JPH01155364A

JPH01155364A - 記録装置の駆動制御装置

Info

Publication number: JPH01155364A
Application number: JP62314115A
Authority: JP
Inventors: Junji Ishiguro; 石黒　純爾
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1987-12-14
Filing date: 1987-12-14
Publication date: 1989-06-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、複写機やプリンター等のように、ゼログラフ
ィプロセスを用いる記録装置において、トナー画像を形
成する感光体ドラム、現像装置等の回転駆動部材を、超
音波モータを用いて直接駆動するとともに、該感光体゛
ドラム等の回転駆動部材の回転速度の制御を、任意の速
度で行い得るようにするための装置に関する。

（従来の技術）ゼログラフィプロセスを用いる複写機やプリンター、フ
ァクシミリ等の装置においては、用紙搬送装置、感光体
ドラム、現像装置等の多くの部材が組合せられたものと
して構成され、それらの各構成部材の駆動のために、多
くの種類のモータ等が用い″られており、各動作部材を
その設定された速度で駆動するようになっている。

このようなゼログラフィ１０セスを用いる装置を、例え
ば、複写機の例で説明すると、複写機は第１７図に示さ
れるように構成されている。この第１７図に示される複
写機１０において、その複写機本体の上面にはプラテン
１１が設けられており、その下面に沿って移動し、原稿
の画像の走査を行うための画像読取り装置と、その光の
伝達を行うための光学系装置２０が配置される。

また、複写機の中央部に設けられる感光体ドラム５０に
対して、その周囲に帯電コロトロン１３、現像装置３０
、転写・剥離コロトロン１４、クリーニング装置１５等
の各装置が配置されており、画像読取り装置によって得
られた原稿の反射光を、光学系を介して感光体ドラムに
照射して静電潜像を形成し、その静電潜像に現像装置３
０からトナーを供給してトを一画像を形成し、そのトナ
ー画像を用紙に転写するようにしている。

上記したようにして作成されたトナー画像を転写する用
紙Ｐは、複写機本体に装着される給紙カセット１６に収
容され、給紙ローラ１７によって送り出され、用紙搬送
路１８内で感光体ドラムに形成されるトナー画像にタイ
ミングを合せた状態で、転写・剥離コロトロン１４によ
る画像転写位置に送り込まれる。

そして、該画像転写位置で、転写・剥離コロトロンによ
る放電によって、感光体ドラム５０の表面からトナー画
像が転写され、その未定着トナー画像を担持したまま、
搬送ベルト１９によって運ばれて定着＠置４０に導入さ
れ、トナー画像の定着が行なわれて、コピーとして完成
される。

上記したような従来より用いられている複写機において
、複写機本体のプラテンの下部に設けられる光学系は、
第１８図に示されるように、プラテンの下面の両側に設
けられるガイド部材２３．２３ａに、ミラー２１．２２
が、その両側のスライド２４により摺動可能に設けられ
ている。そして、それ等の各ミラーが、ワイヤ２７に取
り付けられて、そのワイヤを巻き掛けるブーりを駆動す
ること′によって、駆動が行なわれる。そのための駆動
装置としては、一般にモータ２５と減速機構、およびワ
イヤ２７の駆動を行うための駆動プーリ２６等が設けら
れる。

そして、複写機本体の制御装置の指令によって、プラテ
ン上にセットされた原稿サイズに対応して、モータを正
逆回転させて、ランプやミラー、レンズ等の各部材の移
動を行い、原稿の画像の走査光を感光体ドラムに伝達す
る作用を行う。

また、感光体ドラムの側部に設けられ、感光体ドラムに
形成された静電潜像に対して、トナーを付着させるため
の現像装置３０は、第１９図に、示されるような構成の
ものが用いられる。この第１９図に示される現像装置３
０は、感光体ドラム５０の表面に非常に接近するように
配置される現像０−５３１を用い、ホッパー３５内に収
容された現像剤を、該現像ロー５３１を介して感光体ド
ラムの表面に付着させるような作用を行う。

また、この現像装＠３０の実施例においては、ホッパー
３５内の現像剤を供給ロー５３２によって現像ローラ３
１に移転し、該現像ローラ３１に付着した現像剤に対し
て層形成部材３３を用いて、所定の厚さの薄層を形成し
、該現像剤の薄層が感光体ドラムに接近するようにされ
ている。

上記した現像工程において、現像ロー５３１と感光体ド
ラム感光体ドラム５０とは、その接触部で、矢印方向に
回転が行われるようになっているが、両者の回転速度は
異なるものとして設定ざハ、それぞれの駆動系統が別に
設けられる。

第２０図に示される定着装置４０は、加熱ローラ方式の
装置の場合であり、この従来例に示される定着装置４０
においては、加熱ローラ４１と加圧ローラ４２との間に
用紙を挟持して移動させ、用紙の表面に担持されるトナ
ー画像に対して、加熱ローラ４１による加熱と、加圧ロ
ーラ４２による圧力と加えるようにされる。

この従来例においては、上記加熱Ｏ−ラ４１の両端部を
本体のフレーム４９に対して軸受４３によって支持し、
該ローラ本体４１ａの表面に形成した発熱層４１Ｇに通
電することによって、該加熱ローラの表面を所定の温度
、例えば、２００℃に加熱し、その熱でトナーを溶融さ
せ、用紙にトナー画像を溶着させる。

また、該加熱ローラの駆動を行うためのモータ４６には
、減速機構４７を設け、該減速装置の出力軸に設けたギ
ヤ４８が、ローラ本体の端部に設けたギヤ４５に噛合い
、そのローラの駆動を行うようにする。

上記したように、従来のゼログラフィプロセスを用いる
複写機やプリンター、またはファクシミリ等の装置にお
いて、乾式トナーを用いてトナー画像を形成し、そのト
ナー画像を用紙に転写するようにするための感光体ドラ
ム、および、画像読取り装置の光学系装置、現像装置、
定着装置等のように多くの種類の回転駆動部材が用いら
れる。

そして、上記したような各装置は、一般の駆動機構の場
合と同様に、減速機付きのＤＣサーボモータ等による直
接駆動、または、タイミングベルトやチェーン等のよう
なスプロケットの歯に係合する駆動力伝達手段、または
、平ベルトやワイヤ等のブーりに巻き掛けられる駆動伝
達手段等を用いて、駆動手段の回転力を、回転部材の回
転力として伝達する等の方法が用いられる。

そして、例えば、感光体ドラムの場合には、その回転速
度は、複写機に設定されるコピー枚数７分の条件に合せ
て設定されるものであり、そのために、ドラムの７ラン
ジのギヤ機構を設け、減速機付きのＤＣサーボモータの
駆動軸との間で減速した状態で、その回転の伝達を行わ
せるようにしている。

その場合に、例えば、モータの駆動軸の回転数が１５０
０ｒｐｍ、ドラムの回転数を３３　ｒｐｍとすると、両
者の間に設けられる減速機構は、その減速比が１／４５
程度と、非常に大きな減速比を設定することが必要とさ
れている。

（発明が解決しようとする問題点）上記したように、感光体ドラムの駆動機構において、モ
ータとドラムの間に１／４５程度の非常に大きな減速比
を設定することは、そのために、多くの歯車の噛合わせ
を使用したりすることが必要となるので、その歯車伝達
機構の構成が複雑になり、装置の小型化が困難であり、
マシーンサイズが大型化する原因ともなっている。

さらに、減速機構でのギヤ比を太き（することによって
、該ギヤにおける速度変動比が大きく（ギヤ１枚当たり
約±５％）なり、例えば、上記したように減速比を１７
４５程度に設定する場合には、ギヤを３個使用するため
に１．速度変動比が非常に大きくなり、感光体ドラムの
回転速度を一定に維持することが困難になる。そして、
該感光体ドラムに回転ムラが発生することにより、該、
感光体ドラムの表面に形成されるトナー画像に、局部的
な伸び、縮み等が発生し、それによってトナー画像の乱
れが生じる原因ともなっている。

従来より用いられている駆動機構による場合には、多く
のギヤを使用することによって駆動効率が減少するため
に、モータの性能を必要以上に大きなものとすることが
要求される。また、従来の装置においては、駆動効率の
向上等のためには、ギヤの加工精度を向上させること等
が求められ、それらによって、複写機のＩｌｌ造コスト
が上昇する原因ともなる他に、ギヤの噛合いによる騒音
の問題等が発生する。

つまり、ギヤの噛合いにより発生する騒音が、通常の装
置においては４５ｄｂＡ程度でも、それを３組設けると
、その騒音は５０ｄｂＡ程度に上昇するものとなり、そ
れ等のギヤの組合せ数が多くなると、複写機等の事務用
機器から発生される騒音が非常に大きいものとなり、事
務環境に大きな影響を与える原因となる。

（発明の目的）本発明は、上記したような従来より用いられているゼロ
グラフィプロセスを用いる装置において、回転装置の駆
動装置の騒音、回転ムラ等の欠点を解消するもので、超
音波モータを使用して回転装置を直接駆動することによ
って、該駆動機構の構成を簡素化するとともに、回転装
置に回転ムラや、騒音等が発生することを防止出来るよ
うな装置を提供す′ることを目的としている。

（発明の背ｍ＞超音波振動を利用したモータは、例えば、特開昭５８−
１４８６８２号公報に示されるように、を−夕単体とし
ての技術手段が公知のものであり、実際に市販されてい
るものでもある。この超音波モータの基本的な原理は、
第１４図（ａ）に示されるように、弾性体３の一方の面
に、圧電セラミックス２の小片を張付けたもので、その
圧電セラミックス２の極性が隣接する小片の間で異なる
ように設定し、それらの圧電セラミックスの両側に設け
た電極から、それぞれの圧電セラミックスに所定の電圧
を印加するようにしている。

つまり、同図（ｂ）に示されるように電圧を印加する場
合と、（Ｃ）に示されるように電圧を印加する場合とで
は、各圧電セラミックスに「伸び」「縮み」の状態が発
生する。そして、圧電セラミックスが伸びた側は弾性体
の表面では谷となり、圧電セラミックスが縮んだ側は圧
電セラミックスの表面では山となって、それにより相互
にひずみが発生する。また、圧電セラミックス２に印加
する電圧の極性を反転すると、それぞれの圧電セラミッ
クスの相互のひずみも反転する。

この実施例において、弾性体３としては、りん青銅、ス
テンレス、その他の金属材料で作成したものを用いるこ
とが出来、圧電セラミックス２は、例えば、「ネベツク
ＮＰＭ、Ｎ−６１４（東北金属株式会社製）を用いるこ
とが出来る。

そして、上記したように振動体１を構成し、第１４図（
ｄ）に示されるように、電源４から交流電圧を印加する
と、その周波数に応じて各圧電セラミックスに１伸び」
、「縮み」が交互に繰返されるものとなるので、振動体
１は同図（ｅ）に示されるように、所定の周波数の振動
が発生する。

上記したようにして振動体に発生するたわみ定在波は、
同じ場所で繰返し発生する波のことであるが、実際には
、弾性体の表面に対してｓｉｎカーブのようなたわみ定
在波が発生することになる。

そこで、この弾性体の表面に、第１５図に示されるよう
に、移動体５を接触させると、該振動体１の振動伝達方
向とは逆の方向に向けて搬送力が発生し、移動体５を矢
印の方向に向けて移動させるような作用が行われる。

上記した振動発生原理を利用したものが、第１６図に示
されるような超音波モータである。この図示される超音
波モータにおいて、ステータ９を弾性体３とその表面に
一体に設けた圧電セラミックス２とによって構成し、ロ
ータ６として、前記ステータ９と同じ直径の回転体７を
用い、ライニング材８を介して弾性体３に接触させるよ
うに構成している。

そして、上記したような構成の超音波モータにおける圧
電セラミックス２に、交互に極性の異なる電圧を印加す
ると、弾性体３のだわみ定在波によって、回転体がその
たわみ定在波の進行方向とは反対の方向に回転されるの
で、該回転体の支持軸の回転を出力することにより、モ
ータとして利用され得るものとなる。

上記したような原理の超音波モータは、前述の公報に記
載されているものであり、その他に、特開昭６２−１４
７９７３号公報、特開昭６２−１４７９７４号公報、お
よび特開昭６２−１４７９７５号公報等に示されるよう
な公知例がある。

（問題点を解決するための手段および作用）本発明は、
上記したような超音波モータの原理を用いて、回転部材
のフランジをロータとして用い、該回転部材を直接駆動
するように構成する装置である。

すなわち、本発明は、回転駆動機構を構成する回転体の
７ランジ端面に、圧電セラミックスと、弾性体および押
圧手段等により構成される超音波モータを一体に形成し
、超音波モータの圧電セラミックスに交流電圧を印加す
ることにより、弾性体を介して該フランジを一定の速度
で回転させるように構成している。

また、本発明の装置においては、前記圧電セラミックス
に印加する交流電圧の周波数および／または電圧値を変
化することによって、感光体ドラム等のような回転体の
可変速度υ制御を行い得るように構成することが出来る
ものであり、さらに、電流の位相を変化させることによ
って、回転体の可逆回転制御を行い得るようにすること
が出来る。

したがって、本発明の複写機の駆動制御装置においては
、低速回転、高トルク出力を特徴とする超音波モータを
用いて、回転部材を直接駆動することが可能となり、ド
ラム軸とモータ軸とを一体に形成することが可能なため
に、ギヤ等による駆動力伝達効率を低下させることなし
に、回転部材の駆動系を形成することが出′来る。

さらに、本発明の装置においては、超音波モータが低速
回転と、速度制御の応答性が良好なことより、記録装置
のプロセススピードに対応させた状態で、回転部材の駆
動を行い得るものとなる。

そして、例えば、本発明の装置を感光体ドラムに用いる
場合には、そのドラムの回転速度にムラ等が発生しない
ことより、感光体ドラム表面に対してトナー画像を良好
な状態で形成することが可能である。

（装置の構成）図示された例に従って、本発明の記録装置の駆動制御装
置の構成を説明する。

第１図は、本発明に用いられる超音波モータの概略の構
成を示しているものであり、この図に示されるように、
回転装置の駆動装置として構成される超音波モータ６０
は、一般の超音波モータの場合と同様に、圧電セラミッ
クス６１と、該圧電セラミックス６１に対して給電を行
うための電極６２、圧電セラミックス６１を貼り付けて
進行波を発生させる弾性体６３、該弾性体６３の他側部
に押圧されて回転が行われるローター６４、および、該
ローター６４を弾性体に向けて押圧するためのスプリン
グ６６とから構成される。

また、前記した弾性体６３は、本体フレーム７０に対し
て、固定ボルト７３を用いて回転不能に支持されており
、圧電セラミックス６１によって弾性体６３に発生した
たわみ定在波により、ローター６４が回転作用を行い得
るように設けられる。

本発崩が適用される装置としての回転部材７５は、その
端部フランジ７６が、軸受７２に支持され、軸７１に対
して回転部材が回転可能に設けられており、該軸７１は
、回転装置を支持する装置の本体フレームに設けられた
軸支持部に対して、回転不能な状態に設けられている。

回転部材の７ランジ７６を支持する軸受は、図示される
ように、フランジ７６をアウターレース７２Ｇに固定し
、ボール７２ｂを介して、インナーレース７２ａに対し
て回転可能に設けられるが、該軸受７２のインナーレー
ス′７２ａは、軸７１に対して回転不能に支持される。

また、超音波モータ６０のローター６４は、回転部材７
５のフランジ７６に固定されており、該７ランジ７６は
、その中心部が軸受７２のアウターレース７２ｃに固定
されて、該アウターレース７２ｃとともに回転可能に設
けられる。

さらに、弾性体６３に対してローター６４を押圧するた
めに、軸７１のネジ部に係止されるナツト６７と、スプ
リング６６を設け、該スプリングによってカラー６５を
介して、軸受７２のインナーレース７２ａを押圧し、該
インナーレース７２ａを介して、０−ター６４に所定の
押圧力が付加されるように構成している。

超音波モータの回転トルクは、印加電圧、および、スプ
リング６６による振動子の圧着力に比例して増加する。

本発明のマシーンのシステムの設計において、印加電圧
の制御等の条件は、後述するような構成の制御装置によ
って行なわれるが、スプリングによる〇−タと弾性体と
の圧着力はあらかじめ設定されるものとなる。

この超音波モータ６０における圧電セラミックス６１は
、第２図に示されるように、円板状の弾性体６３に対し
て、略同心円状に振動子６１ａ１６１ｂと、それらの振
動子に給電を行うための電極６２ａ、６２ｂ１および、
位相検出電極６１ｃとが配置されている。

そして、前記略半−円形状に配置された振動子６１ａ、
６１ｂは、多数の圧電セラミックスを、相互にそれぞれ
極性が反対に向いた状態で配置しており、振動子６１ａ
には端子６２ａからｓｉｎ　’９３圧が供給され、他方
の振動子６１ｂには、端子６２ｂからＣＯＳ電圧がそれ
ぞれ供給されるようになっている。また、位相検出電極
６１ｃは、上記した２つの（ｃｏｓ　５ｓｉｎ波により
振動される）振動子の中間部に配置されて、その振動に
比例した周波数を検出するために用いられる。

これらの振動子６１ａ、６１ｂに供給される電圧は、互
いに９０°位相がずれた高周波電圧（４０Ｋｌｌｚ、±
１２０Ｖ）に設定される。そして、上記振動子に所定の
電圧が供給されると、振動子に進行波が励振され、それ
によって、超音波モータ６０のロータを所定の方向に向
けて回転させる。

また、本発明の超音波モータにおいて、その回転の状態
は、位相検出電極６１ｃによって検知され、その検知信
号が後述するように、制御ｌ装置に対するフィードバッ
ク信号として出力されるようになっているもので、超音
波モータの回転数、その他の制御の動作のために、位相
検出１１ｉ６１ｃの信号が利用されるものとなる。

なお、本発明の超音波モータ６０において、超音波モー
タ６０の回転トルクは、端子６２ａ、６２ｂを介して印
加される印加電圧、および、ローター６４へのスプリン
グ６６による押圧力によって決定されるもので、上記２
つの条件を変化させることによって任意に設定が可能で
ある。

上記したように、本発明の超音波モータ６０は、複写機
やその他の装置における感光体ドラム、その他の回転装
置の駆動装置として用いられるものであり、回転装置の
フランジと一体に構成することによって、いわゆるダイ
レクトドライブ方式の駆動機構を形成しているものであ
るが、例えば、従来より用いられているパルスモータに
よる直接駆動等に比較して、そのモータ本体の構成を簡
素化出来る。

また、上記した本発明の超音波上−夕は、回転数の変換
のためのギヤ機構等を用いる必要がないので、ギヤによ
る効率の低下や、ギヤの製造精度の影響等によって、ド
ラムの回転速度にムラが発生したり、その回転ムラ等が
発生することがないもであら、従来の装置の場合のよう
に、感光体ドラムに形成されるトナー画像が、不鮮明に
なる等の問題が発生することを防止出来る。

さらに、本発明の感光体ドラム駆動装置に用いられるモ
ータは、高トルク出力でありながら、モータの機構がシ
ンプルになり小型軽量に構成されるので、駆動機構を簡
素化出来るとともに、複写機等の記録装置自体の小形化
にも寄与さゼることが出来る。

上記したように構成された超音波モータは、例えば、第
３図に示されるような複写機の感光体ドラムに適用した
り、第４図のローラ装置、第５図の駆動ブーり等にも容
易に適用することが可能である。

例えば、第３図に示される複写機の感光体ドラムの駆動
に、本発明の超音波モータを用いる場合には、感光体ド
ラム８０の７ランジ８１と、本体フレーム７０との間に
、本発明の超音波モータ６０を配置するようにしている
。

この超音波モータを感光体ドラム８０に適用する実施例
においては、前述した第１図の超音波モータ６０と、は
ぼ同じ構成の回転装置駆動装置として形成出来るもので
あり、弾性体６３、および、圧電セラミックス６１と、
該圧電セラミックス６１に給電を行うための電極６２を
、本体フレーム７０に回転不能な状態に支持し、感光体
ドラム側にはその７ランジ８１に対して、ローター６４
と、抑圧部材とを設けている。

したがって、この実施例の場合には、感光体ドラム８０
を超音波モータ６０によって直接駆動し、その回転速度
等を任意に設定することが出来るものとなる。

なお、上記したように、本発明の感光体ドラムの駆動に
超音波モータを用いる場合に、通常の小型、または、中
形の複写機に用いられる感光体ドラムは、その直径が８
０ａｍ程度であり、回転速度（周速）は１６０ａ／ｓｅ
ｃ程度で駆動が行われる。

この場合に、感光体ドラムの駆動に要するトルクは、ブ
レードクリーニング装置を用いる場合でも２〜４ｋｌｌ
ｌｆ−ａ程度であり、その程度の駆動トルクは、市販の
圧電セラミックス（Ｎ−６１）でも十分に対処が可能な
ものである。また、上記したような感光体ドラムを駆動
するためには、スプリング６６によりローター６４に付
加する押圧力は、駆動トルクの約１０倍の、３０〜４０
ｋｏｆ・１程度の値に設定することが必要となる。

さらに、第４図に示される本発明の別の実施例は、紙送
りローラ、定着装置、現像装置等のローラ部材を駆動す
るために用いられる超音波モータの例の場合である。こ
の実施例において、ローラ本体８５の７ランジ８６には
、上記した実施例の場合と同様にして、超音波モータ６
ｏが配置さ、れており、該超音波モータ６０によってロ
ーラ本体を所定の速度で駆動し、用紙の搬送や、現像装
置におけるトナーの供給の動作、または、定着装置の現
像ローラの駆動等、任意の動作を行い得るものとするこ
とが可能である。

第５図に示される実施例は、前記第１８図に示される光
学系の駆動装置として用いられるプーリに適用され得る
もので、ブーり本体８７の７ランジ８８に対して、本発
明の超音波モータ６０を設けている。

そして、超音波モータ６０によって直接駆動が行われる
プーリ８７に対して、ワイヤまたはベルトを巻き掛ける
ようにして、他の被駆動部材に対する駆動力の伝達を、
プーリに巻き掛けたワイヤを介して行うようにすること
が出来るもので、光学系のみでなしに、他の移動装置等
に対する駆動を行い得るものとなる。

さらに、本発明の第５図に示されるブーりに代えて、ス
プロケットを設ける場合には、チェーンやタイミングベ
ルト等の駆動を行うことが出来るものとなり、それによ
って、モータと減速機構、その他の部材を用いずに、回
転装置の駆動機構を１素化出来るものとなる。

なお、上記したように、光学系のキャリッジの駆動を行
う場合に、プーリの径を３０ａｍとし、通常のキャリッ
ジの駆動を行う場合の駆動トルクは、最大速度を１００
０ｍ／　Ｓｅｃ程度に設定する場合でも、０．５〜１ｋ
ｌＪｆ−ｃ＊程度となり、立上がり時のトルクは′３〜
５ｋＯｆ−ａ程度となる。そして、その場合でも、上記
したような市販の圧電セラミックスによって十分に対応
が出来る。

（制御装置の構成）上記したように構成されて、感光体ドラム等の回転部材
の駆動を行うための超音波モータは、第６図以降に示さ
れるような制御装置を用いて、その駆動の制御の動作が
行われる。

つまり、本発明の装置における制御装置は、第６図のブ
ロック図に示されるようなｌｉ１１ｇＩＪ機構１００と
して構成されており、制御回路１０１と駆動回、路１０
２とを介して、超音波モータ　１０４の駆動を行い−、
その超音波モータ　１０４により、ドラムユニット　１
Ｏ５を直接駆動するようになっている。

また、超音波モータ１０５の回転検知信号は、第２図の
振動検出電極と同様にして、モータに配置された位相検
出電極１０３、または、回転体のドラムの所定の位置に
設けた検出部材と、それに附随するエンコーダから出力
されるものであるが、該位相検出電極１０３からの信号
は、フィードバック信号１０６として制御回路１０１に
入力され、該制御回路１０１による制御の信号として用
いられる。

前記制御回路１０１は、第７図に示されるように、ＣＰ
Ｕ　１１０と、プログラマブルカウンター１１１とから
構成され、駆動回路１０２は、ディストリビュータ　１
１２、ドライバー１１３、昇任コイル１１４等から構成
される。

また、上記した各構成部材としては、ＣＰＵ１１０を例
えば、インテル社製のｒ８０８５Ｊの他に、ｒ８７ＡＤ
、Ｊ、ｒＺ８０Ｊ等ノヨうなマイクロプロセッサ−を、
プログラマブルカウンター１１１を例えばインテル社製
のｒ８２５３Ｊ、ディストリビュータ　１１２を例えば
自注電気社製のｒ８７１３Ｊ等の市販のマイクロチップ
によって構成することが可能であり、その他に、上記し
たようなものと同様な性能を発揮出来るような、他の種
類のマイクロチップを用いることも可能である。

上記したような本考案の制御装置を構成する各構成部材
において、ｃ　ｐ　ｕ　１ｉｏは複写機本体の制御装置
′ｈ１らのコピースタート信号を受けて、超音波モータ
の制御に必要なデータと、クロック信号をプログラマブ
ルカウンター１１１に向けて出力するとともに、ディス
トリビュータ１１２に向けて超音波モータの回転方向の
信号を出力し、さらに、エンコーダ１１６からのフィー
ドバック信号を受けて、出力値の補正等の信号を出力す
る。

また、プログラマブルカウンター１１１は超音波モータ
の駆動の必要なりロックをディストリビュータ１１２に
向けて出力し、該プログラマブルカウンター１１１から
出力された７’ｏツクに基づいて、ディストリビュータ
１１２はドライバー１１３に向、けて、各々の位相が９
０°ずれた状態でクロックを分配する。

そして、ドライバー１１３においてパルス波の整流を行
い、昇圧コイル１１４で増幅して、圧電セラミックス１
１５に対してＣＯＳ波の電圧を、圧電セラミックス１１
５ａに対してはｓｉｎ波の電圧をそれぞれ印加するよう
にしている。つまり、本発明の制御回路においては、デ
ィストリビュータ　１１２とドライバー１１３、および
、昇圧コイル１１４とによって、上記したｓｉｎ波電圧
と、ＣＯＳ波電圧とが出力されるのである。

上記した各圧電セラミックスにより発生される振動周波
数は、エンコーダ１１６により検知されて、フィードバ
ック信号としてＣＰＵ１１０に戻され、クロックの出力
値を変化させ、そのディストリビュータ１１２から出力
されるパルスの補正が行なわれるものとなる。

前記第７図に示される制御装置のブロック図は、具体的
には、第８図に示されるような回路を構成する。この第
８図に示される回路図において、装置本体のコントロー
ルパネルから、スタートスイッチの信号がＣＰＵ１１０
に入力され、該ＣＰＬＩ　　１１０からクロックの信号
と、モータの制御に必要なデータがプログラマブルカウ
ンター１１１に向けて出力され、その信号を受けて、プ
ログラマブルカウンター１１１からはディストリビュー
タ１１２に向けてクロックを出力する。

本発明のプログラマブルカウンター１１１においては、
カウンターからの出力の１ビツト当たりの分解能を増す
ために、ディストリビュータ１１２どの間に、Ｐ　Ｌ　
Ｌ　（ｐｈａＳｅ　１ｏｃｋｅｄ　１ｏｏｐ　）　１１
７を設けて、１ビツト当たりに対する最終出力段の分解
能を上げるような手段を用いている。

すなわち、本発明の装置においては、モータの回転数の
制御を行う際に、モータの回転数を１　ｒｐ燻ずつ変化
させ得るようにすることが必要となる。

そのためには、第８ａ図に示されるように、カウンター
１１１の入力周波数ｆｉと、出力周波数ｆＯ１ＰＬＬ回
路からの出力周波数ｐＯとの関係において、ｐＯの値を
５０Ｈｚ単位で可変に構成する、ことが必要である。

したがって、カウンター１１１からの出力をＰＬＬ回路
１１７によって２５６倍して、該出力値１ビツト当たり
の分解能を上げるようにすることが必要となる。

この関係を数式で示すと、ｐｏ　−２５６ｘ　ｆ。

ｆｏ−ｆｉ／Ｍ、’、ｐｏ　−（ｆ　ｉ　／Ｍ）　ｘ　２５にこで、Ｍ
−１〜６５５３６（１６ｂｉｔ）ｐｏ　−１５０ＫＨｚ
　〜１７０ＫＨｚＭ１７０ＫＨｚ時Ｄｏ　−３Ｘ１０　　Ｘ　２５６／４８００＝　１６０
ＫＨ２Ｍ　−４８０１の時ｐＯｏ−３ｘ１０　　ｘ　２５６／４８０１−１５９．
９６６６７ＫＨｚｐＯ°−ｐｏ＜５０Ｈ２上記したように、ＰＬＬ回路を設けて、カウンターから
の出力を増幅することによって、該カウンターの出力値
が１ビット変化す場合に、その変化の値を正確にドライ
バーに向けて出力できるものとなり、モータの回転数の
調整の動作を良好な状態で行い得るものとなる。

つまり、本発明の装置においては、プログラマブルカウ
ンター１１１から出力されるクロックが６５０８Ｚ程度
の場合でも、そのクロックをＰＬＬ１１７と１／ｎのデ
バイダ−によって閉回路を構成し、該Ｐ　Ｌ　Ｌ　１１
７によって、プログラマブルカウンター１１１から出力
される周波数を２５６倍に増幅し、ドライバー１１３に
入力されるクロックは１６０Ｋ　Ｈ２に増幅し、そのク
ロックをディストリビュータ１１２に入力することが出
来る。

また、ディストリビュータ１１２においては、入力され
た１６０ＫＨ２のクロックを、４つの位相の異なるφ１
、φ２、φ３、および、φ４の４０ＫＨ２のクロックに
分配して、ドライバー１１３に向けて出力し、それらの
クロックにもとづいて、圧電セラミックス１１５．１１
５ａに対する駆動を行う。

さらに、本発明の回路中に用いられる位相検出回路は、
第９図に示されるように構成される。この第９図に示さ
れる回路図において、ディストリビュータ１１２から出
力される分配信号のうちの１つと、昇圧コイル１１５の
圧電セラミックス１１５ａへの駆動部分とからの信号を
、位相比較器１２１に入力し、その値を１ＩＩＩＩＩＩ
用信号ｆｉにより変換し、フィードバック信号としてＣ
Ｐ　ＬＪ　１１Ｇに向けて出力するものとなる。

この場合の位相比較器１２１からの出力は、第９ａ図に
示されるようになる。すなわち、モータの回転数が設定
値と一致する場合には、位相比較器１２１からの出力値
は２．５■で一定になるが、進みの状態の場合には２．
５Ｖよりも高いパルスが、お（れの場合には２．５■と
０との間のパルスがそれぞれ出力されるものとなる。

そして、その出力がフィードバック信号としてＣＰ　Ｕ
　１１Ｇに出力されると、該ＣＰＵにおいては、進み、
または、おくれの状態を２．５Ｖに平準化するような制
御の動作を行い、それによって、超音波モータの回転数
を設定値に対して一致させるようなＩＩＩｔＩＩｌを行
うものとなる。なお、この位相検出回路においては、前
述したように、ｒ５０８１Ｊ等のＩＣによって振動子の
共振周波数をフィードバックし、設定周波数を追値υ１
６０することによって、温度変化等による振動のバラツ
キが発生することを防止することが出来るものとなる。

なお、上記した位相検出回路１２０　　に代えて、第８
図に示されるように、エンコーダ１１６を用い、該エン
コーダによって、超音波モータの回転部分に設けた読取
りマーク等の検出部材を、読取り手段で検知し、その信
号をＣＰ　ＬＪ　１１Ｇに入力させるようにすることも
可能になる。

上記したように構成される本発明の制御装置において、
その駆動に際しての駆動のタイミング信号は、第１０図
のタイミングチャートに示されるように設定されるもの
であり、複写機本体の制御装置に入力された複写機のス
タート信号によって、モータの駆動信号と、回転方向と
の信号が出力されるとともに、必要なりロックが出力さ
れ、その情報によって、プログラマブルカウンター１１
１以下の各装置が作動される。

また、ディストリビュータ１１２から出力され、るクロ
ックφ１〜φ４は、第１１図のタイミングチャートに示
されるように、各出力φ１、φ２・・・・・・が４０Ｋ
Ｈｚの間に分割された状態で行われ、上記出力を合成す
ることによって、振動子１１５に対してＣＯＳ波の電圧
が供給され、他方の振動子１１５ａに対しては、ｓｉｎ
波の電圧が供給されるものとなる。

すなわち、本発明の超音波モータにおいては、振動子ユ
ニットのｓｉｎ用振動子と、ＣＯＳ用振動子に、それぞ
れ９０°位相がずれた高周波電圧φ１、φ２　、・−・
・・−（４０ＫＨ２，±１２０Ｖ）を供給すると、振動
子と弾性体に進行波が励振され、該弾性体に押圧される
回転体が回転される。

また、モータの回転方向の設定に際しては、矢印ＣＷ力
方向各クロックを分配する場合には、モータは時計方向
に回転され、それとは逆に矢印ＣＣＷ方向にクロックが
分配される場合には、モータは反時計方向に回転が行な
われる。そして、本発明のｔｓｍ装置においては、それ
ぞれの電圧は±１２０■に設定され、その周波数は、ド
ラムユニットの回転数に応じて設定される。

次に、本発明の制御装置におけるＩＩＩ　ＩＩの動作を
、第１２図および第１３図のフローチャートにしたがっ
て説明する。

第１２図に示されるフローチャートは、シーケンス制御
の場合を示すものであり、ステップＡ−１でコピースタ
ート信号が入力されると、ステップＡ−２でＣＰＵはモ
ータの回転方向の設定を行い、そゐ信号をプログラマブ
ルカウンターに向けて出力する。

そして、ステップＡ−３で、ディストリビュータから出
力するクロック数を設定する。この場合には、前記第８
ａ図に関する説明の項で示したように、その最大クロッ
ク数に対して、ＰＬＬによって増幅される倍数で割り、
それによって得られた数のクロックが設定され、該カウ
ンターから設定されたクロック数、例えば、６５０Ｈｚ
がステップＡ−４で出力され、ＰＬＬ回路を経て１６０
ＫＨ２に増幅して、ディストリビュータに向けて出力す
る。

上記したようにして設定されたりＯツクによって、Ａ−
５のステップをディストリビュータ、ドライバーによっ
て行い、入力された１６０Ｋ　ＨＺのクロックを４つの
周波数に分配し、モータを作動させる動作を行う。そし
て、ステップＡ−６では、１コピーサイクル終了後に、
モータの逆転信号を出力して、そのサイクルが終了する
。

また、第１３図に示される７０−チャートは、サーボコ
ントロールを行う場合のものであって、前記第１２図の
ステップＡ−３〜４の段階での制御の動作を示すもので
ある。

このフローチャートにおいて、ステップＢ−１でプログ
ラマブルカウンターのデータがセットされると、ステッ
プＢ−２でエンコーダからの入力値を解除し、ＣＰＵか
らの指令によってステップＢ−３でモータがスタートさ
れる。

そして、ステップＢ−４で、システムのメインプログラ
ムによってモータの回転が行なわれるものとなる。その
モータの回転に際しては、ＣＰＵに組込まれているプロ
グラムによって、その装置の動作が制御されるものとな
る。上記したスッテプＢ−４までは、装置本体の最初の
設定条件を示すもので、以下のステップにおいては、モ
ータのコントロールの１つの例を示し、モータの各駆動
サイクルにおいて、Ｂ−５〜Ｂ−８の各ステップを繰返
して、モータのＩＩｔｌＯを行うものとなる。

上記したようにして、エンコーダからの情報がＣＰＬＩ
に入力されると、ステップＢ−５で、該ＣＰＵの′同期
カウンターで、入力されたクロック信号と設定値とを比
較し、ステップＢ−６、Ｂ−７で両者の比較を行い、そ
の比較値が全く同じであればステップＢ−８に移行し、
そのままの状態でモータの駆動を継続する。

また、ステップＢ−７で両者の比較値が異なる場合は、
ステップＢ−９に移行し、設定速度ＨＬ＞ＥＡ　（エン
コーダの出力）の場合には、ステップＢ−１１，１２の
段階からステップＡ−３に戻り、出力クロックの設定を
変更する動作を行い、その設定値にもとづいてクロック
の出力を行って、モータの駆動を行うものとなる。

さらに、前記ステップＢ−９でＨＬ＜ＥＡである場合に
は、ステップＢ−１２，１３に移行し、カウンターの分
局値を変更させ、その変更されたクロックを出力してモ
ータの駆動の動作を行い、ステップＢ−８を経て、ステ
ップＢ−５に移行する制御の動作が繰返される。なお、
上記したようなステップＢ−５以降の制御の動作は、特
にそのような方式に限定されるものではなく、その他に
、任意のＩＩＩｔ１１手段を用いることが出来るもので
ある。

これらの制御の動作は、クロックの出力される毎に行う
もので、それによって、モータの１回転毎に設定値との
ズレを検出し、そのズレの補正を行うものであるから、
モータの回転の制御を精度良く行い得るものとなる。

上記した本発明の実施例は、超音波モータを、主として
複写機の感光体ドラムの駆動機構に用いる場合について
説明したが、本発明の超音波モータは、感光体ドラムの
他に、複写機における現像装置の現像ローラ駆動手段、
定着装置のローラ駆動手段、光学系の駆動手段、用紙搬
送装置の駆動手段等に用い得られるものである。

また、本発明の直接駆動タイプのモータは、複万機に限
定されるものではなく、その他に、ピログラフィプロセ
スを用いる“プリンターやファクシミリ等の装置におい
て、画像形成、用紙送り、その他の任意の手段に用い得
られるものである。

なお、前述した本発明の超音波モータは、図示されるよ
うな構成のものに限定されるものではなく、そめ他に、
その構成部材の一部を任意に変更すること、または、適
用される回転部材の形状、構造に合わせて変形すること
等は、必要に応じて容易に出来ることである。

（発明の効果）本発明の装置は、上記したような構成を有するものであ
り、超音波モータによるドラムのダイレクトドライブ方
式を用いることで、ギヤによる駆動力伝達効率の低下、
ギヤの製造精度の影響により、トナー画像の画質にスミ
アが発生する等の、ドラムの回転ムラによる影響が発生
しない装置を提供することが可能になる。

また、本発明のモータを用いて感光体ドラムを直接駆動
する場合には、従来の直流モータによる駆動の場合は減
速ギヤを用いているために、その速度変動比が±５％程
度であり、位胃誤差をΔｘｒｐ１プロセススピードをＶ
ｐ、変動比をＥＯ−９１周波数をπｆとすると、 Δｘｒｐ　−Ｖｐ　ｘ　ＥＯ−Ｅｌ　／πｔ　−１５６
ＸＯ，０５／πＸ２０＝１２４μ園となり、４ＪＤ／ａ
ｓ＋（ライン／ｃｍ・・・・・・１ａｍの範囲の線の数
）以上は解像出来ないという問題があったが、本発明の
装置においては、 Δｘｒｐ　−Ｖｐ　ｘＥＯ−ｐ　／ｙｒ、ｒ　−１５６
ＸＯ，０２／πＸ２０＝５０μ偽となり、１０！Ｊ／１
＋１１程度まで解像【可能な装置として、感光体ドラム
を構成することが出来る。さらに、本発明の超音波モー
タによる直接駆動は、駆動力の伝達のためのギヤ装置等
を設けることを必要としないことの他に、ギヤの噛み合
い等による騒音の発生がなく、複写機等の事務容器機の
騒音を大巾に低くすることが出来る。

また、本発明の回転体の駆動機構として用いられる超音
波モータは、高トルク出力で有りながら、小型軽微に構
成することが可能であるから、複写機等の装置に用いる
場合にはその装置の小型化に大きく寄与出来るものとな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波モータの正面図、第２図は本発
明のモータの振動子部分の正面図、第３図は本発明の超
音波モータを複写機の感光体ドラムに適用した場合の断
面図、第４図は本発明のモータを複写機のローラ装置に
適用する場合の側面図、第５図は本発明のモータをブー
り装置に適用する場合の側面図、第６図は本発明の駆動
制御装置の概略の構成を示す説明図、第７図は本発明の
制御回路のブロック図、第８図は第７図を詳細に示す説
明図、第８ａ図はＰＬＬ回路の説明図、第９図は本発明
の制御回路に設けられる位相検出回路の回路図、第９ａ
図は位相比較器からの出力を示す説明図、第１０図は本
発明のＩＩＩ　ｔｉＤ装置のタイミンクグチヤード、第
１１図はディストリビュータから出力されるクロックと
、ｓｉｎ　、　ｃｏｓ波の状態を示すタイミングチャー
ト、第１２図および第１３図は、それぞれ、本発明の制
御装置における制御回路のブロック図、第１４図（ａ）
〜（ｅ）はそれぞれ本発明の超音波モータの作動原理の
説明図、第１５図は超音波モータにおける移動体の駆動
原理の説明図、第１６図は一般的な超音波モータの斜視
図、第１７図は一般的な複写機の構成を示す説明図、第
１８図は複写機の光学系の斜視図、第１９図は現像装置
のの断面図、第２０図は定着装置の縦断面図である。図中の符号１・・・・・・振動体、２・・・・・・圧電セラミック
ス、３・・・・・・弾性体、１０・・・・・・複写機、
２０・・・・・・光学系装置、３０・・・・・・現像装
置、３１・・・・・・現像ローラ、４０・・・・・・定
着装置、４１・・・・・・加熱ローラ、５０・・・・・
・感光体ドラム、６０・・・・・・超音波モータ、６１
・・・・・・圧電セラミックス、６２・・・・・・電極
、６３・・・・・・弾性体、６４・・・・・・ローター
、６６・・・・・・スプリング、７０・・・・・・本体
フレーム、７１・・・・・・軸、７５・・・・・・回転
部材、７６・・・・・・７ランジ、１００・・・・・・
制御装置、１０１・・・・・・制御回路、１０４・・・
・・・超音波モータ、１１０・・・・・・ＣＰｔＪ、１
１１・・・・・・プログラマブルカウンター、１１２・
・・・・・ディストリビュータ、１１３・・・・・・ド
ライバー、１１４・・・・・・昇圧コイル、１１５・・
・・・・圧電セラミックス、１１６・・・：・・エンコ
ーダ、１１７・・・・・・ＰＬＬ回路、１２０・・・・
・・位相検出回路、１２１・・・・・・位相比較器。第２図第８ａ図第９図第９ａ図ｆ−半　□２．５ｖ慣み枚謀　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　２うＶ−−−−一−−−−−−−−−−−−−−−０
遁礼杖懸　　　　　　　　２．５７ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−　、０
第１５図べ第１６図第１７図第１８図第１９図第２０図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ゼログラフィプロセスを用いた複写機等の画像記
録装置の画像の形成、用紙の搬送、トナー画像の定着等
のために回転駆動機構を設け、それぞれの回転体をプロ
セススピードに応じて別個に駆動するように構成してな
る装置において、前記回転駆動機構を構成する回転体の
フランジ端面に、圧電セラミックスと、弾性体および押
圧手段等により構成される超音波モータを一体に形成し
、超音波モータの該圧電セラミックスに交流電圧を印加
することにより該フランジ端面に進行波を発生させ、該
回転体を一定速度で回転させるように構成したことを特
徴とする記録装置の駆動制御装置。
（２）前記超音波モータの圧電セラミックスに、印加す
る交流電圧の周波数および／または電圧値を変化するこ
とにより、回転体の可変速度制御を行い得るように構成
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の記録
装置の駆動制御装置。
（３）前記超音波モータの圧電セラミックスに印加する
交流電圧の位相を変化させることによって、可逆回転制
御を行い得るように構成したことを特徴とする特許請求
の範囲第１項または第２項に記載の記録装置の駆動制御
装置。