JP2006018518A - Drive control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、印刷装置に関し、特に像担持体、中間転写体、紙転写体等の駆動対象を駆動する駆動手段に関する。 The present invention relates to a copying machine, a printer, a plotter, a facsimile, and a printing apparatus, and more particularly, to a driving unit that drives a driving object such as an image carrier, an intermediate transfer member, and a paper transfer member.
複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置において、駆動制御系、駆動伝達系に関係するバンディングや位置ずれを小さくするための提案がある(例えば、特許文献1 参照。)。その提案によれば、複数のモータと伝達機構を有し、該複数のモータと伝達機構によりそれぞれ駆動される複数の駆動対象が、接して駆動される複数駆動手段を備えた画像形成装置において、複数駆動手段は、それぞれタイミングベルトを介して駆動対象の駆動軸タイミングプーリとモータ軸タイミングプーリとを連結し、各モータの駆動により複数の駆動対象を回転する複数駆動手段であり、画質速度変動の周波数は、駆動対象の表面速度、駆動軸タイミングプーリのピッチ円直径、駆動対象の直径、駆動軸タイミングプーリのピッチ、画質速度変動許容値の関数との関係で定められている。ただし、この従来技術はモータ駆動軸から駆動対象の軸に対して1段の減速のみで駆動を伝える場合に対応している。 In an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine or a printer, there is a proposal for reducing banding and misalignment related to a drive control system and a drive transmission system (see, for example, Patent Document 1). According to the proposal, in an image forming apparatus including a plurality of drive units that have a plurality of motors and a transmission mechanism, and a plurality of drive targets that are respectively driven by the plurality of motors and the transmission mechanism are driven in contact with each other. The plurality of drive units are a plurality of drive units that connect a drive shaft timing pulley to be driven and a motor shaft timing pulley through a timing belt, respectively, and rotate the plurality of drive targets by driving each motor. The frequency is determined by the relationship between the surface speed of the driving target, the pitch circle diameter of the driving shaft timing pulley, the diameter of the driving target, the pitch of the driving shaft timing pulley, and the image quality speed fluctuation allowable value. However, this prior art corresponds to the case where the drive is transmitted from the motor drive shaft to the drive target shaft by only one stage of deceleration.
図15は伝達系が1段の減速系からなる画像形成装置の構成図である。
同図において符号81は感光体ドラム、82はドラム駆動軸、83はドラム軸タイミングプーリ、84はタイミングベルト、85はモータ軸タイミングプーリ、86はドラム駆動用モータ、87はロータリエンコーダ、88は中間転写ベルト、89はベルト駆動軸、90はベルト駆動軸タイミングプーリ、91はタイミングベルト、92はモータ軸タイミングプーリ、93はベルト駆動用モータ、94は画像領域外に設けたエンコーダスケール、95は信号を読み取る光ヘッド、96は紙転写ローラをそれぞれ示す。
駆動対象の1つである感光体81は、ドラム駆動軸82、ドラム軸タイミングプーリ83、タイミングベルト84、モータ軸タイミングプーリ85などの伝達系を介して駆動源であるドラム駆動用モータ86に連結され駆動される。ドラム駆動軸82には、ロータリエンコーダ87によるセンサが取り付けられている。
FIG. 15 is a configuration diagram of an image forming apparatus in which the transmission system is a one-stage deceleration system.
In the figure,
The
2つめの駆動対象である中間転写ベルト88は、ベルト駆動軸89、駆動軸タイミングプーリ90、タイミングベルト91、モータ軸タイミングプーリ92などの伝達系を介して駆動源であるベルト駆動用モータ93に連結され駆動される。中間転写ベルト装置は、中間転写ベルト88と画像領域外に設けられたエンコーダスケール(スリット)94を有する。また、その信号を読み取る光ヘッド(ベルトセンサ)95が対向面上に取り付けられている。スリットと光ヘッドの代わりにロータリエンコーダ(図示せず)によるセンサがベルト駆動軸89に取り付けられる場合もある。
3つめの駆動対象である紙転写ローラ96も駆動軸タイミングプーリ(図示せず)、タイミングベルト(図示せず)、モータ軸タイミングプーリ(図示せず)などの伝達系を介して駆動源であるモータ(図示せず)に連結され駆動される。
中間転写ベルト88と感光体ドラム81は接して回転する。また中間転写ベルト88と紙転写ローラ96は、紙を介して接して回転する。
さらに中間転写ベルトや感光体は、帯電ローラ(図示せず)やクリーニングブレード(図示せず)が隣接している。
同図は中間転写ベルトを用いた間接転写方式の画像形成装置を示しているが、中間転写ベルトを用いず、搬送ベルトにより送られてくる紙に感光体ドラムから直接転写する、いわゆる直接転写方式の画像形成装置も一般に多用されている。
感光体ドラムと、転写機構を含むその周辺装置をまとめて画像形成部と呼ぶ。
The second transfer target
The third
The
Further, the intermediate transfer belt and the photosensitive member are adjacent to a charging roller (not shown) and a cleaning blade (not shown).
This figure shows an indirect transfer type image forming apparatus using an intermediate transfer belt, but the so-called direct transfer system, which does not use an intermediate transfer belt, but directly transfers from a photosensitive drum to paper fed by a conveyor belt. In general, the image forming apparatus of FIG.
The photosensitive drum and its peripheral device including the transfer mechanism are collectively referred to as an image forming unit.
図16は駆動系のハードウエアを説明するための図である。
まず全体の制御を受け持つマイクロコンピュータ150が設けられている。このマイクロコンピュータ150は、マイクロプロセッサ(CPU)151とリードオンリーメモリー(ROM)152、ランダムアクセスメモリ(RAM)153がそれぞれバス154を介して接続されている。また、前記光ヘッド(ベルトセンサ)95を介してのエンコーダスケール(スリット)94の出力、あるいは、ロータリエンコーダ87によるセンサ(95’)出力は状態検出用のインターフェイス155、155’、バス154を介して前記マイクロコンピュータ150に入力されている。ここに、前記状態検出用のインターフェイス155、155’はエンコーダ出力を処理してデジタル数値に変換するもので、エンコーダパルスの数を計数するカウンタ(図示せず)を備えている。この際、この状態検出用のインターフェイス155、155’はエンコーダ、87、94が持つ原点情報を利用することで、感光体ドラム81や中間転写ベルト88の移動位置との対応付け(相関)をとる機能を備えている。
さらに前記モータ93、86は、前記マイクロコンピュータ150に対して前記バス154、駆動用のインターフェイス156、156’及びドライバ157、157’を介して接続されている。前記駆動用のインターフェイス156、156’は前記マイクロコンピュータ150における演算結果のデジタル信号をアナログ信号に変換して、駆動装置であるモータ駆動用ドライバ157、157’に与え、モータに印加する電流や電圧を制御する。この結果中間転写ベルト88や感光体ドラム81は所定の目標位置に追従するように駆動される。この時の中間転写ベルト88や感光体ドラム81の位置は、ロータリエンコーダによるセンサ出力、あるいは、エンコーダスケール(スリット)の出力が、状態検出用のインターフェイス155、155’により検出されてマイクロコンピュータ150に取り込まれる。
FIG. 16 is a diagram for explaining the hardware of the drive system.
First, a
Further, the
図17は減速比を変えた場合の駆動プーリと従動プーリの関係を説明するための図である。同図(a)は1:16の1段減速にした場合のプーリの図、同図(b)は1:16の減速比を1:4ずつの2段減速にした場合の1段目のプーリーの図、をそれぞれ示す。
同図において符号161は駆動プーリとしてのモータプーリ、162は従動プーリ、163はタイミングベルトをそれぞれ示す。
上記従来技術はモータ駆動軸から駆動対象の軸に対して1段の減速のみで駆動を伝える場合に対応している。しかしながら、駆動プーリ161の最小径の限界があるため、必要とされる減速比が大きい場合は、1段のみで減速しようとすると必然的に従動プーリ162の直径が大きくなる。これを2段減速にした場合、従動プーリ162におけるタイミングベルト163の巻き付け角が等しくなるように構成すると同図(a)、(b)のようになる。ただし、2段減速の場合は同図(b)の組み合わせをもう1組用いる。
FIG. 17 is a diagram for explaining the relationship between the drive pulley and the driven pulley when the reduction ratio is changed. The figure (a) is a diagram of the pulley when the first stage reduction of 1:16 is performed, and the figure (b) is the first stage when the reduction ratio of 1:16 is reduced to two stages of 1: 4. Pulley diagrams are shown respectively.
In the figure, reference numeral 161 denotes a motor pulley as a driving pulley, 162 denotes a driven pulley, and 163 denotes a timing belt.
The prior art described above corresponds to the case where the drive is transmitted from the motor drive shaft to the drive target shaft by only one stage of deceleration. However, since there is a limit on the minimum diameter of the drive pulley 161, if the required reduction ratio is large, the diameter of the driven pulley 162 will inevitably increase when attempting to reduce the speed by only one stage. When this is a two-stage deceleration, the winding angle of the timing belt 163 in the driven pulley 162 is configured to be equal to each other as shown in FIGS. However, in the case of two-stage deceleration, another set of combinations shown in FIG.
伝達系の共振周波数は、ばね定数と慣性モーメントの値により決まり、ばね定数が小さく、慣性モーメントが大きいと共振周波数が低くなる。ばね定数は、タイミングベルトの剛性と、プーリに接触していない部分の長さ(同図では、太い黒線部分)に反比例する。慣性モーメントは、プーリーの材質が同じ場合、半径の4乗に比例する。したがって、1段タイミングベルト系伝達機構は、2段タイミングベルト系伝達機構に比べて明らかに、ばね定数が小さく、慣性モーメントが大きくなるため、共振周波数が低く、バンディングに対して不利である。 The resonance frequency of the transmission system is determined by the values of the spring constant and the moment of inertia. The spring frequency is small, and the resonance frequency is low when the moment of inertia is large. The spring constant is inversely proportional to the rigidity of the timing belt and the length of the portion not in contact with the pulley (the thick black line portion in the figure). The moment of inertia is proportional to the fourth power of the radius when the material of the pulley is the same. Therefore, the first-stage timing belt transmission mechanism is clearly disadvantageous to banding because the spring constant is small and the moment of inertia is larger than the two-stage timing belt transmission mechanism, and the resonance frequency is low.
駆動伝達機構の共振周波数を高く設定できるようにし、バンディングの少ない、高画質の画像卯が得られる画像形成装置を提供する。 Provided is an image forming apparatus in which a resonance frequency of a drive transmission mechanism can be set high, and a high-quality image wrinkle with less banding can be obtained.
請求項1に記載の発明では、位置センサを有する駆動対象と、位置制御手段と、前記駆動対象を駆動するモータと、該モータを駆動する駆動手段と、を少なくとも有する前記駆動対象に前記モータのトルクを減速して伝達する伝達機構であって、前記位置センサからの信号をフィードバックし、前記駆動手段を駆動して、前記位置制御手段により前記駆動対象を目標位置に追従させる駆動制御装置において、前記伝達機構は少なくとも2段のタイミングベルト系伝達機構によって構成され、前記位置制御手段の開ループ交差周波数をFcmとし、前記駆動伝達系とベルト巻き付け角が等しく、且つ等しい減速比を有する1段のタイミングベルト系伝達機構で構成される位置制御手段の開ループ交差周波数をFc1とするとき、
Fcm>Fc1
となるようなFcmで前記駆動対象を目標位置に追従させることを特徴とする。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の駆動制御装置において、前記少なくとも2段のタイミングベルト系伝達機構の伝達機構共振周波数をFrmとするとき、前記Fcmに対し、
Frm>Fcm
となるようなFrmを設定したことを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, the driving object having at least a driving object having a position sensor, a position control means, a motor for driving the driving object, and a driving means for driving the motor is included in the driving object. A transmission mechanism that decelerates and transmits torque, feedbacks a signal from the position sensor, drives the driving unit, and causes the position control unit to follow the target to be driven by the position control unit; The transmission mechanism is constituted by at least a two-stage timing belt system transmission mechanism, the open loop crossing frequency of the position control means is Fcm, the belt transmission angle is the same as that of the drive transmission system and has the same reduction ratio. When the open loop crossing frequency of the position control means constituted by the timing belt transmission mechanism is Fc1,
Fcm> Fc1
The drive target is made to follow a target position with an Fcm such that
In the invention according to
Frm> Fcm
Frm is set such that
請求項3に記載の発明では、請求項1または2に記載の駆動制御装置において、前記モータのトルクリップル周波数をFtrとするとき、該Ftrは前記FcmとFrmのいずれにも等しくならないように設定したことを特徴とする。
請求項4に記載の発明では、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の駆動制御装置において、前記タイミングベルトのピッチ周波数をFtpとしたとき、該Ftpは前記FcmとFrmのいずれにも等しくならないように設定したことを特徴とする。
請求項5に記載の発明では、請求項1ないし4のいずれか1つに記載の駆動制御装置において、前記位置制御手段は、滑らかな立ちあがりでモータを駆動することを特徴とする。
請求項6に記載の発明では、請求項1ないし5のいずれか1つに記載の駆動制御装置において、前記駆動対象は中間転写ベルト、もしくは紙搬送ベルトであることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the drive control device according to the first or second aspect, when the torque ripple frequency of the motor is Ftr, the Ftr is set so as not to be equal to either Fcm or Frm. It is characterized by that.
According to a fourth aspect of the present invention, in the drive control device according to any one of the first to third aspects, when the pitch frequency of the timing belt is Ftp, the Ftp is in any of the Fcm and Frm. It is characterized by being set not to be equal.
According to a fifth aspect of the present invention, in the drive control device according to any one of the first to fourth aspects, the position control means drives the motor with a smooth start-up.
According to a sixth aspect of the present invention, in the drive control device according to any one of the first to fifth aspects, the drive target is an intermediate transfer belt or a paper transport belt.
請求項7に記載の発明では、請求項1ないし6のいずれか1つに記載の駆動制御装置において、前記駆動対象は感光体ドラムであることを特徴とする。
請求項8に記載の発明では、請求項7に記載の駆動制御装置において、前記感光体ドラムは1個のみ使用の1ドラム型の画像形成部を構成していることを特徴とする。
請求項9に記載の発明では、請求項7に記載の駆動制御装置において、前記感光体ドラムは複数個使用したタンデム型の画像形成部を構成していることを特徴とする。
請求項10に記載の発明では、請求項8または9に記載の駆動制御装置において、前記画像形成部は、直接転写方式の画像形成部であることを特徴とする。
請求項11に記載の発明では、請求項8または9に記載の駆動制御装置において、前記画像形成部は、間接転写方式の画像形成部であることを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, in the drive control device according to any one of the first to sixth aspects, the drive target is a photosensitive drum.
According to an eighth aspect of the present invention, in the drive control device according to the seventh aspect of the present invention, the photosensitive drum constitutes a one-drum type image forming unit that uses only one photosensitive drum.
According to a ninth aspect of the present invention, in the drive control apparatus according to the seventh aspect of the present invention, the photosensitive drum constitutes a tandem-type image forming unit that uses a plurality of the photosensitive drums.
According to a tenth aspect of the present invention, in the drive control device according to the eighth or ninth aspect, the image forming unit is a direct transfer type image forming unit.
According to an eleventh aspect of the present invention, in the drive control device according to the eighth or ninth aspect, the image forming unit is an indirect transfer type image forming unit.
本発明は、
1;駆動対象を目標位置により高精度に追従でき、ギヤ駆動に比べて騒音の小さい
2;安定な位置制御手段が実現できるため、信頼性の高い
3;トルク変動による振動を抑えることができるため速度変動の小さい
4;タイミングベルトとタイミングプーリーの歯の接離による外乱振動を抑えることがで
きるため速度変動の小さい
5;フィードバック系の遅れによる追従誤差やオーバーシュートによる振動の励起を抑え
ることができ、駆動対象を目標位置により高精度に追従できる
6:バンディングが小さく、位置ずれを抑えた高画質な
画像形成装置を提供する事を可能にする。
The present invention
1: The target to be driven can be tracked with high accuracy by the target position, and noise is lower than that of
図1は本発明を適用した感光体ドラム駆動装置の構成図である。
同図において符号101は感光体ドラム、102はドラム軸、103はドラム軸タイミングプーリ、104はタイミングベルト、105は中継軸小タイミングプーリ、106は中継軸、107は中継軸大タイミングプーリ、108はタイミングベルト、109はモータ軸タイミングプーリ、110はモータ軸、111はブラシレスモータ、112はロータリエンコーダ、113は駆動制御回路をそれぞれ示す。
ブラシレスモータ111から感光体ドラム101を回転駆動させる点は、基本的には従来技術で示した構成と同様である。ただし、ブラシレスモータ111は、2段タイミングベルト系伝達機構を介してドラムを回転させる。タイミングプーリーの比は、1段目、2段目ともに1:4になっている。
位置センサは、ドラム軸にインクリメンタルエンコーダ112が取りつけられている。駆動制御回路113は、位置センサの信号をフィードバックして位置制御手段で演算した結果をもってブラシレスモータ111に電流を与える。
FIG. 1 is a configuration diagram of a photosensitive drum driving device to which the present invention is applied.
In the figure,
The point that the
In the position sensor, an
図2は或るタイミングベルト系伝達機構の伝達特性のボード線図である。同図(a)は2段伝達系、同図(b)は1段伝達系の線図である。
駆動伝達系の性能を示す1つの方法に、周波数伝達関数というのがある。これは、正弦波の入力信号に対する出力信号の変化を、ゲインと位相の変化で示すもので、これらの関係を示すグラフをボード線図と呼んでいる。ゲインが局部的に上昇している場合、そのピーク位置を共振周波数と呼ぶ。条件の組み合わせによって、系が安定になる場合と、不安定になる場合とがある。
同図はモータの発生トルクから駆動伝達系を介して制御対象の駆動軸角度までの周波数特性を示すものである。
同図(b)の1段伝達系における共振周波数(Fr1と称す)は、およそ1440Hzであるのに対し、同図(a)の2段伝達系における共振周波数(Frmと称す)は、およそ2580Hzとなっており、2段伝達系の共振周波数の方が1段伝達系のそれの2倍近くになっている。
一般に前記のように定めた2段タイミングベルト系伝達機構の共振周波数Frmは、1段タイミングベルト系伝達機構共振周波数Fr1より高くなる。
FIG. 2 is a Bode diagram of transmission characteristics of a certain timing belt transmission mechanism. FIG. 4A is a diagram of a two-stage transmission system, and FIG. 4B is a diagram of a one-stage transmission system.
One method for indicating the performance of a drive transmission system is a frequency transfer function. This shows the change of the output signal with respect to the input signal of the sine wave by the change of the gain and the phase, and a graph showing these relations is called a Bode diagram. When the gain increases locally, the peak position is called the resonance frequency. Depending on the combination of conditions, the system may be stable or unstable.
This figure shows the frequency characteristics from the torque generated by the motor to the drive shaft angle to be controlled through the drive transmission system.
The resonance frequency (referred to as Fr1) in the one-stage transmission system in FIG. 2B is approximately 1440 Hz, whereas the resonance frequency (referred to as Frm) in the two-stage transmission system in FIG. The resonance frequency of the two-stage transmission system is nearly twice that of the one-stage transmission system.
Generally, the resonance frequency Frm of the two-stage timing belt transmission mechanism determined as described above is higher than the resonance frequency Fr1 of the first-stage timing belt transmission mechanism.
図3は駆動制御系に着目したブロック図である。
同図において符号131は感光体ドラム等の制御対象、132は基準信号発生器、133は目標値伝達関数、134は補正伝達関数、135は位置制御手段をそれぞれ示す。
この伝達系により、初期速度0、初期加速度0が与えられるため、滑らかな起動が得られ、駆動対象のスタート時の目標位置軌道を滑らかにするとともに、その時に必要なモータ電流をフィードフォワードで与える。基準信号発生器132からの基準信号は、目標角速度ωref、時間tとすると、次のランプ関数になる。
refo=ωref×t
目標位置は、目標値伝達関数133により滑らかな目標位置軌道になる。また、フィードフォワード電流は、目標値伝達関数に制御対象の伝達関数の逆数を乗算する補正伝達関数34により与える。同図において実線で示した流れが一巡伝達特性のブロックである。
FIG. 3 is a block diagram focusing on the drive control system.
In the figure, reference numeral 131 denotes a control object such as a photosensitive drum, 132 a reference signal generator, 133 a target value transfer function, 134 a correction transfer function, and 135 a position control means.
Since this transmission system gives an initial speed of 0 and an initial acceleration of 0, smooth start-up is obtained, the target position trajectory at the start of the drive target is smoothed, and the motor current required at that time is given in feedforward . The reference signal from the reference signal generator 132 becomes the following ramp function when the target angular velocity ωref and time t are given.
refo = ωref × t
The target position becomes a smooth target position trajectory by the target value transfer function 133. The feedforward current is given by a
図4は図3に示した制御駆動系のボード線図である。同図(a)は2段伝達系、同図(b)は1段伝達系の線図である。
同図において、0dBと交差するところが開ループ交差周波数である。同図(a)において、2段タイミングベルト系伝達機構の位置制御手段の開ループ交差周波数をFcm、同図(b)において、1段のタイミングベルト系で構成される位置制御手段の開ループ交差周波数をFc1とすると、同図では、
Fcm=Fc1≒250Hz
にしてあり、共振周波数Frm近傍において位相が180°遅れになるが、このときゲインは0dBより小さいため系は安定状態であるが、共振周波数Fr1近傍ににおいて位相が180°遅れになり、そのときゲインは0dBより大きくなっているため、1段タイミングベルト系伝達機構駆動系は不安定になる。
FIG. 4 is a Bode diagram of the control drive system shown in FIG. FIG. 4A is a diagram of a two-stage transmission system, and FIG. 4B is a diagram of a one-stage transmission system.
In the figure, the crossing point with 0 dB is the open loop crossing frequency. In FIG. 4A, the open loop crossing frequency of the position control means of the two-stage timing belt transmission mechanism is Fcm, and in FIG. If the frequency is Fc1,
Fcm = Fc1≈250 Hz
The phase is delayed by 180 ° in the vicinity of the resonance frequency Frm. At this time, since the gain is smaller than 0 dB, the system is in a stable state, but the phase is delayed by 180 ° in the vicinity of the resonance frequency Fr1. Since the gain is greater than 0 dB, the one-stage timing belt transmission mechanism drive system becomes unstable.
図5は2段タイミングベルト系伝達機構駆動系の応答を示す図である。
図6は1段タイミングベルト系伝達機構駆動系の応答を示す図である。同図(a)は駆動開始から2秒後まで、同図(b)は1.9秒後から2秒後までの様子をそれぞれ示す図である。
両図の縦軸は目標位置から検出位置の追従誤差を示す。
図5において1.1秒を過ぎた辺りから、位置ずれは数μm以内に納まっている。
図6においては時間とともに追従誤差が大きくなって振動している。安定に駆動するには、Fcm>Fc1にする必要がある。すなわち、位置制御手段を調整して(ゲインを下げて)、Fc1をより小さい値に下げなければならない。逆に言えば、1段タイミングベルト系伝達機構駆動系と、2段タイミングベルト系伝達機構駆動系において、ともに安定して駆動させるためには、FcmはFc1より高い周波数に設定することができる。
FIG. 5 is a diagram showing the response of the two-stage timing belt system transmission mechanism drive system.
FIG. 6 is a diagram showing the response of the first stage timing belt transmission mechanism drive system. FIG. 4A shows the state from the start of driving to 2 seconds later, and FIG. 4B shows the state from 1.9 seconds to 2 seconds later.
The vertical axis in both figures indicates the tracking error from the target position to the detected position.
In FIG. 5, the positional deviation is within a few μm after 1.1 seconds.
In FIG. 6, the tracking error increases with time and vibrates. In order to drive stably, it is necessary to satisfy Fcm> Fc1. In other words, the position control means must be adjusted (gain reduced) to reduce Fc1 to a smaller value. In other words, Fcm can be set to a frequency higher than Fc1 in order to stably drive both the first-stage timing belt system transmission mechanism drive system and the second-stage timing belt system transmission mechanism drive system.
3相15極のブラシレスモータを使うものとして、モータ1回転のトルクリップルが30回であるとする。感光体ドラム1を30rpmで回転させると、ブラシレスモータ11は、合計のプーリー比が16あるので、480rpmになる。したがって、トルクリップル周波数Ftrは、
Ftr=480×30/60=240Hz
になる。
図4より2段タイミングベルト系伝達機構の位置制御手段の開ループ交差周波数Fcmは、
Fcm=240 [rad/s] =38.2[Hz]
共振周波数Frmは、
Frm=2520 [rad/s] =401[Hz]
となり、FtrをFcm、およびFrmから離れた周波数領域に持っていけるので、安定な制御が実現できる。
Assuming that a three-phase 15-pole brushless motor is used, the torque ripple of one rotation of the motor is 30 times. When the
Ftr = 480 × 30/60 = 240 Hz
become.
From FIG. 4, the open loop crossing frequency Fcm of the position control means of the two-stage timing belt transmission mechanism is
Fcm = 240 [rad / s] = 38.2 [Hz]
The resonance frequency Frm is
Frm = 2520 [rad / s] = 401 [Hz]
Thus, since Ftr can be brought to a frequency region away from Fcm and Frm, stable control can be realized.
図1のドラムを30rpmで回転させる。モータ軸タミングプーリー9と中継軸小タイミングプーリ5の歯数を60、中継軸大タイミングプーリ7とドラム軸タイミングプーリ3の歯数を240とする。
モータ軸タミングプーリー9と中継軸大タイミングプーリ7に掛け渡されたタイミングベルト8のピッチ周波数Ftp1は、モータ回転数480rpm、モータ軸タミングプーリー9の歯数60より、
Ftp1=480/60×60=480Hz
中継軸小タイミングプーリ5とドラム軸タイミングプーリ3に掛け渡されたタイミングベルト4のピッチ周波数Ftp2は、ドラム回転数30rpm、ドラム軸タイミングプーリ3の歯数240より、
Ftp2=30/60×240=120Hz
となる。図4のFcm=38.2[Hz]、Frm=401[Hz]に対しどちらも離れた周波数領域に持っていけるので、安定な制御が実現できる。Ftp1、Ftp2は、前述のトルクリップル周波数Ftr=240Hzとも離れている。
The drum of FIG. 1 is rotated at 30 rpm. The number of teeth of the motor shaft timing pulley 9 and the relay shaft small timing pulley 5 is 60, and the number of teeth of the relay shaft large timing pulley 7 and the drum shaft timing pulley 3 is 240.
The pitch frequency Ftp1 of the
Ftp1 = 480/60 × 60 = 480 Hz
The pitch frequency Ftp2 of the timing belt 4 spanned between the relay shaft small timing pulley 5 and the drum shaft timing pulley 3 is based on the drum rotation speed of 30 rpm and the number of teeth 240 of the drum shaft timing pulley 3.
Ftp2 = 30/60 × 240 = 120 Hz
It becomes. Since both Fcm = 38.2 [Hz] and Frm = 401 [Hz] in FIG. 4 can be brought to a frequency region distant from each other, stable control can be realized. Ftp1 and Ftp2 are separated from the aforementioned torque ripple frequency Ftr = 240 Hz.
図7はタイミングベルト系伝達機構とギヤ伝達機構を組み合わせたドラム駆動制御装置の実施例を示す図である。
同図において符号114は大ギヤ、115は小ギヤをそれぞれ示す。
位置センサは、ドラム駆動軸102にインクリメンタルエンコーダ112が取りつけられている。駆動制御回路113は、位置センサの信号をフィードバックして位置制御手段で演算した結果をモータ111に電流で与える。モータ111は、ギヤ伝達機構とタイミングベルト系伝達機構を介してドラムを回転させる。ギヤ比は、1:4、タイミングプーリーの比は、1:4になっている。ギヤ伝達機構は剛性が高いので、共振周波数をタイミングベルト系伝達機構より高くできる。ギヤの噛み合いによる外乱は、2段目がタイミングベルト系伝達機構になっているので、ドラム101には、外乱が伝わりにくいため、単純なギヤ伝達機構に比べて速度変動を抑えることができる。
FIG. 7 is a diagram showing an embodiment of a drum drive control device in which a timing belt transmission mechanism and a gear transmission mechanism are combined.
In the figure, reference numeral 114 denotes a large gear, and 115 denotes a small gear.
In the position sensor, an
図8は2段タイミングベルト系伝達機構駆動系による中間転写ベルト駆動制御装置の実施例を示す図である。
同図において符号116は中間転写ベルト、117は駆動ローラ、118は従動プーリ、119はタイミングベルト、120は中継軸小タイミングプーリ、121はは中継軸、122は中継軸大タイミングプーリ、123はタイミングベルト、124はモータ軸タイミングプーリ、125はモータ軸、126はブラシレスモータ、127はエンコーダスリット、128はピックアップ、129は駆動制御回路をそれぞれ示す。
位置センサは、中間転写ベルト116上の表面か裏面にエンコーダスリット127が形成されている。ピックアップ128により信号を読み取る。駆動制御回路129は、位置センサの信号をフィードバックして位置制御手段で演算した結果をモータ126に電流で与える。モータ126は、2段タイミングベルト系伝達機構を介して駆動ローラ117を回転させ中間転写ベルト116を移動させる。タイミングプーリーの比は、1段目、2段目ともに1:4になっている。
FIG. 8 is a diagram showing an embodiment of an intermediate transfer belt drive control device using a two-stage timing belt system transmission mechanism drive system.
In the same figure, 116 is an intermediate transfer belt, 117 is a driving roller, 118 is a driven pulley, 119 is a timing belt, 120 is a relay shaft small timing pulley, 121 is a relay shaft, 122 is a relay shaft large timing pulley, and 123 is a timing. A belt, 124 is a motor shaft timing pulley, 125 is a motor shaft, 126 is a brushless motor, 127 is an encoder slit, 128 is a pickup, and 129 is a drive control circuit.
The position sensor has an encoder slit 127 formed on the front surface or the back surface of the intermediate transfer belt 116. A signal is read by the pickup 128. The
本実施形態のベルト搬送装置の位置制御方法は、マイクロコンピュータにおける演算処理機能により実行される。マイクロコンピュータの代わりに数値演算処理能力が高いDSP(デジタルシグナルプロッセサ)を用いてもよい事は明らかである。
次に、本発明を適用した画像形成装置について説明する。
The position control method of the belt conveyance device of the present embodiment is executed by an arithmetic processing function in the microcomputer. It is obvious that a DSP (digital signal processor) having a high numerical processing capability may be used instead of the microcomputer.
Next, an image forming apparatus to which the present invention is applied will be described.
図9は1ドラム型の画像形成部の概略構成図である。
同図において符号200は感光体ドラム、400は現像ユニット、500は中間転写ユニット、600は2次転写ユニット、700は定着ユニット700をそれぞれ示す。その他の符号は以下の説明の中で順次引用する。
カラー複写機、カラープリンタ等に用い得る画像形成部は、像担持体としての感光体ドラム200、帯電手段としての帯電チャージャ201、クリーニングブレード及びファーブラシからなる感光体クリーニング装置210、露光手段としての図示しない書き込み光学ユニット、現像手段としてのリボルバ現像ユニット400、中間転写ユニット500、2次転写ユニット600、及び定着ローラ対701を用いた定着ユニット700などで構成されている。
カラー複写機の場合は、同図に示す画像形成部のほか、図示しないカラー画像読み取り部(以下「カラースキャナ」という)、給紙部、及びこれらを駆動制御する制御部などによって構成されている。
上記カラースキャナは、原稿のカラー画像情報を、例えばレッド、グリーン、ブルー(以下、それぞれ「R」、「G」、「B」という)の色分解光ごとに読み取り、電気的な画像信号に変換する。そして、このカラースキャナで得たR、G、Bの色分解画像信号の強度レベルをもとにして、図示しない画像処理部で色変換処理を行い、ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー(以下、それぞれ「Bk」、「C」、「M」、「Y」という)の画像データを得る。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a one-drum type image forming unit.
In the figure,
An image forming unit that can be used in a color copying machine, a color printer, and the like includes a
In the case of a color copier, in addition to the image forming unit shown in the figure, a color image reading unit (hereinafter referred to as a “color scanner”), a paper feeding unit, and a control unit that drives and controls these are included. .
The color scanner reads color image information of a document for each color separation light of, for example, red, green, and blue (hereinafter referred to as “R”, “G”, and “B”) and converts them into electrical image signals. To do. Then, based on the intensity levels of the R, G, and B color separation image signals obtained by this color scanner, color conversion processing is performed by an image processing unit (not shown), and black, cyan, magenta, yellow (hereinafter, respectively) Image data “Bk”, “C”, “M”, and “Y”) is obtained.
感光体ドラム200は図中に矢印Aで示すように半時計方向に回転し、その周囲には、帯電チャージャ201、感光体クリーニング装置210、リボルバ現像ユニット400の選択された現像器、中間転写ユニット500の中間転写体としての中間転写ベルト501などが配置されている。また、書き込み光学ユニットは、カラースキャナからのカラー画像データを光信号に変換して、帯電チャージャ201によって一様に帯電された感光体ドラム200の表面に、原稿の画像に対応したレーザ光Lを照射して光書き込みを行い、感光体ドラム200の表面に静電潜像を形成する。この書き込み光学ユニットは、例えば、光源としての半導体レーザ、レーザ発光駆動制御部、ポリゴンミラーとその回転用モータ、f/θレンズ、反射ミラーなどによって構成することができる。
また、上記リボルバ現像ユニット400は、Bkトナーを用いるBk現像器401、Cトナーを用いるC現像器402、Mトナーを用いるM現像器403、Yトナーを用いるY現像器404、及びユニット全体を半時計回りに回転させる現像リボルバ駆動部(図示せず)などによって構成されている。
リボルバ現像ユニット400に設置された各現像器401〜404は、静電潜像を現像するために現像材の穂を感光体ドラム200の表面に接触させて回転する現像材担持体としての現像スリーブと、現像剤を汲み上げて攪拌するために回転する現像剤パドル、及び現像スリーブを矢印で示す時計方向に回転させる現像スリーブ駆動部(いずれも図示せず)などで構成されている。
The
The
Each of the developing
この実施形態では、各現像機401〜404内のトナーはフェライトキャリアとの攪拌によって負極性に帯電され、また、各現像スリーブには図示しない現像バイアス印加手段としての現像バイアス電源により負の直流電圧Vdc(直流成分)に交流電圧Vac(交流成分)が重畳された現像バイアス電圧が印加され、各現像スリーブが感光体ドラム200の金属基体層に対して所定電圧にバイアスされている。カラー複写機本体の待機状態では、リボルバ現像ユニット400はBk現像機401が現像位置に位置するホームポジションで停止しており、コピースタートキーが押されると、原稿画像データの読み取りを開始し、そのカラー画像データに基づいて、レーザ光Lによる光書き込み、すなわち静電潜像形成が始まる(以下、Bk画像データによる静電潜像を「Bk静電潜像」という。C、M、Yについても同様)。
Bk静電潜像の先端部から現像可能にすべく、Bk現像位置に静電潜像の先端部が到達する前に、Bk現像スリーブの回転を開始してBk静電潜像をBkトナーで現像する。そして、以後Bk静電潜像の現像動作を続けるが、Bk静電潜像の後端部がBk現像位置を通過した時点で、速やかに次の色の現像機が現像位置に来るまで、リボルバ現像ユニット400が回転する。これは少なくとも、次の画像データによる静電潜像の先端部が現像位置に到達する前に完了させる。
In this embodiment, the toner in each of the developing
In order to enable development from the leading edge of the Bk electrostatic latent image, before the leading edge of the electrostatic latent image reaches the Bk development position, the rotation of the Bk developing sleeve is started and the Bk electrostatic latent image is cleaned with Bk toner. develop. Thereafter, the developing operation of the Bk electrostatic latent image is continued. When the rear end portion of the Bk electrostatic latent image passes the Bk developing position, the revolver is promptly moved until the next color developing device comes to the developing position. The developing
中間転写ユニット500は、後述する複数のローラに張架された中間転写体である中間転写ベルト501などで構成されている。この中間転写ベルト501の周りには、2次転写ユニット600の転写材担持体である2次転写ベルト601、2次転写電荷付与手段である2次転写バイアスローラ605、中間転写体クリーニング手段であるベルトクリーニングブレード504、潤滑剤塗布手段である潤滑剤塗布ブラシ505などが対向するように配設されている。
この中間転写ベルト501は、1次転写電荷付与手段である1次転写バイアスローラ507、ベルト駆動ローラ508、ベルトテンションローラ509、2次転写対向ローラ510、クリーニング対向ローラ511、及びアースローラ512に張架されている。各ローラは導電性材料で形成され、1次転写バイアスローラ507以外の各ローラは接地されている。
1次転写バイアスローラ507には、定電流または定電圧制御された1次転写電源801により、トナー像の重ね合わせ数に応じて所定の大きさの電流又は電圧に制御された転写バイアスが印加されている。また、中間転写ベルト501は、図示しない駆動モータによって矢印B方向に回転駆動されるベルト駆動ローラ508により、矢印方向に駆動される。
中間転写ベルト501は、半導体、または絶縁体で形成され、単層または多層構造となっている。
The
The
The primary
The
感光体ドラム200上のトナー像を中間転写ベルト501に転写する転写部(以下「1次転写部」という)では、1次転写バイアスローラ507、及びアースローラ512で中間転写ベルト501を感光体ドラム200側に押し当てるように張架することにより、感光体ドラム200と中間転写ベルト501との間に所定幅のニップ部を形成している。
潤滑剤塗布ブラシ505は、板状に形成された潤滑剤としてのステアリン酸亜鉛506を研磨し、この研磨された微粒子を中間転写ベルト501に塗布するものである。この潤滑剤塗布ブラシ505も、中間転写ベルト501に対して隣接可能に構成され、所定のタイミングで中間転写ベルト501に接触するように制御される。
In a transfer portion (hereinafter referred to as “primary transfer portion”) that transfers the toner image on the
The
2次転写ユニット600は、3つの支持ローラ602、603、604に張架された2次転写ベルト601などで構成され、2次転写ベルト601の支持ローラ602と603間の張架部が2次転写対向ローラ510に対して圧接可能になっている。3つの支持ローラ602、603、604の一つは、図示しない駆動手段によって回転駆動される駆動ローラであり、その駆動ローラにより2次転写ベルト601が図中に矢印Cで示す方向に駆動される。
2次転写バイアスローラ605は、2次転写手段であり、2次転写対向ローラ510との間に中間転写ベルト501と2次転写ベルト601を挟持するように配設され、定電流制御される2次転写電源802によって所定電流の転写バイアスが印加されている。また、上記2次転写ベルト601、及び2次転写バイアスローラ605が、2次転写対向ローラ510に対して圧接する位置と離間する位置とを取り得るように、支持ローラ602、及び2次転写バイアスローラ605を矢印方向に駆動する図示しない離接機構が設けられている。その離間位置にある2次転写ベルト601及び支持ローラ602を、図1に2点鎖線で示している。
The
The secondary
650はレジストローラ対であり、2次転写バイアスローラ605と2次転写対向ローラ510とに挟持された中間転写ベルト501と2次転写ベルト601の間に、所定のタイミングで転写材である転写紙Pを送り込む。
2次転写ベルト601の定着ローラ対701側の支持ローラ603に張架されている部分には、転写材除電手段である転写紙除電チャージャ606と、転写材担持体除電手段であるベルト除電チャージャ607とが対向している。また、2次転写ベルト601の図中下側の支持ローラ604に張架されている部分には、転写材担持体クリーニング手段であるクリーニングブレード608が当接している。
転写紙除電チャージャ606は、転写紙に保持されている電荷を除電することにより、転写紙自体のこしの強さで転写紙を2次転写ベルト601から良好に分離できるようにするものである。ベルト除電チャージャ607は、2次転写ベルト601上に残留する電荷を除電するものである。また、上記クリーニングブレード608は、2次転写ベルト601の表面に付着した付着物を除去してクリーニングするものである。
The portions of the
The transfer
このように構成したカラー複写機において、画像形成サイクルが開始されると、感光体ドラム200は、図示しない駆動モータによって矢印Aで示す半時計方向に回転され、中間転写ベルト501はベルト駆動ローラ508によって矢印で示す時計回りに回転される。その中間転写ベルト501の回転に伴ってBkトナー像形成、Cトナー像形成、Mトナー像形成、Yトナー像形成が1次転写バイアスローラ507に印加される電圧による転写バイアスにより1次転写が行われ、最終的にBk、C、M、Yの順に中間転写ベルト501上に重ねてトナー像が形成される。
In the color copying machine configured as described above, when the image forming cycle is started, the
例えばBkトナー像形成は次のように行われる。帯電チャージャ201は、コロナ放電によって感光体ドラム200の表面を負電荷で所定電位に一様に帯電する。そして、図示しない書き込み光学ユニットにより、Bkカラー画像信号に基づいてレーザ光によるラスタ露光を行う。このラスタ像が露光されたとき、当初一様帯電された感光体ドラム200の表面の露光された部分は、露光光量に比例する電荷が消失し、bk静電潜像が形成される。
このBk静電潜像に、Bk現像機401のBk現像ローラ上の負帯電されたBkトナーが接触することにより、感光体ドラム200の電荷が残っている部分にはトナーが付着せず、電荷の無い部分つまり露光された部分にはトナーが吸着し、静電潜像と相似なBkトナー像が形成される。この感光体ドラム200上に形成されたBkトナー像は、感光体ドラム200と接触状態で等速駆動している中間転写ベルト501の表面に転写される。以下、感光体ドラム200から中間転写ベルト501へのトナー像の転写を「ベルト転写」という。
上記ベルト転写後の感光体ドラム200の表面に残留している若干の未転写残留トナーは、感光体ドラム200の再使用に備えて、感光体クリーニング装置210で清掃される。
For example, Bk toner image formation is performed as follows. The charging
When the negatively charged Bk toner on the Bk developing roller of the
Some untransferred residual toner remaining on the surface of the
感光体ドラム200側ではBk画像形成工程の次にC画像形成工程に進み、所定のタイミングでカラースキャナによるC画像データの読み取りが始まり、そのC画像データによるレーザ光書き込みによって、感光体ドラム200の表面にC静電潜像を形成する。
そして、先のBk静電潜像の後端部が通過した後で、且つC静電潜像の先端部が到達する前にリボルバ現像ユニット400の回転動作が行われ、C現像機402が現像位置にセットされ、C静電潜像がCトナーで現像される。
以後、C静電潜像領域の現像を続けるが、C静電潜像の後端部が通過した時点で、先のBk現像機401の場合と同様にリボルバ現像ユニットの回転動作を行い、次のM現像機403を現像位置に移動させる。これもやはり次のM静電潜像の先端部が現像位置に到達する前に完了させる。
なお、M及びYの画像形成工程については、それぞれのカラー画像データ読み取り、静電潜像形成、現像の動作が上述のBk、Cの工程と同様であるので説明は省略する。
中間転写ベルト501上には、感光体ドラム100上に順次形成されるBk、C、M、Yのトナー像が、同一面に順次位置合わせされて転写される。それにより、中間転写ベルト501上には最大で4色が重ね合わされたトナー像が形成される。
カラースキャナの構成によっては、1回の読取走査によって3色分を同時に読み取り、画像データをメモリに格納し、必要に応じて画像形成部に転送する方式のものあり、同様に本発明を適用できる。
On the
Then, after the rear end portion of the previous Bk electrostatic latent image passes and before the front end portion of the C electrostatic latent image arrives, the
Thereafter, the development of the C electrostatic latent image area is continued. When the rear end of the C electrostatic latent image passes, the revolver developing unit is rotated in the same manner as in the case of the
Note that the M and Y image forming steps are the same as the Bk and C steps described above because the operations of reading color image data, forming an electrostatic latent image, and developing are the same as those described above.
On the
Depending on the configuration of the color scanner, there is a system in which three colors are simultaneously read by one reading scan, image data is stored in a memory, and transferred to an image forming unit as necessary. The present invention can be similarly applied. .
上記画像形成動作が開始される時期に、転写紙Pは図示しない転写紙カセット又は手差しトレイなどの給紙部から給送され、レジストローラ対650のニップで待機している。2次転写対向ローラ510及び2次転写バイアスローラによりニップが形成された2次転写部に中間転写ベルト501上のトナー像の先端がさしかかるときに、ちょうど転写紙Pの先端がこのトナー像の先端に一致するようにレジストローラ対650が駆動され、転写紙Pとトナー像とのレジスト合わせが行われる。
そして、転写紙Pが中間転写ベルト501上のトナー像と重ねられて2次転写部を通過する。このとき、2次転写電源802によって2次転写バイアスローラ605に印加される電圧による転写バイアスにより、中間転写ベルト501上の4色重ねトナー像が転写紙上に一括転写される。
そして、2次転写ベルト601の移動方向における2次転写部の下流側に配置した転写紙除電チャージャ606との対向部を通過するとき、転写紙Pは除電され、2次転写ベルト601から剥離して定着ローラ対701に向けて送られる。
この定着ローラ対701のニップ部でトナー像が溶融定着され、図示しない排出ローラ対で装置本体外に送り出され、図示しないコピートレイに表向きにスタックされ、フルカラーコピーを得る。
At the time when the image forming operation is started, the transfer paper P is fed from a paper feed unit such as a transfer paper cassette or a manual feed tray (not shown) and is waiting at the nip of the
Then, the transfer paper P is superimposed on the toner image on the
The transfer paper P is neutralized and separated from the
The toner image is melted and fixed at the nip portion of the fixing
一方、上記ベルト転写後の感光体ドラム200の表面は、感光体クリーニング装置210でクリーニングされ、除電ランプ202で均一に除電される。
また、転写紙Pにトナー像を転写した後の中間転写ベルト501の表面に残留したトナーは、図示しない離接機構によって中間転写ベルト501に押圧されるベルトクリーニングブレード504によってクリーニングされる。
ここで、リピートコピーの時は、カラースキャナの動作及び感光体ドラム200への画像形成は、1枚目の4色目(Y)の画像形成工程に引き続き、所定のタイミングで2枚目の1色目(Bk)の画像形成工程に進む。また、中間転写ベルト501の方は、1枚目の4色重ねトナー像の転写紙への一括転写工程に引き続き、表面の上記ベルトクリーニングブレード504でクリーニングされた領域に、2枚目のBkトナー像がベルト転写されるようにする。その後は、1枚目と同様動作になる。
On the other hand, the surface of the
Further, the toner remaining on the surface of the
Here, at the time of repeat copy, the operation of the color scanner and the image formation on the
以上は、4色フルカラーコピーを得るコピーモードであったが、3色コピーモード、2色コピーモードの場合は、指定された色と回数の分について、上記同様の動作を行うことになる。
また、単色コピーモードの場合は、所定枚数が終了するまでの間、リボルバ現像ユニット400の所定色の現像機のみを現像動作状態にして、ベルトクリーニングブレード504を中間転写ベルト501に押圧させた状態のままの位置にしてコピー動作を行う。
なお、同図は間接転写方式の画像形成部を示しているが、紙に直接複数回転写するいわゆる直接転写方式もある。
The above is a copy mode for obtaining a four-color full-color copy. In the three-color copy mode and the two-color copy mode, the same operation as described above is performed for the designated color and the number of times.
In the single color copy mode, only the predetermined color developing machine of the
The figure shows an indirect transfer type image forming unit, but there is also a so-called direct transfer method in which the image is directly transferred onto a sheet a plurality of times.
図10、図11は複数の感光体ドラムを用いた画像形成部の概略構成図である。
図10は直接転写方式、図11は間接転写方式を示す図である。
両図において符号141は感光体、142は転写装置、143はシート搬送ベルト、144は中間転写ベルト、145は2次転写ベルト、146は給紙装置、147は定着装置、148は感光体クリーニング装置、149はベルトクリーニング装置、をそれぞれ示す。
先の図9には1ドラム型の画像形成部を示したが、画像形成のスピードが要求される場合、複数の感光体ドラムを用いるいわゆるタンデム型の画像形成装置が用いられる。
タンデム型の電子写真装置には、図10に示すように、各感光体141上の画像を転写装置142により、シート搬送ベルト143で搬送するシートsに順次直接転写する直接転写方式のものと、図11に示すように、各感光体141上の画像を1次転写装置142によりいったん中間転写体144に順次転写して後、その中間転写体144上の画像を2次転写装置145によりシートs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145は転写搬送ベルトであるが、ローラ形状の方式もある。
10 and 11 are schematic configuration diagrams of an image forming unit using a plurality of photosensitive drums.
FIG. 10 shows a direct transfer method, and FIG. 11 shows an indirect transfer method.
In both figures,
FIG. 9 shows the one-drum type image forming unit. However, when image forming speed is required, a so-called tandem type image forming apparatus using a plurality of photosensitive drums is used.
As shown in FIG. 10, the tandem type electrophotographic apparatus includes a direct transfer system in which an image on each photoconductor 141 is directly transferred onto a sheet s conveyed by a
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141を並べたタンデム型画像形成装置Tの上流側に給紙装置146を、下流側に定着装置147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145を比較的自由に設置することができる。
給紙装置146、および定着装置147をタンデム型画像形成装置T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147をタンデム型画像形成装置Tに接近して配置することとなる。そのため、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147を配置することができず、シートsの先端が定着装置7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147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147が上流側の画像形成に影響を及ぼしやすい問題点がある。
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147を配置することができるから、定着装置147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。
Comparing the direct transfer type and the indirect transfer type, the former arranges the
On the other hand, the latter can set the
The
In the former, in order not to increase the size in the sheet conveying direction, the fixing
On the other hand, in the latter case, the fixing
以上のようなことから、最近は、タンデム型電子写真装置の中の、特に間接転写方式のものが注目されてきている。
そして、この種のカラー電子写真装置では、図11に示すように、1次転写後に感光体141上に残留する転写残トナーを、感光体クリーニング装置148で除去して感光体141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144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149で除去して中間転写体144表面をクリーニングし、再度の画像形成に備えていた。
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。
In view of the above, in recent years, indirect transfer type among tandem type electrophotographic apparatuses has been attracting attention.
In this type of color electrophotographic apparatus, as shown in FIG. 11, the transfer residual toner remaining on the
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図12は本発明の一実施の形態になるタンデム型間接転写方式の電子写真装置を示す図である。
同図において符号1100は複写装置本体、1200はそれを載せる給紙テーブル、1300は複写装置本体1100上に取り付けるスキャナ、1400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。
図13は中間転写体の構成例を示す図である。同図において符号10は中間転写体、11はベース層、12は弾性層、13はコート層をそれぞれ示す。
複写装置本体1100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13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。
FIG. 12 is a view showing a tandem indirect transfer type electrophotographic apparatus according to an embodiment of the present invention.
In the figure,
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of the intermediate transfer member. In the figure,
The copying machine
The surface of the
そして、図12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、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、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの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。
そのタンデム画像形成装置20の上には、同図に示すように、さらに露光装置21を設ける。
Then, as shown in FIG. 12, in the illustrated example, it is wound around three
In this illustrated example, an intermediate transfer
Further, among the three images, four images of yellow, cyan, magenta, and black are arranged on the
An
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。
なお、図示例では、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。
On the other hand, a
A fixing
The
In the illustrated example, under such a
さて、いまこのカラー電子写真装置を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置1400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1400を開いてスキャナ1300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1400を閉じてそれで押さえる。
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置1400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1300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。
また、不図示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40を回転して各感光体40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。
Now, when making a copy using this color electrophotographic apparatus, a document is set on the document table 30 of the
When a start switch (not shown) is pressed, when the document is set on the
When a start switch (not shown) is pressed, one of the
一方、不図示のスタートスイッチを押すと、給紙テーブル1200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1100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。
On the other hand, when a start switch (not shown) is pressed, one of the
Alternatively, the
Then, the registration roller 49 is rotated in synchronization with the composite color image on the
The sheet after the image transfer is conveyed by the
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を印加することも可能である。
図14は画像形成手段の詳細を説明するための部分図である。
同図において符号60は帯電装置、61は現像装置、62は1次転写装置、63は感光体クリーニング装置、64は除電装置をそれぞれ示す。
さて、上述したタンデム画像形成装置20において、個々の画像形成手段18は、詳しくは、例えば同図に示すように、ドラム状の感光体40のまわりに、帯電装置60、現像装置61、1次転写装置62、感光体クリーニング装置63、除電装置64などを備えてなる。
On the other hand, the
Here, the registration roller 49 is generally used while being grounded, but it is also possible to apply a bias for removing paper dust from the sheet.
FIG. 14 is a partial view for explaining details of the image forming means.
In the figure,
In the tandem
図9に示した1ドラム型の画像形成部においても、図10に示した直接方式のタンデム型画像形成部においても、また図11に示した間接方式のタンデム型画像形成部においても、それぞれの感光体ドラム、1次ないしは2次転写ベルト等の駆動伝達機構に、本発明の2段減速機構を用いることによって、バンディングが少なく、高画質の画像形成装置が得られる。 In the one-drum type image forming unit shown in FIG. 9, the direct type tandem type image forming unit shown in FIG. 10, and the indirect type tandem type image forming unit shown in FIG. By using the two-stage reduction mechanism of the present invention for the drive transmission mechanism such as the photosensitive drum, the primary or secondary transfer belt, an image forming apparatus with less banding and high image quality can be obtained.
101 感光体ドラム
103 ドラム軸タイミングプーリ
104 タイミングベルト
105 中継軸小タイミングプーリ
107 中継軸大タイミングプーリ
108 タイミングベルト
109 モータ軸タイミングプーリ
111 ブラシレスモータ
113 駆動制御回路
116 中間転写ベルト
101
Claims (11)
Fcm>Fc1
となるようなFcmで前記駆動対象を目標位置に追従させることを特徴とする駆動制御装置。 A transmission mechanism for decelerating and transmitting the torque of the motor to the drive target having at least a drive target having a position sensor, a position control means, a motor for driving the drive target, and a drive means for driving the motor. In the drive control device that feeds back a signal from the position sensor, drives the drive means, and causes the drive target to follow the target position by the position control means, the transmission mechanism has at least two timings. It is composed of a belt system transmission mechanism, and is composed of a one-stage timing belt system transmission mechanism in which the open loop crossing frequency of the position control means is Fcm, the belt winding angle is equal to that of the drive transmission system, and has the same reduction ratio. When the open loop crossing frequency of the position control means is Fc1,
Fcm> Fc1
A drive control device that causes the drive target to follow a target position with an Fcm such that
Frm>Fcm
となるようなFrmを設定したことを特徴とする駆動制御装置。 In the drive control device according to claim 1, when the transmission mechanism resonance frequency of the at least two-stage timing belt transmission mechanism is Frm,
Frm> Fcm
A drive control device characterized by setting Frm such that
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004194829A JP2006018518A (en) | 2004-06-30 | 2004-06-30 | Drive control device |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2004
- 2004-06-30 JP JP2004194829A patent/JP2006018518A/en active Pending
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