JP2743757B2 - 回転ドラムの制動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回転ドラムの制動装置に
係り、電子写真方式のカラープリンタ等における回転ド
ラム支持機構に適用され、回転ドラムに対して駆動源・
駆動力伝達系の回転ムラや外乱的振動が作用した場合に
発生する回転速度の変動を抑制し、回転ドラムの定速回
転を維持させるための制動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子写真方式のカラープリン
タでは図３に示すような構成が採用されており、感光紙
を巻付けた回転ドラム81をハーモニックギア等の減速機
構82を介してステッピングモータ(以下「STEPモータ」と
いう)83で回転駆動させ、その周回過程で電子写真方式
による印刷プロセスを実行させる。

【０００３】そして、前記の回転ドラム81には感光紙ロ
ール84から供給される感光紙84aが密着させて巻回さ
れ、その周回過程において、帯電器85のコロナ放電に
よって感光紙84aの表面を帯電させ、レーザ発光部86
から出力されたレーザビームをポリゴンミラー87で走査
させながら光学系(レンズ,ミラー)88を介して感光紙84a
の表面に露光させることにより静電潜像を形成し、プ
リウエット器89で感光紙84aの表面を湿らせた後にトナ
ー現像液90で現像し、スクイーズ91で前記のトナー現
像液90を概略除去した後にヒータ92で感光紙84aの表面
を乾燥させてトナーの色素を定着させ、除電ランプ93
で帯電電荷を除去するという一連のプロセスが実行され
る。また、カラープリンタにおいては前記のプロセスが
イエロー(Y)→マゼンタ(M)→シアン(C)→ブラック(B)の
各トナー現像液について繰返して実行され、最終的にカ
ラー画像が印刷された感光紙84aが排出されることにな
る。

【０００４】ところで、前記のカラープリンタにおい
て、そのカラー画像の高画質化を図るためには、回転ド
ラム81が高精度に回転せしめられることが必須条件とな
る。その場合に、電子写真方式による現像では、その現
像時間が主としてレーザのパワーと走査解像度により決
定され、半導体レーザを光源に用いたときには回転ドラ
ム81をあまり高速に回転させることができず、例えば、
１回転当たり数十秒の時間でその回転制御を行う。

【０００５】そのために、この種のカラープリンタで
は、制御性に優れたSTEPモータ83を駆動源に使用すると
共に、減速機構82で大きな減速比をもたせ、駆動トルク
の有効な活用と高い解像度の確保を実現しており、高品
質な画像の印刷を可能にしている。尚、STEPモータ83か
らの駆動力伝達機構としてはタイミングベルトやギアが
用いられ、また、前記の例では減速機構82を介在させた
駆動方式について説明したが、カラープリンタによって
はSTEPモータ83を回転ドラム81に直結させてマイクロス
テップ駆動で回転ドラム81を回転させる方式もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、STEPモータ
83を駆動源に用いて回転ドラム81の回転制御を行う場合
においては、そのSTEPモータ83や減速機構82を含む駆動
力伝達機構に固有の回転ムラが発生する。また、同時に
駆動している他のメカニズムも機械的振動を発生させ、
カラープリンタの設置箇所が外部から振動を受ける場合
も少なくない。そして、前記の回転ムラや振動はそれら
が重畳した態様で回転ドラム81に作用し、実際に回転ド
ラム81の回転速度を計測してみると、その影響によって
高い周波数での微小な回転速度の変動が連続的に発生し
ていることが実証される。

【０００７】一方、電子写真方式のカラープリンタでは
回転ドラム81の定速回転を前提としてレーザービームが
走査されており、高い解像度を有したカラープリンタで
は回転ドラム81の回転速度の変動が微小であっても記録
画像に微細な濃淡や色ズレを生じさせ、結果的に記録画
像の品質を低下させることになる。また、カラープリン
タのような画像記録の分野に限らず、一般的に回転ドラ
ムを高精度に定速制御する装置においても、各種要因に
よる回転速度の微小な変動を抑制しなければならない場
合が少なくない。

【０００８】そこで、本発明は、駆動源・駆動力伝達系
の回転ムラや外乱的振動が作用しても回転ドラムの定速
回転を維持させるための制動装置を提供し、特に電子写
真方式カラープリンタの回転ドラム機構に適用して記録
画像の高品質化を実現させることを目的として創作され
た。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、回転ドラ
ムの側面部に隙間を介在させて固定板を対向配置すると
共に、前記隙間における前記回転ドラムの回転軸を中心
とした環状領域に磁性流体を保持させて回転ドラムの制
動を行なう装置であって、前記磁性流体の外周 側部分の
保持手段が、前記回転ドラムの側面部又は前記固定板に
おける前記環状領域の外周側部分と対向する面領域に環
状マグネットを埋設させたものであり、前記磁性流体の
内周側部分の保持手段が、前記回転ドラムの側面部又は
／及び前記固定板における前記内周側部分に沿って形成
した環状溝に環状シール部材を嵌合させて前記回転ドラ
ムの側面部と前記固定板の間に挾圧したものである回転
ドラムの制動装置に係る。

【００１０】第２の発明は、第１の発明における磁性流
体の外周側部分の保持手段の構成を内周側部分の保持手
段にも適用したものであり、前記磁性流体の外周側部分
及び内周側部分の保持手段が、前記回転ドラムの側面部
又は前記固定板における前記環状領域の外周側部分及び
内周側部分と対向する面領域にそれぞれ環状マグネット
を埋設させたものである回転ドラムの制動装置に係る。

【００１１】

【作用】一般に、対向面の間に流体が介在し、一方の面
が他方の面に対して相対速度を有して平行運動を行う場
合には、流体中の距離dyを隔てた二層間にはτ＝μ・(du
/dy)の剪断応力が作用する。ここに、μは流体の粘性係
数、(du/dy)は二層間の速度勾配である。従って、各対
向面の間には、Sを流体が介在した領域の対向面積、Uを
前記の相対速度、Yを対向面の間隔(隙間)として、T＝S・
μ・(U/Y)で表される剪断力Tが作用する。

【００１２】本発明では、回転ドラムの側面部と固定板
の隙間に粘性流体として機能する磁性流体を介在保持さ
せているため、回転ドラムの回転速度に比例して磁性流
体の剪断力が大きくなり、ダンパ要素が付加されている
ことになる。その結果、駆動源・駆動力伝達系の回転ム
ラや外乱的振動が回転ドラムに作用してその回転速度に
高い周波数での微小な変動を生じさせるような場合に、
前記のダンパ機能によってそれが抑制され、回転ドラム
の定速回転が維持される。

【００１３】ところで、磁性流体は単に隙間に介在させ
るだけではその流体に作用する重力や回転ドラムの回転
によって隙間から流出してしまうため、磁性流体を隙間
に保持しておく手段が不可欠になる。そこで、本発明で
は、磁性流体が磁石によって吸引 ・ 保持される性質を利
用することとし、第１の発明では磁性流体が介在せしめ
られる環状領域の外周側部分に、第２の発明では環状領
域の外周側部分と内周側部分の双方に対して、それぞれ
対向している回転ドラムの側面部又は固定板の面領域に
環状マグネットを埋設し、その吸引力によって磁性流体
を保持させている。 本発明によると、回転ドラムの側面
部と固定板が対向している隙間は狭く設定されているた
めに十分な保持力を供給でき、且つ対向面間が機械的に
非接触状態を保って回転ドラムを回転させることができ
るため、小さい駆動力で回転ドラムを回転させることが
可能になると共に、リップル等の微小な変動も抑制でき
る。 尚、第１の発明では、磁性流体が介在する環状領域
の外周側部分に対してのみ前記の環状マグネットによる
保持手段を適用し、内周側部分に対してはシール部材を
適用しているが、内周側部分は回転ドラムの回転軸から
の距離が短いためにその摩擦によるトルクも小さく、回
転ムラの外乱要因として作用が小さいからである。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の各実施例を図１及び図２を用
いて詳細に説明する。 実施例１： この実施例の制動装置は図１(Ａ)［回転ドラムの支持機
構部の断面図］に示される。同図において、1は回転ド
ラム、2は回転ドラム1に固定されている回転軸、3は支
持フレーム、4は支持フレーム3に取付けられた固定板で
あり、回転軸2は固定板4の孔にラジアルベアリング5を
介して軸支されている。

【００１５】 この装置の特徴は、次のような点にある。 (1) 回転ドラム1の側端面1aと固定板4の内側面4aが対
向せしめられており、各 対向面1a,4aの隙間6に粘性係数
の大きい磁性流体7が介在せしめられている。 (2) 前記の磁性流体7は隙間6内において回転ドラム1の
回転軸2を中心とした環状領域に介在 ・ 保持されている
が、その外周側部分の保持手段としては、回転ドラム1
の側端面1aにおける前記環状領域の外周側部分と対向す
る面領域に環状マグネット8を埋設した構成が採用され
ており、また内周側部分の保持手段としては、回転ドラ
ム1の側端面1aと固定板4の内側面4aに前記環状領域の内
周側に沿ってそれぞれ環状溝1b,4bを形成し、その各環
状溝1b,4bにシール用のＯリング9が嵌合した態様で回転
ドラム1の側端面1aと固定板4の内側面4aの間に挾圧させ
て介装してある。

【００１６】 従って、磁性流体7は、外周側部分が環状
マグネット8による吸引力で、内周側部分がＯリング9の
封止機能でそれぞれ保持されて流出しないようになって
おり、その全体が隙間6に相当する厚みで図１(Ｂ)に示
す環状領域(散点領域)12内に介在 ・ 保持されることにな
る。

【００１７】 そして、回転ドラム1が固定板4に 対して相
対的に回転すると、その環状領域12の平面積をS、磁性
流体7の粘性係数をμ、回転ドラム1の回転速度をU、隙
間6の間隔をYとした場合に、磁性流体7が回転ドラム1に
対して剪断力:T＝S・μ・(U/Y)を作用させ、回転ドラム1
に対するダンパ機能を発揮することになる。即ち、前記
のダンパ機能によって、駆動源・駆動力伝達系の回転ム
ラや外乱的振動が作用して回転ドラム1の回転速度に高
い周波数の微小な変動が生じることを防止でき、回転ド
ラム1の定速回転を維持させることができる。

【００１８】 特に、この実施例によれば、環状領域12に
おける磁性流体7の外周側部分の保持手段が機械的に非
接触な構成になっているため、 回転ドラム1に対する駆
動トルクを小さくできると共に、一般のシール部材を適
用した場合のように摺接関係で生じ易いリップル等もな
くすることができるという利点を有している。一方、こ
の実施例では、磁性流体7の内周側部分の保持手段にＯ
リング9を用いているが、Ｏリング9は回転軸2を中心と
した環状位置に装着されており、環状溝 1b,4bとの間に
磁性流体7の潤滑層を構成した態様で摺動し、また前記
の回転軸2からの距離が短いため、回転ドラム1に対して
それほど大きな負荷トルクを発生させることにならな
い。

【００１９】 この制動装置においては、 前記のT＝S・μ・
(U/Y)の式が示すように、磁性流体7が保持されている環
状領域12の平面積を大きくし、磁性流体7の粘性係数を
大きくし、隙間6の間隔を小さくすればするほど前記の
制動性能を上げることができるが、過剰に制動性能を上
げると回転ドラム1に対する駆動トルクを大きくしなけ
ればならず、それに伴って駆動系の機械的強度を大きく
する必要が生じる等の不利な点もあるため、それらのパ
ラメータを適宜選択することにより最適な制動性能を得
ることになる。

【００２０】 尚、図１(Ａ)に示すように、この実施例で
は、環状マグネット8の磁束を有効に利用するために、
環状マグネット8の背面及びその対向面に相当する固定
板4側に環状磁性板10及び11を埋設させているが、環状
マグネット8の磁気吸引力が磁性流体を保持するのに十
分であればそれらの環状磁性板10,11を設けなくてもよ
い。また、この実施例では、回転ドラム1側に環状マグ
ネット8を埋設させているが、固定板4側に埋設させても
同様の機能が得られ、何れの側に埋設するかは機構設計
上の条件を考慮して適宜選択すればよい。

【００２１】実施例２： この実施例は図２に示され、図１(Ａ)と対照すれば明ら
かなように、実施例１で適用したＯリング9による封止
機構を環状領域12[図１(Ａ)]の外周側部分と同様に環状
マグネット8によって置き換えたものである。 即ち、図
２において、磁性流体7の外周側部分に対しては実施例
１と同様に環状マグネット8と環状磁性板10及び11によ
る保持手段が施されており、それと同一構成の保持手段
20が前記保持手段と同心状に磁性流体7の内周側部分に
も適用されている。

【００２２】 この実施例によると、環状領域12における
磁性流体7の外周側部分及び内周側部分での保持手段が
双方とも機械的に非接触な構成になっており、磁性流体
7の剪断力Tに基づく制動トルクのみが回転ドラムに作用
するため、回転ドラム1に対する駆動トルクを極めて小
さくでき、リップル等による変動も皆無に近い状態にす
ることができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明の回転ドラムの制動装置は、以上
の構成を有していることにより、次のような効果を奏す
る。駆動源・駆動力伝達系の回転ムラや外乱的振動が回
転ドラムに作用してその回転速度に高い周波数での微小
な変動を生じさせるような場合に、磁性流体の剪断力を
利用したダンパ機能によって回転速度の変動が抑制さ
れ、回転ドラムの定速回転特性を大幅に向上させ、電子
写真方式カラープリンタの回転ドラム機構に適用するこ
とにより微細な濃淡や色ズレをなくし、記録画像の高品
質化を実現する。 特に、環状領域に介在せしめられる
磁性流体を環状マグネットの磁気吸引力で保持させるよ
うにしているため、回転ドラムに対して機械的に非接触
な状態でダンパ機能を発揮させることが可能になり、機
械的摩擦の介在しない高精度な定速回転を実現させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転ドラムの制動装置を適用した実施
例１に係る回転ドラムの支持機構部の断面図(Ａ)、及び
磁性流体が介在せしめられる環状領域に対する環状マグ
ネットとＯリングの位置関係を平面的に示した模式図
(Ｂ)である。

【図２】実施例２に係る回転ドラムの支持機構部の断面
図である。

【図３】電子写真方式のカラープリンタにおける回転ド
ラムを中心とした概略構成図である。

【符号の説明】

1…回転ドラム、1b,4b…環状溝、1a…回転ドラム1の側
端面、2…回転軸、3…支持フレーム、4…固定板、4a…
固定板の内側面，5…ラジアルベアリング、6…隙間、7
…磁性流体、8…環状マグネット、9…Ｏリング、10,11
…環状磁性板、12…環状領域、20…内周側部分の保持手
段、81…回転ドラム、82…減速機構、83…STEPモータ
(ステッピングモータ)、84…感光紙ロール、84a…感光
紙、85…帯電器、86…レーザ発光部、87…ポリゴンミラ
ー、88…光学系、89…プリウエット器、90…トナー現像
液、91…スクイーズ、92…ヒータ、93…除電ランプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−290584（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−96437（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−96646（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−194935（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転ドラムの側面部に隙間を介在させて
   固定板を対向配置すると共に、前記隙間における前記回
   転ドラムの回転軸を中心とした環状領域に磁性流体を保
   持させて回転ドラムの制動を行なう装置であって、前記
   磁性流体の外周側部分の保持手段が、前記回転ドラムの
   側面部又は前記固定板における前記環状領域の外周側部
   分と対向する面領域に環状マグネットを埋設させたもの
   であり、前記磁性流体の内周側部分の保持手段が、前記
   回転ドラムの側面部又は／及び前記固定板における前記
   内周側部分に沿って形成した環状溝に環状シール部材を
   嵌合させて前記回転ドラムの側面部と前記固定板の間に
   挾圧したものである回転ドラムの制動装置。
2. 【請求項２】 回転ドラムの側面部に隙間を介在させて
   固定板を対向配置すると共に、前記隙間における前記回
   転ドラムの回転軸を中心とした環状領域に磁性流体を保
   持させて回転ドラムの制動を行なう装置であって、前記
   磁性流体の外周側部分及び内周側部分の保持手段が、前
   記回転ドラムの側面部又は前記固定板における前記環状
   領域の外周側部分及び内周側部分と対向する面領域にそ
   れぞれ環状マグネットを埋設させたものである回転ドラ
   ムの制動装置。