JP2006168075A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 給紙搬送部と副走査搬送部との間で種類の異なる複数の駆動源を用いて被記録媒体を搬送する場合に、記録速度の低下を伴ったり、或いは、駆動源としてコストの高いものを使わなければならなくなる。
【解決手段】 ＤＣブラシレスモータで構成した副走査モータ１３１の加速度テーブルとステッピングモータで構成した給紙モータ４９の加速度テーブルを異ならせて、加速時の加速度を異ならせ、また、副走査モータ１３１の加速度よりも給紙モータ４９の加速度を遅らせることで、加速時には、副走査モータ１３１は時点Ｔ１から時点Ｔ２までの間に加速度υａで立ち上げる一方、給紙モータ４９は時点Ｔ１からＴ３までの間に加速度υｂで立ち上げる。
【選択図】 図９

Description

本発明は画像形成装置に関し、特に複数の駆動源で被記録媒体を搬送する画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ装置、複写装置、プリンタ／ファックス／コピア複合機等の画像形成装置として、例えば、記録液の液滴を吐出する液体吐出ヘッドで構成した記録ヘッド（画像形成手段）を用いて、被記録媒体（以下「用紙」というが材質を限定するものではなく、また、記録媒体、転写材なども同義で使用する。）を搬送しながら、記録液の液滴（以下、インク滴ともいう。）を用紙に付着させて画像形成（記録、印刷、印写、印字も同義語で用いる。）を行なうインクジェット記録装置などが知られている。

このような画像形成装置において、同じ用紙を複数種の異なる駆動源を用いて搬送するようにした場合の搬送安定性を確保するため、特許文献１に記載されているように、ＤＣブラシレスモータにより回転駆動される駆動ローラと、ステッピングモータにより回転駆動される駆動ローラとによって、同じ記録を同じタイミングで搬送する構成とし、ＤＣブラシレスモータの回転速度信号を参照してＤＣブラシレスモータの回転速度の変動に応じてステッピングモータの回転速度を調整するようにしたものが知られている。
特開２００３−２７６８９５号公報

また、特許文献２に記載されているように、シートを搬送する複数の搬送手段のうち少なくとも一つの第１の搬送手段をステッピングモータにより駆動し、このステッピングモータが第１の慣性モーメント条件下にあるときは第１の加速度でステッピングモータを加速し、第１の慣性モーメントよりも大きい第２の慣性モーメント条件下にあるときは第１の加速度よりも小さい第２の加速度でステッピングモータを加速するようにしたものも知られている。
特開２００３−４０４７９号公報

その他、電子写真方式の画像形成装置において、駆動源としてＤＣブラシレスモータ、ステッピングモータなどを使用することについては特許文献３、４にも記載されている。
特開平１１−９８３１２号公報 特許第３３８６２４３号公報

ところで、液体吐出ヘッドを用いる画像形成装置においては、液体吐出ヘッドから吐出される液滴を用紙上の所定の位置に正確に着弾させなければならないが、このとき、用紙の副走査送りの搬送精度（送り量精度）が低下すると、所定の位置に液滴を着弾させることができなくなって、画像品質が低下することになる。

したがって、用紙の副走査送りを行なう副走査搬送手段の駆動源と副走査搬送手段へ用紙を送る給紙搬送手段の駆動源とを備えた場合、副走査送りをするときに用紙に給紙側へのバックテンションが掛からず、また、用紙が給紙側を抜けるときに用紙の腰などによって送り方向への力が作用しないように、２つの駆動源を駆動制御しなければならない。

しかしながら、例えば、副走査送りの駆動源としてＤＣブラシレスモータを、給紙搬送の駆動源としてステッピングモータを使用するなど、種類の異なる駆動源を使用した場合には、各駆動源の立ち上げ特性や動作特性が異なるために、２つの駆動源を正確に同期させて立ち上げることが実際上困難であるという課題がある。

この場合、特許文献１に記載のようにＤＣブラシレスモータの回転速度信号を参照してＤＣブラシレスモータの回転速度の変動に応じてステッピングモータの回転速度を調整するようにしても、ステッピングモータの速度調整までにタイムラグが発生するためにバックテンションが掛かることになり、画像品質が低下するおそれがある。

また、例えばステッピングモータを先に立ち上げようとすると、加速トルクが大きくなって出力トルクの大きなモータを使用するか、機械的負荷を小さくさせなければならない。逆に、ＤＣモータを遅く立ち上げることは、性能がダウン（記録速度の低下など）につながり、しかも制御が難しくバラツキも大きくなる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、複数の異なる駆動源を使用した場合にコストの増加や記録速度の低下を伴わないで同期制御を行なう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。

上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、種類の異なる複数の駆動源の加速時の加速度が異なる構成とした。

ここで、異なる種類の駆動源のうち、被記録媒体の搬送方向下流側の駆動源がＤＣブラシレスモータであり、上流側の駆動源がステッピングモータであることが好ましい。また、被記録媒体の搬送方向下流側の駆動源の加速度に対して被記録媒体の搬送方向上流側の駆動源の加速度を遅らせることが好ましい。

また、異なる種類の複数の駆動源は、被記録媒体に画像を形成する画像形成手段による画像形成領域で被記録媒体を搬送する副走査搬送手段の駆動源と、この副走査搬送手段に被記録媒体を送り込む給紙搬送手段の駆動源である構成とすることができる。

この場合、副走査搬送手段の駆動源と給紙搬送手段の駆動源の減速時の減速度が異なることが好ましい。また、副走査搬送手段の駆動源と給紙搬送手段の駆動源の減速時の立ち下がりタイミングが異なることが好ましい。さらに、副走査搬送手段の駆動源を段階的に減速することが好ましい。

本発明に係る画像形成装置によれば、種類の異なる複数の駆動源の加速時の加速度が異なる構成としたので、各駆動源の特性に応じた加速度で立ち上げることができて、コスト的に高くなる駆動源の使用や記録速度の低下を伴わないで同期制御を行なうことができる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。本発明に係る画像形成装置の一例の概要について図１ないし図３を参照して説明する。なお、図１は同画像形成装置の全体構成を示す概略構成図、図２は同装置の画像形成部及び副走査搬送部の平面説明図、図３は同じく側面説明図である。

この画像形成装置は、装置本体１の内部（筺体内）に、用紙を搬送しながら画像を形成するための画像形成部（手段）２及び用紙を搬送するための副走査搬送部（手段）３等を有し、装置本体１の底部に設けた給紙カセットを含む給紙部（手段）４から用紙５を１枚ずつ給紙して、副走査搬送部３によって用紙５を画像形成部２に対向する位置で搬送しながら、画像形成部２によって用紙５に液滴を吐出して所要の画像を形成（記録）した後、片面印刷の場合には排紙搬送部（手段）７を通じて装置本体１の上面に形成した排紙トレイ８上に用紙５を排紙し、両面印刷の場合には、排紙搬送部７の途中から装置本体１の底部に備えた両面ユニット１０に送り込み、スイッチバック搬送を行って、再度、副走査搬送部３に給紙して両面に画像を形成した後排紙トレイ８上に排紙する。

また、この画像形成装置は、画像形成部２で形成する画像データ（印刷データ）の入力系として、装置本体１の上部で排紙トレイ８の上方には画像を読み取るための画像読取部（スキャナ部）１１を備えている。この画像読取部１１は、照明光源１３とミラー１４とを含む走査光学系１５と、ミラー１６、１７を含む走査光学系１８とが移動して、コンタクトガラス１２上に載置された原稿の画像の読み取りを行い、走査された原稿画像がレンズ１９の後方に配置した画像読み取り素子２０で画像信号として読み込まれ、読み込まれた画像信号はデジタル化され画像処理され、画像処理した印刷データを印刷することができる。

さらに、この画像形成装置は、画像形成部２で形成する画像データ（印刷データ）の入力系として、外部のパーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト側からの画像データを含む印刷データ等をケーブル或いはネットワークを介して受信可能であり、受信した印刷データを処理して印刷することができる。

ここで、この画像形成装置の画像形成部２は、図２にも示すように、ガイドロッド２１及びガイドレール２２でキャリッジ２３を片持ちで主走査方向に移動可能に保持し、主走査モータ２７で駆動プーリ２８Ａと従動プーリ２８Ｂ間に架け渡したタイミングベルト２９を介して主走査方向に移動走査する。

そして、このキャリッジ２３上に、それぞれの色の液滴を吐出する液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド２４を搭載し、キャリッジ２３を主走査方向に移動させ、副走査搬送部３によって用紙５を用紙搬送方向（副走査方向）に送りながら記録ヘッド２４から液滴を吐出させて画像形成を行うシャトル型としている。なお、ライン型ヘッドを用いることもできる。

記録ヘッド２４は、それぞれブラック（Ｂｋ）インクを吐出する２個の液滴吐出ヘッド２４ｋ１、２４ｋ２と、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクを吐出するそれぞれ１個の液滴吐出ヘッド２４ｃ、２４ｍ、２４ｙの計５個の液滴吐出ヘッド（以下、色を区別しないときは「記録ヘッド２４」という。）で構成され、キャリッジ２３に搭載した各サブタンク２５からそれぞれ各色のインクが供給される。

一方、図１に示すように、装置本体１の前面からカートリッジ装着部に、ブラック（Ｂｋ）インク、シアン（Ｃ）インク、マゼンタ（Ｍ）インク、イエロー（Ｙ）インクをそれぞれ収容した記録液カートリッジである各色のインクカートリッジ２６を着脱自在に装着でき、各色のインクカートリッジ２６から各色のサブタンク２５にインクを供給する。なお、ブラックインクは１つのインクカートリッジ２６から２つのサブタンク２５に供給する構成としている。

なお、記録ヘッド２４としては、インク流路内（圧力発生室）のインクを加圧する圧力発生手段（アクチュエータ手段）として圧電素子を用いてインク流路の壁面を形成する振動板を変形させてインク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させるいわゆるピエゾ型のもの、或いは、発熱抵抗体を用いてインク流路内でインクを加熱して気泡を発生させることによる圧力でインク滴を吐出させるいわゆるサーマル型のもの、インク流路の壁面を形成する振動板と電極とを対向配置し、振動板と電極との間に発生させる静電力によって振動板を変形させることで、インク流路内容積を変化させてインク滴を吐出させる静電型のものなどを用いることができる。

また、キャリッジ２３の走査方向一方側の非印字領域には、図２に示すように、記録ヘッド２４のノズルの状態を維持し、回復するための維持回復装置１２１を配置している。この維持回復装置１２１は、５個の記録ヘッド２４の各ノズル面をキャピングするための５個の保湿用キャップ１２２ｋ２、１２２ｋ１、１２２ｃ、１２２ｍ、１２２ｙ（色を区別しないときは「保湿用キャップ１２２」という。）と、１個の吸引用キャップ１２３と、記録ヘッド２４のノズル面をワイピングするためのワイパーブレード１２４と、記録（画像形成）に寄与しない液滴の吐出（空吐出）を行うための空吐出受け部材１２５などを備えている。

さらに、キャリッジ２３の走査方向他方側の非印字領域には、図２に示すように、５個の記録ヘッド２４から記録（画像形成）に寄与しない液滴の吐出（空吐出）を行うための空吐出受け部材１２６を備えている。この空吐出受け部材１２６には、記録ヘッド２４に対応して５個の開口１２７ｋ２、１２７ｋ１、１２７ｃ、１２７ｍ、１２７ｙ（色を区別しないときは「開口１２７」という。）を形成している。

副走査搬送部３は、図３にも示すように、下方から給紙された用紙５を略９０度搬送方向を転換させて画像形成部２に対向させて搬送するための、駆動ローラである搬送ローラ３２とテンションローラである従動ローラ３３間に架け渡した無端状の搬送ベルト３１と、この搬送ベルト３１の表面を帯電させるために高圧電源から交番電圧である高電圧が印加される帯電手段である帯電ローラ３４と、搬送ベルト３１を画像形成部２の対向する領域でガイドするガイド部材３５と、用紙５を搬送ローラ３２に対向する位置で搬送ベルト３１に押し付ける２個の押さえコロ（加圧コロ）３６と、画像形成部２によって画像が形成された用紙５の上面側を押える２個の拍車ローラ３７と、画像が形成された用紙５を搬送ベルト３１から分離するための分離爪３８とを備えている。

この副走査搬送部３の搬送ベルト３１は、ＤＣブラシレスモータを用いた副走査モータ１３１によって、タイミングベルト１３２及びタイミングローラ１３３を介して搬送ローラ３２が回転されることで、図２の用紙搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。なお、搬送ベルト３１は、例えば、抵抗制御を行っていない純粋な樹脂材、例えばＥＴＦＥピュア材で形成した用紙吸着面となる表層と、この表層と同材質でカーボンによる抵抗制御を行った裏層（中抵抗層、アース層）との２層構造としているが、これに限るものではなく、１層構造あるいは３層以上の構造でも良い。

また、従動ローラ３３と帯電ローラ３４との間に、搬送ベルト３１の表面に付着した紙粉等を除去するためのクリーニング手段（ここではマイラを用いている。）１３５と、搬送ベルト３１表面の電荷を除去するための除電ブラシ１３６とを備えている。

また、従動ローラ３３と帯電ローラ３４との間に、搬送ベルト３１の表面に付着した紙粉等を除去するためのクリーニング手段（ここではマイラを用いている。）１３５と、搬送ベルト３１表面の電荷を除去するための除電ブラシ１３６とを備えている。

さらに、搬送ローラ３２の軸３２ａには高分解能のコードホール１３７を取り付け、このコードホイール１３７に形成した図示しないスリットを検出する透過型フォトセンサ１３８を設けて、これらのコードホイール１３７とフォトセンサ１３８によってロータリエンコーダを構成している。

また、搬送ベルト３１の裏面側の表面（搬送ローラ３２外周面と接する面）には、図示しないリニアスケールを形成し、このリニアスケールを読み取るための反射型フォトセンサ１３９を設けて、これらのリニアスケールとフォトセンサ１３９によってリニアエンコーダを構成している。なお、リニアスケールは、搬送ベルト３１の裏面側の表面にアルミを蒸着した後レーザ光で飛ばして縞模様に形成したものを用いることができる。また、このリニアスケールはガイド部材３５によって反射型フォトセンサ１３９による読取りが邪魔されない部位に設けられる。さらに、センサ１３９に隣接して、搬送ベルト３１の裏面側の表面に設けたリニアスケールのつなぎ目を検知するためのつなぎ目センサ１４０を設けている。

給紙部４は、装置本体１の前面側から抜き差し可能で、多数枚の用紙５を積載して収納する給紙カセット４１と、給紙カセット４１内の用紙５を１枚ずつ分離して送り出すための給紙コロ４２及びフリクションパッド４３と、給紙された用紙５をレジストするレジストローラ４４を備えている。また、この給紙部４は、多数枚の用紙５を積載して収容するための手差しトレイ４６及び手差しトレイ４６から１枚ずつ用紙５を給紙するための手差しコロ４７と、装置本体１の下側にオプションで装着される給紙カセットや後述する両面ユニット１０から給紙される用紙５を搬送するための搬送コロ４８を備えている。給紙コロ４２、レジストローラ４４、手差しコロ４７、搬送コロ４８などの副走査搬送部３へ用紙５を給送するための部材は図示しない電磁クラッチを介してＨＢ型ステッピングモータからなる給紙モータ（駆動手段）４９によって回転駆動される。

排紙搬送部７は、副走査搬送部３の分離爪３８で分離された用紙５を搬送する３個の搬送ローラ７１ａ、７１ｂ、７１ｃ（区別しないときは「搬送ローラ７１」という。）及びこれに対向する拍車７２ａ、７２ｂ、７２ｃ（同じく「拍車７２」という。）と、排紙ローラ７１及び拍車７２間で搬送される用紙５をガイドする下ガイド部７３及び上ガイド部７４と、下ガイド部７３及び上ガイド部７４の間から送り出される用紙５を、第１の搬送経路である反転排紙経路８１を通じて反転してフェイスダウンで排紙トレイ８へ送り出すための反転ローラ対７７及び反転排紙ローラ対７８とを備えている。なお、下ガイド部７３及び上ガイド部７４の間で用紙５を搬送する搬送路を搬送路７０という。

なお、搬送路７０の出口側には、排紙トレイ８に反転排紙するための第１排紙経路８１、後述するストレート排紙トレイ１８１に排紙するための第２排紙経路８２及び両面ユニット１０のいずれかに対する搬送経路に切り替えるための分岐機構６０を設けている。

両面ユニット１０は、送り込まれる用紙５を装置本体１の側面部から受け入れて下方に搬送する垂直両面搬送路９０ｃを構成した垂直搬送部１０１ａと、垂直両面搬送路９０ｃに続いて水平方向に搬送する水平取り込み搬送路９０ａ及びスイッチバック搬送路９０ｂを構成した水平搬送部１０１ｂとを一体に有している。

垂直両面搬送路９０ｃには送り込まれた用紙５を下方に搬送する両面入口ローラ対９１及び水平取り込み搬送路９０ａに送り出す搬送ローラ対９２を備え、水平取り込み搬送路９０ａには５つの両面搬送ローラ対９３を備え、スイッチバック搬送路９０ｂには取り込み搬送路９０ａから送られる用紙５を反転して再給紙するためのリバースローラからなる両面出口ローラ９４及び３個の両面搬送ローラ対９５を備えている。

また、取り込み搬送路９０ａからスイッチバック搬送路９０ｂへの用紙５の搬送経路とスイッチバック搬送路９０ｂから搬送ローラ対４８への再給紙のための搬送経路とを切り替える分岐板９６を揺動可能に設けている。分岐板９６は、図１の実線図示のスイッチバック側位置と破線図示の再給紙側位置との間で揺動可能である。

この両面ユニット１０から送り出された用紙５は、前述した搬送コロ４８に送り込まれてレジストローラ４４に送られる。

そして、上述した給紙部４の給紙カセット４１、手差し給紙トレイ４６、両面ユニット１０から給紙された用紙５がレジストローラ４４で搬送されるとき、副走査搬送部３の搬送ローラ３２及び押えコロ３６間とレジストローラ４４との間で、用紙５にループ（弛み）を形成して用紙５に対するバックテンションなどを防止するため、図１に示すように、開閉ガイド板１１０を揺動可能に設けている。

この開閉ガイド板１１０は、レジストローラ４４から用紙５を副走査搬送部３に送り出すときには、図示の状態から矢示方向に揺動して用紙５を案内し、用紙５が副走査搬送部３の達したタイミングで図示の状態に復帰してループを形成可能な状態にする。

さらに、この画像形成装置においては、１枚手差し給紙を行なうために、図１にも示すように、装置本体１の一側部側に、１枚手差し給紙トレイ１４１を装置本体１に対して開閉可能（開倒可能）に設け、１枚手差しを行なうときには１枚手差し給紙トレイ１４１を仮想線図示の位置に開倒する。この１枚手差し給紙トレイ１４１からの手差し給紙される用紙５は、開閉ガイド板１１０の上面でガイドされてそのまま副走査搬送部３の搬送ローラ３２と押さえコロ３６との間に直線的に差し込むことができる。

一方、画像形成が行われた用紙５をフェイスアップでストレートに排紙するため、装置本体１の他側部側にストレート排紙トレイ１８１を開閉可能（開倒可能）に設けている。このストレート排紙トレイ１８１を開く（開倒）ことで、排紙搬送部７に下ガイド部７３及び上ガイド部７４から送り出される用紙５を直線的にストレート排紙トレイ１８１に排紙するための第２の排紙経路であるストレート排紙経路８２が形成される。

これにより、例えばＯＨＰ、厚手の用紙など曲線搬送が難しい用紙を使用するときには１枚手差し給紙トレイ１４１から１枚手差し給紙を行いストレート排紙トレイ１８１まで直線的に用紙５を搬送することができるようになる。勿論、普通紙などの通常の用紙であっても１枚手差し給紙トレイ１４１から給紙し、ストレート排紙トレイ１８１に直線的に排紙することはできる。

ここで、図４を参照して各種センサの配置について説明すると、用紙５を検知するために、レジストローラ４４の上流側には搬送レジストセンサ２０１を、搬送ローラ３２と上流側の押えコロ３６との手前側には印字部入口センサ２０２を、下流側の押えコロ３６の下流側（画像形成部２の入口）には画像書き出し位置をレジストするための画像レジストセンサ２０３を、画像形成部２の出口（搬送ローラ７１ａの手前側）には印字部出口センサ２０４を、分岐機構６０の部分には分岐センサ２０５を、排紙ローラ対７８の手前側には排紙センサ２０６をそれぞれ配置している。また、１枚手差し給紙トレイ１４１上に用紙５がセットされたことを検知するための手差し紙有無センサ２０７を配置している。

また、１枚手差しトレイ１４１の開閉を検知するための手差しトレイ開検知センサ２１１を、ストレート排紙トレイ１８１の開閉を検知するための排紙トレイ開検知センサ２１２をそれぞれ配置している。なお、図４では図示しないが、両面ユニット１０の水平取り込み搬送路９０ａの入口側には両面入口センサを、水平取り込み搬送路９０ａの出口側とスイッチバック搬送路９０ｂの入口側との間には反転センサをそれぞれ配置している。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図５のブロック図を参照して説明する。
この制御部３００は、ＣＰＵ３０１と、ＣＰＵ３０１が実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ３０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ３０３と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）３０４と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ３０５とを含む、この装置全体の制御を司る主制御部３１０を備えている。

また、この制御部３００は、ホスト側と主制御部３１０との間に介在して、データ、信号の送受を行うための外部Ｉ／Ｆ３１１と、記録ヘッド２４を駆動制御するためのヘッドドライバを含むヘッド駆動制御部３１２と、キャリッジ２３を移動走査する主走査モータ２７を駆動するための主走査駆動部（モータドライバ）３１３と、ロータリエンコーダ１３８Ａ及びリニアエンコーダ１３９Ａの検出結果等に基づいて副走査モータ１３１を駆動するための副走査駆動部３１４と、給紙モータ４９を駆動するための給紙駆動部３１５と、排紙部７の各ローラを駆動する排紙モータ７９を駆動するための排紙駆動部３１６と、両面ユニット１０の各ローラを駆動する両面再給紙モータ９９を駆動するための両面駆動部３１７と、維持回復機構１２１を駆動する維持回復モータ１２９を駆動するための回復系駆動部３１８と、帯電ベルト３４にＡＣバイアスを供給するＡＣバイアス供給部３１９とを備えている。

さらに、制御部３００は、前述した開閉ガイド板ソレノイド１１３、シャッタソレノイド１５０を含む各種のソレノイド（ＳＯＬ）類３２１を駆動するソレノイド類駆動部（ドライバ）３２２と、給紙関係の電磁クラック類３２３などを駆動するクラッチ駆動部324と、画像読取部１１を制御するスキャナ制御部３２５とを備えている。

また、主制御部に３１０は、前述した用紙を検知する各種センサ２０１〜２０６、１枚手差し給紙トレイ１４１の開閉を検知するセンサ２１１、ストレート排紙トレイ１８１の開閉を検知するセンサ２１２、及びその他のセンサを含むセンサ類３２６からの各種検知信号を入力し、装置本体１に設けたテンキー、プリントスタートキーなどの各種キー及び各種表示器を含む操作／表示部３２７との間で必要なキー入力の取り込み、表示情報の出力を行なう。

このように構成した画像形成装置における画像形成動作について簡単に説明すると、ＡＣバイアス供給部３１９から帯電ローラ３４に交番電圧である正負極の矩形波の高電圧を印加することによって、帯電ローラ３４は搬送ベルト３１の絶縁層（表層）に当接しているので、搬送ベルト３１の表層には、正と負の電荷が搬送ベルト３１の搬送方向に対して交互に帯状に印加され、搬送ベルト３１上に所定の帯電幅で帯電が行われて不平等電界が生成される。

そこで、給紙部４、手差し給紙部４６、両面ユニット１０、１枚手差し給紙トレイ１４１などから用紙５が給紙されて搬送ローラ３２と押えコロ３６との間の、正負極の電荷が形成されることによって不平等電界が発生している搬送ベルト３１上へと送り込まれると、用紙５は電界の向きにならって瞬時に分極し、静電吸着力で搬送ベルト３１上に吸着され、搬送ベルト３１の移動に伴って搬送される。

そして、この搬送ベルト３１で用紙５を間歇的に搬送しながら、用紙５上に印刷データに応じて記録ヘッド２４から記録液の液滴を吐出して画像を形成（印刷）し、画像形成が行なわれた用紙５の先端側を分離爪３８で搬送ベルト３１から分離して排紙搬送部７によって、適宜、排紙トレイ８、ストレート排紙トレイ１８１に排紙し、あるいは両面ユニット１０に送り込んで他面の画像を形成を行なった後排紙する。

そこで、この画像形成装置における副走査モータの駆動制御について図６及び図７をも参照して説明する。なお、図６は副走査の駆動制御に係わる部分を機能的に説明するブロック説明図、図７は副走査の説明に供するエンコーダ出力の説明図である。
まず、副走査搬送部３の搬送ベルト３１に形成したリニアスケールとセンサ１３９で構成されるリニアエンコーダ１３９Ａと、搬送ローラ３２の軸３２ａに設けたコードホイール１３７とセンサ１３８で構成されるロータリエンコーダ１３８Ａの各出力信号は、エンコーダ信号処理部４０３に与えられ、このエンコーダ信号処理部４０３で速度及び位置情報に変換される。そして得られた速度及び位置情報を信号処理合成部４０４にて合成処理した後、比較演算部４０５に与える。

一方、この比較演算部４０５には速度・位置プロファイル格納部４０６に格納されている速度・位置プロファイルの情報が与えられており、比較演算部４０５はこれらの信号処理合成部４０４から与えられる速度及び位置情報（の合成情報）と速度・位置プロファイル格納部４０６に格納されている速度・位置プロファイルの情報とを比較して、偏差を演算する。

そして、この比較演算部４０５で得られた偏差に基づいてＰＩＤ制御演算部４０７はＰＩＤ演算を行ってＰＷＭ信号を生成する。つまり、ＰＩＤ制御演算部４０７は、比較演算部４０５からの偏差に対してＰＩＤ（比例、積分、微分）制御を行って制御値を演算する。ここでは、副走査モータ１３１をＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御で駆動するものとして、ＰＩＤ制御演算部４０７は偏差に対してＰＩＤ制御を行ってＰＷＭのデューティ比を求め、このＰＷＭのデューティ比をモータドライバ４０８に与えてＰＷＭ制御で副走査モータ１３１を駆動させることにより、搬送ベルト３１を目標とする速度で目標とする位置に駆動するようにしている。

このリニアエンコーダ出力とロータリエンコーダ出力に基づく副走査モータの駆動制御の一例の具体例について図７を参照して説明する。
搬送ベルト３１が搬送ローラ３２の回転によって移動すると、リニアエンコーダ１３９Ａからは図７（ａ）に示すようなリニアエンコーダ出力が出力され、また、ロータリエンコーダ１３８Ａからは図７（ｂ）に示すようなロータリエンコーダ出力が出力される。ここでは、リニアエンコーダ１３９Ａとしては１００ＬＰＩ以上の分解能を有するものを、ロータリエンコーダ１３８Ａとしては３００ＬＰＩ以上、４８００ＣＲ以上のものを使用することが好ましい。

この場合、リニアエンコーダ１３９Ａの分解能は搬送ベルト３１の送り量をそのまま表わす。ここでは、リニアエンコーダ１３９Ａの分解能は１５０ＬＰＩとしているので、１分解能当りのベルト送り量は１６９．３μｍとなる。

一方、ロータリエンコーダ１３８Ａの１分解能当たりの搬送ベルト３１の送り量がいくらになるかは、１周当りのパルス数と搬送ローラ３２の径及び搬送ベルト３１の厚みで決定されることになる。ロータリエンコーダ１３８Ａを構成するコードホイール１３７の分解能が大きく（スリットのピッチが細かく）、ホイール１３７の外径が大きいほど１周当りのパルス数は多くなる。また、搬送ローラ３２の径が小さいほどロータリエンコーダ１パルス当りのベルト送り量は小さくなる。

ここでは、コードホイール１３７の分解能を６００ＬＰＩとして、これを逓倍処理（この例では４逓倍）して２４００ＬＰＩとし、コードホイール１３７と搬送ローラ３２の径（ベルトの厚み込み）の関係を４：１にしているので、搬送ベルト３１上に換算したロータリエンコーダ１３８Ａの分解能は４倍され、２４００ＬＰＩ×４＝９６００ＬＰＩとなり、１分解能当たりのベルト送り量は約２．６５μｍとなる。

そこで、ロータリエンコーダ出力でＮパルス分、搬送ベルト３１を移動させるとする。このとき、図７に示すリニアエンコーダ出力１パルスの距離Ｌ１とロータリエンコーダ１パルスの距離Ｌ２の関係は、Ｌ１＝Ｌ２×６４と仮定すると、ロータリエンコーダ換算でのＮパルスの移動量は、リニアエンコーダのパルス数をｎ１、ロータリエンコーダの端数をｎ２（＝０〜６４）としたとき、次の（１）式で表わされる。
Ｎ＝６４×ｎ１＋ｎ２……（１）

これを上記具体例の移動量で表わすと、２．６５μｍ×Ｎ＝１６９．３μｍ×ｎ１＋２．６５μｍ×ｎ２となる。例えば、Ｎ＝１０００パルス（移動量２．６５ｍｍ）としたとき、ｎ１＝１５、ｎ２＝４０となる。

なお、（１）式における「６４」はＬ１とＬ２の比であるから、これを相関係数としてａで表わすと、（１）式は、次の（２）式で表わすことができる。
Ｎ＝ａ・ｎ１＋ｎ２……（２）

このように、ある移動量だけ搬送ベルト３１を移動させるためのリニアエンコーダ１３９Ａ及びロータリエンコーダ１３８Ａのパルス数ｎ１、ｎ２を求めるには、まずパルス数Ｎ（１０００パルスとする。）をＬ１とＬ２の相関係数ａ（ここでは、９６００ＬＰＩ／１５０ＬＰＩ＝６４とする。）で除算し、その商（ここでは、１５．６２５となる。）の整数部（１５）をリニアエンコーダ１３９Ａのパルス数ｎ１とする。次に、（２）式より、ｎ２＝Ｎ−ａ・ｎ１＝１０００−６４×１５＝４０を求める。

つまり、移動量の算出にあたり、先に分解能の低いエンコーダのパルス数を決定し（移動量を越えない値に）、端数（残りの移動量）に相当する分解能の高いエンコーダのパルス数ｎ２を決定する。例えば、移動量５．３ｍｍのとき、Ｎ＝２０００パルスであるから、２０００／６４の商の整数部「３１」をリニアエンコーダ１３９Ａのパルス数ｎ１とし、ｎ２＝２０００−６４×３１＝１６を求める。

ここでは、移動量の指定はロータリエンコーダ１３８Ａのパルス数Ｎで行っている。ただし、実際にロータリエンコーダ１３８Ａの出力を用いるのは端数（０〜６３）のみであり、移動量の大部分はリニアエンコーダ１３９Ａの出力を元に制御する。上記の例では、ロータリエンコーダ１３８Ａの１パルスの距離Ｌ２はリニアエンコーダ１３９Ａの１パルスの距離Ｌ１の１／６４であるから、実際の搬送ベルト３１の移動量に占めるロータリエンコーダの割合は小さく、部品精度の影響を低減することができる。

つまり、ロータリエンコーダの出力だけで搬送ベルトの移動量を制御する場合には、搬送ローラ、搬送ベルト、用紙という段階を経ることになるので、搬送ローラ自体の部品精度や温度などによるローラ径の変動、搬送ベルト自体の部品精度や温度などによるベルトの伸縮などの誤差要因が重畳されることになり、ロータリエンコーダの出力と実際の用紙の移動量との間の誤差が大きくなるおそれがある。

これに対して、搬送ベルトの移動量を直接検出するリニアエンコーダを備えることで、用紙の実際の移動量をより直接的に検出することが可能になり、しかも、リニアエンコーダ出力だけでは分解能が十分得られないことから、これにロータリエンコーダ出力を組み合わせることによって、より高精度に移動量制御を行うことができるようになる。

次に、給紙部４の給紙モータ４９の駆動制御について図８を参照して説明する。
給紙モータ４９は前述したようにＨＢ型ステッピングモータで構成しているので、速度プロファイル格納部４１６に格納した速度プロファイルに基づいて主制御部３１０からモータドライバ４１８を駆動制御して給紙モータ４９に所要の駆動パルスを与えることによって所定の方向に所要の回転量で駆動する。

そこで、副走査搬送部３のＤＣブラシレスモータで構成した副走査モータ１３１と給紙部４のＨＢ型ステッピングモータで構成した給紙モータ４９の同期駆動制御について図９を参照して説明する。
図９には速度プロファイル格納部４０６に格納した副走査モータ１３１の速度プロファイルを実線で、プロファイル格納部４１６に格納した給紙モータ４９の速度プロファイルを破線でそれぞれ示している。なお、副走査モータ１３１で送る送り量と給紙モータ４９で送る送り量とは同じとする。

先ず、加速時には、同図に示すように、ＤＣブラシレスモータで構成した副走査モータ１３１は時点Ｔ１から時点Ｔ２までの間に加速度υａで立ち上げる一方、ステッピングモータで構成した給紙モータ４９は時点Ｔ１からＴ３までの間に加速度υｂ（υｂ＜υａ）で立ち上げる。つまり、副走査モータ１３１の加速度テーブルと給紙モータ４９の加速度テーブルを異ならせて加速時の加速度を異ならせ、また、副走査モータ１３１の加速度よりも給紙モータ４９の加速度を遅らせている（加速度を小さくしている。）。

ここで、ステッピングモータ（給紙モータ４９）を早く立ち上げようとすると、加速トルクが大きくなって出力トルクの大きいコスト的に不利なステッピングモータを用いるか、メカ負荷を低減しなければならずに構成上に不利になる。そこで、副走査モータ１３１の加速度テーブルと給紙モータ４９の加速度テーブルを合わせる、つまり、ＤＣモータ（副走査モータ１３１）の立ち上げをステッピングモータ（給紙モータ４９）に合わせて遅らせると、本来早く立ち上げることができるＤＣモータの加速が遅れることになって、却って、用紙の送りに時間がかかり記録速度（記録枚数／単位時間当り）が遅くなることになる。

これに対して、副走査モータ１３１の加速度テーブルと給紙モータ４９の加速度テーブルを異ならせて加速時の加速度を異ならせることによって、ＤＣモータで構成した副走査モータ１３１は本来可能な早い立ち上げを行うことができ、また、低出力トルクのステッピングモータで構成した給紙モータ４９でも出力トルクに見合った立ち上げを行なうことができるようになる。

これによって、各駆動源の特性に応じた加速度で立ち上げることができて、コスト的に高くなる駆動源の使用や記録速度の低下を伴わないで同期制御を行なうことができる。

次に、減速時には、同図に示すように、ＤＣブラシレスモータで構成した副走査モータ１３１は時点Ｔ４から時点Ｔ５までの間に減速度υｃ１で立ち下げ、時点Ｔ５から時点Ｔ６までのその状態を保持し、時点Ｔ６から時点Ｔ７までの間に減速度υｃ２（υｃ２＝υｃ１でも良い。）で立ち下げて時点Ｔ７で停止させる。一方、ステッピングモータで構成した給紙モータ４９は時点Ｔ５（時点Ｔ５以外の時点でも良い。）から時点Ｔ６までの間に加速度υｄで立ち下げて時点Ｔ６で停止させる。

つまり、搬送ベルト３１の送り量精度、即ち副走査モータ１３１の送り量精度は画質に大きく影響するために複数段で時間をかけて停止させることによって高精度に停止位置制御を行なう。これに対して、ステッピングモータ（給紙モータ４９）にあっては、このようなスルーダウンの駆動制御を行なうことは困難であり、しかも、ステッピングモータを超低速で駆動させると騒音が大きくなり、脱調を生じるおそれもあるので、単純なダウン制御を行なうようにしている。

このように、副走査モータ１３１の減速度（全体的な）と給紙モータ４９の減速度を異ならせることによって、用紙を高精度に送りながら、しかもステッピングモータの駆動制御も簡単に騒音を発生させることなく行なうことができる。

ここで、副走査モータ１３１による用紙送り量と給紙モータ４９によるレジストローラ４４からの用紙繰り出し量は同じになるように設定するので、搬送ローラ３２とレジストローラ４４間において用紙のループを形成した場合、立ち上げ時には先に立ち上がる副走査モータ１３１による送りによってループ量はマイナスになり、立ち下げ時には先に立ち上がる給紙モータ４９による送り出しによってループ量はプラスになることになる。

そこで、これらの発生するループ量のマイナス分とプラス分が略同じになるように加速度テーブルを決めることによって、搬送ローラ３２とレジストローラ４４間における用紙のループたまり量を低減することができる。

例えば、図１０に示すように、初期ループ位置がループＬＰ０にあるとき、加速時にループＬＰ１のようにループ量が減少して、このままのループ量で送りが行われ、減速時にはループ量が増加してループＬＰ０に戻るようにすることで、最大ループ量をループＬＰ０の位置に維持することができる。

言い換えれば、前述したように、副走査モータ１３１の加速度よりも給紙モータ４９の加速度を遅らせることによって、無駄なループ溜まりを設ける必要がなく省スペース化を図れることになる。

なお、ステッピングモータの出力トルクが十分であるような場合には、図１１に示すように、副走査モータ１３１の加速度と給紙モータ４９の加速度とを同じにして、副走査モータ１３１の立ち上げタイミングに対して給紙モータ４９の立ち上げタイミング（ここでは時点Ｔ１１）を遅らせることによっても、上述したループ量の減少を伴う送り制御は行なうことができる。

ここで、初期ループの形成について図１２をも参照して説明する。
まず、給紙クラッチをオン状態にし、給紙モータ４９を所定の送り量で駆動することにより、給紙カセット４１に収容された用紙５を１枚ずつ給紙し、給紙モータ４８で回転駆動されているレジストローラ４４によって更に搬送し、副走査搬送部３の搬送ベルト３１と押さえコロ３６とのニップ部に用紙５の先端が達するまで、用紙５を搬送する。

このとき、副走査モータ１３１を停止した状態にしておくことで、搬送ベルト３１と押さえコロ３６とのニップ部に先端が当接した用紙５は、レジストローラ４４による搬送力を受けて更に搬送されるので、撓み（外方に膨らみ）、前述した図１０に示す初期のループＬＰ０が形成される。

そして、用紙５の送り量が所定量になったとき、つまり、用紙５に搬送路中でループＬＰ０が形成される送り量だけ用紙５を給紙搬送したときに、副走査モータ１３１の駆動を開始して、以後は、給紙モータ４９を副走査モータ１３１に同期させて、前述したような速度プロファイルに従って駆動制御する。

また、上記実施形態においては、本発明をマルチファンクション（ＭＦＰ）の画像形成装置に適用した例で説明したが、プリンタやファクシミリ装置などの他の画像形成装置にも同様に適用することができる。また、インク以外の記録液を使用する画像形成装置にも適用することができる。

本発明に係る画像形成装置の全体構成を示す概略構成図である。 同装置の画像形成部及び副走査搬送部の平面説明図である。 同じく側面説明図である。 同じく搬送経路の説明に供する説明図である。 同じく制御部の概要を説明するブロック図である。 同制御部における副走査モータの駆動制御に係わる部分を機能的に説明するブロック説明図である。 同副走査駆動制御におけるエンコーダ出力の処理の説明に供する説明図である。 同じく給紙モータの駆動制御に係わる部分を機能的に説明するブロック説明図である。 副走査モータ及び給紙モータの速度プロファイルの一例を説明する説明図である。 ループの変化の説明に供する説明図である。 副走査モータ及び給紙モータの速度プロファイルの他の例を説明する説明図である。 同じく副走査モータと給紙モータの同期制御の一例の説明に供するフロー図である。

符号の説明

１…装置本体
２…画像形成部
３…副走査搬送部
４…給紙部
５…用紙（被記録媒体）
７…排紙搬送部
８…排紙トレイ
１１…画像読取部
２３…キャリッジ
２４…記録ヘッド
３１…搬送ベルト
３２…搬送ローラ
４１…給紙コロ
４４…レジストローラ
４９…給紙モータ
１３１…副走査モータ

Claims (7)

1. 被記録媒体を異なる種類の複数の駆動源で搬送して前記被記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、前記複数の駆動源の加速時の加速度が異なることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、前記異なる種類の駆動源のうち、前記被記録媒体の搬送方向下流側の駆動源がＤＣブラシレスモータであり、上流側の駆動源がステッピングモータであることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記被記録媒体の搬送方向下流側の駆動源の加速度に対して前記被記録媒体の搬送方向上流側の駆動源の加速度を遅らせることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置において、前記異なる種類の複数の駆動源は、前記被記録媒体に画像を形成する画像形成手段による画像形成領域で前記被記録媒体を搬送する副走査搬送手段の駆動源と、この副走査搬送手段に前記被記録媒体を送り込む給紙搬送手段の駆動源であることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置において、副走査搬送手段の駆動源と給紙搬送手段の駆動源の減速時の減速度が異なることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項４又は５に記載の画像形成装置において、前記副走査搬送手段の駆動源と給紙搬送手段の駆動源の減速時の立ち下がりタイミングが異なることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項４ないし６のいずれかに記載の画像形成装置において、前記副走査搬送手段の駆動源を段階的に減速することを特徴とする画像形成装置。
   

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