JP2010276777A - Image forming apparatus and control unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真方式によって回転する感光体ドラムなどの像担持体上にトナー像を形成し画像形成を行う画像形成装置および該画像形成装置などに備える制御部に関し、回転する像担持体などの回転速度を一様に保つ制御を行う回転駆動制御に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus that forms a toner image on an image carrier such as a photosensitive drum that rotates by an electrophotographic method, and a control unit that is provided in the image forming apparatus. The present invention relates to rotational drive control that performs control to keep the rotational speed of the motor uniform.
電子写真方式による画像形成装置では、回転する感光体ドラムや感光体ベルトなどの像担持体上にトナー像を形成し、形成されたトナー像を直接或いは間接に記録紙上に転写し、さらに定着して画像を形成することが行われている。
この画像形成にあたっては、露光手段による像露光の潜像形成に当たって一様の回転速度で回転する像担持体の速度が変動すると、形成される画像に副走査方向の歪みが生じることとなる。
またタンデム方式のカラー画像形成装置では、複数の単色画像形成ユニットで形成された単色画像を重ね合わせてカラー画像を記録紙上に形成しているが、各単色画像形成ユニットでの像担持体は同速でかつ速度むらがないことが良質なカラー画像を得るための必須の条件とされている。このため、各色の画像形成ユニットの像担持体の速度が異なっていると、色ずれが発生することになる。
感光体の速度制御には、色々の速度検知手段を用いた制御方法が提案されているが、リアルタイムに感光体の角速度を等速に制御しようとすると、エンコーダによる角速度検出手段を用い回転速度制御を行う回転速度制御方法が用いられている。
なお、この種の回転速度制御については、以下の特許文献1や特許文献2に効率的な処理についての提案がなされている。
In an electrophotographic image forming apparatus, a toner image is formed on an image carrier such as a rotating photosensitive drum or photosensitive belt, and the formed toner image is directly or indirectly transferred onto a recording paper and further fixed. An image is formed.
In this image formation, if the speed of the image carrier that rotates at a uniform rotational speed is changed in forming a latent image for image exposure by the exposure means, distortion in the sub-scanning direction occurs in the formed image.
In a tandem color image forming apparatus, a single color image formed by a plurality of single color image forming units is superimposed to form a color image on a recording sheet. The image carrier in each single color image forming unit is the same. It is an indispensable condition for obtaining a high-quality color image that is high speed and has no unevenness in speed. For this reason, if the speed of the image carrier of each color image forming unit is different, color misregistration occurs.
For speed control of the photoconductor, various control methods using speed detecting means have been proposed. However, if the angular speed of the photoconductor is to be controlled at a constant speed in real time, the rotational speed control is performed using the angular speed detecting means by the encoder. Rotational speed control method is used.
For this type of rotational speed control, the following
特許文献1では、感光体ドラムの角速度制御に対して、フィードバック制御やフィードフォワード制御を用いて、ある時間での感光体ドラムの回転むらのプロファイルを測定し、次回の決められたサンプリングタイミングまでそのデータを用いて角速度制御を行うことが提案されている。
また、特許文献2では、感光体ドラムの角速度制御に対して、フィードバック制御とフィードフォワード制御とを用いて制御する際に、メモリ内の角速度偏差プロファイルを絶えず更新しながら1回転前の現在ドラム位置での角速度偏差値を参照して駆動制御を行うことで、角速度むらを急速に収束させることが提案されている。
In Japanese Patent Laid-Open No. 2004-228561, a profile of the rotation unevenness of the photosensitive drum at a certain time is measured using feedback control or feedforward control with respect to the angular velocity control of the photosensitive drum, and the profile is measured until the next determined sampling timing. It has been proposed to perform angular velocity control using data.
Further, in
ところで、感光体ドラムの表面にクリーニングブレードを圧接し、感光体ドラム面上のトナーを除去することが行われる。この際に、環境条件、画像形成経歴、クリーニングブレードの経時特性変化などによって、感光体ドラム表面とクリーニングブレードとの摩擦負荷が大きく変動する。このような摩擦負荷の変動が生じても、感光体ドラムを一定の回転速度で回転させるように、フィードバック制御が行われている。 Incidentally, a cleaning blade is pressed against the surface of the photosensitive drum to remove the toner on the surface of the photosensitive drum. At this time, the frictional load between the surface of the photosensitive drum and the cleaning blade largely fluctuates due to environmental conditions, image formation history, changes in the characteristics of the cleaning blade over time, and the like. Feedback control is performed so that the photosensitive drum is rotated at a constant rotational speed even when such a change in friction load occurs.
また、回転体の回転が円滑になされないために生じる弊害を解消するものとして、従来、特許文献3においてベルトに発生する蛇行や寄りを調整する技術が提案されている。この技術では、該ベルトを支持する駆動回転体以外の回転体に任意のトルクを発生させるトルク発生機構を備えるものとしており、該トルク発生機構のトルク調整によって上記蛇行や寄りを防止している。
Further, as a technique for eliminating the adverse effects caused by the rotation of the rotating body not being performed smoothly, a technique for adjusting meandering and shifting generated in the belt has been proposed in
また、クリーニングブレードに関する経時的な変化に対応するため、像担持体の回転方向上流から順に、第一クリーニングブレードと、研磨剤を含有した離接可能な第二クリーニングブレードとを備え、周期的に前記第二クリーニングブレードを前記像担持体に当接させる装置が提案されている(特許文献4)。この装置では、像担持体表面に第一クリーニングブレードでは除去が困難な異物が固着した場合においても、第二クリーニングブレードによって異物を除去することができ、長期にわたって画像品質を維持することを可能としている。 Further, in order to cope with a change with time with respect to the cleaning blade, in order from the upstream in the rotation direction of the image carrier, a first cleaning blade and a second cleaning blade that contains an abrasive and can be contacted and detached are provided periodically. An apparatus for bringing the second cleaning blade into contact with the image carrier has been proposed (Patent Document 4). With this apparatus, even when foreign matter that is difficult to remove with the first cleaning blade adheres to the surface of the image carrier, foreign matter can be removed with the second cleaning blade, and image quality can be maintained over a long period of time. Yes.
また、同様にクリーニングブレードに関する経時的な変化に対応するため、特許文献5では、像担持体とクリーニングブレード間の摩擦力の変動を検知してクリーニングブレードの当接部近傍のクリーニングブレードと像担持体のなす角を変更可能とした画像形成装置が提案されている。
Similarly, in order to cope with a change with time with respect to the cleaning blade, in
ところで、一般的にハードウエアで構築されているPLL制御のブラシレスモータは、広く安定した回転を保持できる様な定数設定となっている。一方で広く安定動作を確保するために変動に対する抑制力は小さい。従って、ドラムモータやベルトモータの様な変動を押さえ込まなければならない制御が必要なモータの制御方法としては能力不足であり、変動の抑制を行うために、上記PLL制御(フィードバック制御)に加えてフィードフォワード制御を適用し、低周波の変動(1回転ムラなど)を抑え込んでいる。 Incidentally, PLL-controlled brushless motors that are generally constructed by hardware have constant settings that can maintain a wide and stable rotation. On the other hand, in order to ensure a wide and stable operation, the suppressing power against fluctuation is small. Therefore, the control method of a motor that needs to suppress fluctuations such as a drum motor and a belt motor is insufficient, and feed is performed in addition to the PLL control (feedback control) in order to suppress fluctuations. Forward control is applied to suppress low-frequency fluctuations (such as one-turn unevenness).
しかし、駆動モータの速度制御として、特許文献1、2に示されるように、速度フィードバック制御と速度フィードフォワード制御を実施している装置において、感光体ドラムなどの負荷が軽くなり駆動特性が変わることでフィードフォワード制御範囲から逸脱すると、駆動異常が発生する可能性が高まる。これは、フィードフォワード制御を適用すると、安定して回転できる制御範囲は狭くなってしまい、変動の抑制と安定回転領域を広く取ることの両立ができないためである。すなわち、フィードフォワード制御を適用した場合は、通常のPLL制御を行っている場合に比べ、回転数や負荷の変動で安定回転ができる範囲が狭く、負荷変動により制御が破綻してしまう不具合が発生する。
これに対しては、感光体ドラムにバイアスブレーキを付加するなどして当初より過負荷状態とすることで制御破綻を回避することが考えられる。しかし、この方法では、通常負荷よりも常にバイアスブレーキ分の負荷が余剰にかかるため駆動モータの出力を大きくする必要があり、モータの大きさ(スペース)的にも、コスト的にも、電力的にも無駄な部分が多いという問題がある。
However, as shown in
In order to avoid this, it is conceivable to avoid a control failure by setting a bias brake to the photosensitive drum so as to be overloaded from the beginning. However, in this method, since the load for the bias brake is always excessively greater than the normal load, it is necessary to increase the output of the drive motor, which is necessary in terms of motor size (space), cost, and power. There is also a problem that there are many useless parts.
また、前記した特許文献3に示された提案技術は、ベルト駆動において、ベルト寄り位置検出部によって検出されたベルト寄り位置を目標ベルト寄り位置と比較し、算出した位置偏差に応じてトルク発生機構を制御するものであり、トルク発生機構を可変とするが、負荷情報によりモータの制御を行うものではなく、上記フィードバック制御およびフィードフォワード制御に適用することは困難であり、当然に上記フィードフォワード制御における制御破綻を回避する目的を達成することもできない。
また、特許文献4、5に示された提案技術は、駆動モータの速度制御に関わるものではなく、当然にフィードフォワード制御の破綻を回避する目的を達成することもできない。
Further, in the proposed technique disclosed in
Further, the proposed techniques disclosed in
本願発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、無駄なエネルギーの発生を極力防止して、フィードフォワード制御の制御破綻を回避することが可能な画像形成装置および制御部を提供することを目的とする。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and provides an image forming apparatus and a control unit capable of preventing generation of useless energy as much as possible and avoiding control failure of feedforward control. Objective.
すなわち、本発明の画像形成装置では、速度フィードバック制御および速度フィードフォワード制御が行われる駆動モータと、該駆動モータに対し、前記速度フィードバック制御と前記速度フィードフォワード制御を実施する制御部と、前記駆動モータの駆動負荷トルクを検知する負荷検知部と、前記駆動モータに対し、通常駆動負荷に追加して所定の駆動負荷を発生することが可能な負荷トルク発生部と、を備え、前記制御部は、前記速度フィードフォワード制御を実行可能な負荷トルク範囲内で設定された閾値を有し、前記負荷検知部によって検知された負荷トルクが前記閾値以下の場合に、前記負荷トルク発生部を制御動作させ、前記駆動モータに対する駆動負荷を増加させて前記速度フィードフォワード制御の破綻回避を可能にすることを特徴とする。 That is, in the image forming apparatus of the present invention, a drive motor that performs speed feedback control and speed feedforward control, a control unit that performs the speed feedback control and the speed feedforward control on the drive motor, and the drive A load detection unit that detects a drive load torque of the motor; and a load torque generation unit that can generate a predetermined drive load in addition to a normal drive load for the drive motor, and the control unit includes: And a threshold value set within a load torque range in which the speed feedforward control can be performed, and when the load torque detected by the load detector is less than or equal to the threshold, the load torque generator is controlled. , By increasing the driving load on the drive motor, it is possible to avoid failure of the speed feedforward control And wherein the door.
また、本発明の制御部では、駆動モータに対し、速度フィードバック制御と速度フィードフォワード制御とを実施する制御部であって、前記速度フィードフォワード制御を実行可能な負荷トルク範囲内で設定された閾値を有し、前記駆動モータの駆動負荷トルクが前記閾値以下の場合、前記駆動モータに対する通常駆動負荷に追加して所定の駆動負荷を発生する負荷トルク発生部を制御動作させ、前記駆動モータに対する駆動負荷を増加させて前記速度フィードフォワード制御の破綻回避を可能にすることを特徴とする。 The control unit of the present invention is a control unit that performs speed feedback control and speed feedforward control on the drive motor, and is a threshold value set within a load torque range in which the speed feedforward control can be performed. When the drive load torque of the drive motor is less than or equal to the threshold value, the load torque generation unit that generates a predetermined drive load in addition to the normal drive load for the drive motor is controlled to drive the drive motor. It is possible to avoid failure of the speed feedforward control by increasing the load.
本発明によれば、駆動モータの負荷トルクが予め設定した閾値以下になると、制御部の制御によって駆動モータに対する負荷を負荷トルク発生部によって増大させ、フィードフォワード制御における制御破綻を回避可能にする。また、駆動モータの負荷トルクが上記閾値を下回ることなく適切な高い負荷トルクを示していれば、駆動モータに対する負荷を増大させることなく通常の負荷で駆動モードを動作させることができ、無駄なエネルギー消費を発生させることなく、フィードフォワード制御における制御破綻を回避することができる。 According to the present invention, when the load torque of the drive motor falls below a preset threshold value, the load on the drive motor is increased by the load torque generation unit under the control of the control unit, and control failure in the feedforward control can be avoided. If the load torque of the drive motor shows an appropriate high load torque without falling below the above threshold, the drive mode can be operated with a normal load without increasing the load on the drive motor, and wasteful energy Control breakdown in feedforward control can be avoided without causing consumption.
上記制御部は、CPUとこれを動作させるプログラムや、該プログラムを格納したROM、データの一時保存やワークエリアとして機能するRAM、設定データやプロセスパラメータなどを記憶する不揮発メモリからなる記憶部などにより構成される。 The control unit includes a CPU and a program that operates the CPU, a ROM that stores the program, a RAM that temporarily stores data and functions as a work area, a storage unit that includes a nonvolatile memory that stores setting data, process parameters, and the like. Composed.
前記駆動モータとしては、感光体ドラム、感光体ベルトなどの像担持体を駆動するモータが代表的に示される。該像担持体では、前記したように、僅かな回転ムラも画像品質に悪影響を与えるため、高精度(例えば数μmオーダー)の回転制御が必要になる。ただし、本発明としては、駆動モータにおける駆動対象が特定のものに限定されるものではない。 As the drive motor, a motor for driving an image carrier such as a photosensitive drum or a photosensitive belt is typically shown. In the image carrier, as described above, since slight rotation unevenness adversely affects image quality, rotation control with high accuracy (for example, several μm order) is required. However, the present invention is not limited to a specific drive target in the drive motor.
前記駆動モータの負荷トルクを検知する負荷検知部は、前記駆動モータのPWM指令値から前記駆動負荷トルクを検知することができる。PWM指令値は前記制御部で生成されており、該指令値と駆動モータの速度とから該駆動モータの負荷トルクを容易に算出することができる。例えば、像担持体の一回転分について、PWM指令値の平均値と駆動モータの回転速度とから負荷トルクの平均値を算出することができる。なお、PWM指令値は、ここではPWMデューティーを制御するためのPWMデューティー指令値を意味している。
上記制御部によってPWM指令値を用いて負荷トルクを算出する場合、制御部は、負荷検知部として機能することになる。
The load detection unit that detects the load torque of the drive motor can detect the drive load torque from the PWM command value of the drive motor. The PWM command value is generated by the control unit, and the load torque of the drive motor can be easily calculated from the command value and the speed of the drive motor. For example, for one rotation of the image carrier, the average value of the load torque can be calculated from the average value of the PWM command value and the rotation speed of the drive motor. Here, the PWM command value means a PWM duty command value for controlling the PWM duty.
When the load torque is calculated by the control unit using the PWM command value, the control unit functions as a load detection unit.
前記駆動モータを速度フィードフォワード制御する際は、駆動モータにより駆動される対象の速度変動プロファイルと速度フィードフォワード制御用パラメータにより制御値を決定することができる。制御部では、該速度フィードフォワード制御用パラメータに基づいて、前記プロファイルに対し像担持体の周期的な速度変動を相殺するための逆相指示値を生成する。制御部では、この逆相指示値にフィードバック制御に関わる制御値を加えてP制御、PI制御、PD制御、PID制御などを行う。速度フィードフォワード制御用パラメータは、回転体の速度変動を打ち消すために、負荷トルクに応じて予め設定されており、制御テーブルとして用意される。 When speed feedforward control is performed on the drive motor, a control value can be determined based on a speed fluctuation profile to be driven by the drive motor and a parameter for speed feedforward control. The control unit generates a reverse phase instruction value for canceling the periodic speed fluctuation of the image carrier with respect to the profile, based on the speed feedforward control parameter. The control unit performs control such as P control, PI control, PD control, and PID control by adding a control value related to feedback control to the reverse phase instruction value. The parameter for speed feedforward control is set in advance according to the load torque in order to cancel the speed fluctuation of the rotating body, and is prepared as a control table.
上記速度フィードフォワード制御が実行可能な負荷トルク範囲内、例えば速度フィードフォワード制御用パラメータを利用可能な負荷トルク範囲内で、上記閾値が設定される。該閾値は、閾値以下になった場合にフィードフォワード制御が破綻するおそれがあり、また、この閾値を上回る状態では、フィードフォワード制御の破綻が回避されるように設定する。したがって、安全度を考慮して、閾値を適宜設定することができる。該閾値は、制御部に含まれる記憶部に記憶しておき、制御部において適宜参照することで、回転制御に用いることができる。 The threshold value is set within a load torque range in which the speed feedforward control can be performed, for example, within a load torque range in which a speed feedforward control parameter can be used. The threshold value is set so that the feedforward control may fail when the threshold value is lower than the threshold value, and the feedforward control is prevented from failing when the threshold value is exceeded. Therefore, the threshold value can be appropriately set in consideration of the safety level. The threshold value is stored in a storage unit included in the control unit, and can be used for rotation control by appropriately referring to the control unit.
また、本発明では、前記駆動モータに対し、通常駆動負荷に追加して所定の駆動負荷を発生することが可能な負荷トルク発生部が用いられる。該負荷トルク発生部としては、種々のものを用いることができ、例えば、入力電流もしくは入力電圧によってブレーキトルクを可変可能な電磁式ブレーキにより構成することができる。電磁式ブレーキとしてはバイアス式やパウダー式のものを例示することができる。この電磁式ブレーキを駆動モータに組み込んだり、駆動対象や駆動力伝達機構にブレーキトルクの付加を可能にすることで、駆動モータに対し、通常駆動負荷に追加して所定の駆動負荷を発生することが可能になる。 In the present invention, a load torque generating unit that can generate a predetermined driving load in addition to the normal driving load is used for the driving motor. As the load torque generating unit, various types can be used. For example, the load torque generating unit can be configured by an electromagnetic brake capable of changing a brake torque by an input current or an input voltage. Examples of the electromagnetic brake include a bias type and a powder type. Incorporating this electromagnetic brake into the drive motor, or adding brake torque to the drive object or drive force transmission mechanism, generates a predetermined drive load in addition to the normal drive load for the drive motor Is possible.
また、負荷トルク発生部としては、画像形成装置内に含まれる機構などを利用することも可能である。例えば、像担持体のクリーニングに用いる第1のクリーニングブレードの下流に前記像担持体に対して圧着/解除可能な第2のクリーニングブレードを設置して、負荷トルク発生部として用いることができる。 As the load torque generating unit, a mechanism included in the image forming apparatus can be used. For example, a second cleaning blade that can be pressed / released with respect to the image carrier is installed downstream of the first cleaning blade used for cleaning the image carrier, and can be used as a load torque generator.
この第2のクリーニングブレードは、負荷トルク発生部としての機能の他に、像担持体のクリーニングを行う機能を有する。したがって、第1のクリーニングブレードと第2のクリーニングブレードを使い分けることで、両者の経時劣化の差を小さくして交換サイクルを長くすることができる。例えば、通常のクリーニング性能は、いずれか1本の前記クリーニングブレードにより実現可能な構成とし、前記制御部において、それぞれの前記クリーニングブレードの圧着時間を記憶して制御部の制御によって所定の周期で交互利用するとともに、前記負荷検知部で検知される前記駆動モータの負荷トルクが前記閾値以下になった場合、両方の前記クリーニングブレードを圧着制御して前記フィードフォワード制御の破綻回避に利用する。上記所定の周期も予め設定して制御部に記憶しておき、上記各クリーニングブレードの圧着経過時間と比較しつつクリーニングブレードの交互利用を行う。所定の周期は、適宜設定が可能であり、両クリーニングブレードの劣化の差が小さくなるように、適宜の時間を設定することができる。例えば、該周期として画像形成枚数数千枚に設定することができる。 The second cleaning blade has a function of cleaning the image carrier in addition to a function as a load torque generating unit. Therefore, by properly using the first cleaning blade and the second cleaning blade, it is possible to reduce the difference in deterioration over time of both and to lengthen the replacement cycle. For example, normal cleaning performance can be realized by any one of the cleaning blades, and the control unit stores the pressure bonding time of each of the cleaning blades and alternates at a predetermined cycle by control of the control unit. In addition, when the load torque of the drive motor detected by the load detector becomes equal to or less than the threshold value, both the cleaning blades are pressure-bonded and used to avoid failure of the feedforward control. The predetermined period is also set in advance and stored in the control unit, and the cleaning blades are alternately used while being compared with the elapsed time of pressure bonding of the cleaning blades. The predetermined period can be set as appropriate, and an appropriate time can be set so that the difference in deterioration between the two cleaning blades is reduced. For example, the cycle can be set to thousands of image forming sheets.
制御部では、上記のように負荷トルクに関する閾値を設定して制御に利用しているが、さらに、該閾値よりも大きな値を有する第2の閾値を設定して、制御に利用することもできる。第2の閾値は、駆動モータに対する負荷トルクが前記負荷トルク発生部によって増加されている場合に、前記負荷トルクが第2の閾値以上になると、前記負荷トルク発生部によって付加している負荷トルクを解除または小さくするのに利用することができる。第2の閾値は、第1の閾値よりも大きな値を有しており、これ以上に負荷トルクが生じていれば、前記負荷トルク発生部による負荷の増加を解除しても、第1の閾値を上回る負荷トルクの状態が得られるものとして、該負荷増加の解除を行う。これにより、フィードフォワード制御の破綻のおそれがない場合に、無駄なエネルギー消費がなされるのを回避できる。また、負荷トルク発生部において発生可能な負荷トルクを調整可能な場合、負荷トルクが上記第2の閾値以上であれば、負荷トルク発生部で増加させている負荷トルク量を小さくするように制御することもできる。上記第2の閾値は、負荷トルク発生部によって増加させている負荷トルク量を考慮してこれを解除した場合の負荷トルクが前記第1の閾値を上回るように設定する。
また、上記第1の閾値と第2の閾値との間に第3の閾値を設定して、負荷トルクが第3の閾値以上では負荷トルク発生部で増加させている負荷トルク量を小さくし、第3の閾値以上では負荷トルクの増加を解除するように制御することも可能である。
In the control unit, as described above, the threshold value related to the load torque is set and used for control. However, a second threshold value having a value larger than the threshold value can be set and used for control. . The second threshold value is the load torque applied by the load torque generator when the load torque for the drive motor is increased by the load torque generator when the load torque exceeds the second threshold. Can be used to unlock or reduce. The second threshold value has a value larger than the first threshold value. If a load torque is generated more than this, the first threshold value is canceled even if the load increase by the load torque generating unit is canceled. The load increase is canceled on the assumption that a state of a load torque exceeding the above is obtained. Thereby, it is possible to avoid wasteful energy consumption when there is no risk of failure of the feedforward control. In addition, when the load torque that can be generated in the load torque generation unit can be adjusted, if the load torque is equal to or greater than the second threshold value, control is performed so as to reduce the amount of load torque that is increased in the load torque generation unit. You can also. The second threshold value is set so that the load torque when the load torque amount increased by the load torque generating unit is canceled and the load torque is canceled exceeds the first threshold value.
Further, a third threshold value is set between the first threshold value and the second threshold value, and when the load torque is equal to or greater than the third threshold value, the load torque amount increased by the load torque generating unit is reduced, It is also possible to perform control so as to cancel the increase in load torque above the third threshold.
以上説明したように、本願発明の画像形成装置では、速度フィードバック制御および速度フィードフォワード制御が行われる駆動モータと、該駆動モータに対し、前記速度フィードバック制御と前記速度フィードフォワード制御を実施する制御部と、前記駆動モータの駆動負荷トルクを検知する負荷検知部と、前記駆動モータに対し、通常駆動負荷に追加して所定の駆動負荷を発生することが可能な負荷トルク発生部と、を備え、前記制御部は、前記速度フィードフォワード制御を実行可能な負荷トルク範囲内で設定された閾値を有し、前記負荷検知部によって検知された負荷トルクが前記閾値以下の場合に、前記負荷トルク発生部を制御動作させ、前記駆動モータに対する駆動負荷を増加させて前記速度フィードフォワード制御の破綻回避を可能にし、
本願発明の制御部では、駆動モータに対し、速度フィードバック制御と速度フィードフォワード制御とを実施する制御部であって、前記速度フィードフォワード制御を実行可能な負荷トルク範囲内で設定された閾値を有し、前記駆動モータの駆動負荷トルクが前記閾値以下の場合、前記駆動モータに対する通常駆動負荷に追加して所定の駆動負荷を発生する負荷トルク発生部を制御動作させ、前記駆動モータに対する駆動負荷を増加させて前記速度フィードフォワード制御の破綻回避を可能にするので、
トルク発生手段により必要な時のみ駆動負荷を大きくすることが可能な構成となり、必要最小サイズのモータで且つ無駄なエネルギーを利用することなく、フィードフォワード制御が破綻することを回避可能となる。
また、負荷トルクを追加して発生する負荷トルク発生部をクリーニングブレードで実現する場合には高価なバイアスブレーキを採用する必要がなく、安価な機械構成で、フィードフォワード制御が破綻することを回避可能となる。また、二つのクリーニングブレードの使用を制御することで、さらにクリーニングブレードの交換サイクルを延長することができる効果がある。
As described above, in the image forming apparatus of the present invention, the drive motor that performs speed feedback control and speed feedforward control, and the control unit that performs the speed feedback control and the speed feedforward control on the drive motor. A load detection unit that detects a drive load torque of the drive motor, and a load torque generation unit that can generate a predetermined drive load in addition to the normal drive load for the drive motor, The control unit has a threshold set within a load torque range in which the speed feedforward control can be performed, and when the load torque detected by the load detection unit is equal to or less than the threshold, the load torque generation unit To control the speed feed forward control by increasing the driving load on the drive motor. Possible and,
The control unit of the present invention is a control unit that performs speed feedback control and speed feedforward control on the drive motor, and has a threshold set within a load torque range in which the speed feedforward control can be performed. When the drive load torque of the drive motor is less than or equal to the threshold value, the load torque generation unit that generates a predetermined drive load in addition to the normal drive load for the drive motor is controlled to operate the drive load for the drive motor. Since it is possible to avoid failure of the speed feedforward control by increasing,
It is possible to increase the driving load only when necessary by the torque generating means, and it is possible to avoid failure of the feedforward control without using unnecessary energy with a motor having a minimum required size.
In addition, when the load torque generator that generates load torque is realized with a cleaning blade, it is not necessary to use an expensive bias brake, and it is possible to avoid failure of feedforward control with an inexpensive machine configuration. It becomes. Further, by controlling the use of the two cleaning blades, the cleaning blade replacement cycle can be further extended.
以下に、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の画像形成装置の構成ブロック図である。
エンジン制御部2は、画像形成装置1において機械的動作を行うモータなどの制御を行うものであり、CPUやこれを動作させるプログラム、ROM、RAM、不揮発メモリなどによって構成される記憶部などによって構成されている。
該エンジン制御部2には、像担持体である感光体ドラムを回転駆動するモータ4の駆動を制御するモータ制御部3がシリアル接続またはバス接続されて互いに通信可能になっている。エンジン制御部2は、モータ制御部3に対し、フィードバック制御およびフィードフォワード制御を指示する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a configuration block diagram of an image forming apparatus of the present invention.
The
The
モータ制御部3は、CPUやこれを動作させるプログラム、ROM、RAM、不揮発メモリなどによって構成される記憶部などによって構成されている。該モータ制御部3は、フィードバック制御およびフィードフォワード制御に対応して前記モータ4の速度を制御するPWM指令値がPWM信号として該モータ4に送信される。また、該モータ4では、回転が検出されてFG信号としてモータ制御部3にフィードバックされる。
上記エンジン制御部2およびモータ制御部3は、協働することで本願発明の制御部として機能する。なお、画像形成装置1がカラー画像形成可能なカラー画像形成装置である場合には、モータ制御部3は各色(たとえば、YMCKの4色)に対応するように構成されている。したがって、モータ4、感光体ドラムも、各色(たとえば、YMCKの4色)に対応するように構成されている。
The
The
また、該モータ制御部3には、上記感光体ドラムのドラム軸の回転を検知するエンコーダ5の出力が送信されている。図では、2つのエンコーダが図示されているが、カラー画像形成部を有する画像形成装置では、各色毎に感光体ドラムが用意され、各感光体ドラムの回転を検知するエンコーダがそれぞれ用意されて、その検知結果が個別にモータ制御部3に送信される。
Further, the output of the
さらにこの画像形成装置1では、前記モータ4に対する負荷トルクを可変に発生させて前記モータ4における負荷トルクを増加させるモータ負荷可変手段6を備えている。該モータ負荷可変手段6は本発明の負荷トルク発生部に相当する。モータ負荷可変手段6は、エンジン制御部2およびモータ制御部3のいずれかによって制御信号が与えられて負荷発生制御がなされる。
Further, the
モータ負荷可変手段6は、感光体ドラムの回転駆動系に設ける可変式バイアスブレーキや前記感光体ドラムのクリーニングを行う第1クリーニングブレードの下流側に位置する第2クリーニングブレードにより構成することができる。感光体ドラムを複数備えるカラー画像形成装置では、各感光体ドラム毎にモータ負荷手段6を備える。
The motor load varying means 6 can be constituted by a variable bias brake provided in the rotational drive system of the photosensitive drum or a second cleaning blade positioned downstream of the first cleaning blade for cleaning the photosensitive drum. In a color image forming apparatus including a plurality of photosensitive drums, a
図2は、上記制御部によりモータ4の回転制御が行われる制御ブロックを示す図である。
モータ制御部3では、画像形成装置の電源投入後のイニシャル動作(画像安定化など調整動作)において、レジスト調整動作を除く安定化動作中のドラム駆動制御としてフィードバック制御のみ実施して、ドラム回転動作を行う。
すなわち、モータ4からはFG信号がフィードバックされ、また、モータ4で駆動される回転ドラムでは、エンコーダ5によってドラム軸の回転が検出され、検出値がフィードバックされる。モータ制御部3では、これらのフィードバック信号によって前記目標値が得られるようにPWM指令値を出力し、モータ4の制御を実施する。PWM指令値の周波数は、通常20kHz程度である。該フィードバック制御では、P制御、I制御、PI制御、PID制御などの手法を適宜用いることができる。また、モータ制御部3では、その際の各色のモータ4への制御出力(PWM指令値=駆動トルク)を測定する。
FIG. 2 is a diagram illustrating a control block in which the rotation control of the
The
That is, the FG signal is fed back from the
イニシャル動作後の通常動作では、モータ制御部3は、前記エンコーダ5による検知結果から、各色の回転ドラムが回転した過去1周分の速度変動プロファイルを生成する。該速度変動プロファイルの例を図3(a)に示す。図中破線は目標値、すなわち指令速度であり、速度変動プロファイルは、指令速度に対し変動が生じている。
モータ制御部3では、各色感光体ドラム1回転分のPWM指令値を平均し、各色のモータ4に供給する電力、回転速度により駆動トルクを算出することができる。さらに該駆動トルクは、各色感光体ドラム1回転分の平均値として求めるものであってもよい。該駆動トルクの算出方法は、常法により行うことができる。したがって、モータ制御部3は、各色のモータ4の駆動負荷トルクを検知する負荷検知部として機能する。
In the normal operation after the initial operation, the
The
モータ制御部3では、駆動トルクに応じて速度変動を打ち消すためのパラメータが予め記憶部に記憶されており、算出した上記駆動トルクから必要なパラメータが選択される。パラメータは各色毎に設定されているものであってもよい。モータ制御部3では、該パラメータと上記速度変動プロファイルとから、図3(b)に示すように、該速度変動を相殺する各色用の逆相成分を生成する。上記PI制御などに加えてフィードフォワード制御を行う。該逆相成分を加えたフィードフォワード制御により、図3(c)に示すように速度変動が相殺されて安定した回転駆動状態が得られる。
In the
また、モータ制御部3では、上記パラメータを利用可能な駆動トルク範囲が想定されており、該トルク範囲内で、下限に対し、安全度を有する値で閾値が設定されている。すなわち、閾値を上回る状態では、フィードフォワード制御の破綻が生じず、閾値直下では直ちに制御の破綻が生じないように前記閾値が設定されている。該閾値はモータ制御部3に備える記憶部に記憶され、適宜参照される。閾値は、各色毎に設定されていても良く、また、各色で共通する値が設定されているものであってもよい。モータ制御部3では、上記で得られた負荷トルクと閾値とを各色毎に比較して、その大小によって、モータ負荷可変手段6を制御して、各色のモータ4に対する負荷切替を実施する。
以下に、その手順を図4〜図6のフローチャートに基づいて説明する。なお、以下では、それぞれ一つのフローチャートによって説明しているが、各色毎に同様の手順が実施される。したがって、各判定内容に従って各色によって手順が異なる場合もある。
Further, the
Below, the procedure is demonstrated based on the flowchart of FIGS. In the following description, each flowchart is described, but the same procedure is performed for each color. Therefore, the procedure may differ depending on each color according to each determination content.
先ず、イニシャル動作時の制御部による制御手順について図4に基づいて説明する。
上記したように、画像形成装置1の安定化動作を行い(ステップs1)、次いでフィードフォワード制御をオフにしてフィードバック制御のみによりモータ4の回転制御を行うとともに、該モータ4の負荷トルクを測定する(ステップs2)。該負荷トルクは、前記したPWM指令値を用いた算出方法により得られる。安定化動作完了後(ステップs3)、モータ負荷可変手段6が動作ONになっているか否かの判定を行う(ステップs4)。モータ負荷可変手段6が動作ONになっていれば(ステップs4、YES(ON))、以下の制御手順を行うことなくイニシャル動作を完了する。一方、モータ負荷可変手段6が動作OFFの場合(ステップs4、NO(OFF))、上記で測定された負荷トルクが設定されているトルク閾値以下であるか否かの判定が行われる(ステップs5)。負荷トルクが閾値を上回っていれば(ステップs5、NO)、負荷の切替制御は必要でないため、イニシャル動作を完了する。
First, the control procedure by the control unit during the initial operation will be described with reference to FIG.
As described above, the
一方、負荷トルクが閾値以下である場合(ステップs5、YES)、フィードフォワード制御を行った場合に制御が破綻するおそれがあるため、駆動モータに対する負荷制御を実施する(ステップs6)。すなわち、モータ負荷可変手段6を制御動作させ、駆動モータに対し、通常駆動負荷に追加してモータ負荷可変手段6により発生される所定の駆動負荷を加えて駆動負荷を増加させる。これによりモータに対する駆動負荷を上記閾値を上回り、フィードフォワード制御を行った際の破綻制御が回避される。なお、モータ負荷可変手段6により増加する駆動負荷量は予め想定されており、制御破綻を確実に回避でき、かつ無駄なエネルギー消費を極力小さくするような負荷量であるのが望ましい。
On the other hand, if the load torque is equal to or less than the threshold value (step s5, YES), the control may fail when the feedforward control is performed, so the load control for the drive motor is performed (step s6). That is, the motor load variable means 6 is controlled to operate, and the drive load is increased by adding a predetermined drive load generated by the motor load variable means 6 in addition to the normal drive load to the drive motor. As a result, the drive load on the motor exceeds the threshold value, and failure control when feedforward control is performed is avoided. Note that the amount of driving load that is increased by the motor
次に、JOB実行中に負荷切替を実施する場合の制御手順を図5に基づいて説明する。
JOBが開始されると(ステップs10)、モータに対する制御も通常制御となり、前記したフィードバック制御とフィードフォワード制御が併用されてモータ4の駆動制御がなされるとともに、該モータ4の負荷トルクの測定が行われる(ステップs11)。該負荷トルクは、前記と同様にPWM指令値を用いた算出方法により得られる。JOBの実行中に、モータ負荷可変手段がONになっているか否かの判定がなされる(ステップs12)。モータ負荷可変手段がONであれば(ステップs12、YES(ON))、モータの負荷切替は必要ないものとしてJOB完了の判定手順に移行する(ステップ17へ)。
Next, a control procedure for executing load switching during JOB execution will be described with reference to FIG.
When JOB is started (step s10), the control for the motor is also normal control, and the drive control of the
一方、モータ負荷可変手段がOFFの場合(ステップ12、NO(OFF))、上記で測定された負荷トルクが、設定されているトルク閾値以下であるか否かによって負荷制御が必要か否かの判定が行われる(ステップs13)。負荷トルクが閾値を上回っていれば(ステップs13、NO)、負荷の切替制御は必要でないためJOB完了の判定手順に移行する(ステップ17へ)。一方、負荷トルクが閾値以下の場合(ステップs13、YES)、フィードフォワード制御が破綻するおそれがあるため、上記JOBに関するコピー動作を一時的に停止し(ステップs14)、負荷制御を実施する(ステップs15)。すなわち、モータ負荷可変手段6を制御動作させ、モータ4に対し、通常駆動負荷に追加してモータ負荷可変手段6により発生される所定の駆動負荷を加えて駆動負荷を増加させる。これによりモータ4に対する駆動負荷を上記閾値を上回り、フィードフォワード制御を行った際の破綻制御が回避される。
On the other hand, when the motor load variable means is OFF (step 12, NO (OFF)), whether or not load control is necessary depending on whether or not the load torque measured above is equal to or less than a set torque threshold value. A determination is made (step s13). If the load torque exceeds the threshold value (step s13, NO), the load switching control is not necessary, and the procedure shifts to the job completion determination procedure (to step 17). On the other hand, if the load torque is less than or equal to the threshold value (step s13, YES), the feedforward control may fail, so the copy operation related to the JOB is temporarily stopped (step s14), and the load control is performed (step). s15). In other words, the motor load variable means 6 is controlled to operate, and the drive load is increased by adding a predetermined drive load generated by the motor load variable means 6 to the
上記負荷制御実施後、コピー動作を再開し(ステップs16)、JOBが完了するまで上記手順を繰り返す(ステップs17)。なお、コピー動作の再開は、感光体ドラムの回転が安定した状態で行う。 After executing the load control, the copying operation is resumed (step s16), and the above procedure is repeated until the job is completed (step s17). Note that the copying operation is resumed in a state where the rotation of the photosensitive drum is stable.
さらに、次では、JOB間で負荷切替を実施する際の制御手順について図6のフローチャートに基づいて説明する。
JOBが開始されると(ステップs20)、モータに対する制御も通常制御となり、前記したフィードバック制御とフィードフォワード制御が併用されてモータの駆動制御がなされるとともに、前記と同様に該モータ4の負荷トルクの測定が行われる(ステップs21)。JOBが完了するまで上記制御が実施され(ステップs22、NO)、JOBが完了すると(ステップs22、YES)、動作停止(モータ停止)を行い(ステップs23)、その後、モータ負荷可変手段がONになっているか否かの判定がなされる(ステップs24)。モータ負荷可変手段がONであれば(ステップs24、YES(ON))、モータの負荷切替は必要ないとして通常動作を完了する。
Furthermore, a control procedure for performing load switching between JOBs will be described below based on the flowchart of FIG.
When JOB is started (step s20), the control for the motor becomes normal control, and the drive control of the motor is performed by using the feedback control and the feedforward control together, and the load torque of the
一方、モータ負荷可変手段がOFFの場合(ステップ24、NO(OFF))、上記で測定された負荷トルクが、前記トルク閾値以下であるか否かによって負荷制御が必要か否かの判定が行われる(ステップs25)。負荷トルクが閾値を上回っていれば(ステップs25、NO)、負荷の切替制御は必要でないため通常動作を完了する。一方、負荷トルクが閾値以下の場合(ステップs25、YES)、フィードフォワード制御が破綻するおそれがあるため、負荷制御を実施する(ステップs26)。すなわち、モータ負荷可変手段6を制御動作させ、駆動モータに対し、通常駆動負荷に追加してモータ負荷可変手段6により発生される所定の駆動負荷を加えて駆動負荷を増加させる。これによりモータに対する駆動負荷が上記閾値を上回り、次JOB以降で、フィードフォワード制御を行った際の破綻制御が回避される。上記負荷制御実施後、通常動作を完了する。 On the other hand, when the motor load variable means is OFF (step 24, NO (OFF)), it is determined whether or not load control is necessary depending on whether or not the load torque measured above is equal to or less than the torque threshold value. (Step s25). If the load torque exceeds the threshold value (step s25, NO), the load switching control is not necessary and the normal operation is completed. On the other hand, when the load torque is equal to or less than the threshold value (step s25, YES), the feedforward control may fail, so the load control is performed (step s26). That is, the motor load variable means 6 is controlled to operate, and the drive load is increased by adding a predetermined drive load generated by the motor load variable means 6 in addition to the normal drive load to the drive motor. As a result, the driving load on the motor exceeds the threshold value, and failure control when feedforward control is performed after the next JOB is avoided. After performing the load control, the normal operation is completed.
上記制御手順では、一つの閾値を設定して負荷の切替制御を行ったが、制御部において、二つの大小の閾値(第1の閾値、第2の閾値、第1の閾値<第2の閾値)を設定して負荷の切り換え制御を行うことも可能である。第1の閾値、第2の閾値は、上記閾値と同様に、モータ制御部3の記憶部に記憶され、適宜参照される。以下にその制御手順を図7〜図9のフローチャートに基づいて説明する。
In the above control procedure, the load switching control is performed by setting one threshold value, but the control unit has two threshold values (first threshold value, second threshold value, first threshold value <second threshold value). ) Can be set to perform load switching control. The first threshold value and the second threshold value are stored in the storage unit of the
先ず、イニシャル動作時の制御部による制御手順について図7に基づいて説明する。
上記したように、画像形成装置1の安定化動作を行い(ステップs30)、次いでフィードフォワード制御をオフにしてフィードバック制御のみによりモータ4の回転制御を行うとともに、該モータ4の負荷トルクを測定する(ステップs31)。安定化動作完了後(ステップs32)、モータ負荷可変手段6が動作ONになっているか否かの判定を行う(ステップs33)。モータ負荷可変手段6が動作ONになっていれば(ステップs33、YES(ON))、測定された負荷トルクが第2の閾値以上か否かの判定を行う(ステップs36)。負荷トルクが第2の閾値を下回っていれば(ステップs36、NO)、現状の負荷トルクのままでよいため、負荷切替を行うことなくイニシャル動作を完了する。一方、負荷トルクが第2の閾値以上の場合(ステップs36、YES)、負荷の解除によってもフィードフォワード制御が破綻する負荷トルクではないため、モータ負荷可変手段6をOFF制御する。したがって、第2の閾値は、モータ負荷可変手段によって発生する負荷トルク量を考慮して、この増加した負荷を解除してもモータの負荷トルクは第1の閾値を上回る値になるように、第2の閾値を設定する。上記OFF制御後、イニシャル動作を完了する。
First, the control procedure by the control unit during the initial operation will be described with reference to FIG.
As described above, the
一方、上記判定(ステップs33)で、モータ負荷可変手段6が動作OFFの場合(ステップs33、NO(OFF))、測定負荷トルクが第1の閾値以下であるか否かの判定が行われる(ステップs34)。負荷トルクが第1の閾値を上回っていれば(ステップs34、NO)、負荷の切替制御は必要でないため、イニシャル動作を完了する。
一方、負荷トルクが第1の閾値以下である場合(ステップs34、YES)、フィードフォワード制御を行った場合に制御が破綻するおそれがあるため、モータ負荷可変手段6をON制御して、モータ4に対し、通常駆動負荷に追加してモータ負荷可変手段6により発生する所定の駆動負荷を加える(ステップs35)。
上記手順により、フィードフォワード制御が破綻するおそれがある場合には、モータに対する駆動負荷を増加させ、増加した駆動負荷を解除してもフィードフォワードが破綻するおそれがない場合には、増加駆動負荷を解除することで、制御破綻を確実に回避できるとともに、無駄なエネルギー消費を防止することができる。
On the other hand, if the motor
On the other hand, when the load torque is less than or equal to the first threshold (step s34, YES), there is a possibility that the control will fail when the feedforward control is performed. On the other hand, in addition to the normal driving load, a predetermined driving load generated by the motor
If there is a possibility that the feedforward control may fail due to the above procedure, increase the driving load on the motor.If the feedforward is not likely to fail even if the increased driving load is released, increase the driving load. By canceling, it is possible to reliably avoid control failure and to prevent wasteful energy consumption.
次に、JOB実行中に第1、第2閾値を用いて負荷切替を実施する場合の制御手順を図8に基づいて説明する。
JOBが開始されると(ステップs40)、モータに対する制御も通常制御となり、前記したフィードバック制御とフィードフォワード制御が併用されてモータの駆動制御がなされるとともに、該モータ4の負荷トルクを測定する(ステップs41)。該動作中に、モータ負荷可変手段がONか否かの判定がなされ(ステップs42)、モータ負荷可変手段がONであれば(ステップs42、YES(ON))、測定された負荷トルクが第2の閾値以上か否かの判定を行う(ステップs48)。負荷トルクが第2の閾値を下回っていれば(ステップs48、NO)、現状の負荷トルクのままでよいため、JOB完了を判定する手順に移行する(ステップs47へ)。
一方、負荷トルクが第2の閾値以上の場合(ステップs48、YES)、負荷増加の解除によってもフィードフォワード制御が破綻する負荷トルクではないため、モータ負荷可変手段6をOFF制御する手順を実施する。すなわち、上記JOBに関するコピー動作を一時的に停止し(ステップs49)、モータ負荷可変手段6をOFF制御する(ステップs50)。次いで、コピー動作を開始し(ステップs51)、JOB完了を判定する手順に移行する(ステップs47へ)。
Next, a control procedure for performing load switching using the first and second threshold values during execution of JOB will be described with reference to FIG.
When JOB is started (step s40), the control for the motor becomes normal control, and the drive control of the motor is performed by using the feedback control and the feedforward control together, and the load torque of the
On the other hand, if the load torque is equal to or greater than the second threshold (step s48, YES), the procedure for performing OFF control on the motor load variable means 6 is performed because the feedforward control does not fail even when the load increase is canceled. . That is, the copying operation related to the JOB is temporarily stopped (step s49), and the motor
一方、上記判定(ステップs42)で、モータ負荷可変手段6がOFFの場合(ステップ42、NO(OFF))、負荷トルクが第1の閾値以下であるか否かを判定する(ステップs43)。負荷トルクが第1の閾値を上回っていれば(ステップs43、NO)、負荷の切替制御は必要でないためJOB完了の判定手順に移行する(ステップs47へ)。一方、負荷トルクが第1の閾値以下の場合(ステップs43、YES)、フィードフォワード制御が破綻するおそれがあるため、上記JOBに関するコピー動作を一時的に停止し(ステップs44)、モータ負荷可変手段6をON制御する(ステップs45)。その後、コピー動作を再開し(ステップs46)、JOBが完了するまで上記手順を繰り返す(ステップs47)。 On the other hand, when the motor load variable means 6 is OFF in the determination (step s42) (step 42, NO (OFF)), it is determined whether or not the load torque is equal to or less than the first threshold value (step s43). If the load torque exceeds the first threshold value (step s43, NO), the load switching control is not necessary, and the procedure shifts to a job completion determination procedure (to step s47). On the other hand, if the load torque is less than or equal to the first threshold (step s43, YES), the feed-forward control may fail, so the copy operation related to the job is temporarily stopped (step s44), and the motor load variable means 6 is turned on (step s45). Thereafter, the copying operation is resumed (step s46), and the above procedure is repeated until the job is completed (step s47).
さらに、次では、JOB間で第1、第2の閾値を用いて負荷切替を実施する制御手順について図9のフローチャートに基づいて説明する。
JOBが開始されると(ステップs60)、モータに対する制御も通常制御となり、前記したフィードバック制御とフィードフォワード制御が併用されてモータの駆動制御がなされるとともに、該モータ4の負荷トルクを測定する(ステップs61)。JOBが完了するまで制御が実施され(ステップs62、NO)、JOBが完了すると(ステップs62、YES)、動作停止(モータ停止)を行い(ステップs63)、その後、モータ負荷可変手段6がONか否かの判定がなされる(ステップs64)。モータ負荷可変手段6がONであれば(ステップs64、YES(ON))、測定された負荷トルクが第2の閾値以上か否かの判定を行う(ステップs67)。負荷トルクが第2の閾値を下回っていれば(ステップs67、NO)、現状の負荷トルクのままでよいため、通常動作を完了する。
一方、負荷トルクが第2の閾値以上の場合(ステップs67、YES)、負荷の解除によってもフィードフォワード制御が破綻する負荷トルクではないため、モータ負荷可変手段6をOFF制御する手順を実施し(ステップs68)、通常動作を完了する。
Further, a control procedure for performing load switching between the JOBs using the first and second threshold values will be described based on the flowchart of FIG.
When JOB is started (step s60), the control for the motor becomes normal control, and the drive control of the motor is performed by using the feedback control and the feedforward control together, and the load torque of the
On the other hand, if the load torque is greater than or equal to the second threshold (step s67, YES), the load load torque is not broken even when the load is released. Step s68), the normal operation is completed.
一方、上記判定(ステップs64)で、モータ負荷可変手段がOFFの場合(ステップ64、NO(OFF))、上記で測定された負荷トルクが、前記第1の閾値以下であるか否かの判定が行われる(ステップs65)。負荷トルクが第1の閾値を上回っていれば(ステップs65、NO)、負荷の切替制御は必要でないため通常動作を完了する。一方、負荷トルクが第1の閾値以下の場合(ステップs65、YES)、フィードフォワード制御が破綻するおそれがあるため、モータ負荷可変手段をON制御し(ステップs66)、通常動作を完了する。
なお、上記図7〜9に示した制御手順では、モータ負荷可変手段6がONで負荷トルクが第2の閾値以上の場合に、モータ負荷可変手段6をOFF制御するものとしたが、モータ負荷可変手段6が、負荷トルク量を調整可能なものであれば、OFF制御の代わりに負荷トルク量を小さくする制御を行うことも可能である。
On the other hand, if the motor load varying means is OFF in the determination (step s64) (step 64, NO (OFF)), it is determined whether or not the load torque measured above is equal to or less than the first threshold value. Is performed (step s65). If the load torque exceeds the first threshold (step s65, NO), the load switching control is not necessary and the normal operation is completed. On the other hand, if the load torque is less than or equal to the first threshold (step s65, YES), the feedforward control may fail, so the motor load variable means is ON-controlled (step s66), and the normal operation is completed.
In the control procedures shown in FIGS. 7 to 9, the motor load variable means 6 is controlled to be OFF when the motor load variable means 6 is ON and the load torque is equal to or greater than the second threshold. If the variable means 6 can adjust the load torque amount, it is also possible to perform control to reduce the load torque amount instead of the OFF control.
なお、上記実施形態では、モータ負荷可変手段のON/OFF制御によって負荷の切替を行っているが、モータ負荷可変手段として、第2のクリーニングブレードを利用する例を以下に説明する。
第2のクリーニングブレードは、感光体ドラムのクリーニングを行うために設置される第1のクリーニングブレードの下流側に設置され、それぞれが、エンジン制御部2またはモータ制御部3によって、感光体ドラムに対する圧着/解除の制御が行われる。以下では、エンジン制御部2によってクリーニングブレードの制御が行われるものとして説明する。第1、第2のクリーニングブレードは、単独で必要なクリーニング性能を実現できるものである。
In the above embodiment, the load is switched by the ON / OFF control of the motor load varying means. An example in which the second cleaning blade is used as the motor load varying means will be described below.
The second cleaning blade is installed on the downstream side of the first cleaning blade installed for cleaning the photosensitive drum, and each of them is pressed against the photosensitive drum by the
第1、第2のクリーニングブレードは、それぞれ圧着時間がエンジン制御部2で管理されており、例えば、画像形成を行った用紙枚数で管理が行われる。圧着時間は、エンジン制御部2の記憶部に記憶され、画像形成に伴って更新がされる。エンジン制御部2では、第1クリーニングブレード、第2クリーニングブレードを所定の周期で交互に利用するように設定されており、該周期としては、例えば5000枚などの前記圧着時間を設定する。該周期は、エンジン制御部2の記憶部に記憶され、適宜参照される。
The first and second cleaning blades are each managed by the
以下に、第2クリーニングブレードをモータ負荷可変手段として備える装置の負荷切替の制御手順について図10に基づいて説明する。この制御手順では、JOB間で、負荷切替をおこなう例について説明する。 Hereinafter, a load switching control procedure of the apparatus including the second cleaning blade as a motor load varying unit will be described with reference to FIG. In this control procedure, an example of performing load switching between JOBs will be described.
JOBが開始されると(ステップs70)、画像形成に伴って使用されている側のクリーニングブレードの圧着時間が計測され、加算される(ステップs71)。また、モータに対する制御は通常制御となり、前記したフィードバック制御とフィードフォワード制御が併用されてモータの駆動制御がなされるとともに、該モータ4の負荷トルクを測定する(ステップs72)。JOBが完了するまで制御が実施され(ステップs73、NO)、JOBが完了すると(ステップs73、YES)、動作停止(モータ停止)を行う(ステップs74)。その後、前記圧着時間と設定された周期とを比較して、使用中のクリーニングブレードの圧着時間がが所定の周期に達したか否かの判定がなされる(ステップs75)。所定の周期に達していなければ(ステップs75、NO)、そのまま使用中のクリーニングブレードが継続使用される(ステップs76)。一方、クリーニングブレードが所定の周期に達していると(ステップs75、YES)、使用中のクリーニングブレードの圧着を解除して、他方のクリーニングブレードを感光体ドラムに圧着させる。この際に、圧着時間が計測される対象を使用切替が行われたのクリーニングブレードに切り替える(ステップs76)。
When JOB is started (step s70), the pressure bonding time of the cleaning blade on the side being used for image formation is measured and added (step s71). Further, the control for the motor is normal control, and the drive control of the motor is performed by using the feedback control and the feedforward control together, and the load torque of the
次いで、モータ負荷可変手段6がONか否かの判定がなされる(ステップs77)。モータ負荷可変手段がONであれば(ステップs77、YES(ON))、上記第1、第2のクリーニングブレードは、双方が、感光体ドラムに圧着された状態にあり、それぞれの圧着時間が計測されている。この状態では、測定された負荷トルクが第2の閾値以上か否かの判定を行う(ステップs80)。負荷トルクが第2の閾値を下回っていれば(ステップs80、NO)、現状の負荷トルクのままでよいため、双方のクリーニングブレードが圧着されたままにして通常動作を完了する。
Next, it is determined whether or not the motor
一方、負荷トルクが第2の閾値以上の場合(ステップs80、YES)、負荷の解除によってもフィードフォワード制御が破綻する負荷トルクではないため、一方のクリーニングブレードは圧着したままにし、他方のクリーニングブレードの圧着を解除し(ステップs81)、通常動作を完了する。この圧着/解除の選択は、クリーニングブレードの圧着時間が短い方を圧着したままにして、圧着時間の長い方を圧着解除するのが望ましい。これにより、両方の使用時間の差が小さくなる傾向にすることができる。 On the other hand, when the load torque is equal to or greater than the second threshold value (step s80, YES), it is not a load torque that causes the feedforward control to fail even when the load is released. Is released (step s81), and the normal operation is completed. In this selection of press-bonding / release, it is desirable that the one having a shorter pressing time of the cleaning blade is kept pressed and the one having a longer pressing time is released. Thereby, it can be made the tendency for the difference of both use time to become small.
一方、上記判定(ステップs77)で、モータ負荷可変手段がOFFの場合(ステップ77、NO(OFF))、上記で測定された負荷トルクが、前記第1の閾値以下であるか否かの判定が行われる(ステップs78)。負荷トルクが第1の閾値を上回っていれば(ステップs78、NO)、負荷の切替制御は必要でないため通常動作を完了する。一方、負荷トルクが第1の閾値以下の場合(ステップs78、YES)、フィードフォワード制御が破綻するおそれがあるため、圧着解除されていたクリーニングブレードを感光体ブレードに圧着させ、第1、第2のクリーニングブレードの両方が感光体ドラムに圧着した状態にしてモータの負荷トルクを増加させる(ステップs79)。その後、通常動作を完了する。なお、次JOB以降では、両クリーニングブレードが圧着されていると、使用クリーニングブレードの圧着時間は、双方が計測されることになる。 On the other hand, if the motor load variable means is OFF in the determination (step s77) (step 77, NO (OFF)), it is determined whether or not the load torque measured above is not more than the first threshold value. Is performed (step s78). If the load torque exceeds the first threshold (step s78, NO), the load switching control is not necessary, and the normal operation is completed. On the other hand, when the load torque is less than or equal to the first threshold (step s78, YES), there is a possibility that the feedforward control may fail. Both the cleaning blades are pressed against the photosensitive drum to increase the load torque of the motor (step s79). Thereafter, normal operation is completed. In the following JOB and later, if both cleaning blades are pressure-bonded, both of the pressure-bonding times of the used cleaning blades are measured.
上記により、第1、第2のクリーニングブレードの経時劣化の差を小さくして交換サイクルを長くするとともに、フィードフォワード制御の破綻を確実に回避することが可能になる。なお、上記では、第1、第2のクリーニングブレードの圧着/解除によって負荷トルクの切替を行うものとしたが、第1、第2のクリーニングブレードを、圧着に際し加圧力を可変なものとし、この加圧力を変更することで負荷トルクの切替を行うようにしてもよい。 As described above, it is possible to lengthen the replacement cycle by reducing the difference in deterioration with time of the first and second cleaning blades, and to reliably avoid failure of the feedforward control. In the above description, the load torque is switched by pressing / releasing the first and second cleaning blades. However, the pressure applied to the first and second cleaning blades can be changed when pressing. The load torque may be switched by changing the applied pressure.
以上、本発明について上記実施形態に基づいて説明を行ったが、本発明は上記実施形態の内容に限定されるものではなく、当然に本発明の範囲を逸脱しない限りは適宜の変更が可能である。 The present invention has been described based on the above embodiment, but the present invention is not limited to the content of the above embodiment, and can be appropriately changed without departing from the scope of the present invention. is there.
1 画像形成装置
2 エンジン制御部
3 モータ制御部
4 モータ
5 エンコーダ
6 モータ負荷可変手段
DESCRIPTION OF
Claims (17)
前記制御部は、前記速度フィードフォワード制御を実行可能な負荷トルク範囲内で設定された閾値を有し、前記負荷検知部によって検知された負荷トルクが前記閾値以下の場合に、前記負荷トルク発生部を制御動作させ、前記駆動モータに対する駆動負荷を増加させて前記速度フィードフォワード制御の破綻を回避可能にすることを特徴とする画像形成装置。 A drive motor that performs speed feedback control and speed feedforward control, a control unit that performs the speed feedback control and speed feedforward control on the drive motor, and load detection that detects a drive load torque of the drive motor And a load torque generating unit capable of generating a predetermined driving load in addition to the normal driving load for the driving motor,
The control unit has a threshold set within a load torque range in which the speed feedforward control can be performed, and when the load torque detected by the load detection unit is equal to or less than the threshold, the load torque generation unit The image forming apparatus is characterized in that the speed feedforward control can be prevented from being broken by increasing the driving load on the driving motor.
前記速度フィードフォワード制御を実行可能な負荷トルク範囲内で設定された閾値を有し、前記駆動モータの駆動負荷トルクが前記閾値以下の場合、前記駆動モータに対する通常駆動負荷に追加して所定の駆動負荷を発生する負荷トルク発生部を制御動作させ、前記駆動モータに対する駆動負荷を増加させて前記速度フィードフォワード制御の破綻を回避可能にすることを特徴とする制御部。 A control unit that performs speed feedback control and speed feedforward on the drive motor,
If the drive torque of the drive motor has a threshold set within a load torque range in which the speed feedforward control can be performed and the drive load torque of the drive motor is equal to or less than the threshold, a predetermined drive is added to the normal drive load for the drive motor. A control unit that controls a load torque generation unit that generates a load to increase a drive load on the drive motor, thereby preventing failure of the speed feedforward control.
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