JP5200544B2 - 回転速度制御装置、回転速度制御方法、像担持体装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転速度制御装置、回転速度制御方法、像担持体装置及び画像形成装置に関する。

最近の電子写真法による画像形成装置における像担持体（感光体、感光体ドラム、感光ドラムともいう）は、画像形成の高速化に伴って、高速回転が要求されている。さらに、その高速回転中に回転速度のムラがあってはならない。特にフルカラー印刷の場合、回転速度にムラが生じると、形成された画像にゆがみが生じたり、各色の解離が起こったりする。

像担持体の回転ムラは、さまざまな原因により生じる。像担持体の回転ムラの原因は、例えば、像担持体を駆動するモータの電圧変動などによる回転ムラ、軸やギアなどの回転力伝達機構の遊びなどによる回転ムラ、像担持体に働く負荷変動による回転ムラなどがある。

そこで、像担持体の回転ムラを制御するために各種の方法がとられている。一般に、像担持体に架かる負荷変動によることが多く、回転速度変動を抑制するためには像担持体の回転にともなう負荷変動が常に一定となるよう、外部から負荷制御をすることが効果的である。このような考え方から、特許文献１には、感光体の回転速度の変動をエンコーダ等の回転速度検出装置で検出し、感光体に結合している駆動軸にブレーキ装置を配置して、駆動軸の回転数を制御することにより感光体の回転速度変動を抑制する技術が開示されている。

特許文献２には、感光体の回転速度変動をエンコーダ等で検出し、検出した回転速度に基づいて速度変動率を算出することにより感光体軸のトルクを制御する技術が開示されている。

特許文献３には、感光体の回転負荷変動を測定し、測定した回転負荷の値を記憶する書き換え可能な記憶手段を有することで、測定結果を随時更新して感光体軸へのブレーキ制御の遅れをなくす技術が開示されている。
特開平６−３３２２７７号公報 特開２０００−２２４８７８号公報 特開２００３−１９５６８７号公報

上述のように、像担持体の回転速度を所定の値に制御する試みは各種なされているが、上記従来の技術では、感光体軸への負荷付与のため、感光体と感光体軸を結合する結合部分での遊びによる回転速度のムラの発生を直接制御する構成にはなっていなかった。この為、感光体軸の回転速度を所望の範囲に制御できても、像担持体そのものの回転速度にはムラが発生することがあった。

本発明の目的は、上記課題を踏まえ、像担持体そのものの回転速度を直接制御することのできる像担持体の回転速度制御装置及び回転速度制御方法、この回転速度制御装置を備えた像担持体装置並びに画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決するため本発明者等は、以下の発明を完成した。
本発明は、画像形成装置のフレームに回転自在に支持され、シャフトに結合された像担持体の動作時の回転速度を制御する回転速度制御装置であって、前記像担持体の側面を形成するフランジ部の回転速度を測定して、前記像担持体の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段によって検出された回転速度に基づいて、前記像担持体の動作時の回転速度のムラがなくなるように前記像担持体のフランジ部に結合して回転に対する負荷を与える負荷付与手段とを備え、前記負荷付与手段は、前記像担持体を支持するフレームに前記像担持体と同軸になるように設置された円筒形の固定部と、該固定部に回転可能に嵌め込まれ、前記像担持体のフランジ部に結合する突起を有する回転部と、前記固定部と前記回転部に介在する負荷制御装置とを備え、前記負荷制御装置は、前記回転部が回転する際の回転負荷を制御することを特徴とする回転速度制御装置である。

好ましい本発明は、前記負荷制御装置が、電磁コイルと磁性流体とを含むことを特徴とする前記回転速度制御装置である。

好ましい本発明は、前記突起が、複数有り、前記回転部の回転軸に対し軸対称に配置されていることを特徴とする前記回転速度制御装置である。

好ましい本発明は、前記突起と結合する前記フランジ部が、前記突起が嵌合する凹部を有し、該凹部及び前記突起は、前記像担持体の回転方向に対し後側の接触面が、凹部の奥側に行くほど前記回転方向後側に後退した形状をしていることを特徴とする前記回転速度制御装置である。

好ましい本発明は、前記回転速度検出手段が、前記像担持体の回転速度を直接測定することを特徴とする前記回転速度制御装置である。

本発明は、モータと、該モータの回転力を伝達する駆動軸と、該駆動軸に結合した像担持体と、該像担持体を支持するフレームと、前記のいずれかの回転速度制御装置とを備えたことを特徴とする像担持体装置である。

本発明は、前記像担持体装置と、該像担持体装置に備えられた像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、帯電した像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、潜像を形成された像担持体表面にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、像担持体表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、記録媒体に転写されたトナー像を定着する定着装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。

本発明は、画像形成装置のフレームに回転自在に支持され、シャフトに結合された像担持体の動作時の回転速度を制御する回転速度制御方法であって、前記像担持体の側面を形成するフランジ部の回転速度を測定して、前記像担持体の回転速度を検出する回転速度検出ステップと、前記回転速度検出ステップにおいて検出された回転速度に基づいて、前記像担持体のフランジ部に結合した負荷付与手段により前記像担持体の回転に対する負荷を与える負荷付与ステップとを備え、前記負荷付与ステップは、前記像担持体を支持するフレームに前記像担持体と同軸になるように設置された円筒形の固定部に対し、該固定部に回転可能に電磁コイルと磁性流体を含む負荷制御装置を介して嵌め込まれ、前記像担持体のフランジ部に結合する突起を有する回転部が回転する際の回転負荷を制御することで、前記像担持体の動作時の回転速度のムラがなくなるように前記負荷付与手段を制御することを特徴とする像担持体の回転速度制御方法である。

本発明によれば、像担持体そのものの回転速度を直接制御することのできる像担持体の回転速度制御装置及び回転速度制御方法、この回転速度制御装置を備えた像担持体装置並びに画像形成装置を提供することができる。

本発明の回転速度制御装置は、電子写真方式の画像形成装置に配置された像担持体（感光体、感光ドラム、感光体ドラムともいう）の回転速度を制御する回転速度制御装置であって、前記像担持体の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段によって検出された回転速度に基づいて、前記像担持体のフランジ部（ドラムフランジともいう）に結合して回転に対する負荷を与える負荷付与手段とを備えている。

画像形成装置における像担持体の回転速度制御は、重要な課題であり、すでに述べたように、像担持体に結合している駆動軸に加える負荷を調整して像担持体の回転速度を制御する方法がとられてきた。これは、回転軸に対するブレーキ装置は従来からよく知られており、それらの技術がそのまま採用できることと、像担持体の回転を直接制御する具体的方法が知られていなかったことによるものと思われる。

本発明においては、像担持体のフランジ部に直接負荷を加えることで、その回転速度を直接制御することができる。この為、像担持体と駆動軸との間のあそびに起因する像担持体と駆動軸との回転速度の誤差の影響を受けずに像担持体の回転速度を制御できる。また、一般に、駆動軸は像担持体の円筒に比べ細い。細い回転体へのブレーキによる制御よりも、線速度の大きな部分を有する太い回転体に対してのブレーキによる回転速度制御の方が、精密に回転速度を制御することが容易である。本発明の回転速度制御装置は、このような特徴を備えている。

本発明の回転速度制御装置における形態として、負荷付与手段は、像担持体を支持するフレームに像担持体と同軸になるように設置された円筒形の固定部と、その固定部に回転可能に嵌め込まれ、像担持体のフランジ部に結合する突起を有する回転部とを備えており、固定部と回転部は、回転部が回転する際の回転負荷を制御する負荷制御装置を介して結合されている。

負荷制御装置としては、電磁コイルと磁性流体とを含むものがある。例えば、固定部と回転部の摺動部に磁性粘性流体や磁粉等の磁性流体を配置し、この磁性流体を電磁コイルにより磁化し、磁化の強さにより固定部と回転部の摺動に対する負荷を調整することができる。すなわち、この負荷制御装置は、電磁コイルに印加する電圧又は電流により回転部の回転に対する負荷を調整することができる。

回転部に配置された突起は、複数有り、回転部の回転軸（回転中心）に対し軸対称に配置されていることが好ましい。像担持体が動作中は、回転部と像担持体のフランジ部は相対移動がないように完全に結合し、像担持体の回転速度が変わっても回転部が全く同じ回転速度で回転することが好ましいので、結合のための突起は複数有り、回転部の回転軸に対し軸対称に配置されていることが好ましい。

突起のフランジ部への結合は、上述のように、像担持体が動作中は、回転部と像担持体のフランジ部は相対移動がないように完全に結合していることが好ましいので、突起とフランジ部を溶接やねじ込み、ボルト締め、接着等により完全に結合してもよい。しかし、像担持体の取り替えや修理の面からは、着脱可能な構造が好ましい。着脱可能な構造として、突起と結合するフランジ部に突起が嵌合する凹部を有し、その凹部及び突起は、像担持体の回転方向に対し、後側の接触面が凹部の奥側に行くほど回転方向後側に後退した形状をしていることが好ましい。このような構造とすることで、像担持体が動作中は、像担持体の回転力と、回転部の制動力とにより、突起とフランジ部は、常に像担持体の回転方向後側の接触面で密着した状態になる。さらに、像担持体が負荷付与手段側に引き寄せられる応力が発生し、像担持体の回転軸方向の変化も抑えられる。

回転速度検出手段は、像担持体の回転速度を直接測定することが好ましい。回転速度検出手段としては、例えばエンコーダなどを用いればよいが、回転速度測定の対象となるエンコーダドラムなどは、像担持体に直接設置することが好ましい。

本発明の像担持体装置は、モータと、該モータの回転力を伝達する回転軸と、該回転軸に結合した像担持体と、回転体を支持するフレームと、上記の回転速度制御装置とを備えている。この像担持体装置は、動作時の回転速度を正確に制御でき画像形成装置の像担持体装置とした好適なものである。

本発明の画像形成装置は、像担持体装置と、該像担持体装置に備えられた像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、帯電した像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、潜像を形成された像担持体表面にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、像担持体表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、記録媒体に転写されたトナー像を定着する定着装置とを備えている。この画像形成装置は、動作時の像担持体の回転速度を正確に制御でき高速の画像形成においても高品質の画像を提供できる。

本発明の像担持体の回転速度制御方法は、画像形成装置に配置された像担持体の回転速度を制御する回転速度制御方法であって、前記像担持体の回転速度を検出する回転速度検出ステップと、前記回転速度検出ステップにおいて検出された回転速度の変動の振幅と位相に基づいて、前記像担持体のフランジ部に結合して回転に対する負荷を与える負荷付与ステップとを備え、前記負荷付与ステップは、前記像担持体を支持するフレームに前記像担持体と同軸になるように設置された円筒形の固定部に対し、該固定部に回転可能に嵌め込まれ、前記像担持体のフランジ部に結合する突起を有する回転部が回転する際の回転負荷を制御する負荷制御ステップを有している。この像担持体の回転速度制御方法によれば、画像形成装置における像担持体の動作時の回転速度を正確に制御でき、画像形成装置の高速画像形成においても高品質の画像を提供できる。

（実施形態）
以下、本発明を実施するための最良の形態を必要に応じて図面を参照にして説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明の好ましい形態における例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。

（実施形態１）
本発明の回転速度制御装置及び像担持体装置の実施形態１について図１乃至図５を用いて説明する。図１は本実施形態の像担持体装置の主要部の断面図である。１は像担持体である感光体ドラム、２は感光体ドラム１の駆動軸となるシャフト、１３はモータ、１４はモータ１３の駆動力をシャフト２に伝達するギア、３ａは感光体ドラム１の一方の側面を形成するドラムフランジ、３ｂは感光体ドラム１の他方の側面を形成するドラムフランジ、４はシャフト２とドラムフランジ３ａを結合するテーパ状の結合部である。５ａは感光体ドラム１をドラムフランジ３ａ側で支持するためのフレーム、５ｂはフレーム５ａと着脱可能でドラムフランジ３ｂ側で感光体ドラム１を支持するフレーム、６ａはフレーム５ａに支持されドラムフランジ３ａを回転可能に支持する軸受け、６ｂはフレーム５ｂに支持されドラムフランジ３ｂを回転可能に支持する軸受けである。７はドラムフランジ３ｂにフレーム５ｂの外側で固定されるエンコーダホイール、８はフレーム５ｂに固定されエンコーダホイール7の回転速度を測定するエンコーダである。９はエンコーダ８によって検出された回転速度の振幅と位相によって回転負荷を変化させる負荷付与手段である負荷付与装置、１０はドラムフランジ３aとテーパ４を結合するためのピンである。

エンコーダホイール７はシャフト２に取り付けるとドラムフランジ３ａとシャフト２の結合部４の結合のすき間、すなわち「あそび」により感光体ドラム１に回転速度変動があってもシャフトには回転速度変化がなく検知できない場合がある。本実施形態ではエンコーダホイール７がドラムフランジ３ｂに取り付けられている。この為、感光体ドラム１の回転速度変動を直接測定することができ、感光体ドラム１の回転速度の正確な制御が可能となる。

また、フレーム５ａとフレーム５ｂの着脱が可能なため感光体ドラム１の劣化などにより交換が必要になった場合には、フレーム５ｂを取り外すことにより、感光体ドラム１、ドラムフランジ３ａ、３ｂ、エンコーダホイール７、エンコーダ８をフレーム５bと一体にしたまま取り外すことができる構成である。

図２は負荷付与装置９をより詳しく示した断面図である。９１ａ、９１ｂはドラムフランジ３aにはめ込みドラムフランジ３ａに負荷を伝達する突起、９２ａ、９２ｂは軸受け、９３はベアリング９２aと９２ｂを支持する円筒、９４ａ、９４ｂはシール、９５は磁気粘性流体、９６は電磁コイルである。突起９１ａと９１ｂは、回転軸を中心にして１８０度間隔で対向する位置関係にある。コイル９６に電流を流すことで磁界が発生し、磁気粘性流体９５の粘度が上昇することで、円筒９３の回転に対して制動力が働き、円筒９３の先端に固定されている突起９１ａ、９１ｂの回転が制御される。ここで、突起９１ａ、９１ｂの回転方向に対する負荷を生じさせる手段として磁場を与えることで粘度が上昇する磁気粘性流体９５を用いたが、磁性粉体など磁場に応答して抵抗が上昇するほかの材料を用いても良い。

図３は、図１に示した像担持体装置１００と回転速度制御装置１２の制御構造を示したブロック図である。モータ１３による回転力を回転力伝達手段であるギア１４により与えられた感光体ドラム１が回転すると、エンコーダ８によって測定した回転速度変動を負荷制御量演算部１５で感光体ドラム１の回転速度変動が小さくなるように負荷量の振幅と位相を演算する。負荷制御量演算部１５で演算された振幅と位相に基づいて負荷付与手段である負荷付与装置９により感光体ドラム１の回転に負荷を与える。ここでは、エンコーダ８、負荷制御量演算部１５及び負荷付与装置９が回転速度制御装置１２に相当する。

図４は、ドラムフランジ３と突起９１との結合状態を表すイメージ図（断面図）である。図４の右側がドラムフランジ３の負荷付与装置９に対向する部分の一部であり、上方に向かって回転する。ドラムフランジ３には、凹部３１が設けられている。負荷付与装置９の円筒９３の先端から突き出た突起９１は、凹部３１と噛み合うように嵌合している。このような構造により、円筒９３はドラムフランジ３の回転に伴って同じ速度で回転する。そして、上述したような負荷付与装置９の負荷制御装置である電磁コイル９６と磁性流体９５の働きによって、突起９１には、回転に対する負荷が付与されており、この負荷の調整によって、ドラムフランジ３すなわち感光体ドラム１の回転速度を制御することができる。

ここで、ドラムフランジ３と負荷付与装置９の円筒９３が対向する面は、互いに平行な平面であるが、円筒９３から突き出た突起９１とドラムフランジ３に形成された凹部３１は、ドラムフランジ３の回転方向に対して、直角よりも突起９１の先端側及び凹部３１の奥側が後退している形状をしている。特に、突起９１と凹部３１の接触面のうち、ドラムフランジ３回転方向に対して後側に相当する接触面が上記形状になっていることが好ましい。具体的には、図４におけるドラムフランジ３と円筒９３の平行な対向面に対して、凹部３１の回転方向後側接触面がなす角度ａと、突起９１の回転方向後側接触面がなす角度ｂは、
６０°＜ａ＝ｂ＜９０°
の関係を満たしている。このようにすることで、感光体ドラム１の回転動作時に、ドラムフランジ３と負荷付与装置９とが密着して同じ回転速度で回転し、ドラムフランジ３を負荷付与装置９方向へ吸引する応力も発生し、感光体ドラム１の軸方向の位置も正確に固定することができる。

同様に、ドラムフランジ３と円筒９３の平行な対向面に対して、凹部３１の回転方向前側対向面がなす角度ｃと突起９１の回転方向前側対向面がなす角度ｄは、
９０°＜ｃ＜ｄ＜１５０°
の関係を満たしている。角度ｃと角度ｄをこのようにするのは、感光体ドラム１と負荷付与装置９とを取り付けたり取り外したりする際の利便性を考慮したものである。

図５は、ドラムフランジ３ａを負荷付与装置９側から見た図である。ドラムフランジ３ａに凹部３１を複数個（図５においては８個）、回転軸に軸対称になるように作成することにより結合部分が複数になるため、ドラムフランジ３ａと負荷付与装置９の結合が確実になる。

１１はピン１０をはめ込むピン穴である。負荷付与装置９がドラムフランジ３ａに結合して、直接ドラムフランジ３ａの回転速度を制御することにより、ピン１０とピン穴１１の間に回転方向の隙間が生じたとしても、この隙間の影響によるシャフト２と感光体ドラム１の回転速度変動の影響を排除できる。

（実施形態２）
本発明の像担持体の回転速度制御方法について、実施形態２として図６乃至図９を用いて説明する。図６は、本実施形態の負荷付与装置９により感光体ドラム１の回転速度変動の制御方法を示すフローチャートである。図６において、感光体ドラム1の動作を開始すると（Ｓ１）同時に負荷付与装置９に所定の負荷を付与しておく（Ｓ２）（部品等の符号は、図１乃至図５を参照、以下同じ）。そうすることで、駆動モータ１３から感光体ドラム１に回転力を伝達するギア１４の噛み合いを強くし、正確な回転速度伝達を可能にする。また、エンコーダ８により感光体ドラム1の回転速度変動の測定を開始する（Ｓ３）。測定された回転速度変動の振幅と位相に基づき、負荷制御量演算部１５において負荷付与装置９の負荷量の振幅と位相を演算し（Ｓ４）、負荷付与装置９の電磁コイル９６にステップ（Ｓ４）で求められた振幅と位相を補正するための電流を流す。ドラムフランジ３ａに電磁コイル９６に印加した電流値に相当する負荷を与えることで感光体ドラム1の回転速度を制御する（Ｓ５）。上記動作によっても回転速度変動が所定値に満たなければ（Ｓ６のＮ）、ステップ（Ｓ４）に戻り負荷付与装置９の振幅と位相を演算しなおし（Ｓ４）、負荷制御を繰り返す（Ｓ５）。回転速度変動が所定値ならば（Ｓ６のＹ）、そのまま負荷付与を継続する。以上が、感光体ドラム1の１サイクルの回転速度制御のフローであるが、このサイクルを連続的に実行するときには、ステップ（Ｓ６のＹ）で回転速度変動が所定値であったら、さらに回転速度変動を測定（Ｓ３）し続け、ステップ（Ｓ３）からステップ（Ｓ６）を繰り返せばよい。

ステップ（Ｓ２）における所定の負荷は、以下の方法により事前に求めることができる。図７は負荷付与装置９の電磁コイル９６に印加する電圧を、時間とともに階段的に変えたときの負荷量を示したものである。また、図８は、図７のように電圧を変化させたときの、エンコーダ８で測定される回転速度を感光体ドラム1上の線速度に変換し、それを積分した変位から感光体ドラムが所定速度で回転し続けたときの変位を差し引いた変位差を示したものである。

まず、電磁コイル９６を、感光体ドラム１を回転させ、図７のように負荷量を時間とともに階段的に増加させると、変位差も図８に示すように時間とともに階段的に増加する。各時間における負荷量を変位差で除することで、駆動モータ１３から感光体ドラム１までの単位変位差を与えるための負荷量、所謂「剛性」を得ることができる。

図９は、電磁コイル９６に印加する電圧を無負荷の状態から変化させたときの、駆動モータ１３からギア１４を介した感光体ドラム１までの剛性の変化を表した図である。図７における負荷量は電磁コイル９６に電流を流し、磁気粘性流体９５に磁場を与えることで発生しており、負荷量を電磁コイル９６に印加する電圧で管理できることが判る。

図９において、印加電圧の少ない領域Ａでは電圧を増加させると剛性は大きくなるように変化している。一方、印加電圧の大きい領域Ｂでは電圧を増加させても剛性が高止まりしたまま変化しない。領域Ａのように剛性が低く、かつ印加電圧に対する変化が大きい領域では、与えた印加電圧に対する感光体ドラム１の回転速度の変化が比較的大きく、印加電圧の変化に対する変位差の変化量も一定にはならない。しかし、印加電圧の大きい領域Ｂでは剛性が高く、一定値を保っているので、電磁コイル９６に印加する印加電圧の変化に対して変位差の変化が小さく、印加電圧が変わっても印加電圧と変位差の比が一定値を示す。この為、印加電圧を領域Ｂで制御することが好ましい。また、ギア１４の剛性が高くなると駆動モータ１３から感光体ドラム１までの駆動系が高い周波数まで応答するため、高い周波数の回転速度変動に対しても制御が可能になる。

図６のステップ（Ｓ２）における所定の負荷は、領域Ｂの剛性の変化がないか小さい点を任意に選ぶことにより決定することができ、同時に負荷付与装置９に与える電圧を決定できる。また、必要最低限の負荷を知ることが可能であり、余計な負荷による電力消費を防ぐことが可能であり、さらに、駆動モータ１３自体の小型化も可能になる
（実施形態３）
図１０は、本発明の実施形態３の画像形成装置であり、本発明の実施形態１の像担持体装置を用いた画像形成装置の全体側面図である。図１０において、電子写真装置である画像形成装置２００は、各色の画像形成ユニット１１０，１２０，１３０，１４０を中間転写ベルト１５１上に配置し、中間転写ベルト１５１上にトナーによるカラー像を形成し、そのカラー像を給紙装置１７０から搬送される用紙１７１に転写し、定着装置１６０で熱と圧力でトナーを溶融定着してカラー画像を形成する。

画像形成ユニット１１０，１２０，１３０，１４０は４式あり、それぞれ、黒色トナーを有するＫ現像ユニット１１０、シアン色トナーを有するＣ現像ユニット１２０、マゼンタ色トナーを有するＭ現像ユニット１３０、イエロー色トナーを有するＹ現像ユニット１４０である。そして、例えば画像形成ユニット１１０は、トナーを貯めるトナーホッパ、トナー層を形成し感光体ドラム１１１にトナーを接触させる現像ローラを含む現像装置１１４、感光体ドラム１上をクリーニングするドラムクリーナ１１５、感光体ドラム１上を帯電させる帯電器１１２、感光体ドラム１上に静電潜像を書き込む露光器１１３で構成されている。画像形成ユニット１１０に含まれる上記のトナーホッパ、現像ローラ、ドラムクリーナ１１５、帯電器１１２等の構成は、図１に示したフレーム５ａ（図１０には示されていない）に取り付けられ、画像形成装置２００本体から引き出し可能に構成されている。

感光体ドラム１１１等は、図１から図３で示した実施形態１における駆動機構により駆動される。中間転写ベルト１５１は、複数のローラに張架され、二次転写ローラ１５０で搬送される。ベルトクリーナ１５２は中間転写ベルト１５０上の残留トナーを除去する。一次転写ローラは、感光体ドラム１１１等に対向して中間転写ベルト１５１内側に感光体ドラム１１１等に対向して配置される。

用紙１７１は、堆積する給紙装置１７０からピックローラーで引き出され、分離ローラを経て、二次転写ローラ１５０とその対向ローラにより押し付けられながら中間転写ベルト１５１と接触して画像を転写され、搬送ベルトを介して定着装置１６０へ至る。

定着装置１６０は、バックアップローラ１６３、弾性ローラ１６２、加熱ローラ、定着ベルト１６１などを有する。定着ベルト１６１は、弾性ローラ１６２と加熱ローラに掛け渡され、加熱ローラあるいは他のローラの回転により搬送される。用紙はバックアップローラ１６３により弾性ローラ１６２側に押し付けられる。加熱ローラは、金属の中空シャフト内にハロゲンヒータ等の加熱手段を有し、定着ベルト１６１を加熱する。弾性ローラ１６２表面は、シリコンゴム等の弾性材で形成され、バックアップローラ１６３の押し付けにより、ニップ部を弾性ローラ１６２側に凸とし、用紙１７１が定着ベルト１６１に巻きつくのを防止する。

画像を形成する場合、感光体ドラム１１１上を帯電装置１１２で帯電させ、露光器１１３で画像に応じた光をあてて、感光体ドラム１１１上の電位を落とす。その部位が感光体ドラム１の回転により、現像装置１１４に達し、現像装置１１４上のトナー層と接すると帯電しているトナーが画像位置に付着する。

感光体ドラム１１１上のトナー画像は、一次転写ローラが中間転写ベルト１５１を感光体ドラム１１１に向かって押し付ける部位で、中間転写ベルト１５１上に転写される。各画像形成ユニット１１０，１２０，１３０，１４０の感光体ドラム１１１上のトナー画像は、中間転写ベルト１５１上に転写され、カラーのトナー画像が形成される。そして、中間転写ベルト１５１の搬送により、二次転写ローラ１５０の部位で搬送されてきた用紙１７１上にトナー画像は転写される。トナー画像が転写された用紙１７１は、搬送ベルトにより定着装置１６０に搬送され、熱と圧力により、トナーが溶融定着されカラー画像が形成される。

本実施形態ではドラムフランジ３ａと結合部４の結合を強くすることができるので、正確な負荷制御により回転速度変動を低減することができ、高剛性による高い周波数までの制御ができるため高画質画像を得ることができ、かつ低消費電力を達成できる。

本発明の像担持体装置の断面図 負荷付与手段における負荷制御装置の断面図 本発明の像担持体装置と回転速度制御装置を示すブロック図 負荷付与手段とドラムフランジの結合状態のイメージ図 ドラムフランジの側面図 感光ドラムの回転速度制御のフロー図 時間経過と負荷の変化図 時間経過と変位差の変化図 電圧に対する合成の変化図 本発明の画像形成装置の概略図

符号の説明

１：像担持体（感光体ドラム）
２：軸（シャフト）
３，３Ａ，３Ｂ：フランジ部（ドラムフランジ）
３１：凹部
４：結合部
５ａ，５ｂ：フレーム
６ａ，６ｂ：軸受け
７：エンコーダホイール
８：エンコーダ
９：負荷付与手段（負荷付与装置）
９１，９１ａ，９１ｂ：突起
９２ａ，９２ｂ：軸受け
９３：円筒
９４ａ，９４ｂ：シール
９５：磁性流体（磁性粘性流体）
９６：電磁コイル
１０：ピン
１１：ピン穴
１２：回転速度制御装置
１３：駆動モータ
１４：ギア
１５：負荷制御量演算部
１００：像担持体装置
２００：画像形成装置
１１０１２０，１３０，１４０：画像形成ユニット
１１１：像担持体
１１２：帯電器
１１３：潜像形成装置
１１４：現像装置
１１５：像担持体クリーナ
１５０：転写ローラ
１５１：転写ベルト
１５２：ベルトクリーナ
１６０：定着装置
１６１：定着ベルト
１６２：弾性ローラ
１６３：バックアップローラ
１７０：給紙装置
１７１：記録媒体（用紙）

Claims (8)

1. 画像形成装置のフレームに回転自在に支持され、シャフトに結合された像担持体の動作時の回転速度を制御する回転速度制御装置であって、
   前記像担持体の側面を形成するフランジ部の回転速度を測定して、前記像担持体の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   前記回転速度検出手段によって検出された回転速度に基づいて、前記像担持体の動作時の回転速度のムラがなくなるように前記像担持体のフランジ部に結合して回転に対する負荷を与える負荷付与手段とを備え、
   前記負荷付与手段は、前記像担持体を支持するフレームに前記像担持体と同軸になるように設置された円筒形の固定部と、該固定部に回転可能に嵌め込まれ、前記像担持体のフランジ部に結合する突起を有する回転部と、前記固定部と前記回転部に介在する負荷制御装置とを備え、
   前記負荷制御装置は、前記回転部が回転する際の回転負荷を制御することを特徴とする回転速度制御装置。
2. 前記負荷制御装置は、電磁コイルと磁性流体とを含むことを特徴とする請求項１に記載の回転速度制御装置。
3. 前記突起は、複数有り、前記回転部の回転軸に対し軸対称に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転速度制御装置。
4. 前記突起と結合する前記フランジ部は、前記突起が嵌合する凹部を有し、該凹部及び前記突起は、前記像担持体の回転方向に対し後側の接触面が、凹部の奥側に行くほど前記回転方向後側に後退した形状をしていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転速度制御装置。
5. 前記回転速度検出手段は、前記像担持体の回転速度を直接測定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転速度制御装置。
6. モータと、該モータの回転力を伝達する駆動軸と、該駆動軸に結合した像担持体と、該像担持体を支持するフレームと、請求項１〜５のいずれか一項に記載の回転速度制御装置とを備えたことを特徴とする像担持体装置。
7. 請求項６に記載の像担持体装置と、該像担持体装置に備えられた像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、帯電した像担持体表面に潜像を形成する潜像形成手段と、潜像を形成された像担持体表面にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置と、像担持体表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、記録媒体に転写されたトナー像を定着する定着装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
8. 画像形成装置のフレームに回転自在に支持され、シャフトに結合された像担持体の動作時の回転速度を制御する回転速度制御方法であって、
   前記像担持体の側面を形成するフランジ部の回転速度を測定して、前記像担持体の回転速度を検出する回転速度検出ステップと、
   前記回転速度検出ステップにおいて検出された回転速度に基づいて、前記像担持体のフランジ部に結合した負荷付与手段により前記像担持体の回転に対する負荷を与える負荷付与ステップとを備え、
   前記負荷付与ステップは、前記像担持体を支持するフレームに前記像担持体と同軸になるように設置された円筒形の固定部に対し、該固定部に回転可能に電磁コイルと磁性流体を含む負荷制御装置を介して嵌め込まれ、前記像担持体のフランジ部に結合する突起を有する回転部が回転する際の回転負荷を制御することで、前記像担持体の動作時の回転速度のムラがなくなるように前記負荷付与手段を制御することを特徴とする像担持体の回転速度制御方法。

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