JP2014123037A - Image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the generation of a difference in surface speed between a photoreceptor drum and an ITB without increasing transfer pressure on a primary transfer unit so as to prevent the occurrence of image defects such as color shift.SOLUTION: A color digital copier 200 includes: rotatable photoreceptor drums 100Y to 100K; an ITB 108 that rotates in contact with the respective photoreceptor drums 100Y to 100K; a BLDC motor 30a that drives the photoreceptor drums and a BLDC motor 30b that drives the ITB 108; and a control unit 20 that controls the BLDC motor. The control unit 20 provides the BLDC motor 30a with assist torque for cancelling load torque acting on the BLDC motor 30a, so that the photoreceptor drums 100 are driven to be rotated by the rotation of the ITB 108.

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関する。   The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus.

複写機、複合機、ファクシミリをはじめとする電子写真方式の画像形成装置において、トナー像を担持する感光ドラムと中間転写ベルト(ITB)には、表面速度が定速になるように駆動することが求められている。その第1の理由として、感光ドラム上に静電潜像を描くレーザー露光が、時間同期露光になっている場合、感光ドラムの表面速度が変動することによってレーザー照射位置が本来の照射位置からずれることが挙げられる。また、第2の理由として、感光ドラム上に形成されたトナー画像をITBに転写する一次転写プロセスにおいて、感光ドラムとITBの表面速度に交流的な差がある場合、ITB上に転写されるトナー画像が本来転写されるべき位置からずれることが挙げられる。すなわち、感光ドラムとITBの表面速度が定速でない場合は、最終的に記録紙上に形成される画像に、画像不良、例えば各色間の位置ずれに起因する色ずれ又はバンディングと呼ばれる周期的な位置ずれが発生するという問題がある。   In electrophotographic image forming apparatuses such as copying machines, multifunction machines, and facsimiles, the photosensitive drum and the intermediate transfer belt (ITB) that carry the toner image can be driven so that the surface speed is constant. It has been demanded. As a first reason, when the laser exposure for drawing an electrostatic latent image on the photosensitive drum is time-synchronized exposure, the laser irradiation position is deviated from the original irradiation position due to fluctuations in the surface speed of the photosensitive drum. Can be mentioned. The second reason is that in the primary transfer process of transferring the toner image formed on the photosensitive drum to the ITB, if there is an AC difference between the surface speeds of the photosensitive drum and the ITB, the toner transferred onto the ITB. For example, the image may be shifted from the position where the image should be transferred. That is, when the surface speeds of the photosensitive drum and ITB are not constant, the image finally formed on the recording paper has a periodic position called image misalignment, for example, color misregistration or banding caused by misregistration between colors. There is a problem that deviation occurs.

このため、感光ドラムとITBの駆動は、各種速度検知センサを用いて、駆動源であるモータを速度フィードバック制御することで高い定速性が確保されている。なお、駆動モータとしては、安価、静音、高効率である点から、ブラシレスDCモータ(以下、「BLDCモータ」という。)が多用されている。そして最近では、BLDCモータを用いた速度フィードバック制御として、例えば、ドラム軸上にロータリーエンコーダを配置し、ドラム軸の回転速度を定速にするようBLDCモータを制御する方法が採用されている。   For this reason, the driving of the photosensitive drum and the ITB is secured at high constant speed by performing speed feedback control of a motor as a driving source using various speed detection sensors. As the drive motor, a brushless DC motor (hereinafter referred to as “BLDC motor”) is frequently used because it is inexpensive, quiet, and highly efficient. Recently, as a speed feedback control using a BLDC motor, for example, a method in which a rotary encoder is arranged on the drum shaft and the BLDC motor is controlled so that the rotation speed of the drum shaft is constant is adopted.

しかし、上記速度フィードバック制御は、ドラム軸の回転速度を検知しているものの、感光ドラムの表面速度を検知していないために、ドラム軸の偏心、ドラム径の精度不良等に起因してドラムの表面速度が定速にならないという問題がある。ITBにおいても同様であり、ITBを駆動しているITB駆動ローラ軸の偏心、ローラ径の精度不良、ITBの厚みむら等に起因して同様の問題が発生している。   However, although the speed feedback control detects the rotational speed of the drum shaft, it does not detect the surface speed of the photosensitive drum, so the drum shaft is decentered, the drum diameter is inaccurate, etc. There is a problem that the surface speed does not become constant. The same applies to ITB, and similar problems occur due to the eccentricity of the ITB drive roller shaft that drives the ITB, poor accuracy of the roller diameter, uneven ITB thickness, and the like.

一方、画像不良が生じる原因としては、感光ドラムとITBの転写面での摩擦による相互干渉が挙げられる。すなわち、感光ドラム及びITBのどちらか一方に生じている速度変動の影響が他方に伝達する問題がある。その他にも、ITB上に担持されているトナー画像を記録紙上に転写する二次転写時に、記録紙が厚紙である場合、ITB上に突発的な負荷変動が生じることで高周波の速度変動が発生し、この速度変動が、一次転写における位置ずれの原因となることもある。このように、画像不良が生じる原因は多岐に渡っており、全てを解決することは非常に困難である。   On the other hand, the cause of image defects is mutual interference due to friction between the photosensitive drum and the transfer surface of the ITB. That is, there is a problem that the influence of speed fluctuation occurring in one of the photosensitive drum and the ITB is transmitted to the other. In addition, when the recording paper is a thick paper during the secondary transfer to transfer the toner image carried on the ITB onto the recording paper, a sudden load fluctuation occurs on the ITB, resulting in a high-speed speed fluctuation. However, this speed fluctuation may cause a position shift in the primary transfer. As described above, there are various causes of image defects, and it is very difficult to solve all of them.

そこで、特許文献1に記載されているように、画像胴(感光ドラム相当)を画像転写胴(中間転写ベルト相当)で摩擦により従動駆動する技術が開発された。この技術によれば、以下のようなメリットがある。すなわち、第1に、感光ドラム上の画像がITB上の画像となるので、感光ドラム上の位置基準で画像を形成すれば、感光ドラムの回転むらの影響は削除される。また、第2に、ITBの二次転写部への記録紙突入時のショック等により、ITBの速度変動が生じても、感光ドラム上の画像とITB上の画像の整合性が確保されるので、一次転写における画像不良が発生し難いというメリットがある。   Accordingly, as described in Patent Document 1, a technique has been developed in which an image cylinder (equivalent to a photosensitive drum) is driven by friction with an image transfer cylinder (equivalent to an intermediate transfer belt). This technique has the following advantages. That is, first, since the image on the photosensitive drum becomes an image on the ITB, if the image is formed on the basis of the position on the photosensitive drum, the influence of uneven rotation of the photosensitive drum is eliminated. Second, even if the ITB speed fluctuates due to a shock when the recording paper enters the ITB secondary transfer section, the consistency between the image on the photosensitive drum and the image on the ITB is ensured. There is a merit that image defects hardly occur in primary transfer.

特開2002−333752号公報JP 2002-333752 A

しかしながら、特許文献1に記載されているように、摩擦によって感光ドラムを中間転写ベルトで適切に(滑りなく)従動駆動させるためには、一次転写部の転写圧を大きくしなければならない。一次転写部の転写圧を大きくすると、感光ドラム及びITBに生じる負荷が増加して駆動トルクが増大し、感光ドラムとITBの表面速度に差が生じやすくなり、色ずれ等の画像不良を生じるという問題がある。   However, as described in Patent Document 1, in order to drive the photosensitive drum appropriately (without slipping) by the intermediate transfer belt by friction, the transfer pressure of the primary transfer portion must be increased. When the transfer pressure at the primary transfer portion is increased, the load generated on the photosensitive drum and ITB increases and the driving torque increases, and the surface speed between the photosensitive drum and ITB tends to be different, resulting in image defects such as color misregistration. There's a problem.

そこで、本発明は、一次転写部の転写圧を増大させることなく、感光ドラムとITBの表面速度に差が生じるのを防止し、色ずれ等の画像不良の発生を防止することができる画像形成装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention prevents image defects such as color misregistration and the like by preventing a difference in surface speed between the photosensitive drum and ITB without increasing the transfer pressure of the primary transfer portion. An object is to provide an apparatus.

上記目的を達成するために、請求項1記載の画像形成装置は、回転可能な像担持体と、該像担持体に当接して回転する中間転写体と、前記像担持体を回転駆動させる第1の駆動手段と、前記中間転写体を回転駆動させる第2の駆動手段と、前記第1の駆動手段及び前記第2の駆動手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記第1の駆動手段が前記像担持体に対し、該像担持体に作用する負荷トルクを相殺させるためのトルクを付与するように制御することを特徴とする。   In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to a first aspect of the present invention includes a rotatable image carrier, an intermediate transfer member that rotates in contact with the image carrier, and a rotary drive for driving the image carrier. 1 drive means, second drive means for rotationally driving the intermediate transfer member, and control means for controlling the first drive means and the second drive means, wherein the control means comprises: The first driving means controls the image carrier so as to apply a torque for canceling a load torque acting on the image carrier.

また、請求項2記載の画像形成装置は、回転可能な像担持体と、該像担持体に当接して回転する中間転写体と、前記像担持体を回転駆動させる第1の駆動手段と、前記中間転写体を回転駆動させる第2の駆動手段と、前記第1の駆動手段及び前記第2の駆動手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記第2の駆動手段が前記中間転写体に対し、該中間転写体に作用する負荷トルクを相殺するためのトルクを付与するように制御することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: a rotatable image carrier; an intermediate transfer member that rotates in contact with the image carrier; and a first driving unit that rotationally drives the image carrier. A second drive unit that rotates the intermediate transfer member; and a control unit that controls the first drive unit and the second drive unit. The control unit is configured by the second drive unit. Control is performed such that torque for canceling load torque acting on the intermediate transfer member is applied to the intermediate transfer member.

本発明によれば、一次転写部の転写圧を増大させることなく、感光ドラムとITBの表面速度に差が生じるのを防止し、色ずれ等の画像不良の発生を防止することができる。   According to the present invention, it is possible to prevent a difference between the surface speeds of the photosensitive drum and the ITB without increasing the transfer pressure of the primary transfer portion, and to prevent the occurrence of image defects such as color misregistration.

第1の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus according to a first embodiment. 図1における感光ドラムの駆動構成を示す図である。It is a figure which shows the drive structure of the photosensitive drum in FIG. 図1における中間転写ベルト(ITB)の駆動構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a driving configuration of an intermediate transfer belt (ITB) in FIG. 1. 図2及び図3における制御器の内部構成を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the controller in FIG.2 and FIG.3. 図1における感光ドラムが中間転写ベルトに従動して回転する従動駆動システムを説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a driven drive system in which the photosensitive drum in FIG. 1 is rotated by following an intermediate transfer belt. 図5における感光ドラム上に生じる負荷トルク及び感光ドラムと中間転写ベルトの接触面に生じる摩擦トルクを説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a load torque generated on the photosensitive drum in FIG. 5 and a friction torque generated on a contact surface between the photosensitive drum and the intermediate transfer belt. 図6における感光ドラムに生じる負荷トルクの経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the load torque which arises in the photosensitive drum in FIG. 図6における感光ドラムに生じる負荷トルクがアシストトルクで相殺された状態を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a state where a load torque generated in the photosensitive drum in FIG. 6 is offset by an assist torque. 図6の感光ドラムにおける加速トルクと変動トルク成分の和と、摩擦トルクとの関係を経時的に示した図である。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the sum of acceleration torque and fluctuating torque components and the friction torque in the photosensitive drum of FIG. 6 over time. 図1の画像形成装置を用いたアシストトルク導出処理のフローチャートである。3 is a flowchart of assist torque derivation processing using the image forming apparatus of FIG. 1. 図1の画像形成装置を用いたプリント処理を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating print processing using the image forming apparatus of FIG. 1. 表面位置検知手段と感光ドラムとの位置関係を示す拡大図である。It is an enlarged view showing the positional relationship between the surface position detecting means and the photosensitive drum. 第2の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the image forming apparatus which concerns on 2nd Embodiment.

以下、実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、第1の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the image forming apparatus according to the first embodiment.

この画像形成装置200は、電子写真方式のカラーデジタル複写機である。なお、画像形成装置200は、複写機の他、複合機又はファクシミリであってもよく、また、カラーの他、白黒のデジタル複写機、複合機又はファクシミリであってもよい。   The image forming apparatus 200 is an electrophotographic color digital copying machine. Note that the image forming apparatus 200 may be a multifunction machine or a facsimile in addition to a copying machine, and may be a monochrome digital copying machine, a multifunction machine, or a facsimile in addition to a color.

図1において、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の各色に対応する感光ドラム100Y,100M,100C及び100Kをそれぞれ備える複数、例えば4つの画像形成ユニットが略水平方向に沿って配列されている。像担持体としての感光ドラム100Y〜100Kは回転可能であり、それぞれ図1中、矢線A方向へ回転する。   In FIG. 1, a plurality of, for example, four image forming units each having a photosensitive drum 100Y, 100M, 100C, and 100K corresponding to each of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) are substantially omitted. It is arranged along the horizontal direction. The photosensitive drums 100Y to 100K as image bearing members are rotatable and rotate in the direction of arrow A in FIG.

画像形成ユニットは、それぞれ対応する感光ドラム100Y〜100Kの他、1次帯電装置105Y,105M,105C,105K、露光装置101Y,101M,101C,101K、及び現像装置102Y,102M,102C,102Kを備えている。現像装置102Y〜102Kは、それぞれ対応する現像スリーブ103Y,103M,103C,103Kを備えている。また、画像形成ユニットは、感光ドラム100Y〜100Kにそれぞれ対応するクリーナ104Y、104M,104C,104K及び感光ドラム100Y〜100Kの表面位置を検知する表面位置検知手段106Y,106M,106C、106Kを備えている。   In addition to the corresponding photosensitive drums 100Y to 100K, the image forming units include primary charging devices 105Y, 105M, 105C, and 105K, exposure devices 101Y, 101M, 101C, and 101K, and developing devices 102Y, 102M, 102C, and 102K. ing. The developing devices 102Y to 102K include corresponding developing sleeves 103Y, 103M, 103C, and 103K. Further, the image forming unit includes cleaners 104Y, 104M, 104C, and 104K corresponding to the photosensitive drums 100Y to 100K and surface position detecting means 106Y, 106M, 106C, and 106K that detect the surface positions of the photosensitive drums 100Y to 100K. Yes.

一次帯電装置105Y〜105Kは、それぞれ対応する感光ドラム100Y〜100Kの表面を一様に帯電する。また、露光装置101Y〜101Kは、それぞれ帯電された感光ドラム100Y〜100Kの表面を、画像情報に基づいて露光して静電潜像を形成する。   The primary charging devices 105Y to 105K uniformly charge the surfaces of the corresponding photosensitive drums 100Y to 100K, respectively. The exposure apparatuses 101Y to 101K expose the surfaces of the charged photosensitive drums 100Y to 100K based on image information to form electrostatic latent images.

現像装置102Y〜102Kは、それぞれ対応する有彩色トナーを内包する現像スリーブ103Y〜103Kを用いて対応する感光ドラム100Y〜100Kの表面に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する。   The developing devices 102Y to 102K form toner images by developing the electrostatic latent images formed on the surfaces of the corresponding photosensitive drums 100Y to 100K using the developing sleeves 103Y to 103K containing the corresponding chromatic toner, respectively. .

各感光ドラム100Y〜100Kに対向してそれぞれ一次転写ローラ107Y,107M,107C,107Kが配置されている。感光ドラム100Y〜100Kと一次転写ローラ107Y〜107Kとの間を搬送されるように、中間転写体としての無端状の中間転写ベルト(以下、「ITB」という。)108が張架されている。   Primary transfer rollers 107Y, 107M, 107C, and 107K are disposed to face the photosensitive drums 100Y to 100K, respectively. An endless intermediate transfer belt (hereinafter referred to as “ITB”) 108 as an intermediate transfer member is stretched so as to be conveyed between the photosensitive drums 100Y to 100K and the primary transfer rollers 107Y to 107K.

ITB108は、複数のローラ110〜112によって張架されており、感光ドラム100Y〜100Kの表面にそれぞれ当接するように回動する。ITB108は、図1中、矢印B方向へ回動する。感光ドラム100Y〜100Kの表面に形成された各色のトナー像は、順次ITB108上に転写、重畳されてカラー画像を形成する。   The ITB 108 is stretched by a plurality of rollers 110 to 112 and rotates so as to abut on the surfaces of the photosensitive drums 100Y to 100K. The ITB 108 rotates in the direction of arrow B in FIG. The toner images of the respective colors formed on the surfaces of the photosensitive drums 100Y to 100K are sequentially transferred and superimposed on the ITB 108 to form a color image.

ローラ110は、ITB108を駆動する駆動ローラであり、ITB108の張力を一定に制御するテンションローラとしても機能する。ローラ111は、対向する二次転写外ローラ113との当接部にニップ部を形成する二次転写内ローラである。   The roller 110 is a driving roller that drives the ITB 108, and also functions as a tension roller that controls the tension of the ITB 108 to be constant. The roller 111 is a secondary transfer inner roller that forms a nip portion at a contact portion with the opposing secondary transfer outer roller 113.

ITB108上のトナー画像は内外の二次転写ローラによって用紙Pに転写され、トナー像が転写された用紙Pは、後流の定着装置114に搬入され、該定着装置114によってトナー像が用紙Pに定着され、装置外に排出される。一方、二次転写後のITB108は、クリーニング装置109によって転写残トナーや紙粉等がクリーニングされ、繰り返し画像形成工程に適用される。   The toner image on the ITB 108 is transferred to the paper P by the internal and external secondary transfer rollers, and the paper P on which the toner image has been transferred is carried into the downstream fixing device 114, and the toner image is transferred to the paper P by the fixing device 114. It is fixed and discharged out of the device. On the other hand, the ITB 108 after the secondary transfer is subjected to repeated image forming processes after the transfer residual toner, paper dust and the like are cleaned by the cleaning device 109.

図2は、図1における感光ドラムの駆動構成を示す図であり、感光ドラム100を駆動するための電気的、機械的な構成が示されている。   FIG. 2 is a diagram showing a driving configuration of the photosensitive drum in FIG. 1, and shows an electrical and mechanical configuration for driving the photosensitive drum 100.

図2において、感光ドラム100は、カップリング52を介してドラム軸50と機械的に接続されている。ドラム軸50には、減速ギヤ51aを介してモータ軸ギヤ32aが係合しており、また、ドラム軸50の回転速度を検知するためのロータリーエンコーダ40aが設けられている。感光ドラム100を駆動する第1の駆動源としてのBLDCモータ30aからの駆動力は、モータ軸ギヤ32aと減速ギヤ51aの噛み合いによりドラム軸50へ伝達される。また、感光ドラム100の上方には、該感光ドラム100の表面位置を検出するための表面位置検知手段106が設けられている。   In FIG. 2, the photosensitive drum 100 is mechanically connected to the drum shaft 50 via a coupling 52. A motor shaft gear 32a is engaged with the drum shaft 50 via a reduction gear 51a, and a rotary encoder 40a for detecting the rotational speed of the drum shaft 50 is provided. A driving force from a BLDC motor 30a serving as a first driving source for driving the photosensitive drum 100 is transmitted to the drum shaft 50 by the engagement of the motor shaft gear 32a and the reduction gear 51a. Above the photosensitive drum 100, a surface position detecting means 106 for detecting the surface position of the photosensitive drum 100 is provided.

制御器20は、上位CPU10からの指令信号、例えば駆動オン・オフ信号、目標速度信号、レジスタ設定値信号、PWM値信号等を、制御信号としてモータドライバIC24aに出力する。また、制御器20は、ロータリーエンコーダ40aの信号に基づいて速度制御のための演算を行う。モータドライバIC24aは、制御器20からの制御信号及び回転位置検出手段31aからの回転位置信号に基づいて、駆動回路25aのBLDCモータ30aに流す相電流の相切り替えと電流量の調整を行う。BLDCモータ30aは、モータ軸ギヤ32a及び減速ギヤ51aを介してドラム軸50を回転駆動する。BLDCモータ30aは、例えば、低イナーシャタイプのブラシレスDCモータである。   The controller 20 outputs a command signal from the host CPU 10, such as a drive on / off signal, a target speed signal, a register setting value signal, a PWM value signal, and the like as a control signal to the motor driver IC 24a. Further, the controller 20 performs a calculation for speed control based on the signal of the rotary encoder 40a. The motor driver IC 24a performs phase switching of the phase current flowing through the BLDC motor 30a of the drive circuit 25a and adjustment of the amount of current based on the control signal from the controller 20 and the rotational position signal from the rotational position detection means 31a. The BLDC motor 30a rotationally drives the drum shaft 50 through the motor shaft gear 32a and the reduction gear 51a. The BLDC motor 30a is, for example, a low inertia type brushless DC motor.

一方、図3は、図1における中間転写ベルト(ITB)の駆動構成を示す図であり、ITB108を駆動するための電気的、機械的な構成が示されている。   On the other hand, FIG. 3 is a diagram showing a driving configuration of the intermediate transfer belt (ITB) in FIG. 1, and shows an electrical and mechanical configuration for driving the ITB 108.

ITB108は、該ITB108の内側に当接するよう設置されたITB駆動ローラ110を回転駆動することによって駆動する。ITB駆動ローラ軸70には、減速ギヤ51bを介してモータ軸ギヤ32bが係合しており、また、ITB駆動ローラ軸70の回転速度を検知するためのロータリーエンコーダ40bが設けられている。ITB108を駆動する第2の駆動原であるBLDCモータ30bからの駆動力は、感光ドラム100の場合と同じように、モータ軸ギヤ32bと減速ギヤ51bとの噛み合わせによって減速されてITB駆動ローラ110へ伝達される。電気構成は、図2の感光ドラム100と同様な構成となっている。なお、ITB108には、表面位置検知手段は設けられていない。   The ITB 108 is driven by rotationally driving an ITB drive roller 110 installed so as to be in contact with the inside of the ITB 108. A motor shaft gear 32b is engaged with the ITB drive roller shaft 70 via a reduction gear 51b, and a rotary encoder 40b for detecting the rotational speed of the ITB drive roller shaft 70 is provided. The driving force from the BLDC motor 30b as the second driving source for driving the ITB 108 is decelerated by the meshing of the motor shaft gear 32b and the reduction gear 51b as in the case of the photosensitive drum 100, and the ITB driving roller 110 is driven. Is transmitted to. The electrical configuration is the same as that of the photosensitive drum 100 of FIG. The ITB 108 is not provided with a surface position detection means.

次に、制御器20の内部構成について説明する。   Next, the internal configuration of the controller 20 will be described.

図4は、図2及び図3における制御器20の内部構成を示す図である。図4において、制御器20は、CPU21、ROM22及びRAM23によって主として構成されている。CPU21は、ロータリーエンコーダ40(40a、40b)からの速度検知信号から速度を算出する。また、制御器20は、算出した速度と目標プロセス速度との比較から、ROM22に書かれている比例制御、微分制御、積分制御の一般的な制御演算を行い、それぞれ対応する感光ドラム100又はITB108の速度フィードバック制御を行う。   FIG. 4 is a diagram showing an internal configuration of the controller 20 in FIGS. 2 and 3. In FIG. 4, the controller 20 is mainly configured by a CPU 21, a ROM 22, and a RAM 23. The CPU 21 calculates the speed from the speed detection signal from the rotary encoder 40 (40a, 40b). Further, the controller 20 performs general control calculations such as proportional control, differential control, and integral control written in the ROM 22 based on the comparison between the calculated speed and the target process speed, and the corresponding photosensitive drum 100 or ITB 108. Speed feedback control is performed.

このような構成の画像形成装置200において、装置全体の制御を司る上位CPU10が、例えば、ユーザから用紙Pへの作像命令を受けると、感光ドラム100Y〜100Kの回転を開始する。また、一次帯電装置105Y〜105K、現像装置102Y〜102K、一次転写ローラ107Y〜107K、ITB駆動ローラ110、二次転写内ローラ111、定着装置114等を起動する。   In the image forming apparatus 200 having such a configuration, for example, when the host CPU 10 that controls the entire apparatus receives an image formation command for the paper P from the user, the photosensitive drums 100Y to 100K start rotating. Also, the primary charging devices 105Y to 105K, the developing devices 102Y to 102K, the primary transfer rollers 107Y to 107K, the ITB drive roller 110, the secondary transfer inner roller 111, the fixing device 114, and the like are activated.

一次帯電装置105Y〜105Kには、不図示の高圧電源が接続されており、直流電圧又は直流電圧に正弦波電圧を重畳した高電圧が印加される。これにより、一次帯電装置105Y〜105Kがそれぞれ接触している感光ドラム100Y〜100Kの表面が、高圧電源から与えられる直流電圧と同電位に一様に帯電される。帯電された感光ドラム100Y〜100Kは、露光装置101Y〜101Kのレーザー照射位置まで回転し、対応する露光装置101Y〜101Kによって画像信号に応じて露光され、静電潜像が形成される。現像装置102Y〜102Kの現像スリーブ103Y〜103Kには、それぞれ不図示の高圧電源によって、直流に矩形波電圧を重畳した高電圧が印加されている。そして、負電荷のトナーが、現像スリーブ103Y〜103Kによって、現像スリーブよりも正電位であり、かつGNDに対して負電位である感光ドラム100Y〜100K上の静電潜像に供給されてトナー像を形成する。4個の感光ドラム100Y〜100K上のトナー像は、対応する一次転写ローラ107Y〜107KによってITB108に順次重ねて転写されてカラー画像を形成する。ITB108上のカラー画像は、二次転写内ローラ111及び二次転写外ローラ113によって用紙Pに転写される。一次転写ローラ107Y〜107K、二次転写内ローラ111には、トナー像を転写するための直流高圧が不図示の高圧電源から印加されている。   A high voltage power supply (not shown) is connected to the primary charging devices 105Y to 105K, and a DC voltage or a high voltage obtained by superimposing a sine wave voltage on the DC voltage is applied. As a result, the surfaces of the photosensitive drums 100Y to 100K with which the primary charging devices 105Y to 105K are in contact are uniformly charged to the same potential as the DC voltage supplied from the high-voltage power supply. The charged photosensitive drums 100Y to 100K rotate to the laser irradiation positions of the exposure devices 101Y to 101K, and are exposed by the corresponding exposure devices 101Y to 101K according to the image signal, thereby forming an electrostatic latent image. A high voltage obtained by superimposing a rectangular wave voltage on a direct current is applied to the developing sleeves 103Y to 103K of the developing devices 102Y to 102K by a high voltage power source (not shown). The negatively charged toner is supplied by the developing sleeves 103Y to 103K to the electrostatic latent images on the photosensitive drums 100Y to 100K having a positive potential with respect to the developing sleeve and a negative potential with respect to GND. Form. The toner images on the four photosensitive drums 100Y to 100K are sequentially transferred onto the ITB 108 by corresponding primary transfer rollers 107Y to 107K to form a color image. The color image on the ITB 108 is transferred onto the paper P by the secondary transfer inner roller 111 and the secondary transfer outer roller 113. A DC high voltage for transferring the toner image is applied to the primary transfer rollers 107Y to 107K and the secondary transfer inner roller 111 from a high voltage power supply (not shown).

用紙Pに転写されたトナー像は、後流の定着装置114で圧力と温度が加えられて用紙Pに定着され、カラー画像を形成する。感光ドラム100Y〜100K上にそれぞれ残った転写残トナーは、クリーナ104Y〜104Kによって掻き取られて回収される。一方、ITB108に残った転写残トナー等は、ITBクリーナ109によって掻き取られて回収される。   The toner image transferred to the paper P is fixed on the paper P by applying pressure and temperature by the downstream fixing device 114 to form a color image. The untransferred toner remaining on the photosensitive drums 100Y to 100K is scraped and collected by the cleaners 104Y to 104K. On the other hand, transfer residual toner or the like remaining on the ITB 108 is scraped and collected by the ITB cleaner 109.

このような画像形成装置200において、感光ドラム100Y〜100Kを、ITB108に従動駆動させて、感光ドラム100Y〜100Kの表面速度とITB108の表面速度が常時同一になるように制御する。   In such an image forming apparatus 200, the photosensitive drums 100 </ b> Y to 100 </ b> K are driven by the ITB 108 to control the surface speed of the photosensitive drums 100 </ b> Y to 100 </ b> K and the surface speed of the ITB 108 to be always the same.

以下、従動駆動について説明する。   Hereinafter, the driven drive will be described.

図5は、図1における感光ドラム100がITBに従動して回転する従動駆動システムを説明するための図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining a driven drive system in which the photosensitive drum 100 in FIG. 1 is rotated by following ITB.

図5において、画像形成装置200における複数の感光ドラムのうち任意の感光ドラム100にITB108を介して当接するように一次転写ローラ107が配置され、従動駆動部が形成されている。また、感光ドラム100に対向して表面位置検知手段106が設けられている。   In FIG. 5, a primary transfer roller 107 is disposed so as to come into contact with an arbitrary photosensitive drum 100 among the plurality of photosensitive drums in the image forming apparatus 200 via the ITB 108, and a driven drive unit is formed. Further, a surface position detecting means 106 is provided so as to face the photosensitive drum 100.

本実施の形態において、従動駆動とは、ITB108と感光ドラム100との間の摩擦力を利用して、ITB108によって感光ドラム100を連れ回すことをいう。より正確には、ITB108によって感光ドラム100を連れ回すことによって、ITB108の表面速度と感光ドラム100の表面速度を常時一致するように駆動することをいう。   In this embodiment, the driven drive means that the photosensitive drum 100 is rotated by the ITB 108 using the frictional force between the ITB 108 and the photosensitive drum 100. More precisely, it means that the surface speed of the ITB 108 and the surface speed of the photosensitive drum 100 are always driven to coincide with each other by rotating the photosensitive drum 100 with the ITB 108.

図6は、図5における感光ドラムに生じる負荷トルク及び感光ドラムとITBの接触面に生じる摩擦トルクを説明するための図である。   FIG. 6 is a diagram for explaining the load torque generated in the photosensitive drum in FIG. 5 and the friction torque generated on the contact surface between the photosensitive drum and the ITB.

図6において、負荷トルクは、画像形成プロセス中の感光ドラム100の回転動作において、例えばクリーナ104のブレード、ドラム軸受部等によって発生する負荷トルクを合算した値をいう。一方、感光ドラム100とITB108との接触面には、ドラム・ITB間の摩擦トルク(以下、単に「摩擦トルク」という。)が発生する。摩擦トルクは、負荷トルクには含まれない。   In FIG. 6, the load torque refers to a value obtained by adding together the load torque generated by, for example, the blade of the cleaner 104, the drum bearing portion, and the like in the rotation operation of the photosensitive drum 100 during the image forming process. On the other hand, a friction torque between the drum and ITB (hereinafter simply referred to as “friction torque”) is generated on the contact surface between the photosensitive drum 100 and the ITB 108. The friction torque is not included in the load torque.

図7は、図6の感光ドラムに生じる負荷トルクの経時変化を示す図である。   FIG. 7 is a view showing a change with time of the load torque generated in the photosensitive drum of FIG.

図7において、負荷トルクは常に一定ではなく、帯電高圧を印加するタイミングや、残トナーがクリーナ104のブレードに突入するタイミング等で変化する。しかし、このような過渡的な変化成分(以下、「変動トルク成分」という。)は、一定に生じている負荷トルクに対して十分に小さいことが知られている。   In FIG. 7, the load torque is not always constant, and changes depending on the timing of applying the charging high voltage, the timing of the remaining toner entering the blade of the cleaner 104, and the like. However, it is known that such a transient change component (hereinafter referred to as “fluctuating torque component”) is sufficiently small with respect to a constant generated load torque.

負荷トルクの定常成分は、摩擦トルクに対して非常に大きいために、摩擦トルクを利用してITB108により感光ドラム100を従動駆動させることは通常、困難である。   Since the steady component of the load torque is very large with respect to the friction torque, it is usually difficult to drive the photosensitive drum 100 by the ITB 108 using the friction torque.

そこで、本実施の形態においては、負荷トルクの定常成分を打ち消す(相殺する)ように、BLDCモータ30aにより感光ドラム100に負荷トルクの定常成分と同等の回転トルクをアシストトルクとして付与させる。   Therefore, in the present embodiment, the BLDC motor 30a applies a rotational torque equivalent to the steady component of the load torque to the photosensitive drum 100 as an assist torque so as to cancel (cancel) the steady component of the load torque.

図8は、図6における感光ドラムに生じる負荷トルクがアシストトルクで相殺された状態を示す図である。   FIG. 8 is a diagram illustrating a state where the load torque generated in the photosensitive drum in FIG. 6 is offset by the assist torque.

図8において、負荷トルクの定常成分は、感光ドラム100に付与されたアシストトルクによって相殺されており、実質的に変動トルクだけが作用している。   In FIG. 8, the steady component of the load torque is canceled out by the assist torque applied to the photosensitive drum 100, and only the fluctuation torque acts substantially.

このように、負荷トルクの定常成分をアシストトルクによって相殺することによって、感光ドラム100とITB108の接触面に作用する摩擦トルクに比べて、負荷トルク成分である変動トルクが小さくなる。これによって、感光ドラム100が、ITB108の速度変動に同期して従動駆動するようになる。   In this way, by offsetting the steady component of the load torque with the assist torque, the fluctuation torque, which is the load torque component, becomes smaller than the friction torque acting on the contact surface between the photosensitive drum 100 and the ITB 108. As a result, the photosensitive drum 100 is driven in synchronization with the speed fluctuation of the ITB 108.

感光ドラム100におけるITB108の速度変動に対する従動性を高めるために、感光ドラム100のドラム軸50上のドラムイナーシャと加速度の積で表わされる加速トルクを考慮することが好ましい。   In order to improve the followability of the photosensitive drum 100 with respect to the speed variation of the ITB 108, it is preferable to consider an acceleration torque represented by the product of the drum inertia and acceleration on the drum shaft 50 of the photosensitive drum 100.

すなわち、感光ドラム100上の加速トルクと変動トルク成分の和が、感光ドラム100とITB108との間の摩擦トルク以下であれば、感光ドラム100がITB108により有効に従動する。   That is, if the sum of the acceleration torque and the fluctuation torque component on the photosensitive drum 100 is equal to or less than the friction torque between the photosensitive drum 100 and the ITB 108, the photosensitive drum 100 is effectively driven by the ITB 108.

図9は、図6の感光ドラムにおける加速トルクと変動トルク成分の和と、摩擦トルクとの関係を経時的に示した図である。   FIG. 9 is a graph showing the relationship between the sum of the acceleration torque and the fluctuation torque component in the photosensitive drum of FIG. 6 and the friction torque over time.

図9の関係を、運動方程式を用いて示すと以下のようになる。   The relationship of FIG. 9 is shown as follows using the equation of motion.

Figure 2014123037
ここで、Tは摩擦トルク、Jはドラムイナーシャ、dω/dtは角加速度、Tは負荷トルク、TASはアシストトルク、ΔTは変動トルク成分である。
Figure 2014123037
Here, T F is the friction torque, J is the drum inertia, the d [omega / dt angular acceleration, T L is the load torque, T AS is the assist torque, [Delta] T L is a torque fluctuation component.

上記式(2)は、摩擦トルク(T)が、右辺第一項の加速トルクと右辺第二項の変動トルクの合計よりも大きければ、感光ドラム100がITB108に従動することを示している。 The above equation (2) indicates that the photosensitive drum 100 follows the ITB 108 if the friction torque (T F ) is larger than the sum of the acceleration torque of the first term on the right side and the fluctuation torque of the second term on the right side. .

すなわち、本実施の形態においては、上述したように、負荷トルク(T)の定常成分をアシストトルク(TAS)で相殺し、変動トルクΔTを含む負荷トルク成分を無視できる程度に小さくして感光ドラム100を、ITB108に従動駆動させる。そして、アシストトルク以外の部分で従動性を高めるためには、上記(2)式より、摩擦トルクを大きくするか、加速トルクを小さくすることが有効であることが分かる。 That is, in the present embodiment, as described above, the steady component of the load torque (T L ) is canceled by the assist torque (T AS ), and the load torque component including the fluctuation torque ΔT L is made small enough to be ignored. Then, the photosensitive drum 100 is driven and driven by the ITB 108. Then, in order to improve the followability at a portion other than the assist torque, it can be seen from the above formula (2) that it is effective to increase the friction torque or decrease the acceleration torque.

ここで、摩擦トルクは一次転写におけるトナーの転写プロセスと密接に関係があるために変更することは難しいが、加速トルクを下げることは、ドラムイナーシャを小さくすることで比較的容易に実現可能である。ドラムイナーシャとは、回転する全負荷を、ドラム軸50上でのイナーシャ成分として表したものである。   Here, although the friction torque is closely related to the toner transfer process in the primary transfer, it is difficult to change the friction torque, but it is relatively easy to reduce the acceleration torque by reducing the drum inertia. . The drum inertia represents the total load that rotates as an inertia component on the drum shaft 50.

ドラム軸50上に現れるBLDCモータ30aのイナーシャ成分は、減速ギヤ51aとモータ軸ギヤ32aのギヤ比が大きく影響し、ギヤ比の二乗をモータ軸イナーシャに乗算した値となる。このとき、BLDCモータ30aのロータイナーシャはドラム軸50上では感光ドラム100のイナーシャ成分より遥かに大きくなってしまうことがある。そこで、BLDCモータ30aとして、インナーロータタイプの低イナーシャタイプを使用する。これによって、ロータイナーシャの増大を防止して感光ドラム100をITB108により有効に従動させることができるようになる。すなわち、感光ドラム100の駆動源として低イナーシャタイプのブラシレスDCモータを適用することが好ましい。なお、低イナーシャタイプであって、一定のトルクを発生できるものであるならば、特にBLDCモータに限定されるものではない。   The inertia component of the BLDC motor 30a that appears on the drum shaft 50 is greatly influenced by the gear ratio between the reduction gear 51a and the motor shaft gear 32a, and is a value obtained by multiplying the motor shaft inertia by the square of the gear ratio. At this time, the rotor inertia of the BLDC motor 30 a may be much larger than the inertia component of the photosensitive drum 100 on the drum shaft 50. Therefore, an inner rotor type low inertia type is used as the BLDC motor 30a. As a result, an increase in the rotor inertia can be prevented and the photosensitive drum 100 can be effectively driven by the ITB 108. That is, it is preferable to apply a low inertia type brushless DC motor as a driving source of the photosensitive drum 100. In addition, as long as it is a low inertia type and can generate a constant torque, it is not particularly limited to a BLDC motor.

以下に、従動駆動システムにおけるアシストトルクの導出方法について説明する。   Hereinafter, a method for deriving the assist torque in the driven drive system will be described.

感光ドラム100における負荷トルクは、画像形成装置における厚紙対応等の複数のプロセス速度に応じて変動する。従って、負荷トルクを相殺するためのアシストトルクは、プロセス速度に応じて予め導出しておくことが好ましい。   The load torque in the photosensitive drum 100 varies according to a plurality of process speeds such as handling thick paper in the image forming apparatus. Therefore, it is preferable that the assist torque for canceling the load torque is derived in advance according to the process speed.

一般に、画像形成装置にメイン電源を投入すると、最初に調整モードと呼ばれる状態になる。調整モードでは、定着装置の定着ローラの温度調整、主走査傾き補正、色間補正等が行われる。そして、調整モードが終了するとプリント動作が可能なプリントモード状態に移行する。   Generally, when the main power supply is turned on to the image forming apparatus, the state is first called an adjustment mode. In the adjustment mode, temperature adjustment of the fixing roller of the fixing device, main scanning tilt correction, color correction, and the like are performed. Then, when the adjustment mode is completed, the state shifts to a print mode state in which a print operation is possible.

本実施の形態では、調整モードにアシストトルクを導出するためのシーケンスを設けている。調整モードでのアシストトルク導出シーケンスにおいて、上位CPU10は、一次転写ローラの昇降を行うステッピングモータのドライバIC(不図示)を制御して一次転写ローラ107の脱指令を行う。一次転写部での摩擦の影響をなくすためである。また、上位CPU10は、露光装置101、一次帯電装置105、現像装置102など、画像形成プロセスを行う各種装置を制御し、また、感光ドラム100の駆動指令を行う。   In the present embodiment, a sequence for deriving the assist torque is provided in the adjustment mode. In the assist torque deriving sequence in the adjustment mode, the host CPU 10 issues a command to remove the primary transfer roller 107 by controlling a driver IC (not shown) of a stepping motor that moves the primary transfer roller up and down. This is to eliminate the influence of friction at the primary transfer portion. The host CPU 10 controls various devices that perform an image forming process, such as the exposure device 101, the primary charging device 105, and the developing device 102, and issues a drive command for the photosensitive drum 100.

アシストトルクは、負荷トルクを相殺するためのものであり、BLDCモータ30aに発生しているトルク値から求められる。BLDCモータ30aを制御するモータドライバIC24a(図2参照)として、PWM信号により、BLDCモータ30aに流れる相電流を決定するドライバICが適用される。PWM信号とはパルス幅変調信号のことであり、一定周期の矩形波信号で、ハイレベルの区間とローレベルの区間の比(デューティ比:ハイレベルの区間をローレベルの区間で割ったもの)から相電流を調整している。デューティ比が大きいと、相に流れる電流量が増大し、逆にデューティ比が小さいと、相に流れる電流量が減少する。相電流の大きさは、モータに発生しているトルクと等価であり、相電流の大きさは、デューティ比に比例する。従って、デューティ比をモータに発生しているトルクと考えることができる。   The assist torque is for canceling the load torque, and is obtained from the torque value generated in the BLDC motor 30a. As a motor driver IC 24a (see FIG. 2) that controls the BLDC motor 30a, a driver IC that determines a phase current flowing through the BLDC motor 30a by a PWM signal is applied. The PWM signal is a pulse width modulation signal, which is a rectangular wave signal with a fixed period, and the ratio between the high level section and the low level section (duty ratio: the high level section divided by the low level section). The phase current is adjusted. When the duty ratio is large, the amount of current flowing through the phase increases. Conversely, when the duty ratio is small, the amount of current flowing through the phase decreases. The magnitude of the phase current is equivalent to the torque generated in the motor, and the magnitude of the phase current is proportional to the duty ratio. Therefore, the duty ratio can be considered as torque generated in the motor.

アシストトルクを導出する前提として、先ず、一次転写ローラ107を中間転写ベルト108から離脱した状態とする。また、アシストトルクの導出は、一次帯電装置105、現像装置102、トナーとクリーナ104のブレードとの干渉の影響がある画像形成プロセス中に行うものとする。なお、画像形成プロセスにおける負荷の変動トルク成分は、定常的に生じている負荷成分に対して十分小さいため、アシストトルクを導出する際、画像形成装置は空回転状態であってもよい。   As a premise for deriving the assist torque, first, the primary transfer roller 107 is in a state of being detached from the intermediate transfer belt 108. Further, the assist torque is derived during the image forming process in which there is an influence of the interference between the primary charging device 105, the developing device 102, and the toner and the blade of the cleaner 104. Since the load torque component in the image forming process is sufficiently smaller than the load component that is constantly generated, the image forming apparatus may be in an idling state when the assist torque is derived.

図10は、図1の画像形成装置におけるアシストトルク導出処理を示すフローチャートである。アシストトルク導出処理は、上位CPU10からの指令を受けたCPU21が、アシストトルク導出プログラムであるアシストトルク導出手順に従って実行する。   FIG. 10 is a flowchart showing assist torque derivation processing in the image forming apparatus of FIG. The assist torque derivation process is executed by the CPU 21 that has received a command from the host CPU 10 according to an assist torque derivation procedure that is an assist torque derivation program.

アシストトルク導出処理が開始されると、CPU21は、先ず、上位CPU10からアシストトルク導出指令信号としてプロセス速度設定値、アシスト導出オン指令等を入力する(ステップS1)。次いで、CPU21は、対応する用紙Pの厚さ等に応じてアシストトルクを導出するプロセス速度を選択する(ステップS2)。   When the assist torque derivation process is started, the CPU 21 first inputs a process speed set value, an assist derivation on command, etc. as an assist torque derivation command signal from the host CPU 10 (step S1). Next, the CPU 21 selects a process speed for deriving the assist torque according to the thickness of the corresponding paper P or the like (step S2).

プロセス速度を選択した後、CPU21は、モータドライバIC24に対して制御信号を出力して感光ドラム100を所定のプロセス速度で速度フィードバック制御し、これによって感光ドラム100の駆動を開始する(ステップS3)。   After selecting the process speed, the CPU 21 outputs a control signal to the motor driver IC 24 to perform speed feedback control of the photosensitive drum 100 at a predetermined process speed, thereby starting driving of the photosensitive drum 100 (step S3). .

感光ドラム100の駆動を開始したCPU21は、感光ドラム100が駆動を開始してから所定時間(T1時間)が経過するまで待機する(ステップS4)。所定時間が経過した後、CPU21は、感光ドラム100のPWM信号のデューティ比のサンプリングを開始し、サンプリング値をRAM23に保存する(ステップS5)。ここで、N番目のサンプリング値をPとする。 The CPU 21 that has started driving the photosensitive drum 100 stands by until a predetermined time (time T1) has elapsed since the photosensitive drum 100 started driving (step S4). After the predetermined time has elapsed, the CPU 21 starts sampling the duty ratio of the PWM signal of the photosensitive drum 100 and stores the sampling value in the RAM 23 (step S5). Here, the N-th sampled value and P N.

次いで、CPU21は、RAM23に保存したサンプリング数が所定のサンプリング数(=N)に到達するまでサンプリングを続行し(ステップS6)、所定のサンプリング数(=N)に到達した後、サンプリングを停止する(ステップS7)。なお、サンプリングが終了し後、上位CPU10は、一次帯電装置105、露光装置101、現像器102を停止させる。   Next, the CPU 21 continues the sampling until the sampling number stored in the RAM 23 reaches the predetermined sampling number (= N) (step S6), and stops the sampling after reaching the predetermined sampling number (= N). (Step S7). After the sampling is completed, the upper CPU 10 stops the primary charging device 105, the exposure device 101, and the developing device 102.

次いで、CPU21は、各感光ドラム100を1〜2周回転させ、駆動停止の指令を出力して駆動を停止する(ステップS8)。各感光ドラム100を1〜2周回転させるのは、感光ドラム100上のトナーをクリーナーブレード104で除去するためである。   Next, the CPU 21 rotates each photosensitive drum 100 once or twice, outputs a drive stop command, and stops driving (step S8). The reason why each photosensitive drum 100 is rotated once or twice is to remove the toner on the photosensitive drum 100 by the cleaner blade 104.

次に、CPU21は、サンプリングしたデューティ比(P)の平均値を下式(3)に基づいて算出する(ステップS9)。   Next, the CPU 21 calculates the average value of the sampled duty ratio (P) based on the following equation (3) (step S9).

Figure 2014123037
ここで、Paveは、PWMデューティの平均値、Pは、N個目のサンプリングデータ、Nは、サンプリング数である。
Figure 2014123037
Here, P ave is the average value of the PWM duty, PN is the Nth sampling data, and N is the number of samplings.

次いで、CPU21は、平均値(Pave)をRAM23に保存する(ステップS10)。これによって、一つのプロセス速度におけるアシストトルクの導出が終了する。 Next, the CPU 21 stores the average value (P ave ) in the RAM 23 (step S10). Thereby, the derivation of the assist torque at one process speed is completed.

次いで、CPU21は、別のプロセス速度においてもアシストトルクの導出が必要か否かを判定し(ステップS11)、アシストトルクの導出が必要(ステップS11において「YES」)の場合は、ステップS2〜ステップS10の処理を繰り返す。一方、全てのプロセス速度に関するアシストトルクの導出が終了し、別のプロセス速度におけるアシストトルクの導出が不要(ステップS11において「NO」)の場合、CPU21は、本アシストトルク導出処理を終了する。   Next, the CPU 21 determines whether or not the assist torque needs to be derived even at another process speed (step S11). If the assist torque needs to be derived ("YES" in step S11), the CPU 21 performs steps S2 to S2. The process of S10 is repeated. On the other hand, when the derivation of the assist torque for all the process speeds is completed and the derivation of the assist torque at another process speed is unnecessary (“NO” in step S11), the CPU 21 ends the assist torque derivation process.

図10の処理によれば、所定のプロセス速度におけるデューティ比(P)を複数回サンプリングし、その平均値を取る。これによって、当該プロセス速度におけるデューティ比(P)、すなわち、負荷トルクを相殺するためのアシストトルクを正確に導出することができる。   According to the process of FIG. 10, the duty ratio (P) at a predetermined process speed is sampled a plurality of times, and the average value is taken. Thereby, the duty ratio (P) at the process speed, that is, the assist torque for canceling the load torque can be accurately derived.

次に、プリント動作時のCPU21の動作について説明する。   Next, the operation of the CPU 21 during the printing operation will be described.

ユーザーインターフェース(UI)又はPCからのプリント指令が上位CPU10に入力されると、画像形成装置を構成する各装置が上位CPU10によって制御される。上位CPU10からの制御指令を受けたCPU21の動作を、図12に従って説明する。   When a print command from a user interface (UI) or a PC is input to the upper CPU 10, each device constituting the image forming apparatus is controlled by the upper CPU 10. The operation of the CPU 21 that has received a control command from the host CPU 10 will be described with reference to FIG.

図11は、図1の画像形成装置を用いたプリント処理を示すフローチャートである。このプリント処理は、上位CPU10からの指令を受けたCPU21が、プリント処理プログラムであるプリント処理手順に従って実行する。   FIG. 11 is a flowchart showing print processing using the image forming apparatus of FIG. This print processing is executed by the CPU 21 that has received a command from the host CPU 10 in accordance with a print processing procedure that is a print processing program.

図11において、プリント処理が開始されると、CPU21は、上位CPU10から感光ドラム100及びITB108の駆動指令信号を入力する(ステップS101)。駆動指令信号としては、プロセス速度信号、駆動オン信号等が挙げられる。   In FIG. 11, when the printing process is started, the CPU 21 inputs drive command signals for the photosensitive drum 100 and the ITB 108 from the host CPU 10 (step S101). Examples of the drive command signal include a process speed signal and a drive on signal.

次いで、CPU21は、図10のアシストトルク導出処理で導出した複数のデューティ比(以下、「固定PWM」という。)の中から、当該プリント処理におけるプロセス速度に対応する固定PWMを選定する(ステップS102)。   Next, the CPU 21 selects a fixed PWM corresponding to the process speed in the print process from a plurality of duty ratios (hereinafter referred to as “fixed PWM”) derived in the assist torque deriving process of FIG. 10 (step S102). ).

次いで、CPU21は、モータドライバIC24aへ駆動オン信号、固定PWM信号を出力し、感光ドラム100に、固定PWMに相当するアシストトルクを付与しつつ当該感光ドラム100の駆動を開始する。また、CPU21は、ロータリーエンコーダ40aによる速度フィードバック制御でITB108の駆動を開始してプリント処理を行う(ステップS103)。このプリント処理においては、プリント処理における感光ドラム100に作用する負荷トルクを相殺させることができ、感光ドラム100が、摩擦トルクによって、ITB108の回転に従動して回転するプリント動作が実現される。感光ドラム100がITB108に従動することによって、位置ずれ及び該位置ずれに伴う色ずれ、周期的な位置ずれであるバンディングの発生が回避され、良好な画像形成が可能となる。   Next, the CPU 21 outputs a drive-on signal and a fixed PWM signal to the motor driver IC 24a, and starts driving the photosensitive drum 100 while applying an assist torque corresponding to the fixed PWM to the photosensitive drum 100. Further, the CPU 21 starts driving the ITB 108 by the speed feedback control by the rotary encoder 40a and performs the printing process (step S103). In this printing process, the load torque acting on the photosensitive drum 100 in the printing process can be canceled, and a printing operation in which the photosensitive drum 100 rotates following the rotation of the ITB 108 by the friction torque is realized. When the photosensitive drum 100 is driven by the ITB 108, occurrence of misregistration, color misregistration associated with the misregistration, and banding, which is a periodic misregistration, can be avoided, and favorable image formation can be performed.

ここで、プリント動作における表面位置検知手段の動作について説明する。   Here, the operation of the surface position detecting means in the printing operation will be described.

表面位置検知手段106は、上述した図5に示したように、感光ドラム100の表面に対向するように設けられている。   The surface position detecting means 106 is provided so as to face the surface of the photosensitive drum 100 as shown in FIG.

図12は、表面位置検知手段と感光ドラムとの位置関係を示す拡大図である。   FIG. 12 is an enlarged view showing the positional relationship between the surface position detecting means and the photosensitive drum.

図12において、感光ドラム100の表面には、あらかじめ等間隔でマークパターンが形成されている。マークパターンは感光ドラム100の作像領域以外に形成されている。表面位置検知手段106は、反射型光電センサを備えており、該反射型光電センサは、感光ドラム100表面に向かって光を照射し、照射した光がマークパターンで反射した反射光を検出してマークパターンを検知する。従って、マークパターンがある箇所と無い箇所でセンサ出力が切り替わる。そして、適切な電圧に閾値を設けることによって、出力波形は矩形波となる。従って、感光ドラム100の表面において基準となる位置を決め、基準位置からの矩形波数をカウントすることで感光ドラム100上の表面位置をマークパターンの分解能で決まる精度で特定して検知することができる。   In FIG. 12, mark patterns are formed on the surface of the photosensitive drum 100 at equal intervals in advance. The mark pattern is formed outside the image forming area of the photosensitive drum 100. The surface position detecting means 106 includes a reflective photoelectric sensor, which irradiates light toward the surface of the photosensitive drum 100 and detects the reflected light reflected by the mark pattern. Detect mark patterns. Accordingly, the sensor output is switched between the place with the mark pattern and the place without the mark pattern. Then, by providing a threshold value for an appropriate voltage, the output waveform becomes a rectangular wave. Therefore, by determining a reference position on the surface of the photosensitive drum 100 and counting the rectangular wave number from the reference position, the surface position on the photosensitive drum 100 can be specified and detected with an accuracy determined by the resolution of the mark pattern. .

表面位置検知手段106は、感光ドラム100の表面位置を検知して検知結果をASIC60に出力する(図5参照)。ASIC60は、上部CPU10の指令及び表面位置検知手段106の検知結果を受けてレーザドライバ61における露光タイミングを調整する。露光装置101は、レーザドライバ61で所定のタイミングで発生したレーザー光を感光ドラム100に照射して静電潜像を形成する。   The surface position detector 106 detects the surface position of the photosensitive drum 100 and outputs the detection result to the ASIC 60 (see FIG. 5). The ASIC 60 adjusts the exposure timing in the laser driver 61 in response to a command from the upper CPU 10 and a detection result from the surface position detection means 106. The exposure apparatus 101 irradiates the photosensitive drum 100 with laser light generated at a predetermined timing by the laser driver 61 to form an electrostatic latent image.

表面位置検知手段106の検知結果に基づいて感光ドラム100の表面位置に同期させて露光制御(副走査同期露光)を行ことによって、ドラムの表面位置に合わせた正確な露光を行うことができる。従って、感光ドラム100上に、位置ずれのない静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、現像装置によってトナー像となり、複数のトナー像がITB108上に重畳されてカラー画像となる。カラー画像は用紙Pに転写され、後流の定着装置114で用紙Pに定着される。   By performing exposure control (sub-scanning synchronized exposure) in synchronization with the surface position of the photosensitive drum 100 based on the detection result of the surface position detecting means 106, accurate exposure according to the surface position of the drum can be performed. Accordingly, an electrostatic latent image having no positional deviation is formed on the photosensitive drum 100. The formed electrostatic latent image becomes a toner image by the developing device, and a plurality of toner images are superimposed on the ITB 108 to become a color image. The color image is transferred to the paper P and fixed on the paper P by the downstream fixing device 114.

図11に戻り、一定のプリント動作(ステップS103)が終了したCPU21は、上位CPU10より停止信号が入力されたか否かを判定し(ステップS104)、上位CPU10から停止信号が入力されるまでプリント処理を続行する。一方、上位CPU10から停止信号が入力された場合、CPU21は、感光ドラム100及びITB108の駆動を停止し(ステップS105)、プリント処理を終了する。   Returning to FIG. 11, the CPU 21 that has finished a certain printing operation (step S <b> 103) determines whether or not a stop signal is input from the host CPU 10 (step S <b> 104), and prints until the stop signal is input from the host CPU 10. To continue. On the other hand, when a stop signal is input from the host CPU 10, the CPU 21 stops driving the photosensitive drum 100 and the ITB 108 (step S105) and ends the printing process.

図11の処理によれば、プリント処理を実行する際、当該プリント処理におけるプロセス速度に対応する負荷トルクをアシストトルクで相殺させることができるので、感光ドラム100を中間転写ベルト108に従動駆動させることができる。これによって、位置ずれに起因する色ずれ及び周期的な位置ずれであるバンディングの発生を防止して良好なプリント処理を実行することができる。   According to the process of FIG. 11, when executing the print process, the load torque corresponding to the process speed in the print process can be canceled by the assist torque, so that the photosensitive drum 100 is driven and driven by the intermediate transfer belt 108. Can do. As a result, it is possible to prevent the occurrence of banding, which is color misregistration and periodic misregistration due to misregistration, and to execute good print processing.

本実施の形態において、アシストトルク導出のために、ロータリーエンコーダ40を用いたが、感光ドラム100の回転速度又は表面速度を検出できるものであれば、ロータリーエンコーダ以外のものを適用してもよい。   In the present embodiment, the rotary encoder 40 is used for deriving the assist torque. However, as long as the rotational speed or surface speed of the photosensitive drum 100 can be detected, a rotary encoder other than the rotary encoder may be applied.

次に、第2の実施の形態について説明する。   Next, a second embodiment will be described.

図13は、第2の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。この画像形成装置400は、電子写真方式による白黒のデジタル複写機であり、1ドラムの装置である。   FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus according to the second embodiment. The image forming apparatus 400 is a monochrome digital copying machine using an electrophotographic system, and is a one-drum apparatus.

図13において、画像形成装置400の構成は、1ドラムであること以外は図1の画像形成装置と同様である。従って、感光ドラム300及びITB308の駆動構成も、図1の画像形成装置200のものと同様である。   In FIG. 13, the configuration of the image forming apparatus 400 is the same as that of the image forming apparatus of FIG. Accordingly, the driving configuration of the photosensitive drum 300 and the ITB 308 is the same as that of the image forming apparatus 200 of FIG.

画像形成装置400が図1の画像形成装置200と異なるところは、従動駆動システム、すなわち、図1の装置が、感光ドラム100をITB108に従動させるものであるのに対し、図13の装置はITB308を感光ドラム300に従動させる点において異なる。このような従動駆動システムは、画像形成装置300が1ドラムであることにより実現可能となる。   The image forming apparatus 400 is different from the image forming apparatus 200 in FIG. 1 in that the driven drive system, that is, the apparatus in FIG. 1 drives the photosensitive drum 100 in accordance with the ITB 108, whereas the apparatus in FIG. Are different in that they are driven by the photosensitive drum 300. Such a driven drive system can be realized when the image forming apparatus 300 has one drum.

本実施の形態において、従動駆動の実現方法は、本質的に上述の第1の実施の形態と同様である。すなわち、本実施の形態では、ITB駆動ローラ310上に発生している負荷トルクの定常成分をアシストトルクで相殺するようにアシストトルク(アシスト力)を対応するBLDCモータ(図示省略)に付与する。アシストトルクの導出方法は、第1の実施の形態において、感光ドラム100に対して行った方法をITB308に対して同様に行うことで実現できる。画像形成時は、ITB308が固定PWM信号で駆動し、感光ドラム300を対応するロータリーエンコーダからの速度検知信号による速度フィードバック制御で駆動する。これにより、感光ドラム300の表面速度にITB308の表面速度が従動する駆動を実現することができる。   In the present embodiment, the method for realizing the driven drive is essentially the same as in the first embodiment described above. That is, in the present embodiment, assist torque (assist force) is applied to a corresponding BLDC motor (not shown) so that the steady component of the load torque generated on the ITB drive roller 310 is canceled by the assist torque. The method for deriving the assist torque can be realized by performing the method performed on the photosensitive drum 100 in the first embodiment in the same manner on the ITB 308. During image formation, the ITB 308 is driven by a fixed PWM signal, and the photosensitive drum 300 is driven by speed feedback control based on a speed detection signal from a corresponding rotary encoder. As a result, it is possible to realize driving in which the surface speed of the ITB 308 follows the surface speed of the photosensitive drum 300.

本実施の形態によれば、ITB駆動ローラ310に、該ITB駆動ローラ310に作用する負荷トルクを相殺させるためのアシストトルクを付与する。これによって、感光ドラム300とITB308との摩擦トルクによって、ITB308を感光ドラム300に従動して駆動させることができる。従って、感光ドラム300とITB308の表面速度を常時同一に制御することができ、位置ずれ及び位置ずれに起因する色ずれ、周期的な位置ずれであるバンディングの発生を防止して良好な画像を形成することができる。   According to the present embodiment, the ITB drive roller 310 is provided with assist torque for canceling the load torque acting on the ITB drive roller 310. Accordingly, the ITB 308 can be driven and driven by the photosensitive drum 300 by the friction torque between the photosensitive drum 300 and the ITB 308. Accordingly, the surface speeds of the photosensitive drum 300 and the ITB 308 can be always controlled to be the same, and a good image can be formed by preventing the occurrence of misregistration, color misregistration due to misregistration, and banding that is periodic misregistration. can do.

100,300 感光ドラム
101,301 露光装置
102,302 現像装置
103,303 現像スリーブ
104,304 クリーナ
105,305 帯電装置
106 表面位置検知手段
107,307 一次転写ローラ
108,308 中間転写ベルト(ITB)
109,309 ITBクリーナ
110,310 ITB駆動ローラ
111,311 二次転写内ローラ
113,313 二次転写外ローラ
114,314 定着装置
10 上位CPU
20 制御器
21 CPU
22 ROM
23 RAM
24a、24b モータドライバIC
25a、25b 駆動回路
30a、30b ブラシレスDCモータ(BLDCモータ)
31 回転位置検知手段
100, 300 Photosensitive drum 101, 301 Exposure device 102, 302 Developing device 103, 303 Developing sleeve 104, 304 Cleaner 105, 305 Charging device 106 Surface position detecting means 107, 307 Primary transfer roller 108, 308 Intermediate transfer belt (ITB)
109, 309 ITB cleaners 110, 310 ITB drive rollers 111, 311 Secondary transfer inner rollers 113, 313 Secondary transfer outer rollers 114, 314 Fixing device 10 Upper CPU
20 Controller 21 CPU
22 ROM
23 RAM
24a, 24b Motor driver IC
25a, 25b Drive circuits 30a, 30b Brushless DC motor (BLDC motor)
31 Rotation position detection means

Claims (7)

回転可能な像担持体と、
該像担持体に当接して回転する中間転写体と、
前記像担持体を回転駆動させる第1の駆動手段と、
前記中間転写体を回転駆動させる第2の駆動手段と、
前記第1の駆動手段及び前記第2の駆動手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記第1の駆動手段が前記像担持体に対し、該像担持体に作用する負荷トルクを相殺させるためのトルクを付与することで、前記像担持体が前記中間転写体により従動駆動されるように制御することを特徴とする画像形成装置。
A rotatable image carrier;
An intermediate transfer member rotating in contact with the image carrier;
First driving means for rotationally driving the image carrier;
Second driving means for rotationally driving the intermediate transfer member;
Control means for controlling the first drive means and the second drive means,
The control means applies the torque for the first driving means to cancel the load torque acting on the image carrier to the image carrier, so that the image carrier is moved by the intermediate transfer member. An image forming apparatus that is controlled to be driven.
回転可能な像担持体と、
該像担持体に当接して回転する中間転写体と、
前記像担持体を回転駆動させる第1の駆動手段と、
前記中間転写体を回転駆動させる第2の駆動手段と、
前記第1の駆動手段及び前記第2の駆動手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記第2の駆動手段が前記中間転写体に対し、該中間転写体に作用する負荷トルクを相殺するためのトルクを付与することで、前記中間転写体が前記像担持体により従動駆動されるように制御することを特徴とする画像形成装置。
A rotatable image carrier;
An intermediate transfer member rotating in contact with the image carrier;
First driving means for rotationally driving the image carrier;
Second driving means for rotationally driving the intermediate transfer member;
Control means for controlling the first drive means and the second drive means,
The control unit applies the torque for the second driving unit to cancel the load torque acting on the intermediate transfer member, so that the intermediate transfer member is moved by the image carrier. An image forming apparatus that is controlled to be driven.
前記像担持体の表面の位置を検出する表面位置検知手段と、前記像担持体の表面に静電潜像を形成する露光手段を有し、
前記露光手段は、前記表面位置検知手段による前記像担持体の表面位置に同期して前記像担持体の表面を露光することを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。
Surface position detecting means for detecting the position of the surface of the image carrier, and exposure means for forming an electrostatic latent image on the surface of the image carrier,
3. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the exposure unit exposes the surface of the image carrier in synchronization with the surface position of the image carrier by the surface position detection unit.
前記負荷トルクは、画像形成時に、前記像担持体を回転させるために前記第1の駆動手段に生じる負荷トルクの平均値であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。   4. The load torque according to claim 1, wherein the load torque is an average value of a load torque generated in the first driving unit for rotating the image carrier during image formation. Image forming apparatus. 前記負荷トルクは、画像形成時に像担持体と中間転写体との接触面で生じる摩擦トルクを含まないことを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 4, wherein the load torque does not include a friction torque generated on a contact surface between the image carrier and the intermediate transfer member during image formation. 前記第1の駆動手段は、低イナーシャタイプのDCモータであることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the first driving unit is a low inertia type DC motor. 前記第2の駆動手段は、低イナーシャタイプのDCモータであることを特徴とする請求項2記載の画像形成装置。   3. The image forming apparatus according to claim 2, wherein the second driving unit is a low inertia type DC motor.
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