JP6223004B2 - ブラシモータユニット及びそれを備える画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動源としてブラシモータを有するブラシモータユニット及びそれを備える画像形成装置に関する。

従来、画像形成装置の駆動源として、ステッピングモータかＤＣブラシレスモータが使用されることが多かった。しかしながら、近年、高効率化もしくは低コスト化の点から、駆動源として、ブラシモータが使用されるケースが増えてきている。一方、ブラシモータはステッピングモータやブラシレスモータと比較して、ブラシの切り替わりの際に発生する電磁ノイズが大きく、放射ノイズを低減するために何らかの対策が必要となる。

ブラシモータから発生する電磁ノイズを低減させる手段としては、特許文献１に記載の発明が開示される。特許文献１には、シャフト周りのキャップをアースに落とす構成が開示される。

特開２００２−２１８６９７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明を画像形成装置に適用する場合には、モータが装置本体のフレームを構成する板金に取付けられることとなる。この場合に、キャップをアースに落としても、ブラシの切り替わりの際に発生する電磁ノイズは、モータのケースを介して装置本体のフレームに伝搬する。その結果、装置本体のフレームの一部がアンテナとなり、放射ノイズが発生してしまう。

このように、ブラシモータで発生した電磁ノイズは、モータ自身から放射されるのみでなく、モータのケースから装置本体のフレームに伝搬し、そのフレームの一部がアンテナとなることによって、放射ノイズを発生させる。

本発明は、上記実情に鑑み、ブラシモータで発生したノイズが装置本体のフレームに伝搬することを抑え、放射ノイズの発生が抑制されるブラシモータユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のブラシモータユニットは、ブラシとブラシに接触する整流子を備えたブラシモータと、前記ブラシモータを覆う導電性のケースと、前記ケースの外部に配置され、前記ブラシモータの回転を制御する制御基板と、前記ケースと前記制御基板の回路とを導通する導通部材と、を有するブラシモータユニットにおいて、前記ブラシモータの回転軸方向に直交する方向から見て、前記導通部材の幅は前記ブラシよりも小さく、前記導通部材が、前記ブラシと前記整流子との重なり領域と重なっていることを特徴とする。

本発明によれば、ブラシモータで発生したノイズは、装置本体のフレームに伝搬することなく、放射ノイズの発生が抑制される。

レーザスキャナ及びブラシモータの周辺の構成を示す断面図である。 図１の矢印Ｊ方向から見た側面図である。 図１の矢印Ｋ方向から見た平面図である。 測定装置の構成を示す概略図である。 画像形成装置のプリント動作時にスペクトラムアナライザで観測された波形を示すグラフである。 実施例２に係る画像形成装置におけるレーザスキャナ及びブラシモータの周辺の構成を示す断面図である。 制御基板、板バネ、支持台の構成を示す斜視図である。 本発明の実施例１に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。 ブラシモータ１６の内部構造を示す概略断面図である。

以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図８は、本発明の実施例１に係る画像形成装置１００の構成を示す断面図である。画像形成装置１００は、電子写真画像形成プロセスを利用したレーザビームプリンタである。図８に示されるように、画像形成装置１００は画像形成装置本体（以下、単に『装置本体』という）１００Ａを有し、この装置本体１００Ａの内部には、画像を形成する画像形成部５１が設けられる。画像形成部５１は、『像担持体』である感光体ドラム８、『転写装置』である転写ローラ９等を含む。プロセスカートリッジＢは、感光体ドラム８と不図示の現像器、帯電ローラ、クリーナ等のプロセス手段を一体化して構成され、装置本体１００Ａに対して着脱自在にされている。

画像形成装置１００は、感光体ドラム８にレーザ光を走査して記録する電子写真方式を採用するものである。給送部１の内部には複数枚の記録材Ｐが積載されている。この記録材Ｐは、給送部１の左側（装置奥側）に配設された給送ローラ２ａと分離パッド２ｂによって１枚ずつ分離されて給送され、搬送ローラ対３ａ、３ｂによって転写部に搬送される。レジストセンサ４は記録材Ｐの先端位置と露光光源であるレーザスキャナ５の発光タイミングを同期させて記録材Ｐ上の所定位置から画像の書き出しを行なうものである。

そして転写ローラ９で感光体ドラム８上の顕画像を記録材Ｐ上に転写し、定着器１１によって記録材Ｐ上の顕画像を加熱し定着する。給送ローラ２と転写ローラ９と定着器１１は、定着器１１を最上部としてほぼ鉛直で一直線上に配置されている。定着器１１は最上部に配置されているため、定着器１１から発生する熱は外装カバーに形成されたルーバーから装置本体１００Ａの外部に効率よく排出される。

顕画像が定着された記録材Ｐは、定着器１１の記録材通紙部の鉛直方向上方に配置された排出ガイド１５に当接して印字面側に曲げられ、排出ローラ１２ａと排出コロ１２ｂによって外装カバーの一部に形成された排出トレイ１４上に印字面を下にして排出される。また、画像形成装置１００の駆動源であるブラシモータ１６は、装置本体１００Ａのフレームの一部を構成する板金としてのフレーム１７にビス３１で留められている（図１参照）。なお、装置本体１００Ａの内部にはコントローラ５０が配置され、コントローラ５０が感光体ドラム８その他の内部機器の駆動を制御するようになっている。

図１は、レーザスキャナ５及びブラシモータ１６の周辺の構成を示す側面図である。図１に示されるように、ブラシモータ１６のノイズ抑制機構７０は、ブラシモータ１６と、制御基板２０と、板バネ２６と、コネクタ２５、電線２２ａ、２２ｂと、を備えるブラシモータユニットである。また、図１に示すフレーム１７は、装置本体１００Ａのフレームの一部を構成し、且つ、ブラシモータ１６からの駆動を伝達する複数のギア列が配置されている。画像形成部を駆動する駆動源であるブラシモータ１６は、そのフレーム１７にビス締めされている。また、フレーム１８は、フレーム１７に直交するように配置されている。制御基板２０は、そのフレーム１８にビス締めされた支持台１９によって保持されている。この制御基板２０は、ブラシモータ１６のモータケース１６Ａに対して外側で対向し、ブラシモータ１６の回転速度を制御する基板である。

モータのプラス端子２１ａ、マイナス端子２１ｂには、それぞれ電線２２ａ、２２ｂが接続されており、各々の電線２２ａ、２２ｂは、コネクタ２５を介して制御基板２０に接続されている。ブラシモータ１６の回転軸であるシャフト２８にはモータ回転数を検出する検出部材２４が取り付けられており、制御基板２０に実装されたセンサ２３（検出手段）で検出部材２４（検出手段）の回転数を検知することにより、ブラシモータ１６の回転数の制御を行う。

ここでは、ブラシモータ１６と制御基板２０とは、以下のものが電磁ノイズを伝達可能となっている。すなわち、『導通部材』である板バネ２６は、制御基板２０に実装され、ブラシモータ１６及び制御基板２０に接触して電気的に導通させる。また、『接続部』であるコネクタ２５、電線２２ａ、２２ｂは、制御基板２０とブラシモータ１６とを接続する。

図２は、図１の矢印Ｊ方向から見た側面図である。図２に示されるように、制御基板２０に半田付けされた金属製の板バネ２６がその押圧力によってブラシモータ１６に当接されており、制御基板２０の回路とブラシモータ１６のモータケース１６Ａを電気的に接続している。

また、板バネ２６は、弾性部材である。このように板バネ２６が弾性を有するので、ビス等を使用してブラシモータ１６と制御基板２０とを接続する構成に比べて、制御基板２０の配置の自由度が大きく向上する。また、弾性を有すると、振動に追従し易い。

図３は、図１の矢印Ｋ方向から見た平面図である。図３に示されるように、板バネ２６は、基板パターン２７を介してコンデンサ２８ａ、コンデンサ２８ｂに接続されている。各コンデンサ２８ａ、２８ｂの他端側はそれぞれ、コネクタ２５及び電線２２ａ、２２ｂを介してブラシモータ１６のプラス端子２１ａ、マイナス端子２１ｂに接続されている（図１参照）。

尚、板バネ２６は、ノイズの伝搬ルートを短くするため、図１のように、板バネ２６がブラシモータ１６に当接する接点は、ブラシモータ１６が有する２つのブラシ（プラス側ブラシ２７ａ、マイナス側ブラシ２７ｂ）を含む平面と同一の仮想平面上Ｍに配置される。すなわち、板バネ２６は、ブラシ２７ａ、２７ｂと最短距離に設定されるように、ブラシモータ１６のモータケース１６Ａの外側面に接触して配置される。

また、図２及び図３に示されるように、板バネ２６がブラシモータ１６に正常に当接している状態では、板バネ２６の先端は、制御基板２０に形成される『穴』である接触確認穴２９（図３参照）から突出する構成となっている。このように制御基板２０は、板バネ２６が制御基板２０よりも外側に突出可能に形成される『穴』である接触確認穴２９を有する。そのために、板バネ２６が制御基板２０を貫通して制御基板２０から板バネ２６が突出すると、板バネ２６とブラシモータ１６のモータケース１６Ａとが接触し、板バネ２６がブラシモータ１６と制御基板２０とを接続していることが確認できる。

詳しく言うと、その構成であるために、作業者は、板バネ２６は変形して接触確認穴２９から突出するのを確認し、板バネ２６が設けられているか、板バネ２６の形状が変な形状に変形していないか等を確認することができる。そして、作業者は、もしも板バネ２６が無い又は板バネ２６に不具合がある場合には、事前に板バネ２６を正常に設けることによって、ブラシモータ１６と制御基板２０との接続が損なわれることを回避できる。

装置本体１００Ａのコントローラ５０にプリントコマンドが送られ、ブラシモータ１６が回転を始めると、ブラシの切り替わりに起因する電磁ノイズが発生する。従来の構成では、モータのブラシで発生したノイズがモータに戻る伝搬ルートが無い。そのため、そのノイズは、モータケースに伝搬し、さらには装置本体のフレームに伝搬してしまっていた。その結果、本体フレームの一部が大きなアンテナとなり、そこから放射ノイズが発生してしまっていた。

一方、実施例１の構成には、ブラシモータ１６のブラシ２７ａ、２７ｂで発生したノイズが、導電性のモータケース１６Ａ、板バネ２６、コンデンサ２８ａ、２８ｂ、基板パターン２７、コネクタ２５、電線２２ａ、２２ｂを経由して、ブラシモータ１６に戻るルートが有る。このことは、図１に示されている。

そのため、コンデンサ２８ａ、２８ｂの容量を発生するノイズの周波数に対して十分に低いインピーダンスとなるように選定すれば、電磁ノイズは上記の伝搬ルートを伝搬する。この際、上記の伝搬ルートは非常に短くなるため、問題となるような周波数の放射ノイズを発生させる大きなアンテナが存在しない。その結果、ブラシで発生したノイズに起因する放射ノイズの発生を抑制することが可能となる。

本実施例の効果を確認するため、駆動源の周辺の構成として、本実施例の電子写真装置及び従来の電子写真装置の放射ノイズの測定を行った。

図４は、測定装置２００の構成を示す概略図である。測定装置２００は電波半無響室２００Ａを有する。電波半無響室２００Ａの内部には、ターンテーブル３０の上に木製の測定用テーブル４０が設置され、測定用テーブル４０の中心に測定対象である画像形成装置１００を配置した。放射ノイズ測定用のアンテナ３２は、画像形成装置１００から１０ｍ離れた位置に配置され、アンテナ３２を支持するアンテナマスト３３とともに接地されている。アンテナ３２で検出された電磁ノイズは、電波半無響室２００Ａの外に配置され、ケーブル３４で接続されているスペクトラムアナライザ３５によって観測した。

図５は、画像形成装置１００のプリント動作時にスペクトラムアナライザで観測された波形を示すグラフである。図５（ａ）は、実施例１の構成を採用した場合のグラフであり、図５（ｂ）は、従来の構成を採用した場合のグラフである。縦軸はノイズ［ｄＢ（μＶ／ｍ）］であり、横軸は周波数［ＭＨｚ］である。

例えば、７０ＭＨｚ、９００ＭＨｚにノイズの極大値がある。７０ＭＨｚでは、従来の構成で２７ｄＢ（μＶ／ｍ）であったのに対して、本実施例の構成で１８ｄＢ（μＶ／ｍ）となっており、放射ノイズが９ｄＢ（μＶ／ｍ）低下している。また、９００ＭＨｚでは、従来の構成で４４ｄＢ（μＶ／ｍ）であったのに対して、本実施例の構成で３５ｄＢ（μＶ／ｍ）となっており、放射ノイズが９ｄＢ（μＶ／ｍ）低下している。グラフ中の一例では、そのような状況であるが、実施例１の構成では、従来の構成に比較して、最大約１５ｄＢ程度放射ノイズが低下していることが確認できた。

なお、ノイズを低減するための板バネ２６の位置についてより詳細に説明する。図９は、ブラシモータ１６の内部構造を示す概略断面図である。ブラシモータ１６のモータケース１６Ａの内側には、シャフト２８、マグネット１６ｂ、コイル１６ｃ、整流子１６ｄ、ブラシ２７ａ、２７ｂが設けられている。

マグネット１６ｂはモータケース１６Ａに固定されている。コイル１６ｃは、シャフト２８のマグネット１６ｂと対向する位置に固定され、整流子１６ｄは、シャフト２８のブラシ２７ａ、２７ｂに接触する位置に固定されている。整流子１６ｄが回転しながらブラシ２７ａ、２７ｂと接触して制御基板２０からコイル１６ｃへの電力が供給される。

本実施例では、制御基板２０に固定された板バネ２６は、シャフト２８の回転軸方向（Ｘ方向）に関して、主にブラシ２７ａ、２７ｂと整流子１６ｄとの接触部であるノイズの発生源と同じ又は近い位置に配置している。これにより、主にブラシ２７ａ、２７ｂと整流子１６ｄとの接触部で発生されるノイズが伝搬されるループが、（接触部）→（板バネ２６）→（制御基板２０）→（整流子１６ｄ）となるため、ノイズ伝搬ループを小さくしている。

具体的には、制御基板２０に固定された板バネ２６は、Ｘ方向に直交するＹ方向で見て、整流子１６ｄ、又は、ブラシ２７ａ、２７ｂと少なくとも一部が重なる（オーバーラップする）位置に配置している。つまり、Ｘ方向に関して、板バネ２６の幅を範囲Ａ、ブラシ２７ａ、２７ｂの幅の範囲Ｂ、整流子１６ｄの幅を範囲Ｃとすると、Ｘ方向に関して範囲Ａが範囲Ｂ及び又は範囲Ｃと重なるよう、板バネ２６を配置する。これは、上述したように、板バネ２６がブラシモータ１６に当接する接点を、ブラシ２７ａ、ブラシ２７ｂを含む平面と同一の仮想平面上Ｍ（図１参照）に配置さることと同義である。

このように板バネ２６を配置することにより、板バネ２６をＸ方向に関してノイズの発生源と同じ又は近い位置に配置して、板バネ２６をノイズの発生源との距離を短くしてノイズ伝搬ループを小さくすることができる。

なお、最もノイズ伝搬ループを小さくする為には、範囲Ａを、Ｘ方向に関して、ブラシ２７ａ、２７ｂと整流子１６ｄとの接触部である、範囲Ｂと範囲Ｃとが重なった部分と重なるよう、板バネ２６を配置するのが良い。しかしながら、少なくとも、Ｘ方向に関して範囲Ａが範囲Ｂ又は範囲Ｃと重なる（Ｙ方向で見て、板バネ２６が、整流子１６ｄ又はブラシ２７ａ、２７ｂと少なくとも一部で重なる）ように板バネ２６を配置することで、十分に本実施例の効果を得ることができる。

以上のことから、本実施例の構成によれば、制御基板２０とモータケース１６Ａとを電気的に接続する事により、ブラシ２７ａ、２７ｂで発生したノイズの伝搬ループを短くすることが可能となるため、放射ノイズの発生を抑制する事が可能となる。

図６は、実施例２に係る画像形成装置におけるレーザスキャナ５及びブラシモータ１６の周辺の構成を示す側面図である。図７は、制御基板３６、板バネ３７、支持台３８の構成を示す斜視図である。図６及び図７に示されるように、制御基板３６、板バネ３７、支持台３８以外は、図１と同様であるため、重複する内容に関しては詳細な説明は省略する。

ブラシモータ１６のノイズ抑制機構８０は、ブラシモータ１６に対して外側で対向して制御基板２０を支持する支持台３８と、支持台３８に実装され、ブラシモータ１６及び制御基板２０に接触して電気的に導通させる板バネ３７と、を備える点が特徴的である。以下、詳述する。

実施例２の構成が実施例１の構成と異なるのは、実施例１では制御基板２０に板バネ２６が半田付けされていたのに対して、実施例２ではブラシモータ１６を支持する支持台３８に板バネ３７が取り付けられている点である。

支持台３８に取り付けられた板バネ３７は、一端がモータケース１６Ａに当接し、他端が制御基板３６上のジャンパー線に当接している。シャフト２８の回転軸方向に関する板バネ３７の位置は実施例１と同様であり、ジャンパー線は制御基板３６上でパターンを介してコンデンサに接続されている。そのため、実施例１と同様にブラシ２７ａ、２７ｂの切り替わり時に発生したノイズの伝搬ルートを最小化することができ、放射ノイズの抑制が可能となる。

また、実施例１では、制御基板２０上で板バネ３７を実装するスペースを確保する必要があるが、実施例２では、板バネ３７との接点部分のスペースを確保するのみで良いため、制御基板２０の小型化が可能となる。なお、実施例１の方が、板バネ２６が制御基板２０に対して半田付けされるので、電磁ノイズの伝達性が良いと考えられる。また、実施例２の方が、板バネ３７が制御基板３６に対して半田付けされないので、制御基板３６に半田付けするスペースが不要となるから、その分で制御基板３６の小型化が実現できると考えられる。半田付けには面積を必要とするからである。

以上述べてきたように、実施例１又は２の構成によれば、ブラシモータ１６で発生した電磁ノイズは、装置本体１００Ａのフレームに伝搬することなく、放射ノイズの発生が抑制される。すなわち、ブラシモータ１６で発生した電磁ノイズは、制御基板２０（３６）に伝達された後にブラシモータ１６に返ってくる。その結果、ブラシモータ１６で発生したノイズは、装置本体１００Ａのフレームに伝搬することなく、放射ノイズの発生が抑制される。

また、ブラシモータ１６の内部に制御基板２０が配置される構成の場合には故障した際にブラシモータ１６と制御基板２０を同時に修理する必要があった。しかし、制御基板２０がブラシモータ１６の外側に配置するように構成したことで、ブラシモータ１６と制御基板２０とをそれぞれ独立して変更することが可能となるばかりでなく、ブラシモータ１６と板バネ２６との接触を確認することも容易となる。

なお、実施例１や実施例２では、モータケースと制御基板２０（３６）を接続するために板バネ３７を使用しているが、円錐バネなど異なる形状であっても使用する事が可能である。

また、実施例１や実施例２では、『接続部』としてコネクタ２５及び電線２２ａ、２２ｂが例示されるが、この構成に限定されなくても良い。例えば、『接続部』としては、ブラシモータ１６の端子が対応しても良く、この端子が直接的に制御基板２０（３６）に半田付けされる構成であっても良い。

１６ ブラシモータ
１６ｄ 整流子
２０ 制御基板
２２ａ、２２ｂ 電線（接続部）
２５ コネクタ（接続部）
２６ 板バネ（導通部材）
２７ａ、２７ｂ ブラシ
７０ ノイズ抑制機構（ブラシモータユニット）

Claims (7)

1. ブラシとブラシに接触する整流子を備えたブラシモータと、前記ブラシモータを覆う導電性のケースと、前記ケースの外部に配置され、前記ブラシモータの回転を制御する制御基板と、前記ケースと前記制御基板の回路とを導通する導通部材と、を有するブラシモータユニットにおいて、
   前記ブラシモータの回転軸方向に直交する方向から見て、前記導通部材の幅は前記ブラシよりも小さく、前記導通部材が、前記ブラシと前記整流子との重なり領域と重なっていることを特徴とするブラシモータユニット。
2. 前記ブラシモータの回転軸方向に直交する方向から見て、前記導通部材が、前記ブラシと前記整流子とが重なった範囲と少なくとも一部で重なることを特徴とする請求項１に記載のブラシモータユニット。
3. 前記導通部材は弾性部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載のブラシモータユニット。
4. 前記導通部材は板バネであることを特徴とする請求項１又は２に記載のブラシモータユニット。
5. 前記制御基板は穴を備え、前記導通部材が前記ケースと接触した状態で、前記導通部材が前記穴を貫通して前記制御基板よりも外側に突出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のブラシモータユニット。
6. 前記ブラシモータ、及び、前記制御基板を支持する支持台を有し、前記導通部材は、前記支持台に取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のブラシモータユニット。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のブラシモータユニットと、前記ブラシモータに駆動されて記録材に画像を形成する画像形成部と、装置本体を構成する板金のフレームと、を有し、前記ブラシモータは、前記フレームに固定されていることを特徴とする画像形成装置。

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