JP7292983B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
シートに画像を形成する画像形成装置において、
モータと、
前記モータの駆動力を伝達する第1カップリングと、
前記画像形成装置に対して着脱可能な着脱ユニットであって、当該着脱ユニットに含まれる回転体に前記第1カップリングからの駆動力を伝達する第2カップリングを備える着脱ユニットと、
前記モータの巻線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された駆動電流に基づいて前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記位相決定手段によって決定された回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分の値に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御するベクトル制御を行う第1制御モードと、予め決められた大きさの電流に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御する第2制御モードと、を備える制御手段と、
を有し、
前記第1カップリングと前記第2カップリングとの一方は凸部を有し、前記第1カップリングと前記第2カップリングとの他方は前記凸部に対応する凹部を有し、
前記第2カップリングは、前記凸部が前記凹部に嵌合した状態において、前記モータによって回転駆動されている前記第1カップリングによって前記第2カップリングが回転方向に押圧されることによって回転し、
前記制御手段は、前記第2制御モードによって前記モータの駆動を開始し、
前記制御手段は、前記第2制御モードにおいて、前記回転子の回転速度に対応する値が第1所定値より小さい場合は前記駆動電流を制御する制御モードとして前記第2制御モードを実行し、
前記制御手段は、前記第2制御モードにおいて、前記モータの駆動が開始されてから所定時間が経過する前に、前記回転子の回転速度に対応する値が前記第1所定値より大きくなることに対応する第1の条件と前記検出手段によって検出されたトルク電流成分の値が第2所定値より大きくなることに対応する第2の条件との両方を満たすと、前記制御モードを前記第2制御モードから前記第1制御モードに切り替え、
前記制御手段は、前記第2制御モードにおいて、前記モータの駆動が開始されてから所定時間が経過する前に前記第1の条件を満たし且つ前記第2の条件を満たさない場合は、前記制御モードとして前記第2制御モードを実行し、
前記制御手段は、前記第2制御モードにおいて、前記モータの駆動が開始されてから所定時間が経過すると、前記第1の条件及び前記第2の条件を満たしているか否かにかかわらず、前記制御モードを前記第2制御モードから前記第1制御モードに切り替えることを特徴とする。
[画像形成装置]
図1は、本実施形態で用いられるシート搬送装置を有するモノクロの電子写真方式の複写機(以下、画像形成装置と称する)100の構成を示す断面図である。なお、画像形成装置は複写機に限定されず、例えば、ファクシミリ装置、印刷機、プリンタ等であっても良い。また、記録方式は、電子写真方式に限らず、例えば、インクジェット等であっても良い。更に、画像形成装置の形式はモノクロ及びカラーのいずれの形式であっても良い。
原稿読取装置200には、原稿を読取位置に給送する原稿給送装置201が設けられている。原稿給送装置201の原稿積載部2に積載された原稿Pは、ピックアップローラ3によって1枚ずつ給送され、その後、給紙ローラ4によって搬送される。給紙ローラ4と対向する位置には、給紙ローラ4に圧接する分離ローラ5が設けられている。分離ローラ5は、該分離ローラ5に所定のトルク以上の負荷トルクがかかると回転する構成となっており、2枚重なった状態で給送された原稿を分離する機能を有する。
次に、本実施形態におけるモータ制御装置について説明する。本実施形態におけるモータ制御装置は、第1制御モードとしてのベクトル制御と第2制御モードとしての定電流制御とのいずれの制御方法でもモータを制御することができる。なお、以下の説明においては、電気角としての回転位相θ、指令位相θ_ref及び電流の位相等に基づいて以下の制御が行われるが、例えば、電気角が機械角に変換され、当該機械角に基づいて以下の制御が行われてもよい。
まず、図3及び図4を用いて、本実施形態におけるモータ制御装置157がベクトル制御を行う方法について説明する。なお、以下の説明におけるモータには、モータの回転子の回転位相を検出するためのロータリエンコーダなどのセンサは設けられていない。
iα=I*cosθe (1)
iβ=I*sinθe (2)
id= cosθ*iα+sinθ*iβ (3)
iq=-sinθ*iα+cosθ*iβ (4)
Vα=cosθ*Vd-sinθ*Vq (5)
Vβ=sinθ*Vd+cosθ*Vq (6)
Eα=Vα-R*iα-L*diα/dt (7)
Eβ=Vβ-R*iβ-L*diβ/dt (8)
θ=tan^-1(-Eβ/Eα) (9)
次に、本実施形態における定電流制御について説明する。
図5は、本実施形態における指令生成器500の構成を示すブロック図である。図5に示すように、指令生成器500は、指令速度の代わりとなる回転速度ω_ref´を生成する速度生成器500a及びCPU151aから出力された駆動パルスに基づいて指令位相θ_refを生成する指令値生成器500bを有する。
θ_ref=θini+θstep*n (10)
本実施形態では、定電流制御において、マイクロステップ駆動方式が用いられる。なお、定電流制御において用いられる駆動方式は、マイクロステップ駆動方式に限定されるわけではなく、例えば、フルステップ駆動方式等の駆動方式であってもよい。
θ_ref=45°+90/N°*n (11)
図7は、本実施形態における現像器314の構成を示す図である。
図8は、被駆動カップリング353の構成を示す図である。被駆動カップリング353は、現像器314が画像印刷装置301に装着される際に挿入される挿入方向(駆動カップリング353から被駆動カップリング356に向かう方向)に突出する凸部としての第1突出部361a、361b、361cを有する。なお、本実施形態では、回転方向における第1突出部361aの中心と回転方向における第1突出部361bの中心との間の回転方向における角度、回転方向における第1突出部361bの中心と回転方向における第1突出部361cの中心との間の回転方向における角度及び回転方向における第1突出部361cの中心と回転方向における第1突出部361aの中心との間の回転方向における角度は等しい。即ち、本実施形態では、回転方向における第1突出部361aの中心と回転方向における第1突出部361bの中心との間の回転方向における角度、回転方向における第1突出部361bの中心と回転方向における第1突出部361cの中心との間の回転方向における角度及び回転方向における第1突出部361cの中心と回転方向における第1突出部361aの中心との間の回転方向における角度は120度である、即ち、第1突出部は回転方向において等間隔に設けられるが、これに限定されるわけではない。また、本実施形態では、被駆動カップリング353は第1突出部を3個有するが、これに限定されるわけではない。即ち、被駆動カップリング353に設けられる第1突出部の数は、1個でもよいし、複数個でもよい。
駆動カップリング356の駆動が開始されてからモータ509の駆動力が被駆動カップリング353に伝達される状態になるまでの期間(以下、空転期間と称する)Dの長さは、現像器314が画像印刷装置301に装着された時の被駆動カップリング353の位相と駆動カップリング356の位相とによって異なる。具体的には、例えば、図10(c)の状態における空転期間D_cは、図10(b)における空転期間D_bよりも短く、図10(b)の状態における空転期間D_bは、図10(a)における空転期間D_aよりも短い。
ω=dθ/dt (12)
314 現像器
350 現像ローラ
353 被駆動カップリング353
356 駆動カップリング
360 第2突出部
361 第1突出部
370 凹部
402 回転子
502 位相制御器
507,508 電流検出器
509 モータ
513 位相決定器
519 座標変換器
517 定電流制御器
518 ベクトル制御器
Claims (13)
- シートに画像を形成する画像形成装置において、
モータと、
前記モータの駆動力を伝達する第1カップリングと、
前記画像形成装置に対して着脱可能な着脱ユニットであって、当該着脱ユニットに含まれる回転体に前記第1カップリングからの駆動力を伝達する第2カップリングを備える着脱ユニットと、
前記モータの巻線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された駆動電流に基づいて前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記位相決定手段によって決定された回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分の値に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御するベクトル制御を行う第1制御モードと、予め決められた大きさの電流に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御する第2制御モードと、を備える制御手段と、
を有し、
前記第1カップリングと前記第2カップリングとの一方は凸部を有し、前記第1カップリングと前記第2カップリングとの他方は前記凸部に対応する凹部を有し、
前記第2カップリングは、前記凸部が前記凹部に嵌合した状態において、前記モータによって回転駆動されている前記第1カップリングによって前記第2カップリングが回転方向に押圧されることによって回転し、
前記制御手段は、前記第2制御モードによって前記モータの駆動を開始し、
前記制御手段は、前記第2制御モードにおいて、前記回転子の回転速度に対応する値が第1所定値より小さい場合は前記駆動電流を制御する制御モードとして前記第2制御モードを実行し、
前記制御手段は、前記第2制御モードにおいて、前記モータの駆動が開始されてから所定時間が経過する前に、前記回転子の回転速度に対応する値が前記第1所定値より大きくなることに対応する第1の条件と前記検出手段によって検出されたトルク電流成分の値が第2所定値より大きくなることに対応する第2の条件との両方を満たすと、前記制御モードを前記第2制御モードから前記第1制御モードに切り替え、
前記制御手段は、前記第2制御モードにおいて、前記モータの駆動が開始されてから所定時間が経過する前に前記第1の条件を満たし且つ前記第2の条件を満たさない場合は、前記制御モードとして前記第2制御モードを実行し、
前記制御手段は、前記第2制御モードにおいて、前記モータの駆動が開始されてから所定時間が経過すると、前記第1の条件及び前記第2の条件を満たしているか否かにかかわらず、前記制御モードを前記第2制御モードから前記第1制御モードに切り替えることを特徴とする画像形成装置。 - 前記回転体の回転方向における前記凸部の長さは、前記回転方向における前記凹部の長さよりも短いことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記第1カップリングと前記第2カップリングとの一方は複数の凸部を有し、
前記第1カップリングと前記第2カップリングとの他方には、複数の凹部が前記複数の凸部に対応して設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。 - 前記回転体の回転方向において、前記複数の凸部のそれぞれは等間隔に設けられ、前記回転体の回転方向において、前記複数の凹部のそれぞれは等間隔に設けられていることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
- 前記凹部は前記第1カップリングに設けられ、前記凸部は前記第2カップリングに設けられることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記着脱ユニットは、前記第2カップリングを前記第1カップリングに向かって付勢する付勢部材を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記画像形成装置は、前記第1カップリングを前記第2カップリングに向かって付勢する付勢部材を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記モータと前記第1カップリングとの間にはギアが設けられ、
前記モータの駆動力は、前記ギアを介して前記第1カップリングに伝達されることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の画像形成装置。 - 前記画像形成装置は、感光体を有し、
前記着脱ユニットは、前記感光体に形成された潜像を現像する現像剤を担持する前記回転体としての現像剤担持体を備える現像ユニットであり、
前記画像形成装置は、前記現像ユニットによって前記感光体に形成されたトナー像を前記シートに転写する転写部を有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の画像形成装置。 - 前記画像形成装置は、現像剤を担持する現像剤担持体を有し、
前記着脱ユニットは、前記現像剤によって現像されるトナー像を担持する前記回転体としての感光ドラムを備えるドラムユニットであり、
前記画像形成装置は、前記感光ドラムに形成されたトナー像を前記シートに転写する転写部を有することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の画像形成装置。 - 前記ベクトル制御は、前記回転子の目標位相を表す指令位相と前記位相決定手段によって決定された回転位相との偏差が小さくなるように設定された前記トルク電流成分の目標値と前記検出手段によって検出された駆動電流の前記トルク電流成分の値との偏差が小さくなるように、前記駆動電流を制御する制御方式であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記画像形成装置は、前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段を有し、
前記ベクトル制御は、前記回転子の目標速度を表す指令速度と前記速度決定手段によって決定された回転速度位相との偏差が小さくなるように設定された前記トルク電流成分の目標値と前記検出手段によって検出された駆動電流の前記トルク電流成分の値との偏差が小さくなるように、前記駆動電流を制御する制御方式であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の画像形成装置。 - 前記画像形成装置は、前記回転子の回転によって前記巻線に誘起される誘起電圧を前記検出手段によって検出された駆動電流に基づいて決定する誘起電圧決定手段を有し、
前記位相決定手段は、前記誘起電圧決定手段によって決定された誘起電圧に基づいて、前記回転子の回転位相を決定することを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載の画像形成装置。
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