JP4860318B2 - 画像形成装置に用いられる駆動装置及び駆動方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に用いられる駆動装置、特に、像担持体の回転駆動源としてのモータと、前記モータから前記像担持体の回転軸に駆動力を伝達する駆動力伝達手段とを備えた駆動装置に関する。

カラープリンタやカラー複写機等のカラー画像形成装置としては、イエロー、マゼンダ、シアン及びブラックの４色に対応する感光体ドラムの表面にトナー像を形成し、これらのトナー像を転写ベルトに多重転写した後これを記録紙に転写して定着する、いわゆるタンデム式のカラー画像形成装置がある。一般的に、転写ベルト及び感光体ドラムは、それぞれ別々の駆動装置により回転駆動される。

このようなタンデム式のカラー画像形成装置において、感光体ドラムの回転速度と転写ベルトの回転速度とが異なると、感光体ドラム表面に形成されたトナー像を転写ベルト上に直接転写させる際に色ズレ等の画像不良が生じる場合がある。

そこで、転写ベルト及び感光体ドラムの各回転速度を同一の目標速度に合わせ込むために、転写ベルトの回転速度を検出し、検知した回転速度に基づいて感光体ドラムをフィードバック制御する画像形成装置が良く用いられている。転写ベルトの回転速度を検出する方法としては、転写ベルトを駆動させるためのローラにセンサを設け、センサがローラの回転数を検知することで転写ベルトの回転速度を検出する方法や（特許文献１）、転写ベルト上に複数の印を付け、この印の間隔を反射型のセンサで検知することで転写ベルトの回転速度を検出する方法（特許文献２）が知られている。
特開２００５−９２１７９号公報 特開２００５−７０５９２号公報

しかしながら、特許文献１及び２には以下の問題点がある。

転写ベルトを駆動させるためのローラ等の各部材の径や寸法は、公差等によりばらつきが生じる場合がある。特許文献１の場合においてローラの径が設計値と若干異なると、実際の転写ベルトの回転速度を正確に検出することが困難になってしまう。仮に、公差の絞り込みや、前もってローラの径を測定しておき、測定した径の値を用いて転写ベルトの回転速度の検出方法を補正したとしても、温度及び湿度や経年変化等の影響によりローラの径が変化する恐れがある。

また、特許文献２において、転写ベルトの寸法が温度及び湿度等の影響により変化すると、転写ベルト上の印の間隔も変化する。このような場合、検知した印の間隔から検出した転写ベルトの回転速度は実際の転写ベルトの回転速度と異なってしまう。

そこで、本発明は、各部材の径や寸法のばらつきに関係なく転写ベルトの実際の回転速度を安定して検出すると共に、感光体ドラムが転写ベルトと同じ速度で回転動作するように感光体ドラムを回転駆動させることができる駆動装置を提供する。

前記課題を解決するために、発明１は、像担持体の回転駆動源としてのモータと、前記モータから前記像担持体の回転軸に駆動力を伝達する第１駆動力伝達手段とを備えた駆動装置であって、以下の手段を含む駆動装置を提供する。
◎前記第１駆動力伝達手段とは別の第２駆動力伝達手段により回転駆動される転写装置の回転に追従して前記像担持体が回転する程度に、前記像担持体に対し前記転写装置を圧接させて配置する、または前記転写装置の回転に追従して前記像担持体が回転しないように、前記像担持体に対し前記転写装置を配置する配置変更手段
◎前記配置変更手段により前記転写装置が前記像担持体に対し圧接された場合の、前記像担持体の回転速度を検知する検知手段
◎前記配置変更手段により前記像担持体が前記転写装置の回転に追従して回転しないように前記転写装置が前記像担持体に対し配置された場合、前記検知手段により検知された回転速度で前記像担持体が回転動作を行うように前記モータの回転を制御する制御手段。

転写装置が像担持体に圧接された状態で転写装置が回転すると、像担持体は転写装置の回転により連れ回され、転写装置の回転速度と同じ速度で回転する。この装置は、この時の像担持体の回転速度を検知すると、像担持体が転写装置に連れ回されないように転写装置を像担持体に対し配置させ、像担持体が検知された回転速度で回転するようにモータの回転を制御する。これにより、転写装置の駆動ローラや像担持体の径に公差等のばらつきがある場合であっても、像担持体は転写装置と同じ速度で回転動作を行うことができる。従って、画像形成時に、像担持体と転写装置との回転速度差が起因して生じる色ズレ等の画像不良を防止することができる。

発明２は、前記発明１において、前記第１駆動力伝達手段と前記像担持体の回転軸とを断接可能に接続するクラッチ手段を更に含み、前記配置変更手段により前記転写装置が前記像担持体に圧接される場合、前記制御手段は、前記モータの駆動力が前記像担持体の回転軸に伝達不能となるように前記クラッチ手段を制御する駆動装置を提供する。

駆動装置が像担持体を介して転写装置の回転速度を検知する際、モータの駆動力が像担持体の回転軸に伝達すると、像担持体はこの駆動力の影響により転写装置と同じ速度で回転できない恐れがある。しかし、この駆動装置は、像担持体を介して転写装置の回転速度を検知する際、クラッチ手段により像担持体の回転軸へのモータの駆動力の伝達を遮断する。これにより、像担持体は、転写装置の回転速度と同じ速度で確実に回転動作を行うことができる。

発明３は、前記発明１または２において、前記像担持体及び前記転写装置は、電圧を印加されることが可能であって、前記配置変更手段は、前記転写装置の回転に追従して前記像担持体が回転または回転しない程度に前記転写装置及び前記像担持体が配置されるように、前記像担持体及び前記転写装置に印加される電圧を制御する駆動装置を提供する。

これにより、像担持体と転写装置との間には静電気力が生じる。この静電気力により、像担持体及び転写装置の接する度合いが調節される。

また、前記課題を解決するために、発明４は、像担持体の回転駆動源としてのモータから前記像担持体の回転軸に駆動力を伝達し、前記像担持体を回転駆動させる像担持体の駆動方法であって、以下のステップを含む像担持体の駆動方法を提供する。
◎前記モータの駆動力を前記像担持体に伝達する第１駆動力伝達手段と前記像担持体の回転軸との接続を切り離すステップ
◎前記第１駆動力伝達手段とは別の第２駆動力伝達手段により回転駆動される転写装置の回転に追従して前記像担持体が回転する程度に、前記転写装置を前記像担持体に対し圧接させるステップ
◎前記像担持体の回転速度を検知するステップ
◎前記像担持体が前記転写装置の回転に追従して回転しないように、前記転写装置を前記像担持体に対し配置させるステップ
◎前記第１駆動力伝達手段と前記像担持体の回転軸とを接続するステップ
◎前記検知した回転速度で前記像担持体が回転動作を行うように、前記モータの回転を制御するステップ。

この駆動方法によると、転写装置の駆動ローラや像担持体の径に公差等によるばらつきがある場合であっても、像担持体を転写装置と同じ速度で回転駆動させることができる。従って、画像形成時に、像担持体と転写装置との速度差が起因して生じる色ズレ等の画像不良を防止することができる。

本発明の駆動装置によると、各部材の径や寸法のばらつきに関係なく転写ベルトの実際の回転速度を安定して検出すると共に、感光体ドラムが転写ベルトと同じ速度で回転動作するように感光体ドラムを回転駆動させることができる。従って、画像形成時に、像担持体と転写装置との回転速度差が起因して生じる色ズレ等の画像不良を防止することができる。

＜実施形態＞
図１は、本実施形態に係る駆動装置１の断面構成及びその周辺装置との接続を示した図である。図１の駆動装置１は、画像形成装置７と接続されており、図２に示すように画像形成装置７内に設けられた各感光体ドラム７１（像担持体に相当）のそれぞれを駆動するための装置として用いられ、各感光体ドラム７１に対応して設けられている。

画像形成装置７は、タンデム式の画像形成装置であって、図２に示すように、イエロー、マゼンダ、シアン及びブラックの各色に対応しており、電圧を印加されることが可能な感光ドラム７１と、転写装置７２とを含む。各色の感光体ドラム７１は、転写ベルト７３（後述）に沿って配置され、各感光体ドラム７１の表面に電圧を印加するためのドラム電圧印加部７１ａと接続されている。転写装置７２は、転写ベルト７３、駆動ローラ７４、従動ローラ７５、及び電圧を印加されることが可能な転写ローラ７６Ｙ,７６Ｍ，７６Ｃ，７６Ｂを含む。転写ベルト７３は、駆動ローラ７４と従動ローラ７５との間に掛け渡されて循環駆動される。駆動ローラ７４は、感光体ドラム７１を駆動するための駆動装置１とは別の駆動装置７７に接続されており、駆動装置７７により回転駆動される。転写ローラ７６Ｙ,７６Ｍ，７６Ｃ，７６Ｂは、転写ベルト７３を介して各感光体ドラム７１に対向するように配置されおり、各転写ローラ７６Ｙ,７６Ｍ，７６Ｃ，７６Ｂに電圧を印加するためのローラ電圧印加部７６ａと接続されている。

ここで、感光体ドラム７１及び転写ベルト７３がとり得る配置の状態について説明する。本実施形態では、画像形成装置７の電源が投入されると、感光体ドラム７１及び転写ベルト７３は、感光体ドラム７１が転写ベルト７３の回転に追従して回転する程度に圧接された状態となる。また、画像形成装置７が画像形成を行う際、感光体ドラム７１及び転写ベルト７３は、感光体ドラム７１が転写ベルト７３の回転に追従して回転しない程度に、例えば単に当接された状態となる。以下より、説明を簡単にするため、感光体ドラム７１と転写ベルト７３とが圧接された状態を“第１状態”といい、感光体ドラム７１と転写ベルト７３とが単に当接された状態を“第２状態”という。

（１）駆動装置の構成
駆動装置１は、図１に示すように、回転駆動源としてのモータ２、駆動力伝達ユニット３、クラッチ装置４、速度検知センサ５及び制御部６を含む。

駆動力伝達ユニット３は、モータ２の駆動力を、クラッチ装置４を介して感光体ドラム７１の回転軸に伝達するためのものであって、図１及び図３に示すように、モータ回転軸３１、複数の遊星ローラ３２、リング３３、第１キャリアローラ３４及び第１出力軸３５を含む。

モータ回転軸３１は、モータ２の回転を外部に出力する。複数の遊星ローラ３２は、モータ回転軸３１の外周面とリング３３の内周面との間に圧接された状態で位置している。尚、本実施形態では、遊星ローラ３２が３つの場合を例にとる。各遊星ローラ３２の縁部は、ゴムや樹脂等の弾性体で形成されている。リング３３は、Fe等の金属で形成されており、３つの遊星ローラ３２を取り囲むように位置し、各遊星ローラ３２と内周面で接している。第１キャリアローラ３４は、遊星ローラ３２から見てモータ２の反対側に位置しており、遊星ローラ３２の回転軸３２ａにより遊星ローラ３２と連結されている。そして第１キャリアローラ３４は、第１出力軸３５と連結されている。第１出力軸３５は、モータ回転軸３１と同一軸心上で、固定体４４（後述）の一部に位置している第１軸受３５ａを介してクラッチ装置４に連結されており、第１キャリアローラ３４の回転を駆動力伝達ユニットの外部、具体的にはクラッチ装置４に出力する。

クラッチ装置４は、駆動力伝達ユニット３の第１出力軸３５と感光体ドラム７１の回転軸とを断接可能に接続するためのものであって、クラッチ４１、第２キャリアローラ４２及び第２出力軸４３を含む。クラッチ４１としては、例えば電磁コイルにより引きつけられた磁性体が複数のクラッチ板を押しつけることで第１出力軸３５からの駆動力を伝達可能にする電磁クラッチが挙げられる。尚、本実施形態に係るクラッチ４１は、オフすることで第１出力軸３５と第２キャリアローラ４２と間の接続を切断し、オンすることで第１出力軸３５と第２キャリアローラ４２との間を接続する。第２キャリアローラ４２は、クラッチ４１の出力軸４１ａと接続されていると共に、固定体４４（後述）の一部に位置している第２軸受４２ａを介して第２出力軸４３と接続される。第２出力軸４３は、第１出力軸３５と同一軸心上でかつ感光体ドラム７１の回転軸と接続されており、第２キャリアローラ４２の回転を感光体ドラム７１の回転軸に出力する。

尚、固定体４４は、モータ２の外側に位置しており、駆動力伝達ユニット３と、クラッチ装置４のクラッチ４１及び第２キャリアローラ４２とを取り囲んでいる。

速度検知センサ５は、固定体４４の内周面でかつ第２キャリアローラ４２に対応する位置に配置されている。速度検知センサ５は、感光体ドラム７１及び転写ベルト７３が第１状態となった時に、感光体ドラム７１と同じ速度で回転している第２キャリアローラ４２の回転速度を検知する。

制御部６は、モータ２及び固定体４４の外側に位置しており、図１及び図４に示すように、モータ２、速度検知センサ５、クラッチ装置４及び画像形成装置７と接続されている。制御部６の構成については後述する。

（２）駆動力伝達ユニットの動作
ここで、駆動力伝達ユニット３の動作について、図３を用いて簡単に説明する。

モータ回転軸３１は、モータ２の回転方向に回転する。すると、３つの遊星ローラ３２は、モータ回転軸３１を中心とし、リング３３の内周面に沿ってモータ回転軸３１の回転方向と同じ方向に公転する。更に、各遊星ローラ３２は、各遊星ローラ３２の回転軸３２ａを中心としてモータ回転軸３１の回転方向とは逆の方向に自転する。第１キャリアローラ３４は、遊星ローラ３２の公転に連動して回転する。即ち、第１キャリアローラ３４は、モータ回転軸３１の回転方向と同じ方向に回転する。この時、第１キャリアローラ３４は、モータ回転軸３１の回転が遊星ローラ３２の自転により減速された速度で回転する。

（３）制御部の構成
次に、制御部６の構成について説明する。制御部６は、図４に示すように、モータ回転制御部６１、クラッチ制御部６２及び配置変更部６３を含む。

（３−１）モータ回転制御部
感光体ドラム７１及び転写ベルト７３が第２状態となると、モータ回転制御部６１は、感光体ドラム７１及び転写ベルト７３が第１状態時に速度検知センサ５により検知された回転速度で感光体ドラム７１が回転するように、モータ２の回転を制御する。

（３−２）クラッチ制御部
クラッチ制御部６２は、第１出力軸３５により出力される回転が第２出力軸４３を介して感光体ドラム７１の回転軸に伝達または伝達不能となるように、クラッチ装置４を制御する。

具体的には、感光体ドラム７１及び転写ベルト７３が第１状態となる時、クラッチ制御部６２は、第１出力軸３５の回転が第２出力軸４３を介して感光体ドラム７１の回転軸に伝達しないように、クラッチ４１をオフさせる。また、感光体ドラム７１及び転写ベルト７３が第２状態となると、クラッチ制御部６２は、第１出力軸３５の回転が第２出力軸４３を介して感光体ドラム７１の回転軸に伝達するように、クラッチ４１をオンさせる。

（３−３）配置変更部
配置変更部６３は、感光体ドラム７１及び転写ベルト７３が第１及び第２の状態となるように、転写ベルト７３を感光体ドラム７１に対して配置させる。

具体的には、配置変更部６３は、感光体ドラム７１及び転写ベルト７３が第１または第２状態をとり得るように、ドラム電圧印加部７１ａ及びローラ電圧印加部７６ａが感光体ドラム７１及び転写ローラ７６Ｙ，７６Ｍ，７６Ｃ，７６Ｂに印加する電圧の値を制御する。このように、配置変更部６３が感光体ドラム７１及び転写ローラ７６Ｙ，７６Ｍ，７６Ｃ，７６Ｂに印加される電圧値を制御することで、感光体ドラム７１及び転写ローラ７６Ｙ，７６Ｍ，７６Ｃ，７６Ｂ間に生じる静電気力が変化する。これにより、感光体ドラム７１及び転写ベルト７３の接する度合いが調節される。

（４）駆動装置の動作
図５は、駆動装置１の動作を説明するためのフローチャートである。

ステップＳ１〜２：画像形成装置７の電源が投入されると、クラッチ制御部６２は、駆動力伝達ユニット３と感光体ドラム７１の回転軸との接続を切り離すため、クラッチ４１をオフさせる信号をクラッチ４１に出力する。この時、駆動ローラ７４を駆動させるための駆動装置７７は、駆動ローラ７４の回転駆動を開始させる。この駆動ローラ７４の回転により、転写ベルト７３は回転動作を行う。

ステップＳ３：配置変更部６３は、感光体ドラム７１及び転写ベルト７３が第１状態となるように、ドラム電圧印加部７１ａ及びローラ電圧印加部７６ａが感光体ドラム７１及び転写ローラ７６Ｙ，７６Ｍ，７６Ｃ，７６Ｂに印加する電圧の値を制御する。

ステップＳ４〜５：ステップＳ３により感光体ドラム７１及び転写ベルト７３が第１状態となると、感光体ドラム７１は、転写ベルト７３の回転に追従して転写ベルト７３と同じ回転速度で回転する。第２キャリアローラ４２は、感光体ドラム７１の回転に連動し感光体ドラム７１と同じ速度で回転する。速度検知センサ５は、この第２キャリアローラ４２の回転速度を検知する。

ステップＳ６〜７：感光体ドラム７１が転写ベルト７３の回転に追従して回転を開始してから所定時間が経過すると、配置変更部６３は、感光体ドラム７１及び転写ベルト７３が第２状態となるように、ドラム電圧印加部７１ａ及びローラ電圧印加部７６ａが感光体ドラム７１及び転写ローラ７６Ｙ，７６Ｍ，７６Ｃ，７６Ｂに印加する電圧の値を制御する。

ステップＳ８：ステップＳ７により感光体ドラム７１及び転写ベルト７３が第２状態となると、クラッチ制御部６２は、駆動力伝達ユニット３と感光体ドラム７１の回転軸とを接続するため、クラッチ４１をオンさせる信号をクラッチ４１に出力する。

ステップＳ９：モータ回転制御部６１は、ステップＳ５において速度検知センサ５が検知した回転速度で感光体ドラム７１を回転させる場合のモータ２の回転速度を算出し、算出した回転速度をモータ２に出力する。これにより、感光体ドラム７１は、転写ドラム７３と同じ速度で回転する。この後、画像形成動作が画像形成装置７の画像形成部により行われる。

（５）効果
この駆動装置１は、画像形成装置７の電源が投入されると、感光体ドラム７１が転写ベルト７３の回転に追従して回転する程度に転写ベルト７３を感光体ドラム７１に対し圧接させ、感光体ドラム７１を介して転写ベルト７３の回転速度を検知する。その後、駆動装置１は、感光体ドラム７１が転写ベルト７３の回転に追従して回転しないように転写ベルト７３を感光体ドラム７１に対し配置させ、既に検知している速度で感光体ドラム７１が回転するようにモータ２の回転を制御する。これにより、転写ベルト７３を駆動する駆動ローラ７４や感光体ドラム７１の径に公差等のばらつきがある場合であっても、感光体ドラム７１は転写ベルト７３と同じ速度で回転動作を行う。従って、画像形成時に、感光体ドラム７１と転写ベルト７３との回転速度差が起因して生じる色ズレ等の画像不良を防止することができる。

また、駆動装置１は、感光体ドラム７１を介して転写ベルト７３の回転速度を検知する際、クラッチ装置４により感光体ドラム７１の回転軸へのモータ２の駆動力の伝達を遮断する。これにより、感光体ドラム７１は転写ベルト７３と同じ回転速度で確実に回転動作を行うことができる。

＜その他の実施形態＞
（ａ）上記実施形態では、タンデム式の画像形成装置を例にとり説明したが、画像形成時には感光体ドラムが転写ベルトの回転に追従して回転しないように感光体ドラム及び転写ベルトが配置されており、感光体ドラム表面に形成されたトナー像が転写ベルト上に転写される画像形成装置であれば、どのようなタイプの画像形成装置であってもよい。タンデム式以外の画像形成装置としては、例えばロータリー式の画像形成装置が挙げられる。

（ｂ）上記実施形態では、配置変更部が感光体ドラム及び転写ベルトに印加される電圧を制御することで転写ベルト及び感光体ドラムの配置の状態を変更する場合について記したが、配置変更部は、電圧印加以外の方法により感光体ドラム及び転写ベルトの配置の状態を変更してもよい。

（ｃ）上記実施形態では、駆動力伝達ユニットと感光体ドラムとの間にクラッチ装置を設けた場合について記しているが、クラッチ装置は必ずしも設けずともよい。感光体ドラムを介して転写ベルトの回転速度を検知する時、モータからの駆動力を切り離さずとも感光体ドラムが転写ベルトと同じ速度で回転できる程にモータから伝達される駆動力が小さい場合は、クラッチ装置を設けずともよい。

本発明の駆動装置は、複写機、プリンタ及びファクシミリ装置の各機種や、これらの機能を併せ持つ複合機等の画像形成装置のうち感光体ドラムと転写ベルトとを有する装置において、感光体ドラムを駆動するための駆動装置として適用することができる。

駆動装置の断面構成とその周辺機器との接続を示した図。 駆動装置が用いられる画像形成装置の概略図。 駆動装置のIII-III線断面図。 制御部の機能構成及び制御部と接続された周辺装置を示したブロック図。 制御部の動作を説明するためのフローチャート。

符号の説明

１ 駆動装置
２ モータ
３ 駆動力伝達ユニット
４ クラッチ装置
５ 速度検知センサ
３２ 遊星ローラ
３４ 第１キャリアローラ
３５ 第１出力軸
４１ クラッチ
４２ 第２キャリアローラ
４３ 第２出力軸

Claims (2)

1. 像担持体の回転駆動源としてのモータと、前記モータから前記像担持体の回転軸に駆動力を伝達する第１駆動力伝達手段とを備えた駆動装置であって、
   前記第１駆動力伝達手段と前記像担持体の回転軸とを断接可能に接続するクラッチ手段と、
   前記第１駆動力伝達手段とは別の第２駆動力伝達手段により回転駆動される転写装置の回転に追従して前記像担持体が回転する程度に、前記像担持体に対し前記転写装置を圧接させて配置する、または前記転写装置の回転に追従して前記像担持体が回転しないように、前記像担持体に対し前記転写装置を配置するように、前記像担持体及び前記転写装置に印加される電圧を制御する配置変更手段と、
   前記配置変更手段により前記転写装置が前記像担持体に対し圧接された場合の、前記像担持体の回転速度を検知する検知手段と、
   前記配置変更手段により前記転写装置が前記像担持体に圧接される場合、前記モータの駆動力が前記像担持体の回転軸に伝達不能となるように前記クラッチ手段を制御し、前記配置変更手段により前記像担持体が前記転写装置の回転に追従して回転しないように前記転写装置が前記像担持体に対し配置された場合、前記検知手段により検知された回転速度で前記像担持体が回転動作を行うように前記モータの回転を制御する制御手段と、
   を含む、駆動装置。
2. 像担持体の回転駆動源としてのモータから前記像担持体の回転軸に駆動力を伝達し、前記像担持体を回転駆動させる像担持体の駆動方法であって、
   前記モータの駆動力を前記像担持体に伝達する第１駆動力伝達手段と前記像担持体の回転軸との接続を切り離すステップと、
   前記第１駆動力伝達手段とは別の第２駆動力伝達手段により回転駆動される転写装置の回転に追従して前記像担持体が回転する程度に、前記転写装置を前記像担持体に対し圧接させて配置するように前記像担持体及び前記転写装置に印加される電圧を制御するステップと、
   前記像担持体の回転速度を検知するステップと、
   前記像担持体が前記転写装置の回転に追従して回転しないように、前記転写装置を前記像担持体に対し配置させるように前記像担持体及び前記転写装置に印加される電圧を制御するステップと、
   前記第１駆動力伝達手段と前記像担持体の回転軸とを接続するステップと、
   前記検知した回転速度で前記像担持体が回転動作を行うように、前記モータの回転を制
   御するステップと、
   を含む、像担持体の駆動方法。
   
   
   
   
   

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