JP2006039095A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドラム・給紙系を駆動するＤＣブラシレスモータと、定着排紙系を駆動するステッピングモータで構成された搬送系を有し、かつＤＣブラシレスモータからの駆動の一部を定着駆動側にも供給し、起動時のステッピングモータの負荷トルクを低減する構成を有する電子写真プリンタの定着加圧ローラのクリーニング制御に関するもので、定着器を駆動するステッピングモータの負荷トルクを低減し、ステッピングモータの仕様を最適化することができる。
【解決手段】ドラム・給紙系を駆動するＤＣブラシレスモータと、定着排紙系を駆動するステッピングモータで構成された搬送系を有し、かつＤＣブラシレスからの駆動の一部を定着駆動側にも供給し、起動時のステッピングモータの負荷トルクを低減する構成を有する電子写真プリンタにおける定着加圧ローラのトナー付着のクリーニング処理を通常のプリント処理の中で実行することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、排紙ローラを正逆転させることで両面搬送させる機能を有し、かつ反転モータにより定着ローラをも駆動する構成を有する画像形成装置について記載している。

従来この種の電子写真プリンタは、図８の如き構成をなしている。

ここで１は、静電潜像を形成するための感光体ドラム、２は感光体ドラム１を一様に帯電するための帯電ローラ、５はレーザビームを感光ドラム１上で走査するための光学ユニット、６は光学ユニット５から発せられたレーザビーム、３は、レーザビームにより感光ドラム１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、４は感光体ドラム１上のトナー像を、所定の用紙に転写する転写ローラ帯電器、７は用紙上のトナーを溶融して用紙に定着させる定着器、８は印字する用紙を積載しておくための標準カセット、９は標準カセットから用紙をピックアップする標準カセット給紙ローラ、１０は手差しトレイ、１１は手差し給紙ローラ、１２は用紙を機外へ排出するための第一排出ローラ、１２’は正逆転モータに接続され片面連続プリント時には正転のみ、両面搬送時には反転して用紙を後述する両面搬送路へ送り込むための反転ローラ、１３は搬送されてきた用紙の印字のための先端レジストをとるためのレジストローラ、１４は用紙先端を検出するＴＯＰセンサ、１５は用紙が正常に定着器を排出終了したかを確認するための排紙センサ、１６は標準カセットの紙有無を検出するセンサ、１７は手差し用紙有無を検出するためのセンサ、１８，１９は前述両面反転時に反転ローラ１２’から送り込まれてきた両面印字のための用紙を搬送する両面搬送ローラ、２０は両面印字時に搬送されてきた用紙を一旦停止させ、両面の２面目の印字要求を受けてから用紙搬送を再起動させるための停止位置を確認するため用紙の先端を検出する両面センサである。

従来はこのような構成において、各ローラと駆動モータは図９のように接続されていた。

給紙、感光体ドラム、両面搬送などは全て一定方向に回転するＤＣブラシレスモータに接続され、給紙ローラについてはＯＮ・ＯＦＦするためにソレノイドを介して接続されている。

また、反転のための反転ローラのみ正逆転可能なステッピングモータに接続されている。

両面搬送ローラは両面２面目の印字要求待ちをさせるため、一旦停止させる必要があり、そのためＯＮ・ＯＦＦするためのソレノイドに接続されている。

また、前記定着器はプリント枚数が増えてくると、加圧ローラ等にトナーが付着しそれを定期的に清掃するなどの処理が必要になっていた。その清掃手段の１つとして、定着器のニップに用紙が到達してから定着器を温調しながら定着器を駆動するステッピングモータを少しずつ駆動し加圧ローラのトナーを用紙に付着させてクリーニングする手段などが提案されている。
特開２００２−７２７４８号公報

前記従来例では、定着器の清掃のために定着器を駆動しているステッピングモータなどを少しずつ駆動させながら加圧ローラをクリーニングするため、通常のプリント処理とは全く別のモードで動作させる必要があった。そのためにユーザは特別な処理をしなければならないという問題があった。

本発明は、以上の点に着目して成されたもので、定着器を駆動するステッピングモータの負荷トルクを低減し、ステッピングモータの仕様を最適化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。

上記課題を解決するため、
プリントすべき用紙を所定の用紙位置から給紙して搬送路に送り込む給紙手段と、画像情報に応じて点滅するレーザビームにより、感光体ドラム上に静電潜像を形成した後、前記静電潜像をトナーにて可視像化して、給紙した所定の用紙に転写する転写手段と、前記転写手段により用紙に転写されたトナーを用紙に定着させるための定着手段と、前記定着された用紙を機外の所定位置まで排出するための排出手段と、前記定着手段を構成している定着ローラと前記定着ローラの下流にある前記排出手段を構成する排紙ローラを駆動する第一の駆動手段と、前記定着ローラから排紙ローラまでの搬送系以外を駆動する少なくとも１つの駆動系から構成される第二の駆動手段と、前記排紙ローラが用紙排出方向と反対側に回転した際に、用紙を受け取り再度感光体ドラムに送り込む前記第二の駆動手段に接続された両面搬送手段とを有し、前記第一の駆動手段は、正転、停止、反転の３つの状態で動作可能であって、かつ定着ローラに対しては正転、逆転に関わらず常に用紙を排出する側に回転させるための回転方向切り換え手段と、前記第二の駆動手段は所定の減速比のギヤ列と、ワンウエー機能を介して前記第一の駆動手段が駆動する定着ローラと、排紙ローラを減速比に応じた回転数で駆動する補助駆動手段とを有し、
前記第一の駆動手段と第二の駆動手段共に定格回転数で回転させて給紙から定着・排紙までの処理を行う第一の搬送モードと、前記第一の駆動手段の駆動を停止させ、前記第二の駆動手段及びその補助駆動手段とによって、給紙から感光体ドラムまでの駆動は定格回転数で、定着から排紙までを補助駆動手段による低速回転数で駆動する第二の搬送モードとを有し、ホストコンピュータから画像コードデータを受信しそれをビットマップデータに展開すると共にエンジン制御部とのシリアル通信を介しての情報授受、あるいはプリント指示などを行う画像コントローラからのプリント情報に基づき、前記第一の搬送モードと前記第二の搬送モードとを切り替える搬送モード切換手段とを有することを特徴とする画像形成装置。

前記搬送モード切換手段は、少なくとも用紙後端が前記第二の駆動手段が駆動する最下流ローラのニップをプリントすべき用紙後端が抜けた後に、前記第二の搬送モードに切り替えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

前記搬送モード切換手段は、プリンタコントローラから指示されるプリント要求枚数の積算枚数が所定の枚数に達した後のジョブの最終ページにおいて第二の搬送モードに切り替えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

前記搬送モード切換手段は、プリンタコントローラからの定着器クリーニング処理開始指示に基づき前記第二の搬送モードに切り替えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

前記プリンタコントローラは、プリントすべき画像の印字比率を検出する印字比率検出手段と、プリント積算枚数に基づきエンジン制御部に対して前記第二の搬送モードに切り替えるためのモード切換支持コマンドを前記シリアル通信回線を介して発行することを特徴とする請求項１又は４記載の画像形成装置を提供することによって、ユーザの手を介さずに通常のプリント制御を実行しながら効率的に加圧ローラのトナーを除去できる効果があり、ユーザビリティを大幅に向上させることができるものである。

本発明によれば、上記課題を解決するため、プリントすべき用紙を所定の用紙位置から給紙して搬送路に送り込む給紙手段と、画像情報に応じて点滅するレーザビームにより、感光体ドラム上に静電潜像を形成した後、前記静電潜像をトナーにて可視像化して、給紙した所定の用紙に転写する転写手段と、前記転写手段により用紙に転写されたトナーを用紙に定着させるための定着手段と、前記定着された用紙を機外の所定位置まで排出するための排出手段と、前記定着手段を構成している定着ローラと前記定着ローラの下流にある前記排出手段を構成する排紙ローラを駆動する第一の駆動手段と、前記定着ローラから排紙ローラまでの搬送系以外を駆動する少なくとも１つの駆動系から構成される第二の駆動手段と、前記排紙ローラが用紙排出方向と反対側に回転した際に、用紙を受け取り再度感光体ドラムに送り込む前記第二の駆動手段に接続された両面搬送手段とを有し、前記第一の駆動手段は、正転、停止、反転の３つの状態で動作可能であって、かつ定着ローラに対しては正転、逆転に関わらず常に用紙を排出する側に回転させるための回転方向切り換え手段と、前記第二の駆動手段は所定の減速比のギヤ列と、ワンウエー機能を介して前記第一の駆動手段が駆動する定着ローラと、排紙ローラを減速比に応じた回転数で駆動する補助駆動手段とを有し、
前記第一の駆動手段と第二の駆動手段共に定格回転数で回転させて給紙から定着・排紙までの処理を行う第一の搬送モードと、前記第一の駆動手段の駆動を停止させ、前記第二の駆動手段及びその補助駆動手段とによって、給紙から感光体ドラムまでの駆動は定格回転数で、定着から排紙までを補助駆動手段による低速回転数で駆動する第二の搬送モードとを有し、ホストコンピュータから画像コードデータを受信しそれをビットマップデータに展開すると共にエンジン制御部とのシリアル通信を介しての情報授受、あるいはプリント指示などを行う画像コントローラからのプリント情報に基づき、前記第一の搬送モードと前記第二の搬送モードとを切り替える搬送モード切換手段とを有することを特徴とする画像形成装置。

前記搬送モード切換手段は、少なくとも用紙後端が前記第二の駆動手段が駆動する最下流ローラのニップをプリントすべき用紙後端が抜けた後に、前記第二の搬送モードに切り替えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

前記搬送モード切換手段は、プリンタコントローラから指示されるプリント要求枚数の積算枚数が所定の枚数に達した後のジョブの最終ページにおいて第二の搬送モードに切り替えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

前記搬送モード切換手段は、プリンタコントローラからの定着器クリーニング処理開始指示に基づき前記第二の搬送モードに切り替えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

前記プリンタコントローラは、プリントすべき画像の印字比率を検出する印字比率検出手段と、プリント積算枚数に基づきエンジン制御部に対して前記第二の搬送モードに切り替えるためのモード切換支持コマンドを前記シリアル通信回線を介して発行することを特徴とする請求項１又は４記載の画像形成装置を提供することによって、ユーザの手を介さずに通常のプリント制御を実行しながら効率的に加圧ローラのトナーを除去できる効果があり、ユーザビリティを大幅に向上させることができるものである。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

図１は、本発明第一の実施例におけるプリンタ機構部の断面を概略示したものである。

ここで１０１は、静電潜像を形成するための感光体ドラム、１０２は感光体ドラム１０１を一様に帯電するための帯電ローラ、１０５はレーザビームを感光ドラム１０１上で走査するための光学ユニット、１０６は光学ユニット１０５から発せられたレーザビーム、１０３は、レーザビームにより感光ドラム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、１０４は感光体ドラム１０１上のトナー像を、所定の用紙に転写する転写ローラ帯電器、１０７は用紙上のトナーを溶融して用紙に定着させる定着器、１０８は印字する用紙を積載しておくための標準カセット、１０９は標準カセットから用紙をピックアップする標準カセット給紙ローラ、１１０は手差しトレイ、１１１は手差し給紙ローラ、１１２は用紙を機外へ排出するための第一排出ローラ、１１２’は片面連続プリント時には排出方向にのみ回転して用紙を排出すると共に、両面印字時には両面搬送部に用紙を送り込むために用紙が所定位置まで排出された後に、ローラが逆転し両面搬送部へ用紙を送り込む側に回転することができる第二排出ローラであり、反転機能も兼ね備える。１１３は搬送されてきた用紙の印字のための先端レジストをとるためのレジストローラ、１１４は用紙先端を検出すると共に搬送中の用紙長を測定するＴＯＰセンサ、１１５は用紙が正常に定着器を排出終了したかを確認するための排紙センサ、１１６は標準カセットの紙有無を検出するセンサ、１１７は手差し用紙有無を検出するためのセンサ、１１８は給紙された用紙の重送を解除するためのリタードローラ、１１９は給紙・分離された印字紙をレジスト部に送り込むための搬送ローラ、１２０は反転ローラ１１２’によって反転された用紙を両面搬送部に送り込むための第一両面搬送ローラ、１２１は両面搬送部からレジスト部に送り込むための第二両面搬送ローラ、１２２は反転ローラから送り込まれた用紙を第一両面搬送ローラの手前の所定位置で、印字要求待ちのために待機させる位置を検出するための両面反転センサである。

図２は、本発明におけるプリンタ制御部をブロック図で示したものである。３０１は、ホストコンピュータとの間での通信と画像データの受信、及び受け取った画像データをプリンタが印字可能な情報に展開すると共に、後述するプリンタエンジン制御部との間で信号のやり取り及びシリアル通信を行うプリンタコントローラ、３０２はプリンタコントローラとの間で信号のやり取り、シリアル通信を介してプリンタエンジンの各ユニットの制御を行うエンジン制御部、３０３はコントローラとエンジン制御部間で行われるシリアル通信のコマンド／ステータスラインで双方向の機能を持つ。３０４は前記コマンドステータスを転送するためのシリアル同期クロック、３０５は用紙が搬送されセンサがＴＯＰセンサに到達したことをコントローラに示す垂直同期信号となる／ＴＯＰ信号、３０６は画像出力のための水平同期信号である／ＢＤ信号、３０７は画像信号である。３０８はプリントする用紙を給紙搬送しプリント後の排紙までの紙搬送をエンジン制御部の指示に基づき実行する用紙搬送制御部、３０９はＴＯＰセンサ、排紙センサ、用紙有無センサの各センサの状態をエンジン制御部に伝達する紙有無センサ入力部、３１０はエンジン制御部からの指示に基づき用紙紙詰まりを検出するジャム検出部、３１１はスキャナモータの駆動及びレーザのＯＮ／ＯＦＦ制御をエンジン制御部の指示に基づき実行する光学系制御部、３１２は帯電、現像、転写等の電子写真プロセスに必要な高圧出力をエンジン制御部の指示に基づき実行する高圧系制御部、３１３はエンジン制御部の指示に基づき定着器の温度制御を行なうとともに、定着器の異常検出等を行う定着温度制御部、３１４はプリンタ内の機能部の故障を検出する故障検出部である。

用紙搬送制御部は、図３に示すように２種類のモータを制御している。まず、モータについては給紙系、レジスト部、ドラム系、両面搬送系を駆動するＤＣブラシレスモータ４０１と定着系、排紙・反転系を駆動するステッピングモータ４０２の２つのモータにより構成されている。またＤＣブラシレスモータからは、所定の減速ギヤ４０４とＯｎｅ Ｗａｙローラ４０５を介してステッピングモータへの駆動列に接続されている。このＯｎｅ Ｗａｙローラ４０５は、ステッピングモータによる駆動の方が高速で回転している期間中はＤＣブラシレスモータからの駆動を解除してから回転し、ＤＣブラシレスモータからの駆動の方が早い場合にのみステッピングモータ側の駆動列に対してトルクを発生させる機能を有したローラである。

給紙ローラ１０９と１１１は、所定時間で停止させなければならないため、ソレノイドを介してＤＣブラシレスモータに接続されている。それ以外のＤＣブラシレスモータに接続されたローラについては、ＤＣブラシレスモータの駆動時には常時一定の回転方向に回転するローラである。一方、ステッピングモータに接続された定着ローラ系は、両面反転時にも一定の方向に回転させるために、振り子ギヤ４０３に接続されている振り子ギヤはステッピングモータの回転方向に伴い、接続されるギヤ列を切り換えることが可能な素子であり、これに接続された定着系のローラはステッピングモータの回転方向に関わらず常に一定方向、つまり用紙を排出する方向に回転する構成になっている。また、排紙ローラ１１２’はステッピングモータに通常のギヤ列を介して接続されているので、ステッピングモータの正転反転に伴って、正逆回転する構成になっている。図４は、振り子ギヤの構成について詳細に説明した図である。反転モータに対して、排紙ローラは途中３段のギヤを介して接続されている。一方加圧ローラは、途中振り子ギヤを介して接続されており、反転モータの回転方向に基づき、ギヤＡかギヤＢに接続される構成になっている。また、反転モータの駆動系に対してＯｎｅ Ｗａｙ機構を介してメインモータからのギヤ列が接続されている
以上のような制御部構成において具体的に定着加圧ローラのクリーニング制御について図５のフローチャートを基に説明する。尚、ここでの加圧ローラのクリーニングとは、ＤＣブラシレスモータのみの駆動によって定着器を駆動した場合には、減速比に基づく低速回転をするため、加圧ローラに付着したトナーが再度紙に定着しなおして加圧ローラの付着トナーを除去できる仕組みに基づいたものである。

まず、プリンタコントローラからのプリント指示待ちの状態から、プリント要求を受けると各種駆動系、つまりＤＣブラシレスモータ、ステッピングモータを順次起動し、モータ起動後に定着ヒータの温度制御開始及びドラム周りの電子写真プロセスの各種高圧、つまり一次帯電、現像バイアス、転写バイアスを順次立ち上げる。その後、定着ヒータの温度があらかじめ決められた所定の温度に達したことを持って給紙口から印字するための用紙を給紙する。給紙開始後は、書き出し位置タイミングを取るためのＴＯＰセンサの紙有無状態を監視し、用紙先端を検出した時点で、プリンタコントローラに対して垂直同期信号を出力すると共に画像書き出しの許可を行う。その後は用紙後端がＴＯＰセンサを抜けるタイミングを監視し、ＴＯＰセンサ後端検出タイミングから、所定時間ウエイトするためのタイマを起動するこのタイマ値は、用紙後端がＴＯＰセンサを抜けてから、更にドラムと転写ローラのニップを抜ける時間に相当する時間である。そして、用紙後端がドラムニップを通過した時点で、まずプリント積算枚数のカウンタ値を確認する。このカウント値はＴＯＰセンサの先端検知で垂直同期を行うタイミングでカウントアップする。そしてこの時点でカウント値が所定の枚数以上になったことと、次のプリントジョブの要求がなく次頁の給紙を行う必要がないことの両方の条件が成立した場合には、ステッピングモータの駆動を停止する。すると、定着器及び排紙部はＤＣブラシレスモータからの補助駆動によってのみ駆動するため定格回転数より低い回転数で回転をはじめる。この回転数では定着ヒータの目標温度は同じであっても通電する電力は低減する。また低速で駆動しているため加圧ローラに付着したトナーがプリント紙に再度定着していく。但し、このクリーニング処理は所定積算枚数ごとに行うために、付着していくトナーは極少量であり、実際には画像に悪影響を与えるレベルのものではない。通常のジョブの中で知らず知らずのうちに定期的にクリーニングされていくのが特徴である。

第二の実施例では、加圧ローラクリーニングの判断をエンジン制御部が行うのではなく、プリンタコントローラからのコマンドに基づいて実行する場合について述べている。

プリンタコントローラは、加圧ローラクリーニングするためのプリント積算枚数をカウントすると共にプリントジョブの終了時であって、かつ画像の印字比率が高い場合、あるいは両面プリント等で裏面に画像がある場合などのプリント条件によってエンジン制御部に対してシリアル通信を介してクリーニング処理実行のコマンドを発行する。

エンジン制御部はプリント中であって、プリンタコントローラからクリーニング指示を受けると、その用紙の印字が終了し、後端がドラムニップを抜けたタイミングでステッピングモータの駆動を停止し、ＤＣブラシレスモータだけの駆動で低速回転させる。これによって、前述第一の実施例で示したようなクリーニング効果を得られる。

第一の実施例を示す図 第一の実施例を示す図 第一の実施例を示す図 第一の実施例を示す図 第一の実施例を示す図 第一の実施例を示す図 第二の実施例を示す図 従来例を示す図 従来例を示す図

符号の説明

１０１ 感光体ドラム
１０２ 帯電ローラ
１０３ 現像器
１０４ 転写ローラ帯電器
１０５ 光学ユニット
１０６ レーザビーム
１０７ 定着器
１０８ 標準カセット
１０９ 標準カセット給紙ローラ
１１０ 手差しトレイ
１１１ 手差し給紙ローラ
１１２ 第一排出ローラ
１１２’ 第二排出ローラ
１１３ レジストローラ
１１４ ＴＯＰセンサ
１１５ 排紙センサ
１１６ センサ
１１７ センサ
１１８ リタードローラ
１１９ 搬送ローラ
１２０ 第一両面搬送ローラ
１２１ 第二両面搬送ローラ
１２２ 両面反転センサ

Claims (5)

1. プリントすべき用紙を所定の用紙位置から給紙して搬送路に送り込む給紙手段と、画像情報に応じて点滅するレーザビームにより、感光体ドラム上に静電潜像を形成した後、前記静電潜像をトナーにて可視像化して、給紙した所定の用紙に転写する転写手段と、前記転写手段により用紙に転写されたトナーを用紙に定着させるための定着手段と、前記定着された用紙を機外の所定位置まで排出するための排出手段と、前記定着手段を構成している定着ローラと前記定着ローラの下流にある前記排出手段を構成する排紙ローラを駆動する第一の駆動手段と、前記定着ローラから排紙ローラまでの搬送系以外を駆動する少なくとも１つの駆動系から構成される第二の駆動手段と、前記排紙ローラが用紙排出方向と反対側に回転した際に、用紙を受け取り再度感光体ドラムに送り込む前記第二の駆動手段に接続された両面搬送手段とを有し、前記第一の駆動手段は、正転、停止、反転の３つの状態で動作可能であって、かつ定着ローラに対しては正転、逆転に関わらず常に用紙を排出する側に回転させるための回転方向切り換え手段と、前記第二の駆動手段は所定の減速比のギヤ列と、ワンウエー機能を介して前記第一の駆動手段が駆動する定着ローラと、排紙ローラを減速比に応じた回転数で駆動する補助駆動手段とを有し、
   前記第一の駆動手段と第二の駆動手段共に定格回転数で回転させて給紙から定着・排紙までの処理を行う第一の搬送モードと、前記第一の駆動手段の駆動を停止させ、前記第二の駆動手段及びその補助駆動手段とによって、給紙から感光体ドラムまでの駆動は定格回転数で、定着から排紙までを補助駆動手段による低速回転数で駆動する第二の搬送モードとを有し、ホストコンピュータから画像コードデータを受信しそれをビットマップデータに展開すると共にエンジン制御部とのシリアル通信を介しての情報授受、あるいはプリント指示などを行う画像コントローラからのプリント情報に基づき、前記第一の搬送モードと前記第二の搬送モードとを切り替える搬送モード切換手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記搬送モード切換手段は、少なくとも用紙後端が前記第二の駆動手段が駆動する最下流ローラのニップをプリントすべき用紙後端が抜けた後に、前記第二の搬送モードに切り替えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記搬送モード切換手段は、プリンタコントローラから指示されるプリント要求枚数の積算枚数が所定の枚数に達した後のジョブの最終ページにおいて、第二の搬送モードに切り替えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記搬送モード切換手段は、プリンタコントローラからの定着器クリーニング処理開始指示に基づき前記第二の搬送モードに切り替えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記プリンタコントローラは、プリントすべき画像の印字比率を検出する印字比率検出手段と、プリント積算枚数に基づきエンジン制御部に対して前記第二の搬送モードに切り替えるためのモード切換支持コマンドを前記シリアル通信回線を介して発行することを特徴とする請求項１又は４記載の画像形成装置。

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