JP2004104904A

JP2004104904A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2004104904A
Application number: JP2002262822A
Authority: JP
Inventors: Atsuko Suzuki; 鈴木　篤子
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-09-09
Filing date: 2002-09-09
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】低温時に負荷が増大しても円滑起動に必要十分なトルクを発生し、かつ常温時は静かで節電することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】記録紙搬送等の機械的構成要素を駆動するステッピングモータを含み形成された画像形成装置であって、画像形成装置に設けられた温度検知手段と前記温度検知手段から出力される検知結果をもとに実際の温度を検出する温度検出手段と前記ステッピングモータを駆動するための動手段と、前記駆動手段を制御するための駆動制御手段とを有し、前記駆動制御手段は前記温度検出手段による検出結果に応じてステッピングモータの励磁方式を切り換えることを特徴とする画像形成装置。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、電子写真方式にて画像を形成する画像形成装置に関するものであり、特にステッピングモータの制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザビームプリンタなどの画像形成装置の駆動に使用されるステッピングモータのスペックは使用上最悪条件でも円滑起動が可能なよう設定がなされている。
【０００３】
ステッピングモータの負荷として接続されている部品には搬送ゴムローラ等、低温硬化部品も多く用いられており、ギアに塗布された潤滑剤なども低温下では硬化するため、これら環境条件下でのトルク増加を考慮し電流設定や励磁方式を決定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そのため低温時の最大負荷トルクをターゲットに環境下によらず同じ制御をおこなった場合、常温時においてはオーバスペックとなった余剰トルクが振動となり騒音が高くなってしまうという問題点があった。
【０００５】
またドライバＩＣの発熱やモータの発熱及び電力の浪費という観点においても低温時の最大負荷トルクをターゲットにした制御方法を常温時もおこなうのは好ましくない。
【０００６】
特開平３−２１５１９２号公報においては外気温により駆動電流の設定値を切り換えるという発明がなされているが、本件では外気温により励磁方式を変更させることで実現させている。
【０００７】
本発明の目的は以上に述べた問題点を解決し、低温時に負荷が増大しても円滑起動に必要十分なトルクを発生し、かつ常温時は静かで節電することのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は請求項１に記載の本発明の装置においては前記画像形成装置に設けられた温度検知手段と、前記温度検知手段から出力される検知結果をもとに実際の温度を検出する温度検出手段と前記ステッピングモータを駆動するための駆動手段と、前記駆動手段を制御するための駆動制御手段とを有し、前記駆動手段はステッピングモータを複数の励磁方式にて駆動すること可能であって前記駆動制御手段が前記温度検出手段による検出結果に応じてステッピングモータの励磁方式を切り換えることによって達成される。
【０００９】
また請求項２に記載の本発明の装置においては前記駆動手段はステッピングモータの駆動電流を複数設定する電流設定手段を有し、前記駆動制御手段が温度検出手段による検出結果をもとにステッピングモータの励磁方式とともに電流設定値を切り換えることによって達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
画像形成装置のうち、プリンタを例にとって説明する。プリンタは図１のごとき機構をしている。図１において、１０１は静電担持体である感光体ドラム、１０２は光源としての半導体レーザ、１０３はスキャナモータ１０４にて回転する回転多面鏡、１０５は半導体レーザ１０２から発射され、感光体ドラム１０１上を走査するレーザビームである。
【００１１】
１０６は感光体ドラム１０１上を一様に帯電するための帯電ローラ、１０７は感光体ドラム１０１上に形成された静電潜像をトナーにて現像するための現像器である。１０８は現像器１０７にて現像されたトナー像を所定の記録用紙に転写するための転写ローラ、１０９は記録用紙に転写されたトナーを熱にて融着するための定着器である。
【００１２】
１１０は、用紙を格納する給紙カセット、１１１は１回転することにより、前記給紙カセット１１０から用紙を給紙し、搬送路に送り出すカセット給紙ローラ、１１２、１１３はカセットから給紙された記録用紙を搬送する搬送ローラである。
【００１３】
１１４は給紙された用紙の先端と後端を検出するためのプレフィードセンサ、１１５は搬送された用紙を感光体ドラム１０１へ送り込む転写前ローラ、１１６は給紙された用紙に対し、感光体ドラム１０１への画像書き込み（記録／印字）と用紙搬送の同期を取るとともに、給紙された用紙の搬送方向の長さを測定するためのトップセンサである。１１７は定着後の用紙の有無を検出するための排紙センサ、１１８は定着後の用紙を排紙トレイ１１９へ搬送するための排出ローラ、１２０は排出ローラから搬送された用紙を排紙トレイ１１９へ排出するために正転し、さらに両面搬送部に用紙を送り込む時に逆転する排紙反転ローラである。排紙反転ローラは１３０のステッピングモータである排紙モータにて駆動されている。本実施形態においてはその他紙搬送系はＤＣブラシレスモータであるメインモータ１２９にて駆動されている。１２１は排紙反転ローラ１２０から送り込まれた用紙を両面搬送部に送り込むための両面導入ローラ、１２２〜１２４は両面搬送部内の両面搬送ローラ、１２５は両面搬送部の紙搬送状態を検出するための再給紙センサである。
【００１４】
１２６は感光体ドラム１０１、帯電ローラ１０６、現像器１０７が一体となって装置から着脱可能なトナーカートリッジである。また、トナーカートリッジを装置から着脱する際のカートリッジドアについては図示しない。
【００１５】
１２７は吸気冷却ファンで外気を装置内に取り込んで機内昇温を抑えている。そしてファンモータ１２７の近傍には温度検出素子である外気サーミスタ１２８が設けられている。
【００１６】
このような機構部を制御する制御系の回路構成のブロック図を図２に示す。図２において、２０１は不図示のホストコンピュータ等の外部機器から送られる画像コードデータをプリンタの印字に必要なビットデータに展開するとともに、プリンタ内部情報を読み取りそれを表示するためのプリンタコントローラである。
【００１７】
２０２はプリンタエンジンの各部をプリンタコントローラ２０１の指示にしたがって動作制御するとともに、プリンタコントローラ２０１へプリンタ内部情報を報知するためのプリンタエンジン制御部である。２０３は帯電、現像、転写等各工程における各高圧出力制御をプリンタエンジン制御部２０２の指示にしたがっておこなう高圧制御部である。２０４はスキャナモータ１０４の駆動／停止、レーザビームの点灯をエンジン制御部２０２の指示にしたがって制御する光学系制御部である。２０５は定着ヒータへの通電の駆動／停止をプリンタエンジン制御部２０２の指示にしたがっておこなう定着器制御部である。
【００１８】
２０６はプレフィードセンサ１１４、トップセンサ１１６排紙センサ１１７の紙有無状態と、外気サーミスタ１２８の検出する温度をエンジン制御部２０２へ報知するセンサ入力部、２０７はプリンタエンジン制御部２０２の指示にしたがい、記録用紙搬送のためにモータ／ローラ等の駆動／停止を行う用紙搬送制御部で、図１の給紙ローラ１１１、搬送ローラ１１２、１１３、転写前ローラ１１５、定着ローラ１０９、両面導入ローラ１２１、両面搬送ローラ１２２〜１２４に連結するメインモータ１２９の駆動／停止の制御と、排出ローラ１１８に連結する排紙モータの駆動／励磁パターン切り換え／停止をつかさどっている。
【００１９】
２０８はエンジン制御部２０２の指示にしたがって吸気冷却ファンモータ１２７の駆動をつかさどる装置冷却部である。
【００２０】
以上の構成を有するプリンタにおけるプリント動作は以下のように行われる。すなわち、図示しない外部装置から図示しない汎用のインターフェースを介してプリンタコントローラ２０１に送信されると、プリンタコントローラ２０１は画像情報をエンジン制御部２０２に送信するとともにプリント指示を行う。この指示を受けてエンジン制御部２０２は記録動作を開始する。
【００２１】
まず、メインモータ１２９を駆動し、給紙ローラ１１１を駆動して給紙カセット１１０に積載された用紙を一枚搬送路に送り出し給紙動作を行う。同時にスキャナモータ１０４の駆動の開始、定着器１０９の温調の開始、電子写真プロセスの初期化を行う。その後、給紙した用紙先端をプレフィードセンサ１１４が検出しスキャナモータ１０４が規定回転に到達したこと、定着器１０９の温度が所定温度に達したこと、電子写真プロセスの初期化が終了したことの全ての条件が成立することで、給紙した用紙への電子写真プロセスによってトナー像を用紙上に形成され定着器１０９にて用紙に熱融着させる。このとき定着器１０９の定着温度は、外気サーミスタ１２８の検出した温度から外気温度を算出し、その算出結果に基づいて設定される。その後、用紙搬送制御部２０７は排紙モータ１３０は排紙センサ１１７から紙有りを検出した所定時間後に正回転を開始し、用紙が排出ローラに保持された状態で一旦停止し、排紙モータ１３０の逆転駆動を開始する。用紙は両面導入ローラ、両面搬送部内の両面搬送ローラにより再び画像記録部に搬送され裏面の画像記録を終了する。
【００２２】
図３にプリンタ装置内の排紙モータ制御系と外気温度検出系の詳細構成を示す回路図を記載する。図３において３０１はマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）であり、Ｐ００〜Ｐ０４は出力端子、ＡＮＯはアナログ電圧をデジタル値に変換して検出するＡ／Ｄ機能を有するアナログ入力端子である。また、３０２は排紙モータ１３０を駆動するためのステッピングモータドライバＩＣであり、このドライバＩＣの入力端子ＩＮ０〜３、ＩはＭＰＵ３０１の出力端子Ｐ００〜Ｐ０４に出力端子ＯＵＴＡ、ＯＵＴＡ、ＯＵＴＢ、ＯＵＴＢは排紙モータ１３０に接続されている。
【００２３】
外気サーミスタ１２８は一端がＧＮＤに接続され、他端がプルアップ抵抗４０５とＭＰＵ４０１のアナログ入力端子ＡＮＯに接続されており、これによりＭＰＵ４０１は外気サーミスタ１２８近傍の温度を検出することができる。
【００２４】
図４に本実施形態における排紙モータ１３０の駆動励磁パターンを示す。
【００２５】
（ａ）は２相励磁時の励磁パターンであり▲１▼、▲２▼、▲３▼、▲４▼とＴｍｓｅｃ毎にパターンを切り換えコイルＡ，Ｂに図４のように通電することにより、１パルスにつき所定角度ずつ排紙モータ１３０は回転する。また▲４▼、▲３▼、▲２▼、▲１▼とパターンを切り換えることによって排紙モータ１３０は逆方向に回転を開始する。
【００２６】
（ｂ）は１−２相励磁時の励磁パターンであり▲１▼、▲３▼、▲５▼、▲７▼ではコイルＡ、コイルＢともに通電し、▲２▼、▲４▼、▲６▼、▲８▼ではコイルＡもしくはコイルＢのいずれかを通電している。ここで１パルスにつき回転する角度はは２相励磁の場合の２分の１であるため、２相励磁時の２分の１であるＴ／２ｍｓｅｃ毎にパターンを切り換えることにより２相励磁時と同じ速度で回転することが可能になる。
【００２７】
また、図５に本実施形態における温度検知による排紙モータの制御方法のフローチャートを記載する。以下に詳細を説明する。
【００２８】
Ｓ５０１でプリンタコントローラからプリント開始指示をうけると、Ｓ５０２にて外気サーミスタ１２８が検知した電圧値より外気温Ｔ１を推測しＴ１が予め決定した閾値Ｔ（例えば５℃）より小さいかを判別する。小さい場合装置が十分冷えていることが推測されるためＳ５０３にてステッピングモータである排紙モータの駆動方式を２相励磁に設定する。また閾値より大きい値であればＳ５０４にてステッピングモータである排紙モータの駆動方式を１−２相励磁に設定する。Ｓ５０５以下の処理は２相、１−２相ともに共通である。
【００２９】
画像を記録された記録紙は定着部にて定着され機外へ排出される。Ｓ５０５にて排紙センサ紙ありを検知したらそれぞれの励磁方式によって排紙モータの正転駆動を開始（Ｓ５０６）する。所定時間経過後、紙が両面導入ローラによって両面搬送部に搬送可能な反転位置まで搬送されたことをもって（Ｓ５０７）、排紙モータの逆転制御を開始する（Ｓ５０８）。
【００３０】
逆転駆動を開始した所定時間後（Ｓ５０９）紙の後端が排紙ローラ１１７を抜ける十分な時間をまって排紙モータ１３０を停止する（Ｓ５１０）。
【００３１】
ここで記録紙は再給紙搬送路を通って再び画像形成部に搬送され熱定着後排紙部へと搬送される。再びＳ５１１にて排紙センサ紙ありを検知したら、排紙モータを再び起動し（Ｓ５１２）、所定時間経過後（Ｓ５１３）用紙が排紙されるのに十分な時間が経過したら排紙モータを停止し（Ｓ５１４）プリント動作を終了する。
【００３２】
外気温に応じて１−２相励磁と２相励磁を切り換えることによって、低温時は大トルクをそれ以外の場合には１−２相励磁に設定しモータの振動を低減させることが可能になる。
【００３３】
１−２相励磁は２相励磁駆動と比較し通電時間が少ない為、出力トルクは小さくなるもののドライバやモータの発熱も小さくてすむというメリットがある。
【００３４】
（実施形態２）
前述の第１の実施形態では温度によって励磁方式を変更したが、本実施形態においては励磁方式のみだけでなく更に電流値を変化させることにより、よりいっそうの騒音の低減化をはかることができる。
【００３５】
図６にプリンタ装置内の排紙モータ制御系と外気温度検出系の詳細構成を示す回路図を記載する。図６において６０１はマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）であり、Ｐ００〜Ｐ０５は出力端子、ＡＮＯはアナログ電圧をデジタル値に変換して検出するＡ／Ｄ機能を有するアナログ入力端子である。また、６０２は排紙モータ１３０を駆動するためのステッピングモータドライバＩＣであり、このドライバＩＣの入力端子ＩＮ０〜３、Ｉ０、Ｉ１はＭＰＵ６０１の出力端子Ｐ００〜Ｐ０５に出力端子ＯＵＴＡ、ＯＵＴＡ、ＯＵＴＢ、ＯＵＴＢは排紙モータ１３０に接続されている。
【００３６】
外気サーミスタ１２８は前述の第１の実施形態同様一端がＧＮＤに接続され、他端がプルアップ抵抗３０５とＭＰＵ３０１のアナログ入力端子ＡＮＯに接続されており、これによりＭＰＵ６０１は外気サーミスタ１２８近傍の温度を検出することができる。
【００３７】
図７に本実施形態における排紙モータ１３０の駆動励磁パターンを示す。図７（ａ）は前述第１の実施形態で説明したため省略する。
【００３８】
図７−（ｂ）は１−２相励磁フラットトルク駆動時の励磁パターンであり▲１▼、▲３▼、▲５▼、▲７▼ではコイルＡ、コイルＢともに通電しなおかつ電流設定値は通常の７０％としている。
【００３９】
また▲２▼、▲４▼、▲６▼、▲８▼ではコイルＡもしくはコイルＢのいずれかを通電し、電流設定値は１００％となっている。
【００４０】
ここで１パルスにつき回転する角度はは２相励磁の場合の２分の１であるため、２相励磁時の２分の１であるＴ／２ｍｓｅｃ毎にパターンを切り換えることにより２相励磁時と同じ速度で回転することが可能になる。
【００４１】
このフラットトルク駆動は１−２相励磁より更にトルクが低減するものの、低温環境下でのトルク増加が大きいものに関しては、常温時の騒音の低減に特に有効である。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明の装置では、ステッピングモータの励磁方式を周囲温度によって変更することにより低温時は出力トルクの大きい励磁方式で駆動し、装置の円滑起動を可能にし、常温時は負荷トルクにみあった出力トルクの励磁方式に変更することにより振動が少なく静かでかつ節電も可能な画像形成装置を提供することが可能になる。
【００４３】
また請求項２に記載の本発明の装置では、励磁方式だけでなく設定電流値もあわせて切り換えることにより、より正弦波に近い駆動電流をモータに流すことが可能になり、低温時の負荷トルクの増加が著しい装置であっても、常温時は振動が少なく静かでかつ節電可能な画像形成装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１によるプリンタの構成を示す縦断面図。
【図２】実施形態１によるプリンタの制御系の回路構成を示すブロック図。
【図３】実施形態１によるステッピングモータ制御系と外気温度検出系の詳細構成を示す回路図。
【図４】実施形態１における排紙モータ１３０の駆動励磁パターン。
【図５】実施形態１における温度検知による排紙モータの制御方法のフローチャート。
【図６】実施形態２によるステッピングモータ制御系と外気温度検出系の詳細構成を示す回路図。
【図７】実施形態２における排紙モータ１３０の駆動励磁パターン。
【符号の説明】
１０１　感光ドラム
１０２　半導体レーザ
１０７　現像機
１０８　転写ローラ
１２８　サーミスタ
１２９　メインモータ
１３０　排紙モータ

Claims

記録紙搬送等の機械的構成要素を駆動するステッピングモータを含み形成された画像形成装置であって、
前記画像形成装置に設けられた温度検知手段と、
前記温度検知手段から出力される検知結果をもとに実際の温度を検出する温度検出手段と、
前記ステッピングモータを駆動するための駆動手段と、
前記駆動手段を制御するための駆動制御手段とを有し、
前記駆動手段はステッピングモータを複数の励磁方式にて駆動すること可能であって、
前記駆動制御手段は前記温度検出手段による検出結果に応じてステッピングモータの励磁方式を切り換えることを特徴とする画像形成装置。
前記駆動手段はステッピングモータの駆動電流を複数設定する電流設定手段を有し、
前記駆動制御手段は温度検出手段による検出結果をもとに、
ステッピングモータの励磁方式とともに電流設定値を切り換えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。