画像形成装置及び像担持体ユニット
【課題】像担持体を駆動するモータの出力軸のねじり共振モードの影響を抑制して回転数を検出することができ、モータの回転速度制御を広い周波数帯域で高精度に行い、高品質の画像形成が可能となる画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体７０と、前記像担持体に結合して回転駆動させる出力軸が形成されたモータ１０１と、を備えた像担持体ユニットを１つ以上有する画像形成装置であって、前記モータの出力軸には、前記出力軸の回転速度を検出する回転速度検出手段３６１が設けられ、前記回転速度検出手段が、前記モータの出力軸２６１のねじり共振モードの節近傍に配置されている。
【解決手段】像担持体７０と、前記像担持体に結合して回転駆動させる出力軸が形成されたモータ１０１と、を備えた像担持体ユニットを１つ以上有する画像形成装置であって、前記モータの出力軸には、前記出力軸の回転速度を検出する回転速度検出手段３６１が設けられ、前記回転速度検出手段が、前記モータの出力軸２６１のねじり共振モードの節近傍に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータによって所定の回転速度で回転される像担持体を備えた画像形成装置及び像担持体ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー複写機やカラープリンタ等の画像形成装置は４色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の像担持体（感光ドラム）をそれぞれ備えており、これらの像担持体はモータによって回転される。像担持体を回転駆動するモータには、画像に悪影響を与える原因となる回転ムラを生じないことが望まれている。
このため、従来においてはモータの出力軸は各像担持体に一体回転可能に直結された一体軸とし、該出力軸に回転速度を検出するエンコーダを設け、該エンコーダの出力信号に基づいて像担持体の回転速度を制御することが行われている（特許文献１参照）。
エンコーダは、回転角や回転数、位置等を検出することにより結果的に回転速度を検出するための回転速度検出手段である。具体的なエンコーダとしては、例えば周方向に等間隔で配置された多数のスリットからなる光学パターンが形成されたコードホイール等の被検出部材を出力軸に同軸的に取り付け、該コードホイールを挟んで発光素子と受光素子からなる回転センサを配置した光学式のものが用いられる。
【０００３】
上記従来の感光ドラムをカラー複写機に適用した例について、図８を用いて説明する。図９（ａ）は図８における各感光ドラムユニットの主要断面である。
図８に示すように、カラー複写機はそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに対応した４つの感光ドラム７０、７１、７２、７３を備えている。
各感光ドラム７０、７１、７２、７３は軸心回りに回転することで、それぞれ形成された各色に対応したトナー像を転写体に転写するようになっている。
各感光ドラム７０、７１、７２、７３には、それぞれ回転駆動手段として振動波モータ１０が接続されている。
具体的には図９（ａ）に示すように、各振動波モータ１０から延出した出力軸２６が一体軸となって各感光ドラム７０、７１、７２、７３に一体回転可能に直結されている。
なお、詳細な説明は省略するが、各感光ドラム７０、７１、７２、７３は出力軸２６と結合部材５０および５１により軸方向に結合され、さらに結合部材５０により回転方向に結合されている。
したがって、各感光ドラム７０、７１、７２、７３の慣性モーメントが出力軸２６に対して負荷される位置は、結合部材５０の位置となる。
また、各振動波モータ１０は、それぞれモータハウジング１２がカラー複写機の筐体７４に固定されている。
【０００４】
つぎに、図９（ａ）に示すモータ周辺部の拡大断面図である図９（ｂ）を用いて、駆動モータ部の構造を説明する。
振動波モータ１０は、ステンレス等の弾性体２２の一方の面に圧電素子２１が接着等により接合されたステータＳＴがモータハウジング１２にビス等で固定されている。そして、ステンレス等の弾性体からなるロータ２３が防振ゴム２４を介して加圧バネ２５によりステータＳＴに押圧されている。
加圧バネ２５はディスク２８に固着されており、モータハウジング１２に装着された２つのラジアルベアリングＢＡ、ＢＢにより回転自在に軸支された出力軸２６に圧入固定することにより、ロータ２３をステータＳＴに加圧接触させている。
そのときの加圧反力はカラー２４とラジアルベアリングＢＢの内輪で受けている。そして、ディスク２８が出力軸２６に一体的に結合されることにより、ロータの回転が出力軸２６に伝達される。
なお、ステータＳＴとロータ２３の接触部は、耐摩耗性を上げるため焼入れや窒化処理等を施している。
出力軸２６にはコードホイール３５が同軸的に取り付けられ、発光素子と受光素子からなる回転センサ３６がコードホイール３５を挟んで配置されるようにモータケース１３に固定されている。
回転センサ３６はコードホイール３５が出力軸２６に対して偏心したときに生じる１回転に１周期の回転誤差成分をキャンセルするために２つを対向した位置に設けて、両者の信号の平均値を用いて回転数を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１６８２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の像担持体を駆動するモータの回転速度の制御を行うものにおいては、つぎに説明するような課題を有している。
図９（ａ）に示す感光ドラムユニットの伝達特性を図１０（ａ）に示す。
この図は、振動波モータの入力電圧に外乱として駆動周波数と異なる周波数の電圧を重畳させたときの、回転センサの出力のボード線図であり、上図はゲイン（入出力の比）、下図は位相差の周波数特性を表す。
図１０（ａ）から明らかなように、５００Ｈｚ付近（図中矢印）のところでノッチ特性がある。これはつぎのような理由による。
すなわち、振動波モータ１０および感光ドラム７０（７１、７２、７３）をマス（重り）とした出力軸２６のねじり振動の共振がその周波数で起こる（図９（ａ）の矢印）。
そのため、回転センサ３６が振動波モータ１０自身の回転角に加えて、その振動によるねじれ角変位も検出してしまっているためである。
【０００７】
図１０（ｂ）に、出力軸２６のねじり共振モードの角変位分布を模式的に表す。
横軸は出力軸２６の位置、縦軸はねじれ角を示し、出力軸２６は２つの実線６０の間を往復するようなねじり振動をする。
回転センサ３６は図１０（ｂ）の左端部付近のねじり共振モードのねじれ角変位が大きい位置に配置されているため、ねじり共振が起きると振動波モータ１０の回転数としてねじり振動成分を多く含んだ形で検出される。
図１０（ａ）のノッチ特性は、このようなねじり振動モードの共振周波数が５００Ｈｚ付近に存在することによって現れていて、制御帯域を広くできない原因となっている。
特に、図１０（ａ）の場合は、５００Ｈｚ付近でゲインが落ち込んでいることから、ねじり共振による角変位が振動波モータの出力の応答に対して逆位相になっていると考えられ、回転ムラのねじり振動の成分を抑えようとすると逆に大きくなってしまうことになる。
【０００８】
制御帯域を広くするには、出力軸２６を太くしたり、感光ドラム７０（７１、７２、７３）の慣性モーメントを小さくして、このねじり振動の共振周波数を高くすればよいが、装置側の制約で簡単にはできないのが現状である。
なお、感光ドラム７０（７１、７２、７３）は出力軸２６と結合部材５０により軸方向および回転方向に結合され、結合部材５１は軸方向のみ結合されている。そのため、感光ドラム７０（７１、７２、７３）の回転角は結合部材５０の位置における出力軸２６の回転角が反映される。
すなわち、感光ドラム７０（７１、７２、７３）は、図１０（ｂ）の破線６１のような均一な角変位になる。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑み、像担持体を駆動するモータの出力軸のねじり共振モードの影響を抑制して回転速度を検出することができ、
モータの回転速度制御を広い周波数帯域で高精度に行い、高品質の画像形成が可能となる画像形成装置及び像担持体ユニットの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体に結合して回転駆動させる出力軸が形成されたモータと、を備えた像担持体ユニットを１つ以上有する画像形成装置であって、
前記モータの出力軸には、前記出力軸の回転速度を検出する回転速度検出手段が設けられ、
前記回転速度検出手段が、前記モータの出力軸のねじり共振モードの節近傍に配置されていることを特徴とする。
また、本発明の像担持体ユニットは、像担持体と、前記像担持体に結合して回転駆動させる出力軸が形成されたモータと、を備えた像担持体ユニットであって、
前記モータの出力軸には、前記出力軸の回転速度を検出する回転速度検出手段が設けられ、
前記回転速度検出手段が、前記モータの出力軸のねじり共振モードの節近傍に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、像担持体を駆動するモータの出力軸のねじり共振モードの影響を抑制して回転速度を検出することができ、
モータの回転速度制御を広い周波数帯域で高精度に行い、高品質の画像形成が可能となる画像形成装置及び像担持体ユニットを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１における感光ドラムユニットの主要断面図。
【図２】図１に示すモータ出力軸のねじり共振モードのねじれ角変位分布を模式的に表す図。
【図３】図１に示す感光ドラムユニットの伝達特性を示すボード線図。
【図４】本発明の実施例２における感光ドラムユニットの主要断面図。
【図５】図４に示すモータ出力軸のねじり共振モードのねじれ角変位分布を模式的に表す図。
【図６】本発明の実施例３における感光ドラムユニットの主要断面図。
【図７】図６に示すモータ出力軸のねじり共振モードのねじれ角変位分布を模式的に表す図。
【図８】従来例の感光ドラムユニットをカラー複写機に適用した例を示す概略斜視図。
【図９】従来例を説明する図であり、（ａ）は図８における各感光ドラムユニットの主要断面図、（ｂ）は上記（ａ）に示すモータ周辺部の拡大断面図。
【図１０】従来例を説明する図であり、（ａ）は図９（ａ）に示す感光ドラムユニットの伝達特性を示すボード線図、（ｂ）は図９（ａ）に示すモータ出力軸のねじり共振モードのねじれ角変位分布を模式的に表す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための形態を、以下の実施例により説明する。
【実施例】
【００１４】
［実施例１］
実施例１として、本発明を適用した像担持体と、前記像担持体を一体的に結合して回転駆動させる出力軸が形成されたモータと、を備えた像担持体ユニットを１つ以上有する（つまり１つ又は複数有する）画像形成装置の構成例について、図１を用いて説明する。
本実施例の像担持体ユニット（感光ドラムユニット）は、図１に示すように、感光ドラム７０（７１、７２、７３）には回転駆動手段として振動波モータ１０１が接続されている。
そして、振動波モータ１０１から延出した出力軸２６１が一体軸となって感光ドラム７０（７１、７２、７３）に一体回転可能に直結されている。
感光ドラム７０（７１、７２、７３）は出力軸２６１と結合部材５０および５１により軸方向に結合され、さらに結合部材５０により回転方向に結合されている。なお、振動波モータ１０１のモータハウジング１２１はカラー複写機の筐体７４に固定されている。
【００１５】
出力軸２６１には、出力軸２６１の回転速度を検出する回転速度検出手段が設けられている。
この回転速度検出手段は、被検出部材であるコードホイール３５１と、回転センサ３６１と、を備えたエンコーダであり、回転角や回転数、位置等を検出することにより結果的に回転速度を検出するための手段である。
具体的には、コードホイール３５１が振動波モータ１０１と感光ドラム７０（７１、７２、７３）の間に同軸的に取り付けられる。
そして、発光素子と受光素子からなる対向する２つの回転センサ３６１が、コードホイール３５１を挟んで配置されるように台座１４を介してモータハウジング１２１に固定され、これらにより回転速度検出手段が構成される。
振動波モータ１０１は回転センサ３６１の出力信号を用いて回転速度が一定となるように制御されている。
なお、カラー複写機内部、特に感光ドラム近傍にはトナーが舞っていて回転速度検出手段の光学性能が劣化する恐れがあるため、外部からの異物の侵入を防ぐカバー部材によって覆われるように構成することができる。
例えば、コードホイール３５１および回転センサ３６１の両部品を覆うように、エンコーダカバー１５をモータハウジング１２１に取り付けるようにする。
【００１６】
図２は、図１に示す感光ドラムユニットの出力軸２６１のねじり共振モードの角変位分布を模式的に表した図である。
従来例の図１０（ｂ）と同様に、出力軸２６１は２つの実線６０の間を往復するようなねじり振動をする。
ただし、本実施例ではコードホイール３５１はねじれ共振モードの角変位がゼロ、すなわちねじれ共振モードの節近傍に配置されているため、回転センサ３６１の出力信号にはねじり共振の成分は含まれない。本発明において、ねじれ共振モードの節近傍とは、厳密なねじれ共振モードの節位置だけでなく、組み立て精度の範囲内において実質的にねじれ共振モードの節とみなせる位置を含む。
図３はこのような系の伝達特性を示すボード線図であり、上図はゲイン（入出力の比）、下図は位相差の周波数特性を表す。
従来例の図１０（ａ）と比較すると、５００Ｈｚ付近のノッチ特性がほとんどなくなっていることがわかる（図中矢印）。
したがって、ねじり共振によって制御ゲインを大きくできないということがないため、広い制御帯域が得られる。
すなわち、ねじり共振に起因した回転ムラ成分を検出しないことで制御余裕が増えて制御ゲインを大きくでき精度が高められる。
なお、この発明はねじり共振に起因した回転ムラ成分を制御により除去するというものではない。
【００１７】
［実施例２］
実施例２として、調整用マスを有する像担持体ユニット（感光ドラムユニット）の構成例について、図４を用いて説明する。実施例１と共通する部分の説明は省略する。
本実施例の感光ドラムユニットは、図４に示すように、感光ドラム７０（７１、７２、７３）には回転駆動手段として振動波モータ１０２が接続されている。
そして、振動波モータ１０２から延出した出力軸２６２が一体軸となって感光ドラム７０（７１、７２、７３）に一体回転可能に直結されている。
感光ドラム７０（７１、７２、７３）は出力軸２６２と結合部材５０および５１により軸方向に結合され、さらに結合部材５０により回転方向に結合されている。
振動波モータ１０２のモータハウジング１２２はカラー複写機の筐体７４に固定されている。
【００１８】
出力軸２６２には、従来例と同様にコードホイール３５２が同軸的に取り付けられ、対向する２つの回転センサ３６２がモータケース１３に固定されている。振動波モータ１０２は回転センサ３６２の出力信号を用いて回転速度が一定となるように制御されている。
また、出力軸には、上記モータを挟んで上記像担持体が出力軸と結合されている側と反対側に調整用マス（重り）４０が設けられ、上記モータの出力軸のねじり共振モードの節の位置が、上記モータ１０２と上記調整用マス４０の間に設定されるように構成される。具体的には、振動波モータ１０２に対して感光ドラム７０（７１、７２、７３）と反対側に調整用マス４０が取り付けられ、モータの出力軸のねじり共振モードの節の位置が、上記モータと上記調整用マスの間に設定される。
そして、コードホイール３５２および回転センサ３６２が振動波モータ１０２と調整用マス４０の間であり、ねじれ共振モードの節近傍になるように配置される。
なお、本実施例ではエンコーダカバー１５１がコードホイール３５２および回転センサ３６２を覆うようにモータケース１３に取り付けられているが、両部品は感光ドラム７０（７１、７２、７３）から離れていてトナーの悪影響が少ないため、必須ではない。
【００１９】
図５は、図４に示す感光ドラムユニットの出力軸２６２のねじり共振モードの角変位分布を模式的に表した図である。
出力軸２６２は２つの実線６０１の間を往復するようにねじり振動する（感光ドラム７０（７１、７２、７３）の回転角は破線６１１）。
ただし、本実施例では調整用マス４０を設けることによりねじり共振モードの節の位置が調整用マス４０に向かって移動し、ちょうどコードホイール３５２付近に位置している。
そのため、回転センサ３６２の出力信号にはねじり共振の成分は含まれず、その共振周波数帯域でも制御ゲインを大きくすることができる。
【００２０】
［実施例３］
実施例３として、実施例２とは調整用マスを設ける位置が異なる像担持体ユニット（感光ドラムユニット）の構成例について、図６を用いて説明する。実施例１、２と共通する部分の説明は省略する。
本実施例の感光ドラムユニットは、図６に示すように、感光ドラム７０（７１、７２、７３）には回転駆動手段として振動波モータ１０３が接続されている。
そして、振動波モータ１０３から延出した出力軸２６３が一体軸となって像担持体７０（７１、７２、７３）に一体回転可能に直結されている。
感光ドラム７０（７１、７２、７３）は出力軸２６３と結合部材５０１および５１により軸方向に結合され、さらに結合部材５０１により回転方向に結合されている。振動波モータ１０３のモータハウジング１２３はカラー複写機の筐体７４に固定されている。
本実施例では結合部材５０１を介してコードホイール３５３が出力軸２６３に同軸的に取り付けられ、対向する２つの回転センサ３６３が台座１４１を介してモータハウジング１２３に固定される。
振動波モータ１０３は回転センサ３６３の出力信号を用いて回転速度が一定となるように制御されている。
また、出力軸には、前記像担持体が出力軸と回転方向に結合されている位置（つまり結合部材５０１の位置）を挟んで上記モータ１０３と反対側に調整用マスが設けられる。そして、上記モータの出力軸のねじり共振モードの節の位置が、上記像担持体における上記出力軸との結合位置近傍（つまり結合部材５０１の位置近傍）に設定されるように構成される。
具体的には、出力軸２６３には、感光ドラム７０（７１、７２、７３）に対して振動波モータ側１０３と反対側に調整用マス４０１が取り付けられ、上記モータの出力軸のねじり共振モードの節の位置が、上記像担持体における前記出力軸との結合部近傍に設定される。
なお、本実施例では、コードホイール３５３および回転センサ３６３は感光ドラム７０（７１、７２、７３）に近接しているため、両部品を覆うようにエンコーダカバー１５２をモータハウジング１２３に取り付けている。
【００２１】
図７は、図６に示す感光ドラムユニットの出力軸２６３のねじり共振モードの角変位分布を模式的に表した図である。
出力軸２６３は２つの実線６０２の間を往復するようにねじり振動する。ただし、本実施例では調整用マス４０１を設けることによりねじり共振モードの節の位置が調整用マス４０１に向かって移動し、ちょうどコードホイール３５３付近に位置している。
そのため、回転センサ３６３の出力信号にはねじり共振の成分は含まれず、その共振周波数帯域で制御ゲインを大きくすることができる。
また、本実施例においては、コードホイール３５３だけでなく結合部材５０１もねじり共振モードの節の位置にほぼ一致しているため、感光ドラム７０（７１、７２、７３）にねじり共振に起因した回転ムラはほとんど発生しない（図７の破線６１２）。
【００２２】
以上に説明したように、上記各実施例の構成によれば、モータ出力軸のねじり共振モードの影響を受けることなくモータの回転数を検出することができ、ねじり振動モードの共振周波数より高い周波数帯域まで制御可能となる。
また、以上の各実施例の説明では、振動波モータは応答性に優れ制御帯域を広くとれる特長を持ち本発明の効果が特に顕著に表れることから駆動用モータとしてこのような振動波モータを用いた例について説明した。
しかし、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、例えば、電磁モータを用いた感光ドラムユニットにおいても適用することが可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１４：回転センサ台座
１５：エンコーダカバー
５０：結合部材
６０：出力軸のねじれ角振幅
６１：感光ドラムのねじれ角振幅
７０（７１、７２、７３）：感光ドラム
７４：カラー複写機の筐体
１０１：振動波モータ
１２１：モータハウジング
２６１：出力軸
３５１：コードホイール
３６１：回転センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータによって所定の回転速度で回転される像担持体を備えた画像形成装置及び像担持体ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー複写機やカラープリンタ等の画像形成装置は４色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の像担持体（感光ドラム）をそれぞれ備えており、これらの像担持体はモータによって回転される。像担持体を回転駆動するモータには、画像に悪影響を与える原因となる回転ムラを生じないことが望まれている。
このため、従来においてはモータの出力軸は各像担持体に一体回転可能に直結された一体軸とし、該出力軸に回転速度を検出するエンコーダを設け、該エンコーダの出力信号に基づいて像担持体の回転速度を制御することが行われている（特許文献１参照）。
エンコーダは、回転角や回転数、位置等を検出することにより結果的に回転速度を検出するための回転速度検出手段である。具体的なエンコーダとしては、例えば周方向に等間隔で配置された多数のスリットからなる光学パターンが形成されたコードホイール等の被検出部材を出力軸に同軸的に取り付け、該コードホイールを挟んで発光素子と受光素子からなる回転センサを配置した光学式のものが用いられる。
【０００３】
上記従来の感光ドラムをカラー複写機に適用した例について、図８を用いて説明する。図９（ａ）は図８における各感光ドラムユニットの主要断面である。
図８に示すように、カラー複写機はそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに対応した４つの感光ドラム７０、７１、７２、７３を備えている。
各感光ドラム７０、７１、７２、７３は軸心回りに回転することで、それぞれ形成された各色に対応したトナー像を転写体に転写するようになっている。
各感光ドラム７０、７１、７２、７３には、それぞれ回転駆動手段として振動波モータ１０が接続されている。
具体的には図９（ａ）に示すように、各振動波モータ１０から延出した出力軸２６が一体軸となって各感光ドラム７０、７１、７２、７３に一体回転可能に直結されている。
なお、詳細な説明は省略するが、各感光ドラム７０、７１、７２、７３は出力軸２６と結合部材５０および５１により軸方向に結合され、さらに結合部材５０により回転方向に結合されている。
したがって、各感光ドラム７０、７１、７２、７３の慣性モーメントが出力軸２６に対して負荷される位置は、結合部材５０の位置となる。
また、各振動波モータ１０は、それぞれモータハウジング１２がカラー複写機の筐体７４に固定されている。
【０００４】
つぎに、図９（ａ）に示すモータ周辺部の拡大断面図である図９（ｂ）を用いて、駆動モータ部の構造を説明する。
振動波モータ１０は、ステンレス等の弾性体２２の一方の面に圧電素子２１が接着等により接合されたステータＳＴがモータハウジング１２にビス等で固定されている。そして、ステンレス等の弾性体からなるロータ２３が防振ゴム２４を介して加圧バネ２５によりステータＳＴに押圧されている。
加圧バネ２５はディスク２８に固着されており、モータハウジング１２に装着された２つのラジアルベアリングＢＡ、ＢＢにより回転自在に軸支された出力軸２６に圧入固定することにより、ロータ２３をステータＳＴに加圧接触させている。
そのときの加圧反力はカラー２４とラジアルベアリングＢＢの内輪で受けている。そして、ディスク２８が出力軸２６に一体的に結合されることにより、ロータの回転が出力軸２６に伝達される。
なお、ステータＳＴとロータ２３の接触部は、耐摩耗性を上げるため焼入れや窒化処理等を施している。
出力軸２６にはコードホイール３５が同軸的に取り付けられ、発光素子と受光素子からなる回転センサ３６がコードホイール３５を挟んで配置されるようにモータケース１３に固定されている。
回転センサ３６はコードホイール３５が出力軸２６に対して偏心したときに生じる１回転に１周期の回転誤差成分をキャンセルするために２つを対向した位置に設けて、両者の信号の平均値を用いて回転数を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１６８２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の像担持体を駆動するモータの回転速度の制御を行うものにおいては、つぎに説明するような課題を有している。
図９（ａ）に示す感光ドラムユニットの伝達特性を図１０（ａ）に示す。
この図は、振動波モータの入力電圧に外乱として駆動周波数と異なる周波数の電圧を重畳させたときの、回転センサの出力のボード線図であり、上図はゲイン（入出力の比）、下図は位相差の周波数特性を表す。
図１０（ａ）から明らかなように、５００Ｈｚ付近（図中矢印）のところでノッチ特性がある。これはつぎのような理由による。
すなわち、振動波モータ１０および感光ドラム７０（７１、７２、７３）をマス（重り）とした出力軸２６のねじり振動の共振がその周波数で起こる（図９（ａ）の矢印）。
そのため、回転センサ３６が振動波モータ１０自身の回転角に加えて、その振動によるねじれ角変位も検出してしまっているためである。
【０００７】
図１０（ｂ）に、出力軸２６のねじり共振モードの角変位分布を模式的に表す。
横軸は出力軸２６の位置、縦軸はねじれ角を示し、出力軸２６は２つの実線６０の間を往復するようなねじり振動をする。
回転センサ３６は図１０（ｂ）の左端部付近のねじり共振モードのねじれ角変位が大きい位置に配置されているため、ねじり共振が起きると振動波モータ１０の回転数としてねじり振動成分を多く含んだ形で検出される。
図１０（ａ）のノッチ特性は、このようなねじり振動モードの共振周波数が５００Ｈｚ付近に存在することによって現れていて、制御帯域を広くできない原因となっている。
特に、図１０（ａ）の場合は、５００Ｈｚ付近でゲインが落ち込んでいることから、ねじり共振による角変位が振動波モータの出力の応答に対して逆位相になっていると考えられ、回転ムラのねじり振動の成分を抑えようとすると逆に大きくなってしまうことになる。
【０００８】
制御帯域を広くするには、出力軸２６を太くしたり、感光ドラム７０（７１、７２、７３）の慣性モーメントを小さくして、このねじり振動の共振周波数を高くすればよいが、装置側の制約で簡単にはできないのが現状である。
なお、感光ドラム７０（７１、７２、７３）は出力軸２６と結合部材５０により軸方向および回転方向に結合され、結合部材５１は軸方向のみ結合されている。そのため、感光ドラム７０（７１、７２、７３）の回転角は結合部材５０の位置における出力軸２６の回転角が反映される。
すなわち、感光ドラム７０（７１、７２、７３）は、図１０（ｂ）の破線６１のような均一な角変位になる。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑み、像担持体を駆動するモータの出力軸のねじり共振モードの影響を抑制して回転速度を検出することができ、
モータの回転速度制御を広い周波数帯域で高精度に行い、高品質の画像形成が可能となる画像形成装置及び像担持体ユニットの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体に結合して回転駆動させる出力軸が形成されたモータと、を備えた像担持体ユニットを１つ以上有する画像形成装置であって、
前記モータの出力軸には、前記出力軸の回転速度を検出する回転速度検出手段が設けられ、
前記回転速度検出手段が、前記モータの出力軸のねじり共振モードの節近傍に配置されていることを特徴とする。
また、本発明の像担持体ユニットは、像担持体と、前記像担持体に結合して回転駆動させる出力軸が形成されたモータと、を備えた像担持体ユニットであって、
前記モータの出力軸には、前記出力軸の回転速度を検出する回転速度検出手段が設けられ、
前記回転速度検出手段が、前記モータの出力軸のねじり共振モードの節近傍に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、像担持体を駆動するモータの出力軸のねじり共振モードの影響を抑制して回転速度を検出することができ、
モータの回転速度制御を広い周波数帯域で高精度に行い、高品質の画像形成が可能となる画像形成装置及び像担持体ユニットを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１における感光ドラムユニットの主要断面図。
【図２】図１に示すモータ出力軸のねじり共振モードのねじれ角変位分布を模式的に表す図。
【図３】図１に示す感光ドラムユニットの伝達特性を示すボード線図。
【図４】本発明の実施例２における感光ドラムユニットの主要断面図。
【図５】図４に示すモータ出力軸のねじり共振モードのねじれ角変位分布を模式的に表す図。
【図６】本発明の実施例３における感光ドラムユニットの主要断面図。
【図７】図６に示すモータ出力軸のねじり共振モードのねじれ角変位分布を模式的に表す図。
【図８】従来例の感光ドラムユニットをカラー複写機に適用した例を示す概略斜視図。
【図９】従来例を説明する図であり、（ａ）は図８における各感光ドラムユニットの主要断面図、（ｂ）は上記（ａ）に示すモータ周辺部の拡大断面図。
【図１０】従来例を説明する図であり、（ａ）は図９（ａ）に示す感光ドラムユニットの伝達特性を示すボード線図、（ｂ）は図９（ａ）に示すモータ出力軸のねじり共振モードのねじれ角変位分布を模式的に表す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための形態を、以下の実施例により説明する。
【実施例】
【００１４】
［実施例１］
実施例１として、本発明を適用した像担持体と、前記像担持体を一体的に結合して回転駆動させる出力軸が形成されたモータと、を備えた像担持体ユニットを１つ以上有する（つまり１つ又は複数有する）画像形成装置の構成例について、図１を用いて説明する。
本実施例の像担持体ユニット（感光ドラムユニット）は、図１に示すように、感光ドラム７０（７１、７２、７３）には回転駆動手段として振動波モータ１０１が接続されている。
そして、振動波モータ１０１から延出した出力軸２６１が一体軸となって感光ドラム７０（７１、７２、７３）に一体回転可能に直結されている。
感光ドラム７０（７１、７２、７３）は出力軸２６１と結合部材５０および５１により軸方向に結合され、さらに結合部材５０により回転方向に結合されている。なお、振動波モータ１０１のモータハウジング１２１はカラー複写機の筐体７４に固定されている。
【００１５】
出力軸２６１には、出力軸２６１の回転速度を検出する回転速度検出手段が設けられている。
この回転速度検出手段は、被検出部材であるコードホイール３５１と、回転センサ３６１と、を備えたエンコーダであり、回転角や回転数、位置等を検出することにより結果的に回転速度を検出するための手段である。
具体的には、コードホイール３５１が振動波モータ１０１と感光ドラム７０（７１、７２、７３）の間に同軸的に取り付けられる。
そして、発光素子と受光素子からなる対向する２つの回転センサ３６１が、コードホイール３５１を挟んで配置されるように台座１４を介してモータハウジング１２１に固定され、これらにより回転速度検出手段が構成される。
振動波モータ１０１は回転センサ３６１の出力信号を用いて回転速度が一定となるように制御されている。
なお、カラー複写機内部、特に感光ドラム近傍にはトナーが舞っていて回転速度検出手段の光学性能が劣化する恐れがあるため、外部からの異物の侵入を防ぐカバー部材によって覆われるように構成することができる。
例えば、コードホイール３５１および回転センサ３６１の両部品を覆うように、エンコーダカバー１５をモータハウジング１２１に取り付けるようにする。
【００１６】
図２は、図１に示す感光ドラムユニットの出力軸２６１のねじり共振モードの角変位分布を模式的に表した図である。
従来例の図１０（ｂ）と同様に、出力軸２６１は２つの実線６０の間を往復するようなねじり振動をする。
ただし、本実施例ではコードホイール３５１はねじれ共振モードの角変位がゼロ、すなわちねじれ共振モードの節近傍に配置されているため、回転センサ３６１の出力信号にはねじり共振の成分は含まれない。本発明において、ねじれ共振モードの節近傍とは、厳密なねじれ共振モードの節位置だけでなく、組み立て精度の範囲内において実質的にねじれ共振モードの節とみなせる位置を含む。
図３はこのような系の伝達特性を示すボード線図であり、上図はゲイン（入出力の比）、下図は位相差の周波数特性を表す。
従来例の図１０（ａ）と比較すると、５００Ｈｚ付近のノッチ特性がほとんどなくなっていることがわかる（図中矢印）。
したがって、ねじり共振によって制御ゲインを大きくできないということがないため、広い制御帯域が得られる。
すなわち、ねじり共振に起因した回転ムラ成分を検出しないことで制御余裕が増えて制御ゲインを大きくでき精度が高められる。
なお、この発明はねじり共振に起因した回転ムラ成分を制御により除去するというものではない。
【００１７】
［実施例２］
実施例２として、調整用マスを有する像担持体ユニット（感光ドラムユニット）の構成例について、図４を用いて説明する。実施例１と共通する部分の説明は省略する。
本実施例の感光ドラムユニットは、図４に示すように、感光ドラム７０（７１、７２、７３）には回転駆動手段として振動波モータ１０２が接続されている。
そして、振動波モータ１０２から延出した出力軸２６２が一体軸となって感光ドラム７０（７１、７２、７３）に一体回転可能に直結されている。
感光ドラム７０（７１、７２、７３）は出力軸２６２と結合部材５０および５１により軸方向に結合され、さらに結合部材５０により回転方向に結合されている。
振動波モータ１０２のモータハウジング１２２はカラー複写機の筐体７４に固定されている。
【００１８】
出力軸２６２には、従来例と同様にコードホイール３５２が同軸的に取り付けられ、対向する２つの回転センサ３６２がモータケース１３に固定されている。振動波モータ１０２は回転センサ３６２の出力信号を用いて回転速度が一定となるように制御されている。
また、出力軸には、上記モータを挟んで上記像担持体が出力軸と結合されている側と反対側に調整用マス（重り）４０が設けられ、上記モータの出力軸のねじり共振モードの節の位置が、上記モータ１０２と上記調整用マス４０の間に設定されるように構成される。具体的には、振動波モータ１０２に対して感光ドラム７０（７１、７２、７３）と反対側に調整用マス４０が取り付けられ、モータの出力軸のねじり共振モードの節の位置が、上記モータと上記調整用マスの間に設定される。
そして、コードホイール３５２および回転センサ３６２が振動波モータ１０２と調整用マス４０の間であり、ねじれ共振モードの節近傍になるように配置される。
なお、本実施例ではエンコーダカバー１５１がコードホイール３５２および回転センサ３６２を覆うようにモータケース１３に取り付けられているが、両部品は感光ドラム７０（７１、７２、７３）から離れていてトナーの悪影響が少ないため、必須ではない。
【００１９】
図５は、図４に示す感光ドラムユニットの出力軸２６２のねじり共振モードの角変位分布を模式的に表した図である。
出力軸２６２は２つの実線６０１の間を往復するようにねじり振動する（感光ドラム７０（７１、７２、７３）の回転角は破線６１１）。
ただし、本実施例では調整用マス４０を設けることによりねじり共振モードの節の位置が調整用マス４０に向かって移動し、ちょうどコードホイール３５２付近に位置している。
そのため、回転センサ３６２の出力信号にはねじり共振の成分は含まれず、その共振周波数帯域でも制御ゲインを大きくすることができる。
【００２０】
［実施例３］
実施例３として、実施例２とは調整用マスを設ける位置が異なる像担持体ユニット（感光ドラムユニット）の構成例について、図６を用いて説明する。実施例１、２と共通する部分の説明は省略する。
本実施例の感光ドラムユニットは、図６に示すように、感光ドラム７０（７１、７２、７３）には回転駆動手段として振動波モータ１０３が接続されている。
そして、振動波モータ１０３から延出した出力軸２６３が一体軸となって像担持体７０（７１、７２、７３）に一体回転可能に直結されている。
感光ドラム７０（７１、７２、７３）は出力軸２６３と結合部材５０１および５１により軸方向に結合され、さらに結合部材５０１により回転方向に結合されている。振動波モータ１０３のモータハウジング１２３はカラー複写機の筐体７４に固定されている。
本実施例では結合部材５０１を介してコードホイール３５３が出力軸２６３に同軸的に取り付けられ、対向する２つの回転センサ３６３が台座１４１を介してモータハウジング１２３に固定される。
振動波モータ１０３は回転センサ３６３の出力信号を用いて回転速度が一定となるように制御されている。
また、出力軸には、前記像担持体が出力軸と回転方向に結合されている位置（つまり結合部材５０１の位置）を挟んで上記モータ１０３と反対側に調整用マスが設けられる。そして、上記モータの出力軸のねじり共振モードの節の位置が、上記像担持体における上記出力軸との結合位置近傍（つまり結合部材５０１の位置近傍）に設定されるように構成される。
具体的には、出力軸２６３には、感光ドラム７０（７１、７２、７３）に対して振動波モータ側１０３と反対側に調整用マス４０１が取り付けられ、上記モータの出力軸のねじり共振モードの節の位置が、上記像担持体における前記出力軸との結合部近傍に設定される。
なお、本実施例では、コードホイール３５３および回転センサ３６３は感光ドラム７０（７１、７２、７３）に近接しているため、両部品を覆うようにエンコーダカバー１５２をモータハウジング１２３に取り付けている。
【００２１】
図７は、図６に示す感光ドラムユニットの出力軸２６３のねじり共振モードの角変位分布を模式的に表した図である。
出力軸２６３は２つの実線６０２の間を往復するようにねじり振動する。ただし、本実施例では調整用マス４０１を設けることによりねじり共振モードの節の位置が調整用マス４０１に向かって移動し、ちょうどコードホイール３５３付近に位置している。
そのため、回転センサ３６３の出力信号にはねじり共振の成分は含まれず、その共振周波数帯域で制御ゲインを大きくすることができる。
また、本実施例においては、コードホイール３５３だけでなく結合部材５０１もねじり共振モードの節の位置にほぼ一致しているため、感光ドラム７０（７１、７２、７３）にねじり共振に起因した回転ムラはほとんど発生しない（図７の破線６１２）。
【００２２】
以上に説明したように、上記各実施例の構成によれば、モータ出力軸のねじり共振モードの影響を受けることなくモータの回転数を検出することができ、ねじり振動モードの共振周波数より高い周波数帯域まで制御可能となる。
また、以上の各実施例の説明では、振動波モータは応答性に優れ制御帯域を広くとれる特長を持ち本発明の効果が特に顕著に表れることから駆動用モータとしてこのような振動波モータを用いた例について説明した。
しかし、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、例えば、電磁モータを用いた感光ドラムユニットにおいても適用することが可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１４：回転センサ台座
１５：エンコーダカバー
５０：結合部材
６０：出力軸のねじれ角振幅
６１：感光ドラムのねじれ角振幅
７０（７１、７２、７３）：感光ドラム
７４：カラー複写機の筐体
１０１：振動波モータ
１２１：モータハウジング
２６１：出力軸
３５１：コードホイール
３６１：回転センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、前記像担持体に結合して回転駆動させる出力軸が形成されたモータと、を備えた像担持体ユニットを１つ以上有する画像形成装置であって、
前記モータの出力軸には、前記出力軸の回転速度を検出する回転速度検出手段が設けられ、
前記回転速度検出手段が、前記モータの出力軸のねじり共振モードの節近傍に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記回転速度検出手段は、被検出部材と、該被検出部材を挟んで発光素子と受光素子からなる回転センサと、を備えたエンコーダで構成されており、前記被検出部材が前記モータの出力軸に一体的に結合され、前記被検出部材が前記モータの出力軸のねじり共振モードの節近傍に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記モータを挟んで、前記出力軸の前記像担持体が結合されている側と反対側に調整用マスが設けられ、
前記モータの出力軸のねじり共振モードの節の位置が、前記モータと前記調整用マスの間に設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体が前記出力軸と回転方向に結合されている位置を挟んで、前記出力軸の前記モータ側と反対側に調整用マスが設けられ、
前記モータの出力軸のねじり共振モードの節の位置が、前記像担持体における前記出力軸との回転方向に結合されている位置の近傍に設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記像担持体が前記出力軸と回転方向に結合されている位置を挟んで、前記出力軸の前記モータ側と反対側に調整用マスが設けられ、
前記モータの出力軸のねじり共振モードの節の位置が、前記像担持体における前記出力軸との結合部近傍に設定されると共に、前記回転速度検出手段は被検出部材と該被検出部材を挟んで発光素子と受光素子からなる回転センサを備えたエンコーダで構成され、
前記像担持体と前記出力軸とは結合部材によって結合され、前記結合部材を介して前記被検出部材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記回転速度検出手段は、外部からの異物の侵入を防ぐカバー部材によって覆われていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記モータは、振動波モータであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
像担持体と、前記像担持体に結合して回転駆動させる出力軸が形成されたモータと、を備えた像担持体ユニットであって、
前記モータの出力軸には、前記出力軸の回転速度を検出する回転速度検出手段が設けられ、
前記回転速度検出手段が、前記モータの出力軸のねじり共振モードの節近傍に配置されていることを特徴とする像担持体ユニット。
【請求項９】
前記回転速度検出手段は、被検出部材と、該被検出部材を挟んで発光素子と受光素子からなる回転センサと、を備えたエンコーダで構成されており、前記被検出部材が前記モータの出力軸に一体的に結合され、前記被検出部材が前記モータの出力軸のねじり共振モードの節近傍に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の像担持体ユニット。
【請求項１０】
前記モータを挟んで、前記出力軸の前記像担持体が結合されている側と反対側に調整用マスが設けられ、
前記モータの出力軸のねじり共振モードの節の位置が、前記モータと前記調整用マスの間に設定されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の像担持体ユニット。
【請求項１１】
前記像担持体が前記出力軸と回転方向に結合されている位置を挟んで、前記出力軸の前記モータ側と反対側に調整用マスが設けられ、
前記モータの出力軸のねじり共振モードの節の位置が、前記像担持体における前記出力軸との回転方向に結合されている位置近傍に設定されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の像担持体ユニット。
【請求項１２】
前記像担持体が前記出力軸と回転方向に結合されている位置を挟んで、前記出力軸の前記モータ側と反対側に調整用マスが設けられ、
前記モータの出力軸のねじり共振モードの節の位置が、前記像担持体における前記出力軸との結合部近傍に設定されると共に、前記回転速度検出手段は被検出部材と該被検出部材を挟んで発光素子と受光素子からなる回転センサを備えたエンコーダで構成され、
前記像担持体と前記出力軸とは結合部材によって結合され、前記結合部材を介して前記被検出部材が配置されていることを特徴とする請求項８に記載の像担持体ユニット。
【請求項１３】
前記回転速度検出手段は、外部からの異物の侵入を防ぐカバー部材によって覆われていることを特徴とする請求項８から１２のいずれか１項に記載の像担持体ユニット。
【請求項１４】
前記モータは、振動波モータであることを特徴とする請求項８から１３のいずれか１項に記載の像担持体ユニット。
【請求項１】
像担持体と、前記像担持体に結合して回転駆動させる出力軸が形成されたモータと、を備えた像担持体ユニットを１つ以上有する画像形成装置であって、
前記モータの出力軸には、前記出力軸の回転速度を検出する回転速度検出手段が設けられ、
前記回転速度検出手段が、前記モータの出力軸のねじり共振モードの節近傍に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記回転速度検出手段は、被検出部材と、該被検出部材を挟んで発光素子と受光素子からなる回転センサと、を備えたエンコーダで構成されており、前記被検出部材が前記モータの出力軸に一体的に結合され、前記被検出部材が前記モータの出力軸のねじり共振モードの節近傍に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記モータを挟んで、前記出力軸の前記像担持体が結合されている側と反対側に調整用マスが設けられ、
前記モータの出力軸のねじり共振モードの節の位置が、前記モータと前記調整用マスの間に設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像担持体が前記出力軸と回転方向に結合されている位置を挟んで、前記出力軸の前記モータ側と反対側に調整用マスが設けられ、
前記モータの出力軸のねじり共振モードの節の位置が、前記像担持体における前記出力軸との回転方向に結合されている位置の近傍に設定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記像担持体が前記出力軸と回転方向に結合されている位置を挟んで、前記出力軸の前記モータ側と反対側に調整用マスが設けられ、
前記モータの出力軸のねじり共振モードの節の位置が、前記像担持体における前記出力軸との結合部近傍に設定されると共に、前記回転速度検出手段は被検出部材と該被検出部材を挟んで発光素子と受光素子からなる回転センサを備えたエンコーダで構成され、
前記像担持体と前記出力軸とは結合部材によって結合され、前記結合部材を介して前記被検出部材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記回転速度検出手段は、外部からの異物の侵入を防ぐカバー部材によって覆われていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記モータは、振動波モータであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
像担持体と、前記像担持体に結合して回転駆動させる出力軸が形成されたモータと、を備えた像担持体ユニットであって、
前記モータの出力軸には、前記出力軸の回転速度を検出する回転速度検出手段が設けられ、
前記回転速度検出手段が、前記モータの出力軸のねじり共振モードの節近傍に配置されていることを特徴とする像担持体ユニット。
【請求項９】
前記回転速度検出手段は、被検出部材と、該被検出部材を挟んで発光素子と受光素子からなる回転センサと、を備えたエンコーダで構成されており、前記被検出部材が前記モータの出力軸に一体的に結合され、前記被検出部材が前記モータの出力軸のねじり共振モードの節近傍に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の像担持体ユニット。
【請求項１０】
前記モータを挟んで、前記出力軸の前記像担持体が結合されている側と反対側に調整用マスが設けられ、
前記モータの出力軸のねじり共振モードの節の位置が、前記モータと前記調整用マスの間に設定されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の像担持体ユニット。
【請求項１１】
前記像担持体が前記出力軸と回転方向に結合されている位置を挟んで、前記出力軸の前記モータ側と反対側に調整用マスが設けられ、
前記モータの出力軸のねじり共振モードの節の位置が、前記像担持体における前記出力軸との回転方向に結合されている位置近傍に設定されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の像担持体ユニット。
【請求項１２】
前記像担持体が前記出力軸と回転方向に結合されている位置を挟んで、前記出力軸の前記モータ側と反対側に調整用マスが設けられ、
前記モータの出力軸のねじり共振モードの節の位置が、前記像担持体における前記出力軸との結合部近傍に設定されると共に、前記回転速度検出手段は被検出部材と該被検出部材を挟んで発光素子と受光素子からなる回転センサを備えたエンコーダで構成され、
前記像担持体と前記出力軸とは結合部材によって結合され、前記結合部材を介して前記被検出部材が配置されていることを特徴とする請求項８に記載の像担持体ユニット。
【請求項１３】
前記回転速度検出手段は、外部からの異物の侵入を防ぐカバー部材によって覆われていることを特徴とする請求項８から１２のいずれか１項に記載の像担持体ユニット。
【請求項１４】
前記モータは、振動波モータであることを特徴とする請求項８から１３のいずれか１項に記載の像担持体ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−７８６４８（Ｐ２０１２−７８６４８Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２４９２９（Ｐ２０１０−２２４９２９）
【出願日】平成２２年１０月４日（２０１０．１０．４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月４日（２０１０．１０．４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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