JP2004157398A - Photoreceptor driving device - Google Patents

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Mikio Kamoshita
幹雄 鴨下
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Ricoh Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a photoreceptor driving device capable of restraining the influence of banding by restraining the speed variation of a driving control system/a driving transmission system. <P>SOLUTION: In the case of performing the position control of a photoreceptor driven by torque generated from a brushless motor 70, a control value for the position control is corrected so as to reduce the torque ripple of the brushless motor 70, whereby not only the photoreceptor driving device whose speed variation is restrained and whose banding is small is provided but also an image forming apparatus having high image quality is realized. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機等の画像形成装置に用いられる感光体駆動装置に係り、詳しくは、中間転写ベルトや紙搬送ベルトなどの移動体上にトナー像を転写する感光体駆動装置に関するものである。
【0002】
【従来技術】
従来の画像形成装置などで使用される感光体ドラムの駆動方法としては、特開2000−227738号公報に開示された「回転ドラム駆動装置」が知られている。この回転ドラム駆動装置は、ブラシレスモータで駆動されている。この従来例では、前記ブラシレスモータのロータを通常のロータと比べて細かく着磁させ、またステータも通電切り替えを多くするために、凹凸部を形成したものである。
例えば、通常のブラシレスモータ(例えば8極3コイル)によって63rpmで前記モータを回転させると、通電切り替え周波数は、
63/60×3×(8/2)=13Hz
となるが、これに対して前記従来例の回転ドラム駆動装置に用いられる100極4コイルのブラシレスモータでは、
63/60×4×(100/2)=210Hz
となりジッター(バンディング)の影響がでにくい周波数に高めることができる。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−227738号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、高画質な画像形成装置を実現するための駆動制御系・駆動伝達系の課題は、バンディングを小さくすること、位置ずれを小さくすることであることは広く知られている。
しかし、前記従来例のように、前記ブラシレスモータのロータを通常のロータと比べて細かく着磁させ通電切り替え周波数をより細かく制御できるようにしただけでは、構造が複雑化しコスト的にも不利となってしまうという問題点があった。
【0005】
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、モータのトルクリップルを低減させることにより、駆動制御系・駆動伝達系の速度変動を抑えバンディングの影響を抑えることのできる感光体駆動装置を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、感光体を駆動するモータと、前記モータから発生するトルクにより駆動される感光体の位置を制御する位置制御手段を備えた感光体駆動装置において、前記位置制御手段は、前記モータのトルクリップルを低減するように制御値を補正する感光体駆動装置である。
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の感光体駆動装置であって、前記モータをブラシレスモータで構成すると共に、前記位置制御手段は、該ブラシレスモータのホール素子信号と該ブラシレスモータの位置を検出するエンコーダ信号により基準のサイン波形の一部を用いて、前記制御値を補正する感光体駆動装置である。
請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に記載の感光体駆動装置であって、前記位置制御装置は、前記基準のサイン波形の一部に係数をかけて位置変動のデータが小さくなるように前記制御値を補正する感光体駆動装置である。
請求項4に係る発明は、請求項1〜3に記載の感光体駆動装置であって、前記トルクリップルの周波数は、駆動対象と伝達系と前記モータとからなる駆動系の固有振動数と離間して設定する感光体駆動装置である。
【0007】
請求項5に係る発明は、請求項1に記載の感光体駆動装置であって、前記モータをブラシレスモータで構成すると共に、前記制御手段は、ブラシレスモータのホール素子信号とブラシレスモータの位置を検出するエンコーダ信号により前記ブラシレスモータのトルクリップル波形を用いて制御値を補正する感光体駆動装置である。
請求項6に係る発明は、請求項1〜5に記載の感光体駆動装置であって、前記モータと前記感光体は、前記モータのモータ軸に前記感光体の感光体軸が直結されたダイレクト駆動である感光体駆動装置とする。
請求項7に係る発明は、請求項1〜6に記載の感光体駆動装置であって、タンデム型の画像形成装置に用いる感光体駆動装置である。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面とともに詳述する。
まず、本発明の感光体駆動装置が適用される画像形成装置について図1〜3とともに説明する。
近年、画像形成装置では、市場からの要求にともない、カラー複写機やカラープリンタなど、カラーのものが多くなってきている。カラー画像形成装置には、1つの感光体のまわりに複数色の現像装置を備え、それらの現像装置でトナーを付着させて感光体上に合成トナー画像を形成し、そのトナー画像を転写してシートにカラー画像を記録する、いわゆる1ドラム型のものと、並べて備える複数の感光体にそれぞれ個別に現像装置を備え、各感光体上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、それらの単色トナー画像を順次転写してシートに合成カラー画像を記録する、いわゆるタンデム型のものとがある。1ドラム型とタンデム型とを比較すると、前者には、感光体が1つであるから、比較的小型化でき、コストも低減できる利点はあるものの、1つの感光体を用いて複数回(通常4回)画像形成を繰り返してフルカラー画像を形成するため、画像形成の高速化には困難であり、後者は、逆に大型化し、コスト高となる欠点はあるものの、画像形成の高速化が容易である利点がある。フルカラーもモノクロ並みのスピード要求が望まれることから、タンデム型が注目されてきている。
【0009】
また、タンデム型の画像形成装置には、図1に示すように、各感光体1(1a〜1d)上の画像を転写装置2(2a〜2d)により、シート搬送ベルト3で搬送するシートs(図示せず)に順次転写する直接転写方式のものと、図2に示すように、各感光体1上の画像を1次転写装置2(図示せず)によりいったん中間転写体10に順次転写して後、その中間転写体10上の画像を2次転写装置22によりシートs(図示せず)に一括転写する間接転写方式のものとがある。2次転写装置22はこの場合は転写搬送ベルト24であるが、ローラ形状による方式もある。
【0010】
直接転写方式のものと、間接転写方式のものとを比較すると、前者は、感光体1を並べたタンデム型画像形成装置20の上流側に給紙装置4を、下流側に定着装置25を配置しなければならず、シート搬送方向に大型化する欠点がある。
これに対し、後者は、2次転写位置を比較的自由に設置することができる。従って、給紙装置4、および定着装置25をタンデム型画像形成装置20と重ねて配置することができ、小型化が可能となる利点がある。
また、前者は、シート搬送方向に大型化しないためには、定着装置25をタンデム型画像形成装置20に接近して配置することとなるため、シートsがたわむことができる十分な余裕をもって定着装置25を配置することができず、シートsの先端が定着装置25に進入するときの衝撃(特に厚いシートで顕著となる)や、定着装置25を通過するときのシート搬送速度と、転写搬送ベルトによるシート搬送速度との速度差により、定着装置25が上流側の画像形成に影響を及ぼしやすいという欠点がある。
【0011】
これに対し、後者は、シートsがたわむことができる十分な余裕をもって定着装置25を配置することができるから、定着装置25がほとんど画像形成に影響を及ぼさないようにすることができる。
以上のようなことから、最近は、タンデム型画像形成装置の中でも、特に間接転写方式のものが注目されてきている。
そして、この種のカラー画像形成装置では、図2示すように、1次転写後に感光体1上に残留する転写残トナーを、感光体クリーニング装置8で除去して感光体1表面をクリーニングし、再度の画像形成に備えていた。また、2次転写後に中間転写体10上に残留する転写残トナーを、中間転写体クリーニング装置17で除去して中間転写体10表面をクリーニングし、再度の画像形成に備えていた。
【0012】
図3は、タンデム型間接転写方式の画像形成装置である。図中符号100は複写装置本体、200はそれを載せる給紙テーブル、300は複写装置本体100上に取り付けるスキャナ、400はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置(ADF)である。
複写装置本体100には、中央に、無端ベルト状の中間転写体10を設ける。中間転写体10は、図4に示すように、ベース層11を、例えば伸びの少ないフッ素系樹脂や伸びの大きなゴム材料に帆布など伸びにくい材料で構成された基層をつくり、その上に弾性層12を設ける。弾性層12は、例えばフッ素系ゴムやアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムなどでつくる。その弾性層12の表面は、例えばフッ素系樹脂をコーティングして平滑性のよいコート層13で被ってなる。
そして、図3に示すとおり、図示例では3つの支持ローラ14、15、16に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能とする。この図示例では、図2に示すように、3つのなかで第2の支持ローラ15の左に、画像転写後に中間転写体10上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置17を設ける。また、3つのなかで第1の支持ローラ14と第2の支持ローラ15間に張り渡した中間転写体10上には、その搬送方向に沿って、ブラック(Bk)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の4つの画像形成手段18を横に並べて配置してタンデム画像形成装置20を構成する。このタンデム画像形成装置20の上には、図3に示すように、さらに露光装置21を設ける。
【0013】
一方、中間転写体10を挟んでタンデム画像形成装置20と反対の側には、2次転写装置22を備える。2次転写装置22は、図示例では、2つのローラ23間に、無端ベルトである2次転写ベルト24を掛け渡して構成し、中間転写体10を介して第3の支持ローラ16に押し当てて配置し、中間転写体10上の画像をシートに転写する。2次転写装置22の横には、シート上の転写画像を定着する定着装置25を設ける。定着装置25は、無端ベルトである定着ベルト26に加圧ローラ27を押し当てて構成する。上述した2次転写装置22には、画像転写後のシートをこの定着装置25へと搬送するシート搬送機能も備えてなる。もちろん、2次転写装置22として、転写ローラや非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて備えることは難しくなるため、別途設けることとなる。
なお、図示した例では、このような2次転写装置22および定着装置25の下に、上述したタンデム画像形成装置20と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置28を備える。
【0014】
さて、いまこのカラー画像形成装置を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置400の原稿台30上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置400を開いてスキャナ300のコンタクトガラス32上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置400を閉じてそれで押さえる。
そして、図外のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置400に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス32上へと移動して後、他方コンタクトガラス32上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ300を駆動し、第1走行体33および第2走行体34を走行する。そして、第1走行体33で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第2走行体34に向け、第2走行体34のミラーで反射して結像レンズ35を通して読取りセンサ36に入れ、原稿内容を読み取る。
【0015】
また、図外のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで支持ローラ14、15、16の1つを回転駆動して他の2つの支持ローラを従動回転し、中間転写体10を回転搬送する。同時に、個々の画像形成手段18でその感光体1を回転して各感光体1上にそれぞれ、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写体10の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写体10上に合成カラー画像を形成する。
【0016】
一方、図外のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル200の給紙ローラ42の1つを選択回転し、ペーパーバンク43に多段に備える給紙カセット44の1つからシートを繰り出し、分離ローラ45で1枚ずつ分離して給紙路46に入れ、搬送ローラ47で搬送して複写機本体100内の給紙路48に導き、レジストローラ49に突き当てて止める。または、給紙ローラ50を回転して手差しトレイ51上のシートを繰り出し、分離ローラ52で1枚ずつ分離して手差し給紙路53に入れ、同じくレジストローラ49に突き当てて止める。
そして、中間転写体10上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ49を回転し、中間転写体10と2次転写装置22との間にシートを送り込み、2次転写装置22で転写してシート上にカラー画像を記録する。
画像転写後のシートは、2次転写装置22で搬送して定着装置25へと送り込み、定着装置25で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪55で切り換えて排出ローラ56で排出し、排紙トレイ57上にスタックする。または、切換爪55で切り換えてシート反転装置28に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ56で排紙トレイ57上に排出する。
【0017】
一方、画像転写後の中間転写体10は、中間転写体クリーニング装置17で、画像転写後に中間転写体10上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成装置20による再度の画像形成に備える。
ここで、レジストローラ49は一般的には接地されて使用されることが多いが,シートの紙粉除去のためにバイアス電圧を印加することも可能である。
以上のような画像形成装置における感光体1の駆動装置について本願発明を適用した実施例について、図面と共に詳述する。
【0018】
図5は,ブラシレスモータのトルクリップルの説明図である.
励磁コイルU、V、Wは、ホール素子信号(図示しない)により矢印のように通電が行われる。そのとき、ローターマグネット(図示しない)の磁束密度分布が一様でないためトルクリップルが発生する。そのため一定電流をながしても速度変動や位置変動が起きてしまう。
従って、感光体駆動装置に用いるとドラムの速度変動がコピーを行ったとき、バンディングになってしまう。
【0019】
図6は、トルクリップルTrとその補正波形Ctrを示す図である。このとき、電気角で120度通電の場合、
Tr=Kt×sin(θ)……(1)
(ただし、π/3≦θ≦2π/3:Ktは、トルク定数)
となる。
【0020】
次に、図7にトルクリップル補正方法の概念を示す。ここでは、1回転で30回(機械角12度(0.2094ラジアン)毎)のトルクリップルがあるブラシレスモータを使用し、ブラシレスモータが2Hz(120rpm)で回転しているときの例を示す。
図7(a)は、ブラシレスモータの回転位置と時間の関係を示している。この場合、0.1sec後に1.25664ラジアン進むことが示されている。図7(b)は、ブラシレスモータのホール素子Hu,Hv,Hwの各々の信号を示した図であり、図7(c)は、ブラシレスモータの回転位置をホール素子信号の立ち上がりと立下りのエッジでリセットし、位置を再カウントした場合である。つまり、機械角12度(0.2094ラジアン)毎にホール素子信号が入りリセットされ、そのときの位置をθmrとすると、前述の(1)式においてKt=1としたとき、すなわち、トルクリップルがサイン波形と仮定したときのモータ発生トルクは、
Trm=sin (θe+π/3)……(2)
(ただし、θe=5×θmr)
となる。
【0021】
また、このときのモータ発生トルクの波形を図8(a)に、補正信号Trcを図8(b)に示す。これらから以下が導かれる。
Trc=1/Trm……(3)
このときのモータ発生トルクTmは、
Tm=Kt×Trm×Im……(4)
Imはモータ電流を示している。従って、Im=Trcとすれば、モータ発生トルクTmは、トルクリップルがなくなり
Tm=Kt……(5)
になるので、トルクリップルによる速度変動が発生しない。
【0022】
従って、位置フィードバック系とホール素子信号を入れた制御概念ブロック図は図9のようになる。
一方、このとき目標位置Refposiは、感光体線速200mm/sec、感光体ドラム半径Φ90mmの時、時間をtsecとすると以下の式で表される。
Refposi=200/45×t=4.444×t……(6)
これを、回転速度に換算すると0.707Hzとなり、図9のブロック図の開ループ伝達特性は図10のようになる。
このように図10は、目標位置から計測位置までの開ループ伝達特性であり、交差周波数(45Hz)の傾きは、−20dBとなり、安定な位置制御が実現できる。つまり、交差周波数に比べて感光体1回転周波数(0.7074Hz)が小さく、感光体1回転周期の偏心外乱による速度変動を、感光体軸フィードバック制御により小さく抑えることができる。
従って、図9のトルクリップル補正演算は、モータの回転位置とホール素子信号により図7及び図8で前述の説明のようになる。
【0023】
ここで、図11のフローチャート共に、補正演算処理を説明する。この図10に示すフローチャートは、トルクリップルの波形が、(1)式でKt=1としたとき、
Tr=sin (θ)……(7)
(ただし、π/3≦θ≦2π/3)
にならない場合の処理である。すなわちモータの製造ばらつき等で、
Tr=(1±△)×sin (θ) ……(8)
となったときの△を見つけるためのフローチャートである。
【0024】
はじめに、図9のブロック図のフィードバック制御をおこないモータを回転させることによりフローチャートがスタートする。
ステップS1では、サイン波形 基準の補正波形を読み込む。すなわち、ここでは前述の△が0の時に用いる基準補正波形である。(3)式のTrc=1/Trmを用いる。
次にステップS2に進み定常速度かどうかを判定する。定常速度になるまでは、先に読み込んだ△が0の時に用いる基準補正波形で制御し、定常速度になったことが確認されるとステップ3に進む。
ステップ3では、目標位置と計測位置の差である位置変動Xerror1を測定する。なお、このときトルクリップルの周波数の位置変動をフーリエ変換で抽出してもよい。
【0025】
続いてステップS4に進み、基準の補正波形に1以下の係数Ks1をかける。例えば、Ks1=0.8とすると、基準の補正波形は、0.8×Trcとなる。
そして、定常速度になったら目標位置と計測位置の差、位置変動Xerror2を測定し(ステップS5)、続くステップS6で位置変動Xerror1>位置変動Xerror2を比較する。
ここで、Xerror1の方が大きかった場合は、ステップS7に進み、補正処理を終了し、ステップS4で求めたKs1×Trcが新しい基準の補正波形になり、実際にプリンタとして印刷する時、感光体を回転させる場合の基準の補正波形になる。
【0026】
一方、Xerror2の方が大きかった場合は、ステップS8に進み、基準の補正波形にKs1以上で1以下の係数Ks2をかける。例えば、Ks2は、0.8と1の間の0.9とすればよい。
そして、定常速度になったら目標位置と計測位置の差、位置変動Xerror3を測定し(ステップS9)、続くステップS10で位置変動Xerror1>位置変動Xerror2、3を比較する。
ここで、Xerror1の方が大きかった場合は、ステップS13に進み、補正処理を終了し、ステップS8で求めたKs2×Trcが新しい基準の補正波形になり、実際にプリンタとして印刷する時、感光体を回転させる場合の基準の補正波形になる。
ここまでは、補正波形が1以下の場合の係数を見つける一例である。ここでは、便宜上Ks1とKs2の2種類で考えたがさらにKs3、Ks4、...と比較する係数を増やしてより細かく測定してもよいことはいうまでもない。
【0027】
一方、Xerror3の方が大きかった場合は、ステップS11に進み、基準の補正波形に1以上の係数Kb1をかける。例えば、Kb1=1.2とする。このときの基準の補正波形は、1.2×Trcになる。
そして、定常速度になったら目標位置と計測位置の差、位置変動Xerror4を測定し(ステップS12)、続くステップS13でXerror1>Xerror4を比較する。
ここで、Xerror1の方が大きかった場合は、ステップS18に進み、補正処理を終了し、ステップS8で求めたKb1×Trcが新しい基準の補正波形になり、実際にプリンタとして印刷する時、感光体を回転させる場合の基準の補正波形になる。
【0028】
一方、Xerror4の方が大きかった場合は、ステップS15に進み、基準の補正波形に1以上、Kb1以下の係数Kb2をかける。例えば、Kb2は、1と1.2の間の1.1とする。
そして定常速度になったら目標位置と計測位置の差、位置変動Xerror5を測定し(ステップS16)、続くステップS17でXerror1>Xerror5を比較する。
ここで、Xerror1の方が大きかった場合は、ステップS19に進み、補正処理を終了し、ステップS15で求めたKb2×Trcが新しい基準の補正波形になり、実際にプリンタとして印刷する時、感光体を回転させる場合の基準の補正波形になる。
ここまでは、補正波形が1以上の場合の係数を見つける一例である。前記同様ここでも便宜上からKb1とKb2の2種類で考えたがさらにKb3、Kb4、...と係数を増やして細かく測定してもよいことはいうまでもない。
一方、ここまできてもXerror1>Xerror5でない場合、すなわち、係数を変化させても速度変動が小さくならないときは、最終的に基準の補正波形を用いるようにする。
【0029】
図12は、タイミングベルトを用いた感光体駆動系の伝達特性及びその解析結果を示している。この図12(a)より見て取れるように、500radian/sec(80Hz)近傍に固有振動数があることがわかる。また、図12(b)に示すように、速度変動のFFT解析をみると、トルクリップルの周波数75Hzと固有振動数80Hzが近いために80Hzの速度変動が大きくなっていることがわかる。このことからもトルクリップルの周波数は、駆動対象と伝達系とモータとからなる駆動系の固有振動数と離間して設定する必要があることがわかる。
【0030】
図13は、トルクリップルの波形がサインの波形にならないときの波形ftrl(θ)を示している。ftrl(θ)は、モータメーカーから提供するデータである。そのときの補正波形fctrl(θ)は、前述のサイン波形の補正データと同じようにすればよい。
図14は、感光体のダイレクイト駆動の構成を示している。符号70はブラシレスモータ、72は前記ブラシレスモータ70のシャフト71と感光体74のシャフト73とを接続するカップリング、75はエンコーダを示している。なお、図中のカップリング72の変わりにブラシレスモータ70のシャフト71が感光体74のシャフト73と一体のものを用いてもよいことはいうまでもない。
【0031】
以上に説明した実施例では、ブラシレスモータ70から発生するトルクにより、駆動される感光体を位置制御する際、前記位置制御の制御値を前記ブラシレスモータ70のトルクリップルを低減するように補正することによって、速度変動を抑えたバンディングが小さい感光体駆動装置を提供することができる。これにより高画質な画像形成装置を実現することができる。
また、図11に示すようにトルクリップルの補正値を実際に駆動した結果から適性値に変更することができる。
さらに、トルクリップル周波数は、駆動対象と伝達系とモータとからなる駆動系の固有振動数と離間して設定することにより、固有振動数の速度変動を抑えることができる。
【0032】
また、トルクリップルの補正を実際のトルクリップル波形のデータから、ブラシレスモータのホール素子信号とブラシレスモータの位置を検出するエンコーダ信号により補正することにより、速度変動を抑えることができる。
また、ブラシレスモータ70と感光体74はブラシレスモータ70のシャフト71に感光体74のシャフト73がカップリング72により直結され、ダイレクト駆動とすることにより従来のタイミングベルト駆動に比べて固有振動数を上げられ、制御帯域を上げることができるので速度変動を抑えることができる。
さらに、トルクリップル補正をした感光体駆動(ドラム駆動)をタンデム型の駆動装置に用いることにより、それぞれのドラムを独立に駆動制御できるので、4つのドラムの速度変動を相乗的に抑えバンディングが小さい感光体駆動装置を提供する事ができる。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の感光体駆動装置では、位置制御の制御値をモータのトルクリップルを低減するように補正することによって、速度変動を抑えたバンディングが小さい感光体駆動装置を提供することができ、高画質な画像形成装置を実現することができる。
また、トルクリップルの補正値を実際に駆動した結果から適性値に変更することができる。さらに、トルクリップル周波数は、駆動対象と伝達系とモータとからなる駆動系の固有振動数と離間して設定することにより、固有振動数の速度変動を抑えることができる。また、トルクリップルの補正を実際のトルクリップル波形のデータから、ブラシレスモータのホール素子信号とブラシレスモータの位置を検出するエンコーダ信号により補正することにより、速度変動を抑えることができる。また、ダイレクト駆動とすることにより従来のタイミングベルト駆動に比べて固有振動数を上げられ、制御帯域を上げることができるので速度変動を抑えることができる。また、トルクリップル補正をした感光体駆動をタンデム型の駆動装置に用いることにより、それぞれのドラムを独立に駆動制御できるので、4つのドラムの速度変動を相乗的に抑えバンディングが小さい感光体駆動装置を提供する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】タンデム型直接転写方式の画像形成装置の概略図。
【図2】タンデム型間接転写方式の画像形成装置の概略図。
【図3】タンデム型間接転写方式の画像形成装置の概略図。
【図4】中間転写体の断面図。
【図5】ブラシレスモータのトルクリップルの説明図。
【図6】トルクリップルTrとその補正波形Ctrの説明図。
【図7】(a)ブラシレスモータの回転位置と時間の関係を示す図。
(b)ブラシレスモータのホール素子Hu、Hv、Hwを示す図。
(c)ブラシレスモータの回転とホール素子の関係を示す図。
【図8】(a)モータ発生トルクの波形図。
(b)補正信号Trcの波形図。
【図9】位置フィードバック系とホール素子信号を入れた制御概念ブロック図。
【図10】閉ループ伝達特性図。
【図11】補正波形を測定するフローチャート。
【図12】(a)は、タイミングベルトを用いた感光体駆動系の伝達特性図。
(b)は、速度変動のFFT解析。
【図13】トルクリップルの波形がサインの波形にならないときの波形図。
【図14】感光体のダイレクト駆動の概略構成図。
【符号の説明】
1a〜1d 感光体(ドラム)
10 中間転写体
20 画像形成装置
70 ブラシレスモータ
75 エンコーダ
100 複写装置本体
Hu、Hv、Hw ブラシレスモータのホール素子
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a photoconductor driving device used in an image forming apparatus such as a copying machine, and more particularly, to a photoconductor driving device that transfers a toner image onto a moving body such as an intermediate transfer belt or a paper conveyance belt. .
[0002]
[Prior art]
As a method of driving a photosensitive drum used in a conventional image forming apparatus or the like, a “rotary drum driving device” disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-227738 is known. This rotary drum drive is driven by a brushless motor. In this conventional example, the rotor of the brushless motor is magnetized more finely than an ordinary rotor, and the stator is also formed with a concave and convex portion in order to increase the switching of energization.
For example, when the motor is rotated at 63 rpm by a normal brushless motor (for example, 8 poles and 3 coils), the energization switching frequency becomes
63/60 × 3 × (8/2) = 13 Hz
On the other hand, in the 100-pole 4-coil brushless motor used in the conventional rotary drum driving device,
63/60 × 4 × (100/2) = 210 Hz
Thus, the frequency can be increased to a level that is less likely to be affected by jitter (banding).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-227738 A
[Problems to be solved by the invention]
In general, it is widely known that the problems of a drive control system and a drive transmission system for realizing a high-quality image forming apparatus are to reduce banding and to reduce displacement.
However, if the rotor of the brushless motor is magnetized more finely than a normal rotor and the energization switching frequency can be controlled more finely as in the conventional example, the structure becomes complicated and the cost is disadvantageous. There was a problem that would.
[0005]
Accordingly, the present invention has been made in view of such a problem, and a photoreceptor capable of suppressing the fluctuation of the speed of a drive control system / drive transmission system and suppressing the effect of banding by reducing the torque ripple of a motor. It is an object to provide a driving device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a photoconductor drive including a motor for driving a photoconductor, and a position control unit that controls a position of the photoconductor driven by torque generated from the motor. In the apparatus, the position control unit is a photoconductor driving device that corrects a control value so as to reduce a torque ripple of the motor.
The invention according to claim 2 is the photoconductor driving device according to claim 1, wherein the motor is configured by a brushless motor, and the position control unit is configured to control a Hall element signal of the brushless motor and a brushless motor of the brushless motor. The photoconductor driving device corrects the control value using a part of a reference sine waveform based on an encoder signal for detecting a position.
The invention according to claim 3 is the photoconductor driving device according to claim 1 or 2, wherein the position control device multiplies a part of the reference sine waveform by a coefficient to obtain position variation data. A photoconductor driving device that corrects the control value so as to be smaller.
The invention according to claim 4 is the photoconductor driving device according to any one of claims 1 to 3, wherein the frequency of the torque ripple is different from a natural frequency of a driving system including a driving target, a transmission system, and the motor. It is a photoconductor driving device that is set by setting.
[0007]
The invention according to claim 5 is the photoconductor driving device according to claim 1, wherein the motor is configured by a brushless motor, and the control unit detects a Hall element signal of the brushless motor and a position of the brushless motor. And a control unit that corrects a control value using a torque ripple waveform of the brushless motor in accordance with an encoder signal to be transmitted.
The invention according to claim 6 is the photoconductor driving device according to any one of claims 1 to 5, wherein the motor and the photoconductor are directly connected to a motor shaft of the motor. The drive is a photoconductor drive device.
The invention according to claim 7 is the photoconductor driving device according to any one of claims 1 to 6, wherein the photoconductor driving device is used in a tandem-type image forming apparatus.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, an image forming apparatus to which the photoconductor driving device of the present invention is applied will be described with reference to FIGS.
2. Description of the Related Art In recent years, color image forming apparatuses, such as color copying machines and color printers, have been increasing in number in response to market requirements. A color image forming apparatus is provided with a plurality of color developing devices around one photoreceptor, and a toner is adhered by the developing devices to form a synthetic toner image on the photoreceptor, and the toner image is transferred. A so-called one-drum type in which a color image is recorded on a sheet and a plurality of photoconductors arranged side by side are provided with respective developing devices, and a single-color toner image is formed on each photoconductor, and the single-color toner image is formed. There is a so-called tandem type in which a composite color image is sequentially transferred and recorded on a sheet. Comparing the one-drum type and the tandem type, the former has a single photoreceptor, and thus has the advantage of being relatively small in size and reducing the cost. 4 times) Since full-color images are formed by repeating image formation, it is difficult to increase the speed of image formation. The latter, on the other hand, has the drawback of increasing the size and increasing the cost, but it is easy to increase the speed of image formation. There is an advantage that is. Since demand for full-color is required to be as fast as monochrome, a tandem type is attracting attention.
[0009]
As shown in FIG. 1, the tandem type image forming apparatus includes a sheet s which conveys an image on each photoreceptor 1 (1a to 1d) by a transfer device 2 (2a to 2d) by a sheet conveying belt 3. (Not shown), and an image on each photoreceptor 1 is temporarily transferred to an intermediate transfer body 10 by a primary transfer device 2 (not shown), as shown in FIG. After that, there is an indirect transfer type in which the image on the intermediate transfer body 10 is collectively transferred to a sheet s (not shown) by the secondary transfer device 22. In this case, the secondary transfer device 22 is the transfer conveyance belt 24, but there is also a method using a roller shape.
[0010]
Comparing the direct transfer type and the indirect transfer type, the former disposes the paper feeder 4 upstream of the tandem image forming apparatus 20 in which the photoconductors 1 are arranged and the fixing device 25 downstream thereof. And there is a disadvantage in that the size increases in the sheet conveying direction.
On the other hand, in the latter, the secondary transfer position can be set relatively freely. Therefore, the sheet feeding device 4 and the fixing device 25 can be disposed so as to overlap with the tandem image forming device 20, and there is an advantage that the size can be reduced.
In the former case, the fixing device 25 is disposed close to the tandem-type image forming device 20 in order not to increase the size of the fixing device 25 in the sheet conveying direction. Therefore, the fixing device 25 has a sufficient margin to allow the sheet s to bend. 25, the impact of the leading edge of the sheet s entering the fixing device 25 (particularly noticeable with a thick sheet), the sheet conveying speed when passing through the fixing device 25, the transfer conveying belt There is a disadvantage that the fixing device 25 tends to affect the image formation on the upstream side due to the speed difference from the sheet conveyance speed due to the above.
[0011]
On the other hand, in the latter, since the fixing device 25 can be arranged with a sufficient margin to allow the sheet s to bend, the fixing device 25 can hardly affect the image formation.
From the above, among the tandem-type image forming apparatuses, in particular, the indirect transfer type has recently attracted attention.
In this type of color image forming apparatus, as shown in FIG. 2, the transfer residual toner remaining on the photoconductor 1 after the primary transfer is removed by the photoconductor cleaning device 8 to clean the surface of the photoconductor 1, It was ready for another image formation. Further, the transfer residual toner remaining on the intermediate transfer body 10 after the secondary transfer is removed by the intermediate transfer body cleaning device 17 to clean the surface of the intermediate transfer body 10 and prepare for image formation again.
[0012]
FIG. 3 shows a tandem-type indirect transfer type image forming apparatus. In the figure, reference numeral 100 denotes a copying apparatus main body, 200 denotes a sheet feeding table on which the copying apparatus is mounted, 300 denotes a scanner mounted on the copying apparatus main body 100, and 400 denotes an automatic document feeder (ADF) mounted thereon.
An endless belt-shaped intermediate transfer body 10 is provided at the center of the copying apparatus main body 100. As shown in FIG. 4, the intermediate transfer member 10 is formed by forming a base layer 11 made of a non-stretchable material such as canvas on a low-elongation fluororesin or a high-elongation rubber material. 12 are provided. The elastic layer 12 is made of, for example, fluorine-based rubber or acrylonitrile-butadiene copolymer rubber. The surface of the elastic layer 12 is coated with, for example, a fluorine-based resin and covered with a coat layer 13 having good smoothness.
Then, as shown in FIG. 3, in the illustrated example, it can be rotated and conveyed clockwise in FIG. In the illustrated example, as shown in FIG. 2, an intermediate transfer body cleaning device 17 for removing residual toner remaining on the intermediate transfer body 10 after image transfer is provided to the left of the second support roller 15 among the three. . Among the three, the black (Bk), the yellow (Y), and the magenta are placed on the intermediate transfer member 10 extending between the first support roller 14 and the second support roller 15 along the transport direction. A tandem image forming apparatus 20 is configured by arranging four (M) and cyan (C) image forming units 18 side by side. On the tandem image forming apparatus 20, an exposing device 21 is further provided as shown in FIG.
[0013]
On the other hand, a secondary transfer device 22 is provided on the side opposite to the tandem image forming device 20 with the intermediate transfer member 10 therebetween. In the illustrated example, the secondary transfer device 22 is configured by wrapping a secondary transfer belt 24, which is an endless belt, between two rollers 23, and pressing the secondary transfer belt 24 against the third support roller 16 via the intermediate transfer body 10. The image on the intermediate transfer body 10 is transferred to a sheet. A fixing device 25 for fixing a transferred image on a sheet is provided beside the secondary transfer device 22. The fixing device 25 is configured by pressing a pressure roller 27 against a fixing belt 26 which is an endless belt. The above-described secondary transfer device 22 also has a sheet conveying function of conveying the sheet after image transfer to the fixing device 25. Of course, a transfer roller or a non-contact charger may be disposed as the secondary transfer device 22. In such a case, it is difficult to additionally provide the sheet conveying function, and therefore, the secondary transfer device 22 is separately provided.
In the illustrated example, a sheet reversing device that reverses the sheet so as to record an image on both sides of the sheet in parallel with the above-described tandem image forming device 20 under the secondary transfer device 22 and the fixing device 25. 28.
[0014]
Now, when making a copy using this color image forming apparatus, an original is set on the original table 30 of the automatic original feeder 400. Alternatively, the automatic document feeder 400 is opened, a document is set on the contact glass 32 of the scanner 300, and the automatic document feeder 400 is closed and pressed.
When a start switch (not shown) is pressed, when a document is set on the automatic document feeder 400, the document is conveyed and moved onto the contact glass 32, and then the document is set on the other contact glass 32. At this time, the scanner 300 is immediately driven to travel on the first traveling body 33 and the second traveling body 34. Then, the first traveling body 33 emits light from the light source and further reflects the reflected light from the document surface to the second traveling body 34, is reflected by the mirror of the second traveling body 34, and passes through the imaging lens 35. The original is read by a reading sensor 36 and read.
[0015]
When a start switch (not shown) is pressed, one of the support rollers 14, 15, 16 is rotationally driven by a drive motor (not shown), and the other two support rollers are driven to rotate. I do. At the same time, the photoreceptors 1 are rotated by the individual image forming means 18 to form black, yellow, magenta, and cyan monochromatic images on the respective photoreceptors 1. Then, as the intermediate transfer body 10 is transported, the monochrome images are sequentially transferred to form a composite color image on the intermediate transfer body 10.
[0016]
On the other hand, when a start switch (not shown) is pressed, one of the paper feed rollers 42 of the paper feed table 200 is selectively rotated, and a sheet is fed from one of the paper feed cassettes 44 provided in the paper bank 43 in multiple stages. The sheet is separated one by one into a sheet feeding path 46, conveyed by a conveying roller 47, guided to a sheet feeding path 48 in the copying machine main body 100, and stopped against a registration roller 49. Alternatively, the sheet feeding roller 50 is rotated to feed out the sheet on the manual feed tray 51, separated one by one by the separation roller 52, and then put into the manual sheet feeding path 53, and similarly hit against the registration roller 49 and stopped.
Then, the registration roller 49 is rotated in synchronization with the composite color image on the intermediate transfer body 10, the sheet is fed between the intermediate transfer body 10 and the secondary transfer device 22, and the sheet is transferred by the secondary transfer device 22. Record a color image on the sheet.
The sheet after the image transfer is conveyed by the secondary transfer device 22 and sent to the fixing device 25, where the transfer image is fixed by applying heat and pressure by the fixing device 25, and then switched by the switching claw 55 to discharge the sheet. The sheet is discharged at 56 and stacked on a sheet discharge tray 57. Alternatively, the sheet is switched into the sheet reversing device 28 by the switching claw 55, reversed and guided again to the transfer position, the image is recorded on the back surface, and then discharged onto the discharge tray 57 by the discharge roller 56.
[0017]
On the other hand, the intermediate transfer member 10 after the image transfer is removed by an intermediate transfer member cleaning device 17 to remove the residual toner remaining on the intermediate transfer member 10 after the image transfer, and the tandem image forming device 20 prepares for another image formation.
Here, the registration roller 49 is generally often used while grounded, but it is also possible to apply a bias voltage to remove paper dust from the sheet.
An embodiment in which the present invention is applied to the driving device of the photoconductor 1 in the image forming apparatus as described above will be described in detail with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 5 is an explanatory diagram of the torque ripple of the brushless motor.
The excitation coils U, V, and W are energized as indicated by arrows by Hall element signals (not shown). At this time, torque ripple occurs because the magnetic flux density distribution of the rotor magnet (not shown) is not uniform. Therefore, even if a constant current is passed, speed fluctuation and position fluctuation occur.
Therefore, when used in a photoreceptor driving device, banding occurs when copying is performed due to fluctuations in drum speed.
[0019]
FIG. 6 is a diagram showing the torque ripple Tr and its correction waveform Ctr. At this time, when the electric angle is 120 degrees,
Tr = Kt × sin (θ) (1)
(However, π / 3 ≦ θ ≦ 2π / 3: Kt is a torque constant)
It becomes.
[0020]
Next, FIG. 7 shows the concept of the torque ripple correction method. Here, an example is shown in which a brushless motor having a torque ripple of 30 times per revolution (every mechanical angle of 12 degrees (0.2094 radians)) is used, and the brushless motor is rotating at 2 Hz (120 rpm).
FIG. 7A shows the relationship between the rotational position of the brushless motor and time. In this case, it is shown that the time advances by 1.256664 radians after 0.1 sec. FIG. 7B is a diagram showing each signal of the Hall elements Hu, Hv, Hw of the brushless motor, and FIG. 7C shows the rotation position of the brushless motor at the rise and fall of the Hall element signal. This is the case where the position is reset at the edge and the position is counted again. That is, when the Hall element signal is input and reset every mechanical angle of 12 degrees (0.2094 radians), and the position at that time is defined as θmr, when Kt = 1 in the above equation (1), that is, the torque ripple is reduced. The motor generated torque assuming a sine waveform is
Trm = sin (θe + π / 3) (2)
(However, θe = 5 × θmr)
It becomes.
[0021]
FIG. 8A shows the waveform of the motor-generated torque at this time, and FIG. 8B shows the correction signal Trc. From these, the following is derived.
Trc = 1 / Trm (3)
The motor generated torque Tm at this time is
Tm = Kt × Trm × Im (4)
Im indicates the motor current. Therefore, assuming that Im = Trc, the torque Tm generated by the motor is free from torque ripple, and Tm = Kt (5)
Therefore, no speed fluctuation due to torque ripple occurs.
[0022]
Accordingly, a control conceptual block diagram including the position feedback system and the Hall element signal is as shown in FIG.
On the other hand, at this time, the target position Refposi is expressed by the following equation when the time is tsec when the photoconductor linear velocity is 200 mm / sec and the photoconductor drum radius is Φ90 mm.
Refposi = 200/45 × t = 4.444 × t (6)
This is converted to a rotational speed of 0.707 Hz, and the open-loop transfer characteristic of the block diagram of FIG. 9 is as shown in FIG.
Thus, FIG. 10 shows the open-loop transfer characteristic from the target position to the measurement position, and the slope of the crossover frequency (45 Hz) is −20 dB, and stable position control can be realized. In other words, the photoconductor one rotation frequency (0.7074 Hz) is smaller than the crossover frequency, and the speed fluctuation due to the eccentric disturbance during one rotation of the photoconductor can be suppressed by the photoconductor axis feedback control.
Accordingly, the torque ripple correction calculation in FIG. 9 is performed as described above with reference to FIGS. 7 and 8 based on the rotation position of the motor and the Hall element signal.
[0023]
Here, the correction calculation processing will be described with reference to the flowchart of FIG. In the flowchart shown in FIG. 10, when the waveform of the torque ripple is Kt = 1 in the equation (1),
Tr = sin (θ) (7)
(However, π / 3 ≦ θ ≦ 2π / 3)
This is the process when it does not become. In other words, due to motor manufacturing variations, etc.
Tr = (1 ± △) × sin (θ) (8)
It is a flowchart for finding △ when becomes.
[0024]
First, the flowchart starts by performing the feedback control of the block diagram of FIG. 9 and rotating the motor.
In step S1, a correction waveform based on a sine waveform is read. That is, here, the reference correction waveform used when △ is 0 is described. Trc = 1 / Trm in the equation (3) is used.
Next, the routine proceeds to step S2, where it is determined whether or not the speed is a steady speed. Until the steady speed is reached, control is performed using the reference correction waveform used when △ previously read is 0. When it is confirmed that the steady speed has been reached, the process proceeds to step 3.
In step 3, the position fluctuation Xerror1, which is the difference between the target position and the measurement position, is measured. At this time, the position fluctuation of the frequency of the torque ripple may be extracted by Fourier transform.
[0025]
Subsequently, the process proceeds to step S4, in which the reference correction waveform is multiplied by a coefficient Ks1 of 1 or less. For example, if Ks1 = 0.8, the reference correction waveform is 0.8 × Trc.
Then, when the vehicle reaches the steady speed, the difference between the target position and the measured position and the position fluctuation Xerror2 are measured (step S5), and in the subsequent step S6, the position fluctuation Xerror1> the position fluctuation Xerror2 is compared.
If Xerror1 is larger, the process proceeds to step S7 to end the correction process, and Ks1 × Trc obtained in step S4 becomes a new reference correction waveform. Is the reference correction waveform when rotating.
[0026]
On the other hand, if Xerror2 is larger, the process proceeds to step S8, and a coefficient Ks2 that is equal to or larger than Ks1 and equal to or smaller than 1 is applied to the reference correction waveform. For example, Ks2 may be set to 0.9 between 0.8 and 1.
Then, when the steady speed is reached, the difference between the target position and the measured position and the position fluctuation Xerror3 are measured (step S9), and in the next step S10, the position fluctuation Xerror1> the position fluctuation Xerror2, 3 is compared.
If Xerror1 is larger, the process proceeds to step S13 to end the correction process, and Ks2 × Trc obtained in step S8 becomes a new reference correction waveform. Is the reference correction waveform when rotating.
The above is an example of finding a coefficient when the correction waveform is 1 or less. Here, Ks1 and Ks2 are considered for convenience, but Ks3, Ks4,. . . Needless to say, the measurement may be performed more finely by increasing the coefficient to be compared with.
[0027]
On the other hand, if Xerror3 is larger, the process proceeds to step S11, and the reference correction waveform is multiplied by one or more coefficients Kb1. For example, Kb1 = 1.2. The reference correction waveform at this time is 1.2 × Trc.
Then, when the steady speed is reached, the difference between the target position and the measured position and the position variation Xerror4 are measured (step S12), and in the subsequent step S13, Xerror1> Xerror4 is compared.
If Xerror1 is larger, the flow advances to step S18 to end the correction process, and Kb1 × Trc obtained in step S8 becomes a new reference correction waveform. Is the reference correction waveform when rotating.
[0028]
On the other hand, if Xerror4 is larger, the process proceeds to step S15, and a coefficient Kb2 of 1 or more and Kb1 or less is applied to the reference correction waveform. For example, Kb2 is set to 1.1 between 1 and 1.2.
When the steady speed is reached, the difference between the target position and the measurement position and the position fluctuation Xerror5 are measured (step S16), and in the subsequent step S17, Xerror1> Xerror5 is compared.
If Xerror1 is larger, the flow advances to step S19 to end the correction processing, and Kb2 × Trc obtained in step S15 becomes a new reference correction waveform. Is the reference correction waveform when rotating.
The above is an example of finding a coefficient when the correction waveform is 1 or more. As described above, two types of Kb1 and Kb2 have been considered for convenience here, but Kb3, Kb4,. . . It goes without saying that the measurement may be performed in detail by increasing the coefficient.
On the other hand, if Xerror1> Xerror5 is not satisfied even if the above is done, that is, if the speed fluctuation does not become small even if the coefficient is changed, the reference correction waveform is finally used.
[0029]
FIG. 12 shows a transfer characteristic of a photoconductor drive system using a timing belt and an analysis result thereof. As can be seen from FIG. 12A, it can be seen that there is a natural frequency near 500 radian / sec (80 Hz). Also, as shown in FIG. 12 (b), the FFT analysis of the speed fluctuation shows that the speed fluctuation of 80 Hz is large because the frequency 75 Hz of the torque ripple and the natural frequency 80 Hz are close. This also indicates that the frequency of the torque ripple needs to be set apart from the natural frequency of the drive system including the drive target, the transmission system, and the motor.
[0030]
FIG. 13 shows a waveform ftrl (θ) when the waveform of the torque ripple does not become the waveform of the sine. ftrl (θ) is data provided by the motor manufacturer. The correction waveform fctrl (θ) at that time may be the same as the correction data of the sine waveform described above.
FIG. 14 shows the configuration of the direct drive of the photoconductor. Reference numeral 70 denotes a brushless motor, 72 denotes a coupling that connects the shaft 71 of the brushless motor 70 and the shaft 73 of the photoconductor 74, and 75 denotes an encoder. Needless to say, the shaft 71 of the brushless motor 70 may be integrated with the shaft 73 of the photoconductor 74 instead of the coupling 72 in the figure.
[0031]
In the embodiment described above, when the position of the driven photoconductor is controlled by the torque generated from the brushless motor 70, the control value of the position control is corrected so as to reduce the torque ripple of the brushless motor 70. Accordingly, it is possible to provide a photoconductor driving device in which the speed fluctuation is suppressed and the banding is small. Thus, a high-quality image forming apparatus can be realized.
Further, as shown in FIG. 11, the correction value of the torque ripple can be changed to an appropriate value from the result of actually driving.
Further, by setting the torque ripple frequency apart from the natural frequency of the drive system including the drive target, the transmission system, and the motor, the speed fluctuation of the natural frequency can be suppressed.
[0032]
Further, by correcting the torque ripple from the actual torque ripple waveform data using the Hall element signal of the brushless motor and the encoder signal for detecting the position of the brushless motor, the speed fluctuation can be suppressed.
In addition, the brushless motor 70 and the photosensitive member 74 are directly connected to the shaft 71 of the brushless motor 70 by a coupling 72, and the natural frequency is increased as compared with the conventional timing belt drive by performing direct drive. As a result, the control band can be increased, so that speed fluctuations can be suppressed.
Furthermore, by using the photoconductor drive (drum drive) with the torque ripple correction applied to the tandem type drive device, the respective drums can be independently driven and controlled, so that the speed fluctuations of the four drums are synergistically suppressed and banding is small. A photoconductor driving device can be provided.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, the photoconductor driving device of the present invention provides a photoconductor driving device that suppresses speed fluctuation and has small banding by correcting the control value of the position control so as to reduce the torque ripple of the motor. Accordingly, a high-quality image forming apparatus can be realized.
Further, the torque ripple correction value can be changed to an appropriate value from the result of actual driving. Further, by setting the torque ripple frequency apart from the natural frequency of the drive system including the drive target, the transmission system, and the motor, the speed fluctuation of the natural frequency can be suppressed. Further, by correcting the torque ripple from the actual torque ripple waveform data using the Hall element signal of the brushless motor and the encoder signal for detecting the position of the brushless motor, the speed fluctuation can be suppressed. Further, by using direct drive, the natural frequency can be increased as compared with the conventional timing belt drive, and the control band can be increased, so that speed fluctuation can be suppressed. Also, by using the photoconductor drive with the torque ripple correction applied to the tandem-type drive device, the respective drums can be independently driven and controlled, so that the speed fluctuation of the four drums is synergistically suppressed and the banding is small. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of an image forming apparatus of a tandem type direct transfer system.
FIG. 2 is a schematic diagram of a tandem type indirect transfer type image forming apparatus.
FIG. 3 is a schematic diagram of a tandem type indirect transfer type image forming apparatus.
FIG. 4 is a sectional view of an intermediate transfer member.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a torque ripple of the brushless motor.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a torque ripple Tr and a correction waveform Ctr thereof.
FIG. 7A is a diagram showing the relationship between the rotational position of a brushless motor and time.
(B) The figure which shows the Hall element Hu, Hv, Hw of a brushless motor.
(C) The figure which shows the relationship between rotation of a brushless motor and a Hall element.
FIG. 8A is a waveform diagram of a motor generated torque.
(B) A waveform diagram of the correction signal Trc.
FIG. 9 is a control conceptual block diagram including a position feedback system and a Hall element signal.
FIG. 10 is a closed loop transfer characteristic diagram.
FIG. 11 is a flowchart for measuring a correction waveform.
FIG. 12A is a transfer characteristic diagram of a photoconductor driving system using a timing belt.
(B) FFT analysis of speed fluctuation.
FIG. 13 is a waveform chart when the waveform of the torque ripple does not become the waveform of the sine.
FIG. 14 is a schematic configuration diagram of direct drive of a photoconductor.
[Explanation of symbols]
1a to 1d Photoconductor (drum)
Reference Signs List 10 Intermediate transfer member 20 Image forming device 70 Brushless motor 75 Encoder 100 Copy device main body Hu, Hv, Hw Hall element of brushless motor

Claims (7)

感光体を駆動するモータと、前記モータから発生するトルクにより駆動される感光体の位置を制御する位置制御手段を備えた感光体駆動装置において、
前記位置制御手段は、前記モータのトルクリップルを低減するように制御値を補正する
ことを特徴とする感光体駆動装置。
A motor for driving the photoconductor, and a photoconductor driving device including a position control unit that controls a position of the photoconductor driven by torque generated by the motor;
The photoconductor driving device according to claim 1, wherein the position control unit corrects a control value so as to reduce a torque ripple of the motor.
前記モータをブラシレスモータで構成すると共に、
前記位置制御手段は、該ブラシレスモータのホール素子信号と該ブラシレスモータの位置を検出するエンコーダ信号により基準のサイン波形の一部を用いて、前記制御値を補正する
ことを特徴とする請求項1に記載の感光体駆動装置。
The motor is constituted by a brushless motor,
2. The apparatus according to claim 1, wherein the position control means corrects the control value using a part of a reference sine waveform based on a Hall element signal of the brushless motor and an encoder signal for detecting a position of the brushless motor. 3. The photoconductor driving device according to item 1.
前記位置制御装置は、前記基準のサイン波形の一部に係数をかけて位置変動のデータが小さくなるように前記制御値を補正する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の感光体駆動装置。
3. The photosensitive device according to claim 1, wherein the position control device corrects the control value by multiplying a part of the reference sine waveform by a coefficient to reduce position variation data. 4. Body drive.
前記トルクリップルの周波数は、駆動対象と伝達系と前記モータとからなる駆動系の固有振動数と離間して設定する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の感光体駆動装置。
4. The photoconductor driving device according to claim 1, wherein a frequency of the torque ripple is set apart from a natural frequency of a driving system including a driving target, a transmission system, and the motor. .
前記モータをブラシレスモータで構成すると共に、
前記制御手段は、ブラシレスモータのホール素子信号とブラシレスモータの位置を検出するエンコーダ信号により前記ブラシレスモータのトルクリップル波形を用いて制御値を補正する
ことを特徴とする請求項1に記載の感光体駆動装置。
The motor is constituted by a brushless motor,
2. The photoconductor according to claim 1, wherein the control unit corrects a control value using a torque ripple waveform of the brushless motor based on a Hall element signal of the brushless motor and an encoder signal for detecting a position of the brushless motor. Drive.
前記モータと前記感光体は、前記モータのモータ軸に前記感光体の感光体軸が直結されたダイレクト駆動である
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の感光体駆動装置。
6. The photoconductor driving device according to claim 1, wherein the motor and the photoconductor are a direct drive in which a photoconductor shaft of the photoconductor is directly connected to a motor shaft of the motor.
タンデム型の画像形成装置に用いる
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の感光体駆動装置。
7. The photoconductor driving device according to claim 1, wherein the photoconductor driving device is used in a tandem image forming apparatus.
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