JP2005345906A - Rotary drive apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転駆動装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくはあらゆる技術分野の回転駆動装置、ならびに電子写真方式のレーザプリンタ・複写機・ファクシミリ・プロッタ・印刷機などにおける回転駆動装置およびこれを有する画像形成装置に関する。 The present invention relates to a rotary drive device and an image forming apparatus, and more particularly, to a rotary drive device in all technical fields, and a rotary drive device in an electrophotographic laser printer, copying machine, facsimile machine, plotter, printing machine, and the like. The present invention relates to an image forming apparatus.
感光体ドラムおよび転写ドラムを備える電子写真方式の画像形成装置において、転写ドラム内部に慣性体と弾性要素と減衰要素とを設けることにより動吸振器(ダイナミックダンパ)を形成し、駆動系の固有振動をアクティブに吸収することで振動を低減させる技術が知られている(特許文献1参照)。
一方、荷重変化に対応して軸受隙間を一定保持するあるいは任意の軸受隙間を設定することができる軸受装置の技術分野において、電圧を変えることができる電圧コントローラを介して、軸と軸受に設けた電極に電界を印加し、軸と軸受間の潤滑を行う電気粘性流体の粘度を制御することにより、軸受隙間内の流れの粘性抵抗を自由にコントロールできて、負荷容量、浮上量、剛性などを任意の値にリアルタイムにコントロールできる技術が知られている(特許文献2および3参照)。
In an electrophotographic image forming apparatus including a photosensitive drum and a transfer drum, a dynamic vibration absorber (dynamic damper) is formed by providing an inertial body, an elastic element, and a damping element inside the transfer drum, and the natural vibration of the drive system There is known a technique for reducing vibration by actively absorbing water (see Patent Document 1).
On the other hand, in the technical field of bearing devices that can maintain a constant bearing gap or set an arbitrary bearing gap in response to a load change, the shaft and the bearing are provided via a voltage controller that can change the voltage. By applying an electric field to the electrode and controlling the viscosity of the electrorheological fluid that lubricates between the shaft and the bearing, the viscous resistance of the flow in the bearing gap can be controlled freely, and the load capacity, flying height, rigidity, etc. can be controlled. A technique capable of controlling an arbitrary value in real time is known (see
また、回転軸の回転方向の振動を減衰するようにした粘性ダンパー装置の技術分野において、ダンパーケース内に慣性体と磁気粘性流体を充填し、磁気付与手段により磁気粘性流体に付与する磁力を変化させることで、回転軸に対する減衰定数を可変とし、これによって回転軸の回転方向の振動を減衰することができる技術も知られている(特許文献4参照)。 In the technical field of viscous damper devices that attenuate vibrations in the rotational direction of the rotating shaft, the damper case is filled with an inertial body and a magnetorheological fluid, and the magnetic force applied to the magnetorheological fluid by the magnetizing means is changed. A technique is also known in which the damping constant with respect to the rotating shaft can be made variable to thereby attenuate the vibration in the rotating direction of the rotating shaft (see Patent Document 4).
電子写真の高画質化を阻害する要因の1つにジターもしくはバンディングと呼ばれる現象がある。「ジター」もしくは「バンディング」とは、画像形成装置における感光体ドラムに例をとって説明すると、感光体ドラムの回転速度の変動によって画像に縞状の模様が発生する不具合現象を指す。特にデジタル技術の導入により画質の向上が進められている昨今では、レーザによる書き込みの1ラインごとの位置精度が厳しく要求され、これを支配する要因の1つとして回転駆動系のねじり振動による感光体ドラム速度変動が挙げられる。従って、この回転駆動系におけるねじり振動の低減が高品質な画像を得られる製品の開発上重要な技術となる。 One of the factors that hinders the high image quality of electrophotography is a phenomenon called jitter or banding. “Jitter” or “banding” refers to a defect phenomenon in which a striped pattern is generated in an image due to a change in the rotational speed of the photosensitive drum, taking an example of the photosensitive drum in the image forming apparatus. In particular, image quality has been improved by the introduction of digital technology. In recent years, position accuracy for each line of laser writing is strictly required, and one of the factors governing this is a photoconductor due to torsional vibration of a rotary drive system. Drum speed fluctuation can be mentioned. Therefore, the reduction of torsional vibration in this rotational drive system is an important technology for the development of products capable of obtaining high quality images.
画像の可視感度と空間周波数との関係は、人間の視覚系の特性から、可視化空間周波数がおよそ0.3〜2line/mm(ライン/ミリメートル)の範囲での変化が目につきやすいといわれている。これと感光体ドラムの回転速度とを考えあわせると、数Hz(ヘルツ)から数百Hz程度の周波数領域における振動を回避することが要求される。 The relationship between the visual sensitivity of images and the spatial frequency is said to be easily noticeable when the spatial frequency of visualization is in the range of about 0.3 to 2 line / mm (line / millimeter) due to the characteristics of the human visual system. . Considering this and the rotational speed of the photosensitive drum, it is required to avoid vibration in a frequency range of several Hz (hertz) to several hundred Hz.
本発明を適用する画像形成装置の回転駆動系の構成は、回転体の一例としての感光体ドラム、その駆動軸、駆動軸を介して感光体ドラムを回転させるための駆動モータ(駆動手段)および駆動モータの駆動力を駆動軸に伝達する駆動伝達系(駆動伝達手段)を有するものであり、駆動モータの回転による振動や駆動伝達系であるギアやベルトなどの噛み合いによる振動などが発生し、これが原因となり感光体ドラムの表面に速度変動が生じる。このように感光体ドラムの表面速度変動が発生した場合、画像は一定間隔の濃淡となり、濃度ムラを生じることとなる。 The configuration of the rotational drive system of the image forming apparatus to which the present invention is applied includes a photosensitive drum as an example of a rotating body, its driving shaft, a driving motor (driving means) for rotating the photosensitive drum via the driving shaft, and It has a drive transmission system (drive transmission means) that transmits the drive force of the drive motor to the drive shaft, and vibrations due to the rotation of the drive motor and vibrations due to the engagement of gears and belts that are the drive transmission system occur. This causes speed fluctuations on the surface of the photosensitive drum. When the surface speed fluctuation of the photosensitive drum occurs in this way, the image becomes light and shade at regular intervals, resulting in density unevenness.
上記感光体ドラムの表面速度変動による濃度ムラを解決する手段として、簡単な構成でフレキシブルなダイナミックダンパを形成するという点に着目して特許文献1(特開平11−52764号公報)記載の技術を検討すると、同技術では、弾性要素のバネ定数や減衰要素の減衰率を変えるには弾性要素や減衰要素の変更・取付けを伴うため、簡単な構成でフレキシブルなダイナミックダンパを形成することができないという問題点がある。また、転写ドラム内部に慣性体と弾性要素と減衰要素とを設けることにより、構成要素数が多くなると共にその取付け方も複雑・面倒であるという問題点がある。 As means for solving the density unevenness due to the surface speed fluctuation of the photosensitive drum, the technique described in Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-52764) is focused on the point that a flexible dynamic damper is formed with a simple configuration. As a result, it is impossible to form a flexible dynamic damper with a simple configuration because changing the spring constant of the elastic element and the damping factor of the damping element involves changing and attaching the elastic element and damping element. There is a problem. In addition, by providing an inertial body, an elastic element, and a damping element inside the transfer drum, there are problems that the number of components increases and that the mounting method is complicated and troublesome.
特許文献2および3(特開平3−24316号および特許第2635171号公報)記載の技術では、簡単な構成で電気粘性流体の粘度を制御することはできるものの、結局のところフレキシブルなダイナミックダンパを形成することはできないから、感光体ドラムの表面速度変動による濃度ムラを解決することはできない。
Although the techniques described in
特許文献4(特開2003−35337号公報)記載の技術では、減衰定数を可変とすることで回転軸の回転方向の振動を減衰することができるものの、結局のところフレキシブルなダイナミックダンパを形成することはできないから、感光体ドラムの表面速度変動による濃度ムラを解決することはできない。また、ダンパーケース内に慣性体と磁気粘性流体を充填するものであるため、構成が複雑であると共に、慣性体の慣性モーメントを効率的に発揮する構成となっていないという問題点もある。 In the technique described in Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-35337), the vibration in the rotational direction of the rotating shaft can be attenuated by making the damping constant variable, but in the end, a flexible dynamic damper is formed. Therefore, density unevenness due to fluctuations in the surface speed of the photosensitive drum cannot be solved. Further, since the damper case is filled with the inertial body and the magnetorheological fluid, there is a problem that the configuration is complicated and the inertial moment of the inertial body is not efficiently exhibited.
そこで、本発明は、上述の点に着目し、回転体であると共に像担持体でもある感光体ドラムや中間転写体等の駆動系に対して、駆動軸のころがり軸受のように内周と外周が独立して回転可能な構成の部位であり、内部に磁気粘性流体を封入(シーリング)し、外周に慣性体を配置した動吸振器(ダイナミックダンパ)の効果が得られる簡素な構成を提案し、特にフレキシブルなダイナミックダンパによる吸振効果により主慣性体である感光体ドラムを含む感光体や中間転写体等の振動低減効果や速度変動低減効果を得て、画像劣化を低減させることを第1の目的としている。 Therefore, the present invention pays attention to the above points, and the inner periphery and the outer periphery of a drive system such as a roller bearing of a drive shaft with respect to a drive system such as a photosensitive drum or an intermediate transfer member that is a rotating body and an image carrier. Is a part that can rotate independently, and proposes a simple structure that can obtain the effect of a dynamic vibration absorber (sealing damper) in which a magnetorheological fluid is sealed (sealed) and an inertial body is placed on the outer periphery. In particular, it is a first object of the present invention to obtain a vibration reduction effect and a speed fluctuation reduction effect of a photoconductor including a photoconductor drum which is a main inertial body and an intermediate transfer body by a vibration absorption effect by a flexible dynamic damper, thereby reducing image deterioration. It is aimed.
さらには、あらゆる技術分野の回転駆動装置において、駆動軸の軸受(ベアリング)に相当する部位の内部に磁気粘性流体を封入(シーリング)し、外周に慣性体を配置した動吸振器(ダイナミックダンパ)の効果が得られる簡素な構成を提案し、特にフレキシブルなダイナミックダンパによる吸振効果により主慣性体である回転体の振動低減効果や速度変動低減効果を得ることを第2の目的としている。 Furthermore, in a rotational drive device of any technical field, a dynamic vibration absorber (dynamic damper) in which a magnetorheological fluid is sealed (sealed) inside a portion corresponding to a bearing (bearing) of a drive shaft and an inertial body is disposed on the outer periphery. The second object of the present invention is to obtain a vibration reduction effect and a speed fluctuation reduction effect of a rotating body that is a main inertial body by a vibration absorption effect by a flexible dynamic damper.
上述した課題を解決すると共に上述した目的を達成するために、各請求項ごとの発明では、以下のような特徴ある手段・発明特定事項(以下、「構成」という)を採っている。
請求項1記載の発明は、回転体、該回転体の駆動軸、該駆動軸を介して前記回転体を回転させる駆動手段および該駆動手段の駆動力を前記駆動軸に伝達する駆動伝達手段を具備する回転駆動装置において、前記駆動軸の外周に遊嵌され慣性モーメントを有する慣性体と、前記駆動軸の外周と前記慣性体の内周との間に封入され、磁界を与えることにより粘性が変化する磁気粘性流体とを有し、前記慣性体と前記磁気粘性流体とによって動吸振器が形成されることを特徴とする。
請求項1記載の発明に係る回転駆動装置において、「回転体」とは、上記課題を解決すると共に上記目的を達成するために後述の効果や利点等を奏するものであれば、形状を問わずあらゆる回転体が含まれる。
In order to solve the above-described problems and achieve the above-described object, the invention for each claim employs the following characteristic means and invention-specific matters (hereinafter referred to as “configuration”).
The invention according to
In the rotary drive device according to the first aspect of the present invention, the “rotary body” may be any shape as long as it solves the above-described problems and achieves the following effects and advantages in order to achieve the above-described object. Any rotating body is included.
「回転体の駆動軸、駆動軸を介して回転体を回転させる駆動手段および駆動手段の駆動力を駆動軸に伝達する駆動伝達手段を具備する回転駆動装置」には、駆動手段(例えば駆動モータ)が、簡素な構成の駆動伝達手段(例えばカップリングやボルト・ナット結合等)を介して駆動軸に直接的に接続される構成も含まれるし、カップリング等を介さずに直結された構成も含まれる。
回転体が駆動軸としての支軸の周りに軸受等を介して回転自在に支持された構成においては、例えば回転体の端板等に取り付けられたギアやプーリに、駆動手段(例えば駆動モータ)側に取り付けられ前記ギアと噛み合うギヤ、あるいは駆動手段(例えば駆動モータの出力軸)に取り付けられたプーリおよび各プーリ間に掛け渡された無端ベルトのような駆動伝達手段を介して、駆動手段(例えば駆動モータ)の駆動力を回転体に伝達する構成も含まれる。
The “rotary driving device including a driving shaft of the rotating body, a driving unit that rotates the rotating body via the driving shaft, and a driving transmission unit that transmits the driving force of the driving unit to the driving shaft” includes a driving unit (for example, a driving motor). ), But also includes a structure that is directly connected to the drive shaft via a drive transmission means (for example, coupling, bolt / nut coupling, etc.) with a simple structure, or a structure that is directly connected without a coupling or the like. Is also included.
In a configuration in which the rotating body is rotatably supported around a support shaft as a driving shaft via a bearing or the like, for example, a driving means (for example, a driving motor) is connected to a gear or pulley attached to an end plate or the like of the rotating body. Drive means (via a gear that is attached to the side and meshes with the gear, or a drive means such as a pulley attached to a drive means (for example, an output shaft of a drive motor) and an endless belt stretched between the pulleys. For example, the structure which transmits the driving force of a drive motor to a rotary body is also included.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の回転駆動装置において、前記慣性体は、ほぼリング状をなすことを特徴とする。
ここで、「ほぼリング状」とは、リング状の形状を含む他、例えば設計上の許容公差範囲内で、ある程度の凹凸が有るリング状の形状を含むことを意味する。
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の回転駆動装置において、前記磁気粘性流体の近傍に、前記磁界を与える磁界付与手段を配置したことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the rotary drive device according to the first aspect, the inertial body has a substantially ring shape.
Here, “substantially ring-shaped” means that it includes a ring-shaped shape, and includes a ring-shaped shape having a certain degree of unevenness within a tolerance range in design, for example.
According to a third aspect of the present invention, in the rotary drive device according to the first or second aspect, a magnetic field applying means for applying the magnetic field is disposed in the vicinity of the magnetorheological fluid.
請求項4記載の発明は、請求項3記載の回転駆動装置において、前記磁界付与手段は、前記磁界を発生するコイルであり、前記コイルに電流を流す電源を含む回路を有することを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項3記載の回転駆動装置において、前記磁界付与手段は、前記磁界を発生する永久磁石であることを特徴とする。
請求項6記載の発明は、請求項3、4または5記載の回転駆動装置において、前記磁界の強さを変える磁界可変手段を有することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the rotary drive device according to the third aspect, the magnetic field applying means is a coil that generates the magnetic field, and includes a circuit including a power source that supplies current to the coil. .
According to a fifth aspect of the present invention, in the rotary drive device according to the third aspect, the magnetic field applying means is a permanent magnet that generates the magnetic field.
According to a sixth aspect of the present invention, in the rotary drive device according to the third, fourth, or fifth aspect of the present invention, the rotary drive device further includes a magnetic field varying unit that changes the strength of the magnetic field.
請求項7記載の発明は、請求項6記載の回転駆動装置において、前記磁界可変手段は、前記コイルに流す電流を調整する電流調整手段であることを特徴とする。
電流調整手段による電流の調整によって磁界の強さを変えることに代えて、コイルに印加する電圧を変えることを介してコイルに流す電流を変える(調整する)電圧調整手段であってもよく、この電圧調整手段は機能からみて電流調整手段と均等な手段である。
A seventh aspect of the present invention is the rotary driving apparatus according to the sixth aspect, wherein the magnetic field varying means is a current adjusting means for adjusting a current flowing through the coil.
Instead of changing the strength of the magnetic field by adjusting the current by the current adjusting means, it may be a voltage adjusting means that changes (adjusts) the current flowing through the coil through changing the voltage applied to the coil. The voltage adjusting means is equivalent to the current adjusting means in terms of function.
請求項8記載の発明は、請求項6記載の回転駆動装置において、前記磁界可変手段は、前記磁気粘性流体に対する前記永久磁石の距離を変える距離調整手段であることを特徴とする。
請求項9記載の発明は、請求項3ないし8の何れか一つに記載の回転駆動装置において、前記磁界付与手段により与えられる磁界または前記磁界可変手段により変えられる磁界が、前記磁気粘性流体の円周方向において均一であることを特徴とする。
The invention according to claim 8 is the rotary drive apparatus according to
According to a ninth aspect of the present invention, in the rotary drive device according to any one of the third to eighth aspects, the magnetic field applied by the magnetic field applying unit or the magnetic field changed by the magnetic field varying unit is the magnetic viscous fluid. It is characterized by being uniform in the circumferential direction.
請求項10記載の発明は、請求項6、7または8記載の回転駆動装置において、前記駆動手段が、駆動モータであり、前記磁界可変手段、前記電流調整手段または前記距離調整手段の調整により、前記動吸振器の周波数が、前記駆動モータの回転周波数(fs)と一致可能であることを特徴とする。
請求項11記載の発明は、請求項6、7または8記載の回転駆動装置において、前記駆動手段が、ステッピングモータからなる駆動モータであり、前記磁界可変手段、前記電流調整手段または前記距離調整手段の調整により、前記動吸振器の周波数が、前記ステッピングモータの回転周波数(fs)と該ステッピングモータ1回転当たりのステップ数(sm)とにより決定される周波数(fs×sm)と一致可能であることを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the rotary drive device according to the sixth, seventh, or eighth aspect, the driving unit is a driving motor, and the magnetic field varying unit, the current adjusting unit, or the distance adjusting unit is adjusted. The frequency of the dynamic vibration absorber can match the rotational frequency (fs) of the drive motor.
According to an eleventh aspect of the present invention, in the rotary drive device according to the sixth, seventh or eighth aspect, the drive means is a drive motor comprising a stepping motor, and the magnetic field varying means, the current adjusting means, or the distance adjusting means. By adjusting the frequency, the frequency of the dynamic vibration absorber can coincide with the frequency (fs × sm) determined by the rotation frequency (fs) of the stepping motor and the number of steps (sm) per rotation of the stepping motor. It is characterized by that.
請求項12記載の発明は、請求項6、7または8記載の回転駆動装置において、前記駆動手段が、駆動モータであり、前記磁界可変手段、前記電流調整手段または前記距離調整手段の調整により、前記動吸振器の周波数が、前記駆動モータの極数(k)と相数(n)とにより決定される相励磁切り替え周波数(k×n)と一致可能であることを特徴とする。
請求項13記載の発明は、請求項6、7または8記載の回転駆動装置において、前記磁界可変手段、前記電流調整手段または前記距離調整手段の調整により、前記動吸振器の周波数が、前記駆動軸の回転周波数(fd)と一致可能であることを特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, in the rotary drive device according to the sixth, seventh, or eighth aspect, the driving unit is a driving motor, and the magnetic field varying unit, the current adjusting unit, or the distance adjusting unit is adjusted. The frequency of the dynamic vibration absorber can match a phase excitation switching frequency (k × n) determined by the number of poles (k) and the number of phases (n) of the drive motor.
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the rotary drive device according to the sixth, seventh or eighth aspect, the frequency of the dynamic vibration absorber is adjusted by the adjustment of the magnetic field varying means, the current adjusting means or the distance adjusting means. It is possible to match the rotational frequency (fd) of the shaft.
請求項14記載の発明は、請求項6、7または8記載の回転駆動装置において、前記駆動伝達手段が、ギア列であり、前記磁界可変手段、前記電流調整手段または前記距離調整手段の調整により、前記動吸振器の周波数が、前記ギア列の回転数(fg)と該ギア列の歯数(z)とにより決定される噛み合い周波数(fg×z)と一致可能であることを特徴とする。
請求項15記載の発明は、請求項6、7または8記載の回転駆動装置において、前記駆動手段が、駆動モータであり、前記磁界可変手段、前記電流調整手段または前記距離調整手段の調整により、前記動吸振器の周波数が、前記駆動モータの回転周波数(fs)の整数倍の周波数と一致可能であることを特徴とする。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the rotary drive device according to the sixth, seventh, or eighth aspect, the drive transmission means is a gear train, and adjustment is performed by the magnetic field variable means, the current adjustment means, or the distance adjustment means. The frequency of the dynamic vibration absorber can be matched with the meshing frequency (fg × z) determined by the number of rotations (fg) of the gear train and the number of teeth (z) of the gear train. .
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the rotary drive device according to the sixth, seventh, or eighth aspect, the drive unit is a drive motor, and the magnetic field variable unit, the current adjustment unit, or the distance adjustment unit is adjusted. The frequency of the dynamic vibration absorber can coincide with a frequency that is an integral multiple of the rotational frequency (fs) of the drive motor.
請求項16記載の発明は、請求項6、7または8記載の回転駆動装置において、前記磁界可変手段、前記電流調整手段または前記距離調整手段の調整により、前記動吸振器の周波数が、前記駆動軸の回転周波数(fd)の整数倍の周波数と一致可能であることを特徴とする。
請求項17記載の発明は、請求項6、7または8記載の回転駆動装置を具備する画像形成装置であって、前記画像形成装置に設定されている画質解像度、画像形成モードおよび印刷モード等の少なくとも一つに応じた前記磁界が付与されるように、前記磁界可変手段、前記電流調整手段または前記距離調整手段を制御する制御手段を有することを特徴とする。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the rotary drive device according to the sixth, seventh, or eighth aspect, the frequency of the dynamic vibration absorber is adjusted by the adjustment of the magnetic field varying unit, the current adjusting unit, or the distance adjusting unit. It is possible to coincide with a frequency that is an integral multiple of the rotational frequency (fd) of the shaft.
The invention according to claim 17 is an image forming apparatus comprising the rotation drive device according to
請求項18記載の発明は、請求項6、7または8記載の回転駆動装置において、前記駆動軸または前記回転体の回転速度変動を検出する速度変動検出手段と、前記速度変動検出手段により検出された速度変動成分を周波数データに変換する周波数データ変換手段と、前記動吸振器の周波数が前記周波数データ変換手段により変換された周波数データに一致するように、前記磁界可変手段、前記電流調整手段または前記距離調整手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
請求項19記載の発明は、請求項18記載の回転駆動装置において、前記速度変動検出手段は、エンコーダであることを特徴とする。
According to an eighteenth aspect of the present invention, in the rotary drive device according to the sixth, seventh, or eighth aspect, the speed fluctuation detecting unit that detects a fluctuation in the rotational speed of the drive shaft or the rotating body, and the speed fluctuation detecting unit detect the rotational fluctuation. Frequency data converting means for converting the velocity fluctuation component into frequency data, and the magnetic field varying means, the current adjusting means, or the frequency adjusting means so that the frequency of the dynamic vibration absorber matches the frequency data converted by the frequency data converting means. Control means for controlling the distance adjusting means.
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the rotary drive device according to the eighteenth aspect, the speed fluctuation detecting means is an encoder.
請求項20記載の発明は、請求項18または19記載の回転駆動装置において、前記駆動手段が、駆動モータであり、実稼動以外のタイミングで前記駆動モータに対してランダムな周波数変動を加えて回転させるモータ制御手段とを有し、前記モータ制御手段によりランダムな周波数変動を加えて回転された前記駆動モータ、前記速度変動検出手段および前記周波数データ変換手段を介して、前記動吸振器の共振周波数を同定可能であることを特徴とする。 According to a twentieth aspect of the present invention, in the rotary drive device according to the eighteenth or nineteenth aspect, the drive means is a drive motor, and is rotated by applying a random frequency fluctuation to the drive motor at a timing other than actual operation. Motor control means, and the resonance frequency of the dynamic vibration absorber via the drive motor rotated by adding random frequency fluctuations by the motor control means, the speed fluctuation detection means, and the frequency data conversion means Can be identified.
請求項21記載の発明は、請求項6、7または8記載の回転駆動装置において、前記回転駆動装置のねじり共振周波数を把握する共振周波数把握手段と、前記動吸振器の周波数が前記共振周波数把握手段により把握されたねじり共振周波数と一致するように、前記磁界可変手段、前記電流調整手段または前記距離調整手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
請求項22記載の発明は、請求項10ないし16の何れか一つに記載の回転駆動装置において、前記動吸振器を複数有することを特徴とする。
The invention according to claim 21 is the rotary drive device according to
According to a twenty-second aspect of the present invention, in the rotary drive device according to any one of the tenth to sixteenth aspects, a plurality of the dynamic vibration absorbers are provided.
請求項23記載の発明は、請求項1ないし16の何れか一つまたは18ないし22の何れか一つに記載の回転駆動装置を具備することを特徴とする。
請求項24記載の発明は、請求項17または23記載の画像形成装置において、前記回転体は、像担持体としての感光体ドラムを含む感光体、中間転写体等であることを特徴とする。
A twenty-third aspect of the invention is characterized in that the rotary drive device according to any one of the first to sixteenth aspects or the eighteenth to twenty-second aspect is provided.
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the seventeenth or twenty-third aspect, the rotating body is a photosensitive body including a photosensitive drum as an image carrier, an intermediate transfer body, or the like.
本発明によれば、各請求項記載の構成により、前記課題を解決して新規な回転駆動装置および画像形成装置を提供することができる。各請求項ごとの効果を挙げれば、以下のとおりである。
本発明によれば、慣性体と磁気粘性流体とによって動吸振器(ダイナミックダンパ)が形成されることにより、主振動系である回転体に対してバネと減衰器を介して慣性体(イナーシャ)を付加する力学・振動モデルと同等の構成となり、付加した慣性体の振動が主振動系の振動エネルギーを低減させる。ダイナミックダンパは、付加する慣性体の大きさや弾性体(磁気粘性流体)のねじりバネ定数、減衰比などを考慮することにより、ある特定の周波数に対する振動を低減することが可能となり、回転体の回転振動(以下、発明の効果欄では「振動」という)を低減することが可能となる(請求項1)。
According to the present invention, the configuration described in each claim can solve the above-described problems and provide a novel rotation drive device and image forming apparatus. The effects of each claim are as follows.
According to the present invention, a dynamic vibration absorber (dynamic damper) is formed by the inertial body and the magnetorheological fluid, so that the inertial body (inertia) is connected to the rotating body that is the main vibration system via the spring and the attenuator. This is the same structure as the dynamics / vibration model that adds, and the vibration of the added inertial body reduces the vibration energy of the main vibration system. Dynamic dampers can reduce vibration for a specific frequency by taking into account the size of the inertial body to be added, the torsion spring constant of the elastic body (magneto-viscous fluid), the damping ratio, and the like. Vibration (hereinafter referred to as “vibration” in the effect column of the invention) can be reduced (claim 1).
本発明によれば、慣性体はほぼリング状をなすことにより、その形状特性から回転方向に分布を持たない均等な慣性モーメントが得られるので、偏心成分を持たず、円周・遠心方向で特定の周波数の振動を均一に吸振できるという効果を奏する(請求項2)。
本発明によれば、磁気粘性流体の近傍に、磁界を与える磁界付与手段を配置したことにより、磁気粘性流体に磁界を与えることが可能となり、磁気粘性流体の粘性減衰比およびねじりバネ定数を決定することができるので、このように構成されたダイナミックダンパにより、ある特定の周波数に対する振動を低減することができる(請求項3)。
According to the present invention, since the inertial body has a substantially ring shape, an equal moment of inertia having no distribution in the rotational direction can be obtained from its shape characteristics, so there is no eccentric component and it is specified in the circumferential and centrifugal directions. The effect of being able to uniformly absorb the vibration of the frequency of (2).
According to the present invention, it is possible to apply a magnetic field to the magnetorheological fluid by arranging the magnetic field applying means for applying a magnetic field in the vicinity of the magnetorheological fluid, and determine the viscosity damping ratio and the torsion spring constant of the magnetorheological fluid. Therefore, the vibration with respect to a specific frequency can be reduced by the dynamic damper configured as described above.
本発明によれば、磁界付与手段は磁界を発生するコイルであり、コイルに電流を流す電源を含む回路を有するという単純な構成により、コイルに発生する磁界を用いて磁気粘性流体に磁界を与えることが可能となり、磁気粘性流体の粘性減衰比およびねじりバネ定数を決定することができるので、このように構成されたダイナミックダンパにより、ある特定の周波数に対する振動を低減することができる(請求項4)。 According to the present invention, the magnetic field applying means is a coil that generates a magnetic field, and the magnetic viscous fluid is applied to the magnetorheological fluid by using the magnetic field generated in the coil with a simple configuration that includes a circuit including a power source that supplies current to the coil. Since the viscous damping ratio and the torsion spring constant of the magnetorheological fluid can be determined, the vibration with respect to a specific frequency can be reduced by the dynamic damper thus configured. ).
発明によれば、磁界付与手段は、磁界を発生する永久磁石であるという単純な構成により、永久磁石で発生する磁界を用いて磁気粘性流体に磁界を与えることが可能となり、磁気粘性流体の粘性減衰比およびねじりバネ定数を決定することができるので、このように構成されたダイナミックダンパにより、ある特定の周波数に対する振動を低減することができる(請求項5)。
本発明によれば、磁界の強さを変える磁界可変手段を有することにより、磁気粘性流体の粘性減衰比およびねじりバネ定数を変化させることが可能となり、様々な振動周波数に対して調整が可能なダイナミックダンパを構成することができ、回転体の振動をさらに低減することができる(請求項6)。
According to the invention, the magnetic field applying means can be applied to the magnetorheological fluid by using the magnetic field generated by the permanent magnet by a simple configuration that is a permanent magnet that generates the magnetic field. Since the damping ratio and the torsion spring constant can be determined, the vibration with respect to a specific frequency can be reduced by the dynamic damper thus configured.
According to the present invention, it is possible to change the viscous damping ratio and the torsion spring constant of the magnetorheological fluid by adjusting the magnetic field variable means for changing the strength of the magnetic field, and it is possible to adjust for various vibration frequencies. A dynamic damper can be formed, and the vibration of the rotating body can be further reduced (claim 6).
本発明によれば、磁界可変手段としての電流調整手段による電流の調整によって磁界の強さが変わることにより、磁気粘性流体の粘性減衰比およびねじりバネ定数を変化させることが可能となり、様々な振動周波数に対して調整が可能なダイナミックダンパを構成することができ、回転体の振動をさらに低減することができる(請求項7)。 According to the present invention, it is possible to change the viscosity damping ratio and the torsion spring constant of the magnetorheological fluid by changing the strength of the magnetic field by adjusting the current by the current adjusting means as the magnetic field varying means, and various vibrations can be obtained. A dynamic damper that can be adjusted with respect to the frequency can be configured, and the vibration of the rotating body can be further reduced.
本発明によれば、磁界可変手段としての距離調整手段による距離の調整によって磁界の強さが変わることにより、磁気粘性流体の粘性減衰比およびねじりバネ定数を変化させることが可能となり、様々な振動周波数に対して調整が可能なダイナミックダンパを構成することができ、回転体の振動をさらに低減することができる(請求項8)。
本発明によれば、磁界付与手段により与えられる磁界または磁界可変手段により変えられる磁界が、磁気粘性流体の円周方向において均一であることにより、磁気粘性流体と慣性体とによって形成されるダイナミックダンパが円周方向に均一の粘性減衰性と弾性を持つことになるので、回転方向の新たな振動や速度変動を発生することなく、回転体への振動吸振ができ、速度変動を低減することが可能となる(請求項9)。
According to the present invention, it is possible to change the viscosity damping ratio and the torsion spring constant of the magnetorheological fluid by changing the strength of the magnetic field by adjusting the distance by the distance adjusting unit as the magnetic field varying unit, and various vibrations can be obtained. A dynamic damper that can be adjusted with respect to the frequency can be configured, and the vibration of the rotating body can be further reduced.
According to the present invention, the dynamic damper formed by the magnetorheological fluid and the inertial body is obtained when the magnetic field applied by the magnetic field applying unit or the magnetic field changed by the magnetic field varying unit is uniform in the circumferential direction of the magnetorheological fluid. Since it has uniform viscosity damping and elasticity in the circumferential direction, vibration can be absorbed into the rotating body without generating new vibration or speed fluctuation in the rotation direction, and speed fluctuation can be reduced. (Claim 9).
本発明によれば、磁界可変手段、電流調整手段または距離調整手段の調整により、動吸振器の周波数が、駆動モータの回転周波数(fs)と一致可能であることにより、エネルギーを消散させ、回転体への振動を吸振させることで、駆動モータの回転周波数(fs)が問題となる回転体の速度変動を低減させることができる(請求項10)。 According to the present invention, by adjusting the magnetic field variable means, the current adjusting means or the distance adjusting means, the frequency of the dynamic vibration absorber can coincide with the rotational frequency (fs) of the drive motor, thereby dissipating energy and rotating By absorbing the vibration to the body, it is possible to reduce the speed fluctuation of the rotating body in which the rotational frequency (fs) of the drive motor causes a problem (claim 10).
本発明によれば、磁界可変手段、電流調整手段または距離調整手段の調整により、動吸振器の周波数が、ステッピングモータの回転周波数(fs)と該ステッピングモータ1回転当たりのステップ数(sm)とにより決定される周波数(fs×sm)と一致可能であることにより、回転体への振動を吸振させることで、(fs×sm)の周波数が問題となる回転体の速度変動を低減させることができる(請求項11)。 According to the present invention, by adjusting the magnetic field varying means, the current adjusting means, or the distance adjusting means, the frequency of the dynamic vibration absorber becomes the rotation frequency (fs) of the stepping motor and the number of steps (sm) per rotation of the stepping motor. Can be matched with the frequency (fs × sm) determined by, and by absorbing vibrations to the rotating body, the speed fluctuation of the rotating body where the frequency of (fs × sm) is a problem can be reduced. (Claim 11).
本発明によれば、磁界可変手段、電流調整手段または距離調整手段の調整により、動吸振器の周波数が、駆動モータの極数(k)と相数(n)とにより決定される相励磁切り替え周波数(k×n)と一致可能であることにより、エネルギーを消散させ、回転体への振動を吸振させることで、(k×n)の周波数が問題となる回転体の速度変動を低減させることができて、高画質化が可能となる(請求項12)。 According to the present invention, the phase excitation switching in which the frequency of the dynamic vibration absorber is determined by the number of poles (k) and the number of phases (n) of the drive motor by adjusting the magnetic field varying means, the current adjusting means, or the distance adjusting means. By being able to match the frequency (k × n), the energy is dissipated and the vibration to the rotating body is absorbed, thereby reducing the speed fluctuation of the rotating body where the frequency of (k × n) is a problem. Therefore, high image quality can be achieved (claim 12).
本発明によれば、磁界可変手段、電流調整手段または前記距離調整手段の調整により、動吸振器の周波数が、駆動軸の回転周波数(fd)と一致可能であることにより、エネルギーを消散させ、回転体への振動を吸振させることで、回転周波数(fd)が問題となる回転体の速度変動を低減させることができる(請求項13)。 According to the present invention, by adjusting the magnetic field varying means, the current adjusting means or the distance adjusting means, the frequency of the dynamic vibration absorber can match the rotational frequency (fd) of the drive shaft, thereby dissipating energy, By absorbing the vibration to the rotating body, it is possible to reduce the speed fluctuation of the rotating body in which the rotation frequency (fd) becomes a problem (claim 13).
本発明によれば、磁界可変手段、電流調整手段または距離調整手段の調整により、動吸振器の周波数が、ギア列の回転数(fg)とギア列の歯数(z)とにより決定される噛み合い周波数(fg×z)と一致可能であることにより、エネルギーを消散させ、回転体への振動を吸振させることで、ギア列の噛み合い周波数(fg×z)が問題となる回転体の速度変動を低減させることができる(請求項14)。 According to the present invention, the frequency of the dynamic vibration absorber is determined by the rotation number (fg) of the gear train and the number of teeth (z) of the gear train by adjusting the magnetic field varying device, the current adjusting device, or the distance adjusting device. By being able to match the meshing frequency (fg × z), the energy fluctuation is dissipated and the vibration to the rotating body is absorbed, so the speed variation of the rotating body where the meshing frequency (fg × z) of the gear train becomes a problem Can be reduced (claim 14).
本発明によれば、磁界可変手段、電流調整手段または距離調整手段の調整により、動吸振器の周波数が、ギア列など駆動伝達手段に偏芯成分がある場合に発生する駆動モータの回転周波数(fs)の整数倍(n)の周波数と一致可能であることにより、エネルギーを消散させ、回転体への振動を吸振させることで、高調波(fs×n)の周波数が問題となる回転体の速度変動を低減させることができる(請求項15)。 According to the present invention, by adjusting the magnetic field varying means, the current adjusting means, or the distance adjusting means, the frequency of the dynamic vibration absorber is the rotational frequency of the drive motor that is generated when the drive transmission means such as a gear train has an eccentric component ( By being able to match the frequency of an integral multiple (n) of fs), energy is dissipated and vibration to the rotating body is absorbed, so that the frequency of the harmonics (fs × n) becomes a problem. Speed fluctuation can be reduced (claim 15).
本発明によれば、磁界可変手段、電流調整手段または距離調整手段の調整により、動吸振器の周波数が、駆動軸などに偏芯成分があった場合に発生する駆動軸の回転周波数(fd)の整数倍(n)の周波数(fd×n)と一致可能であることにより、エネルギーを消散させ、回転体への振動を吸振させることで、(fd×n)の周波数が問題となる回転体の速度変動を低減させることができる(請求項16)。 According to the present invention, the rotational frequency (fd) of the drive shaft generated when the frequency of the dynamic vibration absorber has an eccentric component in the drive shaft or the like by adjusting the magnetic field varying means, the current adjusting means, or the distance adjusting means. Rotating body in which the frequency of (fd × n) becomes a problem by dissipating energy and absorbing vibration to the rotating body by being able to match the frequency (fd × n) of an integer multiple of (n) Can be reduced (claim 16).
本発明によれば、制御手段によって、画像形成装置に設定されている画質解像度、画像形成モードおよび印刷モード等の少なくとも一つの条件に応じた磁界が付与されるように、磁界可変手段、電流調整手段または距離調整手段が制御されることにより、換言すれば磁気粘性流体と慣性体とによって形成されるダイナミックダンパの振動低減周波数を上記少なくとも一つの条件に対応して一致させることが可能となるので、エルギーを消散させ、回転体への振動を吸振させることで、回転体の速度変動を低減させることができる(請求項17)。 According to the present invention, the magnetic field variable means and the current adjustment are applied by the control means so that a magnetic field according to at least one condition such as image quality resolution, image formation mode, and print mode set in the image forming apparatus is applied. By controlling the means or the distance adjusting means, in other words, it becomes possible to match the vibration reduction frequency of the dynamic damper formed by the magnetorheological fluid and the inertia body in accordance with the at least one condition. The speed fluctuation of the rotating body can be reduced by dissipating the energy and absorbing the vibration to the rotating body.
本発明によれば、制御手段によって、動吸振器の周波数が、駆動軸または回転体の回転速度変動を検出する速度変動検出手段により検出された速度変動成分を周波数データに変換する周波数データ変換手段によって変換された周波数データに一致するように、磁界可変手段、電流調整手段または距離調整手段が制御されることにより、実際に発生している速度変動周波数を低減させるのに最適なダイナミックダンパを形成することができて、回転体の速度変動を低減させることができる(請求項18)。 According to the present invention, the frequency data converting means for converting the speed fluctuation component detected by the speed fluctuation detecting means for detecting the rotational speed fluctuation of the drive shaft or the rotating body into the frequency data by the control means. The magnetic field variable means, current adjustment means, or distance adjustment means are controlled so as to match the frequency data converted by the above, thereby forming an optimum dynamic damper to reduce the actual speed fluctuation frequency And fluctuations in the speed of the rotating body can be reduced (claim 18).
本発明によれば、速度変動検出手段は、エンコーダであることにより、画像に影響を及ぼす周波数帯域の速度変動が検出可能な例えば1回転のパルス数を持つエンコーダを用いることにより、駆動軸または回転体の速度変動を低コストで検出することが可能になると共に、その取り付け方も例えばカップリングを用いるだけでよいため容易に実施できる(請求項19)。 According to the present invention, the speed fluctuation detecting means is an encoder, and therefore, by using an encoder having a pulse number of one rotation, for example, capable of detecting the speed fluctuation in the frequency band affecting the image, the driving shaft or the rotation It is possible to detect the speed fluctuation of the body at low cost, and it can be easily implemented because it is only necessary to use a coupling, for example.
本発明によれば、実稼動以外のタイミングで駆動モータに対してランダムな周波数変動を加えて回転させるモータ制御手段によりランダムな周波数変動を加えて回転された駆動モータ、速度変動検出手段および周波数データ変換手段を介して、動吸振器の共振周波数を同定可能であることにより、形状、構成物の物性値などで決定される回転駆動体の共振周波数に対し、個体間でばらつき発生しやすい共振周波数に対してそれぞれの共振周波数低減に効果的なダイナミックダンパを磁気粘性流体の磁界設定により形成することが可能となるので、共振による回転体の速度変動を低減させることができる(請求項20)。 According to the present invention, the drive motor rotated by applying random frequency fluctuations by the motor control means for rotating the drive motor by adding random frequency fluctuations at timings other than actual operation, speed fluctuation detecting means, and frequency data The resonance frequency of the dynamic vibration absorber can be identified via the conversion means, so that the resonance frequency of the rotary drive body, which is determined by the shape, physical properties of the components, etc., tends to vary among individuals. On the other hand, since it is possible to form dynamic dampers effective for reducing the respective resonance frequencies by setting the magnetic field of the magnetorheological fluid, it is possible to reduce the speed fluctuation of the rotating body due to resonance.
本発明によれば、制御手段によって、動吸振器の周波数が、回転駆動装置のねじり共振周波数を把握する共振周波数把握手段により把握されたねじり共振周波数と一致するように、磁界可変手段、電流調整手段または距離調整手段が制御されることにより、駆動モータを加振源として共振周波数が把握できるので、別の加振手段を用いないことにより駆動系の小型化およびコストの低減につながる。また、実稼動以外のタイミング、すなわち画像形成時以外のタイミングで共振周波数を同定するため、画像への振動の影響を出ないようにできる(請求項21)。 According to the present invention, the magnetic field variable means and the current adjustment are performed by the control means so that the frequency of the dynamic vibration absorber matches the torsional resonance frequency grasped by the resonance frequency grasping means grasping the torsional resonance frequency of the rotary drive device. By controlling the means or the distance adjusting means, the resonance frequency can be grasped by using the drive motor as an excitation source. Therefore, the use of another excitation means leads to downsizing of the drive system and cost reduction. Further, since the resonance frequency is identified at a timing other than actual operation, that is, timing other than the time of image formation, it is possible to prevent the influence of vibration on the image.
本発明によれば、回転駆動系が有する、駆動モータの回転周波数、駆動軸の回転周波数、ギア列の噛み合い周波数などさまざまな速度変動成分の原因に対して、これら種々の周波数に一致するように制御されたダイナミックダンパを複数個設けることにより、複数の速度変動周波数を吸振することができ、回転体の速度変動を低減させることができる(請求項22)。 According to the present invention, the rotational drive system has various speed fluctuation components such as the rotational frequency of the drive motor, the rotational frequency of the drive shaft, and the meshing frequency of the gear train so as to match these various frequencies. By providing a plurality of controlled dynamic dampers, a plurality of speed fluctuation frequencies can be absorbed, and the speed fluctuation of the rotating body can be reduced.
本発明によれば、請求項1ないし16の何れか一つまたは18ないし22の何れか一つに記載の回転駆動装置を具備する画像形成装置であることにより、上記回転駆動装置の効果を奏することは元より、画像形成装置における回転駆動装置の回転体の速度変動周波数を選択的に低減することが可能となり、高画質化が可能となる(請求項23)。
本発明によれば、特に、回転体であると共に主慣性体である像担持体としての感光体ドラムを含む感光体、中間転写体等の速度変動周波数を選択的に低減することが可能となり、高画質化が可能となる(請求項24)。
According to the present invention, the image forming apparatus including the rotation drive device according to any one of
According to the present invention, in particular, it is possible to selectively reduce the speed fluctuation frequency of a photosensitive member including a photosensitive drum as an image carrier that is a rotating body and a main inertia member, an intermediate transfer member, and the like. High image quality can be achieved (claim 24).
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態および実施例を含む本発明の実施の形態(以下、「実施形態」という)を説明する。実施形態や変形例等に亘り、同一の機能および形状等を有する部材や構成部品等の構成要素については、同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。図および説明の簡明化を図るため、図に表されるべき構成要素であっても、その図において特別に説明する必要がないものは適宜断わりなく省略することがある。公開特許公報等の構成要素を引用して説明する場合は、その符号に括弧を付して示し、各実施形態等のそれと区別するものとする。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) including the best mode for carrying out the present invention and examples will be described below with reference to the drawings. Constituent elements such as members and components having the same function and shape throughout the embodiment and the modified examples are given the same reference numerals and will not be described after being described once. In order to simplify the drawings and the description, even components that are to be represented in the drawings may be omitted as appropriate without being specifically described in the drawings. When describing with reference to components of such patent publications are given the same parentheses the code shall be distinguished from that of such embodiments.
まず、図16を参照して、本発明を適用する回転駆動装置を有する画像形成装置の一例としてのカラー両面複写機100の全体構成の概要と共に動作を説明する。
カラー両面複写機100は、シート状記録媒体としての転写紙上の一方の面に画像形成を行った後(片面画像形成モード)に、その転写紙を表裏反転し、転写紙上の他方の面に画像形成を行う(両面画像形成モード)両面画像形成装置である。カラー両面複写機100は、片面画像形成モード、両面画像形成モードの他、後述の厚紙モードや、単色モード(いわゆるモノクロ・モード)およびフルカラーモードを使用して動作可能となっている。
このカラー両面複写機100は、例えばサイズA4(横)の記録材としての転写紙P(もしくは用紙P)を用いた単色時の複写動作で50PPM(枚/分:Print Per Minute)以上の処理能力(例えば最高速70PPM)を有する高速複写機である。
First, with reference to FIG. 16, the operation will be described together with an outline of the overall configuration of a color
The color double-
This color
カラー両面複写機100は、カラースキャナ99、露光手段としての書き込み光学ユニット40、像担持体としての感光体ドラム1、感光体クリーニングユニット54、除電ランプ56、電位センサ60、回転式現像装置62、現像濃度パターン検知器61、中間転写ベルト67、定着装置85および給紙バンク75等を有している。
The color
書き込み光学ユニット40は、カラースキャナ99からのカラー画像データを光信号に変換して原稿画像に対応した光書き込みを行い、感光体ドラム1上に静電潜像を形成する。書き込み光学ユニット40は、レーザーダイオー41、ポリゴンミラー42とその回転用モータ43、f/θレンズ44や反射ミラー45等により構成されている。
The writing
感光体ドラム1は、矢印で示すように反時計回りに回転され、その周囲には、感光体クリーニングユニット54、除電ランプ56、電位センサ60、回転式現像装置62のうちの選択された現像器(図16では現像器64)、現像濃度パターン検知器61、中間転写ベルト67等が配置されている。
回転式現像装置62は、ブラック用現像器63、シアン用現像器64、マゼンタ用現像器65、イエロー用現像器66と、各現像器を回転させる図示しない回転駆動部を有している。各現像器は、静電潜像を可視像化するために、現像剤の穂を感光体ドラム1の表面に接触させて回転する現像スリーブや、現像剤を汲み上げて攪拌するために回転する現像パドル等を有している。
The
The
待機状態では、回転式現像装置62は、ブラック現像の位置にセットされており、コピー動作が開始されると、カラースキャナ99で所定のタイミングからブラック画像のデータの読み取りがスタートし、この画像データに基づいてレーザ光による光書き込み・静電潜像(ブラック潜像)の形成が始まる。
このブラック潜像の先端部から現像するために、ブラック用現像器63の現像位置に潜像先端部が到達する前に、現像スリーブを回転開始してブラック潜像をブラックトナーで現像する。
そして、以後、ブラック潜像領域の現像動作を続けるが、潜像後端部がブラック現像位置を通過した時点で、速やかにブラックのための現像位置から次の色の現像位置まで、回転式現像装置62が回転する。当該動作は、少なくとも、次の画像データによる潜像先端部が到達する前に完了させる。
In the standby state, the
In order to develop the black latent image from the leading edge of the black latent image, before the latent image leading edge reaches the developing position of the black developing
Thereafter, the development operation of the black latent image area is continued, but when the trailing edge of the latent image passes the black development position, the rotary development is quickly performed from the development position for black to the development position for the next color. The
像形成サイクルが開始されると、まず、感光体ドラム1は矢印で示すように反時計回りに、中間転写ベルト67は時計回りに、ギア列等の駆動伝達手段を介して駆動モータ(共に図示せず、後述する図17参照)によって回転される。中間転写ベルト67の回転に伴って、ブラックトナー像形成、シアントナー像形成、マゼンタトナー像形成、イエロートナー像形成が行われ、最終的にブラック(Bk)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の順に、中間転写ベルト67上に重ねられ、トナー像が形成される。
When the image forming cycle is started, first, the
ここで、厚紙モードが設定されている場合、その他の転写紙使用時と比べて上記各駆動モータの回転速度は遅くなるように図示しない制御装置によって制御される。これとは逆に、モノクロモードが設定されている場合、例えばフルカラーモード時と比べて上記各駆動モータの回転速度は速くなるように図示しない制御装置によって制御される。 Here, when the thick paper mode is set, control is performed by a control device (not shown) so that the rotational speed of each of the drive motors is slower than when other transfer paper is used. On the contrary, when the monochrome mode is set, for example, the rotational speed of each drive motor is controlled by a control device (not shown) so as to be faster than that in the full color mode.
中間転写ベルト67は、駆動ローラ68、転写対向ローラ69a、69b、クリーニング対向ローラ70および従動ローラ群に張架されており、図示しない駆動モータにより駆動制御されるようになっている。
感光体ドラム1に順次形成されるブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像が中間転写ベルト67上で正確に順次位置合わせされ、これによって4色重ねのベルト転写画像が形成される。このベルト転写画像は転写コロナ放電器73により転写紙に一括転写される。
The
The black, cyan, magenta, and yellow toner images sequentially formed on the
給紙バンク75内の各記録紙カセット76、77、78には装置本体内のカセット79に収容された転写紙のサイズとは異なる各種サイズの転写紙が収容されており、これらのうち、指定されたサイズ紙の収容カセットから、該指定された転写紙が給紙コロ80によってレジストローラ対82方向に給紙・反転搬送される。図16において、符号81はOHP転写紙や厚紙等のための手差し給紙トレイを示す。
像形成が開始される時期に、転写紙は上記いずれかのカセットの給紙口から給送され、レジストローラ対82のニップ部で待機する。そして、転写コロナ放電器73に中間転写ベルト67上のトナー像の先端がさしかかるときに、丁度転写紙先端がこの像先端に一致するようにレジストローラ対82が駆動され、転写紙と像のレジスト合わせが行われる。
Each of the
At the time when image formation is started, the transfer paper is fed from the paper feed port of one of the cassettes and waits at the nip portion of the
このようにして、転写紙が中間転写ベルト67と重ねられて、正電位につながれた転写コロナ放電器73の上を通過する。このとき、コロナ放電電流で転写紙が正電荷で荷電され、トナー画像が転写紙に転写される。続いて、転写コロナ放電器73の図上左側に配置された図示しない除電ブラシの箇所を通過するときに転写紙は除電され、中間転写ベルト67から剥離されて紙搬送ベルト83に移る。
中間転写ベルト67から4色重ねトナー像を一括転写された転写紙は、紙搬送ベルト83により内部加熱方式の定着装置85へ搬送され、この定着装置85で熱と圧力によりトナー像を定着される。定着を終えた転写紙は、定着装置85と排出ローラ対88との間の転写紙排出路に設けられた実線で示す通路切換部材89上を通過し、排出ローラ対88の正転により機外へ排出され、図示しないトレイにスタックされる。これにより、フルカラーコピーが得られる。
In this way, the transfer paper is overlapped with the
The transfer paper onto which the four-color superimposed toner images are collectively transferred from the
単色モードの場合には、所定枚数が終了するまでの間、その色の現像器のみを現像作動状態にして、中間転写ベルト67は、感光体ドラム1の面に接触したまま往動方向に一定速度で駆動したままの状態でコピー動作が行われる。
In the case of the single color mode, only the developing device for that color is in the developing operation state until the predetermined number of sheets is completed, and the
両面コピーの場合には、次のように行われる。まず、上述したように転写紙上の一方の面(表面)に、単色ないし4色画像形成のうちの何れか一つの画像形成を行い、その未定着画像を順次定着装置85によって熱定着する。一方の面に定着画像が形成された転写紙は、その後端部近傍部分が排出ローラ対88を通過したとき、排出ローラ対88が一旦停止された後、直ちに排出ローラ対88が逆転することにより、今度は転写紙の後端側を先端とするいわゆるスイッチバック方式によって、再び装置本体内へ導入される。
このとき、通路切換部材89は図示しないソレノイド等の駆動手段により、導入ローラ対90の間に転写紙を案内する位置に変位する。これにより、一方の面に定着画像が形成された図中二点鎖線で示す転写紙Paは、複数の搬送ローラ等の転写紙搬送部材が配置された搬送路91へ送り込まれ、転写紙Paにおける一方の面が上向きになってカセット79内に積載・収容される。
In the case of duplex copying, it is performed as follows. First, as described above, any one of single-color or four-color image formation is formed on one surface (front surface) of the transfer paper, and the unfixed images are sequentially heat-fixed by the fixing
At this time, the
転写紙Paの所定枚数分のカセット79内への収容が終了すると、転写紙Pa上の他方の面(裏面)に、単色ないし4色画像形成のうちの何れか一つの画像形成を行うべく、一方の面が上向きになった転写紙は給紙コロ80によってレジストローラ対82方向に給紙・反転搬送され、画像の形成されていない他方の面が上向きになってその他方の面に単色ないし4色画像形成のうちの何れか一つの画像形成を行い、その後に、再び定着装置85で熱と圧力によりトナー像を定着される。定着を終えた両面に画像を形成された転写紙は、再び実線で示す位置に変位した通路切換部材89上を通過し、排出ローラ対88の正転により機外へ排出され、図示しないトレイにスタックされる。これにより、単色ないし4色画像形成のうちの何れか一つの画像が両面に形成された両面コピーが得られる。
When the transfer paper Pa is accommodated in the
図17に、カラー両面複写機100等の画像形成装置における回転駆動装置の回転駆動系の概略を示す。この回転駆動系は、回転体としてのドラム状の感光体ドラム1と、感光体ドラム1の駆動軸2と、駆動軸2を介して感光体ドラム1を回転させる駆動手段としての駆動モータ3と、駆動モータ3の駆動力であるトルクを駆動軸2に伝達する駆動伝達手段としてのギア列4と、駆動軸2と同軸上に取付けられた慣性体8とから主に構成されている。慣性体8は、一般的なフライホイールである。
FIG. 17 shows an outline of the rotational drive system of the rotational drive device in the image forming apparatus such as the color
ギア列4は、駆動モータ3の出力軸端部に取付け固定された駆動ギア5と、図示しない装置本体側に不動に設けられた本体側板(図示せず)に回転自在に支持され駆動ギヤ5と噛み合う第1中間ギア6aと、前記本体側板に回転自在に支持され第1中間ギア6aと噛み合う第2中間ギア6bと、感光体ドラム1の駆動軸2の端部に取り付け固定され第2中間ギア6bと噛み合うドラム従動ギヤ7とからなる。駆動軸2は、感光体ドラム1の端板であるドラムフランジ1aに取り付け固定されている。
The
図17に示す画像形成装置の要部の動作は、次のとおりである。すなわち、図示しない駆動制御装置により回転する駆動モータ3のトルクがギア列4を介して、駆動軸2を回転させる。このような構成の回転駆動系には、回転系振動モードを持ち、その中で画像に影響を与える可能性の高いものとして、感光体ドラム1の駆動軸2とドラムフランジ1aを介することにより発生する感光体ドラム1のねじり振動モードなどがある。この振動モードは、回転駆動系をイナーシャとバネを用いた振動モデルに置き換えることにより、ねじり振動モードの共振周波数を算出することが可能である。
The operation of the main part of the image forming apparatus shown in FIG. 17 is as follows. That is, the torque of the
数式1中のfはねじり振動の固有振動数、kは駆動軸2およびドラムフランジ1aなどのねじりバネ定数、Jは感光体ドラム系の慣性モーメントである。この共振周波数と加振源となる駆動モータ3の回転振動や駆動伝達系であるギア列4の噛み合い周波数などが一致または近傍に存在する場合、回転駆動系は大きく共振して画像劣化を引き起こす。なお、数式1は、慣性体8のイナーシャが感光体ドラム1と比較して十分大きく、振動モデルとして固定端とみなした場合の算出式を表している。
In
図18に、減衰比0.01の場合における加振周波数/共振周波数の振動伝達率を示す。同図に示すように加振周波数/共振周波数が1のとき、すなわち両者が一致する時に振動伝達率は最大となり、この場合は100倍となる。また、減衰比によって振動は1000倍以上に増幅されることもある。したがって、このような共振を起こさないためには、共振周波数と加振周波数が近傍に存在させないことや、加振となる振動成分を減衰、吸振させることにより共振の影響を減少させる方法がある。 FIG. 18 shows the vibration transmissibility of the excitation frequency / resonance frequency when the damping ratio is 0.01. As shown in the figure, when the excitation frequency / resonance frequency is 1, that is, when both coincide, the vibration transmissibility becomes maximum, and in this case, it becomes 100 times. Further, the vibration may be amplified 1000 times or more depending on the damping ratio. Therefore, in order to prevent such resonance, there are methods in which the resonance frequency and the excitation frequency do not exist in the vicinity, and the influence of resonance is reduced by attenuating and absorbing the vibration component to be excited.
(第1の実施形態)
図1を参照して、第1の実施形態について、説明の簡明化のため図17に示した画像形成装置における回転駆動装置に適用した場合を例にとって説明する。勿論、本発明の実施形態は、後述の各実施形態および変形例等に亘り図17に示したものに限定されるものではない。
図1に示すように、第1の実施形態の回転駆動装置の要部は、駆動軸2の外周に遊嵌され慣性モーメントを有する慣性体としての慣性リング11と、駆動軸2の外周と慣性リング11の内周との間に封入され、磁界を与えることにより粘性が変化する磁気粘性流体10とを有し、慣性リング11と磁気粘性流体10とによって動吸振器9(以下、「ダイナミックダンパ9」という)が形成されることを特徴とするものである。
(First embodiment)
With reference to FIG. 1, the first embodiment will be described by taking as an example a case where the first embodiment is applied to the rotation driving device in the image forming apparatus shown in FIG. 17 for the sake of simplicity. Of course, the embodiment of the present invention is not limited to the embodiment shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the main part of the rotary drive device of the first embodiment includes an
磁気粘性流体10は、図1において多数の粒状模様でモデル化して示しており、駆動軸2の外周に遊嵌された慣性リング11との間に設けられた円筒状の軸受ケース(図示せず)内部に封入(シーリング)されている。駆動軸2は前記軸受ケースの内周部に固定されており、慣性リング11は前記軸受ケースの外周部に支持されていて、駆動軸2中心からの偏倚および回転を許容されている。換言すれば、図1に示す回転駆動装置は、駆動軸2が磁気粘性流体10を介して慣性モーメントを有する慣性リング11を持つものであるとも表現できる。駆動軸2は、慣性リング11と磁気粘性流体10とによってダイナミックダンパ9が形成されている部位以外の部位において、例えばころがり軸受等の周知の軸受で回転自在に支持される。
The
本発明は、駆動軸2の外周と慣性リング11の内周との間に磁気粘性流体10を封入する技術そのものに関するものではないので、磁気粘性流体をシーリングする技術としては公知の種々のものを適宜選択して採用してよい。その具体例としては、例えば上記特開2003−35337号公報の図2に示されているダンパーケース(5)内から慣性体(8)を除去したダンパーケース構造を用いたシーリング例が挙げられる。
Since the present invention does not relate to the technology itself for enclosing the
磁気粘性流体10は、外部磁界(外部磁場)によって、レオロジー特性を変化させることが可能な機能性流体の一種であり、MR流体(Magnetic Rheological Fluid)ないしは単に磁性流体(Magnetic Fluid)または磁性粘性流体とも呼ばれる。ここに用いた磁気粘性流体10は、例えば強磁性金属微粒子を媒体となる液体中に高濃度で分散させたスラリーで、外部磁界により磁化された粒子同士が強く引きつけ合うことで高粘度になる特性をもつ。 また、媒体となる液体はフッ素系のオイルなどを用い、磁性材として粒子径数nm〜数μm程度のきわめて微細なマグネタイトまたはMn-Zn系複合フェライトなどの磁性超微粒子を用い、磁性材表面に吸着させた界面活性剤により凝集することなく安定した分散状態を保つものである。磁気粘性流体10に磁界を与える(以下、「磁界を印加する」というときがある)と磁気粘性流体10の粘度が上昇するものであり、磁界の強さが大きくなると粘度も大きくなるものである。
The
したがって、同図のように、磁気粘性流体10を介して慣性モーメントを有する慣性リング11を駆動軸2に取り付けると、この構成がダイナミックダンパ9となる。このようなダイナミックダンパは、主振動系に対してバネと減衰器とを介して慣性体(イナーシャ)を付加することにより、付加した慣性体の振動が主振動系の振動エネルギーを低減させるものである。
Accordingly, when an
ここで用いられる慣性体としての慣性リング11は、その形状特性より回転方向に分布を持たない均等な慣性モーメントが得られるので、偏心成分を持たず、特定の周波数の振動を均一に吸振可能とする点から、ほぼリング状をなすように形成している。慣性リング11は、金属などの慣性が大きいものが好ましいが、ダイナミックダンパ9を考えた場合に小さな慣性でも問題が無い場合は、樹脂材料などでもよい。また、ダイナミックダンパ9は、付加する慣性体の大きさや弾性体(磁気粘性流体10)のバネ定数、粘性減衰比(粘性減衰率)などを考慮することにより、ある特定の周波数に対する振動の低減効果が得られる。したがって、このような磁気粘性流体10の粘性を弾性体として利用した構成のダイナミックダンパ9を用いて感光体ドラム1など主慣性体の振動低減効果が得られる。
The
(第2の実施形態)
図2に、第2の実施形態を示す。
第2の実施形態は、図1に示した第1の実施形態と比較して、磁気粘性流体10の近傍である磁気粘性流体10の外周に、磁界を与える磁界付与手段としての磁界を発生するコイル12を巻着した点およびコイル12に電流を流す電源13を含む電気回路14を付設した点が主に相違する。図2および後述の図3に示す磁気粘性流体10およびコイル12は、その特徴を明確にするため駆動軸2の軸線方向に長く誇張して表している。
(Second Embodiment)
FIG. 2 shows a second embodiment.
Compared with the first embodiment shown in FIG. 1, the second embodiment generates a magnetic field as a magnetic field applying unit that applies a magnetic field to the outer periphery of the
電源13としては、例えば直流電源で電流の大きさを変えられるものや定電流電源となるもの、あるいは電池などを含む広い概念を意味する。定電流電源や電池を用いた場合には抵抗などを付加することで電流の大きさを変えたり、あるいは種々のスイッチング素子を付加することで電流のオン/オフを切り替え可能とする構成も含む。(後述する実施形態および変形例等でも同様であるため、以下省略)。
The
ダイナミックダンパ9のバネ定数を決定するパラメータとして、磁気粘性流体10に与える磁界(磁場)の大きさがある。そこで、第2の実施形態ではアクティブにダイナミックダンパ9のバネ定数を決定するためには、磁界をコントロール可能な形態とすることが好ましい。したがって、磁界をコントロールするために電源13によりコイル12に電流を流す電気回路14を形成することにより、磁界を発生させることができる。
A parameter that determines the spring constant of the
(変形例1)
図3に、第2の実施形態の変形例1を示す。
変形例1は、図2に示した第2の実施形態と比較して、磁気粘性流体10に与える磁界の強さを変えることが可能な磁界可変手段を付加した点のみ相違し、他は同様である。すなわち、変形例1は、図2に示した第2の実施形態と比較して、電気回路14に代えて、コイル12に流す電流を調整する電流調整手段としてのコントローラ15を備えて構成された電気回路14Aを有する点が主に相違し、コントローラ15による電流の調整によってコイル12で発生する磁界の強さが変わることを特徴とするものである。
(Modification 1)
FIG. 3 shows a first modification of the second embodiment.
The
電流調整手段としてのコントローラ15は、磁界可変手段の一例である。電源13は、例えば直流定電流電源や電池などが用いられる。
磁気粘性流体10は、磁界により粘性をコントロールすることが可能であるため、電流の大きさを調整できるコントローラ15を設けることで、発生する磁界の強さを変化させることが可能であり、これによって磁気粘性流体10の粘性・粘度が変化することで、ダイナミックダンパ9のバネ定数および粘性減衰比が変化する。したがって、発生する磁界の強さにより、ダイナミックダンパ9により低減可能な振動の周波数を決定することができる。そこで、コントローラ15を電気回路14A内に設けることで、磁界の強さが制御可能となり、磁界変化に伴いダイナミックダンパ9の振動低減周波数が制御可能となる。
The
Since the viscosity of the
(変形例2)
図4に、第2の実施形態の変形例2を示す。
変形例2は、図2に示した第2の実施形態と比較して、磁気粘性流体10の外周に巻着したコイル12の配置に代えて、慣性リング11の外端部近傍の磁気粘性流体10に近接して、磁界を与える磁界付与手段としての磁界を発生するコイル12Bを配置した点が主に相違する。
(Modification 2)
FIG. 4 shows a second modification of the second embodiment.
As compared with the second embodiment shown in FIG. 2, the modified example 2 replaces the arrangement of the
変形例2でも、第2の実施形態と同様にダイナミックダンパ9のバネ定数を決定するパラメータとして、磁気粘性流体10に与える磁界(磁場)の大きさがあるのに着目して、アクティブにダイナミックダンパ9のバネ定数を決定するためには、磁界をコントロール可能な形態とすることが好ましい。したがって、磁界をコントロールするために電源13によりコイル12Bに電流を流す電気回路14Bを形成することにより、磁界を発生させることができる。
Also in the second modification, paying attention to the magnitude of the magnetic field (magnetic field) applied to the
(変形例3)
図5に、変形例2の変形例3を示す。
変形例3は、図4に示した変形例2と比較して、磁気粘性流体10に与える磁界の強さを変えることが可能な磁界可変手段を付加した点のみ相違し、他は同様である。すなわち、変形例3は、図4に示した変形例2と比較して、電気回路14Bに代えて、コイル12Bに流す電流を調整する電流調整手段としての電流コントローラ16を備えて構成された電気回路14Cを有する点が主に相違し、電流コントローラ16による電流の調整によってコイル12Bで発生する磁界の強さが変わることを特徴とするものである。電流コントローラ16は、磁界可変手段の一例である。
(Modification 3)
FIG. 5 shows a third modification of the second modification.
The
変形例1で述べたと同様に、磁気粘性流体10は磁界により粘性をコントロールすることが可能であるため、電流の大きさを調整する電流コントローラ16を電気回路14C内に設けることで、発生する磁界の強さを変化させることが制御可能となり、これによって磁気粘性流体10の粘性・粘度が変化することで、ダイナミックダンパ9のバネ定数および粘性減衰比が変化する。したがって、発生する磁界の強さにより、ダイナミックダンパ9により低減可能な振動の周波数を決定することができる。そこで、電流コントローラ16を電気回路14C内に設けることで、磁界の強さが制御可能となり、磁界変化に伴いダイナミックダンパ9の振動低減周波数が制御可能となる。
As described in the first modification, since the viscosity of the
変形例1のコントローラ15および変形例3の電流コントローラ16の具体例としては、手動であるいは自動的に抵抗値を変えることにより電流調整を行える可変抵抗器を挙げることができる。自動的に抵抗値を変える例としては、回動軸を備えた可変抵抗器の該回動軸にギアなどの減速手段を介して、またはカップリングなどを介してステッピングモータの出力軸を連結し、CPU、ROMおよびRAM等を備えたマイクロコンピュータを利用して前記ステッピングモータの回転量を制御するものが挙げられる。
Specific examples of the
電流調整手段(コントローラ15、電流コントローラ16)に代えて、各コイル12、12Bに印加する電圧を変えることを介して各コイル12、12Bに流す電流を変える(調整する)電圧調整手段であってもよい。
In place of the current adjustment means (
(第3の実施形態)
図6に、第3の実施形態を示す。
第3の実施形態は、図2に示した第2の実施形態と比較して、コイル12を除去しこれに代えて、慣性リング11の外端部近傍における磁気粘性流体10外端部に近接して、磁界を与える磁界付与手段としての磁界を発生する永久磁石20を配置した点、および電源13を含む電気回路14を除去した点が主に相違する。
(Third embodiment)
FIG. 6 shows a third embodiment.
Compared with the second embodiment shown in FIG. 2, the third embodiment removes the
永久磁石20により、磁気粘性流体10の粘性・粘度変化によってダイナミックダンパ9を形成している磁気粘性流体10のバネ定数および粘性減衰比が変化する。したがって、永久磁石で発生する磁界により、ダイナミックダンパ9により低減可能なある特定の振動周波数を決定することができる。
The
(変形例4)
図7に、第3の実施形態の変形例4を示す。
変形例4は、図6に示した第3の実施形態と比較して、磁気粘性流体10に与える磁界の強さを変えることが可能な磁界可変手段を付加した点のみ相違し、他は同様である。すなわち、変形例4は、図6に示した第3の実施形態と比較して、磁気粘性流体10に対する永久磁石20の図中矢印Y方向(駆動軸2の軸線方向)の距離を変える距離調整手段(図示せず)を付加した点のみ相違し、前記距離調整手段による距離の調整によって、磁気粘性流体10に対する永久磁石20による磁界の強さが変わることを特徴とするものである。前記距離調整手段は、磁界可変手段の一例である。
(Modification 4)
FIG. 7 shows a fourth modification of the third embodiment.
The
前記距離調整手段により、図中矢印Y方向に永久磁石20を移動可能な構成とすることで、永久磁石20から磁気粘性流体10への磁界の強さが調整可能となり、磁界変化に伴いダイナミックダンパ9の振動低減周波数が制御可能となる。永久磁石20の前記距離調整手段は何でもよく、例えばモータなどを用いて水平に移動する構成などが当業者であれば容易に実施できる。
By making the
前記距離調整手段の一例としては、永久磁石20を図中矢印Y方向に移動可能に案内支持する案内手段(永久磁石20の図中矢印Y方向に沿って延び永久磁石20の上部に取付け固定された凸部材、および前記本体側板に取り付け固定され前記凸部材と係合可能な凹部材からなる)と、永久磁石20を図中矢印Y方向に往復動させる駆動手段を備えた移動手段(永久磁石20の図中矢印Y方向に沿って延び永久磁石20の下部に取付け固定され下向きにピニオンが形成された被移動部材と、該被移動部材のピニオンと噛み合うラックを出力軸に固定された駆動手段としてのステッピングモータ)とを挙げることができる。これに加えて、CPU、ROMおよびRAM等を備えたマイクロコンピュータを利用して前記ステッピングモータの回転量および正逆転を制御することも容易に実施できる。
As an example of the distance adjusting means, guide means for guiding and supporting the
説明が前後するが、図2〜図5に示したように磁気粘性流体10配置部近傍にコイル12、12Bを設置した構成や、図6および図7に示したように磁気粘性流体10配置部近傍に永久磁石20を設置した構成は、磁気粘性流体10に与える磁界が、磁気粘性流体10の円周方向に均一である構成である。同図のような構成であれば、ダイナミックダンパ9の円周方向のバネ定数がばらつくことがなく、ターゲットとする振動周波数を効果的に低減することが可能である。円周方向に磁界が均一に与えられない場合には、磁界強さのばらつきにより、円周方向でバネ定数が異なるダイナミックダンパとなる。このような場合には、逆に駆動軸2でダイナミックダンパによる振動が発生してしまうことがある。
Although the description will be mixed, the configuration in which the
(変形例5)
図17に示した画像形成装置における回転駆動装置等において、問題となる要因の一つとして駆動モータ3の回転周波数(fs)の振動成分が、感光体ドラム1の速度変動要因となり画像に縞状のバンディングが発生したり、色ずれの原因となることがある。
(Modification 5)
In the rotational driving device or the like in the image forming apparatus shown in FIG. 17, the vibration component of the rotational frequency (fs) of the
そこで、図3に示した変形例1、図5に示した変形例3または図7に示した変形例4の画像形成装置における回転駆動装置を採用して、電流調整手段としてのコントローラ15、電流コントローラ16または前記距離調整手段の調整により、磁気粘性流体10と慣性リング11とから形成されるダイナミックダンパ9の振動低減周波数を、駆動モータ3の回転周波数(fs)で発生する振動成分と一致するように設定し、エネルギーを消散させ、主慣性体である感光体ドラム1への振動を吸振させることで、感光体ドラム1の速度変動を低減させることが可能となる。
Therefore, the rotation drive device in the image forming apparatus of the first modification shown in FIG. 3, the third modification shown in FIG. 5 or the fourth modification shown in FIG. By adjusting the
(変形例6)
図17に示した画像形成装置における回転駆動装置を採用し、駆動モータ3としてステッピングモータを用いた場合、該ステッピングモータの回転周波数(fs)と該ステッピングモータ1回転当たりのステップ数(sm)とにより決定される周波数(fs×sm)で感光体ドラム1に速度変動が発生し、画像劣化となる問題がある。
(Modification 6)
When the rotation drive device in the image forming apparatus shown in FIG. 17 is employed and a stepping motor is used as the
そこで、図3に示した変形例1、図5に示した変形例3または図7に示した変形例4の画像形成装置における回転駆動装置を採用して、電流調整手段としてのコントローラ15、電流コントローラ16または前記距離調整手段の調整により、磁気粘性流体10と慣性リング11とから形成されるダイナミックダンパ9の振動低減周波数を、前記周波数(fs×sm)と一致するように設定し、エネルギーを消散させ、主慣性体である感光体ドラム1への振動を吸振させることで、感光体ドラム1の速度変動を低減させることが可能となる。
Therefore, the rotation drive device in the image forming apparatus of the first modification shown in FIG. 3, the third modification shown in FIG. 5 or the fourth modification shown in FIG. By adjusting the
(変形例7)
図17に示した画像形成装置における回転駆動装置を採用した場合であって、感光体駆動系の駆動モータ3の構成がk極n相の場合、それぞれの励磁、切り替えの際に振動成分を持つことがある。このような振動成分が、感光体ドラム1の表面速度変動に影響を与え画像劣化を引き起こすことがある。ここで発生する相励磁切り替え周波数は、(k×n)によって決定される。
(Modification 7)
In the case where the rotational driving device in the image forming apparatus shown in FIG. 17 is employed and the configuration of the driving
そこで、図3に示した変形例1、図5に示した変形例3または図7に示した変形例4の画像形成装置における回転駆動装置を採用して、電流調整手段としてのコントローラ15、電流コントローラ16または前記距離調整手段の調整により、磁気粘性流体10と慣性リング11とから形成されるダイナミックダンパ9の振動低減周波数を、相励磁切り替え周波数(k×n)と一致するように設定し、エネルギーを消散させ、主慣性体である感光体ドラム1への振動を吸振させることで、感光体ドラム1の速度変動を低減させることが可能となる。
Therefore, the rotation drive device in the image forming apparatus of the first modification shown in FIG. 3, the third modification shown in FIG. 5 or the fourth modification shown in FIG. By adjusting the
(変形例8)
図17に示した画像形成装置における回転駆動装置を採用して、問題となる要因の一つとして感光体ドラム1における駆動軸2の回転周波数fdの振動成分が、速度変動要因となり画像の色ずれの原因となることがある。
(Modification 8)
The rotational drive device in the image forming apparatus shown in FIG. 17 is employed, and as one of the problematic factors, the vibration component of the rotational frequency fd of the
そこで、図3に示した変形例1、図5に示した変形例3または図7に示した変形例4の画像形成装置における回転駆動装置を採用して、電流調整手段としてのコントローラ15、電流コントローラ16または前記距離調整手段の調整により、磁気粘性流体10と慣性リング11とから形成されるダイナミックダンパ9の振動低減周波数を、駆動軸2の回転周波数(fd)で発生する振動成分と一致するように設定し、エネルギーを消散させ、主慣性体である感光体ドラム1への振動を吸振させることで、感光体ドラム1の速度変動を低減させることが可能となる。
Therefore, the rotation drive device in the image forming apparatus of the first modification shown in FIG. 3, the third modification shown in FIG. 5 or the fourth modification shown in FIG. By adjusting the
(変形例9)
図17に示した画像形成装置における回転駆動装置のギア列4において、ギア列4の回転数がfg(rps)、ギア列4の歯数がzの場合、ギア列4の噛み合い周波数は、(fg ×z)により決定される。ギア列4の噛み合いによる振動は、感光体駆動系の速度変動を引き起こす原因となり、画像に縞模様が発生するバンディングの要因となることが多い。
(Modification 9)
In the
そこで、駆動伝達系であるギア列4などでの噛み合い周波数の振動を低減させるために、図3に示した変形例1、図5に示した変形例3または図7に示した変形例4の画像形成装置における回転駆動装置を採用して、電流調整手段としてのコントローラ15、電流コントローラ16または前記距離調整手段の調整により、磁気粘性流体10と慣性リング11とから形成されるダイナミックダンパ9の振動低減周波数を、ギア列4の噛み合い周波数(fg ×z)と一致するように設定し、エネルギーを消散させ、主慣性体である感光体ドラム1への振動を吸振させることで、感光体ドラム1の速度変動を低減させることが可能となる。
Therefore, in order to reduce the vibration of the meshing frequency in the
変形例9の実施例として、ギア列4の歯数zが20、ギア列4の回転数(fg)が4(rps)の構成を持つ感光体駆動系に対して、磁気粘性流体10と慣性リング11とから形成される図3に示した変形例1のダイナミックダンパ9の効果を検討した。この感光体駆動系で発生する振動は、80Hzの振動であった。感光体駆動系の速度変動となる周波数に合わせるためにコイル12に流す電流値をコントローラ15で調整した。図8にダイナミックダンパ9有りと無しのときの感光体駆動系の目標速度に対する速度変動の比較を示した。この結果から、ダイナミックダンパ9の効果により80Hzにおけるピークの速度変動値が低減していることが分かる。
As an example of the modified example 9, the magneto-
(変形例10)
回転駆動装置では、回転体の偏芯などにより回転基本変動成分の整数倍n(n≧2の整数)の変動成分を発生することが多い。特に、図17に示した画像形成装置における回転駆動装置におけるギア列4など駆動伝達系に偏芯成分があった場合は、基本変動成分である駆動モータ3の回転周波数(fs)の整数倍(n)で速度変動が増幅されることがあり、画像劣化の原因となる。
(Modification 10)
In a rotary drive device, a fluctuation component that is an integral multiple of the rotation basic fluctuation component n (an integer of n ≧ 2) is often generated due to eccentricity of a rotating body. In particular, when there is an eccentric component in the drive transmission system such as the
そこで、図3に示した変形例1、図5に示した変形例3または図7に示した変形例4の画像形成装置における回転駆動装置を採用して、電流調整手段としてのコントローラ15、電流コントローラ16または前記距離調整手段の調整により、磁気粘性流体10と慣性リング11とから形成されるダイナミックダンパ9の振動低減周波数を、駆動モータ3の回転周波数(fs)の整数倍(n)の周波数(fs×n)と一致するように設定し、エネルギーを消散させ、主慣性体である感光体ドラム1への振動を吸振させることで、感光体ドラム1の速度変動を低減させることが可能となる。
Therefore, the rotation drive device in the image forming apparatus of the first modification shown in FIG. 3, the third modification shown in FIG. 5 or the fourth modification shown in FIG. By adjusting the
(変形例11)
回転駆動装置では、駆動軸や被回転体の偏芯などにより回転基本変動成分の整数倍(n≧2の整数)の変動成分を発生することが多い。特に、図17に示した画像形成装置における回転駆動装置における感光体ドラム1の駆動軸2などに偏芯成分があった場合は、基本変動成分である感光体ドラム1の駆動軸2の回転周波数(fd)の周波数の整数倍(n)で速度変動が増幅されることがあり、画像劣化の原因となる。
(Modification 11)
In a rotary drive device, a fluctuation component that is an integral multiple of the rotation basic fluctuation component (an integer of n ≧ 2) is often generated due to the eccentricity of the drive shaft and the rotating body. In particular, when there is an eccentric component in the
そこで、図3に示した変形例1、図5に示した変形例3または図7に示した変形例4の画像形成装置における回転駆動装置を採用して、電流調整手段としてのコントローラ15、電流コントローラ16または前記距離調整手段の調整により、磁気粘性流体10と慣性リング11とから形成されるダイナミックダンパ9の振動低減周波数を、駆動軸2の回転周波数(fd)の整数倍(n)の周波数(fd×n)と一致するように設定し、エネルギーを消散させ、主慣性体である感光体ドラム1への振動を吸振させることで、感光体ドラム1の速度変動を低減させることが可能となる。
Therefore, the rotation drive device in the image forming apparatus of the first modification shown in FIG. 3, the third modification shown in FIG. 5 or the fourth modification shown in FIG. By adjusting the
(変形例12)
図9に、変形例12を示す。
図17に示した回転駆動装置を用いた画像形成装置などでは、画像形成モード、印刷モードや画像の解像度(以下、「画質解像度」という)の設定によって、より具体的には図16に示したカラー両面複写機100で説明したような「厚紙モード」と「通常の普通紙などのコピーモード」、「モノクロモード」と「フルカラーモード」のように、駆動モータ3の回転速度などが異なる場合がある。これらモードの違いにより、回転駆動装置に発生する速度変動周波数が異なることがある。したがって、これらの条件に対して磁気粘性流体10と慣性リング11とから形成されるダイナミックダンパ9の振動低減周波数を一致させない場合は、逆に振動成分を増幅する虞がある。変形例12は、このような問題点を解決するものである。画質解像度、画像形成モードおよび印刷モード等は、画像形成装置の画像形成速度に影響を与える画像形成速度パラメータともいえる。
(Modification 12)
FIG. 9 shows a twelfth modification.
In the image forming apparatus using the rotation driving device shown in FIG. 17, the image forming mode, the printing mode, and the resolution of the image (hereinafter referred to as “image quality resolution”) are more specifically shown in FIG. There are cases where the rotational speed of the
図9に示す変形例12は、図3に示した変形例1と比較して、画像形成装置に設定されている画質解像度、画像形成モードおよび印刷モード等の少なくとも一つ(図9では総括的に「画像形成モード情報等」と記載しており、これは以下同様)の信号に基づいて、これに応じた磁界が磁気粘性流体10に付与されるように、コントローラ15を制御する制御手段としての電流制御演算部22を有することが主に相違する。
Compared to
電流制御演算部22は、例えば制御回路などによって構成することも可能であるが、CPU、ROMおよびRAM等を備えたより汎用性の高いマイクロコンピュータを利用してもよい。すなわち、前記ROMには画質解像度、画像形成モードおよび印刷モード等の少なくとも一つ(画像形成モード情報等)と、コントローラ15の制御によってコイル12に流すべき電流の大きさとの関係データを予め実験等によって求めてデータテーブルなどとして記憶させておく。そして、前記CPUが画像形成モード情報等と前記ROMのデータテーブルとを照合してコイル12に流すべき電流の大きさを抽出し、コントローラ15を制御するという制御構成である(図10に示す変形例13の電流制御演算部22Bでも同様である)。
The current
画像形成モード毎に駆動モータなどの速度変動成分が変化する場合には、これらの情報に対応した電流をコイル12に流すことにより磁気粘性流体10に上記情報に対応した磁界を与える必要があり、この処理を電流制御演算部22で決定し、コントローラ15を制御することで、磁気粘性流体10と慣性リング11とから形成されるダイナミックダンパ9の振動低減周波数を、画像形成モード情報等に対応した周波数に設定することが可能となり、エネルギーを消散させ、主慣性体である感光体ドラム1への振動を吸振させることで、感光体ドラム1の速度変動を低減させることが可能となる。
When a speed fluctuation component such as a drive motor changes for each image forming mode, it is necessary to apply a magnetic field corresponding to the information to the
電流調整手段(コントローラ15)と制御手段(電流制御演算部22)との組み合わせに代えて、コイル12に印加する電圧を調整する電圧調整手段とこれを制御する制御手段(電圧制御演算部)との組み合わせであってもよい。以下、同様。
Instead of the combination of the current adjustment means (controller 15) and the control means (current control calculation section 22), a voltage adjustment means for adjusting the voltage applied to the
(変形例13)
図10に、変形例13を示す。
変形例13は、図5に示した変形例3と比較して、画像形成モード情報等の信号に基づいて、これに応じた磁界が磁気粘性流体10に付与されるように、電流コントローラ16を制御する制御手段としての電流制御演算部22Bを有することが主に相違する。
(Modification 13)
FIG. 10 shows a thirteenth modification.
In the modified example 13, as compared with the modified example 3 shown in FIG. 5, the
変形例12と同様に、画像形成モード毎に駆動モータなどの速度変動成分が変化する場合には、これらの情報に対応した電流をコイル12Bに流すことにより磁気粘性流体10に上記情報に対応した磁界を与える必要があり、この処理を電流制御演算部22Bで決定し、電流コントローラ16を制御することで、磁気粘性流体10と慣性リング11とから形成されるダイナミックダンパ9の振動低減周波数を、画像形成モード情報等に対応した周波数に設定することが可能となり、エネルギーを消散させ、主慣性体である感光体ドラム1への振動を吸振させることで、感光体ドラム1の速度変動を低減させることが可能となる。
Similar to the modified example 12, when the speed fluctuation component of the drive motor or the like changes for each image forming mode, the current corresponding to these pieces of information is passed through the coil 12B so that the
また、図7に示した変形例4の画像形成装置における回転駆動装置において、変形例12や13と同様に、画像形成モード毎に駆動モータなどの速度変動成分が変化する場合には、磁気粘性流体10に対する永久磁石20の距離が画像形成モード情報等に対応した距離となるように、前記距離調整手段を制御する制御手段を設けることによって、磁気粘性流体10と慣性リング11とから形成されるダイナミックダンパ9の振動低減周波数を、画像形成モード情報等に対応した周波数に設定することが可能となり、エネルギー消散により主慣性体である感光体ドラム1への振動を吸振させることで、感光体ドラム1の速度変動を低減させることが可能となる。
Further, in the rotational driving device in the image forming apparatus of the
(変形例14)
図11に、変形例14を示す。
図17に示した回転駆動装置を用いた画像形成装置の回転駆動系などには、速度変動となる周波数成分が存在することが多く、これにより速度変動が生じることで、画質が低下する不具合が発生する。変形例14は、このような問題点を解決するものである。
(Modification 14)
FIG. 11 shows a modified example 14.
In the rotation drive system of the image forming apparatus using the rotation drive device shown in FIG. 17, there are many frequency components that cause speed fluctuations, and this causes a problem that image quality deteriorates due to speed fluctuations. Occur. The
変形例14は、図3に示した変形例1と比較して、駆動軸2の回転速度変動を検出する速度変動検出手段24を有する点、速度変動検出手段24により検出された速度変動成分を周波数データに変換する周波数データ変換手段26を有する点、および磁気粘性流体10と慣性リング11とから形成されるダイナミックダンパ9の周波数が周波数データ変換手段26により変換された周波数データに一致するように、コントローラ15を制御する制御手段としての電流制御演算部22Cを有する点が主に相違する。
Compared to
速度変動検出手段24は、駆動軸2にエンコーダ(図示せず)を取り付けることで駆動軸2または回転体としての感光体ドラム1の速度変動を検出し把握することが可能である。したがって、エンコーダを用いた速度変動検出手段24によれば、エンコーダ自身のコストも低く設置もカップリングを用いるだけであるため、簡単な構成で容易に実施できるという利点がある。前記エンコーダの具体例としては、多数のスリットを外周部に備え駆動軸2に固定されたフォトエンコーダとこのフォトエンコーダの外周スリット部を挟み付ける態様で前記本体側板に固定された透過型のフォトセンサとからなる組み合わせのものである。また、磁気を利用したものも用いられる。
The speed fluctuation detecting means 24 can detect and grasp the speed fluctuation of the
速度変動検出手段24としては、その他にも、感光体ドラム1自身にリニアスケールを設け、光ピックアップによりセンシングすることで、被駆動体である感光体ドラム1自身の速度変動成分に対して制御することも可能である。また、前記エンコーダは駆動軸2と同軸上の感光体ドラム1のドラムフランジ1aに設けて、回転体としての感光体ドラム1自体の速度変動を検出し把握するようにしてもよい。
周波数データ変換手段26は、FFT(First Fourier Transform)などの周知の周波数変換手段が用いられる。
In addition, as the speed
As the frequency data conversion means 26, known frequency conversion means such as FFT (First Fourier Transform) is used.
電流制御演算部22Cは、例えば制御回路などによって構成することも可能であるが、CPU、ROMおよびRAM等を備えたより汎用性の高いマイクロコンピュータを利用してもよい。すなわち、前記ROMには周波数データ変換手段26により変換された速度変動成分に対応した周波数データと、コントローラ15の制御によってコイル12に流すべき電流の大きさとの関係データを予め実験等によって求めてデータテーブルなどとして記憶させておく。そして、前記CPUが周波数データと前記ROMのデータテーブルとを照合してコイル12に流すべき電流の大きさを抽出し、コントローラ15を制御するという制御構成である(図12に示す後述する変形例15の電流制御演算部22Dでも同様である)。
The current control calculation unit 22C can be configured by, for example, a control circuit, but a more versatile microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like may be used. That is, in the ROM, the relational data between the frequency data corresponding to the speed fluctuation component converted by the frequency data conversion means 26 and the magnitude of the current to be passed through the
次に、要部の動作を簡明に説明する。図11に示したように、エンコーダを含む速度変動検出手段24により回転駆動系の駆動軸2の回転速度変動を検出し、次いでFFTなどの周波数データ変換手段26により速度変動検出手段24で検出された速度変動成分を周波数データに変換する。ここで得られた周波数データに基づいて、電流制御演算部22Cで磁気粘性流体10と慣性リング11とにより形成されるダイナミックダンパ9の吸振可能な周波数を決定し、ダイナミックダンパ9の周波数が周波数データ変換手段26により変換された周波数データに一致するように、コントローラ15を制御する。これにより、最適なダイナミックダンパ9を形成することができ、感光体ドラム1の速度変動を低減させることが可能となる。
Next, the operation of the main part will be briefly described. As shown in FIG. 11, the rotational speed fluctuation of the
(変形例15)
図12に、変形例15を示す。
変形例15は、図5に示した変形例3と比較して、駆動軸2の回転速度変動を検出する速度変動検出手段24を有する点、速度変動検出手段24により検出された速度変動成分を周波数データに変換する周波数データ変換手段26を有する点、および磁気粘性流体10と慣性リング11とから形成されるダイナミックダンパ9の周波数が周波数データ変換手段26により変換された周波数データに一致するように、電流コントローラ16を制御する制御手段としての電流制御演算部22Dを有する点が主に相違する。
(Modification 15)
FIG. 12 shows a
Compared to
速度変動検出手段24、周波数データ変換手段26は、変形例14と同様である。電流制御演算部22Dは、電流制御演算部22Cと比較して、例えばマイクロコンピュータを利用した場合、前記ROMには周波数データ変換手段26により変換された速度変動成分に対応した周波数データと、電流コントローラ16の制御によってコイル12Bに流すべき電流の大きさとの関係データを予め実験等によって求めてデータテーブルなどとして記憶させておく点、前記CPUが周波数データと前記ROMのデータテーブルとを照合してコイル12Bに流すべき電流の大きさを抽出し、電流コントローラ16を制御する点のみが異なる。
The speed
次に、要部の動作を簡明に説明する。図12に示したように、エンコーダを含む速度変動検出手段24により回転駆動系の駆動軸2の回転速度変動を検出し、次いでFFTなどの周波数データ変換手段26により速度変動検出手段24で検出された速度変動成分を周波数データに変換する。ここで得られた周波数データに基づいて、電流制御演算部22Dで磁気粘性流体10と慣性リング11とにより形成されるダイナミックダンパ9の吸振可能な周波数を決定し、ダイナミックダンパ9の周波数が周波数データ変換手段26により変換された周波数データに一致するように、電流コントローラ16を制御する。これにより、変形例14と同様に最適なダイナミックダンパ9を形成することができ、感光体ドラム1の速度変動を低減させることが可能となる。
Next, the operation of the main part will be briefly described. As shown in FIG. 12, the rotational speed fluctuation of the
また、図7に示した変形例4の画像形成装置における回転駆動装置において、変形例14や15と同様に、駆動軸2や感光体ドラム1の速度変動となる周波数成分が存在することにより速度変動が生じる場合には、駆動軸2または感光体ドラム1の回転速度変動を検出する速度変動検出手段24、速度変動検出手段24により検出された速度変動成分を周波数データに変換する周波数データ変換手段26および磁気粘性流体10と慣性リング11とから形成されるダイナミックダンパ9の周波数が周波数データ変換手段26により変換された周波数データに一致するように、前記離調整手段を制御する制御手段を設けてもよい。これにより、変形例14や15と同様に最適なダイナミックダンパ9を形成することができ、感光体ドラム1の速度変動を低減させることが可能となる。
Further, in the rotational driving device in the image forming apparatus according to the fourth modification shown in FIG. 7, as in the fourteenth and fifteenth modifications, the speed component is present due to the presence of frequency components that cause the speed fluctuation of the
(変形例16)
図13に、変形例16を示す。
上述した回転駆動系を問わず、すべての構造物は固有振動数を持ち、構造物に対して固有振動数で加振を行うと、加振成分が増幅され大きく振動する。これは、回転駆動系でも顕著であり回転駆動装置のねじりに関する固有振動数で加振成分が存在する場合、この共振周波数で速度変動が生じる。すなわち、図17に示した回転駆動装置を用いた画像形成装置の回転駆動系などにおいても、上述の共振周波数で速度変動が生じることにより、画質が低下する不具合が発生する。変形例16は、このような問題点を解決するものである。
(Modification 16)
FIG. 13 shows a sixteenth modification.
Regardless of the rotational drive system described above, all structures have a natural frequency, and when the structure is vibrated at the natural frequency, the vibration component is amplified and vibrates greatly. This is conspicuous even in the rotational drive system, and when a vibration component exists at the natural frequency related to torsion of the rotational drive device, speed fluctuation occurs at this resonance frequency. That is, even in the rotational drive system of the image forming apparatus using the rotational drive device shown in FIG. 17, the speed fluctuation occurs at the above-described resonance frequency, thereby causing a problem that the image quality is deteriorated. The modified example 16 solves such a problem.
変形例16は、図3に示した変形例1と比較して、図13に示すように回転駆動装置のねじり共振周波数を把握する共振周波数把握手段25を有する点、およびダイナミックダンパ9の周波数が共振周波数把握手段25により把握されたねじり共振周波数と一致するように、コントローラ15を制御する制御手段としての電流制御演算部22Eを有する点が主に相違する。
Compared to
共振周波数把握手段25は、後述する図15を参照して説明する変形例18等を採用することが好ましいが、その利点を望まなくてもよいのであれば別の加振手段を用いて実験的に把握することも勿論可能である。
電流制御演算部22Eは、例えば制御回路などによって構成することも可能であるが、CPU、ROMおよびRAM等を備えたより汎用性の高いマイクロコンピュータを利用してもよい。すなわち、前記ROMには共振周波数把握手段25により把握されたねじり共振周波数データと、コントローラ15の制御によってコイル12に流すべき電流の大きさとの関係データを予め実験等によって求めてデータテーブルなどとして記憶させておく。そして、前記CPUが共振周波数データと前記ROMのデータテーブルとを照合してコイル12に流すべき電流の大きさを抽出し、コントローラ15を制御するという制御構成である(図14に示す変形例17の電流制御演算部22Fでもほぼ同様である)。
上述したとおり、共振周波数は、形状、構成物の物性値などで決定されるが、回転駆動装置においては、個体間でのばらつきも存在するため、より効果的なダイナミックダンパに設定するためには、個々の対象物に対して共振周波数を同定することが好ましい。
The resonance
The current
As described above, the resonance frequency is determined by the shape, the physical property value of the component, etc., but in the rotary drive device, since there are variations among individuals, in order to set a more effective dynamic damper Preferably, the resonance frequency is identified for each individual object.
変形例16の動作を簡単に説明する。まず、共振周波数把握手段25により回転駆動装置のねじり共振周波数を把握した後、電流制御演算部22Eはダイナミックダンパ9の周波数が共振周波数把握手段25により把握されたねじり共振周波数と一致するように、コントローラ15を制御することで、最適なダイナミックダンパ9を形成することができ、これにより共振による感光体ドラム1の速度変動を低減させることが可能となる。
The operation of the
(変形例17)
図14に、変形例17を示す。
変形例17も、変形例16と同様の問題点を解決するものである。
変形例17は、図5に示した変形例3と比較して、図14に示すように回転駆動装置のねじり共振周波数を把握する共振周波数把握手段25を有する点、およびダイナミックダンパ9の周波数が共振周波数把握手段25により把握されたねじり共振周波数と一致するように、電流コントローラ16を制御する制御手段としての電流制御演算部22Fを有する点が主に相違する。
(Modification 17)
FIG. 14 shows a seventeenth modification.
The modified example 17 also solves the same problems as the modified example 16.
Compared to
電流制御演算部22Fは、変形例16の電流制御演算部22Eと比較して、マイクロコンピュータを利用した場合、前記ROMには共振周波数把握手段25により把握されたねじり共振周波数データと、電流コントローラ16の制御によってコイル12Bに流すべき電流の大きさとの関係データを予め実験等によって求めてデータテーブルなどとして記憶させておく点、および前記CPUが共振周波数データと前記ROMのデータテーブルとを照合してコイル12Bに流すべき電流の大きさを抽出し、電流コントローラ16を制御するという点のみ相違する。
変形例17の動作を簡単に説明する。まず、共振周波数把握手段25により回転駆動装置のねじり共振周波数を把握した後、電流制御演算部22Fはダイナミックダンパ9の周波数が共振周波数把握手段25により把握されたねじり共振周波数と一致するように、電流コントローラ16を制御することで、最適なダイナミックダンパ9を形成することができ、これにより共振による感光体ドラム1の速度変動を低減させることが可能となる。
When the microcomputer is used as compared with the current
The operation of the modification 17 will be briefly described. First, after grasping the torsional resonance frequency of the rotary drive device by the resonance
また、図7に示した変形例4の画像形成装置における回転駆動装置において、変形例16や17と同様に、前記回転駆動装置のねじり共振周波数を把握する共振周波数把握手段(図示せず)と、ダイナミックダンパ9の周波数が前記共振周波数把握手段により把握されたねじり共振周波数と一致するように、前記距離調整手段を制御する制御手段(図示せず)とを設けることによって、最適なダイナミックダンパ9を形成することができ、これにより共振による感光体ドラム1の速度変動を低減させることが可能となる。
Further, in the rotational drive device in the image forming apparatus of the
(変形例18)
図15に、変形例18を示す。
回転駆動装置の共振周波数を把握する手段、すなわち図13や図14に示した共振周波数把握手段25は、回転方向に加振したときの加振力と応答とから得られる変動により同定することが可能である。変形例18は、駆動モータ3を加振源として共振周波数の把握が可能な共振周波数把握手段25の好適例を示すと共に、これに基づく制御例を開示するものである。
(Modification 18)
FIG. 15 shows a modified example 18.
The means for grasping the resonance frequency of the rotary drive device, that is, the resonance
変形例18は、図14に示した変形例14と比較して、ランダムな周波数変動としてのランダムノイズを発生する任意波形発生装置28を有する点、実稼動以外のタイミングで駆動モータ3に対して任意波形発生装置28からのランダムノイズを加えて回転させるモータ制御手段としてのモータ制御装置30を有する点、および電流制御演算部22Cに代えて、駆動モータ3、速度変動検出手段24および周波数データ変換手段26を介して同定されたダイナミックダンパ9の共振周波数と一致するように、図15では省略しているコントローラ15を制御する制御手段としての電流制御演算部22Gを有する点が主に相違する。
Compared to the modified example 14 shown in FIG. 14, the modified example 18 includes an arbitrary
電流制御演算部22Gは、例えば制御回路などによって構成することも可能であるが、CPU、ROMおよびRAM等を備えたより汎用性の高いマイクロコンピュータを利用してもよい。すなわち、前記ROMには周波数データ変換手段26により変換された共振周波数データと、コントローラ15の制御によってコイル12に流すべき電流の大きさとの関係データを予め実験等によって求めてデータテーブルなどとして記憶させておく。そして、前記CPUが共振周波数データと前記ROMのデータテーブルとを照合してコイル12に流すべき電流の大きさを抽出し、コントローラ15を制御するという制御構成である(後述する変形例19等の電流制御演算部22Hでもほぼ同様である)。
The current control calculation unit 22G can be configured by, for example, a control circuit, but a more versatile microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like may be used. That is, in the ROM, relational data between the resonance frequency data converted by the frequency data conversion means 26 and the magnitude of the current to be passed through the
実際に、回転駆動装置の共振周波数を把握するタイミングは、画像を形成しない時とし、例えば電源投入後の立ち上げ時、または画像を形成する前に行うことが望ましい。本構成は、加振源として駆動モータ3を用いるが、任意波形発生装置28を用いてランダムノイズを発生させ、これを入力されたモータ制御装置30を介して、ランダムな振動成分を回転に乗せることにより行う。ランダムな加振成分を持って駆動する駆動モータ3の振動成分が、被駆動体である感光体ドラム1の表面速度変動または駆動軸2の速度変動にどのように影響するかを、エンコーダやレーザなどの速度変動検出手段24により検出・把握しその速度変動データを上述したFFTにより周波数データに変換する。そこで、共振周波数と判断される周波数に対して、電流制御演算部22Gで磁気粘性流体10と慣性リング11とから形成されるダイナミックダンパ9の吸振可能な周波数を決定し、コントローラ15を介して適正な電流を流すことで、最適なダイナミックダンパ9を形成することができ、感光体ドラム1の速度変動を低減させることが可能である。
Actually, the timing for grasping the resonance frequency of the rotary drive device is preferably when the image is not formed, for example, at the time of start-up after power-on or before the image is formed. In this configuration, the
(変形例19)
図15に、変形例18とは別の変形例19を示す。
変形例19は、図12に示した変形例15と比較して、変形例18と同様の任意波形発生装置28を有する点、変形例18と同様のモータ制御装置30を有する点、および電流制御演算部22Dに代えて、駆動モータ3、速度変動検出手段24および周波数データ変換手段26を介して同定されたダイナミックダンパ9の共振周波数と一致するように、図15では省略している電流コントローラ16を制御する制御手段としての電流制御演算部22Hを有する点が主に相違する。
(Modification 19)
FIG. 15 shows a modified example 19 different from the modified example 18.
The modified example 19 has an
電流制御演算部22Hは、電流制御演算部22Cと比較して、マイクロコンピュータを利用した場合、前記ROMには周波数データ変換手段26により変換された共振周波数データと、電流コントローラ16の制御によってコイル12Bに流すべき電流の大きさとの関係データを予め実験等によって求めてデータテーブルなどとして記憶させておく点、および前記CPUが共振周波数データと前記ROMのデータテーブルとを照合してコイル12Bに流すべき電流の大きさを抽出し、電流コントローラ16を制御する点のみ相違する。
When the microcomputer is used as compared with the current control calculation unit 22C, the current control calculation unit 22H includes the resonance frequency data converted by the frequency
変形例19でも、変形例18と同様にして得られた共振周波数と判断される周波数に対して、電流制御演算部22Hで磁気粘性流体10と慣性リング11とから形成されるダイナミックダンパ9の吸振可能な周波数を決定し、電流コントローラ16を介して適正な電流を流すことで、最適なダイナミックダンパ9を形成することができ、感光体ドラム1の速度変動を低減させることが可能である。
また、図7に示した変形例4の画像形成装置における回転駆動装置において、変形例18や19と同様に、速度変動検出手段24、周波数データ変換手段26、任意波形発生装置28およびモータ制御装置30を備えると共に、駆動モータ3、速度変動検出手段24および周波数データ変換手段26を介して同定されたダイナミックダンパ9の共振周波数と一致するように、前記距離調整手段を制御する制御手段(図示せず)とを設けることによって、最適なダイナミックダンパ9を形成することができ、これにより共振による感光体ドラム1の速度変動を低減させることが可能となる。
Also in the modified example 19, the vibration of the
Further, in the rotation driving device in the image forming apparatus of the
(変形例20)
変形例5〜11等で説明した画像形成装置における回転駆動装置の回転駆動系には、さまざまな速度変動成分が画像劣化の原因となることがある。例えば、変形例6で述べたように、駆動モータ3にステッピングモータを用いた場合、該ステッピングモータの回転周波数(fs)と同ステッピングモータ1回転当たりのステップ数(sm)により決定される(fs×sm)の周波数で感光体ドラム1に速度変動が発生し、画像劣化となる。また、変形例7で述べたように、駆動モータ3の構成がk極n相の場合、それぞれの励磁、切り替えの際に(k×n)で決定される振動成分を持つことがある。また、変形例8で述べたように、駆動伝達系にギア列4を用いた場合、ギヤ列4の歯数がz、ギア列4の回転数がfg(rps)の場合、ギア列4の噛み合い周波数が発生し、(z×fg)により決定される。これら複数の振動成分を効果的に低減させるために、上述した各変形例で述べたように制御された磁気粘性流体10と慣性リング11とから形成されるダイナミックダンパ9を複数個設けることにより、複数の速度変動周波数を吸振することができ、感光体ドラム1の速度変動を低減させることが可能となる。
(Modification 20)
In the rotational drive system of the rotational drive device in the image forming apparatus described in the modified examples 5 to 11 and the like, various speed fluctuation components may cause image deterioration. For example, as described in the sixth modification, when a stepping motor is used as the
上述した実施形態、変形例、実施例等では、主として感光体ドラム1を回転体および主慣性体として説明したが、例えば図16に示したカラー両面複写機100においては、中間転写体としての中間転写ベルト67を駆動する回転駆動装置にも本発明を適用できることはいうまでもない。また、ドラム状の感光体ドラム1に限らず、ベルト状の感光体ベルト等の感光体も含まれる。さらには、印刷機の分野においては、回転体としての版胴、圧胴、転写胴等を具備する回転駆動装置にも本発明を適用できるものである。
In the above-described embodiments, modifications, examples, and the like, the
以上述べたとおり、本発明を特定の実施形態、変形例、実施例等について説明したが、本発明が開示する技術的範囲は、上述した各実施形態や各変形例あるいは実施例等に例示されているものに限定されるものではなく、それらを適宜組み合わせて構成してもよく、本発明の範囲内において、その必要性および用途等に応じて種々の実施形態や変形例あるいは実施例を構成し得ることは当業者ならば明らかである。 As described above, the present invention has been described with respect to specific embodiments, modifications, and examples. However, the technical scope disclosed by the present invention is exemplified in the above-described embodiments, modifications, and examples. The present invention is not limited to those described above, and may be configured by appropriately combining them, and various embodiments, modifications, or examples may be configured within the scope of the present invention according to the necessity and application. It will be apparent to those skilled in the art.
本発明は、上述したとおり、画像形成装置における回転駆動装置に限らず、あらゆる産業分野の回転駆動装置に利用ないしは適用可能である。 As described above, the present invention is not limited to the rotation drive device in the image forming apparatus, but can be used or applied to rotation drive devices in all industrial fields.
1 感光体ドラム(回転体、像担持体)
2 駆動軸
3 駆動モータ(駆動手段)
4 ギア列(駆動伝達手段)
9 ダイナミックダンパ(動吸振器)
10 磁気粘性流体
11 慣性リング(慣性体)
12、12B コイル(磁界付与手段)
13 電源
14、14A、14B、14C 電気回路
15 コントローラ(磁界可変手段、電流調整手段)
16 電流コントローラ(磁界可変手段、電流調整手段)
20 永久磁石
22、22A〜22H 電流制御演算部(制御手段)
24 速度変動検出手段
25 共振周波数把握手段
26 周波数データ変換手段
30 モータ制御装置(モータ制御手段)
1 Photosensitive drum (rotary body, image carrier)
2 Drive
4 Gear train (drive transmission means)
9 Dynamic damper (dynamic vibration absorber)
10
12, 12B Coil (magnetic field applying means)
13
16 Current controller (magnetic field varying means, current adjusting means)
20
24 Speed fluctuation detection means 25 Resonance
Claims (24)
前記駆動軸の外周に遊嵌され慣性モーメントを有する慣性体と、
前記駆動軸の外周と前記慣性体の内周との間に封入され、磁界を与えることにより粘性が変化する磁気粘性流体とを有し、
前記慣性体と前記磁気粘性流体とによって動吸振器が形成されることを特徴とする回転駆動装置。 In a rotary drive device comprising: a rotary body; a drive shaft for the rotary body; a drive means for rotating the rotary body via the drive shaft; and a drive transmission means for transmitting the drive force of the drive means to the drive shaft.
An inertial body loosely fitted on the outer periphery of the drive shaft and having an inertial moment;
A magnetorheological fluid enclosed between the outer periphery of the drive shaft and the inner periphery of the inertial body, the viscosity of which changes by applying a magnetic field;
A rotary vibration drive device, wherein a dynamic vibration absorber is formed by the inertial body and the magnetorheological fluid.
前記慣性体は、ほぼリング状をなすことを特徴とする回転駆動装置。 The rotary drive device according to claim 1, wherein
The rotary drive device characterized in that the inertial body has a substantially ring shape.
前記磁気粘性流体の近傍に、前記磁界を与える磁界付与手段を配置したことを特徴とする回転駆動装置。 The rotary drive device according to claim 1 or 2,
A rotary drive device characterized in that magnetic field applying means for applying the magnetic field is disposed in the vicinity of the magnetorheological fluid.
前記磁界付与手段は、前記磁界を発生するコイルであり、
前記コイルに電流を流す電源を含む回路を有することを特徴とする回転駆動装置。 The rotary drive device according to claim 3, wherein
The magnetic field applying means is a coil that generates the magnetic field,
A rotary drive device comprising a circuit including a power source for passing a current through the coil.
前記磁界付与手段は、前記磁界を発生する永久磁石であることを特徴とする回転駆動装置。 The rotary drive device according to claim 3, wherein
The rotary drive device, wherein the magnetic field applying means is a permanent magnet that generates the magnetic field.
前記磁界の強さを変える磁界可変手段を有することを特徴とする回転駆動装置。 The rotary drive device according to claim 3, 4 or 5,
A rotary drive device comprising magnetic field varying means for changing the strength of the magnetic field.
前記磁界可変手段は、前記コイルに流す電流を調整する電流調整手段であることを特徴とする回転駆動装置。 The rotary drive device according to claim 6, wherein
The rotation driving device according to claim 1, wherein the magnetic field varying means is current adjusting means for adjusting a current flowing through the coil.
前記磁界可変手段は、前記磁気粘性流体に対する前記永久磁石の距離を変える距離調整手段であることを特徴とする回転駆動装置。 The rotary drive device according to claim 6, wherein
The rotary drive device according to claim 1, wherein the magnetic field varying means is a distance adjusting means for changing a distance of the permanent magnet with respect to the magnetorheological fluid.
前記磁界付与手段により与えられる磁界または前記磁界可変手段により変えられる磁界が、前記磁気粘性流体の円周方向において均一であることを特徴とする回転駆動装置。 In the rotation drive device according to any one of claims 3 to 8,
The rotary drive device characterized in that the magnetic field applied by the magnetic field applying means or the magnetic field changed by the magnetic field varying means is uniform in the circumferential direction of the magnetorheological fluid.
前記駆動手段が、駆動モータであり、
前記磁界可変手段、前記電流調整手段または前記距離調整手段の調整により、前記動吸振器の周波数が、前記駆動モータの回転周波数(fs)と一致可能であることを特徴とする回転駆動装置。 The rotary drive device according to claim 6, 7 or 8,
The drive means is a drive motor;
The rotation drive device according to claim 1, wherein the frequency of the dynamic vibration absorber can coincide with the rotation frequency (fs) of the drive motor by adjusting the magnetic field variable means, the current adjustment means, or the distance adjustment means.
前記駆動手段が、ステッピングモータからなる駆動モータであり、
前記磁界可変手段、前記電流調整手段または前記距離調整手段の調整により、前記動吸振器の周波数が、前記ステッピングモータの回転周波数(fs)と該ステッピングモータ1回転当たりのステップ数(sm)とにより決定される周波数(fs×sm)と一致可能であることを特徴とする回転駆動装置。 The rotary drive device according to claim 6, 7 or 8,
The drive means is a drive motor comprising a stepping motor;
By adjusting the magnetic field varying means, the current adjusting means or the distance adjusting means, the frequency of the dynamic vibration absorber is determined by the rotation frequency (fs) of the stepping motor and the number of steps (sm) per rotation of the stepping motor. A rotary drive device characterized by being able to coincide with a determined frequency (fs × sm).
前記駆動手段が、駆動モータであり、
前記磁界可変手段、前記電流調整手段または前記距離調整手段の調整により、前記動吸振器の周波数が、前記駆動モータの極数(k)と相数(n)とにより決定される相励磁切り替え周波数(k×n)と一致可能であることを特徴とする回転駆動装置。 The rotary drive device according to claim 6, 7 or 8,
The drive means is a drive motor;
The phase excitation switching frequency in which the frequency of the dynamic vibration absorber is determined by the number of poles (k) and the number of phases (n) of the drive motor by adjusting the magnetic field variable means, the current adjusting means, or the distance adjusting means. A rotary drive device characterized by being able to match (k × n).
前記磁界可変手段、前記電流調整手段または前記距離調整手段の調整により、前記動吸振器の周波数が、前記駆動軸の回転周波数(fd)と一致可能であることを特徴とする回転駆動装置。 The rotary drive device according to claim 6, 7 or 8,
The rotation drive device characterized in that the frequency of the dynamic vibration absorber can be matched with the rotation frequency (fd) of the drive shaft by adjusting the magnetic field variable means, the current adjustment means, or the distance adjustment means.
前記駆動伝達手段が、ギア列であり、
前記磁界可変手段、前記電流調整手段または前記距離調整手段の調整により、前記動吸振器の周波数が、前記ギア列の回転数(fg)と該ギア列の歯数(z)とにより決定される噛み合い周波数(fg×z)と一致可能であることを特徴とする回転駆動装置。 The rotary drive device according to claim 6, 7 or 8,
The drive transmission means is a gear train;
The frequency of the dynamic vibration absorber is determined by the number of rotations (fg) of the gear train and the number of teeth (z) of the gear train by adjustment of the magnetic field varying device, the current adjusting device, or the distance adjusting device. A rotary drive device characterized by being able to coincide with a meshing frequency (fg × z).
前記駆動手段が、駆動モータであり、
前記磁界可変手段、前記電流調整手段または前記距離調整手段の調整により、前記動吸振器の周波数が、前記駆動モータの回転周波数(fs)の整数倍の周波数と一致可能であることを特徴とする回転駆動装置。 The rotary drive device according to claim 6, 7 or 8,
The drive means is a drive motor;
The frequency of the dynamic vibration absorber can be matched with a frequency that is an integral multiple of the rotational frequency (fs) of the drive motor by adjusting the magnetic field varying means, the current adjusting means, or the distance adjusting means. Rotation drive device.
前記磁界可変手段、前記電流調整手段または前記距離調整手段の調整により、前記動吸振器の周波数が、前記駆動軸の回転周波数(fd)の整数倍の周波数と一致可能であることを特徴とする回転駆動装置。 The rotary drive device according to claim 6, 7 or 8,
By adjusting the magnetic field varying means, the current adjusting means, or the distance adjusting means, the frequency of the dynamic vibration absorber can be matched with a frequency that is an integral multiple of the rotational frequency (fd) of the drive shaft. Rotation drive device.
前記画像形成装置に設定されている画質解像度、画像形成モードおよび印刷モード等の少なくとも一つに応じた前記磁界が付与されるように、前記電流調整手段または前記距離調整手段を制御する制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus comprising the rotation drive device according to claim 6, 7 or 8,
Control means for controlling the current adjustment means or the distance adjustment means so that the magnetic field according to at least one of image quality resolution, image formation mode, print mode, and the like set in the image forming apparatus is applied. An image forming apparatus comprising:
前記駆動軸または前記回転体の回転速度変動を検出する速度変動検出手段と、
前記速度変動検出手段により検出された速度変動成分を周波数データに変換する周波数データ変換手段と、
前記動吸振器の周波数が前記周波数データ変換手段により変換された周波数データに一致するように、前記磁界可変手段、前記電流調整手段または前記距離調整手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする回転駆動装置。 The rotary drive device according to claim 6, 7 or 8,
Speed fluctuation detection means for detecting a rotational speed fluctuation of the drive shaft or the rotating body;
Frequency data conversion means for converting the speed fluctuation component detected by the speed fluctuation detection means into frequency data;
Control means for controlling the magnetic field variable means, the current adjusting means, or the distance adjusting means so that the frequency of the dynamic vibration absorber coincides with the frequency data converted by the frequency data converting means. Rotation drive device.
前記速度変動検出手段は、エンコーダであることを特徴とする回転駆動装置。 The rotary drive device according to claim 18,
The rotational drive device characterized in that the speed fluctuation detecting means is an encoder.
前記駆動手段が、駆動モータであり、
実稼動以外のタイミングで前記駆動モータに対してランダムな周波数変動を加えて回転させるモータ制御手段とを有し、
前記モータ制御手段によりランダムな周波数変動を加えて回転された前記駆動モータ、前記速度変動検出手段および前記周波数データ変換手段を介して、前記動吸振器の共振周波数を同定可能であることを特徴とする回転駆動装置。 The rotary drive device according to claim 18 or 19,
The drive means is a drive motor;
Motor control means for rotating the drive motor by adding random frequency fluctuations at a timing other than actual operation;
The resonance frequency of the dynamic vibration absorber can be identified through the drive motor rotated by applying random frequency fluctuations by the motor control means, the speed fluctuation detecting means, and the frequency data converting means. Rotation drive device.
前記回転駆動装置のねじり共振周波数を把握する共振周波数把握手段と、
前記動吸振器の周波数が前記共振周波数把握手段により把握されたねじり共振周波数と一致するように、前記磁界可変手段、前記電流調整手段または前記距離調整手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする回転駆動装置。 The rotary drive device according to claim 6, 7 or 8,
Resonance frequency grasping means for grasping the torsional resonance frequency of the rotary drive device;
Control means for controlling the magnetic field varying means, the current adjusting means, or the distance adjusting means so that the frequency of the dynamic vibration absorber coincides with the torsional resonance frequency grasped by the resonance frequency grasping means. Rotation drive device.
前記動吸振器を複数有することを特徴とする回転駆動装置。 The rotary drive device according to any one of claims 10 to 16,
A rotary drive device comprising a plurality of the dynamic vibration absorbers.
前記回転体は、像担持体としての感光体ドラムを含む感光体、中間転写体等であることを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 17 or 23.
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the rotating member is a photosensitive member including a photosensitive drum as an image carrier, an intermediate transfer member, or the like.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008184300A (en) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Canon Inc | Sheet storing device and image forming apparatus |
US8064802B2 (en) | 2007-12-28 | 2011-11-22 | Ricoh Company, Ltd. | Driving-force transmission device and image forming apparatus |
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2004
- 2004-06-04 JP JP2004167416A patent/JP2005345906A/en active Pending
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