JP6100072B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、電子写真方式を用いた複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile using an electrophotographic system.
複数の画像形成部、例えばY(イエロー)M(マゼンタ)C(シアン)K(ブラック)4色からなる画像形成部が配置された電子写真方式の複写機においては、フルカラー画像を形成する場合には、記録材搬送方向上流の画像形成部から画像形成が開始される。また、モノクロ画像を形成する場合には、いずれか1つの画像形成部のみが使用され、その他の画像形成部は使用されない。そのため、画像形成部の寿命管理(耐久性)の観点からは、個々の画像形成部を選択的に駆動又は駆動停止させて使用するのが一般的である。 In an electrophotographic copying machine having a plurality of image forming units, for example, Y (yellow), M (magenta), C (cyan), K (black), and four color image forming units, a full color image is formed. In this case, image formation is started from the image forming unit upstream in the recording material conveyance direction. When a monochrome image is formed, only one of the image forming units is used, and the other image forming units are not used. Therefore, from the viewpoint of life management (durability) of the image forming unit, it is general to use each image forming unit by selectively driving or stopping driving.
例えば、特許文献1では、上述した画像形成部の現像スリーブの駆動切り替えを、小型で、かつ単純な機構、すなわち、1つの駆動源で「ゼネバ機構原車」と呼ばれる複数のカム機構を所定角度ずつ回転させる機構により、実現している。このカム機構が所定角度回転し、位相(回転角度)が変化するのに応じて、現像スリーブへ駆動力を伝達する「ゼネバ機構従車」が移動する。そして、「ゼネバ機構従車」が移動することにより、現像モータから駆動力を受け、現像スリーブを駆動するための駆動ギアとゼネバ機構従車が噛み合い、ゼネバ機構従車を介して、現像モータの駆動力が現像スリーブへ伝達される。このように、特許文献1で提案される構成では、ゼネバ機構原車の位相を変化させることで、現像モータから現像スリーブへの駆動の伝達・切断を切り替えている。更に、特許文献1では、現像モータの駆動伝達が、記録材搬送方向の上流側に配置された画像形成部の現像スリーブから順次行われることで、下流側の画像形成部の現像スリーブの不要な駆動を減少させる構成が提案されている。 For example, in Patent Document 1, the above-described drive switching of the developing sleeve of the image forming unit is performed at a predetermined angle by using a small and simple mechanism, that is, a plurality of cam mechanisms called “Geneva mechanism original vehicle” with one drive source. This is realized by a mechanism that rotates them one by one. As the cam mechanism rotates by a predetermined angle and the phase (rotation angle) changes, the “Geneva mechanism follower” that transmits the driving force to the developing sleeve moves. When the “Geneva mechanism follower” moves, the drive gear for receiving the drive force from the developing motor and the Geneva mechanism follower mesh with each other. A driving force is transmitted to the developing sleeve. As described above, in the configuration proposed in Patent Document 1, the transmission / disconnection of the drive from the developing motor to the developing sleeve is switched by changing the phase of the Geneva mechanism original vehicle. Further, in Patent Document 1, the drive transmission of the developing motor is sequentially performed from the developing sleeve of the image forming unit arranged on the upstream side in the recording material conveyance direction, so that the developing sleeve of the downstream image forming unit is unnecessary. A configuration for reducing driving has been proposed.
特許文献1に記載されているように、1つの駆動源と複数のカム機構によって、順次、駆動源の駆動が各画像形成部の現像スリーブへ伝達される場合、駆動源である現像モータから現像スリーブまでの駆動伝達経路には多くのギアが介在している。そのため、ギアを組み込む際に位相(角度)合わせを行い、理想の角度で現像スリーブへ現像モータの駆動が伝達するように組み付けることは困難である。更に、各ギア歯の噛み合わせ等による機構部品の個体差によっても、駆動が伝達されるタイミングにずれが生じてしまう。 As described in Patent Document 1, when driving of a driving source is sequentially transmitted to a developing sleeve of each image forming unit by one driving source and a plurality of cam mechanisms, development is performed from a developing motor as a driving source. Many gears are interposed in the drive transmission path to the sleeve. For this reason, it is difficult to adjust the phase (angle) when assembling the gear so that the drive of the developing motor is transmitted to the developing sleeve at an ideal angle. Furthermore, the timing at which the drive is transmitted also varies due to individual differences in the mechanical parts caused by the meshing of the gear teeth.
画像形成を行う場合、画像形成装置は、現像スリーブに対し所定の高電圧を印加することにより、感光ドラム上の静電潜像を現像する高圧制御を行っている。その際、本来なら、各画像形成部の現像スリーブへ高電圧を印加するタイミング(以下、高圧制御タイミングともいう)は一定間隔である。しかし、上述した機構部品の個体差等により現像スリーブへの駆動伝達タイミングが設計上の理想時間に対してずれが生じ、各画像形成部において現像スリーブの駆動タイミングと高圧制御タイミングとが同一タイミングとはならず、ずれが生じることにある。その結果、現像スリーブが駆動されるタイミングと高圧制御タイミングがずれることにより、感光ドラム全体がトナーをかぶった状態になるトナーかぶりや、現像剤を構成するキャリアが感光ドラムに付着する等により画像形成装置内にトナー汚れが発生する。更に、感光ドラムが停止しているときに高電圧が印加されることによりドラムメモリ等の異常画像が生じ、感光ドラム等の部品の寿命に影響を及ぼすことが懸念される。 When performing image formation, the image forming apparatus performs high voltage control for developing the electrostatic latent image on the photosensitive drum by applying a predetermined high voltage to the developing sleeve. At that time, the timing at which a high voltage is applied to the developing sleeve of each image forming unit (hereinafter, also referred to as a high voltage control timing) is normally a constant interval. However, the drive transmission timing to the developing sleeve is deviated from the ideal design time due to individual differences of the mechanical parts described above, and the driving timing of the developing sleeve and the high-pressure control timing are the same timing in each image forming unit. It is not that there is a shift. As a result, the timing at which the developing sleeve is driven deviates from the high-pressure control timing, so that the entire photosensitive drum is covered with toner, and the carrier constituting the developer adheres to the photosensitive drum. Toner contamination occurs in the apparatus. Furthermore, when a high voltage is applied when the photosensitive drum is stopped, an abnormal image such as a drum memory is generated, which may affect the life of parts such as the photosensitive drum.
本発明はこのような状況のもとでなされたもので、現像スリーブの駆動タイミングと高圧制御タイミングのずれを補正することを目的とする。 The present invention has been made under such circumstances, and an object thereof is to correct a deviation between the drive timing of the developing sleeve and the high-pressure control timing.
前述した課題を解決するため、本発明では次のとおりに構成する。 In order to solve the above-described problems, the present invention is configured as follows.
(1)像担持体に形成された静電潜像へトナーを供給するトナー担持体を有し、前記静電潜像を現像する複数の現像手段と、前記トナー担持体への高電圧の印加の開始及び停止を制御する高圧制御手段と、前記トナー担持体を駆動するための現像駆動手段と、位相角に応じて、前記現像駆動手段の駆動を前記トナー担持体に伝達するための駆動連結・切断を行う連結手段と、前記連結手段を回転駆動する連結駆動手段と、前記現像手段に設けられ、前記トナー担持体の駆動又は停止を検知する検知手段と、前記連結駆動手段により前記トナー担持体の駆動又は停止を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記高圧制御手段が前記トナー担持体に高電圧の印加を開始する又は停止するタイミングに合わせて前記トナー担持体の駆動又は停止が行われるように、前記連結駆動手段が所定の駆動速度で前記連結手段の駆動を開始してから前記検知手段が前記トナー担持体の駆動又は停止を検知するまでに前記連結手段が駆動される位相角に応じて、前記連結駆動手段の駆動速度を補正することを特徴とする画像形成装置。 (1) having a toner carrier for supplying toner to the electrostatic latent image formed on the image carrier, a plurality of developing means for developing the electrostatic latent image, and applying a high voltage to the toner carrier High-pressure control means for controlling start and stop of the toner, development drive means for driving the toner carrier, and drive connection for transmitting the drive of the development drive means to the toner carrier according to the phase angle A connecting means for cutting, a connecting drive means for rotationally driving the connecting means, a detecting means provided in the developing means for detecting the driving or stopping of the toner carrier, and the toner carrying by the connecting drive means; Control means for controlling the driving or stopping of the body, wherein the control means drives the toner carrier in accordance with the timing when the high voltage control means starts or stops applying a high voltage to the toner carrier. or The connecting means is driven until the detecting means detects the driving or stopping of the toner carrier after the connecting driving means starts driving the connecting means at a predetermined driving speed so as to be stopped. An image forming apparatus that corrects a driving speed of the connection driving unit according to a phase angle.
本発明によれば、現像スリーブの駆動タイミングと高圧制御タイミングのずれを補正することができる。 According to the present invention, it is possible to correct a deviation between the driving timing of the developing sleeve and the high-pressure control timing.
以下に、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本実施例のカラー画像形成装置の断面図、図2は本実施例のカラー画像形成装置の制御ブロックを示す図である。また、図3は、本実施例のカラー画像形成装置のプロセスユニットにおける感光ドラムと現像器の断面図である。以下では、図1、図2、図3を用いて、カラー画像形成装置の概要について説明する。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a color image forming apparatus according to the present embodiment, and FIG. 2 is a diagram illustrating control blocks of the color image forming apparatus according to the present embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view of the photosensitive drum and the developing device in the process unit of the color image forming apparatus of this embodiment. Hereinafter, an outline of the color image forming apparatus will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3.
[画像形成装置の概要]
(画像形成装置の構成と画像形成動作の概要)
まず、図1を用いて、カラー画像形成装置の構成と基本的な画像形成動作について説明する。操作部330(図2)を介してユーザからプリント開始の指示が入力されると、画像形成装置を制御するCPU301(図2)は、記録材の搬送を制御する記録材搬送部270(図2)を介して、給紙カセット150などから記録材の給紙を開始する。CPU301の制御により、給紙ピックアップローラ151が回転駆動され、給紙カセット150内の記録材が1枚ずつ給紙搬送される。
[Outline of image forming apparatus]
(Outline of image forming apparatus configuration and image forming operation)
First, the configuration of the color image forming apparatus and the basic image forming operation will be described with reference to FIG. When an instruction to start printing is input from the user via the operation unit 330 (FIG. 2), the CPU 301 (FIG. 2) that controls the image forming apparatus records a recording material conveyance unit 270 (FIG. 2) that controls conveyance of the recording material. ) To start feeding the recording material from the
また、CPU301は、上述した制御と平行して、二次転写部140に記録材の先端が到達するタイミングに間に合うように、プロセスユニット120での画像形成動作を開始する。画像形成部であるプロセスユニット120は、像担持体である、後述する感光ドラム241(図3)、現像器250(図3)、帯電ローラ、感光ドラムクリーナーなどにより構成されている。プロセスユニット120は、中間転写ベルト130の回動方向(図1中、矢印)の上流側から順に、Y(イエロー)用、M(マゼンタ)用、C(シアン)用、K(ブラック)用が配置されている。この配置は一例であり、順序を入れ替えて配置することも可能である。各プロセスユニットは同一構成であり、ここでの説明では、K(ブラック)のプロセスユニット120Kを例に挙げ、説明する。なお、以下の説明では、特に必要がない限り、単にプロセスユニット120とし、個々のプロセスユニット120を指す場合には、120Y、120M、120C、120Kのように、末尾にY、M、C、Kを付すこととする。また、プロセスユニット120を構成する装置(例えば現像器250や、後述するインダクセンサ124)や、プロセスユニット120に対応して設けられる構成品(例えば後述する制御カム258)も同様に、末尾にY、M、C、Kを付すこととする。プロセスユニット120では、帯電ローラにより感光ドラム241表面が帯電された後、レーザスキャナユニット122から照射されるレーザ光により、感光ドラム241上に潜像が形成される。そして、形成された潜像は、現像器250内のトナーにより現像され、感光ドラム241上にトナー像が形成される。その後、感光ドラム241上のトナー像は、一次転写部121において、後述する高圧制御部245(図2)から一次転写電圧を印加され、中間転写ベルト130へ転写される。各プロセスユニット120において中間転写ベルト130へ転写されたトナー像は、中間転写ベルト130の回転によって、二次転写部140へと搬送される。
In parallel with the above-described control, the
また、レジ前搬送センサ160は、搬送ローラ153、154、155により搬送された記録材の先端が到達するのを監視する。CPU301は、レジ前搬送センサ160が記録材の先端を検知したタイミングに基づいて、記録材の先端と中間転写ベルト130上のトナー像の先端が二次転写部140に同じタイミングで到達するように、レジストローラ161により記録材の搬送を制御する。高圧制御部245から二次転写部140に二次転写電圧を印加することにより、中間転写ベルト130上のトナー像が記録材に転写される。
The
トナー像が転写された記録材は定着器170へ搬送される。そして、定着器170において、記録材上のトナー像は加熱・加圧されることにより記録材に定着され、その後、搬送路下流へ搬送される。加熱定着された記録材の先端が、用紙搬送センサ171に到達すると、記録材は搬送路下流に配置された搬送ローラ162、232、233と、搬送フラッパ172、190により、搬送パス231、180を経由して、排紙トレイ200に排紙される。
The recording material to which the toner image has been transferred is conveyed to the
(画像形成装置の制御)
次に、図2を用いて画像形成装置のシステム全体の制御について説明する。図2は、本実施例の画像形成装置の制御ブロックを示す図である。図2において、制御部300は、CPU301、ROM302、RAM303、タイマ305を有し、図1に示す画像形成装置のシステム制御を行っている。画像形成装置の制御を行うCPU301は、画像形成装置を制御する制御プログラムを格納したROM302と、制御プログラムでワークメモリとして使用するRAM303に、アドレスバス、データバスを介して接続されている。また、タイマ305は、CPU301の制御により時間測定を行う。
(Control of image forming apparatus)
Next, control of the entire system of the image forming apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating a control block of the image forming apparatus according to the present exemplary embodiment. 2, the
操作部330は、画像形成モード/記録材の仕上げモードを選択する場合や、画像形成装置の状態表示を行うのに使用される。そして、選択されたモード設定情報は、RAM303に保存される。CPU301は操作部330を介してユーザからの指示が入力されると、後述するインダクセンサ124やHP検知センサ304等の各種センサからの入力信号に基づいて、現像モータ125や現像駆動連結モータ126等の各種負荷を動作させ、画像形成動作を行う。
The
高圧制御部245は、現像スリーブ244への高電圧の印加の開始及び停止、一次転写部121への一次転写電圧、二次転写部140への二次転写電圧の印加の開始及び停止の制御を行う。インダクセンサ124は、後述する現像器250(図3)内部のトナー濃度を検知するセンサであり、コイルのインダクタンスを利用して現像剤の透磁率を検知する。現像剤、例えば2成分現像剤は、トナーとキャリアとから構成されており、透磁率が高ければ現像剤内のトナー量が少ない、透磁率が低ければ現像剤内のトナー量が多いと判断することができる。インダクセンサ124から出力される、透磁率を示す信号(アナログ信号)はCPU301に入力され、CPU301では、入力された信号をA/D変換し、変換後のデジタル信号に基づいて、現像器250内部のトナー濃度を判断する。また、本実施例の画像形成装置には、現像モータ125は1台だけ備えられ、各プロセスユニット120に設けられた現像器250(図3)に取り付けられた、複数の現像スリーブ244及び搬送スクリュー240(図3)を駆動する駆動源である。
The high
連結駆動手段である現像駆動連結モータ126は、後述するクラッチ機構(図4(a))を駆動して、次の2つの状態の切り替えを行う。1つは、現像モータ125の駆動(回転)が各プロセスユニット120の現像スリーブ244及び搬送スクリュー240へ伝達される駆動連結状態であり、もう1つは、現像モータ125の駆動(回転)が現像スリーブ244等へ伝達されない駆動切断状態である。
The development
(現像器の構成)
次に、図3を用いて、本実施例の現像器の構成について説明する。図3は、本実施例の画像形成装置のプロセスユニット120に設けられた現像器250の構成を示す図である。現像器250の構成は、各プロセスユニット120において同一である。図3において、現像器250は、隔壁242によって、現像室R1と攪拌室R2に区分けされている。攪拌室R2の上方に配置されたホッパ246には、トナー貯蔵室R3が設けられ、補給用トナーが収容されている。そして、トナー貯蔵室R3の下部には、開口した補給口248が設けられ、静電潜像の現像により消費されたトナー量に応じた量のトナーが補給口248から攪拌室R2に補給される。
(Developer configuration)
Next, the configuration of the developing device of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the developing
補給されたトナーは、現像室R1内、攪拌室R2内の、トナー搬送部材である搬送スクリュー240が回転することによって磁性キャリアと混合され、現像室R1、攪拌室R2内に現像材として収容される。
The replenished toner is mixed with the magnetic carrier in the developing chamber R1 and the agitating chamber R2 by the rotation of the conveying
現像材は、搬送スクリュー240が回転することによって、トナー担持体である現像スリーブ244の長手方向(図3の紙面に直交する方向)に沿って搬送される。そして、高圧制御部245による現像スリーブ244への高電圧の印加により、回転駆動する現像スリーブ244から感光ドラム241へトナーが供給され、付着することにより、静電潜像が現像される。なお、搬送スクリュー240と現像スリーブ244は、前述した現像モータ125によって駆動される。また、攪拌室R2の外壁面には、搬送スクリュー240と対向して、前述したインダクセンサ124が設置されている。
The developer is transported along the longitudinal direction of the developing
[現像モータの駆動伝達を制御するクラッチ機構]
(クラッチ機構の構成)
次に、図3で説明した現像スリーブ244、及び搬送スクリュー240に現像モータ125の駆動を伝達する機構について詳細に説明する。まず、図4(a)を用いて、現像モータ125の駆動を現像スリーブ244及び搬送スクリュー240に伝達するクラッチ機構の構成について説明する。図4(a)は、本実施例の駆動伝達の制御機構であるクラッチ機構の斜視図である。図4(a)に示すクラッチ機構の構成は、各プロセスユニット120に設けられ、各々の構成は同一である。
[Clutch mechanism for controlling the drive transmission of the developing motor]
(Configuration of clutch mechanism)
Next, a mechanism for transmitting the driving of the developing
本実施例で用いるクラッチ機構は、大きく分けると、入力ユニット、出力ユニット、制御ユニット、初期トルク発生ユニットの4つのユニットから構成される。入力ユニットには現像モータ125から駆動入力が行われ、出力ユニットは現像スリーブ244及び搬送スクリュー240への駆動出力を担う。また、制御ユニットは、現像駆動連結モータ126の駆動によって入力ユニットと出力ユニット間の駆動連結・切断を制御し、初期トルク発生ユニットは、入力ユニットと出力ユニットの駆動連結直後の所定時間だけ定常トルクよりも低い初期トルクを発生させる。
The clutch mechanism used in the present embodiment is roughly composed of four units: an input unit, an output unit, a control unit, and an initial torque generating unit. The input unit receives a driving input from the developing
入力ユニットは、入力ギア255、可動ラチェット(カップリング)251、及び可動ラチェット251を出力ユニットの固定ラチェット(カップリング)252側に付勢する付勢バネ256から構成されている。可動ラチェット251は入力ギア255の内部に配置されており、入力ギア255と一体で回転すると共に、クラッチ軸257の軸方向にスライド可能な構成になっている。入力ギア255は、不図示のギアを介して、現像モータ125と接続されており、現像モータ125の回転に同期して回転する。また、入力ユニットは、クラッチ軸257に対して回転自在に設けられている。
The input unit includes an
出力ユニットは、ガイド部材260と軸受け261とによって画像形成装置本体に回転自在に支持されるクラッチ軸257、及び、クラッチ軸257に固定され一体で回転する固定ラチェット252から構成されている。一対の駆動伝達部材である可動ラチェット251、固定ラチェット252は、それぞれ回転可能に設けられ、互いに係合することにより、現像モータ125の回転がクラッチ軸257に伝達され、入力ユニットと出力ユニットとが駆動連結される。
The output unit includes a
制御ユニットは、ガイド部材260、制御カム258、及び、可動カム259から構成されている。ここで、ガイド部材260は、クラッチ軸257と同軸上に配置され、画像形成装置本体に固定されている。また、制御カム258は、ガイド部材260に対して回転自在に軸支されている。また、可動カム259は、ガイド部材260によって回転を規制されると共に、クラッチ軸257の軸方向へスライド可能に支持され、可動ラチェット251をクラッチ軸257の軸方向に移動させる。
The control unit includes a
不図示のギアを介して制御カム258のギアと接続された現像駆動連結モータ126を駆動して、制御ユニットの制御カム258を回転させると、制御カム258と係合関係にある可動カム259がクラッチ軸257の軸方向に移動する。可動カム259は入力ユニットの可動ラチェット251と摺動自在な当接状態にあり、可動カム259の移動と連動して可動ラチェット251も移動する。可動ラチェット251、及び固定ラチェット252は、同一の回転軸上に配置され、互いの対向面側に突出した係合爪を有している。したがって、可動ラチェット251が固定ラチェット252側へ移動することで、両者の係合爪が係合し、可動ラチェット251と固定ラチェット252とは係合状態になる。この仕組みにより制御カム258の位相(回転角度)を制御することで、クラッチ機構の連結・切断を切り替えることができる。
When the developing
初期トルク発生ユニットは、ディレイギア253、初期トルク発生ばね254から構成されている。ディレイギア253は、互いに係合することにより駆動伝達が行われるクラッチ軸257に対して、回転方向に所定角度のガタを持って支持されている。このガタは、ディレイギア253とクラッチ軸257との間に設けられた隙間であって、クラッチ軸257が、駆動伝達を行う回転方向に回転する場合に、ディレイギア253に係合するまで、クラッチ軸257のみを回転可能とする隙間である。ディレイギア253及びクラッチ軸257は、駆動源である現像モータ125から一対の駆動伝達部材である可動ラチェット251、固定ラチェット252を介して出力ギア262に至る駆動列を構成し、互いに係合することにより駆動伝達が行われる。
The initial torque generating unit includes a
初期トルク発生ばね254は、ディレイギア253のガタを大きくするために、ディレイギア253を、回転駆動の伝達方向に対して、ガタ拡大方向(隙間が大きくなる方向)へ付勢するものである。初期トルク発生ばね254の付勢力の大きさは、現像スリーブ244及び搬送スクリュー240を駆動する出力ギア262に必要な定常トルクよりも小さい。
The initial
出力ギア262は、入力ユニットと出力ユニットが駆動連結することで、現像モータ125の駆動が伝達される。出力ギア262には、現像スリーブ244及び搬送スクリュー240が接続されており、現像モータ125の駆動が伝達されることにより、現像スリーブ244及び搬送スクリュー240が回転駆動される。
The drive of the developing
(クラッチ機構の動作)
次に、本実施例のクラッチ機構の動作について説明する。図4(b)、(c)は、本実施例におけるクラッチ機構の動作を説明する図であり、(b)は入力ユニットと出力ユニットが駆動連結されていない待機状態を、(c)は入力ユニットと出力ユニットが連結された駆動連結の状態を示している。図4(b)、(c)において、左側に概略断面図を示し、右側に概略斜視図を示す。
(Operation of clutch mechanism)
Next, the operation of the clutch mechanism of this embodiment will be described. FIGS. 4B and 4C are diagrams for explaining the operation of the clutch mechanism in this embodiment. FIG. 4B shows a standby state in which the input unit and the output unit are not drivingly connected. FIG. The state of the drive connection with which the unit and the output unit were connected is shown. 4B and 4C, a schematic sectional view is shown on the left side, and a schematic perspective view is shown on the right side.
図4(b)の待機状態では、可動ラチェット251は可動カム259に押されて固定ラチェット252から退避した状態(位置)にある。このとき、可動ラチェット251と固定ラチェット252とが係合していない解除状態にあり、入力ユニットから出力ユニットへの駆動伝達は切断されている。
In the standby state of FIG. 4B, the
現像駆動連結モータ126を回転させることにより駆動連結動作が開始されると、制御カム258が回転し始め、可動ラチェット251が固定ラチェット252側に移動していく。可動ラチェット251と固定ラチェット252の係合爪が係合し、可動ラチェット251と固定ラチェット252とは係合状態になる。この時点では、入力ユニットと出力ユニットは駆動連結されているが、まだ出力ギア262へは駆動伝達されず、まずディレイギア253とクラッチ軸257の所定角度の相対ガタが消費され始める。この相対ガタがゼロになるまでの間は、初期トルク発生ばね254が発生するトルク(定常トルクよりも小さい所定の初期トルク)が、可動ラチェット251と固定ラチェット252、すなわちクラッチ機構の駆動列に作用する状態にある。そして、この間に、可動ラチェット251は、固定ラチェット252との噛み合いが、クラッチ機構の安定動作に必要な係合量以上となる位置まで移動する。ディレイギア253とクラッチ軸257の相対ガタが消費されると、可動ラチェット251と固定ラチェット252、すなわちクラッチ機構の駆動列に定常トルクが作用し、出力ギア262の駆動が開始される(図4(c)に示す連結状態)。そして、出力ギア262を介して、現像スリーブ244、及び搬送スクリュー240の駆動が開始される。
When the drive connection operation is started by rotating the development
駆動切断(入力ユニットと出力ユニットの駆動連結状態の解除)は、同様に、可動ラチェット251が移動して固定ラチェット252との係合関係が外れることで行われる。入力ユニットと出力ユニットの連結状態が解除され、駆動切断されると、固定ラチェット252が可動ラチェット251との係合から開放される。そして、クラッチ軸257はディレイギア253と初期トルク発生ばね254の作用によって逆転し、ディレイギア253に対する所定の相対ガタを回復する。
Similarly, the drive disconnection (release of the drive connection state between the input unit and the output unit) is performed by moving the
[現像駆動連結モータと制御カムを接続するギア構成]
次に、現像駆動連結モータ126と、各プロセスユニット120に設けられた制御カム258を繋ぐギア構成について説明する。図5(a)は、本実施例における画像形成装置の現像駆動連結モータ126と各画像形成部の制御カム258の概略断面図である。図5(a)において、各プロセスユニット120に設けられた制御カム258(258Y、258M、258C、258K)のギア(歯車)(外周部)は、アイドラギア401(401Y、401M、401C、401K)と接続されている。そして、アイドラギア401は、ウォームギアA 402(402Y、402M、402C、402K)を介して、シャフト403と接続されている。更に、シャフト403は、ウォームギアB 404を介して、現像駆動連結モータ126と接続されている。その結果、現像駆動連結モータ126が回転するとウォームギアB 404を介してシャフト403が回転し、シャフト403の回転は各プロセスユニット120毎に設けられたウォームギアA 402、アイドラギア401を介して、制御カム258に伝達される。これにより、現像駆動連結モータ126が回転することによって、全ての制御カム258が同時に同一角度だけ回転する構成になっている。なお、制御カム258の数は、本実施例の構成による一例であり、上述した構成に限定されるものではない。
[Gear configuration to connect development drive coupling motor and control cam]
Next, a gear configuration that connects the development
[HP検知センサの概要]
次に、制御カム258の回転制御の基準となる位置であるホームポジション(HP)の検知を行うHP検知センサ304について説明する。図5(b)は、ブラック(K)のプロセスユニット120Kに設けられた制御カム258Kを、図4(a)に示すガイド部材260側から見た斜視図である。HP検知センサ304は、制御カム258Kに設けられている。制御カム258Kには、リブ上にスリット板420が設けられている。更に、スリット板420には、切欠き部であるスリット421が設けられている。HP検知センサ304はスリット板420を挟むような形状となっており、回転するスリット板420のスリット421の通過を検知する。HP検知センサ304がスリット421の通過を検知することで、制御カム258Kの位相角度が0度の位置であるホームポジションを検知することができる。位相角度が0度の位置を基準位置(ホームポジション)として制御カム258を回転させることにより、各プロセスユニット120における駆動連結・切断を制御する。本実施例では、HP検知センサ304はブラック(K)の制御カム258Kに配置されているが、他の制御カム258Y、258M、258Cであってもよいし、制御カム258と連動して動く別のスリット板専用のギアに配置してもよい。
[Outline of HP detection sensor]
Next, the
[制御カムによる駆動連結・切断制御]
次に、制御カム258の位相(回転角度ともいう)に応じた画像形成部の現像スリーブ244及び搬送スクリュー240の駆動制御について説明する。図6(a)は、各プロセスユニット120に設けられた制御カム258の位相毎における現像スリーブ244及び搬送スクリュー240の駆動連結・切断状態を表している。各プロセスユニット120に設けられた制御カム258は、互いに45度ずつの位相差を持たせるように、ギア歯を合わせて組まれている。そして、最終的に制御カム258の回転角度によって、各プロセスユニット120の現像スリーブ244及び搬送スクリュー240に、現像モータ125の駆動が伝達される駆動連結状態となる。
[Drive connection / disconnection control by control cam]
Next, drive control of the developing
具体的には、各プロセスユニット120に設けられた制御カム258が回転して、位相が0度(ホームポジション)から45度になると、イエロー(Y)の現像スリーブ244Y、及び搬送スクリュー240Yが駆動連結状態(図中、Y駆動と表示)となる。なお、位相が45度では、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各現像スリーブ244及び搬送スクリュー240は停止(切断)している。そして、各制御カム258の位相が90度になると、イエロー(Y)に加えて、マゼンタ(M)の現像スリーブ244M、及び搬送スクリュー240Mが駆動連結状態(図中、M駆動と表示)となる。続いて、各制御カム258の位相が135度になると、イエロー(Y)、マゼンタ(M)に加えて、シアン(C)の現像スリーブ244C、及び搬送スクリュー240Cが駆動連結状態(図中、C駆動と表示)となる。更に、各制御カム258の位相が180度になると、ブラック(K)の現像スリーブ244K、及び搬送スクリュー240Kが駆動連結状態(図中、K駆動と表示)となる。その結果、全てのプロセスユニット120の現像スリーブ244、及び搬送スクリュー240が駆動連結状態となる。
Specifically, when the
そして、更に制御カム258が位相180度から45度ずつ回転する毎に、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の順に、各プロセスユニット120の現像スリーブ244及び搬送スクリュー240の駆動連結状態が切断(解除)される。図6(a)では、Y停止、M停止、C停止、K停止と表示している。最終的にHP検知センサ304がスリット421を検知している状態(位置)、すなわち位相0度で、制御カム258の回転を停止すると、全ての画像形成部の現像スリーブ244、及び搬送スクリュー240は駆動連結が切断された状態になる。
Each time the
制御カム258は、現像駆動連結モータ126を正回転させることにより、位相(回転角度)が大きくなる方向に回転する。すなわち、現像モータ125を回転させて、図4(a)の入力ギア255を回転状態にしておく。そして、制御カム258が0度の位相のときに、現像駆動連結モータ126を正回転させて、制御カム258の位相が0度から45度に達すると、現像スリーブ244Y及び搬送スクリュー240Yが回転を始める。更に、位相が90度に達すると、現像スリーブ244M及び搬送スクリュー240Mが回転を始め、位相が135度に達すると、現像スリーブ244C及び搬送スクリュー240Cが回転を始める。そして、制御カム258の位相が180度に達すると、現像スリーブ244K及び搬送スクリュー240Kが回転を始め、全ての画像形成部の現像スリーブ244及び搬送スクリュー240が回転状態になる。更に、現像駆動連結モータ126の回転が続くと、位相が180度から45度増加するごとに、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の順に、現像スリーブ244及び搬送スクリュー240の回転が停止する。このように、上述した機構により、現像モータ125の駆動を、制御カム258の位相(回転角度)に同期して、順次、各プロセスユニット120の現像スリーブ244及び搬送スクリュー240に駆動連結・切断することができる。
The
しかしながら、実際には図6(a)のように、正確に位相45度では現像スリーブ244Y及び搬送スクリュー240Y、位相90度では現像スリーブ244M及び搬送スクリュー240Mが駆動されるように、一定の位相角間隔でギアを組み付けることは難しい。図5(a)に示すように、現像駆動連結モータ126の回転が各画像形成部の制御カム258へ伝達されるまでに、ウォームギアB 404、ウォームギアA 402、そしてアイドラギア401という多くのギアが介在している。そのため、ギアの歯が1歯でもずれると、設計通りの位相差を満たすことができない。前述した図6(a)には、各制御カム258の設計通りの位相差により、現像スリーブ244及び搬送スクリュー240の駆動連結・切断が行われる状態が示されている。一方、図6(b)には、現像スリーブ244及び搬送スクリュー240の駆動連結・切断が、制御カム258の設計通りの位相差で実行されていない一例を示している。図6(b)においては、現像スリーブ244Y及び搬送スクリュー240Yの駆動連結・切断がそれぞれ45度、225度よりも大きい位相(回転角度)で行われている。逆に、現像スリーブ244M及び搬送スクリュー240Mの駆動連結・切断がそれぞれ90度、270度よりも小さい位相(回転角度)で行われ、現像スリーブ244C及び搬送スクリュー240Cについても同様である。本実施例で説明した構成によると、例えば、制御カム258とアイドラギア401が設計値に対し1歯ずれると、図6(b)に示すように、設計通りの位相差である45度に対して、8度変化した位相差53度となる。なお、ギア1歯に対する位相変化率は、本実施例の構成による一例であり、上述した位相変化率に限定されるものではない。
However, in practice, as shown in FIG. 6A, the developing sleeve 244Y and the conveying screw 240Y are accurately driven at a phase of 45 degrees, and the developing sleeve 244M and the conveying screw 240M are driven at a phase of 90 degrees. It is difficult to assemble gears at intervals. As shown in FIG. 5A, a number of gears such as a
[インダクセンサの概要]
次に、現像スリーブ244及び搬送スクリュー240が駆動していることを検知する駆動検知センサについて説明する。本実施例では、駆動検知センサとして、現像器250に設けられたインダクセンサ124を用いる。
[Induct sensor overview]
Next, a drive detection sensor that detects that the developing
図7(a)は、現像器250の搬送スクリュー240が回転している場合の、搬送スクリュー240に対向して配置されたインダクセンサ124の出力信号を示す図である。図7(a)において、正弦波は、インダクセンサ124の出力信号であり、縦軸は出力信号の電圧、横軸は時間を示す。なお、搬送スクリュー240とインダクセンサ124の構成は、各プロセスユニット120において同一である。図7(a)に示すように、インダクセンサ124の出力電圧は一定の電圧値ではなく、1.5Vから3.5Vの電圧幅で周期的に変動していることがわかる。これは、搬送スクリュー240の回転により、トナーが現像器内部で撹拌されることにより、インダクセンサ124付近を通過する現像剤内に含まれるトナーの嵩密度が変動するためである。この変動の周期fは、搬送スクリュー240の回転数Nによって決定される現像剤の搬送周期と一致する。本実施例では、搬送スクリュー240の回転数Nを600rpm(1分間当たりの回転数が600回転)とし、振動の周期fを100msec(ミリ秒)としている。なお、上述した回転数と振動の周期は一例であり、上述した構成に限定されるものではない。搬送スクリュー240は現像スリーブ244と同期して駆動されることから、インダクセンサ124の出力電圧が変動していることを検知すれば、現像スリーブ244が駆動状態にあることを検知できる。
FIG. 7A is a diagram illustrating an output signal of the
図7(b)は、現像器250の搬送スクリュー240が回転していない(停止している)場合の、インダクセンサ124の出力信号を示す図であり、縦軸は出力信号の電圧、横軸は時間を示す。図7(b)より、搬送スクリュー240が回転していない場合には、インダクセンサ124の出力電圧は2.5Vから変動しないことがわかる。これは、搬送スクリュー240が回転していないために、撹拌室R2内部のトナーが撹拌されず、インダクセンサ124付近を通過する現像剤内に含まれるトナーの嵩密度が変動しないためである。そのため、インダクセンサ124の出力電圧が変動していないことを検知すれば、現像スリーブ244が駆動されていない状態にあることを検知できる。したがって、新たに検知センサを追加することなく、既存のインダクセンサ124を、現像スリーブ244及び搬送スクリュー240が駆動していることを検知するセンサとして利用することができる。なお、本実施例で説明したインダクセンサ124の出力信号値は一例であり、上述した電圧値に限定されるものではない。
FIG. 7B is a diagram illustrating an output signal of the
前述したように、現像駆動連結モータ126は、多くのギアや制御カム258を介することにより、設計通りの位相差を満たして、現像スリーブ244及び搬送スクリュー240を駆動することができないことがある。そのため、各プロセスユニット120の現像駆動連結・切断に対応した位相に到達するまでの時間について、設計時間に対するバラつきが生じてしまう。本来なら、各現像駆動と高圧制御部245による高圧制御タイミングは一定間隔で制御される。そこで、本実施例では、各プロセスユニット120の制御カム258が駆動連結・切断に対応した回転角度に到達するまでの時間が設計上の時間間隔(理論時間間隔T)となるよう、制御カム258を回転させる現像駆動連結モータ126の速度を補正する。現像駆動連結モータ126の速度を補正することで、各制御カム258が設計通りの位相差を満たすことができない場合でも、制御カム258が所定の回転角度に到達するまでの時間のバラつきが解消される。その結果、各現像駆動と高圧制御タイミングを一定間隔にすることができる。
As described above, the development
[現像駆動連結モータの補正速度の算出]
まず、図8を用いて、現像駆動連結モータ126の補正速度vの算出方法の概略について説明する。図8(a)は、現像スリーブ244Yの駆動連結タイミングとそのときの制御カム258の位相(位相角(度))との関係を表したタイミングチャートである。図8(a)の波形は、インダクセンサ124の出力電圧の信号に基づいており、オフ状態は搬送スクリュー240が停止している状態、オン状態は搬送スクリュー240が回転している状態を示している。また、図8(b)は、補正速度vの算出方法を説明するための速度と時間と位相角の関係を表すグラフである。
[Calculation of correction speed of development drive coupling motor]
First, an outline of a method for calculating the correction speed v of the development
図6で説明したように、現像駆動連結モータ126を回転させると、現像駆動(現像スリーブ244の駆動)がY(イエロー)→M(マゼンタ)→C(シアン)→K(ブラック)の順で駆動連結される。そして、K(ブラック)の駆動連結後、そのまま現像駆動連結モータ126が回転を続けると、Y(イエロー)→M(マゼンタ)→C(シアン)→K(ブラック)の順で駆動切断が行われる。そこで、インダクセンサ124を使って、各プロセスユニット120における駆動連結の時間間隔、及び駆動切断の時間間隔の実時間間隔(測定時間間隔t)を計測する。測定時間間隔tを計測する際には、現像駆動連結モータ126は基準速度Vで回転させる。なお、基準速度Vは、制御カム258が設計通りの位相角度Dを満たしているときに、現像駆動と高圧制御タイミングが理論時間間隔Tとなる速度である。
As described with reference to FIG. 6, when the development
次に、計測した駆動連結・切断の測定時間間隔tと、その理論値である理論時間間隔Tから補正速度vを算出する。補正速度vは、後述するように、基準速度Vと、設計上の理論時間間隔Tと測定時間間隔tの比率により算出することができる。 Next, the correction speed v is calculated from the measured measurement time interval t of drive connection / disconnection and the theoretical time interval T which is a theoretical value thereof. As will be described later, the correction speed v can be calculated from the reference speed V and the ratio of the designed theoretical time interval T to the measurement time interval t.
次に、図8(a)、(b)を用いて、補正速度vの算出方法について説明する。図8(a)は、設計通りの位相角度を満たすよう、制御カム258が組まれている場合の、現像スリーブ244Y及び搬送スクリュー240Yの理論上の駆動タイミングと、設計上のタイミングからズレが生じている場合の実測された駆動タイミングを表している。前述したように、制御カム258は、設計通りであれば45度の位相角度(理論位相角D)を持っている。理論時間間隔Tは、現像駆動連結モータ126を基準速度Vで回転させたときの、理論位相角Dの角度を回転させたときに要する時間であり、速度と時間の関係から、以下の式(1)で表される。
D=V×T (1)
Next, a method for calculating the correction speed v will be described with reference to FIGS. FIG. 8A shows a deviation from the theoretical drive timing of the developing sleeve 244Y and the conveying screw 240Y and the design timing when the
D = V × T (1)
一方、前述した、制御カム258のギアが1歯ずれ、位相角が53度まで増加しない(タイミングがずれない)と、現像スリーブ244Y及び搬送スクリュー240Yの駆動が連結されない場合を例にとり、補正速度の算出方法について説明する。現像スリーブ244Y及び搬送スクリュー240Yの駆動が連結されるときの位相角度を実位相角dとする。基準速度Vで現像駆動連結モータ126を回転させると、現像スリーブ244Y及び搬送スクリュー240Yが実際に駆動を開始するまでの時間間隔(測定時間間隔t)は、式(1)と同様に、以下の式(2)で表される。
d=V×t (2)
On the other hand, taking the case where the gear of the
d = V × t (2)
図8(b)は、理論位相角D、実位相角d、理論時間間隔T、測定時間間隔tの関係を表したグラフであり、横軸は時間、縦軸は位相角を示す。現像駆動連結モータ126を基準速度Vで測定間隔tだけ駆動することで、制御カム258は実位相角dの角度に到達し、現像スリーブ244Y及び搬送スクリュー240Yの駆動が連結される。ここで、基準速度Vで理論時間間隔Tだけ駆動しても、制御カム258は理論位相角D(=d−8度)までしか到達しない。理論時間間隔Tで実位相角dまで位相角をずらすために必要となる補正速度vは、式(3)のように表され、式(3)に式(2)を代入することにより、式(4)が導き出される。
v=d÷T (3)
v=V×(t÷T) (4)
FIG. 8B is a graph showing the relationship between the theoretical phase angle D, the actual phase angle d, the theoretical time interval T, and the measurement time interval t, where the horizontal axis indicates time and the vertical axis indicates the phase angle. By driving the developing
v = d ÷ T (3)
v = V × (t ÷ T) (4)
式(4)より、補正速度vは、基準速度Vに、理論時間間隔Tと測定時間間隔tの比率を掛け合わせたものとして表される。これにより、現像駆動連結モータ126を基準速度Vで駆動して、各画像形成部の現像スリーブ244及び搬送スクリュー240の駆動連結・切断の測定時間間隔tを測定することで、現像駆動連結・切断を理論時間間隔Tで行う補正速度vを算出することができる。なお、本実施例では、現像駆動連結モータ126の補正速度vの算出を、画像形成装置の電源オン時に実施するものとする。画像形成装置の電源オン時に補正速度vを算出する構成の場合には、計時変化によって駆動連結タイミングのずれ量が変化した場合でも、適切に補正することができる。なお、電源オン時のタイミングで補正速度の算出を実施するのは一例であり、補正速度の算出はこのタイミングに限定されず、例えば、プリント終了時(画像形成終了時)に毎回行ってもよい。
From equation (4), the correction speed v is expressed as the reference speed V multiplied by the ratio of the theoretical time interval T and the measurement time interval t. As a result, the development
[補正速度を算出するための制御シーケンス]
次に、図9、図10を用いて、前述した補正速度vの算出を行う制御シーケンスについて詳細に説明する。図9は、CPU301が、インダクセンサ124の出力に基づいて、現像駆動連結モータ126の補正速度vを算出する制御シーケンスを示したフローチャートである。図10は、現像駆動連結時及び現像駆動切断時の理論時間間隔、測定時間間隔、補正速度を保存するテーブル(表)を示す図である。図10において、測定時間間隔t1(単位:msec)(図中(a))、t2(単位:msec)(図中(c))、補正速度v(単位:mm/sec)(図中(e))を示すテーブルはRAM303に保存される。一方、理論時間間隔T1(単位:msec)(図中(b))、T2(単位:msec)(図中(d))はROM302に格納される。図10において、測定時間間隔t1は現像駆動連結時の測定時間間隔であり、測定時間間隔t2は現像駆動切断時の測定時間間隔である。また、理論時間間隔T1は現像駆動連結時の理論時間間隔であり、理論時間間隔T2は現像駆動切断時の理論時間間隔である。また、図10(e)の補正速度vは、現像駆動連結時の補正速度v1と、現像駆動切断時の補正速度v2から構成されている。
[Control sequence for calculating the correction speed]
Next, the control sequence for calculating the correction speed v described above will be described in detail with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a flowchart showing a control sequence in which the
図9において、画像形成装置の電源がオンされて、CPU301が起動されると、ステップ1001(以下、S1001のように記す)では、CPU301は、現像モータ125を回転開始させる。次に、S1002では、CPU301は、現像駆動連結モータ126を正回転(時計回り)方向に基準速度Vで駆動させる。そして、S1003では、CPU301は、各プロセスユニット120における現像スリーブ244及び搬送スクリュー240の駆動が開始される時間間隔を測定するために、タイマ305をリセットした後、スタートさせて時間計測を開始する。
In FIG. 9, when the power of the image forming apparatus is turned on and the
S1004では、CPU301は各プロセスユニット120の現像器250に取り付けられたインダクセンサ124から出力されるトナー濃度を示す信号のサンプリングを開始する。本実施例では、インダクセンサ124の出力信号のサンプリングは、S1002での現像駆動連結モータ126の駆動開始から、5msec(ミリ秒)周期で行われ、後述するS1026にて現像駆動連結モータ126の駆動が停止されるまで継続して行われる。なお、本実施例におけるインダクセンサ出力信号のサンプリング周期は一例であり、このサンプリング周期に限定されるものではない。
In step S <b> 1004, the
S1005では、CPU301は、図7(a)で示したような、プロセスユニット120Yに設けられたインダクセンサ124Yからの出力信号をA/D変換し、出力信号が変動しているかどうかを判断する。そして、CPU301は、変動が検知されればS1006に進み、検知されない場合にはS1005の処理を繰り返す。本実施例では、インダクセンサ124の出力信号を5msec周期で監視し、3回連続して出力信号の電圧値が異なる場合には、現像スリーブ244Y及び搬送スクリュー240が駆動されているため、出力信号が変動していると判断する。なお、本実施例でのインダクセンサ124の出力信号の変動が有効であると判断する回数は一例であり、この回数に限定されるものではない。S1006では、CPU301は、現時点(現在の時刻)を現像スリーブ244Yが駆動を開始したタイミングであると判断し、タイマ305より時間を読み出す。そして、CPU301は、タイマ305により計測された、現像駆動連結モータ126の回転開始(基準)からインダクセンサ124Yの出力変動(Y駆動)までの測定時間間隔t1Yを図10(a)に示すテーブル(テーブル値1101)へ保存する。
In S1005, the
続いて、S1007では、CPU301はプロセスユニット120Mのインダクセンサ124Mからの出力信号が変動しているかどうかの判断を行い、変動が検知された場合にはS1008に進み、変動が検知されない場合にはS1007の処理を繰り返す。S1008では、CPU301は、現時点(現在の時刻)を現像スリーブ244Mが駆動を開始したタイミングであると判断し、タイマ305より時間を読み出す。そして、CPU301は、インダクセンサ124Yの出力信号が変動した時間から、インダクセンサ124Mの出力信号が変動するまでの経過時間である測定時間間隔t1Mを図10(a)に示すテーブル(テーブル値1102)へ保存する。測定時間間隔t1Mは、インダクセンサ124Mの出力信号が変動したと判断されたときのタイマ305の計測時間から、インダクセンサ124Yの出力信号が変動したと判定されたときのタイマ305の計測時間を減算することで算出できる。
Subsequently, in S1007, the
S1009ではインダクセンサ124C、S1011ではインダクセンサ124Kの出力信号に基づいて、CPU301は、上述した処理と同様に、インダクセンサ124C、インダクセンサ124Kの出力信号の変動を検知する。そして、インダクセンサ124の出力信号の変動を検知すると、S1010では、CPU301は、インダクセンサ124Mの出力変動からインダクセンサ124Cの出力変動までの測定時間間隔t1Cを算出し、図10(a)に示すテーブルへ保存する。同様に、S1012では、CPU301は、インダクセンサ124Cの出力変動からインダクセンサ124Kの出力変動までの測定時間間隔t1Kを図10(a)に示すテーブルへ保存する。その結果、現像駆動連結時の各プロセスユニット120の測定時間間隔t1の測定が終了する。
Based on the output signal of the inductive sensor 124C in S1009 and the output signal of the inductive sensor 124K in S1011, the
次に、CPU301は、実測した駆動連結の測定時間間隔t1と、その設計上の理論値である理論時間間隔T1から、補正速度v1の算出を行う。まず、S1013では、CPU301は、現像駆動連結モータ126の回転開始(基準)からインダクセンサ124Yの出力変動(Y駆動)までの理論時間間隔T1Y(図10(b)のテーブル値1110)を図10(b)に示すテーブルから読み出す。同様にして、CPU301は、理論時間間隔T1M、T1C、T1Kを図10(b)のテーブルから読み出す。T1Mはインダクセンサ124Yの出力変動(Y駆動)からインダクセンサ124Mの出力変動(M駆動)までの理論時間間隔、T1Cはインダクセンサ124Mの出力変動(M駆動)からインダクセンサ124Cの出力変動(C駆動)までの理論時間間隔である。また、T1Kは、インダクセンサ124Cの出力変動(C駆動)からインダクセンサ124Kの出力変動(K駆動)までの理論時間間隔である。続いて、S1014では、CPU301は、図10(a)に示すテーブルから、測定時間間隔t1Y(図10(a)のテーブル値1101)、t1M(図10(a)のテーブル値1102)、t1C、t1Kを読み出す。そして、CPU301は、前述した式(4)に基づいて、理論時間間隔T1Y、T1M、T1C、T1Kと、測定時間間隔t1Y、t1M、t1C、t1Kから現像駆動連結モータ126の補正速度v1Y、v1M、v1C、v1Kを算出する。そして、CPU301は、算出した補正速度v1を図10(e)に示すテーブルへ保存する。
Next, the
ここで、S1014の処理について、図10のテーブル値を使用して補足説明する。例えば、現像駆動連結モータ126の基準速度Vが150mm/sec(1秒当たり150ミリメートル)とし、プロセスユニット120Yの現像スリーブ244Y及び搬送スクリュー240を駆動するための補正速度v1Yの算出方法について説明する。補正速度v1Y(図10(e)のテーブル値1112)は、測定時間間隔t1Y(図10(a)のテーブル値1101)、理論時間間隔T1Y(図10(b)のテーブル値1110)を用いて、前述した式(4)に基づいて、以下の式(5)のように算出される。
v1Y=V×(t1Y÷T1Y)=150×(250÷300)=125 (5)
なお、プロセスユニット120M、120C、120Kに対する補正速度v1M、v1C、v1Kに関しても、補正速度v1Yと同様に算出することができる。以上で、現像駆動連結モータ126の補正速度v1の算出を終了する。
Here, the processing of S1014 will be supplementarily described using the table values of FIG. For example, a method of calculating the correction speed v1Y for driving the developing sleeve 244Y and the conveying
v1Y = V × (t1Y ÷ T1Y) = 150 × (250 ÷ 300) = 125 (5)
The correction speeds v1M, v1C, and v1K for the process units 120M, 120C, and 120K can be calculated in the same manner as the correction speed v1Y. This is the end of the calculation of the correction speed v1 of the development
次に、S1015〜S1022において、現像駆動がY→M→C→Kの順序で切断されるときの測定時間間隔t2の測定を行う。 Next, in S1015 to S1022, the measurement time interval t2 when the development drive is cut in the order of Y → M → C → K is measured.
S1015では、CPU301は、プロセスユニット120Yに設けられたインダクセンサ124Yからの出力信号をA/D変換し、出力信号が一定で安定状態かどうかを判断する。そして、CPU301は、出力信号の安定状態が検知されるとS1016に進み、そうでなければS1015の処理を繰り返す。本実施例では、現像駆動連結モータ126が回転を継続することにより、制御カム258の位相(回転角度)が大きくなり、その結果、現像スリーブ244及び搬送スクリュー240の回転が停止する。そして、トナーが現像器250内部で撹拌されなくなるので、インダクセンサ124の出力信号が変動しなくなる。CPU301は、インダクセンサ124の出力信号を5msec周期で監視し、3回連続して出力信号の電圧値が同一である安定状態の場合には、現像スリーブ244Y及び搬送スクリュー240Yの駆動が停止しているので、出力信号が安定していると判断する。なお、本実施例でのインダクセンサ124の出力信号が安定したと判断する回数は一例であり、この回数に限定されるものではない。CPU301は、出力信号が安定したと判断すると、インダクセンサ124Kの出力信号が変動した時間からインダクセンサ124Yの出力信号が安定するまでの経過時間である測定時間間隔t2Yを図10(c)のテーブル(テーブル値1111)へ保存する。測定時間間隔t2Yは、インダクセンサ124Yの出力信号安定が検知されたときのタイマ305の計測時間から、インダクセンサ124Kの出力信号が変動したと判定されたときのタイマ305の計測時間を減算することで算出される。
In S1015, the CPU 301 A / D converts the output signal from the inductive sensor 124Y provided in the process unit 120Y, and determines whether the output signal is constant and stable. If the stable state of the output signal is detected, the
S1017ではインダクセンサ124M、S1019ではインダクセンサ124C、S1021ではインダクセンサ124Kの出力信号により、CPU301は、上述した処理と同様にインダクセンサ124M、124C、124Kの出力信号の安定状態を検知する。そして、インダクセンサ124の出力信号の安定状態(出力安定)を検知すると、S1018では、CPU301はインダクセンサ124Yの出力安定からインダクセンサ124Mの出力安定までの測定時間間隔t2Mを算出し、図10(c)のテーブルへ保存する。同様に、S1020では、CPU301は、インダクセンサ124Mの出力安定からインダクセンサ124Cの出力安定までの測定時間間隔t2Cを算出し、図10(c)のテーブルへ保存する。S1022では、CPU301は、インダクセンサ124Cの出力安定からインダクセンサ124Kの出力安定までの測定時間間隔t2Kを図10(c)のテーブルへ保存する。以上で、現像駆動の駆動切断時の各プロセスユニット120における現像駆動時の測定時間間隔t2の測定が終了する。
In step S1017, the
次に、CPU301は、実測した駆動切断の測定時間間隔t2と、その設計上の理論値である理論時間間隔T2から、補正速度v2の算出を行う。まず、S1023では、CPU301は、インダクセンサ124Kの出力変動(K駆動)からインダクセンサ124Yの出力安定(Y停止)までの理論時間間隔T2Y(図10(d)のテーブル値1113)を図10(d)に示すテーブルから読み出す。同様にして、CPU301は、図10(d)のテーブルから理論時間間隔T2M、T2C、T2Kを読み出す。T2Mは、インダクセンサ124Yの出力安定(Y停止)からインダクセンサ124Mの出力安定(M停止)までの理論時間間隔、T2Cはインダクセンサ124Mの出力安定(M停止)からインダクセンサ124Cの出力安定(C停止)までの理論時間間隔である。また、T2Kは、インダクセンサ124Cの出力安定(C停止)からインダクセンサ124Kの出力安定(K停止)までの理論時間間隔である。続いて、S1024では、CPU301は、図10(c)に示すテーブルから、測定時間間隔t2Y(図10(c)のテーブル値1111)、t2M、t2C、t2Kを読み出す。そして、CPU301は、前述した式(4)に基づいて、理論時間間隔T2Y、T2M、T2C、T2Kと、測定時間間隔t2Y、t2M、t2C、t2Kから補正速度v2Y、v2M、v2C、v2Kを算出して、図10(e)のテーブルへ保存する。
Next, the
ここで、S1024の処理について、図10のテーブル値を使用して補足説明する。例えば、現像駆動連結モータ126の基準速度Vが150mm/sec(1秒当たり150ミリメートル)とし、プロセスユニット120Yの現像スリーブ244Y及び搬送スクリュー240を駆動停止するための補正速度v2Yの算出方法について説明する。補正速度v2Y(図10(e)のテーブル値1114)は、測定時間間隔t2Y(図10(c)のテーブル値1111)、理論時間間隔T2Y(図10(d)のテーブル値1113)を用いて、前述した式(4)に基づいて、以下の式(6)のように算出される。
v2Y=V×(t2Y÷T2Y)=150×(280÷300)=140 (6)
なお、プロセスユニット120M、120C、120Kに対する補正速度v2M、v2C、v2Kに関しても、補正速度v2Yと同様に算出することができる。以上で、現像駆動連結モータ126の補正速度v2の算出を終了する。
Here, the process of S1024 will be supplementarily described using the table values of FIG. For example, a method of calculating the correction speed v2Y for stopping the driving of the developing sleeve 244Y and the conveying
v2Y = V × (t2Y ÷ T2Y) = 150 × (280 ÷ 300) = 140 (6)
The correction speeds v2M, v2C, and v2K for the process units 120M, 120C, and 120K can be calculated in the same manner as the correction speed v2Y. This is the end of the calculation of the correction speed v2 of the development
次に、S1025では、CPU301は、HP検知センサ304からの出力に基づいて、制御カム258KがHP状態(HP検知センサ304がスリット421を検知している状態)にあるかどうかを判断する。前述したように、HP検知センサ304が制御カム258Kのスリット板420に設けられたスリット421の通過を検知することで、制御カム258Kの位相角度が0度の位置であるホームポジションを位置検知することができる。CPU301は、HP検知センサ304がスリット421を検知したと判断した場合にはS1026に進み、そうでない場合にはS1025の処理を繰り返す。
S1026では、CPU301は、現像駆動連結モータ126の駆動を停止させる。S1027では、CPU301は、現像モータ125及びタイマ305による時間計測を停止し、処理を終了する。なお、上述した現像駆動連結モータ126の補正速度v1、v2の算出の実施タイミングは一例であり、本実施例における実施タイミングに限定されるものではない。以上説明した図9の制御シーケンスにより、設計値である理想時間間隔Tで現像駆動連結・切断を行うための補正速度v1、v2を算出することができる。
In step S <b> 1025, the
In step S <b> 1026, the
[プリント時における現像駆動タイミングの制御シーケンス]
次に、図9において算出した補正速度v(駆動連結時の補正速度:v1、駆動切断時の補正速度:v2)を用いた、現像駆動連結モータ126の駆動連結・切断制御タイミングの補正シーケンスについて説明する。この補正により、制御カム258が現像駆動の連結状態・切断状態に対応した位相(回転角度)に到達するまでの時間が設計時間(理論時間間隔T)へ補正される。これにより、各プロセスユニット120における現像駆動が連結状態となるタイミング・切断タイミングと高圧制御のオン/オフタイミングを一定間隔にすることができる。
[Development drive timing control sequence during printing]
Next, a correction sequence of the drive connection / disconnection control timing of the development
図11は、画像形成装置のプリント時における現像駆動タイミングの補正を行う制御シーケンスを示したフローチャートである。操作部330からユーザの印刷要求がCPU301に入力されると、プリント動作が開始される。S1301では、プリント動作が開始されると、CPU301は、現像モータ125を回転開始させる。次に、S1302では、CPU301は、各プロセスユニット120の現像器250に取り付けられたインダクセンサ124から出力されるトナー濃度を示す信号のサンプリングを開始する。インダクセンサ124(124Y、124M、124C、124K)の出力信号のサンプリング方法や変動・安定を判断する条件は、図9を用いて説明した内容と同じであり、説明を省略する。
FIG. 11 is a flowchart showing a control sequence for correcting the development drive timing during printing of the image forming apparatus. When a user print request is input to the
次に、CPU301は、高圧制御部245による高電圧印加に対して、所定の時間間隔で各プロセスユニット120の駆動連結を行うための制御を行う。S1303〜S1312では、CPU301は、インダクセンサ124を使って各プロセスユニット120において駆動連結が行われるまで、現像駆動連結モータ126の現像駆動連結時の回転速度制御を行う。S1303では、CPU301は、図10(e)に示すテーブルから、現像駆動連結時の現像駆動連結モータ126の補正速度v1Y、v1M、v1C、v1Kを読み出す。次に、S1304では、CPU301は、現像駆動連結モータ126を正回転(時計回り)方向に補正速度v1Yで回転を開始させる。S1305では、CPU301は、プロセスユニット120Yに設けられたインダクセンサ124Yからの出力信号に基づいて、出力信号が変動しているか判断し、変動が検知された場合にはS1306に進み、検知されない場合にはS1305の処理を繰り返す。S1306では、CPU301は、現像スリーブ244Yが駆動したと判断し、現像駆動連結モータ126の速度を補正速度v1Mに変更し、回転を開始させる。S1307では、CPU301は、プロセスユニット120Mに設けられたインダクセンサ124Mからの出力信号に基づいて、出力信号が変動しているか判断し、変動が検知された場合にはS1308に進み、検知されない場合にはS1307の処理を繰り返す。
Next, the
S1308では、CPU301は、現像スリーブ244Mが駆動したと判断し、現像駆動連結モータ126の速度を補正速度v1Cに変更し、回転を開始させる。S1309では、CPU301は、プロセスユニット120Cに設けられたインダクセンサ124Cからの出力信号に基づいて、出力信号が変動しているか判断し、変動が検知された場合にはS1310に進み、検知されない場合にはS1309の処理を繰り返す。S1310では、CPU301は、現像スリーブ244Cが駆動したと判断し、現像駆動連結モータ126の速度を補正速度v1Kに変更し、回転を開始させる。S1311では、CPU301は、プロセスユニット120Kに設けられたインダクセンサ124Kからの出力信号に基づいて、出力信号が変動しているか判断し、変動が検知された場合にはS1312に進み、検知されない場合にはS1311の処理を繰り返す。S1312では、CPU301は、現像スリーブ244Kが駆動したと判断し、現像駆動連結モータ126の回転を停止させる。S1313では、CPU301は、記録材へのプリントが終了したかどうかを判断し、終了した場合にはS1314に進み、終了していない場合には、S1313の処理を繰り返す。
In S1308, the
次に、S1314〜S1322において、インダクセンサ124を使ってK(ブラック)の現像駆動が停止されるまで、現像駆動連結モータ126の現像駆動停止時の回転速度制御を行う。S1314では、CPU301は、図10(e)に示すテーブルから、現像駆動停止時の現像駆動連結モータ126の補正速度v2Y、v2M、v2C、v2Kを読み出す。次に、S1315では、CPU301は、現像駆動連結モータ126を正回転(時計回り)方向に補正速度v2Yで回転を開始させる。S1316では、CPU301はプロセスユニット120Yに設けられたインダクセンサ124Yからの出力信号に基づいて、出力信号が安定しているか判断し、安定状態が検知された場合にはS1317に進み、検知されない場合にはS1316の処理を繰り返す。S1317では、CPU301は、現像スリーブ244Yが停止したと判断し、現像駆動連結モータ126の速度を補正速度v2Mに変更し、回転を開始させる。S1318では、CPU301はプロセスユニット120Mに設けられたインダクセンサ124Mからの出力信号に基づいて、出力信号が安定しているか判断し、安定状態が検知された場合にはS1319に進み、検知されない場合にはS1318の処理を繰り返す。
Next, in S1314 to S1322, the rotation speed control when the development
S1319では、CPU301は、現像スリーブ244Mが停止したと判断し、現像駆動連結モータ126の速度を補正速度v2Cに変更し、回転を開始させる。S1320では、CPU301はプロセスユニット120Cに設けられたインダクセンサ124Cからの出力信号に基づいて、出力信号が安定しているか判断し、安定状態が検知された場合にはS1321に進み、検知されない場合にはS1320の処理を繰り返す。S1321では、CPU301は、現像スリーブ244Cが停止したと判断し、現像駆動連結モータ126の速度を補正速度v2Kに変更し、回転を開始させる。S1322では、CPU301はプロセスユニット120Kに設けられたインダクセンサ124Kからの出力信号に基づいて、出力信号が安定しているか判断し、安定状態が検知された場合にはS1323に進み、検知されない場合にはS1322の処理を繰り返す。
In step S1319, the
次に、S1323では、CPU301は、HP検知センサ304からの出力に基づいて、制御カム258KがHP状態の位置(HP検知センサ304がスリット421を検知している状態の位置)にあるかどうかを判断する。CPU301は、HP検知センサ304がスリット421を検知したと判断した場合にはS1324に進み、そうでない場合にはS1323の処理を繰り返す。S1324では、CPU301は、現像駆動連結モータ126の駆動を停止する。S1325では、CPU301は、現像モータ125を停止し、処理を終了する。上述した現像駆動連結モータ126の回転速度の補正制御により、各プロセスユニット120の制御カム258の現像連結状態が変化する位相(回転角度)到達までの時間のバラつきを解消することができる。
Next, in S1323, based on the output from the
また、図11にフローチャートで示した制御シーケンスは、記録材をカラー印刷する際の制御シーケンスである。一方、モノクロ印刷を行う場合には、K(ブラック)のプロセスユニット120Kの現像スリーブ244K及び搬送スクリュー240Kだけが駆動連結された状態であればよい。すなわち、前述した図6(a)でいえば、位相角が315度〜0度(360度)であり、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)が停止状態で、K(ブラック)のみが駆動されている状態であればよい。カラー印刷時には、CPU301は、図11のS1311において、インダクセンサ124Kの出力信号の変動が検知されると、S1312にて、現像駆動連結モータ126の回転を停止させていた。一方、モノクロ印刷の場合には、図11の処理の順序を次のように変更する。CPU301は、図11のS1311において、インダクセンサ124Kの出力信号の変動が検知されると、この時点では、S1312、S1313の処理を行わず、次にS1314の処理を行う。すなわち、CPU301は、インダクセンサ124Kの出力信号の変動が検知されると、この時点では、現像駆動連結モータ126の回転停止を行わず、更にプリントの終了の判断も行わずに、次にS1314の補正速度v2の読出し処理を行う。そして、S1315〜S1320において、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)の各プロセスユニット120の現像スリーブ244、搬送スクリュー240の回転停止が検知されると、S1312の処理である現像駆動連結モータ126の停止が行われる。その結果、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)の各プロセスユニット120の現像スリーブ244及び搬送スクリュー240は停止状態となる。そして、K(ブラック)のプロセスユニット120Kの現像スリーブ244K及び搬送スクリュー240Kのみが回転している状態となる。そして、次に、CPU301は、S1313の処理であるプリント終了(ここではモノクロ印刷終了)したかどうかの判断を行い、モノクロ印刷が終了すると、S1321に進み、終了していない場合にはS1313の処理を繰り返す。そして、S1321では、CPU301は、現像駆動連結モータ126の速度を補正速度v2Kに設定して、回転を開始させ、S1321以降の処理を図11のフローチャートに基づいて行う。上述した処理により、モノクロ印刷においても、カラー印刷時と同様に、現像駆動タイミングの補正を行うことができる。
Further, the control sequence shown in the flowchart in FIG. 11 is a control sequence for performing color printing on a recording material. On the other hand, when monochrome printing is performed, it is sufficient that only the developing sleeve 244K and the conveying screw 240K of the K (black) process unit 120K are drivingly connected. That is, in FIG. 6A described above, the phase angle is 315 degrees to 0 degrees (360 degrees), Y (yellow), M (magenta), and C (cyan) are stopped, and K (black ) Only being driven. At the time of color printing, the
なお、上述した実施例では、中間転写ベルト130を備える画像形成装置について説明した。しかし、記録材を搬送する搬送ベルトを備える画像形成装置に、上述した実施例を適用してもよい。
In the above-described embodiments, the image forming apparatus including the
以上説明したように、本実施例によれば、現像スリーブの駆動タイミングと高圧制御タイミングのずれを補正することができる。本実施例では、画像形成部の駆動連結を行う制御カムの駆動を開始してから、実際にプロセスユニットへ駆動連結が行われるまでの時間を測定する。そして、実際に測定された時間と設計時間とのずれに応じて、制御カムの駆動速度を補正することで、各プロセスユニットの駆動タイミングのずれを補正する。これにより、ギアを組み込む際にギア歯の噛み合わせのバラつきが生じても、各プロセスユニットの現像駆動と高圧出力のタイミングのずれをなくすことができる。その結果、各プロセスユニットの制御カムが設計通りの位相差を満たすことができない場合でも、各制御カムが現像駆動連結・切断に対応した位相(回転角度)に到達するまでの時間を、設計通りの時間とすることが可能になる。そのため、各プロセスユニットにおける現像器の駆動・停止と、高圧制御部の立ち上げ(高電圧の印加)・立ち下げ(高電圧の印加停止)のタイミングを、所定のタイミングで適切に行うことが可能となる。その結果、画像不良につながるトナーかぶりやキャリアの付着等による画像形成装置内の汚れ、異常画像や部品寿命への影響を軽減することができる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to correct the deviation between the drive timing of the developing sleeve and the high-pressure control timing. In this embodiment, the time from when the drive of the control cam that performs drive connection of the image forming unit is started to when the drive connection to the process unit is actually performed is measured. Then, the drive timing shift of each process unit is corrected by correcting the drive speed of the control cam according to the shift between the actually measured time and the design time. Thereby, even if the gear teeth mesh when the gear is assembled, the timing of the development drive and the high voltage output of each process unit can be eliminated. As a result, even when the control cam of each process unit cannot satisfy the designed phase difference, the time until each control cam reaches the phase (rotation angle) corresponding to the development drive connection / disconnection is as designed. It becomes possible to be time. For this reason, it is possible to appropriately perform the timings of driving / stopping the developing device in each process unit and starting (high voltage application) / falling (high voltage application stop) of the high voltage control unit at a predetermined timing. It becomes. As a result, it is possible to reduce the influence on the contamination in the image forming apparatus, the abnormal image and the life of the parts due to the toner fog or the carrier adhering to the image defect.
124 インダクセンサ
126 現像駆動連結モータ
244 現像スリーブ
245 高圧制御部
258 制御カム
301 CPU
124
Claims (14)
前記トナー担持体への高電圧の印加の開始及び停止を制御する高圧制御手段と、
前記トナー担持体を駆動するための現像駆動手段と、
位相角に応じて、前記現像駆動手段の駆動を前記トナー担持体に伝達するための駆動連結・切断を行う連結手段と、
前記連結手段を回転駆動する連結駆動手段と、
前記現像手段に設けられ、前記トナー担持体の駆動又は停止を検知する検知手段と、
前記連結駆動手段により前記トナー担持体の駆動又は停止を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記高圧制御手段が前記トナー担持体に高電圧の印加を開始する又は停止するタイミングに合わせて前記トナー担持体の駆動又は停止が行われるように、前記連結駆動手段が所定の駆動速度で前記連結手段の駆動を開始してから前記検知手段が前記トナー担持体の駆動又は停止を検知するまでに前記連結手段が駆動される位相角に応じて、前記連結駆動手段の駆動速度を補正することを特徴とする画像形成装置。 A plurality of developing means for developing the electrostatic latent image, comprising a toner carrier for supplying toner to the electrostatic latent image formed on the image carrier;
High voltage control means for controlling the start and stop of application of a high voltage to the toner carrier;
Development drive means for driving the toner carrier;
Coupling means for performing drive coupling / disconnection for transmitting the driving of the development driving means to the toner carrier according to a phase angle;
Connection drive means for rotationally driving the connection means;
A detecting means provided in the developing means for detecting driving or stopping of the toner carrier;
Control means for controlling the driving or stopping of the toner carrier by the connection driving means;
With
The control means may be configured so that the connection driving means is driven in a predetermined manner so that the toner carrier is driven or stopped at a timing when the high voltage controller starts or stops applying a high voltage to the toner carrier. The drive speed of the connection drive means is determined according to the phase angle at which the connection means is driven from when the drive of the connection means is started at the drive speed until the detection means detects the drive or stop of the toner carrier. An image forming apparatus characterized by correcting the above.
前記検知手段は、前記トナー搬送部材が搬送するトナーの濃度を検知することにより、前記トナー担持体の駆動又は停止を検知することを特徴とする請求項1の画像形成装置。 The developing unit includes a toner conveying member that is driven together with the toner carrier and conveys toner to the toner carrier;
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the detecting unit detects driving or stopping of the toner carrier by detecting a density of toner conveyed by the toner conveying member.
前記連結駆動手段は、複数の前記連結手段を駆動することを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The connecting means is provided for each developing means,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the connection driving unit drives a plurality of the connection units.
前記連結手段は、前記現像駆動手段の駆動を前記一対の駆動伝達部材を介して前記トナー担持体に伝達することを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の画像形成装置。 The coupling means includes a pair of drive transmission members that are rotatably provided and can transmit drive when engaged with each other.
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the connecting unit transmits the driving of the developing driving unit to the toner carrier via the pair of driving transmission members.
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