JP2005269775A

JP2005269775A - 電子写真印刷装置のステッピングモータの制御方法

Info

Publication number: JP2005269775A
Application number: JP2004078194A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Sukegawa; 竜一助川; Tatsuo Matsuda; 達夫松田; Kazuhiko Kawasaki; 川崎　　和彦
Original assignee: Ricoh Printing Systems Ltd
Current assignee: Ricoh Printing Systems Ltd
Priority date: 2004-03-18
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】
低振動且つ短時間にステッピングモータを停止させ、用紙間隔距離と用紙搬送速度を必要最小限とし用紙搬送系モータ全体を小型化し、かつ、整定時間短縮に効果のあるダンパーなどコストアップ要因となる部品を付加することなく、小型で低コストなカット紙両面印刷装置を提供する。
【解決手段】
ステッピングモータの駆動パルス停止後、適切なタイミングでモータ電流をゼロ、若しくは、正転および逆転駆動中の電流の１０％以下にすることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真印刷装置におけるステッピングモータの制御方法に関する。

電子写真印刷装置の一形態である、カット紙両面印刷装置の一般的な用紙搬送について図３を用いて説明する。図３に示す様に給紙ユニットは、同様な構造を有するホッパ１、およびホッパ２の２種類で構成される。一例として、ホッパ１から給紙した場合について説明する。ホッパ１に搭載された用紙はピックベルト３が駆動することにより搬送される。次にピックフィードローラ５、ホッパフィードローラ６、ＩＳフィードローラ７により縦搬送され、タイミングローラ９とレジストローラ１０にて用紙の蛇行矯正と画像データとの同期が行われる。

次に周知の電子写真プロセスにより感光ドラム１２上で画像を形成したトナーが、転写ベルト１１上で用紙に転写される。用紙は画像を形成したトナーを載せたまま、ヒートロール１３に搬送され、熱と圧力により用紙上にトナーが定着される。更に両面印刷が行われる場合は、スイッチバックローラ１９、ＰＦリターンローラ２０、リターンローラ２１により構成された戻し路を通って再給紙され裏面印刷が行われる。各ローラには、個別にモータが接続されており、独立して制御可能な構成になっている。図３において、４はピックベルト、８はカーラローラ、１４はHRアウトローラ、１５はパスゲート、１６はＰＦアウトローラ、１８はフリップローラである。

図４は、図３のＡ部を拡大した図である。用紙蛇行矯正動作について図４を用いて説明する。用紙は、タイミングローラ９側より搬送される（（Ａ）の状態）。次にレジストローラ１０は、用紙先端を数ミリメートル噛み込んだ位置で停止し、やや遅れてタイミングローラ９が停止し、用紙を弛ませた状態にする（（Ｂ）の状態）。その後用紙搬送方向の蛇行を矯正するためレジストローラ１０を適宜の角度で逆転させる（（Ｃ）の状態）。最後にタイミングローラ９とレジストローラ１０で同時に再搬送される（（Ｄ）の状態）。

図２は、図４で説明した用紙蛇行矯正動作におけるレジストモータ２２の制御シーケンスである。縦軸上段は、レジストモータ２２の動作（駆動パルスと回転方向）を示し、横軸に時間を示したものである。（１）点は、正転開始位置を示し、（２）点は、正転停止し用紙先端をレジストローラに噛み込んでいる位置を示している（図４の（Ｂ）の状態）。（３）点は、用紙蛇行を矯正するための逆転開始位置を示し（図４の（Ｃ）の状態）、（４）点は、逆転停止位置を示し、（５）点は、再正転で用紙を搬送開始する位置を示す（図４の（Ｄ）の状態）。また、中段にレジストモータ２２のモータ電流を切替える信号を示し、下段は、レジストモータ電流を示す。正転、停止、逆転および再正転のいずれの状態においてもモータ電流は、一定電流を流している。

図５は、モータ駆動回路のブロック図を示す。マイコン２９の指令により、ドライバ制御回路３１で生成された回転方向信号と駆動パルスがモータドライバ回路３２に入力されると、モータドライバ回路３２は駆動しモータ３４が回転する。また、電流検出抵抗３６によりモニタされた信号をフィードバックすることによりモータ電流３５は設定された一定値に制御される。

図６は、図４で説明したレジストモータ２２にステッピングモータを使用し、従来方法でレジストモータ駆動パルス３８を停止させた時のレジストモータ２２とレジストローラ１０の実測波形である。ステッピングモータは、所定の励磁相に停止しようとするが、ロータ慣性の影響により、一旦オーバーランし、励磁相の吸引力により引き戻されるが、再度オーバーランするという減衰振動を繰返しながら、約７０ｍｓかけて収束停止していることがわかる。この減衰振動が収束するまでの時間を整定時間と言い、ステッピングモータのタスク時間を短縮するうえで、大きな障害となっている。図６において、３７はレジストモータ電流切り換え信号である。

特開２００２−２９１２９３号公報

カット紙両面印刷装置において、用紙蛇行矯正の動作期間は、前の用紙後端が通過後次の用紙先端が到達するまでの用紙間隔時間内に終了させる必要がある。時間当たりの印刷速度が同速度のカット紙両面印刷装置の場合、用紙間隔距離を狭くしたほうが、用紙搬送速度を低く設定でき、用紙搬送系モータ全体を小型化できるメリットがある。用紙搬送速度が遅い場合は、用紙間隔時間も十分あり、ステッピングモータはモータ駆動パルスに従い回転するが、周知のように、ステッピングモータの停止動作においては、モータ軸に減衰振動が発生し、この振動期間中にモータを再起動しようとした場合、振動の逆位相時にモータ脱調のリスクが大きくなるため、十分振動が収まってからモータ再起動するのが一般的である。しかしながら、昨今の生産性に対する要求はより高いものとなり、時間当たりの印刷枚数を多くするために用紙搬送速度は高速化し、用紙間隔時間も短くなる傾向にある。また用紙搬送速度の高速化に伴い高出力な大型モータを採用した場合、ロータ慣性が大きくなり整定時間もより長くなる傾向にある。従来は、用紙搬送速度の高速化に伴い、用紙間隔距離を広くして一定時間以上の用紙間隔時間を確保してきたが、用紙搬送系モータ全体が大型化し、コストアップの要因となっていた。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消し、低振動且つ短時間にステッピングモータを停止させ、用紙間隔距離と用紙搬送速度を必要最小限とし用紙搬送系モータ全体を小型化し、かつ、整定時間短縮に効果のあるダンパーなどコストアップ要因となる部品を付加することなく、小型で低コストなカット紙両面印刷装置を提供することにある。

上記目的は、ステッピングモータの駆動パルス停止後、適切なタイミングでモータ電流をゼロ、若しくは、正転および逆転駆動中の電流の１０％以下にすることにより達成される。

本発明によれば、用紙蛇行矯正時において、ステッピングモータの電流を適切なタイミングで変化させることにより、ダンパーなど整定時間を短縮する部品を付加することなく、ステッピングモータ停止時の振動を低減し、カット紙両面印刷装置の用紙間隔距離と用紙搬送速度を必要最小限とし、用紙搬送系モータ全体を小型化、低コスト化することが可能となる。

ステッピングモータを短時間に且つ低振動に停止させるという目的を、ダンパーなど整定時間を短縮する部品を付加することなく、従来より使用している安価な２相ステッピングモータと既存のモータ駆動回路でマイコン制御を工夫することで実現した。

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

図１は、レジストモータ２２（図３参照）をステッピングモータで駆動した場合の動作一例を示す制御シーケンスである。レジストモータ２２正転中のモータ電流は３．０Ａであるが、モータ駆動パルス停止後（（２）の位置）２ｍｓ後にレジストモータ電流切替え信号により、モータ電流を３．０Ａから０．３Ａ以下に小さくしている。同様に逆転動作においても、レジストモータ駆動パルス停止後（（４）の位置）２ｍｓ後にレジストモータ電流切替え信号により、逆転動作中のモータ電流３．０Ａから０．３Ａ以下に小さくしている。

次に、レジストモータ駆動パルス停止後のモータ電流を１．０Ａ、０．３Ａ、および０Ａに変化させた時のレジストモータ２２とレジストローラ１０の振動波形を図７〜図９を用いて説明する。

図７は、レジストモ−タ電流３．０Ａで正転動作しているところから、レジストモータ駆動パルス３８を停止させ、２ｍｓ後にモータ電流を１．０Ａ（正転動作時の３３％）に小さくした時の振動波形である。レジストローラ１０に振動が発生し、振動収束に約３０ｍｓかかっているのがわかる。

図８は、レジストモ−タ電流３．０Ａで正転動作しているところから、レジストモータ駆動パルス３８を停止させ、２ｍｓ後にモータ電流を０．３Ａ（正転動作時の１０％）に小さくした時の振動波形である。レジストモータ２２に小刻みな振動が発生しているが約２０ｍｓ後には、振動が収束していることがわかる。

図９は、レジストモ−タ電流３．０Ａで正転動作しているところから、レジストモータ駆動パルス３８を停止させ、２ｍｓ後にモータ電流を０Ａに小さくした時の振動波形である。レジストモータ２２、レジストローラ１０ともにほぼ無振動で約２０ｍｓ後に回転が停止していることがわかる。

以上の結果より、レジストモータ駆動パルス３８停止後のモータ電流は、０．３Ａ（正転動作時の１０％）以下にすることが、レジストモータ２２とレジストローラ１０停止時の振動低減に効果があると言える。

レジストモータ電流切替え信号３７のタイミングは、本発明の駆動系においては、レジストモータ駆動パルス３８停止後２ｍｓ前後とした時が、レジストモータ２２停止までの時間が最も短くなり、停止後の振動も少なく毎回安定して停止させることができる。２ｍｓより早い場合、レジストモータ２２の停止までの時間が長引く傾向となり、２ｍｓより遅い場合は、レジストモータ２２停止後の振動が発生し易くなることが、実験により確認できている。尚、２ｍｓが適正なのは、一例であり、使用するモータの種類や電流値、駆動系の構成、負荷トルク、慣性などの条件により変化する。

図８は、本発明の制御シーケンスでの用紙蛇行矯正動作を実機にて測定した波形である。（１）点は、レジストモータ駆動パルス３８の正転停止位置を示し（図１の（２）点に相当）、（２）点は、レジストモータ駆動パルス３８の逆転開始位置を示し（図１の（３）点に相当）、（３）点は、レジストモータ駆動パルス３８の逆転停止位置を示し（図１の（４）点に相当）、（４）点は、レジストモータ駆動パルス３８の再正転開始位置を示す（図１の（５）点に相当）。レジストモータ駆動パルス３８とレジストモータ２２には、約２〜３ｍｓの遅延が存在し、また、レジストモータ２２とレジストローラ１０にも、約２〜３ｍｓの遅延が存在するが、レジストモータ駆動パルス３８に従い、正転および逆転動作していることがわかる。

ステッピングモータを用いて駆動される装置で短時間に起動→停止を繰返す動作のタスク時間を短縮することでメリットが発生する全ての用途に適用できる。

本発明の一実施例におけるにレジストモータ制御シーケンス。従来例におけるレジストモータ制御シーケンス。一般的な電子写真装置の用紙搬送概略図。従来例および本実施例における電子写真装置の用紙蛇行矯正動作の説明図。従来例および本実施例におけるモータ制御回路のブロック図。従来例におけるレジストモータの正転停止時の波形図。本発明の一実施例におけるレジストモータ駆動パルス停止後のモータ電流を１．０Ａにした時の振動波形図。本発明の一実施例におけるレジストモータ駆動パルス停止後のモータ電流を０．３Ａにした時の振動波形図。本発明の一実施例におけるレジストモータ駆動パルス停止後のモータ電流を０Ａにした時の振動波形図。本発明の一実施例におけるレジストモータの用紙蛇行矯正動作全工程の波形図。

符号の説明

２２…レジストモータ、２３…レジストローラプーリ、２４…ベルト、２５…レジストモータプーリ、２６…スキューセンサ、２７…スキューセンサ、２８…用紙。

Claims

印刷用紙の搬送をステッピングモータで行う電子写真印刷装置において、接続された負荷を駆動するステッピングモータと、該ステッピングモータに電流を流しモータを回転させるモータ駆動回路と、前記ステッピングモータの電流を動作途中に任意に変更可能なモータ電流切替え回路とを有し、前記ステッピングモータを短時間に正転→停止→逆転または正転→停止→再正転動作する際に、前記ステッピングモータの駆動パルスが停止した後に適切なタイミングで前記ステッピングモータに流す電流をゼロ、若しくは、正転および逆転駆動中の電流の１０％以下にしたことを特徴とする電子写真印刷装置のステッピングモータの制御方法。