JPH02282271A - 画像形成装置 - Google Patents

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−１−４の利用分野） 本発明は゛屯ｒ′ｌＪ′真装置・静’ｉｌｉ記録装置・
磁気記録装置Ａ・の画像形成装置に関する。更に詳しく
は像保持体の駆動構成に関する。

（従来の技術） 画像転写方式の画像形成装置は、例えば回転ドラム型・
回動ベルト型・走行ウェブ型等の電子写真用感光体・静
電記録用誘電体・磁気記録用磁性体等の像保持体の面に
公知適宜の作像プロセスｒ−段機器により［１的の画像
情報に対応した１１丁転写画像を形成担持させ、該画像
を記録材面に転写・定着して該記録材を画像形成物とし
て装置外へ出力させ、転写後の像保持体はクリーニング
手段で清浄面化して繰返して作像に供する方式のもので
ある。

近年はこの種の方式の画像形成装置についてプロセスカ
ートリッジ着脱式の装置構成を採用したものが多い。こ
れは繰返し使用寿命が尽きたら交換しなければならない
像保持体、或は該像保持体と他の作像プロセス手段機器
例えば帯゛重器・現像装置・クリーニング装置などをＭ
ｌにして画像形成装置本体に対して専門のサービスマン
によらなくともユーザサイドで容易に着脱交換操作でき
るプロセスカートリッジ（ドラムユニット）として構成
したもので、画像形成装置をメンテナンスフリーにする
、サービス性を向上する等の上で効果がある。

第５図はその一例装置の概略構成を示している。本例は
カールソンプロセスψ原稿台移動式の電子写真複写装置
である。

１は像保持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（
以下感光ドラムと記す）であり、軸２を中心に矢示の時
計方向に回転駆動される。回転駆動された感光ドラム１
の周面は帯電器３により正極性又は負極性の一様帯電を
受け、露光位置４において目的画像のスリー２ト露光り
を受けて露光画像に対応した静電潜像が感光ドラム周面
に順次に形成されていく。

次いでその潜像は現像装置５によってＩＩ）転写のＩ・
ナー画像として現像され、そのトナー画像が転写用帯？
ｔｆ器６の位置において不図示の給紙機構から感光ドラ
ム１の回転と同期どりされて感光ドラム１と帯電器６と
の間に給送された転写材Ｐの面に転゛υ′されていく。

転写部を通ってトナー画像の転写を受けた転写材Ｐは感
光ドラムｌ面から分離されて搬送装置８で定着装置９へ
導入され、該定着装置でトナー画像の定着処置を受け、
画像形成物（複写物、コピー）として装置外へ出力され
る。トナー画像転写後の感光ドラム１面はクリーニング
装置７で転写残りトナーやその他の付着汚染物の除去を
受けて清浄面化されて繰返して作像に供される。

１０はガラス板等の略水平の透明原稿台であり、左方へ
往動、右方へ復動駆動される。原稿０は複写すべき画像
面を下向きにしてＢ：Ｘ稿台１０上に所定の載置基準に
従って載訝し、その」−に原稿圧着板１１をかぶせるこ
とによりセットする。複写開始信号により原稿台１０が
所定の速度で左方へ行動し、その行動過程で原稿台１０
１．０載１１ηセツト原稿の下向き画像面が照明ランプ
１２の位置（照明部）を−辺側から他辺側にかけて順次
に照明走査され、その照明光の原稿面反射光が固定第１
ミラー１３−結像レンズ１４＠固定第２ミラー１５の光
学系で前述の感光ドラム１面に露光部４において結像露
光しされる。原稿台１０は所定の往動終点に至ると、復
動に転じられて元の往動開始位置へ戻される。

本例装置の場合は、感光ドラムｌと帯電器３と現像装置
５とクリーニング装置７の４つのプロセス機器について
それを等を共通のカートリッジ枠体２１に所定の配置関
係をもって組付けてこの４つの機器ｌ・３・５・７を一
括して画像形成装置本体に対して着脱できるプロセスカ
ートリッジ２０としである。２２・２２はプロセスカー
Ｉ・リッジ２０の着脱（抜き差し）案内用のガイド部材
を示している。本例装置の場合は装置の前面扉（不図示
）を開いて装置前面を解放し、装着されているプロセス
カートリッジ２０をガイド部材２２・２２に沿って装置
手前側（図面に垂直な方向）に引き移動してカートリッ
ジ２０を抜き出し、逆に差し込み移動して装着する。

カーＩ・リッジ２０を装置本体内にストッパ部材に受は
止められるまで１−分に押し込み移動すると、カートリ
ッジ２０側の感光ドラム１が装置本体側の駆動機構とカ
ップリングして回転駆動可能状態になり、又カートリッ
ジ２０側の受電ｒ−が装置本体側の給電子とカップリン
グして、：ｊＦ−重器３やその他カートリッジ２０側に
付属させた電気回路系に対する給電が可能状態になる。

第９図は画像形成装置に着脱自在に取付けた回転ドラム
型の像保持体ｌの駆動装置の従来例を示す図であり、第
９図において、ドラム１は手前側と奥側の両端面板２ｂ
　　２ｄの中心に軸受け２ｆ・２ｇを有し、その一方の
端面２ｄには係合穴２ｈが設けられている。

３０は画像形成装置本体側の枠体、３０ａは枠体３０に
支持された軸で、この軸３０ａに軸受け２ｆ・２ｇを介
して」−記ドラム１を支持する。

ＧＤは軸受け３２を介して軸３０ａに支持されたドラム
ギアで、このドラムギアＧＤには」−記係合穴２ｈと係
合するビン３３が設けられている。

ＳＭは軸受け３０ｂを介して枠体３０に支持された軸、
ＧＭは軸ＳＭに固定され上記ドラトキアＧＤと噛合する
駆動キアである。

不図示のモータによって軸ＳＭを矢示方向に回転させる
ことにより、駆動ギアＧＭ−ドラムギアＧＤ−ピン３３
−係合穴２ｈを介してドラム１が回転する。

第１０図は他のドラム駆動機構図である。感光ドラム１
はその手前側端面板２ｂの外面中央部に設けた中心軸２
ａをカートリッジ枠体２１の手前側端面板２１ａに設け
た軸受け２１ｂに嵌入させて回転自由に４１一つ抜は止
めして片持ち的に支持させである。３１は画像形成装置
本体側の奥側板３０に取付は支持させたドラム軸支えで
あり、このドラム軸支え３工にベアリング３２を介して
ドラムギアＧＤを回転自由に外嵌支持させである。

而してプロセスカートリッジ２０を装置本体内に１−分
に押し込み移動して装着すると、該カートリッジ２０側
の感光ドラム１はその奥側端面板２ｄの外面中央部に設
けた中心軸２ｃが装置本体側のドラム軸支え３１の軸穴
３１ａに対応して該穴３１ａ内に自然に嵌入状態になっ
て該ドラム軸支え３１と前記軸受け２１ｂ間に回転自由
に支持される。又ドラムギアＧＤの内面側に突出させて
具備させた駆動ビン３３が、感光ドラムＩの奥側端面板
２ｄの外面に円周方向に設けた係合溝２ｅに係合した状
態になる。保合しやすいように板２ｄには広い溝２ｅと
細い突起２１とが形成されている。この状態において駆
動ギアＧＭが駆動されるとその回転動力が駆動ギアＧＭ
→ドラムギアＧＤ→駆動ピン３３→ピン係合溝２ｅ→端
面板２ｄの経路でドラムｌに伝達されてドラム１が回転
駆動される。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように画像形成装置側に設けた駆動源の駆動力を
ギア列ＧＭ−ＧＤや係合ビン−係合溝３３・２ｅ・２ｈ
などの機械的な動力伝達機構を介してプロセスカートリ
ッジ２０側の像保持体たる感光ドラム１に伝達して該ド
ラムを回転駆動する構成の場合は、ギアＧＭ−ＧＤの相
互［−合いガタ（バックラッシュ）、係合ビン−係合溝
３３・２ｅ・２ｈとの相互係合ガタ等を完全に零にする
ことは実際Ｊ−困難であり、従ってそれ等のガタ塚によ
りドラムｌに多少とも回転ムラが生じるのは避けられな
い。

画像形成装置が」一連節５図例のように原稿０の像をレ
ンズ１４によってドラム１の周面に２次元の広がりをも
ってスリット結合露光（アナログ露光）する方式のもの
である場合には、ドラムｌに」１記のような動力伝達機
構系のガタ等による多少の回転ムラがあっても、それの
出力画像品位に対する悪影響は実際」−緩いものとなり
許容できる場合が多いが、第６図例のレーザビームプリ
ンタのように感光ドラムｌの面に対してその軸線方向（
母線方向）に１ラインずつ画素情報をレーザビーム走査
露光Ｌ（デジタル露光）して目的画像を書込み処理する
露光方式の場合は問題となってくる。

即ちこのような露光方式のものにあって走査ラインの間
隔を正確にする必要があるためにドラムを所定の周速度
で実質的に回転ムラなく正確に回転駆動する必要性が高
い。レーザスキャナ４０のレーザ発振源４１から出力さ
れたレーザビームＬ（目的の画像情報の時系列電気デジ
タル画素値−Ｊに対応して変調されたレーザヒーＪ、）
はポリコンミラー４２とｆ−０レンズ４３によってドラ
１、■の軸線方向に振られドラム１面に対して１ライン
ずつの画素情報の走査露光書込みがなされるが例えば４
００　ｄ　ｐ　ｉ　　（ｄｏｔ　ｐｅｒ　１ｎｃｂ）で
書込めばライン間隔は６３．５μｍとなり、１〜３ｇｍ
以内の精度で書込まれなければ画像にピッチムラか生じ
る。前記のような動力伝達機構系のガタ等により生じる
ドラム１の回転ムラは」−記要求される書込みライン間
隔精度外である場合も多く、そのために許容範囲を越え
るピッチムラが生じて画像の副走査方向に線状ムラが現
れるという問題が生じる。

即ちドラムｌの回転の速度変動がレーザビームのドラム
上での走査間隔の変化を引き起し、その結果縞状の画像
濃度ムラが生じ画質を低下させるのである。

ドラムｌの周速度Ｖ（第７図（ａ））はｖｏｃｏｓ２π
ｆなる変動があると ｖ＝ｖ＋ｖｏ　　ｃｏｓ２　　π　ｆｔと表わされる。

■は平均速度、ｆは速度変動の周波数、ｖＯは速度変動
の振幅である。

走査間隔又は第７図（ｂ）に示されるが、速度Ｖのレー
ザ捜査時間間隔△を時間について積分す＋　π　ｆ△ｔ
　） と表わされ、右辺の第２項は走査間隔が周波数ｆ濃度ム
ラが変化する。

例えばドラム周速度Ｖを１１００１ａ／ｓｅｃ　、レー
ザビームを４００ｄｐｉで書き込めば て第８図の如くであり通常のメカニカルな減速駆動装置
の速度変動周波数〜３００　ＨＺ以下では速度変動の周
波数ｆに関係なくｖｏ−Δｔとなる。又レーザビームの
ライン間隔は６３．５ｊＬとなるがそれに対して１〜３
ｇ以内の粘度で占き込まないと、ピッチむらが生じて画
質を低下させる。

上記のような問題は像保持体がドラムに限らず、回動ベ
ルト型、走行ウェブ型等である場合でも同様である。

本発明は上記に鑑みて提案されたもので、像保持体の駆
動構成を工夫して像保持体を粘度よく円滑にフラツグな
く駆動（回転・回動・走行等）すること、また駆動構成
を簡単・小型・安価で、しかも静かなものにすることを
］］的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、像保持体を駆動する駆動部材を設けた画像形
成装置に於て、該駆動部材が超音波モータからなり、該
超音波モータの出力軸と＋ｉｉｊ記像保持体を一体的に
結合させて該像保持体を駆動することを特徴とする画像
形成装置である。

又本発明は上記の装置において超音波モータの出力軸と
像保持体とを相対的に圧接する摩擦動力伝達部材を介し
て一体的に結合させて像保持体を駆動することを特徴と
する請求項ｌ記載の画像形成装置である。

（作用） 超音波モータは、圧電セラミック（圧電体）を超音波（
数十ＫＨ２）の駆動周波数で駆動し重ｔ−の小さいロー
タを斤擦力で低速・高トルク回転（従って慣性が小さい
）するものであり、応答性が高く一般に数ＫＨ２まで応
答性を有しており減速器を介さなくとも被駆動体を所望
の速度で直接駆動することが可能である。ロータリエン
コーダ等の適当な駆動検出手段により出力軸もしくはロ
ータの回転、或は被駆動体の駆動状態を検出して駆動制
御回路へフィードバックして応答性よく精密に所定速度
に回転制御することが可能である、全体構成をシンプル
・コンバクｉ・にでき、又安価に量産できる、笠の０長
を有している８本発明はこの超音波モータに６１１シて
これを像保持体の駆動部材とし、該和合゛波モータの出
力軸と像保持体を一体的に結合させて該像保持体を駆動
させる。つまり像保持体を超音波モータで直接的に駆動
することで像保持体を駆動ムラな（駆動することを可能
にしている。従って画像形成装置が第６図例のようなレ
ーザビーム走査露光方式のようなものでも所定精度のラ
イン間隔をもって画像情報の書き込み走査露光を安定に
実行させて、像保持体の駆動ムラに起因するピッチムラ
等のない良好な画像形成を実行させることができる。

像保持体と駆動部材としての超音波モータの出力軸は互
いに直結一体化構成にすることもできるし、相対的に圧
接する摩擦動力伝達部材などの簡単な動力伝達部材を介
して一体的に結合させることもでき、何れにしても結合
部分と駆動部分を含む駆動機構部をシンプル・コンパク
ト・低コストなものにすることができる。

超音波モータの出力軸と像保持体とを相対的に圧接する
摩擦動力伝達部材を介して一体的に結合させて像保持体
を駆動する構成とすることにより、像保持体は超音波モ
ータの駆動に対して駆動ズレを生じることなくモータの
ロータと一体駆動状態になると共に、装置本体に対する
着脱も容易となる。

（実施例） 第１図は本発明に従う一実施例装置の要部の縦断面図、
第２図はカートリッジの装着又は抜き外１、の途中図、
第３図は超音波モータ部分の拡大縦断面図である。

主として第１図において、像保持体としての感光ドラム
ｌはその手前側端面板２ｂの外面中央部に外方へ突出さ
せて設けた手前側中心軸２ａをカートリッジ枠体２１の
手前側端面板２１　ａに設けた軸受穴２１ｂに嵌入させ
て軸受させてカートリッジ枠体２１内に納めである。２
１Ｃはカートリッジ枠体の手前側端面板２１ａの内面と
感光ドラムｌの手前側端面板２ｂの外面間に設けたスラ
ストベアリングである。、２ｄは感光ドラムｌの奥側端
面板、２Ｃは該奥側端面板の外面中央部に外方へ突出さ
せて設けた奥側中心軸、２ｅは該奥側端面板２ｄの外面
に軸２Ｃと同心に貼着等して一体に設けた摩擦被駆動材
（以下、被駆動面と記す）である。この被駆動面は摩擦
抵抗が高く、＃摩耗性・耐ひずみ性の材料、例えばエチ
レンプロピレンづム等の材料である。

３０は画像形成装置本体側の奥側板、３１はこの奥側板
に形成した透孔、３２はこの透孔部分にねし止め３３・
３３して定着したモータ取り伺は板、３４は該モタ取り
利は板の中央部に固着したラジアル軸受である。

７０は超音波モータであり、」１記のモータ取り付は板
３４の外面側にねじ止め３５・３５して固定支持させで
ある７７１は該モータの出力軸であり、１−記のラジア
ル軸受３４−に嵌入して先端部分は奥側板３０の内側に
突出している。

４０は上記モータ出力軸７１の先端部分に外嵌して固着
し、た駆動筒袖、４１はこの駆動筒袖に基部を固着し、
て取り付は支持させたばね板からなる摩擦動力伝達部材
（以下、駆動ばね板と記す）である。

８０は超音波モータ７０に具備させたロータリエンコー
タ、９０は制御回路である。

プロセスカートリッジ２０は装置本体の不図示の手前側
板のカートリッジ挿脱口から感光ドラムエの奥側端面板
２ｄ側を先にして装置内に差し入れてガイド部材（２２
・２２、第５図）に係合支持させ、該ガイド部材に沿っ
て装置内方へ押し込む。そしてストッパ部材（不図示）
に受は止められるまで上方に押し込むと、感光ドラム１
の奥側中心軸２Ｃが駆動筒袖４０の軸穴４０ａ内に嵌入
して軸受され、ドラム軸線とモータ出力軸７１の軸線と
が一致する。又感光ドラムｌの奥側端面板２ｄの外面の
被駆動面２ｅが駆動ばね板４１の先端部の面に対面接触
してばね板４１をその弾性に抗して押圧する。その押圧
反力で駆動ばね板４１が感光ドラＡ　ｌ側の被駆動面２
ｅに圧接する。感光ドラム１の手前側端面板２ｂの外面
側はスラスト軸受２１ｃに受は止め状態になる。なお駆
動ばね板４１は回転方向に対しては変形せず十分剛体と
して作用する板厚を有する。

而して超音波モータ７０に制御回路９０から通電がなさ
れると出力軸７１が回転駆動され、この軸１コ一体の駆
動筒袖４０及び該筒袖に一体の駆動ばね４１も出力軸７
１と一体に回転駆動される。

駆動ばね４１は感光ドラムｌの被駆動面２ｅに圧接して
おり、この両者４１・２ｅで良好なｙ！１擦動力伝達部
材を構成し、て駆動ばね４１の回転駆動力が感光ドラＡ
　Ｊ側に伝達される。即ち感光ｉ・ラド１は超音波モー
タ７０の駆動に対して駆動ズレを生じることなくモータ
のロータと一体駆動状態となる。

モータ７０の出力軸７１の回転はロータリエンコーダ８
０によって検出され、その検出信号が制御回路９０−フ
ィードバックされてモータ７０への通電制御即ち感光ド
ラム１の回転速度が所定の速度に収束維持されるよう番
ごコントロールされる。

従って像保持体たる感光Ｉ・ラム１を所定の速度で精度
よく円滑にフラッフなく回転駆動することができ、レー
ザプリンタ等においても感光ドムラ１の回転駆動むらに
起因する画質低ドを防止し良質画像を得ることができる
。

本例装置にお（」る超音波モータ７０の内部禍造を第３
図で説明すると、７２はモータケース容体、７３は該ケ
ース容体に対する蓋体であり、ケース容体に対してねし
止め等して一体化される。７４はケース蓋体７３の中央
部に設けたラジアル軸受であり、出力軸７１はこのラジ
アル軸受に軸受されて先端側がケース蓋体７３の外方へ
突出している。該出力軸７１の四端側は小径軸部７１ａ
にしてケース容体７２の底面中央部に設けた軸受穴７２
ａに嵌入して軸受させ、該小径軸部７１ａの先端部をケ
ース容体７２の底面から外方へ突出させ、ケース容体７
２の背面に取り付けたロータリエンコーダ８０に結合さ
せである。

７５はケース蓋体７３の内面にラジアル軸受７４と同心
に取り付けたステータであり、リン青銅などで作られた
弾性体部材である。その裏面側にはＰＺＴなどの圧電セ
ラミック７５ａを張り合せである。

７６は出力軸７１に同心に設けたアルミ合金製のリング
状ロータであり、前記ステータ７５に対する対向接触面
にエンジニアリングプラスチック７６ａを貼り合せであ
る。このエンジニアリングプラスチック７６ａはステー
タ７５に接触して高効率でロータ７６に駆動力を伝達す
るために安定した摩擦力が得られる摩擦係数を有する。

７７はロータ７６の外面に貼り合せたゴムシト　７８は
ロータ７６のゴムシート貼り合せ側の面と、出力軸７１
に一体の鍔板７１ｂとの間に突っ張らせたばね板であり
、その基部側に設けた係合穴を鍔板７１ｂ側に設げた突
起７１ｃに嵌係合させて出力軸７１に関して回り止めし
である。

７９は鍔板７１ｂの裏面とケース容体７２の底面間に設
けたスラスト軸受である。

ばね板７８の先端側はロータ７６のゴムシート７７面に
ばね弾性で圧接している。ステータ７５の圧電セラミッ
ク７５ａに対して制御回路９０から通電がなされるとス
テータ７５に進行波状の超音波を生じ（圧電体の電歪作
用）、その振動エネルギによって、該ステータ７５にエ
ンジニアリングプラスチック７６ａを介して加圧接触さ
せであるロータ７６に回転力が生じる。該ロータ７６の
回転で該ロータに貼り合せたゴムシート７７に圧接して
いるばね板７８もロータと一緒に回転し、該ばね板７８
は出力軸７１に一体の鍔板７１ｃに回り止めされている
から出力軸７１が回転駆動される。

出力軸７１の回転は該軸の後端側の小径軸７１ａにより
ロータリエンコーダ８０に伝達されて検出され、その検
出信号が制御回路９０へフィードバックされてステータ
７５の圧電セラミック７５ａへの通電制御がなされ、出
力軸７１ａの回転速度が所定の速度に維持されるように
コントロールされる。

プロセスカートリッジ２０を装着方向とは逆に抜き出し
移動操作したときはカー　トリッジ２０の後退移動で感
光ドラム１側の被駆動面２ｅと駆動ばね４１が離れて縁
が切れる（第２図）。従ってカートリッジ２０の着脱も
容易になされる。

駆動部材せる超音波モータ７０及びロータリエンコーダ
８０をプロセスカー、−トリフジ２０側に組み込んで具
備させる構成にするのもよい。又この場合その超音波モ
ータ７０はカートリッジ２０に対して着脱交換可能に具
備させるようにするのもよい。第４図（ａ）　　　（ｂ
）はその例を示している。

以」−像保持体が感光ドラ１、である例を示したが、像
保持体は回動ベルトタイプや走行ウェブタイプであって
もよい。又画像形成装置はプロセスカートリッジ着脱式
に限らない。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、像保持体を精度よく円滑
に回転成は回動ないしは走行駆動することができ、レー
ザプリンタ等においても像保持体の回転成は回動駆動む
らに起因する画質低下を防止し、良質画像を得ることが
出来る効果がある。

像保持体の駆動手段は減速器を必要とせずシンプルな構
造であるのでコンパクトで安価、しかも静かな駆動装置
が可能である。

超音波モータの出力軸と像保持体とを相対的に圧接する
摩擦動力伝達部材を介して一体的に結合させて像保持体
を駆動する構成とすることにより、像保持体の装置本体
に対する着脱操作でモータ側と像保持体側の対向摩擦動
力伝達部材が自然に接離して像保持体の着脱が容易であ
ると共に、装着状態においてモータの駆動が駆動ズレな
く像保持体側に伝達される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う−実施例装置の要部の縦断面図、
第２図はカートリッジの装着又は抜き外しの途中図、第
３図は超音波モータ部分の拡大縦断面図、第４図（ａ）
は超音波モータをカートリッジ側に具備させた例の要部
の断面図、同図（ｂ）はその分解図、第５図はプロセス
カートリッジ着脱式の画像形成装置の一例の概略構成図
、第６図はレーザビームスキャナの概略構成を示す斜視
図、第７図（ａ）　　　（ｂ）は感光ドラムの周速変動
とレーザビーム走査むら発生の関係を説明する図、第８
図は感光ドラムの回転速度変動の周波数と振幅の相関図
、第９図・第１０図は夫々従来のドラム回転駆動機構例
の概略図である。 ２０はプロセスカートリッジ、ｌは感光ドラム、７０は
ドラム回転駆動手段としての超音波モータ、８０　？ｆ
ロータリエンコーダ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）像保持体を駆動する駆動部材を設けた画像形成装
   置に於て、 該駆動部材が超音波モータからなり、該超音波モータの
   出力軸と前記像保持体を一体的に結合させて該像保持体
   を駆動することを特徴とする画像形成装置。
2. （２）超音波モータの出力軸と像保持体とを相対的に圧
   接する摩擦動力伝達部材を介して一体的に結合させて像
   保持体を駆動することを特徴とする請求項１記載の画像
   形成装置。