JPH0863041A - 画像形成装置の回転体駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 慣性体の付加による回転駆動系の固有振動数
の移動現象によって起こる加振周波数との共振問題を、
仮に画像形成速度やその固有振動数が変化しても確実に
回避し、もって回転体の回転変動を充分に抑制すること
ができる画像形成装置の回転体駆動装置を提供する。 【構成】 回転体１の回転軸２に装着した複数の慣性体
４、５を用い、画像形成速度の変化などに関する検知手
段６からの検知情報に基づいて慣性質量調節手段７によ
り慣性体の回転軸との一体回転を可能又は不可とする切
り換え操作を行うようにした。また、回転体の回転軸に
装着した分割型慣性体を用い、画像形成速度の変化又は
駆動系の固有振動数の変化に関する検知手段からの検知
情報に基づいて慣性体径調節手段により分割型慣性体の
分割体を半径方向に適宜変位させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機、プリ
ンタ等の画像形成装置に使用される感光体ドラム等の回
転体を回転させる画像形成装置の回転体駆動装置に係
り、特に、慣性体を利用して回転体の回転変動を確実に
抑制し得る回転体駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、カラー複写機等の画像形成装置に
おいては、感光体ドラム等の回転体が回転変動を起こす
ことにより色ずれ、像歪み等の画質劣化を招くという問
題があった。そのため、かかる回転体の回転変動を抑制
すべく、例えば、感光体ドラムの回転軸に慣性体（フラ
イホイール）を一体的に回転するように設けた駆動装置
が提案されている（例えば、特開昭６３−１７７１９０
号、特開平１−５２１７０号公報）。

【０００３】この種の駆動装置は、感光体ドラムと一体
的に回転する慣性体によって、モータ等の駆動源やその
駆動源から感光体ドラムへ回転駆動力を伝えるギア、タ
イミングベルト等からなる回転伝達機構において発せら
れる高周波域の振動を低減し、もって感光体ドラムの回
転変動を抑えることができるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような慣性体を利用する駆動装置は、その慣性体の付加
により、駆動源や回転伝達機構からなる回転駆動系の固
有振動数を低周波域に移動させてしまう問題を有してい
る。この結果、その移動した回転駆動系の固有振動数
が、モータによる微振動や回転伝達機構の駆動ギア等に
よる歯どうしが圧接する振動などの周期（以下、これら
を加振周波数という）と一致あるいは近接した場合に
は、共振を起こし、これが回転変動の要因となり、ひい
ては画像形成の高画質化の妨げとなるという不具合を誘
発していた。

【０００５】そこで、上記のような問題を避けるために
は、慣性体の付加により移動する回転駆動系の固有振動
数と加振周波数とが合致又は近接しないよう慣性体の慣
性特性を最適な条件に設定する対策が考えられる。

【０００６】ところが、上記の加振周波数は、ＯＨＰ
（オーバーヘッドプロジェクター）用の画像作成モード
や解像度の設定変更モードにより画像形成速度（換言す
れば回転速度）を変化させる機能を備えた画像形成装置
の場合、かかる画像形成速度を変化させることにより変
化する性質がある。また、回転駆動系の固有振動数も、
その駆動系を構成する駆動ギア、フレーム等の構成部品
における材質、寸法等の公差をはじめ、経時変化等によ
り変化する性質がある。

【０００７】そのため、１つの慣性体でもって、これら
複数種の加振周波数や固有振動数に対応する最適な慣性
特性を設定することは、通常は不可能である。また、画
像形成速度の変化に対処するため、例えば慣性体の慣性
質量を非常に大きなものにして回転駆動系の固有振動数
を極端に低周波数域に移動させる対策も考えられるが、
この場合には装置が大型化してしまい、また、固有振動
数そのものが変化した場合には全く対処できなくなる。

【０００８】本発明は、上述したような問題点に鑑みな
されたもので、慣性体の付加による回転駆動系の固有振
動数の移動現象によって起こる加振周波数との共振問題
を、仮に画像形成速度やその固有振動数が変化しても確
実に回避し、もって回転体の回転変動を充分に抑制する
ことができる画像形成装置の回転体駆動装置を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の回転体駆動装置
は、画像形成装置に使用される回転体を回転させる回転
体駆動装置であって、回転体の回転軸に少なくとも１つ
は回転自在に装着した複数の慣性体と、少なくとも画像
形成速度の変化及び回転駆動系の固有振動数の変化のい
ずれか一方を検知する検知手段と、検知手段からの検知
信号に基づいて慣性体の回転軸との一体回転を可能又は
不可とする切り換え操作を行う慣性質量調節手段とを備
えていることを特徴とするものである。

【００１０】この技術的手段において、複数の慣性体は
すべて回転体の回転軸に回転自在に装着されてもよい
が、その一部が回転軸と一体回転可能に装着されていて
もよい。また、複数の慣性体はすべて同種のものであっ
ても或いは互いに異なるものであってよく、その種類な
どは適宜設定される。

【００１１】また、本発明の回転体駆動装置は、画像形
成装置に使用される回転体を回転させる回転体駆動装置
であって、回転体の回転軸に装着され且つその軸を中心
にして半径方向に変位可能な複数の分割体で構成された
分割型慣性体と、少なくとも画像形成速度の変化又は駆
動系の固有振動数の変化のいずれか一方を検知する検知
手段と、検知手段からの検知信号に基づいて分割型慣性
体の分割体を変位させる慣性体径調節手段とを備えてい
ることを特徴とするものである。

【００１２】この技術的手段において、分割型慣性体を
構成する分割体は、その数量などについては任意であ
り、分割型慣性体全体における半径を分割体の変位移動
により変更できるものであれば特に限定されない。

【００１３】

【作用】本発明によれば、画像形成速度の変化や回転駆
動系の固有振動数の変化があった場合、回転体と一体回
転する慣性体の種類や数量が適宜切り換えられることに
より慣性質量が調節されるか、或いは、分割型慣性体の
分割体が半径方向に適宜変位移動されることにより慣性
体の径が調整される。これにより、慣性体の慣性モーメ
ント（特性）が画像形成速度又は固有振動数の変化に応
じて適宜変更されることになるため、回転駆動系の固有
振動数を加振周波数と共振しない周波数帯域に適切に配
置させることができる。従って、慣性体を非常に大きく
する必要もなく、回転体の回転駆動の安定化が図れる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１５】図１は、本発明の一実施例（実施例１）に
係る回転体駆動装置を示すものである。図１において、
１は回転体としての感光体ドラム、２は軸受２ａなどに
回転自在に支持されている感光体ドラム１の回転軸、３
は回転軸２を介して感光体ドラム１を回転させるための
回転駆動系、４は回転軸２に一体回転するように装着さ
れている円盤状の慣性体、５は回転軸２に回転自在に装
着されている円盤状の慣性体、６は検出手段としての検
出制御部、７は慣性質量調節手段としてのアクチュエー
タ、８は画像形成速度制御部をそれぞれ示す。

【００１６】回転駆動系３は、駆動源としてのモータ９
と、このモータ９の回転駆動力を回転軸２に伝えるため
の回転伝達機構１０と、図示しない装置フレーム等とで
その主要部が構成されている。この回転伝達機構１０
は、所定のギア比で設計された複数の駆動ギア１１ａ、
１１ｂ、１１ｃを組み合せてなるものである。

【００１７】アクチュエータ７は、慣性体４の所定位置
に設置された進退動可能な連結杆７ａが、図２に示すよ
うに、連結時において検出制御部６からの制御信号によ
り慣性体５の対応位置に設けられた連結溝５ａに向けて
進出して接続するようになっている。なお、非連結時に
おいては連結杆７ａは退動して慣性体４側に収まってい
る。

【００１８】画像形成速度制御部８は、例えば、通常の
画像形成を行うための速度Ｓ₁とＯＨＰ用の速度Ｓ₂の２
種の速度モードを有しており、各速度に関する制御信号
がモータ９と検出制御部６に送られるように接続されて
いる。

【００１９】慣性体４の慣性質量Ｍは、画像形成速度が
速度Ｓ₁の時に、回転駆動系３の固有振動数がモータ９
や回転伝達機構１０の振動の周期（加振周波数）と近接
しない慣性質量Ｍ₁に予め設定されている。また、慣性
体５の慣性質量Ｍは、画像形成速度が速度Ｓ₂の時に、
慣性体４の慣性質量Ｍ₁と合計した際、回転駆動系３の
固有振動数が加振周波数と近接しない慣性質量Ｍ₂に予
め設定されている。

【００２０】このような構成からなる本実施例の駆動装
置は、次のように作動する。

【００２１】まず、画像形成速度が速度Ｓ₁の場合に
は、画像形成速度制御部８からその速度の制御信号がモ
ータ９に送られ、モータ９が回転駆動することにより、
その駆動力が回転伝達機構１０を介して回転軸２に伝え
られる結果、感光体ドラム１が回転する。この際、検出
制御部６では画像形成速度が速度Ｓ₁と検出されるた
め、アクチュエータ７は特に作動せず、その連結杆７ａ
は慣性体４側に収まっている。その結果、慣性体４のみ
が回転軸２を介して感光体ドラム１と一体回転する。従
って、この画像形成速度Ｓ₁の際には、感光体ドラム１
の回転動に対して作用する慣性モーメントは、慣性体４
の慣性質量Ｍ₁に基づくものだけである。

【００２２】そして、画像形成速度が速度Ｓ₁から速度
Ｓ₂に変更された場合には、画像形成速度制御部８から
その速度の制御信号がモータ９に送られ、前記の場合と
同様にして感光体ドラム１が回転する。また、このとき
検出制御部６においては画像形成速度が速度Ｓ₂と検出
されるため、アクチュエータ７が作動して連結杆７ａが
突出して連結溝５Ａに接続する（図２）。この結果、慣
性体４に加えて慣性体５も同時に感光体ドラム１と一体
回転する。従って、この画像形成速度Ｓ₂の際には、感
光体ドラム１の回転動に対して作用する慣性モーメント
は、慣性体４の慣性質量Ｍ₁と慣性体５の慣性質量Ｍ₂の
合計した慣性質量（Ｍ₁＋Ｍ₂）に基づくものとなる。

【００２３】上記画像形成速度が速度Ｓ₁及び速度Ｓ₂の
時における各周波数応答特性について、図３及び図４に
示す。

【００２４】画像形成速度が速度Ｓ₁の時には、図３に
示すように、固有振動数（Ｆｎ）は慣性体４がない場合
（図中２点鎖線で示す周波数応答曲線）に比べて低周波
数域に移動しているが、慣性体４の付加による速度Ｓ₁
の時の加振周波数とは一致も近接もしていない。このこ
とから、画像形成速度Ｓ₁の回転駆動においては、慣性
体４の慣性モーメントの作用により、共振がなく回転変
動も抑制されていることがわかる。

【００２５】また、画像形成速度が速度Ｓ₂の時には、
図４に示すように、固有振動数（Ｆｎ）は速度Ｓ₁の場
合（図中２点鎖線で示す周波数応答曲線）に比べてさら
に低周波数域に移動している。また、これと同時に、加
振周波数についても速度Ｓ₁の時の加振周波数に比べて
変化している。しかしながら、速度Ｓ₂の時の固有振動
数（Ｆｎ）は、慣性体４及び慣性体５の付加による速度
Ｓ₂の時の加振周波数とは一致も近接もしていない。こ
のことから、画像形成速度Ｓ₂の回転駆動においては、
慣性体４及び慣性体５の合成された慣性モーメントの作
用により、共振がなく回転変動も抑制されていることが
わかる。

【００２６】図５は、本発明の他の実施例（実施例２）
に係る回転体駆動装置を示すものである。この実施例の
駆動装置は、慣性体として回転軸２に対していずれも回
転自在に装着した円盤状の慣性体２４、２５を用い、慣
性質量調節手段として電磁クラッチ２７ａ、２７ｂを用
いた以外は前記実施例１と同様の構成からなるものであ
る。この電磁クラッチは、慣性体と回転軸との結合を行
ったり或いはその結合を解除するものである。

【００２７】すなわち、この駆動装置は、画像形成速度
が速度Ｓ₁の時には、検出制御部６から電磁クラッチ２
７ａに作動信号が送られて該クラッチが作動することに
より、慣性質量Ｍ₁からなる慣性体２４が回転軸２と結
合されて一体回転するようになっている。また、画像形
成速度が速度Ｓ₂の時には、検出制御部６から電磁クラ
ッチ２７ａ、２７ｂに作動信号がともに送られて両クラ
ッチが作動することにより、慣性体２４と慣性質量Ｍ₂
からなる慣性体２５とがともに回転軸２に結合されて同
時に一体回転するようになっている。そして、実施例１
の装置の場合と同様の原理により、各画像形成速度にお
ける固有振動数がいずれのときの加振周波数とも一致も
近接もせず、もって感光体ドラム１の回転変動の抑制が
なされる。

【００２８】図６及び図７は、本発明の他の実施例（実
施例３）に係る回転体駆動装置を示すものである。この
実施例の駆動装置は、慣性体として分割型慣性体３０を
用い、検知手段として画像形成速度の変化及び回転駆動
系の固有振動数の変化を検知する検知制御部６０を用
い、さらに慣性質量調節手段に代えて慣性体径調節手段
を用いた以外は前記実施例１と同様の構成からなるもの
である。

【００２９】上記の分割型慣性体３０は、図６及び図７
に示すように、慣性体全体としては基本的に円盤形状を
なすものであり、回転軸２に一体的に装着された小円盤
状の中央支持部３１と、この中央支持部３１を繰り抜い
たごときドーナツ盤を４等分した形状からなる４つの分
割構成体３２とを組み合せてその主要部が構成されてい
る。また、分割型慣性体３０は、４つの分割構成体３２
を変位させるための以下のごとき構成からなる慣性体径
調節手段３３を備えている。すなわち、４つの分割構成
体３２はいずれも、中央支持部３１から放射状に半径方
向に植設され且つ分割構成体内部を貫通するガイド棒３
４に対してスライド自在になっているとともに、中央支
持部３１に内設された移動用モータ３５とこのモータ３
５の駆動軸に直結され且つ分割構成体内部のギア受け孔
を挿通するウォームギア３６により上記ガイド棒３４に
そって（即ち半径方向に）変位可能になっている。

【００３０】検知制御部６０は、画像形成速度制御部８
に接続されているとともに、回転駆動系の固有振動数の
データ信号を送出する固有振動数検出処理部６１に接続
されている。その固有振動数検出処理部６１は、回転軸
２に取付けられたエンコーダ６２を備えており、さらに
画像形成速度制御部８と接続されている。

【００３１】このような構成からなる本実施例の駆動装
置は、次のように作動する。

【００３２】まず、画像形成速度が例えば実施例１のよ
うに速度Ｓ₁と速度Ｓ₂のいずれかに変化する場合は、そ
の速度に関する制御信号が画像形成速度制御部８から実
施例１と同様にモータ９に送られ、また検知制御部６０
にも送られる。検知制御部６０では、画像形成速度が速
度Ｓ₁又は速度Ｓ₂のいずれかが検出され、その各速度に
対応した分割慣性体３０の分割体３２の移動距離が算出
される。即ち、分割慣性体３０の慣性特性は、分割体３
２の位置（即ち分割慣性体の半径）により決定するた
め、回転駆動系の固有振動数が分割慣性体３０を付加し
た時の加振周波数と一致も近接もしないような移動距離
が設定される。

【００３３】例えば、その移動距離が速度Ｓ₁の場合に
はゼロ設定であるとすると、その制御信号が検知制御部
６０から移動用モータ３５に送られ、移動用モータ３５
は作動しないため分割体３２も変位せず、その結果、分
割慣性体３０は図７ａに示すような円盤形状の状態にあ
る。このときの分割慣性体３０の半径ｒは、回転軸２中
心から分割体３２の外縁までの距離ｒ₁となる。従っ
て、画像形成速度Ｓ₁の際には、感光体ドラム１の回転
動に対して作用する慣性モーメントは、半径ｒ₁の分割
慣性体３０の慣性特性に基づくものとなる。

【００３４】また、その移動距離が速度Ｓ₂の場合には
距離ｄの設定であるとすると、その制御信号が検知制御
部６０から移動用モータ３５に送られ、移動用モータ３
５が所定時間作動してウォームギア３６が回転すること
により分割体３２がガイド棒３４にそって距離ｄ分だけ
変位し、その結果、分割慣性体３０は図７ｂに示すよう
な形態となる。このときの分割慣性体３０の半径ｒは、
上記円盤形状の状態にある分割慣性体３０の半径ｒ₁に
移動距離ｄを加えた距離ｒ₂となる。従って、画像形成
速度Ｓ₂の際には、感光体ドラム１の回転動に対して作
用する慣性モーメントは、上記のように調節された半径
ｒ₂の分割慣性体３０の慣性特性に基づくものとなる。

【００３５】このように画像形成速度の変化に応じて分
割慣性体３０の半径が適宜調整されることにより、各速
度時の回転駆動系の固有振動数は、各半径からなる分割
慣性体を付加したときにおける加振周波数と一致も近接
もしないように配置されることになる。

【００３６】一方、回転駆動系の固有振動数が変化する
場合は、固有振動数検出処理部６１に画像形成速度制御
部８からの速度制御信号とエンコーダ６２からの出力信
号とが入力され、その検出処理部６１において感光体ド
ラムの角速度について高速フーリエ変換（ＦＦＴ）演算
がなされることにより固有振動数が求められる。次い
で、その検出された固有振動数のデータが検知制御部６
０に送られると、検知制御部６０ではその検出固有振動
数と予めメモリ内のテーブルに記憶されている基準の固
有振動数とを比較し、その差分が所定の閾値を越えてい
るか否かを判別する。このとき、その固有振動数の差分
が閾値を越えている場合には、検知制御部６０において
差分をうち消すように、その差分に対応した分割体３２
の移動距離が算出される。

【００３７】そして、その算出した移動距離に基づく制
御信号が検知制御部６０から移動用モータ３５に送ら
れ、移動用モータ３５が各移動距離に対応して所定時間
作動することにより前記のごとく分割体３２が所定の距
離だけ変位する。従って、回転駆動系の固有振動数が基
準固有振動数に比べて所定量以上変化した際には、感光
体ドラム１の回転動に対して作用する慣性モーメント
は、上記のように調節された半径からなる分割慣性体３
０の慣性特性に基づくものとなる。

【００３８】従って、このように回転駆動系の固有振動
数の変化に応じて分割慣性体３０の半径が適宜調整され
ることにより、回転駆動系の固有振動数は常に一定とな
るように補正され、しかも、その固有振動数は各半径か
らなる分割慣性体を付加したときにおける加振周波数と
一致も近接もしないように配置されることになる。

【００３９】なお、前記実施例１〜３では回転体として
感光体ドラムを例示して説明したが、本発明においては
これに限定されるものではなく、回転変動の抑制が必要
な回転体であれば他の回転体であっても同様に適用する
ことができる。従って、本発明における回転体として
は、例えば、転写ドラムや、ベルト状の感光体又は転写
体等であってもよい。

【００４０】また、前記実施例１、２では、画像形成速
度の変化に応じて複数の慣性体を適宜切り換える場合に
ついて説明したが、例えば、実施例３のように回転駆動
系の固有振動数の変化に応じて複数の慣性体を適宜切り
換えるように構成することも可能である。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の回転駆動
装置は、画像形成速度の変化や回転駆動系の固有振動数
の変化に応じて、慣性質量を調節するか或いは慣性体の
径を調整することにより慣性体の慣性モーメント（特
性）を適宜変更し、回転駆動系の固有振動数を加振周波
数と共振しない周波数帯域に的確に配置させることがで
きる。従って、たとえ画像形成速度や上記固有振動数が
変化しても、慣性体を非常に大きくする必要もなく、慣
性体の付加による回転駆動系の固有振動数の移動現象に
よって起こる加振周波数との共振問題を確実に回避する
ことができるため、回転体の回転変動を充分に且つ確実
に抑制することができる。そして、本駆動装置を適用す
る画像形成装置によれば、回転変動に起因する色ずれ等
の問題がない高画質の画像形成が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１に係る回転体駆動装置を示
す概念図である。

【図２】 図１の慣性体どうしが結合した状態を示す要
部説明図である。

【図３】 実施例１における画像形成速度Ｓ₁時の周波
数応答特性を示す特性図である。

【図４】 実施例１における画像形成速度Ｓ₂時の周波
数応答特性を示す特性図である。

【図５】 本発明の実施例２に係る回転体駆動装置を示
す概念図である。

【図６】 本発明の実施例３に係る回転体駆動装置を示
す概念図である。

【図７】 図６の分割型慣性体を示す説明図である。

【符号の説明】

１…回転体（感光体ドラム）、２…回転軸、３…回転駆
動体、４、５…複数の慣性体、６、６０…検出手段、
７、２７…慣性質量調節手段、３０…分割型慣性体、３
２…分割体、３３…慣性体径調節手段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像形成装置に使用される回転体を回転
   させる回転体駆動装置であって、回転体の回転軸に少な
   くとも１つは回転自在に装着した複数の慣性体と、少な
   くとも画像形成速度の変化又は回転駆動系の固有振動数
   の変化のいずれか一方を検知する検知手段と、検知手段
   からの検知信号に基づいて慣性体の回転軸との一体回転
   を可能又は不可とする切り換え操作を行う慣性質量調節
   手段とを備えていることを特徴とする画像形成装置の回
   転体駆動装置。
2. 【請求項２】 画像形成装置に使用される回転体を回転
   させる回転体駆動装置であって、回転体の回転軸に装着
   され且つその軸を中心にして半径方向に変位可能な複数
   の分割体で構成された分割型慣性体と、少なくとも画像
   形成速度の変化又は駆動系の固有振動数の変化のいずれ
   か一方を検知する検知手段と、検知手段からの検知信号
   に基づいて分割型慣性体の分割体を変位させる慣性体径
   調節手段とを備えていることを特徴とする画像形成装置
   の回転体駆動装置。