JP2017096994A - 駆動装置、画像形成装置及び駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】振動を少なくさせる処理において、処理負荷を小さくすることを目的とする。
【解決手段】複数の駆動手段を有する駆動装置が、前記複数の駆動手段のうち、一方の第１駆動手段の周波数又は速度を変更し、前記周波数又は前記速度が変更されると、前記複数の駆動手段による振動を検出して前記振動が閾値以下となる時間を検出し、前記検出で検出される時間に基づいて、位相を制御することで上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動装置、画像形成装置及び駆動方法に関するものである。

従来、画像形成装置等において、発生する振動を少なくする方法が知られている。

例えば、発生する振動によって、いわゆるバンディング（ｂａｎｄｉｎｇ）が起こるため、画像品質が劣化する場合がある。そこで、まず、画像形成時に発生する機械的振動を検知する。次に、検知される機械的振動に対して、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、高速フーリエ変換）等の周波数分析を行う。続いて、周波数分析による分析結果に基づいて、振動振幅が目標の値等になるように、駆動速度を一時的に変化させる等の位相制御を行って、振動によるバンディング画像の品質向上を図る方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、複数の感光体ドラムを有する画像形成装置において、まず、感光体ドラムに付帯される歯車の位相を１回転周期ごとに調整する。この調整を行う上で、歯車のかみ合いで生じる振動の位相が互いに異なるようにして、画像品質を維持しつつ騒音を低減させる方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

他にも、感光体ドラムの駆動伝達系において、まず、ロータリエンコーダが送信するパルス信号から回転変動成分に含まれる変動情報を検出する。次に、変動情報と、現在のドラム回転位相とに基づいて、変動を相殺する制御値を算出する。続いて、算出される制御値に基づいてフィードフォワード制御を実行することで、発生する周期変動を抑制する方法が知られている（例えば、特許文献３参照）。

しかしながら、従来の技術では、周波数分析等の処理を行うため、振動を少なくさせるための処理において、処理負荷が大きくなることが課題となる。

本発明の１つの側面は、振動を少なくさせる処理において、処理負荷を小さくできる駆動装置が提供できることを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の一態様である、複数の駆動手段を有する駆動装置は、前記複数の駆動手段のうち、一方の第１駆動手段の周波数又は速度を変更する変更手段と、前記周波数又は前記速度が変更されると、前記複数の駆動手段による振動を検出して前記振動が閾値以下となる時間を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段で検出される時間に基づいて、位相を制御する位相制御手段とを有することを特徴とする。

振動を少なくさせる処理において、処理負荷が小さくできる。

本発明の一実施形態に係る駆動装置の一例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る駆動装置による全体処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る起振力の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る振動値の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る「ｔ１＝０．５」付近における基準起振力の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る「ｔ１＝０．５」付近における調整起振力の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る駆動装置による全体処理の処理結果の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る駆動装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る起振力及び負荷トルクの関係の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る負荷トルク、時間及び回転速度の関係の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置が有する書き込み系の一例を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置が有する光学受光素子の一例を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置が有する駆動装置を感光体ドラムの回転に用いる構成の一例を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置が有する駆動装置を現像ユニットの回転に用いる構成の一例を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置が有する駆動系を二系統ごと組み合わせる例を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

＜駆動装置例＞
図１は、本発明の一実施形態に係る駆動装置の一例を示す断面図である。図示するように、駆動装置１は、複数の駆動手段を有する。このそれぞれの駆動手段は、歯車等の機構を用いて、複数の負荷を介してそれぞれ駆動させる。以下、図示するように、駆動手段が複数の負荷を駆動させる例で説明する。この例では、一方の負荷を第１負荷Ｌ１とし、他方の負荷を第２負荷Ｌ２とする。なお、駆動装置１は、３つ以上の駆動手段を有してもよい。

また、以下の説明では、第１負荷Ｌ１を駆動させるための駆動装置及び駆動装置が用いる機構等の駆動系を「基準駆動系ＢＡ」という。一方で、他の駆動系を「調整駆動系ＲＧ」という。この例では、基準駆動系ＢＡ及び調整駆動系ＲＧは、同一の駆動装置及び機構を用いるとする。すなわち、各歯車の歯数等は、同一とする。

基準駆動系ＢＡ及び調整駆動系ＲＧは、それぞれ駆動源を有する。駆動源は、モータ等のアクチュエータである。以下、基準駆動系ＢＡ及び調整駆動系ＲＧが、駆動源としてそれぞれモータを有する例で説明する。また、以下の説明では、基準駆動系ＢＡが有するモータを「第１モータＭＲ１」という。一方で、調整駆動系ＲＧが有するモータを「第２モータＭＲ２」という。

第１モータＭＲ１及び第２モータＭＲ２は、第１歯車Ｇ１０及び第２歯車Ｇ２０等の駆動歯車をモータ軸上にそれぞれ有する。また、この第１歯車Ｇ１０及び第２歯車Ｇ２０に対して、かみ合う位置に、第１歯車Ｇ１０及び第２歯車Ｇ２０のそれぞれの回転に従って回転する第１従動歯車Ｇ１１及び第２従動歯車Ｇ２１がそれぞれ設置される。

第１従動歯車Ｇ１１及び第２従動歯車Ｇ２１は、図示するように、第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２にそれぞれ固定される。この第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２がそれぞれ回転すると、第１負荷Ｌ１及び第２負荷Ｌ２がそれぞれ駆動する。また、第１軸ＡＸ１及び第２軸ＡＸ２は、第１軸受ＢＲ１及び第２軸受ＢＲ２によって設置される。この第１軸受ＢＲ１及び第２軸受ＢＲ２は、図示するように、側板ＰＬに固定される。このようにして、複数の駆動系が、軸受等を介して構造体となる側板ＰＬに取り付けられる。

第１モータＭＲ１及び第２モータＭＲ２は、モータドライバ等の制御コントローラによってそれぞれ制御される。すなわち、制御コントローラは、第１モータＭＲ１及び第２モータＭＲ２をそれぞれ独立させて、異なる回転速度で回転するように制御できる。

また、側板ＰＬには、検出手段の例である振動センサＳＥＮが設置される。この振動センサＳＥＮは、側板ＰＬ等の振動を検出できる。具体的には、振動センサＳＥＮは、加速度センサ、変位計、歪み計又はこれらの組み合わせ等である。また、振動センサＳＥＮによって検出される振動は、信号等となって、ケーブル等を介して、制御コントローラに送信される。すなわち、制御コントローラは、振動センサＳＥＮによって検出される振動をフィードバックさせて、各モータの速度等を制御できる。

図示する駆動装置１では、歯車のかみ合い等によって、起振力が発生する。この起振力は、軸間方向又は板曲げ方向等に働く。したがって、起振力によって、側板ＰＬには、振動が発生する。これに対して、振動センサＳＥＮは、この起振力等によって発生する振動を検出する。

＜全体処理例＞
図２は、本発明の一実施形態に係る駆動装置による全体処理の一例を示すフローチャートである。例えば、駆動装置１（図１）は、図示する駆動方法を行う。なお、この駆動方法では、駆動装置１は、制御コントローラ等を用いて、基準駆動系ＢＡ（図１）を一定の速度で駆動させる。一方で、駆動装置１は、振動センサＳＥＮ（図１）等による振動の検出結果に基づいて、制御コントローラ等を用いて、調整駆動系ＲＧ（図１）の速度を調整する。まず、駆動装置１は、基準駆動系ＢＡ及び調整駆動系ＲＧを同じ速度で駆動させるとする。

ステップＳ０１では、駆動装置１は、基準駆動系ＢＡを駆動させる速度（以下「基準速度Ｖ０」という。）を設定する。

ステップＳ０２では、駆動装置１は、調整駆動系ＲＧを駆動させる速度（以下「調整速度Ｖ１」という。）を設定する。

例えば、初期値としては、基準速度Ｖ０及び調整速度Ｖ１は、同じ速度である。すなわち、初期値の設定よって駆動する基準駆動系ＢＡ及び調整駆動系ＲＧは、同じ速度でそれぞれ回転する。

ステップＳ０３では、駆動装置１は、位相を制御するか否か判断する。具体的には、駆動装置１は、振動センサＳＥＮ等によって検出される振動値に基づいて判断する。例えば、振動値が閾値以上であると、駆動装置１は、位相を制御すると判断する。なお、閾値は、あらかじめユーザ等によって設定される所定の値等である。また、振動値は、あらかじめ振動センサＳＥＮ等によって検出されるとする。

位相を制御すると判断されると（ステップＳ０３でＹＥＳ）、駆動装置１は、ステップＳ０４に進む。一方で、位相を制御しないと判断されると（ステップＳ０３でＮＯ）、駆動装置１は、全体処理を終了する。なお、全体処理を終了する場合には、駆動装置１は、前現在の状態を保つように、調整駆動系ＲＧを駆動させる。すなわち、初期値の設定による調整速度Ｖ１であれば、駆動装置１は、そのまま初期値で設定された速度で、調整駆動系ＲＧを駆動させる。

ステップＳ０４では、駆動装置１は、調整速度を調整する。すなわち、ステップＳ０４では、駆動装置１は、調整駆動系ＲＧを駆動させる調整速度Ｖ１を調整する等の調整速度の変更を行う。具体的には、初期値によって、調整速度Ｖ１が基準速度Ｖ０と同じ速度であるとすると、駆動装置１は、調整速度Ｖ１を「Ｖ１＝Ｖ０＋ΔＶ」と変更する。

ステップＳ０４によって、調整速度Ｖ１が調整されると、基準速度Ｖ０及び調整速度Ｖ１は、異なる速度となる。このように、異なる速度で複数の駆動系を駆動させると、各歯車のかみ合いによって発生する起振力の周波数は、それぞれ異なる、すなわち、複数の駆動系において２種類の周波数が存在することになる。

以下、基準駆動系ＢＡによる起振力を「基準起振力Ｆ０」という。一方で、調整駆動系ＲＧによる起振力を「調整起振力Ｆ１」という。

基準起振力Ｆ０及び調整起振力Ｆ１によるそれぞれの振動は、各軸受及び構造体等に伝達される。このそれぞれの振動は、干渉する。この干渉によって、振動が周期的に変わる合成波を生じさせる現象が発生する。この現象は、いわゆる「うなり（ｂｅａｔ）現象」である。なお、うなり現象は、基準起振力Ｆ０及び調整起振力Ｆ１によるそれぞれの振動の速度差、すなわち、周波数差に基づいて、生じる。

ステップＳ０５では、駆動装置１は、振動を検出する。具体的には、基準速度Ｖ０及び調整速度Ｖ１が異なる速度であると、うなり現象等によって振動が生じる。これに対して、駆動装置１は、振動センサＳＥＮ等によって、振動を検出する。

ステップＳ０６では、駆動装置１は、振動が最小となる時間等を検出する。すなわち、ステップＳ０６では、駆動装置１は、振動センサＳＥＮ等で検出される振動値のうち、うなり現象等によって振動が最も小さくなる値等を検出する。なお、検出される時間は、振動があらかじめ設定される閾値以下の値となる時間であればよい。

ステップＳ０７では、駆動装置１は、位相を制御する。

なお、図示するそれぞれの手順は、図示する順序で行われるに限られない。例えば、各手順は、冗長、並列、分散又はこれらを組み合わせて行われてもよい。また、各手順の一部又は全部は、図示する順序とは異なる順序で行われてもよい。例えば、ステップＳ０１及びステップＳ０２は、並列に行われなくともよい。すなわち、どちらか一方を先に行い、次に他方が行われてもよい。

＜処理結果例＞
図３は、本発明の一実施形態に係る起振力の一例を示す図である。図示するように、各図は、時間ｔに対する基準起振力Ｆ０及び調整起振力Ｆ１をそれぞれ示す。なお、時間ｔ＝０は、図２に示すステップＳ０４によって、調整駆動系ＲＧを駆動させる速度が調整速度Ｖ１となる時間である。

基準起振力Ｆ０及び調整起振力Ｆ１には、周波数に差がある。基準起振力Ｆ０の周波数を「基準周波数ｆ０」とし、調整起振力Ｆ１の周波数を「調整周波数ｆ１」とする。以下、「基準周波数ｆ０＝１００Ｈｚ」及び「調整周波数ｆ１＝１０１Ｈｚ」の例で説明する。

この例では、周波数差は、「１０１Ｈｚ−１００Ｈｚ＝１Ｈｚ」である。

図４は、本発明の一実施形態に係る振動値の一例を示す図である。例えば、図示する振動値が、図２に示すステップＳ０５によって、検出される。

うなり現象では、振動値は、周期的に変動する。なお、この変動の周期は、この例では、周波数差である「１Ｈｚ」である。図示するように、うなり現象では、周期的に、振動値は、大きくなったり、小さくなったりする。これに対して、駆動装置は、振動が最も小さくなる、最良状態を検出する。すなわち、図２に示すステップＳ０６では、振動値、すなわち、振幅が最も小さくなる時間等を検出する。具体的には、検出される時間は、図４では、「ｔ１＝０．５」である。図示するように、「ｔ１」となる時間は、他の時間と比較すると、振動値が小さい。したがって、「ｔ１」は、振動が閾値以下の値であって、最小となる時間の例である。

この「ｔ１」では、双方の位相、すなわち、各振幅の正負が反転している。そのため、「ｔ１」では、基準起振力Ｆ０及び調整起振力Ｆ１が重なり合い、打ち消し合うことになる。これによって、駆動装置は、歯車等による起振力を小さくすることができる。また、このように、起振力を小さくできると、駆動装置は、回転ムラを小さくできる。

図５は、本発明の一実施形態に係る「ｔ１＝０．５」付近における基準起振力の一例を示す図である。

図６は、本発明の一実施形態に係る「ｔ１＝０．５」付近における調整起振力の一例を示す図である。

図５及び図６に示す値は、図４に示す「ｔ１」付近における基準起振力及び調整起振力の一例である。図４にて説明した通り、この例では、「ｔ１」において、振動が最小となる。例えば、「ｔ１」付近のうち、「ｔ２」の時間を例に説明する。図５で図示するように、「ｔ２」では、基準起振力が「＋１」となる。一方で、図６で図示するように、「ｔ２」では、調整起振力が「−１」となる。したがって、基準起振力及び調整起振力が重なり合うと、「＋１−１＝０」となり、歯車等による起振力は、「０」と小さい値となる。このように、「ｔ１」付近では、基準起振力及び調整起振力が打ち消し合うことが多い。そのため、図４に示すように、「ｔ１」付近では、駆動装置は、歯車等による起振力を小さくすることができる。

図４に戻り、例えば、図２に示すステップＳ０７では、駆動装置は、「ｔ１」付近で、調整速度を元に戻す。すなわち、駆動装置は、「ｔ１」付近で、調整速度を基準速度と同じにする。

図７は、本発明の一実施形態に係る駆動装置による全体処理の処理結果の一例を示す図である。図示する振動値は、図２に示す全体処理の処理結果、すなわち、駆動装置が図４に示す「ｔ１」付近で、調整速度を元に戻した場合の処理結果の例である。このように、駆動装置が全体処理を行うと、図示するように、振動値は、小さくなる。

なお、ステップＳ０７は、「ｔ１」において、調整速度を元に戻す処理に限られない。例えば、駆動装置は、あらかじめ設定される閾値より振動値が小さいか否かを判定してもよい。この判定によって、閾値より振動値が小さいと判定されると、駆動装置は、調整速度を元に戻す。すなわち、駆動装置は、「ｔ１」以外のタイミングで、ステップＳ０７を行ってもよい。

他にも、駆動装置は、まず、うなり現象による振動の１周期において、振動が最小となる点を求める。次に、求まる１周期において振動が最小となる点で、調整速度を元に戻す等の処理を行ってもよい。

以上のように、駆動装置は、まず、調整速度を変更して、調整速度と、基準速度とが異なるようにする。このようにすると、歯車によるかみ合い等の振動に、うなり現象が生じやすい。次に、駆動装置は、振動が相殺され、振動が閾値以下の値となる点を検出する。例えば、この点は、振動が最も小さくなる点等である。この点での位相関係で、駆動装置は、複数の駆動系をそれぞれ駆動させる。このようにすると、駆動装置は、振動及び回転ムラ等を小さくすることができる。

また、摩耗劣化した歯車等でも、振動値が小さくなる点を検出し、検出される位相関係で複数の駆動系をそれぞれ駆動させると、駆動装置は、振動及び回転ムラ等を小さくすることができる。そのため、駆動装置は、長時間にかけて安定した駆動系を安価に駆動できる。

＜機能構成例＞
図８は、本発明の一実施形態に係る駆動装置の機能構成の一例を示す機能ブロック図である。例えば、駆動装置１は、図示する機能構成である。具体的には、駆動装置１は、複数の駆動手段１Ｆ１０、変更手段１Ｆ２、振動検出手段１Ｆ３及び位相制御手段１Ｆ４を有する。

複数の駆動手段１Ｆ１０は、例えば、第１駆動手段１Ｆ１１と、他に、第２駆動手段１Ｆ１２とを有する。例えば、図１に示す構成では、第１駆動手段１Ｆ１１は、調整駆動系ＲＧである。すなわち、第１駆動手段１Ｆ１１は、第２モータＭＲ２及び制御コントローラ等によって実現される。一方で、図１に示す構成では、第２駆動手段１Ｆ１２は、基準駆動系ＢＡである。なお、複数の駆動手段１Ｆ１０は、更に駆動手段を有してもよい。

変更手段１Ｆ２は、第１駆動手段１Ｆ１１の周波数又は速度を変更する。具体的には、変更手段１Ｆ２は、図２に示すステップＳ０４のように、調整速度を変更する。例えば、図１に示す構成では、変更手段１Ｆ２は、制御コントローラ等によって実現される。

振動検出手段１Ｆ３は、変更手段１Ｆ２によって、周波数又は速度が変更されると、複数の駆動手段１Ｆ１０による振動を検出して、閾値以下の値となる振動、例えば、振動が最小となる時間等を検出する。具体的には、振動検出手段１Ｆ３は、図２に示すステップＳ０５のように、振動を検出する。この検出によって、例えば、図４に示すように振動値が検出されると、振動検出手段１Ｆ３は、「ｔ１」となる時間を検出する。例えば、図１に示す構成では、振動検出手段１Ｆ３は、振動センサＳＥＮ等によって実現される。

位相制御手段１Ｆ４は、振動検出手段１Ｆ３によって検出される時間に基づいて、位相を制御する。具体的には、位相制御手段１Ｆ４は、図２に示すステップＳ０７のように、位相を制御する。例えば、図１に示す構成では、位相制御手段１Ｆ４は、制御コントローラ等によって実現される。

なお、複数の駆動手段１Ｆ１０は、同一の負荷トルクで駆動するのが望ましい。図５及び図６で示すように、駆動装置は、基準起振力及び調整起振力による振動を相殺させる。振動を効果的に相殺するには、各起振力による振幅が同一であるのが望ましい。さらに、各振動の位相関係が反転、すなわち、位相差が１８０度であるのが望ましい。

図９は、本発明の一実施形態に係る起振力及び負荷トルクの関係の一例を示す図である。図示するように、負荷トルクＴと、起振力Ｆとは、比例関係となる場合が多い。したがって、負荷トルクＴを同一とすると、歯車に係る条件等が同一であれば、同じような起振力Ｆが発生する場合が多い。したがって、複数の駆動手段が同一の負荷トルクで駆動すると、同じような振幅となる振動が発生しやすくなる。このような振動が発生すると、駆動装置は、基準起振力及び調整起振力による振動を相殺させやすい。そのため、駆動装置は、効果的に、振動振幅を相殺することができる。ゆえに、駆動装置は、複数の駆動手段を同一の負荷トルクで駆動させることで、歯車等による回転ムラ及び振動に対して、効率よく位相相殺を行うことができる。

一方で、複数の駆動手段において、第１駆動手段及び第２駆動手段がそれぞれ異なる負荷トルクで駆動する場合がある。この場合には、第１駆動手段が駆動する負荷トルク（以下「第１負荷トルク」という。）は、第２駆動手段が駆動する負荷トルク（以下「第２負荷トルク」という。）より小さいのが望ましい。

具体的には、図１に示す例では、まず、第１負荷トルクの例である調整駆動系ＲＧ（図１）での負荷トルクと、第２負荷トルクの例である基準駆動系ＢＡ（図１）での負荷トルクとは、異なる。同じ歯車緒元であっても、負荷等によっては、負荷トルクが異なるようになる場合がある。このような場合には、図２に示すステップＳ０４等で、速度が変更される調整駆動系ＲＧでの負荷トルクが小さい方が望ましい。そこで、駆動装置は、調整駆動系ＲＧでの負荷トルクが基準駆動系ＢＡでの負荷トルクより小さくなるようにする。

図１０は、本発明の一実施形態に係る負荷トルク、時間及び回転速度の関係の一例を示す図である。図は、負荷トルクが小さい場合と、負荷トルクが大きい場合とをそれぞれ示す。図示する例は、「回転速度Ｖ」を「ＶＢｅｆ」から「ＶＡｆｔ」に変更する例である。図示するように、負荷トルクが小さい方が、負荷トルクが大きい方と比較して、「ＶＢｅｆ」から「ＶＡｆｔ」に変更するのにかかる時間が短い。モータ等に発生するトルクは、負荷トルク及び回転速度を変更する際の慣性等に消費される。そのため、図２に示すステップＳ０４等で、速度が変更される調整駆動系ＲＧでの負荷トルクが小さい方が、モータ等にかかる負荷が小さくできる。また、速度が変更される調整駆動系ＲＧでの負荷トルクが小さいと、回転速度を変更するのにかかる時間が短くでき、駆動装置は、制御性をよくできる。さらに、速度が変更される調整駆動系ＲＧでの負荷トルクが小さいと、駆動装置は、速度を変更するのにかかるエネルギー消費量を小さくできる。

また、振動検出手段は、駆動手段を指示する部材に設置されるのが望ましい。図１に示す例では、図示するように、振動検出手段の例である振動センサＳＥＮ（図１）は、駆動手段を支持する部材の例である側板ＰＬに設置されるのが望ましい。すなわち、振動センサＳＥＮは、起振力を発生させる起振源となる歯車等に近い位置に設置されるのが望ましい。したがって、駆動手段を支持する部材等に振動センサＳＥＮが設置されると、振動センサＳＥＮは、歯車等から発生する起振力による振動を検出しやすくできる。

＜画像形成装置例＞
画像形成装置は、例えば、コピー機、ファクシミリ又はこれらを組み合わせた複合機等である。以下、紙等の媒体に対して画像形成を行う画像形成装置を例に説明する。

図１１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略図である。例えば、画像形成装置２は、書き込み系ＷＲ、現像ユニットＵＮ、各色の感光体ドラムＰＨ、駆動ローラＤＲＬ、中間転写ベルトＢＥ、従動ローラＲＬ及び加圧ローラＰＲを有する。また、画像形成装置２は、二次転写装置ＴＲ、定着装置ＦＵ及び給紙装置ＰＦを有する。なお、図では、紙等が通る経路は、搬送経路ＣＯＮで示す。さらに、中間転写ベルトＢＥは、駆動ローラＤＲＬ及び従動ローラＲＬに架けられる。これによって、駆動ローラＤＲＬが回転すると、中間転写ベルトＢＥ及び従動ローラＲＬは、回転する。

図示するように、画像形成装置２は、ブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びイエロー（Ｙ）の４色の感光体ドラムＰＨを有するいわゆるカラー機の例である。すなわち、画像形成装置２は、帯電、露光、現像、転写、定着及びクリーニング等のプロセスを行い、紙等に対して画像データに基づいて画像形成を行う。

具体的には、まず、画像形成装置２は、書き込み系ＷＲによって書き込みを行い、現像等を行う。次に、画像形成装置２は、一次転写装置等によって、中間転写材となる中間転写ベルトＢＥに転写し、トナー画像を生成する。続いて、中間転写ベルトＢＥ上に生成されるトナー画像は、二次転写装置ＴＲによって、搬送経路ＣＯＮを搬送する紙等に転写される。また、二次転写の際には、加圧ローラＰＲによって、加圧が行われる。さらに、転写が行われた後、画像形成装置２は、紙等を搬送し、定着装置ＦＵによって、トナーが紙等に定着される。この後、定着が行われた紙等は、画像形成装置２の外に排紙される。

このように、画像形成におけるプロセスでは、駆動する部品がある。この駆動する部品は、歯車等の機構を有する場合が多い。特に、いわゆる高速機又は高級機等では、画像形成装置は、色ごとに、モータ及び歯車等の駆動系をそれぞれ有する場合が多い。この駆動系において起振力が発生すると、書き込み系ＷＲが有するミラー等が振動する場合がある。このミラー等が振動すると、濃度ムラ、いわゆるバンディング（ｂａｎｄｉｎｇ）等が発生し、画像品質が低下する場合がある。

これに対して、本発明に係る実施形態では、画像形成装置２は、上記で説明する駆動装置等を有する。すなわち、画像形成装置２は、画像形成に係るプロセスを実現するために用いる駆動系に、上記で説明する駆動装置等を用いる。このようにすると、駆動系では、かみ合い周波数における振動が少なくなるため、画像形成装置２は、画像形成装置が有する装置及び周辺ユニット等の外部装置に影響を及ぼす起振力を小さくできる。このため、画像形成装置２は、画像品質を向上させることができる。

なお、画像形成装置２では、振動検出手段の例である振動センサ等は、画像形成に用いられるミラー等の光学部材に設置されるのが望ましい。

図１２は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置が有する書き込み系の一例を示す概略図である。例えば、書き込み系ＷＲは、いわゆるレーザスキャン方式、すなわち、光学走査方式で書き込みを行う。この方式等では、光の折り返し等に、光学部材の例であるミラーＭＩＲ等が用いられる。図示するように、このミラーＭＩＲに、振動センサＳＥＮが設置されるのが望ましい。

図示するように、書き込み系ＷＲでは、レーザ光源ＬＧで発光される光が、レンズＬＺ、アパーチャＡＰ及びポリゴンミラーＰＭ等の光学系を介して、書き込みに用いられる。また、ポリゴンミラーＰＭは、ポリゴンモータＭＲ３等によって駆動する。このような書き込み系ＷＲでは、ミラーＭＩＲが振動すると、画像品質に影響が出やすい。そこで、まず、ミラーＭＩＲ等のように、振動すると画像品質に影響が出やすい光学部材に対して、振動センサＳＥＮを設置する。次に、ミラーＭＩＲにおいて、起振力による振動を検出する。そして、ミラーＭＩＲにおいて振動が小さくなるように、画像形成装置が有する駆動装置は、位相相殺を行う。なお、振動センサＳＥＮは、ミラーＭＩＲに設置されるに限られず、振動すると画像品質に影響が出やすい他の光学部材に設置されてもよい。

このようにすると、光学部材において、かみ合い周波数における振動が少なくなるため、画像形成装置は、画像品質を向上させることができる。

また、画像形成装置では、振動検出手段の例である振動センサ等は、画像形成に用いられる光学受光素子に設置されてもよい。

図１３は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置が有する光学受光素子の一例を示す概略図である。図示するように、画像形成のプロセスでは、書き込み系ＷＲから感光体ドラムＰＨに対して、レーザ光ＬＡが送られ、感光体ドラムＰＨの表面に、レーザ光ＬＡが到達する。このプロセスの際に、歯車等のかみ合いによって振動が発生すると、ミラーが振動し、この振動によって、レーザ光ＬＡの光路には、誤差が生じる。つまり、振動が生じると、振動による誤差を含むレーザ光ＬＡが、感光体ドラムＰＨの表面に到達する。

そこで、画像形成装置は、図１３（Ａ）に示すように、光学受光素子ＬＥを有する。この光学受光素子ＬＥは、レーザ光ＬＡが感光体ドラムＰＨの表面における中央部に到達する位置に設置される。そして、光学受光素子ＬＥは、レーザ光ＬＡを受光する。なお、光学受光素子ＬＥは、調整に用いられる。すなわち、調整が行われない場合には、図１３（Ｂ）に示すように、光学受光素子ＬＥは、レーザ光ＬＡの照射範囲外に移動してもよい。

このような光学受光素子ＬＥに振動センサが設置されると、振動センサによって、レーザ光ＬＡが有する振動を検出することができる。したがって、このような構成とすると、画像形成装置は、画像品質に影響が出やすい感光体ドラムＰＨの表面上について評価を行うことができる。ゆえに、画像形成装置は、画像品質に影響が出やすい振動を少なくして、画像品質を向上させることができる。

さらに、画像形成装置は、感光体ドラム、現像ユニット又はこれらをそれぞれ回転させるのに上記に説明する駆動装置を用いてもよい。

図１４は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置が有する駆動装置を感光体ドラムの回転に用いる構成の一例を示す概略図である。画像形成装置は、例えば、図示する感光体ドラムＰＨ及び感光体ドラムＰＨを回転させる駆動系を有する。具体的には、感光体ドラムＰＨに対してフレームＦＲが設置される。また、フレームＦＲには、側板ＰＬ及び軸受ＢＲが固定される。さらに、軸受ＢＲが受ける軸が回転すると、感光体ドラムＰＨは、回転する。この軸には、ドラム用歯車ＧＤＲが設置される。

この例では、ドラム用歯車ＧＤＲに対して、モータＭＲが有する駆動歯車ＧＤがかみ合うように設置されるとする。この構成には、感光体ドラムＰＨを回転させるためのドラム用歯車ＧＤＲ及び駆動歯車ＧＤ等の歯車がある。これらの歯車で発生する回転ムラ及びかみ合いによる振動を少なくすると、画像形成装置は、画像品質を向上させることができる。

各色の感光体ドラムＰＨは、回転速度が数ｒｐｓ（回転／秒）程度の低速である場合が多い。このような低速で駆動させる場合には、歯車減速機を用いる場合が多い。歯車減速機が用いられると、歯車減速機を用いない、いわゆるダイレクト駆動モータ等と比較すると、モータサイズが小さくできる。そのため、コストが低くできる。

各色の感光体ドラムＰＨにおける回転ムラ及び感光体ドラムＰＨの周辺に設置されることが多い書き込み系への振動は、画像品質に影響を与えやすい。これに対して、画像形成装置は、回転ムラ及びかみ合いによる振動を少なくして画像品質に影響が出やすい振動を少なくできる。これによって、画像形成装置は、画像品質を向上させることができる。

図１５は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置が有する駆動装置を現像ユニットの回転に用いる構成の一例を示す概略図である。画像形成装置は、例えば、図示する現像ユニットＵＮ及び現像ユニットＵＮを回転させる駆動系を有する。具体的には、現像ユニットＵＮに対してフレームＦＲが設置される。また、フレームＦＲには、側板ＰＬ及び軸受ＢＲが固定される。さらに、軸受ＢＲが受ける軸が回転すると、現像ユニットＵＮは、回転する。この軸には、現像用歯車ＧＵＮが設置される。

この例では、現像用歯車ＧＵＮに対して、モータＭＲが有する駆動歯車ＧＤがかみ合うように設置されるとする。この構成には、現像ユニットＵＮを回転させるための現像用歯車ＧＵＮ及び駆動歯車ＧＤ等の歯車がある。これらの歯車で発生する回転ムラ及びかみ合いによる振動を少なくすると、画像形成装置は、画像品質を向上させることができる。

現像ユニットＵＮは、例えば、現像ローラ及びクリーニングに用いられる機構等を有する。この現像ユニットＵＮは、感光体ドラムの周辺に設置されることが多い。したがって、現像ユニットＵＮにおいて発生する振動は、感光体ドラムに伝わることが多い。したがって、現像ユニットＵＮにおいて発生する振動は、画像品質に影響を与えやすい。そこで、画像形成装置は、現像ユニットＵＮにおける回転ムラ及びかみ合いによる振動を少なくして画像品質に影響が出やすい振動を少なくさせる。これによって、画像形成装置は、画像品質を向上させることができる。

図１６は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置が有する駆動系を二系統ごと組み合わせる例を示す概略図である。図示するように、画像形成装置は、二系統ごと組み合わせて図１に示す駆動系を適用してもよい。

図示するように、画像形成装置が４色のカラー機である場合には、感光体ドラムＰＨ等は、色ごとに設置される。すなわち、この構成では、画像形成装置は、駆動系を４つ有する。この構成では、画像形成装置は、隣り合う二系統をそれぞれ組み合わせる。具体的には、画像形成装置は、図示する４つの系統のうち、「Ｙ」及び「Ｃ」の二系統を組み合わせて、１つのペアにする（以下「第１ペアＰＡ１」という）。同様に、画像形成装置は、図示する４つの系統のうち、「Ｍ」及び「Ｋ」の二系統を組み合わせて、１つのペアにする（以下「第２ペアＰＡ２」という）。このように、画像形成装置は、複数の駆動系のうち、二系統ごと組み合わせ、第１ペアＰＡ１及び第２ペアＰＡ２ごとに位相相殺を行う。このようにすると、画像形成装置は、回転ムラ及びかみ合いによる振動を少なくして画像品質に影響が出やすい振動を少なくできる。これによって、画像形成装置は、画像品質を向上させることができる。なお、二系統ごとの組み合わせは、現像ユニット等の他の駆動系で行われてもよい。

＜まとめ＞
駆動系等の駆動装置から発生する振動及び騒音を少なくさせるため、ＦＦＴ等の周波数分析を行うと、処理負荷が大きくなる場合が多い。これに対して、本発明に係る実施形態では、駆動装置は、振動が小さくなる時間の検出等の処理負荷が小さい処理で、振動等を少なくさせることができる。

他にも、本発明に係る実施形態では、駆動装置は、歯車等のかみ合いによる高い周波数の振動を少なくさせることができる。一方で、フィードフォワード制御等では、抑制できる振動は、低い周波数の振動に限定される場合がある。つまり、本発明に係る実施形態では、駆動装置は、フィードフォワード制御等と比較して、高い周波数の振動を少なくさせることができる。特に、画像形成装置等では、装置の小型化、軽量化又は高速化等のため、部品に、安価で軽量なプラスチック歯車等が用いられる場合がある。そのため、かみ合いによる振動の周波数は、広帯域化する場合がある。このような場合は、歯車のかみ合い等によって、振動及び騒音等が発生する場合がある。これに対して、本発明に係る実施形態では、画像形成装置は、駆動装置によって、回転ムラ及びかみ合いによる振動を少なくさせる。このようにすると、画像形成装置は、画像品質に影響が出やすい振動等を少なくできる。これによって、画像形成装置は、画像品質を向上させることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。

１ 駆動装置
２ 画像形成装置
ＢＡ 基準駆動系
ＲＧ 調整駆動系
ＳＥＮ 振動センサ
ＭＲ モータ
ＭＲ１ 第１モータ
ＭＲ２ 第２モータ
ＬＥ 光学受光素子
ＰＨ 感光体ドラム
ＭＩＲ ミラー

特開２００７−１２７７６５号公報 特開２００６−１０６５９１号公報 特開２０１４−４１２７６号公報

Claims (12)

1. 複数の駆動手段を有する駆動装置であって、
   前記複数の駆動手段のうち、一方の第１駆動手段の周波数又は速度を変更する変更手段と、
   前記周波数又は前記速度が変更されると、前記複数の駆動手段による振動を検出して前記振動が閾値以下となる時間を検出する振動検出手段と、
   前記振動検出手段で検出される時間に基づいて、位相を制御する位相制御手段と
   を有する駆動装置。
2. 前記複数の駆動手段は、同一の負荷トルクで駆動する請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記複数の駆動手段のうち、前記第１駆動手段が第１負荷トルクで駆動し、かつ、前記複数の駆動手段のうち、前記第１駆動手段とは異なる第２駆動手段が前記第１負荷トルクとは異なる第２負荷トルクで駆動する場合、
   前記第１負荷トルクは、前記第２負荷トルクより小さい負荷トルクである請求項１に記載の駆動装置。
4. 前記振動検出手段によって検出される時間は、前記振動が最小となる時間である請求項１乃至３のいずれか一項に記載の駆動装置。
5. 前記振動検出手段は、前記駆動手段を支持する部材に設置される請求項１乃至４のいずれか一項に記載の駆動装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載の駆動装置を有する画像形成装置。
7. 画像形成に用いられる光学部材を有し、
   前記振動検出手段は、前記光学部材に設置される請求項６に記載の画像形成装置。
8. 画像形成に用いられる光を受光する光学受光素子を有し、
   前記振動検出手段は、前記光学受光素子に設置される請求項６又は７に記載の画像形成装置。
9. 画像形成に用いられる感光体ドラムを有し、
   前記感光体ドラムを駆動させるのに前記駆動装置を用いる請求項６乃至８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
10. 画像形成に用いられる現像ユニットを有し、
    前記現像ユニットを駆動させるのに前記駆動装置を用いる請求項６乃至９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 前記複数の駆動手段を二系統ごと組み合わせる請求項６乃至１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
12. 複数の駆動手段を有する駆動装置が行う駆動方法であって、
    前記駆動装置が、前記複数の駆動手段のうち、一方の第１駆動手段の周波数又は速度を変更する変更手順と、
    前記駆動装置が、前記周波数又は前記速度が変更されると、前記複数の駆動手段による振動を検出して前記振動が閾値以下となる時間を検出する振動検出手順と、
    前記駆動装置が、前記振動検出手順で検出される時間に基づいて、位相を制御する位相制御手順と
    を有する駆動方法。