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JP2014178570A - Image forming apparatus - Google Patents

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JP2014178570A
JP2014178570A JP2013053398A JP2013053398A JP2014178570A JP 2014178570 A JP2014178570 A JP 2014178570A JP 2013053398 A JP2013053398 A JP 2013053398A JP 2013053398 A JP2013053398 A JP 2013053398A JP 2014178570 A JP2014178570 A JP 2014178570A
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JP
Japan
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assist torque
image carrier
forming apparatus
image forming
torque
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Pending
Application number
JP2013053398A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Doshida
享彬 土士田
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus which prevents image defects, such as color misregistration, without reducing productivity.SOLUTION: An image forming apparatus includes: correction means which corrects assist torque derived by assist torque deriving means; and control means which controls a BLDC motor for driving a photoreceptor drum 100 and a BLDC motor for driving an ITB 108. The control means applies the assist torque corrected by the correction means to the photoreceptor drum 100, to control the photoreceptor drum 100 to be driven by the ITB 108. The assist torque deriving means derives the assist torque within a predetermined period immediately after a main power source is turned on. The correction means corrects the assist torque before the start of printing operation.

Description

本発明は、感光ドラム及び中間転写ベルトを備えた画像形成装置に関する。   The present invention relates to an image forming apparatus including a photosensitive drum and an intermediate transfer belt.

複写機、複合機として用いられ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(以下、「ITB」という。)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形成するレーザー露光が、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と、レーザー照射位置が本来照射される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で、感光ドラムとITBの表面速度に交流的な速度差があるとITB上に転写されるトナー画像の位置が本来転写されるべき位置から変動す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と、最終的に記録紙上に形成される画像には、色ずれ(各色間の位置ずれ)や周期的な位置ずれであるバンディングと呼ばれるような画像不良が発生するという問題がある。   In an electrophotographic image forming apparatus used as a copying machine or a multifunction machine, the surface speed of a photosensitive drum and an intermediate transfer belt (hereinafter referred to as “ITB”) that carry a toner image is constant. There is a need to drive. As the first reason, when the laser exposure for forming an electrostatic latent image on the photosensitive drum is time-synchronized exposure, when the surface speed of the photosensitive drum fluctuates, the laser irradiation position is changed from the originally irradiated position. It is possible to shift. Also, as a second reason, in the primary transfer process in which the toner image formed on the photosensitive drum is transferred to the ITB, if there is an alternating speed difference between the surface speed of the photosensitive drum and the ITB, the toner transferred onto the ITB For example, the position of the image fluctuates from the position to be originally transferred. That is, if the surface speeds of the photosensitive drum and ITB are not constant, the image finally formed on the recording paper is called banding, which is color misregistration (position misalignment between colors) or periodic position misalignment. There is a problem that an image defect occurs.

このため、感光ドラム及び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によって、高精度な定速性が確保されている。なお、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、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モータを制御する方法が多用されている。   For this reason, the driving of the photosensitive drum and ITB ensures high-precision constant speed by performing speed feedback control of a motor as a driving source using various speed detection sensors. As a 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, a method in which a rotary encoder is arranged on the drum shaft and the motor is controlled so that the rotation speed of the drum shaft is constant is widely used.

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は検知しているものの、感光ドラムの表面速度は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の厚みムラ等に起因して同様の問題が発生している。   However, since 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 problem occurs in the ITB, and the same problem occurs due to the eccentricity of the ITB driving roller shaft that drives the ITB, poor accuracy of the roller diameter, uneven thickness of the ITB, 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上げられる。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二次転写する際に、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によって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っている。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 the mutual interference caused by 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 toner image carried on the ITB is secondarily transferred onto the recording paper, if the recording paper is a thick paper, a sudden load fluctuation occurs on the ITB, resulting in a high-speed speed fluctuation. However, this speed fluctuation causes a positional 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(ITB相当)で摩擦により従動駆動するような技術が開発された。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、感光ドラムの回転ムラ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。但し、このように画像胴を画像転写胴により摩擦で動かす駆動方法は、接触部における摩擦力を大きくしなければならず、トナーの転写性に多大な影響を与える。その結果、画像形成装置を構成するトナーの種類、転写プロセス仕様等によっては、必ずしも実用性の高い技術ではない。   Therefore, 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 ITB). 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 based on the position on the photosensitive drum, the influence of the 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. However, such a driving method in which the image cylinder is moved by friction with the image transfer cylinder has to increase the frictional force at the contact portion, which greatly affects the transferability of the toner. As a result, the technology is not necessarily highly practical depending on the type of toner constituting the image forming apparatus, the transfer process specifications, and the like.

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ITBで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。ここで、一次転写部の転写圧を大きくする理由は、画像形成プロセスにおいて、感光ドラムが回転駆動している際、感光ドラム上に発生している負荷トルクに相当する回転トルクを感光ドラムとITBの接触面での摩擦力によって発生させる必要があるためである。   However, as described in Patent Document 1, in order to drive the photosensitive drum by ITB by friction, the transfer pressure of the primary transfer portion must be increased. Here, the reason why the transfer pressure of the primary transfer portion is increased is that the rotation torque corresponding to the load torque generated on the photosensitive drum is rotated between the photosensitive drum and the ITB when the photosensitive drum is rotationally driven in the image forming process. This is because it needs to be generated by the frictional force on the contact surface.

しかし、転写圧を大きくすると、感光ドラム及びITBに生じる負荷量が増加し、モータのトルク量が増大する。また、トナーの転写性に影響を与えることにもなる。一方、転写圧を大きくしないで、感光ドラムの表面速度とITBの表面速度が一致するように駆動させるためには、感光ドラムとITBの接触面での摩擦力が担う力を小さくしてやる必要がある。具体的には、感光ドラムの回転軸に回転力を与える駆動源を別途用意する必要がある。駆動源としては、例えばBLDCモータが挙げられる。この場合、BLDCモータが発生するトルクは、感光ドラムが、所定の目標速度で回転している場合において、一次転写部における摩擦トルク以外の負荷トルクに相当するトルクである。なお、目標速度は、記録紙の生産速度、例えば、50ppmに相当するものである。これにより、摩擦力が担う力は、感光ドラム又はITBの交流的な速度変動成分による加速力に対するもののみとすることができる。   However, when the transfer pressure is increased, the load amount generated on the photosensitive drum and the ITB increases, and the torque amount of the motor increases. In addition, the transferability of the toner is affected. On the other hand, in order to drive the surface speed of the photosensitive drum and the surface speed of the ITB to coincide with each other without increasing the transfer pressure, it is necessary to reduce the force exerted by the frictional force on the contact surface between the photosensitive drum and the ITB. . Specifically, it is necessary to separately prepare a drive source that applies a rotational force to the rotation shaft of the photosensitive drum. An example of the drive source is a BLDC motor. In this case, the torque generated by the BLDC motor is a torque corresponding to a load torque other than the friction torque in the primary transfer portion when the photosensitive drum rotates at a predetermined target speed. The target speed corresponds to the recording paper production speed, for example, 50 ppm. Thereby, the force that the friction force bears can be limited only to the acceleration force due to the AC speed fluctuation component of the photosensitive drum or ITB.

但し、このような駆動方法を採用する場合、感光ドラムが、所定の目標速度で回転している際に発生する負荷トルクを正確に測定することが求められる。そして、負荷トルクが、常時同一であることが理想的であるが、実際には、感光ドラム表面の経年劣化や、クリーナブレードの経年劣化、感光ドラムの周囲温度、湿度の変化等による影響で同一にはならない。そのため、感光ドラムの駆動源であるモータが発生すべき適切なトルクをその都度変更、調整する必要があり、その結果、負荷トルクの測定をこまめにして調整モードを頻繁に用意する必要が生じるので、生産性が低下するという問題が発生する。   However, when such a driving method is adopted, it is required to accurately measure the load torque generated when the photosensitive drum rotates at a predetermined target speed. Ideally, the load torque is always the same, but in reality, it is the same due to the effects of aging deterioration of the surface of the photosensitive drum, aging of the cleaner blade, ambient temperature of the photosensitive drum, changes in humidity, and the like. It will not be. Therefore, it is necessary to change and adjust the appropriate torque to be generated by the motor that is the drive source of the photosensitive drum each time, and as a result, it is necessary to frequently prepare the adjustment mode by frequently measuring the load torque. The problem of reduced productivity occurs.

本発明は、生産性を低下させることなく、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。   An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of preventing the occurrence of image defects such as color misregistration without reducing productivity.

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、回転可能な像担持体と、前記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の駆動手段が前記像担持体に対し、前記像担持体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導出するアシストトルク導出手段と、前記アシストトルク導出手段によって導出されたアシストトルクを補正する補正手段と、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の駆動手段に対し、前記補正後のアシストトルクを前記像担持体に付与することで、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。   In order to achieve the above object, an image forming apparatus of the present invention includes a rotatable image carrier, an intermediate transfer member that rotates in contact with the image carrier, and a first that rotates the image carrier. A driving means; a second driving means for rotationally driving the intermediate transfer member; and an assist torque for causing the first driving means to cancel a load torque acting on the image carrier with respect to the image carrier. An assist torque deriving unit for deriving; a correcting unit for correcting the assist torque derived by the assist torque deriving unit; a control unit for controlling the first driving unit and the second driving unit; The control unit controls the first driving unit to apply the corrected assist torque to the image carrier so that the image carrier is driven by the intermediate transfer member. And butterflies.

また、本発明の画像形成装置は、回転可能な中間転写体と、前記中間転写体に当接して回転する像担持体と、前記中間転写体を回転駆動させる第2の駆動手段と、前記像担持体を回転駆動させる第1の駆動手段と、前記第2の駆動手段が前記中間転写体に対し、前記中間転写体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導出するアシストトルク導出手段と、前記アシストトルク導出手段によって導出されたアシストトルクを補正する補正手段と、前記第2の駆動手段及び前記第1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の駆動手段に対し、前記補正手段によって補正されたアシストトルクを前記中間転写体に付与することで、前記中間転写体が前記像担持体によって従動駆動されるように制御することを特徴とする。   Further, the image forming apparatus of the present invention includes a rotatable intermediate transfer member, an image carrier that rotates in contact with the intermediate transfer member, a second drive unit that rotationally drives the intermediate transfer member, and the image. A first driving means for rotating the carrier; and an assist torque deriving means for deriving an assist torque for the second driving means to cancel the load torque acting on the intermediate transfer body with respect to the intermediate transfer body. And correction means for correcting the assist torque derived by the assist torque deriving means, and control means for controlling the second drive means and the first drive means, wherein the control means comprises the first The assisting torque corrected by the correcting unit is applied to the driving unit 2 so that the intermediate transferring member is driven by the image bearing member. It is characterized in.

本発明によれば、画像形成装置のメイン電源をONした直後の調整モード中でなく、プリント処理を開始した後、感光ドラム100に作用させるアシストトルクを最適アシストトルクに補正する。これによって、調整モードを頻繁に用意することなく最適アシストトルクを付与することができるので、感光ドラムとITBとの表面速度差をなくし、生産性を低下させることなく、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, the assist torque to be applied to the photosensitive drum 100 is corrected to the optimum assist torque after starting the printing process, not in the adjustment mode immediately after the main power source of the image forming apparatus is turned on. As a result, the optimum assist torque can be applied without frequently preparing the adjustment mode, so that the surface speed difference between the photosensitive drum and the ITB is eliminated, and the image defect such as color misregistration is reduced without reducing the productivity. Occurrence can be prevented.

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. プリント時において、感光ドラムを回転させる際のトルク指令値と感光ドラムの表面速度との関係を示す図であり、図10(a)は、適切なアシストトルクを導出した場合の従動駆動状態を示す図である。図10(b)は、不適切なアシストトルクを導出した場合の従動駆動状態を示す図であり、図10(c)は、トルク変動が対称でない場合の従動駆動状態を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a relationship between a torque command value when rotating the photosensitive drum and a surface speed of the photosensitive drum during printing, and FIG. 10A shows a driven state when an appropriate assist torque is derived. FIG. FIG. 10B is a diagram showing a driven state when an inappropriate assist torque is derived, and FIG. 10C is a diagram showing a driven state when torque fluctuations are not symmetrical. 感光ドラムとITBの駆動開始から画像形成期間を経て、駆動停止に至るまでの回転速度を示した図である。図11(a)は、トルク指令値524で起動させた際の挙動を示したものであり、図11(b)は、最適なアシストトルクの導出方法により導出したトルク指令値522により、起動させた際の挙動を示したものである。また、図11(c)は、トルク指令値525で起動させた際の挙動を示したものである。FIG. 6 is a diagram illustrating a rotation speed from the start of driving of the photosensitive drum and ITB to the stop of driving through an image forming period. FIG. 11 (a) shows the behavior when starting with the torque command value 524, and FIG. 11 (b) shows the behavior with the torque command value 522 derived by the optimum assist torque derivation method. It shows the behavior at the time. FIG. 11C shows the behavior when starting with the torque command value 525. 図1の画像形成装置における感光ドラムの表面速度導出処理を説明するための図であり、図12(a)は、表面速度導出処理の手順を示すフローチャート、図12(b)は、図12(a)のステップS1131で実行されるDuty比UP測定処理の手順を示すフローチャートである。FIGS. 12A and 12B are diagrams for explaining a surface speed deriving process of the photosensitive drum in the image forming apparatus of FIG. 1, FIG. 12A is a flowchart illustrating a procedure of the surface speed deriving process, and FIG. It is a flowchart which shows the procedure of Duty ratio UP measurement process performed by step S1131 of a). 図1の画像形成装置における感光ドラムの表面速度導出処理を説明するための図であり、図12(c)は、図12(a)のステップS1151で実行されるDuty比DOWN測定処理の手順を示すフローチャート、図12(d)は、図12(a)のステップS1181で実行される所定のプロセス速度における表面速度(ω)導出処理の手順を示すフローチャートである。FIG. 12C is a diagram for explaining the surface speed deriving process of the photosensitive drum in the image forming apparatus of FIG. 1, and FIG. 12C illustrates the procedure of the duty ratio DOWN measurement process executed in step S1151 of FIG. FIG. 12D is a flowchart showing the procedure of the surface speed (ω S ) derivation process at the predetermined process speed executed in step S1181 of FIG. Duty比UP処理(a)及びDuty比DOWN処理(b)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating Duty ratio UP process (a) and Duty ratio DOWN process (b). 図1の画像形成装置を用いたプリント処理を説明するための図であり、図14(a)は、プリント処理の手順を示すフローチャート、図14(b)は、図14(a)のステップS2141で実行されるアシストトルク補正値導出処理の手順を示すフローチャートである。FIGS. 14A and 14B are diagrams for explaining print processing using the image forming apparatus of FIG. 1, FIG. 14A is a flowchart showing the procedure of print processing, and FIG. 14B is step S <b> 2141 of FIG. 7 is a flowchart showing a procedure of assist torque correction value derivation processing executed in step S2. 感光ドラムの表面と、該表面の位置を検出する表面位置検知部との位置関係を示す模試図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a positional relationship between a surface of a photosensitive drum and a surface position detection unit that detects the position of the surface. 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図である。It is a figure 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。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。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the image forming apparatus according to the first embodiment. 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(ITB)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 (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、複数の張架ローラ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 stretching rollers 110 to 112, and rotates so as to come into contact with 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.

張架ローラ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。張架ローラ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 tension roller 110 is a drive 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 tension 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の作用によって用紙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、その後、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 action of 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 by the fixing device 114. It is fixed to P and then discharged outside the apparatus. 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においては、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IC24に出力する。なお、PWM信号とは、パルス幅変調信号のことであり、信号がハイレベルの区間を信号1周期期間で割ったものをDuty比とし、その大きさはパーセントで表現する。Duty比は、BLDCモータ30aの回転トルクに比例する。以下、詳細は後述するが、感光ドラム100は、表面速度が目標速度になるように、Duty比を調整するという従来よく用いられた速度フィードバック制御は行わない。ここでは、所定の決められたDuty比をモータドライバIC24に入力することで駆動させる。   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 24. Note that the PWM signal is a pulse width modulation signal, and is obtained by dividing a section in which the signal is at a high level by one period of the signal as a duty ratio, and its magnitude is expressed in percent. The duty ratio is proportional to the rotational torque of the BLDC motor 30a. Hereinafter, although details will be described later, the photosensitive drum 100 does not perform the conventionally used speed feedback control of adjusting the duty ratio so that the surface speed becomes the target speed. Here, it is driven by inputting a predetermined duty ratio to the motor driver IC 24.

モータドライバIC24は、制御器20からの制御信号及び回転位置検出部31aからの回転位置信号に基づいて、駆動回路25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。   Based on the control signal from the controller 20 and the rotational position signal from the rotational position detector 31a, the motor driver IC 24 performs phase switching of the phase current that flows to the BLDC motor 30a of the drive circuit 25 and adjustment of the current amount. 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.

なお、本実施の形態において、回転速度を検知するためにロータリーエンコーダ40aを用いているが、感光ドラム100の回転速度または、表面速度を検知できるものであれば、特にこれに限定されるものではない。   In this embodiment, the rotary encoder 40a is used to detect the rotational speed. However, the rotary encoder 40a is not particularly limited as long as the rotational speed or the surface speed of the photosensitive drum 100 can be detected. Absent.

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.

図3において、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110のローラ軸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。ITBの制御器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IC21に出力する。また、制御器20は、ロータリーエンコーダ40の信号に基づいて速度制御のための演算を行う。感光ドラム100とは異なり、ITB108は表面速度が目標速度となるように速度フィードバック制御される。なお、電気構成としての表面位置検知部106は、ITB側には設けられていない。   In FIG. 3, the ITB 108 is driven by rotationally driving an ITB drive roller 110 installed so as to contact the inside of the ITB 108. The motor shaft gear 32b is engaged with the roller shaft 70 of the ITB drive roller 110 via a reduction gear 51b, and a rotary encoder 40b for detecting the rotational speed of the ITB drive roller shaft 70 is provided. Yes. 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 ITB controller 20 outputs a command signal from the host CPU 10, such as a drive on / off signal, a target speed signal, a register set value signal, a PWM value signal, etc., to the motor driver IC 21 as a control signal. Further, the controller 20 performs a calculation for speed control based on the signal of the rotary encoder 40. Unlike the photosensitive drum 100, the ITB 108 is speed-feedback controlled so that the surface speed becomes the target speed. The surface position detection unit 106 as an electrical configuration is not provided on the ITB side.

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と、ROM22と、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からの速度検知信号から表面速度を算出する。ROM22には、出荷時に最適なアシストトルク(詳細については、後述する)を導出して、そのDuty比を書き込んでおく。出荷後は、CPU21はROM22からDuty比を読み取り、モータドライバIC24にPWM信号のDuty比として入力し、BLDCモータ30aで一定のアシストトルクを出力する。調整によって、最適なアシストトルクを新たに導出した場合、RAM23に、そのDuty比を書き込む。RAM23にDuty比が書き込んであるなら、ROM22からの読み取りは行わない。   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 surface speed from the speed detection signal from the rotary encoder 40. In the ROM 22, optimum assist torque (details will be described later) at the time of shipment is derived, and the duty ratio is written. After shipment, the CPU 21 reads the duty ratio from the ROM 22, inputs it to the motor driver IC 24 as the duty ratio of the PWM signal, and outputs a constant assist torque by the BLDC motor 30a. When the optimum assist torque is newly derived by the adjustment, the duty ratio is written in the RAM 23. If the duty ratio is written in the RAM 23, reading from the ROM 22 is not 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、CPU10は、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. Further, the CPU 10 activates the primary charging devices 105Y to 105K, the developing devices 102Y to 102K, the primary transfer rollers 107Y to 107K, the ITB driving roller 110, the secondary transfer inner roller 111, the fixing device 114, and the like.

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に順次転写され、重畳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 to the ITB 108 by corresponding primary transfer rollers 107Y to 107K, and are superimposed 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.

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される。   In the image forming apparatus 200, the photosensitive drums 100Y to 100K are driven and driven by the ITB 108, and the surface speed of the photosensitive drums 100Y to 100K and the surface speed of the ITB 108 are controlled to be always the same.

以下、ITB108の回転に伴って感光ドラム100Y〜100Kが回転する従動駆動について任意の感光ドラム100を用いて説明する。   Hereinafter, the driven drive in which the photosensitive drums 100Y to 100K rotate in accordance with the rotation of the ITB 108 will be described using an arbitrary photosensitive drum 100.

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における感光ドラム100にITB108が当接するように配置されており、当接部においてITB108を介して感光ドラム100に当接するように一次転写ローラ107が配置されて従動駆動部が形成されている。感光ドラム100に対向して表面位置検知部としての表面位置検知手段106が設けられており、また、上位CPU10からの信号を受信するASIC60、レーザードライバ61及び露光装置101によって、副走査同期露光部が形成されている。   In FIG. 5, the ITB 108 is disposed so as to contact the photosensitive drum 100 in the image forming apparatus 200, and the primary transfer roller 107 is disposed so as to contact the photosensitive drum 100 via the ITB 108 at the contact portion, and is driven. The part is formed. A surface position detecting means 106 as a surface position detecting unit is provided facing the photosensitive drum 100, and a sub-scanning synchronous exposure unit is formed by the ASIC 60 that receives a signal from the host CPU 10, the laser driver 61, and the exposure device 101. Is formed.

露光装置101は、表面位置検知部106によって検知された感光ドラム100の表面位置に同期して露光(副走査同期露光)を行うことによって、感光ドラム100上に静電潜像を形成するよう制御される。他の感光ドラムにおいても同様である。   The exposure apparatus 101 is controlled to form an electrostatic latent image on the photosensitive drum 100 by performing exposure (sub-scanning synchronous exposure) in synchronization with the surface position of the photosensitive drum 100 detected by the surface position detection unit 106. Is done. The same applies to other photosensitive drums.

なお、露光制御の方法は、時間同期露光が用いられている。この方法では、感光ドラム100の表面速度が一定であることを前提にしており、仮に一定ではなく速度変動が起きている場合においては、照射された静電潜像が本来照射されるべき位置からずれて画像品質が低下する。しかしながら、本実施の形態では、感光ドラム100とITB108の表面速度が同一であるような駆動状態を実現する。これによって、感光ドラム100の表面位置に同期させて露光を制御することができ、ITB108に転写される画像には位置ずれ等の画像不良が発生しないため、画像の品質は向上する。   The exposure control method uses time-synchronized exposure. In this method, it is assumed that the surface speed of the photosensitive drum 100 is constant. If the speed fluctuation is not constant, the irradiated electrostatic latent image is originally irradiated from the position to be irradiated. The image quality is deteriorated due to deviation. However, in the present embodiment, a driving state in which the surface speeds of the photosensitive drum 100 and the ITB 108 are the same is realized. As a result, exposure can be controlled in synchronization with the surface position of the photosensitive drum 100, and image quality such as misalignment does not occur in the image transferred to the ITB 108, so that the image quality is improved.

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の表面速度を常時同一に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 be the same by rotating the photosensitive drum 100 with the ITB 108.

以下、従動駆動、表面位置検知部、副走査同期露光部に関して説明するが、先ず従動駆動に関して詳細に説明する。   Hereinafter, the driven drive, the surface position detection unit, and the sub-scanning synchronous exposure unit will be described. First, the driven drive will be described in detail.

従動駆動時、ITB108は速度フィードバック制御により、一定速度となるように駆動されており、感光ドラム100は、所定の決められたDuty比によって駆動される。   At the time of driven driving, the ITB 108 is driven at a constant speed by speed feedback control, and the photosensitive drum 100 is driven at a predetermined duty ratio.

Duty比は、安定して回転させている時のトルクの大きさに対して線形性があり、一意的に決まる。Duty比は、印加電圧をONする期間を表しており、モータドライバICはその期間にモータに電流を流すので、Duty比と電流は比例するからである。なお、モータドライバICによって異なり、OFF期間のものもある。   The duty ratio has a linearity with respect to the magnitude of torque when rotating stably, and is uniquely determined. This is because the duty ratio represents a period during which the applied voltage is turned on, and the motor driver IC passes a current through the motor during that period, so the duty ratio and the current are proportional. Note that, depending on the motor driver IC, there is an OFF period.

また、BLDCモータやブラシDCモータは、電流とトルクの線形性が良好で、Duty比とトルクも線形性がある。すなわち、従動駆動は、感光ドラム100を回転させる所定のトルクを調整することで実現することができ、この所定のトルクを、以後、アシストトルクと定義する。すなわち、アシストトルクとは、上述したように、例えば、感光ドラム100のドラム軸50に作用する負荷トルクの一定成分を打ち消すために、ドラム軸50に付与される回転トルクである。   In addition, the BLDC motor and the brush DC motor have good linearity between current and torque, and the duty ratio and torque are also linear. That is, the driven drive can be realized by adjusting a predetermined torque for rotating the photosensitive drum 100, and this predetermined torque is hereinafter defined as assist torque. That is, as described above, the assist torque is rotational torque applied to the drum shaft 50 in order to cancel out a certain component of the load torque acting on the drum shaft 50 of the photosensitive drum 100, for example.

本実施の形態において、アシストトルクが設計パラメータであり、このパラメータはDuty比によって大きさが変えられる。   In the present embodiment, the assist torque is a design parameter, and the size of this parameter can be changed according to the duty ratio.

以下、従動駆動を実現するための技術的手段に関して説明する。   Hereinafter, technical means for realizing the driven drive will be described.

図6は、図5における感光ドラム100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 on the photosensitive drum 100 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、感光ドラム100における負荷トルクは、画像形成時の回転動作において、クリーナブレード104、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であり、摩擦トルクは負荷トルクに含まれない。   In FIG. 6, the load torque in the photosensitive drum 100 is a value obtained by adding the load torque generated by the cleaner blade 104, the drum bearing portion, and the like in the rotation operation during image formation, and 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、転写しきれずに残ったトナーがクリーナブレード104に突入するタイミングによっても変化する。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 and the timing of the toner remaining without being transferred completely entering the cleaner blade 104. 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.

また、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。   Further, 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、負荷トルクの一定成分を打ち消す(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 constant 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の回転速度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 rotational speed 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.

摩擦トルクは、感光ドラム100とITB108の表面速度が一致していると、静止摩擦係数が支配的となる。摩擦トルクは、感光ドラム100とITB108の表面速度に差が出ないように力が働き、その大きさは変動する。そのとき、表面速度に差を生じさせないように働く最大の摩擦トルクが、最大静止摩擦トルクである。   As for the friction torque, when the surface speeds of the photosensitive drum 100 and the ITB 108 match, the static friction coefficient becomes dominant. The friction torque has a force so that there is no difference between the surface speeds of the photosensitive drum 100 and the ITB 108, and its magnitude varies. At that time, the maximum frictional torque that works so as not to cause a difference in the surface speed is the maximum static frictional torque.

図9の関係、すなわち、負荷トルクの一定成分を打ち消すアシストトルクをBLDCモータ30aから発生させたとき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 in FIG. 9, that is, the relationship when the assist torque that cancels the constant component of the load torque is generated from the BLDC motor 30 a is shown using the equation of motion as follows.

ここで、Tは摩擦トルク、Jはドラムイナーシャ、dω/dtは感光ドラムの角加速度、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。 Here, T F is the friction torque, J is a drum inertia, d [omega / dt is the angular acceleration of the photosensitive drum, the T L the load torque, T AS is the assist torque, the [Delta] T L is a torque fluctuation component.

上記(1)式は、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成分の合計よりも大きい場合、感光ドラム100がITB108に従動することを示している。 The above equation (1) indicates that the photosensitive drum 100 follows the ITB 108 when the friction torque (T F ) is larger than the sum of the acceleration torque in the first term on the right side and the variable torque component in the second term on the right side. Yes.

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.

基本的にΔTを無視できるほど小さくした場合、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考えられる。 Basically, when ΔT L is made so small that it can be ignored, in order to improve the followability in a portion other than the assist torque, it is conceivable to increase the friction torque or decrease the acceleration torque from the above equation (2). .

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、等価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。等価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, it is difficult to change the friction torque because it is closely related to the toner transfer process in the primary transfer, but it is relatively easy to reduce the acceleration torque by reducing the equivalent drum inertia. is there. The equivalent drum inertia represents the total rotating load 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。それにより、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、本実施の形態においては、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している。これによって、アシストトルクを加えて感光ドラム軸上の等価負荷トルクの一定成分を打ち消し、かつ、低イナーシャ成分のモータを選定することで、摩擦トルクにより感光ドラム100をITB108により有効に従動させる上での従動領域を広げることができる。なお、本実施の形態では、BLDCモータ30aをアシストトルク発生源としているが、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. As a result, the rotor inertia of the BLDC motor 30a may be much larger on the drum shaft 50 than the inertia component of the photosensitive drum 100. Therefore, in the present embodiment, the inner rotor type low inertia type is used as the BLDC motor 30a. As a result, an assist torque is applied to cancel a constant component of the equivalent load torque on the photosensitive drum shaft, and a motor having a low inertia component is selected, so that the photosensitive drum 100 is effectively driven by the ITB 108 by the friction torque. Can be expanded. In the present embodiment, the BLDC motor 30a is used as an assist torque generating source. However, the present invention is not particularly limited to the BLDC motor as long as a constant torque can be generated.

ところで、上記運動方程式(1)式、(2)式に基づいてアシストトルクを求める方法には以下のような問題がある。   By the way, the method for obtaining the assist torque based on the equations of motion (1) and (2) has the following problems.

すなわち、アシストトルクは、負荷トルクと等価であり、負荷トルクを測定すれば必要なアシストトルクが求まる。しかしながら、測定状態が実際のプリント動作状態と異なるために、測定誤差が生じ易い。負荷トルクは、感光ドラム100をITB108の表面速度と同じになるように駆動し、そのときのモータで発生させているトルクである。実際のプリント動作は、感光ドラム100とITB108は当接した状態であるが、測定は離間した状態で行わないと、負荷トルクと摩擦トルクが区別できない。このため、測定は感光ドラム100とITB108を離間して行われる。このとき、感光ドラム100とITB108の表面速度に定常的な差があると、両者が当接するプリント時には、定常的に摩擦トルクが発生する状態になる。この場合、従動が外れやすくなるおそれがある。なお、定常的な速度差は、感光ドラム100の径の誤差、ITB駆動ローラ107の径の誤差、ITB108のベルト厚みの誤差等に起因して発生する。   That is, the assist torque is equivalent to the load torque, and the necessary assist torque can be obtained by measuring the load torque. However, since the measurement state is different from the actual printing operation state, a measurement error is likely to occur. The load torque is a torque generated by the motor at the time when the photosensitive drum 100 is driven to be the same as the surface speed of the ITB 108. Although the actual printing operation is in a state where the photosensitive drum 100 and the ITB 108 are in contact with each other, the load torque and the friction torque cannot be distinguished unless the measurement is performed in a separated state. Therefore, the measurement is performed with the photosensitive drum 100 and the ITB 108 separated. At this time, if there is a steady difference between the surface speeds of the photosensitive drum 100 and the ITB 108, the friction torque is steadily generated at the time of printing in which both are in contact. In this case, there is a possibility that the follower is likely to come off. The steady speed difference is caused by an error in the diameter of the photosensitive drum 100, an error in the diameter of the ITB drive roller 107, an error in the belt thickness of the ITB 108, and the like.

安定した従動制御を実現するための最適なアシストトルクは、感光ドラム100のあらゆるトルク変動に対して、最大静止摩擦トルクの正負の範囲(以下、「従動領域」という。)に収まるようなトルク指令値である。   An optimum assist torque for realizing stable follow-up control is a torque command that falls within a positive / negative range of maximum static friction torque (hereinafter referred to as “follow-up region”) with respect to any torque fluctuation of the photosensitive drum 100. Value.

以下に、最適なアシストトルクを求める方法について説明する。   A method for obtaining the optimum assist torque will be described below.

図10(a)〜(c)は、プリント時において、感光ドラムを回転させる際のトルク指令値と感光ドラムの表面速度との関係を示す図であり、図10(a)は、適切なアシストトルクを導出した場合の従動駆動状態を示す図である。図10(b)は、不適切なアシストトルクを導出した場合の従動駆動状態を示す図であり、図10(c)は、トルク変動が対称でない場合の従動駆動状態を示す図である。   FIGS. 10A to 10C are diagrams showing the relationship between the torque command value when rotating the photosensitive drum and the surface speed of the photosensitive drum during printing, and FIG. 10A shows an appropriate assist. It is a figure which shows the driven drive state at the time of deriving | reducing torque. FIG. 10B is a diagram showing a driven state when an inappropriate assist torque is derived, and FIG. 10C is a diagram showing a driven state when torque fluctuations are not symmetrical.

図10(a)において、プリント時に、その都度所定のアシストトルクとなるトルク指令値を与え、そのときの表面速度511の平均値がプロットされている。通常、感光ドラム100に与えるトルク指令値を増やせば、当然ながら表面速度511は増加していく。しかし、トルク指令値を増加させても表面速度511に変化のない領域505が存在する。この領域が従動領域505である。このとき、従動領域505の最小のトルク指令値524と最大のトルク指令値525が、最大静止摩擦トルクである。   In FIG. 10A, a torque command value that is a predetermined assist torque is given each time during printing, and the average value of the surface speed 511 at that time is plotted. Normally, when the torque command value applied to the photosensitive drum 100 is increased, the surface speed 511 naturally increases. However, there is a region 505 where the surface speed 511 does not change even when the torque command value is increased. This area is a driven area 505. At this time, the minimum torque command value 524 and the maximum torque command value 525 in the driven region 505 are the maximum static friction torque.

また、トルク指令値522は、最大静止摩擦トルクを正負に二分するポイントであり、摩擦トルクが0となるポイントである。つまり、摩擦トルクの大きさは、摩擦トルクが0であるトルク指令値522を中心としてトルク指令値524又は525に近づくにつれて大きくなる。さらに、トルク指令値524、525に挟まれた従動領域505から外れると、非従動領域506となり、動摩擦係数が支配的となり、摩擦トルクは低下する。従って、トルク指令値に対して、感光ドラム100の表面速度が変化し始める値524、525の中央値が最適なアシストトルクとなる。但し、トルク変動が正負非対称である図10(c)のような場合もあるため、最適なアシストトルクは、従動領域内の中央値とは限らない。   The torque command value 522 is a point at which the maximum static friction torque is divided into two, positive and negative, and is a point at which the friction torque becomes zero. That is, the magnitude of the friction torque increases as it approaches the torque command value 524 or 525 with the torque command value 522 at which the friction torque is zero as the center. Further, if the driven region 505 is sandwiched between the torque command values 524 and 525, the non-driven region 506 is obtained, the dynamic friction coefficient becomes dominant, and the friction torque decreases. Accordingly, the median value of values 524 and 525 at which the surface speed of the photosensitive drum 100 starts to change with respect to the torque command value is the optimum assist torque. However, since the torque fluctuation may be asymmetric as shown in FIG. 10C, the optimum assist torque is not necessarily the median value in the driven region.

ここで、アシストトルクが適切に求められなかった場合は、図10(b)に示すようになる。すなわち、図10(b)において、アシストトルク525は、従動領域505の範囲内であるが、従動領域505から外れることもある。さらに、感光ドラム100とITB108が離間した測定時には見えてこなかった1次転写の高圧による影響等より、トルク変動が想定より大きくなり、従動領域505から外れてしまうこともある。この場合、感光ドラム100の表面速度に速度変動571として表れ、色ずれやバンディングが目立つようになる。   Here, when the assist torque is not properly obtained, the result is as shown in FIG. That is, in FIG. 10B, the assist torque 525 is within the range of the driven region 505, but may deviate from the driven region 505. Further, the torque fluctuation may become larger than expected due to the influence of the high pressure of the primary transfer that could not be seen when the photosensitive drum 100 and the ITB 108 were separated from each other, and the torque may deviate from the driven area 505. In this case, the surface speed of the photosensitive drum 100 appears as a speed fluctuation 571, and color misregistration and banding become conspicuous.

以上、説明したアシストトルクの導出方法は、トルク変動が対称であると仮定した場合であり、また、上記方法により導出されたアシストトルクは、負荷トルクの値が一定である状態に適合する方法である。このような場合は、例えば、画像形成装置のメイン電源投入直後に行う調整モードで、一度アシストトルクを導出すれば、問題を生じることはない。なお、一般に画像形成装置は、メイン電源がオンされると、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、定着器114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、調整モードが終了して初めてプリント動作が可能な状態になる。   The assist torque derivation method described above is based on the assumption that torque fluctuations are symmetric, and the assist torque derived by the above method is a method adapted to a state in which the value of the load torque is constant. is there. In such a case, for example, once the assist torque is derived in the adjustment mode performed immediately after the main power supply of the image forming apparatus is turned on, no problem occurs. Generally, the image forming apparatus first enters a state called an adjustment mode when the main power supply is turned on. In the adjustment mode, temperature adjustment of the fixing roller of the fixing device 114, main scanning tilt correction, color correction, and the like are performed. Only when the adjustment mode is finished, the printing operation is possible.

しかし、負荷トルクは、感光ドラム100に当接しているクリーナブレード104におけるトナーの載り量や、感光ドラム100の周囲温度、湿度や、感光ドラム100表面の経年劣化等によって変動する。このため、上記アシストトルク導出方法によって対応するためには、頻繁に適切なアシストトルクを導出しなければならず、これでは、調整モード状態を増加させることにもなり、生産性を低下させる原因となる。   However, the load torque varies depending on the amount of toner loaded on the cleaner blade 104 in contact with the photosensitive drum 100, the ambient temperature and humidity of the photosensitive drum 100, the aging of the surface of the photosensitive drum 100, and the like. For this reason, in order to cope with the above assist torque deriving method, it is necessary to frequently derive an appropriate assist torque, which also increases the adjustment mode state and causes a decrease in productivity. Become.

そこで、本実施の形態では、上記方法によるアシストトルク導出方法の適用タイミングを、メイン電源を投入した直後の調整モード内における所定期間内に限定し、現実の画像形成操作の開始前に、適時、アシストトルクの大きさを、最適値に補正することにした。   Therefore, in the present embodiment, the application timing of the assist torque derivation method according to the above method is limited to a predetermined period in the adjustment mode immediately after the main power is turned on, and before the start of the actual image forming operation, We decided to correct the assist torque to the optimum value.

すなわち、本発明者は、感光ドラム100の駆動開始タイミングを、ITB108の駆動開始タイミングに対して所定時間早く、すなわち、ΔT531だけ早く駆動開始させ、駆動開始時から画像形成プロセスを経て駆動停止時に至るまでの動作を詳細に検証した。その結果、トルク変動の大きさが対称である場合のトルク指令値(図10(a))と、感光ドラム100の駆動開始後のΔT531の間において、感光ドラムが安定する速度(以下、「ドラム起動速度526」という。)には相関があることがわかった。   That is, the inventor starts driving the photosensitive drum 100 at a predetermined time earlier than the driving start timing of the ITB 108 by a predetermined time, that is, earlier by ΔT531, and from the start of driving through the image forming process to the stop of driving. The operation up to is verified in detail. As a result, the speed at which the photosensitive drum stabilizes (hereinafter referred to as “drum”) between the torque command value (FIG. 10A) when the magnitude of the torque fluctuation is symmetric and ΔT 531 after the photosensitive drum 100 starts to be driven. It was found that there was a correlation between the startup speed 526 "and the like.)

図11は、感光ドラム100とITB108の駆動開始から画像形成期間532を経て、駆動停止に至るまでの回転速度を示した図であり、図11(a)は、トルク指令値524(図10参照)で感光ドラムを起動させた際の挙動を示す。また、図11(b)は、最適なアシストトルクの導出方法により導出したトルク指令値522(図10参照)で感光ドラムを起動させた際の挙動を示したものである。また、図11(c)は、トルク指令値525(図10参照)で感光ドラムを起動させた際の挙動を示したものである。   FIG. 11 is a diagram showing the rotational speed from the start of driving of the photosensitive drum 100 and the ITB 108 to the stop of driving through the image forming period 532, and FIG. 11A shows a torque command value 524 (see FIG. 10). ) Shows the behavior when the photosensitive drum is activated. FIG. 11B shows the behavior when the photosensitive drum is started with the torque command value 522 (see FIG. 10) derived by the optimum assist torque deriving method. FIG. 11C shows the behavior when the photosensitive drum is activated with a torque command value 525 (see FIG. 10).

図10において、どのトルク指令値においても、ドラム起動時間529とITB起動時間530の間には、ΔT531が設けられている。ΔT531は、例えば、感光ドラム100が、アシストトルクのみによって回転する際の、一定回転速度に到達した後、一回転する時間よりも長く設定される。   In FIG. 10, ΔT531 is provided between the drum activation time 529 and the ITB activation time 530 for any torque command value. ΔT 531 is set to be longer than, for example, a time for one rotation after the photosensitive drum 100 has reached a certain rotation speed when rotating only by the assist torque.

そして、ドラム起動開始直後は、感光ドラム100は、ITB108から回転方向に駆動力を受けていない。このΔT531内において、感光ドラム100の回転速度(以下、「ドラム回転速度527」という。)は、ITB108の回転速度(以下、「ITB回転速度528」という。)が、ドラム回転速度527よりも速くなった際に、ITB108から駆動力を受けて、一定回転速度である目標速度523に向けて加速される。なお、図11(a)から、画像形成期間532におけるドラム回転速度527と、画像形成期間前までのドラム回転速度527が異なっている。これは、画像形成区間532では、トナー転写プロセスや、クリーナブレード104上にトナーが入ることによる負荷トルクの低下のためである。そして、画像形成期間532を終えると、再び負荷トルクの大きさが変化し、ドラム回転速度527が低下していく。   Immediately after the start of drum activation, the photosensitive drum 100 does not receive a driving force from the ITB 108 in the rotational direction. Within this ΔT531, the rotational speed of the photosensitive drum 100 (hereinafter referred to as “drum rotational speed 527”) is higher than the rotational speed of the ITB 108 (hereinafter referred to as “ITB rotational speed 528”). At that time, it receives a driving force from the ITB 108 and is accelerated toward a target speed 523 which is a constant rotational speed. 11A, the drum rotation speed 527 in the image formation period 532 is different from the drum rotation speed 527 before the image formation period. This is because in the image forming section 532, the toner transfer process and load torque due to toner entering the cleaner blade 104 are reduced. When the image forming period 532 ends, the magnitude of the load torque changes again, and the drum rotation speed 527 decreases.

図11(a)〜(c)において、ドラム起動速度526の大きさは、アシストトルクの大きさに比例している。これは、モータの回転速度が、トルクの大きさに比例しているためである。そして、当然最適なアシストトルクであるトルク指令値522におけるドラム起動速度526も一意的に決まるものである。つまり、トルク指令値522と、ドラム起動速度526は一対一の関係になっている。従って、この関係を利用して、感光ドラム100上における負荷トルクの一定値(DC成分)が変化した際のアシストルクの最適値を調整する。   11A to 11C, the magnitude of the drum activation speed 526 is proportional to the magnitude of the assist torque. This is because the rotational speed of the motor is proportional to the magnitude of the torque. Of course, the drum starting speed 526 at the torque command value 522 which is the optimum assist torque is also uniquely determined. That is, the torque command value 522 and the drum activation speed 526 have a one-to-one relationship. Therefore, using this relationship, the optimum value of the assist torque when the constant value (DC component) of the load torque on the photosensitive drum 100 changes is adjusted.

すなわち、感光ドラム100をトルク指令値522で起動させたとしても、プリントジョブを繰り返し行うことで、例えば、負荷トルクが大きくなった場合、ドラム起動速度が遅くなることがある。これは、アシストトルクを524で起動させた際の図11(a)で示した挙動と同様の挙動となる。つまり、負荷トルクが大きくなる前におけるトルク指令値は、最適なアシストトルクである522であったが、負荷トルクが大きくなったことにより、最適なアシストトルクがより大きな値に変化したためにドラム起動速度が遅くなる。このことは、ドラム起動速度526を検出することによって、この検出値に基づいて最適なアシストトルク522に補正可能であることを示している。   That is, even if the photosensitive drum 100 is activated with the torque command value 522, the drum activation speed may be slowed down by repeatedly performing print jobs, for example, when the load torque increases. This is the same behavior as the behavior shown in FIG. 11A when the assist torque is activated at 524. That is, the torque command value before the load torque is increased is 522 which is the optimum assist torque. However, since the optimum assist torque is changed to a larger value due to the increase of the load torque, the drum starting speed is increased. Becomes slower. This indicates that the optimum assist torque 522 can be corrected based on the detected value by detecting the drum activation speed 526.

そこで、本実施の形態では、ドラム起動速度に基づいてトルク指令値を最適なものに補正する。すなわち、下記(3)式及び(4)式によって、所定の補正係数を算出し、該算出した補正係数をトルク指令値に乗算することによって、補正後のトルク指令値を導出する。   Therefore, in the present embodiment, the torque command value is corrected to an optimum value based on the drum starting speed. That is, a predetermined correction coefficient is calculated by the following formulas (3) and (4), and the torque command value after correction is derived by multiplying the torque command value by the calculated correction coefficient.

D=ω/ωs (3)
Duty_C=D×Duty_D (4)
ここで、Dは補正係数、ωは負荷トルクが変化する前に、補正前アシストトルクで駆動開始した際のドラム起動速度、ωは負荷トルクが変化した後に、補正前アシストトルクで駆動開始した際のドラム起動速度である。また、Duty_Cは、補正後アシストトルクに対応するDuty比、Duty_Dは、補正前アシストトルクに対応するDuty比である。
D = ω B / ωs (3)
Duty_C = D × Duty_D (4)
Here, D is a correction coefficient, ω B is a drum starting speed when driving is started with the assist torque before correction before the load torque is changed, and ω S is started driving with the assist torque before correction after the load torque is changed. This is the drum start speed when Further, Duty_C is a duty ratio corresponding to the corrected assist torque, and Duty_D is a duty ratio corresponding to the pre-correction assist torque.

ドラム起動速度526より、補正されたアシストトルク(以下、「Duty_C」という。)は、画像形成期間532になる前までに、アシストトルクとして制御器20からモータドライバIC24に出力することで、画像形成期間532におけるトルク指令値として最適な値にすることが可能となる。   The corrected assist torque (hereinafter referred to as “Duty_C”) from the drum activation speed 526 is output as assist torque from the controller 20 to the motor driver IC 24 before the image formation period 532, thereby forming an image. It is possible to set an optimum value as the torque command value in the period 532.

このようなアシストトルクの補正は、ドラム起動速度526が変動した際、適時実行される。なお、上記のアシストトルクの補正演算は、一例であって、これに限定されるものではない。   Such assist torque correction is performed in a timely manner when the drum activation speed 526 varies. The above-described assist torque correction calculation is merely an example, and the present invention is not limited to this.

以下に、感光ドラム100mの表面速度を導出し、導出した表面速度を用いてアシストトルクを最適なアシストトルクに補正し、補正後のアシストトルクを用いて画像を形成する具体的フローについて説明する。   Hereinafter, a specific flow for deriving the surface speed of the photosensitive drum 100m, correcting the assist torque to the optimum assist torque using the derived surface speed, and forming an image using the corrected assist torque will be described.

図12Aは、図1の画像形成装置における感光ドラムの表面速度処理を説明するための図である。図12(a)は、表面速度導出処理の手順を示すフローチャート、図12(b)は、図12(a)のステップS1131で実行されるDuty比UP測定処理の手順を示すフローチャートである。また、図12Bは、図1の画像形成装置における感光ドラムの表面速度処理を説明するための図である。図12(c)は、図12(a)のステップS1151で実行されるDuty比DOWN測定処理の手順を示すフローチャートである。図12(d)は、図12(a)のステップS1181で実行される所定のプロセス速度における表面速度(ω)導出処理の手順を示すフローチャートである。 12A is a diagram for explaining the surface speed processing of the photosensitive drum in the image forming apparatus of FIG. FIG. 12A is a flowchart showing the procedure of the surface velocity deriving process, and FIG. 12B is a flowchart showing the procedure of the duty ratio UP measurement process executed in step S1131 of FIG. FIG. 12B is a diagram for explaining surface speed processing of the photosensitive drum in the image forming apparatus of FIG. FIG. 12C is a flowchart showing the procedure of the duty ratio DOWN measurement process executed in step S1151 of FIG. FIG. 12D is a flowchart showing the procedure of the surface speed (ω S ) deriving process at the predetermined process speed executed in step S1181 of FIG.

表面速度導出処理は、上位CPU10の指令を受けた制御器20のCPU21が、例えばROM22に格納された表面速度導出プログラムである表面速度導出手順に従って実行する。   The surface speed deriving process is executed by the CPU 21 of the controller 20 that has received a command from the host CPU 10 in accordance with a surface speed deriving procedure that is a surface speed deriving program stored in the ROM 22, for example.

図12(a)において、表面速度導出処理が開始されると、まず、CPU21は、上位CPU10から表面速度導出指令信号を受信する(ステップS1111)。次いで、CPU21は、プロセス速度を選択する(ステップS1121)。一般的に画像形成装置は、厚紙にも対応できるように、複数のプロセス速度を備えている。従って、アシストトルクを、各プロセス速度に応じて導出する必要がある。   In FIG. 12A, when the surface speed deriving process is started, first, the CPU 21 receives a surface speed deriving command signal from the host CPU 10 (step S1111). Next, the CPU 21 selects a process speed (step S1121). In general, an image forming apparatus has a plurality of process speeds so as to cope with cardboard. Therefore, it is necessary to derive the assist torque according to each process speed.

次いで、CPU21は、後述する図12(b)のDuty比UP測定処理を開始する(ステップS1131)。すなわち、従動領域からDuty比を増加させた場合の感光ドラム100の表面速度の平均値を測定する。このシーケンスによって、図13(a)に示すような正の最大静止摩擦トルク525となるDuty比T2を導出する。   Next, the CPU 21 starts a duty ratio UP measurement process in FIG. 12B described later (step S1131). That is, the average value of the surface speed of the photosensitive drum 100 when the duty ratio is increased from the driven area is measured. By this sequence, a duty ratio T2 that yields a positive maximum static friction torque 525 as shown in FIG. 13A is derived.

次いで、CPU21は、Duty比UP測定処理で求めたDuty比をT2としてRAM23に記録する(ステップS1141)。   Next, the CPU 21 records the duty ratio obtained in the duty ratio UP measurement process as T2 in the RAM 23 (step S1141).

次いで、CPU21は、後述する図12(c)のDuty比DOWN測定処理を開始する(ステップS1151)。このシーケンスによって、図13(a)に示すような負の最大静止摩擦トルクとなるDuty比T1を導出する。次いで、CPU21は、Duty比DOWN測定処理で求めたDuty比をT1としてRAM23に記録する(ステップS1161)。   Next, the CPU 21 starts a duty ratio DOWN measurement process in FIG. 12C described later (step S1151). By this sequence, a duty ratio T1 that is a negative maximum static friction torque as shown in FIG. 13A is derived. Next, the CPU 21 records the duty ratio obtained in the duty ratio DOWN measurement process as T1 in the RAM 23 (step S1161).

次いで、CPU21は、図13(b)に示すように、T1とT2間の中央値(T1+T2)/2を新たな設定Duty比として、RAM23に記録する(ステップS1171)。なおステップS1171におけるアシストトルクは、上述したように作像時のトルク変動の平均値が最適なアシストトルクであり、中央値とは限らない。例えば、0より大きい重み係数αを乗じて、(αT1+T2)/2または(T1+αT2)/2のようになる。   Next, as shown in FIG. 13B, the CPU 21 records the median value (T1 + T2) / 2 between T1 and T2 in the RAM 23 as a new set duty ratio (step S1171). Note that the assist torque in step S1171 is an assist torque having an optimum value of torque fluctuation during image formation as described above, and is not necessarily a median value. For example, (αT1 + T2) / 2 or (T1 + αT2) / 2 is obtained by multiplying by a weight coefficient α larger than 0.

新たなDuty比を記録した後、CPU21は、後述する図12(d)の当該プロセス速度である所定のプロセス速度におけるωs導出処理を開始する(ステップS1181)。   After recording the new duty ratio, the CPU 21 starts ωs derivation processing at a predetermined process speed, which is the process speed of FIG. 12D described later (step S1181).

次いで、CPU21は、その他プロセス速度においても、ステップS1111〜ステップS1181の処理を繰り返し(ステップS1191)、その後、アシストトルク導出処理を終了する。   Next, the CPU 21 repeats the processing from step S1111 to step S1181 even at other process speeds (step S1191), and thereafter ends the assist torque derivation processing.

図12(a)の処理によれば、Duty比UP測定処理とDuty比DOWN測定処理とで求めたDuty比の平均値に基づいて感光ドラム100の表面速度を求めるので、装置構成の経時変化等を加味したより正確な表面速度を導出することができる。   According to the process of FIG. 12A, the surface speed of the photosensitive drum 100 is obtained based on the average value of the duty ratio obtained by the duty ratio UP measurement process and the duty ratio DOWN measurement process. It is possible to derive a more accurate surface velocity in consideration of

ここで、Duty比UP測定処理、Duty比DOWN測定処理及び所定のプロセス速度におけるωs導出処理について説明する。   Here, the duty ratio UP measurement process, the duty ratio DOWN measurement process, and the ωs derivation process at a predetermined process speed will be described.

図12(b)は、図12(a)のステップS1131で実行されるDuty比UP測定処理の手順を示すフローチャートである。   FIG. 12B is a flowchart showing the procedure of the duty ratio UP measurement process executed in step S1131 of FIG.

図12(b)において、CPU21は、まず、RAM23又はROM22から読み取った固定Duty比を、モータドライバIC24に入力し、BLDCモータ30を駆動させる(ステップS3111)。このとき、ITB108は速度制御により、ITB108の表面速度が、設定したプロセス速度となるように速度制御されており、アシストトルク導出期間中はこの状態を保持している。   In FIG. 12B, the CPU 21 first inputs the fixed duty ratio read from the RAM 23 or the ROM 22 to the motor driver IC 24 and drives the BLDC motor 30 (step S3111). At this time, the ITB 108 is controlled by speed control so that the surface speed of the ITB 108 becomes the set process speed, and this state is maintained during the assist torque derivation period.

次いで、CPU21は、感光ドラム100の表面速度が安定する所定の期間、例えば、0.2秒待機する(ステップS3121)。次いで、CPU21は、感光ドラム100の表面速度を所定の間隔、例えば、10ミリ秒毎に10点サンプリングし、平均値を求める(ステップS3131)。次いで、CPU21は、感光ドラム100の表面速度の平均値が目標速度である速度設定値の、例えば、103%よりも大きいか否かを判別する(ステップS3141)。このとき、目標速度を実際のITB108の表面速度の平均値としてもよい。ステップS3141における判別の結果、103%よりも大きくない(ステップS3141で「NO」の)場合、CPU21は、現在のDuty比に+1%加算したものを新たな設定Duty比とする。この新たな設定Duty比をモータドライバIC24に入力し、新たに設定したアシストトルクとして反映させる(ステップS3151)。その後、CPU21は、処理をS3121に戻し、以下同様の処理を繰り返す。   Next, the CPU 21 waits for a predetermined period during which the surface speed of the photosensitive drum 100 is stabilized, for example, 0.2 seconds (step S3121). Next, the CPU 21 samples the surface speed of the photosensitive drum 100 at a predetermined interval, for example, every 10 milliseconds, and obtains an average value (step S3131). Next, the CPU 21 determines whether or not the average value of the surface speed of the photosensitive drum 100 is larger than, for example, 103% of the speed setting value that is the target speed (step S3141). At this time, the target speed may be an average value of the actual surface speed of the ITB 108. If the result of determination in step S3141 is not greater than 103% (“NO” in step S3141), the CPU 21 sets a value obtained by adding + 1% to the current duty ratio as a new set duty ratio. This new set duty ratio is input to the motor driver IC 24 and reflected as the newly set assist torque (step S3151). Thereafter, the CPU 21 returns the processing to S3121 and repeats the same processing thereafter.

一方、ステップS3141における判別の結果、103%よりも大きい(ステップS3141で「YES」)の場合、CPU21は、処理をステップS1131のシーケンスから抜け出させ、図12(a)のステップS1141に移行させる。   On the other hand, if the result of determination in step S3141 is greater than 103% (“YES” in step S3141), the CPU 21 causes the process to exit the sequence of step S1131 and shifts to step S1141 of FIG.

また、図12(c)は、図12(a)のステップS1151で実行されるDuty比DOWN測定処理の手順を示すフローチャートである。   FIG. 12C is a flowchart showing the procedure of the duty ratio DOWN measurement process executed in step S1151 of FIG.

図12(c)において、CPU21は、まず、RAM23又はROM22から読み取ったDuty比を、モータドライバIC24に入力し、BLDCモータ30aを駆動させる(ステップS3611)。このとき、ITB108は速度制御により、ITB108の表面速度が、設定したプロセス速度となるように速度制御されており、アシストトルク導出期間中はこの状態を保持している。   In FIG. 12C, the CPU 21 first inputs the duty ratio read from the RAM 23 or the ROM 22 to the motor driver IC 24 to drive the BLDC motor 30a (step S3611). At this time, the ITB 108 is controlled by speed control so that the surface speed of the ITB 108 becomes the set process speed, and this state is maintained during the assist torque derivation period.

次いで、CPU21は、感光ドラム100の表面速度が安定する所定の期間、例えば、0.2秒待機する(ステップS3621)。次いで、CPU21は、感光ドラム100の表面速度を所定の間隔、例えば、10ミリ秒毎に10点サンプリングし、平均値を求める(ステップS3631)。次いで、CPU21は、感光ドラム100の表面速度の平均値が目標速度である速度設定値の、例えば97(100−3)%よりも小さいか否かを判別する(ステップS3641)。このとき、目標速度を実際のITB108の表面速度の平均値としてもよい。ステップS3641における判別の結果、97%よりも小さくない場合、すなわち、97%と同じかそれよりも大きい(ステップS3641で「NO」の)場合、CPU21は、現在のDuty比に1%減算したものを新たなDuty比として設定する。次いで、CPU21は、設定した新たなDuty比をモータドライバIC24に入力し、新たに設定したアシストトルクとして反映させ(ステップS3651)、その後、処理をステップS3621に戻し、以下同様の処理を繰り返す。   Next, the CPU 21 waits for a predetermined period during which the surface speed of the photosensitive drum 100 is stabilized, for example, 0.2 seconds (step S3621). Next, the CPU 21 samples the surface speed of the photosensitive drum 100 at a predetermined interval, for example, every 10 milliseconds, and obtains an average value (step S3631). Next, the CPU 21 determines whether or not the average value of the surface speed of the photosensitive drum 100 is smaller than, for example, 97 (100-3)% of the speed setting value that is the target speed (step S3641). At this time, the target speed may be an average value of the actual surface speed of the ITB 108. If the result of determination in step S3641 is not smaller than 97%, that is, equal to or larger than 97% (“NO” in step S3641), the CPU 21 subtracts 1% from the current duty ratio. Is set as a new duty ratio. Next, the CPU 21 inputs the set new duty ratio to the motor driver IC 24 and reflects it as the newly set assist torque (step S3651). Thereafter, the processing returns to step S3621, and the same processing is repeated thereafter.

一方、ステップS3641の判別の結果、97%よりも小さい(ステップS3641で「YES」の)場合、CPU21は、処理をステップS1151のシーケンスから抜け出させ、図12(a)のステップS1161に移行させる。   On the other hand, if the result of determination in step S3641 is smaller than 97% (“YES” in step S3641), the CPU 21 causes the process to exit the sequence of step S1151 and shifts to step S1161 of FIG.

一方、図12(d)は、図12(a)のステップS1181で実行される所定のプロセス速度におけるωs導出処理の手順を示すフローチャートである。   On the other hand, FIG. 12D is a flowchart showing the procedure of the ωs derivation process at the predetermined process speed executed in step S1181 of FIG.

図12(d)において、CPU21は、S1171で導出されたDuty比で感光ドラム100の駆動を開始する(ステップ。S1181A)。次いで、CPU21は、感光ドラム100の速度が安定する所定の時間、例えば、0.2秒待機する(ステップS1181B)。次いで、CPU21は、感光ドラム100の表面速度を所定の時間、例えば、0.5秒間サンプリングを行い、その平均値を導出する(ステップS1181C)。なお、平均値は、上述したように、ドラム起動速度526に相当する。次いで、CPU21は、RAM23に、ωを保存する(ステップS1181D)。RAM23に、ωを保存したCPU21は、感光ドラム100の駆動を停止し(ステップS1181E)、ω導出処理を終了し、処理を図12(a)に戻す。 In FIG. 12D, the CPU 21 starts driving the photosensitive drum 100 with the duty ratio derived in S1171 (step S1181A). Next, the CPU 21 waits for a predetermined time during which the speed of the photosensitive drum 100 is stabilized, for example, 0.2 seconds (step S1181B). Next, the CPU 21 samples the surface speed of the photosensitive drum 100 for a predetermined time, for example, 0.5 seconds, and derives the average value (step S1181C). Note that the average value corresponds to the drum activation speed 526 as described above. Next, the CPU 21 stores ω S in the RAM 23 (step S1181D). The CPU 21 storing ω S in the RAM 23 stops driving the photosensitive drum 100 (step S1181E), ends the ω S derivation process, and returns the process to FIG.

以上が、図12(a)の表面速度導出処理に付随する処理である。   The above is the process associated with the surface velocity derivation process in FIG.

次に、図12(a)で求めたωを用いてアシストトルクを補正し、補正後のアシストトルクを用いて実行されるプリント処理について説明する。 Next, a description will be given of a printing process that is executed using the corrected assist torque after correcting the assist torque using ω S obtained in FIG.

プリント処理は、ユーザーインターフェース(UI)または、PCからのプリント指令が上位CPU10に入力され、制御器20のCPU300は21が上位CPU10からの制御指令を受けて実行する。   The print process is executed when a print command from the user interface (UI) or PC is input to the host CPU 10 and the CPU 300 of the controller 20 is executed by the CPU 21 receiving the control command from the host CPU 10.

図14は、図1の画像形成装置を用いたプリント処理を説明するための図であり、図14(a)は、プリント処理の手順を示すフローチャートである。図14(b)は、図14(a)のステップS2141で実行されるアシストトルク補正値導出処理の手順を示すフローチャートである。これらの処理は、制御器20のCPU21が、プリント処理プログラムにおけるプリント処理手順に従って実行する。   FIG. 14 is a diagram for explaining print processing using the image forming apparatus of FIG. 1, and FIG. 14A is a flowchart showing the procedure of print processing. FIG. 14B is a flowchart showing the procedure of the assist torque correction value derivation process executed in step S2141 in FIG. These processes are executed by the CPU 21 of the controller 20 in accordance with the print processing procedure in the print processing program.

図14(a)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の駆動指令信号を受信する(ステップS2111)。駆動指令信号は、例えばプロセス速度、駆動オン信号等である。次いで、CPU21は、プロセス速度に応じて、固定Duty比としてのアシストトルクをRAM23又はROM22から読み取る(ステップS2121)。アシストトルクは、プリント動作と同様に画像形成プロセスを行い、感光ドラム100の表面速度を測定することによって求められ、表面速度は、ロータリーエンコーダ40aによって検出される。感光ドラム100を回転駆動させるには、BLDCモータ30aに電流を流す。モータドライバIC24は、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である。PWM信号のDuty比によって、モータで発生するトルクの大きさが決まる。従って、画像形成プロセス中に発生させるアシストトルクは、感光ドラム100の表面速度が目標のプロセス速度となる大きさになるように、Duty比が調整される。   In FIG. 14A, when the printing process is started, the CPU 21 receives drive command signals for the photosensitive drum 100 and the ITB 108 from the host CPU 10 (step S2111). The drive command signal is, for example, a process speed, a drive on signal, or the like. Next, the CPU 21 reads the assist torque as the fixed duty ratio from the RAM 23 or the ROM 22 in accordance with the process speed (step S2121). The assist torque is obtained by performing an image forming process similarly to the printing operation and measuring the surface speed of the photosensitive drum 100, and the surface speed is detected by the rotary encoder 40a. In order to rotate the photosensitive drum 100, a current is passed through the BLDC motor 30a. The motor driver IC 24 is a driver IC that determines a phase current flowing through the BLDC motor 30a based on the PWM signal. The magnitude of torque generated by the motor is determined by the duty ratio of the PWM signal. Accordingly, the duty ratio of the assist torque generated during the image forming process is adjusted so that the surface speed of the photosensitive drum 100 becomes a target process speed.

次いで、CPU21は、モータドライバIC24へ固定Dutyを、Duty_Dとして出力し、感光ドラム100の駆動を開始する(ステップS2131)。感光ドラム100の駆動させた後、CPU21は、後述する図14(b)のアシストトルク補正値導出処理を開始する(ステップS2141)。   Next, the CPU 21 outputs the fixed duty to the motor driver IC 24 as Duty_D, and starts driving the photosensitive drum 100 (step S2131). After driving the photosensitive drum 100, the CPU 21 starts an assist torque correction value derivation process in FIG. 14B described later (step S2141).

アシストトルク補正値導出処理を実行したのち、CPU21は、ITB108の駆動を速度フィードバック制御によって開始し(ステップS2151)、該ITB108に感光ドラム100を従動駆動させて画像形成処理を実行する。   After executing the assist torque correction value deriving process, the CPU 21 starts driving the ITB 108 by speed feedback control (step S2151), and drives the photosensitive drum 100 to follow the ITB 108 to execute an image forming process.

このとき、表面位置検知部によって、感光ドラム100表面の位置を検出し、該検出位置に基づいて副走査同期露光部が、感光ドラム100表面に静電潜像を形成する。すなわち画像形成処理において、各感光ドラム100の表面位置は、表面位置検知部106として反射型光電センサを用いることで検知される。   At this time, the surface position detection unit detects the position of the surface of the photosensitive drum 100, and the sub-scanning synchronous exposure unit forms an electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 100 based on the detected position. That is, in the image forming process, the surface position of each photosensitive drum 100 is detected by using a reflective photoelectric sensor as the surface position detection unit 106.

図15は、感光ドラム100の表面と、該表面の位置を検出する表面位置検知部との位置関係を示す模試図である。   FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a positional relationship between the surface of the photosensitive drum 100 and a surface position detection unit that detects the position of the surface.

図15において、像担持体表面である感光ドラム100の表面上に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の非作像領域に形成され、作像領域には形成されていない。反射型光電センサは、入射光の反射を光電センサが検出してマークパターンを検知するものである。従って、マーク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てやることで、光電センサの出力波形は矩形波となる。感光ドラム100表面上の位置を特定するためには、基準となる位置を決め、基準位置から、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検出することができる。   In FIG. 15, mark patterns are formed at equal intervals in advance on the surface of the photosensitive drum 100 which is the surface of the image carrier. The mark pattern is formed in the non-image forming area of the photosensitive drum 100 and is not formed in the image forming area. The reflection type photoelectric sensor detects a mark pattern by detecting reflection of incident light by a photoelectric sensor. Accordingly, the sensor output is switched between the place with the mark and the place without the mark. Then, by setting a threshold value to an appropriate voltage, the output waveform of the photoelectric sensor becomes a rectangular wave. In order to specify the position on the surface of the photosensitive drum 100, a reference position is determined, and a rectangular wave number is counted from the reference position, thereby detecting the surface position on the photosensitive drum 100 with an accuracy determined by the resolution of the mark pattern. be able to.

このようにして検知された感光ドラム100の表面位置に同期して露光制御することにより、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。   By performing exposure control in synchronization with the surface position of the photosensitive drum 100 detected in this manner, an electrostatic latent image having no positional deviation is formed on the photosensitive drum 100.

すなわち、上述した図5において、表面位置検知部106により、ある時間における感光ドラム100上の表面位置がマークパターンの分解能の精度で検出される。静電潜像を形成するための露光信号のタイミングはASIC60が司っているため、表面位置検知の信号をASIC60に入力することで、感光ドラム100の表面位置に合わせて位置ずれのない静電潜像が形成される。感光ドラム100に形成された静電潜像は、それぞれ対応する現像装置によって現像されてトナー像となり、その後ITB108に順次転写、重畳されてカラー画像となる。ITB108上のカラー画像は、用紙Pに転写され、定着される。カラー画像が定着された用紙Pは、図示省略した排紙ローラによって画像形成装置外に排出される。   That is, in FIG. 5 described above, the surface position detection unit 106 detects the surface position on the photosensitive drum 100 at a certain time with the accuracy of the resolution of the mark pattern. Since the ASIC 60 controls the timing of the exposure signal for forming the electrostatic latent image, the surface position detection signal is input to the ASIC 60, so that there is no electrostatic displacement corresponding to the surface position of the photosensitive drum 100. A latent image is formed. The electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 100 is developed by a corresponding developing device to become a toner image, and then sequentially transferred and superimposed on the ITB 108 to become a color image. The color image on the ITB 108 is transferred to the paper P and fixed. The paper P on which the color image is fixed is discharged out of the image forming apparatus by a paper discharge roller (not shown).

次いで、CPU21は、上位CPU10より駆動停止信号が入力されたかを判別し(ステップS2161)、駆動停止信号が入力された場合、感光ドラム100及びITB108の駆動を停止(ステップS2171)し、その後、本処理を終了する。なお、ステップS2161の判定の結果、駆動停止信号の入力がない(ステップS2161で「NO」の)場合は、駆動停止信号が入力されるまで処理を続行する。   Next, the CPU 21 determines whether or not a drive stop signal is input from the host CPU 10 (step S2161). If the drive stop signal is input, the CPU 21 stops driving the photosensitive drum 100 and the ITB 108 (step S2171). The process ends. If the result of determination in step S2161 is that there is no drive stop signal input (“NO” in step S2161), processing continues until a drive stop signal is input.

図15の処理によれば、画像形成装置のメイン電源をONした調整モード中でなく、プリント処理を開始した後、感光ドラム100に作用させるアシストトルクを最適アシストトルクに補正する。これによって、アシストトルクを最適アシストトルクに補正することができるので、生産性を低下させることなく、感光ドラムとITBとの表面速度差をなくして色ずれ等の画像不良の発生を防止することができる。また、実際のプリント動作に移行する前にアシストトルクを補正できるので、必要に応じてプリント処理中の適時にアシストトルクを補正して画像不良のない良好な画像を連続して形成することができる。   According to the processing in FIG. 15, the assist torque to be applied to the photosensitive drum 100 is corrected to the optimum assist torque after the print processing is started, not in the adjustment mode in which the main power source of the image forming apparatus is turned on. As a result, the assist torque can be corrected to the optimum assist torque, so that it is possible to prevent the occurrence of image defects such as color misregistration by eliminating the surface speed difference between the photosensitive drum and the ITB without reducing the productivity. it can. In addition, since the assist torque can be corrected before shifting to the actual printing operation, it is possible to continuously form good images without image defects by correcting the assist torque at appropriate times during the printing process as necessary. .

ここで、アシストトルク補正値導出処理について説明する。   Here, the assist torque correction value derivation process will be described.

図14(b)は、図14(a)のステップS2141で実行されるアシストトルク補正値導出処理の手順を示すフローチャートである。   FIG. 14B is a flowchart showing the procedure of the assist torque correction value derivation process executed in step S2141 in FIG.

図14(b)において、アシストトルク補正値導出処理が開始されると、CPU21は、感光ドラム100の駆動を開始させた後、所定の時間、例えば、0.2秒待機する(ステップS2141A)。次いで、CPU21は、例えば、0.5秒間、感光ドラム100の表面速度をサンプリングし、その平均値を求める(ステップS2141B)。この平均値は、図11におけるドラム起動速度526に相当する。なお、この平均値として、図12(d)で求めたωを用いることもできる。 In FIG. 14B, when the assist torque correction value derivation process is started, the CPU 21 starts driving the photosensitive drum 100 and then waits for a predetermined time, for example, 0.2 seconds (step S2141A). Next, the CPU 21 samples the surface speed of the photosensitive drum 100 for 0.5 seconds, for example, and obtains an average value (step S2141B). This average value corresponds to the drum activation speed 526 in FIG. Note that ω S obtained in FIG. 12D can also be used as the average value.

次いで、CPU21は、前回測定したω(以下、「ω」という。)を、RAM23から読み出す(ステップS2141C)。ωを読み出したCPU21は、次いで、ω/ωsを計算し、これを補正係数とし、該補正請求を、起動時のDuty比(Duty_D)に乗算して補正後Duty比(Duty_C)を求める(ステップSS2141D)。次いで、CPU21は、Duty_CとωをそれぞれRAM23に保存する(ステップS2141E)。次いで、CPU21は、モータドライバIC24に出力するPWM信号のDuty比をDuty_Cに変更し(ステップS2141F)、アシストトルク補正値導出処理を終了する。 Next, the CPU 21 reads ω S (hereinafter referred to as “ω B ”) measured last time from the RAM 23 (step S2141C). The CPU 21 that has read ω S then calculates ω B / ω s as a correction coefficient, and multiplies the correction request by the duty ratio (Duty_D) at the time of startup to obtain a corrected duty ratio (Duty_C). (Step SS2141D). Next, the CPU 21 stores Duty_C and ω S in the RAM 23 (step S2141E). Next, the CPU 21 changes the duty ratio of the PWM signal output to the motor driver IC 24 to Duty_C (step S2141F), and ends the assist torque correction value derivation process.

以上、感光ドラム100の駆動開始のタイミングを、ITB108の駆動開始のタイミングに対して所定の時間(ΔT531)だけ早く駆動開始させる場合におけるドラム回転速度に基づいてアシストトルクを補正する場合ついて説明した。しかし、本実施の形態において、感光ドラム100の駆動停止タイミングを、ITB108の駆動停止のタイミングに対して所定時間遅くすることもできる。すなわちΔT531だけ遅くし、感光ドラム100の駆動を停止させる際の、該感光ドラム100が、アシストトルクだけで回転駆動している場合の前記感光ドラム100の表面速度に基づいてアシストトルクを補正することもできる。   The case where the assist torque is corrected based on the drum rotation speed when the drive start timing of the photosensitive drum 100 is started earlier by a predetermined time (ΔT531) than the drive start timing of the ITB 108 has been described. However, in the present embodiment, the drive stop timing of the photosensitive drum 100 can be delayed by a predetermined time with respect to the ITB 108 drive stop timing. That is, the assist torque is corrected based on the surface speed of the photosensitive drum 100 when the photosensitive drum 100 is rotationally driven only by the assist torque when the photosensitive drum 100 is stopped by being delayed by ΔT531. You can also.

以下に、第2の実施の形態について説明する。   The second embodiment will be described below.

図16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又は複合機である。   FIG. 16 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 an electrophotographic black-and-white digital copying machine or a multifunction machine.

図16において、画像形成装置400は、1ドラムの画像形成装置であり、その構成は、4ドラムを1ドラムに変更させた点を除き、第1の実施の形態に係る画像形成装置と同じである。また、感光ドラム300、ITB308の駆動構成も図2及び図3のものと同様である。本実施の形態が、第1の実施の形態と異なる点は、第1の実施の形態が、感光ドラム100をITB108に従動駆動させるものであったのに対し、本実施の形態は、ITB108を感光ドラム100に従動駆動させる点である。なお、このような従動駆動システムは、1ドラムであることにより実現可能となる。   In FIG. 16, an image forming apparatus 400 is a one-drum image forming apparatus, and the configuration thereof is the same as that of the image forming apparatus according to the first embodiment except that four drums are changed to one drum. is there. Further, the drive configurations of the photosensitive drum 300 and the ITB 308 are the same as those shown in FIGS. This embodiment is different from the first embodiment in that the first embodiment drives the photosensitive drum 100 to be driven by the ITB 108, whereas the present embodiment does not use the ITB 108. This is the point that the photosensitive drum 100 is driven. Such a driven drive system can be realized by using one drum.

本実施の形態において、従動駆動の実現方法は、第1の実施の形態で説明した方法と同様である。すなわち、本実施の形態の場合、ITB108駆動ローラ310上に発生している負荷の一定成分をアシストトルクで打ち消してやるようアシストトルクをBLDCモータ30b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ITB108に対して同様に行うことで実現できる。また、アシストトルクの補正方法においても、第1の実施の形態で行った方法と同様であり、感光ドラム100に対して行った方法を、ITB108に対して行うことで実現できる。   In the present embodiment, the method for realizing the driven drive is the same as the method described in the first embodiment. That is, in the case of the present embodiment, the assist torque is applied to the BLDC motor 30b so that the constant component of the load generated on the ITB 108 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 same manner with respect to the ITB 108 in the first embodiment. The assist torque correction method is the same as the method performed in the first embodiment, and can be realized by performing the method performed on the photosensitive drum 100 on the ITB 108.

本実施の形態によれば、画像形成装置のメイン電源をONした調整モード中でなく、プリント処理を開始した後、ITB108に作用させるアシストトルクを最適アシストトルクに補正する。これによって、生産性を低下させることなく、感光ドラムとITBとの表面速度差をなくして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 embodiment, the assist torque to be applied to the ITB 108 is corrected to the optimum assist torque after the print processing is started, not in the adjustment mode in which the main power source of the image forming apparatus is turned on. As a result, it is possible to prevent the occurrence of image defects such as color misregistration by eliminating the surface speed difference between the photosensitive drum and the ITB without reducing productivity.

100 感光ドラム
106 表面位置検知部
108 中間転写ベルト(ITB)
10 上位CPU
20 制御器
21 CPU
22 ROM
23 RAM
24 モータドライバIC
25 駆動回路
30 ブラシレスDCモータ(BLDCモータ)
31 回転位置検知部
32 モータギヤ
40 ロータリーエンコーダ
50 ドラム軸
51 減速ギヤ
60 ASIC
61 レーザードライバ
70 ローラ軸
505 従動領域
506 非従動領域
522 アシストトルク
532 画像形成期間
100 Photosensitive drum 106 Surface position detector 108 Intermediate transfer belt (ITB)
10 Host CPU
20 Controller 21 CPU
22 ROM
23 RAM
24 Motor driver IC
25 Drive circuit 30 Brushless DC motor (BLDC motor)
31 Rotation position detection unit 32 Motor gear 40 Rotary encoder 50 Drum shaft 51 Reduction gear 60 ASIC
61 Laser driver 70 Roller shaft 505 Driven area 506 Non-driven area 522 Assist torque 532 Image formation period

Claims (22)

回転可能な像担持体と、
前記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の駆動手段が前記像担持体に対し、前記像担持体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導出するアシストトルク導出手段と、
前記アシストトルク導出手段によって導出されたアシストトルクを補正する補正手段と、
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の駆動手段に対し、前記補正手段によって補正されたアシストトルクを前記像担持体に付与することで、前記像担持体が前記中間転写体によって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;
Assist torque deriving means for deriving an assist torque for causing the first driving means to cancel the load torque acting on the image carrier with respect to the image carrier;
Correction means for correcting the assist torque derived by the assist torque deriving means;
Control means for controlling the first drive means and the second drive means,
The control unit applies the assist torque corrected by the correction unit to the first driving unit, so that the image supporting unit is driven by the intermediate transfer unit. An image forming apparatus that controls the image forming apparatus.
前記アシストトルク導出手段は、メイン電源投入直後の所定期間内に前記アシストトルクを導出し、前記補正手段は、プリント動作の開始前に、前記アシストトルクを補正することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。   2. The assist torque deriving unit derives the assist torque within a predetermined period immediately after the main power is turned on, and the correction unit corrects the assist torque before starting a printing operation. Image forming apparatus. 前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、
前記像担持体の表面位置を検出する表面位置検知手段と、
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表面に前記静電潜像を形成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。
Exposure means for forming an electrostatic latent image on the image carrier;
Surface position detecting means for detecting the surface position of the image carrier;
Have
3. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the exposure unit forms the electrostatic latent image on the surface of the image carrier in synchronization with the surface position of the image carrier by the surface position detection unit. apparatus.
前記アシストトルク導出手段は、
画像形成時に前記像担持体に加えるアシストトルクを変化させても前記像担持体の表面速度が変化しない領域内の所定のトルクを前記アシストトルクとして導出することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の画像形成装置。
The assist torque deriving means includes
The predetermined torque in a region where the surface speed of the image carrier does not change even if the assist torque applied to the image carrier during image formation is changed is derived as the assist torque. The image forming apparatus according to claim 1.
前記アシストトルク導出手段は、
前記像担持体における前記表面速度が変化しない領域内の中央値を前記アシストトルクとして導出することを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。
The assist torque deriving means includes
5. The image forming apparatus according to claim 4, wherein a median value in a region where the surface speed of the image carrier does not change is derived as the assist torque.
前記アシストトルク補正手段は、
前記像担持体の駆動開始タイミングを、前記中間転写体の駆動開始タイミングよりも所定時間早くし、前記像担持体が回転駆動を開始した直後、前記アシストトルクによる駆動力のみによって回転する回転速度の検出値に基づいて、前記アシストトルクを補正することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の画像形成装置。
The assist torque correction means includes
The drive start timing of the image carrier is made a predetermined time earlier than the drive start timing of the intermediate transfer member, and immediately after the image carrier starts to rotate, the rotation speed of the image carrier is rotated only by the driving force of the assist torque. 6. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the assist torque is corrected based on a detection value.
前記所定時間は、前記像担持体が、前記アシストトルクのみによって回転する際の、一定回転速度に到達した後、前記像担持体が少なくとも一回転する時間よりも長いことを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。   7. The predetermined time is longer than a time for which the image carrier rotates at least once after reaching a constant rotational speed when the image carrier rotates only by the assist torque. The image forming apparatus described in 1. 前記アシストトルク補正手段は、
前記像担持体の駆動停止タイミングを、前記中間転写体の駆動停止タイミングよりも所定時間遅くし、前記中間転写体が回転駆動を停止した後、前記像担持体が前記アシストトルクによる駆動力のみによって回転する際の回転速度の検出値に基づいて、前記アシストトルクを補正することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の画像形成装置。
The assist torque correction means includes
The drive stop timing of the image carrier is delayed by a predetermined time from the drive stop timing of the intermediate transfer member, and after the intermediate transfer member stops rotating, the image carrier is only driven by the driving force by the assist torque. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the assist torque is corrected based on a detection value of a rotation speed when rotating.
前記所定時間は、前記中間転写体の駆動停止タイミングから、前記像担持体が、前記中間転写体により回転方向に駆動力を受けなくなってから、前記像担持体が少なくとも一回転する時間よりも長いことを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。   The predetermined time is longer than the time at which the image carrier is rotated at least once after the image carrier is not driven in the rotational direction by the intermediate transfer member from the drive stop timing of the intermediate transfer member. The image forming apparatus according to claim 8. 前記像担持体の回転速度は、前記所定期間内に所定の間隔でサンプリングした値の平均値から導出されることを特徴とする請求項6乃至9の何れか1項に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 6, wherein the rotation speed of the image carrier is derived from an average value of values sampled at a predetermined interval within the predetermined period. 回転可能な中間転写体と、
前記中間転写体に当接して回転する像担持体と、
前記中間転写体を回転駆動させる第2の駆動手段と、
前記像担持体を回転駆動させる第1の駆動手段と、
前記第2の駆動手段が前記中間転写体に対し、前記中間転写体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導出するアシストトルク導出手段と、
前記アシストトルク導出手段によって導出されたアシストトルクを補正する補正手段と、
前記第2の駆動手段及び前記第1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の駆動手段に対し、前記補正手段によって補正されたアシストトルクを前記中間転写体に付与することで、前記中間転写体が前記像担持体によって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 intermediate transfer member;
An image carrier that rotates in contact with the intermediate transfer member;
Second driving means for rotationally driving the intermediate transfer member;
First driving means for rotationally driving the image carrier;
Assist torque deriving means for deriving assist torque for causing the second drive means to cancel load torque acting on the intermediate transfer member with respect to the intermediate transfer member;
Correction means for correcting the assist torque derived by the assist torque deriving means;
Control means for controlling the second drive means and the first drive means,
The control unit applies the assist torque corrected by the correction unit to the second transfer unit, so that the intermediate transfer unit is driven by the image carrier. An image forming apparatus that controls the image forming apparatus.
前記アシストトルク導出手段は、メイン電源投入直後の所定期間内に前記アシストトルクを導出し、前記補正手段は、プリント動作の開始前に、前記アシストトルクを補正することを特徴とする請求項11記載の画像形成装置。   12. The assist torque deriving unit derives the assist torque within a predetermined period immediately after the main power is turned on, and the correcting unit corrects the assist torque before starting a printing operation. Image forming apparatus. 前記像担持体に静電潜像を形成する露光手段と、
前記像担持体の表面位置を検出する表面位置検知手段と、
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表面に前記静電潜像を形成することを特徴とする請求項11又は12記載の画像形成装置。
Exposure means for forming an electrostatic latent image on the image carrier;
Surface position detecting means for detecting the surface position of the image carrier;
Have
13. The image forming apparatus according to claim 11, wherein the exposure unit forms the electrostatic latent image on the surface of the image carrier in synchronization with the surface position of the image carrier by the surface position detection unit. apparatus.
前記アシストトルク導出手段は、
画像形成時に前記像担持体に加えるアシストトルクを変化させても前記像担持体の表面速度が変化しない領域内の所定のトルクを前記アシストトルクとして導出することを特徴とする請求項11乃至13の何れか1項に記載の画像形成装置。
The assist torque deriving means includes
14. The predetermined torque in a region where the surface speed of the image carrier does not change even if the assist torque applied to the image carrier during image formation is changed is derived as the assist torque. The image forming apparatus according to claim 1.
前記アシストトルク導出手段は、
前記像担持体における前記表面速度が変化しない領域内の中央値を前記アシストトルクとして導出することを特徴とする請求項14記載の画像形成装置。
The assist torque deriving means includes
The image forming apparatus according to claim 14, wherein a median value in a region where the surface speed of the image carrier does not change is derived as the assist torque.
前記アシストトルク補正手段は、
前記中間転写体の駆動開始タイミングを、前記像担持体の駆動開始タイミングよりも所定時間早くし、前記中間転写体が回転駆動を開始した直後、前記アシストトルクによる駆動力のみによって回転する回転速度の検出値に基づいて、前記アシストトルクを補正することを特徴とする請求項11乃至15の何れか1項に記載の画像形成装置。
The assist torque correction means includes
The drive start timing of the intermediate transfer member is made a predetermined time earlier than the drive start timing of the image carrier, and immediately after the intermediate transfer member starts rotating, the rotation speed of the intermediate transfer member is rotated only by the driving force of the assist torque. The image forming apparatus according to claim 11, wherein the assist torque is corrected based on a detection value.
前記所定時間は、前記中間転写体が、前記アシストトルクのみによって回転する際の、一定回転速度に到達した後、前記中間転写体が少なくとも一回転する時間よりも長いことを特徴とする請求項16に記載の画像形成装置。   17. The predetermined time is longer than a time during which the intermediate transfer member rotates at least once after reaching a constant rotational speed when the intermediate transfer member rotates only by the assist torque. The image forming apparatus described in 1. 前記アシストトルク補正手段は、
前記中間転写体の駆動停止タイミングを、前記像担持体の駆動停止タイミングよりも所定時間遅くし、前記像担持体が回転駆動を停止した後、前記中間転写体が前記アシストトルクによる駆動力のみによって回転する際の回転速度の検出値に基づいて、前記アシストトルクを補正することを特徴とする請求項11乃至15の何れか1項に記載の画像形成装置。
The assist torque correction means includes
After the drive stop timing of the intermediate transfer member is delayed by a predetermined time from the drive stop timing of the image carrier, and after the image carrier stops rotating, the intermediate transfer member is driven only by the driving force by the assist torque. The image forming apparatus according to claim 11, wherein the assist torque is corrected based on a detection value of a rotation speed at the time of rotation.
前記所定時間は、前記像担持体の駆動停止タイミングから、前記中間転写体が、前記像担持体により回転方向に駆動力を受けなくなってから、前記中間転写体が少なくとも一回転する時間よりも長いことを特徴とする請求項18に記載の画像形成装置。   The predetermined time is longer than the time at which the intermediate transfer member rotates at least once after the intermediate transfer member does not receive the driving force in the rotation direction by the image carrier from the drive stop timing of the image carrier. The image forming apparatus according to claim 18. 前記中間転写体の回転速度は、前記所定期間内に所定の間隔でサンプリングした値の平均値から導出されることを特徴とする請求項16乃至19の何れか1項に記載の画像形成装置。   20. The image forming apparatus according to claim 16, wherein the rotation speed of the intermediate transfer member is derived from an average value of values sampled at predetermined intervals within the predetermined period. 前記アシストトルクを出荷時に求めて記録しておくROMと、
出荷後に導出した前記アシストトルクを記録するRAMを備え、
前記補正手段は、前記RAMに前記アシストトルクが記録されていない場合は、前記ROMに記録された前記アシストトルクを用いて前記補正を行うことを特徴とする請求項1乃至20の何れか1項に記載の画像形成装置。
ROM that records the assist torque at the time of shipment;
A RAM for recording the assist torque derived after shipment;
21. The correction unit according to claim 1, wherein when the assist torque is not recorded in the RAM, the correction unit performs the correction using the assist torque recorded in the ROM. The image forming apparatus described in 1.
前記第1の駆動手段及び前記第2の駆動手段は、それぞれ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乃至21の何れか1項に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 21, wherein each of the first drive unit and the second drive unit is a low inertia type DC motor.
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