JPH01179056A

JPH01179056A - 記録装置の駆動制御装置

Info

Publication number: JPH01179056A
Application number: JP63000431A
Authority: JP
Inventors: Junji Ishiguro; 石黒　純爾
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1988-01-06
Filing date: 1988-01-06
Publication date: 1989-07-17

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［Ｉ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ｔＩｌｌａｌｌ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プロ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１９図に示さ
れるように構成されている。この第１９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ｄ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、
搬送ペルトド９によって運ばれて定着装置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２０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プーリを駆動
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、複写機本体のかＩＩＩ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
達する作用を行うようにする。

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２１図に示されるような構成のも
のが用いられる。この第２１図に示される現像装置３０
は、感光体ドラム５０の表面に非常に接近するように配
置される現像ローラ３１を用い、ホッパー３５内に収容
された現像剤を、該現像ローラ３１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、この現像装置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ラ３２によって現像ロー５３
１に移転し、該現＠０−５３１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７ｓ層を形成
し、該現像剤のＷｊＩｌｌ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、現像ローラ３１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、両者の回転遣欧は
異なるものとして設定され、それぞれの駆動系統が別に
設けられる。

第２２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Ｏ−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、上記加熱ロー５４１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４１ｃ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０−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Ｏ−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Ｉｌ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。

上記したような各装置は、一般の駆！ｌ１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プーリ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、ドラムのフラン
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
０ｒｐｅ＋、ドラムの回転数を３３　ｒＥｌｍ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
ータとドラムの閤に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、装置を小型化することが困難
であり、それ等の理由によって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大きくすることによって
、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１／
４５程度に設定する場合には、ギヤを３個使用するため
に、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とともに、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！！！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４５ｄｂ人程度でも、それを３組設けると
、その騒音は５０ｄｂ人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
Ｉａ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し、モータの駆動を圧
電セラミックスの最大効率の点で行うとともに、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￥Ａ社を提供することを目的としている。

（発明の背景）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、モータ単体とし
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１６図（ａ）に示されるように、弾性体３の一方の而
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
にひずみが発生ずる。そして、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、それぞれの圧電ゼラミ
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、その他の金属材料を用いることが出来るもの
で、圧電セラミックス２は、例えば、「ネベツクＮＰＭ
１Ｎ−６１Ｊ　　（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１６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「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１７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１８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、交互に極性の責なる電圧を印加す
ると、弾性体３のた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
フランジ端面またはドラムの端部に対して、圧電セラミ
ックスと、弾性体および抑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とともに、圧電
セラミックスに印加する電圧と？［流の位相差を検知し
、その位相差を設定された最適位相差に維持させるよう
に、その制御を行う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と電流の位相差を最適位相差に設定
するために、圧電セラミックスに印加する電流の周波数
、および電圧を変化させ、圧電セラミックスの最大効率
点で制御を行うように構成することが可能である。

したがって、本発明のモータにおいては、環境８ｉ度の
変化、モータ自体の温度の上昇、その他の条件の変化に
よってモータの回転数が設定値との間で誤差が発生する
と、その状態を直ちに制御装置にフィードバックし、そ
の条件での最大効率を発揮出来るように制御を行うこと
が出来るものとなる。

また、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である。そし
て、本発明の装置においては、モータと被駆動部材との
間にギヤ等の伝導手段を用いないので、従来の装置のよ
うにギヤによる騒音の発生がなく、駆動力伝達効率が低
下することのない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５Ａ
胃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出来る。

（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。

本発明が適用される裂けとしての回転部材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。

回転部材のフランジ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７２ｃ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に対して回転可能に支持される。

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、該フランジ７６は
、その中心部が軸受７２のアウターレース７２ａに固定
されて、該アウターレース７２Ｇ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ッドロアと、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、ローター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、スプリングによるロータと弾性体と
の圧着力はあらかじめ設定された値となる。

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、６２ｂ、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、６
１ｂ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電圧が供給され、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　、　ｓｉｎ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Ｍｉｌｌの動作のために、位
相検出電極６１ｃの信号が利用される。

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すること
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
素化出来るものとなる。

また、上記した本発明の超音波モータは、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り、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＠題が発生することを防止出来るものとなる。

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石に構成されるので、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
にも寄与出来るものとなる。

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のフランジ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
ドラム側にはそのフランジ８１に対して、ローター６４
と、押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
０履程度であり、回転速度（周速）は１６０１１１１／
Ｓｅｃ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２〜４ｋｇｆ
−ｃａ＋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・α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のフランジ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
０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（ｑ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のフランジ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、伯の移動装置等
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図に示されるプーリに代えて、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簡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
０履／５ｅｃ１９１ｉに設定する場合でも、０．５〜１
ｋｏｆ−α程度となり、立上がり時のトルクは３〜５ｋ
ｇｆ−ｃ＃１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
応が出来るものである。

上記した本発明の実施例は、回転体本体のフランジ部分
に超音波モータを一体に形成した場合の例を示している
が、本発明の超盲波モータは、第６図または第７図に示
されるように構成することも可能である。

この第６図に示される実施例においては、回転体本体８
０のドラムをフランジ８１の外側に延長して、その内側
の部分に同心円状にロータ６４ａ、弾性体６３ａ１圧電
セラミツクス６１ａを配置し、該弾性体の内面から外側
に向けて押圧するために、リング状バネ６６−ａを配置
している。

そして、上記したように、リング状バネ６６ａによって
ロータ６４ａに対して弾性体６３ａを所定の圧力で押圧
することによって、圧電セラミックス６１ａに通電して
弾性体に発生した進行波をロータに伝達し、該ロータと
ともに回転体本体を駆動することが出来るようにされる
。

また、この実施例においては、超音波モータ６０ａを構
成する各部材は、リング状に構成されており、弾性体６
３ａの内面に貼り付けられる圧電セラミックス６１ａは
、第２図に示される場合のように扇状に形成されずに、
長方形のものとして構成される。

第７図に示される実施例においては、回転体本体８０の
端部８０ａをテーバ状に形成し、該テーパ状の部分の外
面に超音波モータ６０ａを構成するロータ６４ａ１弾性
体６３ａ、および、リング状バネ６６ａを配置している
。

この実施例においては、バネ６６ａに対して固定される
弾性体６３ａに対して、ロータ６４ａが摺動可能に設け
られるが、両者の押圧力は、回転体本体を側部からスプ
リング等によって押圧すること、または、リング状バネ
６６８の後部から回転体に向けて押圧するようなスプリ
ングを設けることが出来る。そして、上記したように押
圧部材を配置することによって、超音波モータに要求さ
れるロータと弾性体の押圧力を任意に設定することが出
来るものとなる。

上記第６図および第７図に示されるように、本発廚のモ
ータを回転体と一体に形成する場合には、フランジに一
体に設ける場合よりも圧電セラミックスの配置等が容易
に行われ得るものとなり、任意の直径の回転体に対する
駆動が容易に行い得るものとなる場合もある。

＜　１３　ｍ　Ｖｔｇｉ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８図以降に示さ
れるような制御装置を用いて、その駆動の１ｉ１１ｔｌ
の動作が行われる。

本発明の装置において、ＣＰＵ１１Ｇからディストリビ
ュータ　１１２に向けて出力される情報としては、上記
したクロック、回転方向の情報、装置のストップ、スタ
ートの信号等が出力される。

前記制御回路は、具体的には、第８図に示されるように
ＣＰＵ１１Ｇ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　
１１２、ドライバー１１３、昇圧コイル１１４等から構
成される。

また、上記した各構成部材としては、ＣＰＵ　１１０を
例えば、インテル社製のｒ８０８５Ｊの他に、ｒ８７Ａ
ＤＪ、ｒＺ８０Ｊ等のようなマイクロブＯセッサーを、
ブＯグラマプルカウンター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
ば富士通製の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、ＣＰ　Ｌｌ　１１０は複写機本体の制御装置
か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
出力されたクロックに基づいて、ディストリビュータ１
１２はドライバー１１３に向けて、各々の位相が９０°
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ｔ、ｌ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ＣＰ　Ｕ　１１Ｇに戻され、り０ツクの
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。

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との間にＰ　Ｌ　
Ｌ　（＋）ｈａｓｅ　１ｏｃｋｅｄ　１ｏｏｐ　）　１
１７を設けて、１ビツトの変化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−ずつ変化
させ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、この実施例の場合には、カウンター１１１から
の出力をＰＬＬ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
。

この関係を数式で説明すると、ｐｏ　＝　２５６ｘ　ｆ。

ｆｏ−ｆｉ／Ｍ、’、ｐｏ＝（ずｉ／Ｍ）Ｘ２５Ｇここで、Ｍ−１〜６５５３Ｇ（１６ｂｉｔ）ｐｏ　−１
５０ＫＨｚ　〜１７０ＫＨｚＭ　＝　４８００の峙ｐｏ　＝　３ｘｌＯｘ　２５Ｇ／４８０Ｇ＝　１６０Ｋ
ＨｚＭ　＝　４８０１の時ｐＯ°＝　３ｘ　１０　　ｘ　２５６／４８０１＝　１
５９．９６６６７Ｋ　ＨＺ−ｐｏ’　−Ｅ）Ｏ＜５０Ｈ
２上記したように、本発明の回路においては、８１１回路
を設けることにより、カウンターからの出力を増幅し、
該カウンターからの出力値が１ビツト変化する場合でも
、その変化の値を正確にドライバーに向けて出力出来る
ものとなり、それによって、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。

前記第８図に示される制御装置の回路図において、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ＣＰＵ　　１１Ｇに入力され、該ＣＰＵ１１０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。

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６５０Ｈｚ程度
の場合でも、そのクロックをＰＬＬ１１１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倍に増幅するので、ドライバー１
１３に入力されるり０ツクは１６０Ｋ　ＨＺに増幅され
、そのりＯツ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
り０ツクにもとづいて、圧電セラミックス１１５．１１
Ｓａに対する駆動を行う。

本発明の超音波モータの駆動の制御のために、第９図お
よび、第１０図に示されるような構成のドラムの回転検
出装置を設けることが出来る。

第９図に示される実施例において、回転体としてのドラ
ム１０５の周囲の部分に対して、バーコード等によるエ
ンコーダ１３Ｇを形成し、該マークを検知するためのフ
ォトセンサー１３１を配置している。

前記第９図に示されるドラム１０５の回転制御２Ｉ１ｇ
ｉ構において、回転体のドラムの周囲に設けるエンコー
ダ１３０は、図示されるように、ドラム１０５の端部の
円周上に設けているもので、該エンコーダの位置に対応
させて、フォトセンサー１３１を配置し、該マークを読
み取った信号をエンコーダ波形成形回路１３２を経て、
ＣＰＵ　　１１０にフィードバック信号として入力する
。

また、昇圧トランス１１４から振動子に向けて出力され
る駆動用の２つの出力波形ＣＯＳωｔ、Ｓｉｎωｔを共
振周波数検知装置１３３に入力し、その検知値をＣＰＵ
１１０に入力するようにしている。

本発明の制御回路において、メインコントローラとして
のＣＰＬＩＩＩＧは、第９ａ図に示されるような制御回
路を設けている。この第９ａ図に示される制御回路にお
いて、位相の設定値θｉに対して、共振周波数検知装置
１３３から入力されるθｆを比較し、それによって得ら
れる値にθをクロック値として設定し、クロック出力回
路に出力する。

また、周波数の設定値ｆｉに対して、エンコーダからの
出力値ｆｒの比較を行い、それによって得られた変動値
ｋｆをクロック出力回路に出力し、該回路ｋｉにおいて
は、上記した２つの値によってクロック出力を設定し、
クロック値をディストリビュータ　１１２に入力する。

上記した実施例に示されるように、ドラムの周囲にエン
コーダのバーコードを形成する場合に、例えば、感光体
ドラムの直径を８０履φ、回転速度（周速）を１６０　
ｔｍ／　Ｓｅｃとし、５０Ｈｚまでの振動を拾うとする
と、感光体ドラムの周長が８０×π＝２５１１１１１Ｉ
であるから、Ｎ＝１６０／２５１＝０．６回転／　Ｓｅ
ｃここで、ｆ＝０．６ＸＰ１ｆ＝５０とすると、Ｐｌ　＝５０Ｘ０．６＝８３ライン／ｓｅｃつまりエン
コーダのラインは、１６０ｍ＋／８３ライン＝２履間隔
に設定すれば、回転速度の検出の動作を良好に行い得る
ものとなるが、通常のアナログコピーの場合には、１０
０ライン／　ｓｅｃ稈度に設定すると、回転ムラの検出
の動作が正確に行なわれるものとなる。

また、デジタルコピーの場合には、約２００　Ｈ２まで
検出することが要求されるので、Ｐ２＝４００５イン／
　Ｓｅｃになるように、バーコードの間隔を設定す委こ
とが要求されるものとなる。

ぞして、上記したように構成することによって、回転ム
ラの検出±０．５％程度に維持させることが出来るもの
となる。ざらに、上記したようなエンコーダのバーコー
ドの設定は、ドラムの周囲にフィルムを貼り付けること
によって形成することが可能であり、その他に、エツチ
ング等の手段によって構成すること、または、その他の
任意の手段によって形成することが可能である。

さらに、本発明の回転速度の検出装置においては、上記
したような制御の動作を行うことによって、圧電セラミ
ックスに印加する電圧をＰＷＭ制御し、モータの回転数
を一定の値に維持させるような制御を行うことが出来る
。

なお、上記したＰ　Ｗ　Ｍ　ＩＩ　ｉｌｌにおいて、回
転速度と圧電セラミックスに対する印加電圧との関係は
、第１３図（Ｃ）に示されるようにして行なわれるもの
であり、ＰＷＭ制御の効率も印加電圧に比例するものと
なる。

さらに、本発明の前記した回路中には、前記第９図に示
されたエンコーダの代りに、第１０図に示されるように
構成される位相検出回路を設けることが出来る。この第
１０図に示される回路図においては、ディストリビュー
タ１１２から出力される分配信号θｉ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ｏｆを、位相比較器１２１に入力し、
２つの信号（θｉ−θｆ）について演埠を行い、その値
を制御用信号ｆｉにより変換し、フィードバック信号と
してＣＰＬＪ　１１０に向けて出力する。

この場合の位相比較器１２１からの出力は、第１０ａ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３１２１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
．５■よりも高いパルスが、遅れの場合には２．５Ｖと
Ｏとの闇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ｃ　ｐ　
ｕ　１ｉｏ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制御を行うものと
なる。

なお、この位相検出回路においては、例えば、ｒ５０８
１Ｊ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、設定周波数を追値制御Ｉ　１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。

上記位相比較ｆｉ　１２１によるフィードバック信号の
出力に際して、第１０ｂ図のグラフに示されるように、
縦軸にフィードバック信号の出力ＶＯｕｔを、横軸に（
θｉ−θｔ）を取り、（θｉ−θｆ）−一２πと、（θ
１−ｏｆ）＝２πとの間で、制御の動作が行なわれるも
のとなる。そして、（θｉ−θｆ）−〇を正常な値とし
て設定し、（θｉ−θｆ）〈０の場合を遅れ、（θ１−
θｒ＞＞。

の場合を進みとすると、比較器１２１からの遅れ、また
は、進みの信号がｙｏｕｔとしてＣＰＵに向けてフィー
ドバックされるものとなる。

上記した本発明の位相比較器１２１から、ＣＰＵ１１０
にｙｏｕｔとして出力される位相の進みと遅れの信号は
、第１０Ｃ図に示されるようなフローチャートにしたが
って、その制御の動作が行なわれるものとなる。

この図示されるフローチャートにおいて、ステップＣで
（θｉ−θｆ）の判断が行なわれ、（θｉ−θｒ＞＝ｏ
の正常値の場合には、ステップＣ−１〜３の各ステップ
を踏んで、その回転数を一定に保持するｉ／Ｊ　ｔｌの
動作が行なわれる。つまり、ステップＣで（θｉ−θｔ
）＝０である場合には、ステップＣ−２でカウンター１
１１のデータ分周値をそのままにして、前の状態を保持
させるようにし、ステップＣ−３の終了ステップから繰
返し信号が出力されて、ステップＣ−１５のＣＰＬｌｌ
ｌＧにおけるメインブＯグラムの実行の信号が出力され
、ステップＣに対して割込み信号として戻されるような
制御が繰返される。

また、（θ１−θｆ）〉０の進み位相の場合には、ステ
ップＣ−５〜８の各ステップでその制御の動作が行なわ
れるが、ステップＣ−５で（θｉ−θ「）〉０の選択が
なされると、ステップＣ−６でカウンター１１１の分周
値ＭをＭ−１に設定し、ステップＣ−７で信号ｆ２を出
力し、ステップＣ−８からステップＣ−１５に移行して
、その信号をステップＣに出力してその制御の動作を繰
返して行う。

これとは別に、遅れ位相の場合には、ステップＣ−１０
で（θｉ−θ「）〉Ｏの判断がなされ、それによって、
ステップＣ−１１でカウンターのデータＭをＭ＋１に設
定する。そして、ステップＣ−１２でｆｌを出力し、ス
テップＣ−１３からその制御の動作を繰返すステップに
移行する。それらの制御信号ｆ１またはｆ２が順次繰返
して出力されることによって、（θ１−ｏｆ）＝０にな
る状態で、モータの駆動の制御が行なわれるものとなる
。

上記したように、本発明の制御装置においては、モータ
の回転に際しての位相のズレを位相比較器によって検知
し、該位相比較器が出力する（θｉ−θ「）の情報によ
って、ＣＰＵが制御信号を出力して、該位相比較器から
の出力が（θｉ−θｆ）−〇になるようにＩｌｌ　ＩＩ
Ｉを行うものとなる。

上記したように構成される本発明の制ｍ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１１図
のタイミングチャートに示されるように設定される。

まず、第１１図（ａ）に示されるように、複写機本体の
ｕＪ　ＩＩ表装置入力された複写機のスタート信号に続
いて、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、ブＯグラマプルカウンター１１１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、同図（ｂ）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
Ｈ２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、同図（Ｃ）に示されるように、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　、・・・
−・（４０Ｋ１１ｚ、±１２０Ｖ）を供給すると、振動
子と弾性体に進行波が励撮され、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、同図（ｂ）
に示されるように、９０°位相がズした状態の高周波電
圧φ１、φ２・・・・・・が、矢印ＣＷ力方向各クロッ
クを分配するようにされる場合には、モータは時計方向
に回転され、それとは逆に矢印ＣＣＷｈ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、本発明の制御装置においては、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。

ところが、超音波モータにおいては、温度や廊時変化、
その他の理由によって、圧電セラミックスの共振周波数
が変化する。つまり、上記した本発明の昇圧トランスか
ら出力される電圧は、同図（Ｃ）の上の曲線のように、
ｓｉｎωｔのカーブとして設定されるが、同様にして昇
圧トランスから出力される電流は、電圧の曲線と９０°
位相がズしたｓｉｎ　　（ωｔ＋９０°）の曲線として
出力される。

この電流の曲線は、電圧の下の曲線に示されるヨウニ、
設定値ｓｉｎ　　（ωｔ＋９０”　）に対して、Δθ１
、Δθ２、またはΔθ３のように、設定値に対して位相
がズした状態で出力されるものとなる場合が発生する。

そこで、本発明の装置においては、上記したように、ド
ラムの回転数検知装置、または、共振周波数検出製画に
よって、その位相のズレを検知し、昇圧トランスの出ノ
Ｊ電圧（ｓｉｎωｔ、ｃｏｓωｔ）と、出力電流［５ｉ
ｎ（ｃｔ＞　ｔ＋９ｏ°）　、ｃｏｓ（ωｔ＋９０’　
）　’Ｊとが、正確に９０°ズレる状態になるように、
印加電圧の周波数（ＣＰＵから出力されるクロック）を
変化させる追尾制御を行い、常に圧電セラミックスの最
大効率点での制御が行われ得るようにされる。

また、上記した温度または、周波数の変化による効率の
変化の状態は、第１２図（ａ）のグラフに示されるよう
になる。このグラフは、効率と、周波数、および温度と
の関係を示しているもので、（θｉ−θｆ）＝９０°に
設定された場合には、実線の曲線で示されるように、ず
Ｏ＝４０ＫＨｚの点で最大効率を得ることが出来るよう
になるが、温度が上昇すると、（θｉ−θｆ）〉０の鎖
線でポされる曲線のように、４０．５ＫＨｚの点で最大
効率が得られるようになる。さらに、温度が低い場合に
は、（θｉ−θｆ）＜Ｏの曲線のように、周波数が低い
状態で最大効率が得られるものとなる。しかし、通常は
、温度が設定値よりも高くなることが多いので、その（
θ１−ｏｆ）を小さくして、（θｉ−θｒ）−〇に近接
するような制御が行なわれるものとなる。

第１２図（ｂ）に示されるグラフは、超音波モータの回
転数と周波数の関係を示すものである。

このグラフに示されるモータにおいては、周波数が３０
ＫＨｚ程度で最高の回転数を得ることが出来るものとな
るが、本発明の実施例の回転体の場合には、回転数が低
いものとして設定されているのであるから、印加する周
波数を大きくして、回゛軌数を少なく設定するような手
段が用いられる。

さらに、第１２図（Ｃ）に示されるグラフは、前記第９
図に示したように、ＰＷＭ制御を行う場合の回転速度（
回転数）と圧電セラミックスに対する印加電圧、および
、ＰＷＭｄｕｔＶとの関係を示すものであり、このグラ
フに示されるように、印加電圧と回転数とは直線状の比
例関係を有している。また、圧電セラミックスに対する
印加電圧と、Ｐ　Ｗ　Ｍ　ｄｕｔｙとは比例関係にある
ので、この方式のｖＩ御を行う場合には、精度の高い回
転数制御を行うことが出来るものとなる。

上記した本発明の装置においては、超音波モータを構成
するロータは、円筒状の回転体本体のフランジ、または
、ドラム本体であり、それらの回転はそのまま回転体の
回転となるものであることより、その慣性モーメントが
比較的大きいものである。

そして、そのロータに対して、スプリングにより弾性体
を押圧するような手段が用いられていることより、モー
タを回転させる場合には、その駆動トルクを大きく設定
出来るようにすることが要求される。

したがって、本発明のモータにおいては、従来より用い
られているモータの場合のように、ステップ的に起動・
停止の動作を行うようにｔｉ制御する場合には、そのド
ライブ系に与える影響が非常に大きいものとなる。

そこで、本発明の装置においては、第１３図に示される
ように、スローアップ、スローダウンの制御方式を用い
、振動が発生することを防止出来るような制御方式が用
いられる。そして、その制御方式としては、ＦＭ変調方
式（ｂ）と、ＡＭ変調方式（Ｃ）のいずれのυ１１１１
方式をも用いることが出来るが、これ等の変調方式を用
いることによって、モータの回転のスローアップが容易
に行い得るものとなり、その起動時に振動等が発生する
ことを防止出来るものとなる。なお、上記した変調方式
は、スローアップに際して行なわれるものであり、スロ
ーダウンの場合には、上記した方式とは逆の制御が行な
われる。

上記ＦＭ変調方式を用いる場合には、第１３ａ図に示さ
れるように、ＣＰＵに設けたＲＯＭ１２５に、あらかじ
めスローアップと、スローダウン（スローアップとは逆
に利用する）のデータを書込んでおき、ある一定時間間
隔毎にスローアップデータをＲＯＭから読み出し、プロ
グラマブルカウンタ１１１の分周値Ｍをセットし、ＰＬ
Ｌ回路を経てディストリビュータに出力するように構成
される。

上記本発明のスローアップの制御においては、第１１ｂ
図に示されるように、ステップＤ−１〜９の各ステップ
によってｍｓの動作が行われる。

すなわち、ステップＤ−１でモータのスタート信号が出
力されると、ステップＤ−２でＲＯＭ１２５のアドレス
が１に設定され、そのアドレスにより゛スローアップデ
ータを読み出し、そのデータをカウンターの分周値にセ
ット（ステップＤ−４）する。

次いで、カウンターより信号ｆＯを出力してステップＤ
−６に移行し、アドレスが１００になるまでの間はステ
ップＤ−７〜８の各ステップを踏んで、その制御の動作
が順次行なわれるが、その際には、ステップＤ−７で１
０ｍ５ｅｃのタイマーが設定される。つぎに、前のアド
レス＋１の設定がなされ、ステップＤ−３に移行する動
作が順次繰返されて、アドレス＝１００になった時点で
モータは正常な回転数で駆動が行なわれるものとなる。

これとは別に、モータの回転を停止させる際には、上記
第１３ｂに示された場合とは反対の制御が行なわれる。

つまり、スローダウンの場合には、第１３ｃ図に示され
るフローチャートのステップＥ−１〜９の各ステップを
踏んで、モータの回転を順次低下させるような制御が行
なわれることになる。

すなわち、ステップＥ−１でモータの回転停止の信号が
人力されると、第１３ａ図のＲＯＭ１２５のアドレス区
分の１００の部分から、順次スローダウンの信号が出力
される。すなわち、ステップＥ−２で最初にアドレス−
１００が設定され、カウンターに対してステップＥ−３
〜５の各ステップによりその制御信号が設定され、カウ
ンターに対してステップＥ−３〜５の各ステップにより
その制御信号が設定され、それが、ステップＥ−６〜８
の順序で、アドレスが１になるまで継続して出力され、
その制御の動作によって、モータは順次回転数が低下し
て、アドレス＝１の状態から停止に至るものとなる。

上記したようにして、モータの起動と停止に際しては、
制御装置に設定されたスローダウンとスローアップのス
テップを順次踏むことによって、該モータの急激なｎ転
数の変動がなくなるので、それによってモータに振動が
生じたりする等の、不都合な状態が発生することが防止
されるものとなる。

なお、ＡＭ変調方式の場合にも、上記ＦＭＲｙ４方式の
場合と同様にして、出力電圧を序々に変化させることに
よって、起動、停止をなめらかに行い得るように制御す
ることが出来る。

次に、本発明の制御装置における制御の動作を、第１４
図および第１５図のフローチャートにしたがって説明す
る。

第１４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、ステップ八−１でコピースタ
ート信号が人力されると、ステップＡ−２でＣＰＵはモ
ータの回転方向の設定を行い、その信号をプログラマブ
ルカウンターに向けて出力し、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８ａ図の項で説明したように、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、６
５０ＨｚがステップＡ−４で出力される。

上記したようにして設定されたクロックによって、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、モータを作動させて要求される作業を行う。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１５図に示されるフローチャートは、サーボコ
ントロールを行う場合のものであって、前記第１４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
ムによってモーツ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＆ｌＩ御されるもの
となる。上記したステップＢ−４までの動作は、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
返してモータの制御の動作を行う。

上記したようにして、エンコーダからの情報がＣＰＵに
入力されると、ステップ８−５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
周値を変更させ、その変更されたクロックを出力してエ
ータの駆動の動作を行い、ステップｌ３−８を経てステ
ップＢ−５に移行するＩＩＪｔｌｌ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ｕｌ　６
１１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、任意の制御手段を用いることが出
来るものである。

これらの１Ｉｌｌ　ＩＩＩの動作は、クロックの出力さ
れる毎に行うもので、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、上
記したような制御を行うことによって、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幽ローラ駆動手段、
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、複写機に限
定されるものではなく、その弛に、ゼログラフイブ９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、その他に、
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ｈ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、本発明の装置は、その制御装置に回転数の調整手
段と、最大効率の駆動を行うための回路を組込んでいる
ために、ドラムの１回転毎に、または、調整可能な回転
の最小単位での検出の動作毎に、検出された値にもとづ
く調整を行うことが出来るとともに、周波数を変化させ
ることによって、モータの最大効率を発揮させることが
出来るものとなる。

さらに、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ｎ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、位置誤差をΔｘｒｐ　、プロセススピード
をＶｐ、変動比をＥＯ−９１周波数をπ「とすると、Δ
ｘｒｐ　＝ＶＤ　ＸＥＯ−１）　／πｔ　＝１５６Ｘ０
．０５／πＸ２０＝１２４μｍとなり、４ｊ１）／ａａ＋（ライン／ｌｔｍ・・・・・・１＃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　／πｆ　＝１５６ＸＯ
，０２／πＸ２０＝５０μｍとなり、１　ＯＮ　／ｍ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ものとなる。

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
ができるものとなる。

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、小型軽量に構
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プー
リ装置に適用する場合の側面図、第６図は本発明のモー
タの組込みの別の実施例を示す説明図、第７図は本発明
のモータの他の実施例の説明図、第８図は本発明のＩＩ
　ＩＩＩ装置の構成を示す回路図、第８ａ図はＰＬＬ回
路の説明図、第９図は本発明のエンコーダ装置と制御回
路のブロック図、第９ａ図は本発明のメインコントロー
ラにおける制御回路の説明図、第１０図は回転検出装置
の他の実施例の回路図、第１０ａ図は位相比較器からの
出力を示す説明図、第１０ｂ図は位相比較器における（
θｉ−θ「）の関係による制御の状態を示すグラフ、第
１０ｃ図は位相の制御の動作を示すフローチャート、第
１１図（ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ本発明の制御装置のタ
イミンクグチヤード、および、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（ａ）はモータに対
する印加周波数と効率との関係を示すグラフ、同図（ｂ
）はモータの回転数と印加周波数との関係を示すグラフ
、同図（Ｃ）は圧電セラミックスに対する印加電圧と回
転速度、および、Ｐ　Ｗ　Ｍ　ｄｕｔｙとの関係を示す
グラフ、第１３図は本発明の制御装置におけるスローア
ップ、スロータウンの制御の動作を示す波形の説明図で
、（ａ）は入力波形、（ｂ）はスローアップの波形、（
Ｃ）はスローダウンの波形をそれぞれ示し、第１３ａ図
はＦＭ変調方式における制御回路の説明図、第１３ｂ図
はスローアップに際しての制御の動作を示すフローチャ
ート、第１３０図はスローダウンの場合のフローチャー
ト、第１４図および第１５図は、それぞれ本発明の１ｌ
Ｊｉｌｌ装置におけるυＩｔ１１回路のプロｙり図、第
１６図（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ本発明の超音波モータ
の作動原野の説明図、第１７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１８図は一般的な超音波
を一タの斜視図、第１９図は一般的な複写機の構成を示
す説明図、第２０図は複写機の光学系の斜視図、第２１
図は現像装置の　断面図、第２２図は定＠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、６
１・・・・・・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・・・・・・フランジ、１００・・・・・
・制ｍ装置、１０１・・・・・・ｆＩＩＪＩ！１回路、
１０４・・・・・・超音波モータ、１１０・・・・・・
ＣＰＵ、１１１・・・・・・ブ０グラマプルカウンター
、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、１２
０・・・・・・位相検出回路、１２１・・・・・・位相
比較器。第９α図第１Ｏ図第１０（１図王＄　　　　　　　　２．５Ｖ建功−Ｂ、　　　　　　　　　　　　　２．５　Ｖ−−
一−−−−−−−−−−−−−−−−−−−０Ｊ代４場
−−−−−−−−−−−−−−−−：、５ｒ第１０Ｃ図５ＩＯＩｓＪ　ＵＰ　ＦＬＯＷＳＬＯＷＤＯＷＮＴＬＯＷ第１７図第１８図第１９図第２０図第２１図第２２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
ヒ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
フランジまたはドラムの端面に、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回転体端面に進行波を
発生させ、該回転体を一定速度で回転させるとともに、前記圧電セラミックスに印加する交流電圧と電流の位相
差を検知し、その位相差を設定された最適位相差に維持
させるように、その制御を行う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
交流電圧と電流の位相差を最適位相差に維持するために
、圧電セラミックスに印加する電流の周波数および電圧
を変化させ、圧電セラミックスの最大効率点で制御を行
うようにすることを特徴とする特許請求の範囲１項記載
の記録装置の駆動制御装置。