JP5160278B2

JP5160278B2 - Image forming apparatus

Info

Publication number: JP5160278B2
Application number: JP2008079405A
Authority: JP
Inventors: 良太前田; 尚宏阿南
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2028-03-26
Also published as: JP2009236976A

Description

本発明は、回転駆動装置及び画像形成装置に関する。 The present invention relates to a rotation drive device and an image forming apparatus.

プリンタやコピー機等の画像形成装置で使用されるドラムユニット等の回転駆動装置では、駆動対象物（感光体ドラム）の回転動力を得るためにモータを用いているが、このモータの回転数及びトルクの都合上、モータ軸からギアを介して駆動対象物へ回転動力を伝達する構成を採用することが一般的である。このような回転駆動装置では、経年劣化や外的要因などに起因して駆動負荷が大きくなる。 In a rotational drive device such as a drum unit used in an image forming apparatus such as a printer or a copier, a motor is used to obtain rotational power of a driven object (photosensitive drum). For this reason, it is common to employ a configuration in which rotational power is transmitted from a motor shaft to a driven object via a gear. In such a rotary drive device, the drive load becomes large due to deterioration over time or external factors.

例えば、下記特許文献１には、印刷ヘッドが搭載されたキャリッジと、キャリッジモータと、キャリッジモータの動作を制御する駆動制御装置とを備えるプリンタにおいて、キャリッジの搬送負荷を検出する負荷検出手段を設けると共に、負荷検出手段の検出結果に基づいてキャリッジモータの回転速度を制御する機能を駆動制御装置に設けることによって、経年劣化や外的要因などに起因してキャリッジの搬送負荷が大きくなった場合であっても安定的にキャリッジの搬送動作を制御する技術が開示されている。
特開２００６−２４０２１２号公報 For example, Patent Document 1 below provides a load detection unit that detects a carriage conveyance load in a printer that includes a carriage on which a print head is mounted, a carriage motor, and a drive control device that controls the operation of the carriage motor. In addition, when the drive control device is provided with a function for controlling the rotation speed of the carriage motor based on the detection result of the load detection means, the carriage conveyance load increases due to deterioration over time or external factors. Even in such a case, a technique for stably controlling the carriage transport operation is disclosed.
JP 2006-240212 A

上記従来技術では、キャリッジの搬送負荷を検出するための負荷検出手段を新たに設ける必要があり、部品コストの増加や部品実装スペースの拡大等、装置開発上の障害となり得る。 In the above-described prior art, it is necessary to newly provide a load detection means for detecting the carriage conveyance load, which may be an obstacle to the development of the apparatus, such as an increase in component cost and an increase in component mounting space.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、部品コストの増加や部品実装
スペースの拡大を招くことなく、駆動負荷を検出することが可能な回転駆動装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a rotation driving device and an image forming apparatus capable of detecting a driving load without causing an increase in component cost and an increase in component mounting space. For the purpose.

上記目的を達成するために、本発明は、回転駆動装置に係る解決手段として、駆動対象物を駆動するモータと、少なくとも積分要素を有するフィードバック制御によって前記モータを制御する制御部とを備える回転駆動装置であって、前記制御部は、前記フィードバック制御の積分要素にて算出される積分値を前記駆動対象物の駆動負荷情報として取得することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a rotational drive comprising a motor for driving a driven object and a control unit for controlling the motor by feedback control having at least an integral element as a solution to the rotational drive device. It is an apparatus, The said control part acquires the integral value calculated by the integral element of the said feedback control as drive load information of the said drive target object, It is characterized by the above-mentioned.

また、本発明は、画像形成装置に係る第１の解決手段として、駆動対象物を駆動するモータと、少なくとも積分要素を有するフィードバック制御によって前記モータを制御すると共に電子写真方式による画像形成動作を統合制御する制御部とを備える画像形成装置であって、前記制御部は、前記フィードバック制御の積分要素にて算出される積分値を前記駆動対象物の駆動負荷情報として取得し、当該取得した積分値に応じて前記駆動対象物の駆動負荷の低減処理を行うことを特徴とする。 In addition, as a first solution to the image forming apparatus according to the present invention, the motor is driven by feedback control having at least an integration element and a motor that drives the object to be driven, and an image forming operation by electrophotography is integrated. An image forming apparatus including a control unit for controlling, wherein the control unit acquires an integral value calculated by an integral element of the feedback control as driving load information of the driving object, and the acquired integral value The driving load of the driving object is reduced according to the above.

また、画像形成装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記駆動対象物が感光体ドラムである場合において、前記制御部は、前記積分値が予め設定されている閾値を越えた場合、前記駆動負荷の低減処理として、所定のタイミングで現像部を制御して前記感光体ドラムの表面にトナーを付着させるドラムリフレッシュを実施することを特徴とする。 Further, as a second solving means related to the image forming apparatus, in the first solving means, in the case where the driving object is a photosensitive drum, the control unit is configured to set a threshold at which the integral value is set in advance. In the case where the value exceeds the upper limit, the driving load is reduced by controlling the developing unit at a predetermined timing to perform drum refreshing for attaching toner to the surface of the photosensitive drum.

本発明では、フィードバック制御の積分要素にて算出される積分値を駆動対象物の駆動負荷情報として取得する。積分要素を有するフィードバック制御では、駆動対象物の駆動負荷が大きくなると、積分要素にて算出される積分値も大きくなる。つまり、積分要素にて算出される積分値から駆動対象物の駆動負荷の状態を知ることができる。従って、本発明によれば、従来のような駆動対象物の駆動負荷を検出する負荷検出手段が不要であり、部品コストの増加や部品実装スペースの拡大を招くことなく、駆動負荷を検出することが可能である。 In the present invention, the integral value calculated by the integral element of the feedback control is acquired as the driving load information of the driving object. In feedback control having an integral element, the integral value calculated by the integral element increases as the driving load of the driven object increases. That is, the state of the driving load of the driving object can be known from the integration value calculated by the integration element. Therefore, according to the present invention, there is no need for conventional load detection means for detecting the driving load of the object to be driven, and it is possible to detect the driving load without increasing the component cost or expanding the component mounting space. Is possible.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置１００の概略構成図である。本実施形態に係る画像形成装置１００は、例えば電子写真方式を用いたフルカラープリンタであり、感光体ドラム１、帯電部２、露光部３、現像部４、転写部５、クリーニングブレード６、摺擦ローラ７、給紙ローラ８、用紙搬送ローラ９、定着ユニット１０、用紙搬送ローラ１１及び排紙ローラ１２から概略構成されている。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus 100 according to the present embodiment. An image forming apparatus 100 according to the present embodiment is a full-color printer using, for example, an electrophotographic method, and includes a photosensitive drum 1, a charging unit 2, an exposure unit 3, a developing unit 4, a transfer unit 5, a cleaning blade 6, and a rubbing. A roller 7, a paper feed roller 8, a paper transport roller 9, a fixing unit 10, a paper transport roller 11, and a paper discharge roller 12 are schematically configured.

感光体ドラム１は、その表面に静電潜像を形成するための回転感光体である。詳細は後述するが、この感光体ドラム１は、その回転軸がＤＣブラシレスモータの回転軸とギアを介して連結されており、ＤＣブラシレスモータによって回転駆動されるものである。帯電部２は、感光体ドラム１の上方に設置されており、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させるものである。露光部３はレーザ照射ユニットから構成されており、帯電部２によって帯電された感光体ドラム１の表面にレーザ光を照射することにより、静電潜像を形成するものである。 The photoconductor drum 1 is a rotating photoconductor for forming an electrostatic latent image on the surface thereof. As will be described in detail later, the photosensitive drum 1 has a rotating shaft connected to a rotating shaft of a DC brushless motor via a gear and is driven to rotate by the DC brushless motor. The charging unit 2 is installed above the photosensitive drum 1 and uniformly charges the surface of the photosensitive drum 1. The exposure unit 3 is composed of a laser irradiation unit, and forms an electrostatic latent image by irradiating the surface of the photosensitive drum 1 charged by the charging unit 2 with laser light.

現像部４は、静電潜像が形成された感光体ドラム１の表面に各色のトナーを供給してトナー像を形成するものである。具体的には、この現像部４は、ロータリラック４ａと、このロータリラック４ａの円周方向に９０度間隔で配設された、イエロー用トナーを供給する現像器４Ｙ、マゼンタ用トナーを供給する現像器４Ｍ、シアン用トナーを供給する現像器４Ｃ、ブラック用トナーを供給する現像器４Ｋとから構成されている。ロータリラック４ａは、回転軸４ｂを中心に回転しながら各色の現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋを感光体ドラム１に対向する現像位置に順次移動させて現像（トナー供給）を行わせるものである。 The developing unit 4 supplies toner of each color to the surface of the photosensitive drum 1 on which the electrostatic latent image is formed to form a toner image. Specifically, the developing unit 4 supplies a rotary rack 4a, a developing device 4Y for supplying yellow toner, and magenta toner, which are disposed at intervals of 90 degrees in the circumferential direction of the rotary rack 4a. The developing unit 4M includes a developing unit 4C that supplies cyan toner, and a developing unit 4K that supplies black toner. The rotary rack 4a rotates the rotation shaft 4b as a center to sequentially move the developing devices 4Y, 4M, 4C, and 4K of the respective colors to the developing positions facing the photosensitive drum 1 to perform development (toner supply). is there.

転写部５は、感光体ドラム１のトナー像を用紙Ｐに転写するものであり、中間転写ベルト５ａ、一次転写ローラ５ｂ及び５ｃ、駆動ローラ５ｄ、二次転写対向ローラ５ｅ、二次転写ローラ５ｆから構成されている。中間転写ベルト５ａは、一次転写ローラ５ｂ及び５ｃ、駆動ローラ５ｄ、二次転写対向ローラ５ｅにエンドレス状に巻きかけられ、駆動ローラ５ｄによって駆動されており、感光体ドラム１に形成されたトナー像が転写され一時的に保持される転写体の役割を担っている。二次転写ローラ５ｆは、中間転写ベルト５ａの外周面において二次転写対向ローラ５ｅに対向する位置に配置され、中間転写ベルト５ａに一次転写されたトナー像を用紙Ｐに二次転写する役割を担っている。 The transfer unit 5 transfers the toner image on the photosensitive drum 1 onto the paper P, and includes an intermediate transfer belt 5a, primary transfer rollers 5b and 5c, a driving roller 5d, a secondary transfer counter roller 5e, and a secondary transfer roller 5f. It is composed of The intermediate transfer belt 5a is wound around the primary transfer rollers 5b and 5c, the drive roller 5d, and the secondary transfer counter roller 5e in an endless manner, and is driven by the drive roller 5d, so that the toner image formed on the photosensitive drum 1 is obtained. Plays the role of a transfer body that is transferred and temporarily held. The secondary transfer roller 5f is disposed at a position facing the secondary transfer counter roller 5e on the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 5a, and serves to secondary transfer the toner image primarily transferred to the intermediate transfer belt 5a onto the paper P. I'm in charge.

クリーニングブレード６は、感光体ドラム１の表面に残留した残留現像剤などの付着物をクリーニングするものであり、例えばウレタンゴムを感光体ドラム１に圧接している。摺擦ローラ７は、感光体ドラム１の表面に当接して、トナーを回収したり吐き出したりするバッファの機能を有している。この摺擦ローラ７は、金属シャフトの周りを発泡ゴムで覆った構成となっており、バネ（図示略）により感光体ドラム１に付勢されている。 The cleaning blade 6 cleans deposits such as residual developer remaining on the surface of the photosensitive drum 1. For example, urethane rubber is pressed against the photosensitive drum 1. The rubbing roller 7 is in contact with the surface of the photosensitive drum 1 and has a buffer function for collecting and discharging toner. The rubbing roller 7 has a configuration in which a metal shaft is covered with foamed rubber, and is urged against the photosensitive drum 1 by a spring (not shown).

給紙ローラ８は、用紙カセットに積載された用紙Ｐを１枚ずつ給紙するためのローラである。この給紙ローラ８によって給紙された用紙Ｐは、用紙搬送ローラ９によって二次転写対向ローラ５ｅと二次転写ローラ５ｆとの間に搬送されてトナー像が転写された後、定着ユニット１０に搬送される。定着ユニット１０は、回転自在に配設された定着体たる加熱ローラ１０ａと、加熱ローラ１０ａに圧接しながら回転する加圧体たる加圧ローラ１０ｂとから構成されている。この定着ユニット１０に搬送された用紙Ｐは、加熱ローラ１０ａと加圧ローラ１０ｂとの間を通過する際に表裏両面から一定の温度、圧力で加熱及び加圧される。これにより、用紙Ｐ上のトナー像は溶融して定着し、用紙Ｐにフルカラー画像が形成される。定着処理後の用紙Ｐは、用紙搬送ローラ１１によって排紙ローラ１２に搬送され、排紙ローラ１２によって外部に設置された排紙トレイに排紙される。 The paper feed roller 8 is a roller for feeding the paper P stacked in the paper cassette one by one. The paper P fed by the paper feed roller 8 is transported between the secondary transfer counter roller 5e and the secondary transfer roller 5f by the paper transport roller 9, and the toner image is transferred to the fixing unit 10. Be transported. The fixing unit 10 includes a heating roller 10a that is a fixing body that is rotatably arranged, and a pressure roller 10b that is a pressure body that rotates while being pressed against the heating roller 10a. The sheet P conveyed to the fixing unit 10 is heated and pressed at a constant temperature and pressure from both the front and back sides when passing between the heating roller 10a and the pressure roller 10b. As a result, the toner image on the paper P is melted and fixed, and a full-color image is formed on the paper P. The paper P after the fixing process is transported to the paper discharge roller 12 by the paper transport roller 11 and is discharged to a paper discharge tray installed outside by the paper discharge roller 12.

図２は、上述した画像形成装置１００の機能ブロック構成図である。なお、この図２において、図１と同じ構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。図２において、符号２０はＣＰＵ(Central Processing Unit：制御部)、符号２１はＲＯＭ(Read Only Memory)、符号２２はＲＡＭ(Random Access Memory)、符号２３はフラッシュメモリ、符号２４は操作表示部、符号２５は通信Ｉ／Ｆ、符号２６はモータドライバ、符号２７はＤＣブラシレスモータ、符号２８はギア部、符号２９はエンコーダである。また、符号２００は、外部から画像形成装置１００へ印刷指示するためのＰＣ(Personal Computer)である。 FIG. 2 is a functional block configuration diagram of the image forming apparatus 100 described above. In FIG. 2, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In FIG. 2, reference numeral 20 is a CPU (Central Processing Unit), reference numeral 21 is a ROM (Read Only Memory), reference numeral 22 is a RAM (Random Access Memory), reference numeral 23 is a flash memory, reference numeral 24 is an operation display section, Reference numeral 25 is a communication I / F, reference numeral 26 is a motor driver, reference numeral 27 is a DC brushless motor, reference numeral 28 is a gear unit, and reference numeral 29 is an encoder. Reference numeral 200 denotes a PC (Personal Computer) for instructing the image forming apparatus 100 to print from the outside.

ＣＰＵ２０は、ＲＯＭ２１に記憶されている制御プログラムを実行し、フラッシュメモリ２３に記憶されている画像データ、操作表示部２４から入力される操作信号、エンコーダ２９から入力されるパルス信号、通信Ｉ／Ｆ２５を介してＰＣ２００から受信した印刷指示信号及び印刷用画像データ（つまり印刷ジョブ）に基づいて、画像形成装置１００内部の各機能部（感光体ドラム１、帯電部２、露光部３、現像部４、転写部５、給紙ローラ８、用紙搬送ローラ９、定着ユニット１０、用紙搬送ローラ１１及び排紙ローラ１２を含む）を統合制御するものである。 The CPU 20 executes a control program stored in the ROM 21, image data stored in the flash memory 23, an operation signal input from the operation display unit 24, a pulse signal input from the encoder 29, and a communication I / F 25. On the basis of a print instruction signal and print image data (that is, a print job) received from the PC 200 via the printer 200, each functional unit (photosensitive drum 1, charging unit 2, exposure unit 3, development unit 4) in the image forming apparatus 100. , Transfer unit 5, paper feed roller 8, paper transport roller 9, fixing unit 10, paper transport roller 11 and paper discharge roller 12).

このＣＰＵ２０は、感光体ドラム１の回転駆動制御として、エンコーダ２９から割込み入力されるパルス信号をソフトウェアカウンタによってカウントすることにより、感光体ドラム１の回転速度を測定し、この感光体ドラム１の回転速度が予め設定されている目標回転速度と一致するように（言い換えれば目標回転速度と回転速度との速度偏差量が零となるように）ＰＩＤ演算を行い、当該ＰＩＤ演算によって得られる操作量に応じたＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号をモータドライバ２６に出力する機能（つまりＤＣブラシレスモータ２７をＰＩＤ制御する機能）有している。なお、このＰＩＤ制御は、ＣＰＵ２０においてソフトウェアによって演算処理されるものである。 This CPU 20 measures the rotational speed of the photosensitive drum 1 by counting the pulse signal interrupted from the encoder 29 by a software counter as rotational drive control of the photosensitive drum 1, and rotates the photosensitive drum 1. PID calculation is performed so that the speed matches the preset target rotation speed (in other words, the speed deviation between the target rotation speed and the rotation speed becomes zero), and the operation amount obtained by the PID calculation is calculated. A function of outputting a corresponding PWM (Pulse Width Modulation) signal to the motor driver 26 (that is, a function of performing PID control of the DC brushless motor 27) is provided. This PID control is calculated by software in the CPU 20.

さらに、このＣＰＵ２０は、本実施形態における特徴的な動作として、印刷ジョブ毎に、感光体ドラム１が安定駆動状態（感光体ドラム１の回転速度が安定して目標回転速度と一致する状態）になった場合に、その時のＰＩＤ制御における速度偏差量の積分演算処理にて算出される積分値を感光体ドラム１の駆動負荷情報として取得してフラッシュメモリ２３に記憶すると共に、この積分値が所定の閾値を越えた場合、感光体ドラム１の駆動負荷の低減処理として、所定のタイミングで現像部４を制御し、感光体ドラム１の表面にトナーを付着させるドラムリフレッシュを行う機能を備えている。 Further, as a characteristic operation in the present embodiment, the CPU 20 causes the photosensitive drum 1 to be in a stable driving state (a state where the rotational speed of the photosensitive drum 1 is stable and matches the target rotational speed) for each print job. In this case, the integral value calculated by the integral calculation process of the speed deviation amount in the PID control at that time is acquired as drive load information of the photosensitive drum 1 and stored in the flash memory 23, and this integral value is predetermined. When the threshold value of the photosensitive drum 1 is exceeded, the developing unit 4 is controlled at a predetermined timing as a process for reducing the driving load of the photosensitive drum 1, and a drum refreshing function for attaching toner to the surface of the photosensitive drum 1 is provided. .

ＲＯＭ２１は、ＣＰＵ２０で使用される制御プログラムやその他の設定データ（例えばＰＩＤ制御で用いられる目標回転速度や比例ゲイン定数Ｋｐ、積分ゲイン定数Ｋｉ、微分ゲイン定数Ｋｄなど）を記憶する不揮発性メモリである。ＲＡＭ２２は、ＣＰＵ２０が制御プログラムを実行して各種動作を行う際に、データの一時保存先に用いられる揮発性のワーキングメモリである。フラッシュメモリ２３は、ＰＣ２００から送信される画像データや上記の速度偏差量の積分値を記憶するために用いられる書き換え可能な不揮発性メモリである。 The ROM 21 is a non-volatile memory that stores a control program used by the CPU 20 and other setting data (for example, a target rotational speed used in PID control, a proportional gain constant Kp, an integral gain constant Ki, a differential gain constant Kd, etc.). . The RAM 22 is a volatile working memory used as a temporary data storage destination when the CPU 20 executes a control program and performs various operations. The flash memory 23 is a rewritable nonvolatile memory that is used to store image data transmitted from the PC 200 and the integrated value of the speed deviation amount.

操作表示部２４は、例えばタッチパネルによって構成されており、ＣＰＵ２０の制御の下、各種操作キーや各種情報を報知する画面を表示すると共に、タッチパネル上に表示される各種操作キーの操作入力情報を操作信号としてＣＰＵ２０に出力する。通信Ｉ／Ｆ２５は、画像形成装置１００（詳しくはＣＰＵ２０）と外部のＰＣ２００との間で通信を行うためのインタフェースであり、ＬＡＮ(Local Area Network)等のネットワークによってＰＣ２００と接続されている。 The operation display unit 24 is constituted by, for example, a touch panel, displays a screen for notifying various operation keys and various information under the control of the CPU 20, and operates operation input information of various operation keys displayed on the touch panel. It outputs to CPU20 as a signal. The communication I / F 25 is an interface for performing communication between the image forming apparatus 100 (specifically, the CPU 20) and an external PC 200, and is connected to the PC 200 via a network such as a LAN (Local Area Network).

モータドライバ２６は、ＣＰＵ２０から入力されるＰＷＭ信号に応じて、ＤＣブラシレスモータ２７に印加する直流駆動電圧をオン／オフする半導体スイッチング素子を備えており、ＰＷＭ信号と同一のデューティ比を有する直流駆動電圧をＤＣブラスレスモータ２７に供給する。ＤＣブラシレスモータ２７は、モータドライバ２６から供給される直流駆動電圧によって回転動作するモータであり、その回転軸はギア部２８を介して感光体ドラム１の回転軸と連結されている。エンコーダ２９は、感光体ドラム１の回転軸に設けられ、感光体ドラム１と同期回転するエンコーダ板２９ａと、エンコーダ板２９ａを挟み込むように配置されたエンコーダセンサ（例えば光センサ）２９ｂとから構成されており、エンコーダセンサ２９ｂはエンコーダ板２９ａの周方向に沿って複数形成されているスリットが光を通過した際に矩形波状のパルス信号を出力する。つまり、エンコーダ２９（詳細にはエンコーダセンサ２９ｂ）は、感光体ドラム１の回転速度に応じたパルス信号をＣＰＵ２０に出力する。 The motor driver 26 includes a semiconductor switching element that turns on / off a DC drive voltage applied to the DC brushless motor 27 in accordance with a PWM signal input from the CPU 20, and has a duty ratio identical to that of the PWM signal. A voltage is supplied to the DC brassless motor 27. The DC brushless motor 27 is a motor that rotates by a DC drive voltage supplied from the motor driver 26, and the rotation shaft thereof is connected to the rotation shaft of the photosensitive drum 1 through the gear portion 28. The encoder 29 is provided on an axis of rotation of the photosensitive drum 1, and includes an encoder plate 29a that rotates in synchronization with the photosensitive drum 1, and an encoder sensor (for example, an optical sensor) 29b that is disposed so as to sandwich the encoder plate 29a. The encoder sensor 29b outputs a rectangular wave pulse signal when a plurality of slits formed along the circumferential direction of the encoder plate 29a pass light. That is, the encoder 29 (specifically, the encoder sensor 29b) outputs a pulse signal corresponding to the rotational speed of the photosensitive drum 1 to the CPU 20.

なお、上記の構成要素の内、少なくともＣＰＵ２０、ＲＯＭ２１、ＲＡＭ２２、フラッシュメモリ２３、モータドライバ２６、ＤＣブラシレスモータ２７、ギア部２８、エンコーダ２９及び感光体ドラム１は、回転駆動装置を構成するものである。 Of the above-described components, at least the CPU 20, ROM 21, RAM 22, flash memory 23, motor driver 26, DC brushless motor 27, gear unit 28, encoder 29, and photosensitive drum 1 constitute a rotary drive device. is there.

次に、上記のように構成された画像形成装置１００の動作、特にＣＰＵ２０における感光体ドラム１の回転駆動制御に関する動作について、図３のフローチャートを参照して説明する。 Next, the operation of the image forming apparatus 100 configured as described above, particularly the operation related to the rotational drive control of the photosensitive drum 1 in the CPU 20 will be described with reference to the flowchart of FIG.

図３に示すように、まず、ＣＰＵ２０は、ＰＣ２００から印刷指示信号及び印刷用画像データを受信して、印刷ジョブの発生を検知すると（ステップＳ１）、ＲＯＭ２１からＰＩＤ制御で用いられる設定データ（感光体ドラム１の目標回転速度Ｖｔ、比例ゲイン定数Ｋｐ、積分ゲイン定数Ｋｉ、微分ゲイン定数Ｋｄ）を読み出す（ステップＳ２）。 As shown in FIG. 3, first, when the CPU 20 receives a print instruction signal and print image data from the PC 200 and detects the occurrence of a print job (step S1), the CPU 20 sets setting data (photosensitive data) used for PID control. The target rotational speed Vt, the proportional gain constant Kp, the integral gain constant Ki, and the differential gain constant Kd) of the body drum 1 are read (step S2).

そして、ＣＰＵ２０は、エンコーダ２９から割込み入力されるパルス信号をソフトウェアカウンタによってカウントすることにより、感光体ドラム１の回転速度を測定する（ステップＳ３）。以下では、このステップＳ３で測定した回転速度の今回値をＶｃ(ｎ)とする。また、感光体ドラム１が回転を始めていない初期状態ではエンコーダ２９からパルス信号は出力されないため、回転速度Ｖｃ(ｎ)＝０となる。 Then, the CPU 20 measures the rotational speed of the photosensitive drum 1 by counting the pulse signal interrupted from the encoder 29 by the software counter (step S3). Hereinafter, the current value of the rotation speed measured in step S3 is referred to as Vc (n). Further, since the pulse signal is not output from the encoder 29 in the initial state where the photosensitive drum 1 has not started rotating, the rotational speed Vc (n) = 0.

続いて、ＣＰＵ２０は、目標回転速度Ｖｔと回転速度の今回値Ｖｃ(ｎ)との速度偏差量ΔＶ(ｎ)を算出する（ステップＳ４）。そして、ＣＰＵ２０は、速度偏差量ΔＶ(ｎ)を基に、感光体ドラム１が安定駆動状態になったか否かを判定する（ステップＳ５）。ここで、安定駆動状態とは、感光体ドラム１の回転速度Ｖｃ(ｎ)が安定して目標回転速度Ｖｔと一致する状態を指す。例えば、本実施形態では、速度偏差量の今回値ΔＶ(ｎ)が複数回連続して零になった場合に、感光体ドラム１が安定駆動状態になったと判定するものとする。 Subsequently, the CPU 20 calculates a speed deviation amount ΔV (n) between the target rotational speed Vt and the current rotational speed value Vc (n) (step S4). Then, the CPU 20 determines whether or not the photosensitive drum 1 is in a stable driving state based on the speed deviation amount ΔV (n) (step S5). Here, the stable driving state refers to a state where the rotational speed Vc (n) of the photosensitive drum 1 is stable and coincides with the target rotational speed Vt. For example, in this embodiment, when the current value ΔV (n) of the speed deviation amount becomes zero continuously several times, it is determined that the photosensitive drum 1 is in a stable driving state.

上記ステップＳ５において、感光体ドラム１が安定駆動状態ではないと判定された場合（「Ｎｏ」）、ＣＰＵ２０は、ＰＩＤ制御に関する比例要素演算処理、積分要素演算処理、微分要素演算処理を並列的に実行する。具体的には、ＣＰＵ２０は、比例要素演算処理として、速度偏差量の今回値ΔＶ(ｎ)と比例ゲイン定数Ｋｐとから成る下記（１）式に基づいて比例操作量Ｃｐ(ｎ)を算出する（ステップＳ６）。
Ｃｐ(ｎ) ＝Ｋｐ×ΔＶ(ｎ) ・・・・・・（１） If it is determined in step S5 that the photosensitive drum 1 is not in a stable drive state (“No”), the CPU 20 performs proportional element calculation processing, integral element calculation processing, and differential element calculation processing related to PID control in parallel. Run. Specifically, the CPU 20 calculates the proportional operation amount Cp (n) based on the following equation (1) composed of the current value ΔV (n) of the speed deviation amount and the proportional gain constant Kp as the proportional element calculation process. (Step S6).
Cp (n) = Kp × ΔV (n) (1)

また、ＣＰＵ２０は、積分要素演算処理として、速度偏差量の今回値ΔＶ(ｎ)と、速度偏差量の積分値の前回値Ｖｉ(ｎ−１)とから成る下記（２）式に基づいて速度偏差量の積分値の今回値Ｖｉ(ｎ)を算出し（ステップＳ７）、速度偏差量の積分値の今回値Ｖｉ(ｎ) と積分ゲイン定数Ｋｉとから成る下記（３）式に基づいて積分操作量Ｃｉ(ｎ)を算出する（ステップＳ８）。
Ｖｉ(ｎ) ＝ ΔＶ(ｎ)＋Ｖｉ(ｎ−１) ・・・・・・（２）
Ｃｉ(ｎ) ＝Ｋｉ×Ｖｉ(ｎ) ・・・・・・（３） In addition, as an integral element calculation process, the CPU 20 calculates the speed based on the following equation (2) including the current value ΔV (n) of the speed deviation amount and the previous value Vi (n−1) of the integrated value of the speed deviation amount. The current value Vi (n) of the integrated value of the deviation amount is calculated (step S7), and the integration is performed based on the following equation (3) consisting of the current value Vi (n) of the integrated value of the speed deviation amount and the integral gain constant Ki. A manipulated variable Ci (n) is calculated (step S8).
Vi (n) = ΔV (n) + Vi (n−1) (2)
Ci (n) = Ki × Vi (n) (3)

また、ＣＰＵ２０は、微分要素演算処理として、速度偏差量の今回値ΔＶ(ｎ)と、速度偏差量の前回値ΔＶ(ｎ−１)とから成る下記（４）式に基づいて速度偏差量の微分値の今回値Ｖｄ(ｎ)を算出し（ステップＳ９）、速度偏差量の微分値の今回値Ｖｄ(ｎ) と微分ゲイン定数Ｋｄとから成る下記（５）式に基づいて微分操作量Ｃｄ(ｎ)を算出する（ステップＳ１０）。
Ｖｄ(ｎ) ＝ ΔＶ(ｎ)−ΔＶ(ｎ−１) ・・・・・・（４）
Ｃｄ(ｎ) ＝Ｋｄ×Ｖｄ(ｎ) ・・・・・・（５） Further, as the differential element calculation process, the CPU 20 calculates the speed deviation amount based on the following equation (4) consisting of the current value ΔV (n) of the speed deviation amount and the previous value ΔV (n−1) of the speed deviation amount. The current value Vd (n) of the differential value is calculated (step S9), and the differential manipulated variable Cd based on the following equation (5) consisting of the current value Vd (n) of the differential value of the speed deviation amount and the differential gain constant Kd. (n) is calculated (step S10).
Vd (n) = ΔV (n) −ΔV (n−1) (4)
Cd (n) = Kd × Vd (n) (5)

そして、ＣＰＵ２０は、上記のように算出した比例操作量Ｃｐ(ｎ)、積分操作量Ｃｉ(ｎ)及び微分操作量Ｃｄ(ｎ)から成る下記（６）式に基づいて最終的な操作量の今回値Ｃ(ｎ)を算出する（ステップＳ１１）。
Ｃ(ｎ) ＝Ｃｐ(ｎ)＋Ｃｉ(ｎ)＋Ｃｄ(ｎ) ・・・・・（６） Then, the CPU 20 calculates the final manipulated variable based on the following equation (6) consisting of the proportional manipulated variable Cp (n), integral manipulated variable Ci (n), and differentiated manipulated variable Cd (n) calculated as described above. This time value C (n) is calculated (step S11).
C (n) = Cp (n) + Ci (n) + Cd (n) (6)

ＣＰＵ２０は、ステップＳ１２で算出した最終的な操作量の今回値Ｃ(ｎ)に、ソフトウェアリミッタ処理を施した後（ステップＳ１２）、操作量の今回値Ｃ(ｎ)に応じたＰＷＭ信号を生成してモータドライバ２６に出力する（ステップＳ１３）。これにより、モータドライバ２６からＰＷＭ信号と同一のデューティ比を有する直流駆動電圧がＤＣブラシレスモータ２７に供給され、感光体ドラム１の回転駆動が開始される。 The CPU 20 performs a software limiter process on the final value C (n) of the final operation amount calculated in step S12 (step S12), and then generates a PWM signal corresponding to the current value C (n) of the operation amount. And output to the motor driver 26 (step S13). As a result, a DC drive voltage having the same duty ratio as that of the PWM signal is supplied from the motor driver 26 to the DC brushless motor 27, and the rotation of the photosensitive drum 1 is started.

そして、ＣＰＵ２０は、印刷ジョブが終了したか否かを判定し（ステップＳ１４）、印刷ジョブが終了していない場合（「Ｎｏ」）、ステップＳ３の処理に戻る。ＣＰＵ２０は、印刷ジョブが終了するまでの期間（つまりステップＳ１４で印刷ジョブの終了判定が発生するまでの期間）は、ステップＳ３〜Ｓ１４の処理をループすることにより、感光体ドラム１の回転速度が目標回転速度Ｖｔと一致するようにＰＩＤ制御を継続する。ここで、ステップＳ５において、感光体ドラム１が安定駆動状態になったと判定された場合（「Ｙｅｓ」）、ＣＰＵ２０は、この時の速度偏差量の積分値Ｖｉ(ｎ)を感光体ドラム１の駆動負荷情報として取得してフラッシュメモリ２３に記憶した後、印刷ジョブが終了するまでＰＩＤ制御を継続する（ステップＳ１５）。なお、感光体ドラム１が安定駆動状態になった以降は、速度偏差量の積分値Ｖｉ(ｎ)は変化しないため、上記のステップＳ１５の処理は１回だけ行えば良い。 Then, the CPU 20 determines whether or not the print job has ended (step S14), and if the print job has not ended ("No"), the process returns to step S3. The CPU 20 loops the processing of steps S3 to S14 during the period until the print job ends (that is, the period until the end determination of the print job occurs in step S14), so that the rotation speed of the photosensitive drum 1 is increased. The PID control is continued so as to coincide with the target rotation speed Vt. If it is determined in step S5 that the photosensitive drum 1 is in a stable driving state (“Yes”), the CPU 20 uses the integral value Vi (n) of the speed deviation amount at this time for the photosensitive drum 1. After being acquired as drive load information and stored in the flash memory 23, PID control is continued until the print job is completed (step S15). Since the integrated value Vi (n) of the speed deviation amount does not change after the photosensitive drum 1 is in the stable drive state, the process of step S15 need only be performed once.

また、図３には図示していないが、ＣＰＵ２０は、感光体ドラム１が安定駆動状態になると、給紙ローラ８及び用紙搬送ローラ９を制御することにより、用紙カセットから用紙Ｐを二次転写対向ローラ５ｅと二次転写ローラ５ｆとの間に搬送すると共に、帯電部２、露光部３、現像部４、転写部５を制御することにより、感光体ドラム１に形成したトナー像を用紙Ｐに転写し、さらに定着ユニット１０を制御して用紙Ｐ上のトナーを定着させた後、用紙搬送ローラ１１及び排紙ローラ１２を制御して、フルカラー画像が形成（印刷）された用紙Ｐを排紙トレイに排紙する、という画像形成処理を並列的に行っている。 Although not shown in FIG. 3, when the photosensitive drum 1 is in a stable driving state, the CPU 20 controls the paper feed roller 8 and the paper transport roller 9 to secondary transfer the paper P from the paper cassette. The toner image formed on the photosensitive drum 1 is transferred to the sheet P by being conveyed between the opposing roller 5e and the secondary transfer roller 5f and controlling the charging unit 2, the exposure unit 3, the developing unit 4, and the transfer unit 5. Then, the fixing unit 10 is controlled to fix the toner on the paper P, and then the paper transport roller 11 and the paper discharge roller 12 are controlled to discharge the paper P on which a full color image is formed (printed). The image forming process of discharging to the paper tray is performed in parallel.

このような画像形成処理により印刷ジョブが終了し、ステップＳ１４において、印刷ジョブが終了したと判定された場合（「Ｙｅｓ」）、ＣＰＵ２０は、フラッシュメモリ２３から最新の速度偏差量の積分値Ｖｉ(ｎ)を読み出し（ステップＳ１６）、この速度偏差量の積分値Ｖｉ(ｎ)が所定の閾値ＶｉＴｈより大きいか否かを判定する（ステップＳ１７）。 When the print job is completed by such an image forming process and it is determined in step S14 that the print job is completed (“Yes”), the CPU 20 reads the latest integrated value Vi ( n) is read (step S16), and it is determined whether or not the integrated value Vi (n) of the speed deviation amount is larger than a predetermined threshold value ViTh (step S17).

ＰＩＤ制御において、駆動対象物（ここでは感光体ドラム１）の駆動負荷が大きくなると、積分要素演算処理で算出される積分値（ここでは速度偏差量の積分値Ｖｉ(ｎ)）も大きくなる。つまり、速度偏差量の積分値Ｖｉ(ｎ)から感光体ドラム１の駆動負荷の状態を知ることができる。感光体ドラム１の駆動負荷増大の原因の１つとして、図１に示したクリーニングブレード６の抵抗増加が挙げられるが、これに対する駆動負荷の低減処理として、感光体ドラム１の表面に一定量のトナーを付着させてクリーニングブレード６と感光体ドラム１との間の抵抗を低減するドラムリフレッシュを実施することが有効である。 In the PID control, when the driving load of the driving object (here, the photosensitive drum 1) increases, the integrated value (here, the integrated value Vi (n) of the speed deviation amount) calculated by the integral element calculation process also increases. That is, the state of the driving load of the photosensitive drum 1 can be known from the integrated value Vi (n) of the speed deviation amount. One cause of the increase in the driving load of the photosensitive drum 1 is an increase in the resistance of the cleaning blade 6 shown in FIG. 1. As a process for reducing the driving load, a certain amount is applied to the surface of the photosensitive drum 1. It is effective to perform drum refresh that reduces the resistance between the cleaning blade 6 and the photosensitive drum 1 by attaching toner.

すなわち、ＣＰＵ２０は、上記ステップＳ１７において、速度偏差量の積分値Ｖｉ(ｎ)が所定の閾値ＶｉＴｈより大きい場合（「Ｙｅｓ」）、現像部４を制御して感光体ドラム１の表面に一定量のトナーを付着させてドラムリフレッシュを行った後、感光体ドラム１の回転駆動制御を終了する（ステップＳ１８）。一方、ステップＳ１７において、速度偏差量の積分値Ｖｉ(ｎ)が所定の閾値ＶｉＴｈ以下の場合（「Ｎｏ」）、ＣＰＵ２０はドラムリフレッシュを行わず、感光体ドラム１の回転駆動制御を終了する。 That is, when the integrated value Vi (n) of the speed deviation amount is larger than the predetermined threshold value ViTh (“Yes”) in step S17, the CPU 20 controls the developing unit 4 to apply a certain amount on the surface of the photosensitive drum 1. After the toner is adhered and the drum refresh is performed, the rotational drive control of the photosensitive drum 1 is finished (step S18). On the other hand, when the integrated value Vi (n) of the speed deviation amount is equal to or smaller than the predetermined threshold value ViTh in step S17 (“No”), the CPU 20 does not perform the drum refresh and ends the rotation drive control of the photosensitive drum 1.

以上のように、本実施形態に係る画像形成装置１００によれば、従来のように駆動対象物の駆動負荷を検出する負荷検出手段を設けることなく、つまり部品コストの増加及び部品実装スペースの拡大を招くことなく、駆動対象物（感光体ドラム１）の駆動負荷を検出し、当該検出した駆動負荷に応じた駆動負荷の低減処理を実行することが可能である。 As described above, according to the image forming apparatus 100 according to the present embodiment, the load detecting unit for detecting the driving load of the driving object is not provided as in the related art, that is, the component cost is increased and the component mounting space is expanded. In this case, it is possible to detect the driving load of the driving object (photosensitive drum 1) and perform a driving load reduction process corresponding to the detected driving load.

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、印刷ジョブが終了した後、速度偏差量の積分値Ｖｉ(ｎ)が所定の閾値ＶｉＴｈより大きい場合にドラムリフレッシュを実施したが、このドラムリフレッシュの実施タイミングはこれに限定されず、例えば、速度偏差量の積分値Ｖｉ(ｎ)が所定の閾値ＶｉＴｈより大きい場合にドラムリフレッシュフラグを「１」にセットしておき、次回の印刷ジョブ発生時にドラムリフレッシュフラグが「１」にセットされていれば、実際の画像形成処理を行う前に、感光体ドラム１のドラムリフレッシュを行うようにしても良い。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, The following modifications can be considered.
(1) In the above embodiment, after the print job is finished, the drum refresh is performed when the integral value Vi (n) of the speed deviation amount is larger than the predetermined threshold value ViTh. For example, when the integral value Vi (n) of the speed deviation amount is larger than the predetermined threshold value ViTh, the drum refresh flag is set to “1”, and the drum refresh flag is set to “1” when the next print job occurs. ”, The drum refresh of the photosensitive drum 1 may be performed before the actual image forming process is performed.

または、ドラムリフレッシュの実施タイミングとして、次回の電源投入時またはウオーミングアップ時に、フラッシュメモリ２３から速度偏差量の積分値Ｖｉ(ｎ)を読み出して、この速度偏差量の積分値Ｖｉ(ｎ)が所定の閾値ＶｉＴｈより大きかった場合に感光体ドラム１のドラムリフレッシュを行うようにしても良い。または、印刷中に速度偏差量の積分値Ｖｉ(ｎ)が所定の閾値ＶｉＴｈより大きいか否かを判定して、大きいと判定された場合に強制的に印刷動作を停止して、ドラムリフレッシュを実施しても良い。または、速度偏差量の積分値Ｖｉ(ｎ)が所定の閾値ＶｉＴｈより大きかった場合、ユーザに手動でのドラムリフレッシュを促す画面を操作表示部２４に表示するようにしても良い。 Alternatively, as the drum refresh execution timing, the integrated value Vi (n) of the speed deviation amount is read from the flash memory 23 at the next power-on or warm-up, and the integrated value Vi (n) of this speed deviation amount is a predetermined value. If it is larger than the threshold value ViTh, the drum refresh of the photosensitive drum 1 may be performed. Alternatively, during printing, it is determined whether the integrated value Vi (n) of the speed deviation amount is larger than a predetermined threshold value ViTh. If it is determined that the speed deviation amount is larger, the printing operation is forcibly stopped and the drum refresh is performed. You may carry out. Alternatively, when the integral value Vi (n) of the speed deviation amount is larger than a predetermined threshold value ViTh, a screen for prompting the user to manually refresh the drum may be displayed on the operation display unit 24.

（２）画像形成装置１００の製造後、新品状態での初回の感光体ドラム１の安定駆動時の積分値Ｖｉ(ｎ)を初期値Ｖｉｎｉとしてフラッシュメモリ２３に記憶しておき、次回以降の感光体ドラム１の駆動時に取得する積分値Ｖｉ(ｎ)と上記初期値Ｖｉｎｉとの差分値を所定の閾値と比較するようにしても良い。 (2) After the image forming apparatus 100 is manufactured, the integrated value Vi (n) at the time of stable driving of the first photosensitive drum 1 in a new state is stored in the flash memory 23 as the initial value Vini, and the next and subsequent photosensitive operations are performed. The difference value between the integral value Vi (n) acquired when the body drum 1 is driven and the initial value Vini may be compared with a predetermined threshold value.

（３）上記実施形態では、駆動対象物として感光体ドラム１を例示して説明したが、少なくとも積分要素を有するフィードバック制御によって駆動される駆動対象物であれば、本発明を適用することができる。また、フィードバック制御としては、ＰＩＤ制御だけでなく、ＰＩ制御でも本発明を適用することができる。 (3) In the above embodiment, the photosensitive drum 1 has been described as an example of a driving target. However, the present invention can be applied to any driving target that is driven by feedback control having at least an integral element. . Further, as feedback control, the present invention can be applied not only to PID control but also to PI control.

（４）上記実施形態では、画像形成装置１００としてプリンタを例示して説明したが、この他、コピー機、プリンタ及びＦＡＸ等の機能を有する複合機や、コピー機、ＦＡＸ等の単体のＯＡ機器などにも本発明を適用することができる。 (4) In the above embodiment, a printer is exemplified as the image forming apparatus 100. However, in addition to this, a multifunction machine having functions such as a copier, a printer, and a fax machine, and a single OA device such as a copier and a fax machine. The present invention can also be applied to the above.

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の構成概略図である。1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係るが画像形成装置１００の機能ブロック図である。1 is a functional block diagram of an image forming apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の動作フローチャートである。3 is an operation flowchart of the image forming apparatus 100 according to an embodiment of the present disclosure.

Explanation of symbols

１００…画像形成装置、１…感光体ドラム、２…帯電部、３…露光部、４…現像部、５…転写部、６…クリーニングブレード、７…摺擦ローラ、８…給紙ローラ、９…用紙搬送ローラ、１０…定着ユニット、１１…用紙搬送ローラ、１２…排紙ローラ、２０…ＣＰＵ(Central Processing Unit)、２１…ＲＯＭ(Read Only Memory)、２２…ＲＡＭ(Random Access Memory)、２３…フラッシュメモリ、２４…操作表示部、２５…通信Ｉ／Ｆ、２６…モータドライバ、２７…ＤＣブラシレスモータ、２８…ギア部、２９…エンコーダ、２００…ＰＣ(Personal Computer) DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Image forming apparatus, 1 ... Photosensitive drum, 2 ... Charging part, 3 ... Exposure part, 4 ... Development part, 5 ... Transfer part, 6 ... Cleaning blade, 7 ... Rub roller, 8 ... Paper feed roller, 9 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Paper conveyance roller, 10 ... Fixing unit, 11 ... Paper conveyance roller, 12 ... Paper discharge roller, 20 ... CPU (Central Processing Unit), 21 ... ROM (Read Only Memory), 22 ... RAM (Random Access Memory), 23 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Flash memory, 24 ... Operation display part, 25 ... Communication I / F, 26 ... Motor driver, 27 ... DC brushless motor, 28 ... Gear part, 29 ... Encoder, 200 ... PC (Personal Computer)

Claims

An image forming apparatus comprising: a motor that drives an object to be driven; and a control unit that controls the motor by feedback control having at least an integral element and that integrally controls an image forming operation by an electrophotographic method
The control unit obtains an integral value that is calculated by the integral element of the feedback control and the motor is in a stable driving state as driving load information of the driving object, and the obtained integral value is obtained in advance. An image forming apparatus, wherein a driving load of the driving object is reduced when a predetermined threshold value is exceeded.

In the case where the driven object is a photosensitive drum,
2. The image according to claim 1, wherein the controller performs drum refresh for controlling the developing unit at a predetermined timing to attach toner to the surface of the photosensitive drum as the driving load reduction process. Forming equipment.