JP2009259224A - 回転体駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 感光ドラムにトルクを付与する複数の駆動部の角速度制御を複雑化することなく、感光ドラムの駆動に必要なトルクを確保しつつ、感光ドラムの角速度制御の応答性を向上させる。
【解決手段】 感光ドラム１１に駆動伝達部を介して駆動トルクを付与する主駆動部１００と、主駆動部１００から感光ドラム１１に伝達される駆動トルクを制限するトルクリミッタ１０２と、感光ドラム１１の角速度を補正するためのトルクを付与する補正駆動部１０３と、感光ドラム１１の角速度を検知するエンコーダ１０４と、エンコーダ１０４の検知結果に基づいて補正駆動部１０３が付与するトルクを制御する補正駆動制御部１０５を設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、回転体を目標角速度で回転させるよう回転体を駆動制御する回転体駆動装置に関する。

複写機やプリンタには感光ドラムを用いて画像形成をするものがあるが、感光ドラムへ駆動力を伝達する機構の偏心等によって、感光ドラムの角速度ムラが発生してしまうという課題がある。感光ドラムの角速度ムラはレーザ光のピッチムラや画像の色ずれの原因となり、高画質化の阻害要因となる。画像の画質を高く維持するためには、この角速度ムラを抑制する必要がある。

従来、感光ドラムの角速度をエンコーダなどにより検知して、感光ドラムを駆動するＤＣモータに対してフィードバック制御を行い、角速度に応じて駆動力を調整することにより、かかる回転駆動ムラを抑制するようにしている。

この方法によれば、比較的低い周波数の角速度ムラは抑制できるが、周波数の高い角速度ムラについては抑制できない。

そこで、感光ドラムを駆動する主駆動（ＤＣモータ）のほかに、モータやブレーキ等の補正駆動により角速度ムラを制御することにより、比較的高い周波数（１００〜２００Ｈｚ）の角速度ムラも抑制することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、回転精度の高い振動波モータにより感光ドラムを駆動する画像形成装置において、振動波モータのトルクのみで感光ドラムを駆動できない場合に、他のモータにより感光ドラムの回転を補うことが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０００−３３０４２０号公報 特開平１１−０７３０６５号公報

しかしながら、主駆動は感光ドラムを所定の角速度で回転させるように制御されている一方で、補正駆動も感光ドラムに対して駆動力を与えるため、主駆動のフィードバック制御に影響を与えてしまう。その結果、制御が非常に複雑になり、制御が不安定になる可能性がある。更に、１つの駆動源で複数の感光ドラムを駆動する構成においては、主駆動と複数の補正駆動が影響し合うため、制御の複雑性が更に増し、制御も更に不安定になる可能性がある。特許文献２には、他のモータはトルクリミッタを介して感光ドラムを駆動することは示されているが、振動波モータ及び他のモータのそれぞれの速度制御をどのように行えばよいのか明確に示されていない。

上記課題に鑑み、本発明は、回転体に伝達部材を介して駆動トルクを付与する駆動手段と、前記伝達部材に設けられ、前記駆動手段から前記回転体に伝達される駆動トルクを制限するトルク制限手段と、前記回転体の角速度を補正するためのトルクを付与する補正手段と、前記回転体の角速度または周速を検知する第１の検知手段と、前記第１の検知手段の検知結果に基づいて前記補正手段が付与するトルクを制御する第１の制御手段と、前記トルク制限手段に対して前記駆動手段側の伝達部材の角速度を検知する第２の検知手段と、前記第２の検知手段の検知結果に基づいて前記駆動手段の角速度を制御する第２の制御手段と、を有することを特徴とする回転体駆動装置を提供するものである。

また、複数の回転体に伝達部材を介して駆動トルクを付与する駆動手段と、前記伝達部材に設けられ、前記駆動手段から前記回転体に伝達される駆動トルクを制限するトルク制限手段と、前記複数の回転体のそれぞれに設けられ、前記回転体の角速度を補正するためのトルクを付与する補正手段と、前記複数の回転体のそれぞれに設けられ、回転体の角速度または周速を検知する第１の検知手段と、前記第１の検知手段の検知結果に基づいて前記補正手段が付与するトルクを制御する第１の制御手段と、前記トルク制限手段に対して前記駆動手段側の伝達部材の角速度を検知する第２の検知手段と、前記第２の検知手段の検知結果に基づいて前記駆動手段の角速度を制御する第２の制御手段と、を有することを特徴とする回転体駆動装置を提供するものである。

また、回転体に伝達部材を介して駆動トルクを付与する駆動手段と、前記伝達部材に設けられ、前記駆動手段から前記回転体に伝達される駆動トルクを制限するトルク制限手段と、前記回転体の角速度を補正するためのトルクを付与する補正手段と、を有し、前記駆動手段が前記トルク制限手段に入力する角速度は前記回転体の目標角速度よりも大きく、前記補正手段は前記回転体を目標角速度で回転させることを特徴とする回転体駆動装置を提供するものである。

また、回転体に伝達部材を介して駆動トルクを付与する駆動手段と、前記伝達部材に設けられ、前記駆動手段から前記回転体に伝達される駆動トルクを制限するトルク制限手段と、前記回転体の周速度を補正するためのトルクを付与する補正手段と、を有し、前記駆動手段が前記トルク制限手段に入力する角速度は前記回転体の目標周速度に対応する角速度よりも大きく、前記補正手段は前記回転体を目標周速度で回転させることを特徴とする回転体駆動装置を提供するものである。

本発明によれば、回転体にトルクを付与する駆動手段及び補正手段の角速度制御を複雑化することなく、回転体の駆動に必要なトルクを確保しつつ、回転体の角速度制御の応答性を向上させることが可能になる。

本発明の実施形態に係るカラー複写機の断面図である。 第１及び第２実施形態における主駆動部１００と補正駆動部１０３による感光ドラム１１の駆動構成を示す図である。 補正駆動制御部１０５の構成を示す図である。 （ａ）はトルクリミッタ１０２のトルクリミットＴｌｍｔと、感光ドラム１１を回転させるのに必要なトルクＴｒｅｑとの関係を示すグラフである。（ｂ）は駆動伝達部の伝達軸の角速度ω１と感光ドラム１１の角速度ω２との関係を示すグラフである。 （ａ）はトルクリミッタ１０２のトルクリミットＴｌｍｔと、感光ドラム１１を回転させるのに必要なトルクＴｒｅｑとの関係を示すグラフである。（ｂ）は駆動伝達部の伝達軸の角速度ω１と感光ドラム１１の角速度ω２との関係を示すグラフである。 第３実施形態における主駆動部１００と補正駆動部１０３による感光ドラム１１の駆動構成を示す図である。 第４実施形態における主駆動部１００と補正駆動部１０３ａ，ｂによる感光ドラム１１ａ，ｂの駆動構成を示す図である。 第５実施形態における主駆動部１００と補正駆動部１０３ａ，ｂによる感光ドラム１１ａ，ｂの駆動構成を示す図である。 第５実施形態における駆動伝達部の伝達軸の角速度ω１ａ，ｂと主駆動部１００の角速度ωＭとの関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態に係る画像形成装置について図面を参照しながら詳しく説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係るカラー複写機の断面図である。本実施形態のカラー複写機は、複数の画像形成部を並列に配し、且つ中間転写方式を採用している。カラー複写機は、画像読取部１Ｒと、画像出力部１Ｐとを有する。

画像読取部１Ｒは、原稿画像を光学的に読み取り、電気信号に変換して画像出力部１Ｐに送信する。画像出力部１Ｐは、複数並設された画像形成部１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）と、給紙ユニット２０と、中間転写ユニット３０と、定着ユニット４０と、クリーニングユニット５０と、フォトセンサ６０と、制御ユニット８０とを有する。

更に、個々のユニットについて詳しく説明する。各画像形成部１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）のそれぞれは同じ構成である。第一の像担持体としての感光ドラム１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）が回転自在に軸支され、矢印方向に回転駆動される。感光ドラム１１ａ〜１１ｄの外周面に対向してその回転方向に一次帯電器１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）、露光部１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）、折り返しミラー１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）、現像装置１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）、及びクリーニング装置１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）が配置されている。

一次帯電器１２ａ〜１２ｄは、感光ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に均一な帯電量の電荷を与える。次いで、露光部１３ａ〜１３ｄは、画像読取部１Ｒからの記録画像信号に応じて、レーザビームを折り返しミラー１６ａ〜１６ｄを介して感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に露光する。これによって、感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に静電潜像が形成される。

更に、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックといった４色の現像剤（以下、トナーという）をそれぞれ収納した現像装置１４ａ〜１４ｄによって、感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上の静電潜像を顕像化する。顕像化された可視画像（トナー画像）は画像転写位置Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄで、中間転写ユニット３０における第二の像担持体としての中間転写ベルト３１上に転写される。

画像転写位置Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄの下流に設けられたクリーニング装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは、中間転写ベルト３１に転写されずに感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に残されたトナーを掻き落としてドラム表面の清掃を行う。以上に示したプロセスにより、各トナーによる画像形成が順次行われる。

給紙ユニット２０は、用紙Ｐを収納するためのカセット２１と、カセット２１より用紙Ｐを一枚ずつ送り出すためのピックアップローラ２２と、ピックアップローラ２２から送り出された用紙Ｐを更に搬送するための給紙ローラ対２３とを有する。また、給紙ユニット２０は、給紙ガイド２４と、中間転写ベルト３１上の画像に合わせて用紙Ｐを二次転写位置Ｔｅへ送り出すためのレジストレーションローラ２５を有する。

中間転写ユニット３０について詳細に説明する。中間転写ベルト３１は、中間転写ベルト３１に駆動を伝達する駆動ローラ３２と、中間転写ベルト３１の回動に従動する従動ローラ３３と、二次転写対向ローラ３４によって保持されている。又、駆動ローラ３２と従動ローラ３３の間に一次転写平面Ａが形成される。駆動ローラ３２は、パルスモータ等の駆動部（不図示）によって回転駆動される。

各感光ドラム１１ａ〜１１ｄと中間転写ベルト３１が対向する一次転写位置Ｔａ〜Ｔｄには、中間転写ベルト３１の裏に一次転写帯電器３５（３５ａ〜３５ｄ）が配置されている。一方、二次転写対向ローラ３４に対向して二次転写ローラ３６が配置され、中間転写ベルト３１とのニップによって二次転写位置Ｔｅを形成する。二次転写ローラ３６は、中間転写ベルト３１に対して適度な圧力で加圧されている。

また、中間転写ベルト３１の二次転写位置Ｔｅの下流には、中間転写ベルト３１の画像形成面をクリーニングするためのクリーニングユニット５０が設けられている。クリーニングユニット５０は、中間転写ベルト３１上のトナーを除去するためのクリーニングブレード５１と、クリーニングブレード５１により掻き取られた廃トナーを収納する廃トナーボックス５２とを備えている。
定着ユニット４０は、内部にハロゲンヒータなどの熱源を備えた定着ローラ４１ａと、そのローラに加圧される定着ローラ４１ｂとを有する。更に、定着ユニット４０は、定着ローラ対４１ａ、４１ｂのニップ部へ用紙Ｐを導くためのガイド４３、定着ユニットの熱を内部に閉じ込めるための定着断熱カバー４６を有する。また、定着ローラ対４１ａ、４１ｂから排出されてきた用紙Ｐをさらに装置外部に導き出すための排紙ローラ４４、縦パスローラ４５ａ、４５ｂ、排紙ローラ４８、及び、用紙Ｐを積載する排紙トレイ４７などを備えている。

次に、上記構成のカラー複写機の動作について説明する。ＣＰＵにより画像形成開始信号が発せられると、カセット２１から給紙動作を開始する。例えばカセット２１から給紙された場合について説明すると、先ず、ピックアップローラ２２により、カセット２１から用紙Ｐが一枚ずつ送り出される。そして、給紙ローラ対２３によって用紙Ｐが給紙ガイド２４の間を案内されてレジストレーションローラ２５まで搬送される。その時レジストレーションローラ２５は停止されており、用紙Ｐの先端はレジストレーションローラ２５のニップ部に突き当たる。その後、中間転写ベルト３１上に形成された画像に合わせてレジストレーションローラ２５は回転を始める。この回転開始タイミングは、用紙Ｐと中間転写ベルト３１上のトナー画像とが二次転写位置Ｔｅにおいて一致するようにそのタイミングが設定されている。

一方、画像形成部では、画像形成開始信号が発せられると、感光ドラム１１ｄ上に形成されたトナー画像が一次転写位置Ｔｄにおいて一次転写帯電器３５ｄによって中間転写ベルト３１に一次転写される。一次転写されたトナー像は次の一次転写位置Ｔｃまで搬送される。そこでは各画像形成部間をトナー像が搬送される時間だけ遅延して画像形成が行われており、前画像の上に位置を合わせて、その次のトナー像が転写される。他の画像形成部でも同様の工程が行われることにより、４色のトナー像が中間転写ベルト３１上に一次転写される。

その後、用紙Ｐが二次転写位置Ｔｅに進入し、中間転写ベルト３１に接触すると、用紙Ｐの通過タイミングに合わせて二次転写ローラ３６に高電圧を印加する。これにより、前述したプロセスにより中間転写ベルト３１上に形成された４色のトナー画像が用紙Ｐに転写される。その後、用紙Ｐは搬送ガイド４３によって定着ローラ４１ａ、ｂのニップ部まで案内される。そして、定着ローラ対４１ａ、４１ｂの熱及びニップの圧力によってトナー画像が用紙Ｐに定着される。その後、用紙Ｐは、排紙ローラ４４、縦パスローラ４５ａ，４５ｂ、排紙ローラ４８により搬送されて機外に排出され、排紙トレイ４７に積載される。

次に、用紙Ｐに対して両面に画像を形成する場合の動作を説明する。カセット２１から給紙を行った場合を例に説明すると、カセット２１から送り出された用紙Ｐは、前述した工程を経て、一面目の画像が形成され、定着ローラ対４１ａ，４１ｂにて定着処理が行われる。一面目の画像が定着された後、排紙ローラ４４、縦パスローラ４５ａによって搬送される。用紙Ｐの後端が位置７０を通過して所定距離進んだ後に、逆方向に用紙Ｐの搬送を始める。用紙Ｐが定着ユニット４０に搬送されないように、位置７０には不図示のフラッパが設けられている。１面目の画像形成が行われた用紙Ｐは、両面給紙ガイド７１を通り、給紙ガイド２４に再び搬送され、一面目と同様に二面目の画像が形成され、定着ローラ対４１ａ、４１ｂによって定着処理が行われる。その後、用紙Ｐは、排紙ローラ４４、縦パスローラ４５ａ，４５ｂ、排紙ローラ４８により搬送されて機外に排出され、排紙トレイ４７に積載される。

次に、感光ドラム１１の駆動について、図２を参照しながら詳しく説明する。本実施形態では、感光ドラム１１ａ〜ｄそれぞれに対してＤＣブラシレスモータやステッピングモータ等の主駆動部１００が設けられている。主駆動部１００は主駆動制御部１０６により制御される。また、感光ドラム１１ａ〜ｄそれぞれに、補正駆動部１０３が設けられている。補正駆動部１０３には、進行波モータ（以下ＵＳＭ（超音波モータ））が用いられる。

ＵＳＭは、ステータ（弾性体）に超音波の振動を発生させ、摩擦力でローター（移動体）を駆動するものである。ＵＳＭは、小さな振動の繰り返しで動かすため、低速でかつ大きな力で駆動することが可能である。また、ＵＳＭは、ギアで減速する必要がなく、高精度な制御が可能である。

図２に示すように、補正駆動部１０３の出力軸は感光ドラム１１の回転軸と同一軸上に設けられ、補正駆動部１０３はギアやベルト等を介することなく、感光ドラム１１にトルクを直接付与するよう構成されている。補正駆動部１０３は補正駆動制御部１０５により制御される。

主駆動部１００の駆動力は、駆動伝達部（動力伝達部材）であるギア１０１及びトルクリミッタ１０２を介して感光ドラム１１に伝達される。これにより、感光ドラム１１が回転する。トルクリミッタ１０２は、ギア１０１を介した主駆動部１００からのトルクがトルクリミット（制限トルク）を超えるときには、それ以上のトルクが感光ドラム１１に伝達されないように作用する。すなわち、トルクリミッタ１０２（トルク制限部）は、トルクリミットを超えると滑ることにより、感光ドラム１１に伝達するトルクを制限する。トルクリミッタ１０２には、後述するような予め決められたトルクリミットを有するトルクリミッタを採用する。

ここで、感光ドラム１１を一定の角速度で回転駆動するために必要なトルクは周期的に変化する。前述したように、感光ドラム１１の周囲にクリーニング装置１５、一次帯電器１２、現像装置１４、中間転写ベルト３１が設けられている。クリーニング装置１５、一次帯電器１２、現像装置１４、中間転写ベルト３１は、感光ドラム１１の回転負荷の変動をもたらす。すなわち、感光ドラム１１に当接しているクリーニング装置１５のクリーニングブレードの摩擦力は、感光ドラム１１の表面性のムラや感光ドラム１１の偏心によって周期的に変化する。また、感光ドラム１１に当接している中間転写ベルト３１にはクリーニングブレード５１が当接しており、クリーニングブレード５１による摩擦力の変化が中間転写ベルト３１を介して感光ドラム１１の回転負荷に影響をもたらす。また、一次帯電器１２及び現像装置１４と感光ドラム１１との間の電位差の変化は、感光ドラム１１の回転負荷に影響をもたらす。このように、感光ドラム１１を回転駆動するために必要なトルクＴｒｅｑは、例えば図４（ａ）に示すように周期的に変化する。

本実施形態におけるトルクリミッタ１０２には、図４（ａ）に示すように、感光ドラム１１を目標角速度ωｔｇｔでの回転させるのに必要なトルクＴｒｅｑよりも小さいトルクリミットＴｌｍｔを有するトルクリミッタを採用する。従って、感光ドラム１１を目標角速度ωｔｇｔで回転させようとするとき、主駆動部１００はトルクＴｌｍｔを感光ドラム１１に供給し、不足しているトルクを補正駆動部１０３が補う。これによって、感光ドラム１１の周期的な負荷変動に対応する。

主駆動部１００の出力軸は、主駆動制御部１０６によって予め設定された角速度になるように制御される。主駆動部１００がステッピングモータの場合には、既知のオープンループ制御により主駆動部１００の角速度が制御される。また、主駆動部１００がＤＣブラシレスモータの場合には、出力軸の角速度に応じたタイミングで発生するパルスに基づいて主駆動部１００の角速度が制御される。

但し、主駆動部１００が一定の角速度で回転するように制御されたとしても、駆動伝達部１０１及び感光ドラム１１は、駆動伝達部１０１の伝達軸の偏心などの影響によって、一定の角速度では回転しない。すなわち、図４（ｂ）に示すように、駆動伝達部１０１の伝達軸の角速度ω１には変動（ムラ）が発生する。

しかしながら、目標角速度で回転させるのに必要なトルクＴｒｅｑよりも小さいトルクＴｌｍｔがトルクリミッタ１０２を介して感光ドラム１１に伝達されるので、トルクリミッタ１０２が滑っている。従って、感光ドラム１１の角速度は、補正駆動部１０３の角速度制御に支配され、補正駆動制御部１０５により一定の目標角速度ωｔｇｔに制御される。ここで、補正駆動部１０３の付与するトルクは、主駆動部１００の付与するトルクよりも小さい。また、補正駆動部１０３の応答性は、主駆動部１００の応答性よりも高い。このように、補正駆動部１０３は、主駆動部１００よりも駆動トルクの点では劣るが、主駆動部１００よりも応答性が優れているため、感光ドラム１１の角速度を一定に制御する補正駆動源として適している。

ここで、主駆動部１００がトルクリミッタ１０２に駆動力を入力する角速度ω１が、感光ドラム１１の目標角速度以上となるように、主駆動制御部１０６は主駆動部１００の出力軸の角速度を制御する。これは、駆動伝達部１０１の角速度ω１が感光ドラム１１の目標角速度よりも小さい状態で、補正駆動部１０３が角速度ω２を０から目標角速度まで増速すると、増速の途中でω２＝ω１となる。この状態から角速度ω２を角速度ω１よりも大きくするには、補正駆動部１０３がトルクリミッタ１０２の制限トルクよりも大きいトルクを付与しなければならない。しかし、感光ドラム１１を直接駆動する補正駆動部１０３のトルクがトルクリミッタ１０２の制限トルクよりも小さい場合、補正駆動部１０３は角速度ω２を角速度ω１よりも大きい目標角速度まで増速することができない。このように、角速度ω１が感光ドラム１１の目標角速度以上となるように、主駆動制御部１０６は主駆動部１００を制御する。感光ドラム１１の周速が制御される場合には、トルクリミッタ１０２に入力される角速度ω１が感光ドラム１１の目標周速度に対応する角速度ω２以上となるように制御される。この場合、補正駆動制御部１０５はエンコーダにより検知された感光ドラム１１の周速に基づいて感光ドラム１１の角速度を制御する。

補正駆動制御部１０５は、角速度検知部であるエンコーダ１０４が検知した感光ドラム１１の角速度に基づいて、感光ドラム１１が目標角速度で回転するように、補正駆動部１０３の角速度を制御する。補正駆動制御部１０５は、感光ドラム１１の速度が速いときは、補正駆動部１０３を減速し、感光ドラム１１が遅ければ、補正駆動部１０３を加速するよう制御する。補正駆動制御部１０５は、例えばＰＩＤ制御（比例積分微分制御）により制御を行う。ここで、感光ドラム１１の角速度を検知する代わりに、感光ドラム１１の周速を検知して、この周速が目標速度となるように、補正駆動部１０３の角速度が制御されてもよい。

図３は、補正駆動制御部１０５の詳細を示す図である。エンコーダ１０４は感光ドラム１１の角速度を検知し、検知した角速度を示す角速度信号ωｉｎを出力する。メモリ２０２には感光ドラム１１の目標角速度ωｔｇｔが保持されている。目標速度ωｔｇｔと角速度ωｉｎとの差分ｅは、ＰＩＤ演算器２０１に入力される。ＰＩＤ演算器２０１は、入力された差分ｅに基づいてＰＩＤ制御値ＳＰｏｕｔを演算し、ＰＩＤ制御値ＳＰｏｕｔを補正駆動部１０３に供給する。このように、感光ドラム１１の角速度に応じた補正駆動部１０３のフィードバック制御が行われる。ここで、ＫＰ，ＴＩ，ＴＤはそれぞれ比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインである。

図４（ａ）は、トルクリミッタ１０２のトルクリミットＴｌｍｔと、感光ドラム１１を目標角速度ωｔｇｔで回転させるのに必要なトルクＴｒｅｑとの関係を示すグラフである。図４（ｂ）は、駆動伝達部の伝達軸の角速度ω１と感光ドラム１１の角速度ω２との関係を示すグラフである。本実施形態の作用の理解を容易にするため、時刻０よりも前は、補正駆動部１０３がない状態を示すグラフとしてあり、時刻０以降は、補正駆動部１０３を作動させて、感光ドラム１１を目標角速度で回転させようとした状態を示すグラフとしてある。

上記実施形態では、補正駆動部１０３としてＵＳＭを用いたが、代わりにステッピングモータやＤＣブラシレスモータを用いて、ギアやプーリーを介して感光ドラム１１を駆動することも可能である。但し、応答性や精度などの点では、ギアやプーリーを介することなくＵＳＭにより感光ドラム１１を直接駆動するのが好ましい。

上記実施形態では、感光ドラム１１の角速度を検知して補正駆動制御を行ったが、感光ドラム１１の回転角変位または角加速度を検知して補正駆動制御を行うようにしてもよい。

以上のような構成によって、主駆動部１００はトルクリミッタ１０２を介して感光ドラム１１にトルクを供給し、補正駆動部１０３は不足しているトルクを補い、かつ、感光ドラム１１を目標角速度で回転させるよう制御することが可能となる。

（第２実施形態）
上述した第１実施形態では、トルクリミッタ１０２に、必要トルクＴｒｅｑよりも小さいトルクリミットＴｌｍｔを有するものを採用したが、これに限られるものではない。すなわち、必要トルクＴｒｅｑよりも大きいトルクリミットＴｌｍｔを有するトルクリミッタや、必要トルクＴｒｅｑの変動幅に含まれるトルクリミットＴｌｍｔを有するトルクリミッタを採用してもよい。

第２実施形態として、トルクリミッタ１０２に、必要トルクＴｒｅｑよりも大きいトルクリミットＴｌｍｔを有するトルクリミッタを採用した場合について説明する。基本的な構成については、図１〜３を用いて説明したとおりである。第１実施形態と異なる点は、補正駆動部１０３が制動を加える、すなわち負のトルクを付与する点である。

図５（ａ）は、トルクリミッタ１０２のトルクリミットＴｌｍｔと、感光ドラム１１を目標角速度ωｔｇｔで回転させるのに必要なトルクＴｒｅｑの関係を示すグラフである。図５（ａ）は、トルクリミットＴｌｍｔと、主駆動部１００の影響を抑えて目標角速度ωｔｇｔで回転させるのに必要なトルクＴｒｅｑ１の関係も示す。図５（ｂ）は、駆動伝達部の伝達軸の角速度ω１と感光ドラム１１の角速度ω２との関係を示すグラフである。本実施形態の作用の理解を容易にするため、時刻０よりも前は、補正駆動部１０３がない状態を示すグラフとしてあり、時刻０以降は、補正駆動部１０３を作動させて、感光ドラム１１を目標角速度で回転させようとした状態を示すグラフとしてある。

トルクリミッタ１０２のトルクリミットＴｌｍｔがトルクＴｒｅｑよりも大きいため、補正駆動部１０３がない状態では、感光ドラム１１は主駆動部１００からのトルクにより角速度ω１で駆動される。第１実施形態と同様に、角速度ω１が感光ドラム１１の目標角速度以上となるように、主駆動部１００は主駆動制御部１０６により制御される。感光ドラム１１を目標角速度ωｔｇｔで回転させるために、補正駆動部１０３が負のトルクを付与する。補正駆動部１０３が負のトルク（制動力）を付与することにより、目標角速度ωｔｇｔを維持するのに必要なトルクＴｒｅｑ１を得る。このとき、トルクＴｒｅｑ１はトルクリミットＴｌｍｔを上回り、トルクリミッタ１０２が滑っている状態となり、感光ドラム１１の角速度は補正駆動部１０３に支配される。補正駆動部１０３は、トルクリミッタ１０２を滑る状態にするのに必要な負のトルク、及び、主駆動部１００からの駆動による角速度ω１を目標角速度ωｔｇｔにまで抑えるのに必要な負のトルクを付与する。従って、感光ドラム１１の角速度は、補正駆動制御部１０５により一定の目標角速度ωｔｇｔに制御される。

本実施形態では、補正駆動部１０３としてＵＳＭを用い、感光ドラム１１の角速度の検知結果に応じて目標角速度ωｔｇｔに制御することにより負のトルクを付与している。なお、本実施形態の場合は、補正駆動部１０３は負のトルクを付与すればよいので、制動トルクを制御できるパウダーブレーキやヒステリシスブレーキ等の他の機構を用いてもよい。

なお、必要トルクＴｒｅｑの変動幅に含まれるトルクリミットＴｌｍｔを有するトルクリミッタを採用する場合には、補正駆動部１０３は正のトルク及び負のトルクを付与する必要がある。この場合は、制動機能のみ有する機構ではなく、正のトルクを付与できるモータ、例えばＵＳＭやステッピングモータなどを用いる必要がある。

（第３実施形態）
第１実施形態では、主駆動部１００を所定の角速度で回転させたが、駆動伝達部の伝達軸の角速度ω１をフィードバックして主駆動部１００を制御するようにしてもよい。本実施形態の構成は、図６に示す構成以外は第１実施形態と同じである。

図６に示すように、ギア１０１の伝達軸の角速度ω１を検知するエンコーダ１１０（第２の検知部）をトルクリミッタ１０２の駆動伝達部１０１側に設けている。主駆動制御部１０６（第２の制御部）は、エンコーダ１１０の検知結果に基づき、角速度ω１が一定になるように、主駆動部１００を制御する。第１実施形態と同様に、角速度ω１が感光ドラム１１の目標角速度以上となるように、主駆動部１００は主駆動制御部１０６により制御される。これにより、ギア１０１の伝達軸の角速度ω１、感光ドラム１１の角速度ω２の速度差を最小限に抑えることが可能になる。主駆動部１００は過度の駆動を行うことがないので、省電力化を図ることができる。

主駆動制御部１０６は、補正駆動制御部１０５と同じようなフィードバック制御を行う。主駆動制御部１０６のターゲット角速度は目標角速度ωｔｇｔに所定割合（例えば２％）上乗せした値にしておく。

（第４実施形態）
第１〜第３実施形態では、主駆動部１００はそれぞれの感光ドラム１１ａ〜１１ｄに設けたが、単一の主駆動部１００で複数の感光ドラム１１（例えば、１１ａ及び１１ｂ）を駆動するようにしてもよい。

本実施形態では、図７のように、主駆動部１００は、２つの感光ドラム１１ａ、１１ｂをプーリー３０１ａ、３０１ｂを介して駆動する。感光ドラム１１ａ、１１ｂにはそれぞれ、トルクリミッタ１０２ａ、１０２ｂ、補正駆動部１０３ａ、１０３ｂ、エンコーダ１０４ａ、１０４ｂ、補正駆動制御部１０５ａ、１０５ｂを有し、感光ドラム毎に独立した角速度制御を行う。

（第５実施形態）
第４実施形態の構成に、第３実施形態のような構成を設けた構成としてもよい。すなわち、図８に示すように、駆動伝達部１０１ａ、１０１ｂにエンコーダ１１０ａ、１１０ｂが設けられている。エンコーダ１１０ａ、１１０ｂの出力に基づいて、主駆動部１００の角速度がターゲット角速度を下回らないよう制御される。

図９（ａ）は本実施形態による制御が行われていない状態を示す。本実施形態では、図９（ｂ）に示すように、主駆動部１００の角速度ωＭを、複数のエンコーダ１１０ａ、１１０ｂが検知した角速度の遅い方にあわせて変化させる。これにより、全ての独立した駆動伝達部１０１ａ、１０１ｂで目標角速度を下回らないように制御される。従って、駆動伝達部１０１ａ、１０１ｂと感光ドラム１１ａ、１１ｂとの角速度差を必要最小限とすることができる。

また、トルクリミッタ１０２ａ、１０２ｂは、感光ドラム１１ａ、１１ｂと主駆動部１００との間であればどこに設けてもよい。

以上の説明では、感光ドラムの駆動における実施形態を説明したが、本発明は感光ドラムの駆動に限られるものではなく、他の回転体の駆動制御を行う回転体駆動装置にも適用可能である。

１１ 感光ドラム
１００ 主駆動部
１０１ ギア
１０２ トルクリミッタ
１０３ 補正駆動部
１０４ エンコーダ
１０５ 補正駆動制御部

Claims (13)

1. 回転体に伝達部材を介して駆動トルクを付与する駆動手段と、
   前記伝達部材に設けられ、前記駆動手段から前記回転体に伝達される駆動トルクを制限するトルク制限手段と、
   前記回転体の角速度を補正するためのトルクを付与する補正手段と、
   前記回転体の角速度または周速を検知する第１の検知手段と、
   前記第１の検知手段の検知結果に基づいて前記補正手段が付与するトルクを制御する第１の制御手段と、前記トルク制限手段に対して前記駆動手段側の伝達部材の角速度を検知する第２の検知手段と、
   前記第２の検知手段の検知結果に基づいて前記駆動手段の角速度を制御する第２の制御手段と、
   を有することを特徴とする回転体駆動装置。
2. 前記トルク制限手段の制限トルクは、前記回転体を回転駆動するのに必要な必要トルクよりも小さく、前記補正手段は、前記回転体を目標角速度で回転させるために不足しているトルクを補うことを特徴とする請求項１記載の回転体駆動装置。
3. 前記トルク制限手段の制限トルクは、前記回転体を回転駆動するのに必要な必要トルクよりも大きく、前記補正手段は、前記回転体を目標角速度で回転させるために負のトルクを付与することを特徴とする請求項１記載の回転体駆動装置。
4. 前記駆動手段が前記トルク制限手段に入力する角速度は、前記回転体の目標角速度以上となるよう前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項１記載の回転体駆動装置。
5. 前記補正手段の応答性が前記駆動手段の応答性よりも高いことを特徴とする請求項１記載の回転体駆動装置。
6. 前記補正手段の付与するトルクが前記駆動手段の付与するトルクよりも小さいことを特徴とする請求項１記載の回転体駆動装置。
7. 前記駆動手段及び前記補正手段はモータであることを特徴とする請求項１記載の回転体駆動装置。
8. 前記補正手段の前記モータの出力軸と前記回転体の回転軸が同一軸上に設けられ、前記補正手段が前記回転体にトルクを直接付与することを特徴とする請求項７記載の回転体駆動装置。
9. 前記回転体は、用紙に画像を形成するために画像を担持する像担持体であることを特徴とする請求項１記載の回転体駆動装置。
10. 前記補正手段は、進行波モータであることを特徴とする請求項１記載の回転体駆動装置。
11. 複数の回転体に伝達部材を介して駆動トルクを付与する駆動手段と、
    前記伝達部材に設けられ、前記駆動手段から前記回転体に伝達される駆動トルクを制限するトルク制限手段と、
    前記複数の回転体のそれぞれに設けられ、前記回転体の角速度を補正するためのトルクを付与する補正手段と、前記複数の回転体のそれぞれに設けられ、回転体の角速度または周速を検知する第１の検知手段と、
    前記第１の検知手段の検知結果に基づいて前記補正手段が付与するトルクを制御する第１の制御手段と、前記トルク制限手段に対して前記駆動手段側の伝達部材の角速度を検知する第２の検知手段と、
    前記第２の検知手段の検知結果に基づいて前記駆動手段の角速度を制御する第２の制御手段と、
    を有することを特徴とする回転体駆動装置。
12. 回転体に伝達部材を介して駆動トルクを付与する駆動手段と、
    前記伝達部材に設けられ、前記駆動手段から前記回転体に伝達される駆動トルクを制限するトルク制限手段と、
    前記回転体の角速度を補正するためのトルクを付与する補正手段と、を有し、
    前記駆動手段が前記トルク制限手段に入力する角速度は前記回転体の目標角速度よりも大きく、
    前記補正手段は前記回転体を目標角速度で回転させることを特徴とする回転体駆動装置。
13. 回転体に伝達部材を介して駆動トルクを付与する駆動手段と、
    前記伝達部材に設けられ、前記駆動手段から前記回転体に伝達される駆動トルクを制限するトルク制限手段と、
    前記回転体の周速度を補正するためのトルクを付与する補正手段と、を有し、
    前記駆動手段が前記トルク制限手段に入力する角速度は前記回転体の目標周速度に対応する角速度よりも大きく、
    前記補正手段は前記回転体を目標周速度で回転させることを特徴とする回転体駆動装置。