JP2003228255A

JP2003228255A - 画像記録装置

Info

Publication number: JP2003228255A
Application number: JP2002029560A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tatsumi; 洋巽
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-02-06
Filing date: 2002-02-06
Publication date: 2003-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】接触現像方式において、簡単な構成の速度制御
方式を用いて現像ローラによる感光体の連れ回りの影響
を抑える。【解決手段】速度検出装置２が検出した感光体ドラム９
１の回転速度と目標速度との比較結果に基づいてサーボ
補償部３により感光体駆動モータ４を駆動制御する速度
制御部１の制御ループの内側に、感光体駆動モータ４に
作用する逆回転方向の回転力を検出する逆起電圧検出回
路２４を設け、この検出結果に基づいて駆動制御回路２
６によって感光体駆動モータ４を正転駆動状態、回生制
動状態又は逆転駆動状態の何れかに選択的に切り換える
ことにより、感光体駆動モータ４の負荷状態に応じて感
光体駆動モータ４に作用する回転トルクの方向を切り換
え、感光体ドラム９１の回転変動を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は電子写真方式の画
像記録装置における感光体の回転精度を高める技術に関
し、特にトナーを担持した現像ローラと静電潜像を担持
した感光体とを接触させて現像する接触現像方式の画像
記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式による複写機やプリンタ等
では、回転する円筒状の感光体表面や、走行するベルト
状の感光体表面に画像データに基づく静電潜像を形成し
た後、静電潜像にトナーを付着させてトナー画像に顕像
化し、このトナー画像を記録紙上に転写、定着して画像
を得るようにしている。

【０００３】ところが、何らかの影響で回転する感光体
に速度変動が生じると、出力された画像にジッタや画像
ムラが生じる（以下バンディングと称する）。このバン
ディングは、感光体への静電潜像の書き込みを半導体レ
ーザから照射されたレーザビーム等の走査によって行わ
せるディジタル方式の電子写真技術において特に顕著に
現れ、書き込み系の副走査方向の速度変動がライン画像
に微妙なずれを生じさせて画像品質を著しく低下させる
原因となる。

【０００４】このため、従来では、感光体の速度変動を
抑えるために、感光体駆動軸にフライホイールを連結さ
せたり、感光体駆動系の伝達手段である歯車の精度を向
上させたりする対策が採られていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の手法はコストアップの要因となるだけでなく、フラ
イホイールを用いる場合ではその質量や円盤の半径を大
きくして慣性モーメントを上げる必要があるために、装
置が大型化、重量化する問題がある。

【０００６】一方、接触型の現像方式では、適度な導電
性及び弾性を有する現像ローラと感光体ドラムとを弾性
変形により所定のニップ幅（感光体回転方向の接触幅）
を有するまで圧接させた状態で感光体や現像ローラ等が
駆動される。この接触現像方式では、感光体周速に対す
る現像ローラ周速の比（以下、周速比と称する。）を１
よりも大きくして駆動することが多く、感光体は現像ロ
ーラにより強制的に連れ回りされた状態で速度制御を行
う必要がある。

【０００７】しかし、この連れ回り状態では感光体駆動
モータは無負荷回転数以上に回転駆動されるため、モー
タに駆動電流が流れずトルクが発生しない状態となり、
速度制御の最適化を図ったとしても安定した速度制御が
極めて困難となる。

【０００８】また、前述の感光体駆動軸にフライホイー
ルを連結させる方法では、転写装置のようにプロセス動
作の途中で動作を開始／終了するような一時的な負荷変
動により生じる速度変動には効果的であるが、現像ロー
ラから定常的に外乱を受ける連れ回り状態では安定した
速度制御が望めない。

【０００９】さらに、感光体の回転軸にバネと摩擦部材
を組み合わせた機械的なブレーキを取り付ける手法によ
れば、連れ回りよる影響をある程度抑えることが可能に
なる。しかし、摩擦部材による摺動負荷を、連れ回りに
よる負荷変動に比較して大きくする必要があるため、駆
動モータにとっては過剰な負荷を駆動しなければなら
ず、連れ回りによる影響が大きい程（周速比が大きい
程）、モータ駆動部分の効率が大きく低下する。また、
ブレーキ効果を持続させるためにブレーキ部材の耐磨耗
性を上げる必要がある。

【００１０】あるいは、特開平７−１３９５４１号公報
では、現像ローラと感光体との不要な干渉をなくすため
に、現像ローラ端部をテーパ状に加工する技術が開示さ
れているが、煩雑な加工工程を必要とし、コストアップ
の要因となる。

【００１１】上記課題に対し、感光体駆動モータとして
正逆両方向にトルクを発生できるステッピングモータを
使用した技術も多数提案されている。ステッピングモー
タによる速度制御は、開ループ制御が可能で制御の容易
さから多用される傾向にあるが、回転動作が振動的であ
るため、複写機、プリンタなどに使用すると、本体の固
有振動数で共振し易く、最悪の場合には脱調を生じる。
このため、特開平８−２２２１９号公報や特開平１１−
３５２７４２号公報には、脱調や共振、トルク振動を避
ける色々な制御シーケンスや閉ループ制御が提案されて
いる。

【００１２】しかし、接触現像方式で周速比を上げてい
く程、感光体は現像ローラによって連れ回りされ、脱調
や振動の影響が受けやすくなり、高解像度で高品質な画
像を得ることが困難となる。

【００１３】この発明の目的は、接触現像方式におい
て、周速比を上げても、又は、周速比を変化させても、
簡単な構成の速度制御方式を用いて現像ローラによる感
光体の連れ回りの影響を抑えることができる画像記録装
置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するための手段として、以下の構成を備えてい
る。

【００１５】（１）電子写真方式により静電潜像が形成
される回転可能な感光体と、トナーを担持して回転可能
な現像ローラと、を有し、感光体表面と現像ローラ表面
とを互いに接触させた状態で相対速度差を与えて同一方
向に移動させることにより、感光体上の静電潜像を現像
する接触現像方式の画像記録装置において、感光体のみ
を独立駆動する感光体駆動モータと、感光体の回転速度
が目標速度に一致するように駆動回路を介して感光体駆
動モータの回転を制御する速度制御部と、感光体駆動モ
ータの負荷状態に基づいて駆動回路を構成する半導体導
通素子の導通の切換を制御して感光体駆動モータに作用
する回転トルクの方向を切り換える切換部と、を設けた
ことを特徴とする。

【００１６】この構成においては、表面が現像ローラ表
面と互いに接触するとともに現像ローラから独立して駆
動される感光体ドラムの回転速度を目標速度に一致させ
る速度制御において、感光体駆動モータの負荷状態に基
づいて感光体駆動モータに作用する回転トルクの方向が
切り換えられる。したがって、感光体ドラムが現像ロー
ラとの接触によって連れ回りを生じた際に、感光体駆動
モータが感光体から受ける負荷の変動状態に基づいて、
感光体駆動モータに作用する回転トルクの方向が連続的
にかつ自動的に切り換えられ、速度制御における指令値
に基づいて感光体ドラムの定速回転状態が安定して維持
される。

【００１７】（２）前記切換部は、速度制御部から出力
される目標端子電圧と感光体駆動モータの逆起電圧との
誤差を積分する積分器と、積分器の出力を第１の基準値
と比較する第１の比較器と、積分器の出力を第２の基準
値と比較する第２の比較器と、を有し、第１の比較器及
び第２の比較器から出力される信号に基づいて半導体導
通素子の導通の切換を制御して感光体駆動モータを正転
駆動状態又は回生制動状態に切り換えることを特徴とす
る。

【００１８】この構成においては、速度制御部から出力
される目標端子電圧と感光体駆動モータの逆起電圧との
積分誤差が感光体駆動モータの負荷状態として第１及び
第２の基準値と比較され、この比較結果に基づいて感光
体駆動モータの状態が正転駆動状態又は回生制動状態に
選択的に切り換えられる。したがって、感光体ドラムが
現像ローラとの接触によって連れ回りを生じた際の感光
体駆動モータの負荷状態として感光体の現像ローラによ
る従動状態が速度制御部から出力される目標端子電圧と
感光体駆動モータの逆起電圧との積分誤差から容易かつ
正確に検出されるとともに、感光体駆動モータの負荷状
態に応じて感光体駆動モータに作用する回転トルクの方
向が正転駆動状態での正転方向又は回生制動状態での逆
転方向に円滑に切り換えられる。

【００１９】（３）前記切換部は、感光体駆動モータの
端子電圧と逆起電圧との誤差を積分する積分器と、積分
器の出力を第１の基準値と比較する第１の比較器と、積
分器の出力を第２の基準値と比較する第２の比較器と、
積分器の出力を第３の基準値と比較する第３の比較器
と、を有し、第１の比較器、第２の比較器及び第３の比
較器から出力される信号に基づいて半導体導通素子の導
通の切換を制御して感光体駆動モータを正転駆動状態、
回生制動状態又は逆転駆動状態に切り換えることを特徴
とする。

【００２０】この構成においては、速度制御部から出力
される目標端子電圧と感光体駆動モータの逆起電圧との
積分誤差が感光体駆動モータの負荷状態として第１及び
第２の基準値と比較され、この比較結果に基づいて感光
体駆動モータの状態が正転駆動状態、回生制動状態又は
逆転駆動状態に選択的に切り換えられる。したがって、
感光体ドラムが現像ローラとの接触によって連れ回りを
生じた際の感光体駆動モータの負荷状態が速度制御部か
ら出力される目標端子電圧と感光体駆動モータの逆起電
圧との積分誤差として容易かつ正確に検出されるととも
に、感光体駆動モータの負荷状態に応じて感光体駆動モ
ータに作用する回転トルクの方向が正転駆動状態での正
転方向、回生制動状態での逆転方向又は逆転駆動状態で
の逆転方向により幅広く円滑に切り換えられる。

【００２１】（４）前記切換部は、第３の比較器から出
力される信号に基づいて感光体駆動モータを逆転駆動状
態に切り換えるとともに、速度制御部から出力される速
度誤差信号の極性を反転させ、回転速度を設定値以下に
抑えることを特徴とする。

【００２２】この構成においては、感光体駆動モータの
端子電圧と逆起電圧との積分誤差と第３の基準値との比
較結果に基づいて感光体駆動モータを逆方向に駆動する
際に、感光体の回転速度と目標速度との誤差信号の極性
が反転されて感光体駆動モータの制御に用いられる。し
たがって、感光体駆動モータは、正転駆動時の制御系を
用いて逆転駆動され、逆転駆動用の制御系を別途設ける
必要がない。

【００２３】（５）前記感光体の速度検出部は、感光体
に取り付けられたエンコーダスケールとエンコーダスケ
ール近傍に配置されたエンコーダ検知部とから成るロー
タリエンコーダであることを特徴とする。

【００２４】この構成においては、速度制御の対象とな
る感光体の回転速度が、ロータリエンコーダにおけるエ
ンコーダ検出部に対するエンコーダスケールの非接触状
態での移動量に基づいて検出される。したがって、速度
検出部から感光体の回転変動を直接検出でき、確実な速
度制御が可能となる。

【００２５】（６）前記速度制御部は、目標速度を示す
基準信号と前記ロータリエンコーダからの出力である検
出信号とを用いてＰＬＬ制御により速度制御を行うこと
を特徴とする。

【００２６】この構成においては、感光体の回転速度
が、目標速度を示す基準信号と前記ロータリエンコーダ
からの出力である検出信号とに基づくＰＬＬ制御によっ
て目標速度に制御される。したがって、感光体の回転変
動がさらに抑制される。

【００２７】（７）前記速度制御部は、感光体に圧接す
る現像ローラが回転を開始した後に現像ローラに従動し
て回転する感光体の回転速度が所定値を超えた時にＰＬ
Ｌ制御よる感光体の速度制御を開始することを特徴とす
る。

【００２８】この構成においては、感光体は、現像ロー
ラとの圧接力により現像ローラを介して伝達される現像
ローラの駆動モータの回転力によって回転を開始し、感
光体の回転速度が所定値を超えた後に感光体駆動モータ
の回転力に基づくＰＬＬ制御による速度制御が行われ
る。したがって、感光体の回転開始時から定常回転状態
までの間にループフィルタを切り換えることなく感光体
の回転が円滑に制御される。

【００２９】

【発明の実施の形態】まず初めに、本発明の概要につい
て現像剤として非磁性一成分トナーを使用したモノクロ
レーザプリンタを例に取り、図面を参照しながら具体的
に説明する。図９は、この発明の一実施形態である画像
記録装置の側面図である。ＯＰＣ感光層を表面に塗布し
た感光体ドラム９１は、一方向（図では時計方向）に一
定速度で駆動回転され、帯電器９２で周面に対して一様
に帯電されて、図示しない画像処理が施された画像デー
タに基づいてレーザスキャンニングユニットからレーザ
光を感光体ドラム９１の表面に照射して静電潜像を形成
する。

【００３０】供給ローラ９４は一方向（図では反時計方
向）に回転駆動して、現像カートリッジ内の非磁性一成
分トナー９６を、同じく一方向（図では反時計回り方
向）に回転駆動する現像ローラ９３に供給する。次に、
現像ローラ９３上の非磁性一成分トナーは、ブレード９
５によって充分帯電されつつトナーの薄層が形成され
る。

【００３１】接触現像方式では、感光体ドラム９１の表
面に形成された静電潜像は現像ローラ９３と接触する現
像領域において、充分に帯電された非磁性一成分トナー
が静電潜像にしたがって付着するように現像バイアスを
印加して顕像化する。

【００３２】現像ローラ９３は、電気抵抗調整剤が添加
されて体積抵抗率が約10⁵ 〜10⁶ Ωｃｍの範囲に調整さ
れ、硬さとしてはＪＩＳＡ硬度が６０〜７０度とされた
弾性部材を導電性シャフト上に形成して実現し、感光体
ドラム９１とは０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度の接触深さ
で圧接されている。従って、感光体ドラム９１の速度は
現像ローラ９３から受ける外乱によって大きく影響され
る。

【００３３】図１０は、電子写真方式の画像記録装置に
おける感光体に対する現像ローラの周速比と画像濃度と
の関係を示す実験結果であり、図１１は、周速比と感光
体かぶり（感光体の非画像部にトナーが付着する状態）
との関係を示す実験結果である。周速比を上げると単位
時間あたりのトナー搬送量が増加するため、画像濃度は
周速比に比例して増加する傾向を示す（図１０参照）の
に対し、感光体かぶりは、周速比が１の所で最大値を持
つ特性を示す（図１１参照）。

【００３４】これは、周速比を上げると感光体ドラム９
１と現像ローラ９３との擦れが大きくなり、非画像部に
付着したトナーを掻き取ることで感光体かぶりを抑えて
いるものと推測できる。したがって、画像濃度を上げ、
感光体かぶりを抑えていくためには周速比を大きくする
必要があり、図１１からは周速比を１．１以上、望まし
くは１．２以上に設定すべきことが判る。接触現像方式
では、この周速比を上げた状態においてもバンディング
の影響を抑える駆動構成を実現することが必要不可欠で
ある。

【００３５】図１は、この発明の実施形態に係る画像記
録装置における感光体駆動機構の構成を示すブロック図
である。この画像記録装置は、速度検出装置２が検出し
た感光体ドラム９１の回転速度と目標速度との比較結果
に基づいてサーボ補償部３により感光体駆動モータ４を
駆動制御する速度制御部１と感光体駆動モータ４との間
に、感光体駆動モータ４に作用する逆回転方向の回転力
を逆起電圧検出回路２４により検出し、この検出結果に
基づいて駆動制御回路２６によって感光体駆動モータ４
を正転駆動状態、回生制動状態又は逆転駆動状態の何れ
かに選択的に切り換えることにより、感光体駆動モータ
４の負荷状態に応じて感光体駆動モータ４に作用する回
転トルクの方向を切り換え、感光体ドラム９１の回転変
動を抑制するものである。

【００３６】速度制御部１では、予め設定された目標速
度と速度検出装置２（この発明の速度検出部である。）
により検出された感光体ドラム９１の回転速度とを比較
し、その速度誤差がサーボ補償部３に入力される。サー
ボ補償部３はＰＩＤ制御部などで構成されており、その
出力である制御電圧が感光体駆動モータ４に端子電圧と
して印加され、感光体ドラム９１が一定速度となるよう
に速度制御される。このとき、速度制御部１のサーボ補
償部３から出力される制御電圧は、切換部５を介して感
光体駆動モータ４に印加される。切換部５は、駆動制御
回路２６及び逆起電圧検出回路２４を含む。切換部５の
構成及び動作については後述する。

【００３７】感光体ドラム９１と感光体駆動モータ４の
駆動軸を結合させるカップリングや減速ギヤなどに起因
する速度変動要因を排除するという意味で、感光体駆動
モータ４の駆動軸は感光体ドラム９１と直結されている
ことが望ましい。しかし、速度検出装置２としてのロー
タリエンコーダを感光体ドラム９１側に設けることによ
って、速度変動をサーボで吸収でき高精度な回転制御を
実現できるため、ギヤなどの減速機構を介して感光体を
駆動しても良い。

【００３８】図２は、この発明の第１の実施形態に係る
画像記録装置における切換部内の駆動制御回路の構成を
示す図である。感光体駆動モータ４は、３相の電機子巻
線をスター結線されたステータ（図示せず。）と永久磁
石によって磁極を形成するロータ（図示せず。）とで構
成されている３相ブラシレスモータである。切換部５
は、上述のように、逆起電圧検出回路２４及び駆動制御
回路２６によって構成されている。逆起電圧検出回路２
４は、感光体駆動モータ４におけるスター結線の中点を
基準に逆起電圧を検出する。

【００３９】駆動制御回路２６は、電圧型インバータ２
２、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３及びモータ駆動制御部２
５を備えている。電圧型インバータ２２は、トランジス
タＴｒ１〜Ｔｒ６によって構成された１２０度導通のイ
ンバータである。ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は、電圧型
インバータ２２に接続され、速度制御部１から出力され
る制御電圧によって直流電源Ｖｃｃの値を所望の電圧
（Ｖｃ）に制御する。モータ駆動制御部２５は、逆起電
圧検出回路２４による逆起電圧の検出結果から判別した
ロータの位置に応じて、電圧型インバータ２２を構成す
るトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のオン／オフを制御する
スイッチングパターン信号Ｐｕ，Ｐｖ，Ｐｗ，Ｎｕ，Ｎ
ｖ，Ｎｗを出力する。

【００４０】図２では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３とし
てトランジスタＴｒ７のエミッタフォロワの構成例を示
している。また、ロータ位置の検出は、逆起電圧からで
なくステータ側に設けられたホール素子により検出して
も良い。

【００４１】図２のスイッチングパターン信号Ｐｕ，Ｐ
ｖ，Ｐｗ，Ｎｕ，Ｎｖ，Ｎｗのそれぞれは、電圧型イン
バータ２２を構成するトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を１
２０度の期間のみＯＮさせるもので、Ｐ側のある一相と
それと異なるＮ側のある一相の２つのトランジスタのみ
を動作させ、ステータ側で回転磁界を発生させる。

【００４２】図８に１２０度通電型の電圧型インバータ
２２のスイッチングパターン例を示す。この例では、こ
のスイッチングパターンにより感光体ドラム９１は正規
の方向に回転駆動される。

【００４３】図３は、上記切換部に含まれるモータ駆動
制御部の一構成例を示す。図２に示したように、感光体
駆動モータ４におけるステータのＵ，Ｖ，Ｗ各相の励磁
コイルは、電圧型インバータ２２に対称となるように接
続されている。このため、ここでは、その内の１相分
（Ｕ相）についてのみ切換動作の詳細を説明する。

【００４４】逆起電圧検出回路２４は３相分の逆起電圧
波形を整流する整流回路（図示せず。）とスパイク状の
ノイズなどを除去するローパスフィルタ（図示せず。）
で構成され、直流成分に変換した逆起電圧Ｅｏを出力す
る。切換部５に含まれるモータ駆動制御部２５は、積分
器３１、第１の比較器３２、第２の比較器３３、ＲＳフ
リップフロップ３４及び切換回路３５，３６によって構
成されている。なお、切換回路３５，３６が電圧型イン
バータ２２内のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２とともに、
この発明の半導体導通素子に相当している。

【００４５】積分器３１は、逆起電圧検出回路２４から
出力される逆起電圧Ｅｏと目標端子電圧Ｅｒとの誤差を
積分する。第１の比較器３２及び第２の比較器３３は、
積分器３１の出力値を第１の基準電圧Ｅｔｈ１及び第２
の基準電圧Ｅｔｈ２のそれぞれと比較する。

【００４６】第１の比較器３２から出力されるデジタル
信号はＲＳフリップフロップ３４のＲ端子（リセット端
子）と接続され、第２の比較器３３から出力されるデジ
タル信号はＲＳフリップフロップ３４のＳ端子（セット
端子）と接続されている。ＲＳフリップフロップ３４の
出力端子Ｑから出力される信号Ｓｒは切換回路３５，３
６のセレクト端子と接続されている。

【００４７】切換回路３５の入力端子Ａには、スイッチ
ングパターン信号Ｐｕが入力され、切換回路３６の入力
端子Ａにはスイッチングパターン信号Ｎｕが入力されて
いる。一方、切換回路３５の入力端子Ｂにはスイッチン
グパターン信号Ｎｕが入力され、切換回路３６の入力端
子Ｂにはスイッチングパターン信号Ｐｕが入力されてい
る。

【００４８】そして、切換回路３５，３６はセレクト端
子に入力されるデジタル信号Ｓｒによって出力信号が切
り換わり、デジタル信号Ｓｒが“Ｌ”の時は入力端子Ａ
の信号が出力され、デジタル信号Ｓｒが“Ｈ”の時は入
力端子Ｂの信号が出力されるように設定されている。

【００４９】このように、比較的簡単な構成のモータ駆
動制御部２５により、３相ブラシレスモータ２１は駆動
から回生制動へ、回生制動から駆動へと自動的に切り換
わる。

【００５０】図４は上記切換部の動作の概略を説明する
図であり、図４（ａ）はモータ駆動制御部の積分器から
の出力波形例を示し、図４（ｂ）は同比較器から出力さ
れるデジタル信号波形を示す。図４（ａ）に示すよう
に、積分器３１の出力は、逆起電圧が目標値よりも小さ
いスタート時は積分器３１で積分誤差が反転されて出力
されるため、マイナス方向に増える。積分器３１の出力
（積分誤差）が第１の基準電圧よりも小さくなると、比
較器３２の出力は“Ｌ”から“Ｈ”に変化してＲＳフリ
ップフロップ３４がリセットされ、切換回路３５，３６
の出力端子Ｙと入力端子Ａが短絡される。

【００５１】その後、積分誤差の信号波形は、速度制御
部１のサーボ補償部３による補正や現像ローラ９３から
の連れ回りで目標値に急激に近づき、目標速度を超えて
プラス方向に反転する。積分誤差が増え続けて第２の基
準電圧を超えると、比較器３３の出力が“Ｌ”から
“Ｈ”に変化し、ＲＳフリップフロップ３４がセットさ
れ、切換回路３５，３６の出力端子は入力端子Ａから入
力端子Ｂに切り換わり、感光体駆動モータ４は駆動状態
から回生制動に自動的に切り換わる。

【００５２】以上のように、簡単な構成で、感光体ドラ
ム９１が現像ローラ９３によって連れ回りを生じても回
生制動により減速され、また目標速度よりも小さくなれ
ば自動的に加速モードに切り換わるため、感光体は安定
した一定速度を維持でき、バンディングのない安定した
画像を得ることができる。

【００５３】図５は、この発明の第２の実施形態に係る
画像記録装置における切換部内の駆動制御回路の構成を
示す図である。ここでは、この発明の動作をより良く理
解できるように感光体駆動モータ４としてブラシ付きＤ
Ｃモータを使用した例を示す。なお、３相ブラシレスモ
ータでも基本的な動作は同じである。

【００５４】この実施形態に係る画像記録装置における
切換部５は、逆起電圧検出回路５４及び駆動制御回路５
６によって構成されている。駆動制御回路５６は、電圧
型インバータ５２、ＤＣ／ＤＣコンバータ５３及びモー
タ駆動制御部５５を備えている。なお、電圧型インバー
タ５２を構成するトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４の機能は
第１の実施形態の駆動制御回路２６における電圧型イン
バータ２２内のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６と同じであ
り、ＤＣ／ＤＣコンバータ５３は第１の実施形態の駆動
制御回路２６におけるＤＣ／ＤＣコンバータ２３と同様
であるために説明は省略する。

【００５５】図６に、この実施形態に係る画像記録装置
の駆動制御回路に含まれるモータ駆動制御部の一構成例
を示す。この実施形態に係るモータ駆動制御部５５は、
積分器６０、第１〜第３の比較器６３〜６５、ＲＳフリ
ップフロップ６６，６７、アナログ切換回路６８及び反
転器６９によって構成されている。

【００５６】逆起電圧検出回路５４からは、ＤＣモータ
６１の逆起電圧からスパイク状のノイズなどを除去する
ノイズ除去フィルタ（図示せず。）でノイズを除去した
直流電圧が出力される。積分器６０は、逆起電圧検出回
路５４から出力される逆起電圧Ｅｏと目標端子電圧Ｅｒ
との誤差を積分する。第１〜第３の比較器６３〜６５
は、積分器６０の出力値（積分誤差）を第１の基準電圧
Ｅｔｈ１、第２の基準電圧Ｅｔｈ２及び第３の基準電圧
Ｅｔｈ３のそれぞれと比較する。

【００５７】第１の比較器６３から出力されるデジタル
信号は、ＲＳフリップフロップ６６のＲ端子（リセット
端子）とＲＳフリップフロップ６７のＳ端子（セット端
子）に接続され、第２の比較器６４から出力されるデジ
タル信号はＲＳフリップフロップ６６のＳ端子（セット
端子）と接続され、第３の比較器６５から出力されるデ
ジタル信号はＲＳフリップフロップ６７のＲ端子（リセ
ット端子）と接続されている。

【００５８】ＲＳフリップフロップ６６の出力端子Ｑ１
はブリッジを構成するＮ側トランジスタＴｒ２のベース
端子に接続され、出力端子Ｑ１の反転出力Ｑ２はＰ側ト
ランジスタＴｒ１に接続されている。同様に、ＲＳフリ
ップフロップ６７の出力端子Ｑ３はブリッジを構成する
Ｎ側トランジスタＴｒ４のベースに接続され、出力端子
Ｑ３の反転出力Ｑ４はＰ側トランジスタＴｒ３のベース
に接続されている。

【００５９】さらに、第３の比較器６５のデジタル出力
はアナログ切換回路６８のセレクト端子に入力され、目
標端子電圧Ｅｒが直接入力される入力端子Ａ、又は、目
標端子電圧Ｅｒが反転器６９によって反転されて入力さ
れる入力端子Ｂの切り換えを行う。具体的には、ディジ
タル信号が“Ｌ”の時は、入力端子Ａに接続された信号
が出力端子Ｙに出力され、“Ｈ”の時は入力端子Ｂに接
続された信号が出力端子Ｙに出力されて、電圧型インバ
ータの直流電圧を制御する。

【００６０】図７は、上記第２の実施形態に係る画像記
録装置における切換部の動作概略を説明する図である。
図４と同じく、図７（ａ）は積分器からの出力波形を示
し、図７（ｂ）は比較器から出力されるディジタル信号
波形を示す。

【００６１】この実施形態に係る画像記録装置のモータ
駆動制御部５５では、第１の実施形態と同様に、積分器
６０から出力される積分誤差が比較器６３及び６４で第
１及び第２の基準電圧と比較され、積分誤差が第１の基
準電圧よりも小さくなれば感光体駆動モータ４が駆動さ
れ、積分誤差が第２の基準電圧よりも大きくなれば感光
体駆動モータ４は回生制動に切り換わるように構成され
ている。モータ駆動制御部５５ではさらに、積分誤差が
比較器６５で第３の基準電圧と比較され、積分誤差が第
３の基準電圧を超えるとブレーキングトルク指令信号が
出力されるように構成されており、現像ローラ９３によ
る感光体ドラム９１の連れ回りが大きい場合に効果的で
ある。

【００６２】即ち、モータ駆動制御部５５では、比較器
６５からの信号によって感光体駆動モータ４を、回生制
動状態から感光体ドラム９１を反対方向に回転させるト
ルク（ブレーキングトルクと称す。）を発生する状態に
切り換えることができる。この場合、電圧型インバータ
５２とＤＣモータである感光体駆動モータ４とを流れる
電流パスは、“ＤＣモータ→Ｔｒ２→グランド→Ｔｒ４
→ＤＣモータ”から“制御電圧Ｖｃ→Ｔｒ３→ＤＣモー
タ→Ｔｒ２→グランド”に切り換わる。さらに、比較器
６５からの信号によってアナログ切換回路６８を切り換
え、速度制御部１から出力される制御電圧の極性を反転
させる。

【００６３】このように構成することにより、この実施
形態に係る画像記録装置では、“駆動→回生制動→逆回
転トルク”の切換を自動的かつスムーズに行うことがで
き、感光体ドラムの回転速度を設定値以下に抑えること
が可能となる。

【００６４】なお、速度制御方式として感光体ドラム９
１側に取り付けられたロータリエンコーダから出力され
るクロック信号と基準となるクロック信号とを使ったＰ
ＬＬ回路構成を組めば、より高性能な回転制御が可能と
なる。

【００６５】また、ＰＬＬ制御では位相がロックする範
囲が限定されるため、感光体駆動モータ４の立ち上がり
から定速駆動までの広い速度範囲でサーボをかける必要
がある場合、複数のループフィルタを速度範囲に応じて
切り換える手法が一般に採用される。しかし、この発明
の実施形態に係る画像記録装置のように、接触現像方式
の感光体ドラムの速度制御の場合、感光体ドラムと別駆
動システムで駆動される現像ローラの連れ回りを利用し
て所定の速度まで従動駆動を行い、所定の速度に到達し
た段階でＰＬＬ制御をかけると、複数のループフィルタ
を切り換える必要がなく、簡単な構成でより安定した感
光体の速度制御が可能となる。

【００６６】また、ロータリエンコーダとしては光学式
に限らず、磁気式その他の任意の形式のものを採用する
こともできる。

【００６７】

【発明の効果】この発明によれば、以下の効果を奏する
ことができる。

【００６８】（１）表面が現像ローラ表面と互いに接触
するとともに現像ローラから独立して駆動される感光体
ドラムの回転速度を目標速度に一致させる速度制御にお
いて、感光体駆動モータの負荷状態に基づいて感光体駆
動モータに作用する回転トルクの方向を切り換えること
により、感光体ドラムが現像ローラとの接触によって連
れ回りを生じた際に、感光体駆動モータが感光体から受
ける負荷の変動状態に基づいて、感光体駆動モータに作
用する回転トルクの方向を連続的にかつ自動的に切り換
え、速度制御における指令値に基づいて感光体ドラムの
定速回転状態を安定して維持することができる。これに
よって、簡単な構成の速度制御方式によって現像ローラ
による感光体の連れ回りの影響を確実に抑えることがで
きる。

【００６９】（２）速度制御部から出力される目標端子
電圧と感光体駆動モータの逆起電圧との積分誤差を感光
体駆動モータの負荷状態として第１及び第２の基準値と
比較し、この比較結果に基づいて感光体駆動モータの状
態を正転駆動状態又は回生制動状態に選択的に切り換え
ることにより、感光体ドラムが現像ローラとの接触によ
って連れ回りを生じた際の感光体駆動モータの負荷状態
として感光体の現像ローラによる従動状態を、速度制御
部から出力される目標端子電圧と感光体駆動モータの逆
起電圧との積分誤差から容易かつ正確に検出することが
できる。また、感光体駆動モータの負荷状態に応じて、
感光体駆動モータに作用する回転トルクの方向を、正転
駆動状態での正転方向又は回生制動状態での逆転方向に
円滑に切り換えることができる。

【００７０】（３）速度制御部から出力される目標端子
電圧と感光体駆動モータの逆起電圧との積分誤差を感光
体駆動モータの負荷状態として第１及び第２の基準値と
比較し、この比較結果に基づいて感光体駆動モータの状
態を正転駆動状態、回生制動状態又は逆転駆動状態に選
択的に切り換えルことにり、感光体ドラムが現像ローラ
との接触によって連れ回りを生じた際の感光体駆動モー
タの負荷状態を、速度制御部から出力される目標端子電
圧と感光体駆動モータの逆起電圧との積分誤差として容
易かつ正確に検出することができる。また、感光体駆動
モータの負荷状態に応じて感光体駆動モータに作用する
回転トルクの方向を、正転駆動状態での正転方向、回生
制動状態での逆転方向又は逆転駆動状態での逆転方向の
何れかに、よりきめ細かく円滑に切り換えることができ
る。

【００７１】（４）感光体駆動モータの端子電圧と逆起
電圧との積分誤差と第３の基準値との比較結果に基づい
て感光体駆動モータを逆方向に駆動する際に、感光体の
回転速度と目標速度との誤差信号の極性を反転して感光
体駆動モータの制御に用いることにより、感光体駆動モ
ータを、正転駆動時の制御系を用いて逆転駆動すること
ができ、逆転駆動用の制御系を別途設ける必要をなくし
てコストの上昇や制御の煩雑化を防止できる。

【００７２】（５）速度制御の対象となる感光体の回転
速度を、ロータリエンコーダにおけるエンコーダ検出部
に対するエンコーダスケールの非接触状態での移動量に
基づいて検出することにより、速度検出部から感光体の
回転変動を直接フィードバックをかけて速度制御するこ
とができ、感光体の回転変動による画質の劣化をより抑
制することができる。

【００７３】（６）感光体の回転速度を、目標速度を示
す基準信号と前記ロータリエンコーダからの出力である
検出信号とに基づくＰＬＬ制御によって目標速度に制御
することにより、感光体の回転変動による画質の劣化を
さらに抑制することができる。

【００７４】（７）現像ローラとの圧接力により現像ロ
ーラを介して伝達される現像ローラの駆動モータの回転
力によって感光体の回転を開始させ、感光体の回転速度
が所定値を超えた後に感光体駆動モータの回転力に基づ
くＰＬＬ制御による速度制御を行うことにより、感光体
の回転開始時から定常回転状態までの間にループフィル
タを切り換えることなく感光体の回転を円滑に制御する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施形態に係る画像記録装置におけ
る感光体駆動機構の構成を示すブロック図である。

【図２】この発明の第１の実施形態に係る画像記録装置
における切換部内の駆動制御回路の構成を示す図であ
る。

【図３】上記切換部に含まれるモータ駆動制御部の一構
成例を示す図である。

【図４】上記切換部の動作の概略を説明する図である。

【図５】この発明の第２の実施形態に係る画像記録装置
における切換部内の駆動制御回路の構成を示す図であ
る。

【図６】上記第２の実施形態に係る画像記録装置の駆動
制御回路に含まれるモータ駆動制御部の一構成例を示す
図である。

【図７】上記第２の実施形態に係る画像記録装置におけ
る切換部の動作概略を説明する図である。

【図８】１２０度通電型の電圧型インバータ２２のスイ
ッチングパターン例を示す図である。

【図９】この発明の一実施形態である画像記録装置の側
面図である。

【図１０】電子写真方式の画像記録装置における感光体
に対する現像ローラの周速比と画像濃度との関係を示す
図である。

【図１１】電子写真方式の画像記録装置における感光体
に対する現像ローラの周速比と感光体かぶりとの関係を
示す図である。

【符号の説明】

１−速度制御部２−速度検出装置３−サーボ補償部４−感光体駆動モータ５−切換部２２−電圧型インバータ２４−逆起電圧検出回路９１−感光体ドラム９３−現像ローラ

フロントページの続きＦターム(参考） 2H027 DA17 ED02 ED08 EE02 EE03 EE04 EE07 EE08 EF01 2H035 CA07 CB01 CG01 2H071 CA01 CA02 CA05 DA08 DA27 DA31 2H077 AC04 AD06 AD13 AD17 BA03 EA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子写真方式により静電潜像が形成される
回転可能な感光体と、トナーを担持して回転可能な現像
ローラと、を有し、感光体表面と現像ローラ表面とを互
いに接触させた状態で相対速度差を与えて同一方向に移
動させることにより、感光体上の静電潜像を現像する接
触現像方式の画像記録装置において、感光体のみを独立駆動する感光体駆動モータと、速度検
出部が検出した感光体の回転速度が目標速度に一致する
ように駆動回路を介して感光体駆動モータの回転を制御
する速度制御部と、感光体駆動モータの負荷状態に応じ
て駆動回路を構成する半導体導通素子の導通の切換を制
御して感光体駆動モータに作用する回転トルクの方向を
切り換える切換部と、を設けたことを特徴とする画像記
録装置。
【請求項２】前記切換部は、感光体駆動モータの端子電
圧と逆起電圧との誤差を積分する積分器と、積分器の出
力を第１の基準値と比較する第１の比較器と、積分器の
出力を第２の基準値と比較する第２の比較器と、を有
し、第１の比較器及び第２の比較器から出力される信号
に基づいて半導体導通素子の導通の切換を制御して感光
体駆動モータを正転駆動状態又は回生制動状態に切り換
えることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装置。
【請求項３】前記切換部は、感光体駆動モータの端子電
圧と逆起電圧との誤差を積分する積分器と、積分器の出
力を第１の基準値と比較する第１の比較器と、積分器の
出力を第２の基準値と比較する第２の比較器と、積分器
の出力を第３の基準値と比較する第３の比較器と、を有
し、第１の比較器、第２の比較器及び第３の比較器から
出力される信号に基づいて半導体導通素子の導通の切換
を制御して感光体駆動モータを正転駆動状態、回生制動
状態又は逆転駆動状態に切り換えることを特徴とする請
求項１に記載の画像記録装置。
【請求項４】前記切換部は、第３の比較器から出力され
る信号に基づいて感光体駆動モータを逆転駆動状態に切
り換えるとともに、速度制御部から出力される速度誤差
信号の極性を反転させ、回転速度を設定値以下に抑える
ことを特徴とする請求項３に記載の画像記録装置。
【請求項５】前記速度検出部は、感光体に取り付けられ
たエンコーダスケールとエンコーダスケール近傍に配置
されたエンコーダ検知部とから成るロータリエンコーダ
であることを特徴とする請求項１に記載の画像記録装
置。
【請求項６】前記速度制御部は、目標速度を示す基準信
号と前記ロータリエンコーダからの出力である検出信号
とを用いてＰＬＬ制御により速度制御を行うことを特徴
とする請求項５に記載の画像記録装置。
【請求項７】前記速度制御部は、感光体に圧接する現像
ローラが回転を開始した後に現像ローラに従動して回転
する感光体の回転速度が所定値を超えた時にＰＬＬ制御
よる感光体の速度制御を開始することを特徴とする請求
項６に記載の画像記録装置。