(57)【要約】【課題】像担持体そのものの回転速度を直接かつ非接触に制御する回転速度制御装置、像担持体装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】像担持体の回転速度を検出する回転速度検出手段と、回転速度検出手段により検出された回転速度に基づき、負荷量を演算する負荷制御量演算手段と、像担持体のフレームに像担持体と同軸になるように設置された円筒形の電磁石と、電磁石と対向し、像担持体のフランジ部の像担持体と同軸になる位置に埋め込まれた磁性体と、を有し、電磁石と磁性体とが非接触であり、電磁石と磁性体の間の引力により働く負荷量が、負荷制御量演算手段により演算された負荷量になるように、電磁石に電流を流す。【選択図】図１
2011002664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記回転速度検出手段により検出された回転速度に基づき、負荷量を演算する負荷制御量演算手段と、
前記像担持体のフレームに前記像担持体と同軸になるように設置された円筒形の電磁石と、
前記電磁石と対向し、前記像担持体のフランジ部の前記像担持体と同軸になる位置に埋め込まれた磁性体と、を有し、
前記電磁石と前記磁性体とが非接触であり、
前記電磁石と前記磁性体の間の引力により働く負荷量が、前記負荷制御量演算手段により演算された負荷量になるように、前記電磁石に電流を流すことを特徴とする回転速度制御装置。
【請求項２】
前記回転速度検出手段は、前記像担持体の回転速度を直接測定することを特徴とする請求項１に記載の回転速度制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の回転速度制御装置と、
前記像担持体にフランジを介して結合された被駆動軸と、
前記像担持体を回転可能に支持し、前記電磁石が設置された前記フレームと、
回転力を発生するモータと、
前記モータにより発生された回転力を前記被駆動軸に伝達し、当該被駆動軸を回転する駆動力伝達手段と、を有することを特徴とする像担持体装置。
【請求項４】
請求項３に記載の像担持体装置と、
前記像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、
前記帯電装置により帯電した前記像担持体表面に潜像を形成する潜像形成装置と、
前記潜像形成装置により潜像を形成された前記像担持体表面にトナーを供給し、トナー像を形成する現像装置と、
前記現像装置により前記像担持体表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
前記転写装置により前記記録媒体に転写されたトナー像を定着する定着装置と、を有す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、像担持体の回転速度を制御する回転速度制御装置、像担持体装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の電子写真法による画像形成装置における像担持体（感光体、感光体ドラム、感光ドラムともいう）は、画像形成の高速化に伴って高速回転が要求されている。さらに、その高速回転中に回転速度のむらがあってはならない。特に、フルカラー印刷の場合、回転速度にむらが生じると、形成された画像にゆがみが生じたり、各色のずれが生じたりする。
【０００３】
感光体ドラムの回転むらは、さまざまな原因により生じる。感光体ドラムの回転むらには、例えば、感光体ドラムを駆動するモータの電圧変動などによる回転むら、軸やギアなどの回転伝達機構の遊びなどによる回転むら、感光体ドラムに働く負荷変動による回転むらなどがある。
【０００４】
そこで、感光体ドラムの速度変動を制御するために各種の方法がとられている。一般に、回転速度変動は感光体ドラムにかかる負荷変動によることが多く、回転速度変動を抑制するためには、感光体ドラムの回転に伴う負荷変動が常に一定となるように、外部から負荷制御をすることが効果的である。このような考え方から、例えば、特許文献１では、感光体ドラム同軸上に設置され感光体ドラムと同時に回転する発電機とこの発電機で発電された電力を消費する負荷を備えることによって定常的な回転負荷を与え、速度変動を抑制する技術が公開されている。
【０００５】
また、例えば、特許文献２では、感光体ドラムの周期的な速度変動のデータを作成し、この回転速度データの逆位相成分で感光体ドラムの速度変動を抑制する技術が公開されている。
【０００６】
また、特許文献３では、感光体ドラムの回転負荷変動を測定し、測定した回転負荷の値を記憶する書き換え可能な記憶手段を有することにより、測定結果を随時更新して感光体ドラム軸へのブレーキ制御の遅れをなくす技術が公開されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１〜３などの従来の技術では感光体ドラム軸上に負荷付与がされていた。このため、感光体ドラムと感光体ドラム軸を結合する結合部分での遊びによる回転速度変動が発生しやすい構成であった。このため、感光体ドラム軸の回転速度を所望の範囲に制御できても、感光体ドラムそのものの回転速度にはむらが発生することがあった。
【０００８】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、像担持体そのものの回転速度を直接かつ非接触に制御する回転速度制御装置、像担持体装置及び画像形成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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明における回転速度制御装置は、像担持体の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記回転速度検出手段により検出された回転速度に基づき、負荷量を演算する負荷制御量演算手段と、前記像担持体のフレームに前記像担持体と同軸になるように設置された円筒形の電磁石と、前記電磁石と対向し、前記像担持体のフランジ部の前記像担持体と同軸になる位置に埋め込まれた磁性体と、を有し、前記電磁石と前記磁性体とが非接触であり、前記電磁石と前記磁性体の間の引力により働く負荷量が、前記負荷制御量演算手段により演算された負荷量になるように、前記電磁石に電流を流すことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明における像担持体装置は、請求項１または２に記載の回転速度制御装置と、前記像担持体にフランジを介して結合された被駆動軸と、前記像担持体を回転可能に支持し、前記電磁石が設置された前記フレームと、回転力を発生するモータと、前記モータにより発生された回転力を前記被駆動軸に伝達し、当該被駆動軸を回転する駆動力伝達手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明における画像形成装置は、請求項３に記載の像担持体装置と、前記像担持体の表面を帯電させる帯電装置と、前記帯電装置により帯電した前記像担持体表面に潜像を形成する潜像形成装置と、前記潜像形成装置により潜像を形成された前記像担持体表面にトナーを供給し、トナー像を形成する現像装置と、前記現像装置により前記像担持体表面に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、前記転写装置により前記記録媒体に転写されたトナー像を定着する定着装置と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、像担持体そのものの回転速度を直接かつ非接触に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る像担持体装置の主要部の断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る像担持体装置のドラムフランジの断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る像担持体装置の制御構造を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係る回転速度制御装置における処理動作を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る像担持体装置の主要部の断面図である。1は回転体である感光体ドラム、2は感光体ドラム1の回転軸となるシャフト、201はモータ、203はモータ201の駆動力をシャフト2に伝達するギア、3aは感光体ドラム1と接着するためのドラムフランジ、3bはドラムフランジ3aと感光体ドラム1の反対側に接着されるドラムフランジ、4はシャフト2とドラムフランジ3aを結合し結合部を形成するテーパ状の結合部、5aは感光体ドラム1をドラムフランジ3a側で支持するためのフレーム、5bは5aと着脱可能でドラムフランジ3b側で感光体ドラム1を支持するフレーム、6aはフレーム5aに支持されドラムフランジ3aを回転可能に支持する軸受け、6bはフレーム5bに支持されドラムフランジ3bを回転可能に支持する軸受け、7はドラムフランジ3bにフレーム5bの外側で固定されるエンコーダホイール、8はフレーム5bに固定されエンコーダホイール7の回転速度を測定するエンコーダ、9はエンコーダ8によって検出された回転速度の振幅と位相に応じて電流を変化することができる電磁石、10はドラムフランジ3aに電磁石9に対向するように結合された円筒形の磁性体、11は電磁石9と磁性体10とで感光体ドラム1の速度変動を抑制するように負荷制御する負荷制御装置であり、12はドラムフランジ3aとテーパ4を結合するためのピンである。
【００１６】
電磁石9と磁性体10はともに感光体ドラム軸と同軸である。負荷制御装置11は、電磁石9と磁性体10が非接触であっても電磁石9に電流を流し磁場を与えることで磁性体10に負荷を与えることができる。
【００１７】
この構造であるため、感光体ドラム1の劣化などにより交換が必要になった場合の取り付けに回転方向の位置合わせが不要である。
【００１８】
また、フレーム5aとフレーム5bの着脱が可能なため感光体ドラム1の交換が必要になった場合には、感光体ドラム1、ドラムフランジ3a、3b、エンコーダホイール7、エンコーダ8と一体にフレーム5bを外すことができる構成である。
【００１９】
エンコーダホイール7は、シャフト2に取り付けるとドラムフランジ3aとシャフト2のテーパ4による結合部のすき間により感光体ドラム1に回転速度変動があっても検知できない。そこで、図１に示した構成では、エンコーダホイール7をドラムフランジ3bに取り付けられている。このようにすることにより、感光体ドラム1の回転速度変動を直接測定することができ、正確な制御が可能になる。
【００２０】
図２は、本発明の実施形態に係る像担持体装置のドラムフランジ3aの断面図である。磁性体10は図２のような円筒形状をとることで負荷変動制御装置11自体の周期的な負荷変動がなくなる。また、磁性体10は鉄などの磁性体であればよい。13はピン12をはめ込むピン穴である。負荷制御装置11がドラムフランジ3aの速度変動を制御することにより、ピン12とピン穴13の間に回転方向のすき間が生じたとしても、このすき間の影響によるシャフト2と感光体ドラム1の回転速度変動の誤差を排除できる。
【００２１】
図３は、本発明の実施形態に係る像担持体装置の制御構造を示すブロック図である。つまり、図１に示した像担持体装置100と、その回転速度制御装置の制御構造を示したブロック図である。モータ201による回転力を回転力伝達手段であるギア203により与えられた感光体ドラム1が回転すると、エンコーダ8によって測定した回転速度変動を負荷制御量演算部202で感光体ドラム1の回転速度変動が小さくなるように負荷量の振幅と位相を演算する。負荷制御量演算部202で演算された振幅と位相に基づいて、負荷制御装置11により感光体ドラム1に負荷を与える。
【００２２】
図４は、本発明の実施形態に係る回転速度制御装置における処理動作を示す図である。負荷制御装置11により感光体ドラム1の回転速度変動を低減するための処理動作を示している。感光体ドラム1の駆動を開始すると（S1）、エンコーダ8により感光体ドラム1の回転速度変動の測定を開始する（S2）。測定された回転速度変動の振幅と位相に基づき、負荷制御量演算部202において負荷制御装置11の負荷量の振幅と位相を演算し（S3）、負荷制御装置11は、電磁石9にステップS3で求められた振幅と位相に基づいた電流を流すことで回転変動が低減するように負荷変動を与える（S4）。ドラムフランジ3aに負荷を与えることで、回転速度変動が所定値に満たなければ（S5のN）、ステップS3に戻り負荷制御装置9の振幅と位相を演算しなおし、回転速度変動が所定値ならば（S5のY）、負荷付与を継続する。以上が、感光体ドラム1の１サイクルの回転速度制御の処理動作であるが、このサイクルを連続的に実行するときには、例えば、ステップS5で回転速度変動が所定値であったならば(S5のY)、さらに、回転速度変動を測定（S2）し続け、ステップS2からステップS5を繰り返すようにすれば良い。
【００２３】
つまり、エンコーダ8により回転速度変動を測定し、その測定結果に基づき、負荷制御量演算部202により、付与すべき負荷量を演算する。そして、負荷制御装置11、この演算された負荷量に基づき、電磁石9に電流を流し、これにより、負荷制御装置11の電磁石9と磁性体10の間に引力が働き、この引力により感光体ドラムに負荷が付与されることになる。ここで、負荷制御装置11は、この演算された負荷量に基づき、電磁石9に流す電流を発生する手段を備える。
【００２４】
このようにすることにより、非接触に、感光体ドラム本体に直接負荷を与えることができ、感光体ドラムと感光体ドラム軸を結合する結合部分の遊ぶなどによる回転速度変動も考慮して回転速度を制御することが可能になる。
【００２５】
図５は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。上記の回転駆動力伝達機構を用いた画像形成装置の全体側面図である。図５において、電子写真装置である画像形成装置200は、各色の画像形成ユニット110、120、130、140を中間転写ベルト151上に配置し、中間転写ベルト151上にトナーによるカラー像を形成し、そのカラー像を給紙装置170から搬送される用紙171に転写し、定着装置160で熱と圧力でトナーを溶融定着してカラー画像を形成する。画像形成ユニット110、120、130、140は４式あり、それぞれ、黒色トナーを有するK現像ユニット110、シアン色トナーを有するC現像ユニット120、マゼンタ色トナーを有するM現像ユニット130、イエロー色トナーを有するY現像ユニット140である。そして、例えば画像形成ユニット110は、トナーを貯めるトナーホッパ、トナー層を形成し感光体ドラム111にトナーを接触させる現像ローラを含む現像装置114、感光体ドラム111上をクリーニングするドラムクリーナ115、感光体ドラム111上を帯電させる帯電器112、感光体ドラム111上に静電潜像を書き込む露光器113で構成されている。画像形成ユニット110に含まれる上記のトナーホッパ、現像ローラ、ドラムクリーナ115、帯電器112などの構成は図１に示したフレーム5a（図５には示されていない）に取り付けられ、画像形成装置200本体から引き出し可能に構成されている。
【００２６】
ここで、感光体ドラム111は図１に示す感光体ドラム1のことである。感光体ドラム111等は、図１から図４で示した駆動機構により駆動される。つまり、この感光体ドラム111は図１から図４で示した回転速度制御装置により回転速度の制御が行われる。
【００２７】
中間転写ベルト151は、複数のローラに張架され、二次転写ローラ150で搬送される。ベルトクリーナ152は中間転写ベルト151上の残留トナーを除去する。一次転写ローラは、感光体ドラム111などに対向して中間転写ベルト151内側に感光体ドラム111等に対向して配置される。
【００２８】
用紙171は、堆積する給紙装置170からピックローラーで引き出され、分離ローラを経て、二次転写ローラ150とその対向ローラにより押し付けられながら中間転写ベルト151と接触して画像を転写され、搬送ベルトを介して定着装置160へ至る。
【００２９】
定着装置160は、バックアップローラ163、弾性ローラ162、加熱ローラ、定着ベルト161などを有する。定着ベルト161は、弾性ローラ162と加熱ローラに掛け渡され、加熱ローラあるいは他のローラの回転により搬送される。用紙はバックアップローラ163により弾性ローラ162側に押し付けられる。加熱ローラは、金属の中空シャフト内にハロゲンヒータ等の加熱手段を有し、定着ベルト161を加熱する。弾性ローラ162表面は、シリコンゴムなどの弾性材で形成され、バックアップローラ163の押し付けにより、ニップ部を弾性ローラ162側に凸とし、用紙171が定着ベルト161に巻きつくのを防止する。
【００３０】
画像を形成する場合、感光体ドラム111上を帯電装置112で帯電させ、露光器113により画像に応じた光をあて、感光体ドラム111上の電位を落とす。その部位が感光体ドラム111の回転により、現像装置114に達し、現像装置114上のトナー層と接すると帯電しているトナーが画像位置に付着する。
【００３１】
感光体ドラム111上のトナー画像は、一次転写ローラが中間転写ベルト151を感光体ドラム111に向かって押し付ける部位で、中間転写ベルト151上に転写される。各画像形成ユニット110、120、130、140の感光体ドラム111上のトナー画像は、中間転写ベルト151上に転写され、カラーのトナー画像が形成される。そして、中間転写ベルト151の搬送により、二次転写ローラ150の部位で搬送されてきた用紙171上にトナー画像は転写される。トナー画像が転写された用紙171は、搬送ベルトにより定着装置160に搬送され、熱と圧力により、トナーが溶融定着されカラー画像が形成される。
【００３２】
本発明の実施形態に係る画像形成装置では、ドラムフランジ3aとテーパ4の結合を強くすることができ、また、感光体ドラムそのものの速度変動を検出するため、正確な負荷制御により回転速度変動を低減することができ、かつ、負荷制御装置が感光体ドラムと非接触であるため感光体ドラムの劣化などで交換する際に回転方向の位置合わせの必要がなく容易に交換できる。
【００３３】
以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範囲な趣旨および範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正および変更が可能である。
【００３４】
また、本発明における回転速度制御装置は、前記回転速度検出手段は、前記像担持体の回転速度を直接測定するようにしても良い。
【符号の説明】
【００３５】
１    感光体ドラム
２    シャフト
３ａ    ドラムフランジ
３ｂ    ドラムフランジ
５ａ    フレーム
５ｂ    フレーム
７    エンコーダホイール
８    エンコーダ
９    電磁石
１０    磁性体
１１    負荷制御装置
２０２    負荷制御量演算部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３６】
【特許文献１】特開平１１−１１９５９２号公報
【特許文献２】特開２００３−０６６６６０号公報
【特許文献３】特開２００３−１９５６８７号公報
【図１】
2011002664.tif 000003
【図２】
2011002664.tif 000004
【図３】
2011002664.tif 000005
【図４】
2011002664.tif 000006
【図５】
2011002664.tif 000007