JP5311215B2 - 駆動装置および画像形成装置 - Google Patents
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直径が大きく、重量が重い回転慣性体を用いることで慣性モーメントJを大きくすることができる。しかし、直径が大きい回転慣性体は、大きな設置スペースを必要とする。また、重量が重い回転慣性体は、回転慣性体の回転軸を支持する支持機構の剛性高める必要があり、支持機構が高価になる。
図33は、特許文献1に記載の駆動装置を示す図である。
図に示すように、画像形成装置のモータフレーム202には、感光体1を駆動するための駆動モータ(駆動源)205が固定されている。駆動モータ205のモータ軸205aには、モータ歯車206が固定されており、このモータ歯車206が大歯車207と噛み合っている。大歯車207は、小歯車208と共に、モータフレーム202,画像形成装置本体の奥側フレーム203に回転自在に支持された回転軸210に固定されている。そして、小歯車208は、感光体歯車209と噛み合っている。感光体歯車209は、モータフレーム202と奥側フレーム203とに回転自在に支持された入力軸211に固定されており、入力軸211の端部には、第1軸継手212が固定されている。
一方、感光体1の回転中心となる回転軸1aの端部には、第2軸継手213が固定されており、この第2軸継手213が第1軸継手212に取り付けられている。また、入力軸211には、第1のプーリ218が固定されている。
このように、感光体1の駆動モータ側と反対側にフライホイール361を設けることで、次のような利点がある。フライホイール361を感光体1の駆動モータ側に設けた場合、負荷変動などにより感光体1の回転速度が変動した場合、フライホイール361の慣性力で感光体1を一定速度で回転させようとするが、このとき、感光体1の駆動モータ側の軸1aがねじれてねじれ振動が生じることがある。特に、感光体1の速度変動が高周波の場合、このような軸のねじれ振動が生じやすい。そして、このようなねじれ振動によって、感光体1の速度変動を低減することができず、逆に悪化させてしまうおそれがある。
一方、図34に示すように、感光体1の駆動モータ側と反対側にフライホイール361を設けた場合は、負荷変動などにより感光体1の回転速度が変動したとき、フライホイール361の慣性力で感光体1を一定速度で回転させようとするととともに、駆動モータ362の駆動力でも感光体1を一定速度で回転させようとする。その結果、感光体1の駆動モータ側の軸1aが駆動モータ362のトルクによりねじれ、感光体1の駆動モータ側と反対側の軸1bがフライホイール361のトルクによりねじれる。このとき、駆動モータ361のトルクによる感光体1の駆動モータ側の軸1aのねじれ振動の周期に対して、フライホイール361のトルクによるフライホイール側の軸1bのねじれ振動の周期が半周期ずれるよう、慣性力や駆動モータ362のトルクを設定すれば、駆動モータ側の軸1aのねじれ振動を、フライホイール側のねじれ振動で打ち消すことができる。その結果、感光体1の回転速度が変動したときに、ねじれ振動によって、速度変動が悪化するのを抑制することが可能となり、良好な感光体の速度変動の低減を実現することができる。
また、請求項2の発明は、請求項1の駆動装置において、前記回転慣性体が取り付けられ、前記遊星機構によって増速される出力軸の軸中心と、前記回転体の軸中心とが合うように、前記出力軸を、前記回転体に対して回転可能に嵌合させたことを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1または2の駆動装置において、前記遊星機構を構成する部品の一部を前記回転体に設け、前記遊星機構を構成する残りの部品を装置本体に設け、前記回転体に設けた部品と、前記装置本体側に設けた部品との間で、前記回転体を装置本体に対して分離することを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項3の駆動装置において、前記太陽部に前記回転慣性体を取り付けたことを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項3または4の駆動装置において、前記外輪部を前記回転体に設けたことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項5の駆動装置において、前記遊星部は、装置本体に設けられた支持軸に回転可能に支持されており、前記支持軸を、装置本体に対して所定量揺動可能に取り付けたことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項3または4の駆動装置において、前記遊星部を前記回転体に設けたことを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項1乃至7いずれかの駆動装置において、前記回転体または前記遊星機構の回転を検出する回転検出手段を設け、前記回転検出手段の検出結果に基づいて、前記駆動源を制御する駆動源制御手段を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、請求項8の駆動装置において、前記駆動制御手段は、前記回転検出手段のパルス信号に基づいて、第1基準位置から前記回転体が規定回転角だけ回転するときの回転時間と、前記第1基準位置から所定角度進んだ第2基準位置から前記回転体が規定回転角だけ回転するときの回転時間と、を求め、予め記憶手段に記憶された前記回転体の平均回転速度と、前記第1基準位置から前記回転体が規定回転角だけ回転するときの回転時間と、前記第2基準位置から前記回転体が規定回転角だけ回転するときの回転時間と、に基づいて、前記回転体一回転の回転速度変動を算出し、算出した速度変動に基づいて、前記駆動源を制御することを特徴とするものである。
また、請求項10の発明は、請求項9の駆動装置において、前記規定回転角をπ[rad]とし、前記第2基準位置は、前記第1基準位置に対して(π/2)[rad]進んだ位置であることを特徴とするものである。
また、請求項11の発明は、請求項10の駆動装置において前記回転検出手段として、前記回転体(1/4)回転毎にひとつのパルス信号を発信する回転検出手段を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、請求項8乃至11の駆動装置において、前記回転検出手段は、前記回転慣性体が取り付けられ、前記遊星機構によって増速される出力軸の回転を検出することを特徴とするものである。
また、請求項13の発明は、請求項8乃至11いずれかの駆動装置において、前記回転検出手段は、前記遊星部の自転を検出することを特徴とするものである。
また、請求項14の発明は、請求項8乃至11いずれかの駆動装置において、前記回転検出手段は、前記遊星部の公転を検出することを特徴とするものである。
また、請求項15の発明は、請求項5の構成を備えた請求項8乃至11いずれかの駆動装置において、前記回転検出手段は、前記外輪部の回転を検出することを特徴とするものである。
また、請求項16の発明は、請求項1乃至15いずれかの駆動装置において、前記遊星機構として、遊星摩擦車機構を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項17の発明は、請求項1乃至16いずれかの駆動装置において、前記遊星機構として、遊星歯車機構を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項18の発明は、回転体を備えた画像形成装置において、前記回転体を回転駆動させる駆動装置として、請求項1乃至17いずれかひとつに記載の駆動装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項19の発明は、請求項18の画像形成装置において、前記回転体が像担持体であることを特徴とするものである。
また、前記遊星機構で、回転体が装置に対して分離できるよう構成したので、回転体の回転軸と遊星機構とを連結するためのカップリングを不要にすることができる。その結果、カップリングを設けて、カップリングで回転体を装置に対して分離できるようにしたものに比べて、部品点数を削減でき、装置を安価にすることができる。
まず、本プリンタの基本的な構成について説明する。図1は、本プリンタを示す概略構成図である。同図において、このプリンタは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック(以下、Y、M、C、Kと記す)のトナー像を形成するための4つのプロセスユニット6Y,M,C,Kを備えている。これらは、画像形成物質として、互いに異なる色のY,M,C,Kトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。Yトナー像を生成するためのプロセスユニット6Yを例にすると、図2に示すように、潜像担持体たるドラム状の感光体1Y、ドラムクリーニング装置2Y、除電装置(不図示)、帯電装置4Y、現像器5Y等を備えている。プロセスユニット6Yは、プリンタ本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっている。
遊星機構200Yは、外輪部201Y、太陽部たる出力軸203Y、3つの遊星部たる第1遊星歯車203aY、第2遊星歯車203bY、第3遊星歯車203cYなどを有している。
外輪部201Yは、感光体1Yの手前側のフランジに形成され円筒状の形状を有しており、その内周面にギヤ歯が形成されている。
遊星機構200Yの太陽部たる出力軸203Yは、第1手前側側板111と第2手前側側板112とに軸受113を介して回転自在に支持されている。出力軸203Yの手前側端部(図中右側端部)には、フライホイール106Yがネジ止めされている。出力軸の駆動側端部(図中左側端部)は、外輪部201Yの内部に位置しており、出力軸203Yの駆動側端部には、ギヤ歯が形成されている。出力軸203Yは、第1手前側側板111Yと第2手前側側板112Yとに支持されているが、1つの側板で支持される構造でもかまわない。しかし、2つの側板で支持することで、出力軸203Yの回転中心の精度を確保する事が容易になるので好ましい。
第1手前側側板111Yには、円周方向等間隔で3箇所、駆動側方向に側板111Yに対して垂直に延びる第1遊星軸204aY、第2遊星軸204bY、第3遊星軸204cYが設けられており、これら遊星軸204aY、204bY、204cYの先端にそれぞれ遊星歯車202aY、202bY、202cYが回転自在に固定されている。遊星歯車202aY、202bY、202cYの外周面には、ギヤ歯が形成されており、出力軸203Yの駆動側端部に設けられたギヤ歯、および外輪部201Yの内周面に設けられたギヤ歯と噛み合っている。なお、本実施形態においては、遊星歯車を3個設けているが、2個でも1個でも構わない。また、4個以上設けてもよい。
図1に示すように感光体の上方には、トナーボトルや転写ユニット15が配置され、感光体の下方には、光書込ユニット7や紙収容カセット26が配置されている。また、装置奥側には、中間転写ベルトを駆動するための駆動装置や、現像装置を駆動するための駆動装置などが配置されている。このため、感光体を上方や下方、奥側から交換するのは、困難である。よって、本実施形態においては、感光体を手前方向に引き出して、交換するようにしている。その結果、第1手前側側板111Y、第2手前側側板112Yを開閉させる必要が生じ、第1手前側側板111Y、第2手前側側板112Yに設けられた、出力軸と感光体とを分離する必要が生じる。従来においては、出力軸と感光体とを分離できるようにカップリングを設けていたが、部品点数が増加し、装置が高価となるという問題があった。そこで、本実施形態においては、遊星機構200Yで、出力軸と感光体とを分離できるようにして、カップリングを無くしている。以下に、具体的に説明する。
図7は、変形例1の遊星機構210Yの概略構成図である。
この変形例1の遊星機構201Yは、太陽部たる出力軸203Yを、感光体1Yのフランジの軸中心の嵌合穴に取り付けられた軸受1bYに嵌合させたものである。
先の図4に示した構成においては、遊星歯車202aY,202bY,202cYを介して出力軸203Yと感光体1Yとが連結されるため、遊星歯車202aY,202bY,202cYの製造誤差や遊星軸204aY,204bY,204cYの製造誤差などにより、感光体1Yの軸中心と出力軸203Yの軸中心とがずれるおそれがある。軸中心がずれると、出力軸203Yにねじ止めされたフライホイールの軸中心と感光体1Yの軸中心とがずれてしまう。感光体1Yの軸中心とフライホイール106Yの軸中心とがずれると、フライホイール106Yの偏心によりフライホイール106Yに速度変動が生じ、その速度変動によって感光体1Yが速度変動してしまうおそれがある。
しかし、変形例1のように、出力軸203Yを感光体にフランジに嵌合させて、出力軸203Yを感光体1Yに直接連結することによって、遊星歯車202aY,202bY,202cYを介して出力軸203Yと感光体1Yとを連結するものに比べて、感光体1Yの軸中心に対する出力軸203Yの軸心ずれを抑制することができる。これによるフライホイール106Yの偏心による速度変動が抑制され、フライホイール106Yによって感光体1Yが速度変動してしまうのを抑制することができる。
図9に示すように、外輪部201Yと出力軸203Yとを感光体1Yに設けた場合において、感光体1Yを交換する場合は、まず、第2手前側側板112Yよりも手前側に設けられた不図示の筐体板を取り外して、出力軸203Yの手前側端部にネジ止めされているフライホイール106Yを取り外す。次に、図9(a)に示すように、第1、第2手前側側板を手前側にスライドさせて遊星歯車202aY,202bY,202cYを外輪部201Yおよび出力軸203Yから離間させる。次に、感光体1Yを手前側へスライドさせて、感光体ギヤ軸103aYと感光体の駆動側軸1aYとの連結を外して、装置本体から取り外す。次に、新品の感光体の駆動側軸1aYと感光体ギヤ軸103aYとをカップリング104で連結させた後、第1、第2手前側側板を奥側へスライドさせて、出力軸203Yを第1手前側側板111Y、第2手前側側板112Yに設けられた軸受にそれぞれ嵌合させるとともに、遊星歯車202aY,202bY,202cYを外輪部内周面のギヤ歯と出力軸203Yのギヤ歯とに噛み合せる。これにより、新品の感光体1Yが装置本体に対して位置決めされる。このように、感光体が装置本体に対して位置決めされたら、図9(b)に示すように、フライホイール106Yを出力軸203Yの手前側端部にネジ107Yでネジ止めする。
また、図9に示すように、感光体側に出力軸201Yがある場合においても、感光体1Yが斜めになっていると、出力軸201Yを3つの遊星歯車202aY,bY,cYに囲われた領域に挿入していくと、出力軸201Yの先端が遊星歯車202aY,bY,cYに引っ掛かり、これ以上挿入できなくなる。
そこで、本実施形態においては、遊星軸204aYを揺動可能に取り付け、感光体が斜めでも、うまく挿入できるようにした。以下に、具体的に説明する。
図27(a)に示すように、各遊星軸204aY、204bY、204cYは、第1手前側側板111Yの貫通孔121aY,121bY(不図示),121cYを貫通して第2手前側側板112Yに固定されている。第1手前側側板の貫通孔121aY,121bY(不図示),121cYは、遊星軸204aY、204bY(不図示)、204cYの外径よりも大きくなっている。各遊星軸204aY、204bY(不図示)、204cYは、貫通孔の出力軸203Y側の面と反対側の面に接触している。第2手前側側板112Yには、感光体側に延びて遊星軸204aY、204bY(不図示)、204cYと対向する台座部123aY、123bY(不図示)、123cYが円周方向等間隔で3箇所設けられている。各台座部123aY、123bY(不図示)、123cYには、スプリング122aY、122bY(不図示)、122cYが設けられており、スプリング122aY、122bY(不図示)、122cYは、遊星軸を出力軸203から離間する方向に付勢している。
図28(a)に示すように、この例では、遊星軸204Yをスプリング122Yで出力軸側に付勢して、遊星軸を貫通孔121Yの出力軸側に接触させている。
図28(b)に示すように、感光体1Yが斜めの状態で、第1、第2手前側側板を感光体側へスライドさせていくと、出力軸203Yの先端が遊星歯車202aYと突き当たったり(図中B)、遊星歯車202cYの感光体側先端が出力軸に突き当たったり(図中A)する。この突き当たった状態で、さらに第1、第2手前側側板をスライドさせようとすると、遊星歯車202Yが出力軸203Yから離間する方向へ押し込まれる。その結果、遊星軸202Yがスプリング122Yの付勢力に抗って遊星歯車側の先端が出力軸203Yから離間する方向に撓んで、遊星歯車202Yが出力軸203Yから離間する方向に移動する。これにより、更に、第1、第2手前側側板を感光体側へスムーズにスライドさせることができ、出力軸203Yの先端を第1手前側側板111Yの軸受113Yに嵌合させることができる。出力軸203Yの先端が第1手前側側板111Yの軸受113Yと嵌合すると、真直ぐな状態になる。その結果、撓んでいた遊星軸204Yが、スプリング122Yの付勢力によって、真直ぐに戻る。このように、出力軸203Yの先端を第1手前側側板111Yの軸受113Yに嵌合した状態からさらに第1、第2手前側側板を感光体側へスライドさせていくと、出力軸203Yの先端が第2手前側側板112Yの軸受113Yを貫通するとともに、外輪部201Yのギヤ歯と出力軸203Yのギヤ歯に遊星歯車202Yが噛み合う。
さらに、図30に示すように、遊星軸204Yを、スプリング126Yを介して第2手前側側板112Yに取り付けてもよい。このように構成することで、遊星歯車202Yが、外輪部201Yまたは出力軸203Yと突き当たったときによりスムーズに姿勢を変えることができ、よりスムーズな連結を行うことができる。また、図30においては、遊星軸204Yを出力軸203Yから離間する方向に付勢するスプリング127Yを設けているが、これは、無くてもよい。また、遊星軸204Yを出力軸側に付勢するスプリングを設けてもよい。
次に、変形例2の遊星機構について説明する。
図10は、変形例2の遊星機構220Yの概略構成図である。
この変形例2の遊星機構220Yは、遊星歯車202aY,202bY,202cYを感光体に設けたものである。具体的に説明すると、感光体の手前側フランジの側面に円周方向等間隔で3箇所遊星軸204aY,204bY,204cYを設け、これら遊星軸204aY,204bY,204cYの先端にそれぞれ遊星歯車202aY,202bY,202cYが回転自在に取り付けられている。第1手前側側板111Yには、円筒状の外輪部201Yが固定されている。外輪部201Yの内周面にはギヤ歯が形成されており、遊星歯車202aY,202bY,202cYと噛み合っている。出力軸203Yは、第1手前側側板111Yと第2手前側側板112Yに軸受113Yを介して回転自在に支持されている。出力軸203Yの奥側端部には、ギヤ歯が形成されており、遊星歯車202aY,202bY,202cYと噛み合っている。
次に、変形例3の遊星機構について説明する。
図14は、変形例3の遊星機構230Yの概略構成図である。
変形例3の遊星機構230Yは、第1外輪部201aY、第2外輪部201bY、太陽部たる出力軸203Y、第1遊星部たる3つの第1遊星歯車202aY、202bY(不図示)、202cY、第2遊星部たる3つの第2遊星歯車205aY、205bY(不図示)、205cY、などを有している。
第1外輪部201aYは、感光体1Yの手前側フランジに形成されている。第2外輪部201bYは、第1手前側側板111Yに固定されている。出力軸203Yは、第1、第2手前側側板111Y,112Yに軸受113Yを介して回転自在に支持されている。この出力軸203Yには、キャリア部材206Yが軸受207Yを介して回転自在に取り付けられている。このキャリア部材206Yの感光体側面には、円周方向等間隔で3箇所遊星軸204aY,204bY(不図示),204cYが延びており、各遊星軸204aY,204bY(不図示),204cYには、それぞれ、第2遊星歯車205aY、205bY(不図示)、205cYが回転自在に取り付けられている。第2遊星歯車205aY、205bY(不図示)、205cYは、第2外輪部201bYの内周面に設けられたギヤ歯と噛み合っている。各第2遊星歯車205aY、205bY(不図示)、205cYには、第1遊星歯車202aY、202bY(不図示)、202cYが固定されており、各第1遊星歯車202aY、202bY(不図示)、202cYは、第1外輪部201aYの内周面に設けられたギヤ歯と出力軸203Yに設けられたギヤ歯と噛み合っている。第1、第2遊星歯車の歯数は、同じであり、第1外輪部201aYの内周面に設けたギヤ歯の歯数と第2外輪部201bYの内周面に設けた歯数とを異ならせている。
まず、出力軸203Yが回転すると、この出力軸203Yと噛み合っている第1遊星歯車202aY、202bY(不図示)、202cYが回転する。第1遊星歯車202aY、202bY(不図示)、202cYが回転すると、第1遊星歯車202aY、202bY(不図示)、202cYと一体の第2遊星歯車205aY、205bY(不図示)、205cYが同じ回転数で回転する。第2遊星歯車205aY、205bY(不図示)、205cYと噛み合っている第2外輪部201bYは、第1手前側側板111Yに固定されているので、第2遊星歯車205aY、205bY(不図示)、205cYが回転すると、第1、第2遊星歯車は、遊星軸204aY、204bY(不図示)、204cYの軸中心を中心にして自転しながら、出力軸203Yの軸中心を中心として公転する。ここで、仮に第1外輪部203Yのギヤ歯の歯数と、第2外輪部201aYのギヤ歯の歯数とが同じ場合は、ただ単に第1、第2遊星歯車が自転しながら公転するだけであり、第1外輪部201aYは回転しない。しかし、第1外輪部201aYのギヤ歯の歯数と第2外輪部201bYのギヤ歯の歯数を異ならせているので、第1外輪部201aYのギヤ歯の歯数と第2外輪部201bYのギヤ歯の歯数との差の分だけ第1外輪部201aYは、回転する。すなわち、出力軸203Yが回転すると、第1外輪部201aYのギヤ歯の歯数と第2外輪部201bYのギヤ歯の歯数との差の分だけ感光体1Yが、回転するのである。
以上の動作を逆に考えると、感光体1Yの回転速度に対して、第1外輪部201aYのギヤ歯の歯数と第2外輪部201bYのギヤ歯の歯数との差の分増速されて出力軸が回転する。これにより、出力軸203Yに固定されたフライホイール106Yの角速度が感光体1Yの角速度よりも速くすることができる。よって、感光体1Yの速度変動を抑制する効果を損なうことなく、フライホイール106Yの半径を小さくできる。
以上の動作を逆に考えると、感光体1Yの回転速度に対して、第1遊星歯車202が1公転する際の第1遊星歯車202の自転数と、第2遊星歯車205が1公転する際の第2遊星歯車205の自転数との差の分増速されて出力軸が回転する。これにより、出力軸203Yに固定されたフライホイール106Yの角速度が感光体1Yの角速度よりも速くすることができる。よって、感光体1Yの速度変動を抑制する効果を損なうことなく、フライホイール106Yの半径を小さくできる。
図19に示すように、フライホイール106Yの手前側側面に検出軸41Yを設ける。検出軸41Yは、検出軸41Yの軸中心とフライホイール106Yの回転中心とが合うようにフライホイール106Yに取り付けられている。検出軸41Yの手前側端部には、検出軸41Yの回転を検出する回転検出器40Yが取り付けられている。回転検出器40Yとしては、例えば光学エンコーダやタコジェネレータなどが挙げられる。駆動源制御手段たる制御部80Yは、計算部81Yやドライバ部82Yなどを備えている。
回転検出器40Yで検出された回転信号は制御部80Yの計算部81Yにおくられ、必要な換算や目標値との比較が行われる。計算部81Yからは、その時の負荷状況や変動状況に応じた駆動指令信号が出力され、ドライバ部82Yに送られる。ドライバ部82Yでは入力された駆動指令信号に基づいて駆動モータ101Yの回転数を決定し、駆動モータ101Yを制御する。
図20においては、遊星歯車202cYの手前側側面に図22に示すような無反射部42aYと全反射部42bYとが交互に形成されたパターンを有するス被検出部たるスケール42Yを設け、第1手前側側板111Yにパターンと対向するように図23に示すような
検出部たるスケール検出器43Yを設ける。なお、図22では、スケール42Yは、直線状に見えるが、実際は、リング状に形成されたものである。図23に示すスケール検出器43Yは発光部43aYと受光部43bYとから構成された反射型光学センサである。
図24に示す回転検出器40Yは、図25に示すようなリング状のスケール部材44Yと、スケール検出器43Yとで構成されている。
スケール部材44Yの感光体側側面には、円周方向等間隔に3箇所結合軸45aY,45bY,45cYが設けられており、これら結合軸45aY,45bY,45cYは、それぞれ、遊星歯車202aY,202bY(不図示),202cYの遊星軸が軸受を介して嵌合してしている嵌合穴に軸受を介して嵌合している。スケール部材44Yのフライホイール側の側面には、先の図22に示したようなパターンが形成されている。
スケール検出器43Yは、スケール部材44Yに形成されたパターンと対向するように、第1手前側側面111Yに固定されている。
図26に示す構成においては、外輪部201Yの端面に先の図22に示したようなスケール42Yを設け、第1手前側側板111Yにスケール42Yに形成されたパターンと対向するように、図23に示したようなスケール検出器43Yを設ける。
感光体1Yが回転駆動すると、外輪部201Yが回転して、スケール検出器43Yが外輪部201Yの回転を検出する。この図26の構成においては、感光体1Yに形成された外輪部201Yの回転を検出することで、例えば、遊星歯車と外輪部内周面のギヤ歯と噛み合い振動などの不必要な速度変動が検出されることがない。よって、感光体1Yのみの回転情報を得る事ができる。
この回転検出器400Yは、外輪部201Yの端面に4箇所等間隔で被検出部たる4つの反射板401aY,401bY,401cY,401dYを有している。また、先の図26と同様に、第1手前側側板111Yに各反射板401aY〜401dYと対向するように、図23に示したようなスケール検出器43Yを設ける。
まず、制御部80Yは、駆動モータ101Yを所定の回転速度で回転させ、適当なタイミングで、検知された反射板を基準位置と設定する。また、計算部81Yに内臓されているカウンタを0に設定して、時間計測を開始する。なお、以下の説明では、反射板401aYが、第1基準位置と設定され、反射板401bYが第2基準位置と設定されたとして説明する。スケール検出器43Yは、反射板の通過時に計算部へパルス信号を出力し、計算部81Yはパルス信号を受信したときの内蔵タイマユニットのカウンタで計測された時間を記憶手段たるデータメモリに記憶する。本実施形態においては、図35に示すように、t1、t2、t3の時間が、データメモリに記憶される。
感光体1Yの回転速度変動の振幅Aと位相αは、次の3つのから求める。すなわち、第1基準位置(時間0)を基準として、2つの反射板で構成する第1区間(図35における反射板401aYから反射板401cYまでの区間)の回転時間t2。第2基準位置を基準として、2つの反射板で構成する第1区間とは位相が異なる第2区間(図35における反射板401bYから反射板401dYの区間)の回転時間(t3−t1)。予めデータメモリに記憶された感光体の平均角速度ω0である。
図に示すように、遊星部202の自転を検知する回転検出器400Yは、遊星歯車202cYの手前側側面に一つ設けられた反射板401と、図20と同様に第1手前側側板111Yに反射板401Yと対向するように図23に示すような反射型光学センサからなるスケール検出器43Yとを有している。なお、図中Kは、感光体1Yの基準位置を示す。
図37に示すように、低分解能回転検出器は、出力軸203Yに一つ設けられた反射板401Yと、第1手前側側板111Yに反射板401Yと対向するように図23に示すような反射型光学センサからなるスケール検出器43Yとを有している。
図38は、出力軸203Yの回転から感光体(1/4)回転毎に回転検出器がパルス信号を出力できるメカニズムについて説明する図である。なお、この図38においては、出力軸203Yの歯数を20、外輪部201Yの歯数を80にしている。
図38に示すように出力軸203Yが一周し、再び反射板401Yが、スケール検出器43Yにより検出され、パルス信号が出力されたとき、感光体1Yは、(1/4)回転している。よって、この回転検出器400Yにおいても、感光体が(1/4)回転する毎に1パルスの信号を発信することができる。その結果、上述同様、基準位置から感光体が(1/4)回転したときの時間t1,基準位置から感光体が(1/2)回転したときの時間t2,基準位置から感光体が(3/4)回転したときの時間t3,を計測することでき、上述と同様にして、感光体1Yの1回転の速度変動の振幅Aと位相αとを算出することができる。
この場合は、図40に示すように、遊星歯車202Yを4個設けてあり、各遊星歯車202aY,202bY,202cY,202dYの中心にそれぞれ反射板401aY,401bY,401cY,401dYを設ける。そして、図39に示すように、第1手前側側板111Yに反射板401と対向するように図23に示すような反射型光学センサからなるスケール検出器43Yを取り付ける。このように構成することで、感光体1Yが回転すると、各遊星歯車各遊星歯車202aY,202bY,202cY,202dが公転し、遊星歯車の軸中心が、感光体1Yが(1/4)回転するごとに、スケール検出器43Yを通過していく。その結果、スケール検出器43Yが、感光体1Yが(1/4)回転する毎に1パルスの信号を発信し、上述同様、基準位置から感光体1Yが(1/4)回転したときの時間t1,基準位置から感光体が(1/2)回転したときの時間t2,基準位置から感光体1Yが(3/4)回転したときの時間t3,を計測することできる。よって、上述と同様にして、感光体1Yの1回転の速度変動の振幅Aと位相αとを算出することができる。
図41は、透過型光学センサを用いた例を示す概略構成図である。
図41に示すように、外輪部201の端部に円周方向等間隔で突起部を設ける。透過型光学センサ431Yは、図42に示すように、発光部431aYと受光部431bYとが所定の間隔を有して対向している。そして、図42(a)に示すように、突起部421Yが発光部431aYと受光部431bYとの間にないときは、発光部431aYの光を受光部431bYが受光し、スケール検出器43Yは『光が有る』、という信号を得る。一方、図42(b)に示すように、突起部421Yが、発光部431aYと受光部431bYとの間にあるときは、突起部421Yが発光部431aYの光を遮るので、スケール検出器43Yは『光がない』、という信号を得る。低分解能回転検出器400Yにおいては、このような突起部421Yを円周方向に等間隔で4箇所設けておき、計算部81Yは、『光がない』という信号に基づいて、t1、t2、t3を計測すればよい。また、このような突起部421Yをリング状に形成し、円周方向に等間隔で4箇所切り欠きを設けた構成でもよい。この場合は、計算部81Yは、『光がある』という信号に基づいて、t1、t2、t3を計測すればよい。
また、遊星機構の箇所で、感光体が装置に対して分離できるよう構成したので、感光体の回転軸と遊星機構とを連結するためのカップリングを不要にすることができる。その結果、カップリングを設けて、カップリングで感光体を装置に対して分離できるようにしたものに比べて、部品点数を削減でき、装置を安価にすることができる。
本実施形態においては、第1基準位置、第1基準位置から感光体が規定回転角回転したとき、第2基準位置、第2基準位置から感光体が規定回転角回転したときに、パルス信号を発生するようなエンコーダを用いればよいので、感光体1回転の間に数回パルス信号を発するような低分解能の回転検出器を用いることが可能となる。よって、微小回転毎にパルス信号を発生させるロータリーエンコーダなどの高分解能の回転検出器を用いるものに比べて、安価にすることができる。
40Y:回転検出器
41Y:検出軸
43Y:スケール検出器
44Y:スケール部材
101Y:駆動モータ
106Y:フライホイール
111Y:第1手前側側板
112Y:第2手前側側板
200Y,210Y,220Y,230Y:遊星機構
201Y:外輪部
202aY,202bY,202cY:遊星歯車
203Y:出力軸
206Y:キャリア部材
Claims (19)
- 回転体を駆動する駆動源と、
前記回転体の速度変動を抑制するための回転慣性体とを備えた駆動装置において、
前記回転慣性体を、前記回転体を挟んで前記駆動源と反対側に配置し、
外輪部と、外輪部内に設けられた太陽部と、外輪部と太陽部との間に設けられた複数の遊星部とで少なくとも構成され、前記回転体と前記回転慣性体との間で角速度を増速して前記回転慣性体へ伝達する遊星機構を設け、
前記遊星機構で、前記回転体が装置本体に対して分離できるよう構成したことを特徴とする駆動装置。 - 請求項1の駆動装置において、
前記回転慣性体が取り付けられ、前記遊星機構によって増速される出力軸の軸中心と、前記回転体の軸中心とが合うように、前記出力軸を、前記回転体に対して回転可能に嵌合させたことを特徴とする駆動装置。 - 請求項1または2の駆動装置において、
前記遊星機構を構成する部品の一部を前記回転体に設け、
前記遊星機構を構成する残りの部品を装置本体に設け、
前記回転体に設けた部品と、前記装置本体側に設けた部品との間で、前記回転体を装置本体に対して分離することを特徴とする駆動装置。 - 請求項3の駆動装置において、
前記太陽部に前記回転慣性体を取り付けたことを特徴とする駆動装置。 - 請求項3または4の駆動装置において、
前記外輪部を前記回転体に設けたことを特徴とする駆動装置。 - 請求項5の駆動装置において、
前記遊星部は、装置本体に設けられた支持軸に回転可能に支持されており、
前記支持軸を、装置本体に対して所定量揺動可能に取り付けたことを特徴とする駆動装置。 - 請求項3または4の駆動装置において、
前記遊星部を前記回転体に設けたことを特徴とする駆動装置。 - 請求項1乃至7いずれかの駆動装置において、
前記回転体または前記遊星機構の回転を検出する回転検出手段を設け、
前記回転検出手段の検出結果に基づいて、前記駆動源を制御する駆動源制御手段を設けたことを特徴とする駆動装置。 - 請求項8の駆動装置において、
前記駆動制御手段は、前記回転検出手段のパルス信号に基づいて、第1基準位置から前記回転体が規定回転角だけ回転するときの回転時間と、前記第1基準位置から所定角度進んだ第2基準位置から前記回転体が規定回転角だけ回転するときの回転時間と、を求め、
予め記憶手段に記憶された前記回転体の平均回転速度と、前記第1基準位置から前記回転体が規定回転角だけ回転するときの回転時間と、前記第2基準位置から前記回転体が規定回転角だけ回転するときの回転時間と、に基づいて、前記回転体一回転の回転速度変動を算出し、
算出した速度変動に基づいて、前記駆動源を制御することを特徴とする駆動装置。 - 請求項9の駆動装置において、
前記規定回転角をπ[rad]とし、前記第2基準位置は、前記第1基準位置に対して(π/2)[rad]進んだ位置であることを特徴とする駆動装置。 - 請求項10の駆動装置において
前記回転検出手段として、前記回転体(1/4)回転毎にひとつのパルス信号を発信する回転検出手段を用いたことを特徴とする駆動装置。 - 請求項8乃至11の駆動装置において、
前記回転検出手段は、前記回転慣性体が取り付けられ、前記遊星機構によって増速される出力軸の回転を検出することを特徴とする駆動装置。 - 請求項8乃至11いずれかの駆動装置において、
前記回転検出手段は、前記遊星部の自転を検出することを特徴とする駆動装置。 - 請求項8乃至11いずれかの駆動装置において、
前記回転検出手段は、前記遊星部の公転を検出することを特徴とする駆動装置。 - 請求項5の構成を備えた請求項8乃至11いずれかの駆動装置において、
前記回転検出手段は、前記外輪部の回転を検出することを特徴とする駆動装置。 - 請求項1乃至15いずれかの駆動装置において、
前記遊星機構として、遊星摩擦車機構を用いたことを特徴とする駆動装置。 - 請求項1乃至16いずれかの駆動装置において、
前記遊星機構として、遊星歯車機構を用いたことを特徴とする駆動装置。 - 回転体を備えた画像形成装置において、
前記回転体を回転駆動させる駆動装置として、請求項1乃至17いずれかひとつに記載の駆動装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項18の画像形成装置において、
前記回転体が像担持体であることを特徴とする画像形成装置。
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