(57)【要約】      （修正有）【課題】ギアの偏心や形状の振れに起因する、被駆動体の回転速度制御の精度の低下を抑制することができる駆動装置を提供する。【解決手段】被駆動体に駆動力を付与するモータ２１と、第１ギア２２を介して伝達される第２ギア２３と、前記第２ギア又は前記第２ギアと連動する第３ギア２５と噛合する第４ギア２６と、前記第４ギアと噛合する同形状の第５ギア２４の回転速度を検出する速度検出手段２７を備え、前記第４ギアにおける、前記第２ギア又は前記第３ギアに対する噛み合い位置から、前記第５ギアに対する噛み合い位置までの回転角度をαとし、前記第４ギアの前記第３ギアに対する噛み合い位置の位相と、前記第５ギアの前記第４ギアに対する噛み合い位置の位相との位相差をβとし、前記第４ギアの角速度をω、時間をｔとしたとき、ｓｉｎ（ωｔ−α）−ｓｉｎ（ωｔ）−ｓｉｎ（ωｔ+β）＝０を満たすように、前記第４ギアと前記第５ギアを配置する。【選択図】図２
2020112704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に第１ギアが取り付けられ、被駆動体に回転駆動力を付与するモータと、
被駆動体の回転軸に取り付けられ、前記モータの回転駆動力が前記第１ギアを介して伝達されることにより回転する第２ギアと、
前記第２ギア又は前記第２ギアと連動して回転する第３ギアと噛合する第４ギアと、
前記第４ギアと噛合する第５ギアであって、前記第４ギアと同形状の第５ギアと、
前記第５ギアの回転速度を検出する速度検出手段と、
前記速度検出手段の検出結果に基づいて前記モータを制御し、前記被駆動体の回転速度を制御する制御部と、
を備え、
前記第４ギアにおける、前記第２ギア又は前記第３ギアに対する噛み合い位置から、前記第５ギアに対する噛み合い位置までの回転角度をαとし、
前記第４ギアの前記第３ギアに対する噛み合い位置の位相と、前記第５ギアの前記第４ギアに対する噛み合い位置の位相との位相差をβとし、
前記第４ギアの角速度をω、時間をｔとしたとき、
ｓｉｎ（ωｔ−α）−ｓｉｎ（ωｔ）−ｓｉｎ（ωｔ+β）＝０
を満たすように、前記第４ギアと前記第５ギアを配置することを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
回転軸に第１ギアが取り付けられ、被駆動体に回転駆動力を付与するモータと、
被駆動体の回転軸に取り付けられ、前記モータの回転駆動力が前記第１ギアを介して伝達されることにより回転する第２ギアと、
前記第２ギア又は前記第２ギアと連動して回転する第３ギアと噛合する第４ギアと、
前記第４ギアと噛合する第５ギアであって、前記第４ギアと同形状の第５ギアと、
前記第５ギアの回転速度を検出する速度検出手段と、
前記速度検出手段の検出結果に基づいて前記モータを制御し、前記被駆動体の回転速度を制御する制御部と、
を備え、
前記第４ギアにおける、前記第２ギア又は前記第３ギアに対する噛み合い位置から、前記第５ギアに対する噛み合い位置までの回転角度をαとし、
前記第４ギアの前記第３ギアに対する噛み合い位置の位相と、前記第５ギアの前記第４ギアに対する噛み合い位置の位相との位相差をβとしたとき、
ｃｏｓ（α＋β）＋ｃｏｓ（α）−ｃｏｓ（β）＞１
を満たすように、前記第４ギアと前記第５ギアを配置することを特徴とする駆動装置。
【請求項３】
回転軸に第１ギアが取り付けられ、被駆動体に回転駆動力を付与するモータと、
被駆動体の回転軸に取り付けられ、前記モータの回転駆動力が前記第１ギアを介して伝達されることにより回転する第２ギアと、
前記第２ギア又は前記第２ギアと連動して回転する第３ギアと噛合する第４ギアと、
前記第４ギアと噛合する第５ギアであって、前記第４ギアと同形状の第５ギアと、
前記第５ギアの位相を検出する位相検出手段と、
前記第５ギアの位相と、前記モータを駆動させる電流の値と、を関連付けた情報が記憶された記憶部と、
前記位相検出手段により検出された位相と、前記記憶部に記憶された前記情報に基づいて、前記モータを制御し、前記被駆動体の回転速度を制御する制御部と、
を備え、
前記第４ギアにおける、前記第２ギア又は前記第３ギアに対する噛み合い位置から、前記第５ギアに対する噛み合い位置までの回転角度をαとし、
前記第４ギアの前記第３ギアに対する噛み合い位置の位相と、前記第５ギアの前記第４ギアに対する噛み合い位置の位相との位相差をβとし、
前記第４ギアの角速度をω、時間をｔとしたとき、
ｓｉｎ（ωｔ−α）−ｓｉｎ（ωｔ）−ｓｉｎ（ωｔ+β）＝０
を満たすように、前記第４ギアと前記第５ギアを配置することを特徴とする駆動装置。
【請求項４】
回転軸に第１ギアが取り付けられ、被駆動体に回転駆動力を付与するモータと、
被駆動体の回転軸に取り付けられ、前記モータの回転駆動力が前記第１ギアを介して伝達されることにより回転する第２ギアと、
前記第２ギア又は前記第２ギアと連動して回転する第３ギアと噛合する第４ギアと、
前記第４ギアと噛合する第５ギアであって、前記第４ギアと同形状の第５ギアと、
前記第５ギアの位相を検出する位相検出手段と、
前記第５ギアの位相と、前記モータを駆動させる電流の値と、を関連付けた情報が記憶された記憶部と、
前記位相検出手段により検出された位相と、前記記憶部に記憶された前記情報に基づいて、前記モータを制御し、前記被駆動体の回転速度を制御する制御部と、
を備え、
前記第４ギアにおける、前記第２ギア又は前記第３ギアに対する噛み合い位置から、前記第５ギアに対する噛み合い位置までの回転角度をαとし、
前記第４ギアの前記第３ギアに対する噛み合い位置の位相と、前記第５ギアの前記第４ギアに対する噛み合い位置の位相との位相差をβとしたとき、
ｃｏｓ（α＋β）＋ｃｏｓ（α）−ｃｏｓ（β）＞１
を満たすように、前記第４ギアと前記第５ギアを配置することを特徴とする駆動装置。
【請求項５】
回転軸に第１ギアが取り付けられ、被駆動体に回転駆動力を付与するモータと、
被駆動体の回転軸に取り付けられ、前記モータの回転駆動力が前記第１ギアを介して伝達されることにより回転する第２ギアと、
前記第１ギアよりも下流側に設けられ、前記モータの回転駆動力が前記第１ギアを介して伝達されることにより回転する、前記第２ギアと異なる第３ギアと、
前記第３ギアの回転速度を検出する速度検出手段と、
前記第３ギアの位相を検出する位相検出手段と、
前記第３ギアの位相と、前記速度検出手段により検出された前記第３ギアの回転速度を補正するための補正値と、を関連付けた情報が記憶された記憶部と、
前記位相検出手段により検出された位相と、前記記憶部に記憶された前記情報に基づいて、前記速度検出手段により検出された前記第３ギアの回転速度を補正し、補正された回転速度に応じて前記モータを制御し、前記被駆動体の回転速度を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項６】
トナー像を担持する感光体と、
前記感光体を回転駆動させる、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の駆動装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタなどの画像形成装置に好適な駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、レーザ光を用いて感光体である感光ドラムに静電潜像を形成し、この静電潜像をトナー像として現像し、トナー像をシートに転写して画像を形成する。このような画像形成装置では、感光ドラムの回転速度ムラが画質不良を生じさせるため、画質を向上させるために感光ドラムの回転速度ムラを極力抑える必要がある。
【０００３】
これに対して特許文献１では、感光ドラムの駆動源であるモータに取り付けられたピニオンギアの下流側のギアの回転速度を検出し、この検出結果に基づいて感光ドラムの回転速度をフィードバック制御する構成が記載されている。このような構成により、感光ドラムの回転速度制御において、モータの軸振れやピニオンギアの偏心の影響を受けないため、感光ドラムの回転速度制御の精度が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２７９３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし特許文献１に記載の構成では、回転速度の検出対象のギアの偏心や形状の振れが、感光ドラムの回転速度制御に影響してしまう。従って、被駆動体である感光ドラムの回転速度制御が悪化し、画像不良を生じさせるおそれがある。
【０００６】
そこで本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、回転速度の検出対象のギアの偏心や形状の振れに起因する、被駆動体の回転速度制御の精度の低下を抑制することができる駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る駆動装置の代表的な構成は、回転軸に第１ギアが取り付けられ、被駆動体に回転駆動力を付与するモータと、被駆動体の回転軸に取り付けられ、前記モータの回転駆動力が前記第１ギアを介して伝達されることにより回転する第２ギアと、前記第２ギア又は前記第２ギアと連動して回転する第３ギアと噛合する第４ギアと、前記第４ギアと噛合する第５ギアであって、前記第４ギアと同形状の第５ギアと、前記第５ギアの回転速度を検出する速度検出手段と、前記速度検出手段の検出結果に基づいて前記モータを制御し、前記被駆動体の回転速度を制御する制御部と、を備え、前記第４ギアにおける、前記第２ギア又は前記第３ギアに対する噛み合い位置から、前記第５ギアに対する噛み合い位置までの回転角度をαとし、前記第４ギアの前記第３ギアに対する噛み合い位置の位相と、前記第５ギアの前記第４ギアに対する噛み合い位置の位相との位相差をβとし、前記第４ギアの角速度をω、時間をｔとしたとき、ｓｉｎ（ωｔ−α）−ｓｉｎ（ωｔ）−ｓｉｎ（ωｔ+β）＝０を満たすように、前記第４ギアと前記第５ギアを配置することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、駆動装置において、回転速度の検出対象のギアの偏心や形状の振れに起因する、被駆動体の回転速度制御の精度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】画像形成装置の断面概略図である。
【図２】駆動装置の概略図である。
【図３】他の構成の駆動装置の概略図である。
【図４】比較試験の結果を示すグラフである。
【図５】変形例に係る駆動装置の概略図である。
【図６】駆動装置の概略図である。
【図７】回転検出用ギアとピニオンギアの回転速度の変動を示すグラフである。
【図８】駆動装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
＜画像形成装置＞
以下、本発明の第１実施形態に係る駆動装置を備える画像形成装置の全体構成を画像形成時の動作とともに図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は、画像形成装置Ａの断面概略図である。図１に示す様に、画像形成装置Ａはシートにトナー像を転写する画像形成部と、画像形成部に向けてシートを供給するシート給送部と、シートにトナー像を定着させる定着部を備える。
【００１２】
画像形成部は、画像形成装置Ａの装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジ６０、光走査装置７０、転写ローラ３１などを備える。またプロセスカートリッジ６０は、感光体としての感光ドラム６１、帯電ローラ６２、現像装置６３などを備える。
【００１３】
次に、画像形成動作について説明する。画像形成に際しては、まず図２に示す制御部２８が画像形成ジョブ信号を受信すると、給送ローラ１１、搬送ローラ２０によってシート積載部１０に積載収納されたシートＳが画像形成部に送り込まれる。
【００１４】
画像形成部においては、帯電ローラ６２にバイアスが印加されることで、帯電ローラ６２と接触する感光ドラム６１の表面が帯電させられる。その後、光走査装置７０からレーザ光を出射し、画像情報に応じてレーザ光を感光体であり被駆動体でもある感光ドラム６１に照射する。これにより感光体であり被駆動体でもある感光ドラム６１の電位が部分的に低下して画像情報に応じた静電潜像が感光ドラム６１の表面に形成される。
【００１５】
次に、現像装置６３が備える現像スリーブ６４にバイアスが印加されることで現像スリーブ６４から感光ドラム６１の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させる。これにより感光体であり被駆動体でもある感光ドラム６１の表面に画像情報に応じたトナー像が形成され、感光ドラム６１の表面にトナー像が担持される。
【００１６】
次に、感光ドラム６１に担持されたトナー像は、感光ドラム６１と転写ローラ３１から形成される転写ニップ部に送り込まれる。トナー像が転写ニップ部に到着すると、転写ローラ３１にトナーの帯電極性と逆極性のバイアスが印加されてトナー像がシートＳに転写される。
【００１７】
その後、トナー像が転写されたシートＳは定着装置４０に送られ、定着装置４０の定着ニップ部を通過する過程において加熱・加圧されてトナー像が熱溶融し、シートＳに熱定着される。その後、シートＳは排出ローラ５０によって排出部５１に排出される。
【００１８】
＜駆動装置＞
次に、感光体であり被駆動体でもある感光ドラム６１を回転駆動させる駆動装置４について説明する。
【００１９】
図２は、駆動装置４の概略図である。図２に示す様に、駆動装置４は、駆動源としてのモータ２１と、モータ２１の回転軸２１ａに取り付けられた第１ギアとしてのピニオンギア２２を備える。また、感光ドラム６１の回転軸６１ａに取り付けられた第２ギアとしての感光体ギア２３と、第１ギアとしてのピニオンギア２２及び第２ギアとしての感光体ギア２３と噛合する第３ギアとしての第一アイドラギア２５を備える。第３ギアとしての第一アイドラギア２５は、二段ギアであり、モータ２１の回転駆動力によってピニオンギア２２と連動して回転するギアである。
【００２０】
また駆動装置４は、第一アイドラギア２５と噛合する第４ギアとしての第二アイドラギア２６と、第二アイドラギア２６と噛合する第５ギアとしての回転検出用ギア２４と、回転検出用ギア２４の回転速度を検出する速度検出手段としての回転検出センサ２７を有する。第４ギアとしての第二アイドラギア２６と第５ギアとしての回転検出用ギア２４は、同一の金型で形成された同形状の部材であるため、回転時の両者の振幅、周期は同じである。なお、図２に示すＣ４は、回転検出用ギア２４の回転中心である。また第一アイドラギア２５と回転検出用ギア２４は噛み合っていない。
【００２１】
また第４ギアとしての第二アイドラギア２６と第５ギアとしての回転検出用ギア２４は、組み立て時において位相を視認するために、リブ２４ａ、２６ａを備えている。また回転検出用ギア２４は、回転速度を安定させるために、不図示のばねの摩擦力や不図示のトルクリミッタにより負荷が付与されている。なお、位相を視認するための構成は、リブ２４ａ、２６ａに限られず、例えば刻印や穴などでもよい。
【００２２】
速度検出手段としての回転検出センサ２７は、回転検出用ギア２４の回転速度を不図示のフラグを介して検出する。本実施形態では、不図示のフラグは、回転検出用ギア２４と共に回転するコードホイールである。また速度検出手段としての回転検出センサ２７は、不図示のフレームに固定され、発光素子と受光素子を有するフォトインタラプタであり、両素子間を不図示のフラグが通過した際の光の遮断を検出する。なお、回転検出用ギア２４とフラグは一体的に形成してもよい。
【００２３】
また駆動装置４は、ＣＰＵやメモリを有する制御部２８と、制御部２８の制御に応じてモータ２１に駆動電流を供給するモータドライバ２９を備える。制御部２８には、検出手段としての回転検出センサ２７による回転検出用ギア２４の回転速度の検出結果が入力される。制御部２８は、この検出結果と目標の回転速度とを比較して、モータドライバ２９に加速信号、減速信号を伝送する。
【００２４】
モータドライバ２９は、伝送された信号に応じて駆動電流をモータ２１に供給する。モータ２１に駆動電流が供給されると、モータ２１の回転軸２１ａが回転し、これに伴って第１ギアとしてのピニオンギア２２が回転する。このモータ２１の回転駆動力は、第１ギアとしてのピニオンギア２２、第３ギアとしての第一アイドラギア２５を介して第２ギアとしての感光体ギア２３に伝達され、これにより感光ドラム６１の回転軸６１ａが回転する。この感光ドラム６１の回転軸６１ａの回転に伴い、感光ドラム６１が回転する。制御部２８は、このようにして感光ドラム６１の回転速度が目標の回転速度となるようにフィードバック制御する。
【００２５】
＜ギアの配置＞
次に、第二アイドラギア２６と回転検出用ギア２４の配置について説明する。
【００２６】
感光ドラム６１の回転速度制御において、速度検出対象のギアである回転検出用ギア２４の偏芯や形状に振れがある場合、回転検出用ギア２４の回転速度にムラが生じ、これに起因して感光ドラム６１に回転速度制御の精度が低下してしまう。そこで第４ギアとしての第二アイドラギア２６と第５ギアとしての回転検出用ギア２４を以下に説明するように配置することで、回転検出用ギア２４の偏芯や形状の振れに起因する感光ドラム６１の回転速度制御の精度の低下を抑制する。
【００２７】
まずは第一アイドラギア２５と第二アイドラギア２６との噛合位置における第二アイドラギア２６の角速度について考える。第一アイドラギア２５の周速度をＶ２５［ｍｍ／ｓ］、第二アイドラギア２６の半径をｒ２６［ｍｍ］、角速度をω２６［ｒａｄ／ｓ］、時間をｔ［ｓ］と置く。
【００２８】
ここで第二アイドラギア２６の半径は、偏芯や形状の振れ成分を含むため、偏芯や形状の振れのない理想の半径ｒ１［ｍｍ］に、振れ成分Ａｓｉｎ（ωｔ）［ｍｍ］を加えたものと考えることができる。つまりｒ２６＝ｒ１＋Ａｓｉｎ（ωｔ）である。また第一アイドラギア２５と第二アイドラギア２６は噛合しているため、両者の噛合位置における両者の周速度は同じである。従って、第二アイドラギア２６の角速度ω２６は、次の式１より求めることができる。
【００２９】
（式１）
2020112704.tif 000003
【００３０】
次に、第二アイドラギア２６と回転検出用ギア２４との噛合位置における第二アイドラギア２６の周速度について考える。当該噛合位置の第二アイドラギア２６の周速度をＶ２６［ｍｍ／ｓ］とし、第二アイドラギア２６における第一アイドラギア２５に対する噛み合い位置から回転検出用ギア２４に対する噛み合い位置までの回転角度をαとする。このとき、Ｖ２６は次の式２より求めることができる。
【００３１】
（式２）
2020112704.tif 000004
【００３２】
次に、第二アイドラギア２６と回転検出用ギア２４の噛合位置における回転検出用ギア２４の角速度について考える。回転検出用ギア２４の半径をｒ２４［ｍｍ］、角速度をω２４［ｒａｄ／ｓ］とする。上述した通り、回転検出用ギア２４は、第二アイドラギア２６と同形状であるため、半径は同一と考えることができる。つまり第二アイドラギア２６の第一アイドラギア２５に対する噛み合い位置の位相と、回転検出用ギア２４の第二アイドラギア２６に対する噛み合い位置の位相との位相差をβとすると、ｒ２４＝ｒ１＋Ａｓｉｎ（ω２６ｔ＋β）である。また第一アイドラギア２５と第二アイドラギア２６は噛合しているため、両者の噛合位置での両者の周速度は同じである。従って、回転検出用ギア２４の角速度ω２４は、次の式３より求めることができる。
【００３３】
（式３）
2020112704.tif 000005
【００３４】
次に、回転検出用ギア２４に偏芯や形状の振れがなく、回転検出用ギア２４の角速度が一定である場合を考える。このときの回転検出用ギア２４の角速度はＶ２５/ｒ１で表すことができる。ここで回転検出用ギア２４に偏芯や形状の振れがある場合と無い場合との角速度の差分値は、以下の式４から求めることができる。
【００３５】
なお、以下の式４における分母の｛（ｒ１＋Ａｓｉｎ（ω２６ｔ）｝｛ｒ１＋Ａｓｉｎ（ω２６ｔ＋β）において、Ａ２はｒ１２、ｒ１Ａに対して微小であるため、ｒ１（ｒ１+Ａｓｉｎ（ω２６ｔ）+Ａｓｉｎ（ω２６ｔ−β）となるように近似している。つまりＡは誤差成分であり、ｒ１に対して微小であるため、上述したように近似している。
【００３６】
（式４）
2020112704.tif 000006
【００３７】
ここで式４におけるｓｉｎ（ω２６ｔ−α）−ｓｉｎ（ω２６ｔ）−ｓｉｎ（ω２６ｔ＋β）＝０となるように角度α、βを定めて、第二アイドラギア２６と回転検出用ギア２４を配置する。これにより回転検出用ギア２４の偏芯や形状の振れの成分をほぼキャンセルすることができる。つまり回転検出用ギア２４の偏芯や形状の振れの成分は、正弦波だとは限らないため、完全なキャンセルはできないものの、回転検出用ギア２４と第二アイドラギア２６は、同一周期、且つ、同一振幅の変動をしているため、概ねキャンセルすることができる。
【００３８】
本実施形態ではα＝６０°、β＝２４０°の場合、又はα＝３００°、β＝１２０°の場合に、ｓｉｎ（ω２６ｔ−α）−ｓｉｎ（ω２６ｔ）−ｓｉｎ（ω２６ｔ＋β）＝０が満たされる。そこで角度α、βを、α＝６０°、β＝２４０°に定めて第二アイドラギア２６と回転検出用ギア２４を配置している。なお、角度α、βの調整は、リブ２４ａ、２６ａを視認しながら行う。
【００３９】
このように角度α、βを定めて第二アイドラギア２６と回転検出用ギア２４を配置することで、回転速度の検出対象のギアである回転検出用ギア２４の偏芯や形状の振れの成分をほぼキャンセルすることができる。従って、駆動装置４において、回転速度の検出対象のギアである回転検出用ギア２４の偏心や形状の振れに起因する、感光ドラム６１の回転速度制御の精度の低下を抑制することができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、回転検出用ギア２４の第二アイドラギア２６に対する噛み合い位置の位相を、第二アイドラギア２６の第一アイドラギア２５に対する噛み合い位置の位相から時計方向に２４０度ずらして配置している。しかしながら、図３に示す様に、反時計方向に２４０度ずらして配置する構成としてもよい。
【００４１】
また角度α、βは、上述した角度に設定することが望ましいものの、以下の式５を満たすようにα、βを定めれば、回転検出用ギア２４の偏心や形状の振れに起因する、感光ドラム６１の回転速度制御の精度の低下を抑制することができる。
【００４２】
（式５）
ｃｏｓ（α＋β）＋ｃｏｓ（α）−ｃｏｓ（β）＞１
【００４３】
この式５は、本実施形態の構成と、次の構成を比較した式である。即ち本実施形態の構成と第二アイドラギア２６を設けず、回転検出用ギア２４を第二アイドラギア２６の位置に配置し、回転検出センサ２７により検出された回転検出用ギア２４の回転速度に基づいて制御部２８がモータ２１の制御を行う構成を比較した式である。この式５は、式１に対して式４が小さいという条件から導かれる。つまり次の式６を解いたものである。
【００４４】
（式６）
2020112704.tif 000007
【００４５】
また、この式５の値が大きいほど、感光ドラム６１の回転速度制御の精度の低下を抑制する効果は大きくなり、α＝６０°（又は３００°）、β＝２４０°（又は１２０°）のときに最大値１．５をとる。従って、ギアの配置の制約上、α＝６０°（又は３００°）、β＝２４０°（又は１２０°）とすることができない場合、式５を満たすように角度α、βを定めることで、感光ドラム６１の回転速度制御の精度の低下を抑制することができる。
【００４６】
また第二アイドラギア２６は、ピニオンギア２２から減速していないギアと噛合する構成が好ましい。さらに第二アイドラギア２６と回転検出用ギア２４の歯数はできるだけ小さい方が好ましい。これは、回転検出用ギア２４の回転速度が低い場合に、回転検出用ギア２４の回転検出の精度が低下するためである。
【００４７】
また、ピニオンギア２２の回転中心Ｃ１と第一アイドラギア２５の回転中心Ｃ２とを結ぶ直線と、第二アイドラギア２６の回転中心Ｃ３と第一アイドラギア２５の回転中心Ｃ２とを結ぶ直線とのなす角θをなるべく小さくする構成が好ましい。これは第一アイドラギア２５において、ピニオンギア２２から駆動力が伝達される時の位相と第二アイドラギア２６に駆動力を伝達する時の位相との位相差を小さくするためである。これにより第３ギアとしての第一アイドラギア２５の一回転中の偏心成分を感光ドラム６１の回転速度制御において低減することができる。また第３ギアとしての第一アイドラギア２５の歯幅を広くするなどの方法によりθをほぼ０°とすることも可能である。
【００４８】
＜比較実験＞
次に、比較例の構成と、本実施形態の構成において、回転検出用ギア２４の角速度の変化を比較した比較実験の結果について説明する。ここで比較例の構成は、第二アイドラギア２６を設けず、回転検出用ギア２４を第二アイドラギア２６の位置に配置し、回転検出センサ２７により検出された回転検出用ギア２４の回転速度に基づいて制御部２８がモータ２１の制御を行う構成である。
【００４９】
図４（ａ）は、比較試験の結果を示すグラフである。図４（ｂ）は、本実施形態に係る回転検出用ギア２４と第二アイドラギア２６の一回転中の回転速度の変動を示すグラフである。ここで図４（ｂ）に示すグラフにおいて、第二アイドラギア２６の回転速度は、第二アイドラギア２６における回転検出用ギア２４との噛合位置の回転速度を示す。また回転検出用ギア２４の回転速度は、回転検出用ギア２４における回転検出センサ２７の検出位置の回転速度を示す。
【００５０】
図４（ａ）に示す様に、本実施形態に係る回転検出用ギア２４の角速度の変動は、比較例に係る回転検出用ギア２４の角速度の変動と比較して、大きく低減している。具体的には、振幅が約半分に低減している。これは本実施形態の構成では、第二アイドラギア２６を設け、上述したように角度α、βを設定することで、第二アイドラギア２６と回転検出用ギア２４との間で、偏芯や形状の振れの成分がキャンセルされたためである。つまり図４（ｂ）に示す様に、第二アイドラギア２６と回転検出用ギア２４の両者の振幅が等しく、位相が１８０°ずれているため、回転検出用ギア２４の偏芯や形状の振れの成分がキャンセルされたためである。このような実験からも、回転検出用ギア２４の角速度の変動が抑制されるため、本実施形態の構成により、感光ドラム６１の回転速度制御の精度の低下を抑制できることが確認された。
【００５１】
なお、第二アイドラギア２６の周速の変動は一回転周期の偏心に起因し、角速度の変動はギア精度に起因する。また第二アイドラギア２６の周速度の変動は、角速度の変動と角速度が一定と仮定したときの周速の変動を足し合わせたものである。また回転検出用ギア２４の角速度は、回転検出用ギア２４の周速を一定と仮定した際の角速度と第二アイドラギア２６の周速の変動を足し合わせたものである。
【００５２】
＜変形例＞
次に、第１実施形態の変形例として、第一アイドラギア２５を用いない駆動装置４の構成について説明する。
【００５３】
図５は、変形例に係る駆動装置４の概略図である。図５に示す様に、変形例に係る駆動装置４は、ピニオンギア２２と第２ギアとしての感光体ギア２３を噛合させるとともに、感光体ギア２３の下流側において第二アイドラギア２６と感光体ギア２３とを噛合させる。
【００５４】
ここで第二アイドラギア２６における感光体ギア２３に対する噛み合い位置から回転検出用ギア２４に対する噛み合い位置までの回転角度をα′とする。また第二アイドラギア２６の感光体ギア２３に対する噛み合い位置の位相と、回転検出用ギア２４の第二アイドラギア２６に対する噛み合い位置の位相との位相差をβ′とする。また時間をｔとし、回転検出用ギア２４をωとする。
【００５５】
このとき、ｓｉｎ（ω２６ｔ−α′）−ｓｉｎ（ω２６ｔ）−ｓｉｎ（ω２６ｔ＋β′）＝０が満たされるように、回転検出用ギア２４と第二アイドラギア２６を配置する。これにより回転検出用ギア２４の偏芯や形状の振れの成分をほぼキャンセルすることができる。これは第１実施形態の式１〜式４において、αをα′、βをβ′、第一アイドラギア２５の周速度であるＶ２５を感光体ギア２３の周速度であるＶ２３に置き換えた式から導かれる。従って、第１実施形態と同様に、駆動装置４において、回転速度の検出対象のギアである回転検出用ギア２４の偏心や形状の振れに起因する、感光ドラム６１の回転速度制御の精度の低下を抑制することができる。
【００５６】
また角度α′、β′は、上述した角度に設定することが望ましいものの、以下の式７を満たすようにα′、β′を定めれば、回転検出用ギア２４の偏心や形状の振れに起因する、感光ドラム６１の回転速度制御の精度の低下を抑制することができる。この式７は、第１実施形態の式５においてαをα′、βをβ′に置き換えた式である。
【００５７】
（式７）
ｃｏｓ（α′＋β′）＋ｃｏｓ（α′）−ｃｏｓ（β′）＞１
【００５８】
また、ピニオンギア２２の回転中心Ｃ１と感光体ギア２３の回転中心Ｃ５とを結ぶ直線と、第二アイドラギア２６の回転中心Ｃ３と感光体ギア２３の回転中心Ｃ５とを結ぶ直線とのなす角θ′をなるべく小さくする構成が好ましい。これは感光体ギア２３において、ピニオンギア２２から駆動力が伝達される時の位相と第二アイドラギア２６に駆動力を伝達する時の位相との位相差を小さくするためである。これにより感光体ギア２３の一回転中の偏心成分を感光ドラム６１の回転速度制御において低減することができる。なお、感光体ギア２３の歯幅を広くするなどの方法によりθ′をほぼ０°とすることも可能である。
【００５９】
なお、上記第１実施形態及び変形例では、感光ドラム６１の回転速度の制御として、フィードバック制御を行っているものの、フィードバック制御では信号の応答時間にロスが生じてしまう。また上述したように、回転検出用ギア２４の偏心や形状の振れに基づく回転速度の変動を完全にキャンセルすることはできない。そこで応答時間のロスを少なくするために、モータ２１をフィードフォワード制御する構成としてもよい。
【００６０】
具体的には、回転検出用ギア２４の位相と、モータ２１を駆動させるための電流の値とを関連付けた情報を制御部２８の記憶部としてのメモリ（不図示）に予め記憶させておく。このモータ２１を駆動させるための電流の値は、回転検出センサ２７が検出する回転検出用ギア２４の角速度の目標速度からのずれ量を低減可能な電流の値である。なお、この電流の値は、回転検出用ギア２４よりもギア列の上流側に配置されたピニオンギア２２や第一アイドラギア２５の偏心や形状の振れ成分を是正するためにモータ２１に流す電流の値でもある。この情報の測定は、例えばロータリーエンコーダ、リニアエンコーダ、レーザードップラー計等により行う。
【００６１】
またフィードフォワード制御の開始時の位相を決定するために、回転検出用ギア２４のフラグ（不図示）に対して、回転検出センサ２７が回転検出用ギア２４の一回転を検出するための検出部を設ける。この検出部は、例えばコードホイールの一つのスリット間隔を他のスリット間隔よりも広くし、回転検出センサ２７がスリットを検出する時間が長くなるタイミングで一回転を検出する。つまり回転検出センサ２７は、回転検出用ギア２４の回転速度を検出する速度検出手段であり、回転検出用ギア２４の位相を検出する位相検出手段でもある。
【００６２】
制御部２８は、位相検出手段としての回転検出センサ２７が回転検出用ギア２４の一回転を検出したタイミングでフィードフォワード制御を開始する。そして制御部２８は、位相検出手段としての回転検出センサ２７により検出された位相と、記憶部としてのメモリ（不図示）に記憶された情報に応じて、モータ２１に流す電流を決定し、モータドライバ２９を介してモータ２１を制御する。
【００６３】
これにより、信号の応答時間のロスを少なくするとともに、回転速度の検出対象のギアである回転検出用ギア２４の偏心や形状の振れに起因する、感光ドラム６１の回転速度制御の精度の低下を抑制することができる。
【００６４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る駆動装置を備える画像形成装置Ａの構成について説明する。第１実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６５】
図６は、本実施形態に係る駆動装置４の概略図である。図６に示す様に、本実施形態では、回転検出用ギア２４を第一アイドラギア２５に噛合させている。またピニオンギア２２と回転検出用ギア２４は、同じ金型で形成した同形状の部材であり、両者には組み立て時に位相を視認するためのリブ２４ａ、２２ａが設けられている。その他の構成は、第１実施形態の構成と同様である。
【００６６】
このような構成において、ピニオンギア２２の第一アイドラギア２５に対する噛み合い位置の位相と、回転検出用ギア２４の第一アイドラギア２５に対する噛み合い位置の位相とを同じにする。換言すれば、ピニオンギア２２と回転検出用ギア２４の位相差を、ピニオンギア２２の回転中心Ｃ１と第一アイドラギア２５の回転中心Ｃ２を結ぶ直線と、回転検出用ギア２４の回転中心Ｃ５と第一アイドラギア２５の回転中心Ｃ２を結ぶ直線とのなす角θ３と等しくする。
【００６７】
これにより回転検出用ギア２４の回転速度を検出する際、ピニオンギア２２の偏心や形状の振れ成分に対して、これと同様の回転検出用ギア２４の偏心や形状の振れ成分が加算される。つまり図７に示す様に、回転検出用ギア２４の偏心や形状の振れに基づく回転速度の変動が、ピニオンギア２２の偏心や形状の振れに基づく回転速度の変動の２倍の値として検出結果に反映される。
【００６８】
ここで制御部２８は、制御対象の変動を１／２打ち消すような制御をおこなう。制御の方法は様々ではあるが、一例として制御ゲインで調整する方法をあげる。通常は制御ゲインを調整して、変動を打ち消すことができる値に設定するが、本実施形態では通常よりも制御ゲインを弱くして、変動を１／２打ち消す値に設定する。それ以外の方法としては、モータドライバ２９での演算の際に、下記のような演算を行った後に制御する方法が挙げられる。検出した回転数をω、目標の回転数をωｃとしたとき、制御部に与える誤差情報Δωを以下のように与える。
2020112704.tif 000008
このような演算を行うことで、制御部は誤差成分の１／２を打ち消すように制御することができる。
【００６９】
これにより回転検出用ギア２４の一回転中の偏心成分を打ち消すことができる。なお、ピニオンギア２２の偏心や形状の振れ成分は、ピニオンギア２２よりも下流側の回転検出用ギア２４を回転速度の検出対象としているため、回転速度制御において影響を受けない。
【００７０】
従って、本実施形態の構成によれば、駆動装置４において、回転速度の検出対象のギアである回転検出用ギア２４の偏心や形状の振れに起因する、感光ドラム６１の回転速度制御の精度の低下を抑制することができる。
【００７１】
なお、感光体ギア２３とピニオンギア２２の間に介在するアイドラギアは１つ以上あってもよいものの、制御の外乱を減らして精度を上げるためには１つであることが望ましい。また減速ギアを用いずに感光体ギア２３と回転検出用ギア２４を噛合させる構成としてもよい。
【００７２】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る駆動装置を備える画像形成装置の構成について説明する。第１実施形態、第２実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７３】
図８は、本実施形態に係る駆動装置４の概略図である。図８に示す様に、本実施形態では、第２実施形態の構成に対して、第一アイドラギア２５の歯数を、回転検出用ギア２４の歯数の整数倍、且つ、感光体ギア２３の歯数の整数倍になるように構成し、これらの３つのギアを常に所定の位相の関係で回転させている。
【００７４】
また回転検出用ギア２４のフラグ（不図示）には、回転検出センサ２７が回転検出用ギア２４の一回転を検出するための上記同様の検出部が設けられている。その他の機械的な構成は、第２実施形態の構成と同様である。
【００７５】
制御部２８は、フィードフォワード制御とフィードバック制御を併用して、感光ドラム６１の回転速度を制御する。制御部２８における記憶部としてのメモリ（不図示）には、回転検出用ギア２４の位相と、回転検出センサ２７により検出された回転検出用ギア２４の回転速度を補正するための補正値とを関連付けた情報を予め記憶させておく。この補正値は、回転検出用ギア２４の偏心や形状の振れの成分を是正するための補正値である。
【００７６】
感光ドラム６１の回転速度を制御する際は、まず速度検出手段であり、位相検出手段でもある回転検出センサ２７により、第３ギアとしての回転検出用ギア２４の一回転を検出する。次に制御部２８は、回転検出用ギア２４の位相と、記憶部としてのメモリ（不図示）に記憶された情報に基づいて回転検出センサ２７により検出された回転検出用ギア２４の回転速度を補正する。そして補正された回転速度が目標速度になるように、モータドライバ２９を介して、モータ２１をフィードバック制御する。
【００７７】
このように回転検出センサ２７により回転検出用ギア２４の回転速度を検出する際に、フィードフォワード制御により回転検出用ギア２４の偏心成分を補正することで、感光ドラム６１の回転速度のムラを低減することができる。また、ピニオンギア２２よりもギア列の下流側のギアである回転検出用ギア２４の回転速度に応じてフィードバック制御をすることで、モータ２１の軸振れやピニオンギア２２の偏心成分を是正することができる。従って、本実施形態の構成によれば、駆動装置４において、回転速度の検出対象のギアである回転検出用ギア２４の偏心や形状の振れに起因する、感光ドラム６１の回転速度制御の精度の低下を抑制することができる。
【００７８】
なお、本実施形態において、制御部２８は、回転検出センサ２７により検出された回転検出用ギア２４の回転速度を位相とメモリ内の情報から補正する際に、感光体ギア２３の軸振れや偏心成分に関する情報を考慮して補正する構成としてもよい。これにより感光体ギア２３の軸振れや偏心成分が是正されるため、さらに感光ドラム６１の回転速度制御の精度の低下を抑制することができる。
【００７９】
また本実施形態では、ピニオンギア２２と回転検出用ギア２４の形状は、必ずしも同じである必要はない。ピニオンギア２２と回転検出用ギア２４の歯数を異なる歯数とし、且つ、互いに整数倍にならないように構成することで、制御に外乱を与えにくくなる。
【００８０】
また上記第１〜第３実施形態では、ピニオンギア２２、第一アイドラギア２５、第二アイドラギア２６、回転検出用ギア２４として平歯ギアを用いるものの、斜歯ギアを用いてもよい。斜歯ギアを用いることや、歯のモジュールを小さくすることや、噛合歯幅を増やすことで、それぞれのギアの噛合部の伝達誤差を低減させることができる。
【符号の説明】
【００８１】
４…駆動装置
２１…モータ
２１ａ…回転軸（モータの回転軸）
２２…ピニオンギア（第１ギア）
２３…感光体ギア（第２ギア）
２４…回転検出用ギア（第５ギア、第３ギア）
２５…第一アイドラギア（第３ギア）
２６…第二アイドラギア（第４ギア）
２７…回転検出センサ（速度検出手段、位相検出手段）
２８…制御部
６１…感光ドラム（感光体、被駆動体）
６１ａ…回転軸（被駆動体の回転軸）
Ａ…画像形成装置
【図１】
2020112704.tif 000009
【図２】
2020112704.tif 000010
【図３】
2020112704.tif 000011
【図４】
2020112704.tif 000012
【図５】
2020112704.tif 000013
【図６】
2020112704.tif 000014
【図７】
2020112704.tif 000015
【図８】
2020112704.tif 000016