JP4689517B2 - 画像形成装置に用いられる駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に用いられる駆動装置に関する。

カラープリンタやカラー複写機等のカラー画像形成装置は、各色成分用の感光体ドラムや転写ベルト等の装置を回転及び駆動させるための駆動装置を有する。駆動装置としては、モータと、モータの回転を減速する遊星方式の減速装置とを含むものがある。

近年、カラー画像形成装置の低コスト化に伴い、遊星方式の減速装置における遊星ローラは、特許文献１に示すように、少なくともその一部分を例えばゴム等の弾性体を用いて形成されつつある。弾性体の遊星ローラは、モータの回転を外部に伝える出力軸に圧接されているため、弾性変形が生じる。遊星ローラの弾性体に生じた弾性変形は、減速装置の出力軸の回転速度の変動をもたらす。更に、減速装置の出力軸の回転速度が変動している間に生成される画像には、色ズレや色ムラ等が表れる。

特許文献２には、遊星ローラに弾性体を用いた場合に、モータの回転速度を直接的に制御することで出力軸の回転速度を均一にする回転駆動装置が開示されている。具体的には、特許文献２の回転駆動装置は、ステッピングモータと減速装置とフィードバック制御手段とを備える。減速装置は、弾性体の摩擦接触によりトルク伝達を行うトルク伝達部を含みかつ歯車によるトルク伝達部を含まないものであり、モータの回転を減速して感光体ドラムに出力する。フィードバック制御手段は、減速装置の出力回転速度を検出して目標速度との差分値を求め、差分値に基づいてモータに速度指令信号を与え、モータの回転速度を直接的に制御する。
特開２００２−１１５７５１号公報 特開２００２−１７１７７９号公報

しかしながら、特許文献２では、以下の問題点がある。

モータが回転を停止し再駆動するまでの間に弾性体の遊星ローラに生じた弾性変形は、再駆動後のしばらくの間、減速装置の出力軸の回転速度にムラを生じさせる。モータ停止時、遊星ローラに生じた弾性変形に起因して起こる減速装置の出力軸の回転速度が不均一な期間は、特許文献２の装置がフィードバック制御する際の応答時間よりもはるかに大きい。従って、特許文献２の装置に係るフィードバック制御により、モータ停止時に遊星ローラに生じた弾性変形により起こる減速装置の出力軸の回転速度のムラを検知してモータの回転速度を制御すると、過制御が生じてしまう。

また、遊星ローラの弾性体に弾性変形が生じないようにするための方法として、画像形成動作時だけではなく、画像形成動作が行われていない間も遊星ローラを回転させる方法が考えられる。しかし、この場合、減速装置の出力軸からは遊星ローラの回転動作に伴った回転が出力されるため、減速装置により回転駆動される感光体ドラム等の装置は画像形成動作を行っていないにも関わらず回転してしまう。

そこで、本発明は、駆動を行う必要のない部分が回転を行うことなく、遊星ローラの弾性体に弾性変形が生じることを防止する駆動装置を提供する。

前記課題を解決するために、発明１は、遊星ローラ式動力伝達ユニット、クラッチ手段及び制御手段を有し、像担持体を被駆動装置とする駆動装置を提供する。遊星ローラ式動力伝達ユニットは、モータの回転軸の外周面に圧接されており、少なくとも一部が弾性体からなる複数の遊星ローラと、前記複数の遊星ローラと内周面で接しているリングと、前記遊星ローラの回転に連動して回転するキャリアローラと、前記キャリアローラの回転を外部に出力する出力軸と、を備える。クラッチ手段は、前記出力軸と前記出力軸が出力する回転により回転駆動される像担持体とを断接可能に接続する。制御手段は、画像形成処理の終了指示があってから次の画像形成処理の開始指示があるまでの間に前記出力軸が出力する回転が前記像担持体に伝達不能となるように前記クラッチ手段を制御すると共に、前記遊星ローラが回転するように前記モータの回転を制御する。
また、発明２は、遊星ローラ式動力伝達ユニット、クラッチ手段及び制御手段を有し、転写ベルトの駆動ローラを被駆動装置とする駆動装置を提供する。遊星ローラ式動力伝達ユニットは、モータの回転軸の外周面に圧接されており、少なくとも一部が弾性体からなる複数の遊星ローラと、前記複数の遊星ローラと内周面で接しているリングと、前記遊星ローラの回転に連動して回転するキャリアローラと、前記キャリアローラの回転を外部に出力する出力軸と、を備える。クラッチ手段は、前記出力軸と前記出力軸が出力する回転により回転駆動される転写ベルトの駆動ローラとを断接可能に接続する。制御手段は、画像形成処理の終了指示があってから次の画像形成処理の開始指示があるまでの間に前記出力軸が出力する回転が前記転写ベルトの駆動ローラに伝達不能となるように前記クラッチ手段を制御すると共に、前記遊星ローラが回転するように前記モータの回転を制御する。

この駆動装置は、画像形成処理の終了指示があってから次の画像形成処理の開始指示があるまでの間に遊星ローラが回転するようにモータを制御すると共に、動力伝達ユニットの出力が像担持体や転写ベルトの駆動ローラに伝達しないように、クラッチ手段を用いて出力軸と像担持体や転写ベルトの駆動ローラとの間の接続を切断する。これにより、この期間、遊星ローラが回転しても像担持体や転写ベルトの駆動ローラは回転駆動されないため、像担持体や転写ベルトは停止した状態となる。従って、像担持体や転写ベルトのように画像形成動作時以外の期間に駆動を行う必要のない部分が回転を行うことなく、遊星ローラの弾性体部分に弾性変形が生じることを防止できる。

このように、この駆動装置によると、遊星ローラの弾性体部分には弾性変形が生じないため、画像形成処理の開始指示を受けた場合、この装置における出力軸は回転ムラを起こすことなく一定の速度で回転する。この出力軸の回転に伴って像担持体や転写ベルトの駆動ローラは回転ムラを起こすことなく一定の速度で回転する。従って、像担持体や転写ベルトの駆動ローラの回転速度が不均一なことにより画像に生じる色ズレや色ムラ等の現象を回避することができる。

本発明によると、減速装置により回転駆動される装置が回転することなく、遊星ローラの弾性体に弾性変形が生じることを防止できる。従って、遊星ローラの弾性変形により生じる減速装置の出力軸における回転速度のムラが、画像に影響を及ぼすことを防止できる。

＜実施形態＞
図１は、本実施形態に係る駆動装置１の断面構成及びその周辺装置との接続を示した図である。図１の駆動装置１は、画像形成装置７と接続されており、図２に示すように画像形成装置７内に設けられた各感光体ドラム７１（像担持体に相当）のそれぞれを駆動するための装置として用いられ、各感光体ドラム７１に対応して設けられている。

画像形成装置７としては、例えばカラープリンタやカラー複写機等に用いられるカラー画像形成装置が挙げられる。本実施形態では、画像形成装置７が、図２に示すようなイエロー、マゼンダ、シアン及びブラックの４色の感光体ドラム７１表面に形成された静電潜像を現像後、転写ベルトに多重転写してこれを定着する、いわゆるタンデムタイプのフルカラー画像形成装置である場合を例にとる。

（１）駆動装置の構成
駆動装置１は、図１に示すように、回転駆動源としてのモータ２、駆動力伝達ユニット３、クラッチ装置４及び制御部６を含む。

駆動力伝達ユニット３は、モータ２の駆動力を、クラッチ装置４を介して感光体ドラム７１に伝達するためのものであって、図１及び図３に示すように、モータ回転軸３１、複数の遊星ローラ３２、リング３３、第１キャリアローラ３４及び第１出力軸３５を含む。

モータ回転軸３１は、モータ２の回転を外部に出力する。複数の遊星ローラ３２は、モータ回転軸３１の外周面とリング３３の内周面との間に圧接された状態で位置している。尚、本実施形態では、遊星ローラ３２が３つの場合を例にとる。各遊星ローラ３２の縁部は、ゴムや樹脂等の弾性体で形成されている。リング３３は、Fe等の金属で形成されており、３つの遊星ローラ３２を取り囲むように位置し、各遊星ローラ３２と内周面で接している。第１キャリアローラ３４は、遊星ローラ３２から見てモータ２の反対側に位置しており、遊星ローラ３２の回転軸３２ａにより遊星ローラ３２と連結されている。そして第１キャリアローラ３４は、第１出力軸３５と連結されている。第１出力軸３５は、モータ回転軸３１と同一軸心上で、固定体４４（後述）の一部に位置している第１軸受３５ａを介してクラッチ装置４に連結されており、第１キャリアローラ３４の回転を駆動力伝達ユニット３の外部、具体的にはクラッチ装置４に出力する。

クラッチ装置４は、駆動力伝達ユニット３の第１出力軸３５と画像形成装置７の感光体ドラム７１とを断接可能に接続するためのものであって、クラッチ４１、第２キャリアローラ４２及び第２出力軸４３を含む。クラッチ４１としては、例えば電磁コイルにより引きつけられた磁性体が複数のクラッチ板を押しつけることで第１出力軸３５からの駆動力を伝達可能にする電磁クラッチが挙げられる。第２キャリアローラ４２は、クラッチ４１の出力軸４１ａと接続されていると共に、固定体４４（後述）の一部に位置している第２軸受４２ａを介して第２出力軸４３と接続されている。第２出力軸４３は、第１出力軸３５と同一軸心上で、第２キャリアローラ４２の回転を感光体ドラム７１に出力する。

尚、固定体４４は、モータ２の外側に位置しており、駆動力伝達ユニット３と、クラッチ装置４のクラッチ４１及び第２キャリアローラ４２とを取り囲んでいる。

制御部６は、モータ２及び固定体４４の外側に位置しており、図１及び図４に示すように、モータ２、クラッチ装置４及び画像形成装置７と接続されている。制御部６の構成については後述する。

（２）駆動力伝達ユニットの動作
ここで、駆動力伝達ユニット３の動作について、図３を用いて簡単に説明する。

モータ回転軸３１は、モータ２の回転方向に回転する。すると、３つの遊星ローラ３２は、モータ回転軸３１を中心とし、リング３３の内周面に沿ってモータ回転軸３１の回転方向と同じ方向に公転する。更に、各遊星ローラ３２は、各遊星ローラ３２の回転軸３２ａを中心としてモータ回転軸３１の回転方向とは逆の方向に自転する。第１キャリアローラ３４は、遊星ローラ３２の公転に連動して回転する。即ち、第１キャリアローラ３４は、モータ回転軸３１の回転方向と同じ方向に回転する。この時、第１キャリアローラ３４は、モータ回転軸３１の回転が遊星ローラ３２の自転により減速された速度で回転する。

（３）制御部の構成
次に、制御部６の構成について説明する。制御部６は、図４に示すように、モータ駆動制御部６１及びクラッチ制御部６２を含む。

（３−１）モータ駆動制御部
モータ駆動制御部６１は、モータ２の駆動のオン及びオフを制御するためのモータ駆動制御信号MOT_DR等を図示しないタイマからの時刻情報を基準として生成し、モータ２に送信する。

具体的には、モータ駆動制御部６１は、画像形成装置７が画像形成処理を終了してから次の画像形成処理の開始を示す信号を例えば画像形成装置７から受信するまでの間、モータ２が所定時間毎に微速で駆動するようにモータ２を制御する。これにより、遊星ローラ３２は連動して回転する。また、モータ駆動制御部６１は、画像形成処理の開始を示す信号を受信してからこの画像形成処理の終了を示す信号を受信するまでの間、モータ２が一定方向に定常回転を行うようにモータ２を制御する。

（３−２）クラッチ制御部
クラッチ制御部６２は、クラッチ装置４を制御するためのクラッチ制御信号CL_COを図示しないタイマからの時刻情報を基準として生成し、クラッチ装置４に送信する。ここで、クラッチ制御信号CL_COとは、第１出力軸３５により出力される回転が第２出力軸４３を介して感光体ドラム７１に伝達または伝達不能となるようにクラッチ装置４を制御するための信号である。

具体的には、クラッチ制御部６２は、画像形成装置７が画像形成処理を終了してから次の画像形成処理の開始を示す信号を例えば画像形成装置７から受信するまでの間、第１出力軸３５の回転が第２出力軸４３を介して感光体ドラム７１に伝達されないように、クラッチ装置４を制御する。また、クラッチ制御部６２は、画像形成処理の開始を示す信号を受信してからこの画像形成処理の終了を示す信号を受信するまでの間、第１出力軸３５の回転が第２出力軸４３を介して感光体ドラム７１に伝達するように、クラッチ装置４を制御する。

（４）制御部内の各機能の動作
図５は、制御部２１の動作を説明するためのタイミングチャートである。図５の画像形成処理信号は、画像形成装置７により画像形成動作が行われていることを示すための信号であって、画像形成動作が行われている期間を“１”として表す。画像形成指示信号は、画像形成処理の開始及び終了を指示するための信号である。モータ駆動制御信号MOT_DRは、モータ停止を“０”、駆動を“１”として表す。クラッチ制御信号CL_COは、クラッチ装置４のクラッチ４１のオフを“０”、オンを“１”として表す。尚、本実施形態に係るクラッチ４１は、オフすることで第１出力軸３５と第２キャリアローラ４２との間の接続を切断し、オンすることで第１出力軸３５と第２キャリアローラ４２との間を接続する。

先ず、制御部６が画像形成処理の終了指示を示す画像形成指示信号を画像形成装置７等の外部から受信すると、制御部６のクラッチ制御部６２はクラッチ制御信号CL_CO“０”をクラッチ装置４に出力する。そして、制御部６のモータ駆動制御部６１は、モータ２を微速で所定時間毎に回転させるためのモータ駆動制御信号MOT_DRを、モータ２に出力する。具体的には、モータ駆動制御部６１は、所定の周期及び所定のHigh期間を有するパルスを出力し続ける。

これにより、クラッチ装置４のクラッチ４１は第１出力軸３５と第２キャリアローラ４２との間の接続を切り離し、モータ２は定期的に微速回転を行う。従って、モータ回転軸３１の外周面と接する遊星ローラ３２の弾性体４ａの一定箇所には圧力がかからなくなる。尚、この時、遊星ローラ３２はモータ２の微速回転に連動して回転を行うが、感光体ドラム７１にはこの回転が伝達されないため、感光体ドラム７１は回転を停止した状態となる。

次いで、制御部６が画像形成処理の開始指示を示す画像形成指示信号を画像形成装置７等の外部から受信すると、制御部６のクラッチ制御部６２はクラッチ制御信号CL_CO“１”をクラッチ装置４に出力する。そして、制御部６のモータ駆動制御部６１は、画像形成処理の開始指示を示す画像形成指示信号を受信待機している時よりも早い定常速度で一方向に回転させるためのモータ駆動制御信号MOT_DRを生成し、モータ２に出力する。

これにより、クラッチ装置４のクラッチ４１は第１出力軸３５と第２キャリアローラ４２との間を接続し、モータ２は定常回転を行う。モータ２の回転は、駆動力伝達ユニット３により所定の比率減速され、第１出力軸３５及び第２出力軸４３を介して感光体ドラム７１に伝達される。感光体ドラム７１はこの伝達された回転速度で回転を行う。やがてモータ２が定常回転状態に至ると、画像形成処理が画像形成装置７により実行される（画像形成処理信号“１”）。

（５）効果
この駆動装置１は、画像形成処理の終了を示す信号を受けてから次の画像形成処理の開始を示す信号を受けるまでの間、第１出力軸３５により出力される回転がクラッチ装置４の第２出力軸４３を介して感光体ドラム７１に伝達しないように、クラッチ装置４を制御すると共に、例えばモータ２を微速回転させる。この時、モータ２の回転により遊星ローラ３２も微速で回転するが、感光体ドラム７１にはこの回転が伝達されないため、感光体ドラム７１は回転を停止した状態となる。これにより、感光体ドラム７１のように駆動を行う必要のない部分を回転させることなく、かつ遊星ローラ３２の弾性体部分に弾性変形が生じることを防ぐことができる。従って、遊星ローラ３２の弾性変形により生じる感光体ドラム７１の回転速度のムラが、画像に影響を及ぼすことを防止できる。

＜その他の実施形態＞
（ａ）上記実施形態では、駆動装置が感光体ドラムを駆動させる場合について説明したが、これに限定されない。駆動装置は、転写ベルト等の感光体ドラム以外の装置を駆動してもよい。

（ｂ）上記実施形態では、駆動装置がタンデム式の画像形成装置に用いられる場合について説明したが、ロータリ式の画像形成装置において用いられても良い。

本発明の駆動装置は、複写機、プリンタ及びファクシミリ装置の各機種や、これらの機能を併せ持つ複合機等の画像形成装置内において回転動作する装置を駆動するための駆動装置として適用することができる。

駆動装置の断面構成とその周辺装置との接続を示した図。 駆動装置が用いられる画像形成装置の概略図。 駆動力伝達ユニットのIII-III線断面図。 制御部の機能構成及び制御部と接続された周辺の装置を示したブロック図。 制御部の動作を説明するための各種信号のタイミングチャート。

符号の説明

１ 駆動装置
２ モータ
３ 駆動力伝達ユニット
４ クラッチ装置
３２ 遊星ローラ
３４ 第１キャリアローラ
３５ 第１出力軸
４１ クラッチ
４２ 第２キャリアローラ
４３ 第２出力軸

Claims (2)

1. モータの回転軸の外周面に圧接されており、少なくとも一部が弾性体からなる複数の遊星ローラと、前記複数の遊星ローラと内周面で接しているリングと、前記遊星ローラの回転に連動して回転するキャリアローラと、前記キャリアローラの回転を外部に出力する出力軸と、を備える遊星ローラ式動力伝達ユニットと、
   前記出力軸と前記出力軸が出力する回転により回転駆動される被駆動装置とを断接可能に接続するクラッチ手段と、
   画像形成処理の終了指示があってから次の画像形成処理の開始指示があるまでの間に前記出力軸が出力する回転が前記被駆動装置に伝達不能となるように前記クラッチ手段を制御すると共に、前記遊星ローラが所定時間毎回転するように前記モータの回転を制御する制御手段とを有し、
   前記被駆動装置は、表面に形成された静電潜像に基づいて現像される像担持体であることを特徴とする駆動装置。
2. モータの回転軸の外周面に圧接されており、少なくとも一部が弾性体からなる複数の遊星ローラと、前記複数の遊星ローラと内周面で接しているリングと、前記遊星ローラの回転に連動して回転するキャリアローラと、前記キャリアローラの回転を外部に出力する出力軸と、を備える遊星ローラ式動力伝達ユニットと、
   前記出力軸と前記出力軸が出力する回転により回転駆動される被駆動装置とを断接可能に接続するクラッチ手段と、
   画像形成処理の終了指示があってから次の画像形成処理の開始指示があるまでの間に前記出力軸が出力する回転が前記被駆動装置に伝達不能となるように前記クラッチ手段を制御すると共に、前記遊星ローラが所定時間毎回転するように前記モータの回転を制御する制御手段とを有し、
   前記被駆動装置は、転写ベルトの駆動ローラであることを特徴とする駆動装置。

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