備えることを特徴とする回転体駆動装置。
【請求項２】回転する感光体ドラム上に静電潜像を形
成する画像形成装置であって、前記感光体ドラムを前記回転体とし、請求項１に記載の
回転体駆動装置を用いて前記感光体ドラムを回転駆動さ
せることを特徴とする画像形成装置。