JP4455178B2 - 回転駆動装置、画像形成装置、プロセスカートリッジ - Google Patents

Description

電子写真プロセスを用いる複写機・プリンタ−・ＦＡＸ等の画像形成装置に関し、さらに詳しくは像担持体の回転駆動装置に関する。

近年、画像形成装置において、高画質な画像を形成するために、画像形成装置の回転体の高精度な駆動が求められている。特にタンデム型のフルカラー機ではより高い精度が求められている。そのため、駆動源としてアウターロータ型のＤＣブラシレスモータを用い、モータ出力軸の回転偏差をエンコーダにより検出し、モータ出力軸のフィードバック制御するダイレクトドライブ方式により回転体の回転精度の向上が図られている。ダイレクトドライブ方式は歯車減速機構を用いないため、歯車ピッチの回転ムラが発生せず、高画質化が可能である。また、近年の画像形成装置の高機能化、高寿命化を達成するために、回転体の負荷トルクは増加している。

歯車減速機構を用いないダイレクトドライブ方式の場合、ダイレクトドライブモータの発生トルクを増加させるにはモータを大型化する方法が取られる。しかし、画像形成装置の小型化、省エネルギー化が求められる中で、モータを大型化し消費電力を増加させしまうという欠点があった。

特許文献１ではメインモータ出力軸にギヤを設け、このギヤを介した補助モータにより、メインモータのトルク不足を補っている。このギヤはメインモータ出力軸上にあるため、メインモータ出力軸上にギヤピッチの振動が伝わり、出力軸と連結された被駆動軸に直結している感光体ドラム上に回転ムラとして現れる。このため、感光体ドラム上の書込み系の副走査方向に像のズレが発生し、画質の劣化が発生するという欠点がある。

特開２００１−１３６７６５号公報

上記問題点に鑑み、本発明は、ダイレクトドライブ方式によって駆動される回転体の駆動を補助する駆動補助機構を用い、ダイレクトドライブモータの負荷トルクを低減させ、ダイレクトドライブモータの大型化をすることなく、回転体の高精度な駆動を可能にし、画質及びサービスを向上させた回転駆動装置、画像形成装置、プロセスカートリッジを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、モータ出力軸の回転偏差をエンコーダにより検出し、モータ出力軸のフィードバック制御をするダイレクトドライブモータを用い、直接駆動される被駆動軸の係合部を介して係合された感光体ドラムの駆動を補助する駆動補助ローラ機構を備える回転駆動装置において、前記駆動補助ローラ機構は、感光体ドラムに当接された駆動補助ローラであり、感光体ドラムを駆動するダイレクトドライブモータではなく、減速機構を介した駆動補助モータより駆動され、感光体ドラムの駆動力を増す方向に回転することを特徴とする回転駆動装置である。
本発明は、さらに、前記駆動補助ローラ機構とその駆動装置の連結がカップリングによりなされていることを特徴とする回転駆動装置である。

本発明は、潜像を担持する感光体ドラムと、感光体ドラム表面に均一に帯電を施す帯電装置と、帯電した感光体ドラムの表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光装置と、感光体ドラム表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像装置と、感光体ドラム表面の可視像を転写媒体に転写する転写装置と、転写後の感光体ドラム表面をクリーニングするクリーニング装置とを備える画像形成装置において、前記画像形成装置は、前記回転駆動装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。
本発明は、さらに、前記感光体ドラムが、回転駆動装置の係合部に対して着脱可能であることを特徴とする画像形成装置である。
本発明は、さらに、感光体ドラムを複数個備えることを特徴とする画像形成装置である。
本発明は、さらに、前記駆動補助ローラが、感光体ドラムをクリーニングすることを特徴とする画像形成装置である。

本発明は、さらに、前記駆動補助ローラが、ローラ中心部からローラ半径方向に順に、芯金部、スポンジ部、樹脂フィルム部からなる構造であって、芯金部にバイアス電圧が印加されることを特徴とする画像形成装置である。
本発明は、さらに、感光体ドラムと、クリーニング装置、帯電装置、現像装置のうち少なくとも一つを含んで一体に構成し、回転駆動装置の係合部を備える軸に着脱を可能とすることを特徴とする画像形成装置である。
本発明は、前記画像形成装置に着脱可能で、回転駆動装置の係合部に係合して回転する感光体ドラムと、クリーニング装置、帯電装置、現像装置のうち少なくとも一つを含んで一体に構成したプロセスカートリッジである。

本発明により、ダイレクトドライブ方式によって駆動される回転体の駆動を補助する駆動補助機構を用い、ダイレクトドライブモータの負荷トルクを低減させ、ダイレクトドライブモータの大型化をすることなく、回転体の高精度な駆動を可能にし、画質及びサービスを向上させた回転駆動装置、画像形成装置、プロセスカートリッジを提供することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明はこの発明の最良の形態の例であって、いわゆる当業者は特許請求の範囲内で、変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、以下の説明が特許請求の範囲を限定するものではない。

今日、電子写真装置では、市場からの要求にともない、カラー複写機やカラープリンタなど、カラーのものが多くなってきている。
カラー電子写真装置には、１つの像担持体である感光体のまわりに複数色の現像装置を備え、それらの現像装置でトナーを付着して感光体上に合成トナー画像を形成し、そのトナー画像を転写してシートにカラー画像を記録する、いわゆるリボルバ型のものと、並べて備える複数の感光体にそれぞれ個別に現像装置を備え、各感光体上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、それらの単色トナー画像を順次転写してシートに合成カラー画像を記録する、いわゆるタンデム型のものとがある。
リボルバ型とタンデム型とを比較すると、前者には、感光体が１つであるから、比較的小型化でき、コストも低減できる利点はあるものの、１つの感光体を用いて複数回（通常４回）画像形成を繰り返してフルカラー画像を形成するから、画像形成の高速化には限界がある欠点があり、後者には、逆に大型化し、コスト高となる欠点はあるものの、画像形成の高速化が可能である利点がある。
しかし、最近は、フルカラーもモノクロ並みのスピードが望まれることから、タンデム型の方が注目されてきている。

図１は、タンデム型間接転写方式のカラー電子写真装置を示す図である。図２は、中間転写体の構成を示す図である。図中符号１００は複写機本体、２００はそれを載せる給紙テーブル、３００は複写機本体１００上に取り付けるスキャナ、４００はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）である。
複写機本体１００には、中央に、無端ベルト状の中間転写体１０を設ける。中間転写体１０は、図２に示すように、ベース層１１を、例えばフッ素樹脂や帆布などののびにくい材料でつくり、その上に弾性層１２を設ける。弾性層１２は、例えばフッ素ゴムやアクリロニトリル−ブタジェン共重合ゴムなどでつくる。その弾性層１２の表面は、例えばフッ素系樹脂をコーティングして平滑性のよいコート層１３で被ってなる。
そして、図１に示すとおり、図示例では３つの支持ローラ１４・１５・１６に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能とする。
この図示例では、３つのうち第２の支持ローラ１５の左に、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置１７を設ける。
また、３つのうちの第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間に張り渡した中間転写体１０上には、その搬送方向に沿って、ブラック・シアン・マゼンタ・イエロの４つの画像形成手段１８を横に並べて配置してタンデム画像形成装置２０を構成する。
そのタンデム画像形成装置２０の上には、図１に示すように、さらに露光装置２１を設ける。

一方、中間転写体１０を挟んでタンデム画像形成装置２０と反対の側には、２次転写装置２２を備える。２次転写装置２２は、図示例では、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡して構成し、中間転写体１０を介して第３の支持ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写体１０上の画像をシートに転写する。
２次転写装置２２の横には、シート上の転写画像を定着する定着装置２５を設ける。定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。
上述した２次転写装置２２には、画像転写後のシートをこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えてなる。もちろん、２次転写装置２２として、非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
なお、図示例では、このような２次転写装置２２および定着装置２５の下に、上述したタンデム画像形成装置２０と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置２８を備える。

このカラー複写機を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動して後、他方コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、第１走行体３３および第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ１４・１５・１６の１つを回転駆動して他の２つの支持ローラを従動回転し、中間転写体１０を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段１８でその感光体４０を回転して各感光体４０上にそれぞれ、ブラック・イエロ・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写体１０の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写体１０上に合成カラー画像を形成する。

一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路４８に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。
または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上のシートを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。
そして、中間転写体１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写体１０と２次転写装置２２との間にシートを送り込み、２次転写装置２２で転写してシート上にカラー画像を記録する。
画像転写後のシートは、２次転写装置２２で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。または、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。

一方、画像転写後の中間転写体１０は、中間転写体クリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成装置２０による再度の画像形成に備える。
ここで、レジストローラ４９には、導電性ゴムローラを用い、バイアスを印加する。径φ１８で、表面を１ｍｍ厚みの導電性ＮＢＲゴムとする。電気抵抗はゴム材の体積抵抗で１０Ｅ９Ωcm程度であり、印加電圧はトナーを転写する側（表側）には−８５０Ｖ程度の電圧が印加されている。
紙裏面側は＋２００Ｖ程度の電圧が印加されているが、特に裏面の紙粉転写を考慮する必要が少ない場合にはアースになっていても良い。また、印加電圧として、ＤＣバイアスが印加されているが、これはＤＣオフセット成分を持ったＡＣ電圧でも良い。
ＡＣ重畳ＤＣバイアスの方が紙表面を均一に帯電することができる。レジストローラ４９を通過した後の紙表面は若干マイナス側に帯電している。よって、中間転写体１０からシートへの転写では、レジストローラ４９に電圧を印加しなかった場合に比べて転写条件が変わる場合があるので注意が必要である。

図３は、画像形成手段の概略構成図である。上述したタンデム画像形成装置２０において、個々の画像形成手段１８は、詳しくは、例えば図３に示すように、ドラム状の感光体４０のまわりに、帯電装置６０、現像装置６１、１次転写装置６２、感光体クリーニング装置６３、除電装置６４などを備えてなる。感光体４０は、図示例では、アルミニウム等の素管に、感光性を有する有機感光材を塗布し、感光層を形成したドラム状であるが、無端ベルト状であってもよい。
図示省略するが、少なくとも感光体４０を設け、画像形成手段１８を構成する部分の全部または一部でプロセスカートリッジを形成し、複写機本体１００に対して一括して着脱自在としてメンテナンス性を向上するようにしてもよい。
画像形成手段１８を構成する部分のうち、帯電装置６０は、図示例ではローラ状につくり、感光体４０に接触して電圧を印加することによりその感光体４０の帯電を行う。
現像装置６１は、一成分現像剤を使用してもよいが、図示例では、磁性キャリアと非磁性トナーとよりなる二成分現像剤を使用する。そして、その二成分現像剤を攪拌しながら搬送して現像スリーブ６５に付着する攪拌部６６と、その現像スリーブ６５に付着した二成分現像剤のうちのトナーを感光体４０に転移する現像部６７とで構成し、その現像部６７より攪拌部６６を低い位置とする。
攪拌部６６には、平行な２本のスクリュ６８を設ける。２本のスクリュ６８の間は、両端部を除いて仕切り板６９で仕切る（図６参照）。また、現像ケース７０にトナー濃度センサ７１を取り付ける。

一方、現像部６７には、現像ケース７０の開口を通して感光体４０と対向して現像スリーブ６５を設けるとともに、その現像スリーブ６５内にマグネット７２を固定して設ける。また、その現像スリーブ６５に先端を接近してドクタブレード７３を設ける。図示例では、ドクタブレード７３と現像スリーブ６５間の最接近部における間隔は、５００μｍに設定してある。
そして、２成分現像剤を２本のスクリュ６８で攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ６５に供給する。現像スリーブ６５に供給された現像剤は、マグネット７２により汲み上げて保持し、現像スリーブ６５上に磁気ブラシを形成する。磁気ブラシは、現像スリーブ６５の回転とともに、ドクタブレード７３によって適正な量に穂切りする。切り落とされた現像剤は、攪拌部６６に戻される。
他方、現像スリーブ６５上の現像剤のうちトナーは、現像スリーブ６５に印加する現像バイアス電圧により感光体４０に転移してその感光体４０上の静電潜像を可視像化する。可視像化後、現像スリーブ６５上に残った現像剤は、マグネット７２の磁力がないところで現像スリーブ６５から離れて攪拌部６６に戻る。この繰り返しにより、攪拌部６６内のトナー濃度が薄くなると、それをトナー濃度センサ７１で検知して攪拌部６６にトナー補給する。
ちなみに、図示例では、感光体４０の線速を２００ｍｍ／ｓ、現像スリーブ６５の線速を２４０ｍｍ／ｓとしている。感光体４０の直径を５０ｍｍ、現像スリーブ６５の直径を１８ｍｍとして、現像行程が行われる。現像スリーブ６５上のトナー帯電量は、−１０〜−３０μＣ／ｇの範囲である。感光体４０と現像スリーブ６５の間隙である現像ギャップＧ_Ｐは、従来の０．８ｍｍから０．４ｍｍの範囲で設定でき、値を小さくすることで現像効率の向上を図ることが可能である。

感光体４０の厚みを３０μｍとし、光学系のビームスポット径を５０×６０μｍ、光量を０．４７ｍＷとしている。また、感光体４０の帯電（露光前）電位Ｖ_０を−７００Ｖ、露光後電位Ｖ_Ｌを−１２０Ｖとして現像バイアス電圧を−４７０Ｖすなわち現像ポテンシャル３５０Ｖとして現像工程が行われるものである。
次に、１次転写装置６２は、ローラ状とし、中間転写体１０を挟んで感光体４０に押し当てて設ける。別に、ローラ状に限らず、非接触のコロナチャージャなどであってもよい。
感光体クリーニング装置６３は、先端を感光体４０に押し当てて、例えばポリウレタンゴム製のクリーニングブレード７５を備えるとともに、外周を感光体４０に接触して導電性のファーブラシ７６を矢示方向に回転自在に備える。また、ファーブラシ７６にバイアスを印加する金属製電界ローラ７７を矢示方向に回転自在に備え、その電界ローラ７７にスクレーパ７８の先端を押し当てる。さらに、除去したトナーを回収する回収スクリュ７９を設ける。
そして、感光体４０に対してカウンタ方向に回転するファーブラシ７６で、感光体４０上の残留トナーを除去する。ファーブラシ７６に付着したトナーは、ファーブラシ７６に対して接触してカウンタ方向に回転する電界ローラ７７でバイアスを印加して取り除く。電界ローラ７７は、スクレーパ７８でクリーニングする。感光体クリーニング装置６３で回収したトナーは、回収スクリュ７９で感光体クリーニング装置６３の片側に寄せ、詳しくは後述するトナーリサイクル装置８０で現像装置６１へと戻して再利用する。
除電装置６４は、例えばランプであり、光を照射して感光体４０の表面電位を初期化する。
そして、感光体４０の回転とともに、まず帯電装置６０で感光体４０の表面を一様に帯電し、次いでスキャナ３００の読取り内容に応じて上述した露光装置２１からレーザやＬＥＤ等による書込み光Ｌを照射して感光体４０上に静電潜像を形成する。
その後、現像装置６１によりトナーを付着してその静電潜像を可視像化し、その可視像を１次転写装置６２で中間転写体１０上に転写する。画像転写後の感光体４０の表面は、感光体クリーニング装置６３で残留トナーを除去して清掃し、除電装置６４で除電して再度の画像形成に備える。

図４は、図１に示すカラー複写機の要部拡大図である。同図においては、タンデム画像形成装置２０の各画像形成手段１８、その画像形成手段１８の各感光体４０、各現像装置６１、各感光体クリーニング装置６３、および各画像形成手段１８の感光体４０にそれぞれ対向して設ける各１次転写装置６２の各符号の後に、それぞれブラックの場合はＢＫを、イエロの場合はＹを、マゼンタの場合はＭを、シアンの場合はＣを付して示す。
なお、図４中符号７４は、図１および図３では図示省略するが、各１次転写装置６２間において、中間転写体１０のベース層１１側に接触して設ける導電性ローラである。この導電性ローラ７４は、転写時に各１次転写装置６２により印加するバイアスが、中抵抗のベース層１１を介して隣りの各画像形成手段１８に流れ込むことを阻止するものである。

図５および図６は、トナーリサイクル装置８０を示す。図５に示すとおり、感光体クリーニング装置６３の回収スクリュ７９には、一端に、ピン８１を有するローラ部８２を設ける。そして、そのローラ部８２に、トナーリサイクル装置８０のベルト状回収トナー搬送部材８３の一側を掛け、その回収トナー搬送部材８３の長孔８４にピン８１を入れる。回収トナー搬送部材８３の外周には一定間隔置きに羽根８５を設けてなり、その他側は、回転軸８６のローラ部８７に掛ける。
回収トナー搬送部材８３は、回転軸８６とともに、図６に示す搬送路ケース８８内に入れる。搬送路ケース８８は、カートリッジケース８９と一体につくり、その現像装置６１側の端部に、現像装置６１の前述した２本のスクリュ６８の１本を入れてなる。
そして、外部から駆動力を伝達して回収スクリュ７９を回転するとともに、回収トナー搬送部材８３を回転搬送し、感光体クリーニング装置６３で回収したトナーを搬送路ケース８８内を通して現像装置６１へと搬送し、スクリュ６８の回転で現像装置６１内に入れる。その後、上述したとおり、２本のスクリュ６８ですでに現像装置６１内にある現像剤とともに攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ６５に供給してドクタブレード７３により穂切りして後、感光体４０に転移してその感光体４０上の潜像を現像する。

トナーは、ポリエステル、ポリオ−ル、スチレンアクリル等の樹脂に帯電制御剤（ＣＣＡ）、色剤を混合し、その周りにシリカ、酸化チタン等の物質を外添することでその帯電特性、流動性を高めている。添加剤の粒径は、通常、０．０１〜１．５［μｍ］の範囲である。色剤は、カ−ボンブラック、フタロシアニンブル−、キナクリドン、カ−ミン等を上げることができる。帯電極性は、図示例では負帯電である。
トナーは、ワックス等を分散混合させた母体トナーに上記種類の添加剤を外添しているものも使用することができる。ここまでの説明で、トナーは、粉砕法で作成されたものであるが、重合法等で作成したものも使用可能である。一般に重合法、加熱法等で作成されたトナーは、形状係数を９０％以上に形成することが可能で、さらに形状による添加剤の被覆率も極めて高くなる。
ここで、形状係数は、本来ならば球形度となって、「粒子と同体積の球の表面積／実粒子の表面積＊１００％」で定義されるが、測定がかなり困難になるので、円形度で算出する。その定義は、「粒子と同じ投影面積を持つ円の周長／実粒子の投影輪郭長さ＊１００％」とする。そうすると、投影された円が真円に近づくほど、１００％に近づくことになる。
トナーの体積平均粒径の範囲は、３〜１２μｍが好適である。図示例では、６μｍとし、１２００ｄｐｉ以上の高解像度の画像にも十分対応することが可能である。
磁性粒子は、金属または樹脂をコアとしてフェライト等の磁性材料を含有し、表層はシリコン樹脂等で被覆されたものである。粒径は、２０〜５０μｍの範囲が良好である。また、抵抗は、ダイナミック抵抗で１０^４〜１０^６Ωの範囲が最適である。ただし、測定方法は、磁石を内包したローラ（φ２０；６００ＲＰＭ）に坦持して、幅６５ｍｍ、長さ１ｍｍの面積の電極をギャップ０．９ｍｍで当接させ、耐圧上限レベル（高抵抗シリコンコートキャリアでは４００Ｖから鉄粉キャリアでは数Ｖ）の印加電圧を印加した時の測定値である。

現像スリーブ６５は、非磁性の回転可能なスリーブ状の形状を持ち、内部には複数のマグネット７２を配設している。マグネット７２は、固定されているために現像剤が所定の場所を通過するときに磁力を作用させられるようになっている。図示例では、現像スリーブ６５の直径をφ１８とし、表面はサンドブラストまたは１〜数ｍｍの深さを有する複数の溝を形成する処理を行い１０〜３０μｍＲＺの範囲に入るようにあらしている。
マグネット７２は、ドクタブレード７３の箇所から現像スリーブ６５の回転方向にＮ_１、Ｓ_１、Ｎ_２、Ｓ_２、Ｓ_３の５磁極を有する。マグネット７２で形成された（トナー＋磁性粒子）は、現像剤として現像スリーブ６５上に坦持され、トナーは、磁性粒子と混合されることで規定の帯電量を得る。図示例では、−１０〜−３０［μＣ／ｇ］の範囲が好適である。現像スリーブ６５は、現像剤の磁気ブラシを形成した、マグネット７２のＳ１側の領域に、感光体４０に対向して配設されている。

ところで、図示例では、図４に示すように、クリーニング装置１７に、クリーニング部材として２つのファーブラシ９０・９１を設ける。ファーブラシ９０・９１は、φ２０ｍｍ、アクリルカーボン、６．２５Ｄ／Ｆ、１０万本／ｉｎｃｈ^２、１０^７Ωのものを使用し、中間転写体１０に対して接触してカウンタ方向に回転するように設ける。そして、それぞれのファーブラシ９０・９１には、不図示の電源から各々異なる極性のバイアスを印加する。
これらのファーブラシ９０・９１には、それぞれ金属ローラ９２・９３を接触して順方向に回転するように設ける。そして、この例では、中間転写体１０の回転方向上流側の金属ローラ９２に電源９４から（−）電圧を印加し、下流側の金属ローラ９３に電源９５から（＋）電圧を印加する。それらの金属ローラ９２・９３には、それぞれブレード９６・９７の先端を押し当てる。
そして、中間転写体１０の矢示方向への回転とともに、はじめ上流側のファーブラシ９０を用いて例えば（−）のバイアスを印加して中間転写体１０表面のクリーニングを行う。仮に、金属ローラ９２に−７００Ｖ印加すると、ファーブラシ９０は−４００Ｖとなり、中間転写体１０上の（＋）トナーをファーブラシ９０側に転移する。除去したトナーをさらに電位差によりファーブラシ９０から金属ローラ９２に転移し、ブレード９６により掻き落とす。

さて、ファーブラシ９０で中間転写体１０上のトナーを除去するが、中間転写体１０上にはまだ多くのトナーが残っている。それらのトナーは、ファーブラシ９０に印加される（−）のバイアスにより、（−）に帯電される。これは、電荷注入または放電により帯電されるものと考えられる。
しかし、次いで下流側のファーブラシ９１を用いて今度は（＋）のバイアスを印加してクリーニングを行うことにより、それらのトナーを除去することができる。除去したトナーは、電位差によりファーブラシ９１から金属ローラ９３に転移し、ブレード９７により掻き落とす。
ブレード９６・９７で掻き落としたトナーは、不図示のタンクに回収する。トナーリサイクル装置を用いて現像装置６１に戻すようにしてもよい。
さて、ファーブラシ９１でクリーニング後は、ほとんどのトナーが除去されるが、中間転写体１０上にはまだ少しのトナーが残っている。それらのトナーは、ファーブラシ９１に印加される（＋）のバイアスにより、（＋）に帯電される。しかし、２つのファーブラシ９０・９１で除去できずに中間転写体１０上にトナーが残ったときにも、ブラックの１次転写位置で感光体４０ＢＫ側に逆転写して感光体クリーニング装置６３ＢＫで回収することができる。

図７は、本発明に係る感光体ドラムＢ１と感光体ドラムＢ１を直接駆動するダイレクトドライブモータＡ１、感光体ドラムＢ１の駆動を補助する駆動補助モータＤ１の感光体ドラムＢ１半径方向からの図である。感光体ドラムＢ１には感光体ドラムフランジＢ２が嵌合されている。この感光体ドラムフランジＢ２は被駆動軸Ａ３に取り付けられた係合部Ａ４と係合されており、被駆動軸と一体となって回転する構成になっている。被駆動軸Ａ３はカップリング１Ａ５によりダイレクトドライブモータ出力軸Ａ２と結合されており、ダイレクトドライブモータＡ１により駆動される。このダイレクトドライブモータはエンコーダを内蔵しており、モータ出力軸Ａ２の回転偏差を検出し、高精度な駆動が可能となっている。被駆動軸は軸受けＡ７を介して画像形成装置側板Ａ６に支持されている。ここで、駆動補助ローラＣ１は感光体ドラムＢ１に当接され、ローラ部が感光体ドラムＢ１に食込んでいる。駆動補助ローラＣ１は駆動補助モータＤ１より減速装置(駆動補助モータ出力軸Ｄ２、ギヤ１Ｄ３、タイミングベルトＤ４、ギヤ２Ｄ５、カップリング２Ｄ６)を介して、感光体ドラムの駆動力を増大させる方向（ロ、ハ）に駆動される。これにより、ダイレクトドライブモータ出力軸の負荷トルクは低減される（図７、８参照）。モータ消費電力を抑えかつ被補助回転体の回転ムラを防止し高画質な画像形成装置が提供することができる。 また、駆動補助モータの回転数は駆動を補助できる回転数であれば良く、高精度な制御は必要ない。

図８は、駆動補助ローラＣ１が無い場合の被駆動軸Ａ３上の負荷トルクである。図９は、駆動補助ローラＣ１が有る場合の被駆動軸Ａ３上の負荷トルクである。図１０は、被駆動軸Ａ３の長手方向からの図である。感光体ドラムＢ１の周りには、帯電装置Ｅ、現像装置Ｆ、クリーニング装置Ｃが配置されている。ここで、駆動補助ローラＣ１の構造は、芯金部Ｃ２、スポンジ部Ｃ３、フィルム部Ｃ４となっており、芯金部Ｃ２にバイアス電圧を印加することで、感光体表面上の転写残トナーを効率よく除去することができる。このため、駆動補助ローラＣ１はクリーニング装置Ｃの一部としても機能する。また、駆動補助ローラＣ１はギヤ減速（Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５）されているが、減速装置Ｄとはカップリング２Ｄ６により連結されており、かつ食込み部Ｃ５はスポンジ部Ｃ３とフィルム部Ｃ４であり、ギヤ減速（Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５）による１歯ピッチ振動は、感光体ドラムＢ１には伝わらない構成となっている。また、駆動補助ローラＣ１の偏芯による一回転ムラ（Ｘ［Ｈｚ］）が感光体ドラムＢ１に伝わったとしても、感光体ドラムＢ１を直接駆動するダイレクトドライブモータの制御帯域（Ｙ［Ｈｚ］）は駆動補助ローラの一回転ムラよりも十分に高く（図１１参照）、制御ゲインが十分に高いため、感光体ドラムＢ１上に駆動補助ローラの一回転ムラ（Ｘ［Ｈｚ］）は現れない。回転ムラを防止することで高画質な画像形成装置が提供できる。

図１１は、ダイレクトドライブモータの制御特性を示すボード線図である。図１２は、プロセスカートリッジＧを含んだ、画像形成装置本体横からの図である。
プロセスカートリッジＧは、被駆動軸Ａ３と一体となった軸受２Ａ８を介して被駆動軸Ａ３と係合されており、プロセスカートリッジＧは画像形成装置本体フレームＡ９からレールＧ１および基準ピンＧ２で支持されている。基準ピンＧ２は画像形成装置側板Ａ６に支持される。
図１３は、プロセスカートリッジＧの交換方法を示す。図１２の左側の画像形成装置本体フレームＡ９にはプロセスカートリッジＧが通過できる開口(不図示)と画像形成装置本体フレームＡ９から離間可能な面板Ａ１０が設けてある。プロセスカートリッジＧは、画像形成装置の面板Ａ１０を画像形成装置本体フレームＡ９より離し、レールＧ１上を滑らすことで、画像形成装置本体フレームＡ９に設けてある前記開口から被駆動軸Ａ３、カップリング２Ｄ６は画像形成装置本体に残した状態で、矢印方向(イ)へ容易に着脱が可能である。これによりメンテナンス性が容易になり、サービス性が向上する。
図１４は、ダイレクトドライブモータの制御系のブロック線図である。目標回転数と出力軸回転数の差分を制御器で演算し、モータを制御している。ここで、制御対象とは被駆動軸被駆動軸Ａ３、感光体ドラムＢ１、感光体ドラムの当接物であるクリーニング装置Ｃおよび帯電装置Ｅである。
図１５は、ダイレクトドライブモータの構造を示す図である。エンコーダＨ１の出力信号をコントローラＩＣＨ３で演算し、出力軸Ａ２の回転数を検出する構成となっている。このコントーラＩＣは制御器の機能も持っている。

タンデム型間接転写方式のカラー電子写真装置を示す図である。 中間転写体の構成を示す図である。 画像形成手段の概略構成図である。 図１の要部拡大図である。 トナーリサイクル装置を示す図である。 トナーリサイクル装置を示す図である。 本発明に係る感光体ドラムと感光体ドラムを直接駆動するダイレクトドライブモータ、感光体ドラムの駆動を補助する駆動補助モータの感光体ドラム半径方向からの図である。 駆動補助ローラが無い場合の被駆動軸上の負荷トルクである。 駆動補助ローラが有る場合の被駆動軸上の負荷トルクである。 被駆動軸の長手方向からの図である。 ダイレクトドライブモータの制御特性を示すボード線図である。 プロセスカートリッジＧを含んだ、画像形成装置本体横からの図である。 プロセスカートリッジＧの交換方法を示す図である。 ダイレクトドライブモータの制御系のブロック線図である。 ダイレクトドライブモータの構造を示す図である。

符号の説明

１０ 中間転写体
２０ タンデム画像形成装置
２１ 露光装置
２２ ２次転写装置
２５ 定着装置
３０ 原稿台
４０ 感光体
５０ 給紙ローラ
６０ 帯電装置
６１ 現像装置
６２ １次転写装置
６３ クリーニング装置
６５ 現像スリーブ
７０ 現像ケース
８０ トナーリサイクル装置
１００ 画像形成装置
Ａ１ ダイレクトドライブモータ
Ａ２ ダイレクトドライブモータ出力軸
Ａ３ 被駆動軸
Ａ４ 係合部
Ａ５ カップリング１
Ａ６ 画像形成装置側板
Ａ７ 軸受け
Ａ８ 軸受け２
Ａ９ 画像形成装置本体フレーム
Ａ１０ 面板
Ｂ１ 感光体ドラム
Ｂ２ 感光体ドラムフランジ
Ｃ クリーニング装置
Ｃ１ 駆動補助ローラ
Ｃ２ 芯金部
Ｃ３ スポンジ部
Ｃ４ フィルム部
Ｃ５ 食い込み部
Ｄ 減速装置
Ｄ１ 駆動補助モータ
Ｄ２ 駆動補助モータ出力軸
Ｄ３ ギヤ１
Ｄ４ タイミングベルト
Ｄ５ ギヤ２
Ｄ６ カップリング２
Ｅ 帯電装置
Ｆ 現像装置
Ｇ プロセスカートリッジ
Ｇ１ レール
Ｈ１ エンコーダ
Ｈ３ コントローラＩＣ

Claims (9)

1. モータ出力軸の回転偏差をエンコーダにより検出し、モータ出力軸のフィードバック制御をするダイレクトドライブモータを用い、直接駆動される被駆動軸の係合部を介して係合された感光体ドラムの駆動を補助する駆動補助ローラ機構を備える回転駆動装置において、
   前記駆動補助ローラ機構は、感光体ドラムに当接された駆動補助ローラであり、感光体ドラムを駆動するダイレクトドライブモータではなく、減速機構を介した駆動補助モータより駆動され、感光体ドラムの駆動力を増す方向に回転する
   ことを特徴とする回転駆動装置。
2. 請求項１に記載の回転駆動装置において、
   前記駆動補助ローラ機構とその駆動装置の連結がカップリングによりなされている
   ことを特徴とする回転駆動装置。
3. 潜像を担持する感光体ドラムと、
   感光体ドラム表面に均一に帯電を施す帯電装置と、
   帯電した感光体ドラムの表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光装置と、
   感光体ドラム表面に形成された潜像にトナーを供給し、可視像化する現像装置と、
   感光体ドラム表面の可視像を転写媒体に転写する転写装置と、
   転写後の感光体ドラム表面をクリーニングするクリーニング装置とを備える画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、請求項１または２に記載の回転駆動装置を備える
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３に記載の画像形成装置において、
   前記感光体ドラムが、回転駆動装置の係合部に対して着脱可能である
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項３または４に記載の画像形成装置において、
   前記画像形成装置は、感光体ドラムを複数個備える
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項３ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記駆動補助ローラが、感光体ドラムをクリーニングする
   ことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６に記載の画像形成装置において、
   前記駆動補助ローラが、ローラ中心部からローラ半径方向に順に、芯金部、スポンジ部、樹脂フィルム部からなる構造であって、芯金部にバイアス電圧が印加される
   ことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項３ないし７のいずれかに記載の画像形成装置において、
   感光体ドラムと、クリーニング装置、帯電装置、現像装置のうち少なくとも一つを含んで一体に構成し、回転駆動装置の係合部を備える軸に着脱を可能とする
   ことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項８に記載の画像形成装置に着脱可能で、回転駆動装置の係合部に係合して回転する感光体ドラムと、クリーニング装置、帯電装置、現像装置のうち少なくとも一つを含んで一体に構成した
   ことを特徴とするプロセスカートリッジ。

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