JP4864447B2

JP4864447B2 - 画像形成装置に用いられる駆動装置

Info

Publication number: JP4864447B2
Application number: JP2005368479A
Authority: JP
Inventors: 博昭宮村
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2005-12-21
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2025-12-21
Also published as: US7466941B2; US20070140726A1; JP2007171510A

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を回転及び駆動させるための回転駆動装置を有する。回転駆動装置は、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、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１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１の回転駆動装置は、ステッピングモータと弾性体減速装置とフィードバック制御手段とを備える。弾性体減速装置は、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、弾性体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２００２−１７１７７９

しかしながら、特許文献１の装置では、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１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１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、弾性体の遊星ローラに生じた弾性変形がモータの回転により復元するまでの時間は、その遊星ローラの温度に依存する。例えば、遊星ローラが低温であると、遊星ローラに生じた弾性変形が復元するまでの時間は長くかかる。遊星ローラの温度は、カラー画像形成装置が使用される環境等に応じて変化する。

そこで、本発明は、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する駆動装置を提供する。本発明は、弾性体の遊星ローラの温度に関わらず、遊星ローラの弾性変形が画像に影響を及ぼす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と、検知手段と、遅延時間決定手段と、画像処理制御手段とを含む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。検知手段は、前記遊星ローラ、または前記遊星ローラの近傍の温度を検知する。遅延時間決定手段は、前記検知手段が検知した温度に基づいて、前記モータの起動時から画像形成処理を開始するまでの遅延時間を決定する。画像処理制御手段は、前記モータの起動時から前記遅延時間が経過した後に、前記画像形成処理を開始させる。

モータが停止している間、遊星ローラの弾性体で形成された部分には弾性変形が生じる。この弾性変形が復元するために要する時間は、遊星ローラにおける弾性体部分の温度に依存する。この装置は、検知した温度に基づいて、画像形成処理を開始させるタイミングを決定する。これにより、モータが停止していた間に遊星ローラの弾性体部分に生じた弾性変形は、モータが起動してから画像形成処理が開始されるまでの間に復元する。そのため、出力軸の回転の速度は一定となる。従って、出力軸の回転の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。

発明２は、前記発明１において、複数の温度範囲と、前記遅延時間を決定するための条件とを対応づけて記憶している記憶手段を更に含む駆動装置を提供する。前記遅延時間決定手段は、前記検知手段が検知した温度が、前記記憶手段内の複数の温度範囲のうちいずれに該当するかを判断し、該当する温度範囲に対応する条件に応じて遅延時間を決定する。

この装置は、遊星ローラの温度範囲と条件とを対応づけて記憶しているため、遊星ローラまたはその近傍の温度に応じて遅延時間を決定する。これにより、遊星ローラの温度が異なるために弾性変形の復元する時間が異なる場合であっても、画像形成処理を弾性変形が復元した後に開始させることができる。

本発明によると、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。また、本発明によると、弾性体の遊星ローラの温度に関わらず、遊星ローラの弾性変形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の断面構成及びその周辺機器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１１と接続されており、画像形成装置１１内に設けられた感光体ドラムを駆動するための装置として用いられる。画像形成装置１１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である。

図２は、画像形成装置１１の概略図である。画像形成装置１１は、４色の未定着可視像を記録シートに多重転写した後にこれを定着する、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って、シート搬送路に沿って配置された感光体ドラム１１１（像担持体）等を含む各色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂ）用の画像形成部を有している。駆動装置１は各感光体ドラム１１１のそれぞれを駆動可能なように、各感光体ドラム１１１に対応して設けられている。

（１）駆動装置の構成
図３は、図１の駆動装置１のIII−III線断面図である。以下より、図１及び図３を用いて駆動装置１の構成について説明する。

本実施形態１の駆動装置１は、モータ２、モータ回転軸３、複数の遊星ローラ４、回転速度センサ５ａ、温度センサ５ｂ（検知手段に相当）、リング６、キャリアローラ７、出力軸８、固定体９及び駆動制御部１０を含む。

モータ回転軸３は、モータ２の回転を外部に出力する。複数の遊星ローラ４は、モータ回転軸３の外周面とリング６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４が３つの場合を例にとる。各遊星ローラ４の縁部は弾性体４ａで形成されている。弾性体４ａとしては、例えばゴム等が挙げられる。回転速度センサ５ａは、固定体９の内周面に位置しており、キャリアローラ７の回転速度を検出する。温度センサ５ｂは、モータ２及び固定体９の外側であって、かつ固定体９の近傍に設けられており、後述する遊星ローラ式動力伝達ユニット全体の温度Teを検知する。リング６は、３つの遊星ローラ４を取り囲むように位置しており、各遊星ローラ４と内周面で接している。キャリアローラ７は、遊星ローラ４から見てモータ２の反対側に位置しており、遊星ローラ４の回転軸４ｂにより遊星ローラ４と連結されている。そしてキャリアローラ７は、固定体９の一部に位置している軸受８ａを介して出力軸８と連結している。キャリアローラ７の縁部はマグネット７ａで形成されている。出力軸８は、モータ回転軸３と同一軸心上で、キャリアローラ７の回転を外部に出力する。固定体９は、モータ２の外側に位置しており、モータ回転軸３、３つの遊星ローラ４、回転速度センサ５ａ、リング６及びキャリアローラ７を取り囲んでいる。以下より、遊星ローラ４、リング６、キャリアローラ７及び出力軸８を、まとめて“遊星ローラ式動力伝達ユニット”と言う。

駆動制御部１０は、モータ２及び固定体９の外側に位置しており、モータ２、温度センサ５ｂ及び画像形成装置１１と接続されている。駆動制御部１０の構成については後述する。

（２）遊星ローラ式動力伝達ユニット及びモータ回転軸の動作
次に、遊星ローラ式動力伝達ユニット及びモータ回転軸３の動作について、図３を用いて説明する。

先ず、モータ回転軸３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４は、モータ回転軸３を中心とし、リング６の内周面に沿ってモータ回転軸３の回転方向と同じ方向に公転する。更に、各遊星ローラ４は、各遊星ローラ４の回転軸を中心としてモータ回転軸３の回転方向とは逆の方向に自転する。キャリアローラ７は、遊星ローラ４の公転に連動して回転する。即ち、キャリアローラ７は、モータ回転軸３の回転方向と同じ方向に回転する。この時、キャリアローラ７は、モータ回転軸３の回転が遊星ローラ４の自転により減速された速度で回転する。

（３）駆動制御部の構成
次に、本実施形態に係る駆動制御部１０の機能構成について説明する。図４は、本実施形態に係る駆動制御部１０の機能構成を示した図である。駆動制御部１０は、記憶部１０１、モータ駆動制御部１０２、遅延時間決定部１０３及び画像処理制御部１０４を含む。

（３−１）記憶部
図５は、記憶部１０１が記憶している遅延時間条件テーブル１０１ａの概念を説明する図である。図５の遅延時間条件テーブル１０１ａは、温度範囲と、遅延時間Tdを決定するための条件とを、１レコードとして記憶している。遅延時間Tdを決定するための条件とは、遅延時間Tdを、モータ停止時に遊星ローラ４の弾性体４ａに生じた弾性変形が復元するのに要する時間以上となるように決定するための条件である。

例えば、温度範囲“0≦Te＜20”と、遅延時間Tdを決定するための条件“Td=10+(20-Te)/2.89”とが対応づけて記憶されている。ここで、“2.89”とは、図１及び図３において図示しない定着装置で用いられる定着材の種類に伴う値である。

尚、図５における遅延時間Tdを決定するための条件は、定着材の種類だけでなく遊星ローラ４における弾性体４ａの弾性率等に基づいて設定されていてもよい。弾性体４ａは、物質の種類によりその弾性率等が変化するからである。

（３−２）モータ駆動制御部
モータ駆動制御部１０２は、モータ２の駆動制御を行う。例えば、モータ駆動制御部１０２は、モータ２の駆動のオン／オフを制御するためのモータ駆動制御信号MOT_DRやモータ２の回転速度を指示するためのモータ回転速度制御信号MOT_FCLKを、モータ２に送信する。モータ駆動制御部１０２の詳細な動作については後述する。

（３−３）遅延時間決定部
遅延時間決定部１０３は、温度センサ５ｂが検知した温度Teに基づいて、モータ２の起動時から画像形成処理を開始するまでの遅延時間Tdを決定する。具体的には、遅延時間決定部１０２は、温度センサ５ｂが検知した温度Teが、記憶部１０１が記憶している遅延時間条件テーブル１０１ａ内における複数の温度範囲のうちいずれに該当するかを判断する。そして、遅延時間決定部１０３は、温度Teが該当する温度範囲に対応した条件に応じて遅延時間Tdを決定する。遅延時間決定部１０３は、決定した遅延時間Tdを画像処理制御部１０４に渡す。

例えば、温度センサ５ｂが検知した温度Teが15℃であるとする。この場合、温度Te“15℃”は遅延時間条件テーブル１０１ａ内における温度範囲“0≦Te＜20”に該当するため、遅延時間決定部１０３は、遅延時間Tdを決定するための条件“Td=10+(20-Te)/2.89”における“Te”に“15”を当てはめて遅延時間Tdを算出する。

（３−４）画像処理制御部
画像処理制御部１０４は、遅延時間決定部１０３が決定した遅延時間Tdを受け取る。画像処理制御部１０４は、モータ２の起動時から遅延時間Tdが経過した後に画像形成処理を開始させるように、画像形成装置１１を制御する。画像形成処理は、カラーレジストレーション処理やキャリブレーション処理等の画像形成補正処理を含む。画像処理制御部１０４の詳細な動作については後述する。

（４）モータ駆動制御部及び画像処理制御部の動作
図６は、モータ駆動制御信号MOT_DR、モータ回転速度制御信号MOT_FCLK、画像形成指示信号及び画像処理制御信号のタイミングチャートである。尚、図６の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。画像処理制御信号は、画像処理のオフを“０”、オンを“１”として表す。

先ず、駆動制御部１０は、画像形成処理を開始させる画像形成指示信号を外部から受信すると、モータ駆動制御信号MOT_DRを“０”から“１”に切り替えてモータ２に送信する。次いで、駆動制御部１０のモータ駆動制御部１０２は、モータ回転速度制御信号MOT_FCLKをモータ２に送信する。これにより、モータ２は、モータ回転速度制御信号MOT_FCLKに基づいた速度で回転する。

また、駆動制御部１０は、画像形成処理を開始させる画像形成指示信号を外部から受信すると、遊星ローラ式動力伝達ユニット全体の温度Teを温度センサ５から取得する。そして、駆動制御部１０の遅延時間決定部１０３は、記憶部１０１が記憶している遅延時間条件テーブル１０１ａを参照し、温度Teに基づいて遅延時間Tdを決定する。尚、遅延時間決定部１０３が温度Teに基づいて遅延時間Tdを決定するタイミング、及びモータ駆動制御部１０２がモータ２を駆動するタイミングの順番は、特に限定されない。どちらが先であってもよい。

画像処理制御部１０４は、モータ駆動制御信号MOT_DRの立ち上がり時から時間の測定を開始し、遅延時間Tdが経過するまでの間は画像処理制御信号“０”を画像形成装置１１に送信する。遅延時間Tdが経過すると、画像処理制御部１０４は、画像処理制御信号“１”を画像形成装置１１に送信する。この遅延時間Tdの間に、遊星ローラ４の弾性体４ａに生じた弾性変形が復元する。

（５）効果
本実施形態に係る駆動装置１によると、モータ２が停止していた間に遊星ローラ４の弾性体４ａに生じた弾性変形は、モータ２が起動してから遅延時間Tdの間に復元するため、出力軸８の回転速度は一定となる。従って、出力軸８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。

更に、駆動装置１は、一部が弾性体４ａからなる遊星ローラ４を含む遊星ローラ式動力伝達ユニット全体の温度に応じて遅延時間Tdを決定する。これにより、遊星ローラ４の弾性体４ａの温度が異なるために弾性変形の復元する時間が異なる場合であっても、駆動装置１は画像形成装置１１の画像形成処理を、弾性変形が復元した後に開始させることができる。

尚、本実施形態では、温度センサ５ｂを駆動装置１内に設けているが、図１の画像形成装置１１内に設けて、画像形成装置１１全体の温度を検知してもよい。温度センサ５ｂは、駆動装置１内に設けられる場合、感光体ドラム１１１毎に設置された駆動装置１の個数だけ必要となるが、画像形成装置１１全体に設けられる場合は１つで済む。従って、コストの削減ができる。

また、本実施形態では、遅延時間決定部１０３は、遅延時間条件テーブル１０１ａに基づいて遅延時間Tdを決定しているが、温度の範囲に関係なく遅延時間Tdを決定可能な遅延時間の演算式に基づいて決定してもよい。

本発明の駆動装置は、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の駆動用装置として用いることができる。

本実施形態に係る駆動装置の断面構成とその周辺機器との接続を示した図。本実施形態の駆動装置が用いられる画像形成装置の概略図。図１の駆動装置１のIII−III線断面図。本実施形態に係る駆動装置の駆動制御部の機能構成図。記憶部が記憶している遅延時間条件テーブル。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モータ回転軸
４遊星ローラ
４ａ弾性体
５ｂ温度センサ
６リング
７キャリアローラ
８出力軸

Claims

弾性体からなる周面部がモータの回転軸の外周面に圧接される複数の遊星ローラと、前記複数の遊星ローラの周面部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、
前記遊星ローラ、または前記遊星ローラの近傍の温度を検知する検知手段と、
前記検知手段が検知した温度に基づいて、前記モータの起動時から画像形成処理を開始するまでの遅延時間を決定する遅延時間決定手段と、
前記モータの起動時から前記遅延時間が経過した後に、前記画像形成処理を開始させる画像処理制御手段と、
を含む駆動装置。
複数の温度範囲と、前記遅延時間を決定するための条件とを対応づけて記憶している記憶手段を更に含み、
前記遅延時間決定手段は、前記検知手段が検知した温度が、前記記憶手段内の複数の温度範囲のうちいずれに該当するかを判断し、該当する温度範囲に対応する条件に応じて遅延時間を決定する、請求項１に記載の駆動装置。