JP2021012236A - 駆動装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動源の軸の触れやギアの偏心による影響を低下させ、被回転体の回転速度ムラをより少なくする。【解決手段】駆動源と、被回転体と、前記駆動源の回転軸に固定された駆動ギアと、前記駆動ギアの回転運動を前記被回転体に伝達する少なくとも一つのギアと、前記ギアと噛合する被回転検知ギアと、を有する駆動装置において、前記被回転検知ギアの回転を検知する検知手段と、前記検知手段からの情報をもとに前記被回転検知ギアの角速度と回転位相を検出し、前記被回転検知ギアの回転周期が前記駆動ギアの回転周期の非整数倍となるように前記駆動源の回転速度を制御する制御手段と、をさらに有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、駆動装置及び前記駆動装置を搭載した画像形成装置に関する。

従来より電子写真方式を用いた複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、次のように画像形成を行う。まず、像担持体である感光体を帯電器によって帯電し、この帯電された感光体に画像情報に応じた光照射を行って潜像を形成する。そして、感光体に形成された潜像を現像器によって現像して得たトナー像を記録材に転写する。そして、転写された画像を加熱加圧することで記録材に定着して画像を形成する。このような画像形成装置では、像担持体である感光体の回転速度ムラが、画像ムラ等の画質不良を生じさせる。したがって、画質を向上させるためには、感光体の回転速度ムラを極力抑えることが必要となる。

このような感光体は、一般的に、駆動源であるモータの駆動力がギア列を介して伝達されることにより駆動される。このため、上述のような回転速度ムラの発生の主な原因としては、このようなギア列を構成する各ギアの偏心や組み付けの際の面倒れが原因となっている。このような回転速度ムラを抑制するために、感光体の回転速度を以下のように制御することが知られている。

特許文献１では、駆動源の回転軸に設けたロータリエンコーダにより検出された駆動源の回転速度である速度パルス列と基準パルス列との周波数差を検出する。制御対象の可動部に設けた位相センサにより検出された制御対象の可動部の位相パルスと基準パルスとの位相差を検出する。そして、検出した周波数差と位相差とに基づいて前記駆動源の回転速度を増減して制御対象に伝達することで、制御対象の回転ムラを低減している。

また特許文献２では、被回転体である感光体の回転軸に固定された被回転体ギアである感光体ギアに噛合されて回転するアイドラギアを有し、アイドラギアは１対のギアからなる。そして、この１対のアイドラギアの間に互いに反対の回転方向に付勢する付勢手段を設けることで、これら１対のアイドラギアのバックラッシをなくしている。更にアイドラギアには１個のフラグを固定し、このフラグの通過を検知部により検知することで、アイドラギアを介して感光体の回転速度ムラを検知し、この感光体の回転速度ムラを低減する制御を行っている。

特開平１１−１４６６７６号公報 特開２０１１−２７９３３号公報

特許文献１に記載された構造のように、駆動源の軸上で回転速度を検知し、駆動源の回転速度の制御を行う際に、駆動源の軸に駆動ギアを設けて駆動を伝達する場合、駆動源の軸の振れや駆動ギアの偏心によって生じる回転速度ムラが回転周期で生じる。しかし、この回転速度ムラを特許文献１の構成では検出することはできない。そのため、駆動源の回転速度を増減する制御を行っても、制御対象としての感光体において、駆動源の軸の振れや駆動ギアの偏心の影響により回転速度ムラが発生してしまう。

また特許文献２に記載された構造のように、感光体ギアに噛合されて回転するアイドラギアの回転速度を検知し、感光体の回転速度ムラを低減する制御を行う場合、検知対象のアイドラギアの偏心によって生じる回転速度ムラが回転周期で生じる。しかし、この回転速度ムラを特許文献２の構成では検知することはできない。そのため、検知対象のアイドラギアの偏心の影響により生じた回転速度ムラが感光体に伝達されてしまう。

そこで本発明の目的は、駆動源の軸の触れやギアの偏心による影響を低下させ、被回転体の回転速度ムラをより少なくすることである。

上記目的を達成するため、本発明は、駆動源と、被回転体と、前記駆動源の回転軸に固定された駆動ギアと、前記駆動ギアの回転運動を前記被回転体に伝達する少なくとも一つのギアと、前記ギアと噛合する被回転検知ギアと、を有する駆動装置において、前記被回転検知ギアの回転を検知する検知手段と、前記検知手段からの情報をもとに前記被回転検知ギアの角速度と回転位相を検出し、前記被回転検知ギアの回転周期が前記駆動ギアの回転周期の非整数倍となるように前記駆動源の回転速度を制御する制御手段と、をさらに有することを特徴とする。

本発明によれば、駆動源の軸の触れやギアの偏心による影響を低下させ、被回転体の回転速度ムラをより少なくすることができる。

第１実施形態における駆動装置の構成を示した図 （ａ）（ｂ）は画像形成装置の概略断面図 第２実施形態における駆動装置の構成を示した図 （ａ）（ｂ）（ｃ）は第２実施形態において位相が半周ずれた際の検知手段での検知結果を示した図 （ａ）（ｂ）（ｃ）は第２実施形態において位相を合わせた際の検知手段での検知結果を示した図 第２実施形態においてコードホイールと被回転検知ギアを一体で成形したことを示した図 （ａ）（ｂ）は第２実施形態においてコードホイールと被回転検知ギアを別体で成形したときのそれぞれの形状例を示した図 第２実施形態においてコードホイールと被回転検知ギアを別体で成形した後組み合わせた状態を示した図

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明の範囲をそれらのみに限定するものではない。

〔第１実施形態〕
図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る駆動装置４及び駆動装置４を搭載した画像形成装置１について説明する。まず画像形成装置１について説明し、次に駆動装置４について説明する。

（画像形成装置）
図２（ａ）及び図２（ｂ）を用いて、画像形成装置１の全体構成の概要について説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の状態から排出トレイ５１を開き、プロセスカートリッジ６０が装置本体２に対して着脱可能な状態を示す断面図である。なお、ここでは、画像形成装置１の一例として、レーザービームプリンタを例示している。

図２（ａ）及び図２（ｂ）において、画像形成装置１の装置本体２には、電子写真方式により画像形成を行う画像形成部３と、後述する駆動装置４（図１参照）と、シートＳを画像形成部３に給送するためのシート給送装置１０が設けられている。ここで、この画像形成部３はトナー像を形成する感光ドラム６１、感光ドラム６１に形成されたトナー像をシートＳに転写する転写ローラ３１、感光ドラム６１の表面を一様に帯電する帯電ローラ６２、現像器６３などを備えている。

なお、像担持体である感光ドラム６１、像担持体に作用するプロセス手段としての帯電ローラ６２、現像器６３は、プロセスカートリッジ６０として一体に構成されており、図２（ｂ）の矢印Ａ方向において装置本体２から着脱可能に構成されている。

次に、このように構成された画像形成装置１の画像形成動作について説明する。矢印方向（ここでは時計回り方向）に回転される感光ドラム６１の表面は、予め帯電ローラ６２により一様に帯電される。予め帯電された感光ドラム６１の表面には、不図示のホストコンピュータからの画像信号に基づき、装置本体２に設けられたレーザースキャナ７０からレーザ光が照射される。これにより、感光ドラム６１の表面に静電潜像が形成される。感光ドラム６１の表面に形成静電潜像は現像器６３のトナーにより現像されて、感光ドラム６１上にトナー像が形成される。

一方、給送ローラ１１はシートＳの給送時のみ時計回り方向に回転するように制御されており、圧接したシートＳを摩擦力によって給送する。なお、中板１３上のシートＳが複数枚同時に送り出されると、分離手段１４の作用により最上位のシートＳのみ分離され、下流へと搬送される。

次に、このように分離手段１４によって分離された最上位のシートＳは、レジストユニット２０に送られて斜行補正される。この後、シートＳは、レジストユニット２０により感光ドラム６１と転写ローラ３１とにより構成される転写部３０に搬送される。転写部３０において、既述したように感光ドラム６１上に形成されたトナー像が転写ローラ３１によって電気的に引きつけられてシートＳに転写される。なお、トナー像が転写されたシートＳは、この後、転写部３０により加熱ユニット４１と加圧ローラ４２からなる定着ユニット４０へ搬送され、この定着ユニット４０において加熱及び加圧されることによりトナー像が定着される。さらにこの後、排出ローラ対５０によって装置本体２上面の排出トレイ５１上へと順次排出される。なお、排出トレイ５１には、排出延長トレイ５２が引き出し収納可能に設けられている。

（駆動装置）
以下、図１を用いて本発明の第１実施形態に係る駆動装置４について説明する。上述の感光ドラム６１は駆動装置４によって駆動される。以下の説明では、被回転体の一例として感光ドラム６１を例示して説明するが、駆動装置４によって駆動される被回転体はこれに限定されるものではない。駆動装置によって駆動される被回転体は、例えば、定着ユニット４０のローラあるいは無端ベルトを張架するローラやレジストユニット２０のローラなどであってもよい。

駆動装置４は、駆動源であるモータ２１と、駆動ギア２２と、感光ドラム６１を駆動する感光体ギア２３と、感光体ギア２３及び駆動ギア２２と噛合する第一アイドラギア２５と、第一アイドラギア２５と噛合する被回転検知ギア２４と、検知手段２７と、制御手段２９とを備える。感光ドラム６１はモータ２１から、駆動ギア２２、第一アイドラギア２５、感光体ギア２３を介して駆動力を伝達されて回転される。

駆動ギア２２はモータ２１の持つ軸２１ａに固定される。モータ２１の軸２１ａに対する駆動ギア２２の固定方法は圧入等の方法が考えられる。感光体ギア２３は感光ドラム６１の同軸上に存在し、感光ドラム６１に対して駆動を伝える。

第一アイドラギア２５は、駆動ギア２２及び感光体ギア２３と噛合している。第一アイドラギア２５は、感光体ギア２３を介して駆動ギア２２の回転運動を被回転体である感光ドラム６１に伝達する。なお、ここでは、駆動ギア２２の回転運動を被回転体である感光ドラム６１に伝達する駆動伝達手段として、一つのギア（第一アイドラギア２５）を例示したが、これに限定されるものではない。例えば前記駆動伝達手段は、複数のギアからなるギア列であっても良いし、あるいはギアだけでなくベルトやプーリなどの駆動伝達部材を含めた構成であってもよい。被回転検知ギア２４は、これらのうちの一つのギアと噛合する。

被回転検知ギア２４は、第一アイドラギア２５と噛合している。なお、ここでは、被回転検知ギア２４が、感光体ギア２３を介して駆動ギア２２の回転運動を被回転体である感光ドラム６１に伝達する第一アイドラギア２５に噛合した構成を例示しているが、これに限定されるものではない。被回転検知ギア２４は、駆動ギア２２の回転運動を被回転体である感光ドラム６１に伝達する少なくとも一つのギアと噛合していればよい。また被回転検知ギア２４の回転速度を安定させるために、負荷トルクを与える構成を備えている。負荷を与える手段は、ばね等の摩擦力によるものや、トルクリミッター等の手段が挙げられる。

また検知手段２７は被回転検知ギア２４の回転を検知するものであり、フラグの通過を検知する。フラグは被回転検知ギア２４に固定されているものである。ここではフラグとして、コードホイール７１を例示して説明する。なお、フラグはコードホイール７１に限定されるものではない。被回転検知ギア２４とコードホイール７１は一体に形成してもよい。検知手段２７は例えばフォトインタラプタのように発光素子と受光素子を有している。検知手段２７は、発光素子と受光素子の間にコードホイール７１が位置し、コードホイール７１のスリット７１ａを介して、発光素子から発せられた光を受光素子で検知できるように配置される。検知手段２７は、コードホイール７１に遮断されて受光素子が光を検知せず、もしくはコードホイール７１のスリット７１ａを透過した光を受光素子が検知することで、被回転検知ギア２４の回転を検知している。

なお、本実施形態では、コードホイール７１のスリット７１ａの間隔を、全周のうち少なくとも１か所変化させている。これは、後述する制御において、計算を開始し始める位相を検知手段２７によって検知するためである。図１に示すように、コードホイール７１の多数のスリット７１ａのうち、１つのスリットを埋める。これにより、コードホイール７１の１周のうち、埋めたスリットが介在する１か所のスリットの間隔が、それ以外のスリットの間隔に比べて２倍になり、それで計算を開始し始める位相の検知を行う。制御の精度を上げるためには、スリットの数が多い方が良いため、変化させるスリットの間隔はできるだけ小さい方が良い。ただし、誤検知を防ぐために、回転速度が変動するレンジよりも大きい必要がある。

検知手段２７により検知した情報は制御手段２９に送られる。制御手段２９は、検知手段２７からの情報をもとに、被回転検知ギア２４の回転位相（後述するスリット間隔θ_n）と角速度（後述する角速度ω₂₄）を検出し、モータ２１の回転速度を目標速度になるようにフィードバック制御する。

つぎに本実施形態の制御方式について説明する。本実施形態では、検知手段２７で得られる情報において、被回転検知ギア２４の影響とコードホイール７１のスリット７１ａの誤差影響をできるだけ小さくすることが目的である。そのため、制御手段２９は、検知手段２７からの情報に基づく値（後述のｆＴ_n・i）と予め測定し得られた値（後述のｆＴ_n・ave）との差分（後述のｆＴ_n・i'）を求める。そして、求めた値（ｆＴ_n・i'）を用いてモータ２１を制御することで、被回転検知ギア２４の影響とコードホイール７１のスリット７１ａの誤差影響をキャンセルする。以下ではどのようにキャンセルするかを、駆動ギア２２の角速度［°／ｓ］、被回転検知ギア２４の角速度［°／ｓ］、コードホイール７１のスリット７１ａの間隔［°］に注目して説明する。

駆動ギア２２の角速度ω₂₂［°／ｓ］は以下の数式１で表すことができる。

このときｆω₂₂［°／ｓ］は駆動ギア２２の角速度変動の振幅、ω_22nominal［°／ｓ］は駆動ギア２２の角速度の理想値、ｔ［ｓ］は経過時間である。ｆω₂₂ sin(ω_22nominal t) ［°／ｓ］は、駆動ギア２２の角速度の変動成分をｓｉｎ成分で表したものである。この数式１はモータの軸の振れや駆動ギアの偏心によって、駆動ギア２２の速度変動が回転周期で発生していることを示している。このように駆動ギア２２の変動成分をｓｉｎ成分で数式化できるのは、回転ムラの主原因は回転周期であり、それを模式化しているためである。

また被回転検知ギア２４の角速度［°／ｓ］は以下の数式２で表すことができる。

このときｆω₂₄［°／ｓ］は被回転検知ギア２４の角速度変動の振幅、ω_24nominal［°／ｓ］は被回転検知ギア２４の角速度の理想値、α［°］は駆動ギア２２と被回転検知ギア２４の角速度変動の位相差である。ｆω₂₄sin(ω_24nominal t+α)は、被回転検知ギア２４の角速度の変動成分をｓｉｎ成分で表したものである。この数式２は被回転検知ギア２４の偏心によって、被回転検知ギア２４の速度変動が回転周期で発生していることを示している。

また検知手段２７によって検知されるコードホイール７１のｎ番目までの間隔（以下、スリット間隔という）θ_n［°］は以下の数式３で表すことができる。

このときｆθ_n［°］はスリット間隔の理想値との誤差、θ_nominal［°］はｎ番目までのスリット間隔の理想値である。

そのため、コードホイール７１の１周目にＮ_tコあるスリットのうちｎ番目のスリットが検知手段２７を通過するのにかかる経過時間Ｔ_n・1［ｓ］は以下の数式４であり、理想のスリット経過時間（θ_nominal／ω_24nominal）に対する誤差時間ｆＴ_n・1［ｓ］は以下の数式５である。

このときｆθ_n［°］はθ_nominal［°］に比べて極めて小さいために（θ_nominal＋ｆθ_n）≒θ_nominalと近似している。またコードホイール７１のｉ＋１周目にｎ番目のスリットが検知手段２７を通過するのにかかる通過時間Ｔ_n・i［ｓ］は以下の数式６で表される。

通常のフィードバック制御では、計測した誤差時間ｆＴ_n・i［ｓ］（数式７）に応じてモータ２１に与える電圧を制御し、モータ２１の回転速度を目標速度（理想の回転速度）に近づける。そのために、ｆＴ_n・i［ｓ］にコードホイール７１のスリット間隔の理想値との誤差成分であるｆθ_n［°］と被回転検知ギア２４の角速度の変動成分であるｆω₂₄［°／ｓ］が入っていると、フィードバック制御によってモータ２１の角速度にも影響を与えてしまい、感光ドラム６１の回転変動にも悪影響を与えてしまう。

そこで本実施形態においては、まず各スリットにおいて、モータが所定量の回転数で回転した時（駆動ギアの歯数Ｚ₂₂の整数倍）の各スリット経過時間の平均Ｔ_n・ave［ｓ］を測定する。ここで、スリット通過時間とは、コードホイールの各スリットが検知手段を通過するまでの通過時間である。ここで、コードホイールの各スリットまでの通過時間の計測開始は、検知手段の受光素子が通常の２倍、光を検知しなかった時間後からである。モータの所定量の回転数分、コードホイールの各スリットまでのスリット通過時間を測定し、各スリットごとに平均Ｔ_n・ave［ｓ］を算出する。その後、理想のスリット経過時間との差分ｆＴ_n・ave［ｓ］を算出する。今回は簡単のため、駆動ギア２２の歯数と同じ回転数で回転させたときの場合について説明する（数式８）。

このとき駆動ギア２２と被回転検知ギア２４との間に段ギアがなく、同じ噛合い周波数のため、駆動ギア２２の角速度ω_22nominal［°／ｓ］は以下の数式９で表すことができる。

このときＺ₂₄は被回転検知ギア２４の歯数、Ｚ₂₂は駆動ギア２２の歯数である。

そのため、ｆＴ_n・ave［ｓ］は以下の数式１０で表される。

駆動ギア２２の成分は、三角関数の公式より以下の数式１１で表される。

ただし、以下の数式１２によって、以下の数式１３において、ｆＴ_n・ave［ｓ］から駆動ギア２２の成分を除去することができた。

本実施形態ではｆＴ_n・ave［ｓ］を事前に測定しておき、コントローラである制御手段２９に予め入力しておく。そして実際の使用時では、各スリットの通過時間の理想値との差分ｆＴ_n・i［ｓ］からｆＴ_n・ave［ｓ］を差し引いた値ｆＴ_n・i'［ｓ］に対してフィードバック制御を行う。ｆＴ_n・i'［ｓ］は以下の数式１４で表される。

そのため、モータ２１の制御に対して、検知手段２７によって検知されるコードホイール７１のスリット間隔の理想値との誤差成分であるｆθ_n［°］と被回転検知ギア２４の角速度の変動成分であるｆω₂₄［°／ｓ］は影響を与えずに、行うことができる。

なお、数式１２のｓｉｎ（（Ｚ₂₄／Ｚ₂₂）π）≠０を満たさなければ、数式１１は成り立たない。そのため、数式１３のｆＴ_n・ave［ｓ］に駆動ギア２２の角速度の変動成分が残ってしまい、数式１４のｆＴ_n・i'＝０となってしまい、モータ２１の角速度変動を制御することができない。

数式１２のｓｉｎ（（Ｚ₂₄／Ｚ₂₂）π）≠０を満たすための条件は、（Ｚ₂₄／Ｚ₂₂）が整数ではないことであり、被回転検知ギア２４の歯数が駆動ギア２２の歯数の整数倍ではないことである。

なお、駆動ギア２２と被回転検知ギア２４との間に段ギアがあり、同じ噛合い周波数でない際は数式１１は以下の数式１５に表すようになる。

数式１５が成立する条件は、以下の数式１６が満たされることである。

数式１６のうち、Ｚ₂₂×（ω_22nominal／ω_24nominal）が整数であり、（ω_22nominal／ω_24nominal）が整数でないことが条件である。これは駆動ギア２２の回転周期は駆動ギア２２の被回転検知ギア２４の回転周期の非整数倍であり、Ｚ₂₂×（ω_22nominal／ω_24nominal）が整数であることである。Ｚ₂₂×（ω_22nominal／ω_24nominal）が整数であるためには、駆動ギア２２の歯数Ｚ₂₂と減速比の逆数である（ω_22nominal／ω_24nominal）を調整する必要がある。ただし、制御精度の観点から、被回転検知ギア２４の回転数は早い方が望ましく、モータ２１から段ギア等で減速しない方が好ましい。

上述したように、本実施形態によれば、検知手段からの情報をもとにモータの回転速度を目標速度になるようにフィードバック制御するにあたって、被回転検知ギア２４の回転周期を駆動ギア２２の回転周期の非整数倍とすることで、モータの軸の触れやギアの偏心による影響を低下させ、被回転体である感光ドラムの回転速度ムラをより少なくすることができる。また、低コストにて、感光ドラムにおいて高精度な回転精度を実現することが可能であり、高画質の画像を出力できる。

〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態に係る駆動装置について説明する。本実施形態では、被回転検知ギア２４とフラグとの位相と振幅を調整する。フラグの代表的な構成は、コードホイール等が例に挙げられる。以下では、フラグとして、コードホイールを例示して説明する。その他の構成および作用は第１実施形態と同様であるため、詳しい説明は省略する。

本実施形態ではコードホイール７１のスリット間隔の誤差の回転周期の位相と被回転検知ギア２４の回転周期の累積ピッチ誤差を打ち消せるような構成にする。被回転検知ギア２４の累積ピッチ誤差を打ち消すようにコードホイール７１のスリット間隔を調整する。調整するパラメータとしては、振幅と位相の２つである。振幅に関しては、累積ピッチ誤差の振幅とスリット間隔の誤差量の振幅ができるだけ等しくなるようにする。位相に関しては、被回転検知ギア２４の累積ピッチ誤差とコードホイール７１のスリット間隔の位相差を図３に示す角度αと等しくなるようにする。図３に示す角度αは、被回転検知ギア２４の回転中心と被回転検知ギア２４の前段のギアである第一アイドラギア２５の回転中心とを結ぶ直線と被回転検知ギア２４の回転中心と検知手段２７の読み取り位置を結ぶ直線のなす角である。このように位相を決めることで、被回転検知ギア２４が第一アイドラギア２５との噛合い位置で速度変動が起きた際にも、同時に検知手段２７によって検知されるコードホイール７１のスリット間隔の変動が起きる。そのため、被回転検知ギア２４の偏心成分に起因する回転ムラを抑えることができる。この効果をグラフで表したのが図４、図５である。

図４にコードホイール７１のスリット間隔の誤差の回転周期の位相と被回転検知ギア２４の回転周期の累積ピッチ誤差の位相が逆位相になった際の、コードホイール７１の１スリットが検知手段２７を経過するのに要する経過時間を示した。図４（ａ）は縦軸であるｙ軸がコードホイールのスリット間隔の誤差率［％］を示し、横軸であるｘ軸がスリットの位相［°］を示す。図４（ａ）は検知手段２７による検知位置をｘ軸の０点としたときのコードホイール７１のスリット７１ａの位相ごとのスリット間隔を示している。図４（ｂ）は縦軸であるｙ軸が被回転検知ギアの偏心［ｍｍ］を示し、横軸であるｘ軸が被回転検知ギアの位相［°］を示す。図４（ｂ）は被回転検知ギア２４の前段のギア（第一アイドラギア２５）との噛合い位置をｘ軸の０点としたときの被回転検知ギア２４の位相ごとの偏心を示している。図４（ｃ）は縦軸であるｙ軸がコードホイールの１スリットの経過間隔［ｓ］を示し、横軸であるｘ軸がスリットの位相［°］を示す。図４（ｃ）は検知手段２７においての位相ごとのコードホイール７１の１スリットが経過するのに要する経過時間を示している。このとき、簡単のため、モータ２１等の角速度の影響がないものとしている。検知手段２７において、被回転検知ギア２４とコードホイール７１の影響が表れないようにしたい。しかし、図４（ｂ）に示す被回転検知ギア２４の偏心成分と図４（ａ）に示すコードホイール７１のスリット間隔が逆位相である。そのため、図４（ｃ）に示すようにコードホイール７１のスリット間隔の誤差の回転周期の位相と被回転検知ギア２４の回転周期の累積ピッチ誤差は増幅されて大きく表れている。

図５にコードホイール７１のスリット間隔の誤差の回転周期の位相と被回転検知ギア２４の回転周期の偏心成分の位相が同位相になった際の、コードホイール７１の１スリットが検知手段２７を経過するのに要する経過時間を示した。図５（ａ）は縦軸であるｙ軸がコードホイールのスリット間隔の誤差率［％］を示し、横軸であるｘ軸がスリットの位相［°］を示す。図５（ａ）は検知手段２７による検知位置をｘ軸の０点としたときのコードホイール７１のスリットの位相ごとのスリット間隔を示している。図５（ｂ）は縦軸であるｙ軸が被回転検知ギアの偏心［ｍｍ］を示し、横軸であるｘ軸が被回転検知ギアの位相［°］を示す。図５（ｂ）は被回転検知ギア２４の前段のギア（第一アイドラギア２５）との噛合い位置をｘ軸の０点としたときの被回転検知ギア２４の位相ごとの偏心を示している。図５（ｃ）は縦軸であるｙ軸がコードホイールの１スリットの経過間隔［ｓ］を示し、横軸であるｘ軸がスリットの位相［°］を示す。図５（ｃ）は検知手段２７においての位相ごとのコードホイール７１の１スリットが検知手段２７を経過するのに要する経過時間を示している。このとき、簡単のため、モータ２１等の角速度の影響がないものとしている。検知手段２７において、図５（ｂ）に示す被回転検知ギア２４の偏心成分と図５（ａ）に示すコードホイール７１のスリット間隔が同位相である。そのため、図５（ｃ）に示すようにコードホイール７１のスリット間隔の誤差の回転周期の位相と被回転検知ギア２４の回転周期の累積ピッチ誤差を打ち消すことができ、被回転検知ギア２４とコードホイール７１の影響を大きく低下させることができる。

次に被回転検知ギア２４の累積ピッチ誤差を打ち消すようにコードホイール７１の間隔を調整する方法について説明する。コードホイール７１と被回転検知ギア２４は、一体で成形する構成と、別体で成形後に組み付ける構成が考えられる。

まず図６に示すように、コードホイール７１と被回転検知ギア２４を一体で成形する構成について説明する。コードホイール７１のスリット間隔と被回転検知ギア２４の累積ピッチ誤差の位相と振幅を、これらを一体で成形する型内で調整する。具体的な手順としては、成形後の被回転検知ギア２４の累積ピッチ誤差を測定する。その後、コードホイール７１のスリット間隔を、測定した被回転検知ギア２４の累積ピッチ誤差の振幅と同じで、かつ位相差（図３に示す角度α）を持たせるように型形状を作り込む。このときの方法は、スリット間隔を一つ一つ微調整して合わせる方法や、コードホイール７１のスリットの中心と被回転検知ギア２４の中心をずらす方法が考えられる。コードホイール７１のスリットの中心と被回転検知ギア２４の中心をずらす方法では、中心のずらし量とずらし方向で位相や振幅を合わせることが可能である。

次にコードホイール７１と被回転検知ギア２４を別体で成形する構成について説明する。別体で成形する際にも、コードホイール７１のスリット間隔と被回転検知ギア２４の累積ピッチ誤差の位相と振幅を調整する。一つの方法としては、一体で成形する方法と同様に、成形後の被回転検知ギア２４の累積ピッチ誤差を測定し、その後、コードホイール７１のスリット間隔を測定した累積ピッチ誤差の振幅と同じで、かつ位相差（図３に示す角度α）を持たせるように成形することが挙げられる。ただし、型が複数ある場合には、調整が非常に困難である。そのため、被回転検知ギア２４とコードホイール７１を組み立てる際に、位相と振幅を調整する方法について説明する。

まず一つ目の方法を図７，図８に示した。図７に示すように被回転検知ギア２４とコードホイール７１のいずれか一方に複数の駆動伝達部を設け、他方に前記複数の駆動伝達部のいずれかに選択的に係合可能な駆動伝達部を一方より少なく設ける。図７では、コードホイール７１に軸７１ｂを設けて、軸７１ｂの周面に被回転検知ギア２４と係合可能な駆動伝達部７１ｃを１つ設けている。一方、被回転検知ギア２４に前記軸７１ｂに嵌合可能な穴２４ａを設けて、穴２４ａの周面にコードホイール７１と係合可能な駆動伝達部２４ｂを４つ設けている。組立の際には被回転検知ギア２４の累積ピッチ誤差とコードホイール７１のスリット間隔の位相差がなす角α（図３参照）に近くなるように、コードホイール７１の駆動伝達部７１ｃを被回転検知ギア２４の駆動伝達部２４ｂのいずれかに係合させる（図８参照）。ただしこの方法では位相は合わせることができるが、振幅は合わせることができない。また位相に関しては、図７の例の場合、１／４周まで合わせることができる。コードホイール７１と被回転検知ギア２４を別体で成形する構成において、位相をより細かく調整する場合には、複数の駆動伝達部を設ける側の駆動伝達部の個数を必要に応じて多く設けることで、位相をより細かく調整することができる。

なお駆動伝達部の形状は図７，図８のような形状以外にも、Ｄカット形状等、様々な形状が考えられる。位相をより細かく合わせ、振幅を調整するためには、穴と軸の嵌合部にガタを持たせ、組立の際に、コードホイール７１と被回転検知ギア２４の芯ずれ量と芯ずれの位相を調整する方法が挙げられる。このときのコードホイール７１と被回転検知ギア２４の固定に関しては、ビス固定・溶着・接着など駆動時にも結合して回転する必要がある。

上述したように、本実施形態においても、前述した実施形態と同様に、モータの軸の触れやギアの偏心による影響を低下させ、被回転体の回転速度ムラをより少なくすることができる。また、低コストにて、感光ドラムにおいて高精度な回転精度を実現することが可能であり、高画質の画像を出力できる。

〔他の実施形態〕
前述した実施形態では、単一の感光ドラム６１を有するモノクロ画像形成装置１に関して説明した。しかし本発明はこれに限定されるものではない。１個の感光ドラムに対して複数の現像器を選択的に対向させるロータリー方式のカラー画像形成装置においても適用することができる。また、シート担持体を使用し、該シート担持体に担持されたシートに各色のトナー像を順次重ねて転写するカラー画像形成装置においても適用することができる。また、中間転写体を使用し、該中間転写体に各色のトナー像を順次重ねて転写し、該中間転写体に担持されたトナー像をシートに一括して転写するカラー画像形成装置においても適用することができる。

また前述した実施形態では、画像形成装置の装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジとして、感光ドラムと、該感光ドラムに作用するプロセス手段としての帯電手段，現像手段などを一体に有するプロセスカートリッジを例示した。しかし、これに限定されるものではない。例えば、感光ドラムの他に、帯電手段、現像手段、クリーニング手段のうち、いずれか１つを一体に有するプロセスカートリッジであっても良い。また、感光ドラムを含むプロセスカートリッジが画像形成装置の装置本体に対して着脱可能な構成を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、感光ドラムと感光ドラムに作用するプロセス手段がそれぞれ組み込まれた画像形成装置、或いは感光ドラムと感光ドラムに作用するプロセス手段がそれぞれ着脱可能な画像形成装置であっても良い。

また前述した実施形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良く、これらの画像形成装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

Ｓ …シート
１ …画像形成装置
２ …装置本体
３ …画像形成部
４ …駆動装置
２０ …レジストユニット
２１ …モータ
２２ …駆動ギア
２３ …感光体ギア
２４ …被回転検知ギア
２４ａ …穴
２４ｂ …駆動伝達部
２５ …第一アイドラギア
２７ …検知手段
２９ …制御手段
４０ …定着ユニット
５０ …排出ローラ対
５１ …排出トレイ
６０ …プロセスカートリッジ
６１ …感光ドラム
６２ …帯電ローラ
６３ …現像器
７１ …コードホイール
７１ａ …スリット
７１ｂ …軸
７１ｃ …駆動伝達部

Claims (8)

1. 駆動源と、
   被回転体と、
   前記駆動源の回転軸に固定された駆動ギアと、
   前記駆動ギアの回転運動を前記被回転体に伝達する少なくとも一つのギアと、
   前記ギアと噛合する被回転検知ギアと、
   を有する駆動装置において、
   前記被回転検知ギアの回転を検知する検知手段と、
   前記検知手段からの情報をもとに前記被回転検知ギアの角速度と回転位相を検出し、前記被回転検知ギアの回転周期が前記駆動ギアの回転周期の非整数倍となるように前記駆動源の回転速度を制御する制御手段と、
   をさらに有することを特徴とする駆動装置。
2. 前記被回転検知ギアとともに回転するフラグを有し、
   前記検知手段は前記フラグを検知することで前記被回転検知ギアの回転を検知することを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記フラグは、回転方向に複数のスリットを有するコードホイールであって、かつ、スリットの間隔を全周のうち少なくとも１か所変化させたコードホイールであり、
   前記検知手段は前記コードホイールのスリットを検知することで前記被回転検知ギアの回転を検知することを特徴とする請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記被回転検知ギアの累積ピッチ誤差と前記コードホイールのスリット間隔の位相差を、前記被回転検知ギアの中心と前記被回転検知ギアの前記一つのギアとの噛合い位置とを結ぶ直線と前記被回転検知ギアの中心と前記検知手段の読み取り位置とを結ぶ直線のなす角度と等しくなるように、前記フラグと前記被回転検知ギアの位相を決めていることを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。
5. 前記フラグと前記被回転検知ギアが一体で成形されることを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
6. 前記フラグと前記被回転検知ギアが別体で成形され、前記フラグ又は前記被回転検知ギアのいずれか一方に複数の駆動伝達部を回転方向に設け、他方に前記複数の駆動伝達部のいずれかに選択的に係合可能な駆動伝達部を一方より少なく設けて、前記複数の駆動伝達部のいずれかに他方の駆動伝達部に選択的に係合させて前記フラグと前記被回転検知ギアを一体に設けることを特徴とする請求項４に記載の駆動装置。
7. 前記制御手段は、駆動源が所定量の回転数で回転した時のコードホイールの各スリットの通過時間の平均と理想のスリット通過時間との差分を予め測定しておき、実際の使用時のコードホイールの各スリットの通過時間の理想値との差分から前記予め測定した差分を差し引いた値をもとに駆動源の回転速度が目標速度になるようにフィードバック制御を行うことを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項に記載の駆動装置。
8. 前記被回転体と、前記被回転体を駆動する駆動装置とを備えた画像形成装置において、前記駆動装置が請求項１乃至７のいずれか１項に記載の駆動装置であることを特徴とする画像形成装置。

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