JP4114858B2

JP4114858B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4114858B2
Application number: JP2002252804A
Authority: JP
Inventors: 正喜佐藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-10-26
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP2003202776A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、歯車駆動機構による駆動モータ制御装置を、感光ドラムの駆動制御に用いる構成の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像形成装置は、近年の高画質化に伴い、印刷解像度を上げようとすると、従来よりも色ズレやバンディングが目立つようになってきている。
【０００３】
色ズレとは、カラー印刷のときに、紙面上にて各色の印刷位置がズレてしまう現象のことであり、その原因の一つに感光ドラムの機械的偏心が考えられるが、この機械的対策としては、高度な加工技術を用いて高精度化する方法が知られている。
【０００４】
また、バンディングとは、印刷された紙面上に見られる副走査方向の濃淡模様のことであり、その原因の一つに感光ドラムの回転ムラ（視覚感度の高い周波数帯域）が考えられるが、この機械的対策としては、重いフライホイールを感光ドラムの回転軸に取り付けて慣性を大きくすることで副走査方向の濃淡模様を除去する方法が知られている。
【０００５】
しかしながら、色ズレを高度な加工技術で対応する方法ではコスト的に問題があり、バンディングを重いフライホイールで対応する方法では小型軽量化に反し、メンテナンス作業にも支障をきたす問題がある。
【０００６】
特開２０００−３３０４２０号公報では、感光ドラムの歯車駆動機構の中で、フィードバック制御によって高画質化を図る技術を提案している。
【０００７】
図１０に従来例を示す。この図は駆動伝達が１段構成であり、駆動モータ（ＤＣモータ）１０５の回転軸から感光ドラム１０９の回転軸へ歯車を介して動力伝達するものである。駆動モータ１０５の回転軸には駆動モータ側歯車１０６が取り付けてあり、また、感光ドラム１０９の回転軸には感光ドラム側歯車１０８が取り付けてあり、これらの歯車は噛合っている。
【０００８】
感光ドラム１０９が回転すると、これと同軸にある回転角検出器としてのエンコーダ１０１も同時に回転する。これにより、感光ドラム１０９の回転角に応じた数だけパルスがエンコーダ１０１から出力されるため、検出装置１０２ではこのパルス数を計数することにより感光ドラム１０９の回転角を検出することができる。そして、制御装置１０３では感光ドラム１０９の回転角と目標回転角の偏差に応じた制御トルク（操作量）を算出し、駆動装置１０４にてこの操作量に相当する電流を駆動モータ１０５に流すための印加電圧を発生する。駆動モータ１０５では印加電圧により電流が流れ、回転トルクが発生して駆動モータ１０５の回転軸を回転させる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような構成では、歯車伝達特有のバックラッシュ要素（非線形要素）が存在するために、これが広い制御帯域を持つ制御系実現の障害となっている。
【００１０】
なお、広い制御帯域を持つ制御系を実現することにより、機械的偏心による低周波帯の回転ムラ（色ズレに影響する）や、視覚感度の高い周波数帯として約５０Ｈｚ〜２００Ｈｚの回転ムラ（バンディングに影響する）が減少することは周知である。
【００１１】
そこで、このバックラッシュ要素によって生じる歯車間のガタを取り除くために、簡便な方法として、感光ドラム１０９の回転軸上にブレーキ１１０を取り付ける方法があるが、これにより歯車間のガタを見かけ上消すことができ、制御帯域をある程度広げることができる。
【００１２】
ところが、図１１に示すように、ゲイン交差角周波数ω_Ｃが比較的低いローゲイン制御系である場合（ａ）には、制御で必要とする操作量Ｉ（ｔ）の変動が（ｃ）に示すように小さく、かつ正の操作量で済むのに対し、制御帯域を広げるために、ゲイン交差角周波数ω_Ｃを比較的高く設定したハイゲイン制御系の場合（ｂ）には、制御で必要とする操作量Ｉ（ｔ）の変動は（ｄ）に示すように大きく変化するようになる。
【００１３】
特に感光ドラム１０９を増速するときの操作量はゼロあるいは負の操作量となり、ブレーキの効果が失われてしまい、歯車間のガタが再び発生するという問題点がある。
【００１４】
ガタの発生を抑えるためにさらにブレーキを強める方法も考えられるが、省エネや低コスト化と相反する結果となり、さらに感光ドラム１０９の回転ムラが増大する傾向にある。
【００１５】
本発明は、上記問題点について鑑みたものであり、感光ドラムの駆動制御を行うことで、感光ドラムの回転軸の偏心がある程度あっても色ズレに影響し難く、かつ、重いフライホイールが無くてもバンディングが発生し難い感光ドラムの駆動装置を用いた画像形成装置を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するため、以下の構成とした。
（１）．感光ドラムの感光面部分または感光ドラム回転軸に回転角検出器を有し、感光ドラム回転軸に感光ドラム側歯車を取り付けてある駆動機構の画像形成装置において、前記駆動機構は、駆動モータおよび補助モータより感光ドラムへ駆動を伝達するものであり、
駆動モータの回転軸に駆動モータ側歯車を備え、補助モータの回転軸に補助モータ側歯車を備え、駆動モータ側歯車および補助モータ側歯車は、感光体側歯車と噛み合うように構成され、前記感光体ドラム回転時における前記回転角検出器からの出力を前記感光体ドラムの回転角情報に変換する情報変換手段と、この回転角検出情報をもとに前記感光体ドラムの目標回転角との偏差が縮まるように前記駆動モータ及び前記補助モータの各制御トルクを計算する計算手段と、前記計算手段で算出された前記駆動モータ及び前記補助モータに対する制御トルクに基づき、前記駆動モータ及び前記補助モータに対する印加電圧を発生させる電圧印加手段とを有し、前記駆動モータを前記感光ドラム回転方向に沿うように回転力を発生させ、前記補助モータを前記感光ドラム回転方向とは逆らうように回転力を発生させ、前記回転角検出器の情報をもとに、前記感光体ドラムを加速する場合は前記駆動モータへの印加電圧を増加し、前記感光体ドラムを減速する場合は前記補助モータへの印加電圧を増加し、前記駆動モータと前記補助モータとによって前記感光ドラムの回転速度を一定速度に制御することを特徴とする画像形成装置とする。
（２）．請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、回転力伝達部分に斜歯の歯車を使用することを特徴とする画像形成装置とする。
（３）．請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の画像形成装置において、感光ドラム側歯車の外径が感光ドラムの外径よりも大きいことを特徴とする画像形成装置とする。
（４）．請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、感光ドラム側歯車と、駆動モータ側歯車および補助モータ側歯車との間に、それぞれ中間軸および中間軸側歯車を設けることを特徴とする画像形成装置とする。
（５）．請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の画像形成装置において、各中間軸側歯車の外径は、駆動モータ側歯車および補助モータ側歯車の外径よりも大きく、感光ドラム側歯車の外径は、各中間軸側歯車の外径よりも大きいことを特徴とする画像形成装置とする。
（６）．請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、前記感光ドラム回転軸に取り付けてある感光ドラム側歯車の歯車側面部が感光ドラムのドラム側面部と密着するようにして固定されていること、あるいはこれら感光ドラムと感光体側歯車とが一体構造をなしていることを特徴とする画像形成装置とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下より、本発明の実施の形態について図に基づき説明する。
［１］第１実施形態
［1.1］第１例
図１に本発明の画像形成装置に係る感光ドラム駆動機構の概略構成図を示す。図１では駆動伝達が１段構成であり、駆動モータ１０５Ａ（ＤＣモータ）の回転軸から感光ドラム１０９の回転軸へ歯車を介して動力を伝達するものである。
【００１８】
駆動モータ１０５Ａの回転軸には駆動モータ側歯車１０６Ａが取り付けてあり、また、補助モータ１０５Ｂ（ＤＣモータ）の回転軸には補助モータ側歯車１０６Ｂが取り付けてあり、これらの歯車１０６Ａ、１０６Ｂと噛み合うように、感光ドラム１０９の回転軸には感光ドラム側歯車１０８が取り付けられてある。
【００１９】
駆動モータ１０５Ａ、１０５Ｂでは印加電圧により電流が流れ、回転トルクが発生して駆動モータ１０５Ａ、１０５Ｂの回転軸を回転させ、歯車１０６Ａ、１０６Ｂにそれぞれ伝達し、歯の噛み合いにより感光ドラム側歯車１０８を駆動制御し、感光ドラム１０９へ伝達する。
【００２０】
これにより、駆動モータ側歯車１０６Ａおよび補助モータ側歯車１０６Ｂの歯と、感光ドラム側歯車１０８の歯が、それぞれ見かけ上密着するため、バックラッシュ要素によるガタが無くなり、即応性の高いフィードバック制御が可能となる。すなわち、バンディングが目立ち易い周波数帯における負荷トルクを制御により取り去り、感光ドラム１０９を一定回転速度で回すことができる。
【００２１】
このとき、回転力伝達のムラを抑えるために、感光ドラム側歯車１０８には斜歯の歯車を使用することが適している。
【００２２】
また、感光ドラム側歯車１０８の外径をｄ１、感光ドラム１０９の外径をｄ０とすると、噛み合い周波数をバンディング周波数帯よりも高域に移動させるためと、歯車の減速比を大きく設定するために、ｄ１＞ｄ０であることが適している。
【００２３】
さらに、感光ドラム１０９の回転軸には回転角検出器としてエンコーダ１０１が取り付けてあり、その出力は情報変換手段としての検出装置１０２で回転角情報に変換され、計算手段としての制御装置１０３でその情報をもとに制御トルク（操作量）が計算され、電圧印加手段としての駆動装置１０４で駆動モータ１０５Ａ及び補助モータ１０５Ｂを駆動する。
【００２４】
感光ドラム１０９が回転すると、これと同軸にあるエンコーダ１０１も同時に回転する。これにより、感光ドラム１０９の回転角に応じた数だけパルスがエンコーダ１０１から出力されるため、検出装置１０２ではこのパルス数を計数することにより感光ドラム１０９の回転角を検出することができる。そして、制御装置１０３では感光ドラム１０９の回転角と目標回転角の偏差に応じた操作量を算出し、駆動装置１０４ではこの操作量から、駆動モータ１０５Ａと補助モータ１０５Ｂに流す電流に必要な印加電圧を発生する。
【００２５】
このとき、図２に示すように、正の操作量I（ｔ）（＝加速）については駆動モータ１０５Ａへの印加電圧を増加して所定のトルクを追加し、負の操作量Ｉ（ｔ）（＝減速）については補助モータ１０５Ｂへの印加電圧を増加して所定の逆トルクを追加する。
【００２６】
なお、所定のトルクとは、歯車間のバックラッシュ要素によって生じるガタを見かけ上無くすために必要とする回転力であり、図３に示すように、駆動モータ１０５Ａと補助モータ１０５Ｂとに相反する回転力を与えることでガタが発生しないようにしている。
【００２７】
以上のことから、駆動モータ１０５Ａに流れる電流によって生じる回転力と、補助モータ１０５Ｂに流れる電流によって生じる回転力とによって、感光ドラム１０９の回転軸が回転制御される。
【００２８】
［1.2］第2例
本例は前記図１に示した構成の変形例であり、図４において、感光ドラム１０９の回転軸上の駆動側、つまり駆動モータ１０５Ａや補助モータ１０５Ｂなどが設けられた側の回転軸には、回転角検出器としてのエンコーダ１０１Ａが取り付けてあり、該駆動側の反対側にも回転角検出器としてエンコーダ１０１Ｂが取り付けてある。そしてその出力は検出装置１０２で回転角情報に変換され、制御装置１０３でその情報をもとに操作量が計算され、駆動装置１０４で各駆動モータ１０５Ａ、１０５Ｂを駆動する。感光ドラム１０９が回転すると、これと同軸上にあるエンコーダ１０１Ａと１０１Ｂも同時に回転する。
【００２９】
これにより、感光ドラム１０９の回転角に応じた数だけパルスがエンコーダ１０１Ａ、１０１Ｂから出力されるため、検出装置１０２ではこのパルス数を計数することによりドラム回転角を検出することができる。そして、制御装置１０３では感光ドラム１０９両端部での各回転角の平均と目標回転角の偏差に応じた操作量を算出し、駆動装置１０４ではこの操作量から、駆動モータ１０５Ａと補助モータ１０５Ｂに流す電流に必要な印加電圧を発生させて感光ドラム１０９の回転を制御する。
【００３０】
このように、感光ドラム回転軸の駆動側にエンコーダ１０１Ａが取り付けてあり、駆動側の反対側にもエンコーダ１０１Ｂが取り付けてあり、これらの出力が検出装置１０２で回転角情報に変換され、制御装置１０３でその情報をもとに操作量が計算され、駆動装置１０４で各モータを駆動する。
【００３１】
なお、感光ドラムの剛性を十分高くできない場合には、図７に模式的に示すように、感光ドラム自身に捩れが生じ、感光ドラムの慣性と相まってドラム固有の共振が発生する。このときの共振周波数をωｒとする。
【００３２】
このモデルは図７に示すように２慣性系であり、捩り定数をＫ[kg-cm/ｒａｄ]とし、駆動寄り慣性モーメントをＩ１[kg-cm^２]、駆動とは反対寄りの慣性モーメントをＩ２[kg-cm^２]とすると、その共振周波数ωｒは、
ωｒ＝√｛Ｋ（I１＋I２）／（I１・I２）｝ [rad/ｓ]
で表される。なお図中では、駆動側寄り慣性による回転角をθ１、その反対側寄り慣性による回転角をθ２、駆動側の発生トルクをＴとしている。
【００３３】
図８は例えば、図４に示した例の如く、駆動側と反対の位置にエンコーダを取り付けた場合における開ループ周波数伝達特性(目標回転角θ２→従動軸回転角θ２)である。
【００３４】
例えば図８における線図Ａのように、比較的フィードバックゲインが低いとき(ゲイン交差周波数ω_ＣＡ)は共振ビークが０ｄＢ以下(安定)であるのに対し、線図Ｂのように、フィードバックゲインが高くなる(ゲイン交差周波数ω_ＣＢ)と共振ピークが０ｄＢ以上になり、制御ループが不安定となる。このため１出力のフィードバック制御では広帯域の制御を行なうことができない問題がある。
【００３５】
そこで本例では、感光ドラムの両端部にエンコーダ１０１Ａ、１０１Ｂを設置し、両方の回転角の検出を行い、状態フィードバック制御を実現することにより、広帯域の制御を可能にして上記の問題点を解決している。
【００３６】
本例において、図４に示したとおり、感光ドラム回転軸に取り付けてある感光ドラム側歯車１０８の歯車側面部が感光ドラム１０９のドラム側面部と密着するようにして固定する。あるいはこれら感光ドラム１０９と感光体側歯車１０８とを一体構造とする。これにより、感光ドラム１０９と感光体側歯車１０８との剛性が保たれるため、即応性の高いフィードバック制御を達成できる。同様の構成は、図１に示した構成においても適用することが可能である。
【００３７】
なお、本例においても、図１で説明したとおり、感光ドラム側歯車１０８には斜歯の歯車を使用することができ、適している。また、感光ドラム側歯車１０８の外径をｄ１、感光ドラム１０９の外径をｄ０とすると、噛み合い周波数をバンディング周波数帯よりも高域に移動させるためと、歯車の減速比を大きく設定するために、ｄ１＞ｄ０であることが適している。
［２］第２実施形態
［2.1］第1例
図５は駆動伝達が２段構成であり、駆動モータ１０５Ａ及び補助モータ１０５Ｂの回転軸から中間軸を経由し、感光ドラム１０９の回転軸へ歯車を介して動力伝達するものである。
【００３８】
駆動モータ１０５Ａの回転軸には駆動モータ側歯車１０６Ａが取り付けてあり、駆動モータ１０５Ａ側の中間軸には中間軸側歯車１０７Ａが取り付けてある。また、補助モータ１０５Ｂの回転軸には補助モータ側歯車１０６Ｂが取り付けてあり、補助モータ１０５Ｂ側の中間軸には中間軸側歯車１０７Ｂが取り付けてある。そしてこれらの中間軸側歯車１０７Ａ、１０７Ｂに噛み合うように、感光ドラム１０９の回転軸には感光ドラム側歯車１０８が取り付けられている。さらに、感光ドラム１０９の回転軸には回転角検出器としてエンコーダ１０１が取り付けてあり、その出力は検出装置１０２で回転角情報に変換され、制御装置１０３でその情報をもとに操作量が計算され、駆動装置１０４で各モータを駆動する。
【００３９】
このように、中間軸側歯車１０７Ａ、１０７Ｂを介して駆動伝達することで、即応性の高い駆動制御を行うことができる。
【００４０】
また、減速比を大きく設定できるため、駆動モータを小型軽量化することができると共に、減速比を大きく保ちつつ感光ドラム側歯車を小径にでき、小型軽量化に適した画像形成装置を提供することができる。
【００４１】
なお、感光ドラム側歯車１０８の外径をｄ１、中間軸側歯車１０７Ａ、１０７Ｂの外径をｄ２、駆動モータ側歯車１０６Ａおよび補助モータ側歯車１０６Ｂの外径をｄ３としたとき、各歯車の外径の関係がｄ１＞ｄ２＞ｄ３となっていることが、慣性負荷上制御に適している。
［2.2］第2例
本例は前記図５により説明した例の変形例であり、図６により説明する。本例でも前記図５の例と同様、駆動伝達が２段構成であり、モータ軸から中間軸を経由して感光ドラム軸へ歯車を介して動力伝達するものである。駆動モータ１０５Ａの回転軸には駆動モータ側歯車１０６Ａが取り付けてあり、中間軸には中間軸側１０７Ａが取り付けてある。また、補助モータ１０５Ｂの回転軸には補助モータ側歯車１０６Ｂが取り付けてあり、中間軸には中間軸側歯車１０７Ｂが取り付けてある。これら中間軸側歯車１０７Ａ，１０７Ｂは段歯車からなる（図５の例でも同じ）。そしてこれらの歯車１０７Ａとと１０７Ｂに噛合うように、感光ドラム１０９の回転軸には感光ドラム側歯車１０８が取り付けられている。
【００４２】
本例において、図６に示したとおり、感光ドラム回転軸に取り付けてある感光ドラム側歯車１０８の歯車側面部が感光ドラム１０９のドラム側面部と密着するようにして固定する。あるいはこれら感光ドラム１０９と感光体側歯車１０８とを一体構造とする。これにより、感光ドラム１０９と感光体側歯車１０８との剛性が保たれるため、即応性の高いフィードバック制御を達成できる。同様の構成は、図５に示した構成においても適用することが可能である。
【００４３】
なお、本例においても、図１で説明したとおり、感光ドラム側歯車１０８には斜歯の歯車を使用することができ、適している。
【００４４】
また、感光ドラム側歯車１０８の外径をｄ１、中間軸側歯車１０７Ａ、１０７Ｂの外径をｄ２、駆動モータ側歯車１０６Ａおよび補助モータ側歯車１０６Ｂの外径をｄ３としたとき、各歯車の外径の関係がｄ１＞ｄ２＞ｄ３となっていることが、慣性負荷上制御に適している。
【００４５】
本例においても、前記［1.2］第2例で述べたように、感光ドラムの両端部にエンコーダ１０１Ａ、１０１Ｂを設置し、両方の回転角の検出を行い、状態フィードバック制御を実現することにより、広帯域の制御を可能にしている。動作内容については、前記［1.2］第2例と異なる点として駆動伝達途中に中間歯車が加わったことであり、他は同様であるので説明は省略する。
［２］第３実施形態
カラー画像形成装置の例を説明する。
【００４６】
図９において、転写紙を保持する保持機能を有するベルト７０は水平方向に対向して配置された２つの支持部材としてのローラー７１ａ、７１ｂ間に展張されている。
【００４７】
ベルト７０の上側ベルトに沿って矢印で示す回転方向順に、上流側から、ＢＫ（ブラック）、Ｙ（イエロー）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）の各トナー像を担持する感光ドラム１ＢＫ、１Ｙ、１Ｃ、１Ｍがベルト７０に接するようにして並んでいる。
【００４８】
これらの各感光ドラム１ＢＫ、１Ｙ、１Ｃ、１Ｍの各まわりには、各回転方向順に、コロナ放電ワイヤを使用した非接触型の帯電装置７２ＢＫ、７２Ｙ、７２Ｃ、７２Ｍ、現像装置７３ＢＫ、７３Ｙ、７３Ｃ、７３Ｍ、クリーニング手段７４ＢＫ、７４Ｙ、７４Ｃ、７４Ｍなどが配置されている。各現像装置７４ＢＫ、７４Ｙ、７４Ｃ、７４Ｍに設けられた現像ローラー７５はそれぞれ対応する感光ドラムに近接して配置されている。
【００４９】
これら各感光ドラム及びこれら感光ドラムのまわりに配置された帯電装置、現像装置、クリーニング手段などにより画像形成手段が構成されている。つまり、ＢＫ、Ｙ、Ｃ、Ｍの各色による画像形成のための手段として、画像形成手段７６ＢＫ、７６Ｙ、７６Ｃ、７６Ｍがベルト７０に対向して順に配置されている。
【００５０】
これら画像形成手段７６ＢＫ、７６Ｙ、７６Ｃ、７６Ｍにおける各感光ドラム１ＢＫ、１Ｙ、１Ｃ、１Ｍに対向してベルト７０を介して放電ワイヤを使用した非接触型の転写装置７７ＢＫ、７７Ｙ、７７Ｃ、７７Ｍが配置されている。
【００５１】
また、各感光ドラム１ＢＫ、１Ｙ、１Ｃ、１Ｍの上方には光書き込み手段１０が配置されていて、カラー画像信号に応じて変調された露光光Ｌｂが出射され、各感光ドラム１ＢＫ、１Ｙ、１Ｃ、１Ｍにおける帯電装置と現像装置との間の露光部に照射されるようになっている。
【００５２】
ベルト１０は矢印で示すように反時計回りの向きに回転駆動されるようになっている。ベルト１０の上側ベルトの上流端のさらに上流側の位置には一対のレジストローラー７８が設けられている。このレジストローラー７８に向けて、転写紙Ｐが給紙コロ７９０から送り出されるようになっている。
【００５３】
ベルト７０の上側ベルトの下流端のさらに下流の位置には、定着装置７９が配置されている。ベルト７０の上側ベルトの上流端部において該ベルト７０を支持しているローラー７１ｂの上方には、該ベルト７０に転写紙が静電吸着するように転写紙吸着手段とてのコロナ放電ワイヤを使用した非接触型の帯電器８０が設けられている。ベルト７０の上側ベルトの下流端であってローラー７１ａと対向する部位には転写紙Ｐを除電してベルト７０から容易に離脱させるべく、除電手段８１が設けられている。
【００５４】
ベルト７０の下側ベルトには、ベルト７０の除電を行なうコロナ放電ワイヤを使用した非接触型の除電手段８２が設けられ、さらにローラー７１ｂ部にはベルト７０を介して該ローラー７１ｂに接離可能なクリーニングブレード８３が設けられている。接離する理由は、ベルト７０の繋ぎ目を回避するためである。
【００５５】
これら、ベルト７０のまわりに設けられた画像形成手段７６ＢＫ、７６Ｙ、７６Ｃ、光書き込み手段１０、転写装置７７ＢＫ、７７Ｙ、７７Ｃ、７７Ｍ、帯電器８０、クリーニングブレード８３、除電手段８１、８２などは、画像形成のためのプロセス手段を実行する手段である。
【００５６】
この画像形成装置において、画像形成は次のようにして行われる。各感光ドラム１ＢＫ、１Ｙ、１Ｃ、１Ｍが回転を始めると、この回転中に暗中においてこれら感光ドラムは帯電装置７２ＢＫ、７２Ｙ、７２Ｃ，７２Ｍにより均一に帯電され、同一の転写紙Ｐ上に重ね転写されるように、書込みのタイミングをずらして走査光Ｌｂが感光ドラムの露光部に照射、走査されて作成すべき画像に対応した潜像が形成され、それぞれ現像装置７３ＢＫ、７３Ｙ、７３Ｃ、７３Ｍによりトナー像が形成される。
【００５７】
一方、給紙部に収納された転写紙Ｐが給紙コロ７９０により送り出され、破線で示す搬送経路を経て一対のレジストローラー７８の位置で一旦停止し、感光ドラム１ＢＫ、１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ上のトナー像と転写部で合致するように送り出しのタイミングを待ち、タイミングが到来するとレジストローラー７８に停止していた転写紙Ｐはレジストローラー７８から送り出され、帯電器７８によってベルト７０に吸着されて搬送される。
【００５８】
このときベルト７０は繋ぎ目上に転写紙が乗らないようにマークなどで位置制御される。そして、各感光ドラムのそれぞれのトナー像が、各感光ドラムとの当接位置である上記転写部において該転写紙Ｐ上に順次転写され、色重ねされて、フルカラートナー画像が形成される。
【００５９】
各感光ドラム１ＢＫ、１Ｙ、１Ｃ、１Ｍとベルト７０とが接している部位は転写部を構成し、これらの転写部には各転写装置７７ＢＫ、７７Ｙ、７７Ｃ、７７Ｍが位置している。
【００６０】
フルカラートナー画像が転写された転写紙Ｐは除電手段８１で除電されてからベルト７０より分離され、そのまま定着装置７９に搬送され、定着されて排紙トレイ８４に排出される。
【００６１】
一方、感光ドラム１ＢＫ、１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ上に残った残留トナーは感光ドラムの回転と共にクリーニング手段７４ＢＫ、７４Ｙ、７４Ｃ、７４Ｍに至り、該クリーニング手段を通過する間に清掃されて次の画像形成に備えられる。また、転写紙Ｐを分離した後のベルト７０についても、除電手段８２で除電されてからクリーニング手段としてのクリーニングブレード８３に至り、クリーニングされて次の転写紙の搬送に備えられる。
【００６２】
クリーニングブレード８３によりベルト７０上をクリーニングするのは、感光ドラム１ＢＫ、１Ｙ、１Ｃ、１Ｍからトナー像の一部がベルト７０上に転写されることがあり、また、転写紙の紙粉が付着し、これら転写トナーや紙粉などが次の転写紙の裏汚れとなるのを防止するためである。そしてベルト７０の繋ぎ目がクリーニングブレード８３に到達する直前にクリーニングブレード８３を離間し、通り過ぎ次第、当接させる。
【００６３】
このようなタンデム型のレーザープリンタによる画像形成装置において、各感光ドラム１ＢＫ、１Ｙ、１Ｃ、１Ｍの各駆動手段には、前記した感光ドラム１０９の駆動手段を適用することができ、感光ドラムの駆動制御を行うことで、感光ドラムの回転軸の偏心がある程度あっても色ズレに影響し難く、かつ、重いフライホイールが無くてもバンディングが発生し難い感光ドラムの駆動装置、画像形成装置を提供することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明によれば、駆動モータ側歯車の歯と感光ドラム側歯車の歯が見かけ上密着し、補助モータ側歯車の歯と感光ドラム側歯車の歯が見かけ上密着するため、バックラッシュ要素によるガタが無くなり、即応性の高いフィードバック制御が可能となる。これにより、バンディングが目立ち易い周波数帯における負荷トルクを制御により取り去り、感光ドラムを一定回転速度で回すことができ、すなわちバンディングを減少し高画質化が可能な画像形成装置を提供することができる。
【００６５】
また、請求項３に記載の本発明によれば、回転力伝達部分に斜歯の歯車を使用することにより、平歯の歯車を使用したときよりも回転ムラの変動を小さく抑えることが可能な画像形成装置を提供することができる。
【００６６】
さらに、請求項４に記載の本発明によれば、感光ドラム側歯車の外径を感光ドラムの外径よりも大きくすることで、歯車の噛合い周波数をバンディング周波数帯よりも高い周波数に設定できるため、高画質化が達成でき、また、歯車の減速比を大きくできるため、小型軽量の駆動モータで駆動制御可能な画像形成装置を提供することができる。
【００６７】
さらに、請求項５に記載の本発明によれば、感光ドラム側歯車と駆動モータ側歯車および補助モータ側歯車との間に中間軸側歯車を設けることにより、減速比を大きく設定できるため、駆動モータを小型軽量化することができると共に、減速比を大きく保ちつつ感光ドラム側歯車を小径にでき、小型軽量化に適した画像形成装置を提供することができる。
【００６８】
さらに、請求項６に記載の本発明によれば、感光ドラム側歯車の外径をｄ１、各中間軸側歯車の外径をｄ２、駆動モータ及び補助モータ側歯車の外径をｄ３としたとき、各歯車の外径の関係がｄ１＞ｄ２＞ｄ３となるよう構成することで、中間軸側歯車の慣性を小さく抑えることことができ、即応性の高いフィードバック制御に適した画像形成装置を提供することができる。
【００６９】
請求項７記載の発明によれば、感光ドラムの回転軸に取り付けてある感光ドラム側歯車の側面部が感光ドラムのドラム側面部と密着するように固定されている、あるいはこれらが感光ドラムと一体構造をなしているので、感光ドラムとこれら歯車との剛性が保たれるため、即応性の高いフィードバック制御を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】実施形態の指令電流波形を示す図であり、（ａ）は操作量の指令電流波形図、（ｂ）は駆動モータへの指令電流波形図、（ｃ）は補助モータへの指令電流波形図である。
【図３】歯車の噛み合いを示す図である。
【図４】本発明の実施形態を示す概略構成図である。
【図５】本発明の実施形態を示す概略構成図である。
【図６】本発明の実施形態を示す概略構成図である。
【図７】感光ドラムの捩れによる共振の例を２慣性径モデルで模式的に示した図である。
【図８】感光ドラムの捩れによる共振の例を示したボード線図（開ループ時の周波数伝達特性図）である。
【図９】画像形成装置を例示した図である。
【図１０】従来の感光ドラムへの歯車駆動伝達を示す図である。
【図１１】従来のゲイン特性及びその指令電流波形を示す図であり、（ａ）はローゲイン制御系の開ループ時ゲイン特性、（ｂ）はハイゲイン制御系の開ループ時ゲイン特性、（ｃ）はローゲイン制御時の駆動モータへの指令電流波形、（ｄ）はハイゲイン制御時の駆動モータへの指令電流波形を示す図である。
【符号の説明】
１０１エンコーダ
１０２検出装置
１０３制御装置
１０４駆動装置
１０５駆動モータ（ＤＣモータ）
１０５Ａ駆動モータ
１０５Ｂ補助モータ
１０６駆動モータ側歯車
１０６Ａ駆動モータ側歯車
１０６Ｂ補助モータ側歯車
１０７中間軸側歯車
１０７Ａ、１０７Ｂ中間軸側歯車
１０８感光ドラム側歯車
１０９感光ドラム
１１０ブレーキ
ｄ０感光ドラムの外径
ｄ１感光ドラム側歯車の外径
ｄ２中間軸側歯車の外径
ｄ３駆動モータ軸側歯車および補助モータ側歯車の外径

Claims

感光ドラムの感光面部分または感光ドラム回転軸に回転角検出器を有し、感光ドラム回転軸に感光ドラム側歯車を取り付けてある駆動機構の画像形成装置において、
前記駆動機構は、駆動モータおよび補助モータより感光ドラムへ駆動を伝達するものであり、
駆動モータの回転軸に駆動モータ側歯車を備え、
補助モータの回転軸に補助モータ側歯車を備え、
駆動モータ側歯車および補助モータ側歯車は、感光体側歯車と噛み合うように構成され、
前記感光体ドラム回転時における前記回転角検出器からの出力を前記感光体ドラムの回転角情報に変換する情報変換手段と、
この回転角検出情報をもとに前記感光体ドラムの目標回転角との偏差が縮まるように前記駆動モータ及び前記補助モータの各制御トルクを計算する計算手段と、
前記計算手段で算出された前記駆動モータ及び前記補助モータに対する制御トルクに基づき、前記駆動モータ及び前記補助モータに対する印加電圧を発生させる電圧印加手段とを有し、
前記駆動モータを前記感光ドラム回転方向に沿うように回転力を発生させ、前記補助モータを前記感光ドラム回転方向とは逆らうように回転力を発生させ、前記回転角検出器の情報をもとに、前記感光体ドラムを加速する場合は前記駆動モータへの印加電圧を増加し、前記感光体ドラムを減速する場合は前記補助モータへの印加電圧を増加し、前記駆動モータと前記補助モータとによって前記感光ドラムの回転速度を一定速度に制御することを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置において、回転力伝達部分に斜歯の歯車を使用することを特徴とする画像形成装置。
請求項１または２に記載の画像形成装置において、感光ドラム側歯車の外径が感光ドラムの外径よりも大きいことを特徴とする画像形成装置。
請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、感光ドラム側歯車と、駆動モータ側歯車および補助モータ側歯車との間に、それぞれ中間軸および中間軸側歯車を設けることを特徴とする画像形成装置。
請求項４に記載の画像形成装置において、各中間軸側歯車の外径は、駆動モータ側歯車および補助モータ側歯車の外径よりも大きく、感光ドラム側歯車の外径は、各中間軸側歯車の外径よりも大きいことを特徴とする画像形成装置。
請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置において、前記感光ドラム回転軸に取り付けてある感光ドラム側歯車の歯車側面部が感光ドラムのドラム側面部と密着するようにして固定されていること、あるいはこれら感光ドラムと感光体側歯車とが一体構造をなしていることを特徴とする画像形成装置。