JPH02282273A - 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） 本発明は電子写真装置・静電記録装置・磁気記録装置等
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［・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手段機器により目的の画像情
報に対応した可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力
−トリンジ着説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Ｊへ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
器例えば帯電器・現像装置−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」−する等の４二で効果がある。

第４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・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によって可転写のトナー画
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ム１の回転
と同期どりされて感光ドラト１と帯電器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Ｏは複写すべき画像
面を下向きにして原稿台１０　、Ｊ：：に所定の載置基
準に従って載置し、その］：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往動し、その往動過程で原稿
台１０」−の載置セット原稿の下向き画像面が照明ラン
プエ２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は所定の行動終点に至ると、
復動に転じられて元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１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ｉ・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
ートリッジ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
められるまで十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２
０側の受電子が装置本体側の給電子とカー２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可能状態になる。

第８図は画像形成装置に着脱自在に増付けた回転ドラム
型の像保持体１の駆動装置の従来例を示す図であり、第
８図において、トラムｌはＬ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
して上記ｉ・ラムｌ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には上記保合穴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３ｏに支持された軸、
ＧＭは軸ＳＭに固定され上記ドラムギア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−ドラトギアＧＤ−ビン３３
−係合穴２ｈを介してドラム１が回転する。

第９図は他のドラム駆動機構図である。感光ドラムｌは
その手前側端面板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に嵌入さぜで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に取（＝Ｊけ支持させたドラム軸支えであ
り、このドラム軸支え３］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を装置本体内に上方に
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３
１ａ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ｌの奥側端面板２
ｄ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→駆動ビン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
互噛合いガタ（バックラッシュ）、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」二困難であり、従ってそれ等のガタ等により
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
。

画像形成装置が上述第４図例のように原稿Ｏ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１、ｌに↓二重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十緩いものとなり許
容できる場合が多いが、第５図例のレーザビームプリン
タのように感光ドラム１の面に対してその軸線方向（ｆ
ｒｊ線方向）に１ラインずつ画素情報をレーザヒ−１、
走査露光Ｌ（デジタル露光）して１］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ｌ／−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
気デジタル画素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而に対して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　ｄ　ｐ　ｉ　（ｄｏｔ　ｐｅｒ　１ｎｃｈ）で
書込めばライン間隔は６３．５ｇｍとなり、１〜３用ｍ
以内の精度で書込まれなければ画像にピッチムラが生じ
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ｌ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
」二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６図（ａ））はｖｏｃｏｓ２π
ｆなる変動があると ｖ＝ｖ＋ｖｏ　ｃｏｓ２πｆｔ 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。

走査問隔交は第６図（ｂ）に示されるが、速度■のレー
ザ捜査時間間隔△を時間について積分することによって
、 ＋　π　ｆ　Δ　ｔ　〕 と表わされ、右辺の第２項は走査間隔が周波数１度ムラ
が変化する。

例えばドラム周速度■を１００ＩＩＮ／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〜３００Ｈ２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６１５＃となるがそれに対して１〜３ｐ以内
の精度で書き込まないと、ピンチむらが生して画質を低
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Ｉ−記に鑑みて提案されたもので、像保特休の
駆動構成を工夫して像保持体を精度よく円滑にフラッフ
なく駆動（回転・回動・走行等）すること、また駆動構
成を筒中・小型・安価で、しかも静かなものにすること
を目的とする。

（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右する画像形
成装置において、該駆動部材と該像保持体とが該画像装
置本体から着脱可能なカートリッジに−・体構造化され
たことを特徴とする画像形成装置である。

又」−記において駆動部材は超音波モータであることを
特徴とする画像形成装置である。

（作用） 理ちプロセスカーＩ・リッ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セ１１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ｔ士回動
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回倒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。

像保持体と駆動部材とを直接的に駆動させることで両者
の結合部構造が簡略化され構成部品点数が少なくて済み
、従って駆動構成を簡単・小型・安価にすることができ
る。

又駆動部材は該駆動部材を組み込んだプロセスカートリ
ッジを交換することによって容易に交換可能となる。

駆動部材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ＫＨｚ）
の駆動周波数で駆動し重量の小さいロータをＰ？！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Ｉ・リッジに具備さ
せて該カートリッジ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なものである。

（実施例） 第１図は本発明に従うプロセスカートリッジ２０を画像
形成装置本体に対して装着した状Ｔ１の縦断面図、。第
２図はカートリ・ンジの装着又は抜きｔ４ｊ　Ｌの途中
図である。前連節６・７図例のもの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税引を省略する。

像保持体たる感光ドラム１はそのｆ前側と奥側の中心軸
２ａ・２ｃを夫々カートリッジ枠体２１の手前側端面板
２１ａに設けた軸受孔２１ｅと奥側端面板２１ｃに設は
ラジアル軸受２１ｄに軸受させてカートリッジ枠体２１
内に回転自由に内包させである。２１ｆ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ｌ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２１ｃの内面
と感光ドラム１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音波モータである
。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振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ー
ト、６６は該ロータ６３のゴムシート貼り合せ側の内面
と感光ドラム１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に関して回り
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。

６８はロータ６３即ちドラム１の回転を検出するロータ
リーエンコーダであり、本例の場合はプロセスカートリ
ッジ２０側に具備させた。６９は前記ステータ６１の圧
電セラミック６２に対する通電制御回路であり、接点６
９ａ・６２ａの相互接触のより該回路６９と圧電セラミ
ック６２とが電気的に接続する。又前記ロータリーエン
コータ６８も接点６９ｂ・６８ａとの相互接触により該
回路６９と電気的に接続する。

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の奥側の中心軸２Ｃ側を先
にして装置本体内に差し入れ不図示のガイド部材（第４
図の部材２２・２２）に保合支持させて該ガイド部材に
沿って装置本体内へ不図示のストッパ部材に受は止めら
れるまで十分に押し込む。カートリッジ２０が十分に押
し込まれると、カートリッジ２０側の位置決め突起２１
ｇ・２１ｇが装置本体側の奥側板３０の位置決め穴３０
ｇ−３０ｇに嵌入係合してカートリッジの位置決めがな
される（第１図）　又接点６９ａｅ６２ａ、６９ｂ会６
８ａが互いに接触状態になって装置本体側の通電制御回
路６９に対してカートリッジ２０側の超音波モータ６０
の圧電セラミック６２及びロータリーエンコーダ６８が
電気的に接続化する。

カートリッジ２０側の超音波モータはそのステータ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から接点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、しる。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もロータと緒に回転し、該ばね板
６６はドラムｌ側に回り止めして結合されているからド
ラムｌが回転駆動される。即ちプロセスカートリッジ２
０に内蔵の像保持体たる感光ドラム１は同じくカートリ
ッジ２０に内蔵させた駆動手段としての超音波モータ６
０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ｌの回転はロータリーエンコーダ６８によ
って検出され、その検出信号が接点６８ａ・６９ｂを介
して通電制御回路６９ヘフイートバツクされてステータ
６１の圧電セラミック６２への通′屯制御即ちトラム１
の回転速度が所定の速度に収束するように制御がなされ
る。

像保持体たるドラムＩは十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、ギヤ列や係合ビ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■の回転ｌ、うは発生しないこと、駆動手段としての
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を構成することが可能となる。

超音波モータはステータとロータとの摩滅により寿命が
ある程度に限定されるもので（例えば画像出力枚数でＡ
４版にて約１０万枚程度の使用寿命）、寿命が尽きたら
交換する必要があるが、本発明では駆動部材たる該モー
タを組み込んだプロセスカートリッジ２０を交換するこ
とによって容易に交換可能となる。又該駆動部材たるモ
ータをプロセスカートリッジに対して着脱可能に組み付
けてモータだけを新］］］交換もシ、〈は部品の取り替
えをすることができる構成となｔこともできる。

この場合は像保持体などの交換と独〜７で千〜りの交換
を行なえるから夫々をそれぞれの最適交換時期に交換可
能となる。

」−北側においてプロセスカートリッジ２０側に設ケタ
ｒ：ｙ　−タ＋）−エンコーダ６８は、該エンコーダ自
体は耐久機器として長期の使用がｒ１ｆ能であるから装
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、小型化を図るようにしてもよい。

第３図はその一例を示すものである。ロータリーエンコ
ータ６８は装置本体側の奥側板３０の背面側にステー７
０・７０を介して地利は支持させである。プロセスカー
トリッジ２０が装置本体に装着されると奥側板３０の透
孔から外方へ突１−１８したドラム中心軸２ｃの先端部
がエンコータ６８の回転軸に取付けたグリッパ７エに嵌
係壮Ｌ　−ｒ　’ｌｒ′Ｉ性的にくわえ込まれエンコー
ダと結合化し、軸２ｃ即ちドラム１の回転がエンコータ
６８で検出される。エンコーダ６８の回転トルクは小さ
いので軸２Ｃに対するエンコーダの軸の結合はグリッパ
７Ｊのばね骨性でくわえ込み結合されるだけで１゛分で
ある。

以１−１像保持体が感光トラノ・であり、駆動手段が超
音波モータ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し、駆動り段
は超音波モータ以外にも公知適宜のモータを採択し得る
。

（発明の効果） 以１−のように、未発１ｊによれば、簡単な構造で像保
持体を容易に装置本体に着脱することができる。また、
像保持体を精度よく円滑にフチツタなく回転成は回動駆
動することができ、１．・−ザプリンタ等においても像
保持体の回転哉は回動駆動むらに起因する画質低ドを防
十１１、良質画像を得ることができる効果がある。。

減速器を必要とせずジノ′プルな構造であるので、コン
パクトで安（＋Ｉｆｉ　、　　１．、かも静かな駆動装
置かり能である。また、駆動装置を組み、込んでカート
リッジが画像形成装置本体に容°易に着脱できるので、
該カートリフジを交換せることばよって容易に駆動装置
が交換できる。す、ｆに駆動装置と像保持体の結合部分
の部品点数を少なくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例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ηまたｔ”ｚ抜き外しの途中図、
第３図はロータリエンコータを装置本体側に設けた例の
要部の断１１′＋１図、第４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５図は
ｌｙ−ザヒームスキャナの概略構成を示す釧視図、第６
図（ａ）（ｈ　）は感光ドラムの周速変動とｌ／−ザビ
ーム走査むら発生の関係を説ＩＪＪする図、第７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８
図・第９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、６０は
ドラム回転駆動手段と１．てのｊ（ｉ　ｊλ波モモ−タ
、６Ｂはロータリエンコータ。 特許出願人　　　　キャノン株式会社 代　　理　　人　　　　　　　高　梨　　や゛　Ｍｌ−
図 第 圀

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有する画像形成装
   置において、該駆動部材と該像保持体とが該画像装置本
   体から着脱可能なカートリッジに一体構造化されたこと
   を特徴とする画像形成装置。
2. （２）請求項１の駆動部材は超音波モータであることを
   特徴とする画像形成装置。