JPH02282272A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、少なくとも像保持体を装置本体に対して脱着
「可能なプロセスカートリ、ジとした電ｆ写真装置・静
電記録装置等の画像形成装置に関する。

（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ψ
回動ベルト型・走行ウェブ型等の１Ｆ了−リ′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段機器により目的の画
像情報に対応した可転′む：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Ｌ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か多い。こ
れは繰返し使用寿命が尽きたら交換しなければなら力ご
い像保持体、或は該像保持体と他のｆｉ像プロセス丁段
機器例えば帯電器やクリーニング装置などを絹にして画
像形成装置本体に対して専門の号−ヒスマンによらなく
ともユザサイトで容易に着脱交換操作できるプロセスカ
ートリッジ（ドラムユニント）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
を向上する等の七で効果がある。

第３図はその一例装置の概略構成を示している。本例は
カールンンプロセス・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１７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の周面ば帯電器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ッ
）・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ｉ＋）転写のトナ
ー画像として現像され、そのトナー画像が転写用帯電器
６の位置において不図示の給紙機構から感光ドラ１、ｌ
の回転と同期とりされて感光ドラム１と帯′重器６との
間に給送された転写材Ｐの面に転写されていく。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１面から分離されて搬送装置８で’ＡＩ　？ｉ装置ｒ
１９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
ング装置δ７で転′す゛残りトナーやその他のイ４’　
７ｉ７り染物の除去を受けて清節面化されて繰返して作
像に供される。

１０はガラス板等の略本ゼ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Ｏは複写すべき画像
面を下向きにして原稿台１０十に所定の載置基準に従っ
て載置し、その上に原稿圧着板１１をかぶせることによ
りセラ［・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、その行動過程で力；（稿台］、
　ＯＩ−の載置セラ［・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Ｊｊａｒ　Ｎ−ｉ面反
射光が固定第１ミラーＪ３・結像Ｉ／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［ｒｌｏこ
露光部４において結像露光りされる。原稿台１ｏは所定
の行動終点に至ると、復動に＋Ｉζしられて」−の行動
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ど現像装置
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
それを笠を共通のカートリッジ枠体２１に所定の配置関
係をもって組イづけてこの４つの機器１・３・５・７を
・括し７て画像形成装置本体に対して着脱できるプ「１
セスカートす・ンコ〉２０としである。２２・２２は一
ノロセスカートリッジ２０の酒税（拮き差１７、）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１ｍを解放し、装着さ
れているプロセスカートリンジ２０をガイド部月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１７、逆に差し込み移
動して装着する。

カートリッジ２０を装置本体内にストッパ部材に受は止
められるまで上のに押し込み移動すると、カートリッジ
２０側の感光ドラムｌが装置本体側の駆動機構とカップ
リングして回転駆動Ｉｊｆ能状肌：になり、又カートリ
ッジ２０側の受゛屯ｒ−が装置本体側の給電子とカップ
リングして帯電器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ｉ「能状態番ごなる。

第７図１士画像形成装置に着脱自在に地利けた回転ドラ
ム型の像保持体Ｊの駆動装置の従来例を示す図であり、
第７図において、ドラム１は手前側と奥側の両端面板２
ｂ　　２ｄの中心に軸受け２ｆ・２ｇを有し、その−・
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４１１３０　ａに軸受け２ｆ　　
２ｇを介してト記ドラム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１
、ギアで、このドラムギアＧＤにはＬ記係合穴２ｈと係
合するピン３３が、役けられている。

ＳＭは軸受け３０ｂを介１７て枠体３０に支持された軸
、ＧＭは軸ＳＭに固定され−１−記ドラムギアＧＤと噛
合する駆動ギアである。

不図示のモータによって輛ＳＭを矢示方向に回転させる
ことにより、駆動ギアＧＭ−ドラ１、キアＧＤ−ピン３
３−係合穴２ｈを介してドラム１が回転する。

第８図は他のドラム駆動機構図である。感光ドラムｌは
そのｆ前側端面板２ｂの外面中央部に設けた中心軸２ａ
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且つ抜は止めして
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に地利は支持させたドラム軸支えであり、
このドラム軸支え３１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、ジ２０側
の感光ドラ１．１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ｌ、輔支え３１の
軸穴３１ａに対応して該穴３１ａ内に自然に願人状１ハ
１になって該ドラム軸支え３１と前記＠Ｉ＋受け２．ｌ
ｂ間に回転自由に支持される。又ドラムギアＧＤの内ｌ
ｎｊ側に突出させて１備させた駆動ピン３３が、感光ド
ラム１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。係合しやすいように板２
ｄ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ｌ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や係合ピン−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
互噛合いガタ（バックランシュ）、係合ビン−係合溝３
３・２ｅ・２ｈとの相互係合ガタ等を完全に零にするこ
とは実際−Ｌ困難であり、従ってそれ等のガタ等により
ドラム１に多少とも回転１＼うが生じるのは避けられな
い。

画像形成装置側が」二連第３図例のように原稿Ｏの像を
レンズ１４によってドラムｌの周面に２次元の広がりを
もってスリ７Ｉ・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１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トうがあっても、そ
れの出力画像品位に対する悪影響は実際−１＝緩いもの
となり許容できる場合が多いが、第５図例のレーザビー
ムプリンタのように感光トラム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ト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１／−ザ発振源４１から出力されたレー
ザビームＬ（１°１的の画像情報の時系列電気デジタル
画未信号に対応して変調されたレーザビーム）はポリゴ
ンミラー４２とｆ　−、０レンズ４３によってドラム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４００
ｄｐｉ　　（ｄｏｔ　ｐｅｒ　１ｎｃｈ）で書込めばラ
イン間隔は６３．５ｇｍとなり、１〜３ｇ、ｍ以内の精
度で書込まれなければ画像にピンチムラが生じる。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１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弓き起し、そ
の結果輪状の画像潤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５図（ａ））はｖｏｃｏｓ２π
ｆなる変動があると、 Ｖ＝Ｖ→−ｖｏｃｏｓ２ｘｆｔ と表わされる。Ｖ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。

走査問隔文は第５図（ｂ）に示されるが、速度■のレー
ザ走査時間間隔△を時間について積分すπ　ｆ　Δ　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１００ｍｍ／ｓｅｅ　、　　レ
ーザビームを４００　ｄｐｉで書き込めば、して第６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）１２以下では速度変動の周波数ｆに
関係な（ｖｏ　・Δｔとなる。又レーザビームのライン
間隔は６３．５ｇとなるがそれに対して１〜３ル以内の
精度で書き込まないと、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」−記に鑑みて、少なくとも像保持体を包含さ
せて装置本体に対して着脱自由とした画像形成装置のプ
ロセスカートリッジについて像保持体が駆動ムラなく所
定の面移動速成をもって回転もしくは回動もしくは走行
駆動されるようにすることを目的としている。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明は、少なくとも像保持体を装置本体に対して脱着
可能なプロセスカートリンジとした画像形成装置におい
て、該プロセスカートリッジ側に像保持体の駆動手段を
具備させ、装置本体側に該像保持体の駆動を検出する手
段を具備させたことを特徴とする画像形成装置である。

上記において駆動手段は超音波モータであることを特徴
とする画像形成装置ある。

更には上記の像保持体の駆動を検出する手段がロータリ
ーエンコーダーであることを特徴とする画像形成装置で
ある。

（作用） （１）即ちプロセスカートリンジに包含の像保持体を駆
動する手段はカートリッジ側に具備させることにより、
駆動ムラ発生原因となる動力伝達機構を介することなく
像保持体を直接的に駆動することができて、像保持体を
所定の面移動速度をもってムラなく回転もしくは回動も
しくは走行駆動させることが可能となる。従って画像形
成装置が第４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
の書込み走査露光を安定に実行させてピッチムラのない
良好な画像形成を実行させることができる。

（２）駆動手段としては超音波モータが推奨される。超
音波モータは圧電セラミックを超音波（数十Ｋ　Ｈｚ　
）の駆動周波数で駆動し重量の小さいロータを摩擦力で
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ＫＨｚまで応答性を有して
おり、適当なロータリーエンコーダー等の駆動検出手段
により出力軸の回転もしくは被駆動体の駆動状態を検出
して駆動回路によって精密に回転制御することが可能で
あり、コンパクトに構成することができ、又ステータと
ロータとの摩滅により寿命がある程度に制限されて定期
的に交換を要する消耗機器でもあることから、寿命が尽
きたら新品と交換するプロセスカートリッジに具俯１さ
せて、核力−Ｉ・リングに包含させた像担持体を精度よ
く駆動する手段として適切である。即ち駆動手段の寿命
以前でプロセスカートリッジを交換することが可能であ
り常に良好な駆動を保持することが可能となる。

（３）駆動手段の出力軸の回転ないしは被駆動体である
像保持体の駆動状態（回転速度又は回動速度又は走行速
度）を検出して駆動手段の制御系にフィードバックして
適切な制御管理を行なわせるロータリーエンコーダー等
の駆動検出手段は耐久性があり、又比較的高価なもので
あるから、本発明では該駆動検出手段は装置本体側にＪ
Ｌ　＠させてカートリッジのコスト低減化、Ｉｉｔ’ｌ
略化、小型化等を図っている。

（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で
ある。第２図はカートリッジの装着又は抜き外しの途中
図である。前述側装置と共通する構成部材部分には同一
の符号を付して再度の説明を省略する。

像保持体たる感光ドラム１はその手前側と奥側の中心Ｎ
＋　２　ａ　＊　２　ｃを夫々カートリッジ枠体２１の
組曲側端面板２１ａに設けた軸受孔２１ｅと奥側端面板
２　］、　ｃに設はラジアル軸受２１ｄに軸受させてカ
ートリンジ枠体２１内に回転自由に内包させである。２
１ｆはカートリッジ枠体２１の手前側端面板２１ａの内
面と感光ドラム１の手前側端面板２ｂの外側間に設けた
スラストベアリングである。

６０はカートリッジ枠体２１の奥側端面板２　］、　ｃ
の内面と感光ドラムｌの奥側端面板２ｄの外面間に組み
込んだ、感光ドラム回転駆動手段としての超ン“１波モ
ータである。このモータ６０は次のような構造である。

即ち６１はカートリッジ枠体２１の奥側端面板２１ｃの
内面側にラジアル軸受２１ｄと同心に配設した、リン青
銅などで作られた弾性体製のステータであり、その外面
側にはＰＺＴなどの圧電セラミック６２を張り合せであ
る。６３は感光ドラムｌの奥側の中心軸２Ｃ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６１に対する対向接触面にエンジニアリングプラスチ
ック６４を貼り合せである。このエンジニアリングプラ
スチック６４はステータ６１に接触して高効率でロータ
６３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。

６５はロータ６３の内面に貼り付けたゴムシト、６６は
該ロータ６３のゴムシート貼り合せ面と感光ドラ１、ｌ
の奥側端面板２ｄの外面間に突張らせたばね板であり、
その基部側に設けた係合穴を端面板２ｄ側に設けた突起
６７に嵌係合させて軸２Ｃに関して廻り止めしである。

ばね板６６の先端側はロータ６３のゴムシート６５面に
圧接し、その圧接力でロータ６３のエンジニアリングプ
ラスチック６４の面がステータ６１に圧接している。２
１ｇφ２１ｇはカートリッジ枠体２１の奥側端面板２１
ｃの外面側に外方へ突出させて設けたカートリッジ装着
位置決め突起、３０ｇ・３０ｇは装置本体側の奥側板３
０に設けた、−１−記の突起２１ｇ・２１ｇが対応嵌入
して係合する係合穴、６９ａと６９ｂはカートリッジ側
と装置本体側に設けた受電子と給電子、６８はロータリ
エンコーダー、６９は駆動制御回路である。

ロークリエンコーダー６８は装置本体側の奥側＆３０の
背面側にステー７０・７０を介して取付は支持させであ
る。駆動制御回路６９も装置本体側にある。

プロセスカートリッジ２０を、装置本体の不図示の１１
）（１側板のカートリッジ挿脱１−］からカカートリリ
ッジ体２１の奥側端面板２］ｃ側を先にして装置内に差
し入れてカイト部材（２２・２２、第３図）に係合支持
さ七、該ガイド部祠に沿って装置内力へ押ｊ７込む。そ
してスト・ンパ部材（不図小）に受け１）められる」−
で１−分に押し込むと、カートリッジ２０側の位置決め
突起２１ｇ２１ｇが装置本体側の係合孔３０ｇ・３０ｇ
に喉入保合してカートリッジの位置決めがなされる。

又感光ドラム１の軸２Ｃの軸端がロータリエンコーダー
６８のばねクリンプ７１に嵌入係合する。更にカートリ
ッジ側の受電子６９ａが装置本体側の給電子６９ｂに接
して電気的に結合状５ｒ、１になる。

カートリッジ２０側の超音波モータ６０はそのステータ
６１の圧電セラミック６２に対して装置本体側の駆動制
御回路６９から給電子・受電子６９ａ・６２ａを介して
通電がなされることによりステータ６１に進行波状の超
音波を生し、その振動エネルギによって該ステータ６１
にエンジニアリングプラスチック６４を介して加圧接触
させたロータ６３に回転力が生じる。該ロータ６３の回
転で該ロータに貼り合せたゴムシート６５に圧接してい
るばね板６６もロータと一緒に回転し該ばね板６６はド
ラム１側に回り止めして結合されているからＦう１、ｌ
が回転駆動される。即ぢプロセスカートリッジ２０に内
蔵の像保持体たる感光ドラムｌは同じくカートリノジ２
０に内蔵させた駆動手段としての超音波モータ６０によ
りダイレクトで回転駆動される。ロータ６３の回転即ち
ドラム１の回転はドラム軸ＩＣとばねグリッパ７１を介
して軸結合しているロータリーエンコーダー６８によっ
て検出され、その検出信吟が駆動制御回路６９ヘフイー
ドバツクされてステータ６１の圧電セラミック６４への
通電制御即ちドラム１の回転駆動制御がなされる。

像保持体たるドラムｌは」−記のように駆動手段として
の超音波モータ６０により直接的に回転駆動されること
により、ギヤ列や係合ピン・溝等の動力伝達機構を介し
て駆動源の動力をドラムに伝達する場合におけるような
ドラム１の回転ムラは発生しないこと、駆動組成として
の超音波モータは低速・高トルク・低慣性・高応答性・
コンパクトでロータリーエンコーダーの組合せで精密に
回転制御できることから、ドラム１の回転ムラによる画
像ムラ等のない高品位な画像を出力させることができる
信頼性の高い画像形成装置？ｉを構成することが可能と
なる。

ロータリーエンコーダー　６８は、該エンコーダー自体
は耐久機器として長期の使用が［］（能であるから」二
重例のように装置本体側に配設してプロセスカートリッ
ジのコストの低減、小型化等を図ることができる。エン
コーダー６８の回転トルクは小さいので軸２Ｃに対する
エンコーダーの軸の結合はグリッパ７１のばね弾性でく
わえ込み結合されるだけで十分である。

超音波モータは低速度で高トルクの出力がダイレクトで
得られるという特徴に加え高い応答性を有するので像保
持体の回転を精度よく制御可能となる。又寿命に限界の
ある像保持体等と超音波モータを一体化することで駆動
部の構成が簡単になり、更に像形成装置の信頼性を向１
−でき、又寿命に問題のないロータリーエンコーダーを
本体に置くことでプロセスカートリッジのコスＩ・を押
えることができる。

（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
に回転酸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酸は回動駆動む
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。

更に像保持体を含めて画像形成装置本体に比して寿命の
短い部品本発明では像保持体の駆動手段を包含させてユ
ニット化（カートリッジ化）することで画像形成装置自
体の信頼性を向」二せしめると同時に、駆動の構造を簡
略化し、構成部品を少なくせしめ小型化・コスト低減化
を可能にせしめる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う一実施例画像形成装置の要部の縦
断面図、第２図はプロセスカートリッジの装着又は抜き
取りの途中図、第３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４図はレーザビー
ムスキャナの概略構成を示す斜視図、第５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６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７図・第８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、１は感光ドラム、６０は
ドラム回転駆動手段としての超音波モータ、６８はロー
タリーエンコーダー特許出願人　　キャノン株式会社 代　　理　　人　　　高　梨　幸　雄　　　）１、。 め 図（ａ　） 暇 凶 （ｂ） 牙１フｍ　Ｊ−＝

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも像保持体を装置本体に対して脱着可能
   なプロセスカートリッジとした画像形成装置において、
   該プロセスカートリッジ側に像保持体の駆動手段を具備
   させ、装置本体側に該像保持体の駆動を検出する手段を
   具備させたことを特徴とする画像形成装置。
2. （２）駆動手段が超音波モータであることを特徴とする
   請求項１記載の画像形成装置。
3. （３）像保持体の駆動を検出する手段がロータリーエン
   コーダーであることを特徴とする請求項１記載の画像形
   成装置。