JP3719867B2 - プリンタ及びその制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転方向に応じて移動可能に構成された遊星ギヤを備え、該遊星ギヤを介して印刷プロセスを駆動制御する電子写真プリンタなどのプリンタ、及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電子写真プリンタなどのノンインパクトプリンタにおいては、感光ドラム上に画像の静電潜像を形成し、これに従ってトナーを用紙上に転写するまでの一連のプロセスによって印刷が行なわれている。
【０００３】
図８は、印刷プロセスを実行するプリンタの一例を示す図である。
【０００４】
図８において、帯電ローラ１２は、帯電用電源１０によってマイナスの電荷が印加され、この帯電ローラ１２が矢印方向に回転する感光ドラム１１に対して接触することによって、感光ドラム１１の表面上がマイナスの電荷に帯電される。このとき、帯電用電源１０の電圧を調整して、通常では感光ドラム１１の表面電位を−８００Ｖにする。ここで、白丸（○）はマイナスの電荷を示している。
【０００５】
１３はＬＥＤへッドなどの光源、１４は現像器であって、複数のローラからなるローラユニット１５を備えている。光源１３からマイナスに帯電した感光ドラム１１に光を照射すると、光が照射された部分で放電が起こり、感光ドラム１１上に印刷画像の静電潜像が形成される。この感光ドラム１１上の静電潜像に、現像器１４からのマイナスに帯電したトナーが付着することによって、印刷画像の現像が行われる。ここで、黒丸（●）はトナーを示している。
【０００６】
図８の右手方向から、所定のタイミングで用紙１６が送り込まれ、感光ドラム１１と転写用電源１８のプラス電圧が印加された転写ローラ１９との間に達すると、その間に発生している転写電界によって、感光ドラム１１上のトナー像が用紙１６上に転写される。なお、転写できなかった余分なトナーは、クリーニング装置１７により感光ドラム１１上から除去される。
【０００７】
このような印刷プロセス部は、感光ドラム１１、帯電ローラ１２、現像器１４内のローラユニット１５、転写ローラ１９等、様々なローラを含んで構成されており、いずれのローラも、一つのモータからの駆動力が複数のギヤによって伝達され回転駆動される構成のものが多い。その他にも、感光ドラム１１と転写ローラ１９の間の転写部（ニップ部）に用紙１６を搬送するローラ等が必要である。
【０００８】
図９は、用紙走行ルートを構成する機構部を示す図である。通常のプリンタでは、用紙１６を用紙トレイ２０にまとめてストックしておき、ホッピングローラ２１で用紙１６を１枚づつ分離して、図８に示す印刷プロセスの転写位置まで搬送する。この搬送路には、一対のレジストローラ２２ａ，２２ｂが配置されている。この用紙１６は、感光ドラム１１上に形成されているトナー像が転写された状態で、ヒートローラ２３ａとバックアップローラ２３ｂによって構成される定着器に送られ、そのトナーを溶かして定着させてからプリンタの外へ排出される。これらの一連の動作を行なう機構部の各ローラも、同じく一つのモータによって回転駆動される。そして、これらのローラは、その回転開始と停止のタイミングが、同時でよいものもあれば、独立した制御が必要なものもある。
【０００９】
例えば、一般的なプリンタにおいて、図８の印刷プロセスに関与する各ローラは、定着のためのヒートローラ２３ａと同時に回転を開始し、同時に停止をしても問題ない。しかし、用紙トレイ２０から用紙１６を１枚づつ分離搬送するためのホッピングローラ２１は、印刷プ口セスに関与する各ローラ等とは独立に制御する必要がある。また、用紙トレイ２０からの用紙に印刷する場合は、レジストローラ２２ａ，２２ｂと印刷プロセスに関与する各ローラとが、同じタイミングで回転開始し、停止しても問題ない。
【００１０】
ところが一般にレジストローラ２２ａ，２２ｂは、プリンタ前面部から手差しされた用紙に印刷する際の搬送ローラとしての役割を兼ねる場合が多い。このような手差しされた用紙１６に対しては、その書き出し位置を合わせるため、用紙搬送路に手差しセンサ２４などを配置して、レジストローラ２２ａ，２２ｂの回転タイミングを印刷プロセスに関与する各ローラとは独立して制御する必要がある。
【００１１】
また、印刷を行う直前には、その印刷プロセスを安定化するためにウォーミングアップ動作を行っている。このウォーミングアップ時には、用紙を感光ドラムと転写ローラとの間に搬送してはいけない。そして、用紙の搬送が用紙トレイから行なわれる場合であれば、ホッピングローラを回転させない限り、用紙は搬送されることはないので、ウォーミングアップ動作及び用紙の搬送のタイミングは、プリンタ制御部によって一律に制御することができる。
【００１２】
このように、一般的には独立して制御する必要があるローラは、モータを別にして駆動制御されるけれども、小型、低価格のプリンタでは、モータの数は少ない方が、より小型、かつ低価格なプリンタとして実現できる。そのため、次の様な遊星ギヤを介して印刷プロセスを駆動制御するプリンタの構成が望ましい。
【００１３】
図１０は、小型プリンタにおける一つのモータによる駆動部を示す構成説明図である。
【００１４】
この駆動部のギヤ構成は、遊星ギヤ２５ｇを使用している点に特徴がある。遊星ギヤ２５ｇは、ギヤ２７ｇを介してモータ２６のギヤ２６ｇに接続されており、モータ２６の回転方向と同一方向に回転駆動される。また、この遊星ギヤ２５ｇは、その回転方向に応じて回転中心が左右方向に移動可能に構成され、そのような遊星ギヤ２５ｇの移動が生じた場合に、遊星ギヤ２５ｇと噛み合うギヤが切り替えられる。
【００１５】
最初に、ウォーミングアップ動作（プリンタの印刷前の初期動作）における各ギヤの動きを、図１０（Ａ）により説明する。
【００１６】
ウォーミングアップ動作時には、モータ２６はモータギヤ２６ｇを矢印ａ方向に回転させる。それにより遊星ギヤ２５ｇは矢印ａ’方向に回転するので、遊星ギヤ２５ｇが矢印ａ”の方向に移動させられる。これにより、遊星ギヤ２５ｇはアイドルギヤ２８ｇを駆動し、さらにアイドルギヤ２８ｇは三重ギヤ２９ｇを、三重ギヤ２９ｇは転写ギヤ１９ｇ及びギヤ３０ｇをそれぞれ駆動する。転写ギヤ１９ｇは転写ローラ軸に接続されて転写ローラを回転させ、さらに転写ギヤ１９ｇは、図示しない感光ドラムのギヤを駆動して感光ドラムを回転させると同時に、感光ドラムのギヤによって、帯電ローラ、現像器のローラ等、印刷プロセスに関わるローラを回転させる。また、ギヤ３０ｇは、図示しない定着器のローラを回転させる。
【００１７】
この場合、ギヤ３１ｇは遊星ギヤ２５ｇと噛み合っておらず、ホッピングギヤ２１ｇとギヤ３２ｇ及びレジストギヤ２２ｇには駆動力が伝わらないため、用紙搬送に関与するホッピングローラ及びレジストローラは回転せず、用紙は搬送されない。
【００１８】
次に、印刷を行う際のモータ２６と各ギヤの動作関係について、図１０（Ｂ）によって説明する。
【００１９】
印刷時にはモータ２６が反転して、モータギヤ２６ｇを矢印ｂ方向に回転させる。これによって、遊星ギヤ２５ｇは矢印ｂ’方向に回転して、遊星ギヤ２５ｇを矢印ｂ”の方向に移動させる。移動した遊星ギヤ２５ｇは、三重ギヤ２９ｇとギヤ３１ｇとに噛み合って、それらを同時に駆動する。
【００２０】
ギヤ３１ｇは、ホッピングギヤ２１ｇを駆動させる。ホッピングギヤ２１ｇは、図示しないクラッチを介してホッピングローラに接続されており、図示しないプリンタ制御部からホッピングローラの回転、停止を指示する信号により、このクラッチを接続し、或いは切断する。また、ホッピングギヤ２１ｇの回転により、ギヤ３２ｇを介してレジストギヤ２２ｇへ駆動力が伝わって、レジストギヤ２２ｇに接続されたレジストローラにより用紙搬送が行われる。
【００２１】
このように、印刷時にはモータギヤ２６ｇを矢印ｂ方向に回転させることにより、印刷プロセスに関与するローラ、定着に関与するローラ、及びレジストローラが同時に回転させられ、更に、プリンタ制御部からの信号によってクラッチを制御することにより、必要に応じてホッピングローラの回転、停止を行なうことができる。
【００２２】
以上のように、従来のプリンタでは用紙１６の搬送が必要な場合と、用紙１６の搬送が必要でない場合とでモータ２６の回転方向を切り替えるように構成され、遊星ギヤ２５ｇによってその駆動力の伝達を制御するようにしていた。
【００２３】
ところで、手差し印刷においてはプリンタを使用するユーザが、プリンタ前面部から用紙のセットを行なう。その場合に、どのようなタイミングで用紙がセットされるかは、プリンタ制御部で予測することができない。そのため、手差し印刷時では、印刷プロセスを安定化するために必要なウォーミングアップ動作を、用紙の搬送に先立って印刷の直前に、あらかじめ行うことができない。つまり、手差し印刷時には、用紙がプリンタにセットされた後に用紙の搬送を止めてウォーミングアップを行い、その後に印刷動作に移る必要がある。
【００２４】
また、既に述べたように、図９に示す構成のプリンタでは、手差し印刷時に用紙をプリンタにセットするために使用するローラは、レジストローラ２２ａ，２２ｂである。これらのレジストローラ２２ａ，２２ｂは、モータ回転方向ｂの時のみ回転する。
【００２５】
そこで、プリンタ制御部では図示しない手差しトレイに用紙が挿入されたとき、それを手差しセンサ２４からの信号により検知して、図１０（Ｂ）に示すようにモータ２６を矢印ｂ方向に回転させると、手差しトレイにセットされた用紙がレジストローラ２２ａ，２２ｂにより挟み込まれる。そこで、その用紙が感光ドラム１１と転写ローラ１９の間の転写部に到達する前にモータ２６を停止させて、用紙をその状態に保持する。つぎに、図１０（Ａ）に示すようにモータ２６を矢印ａ方向に回転させれば、印刷の直前に必要なウォーミングアップ動作が行われる。そのとき、遊星ギヤ２５ｇはモータ２６の回転方向を切り替えることでその回転中心がａ”方向に移動するので、レジストローラ２２ａ，２２ｂに動力が伝えられず、そのため搬送路の用紙は同じ場所に保持されたままである。したがって、ウォーミングアップ動作が終了した後、再び図１０（Ｂ）に示すようにモータ２６を矢印ｂ方向に回転させれば、レジストローラ２２ａ，２２ｂに動力が伝わって、用紙が感光ドラム１１と転写ローラ１９との間の転写部に導かれ、印刷が行われる。
【００２６】
図１１、図１２は、モータ２６の回転速度、及び感光ドラム１１の回転速度に対して、感光ドラム１１へ高圧印加するタイミングを示すタイミング図である。
【００２７】
先の図１０に示すような遊星ギヤを使用して、各ローラを駆動するプリンタでは、モータが停止前の回転方向と同じ方向に回転を始める場合であれば、遊星ギヤの位置の切り替えは生じない。すなわち、遊星ギヤは噛み合った状態を保持して回転を始めるから、図１１に示すように、モータの回転開始と同時に所望のローラを回転させることができる。図では、この所望のローラの一例として感光ドラムの回転速度を示しているが、他のローラについても同様である。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１２に示すような、モータを停止前の回転方向とは逆方向に回転させる場合には、遊星ギヤの位置の切り替え時間が必要となる。すなわち、遊星ギヤが移動して、新たなギヤに噛み合うまで（例えば、ウォーミングアップ時では図１０（Ａ）のギヤ３１ｇからアイドルギヤ２８ｇに切り替わるまで）に時間がかかる。したがって、モータの回転開始時間に対して、感光ドラムなどのローラの回転開始が遅れる。そのため、図１２に示すようにモータの回転開始と同時に高圧電圧が印加されれば、感光ドラムは停止しているにもかかわらず高電圧が印加されることになって、感光ドラムが電気的にダメージを受ける。
【００２９】
また、遊星ギヤが駆動すべき所定のギヤと噛み合う瞬間には、モータは既に加速中であったり、或いは加速し終わって高速回転をしているため、遊星ギヤも同様の速度で回転しはじめる。そのように高速回転している遊星ギヤが止まっている（駆動すべき）ギヤと瞬時に噛み合うと、各ギヤには大きな負荷が急激にかかって、モータやギヤなどには機械的なダメージが加わる。
【００３０】
とりわけ、上記構成の従来装置では上述したダメージを受けた感光ドラム１１が、図８に示すように、帯電ローラ１２と接触して帯電される場合に、そのドラム部分の帯電電位が目的の電圧、例えば−８００Ｖに達することなく、０Ｖに近い電圧に帯電される。そのため感光ドラム１１上にそのようなドラム部が発生すると、光源１３によって静電潜像が形成されていないにもかかわらず、現像器１４によってトナーが付着し、そのトナーが転写ローラ１９を汚したり、紙面上で黒い横筋となって用紙１６を汚す。
【００３１】
また、帯電ローラ１２に電圧が印加されない状態で帯電ローラ１２を含む各ローラが回転すると、帯電ローラ１２と感光ドラム１１表面の接触部のトナーが感光ドラム１１上に付着して、そのドラム部分のトナーによって横筋状に汚れるおそれもあった。このような現象は、帯電ローラ１２と感光ドラム１１との接触部だけでなく、現像ローラや転写ローラとの接触部分でも同様に発生する。
【００３２】
特に、プリンタの手差し印刷においては、用紙の搬送を止めてウォーミングアップを行ない、その後にモータの回転方向を切り替えて印刷が開始されるため、感光ドラムがトナーで汚されていれば、多くの場合に紙面上の汚れを引き起こすなどの問題があった。
【００３３】
さらに、モータにより加速された遊星ギヤが駆動すべき所定のギヤと噛み合う瞬間に、ギヤの破損、モータの脱調等の不具合が発生しやすいという問題もあった。
【００３４】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、回転方向に応じて移動する遊星ギヤを介して駆動力を所定のギヤに伝達し、印刷を行なう場合に、高電圧の印加タイミングやモータ回転速度を適正に制御するようにしたプリンタ及びその制御方法を提供することを目的にしている。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
本発明のプリンタの制御方法は、
印刷用紙を搬送する搬送機構と、前記印刷用紙にトナー像を転写して印刷を行う印刷プロセス部と、前記印刷プロセス部に帯電電圧を発生させるための電圧を印加する高圧電源と、第１と第２の回転方向に回転可能なモータと、前記搬送機構の回転部を含む第１のギヤ列と、前記印刷プロセス部の回転部を含む第２のギヤ列と、前記モータの前記第１の回転方向への回転に応じて前記第１のギヤ列及び前記第２のギヤ列と噛合する第１の移動位置に移動して前記モータの回転を前記搬送機構及び前記印刷プロセス部に伝達し、前記モータの前記第２の回転方向への回転に応じて前記第２のギヤ列のみと噛合する第２の移動位置に移動して前記モータの回転を前記印刷プロセス部に伝達する遊星ギヤとを有する駆動部とを有するプリンタの制御方法であって、
前記モータを回転した後に前記高圧電源による電圧を印加する際に、前記モータの、今回の回転方向が前回の回転時における回転方向と異なっている場合には前記遊星ギヤの位置移動があるものと判断し、前記位置移動がない場合に対して前記高圧電源による電圧の印加タイミングを遅延させることを特徴とする。
【００３６】
また、前記遊星ギヤの移動の有無に応じて、前記印刷プロセスに関与するモータの加速モードを変更設定してもよい。
【００３７】
さらに、前記印刷プロセスに関与する高圧電源が定電流電源である場合には、前記遊星ギヤが所定のプロセス速度で定速回転するまで印加タイミングを遅らせることが好ましい。
【００３８】
本発明によるプリンタは、
印刷用紙を搬送する搬送機構と、光導電性の感光材を帯電させる帯電手段、感光材の帯電完了後に静電潜像を書き込む露光手段、感光材に書き込まれた静電潜像を現像剤によって可視現像化する現像手段、感光材に対して印刷用紙を所定のタイミングで送り込むとともに、可視現像化された現像剤を印刷用紙に転写する転写手段を含む印刷プロセス部と、前記印刷プロセス部に帯電電圧を発生させるための電圧を印加する高圧電源と、第１と第２の回転方向に回転可能なモータと、前記搬送機構の回転部を含む第１のギヤ列と、前記印刷プロセス部の回転部を含む第２のギヤ列と、前記モータの前記第１の回転方向への回転に応じて前記第１のギヤ列及び前記第２のギヤ列と噛合する第１の移動位置に移動して前記モータの回転を前記搬送機構及び前記印刷プロセス部に伝達し、前記モータの前記第２の回転方向への回転に応じて前記第２のギヤ列のみと噛合する第２の移動位置に移動して前記モータの回転を前記印刷プロセス部に伝達する遊星ギヤとを有する駆動部と、
前記遊星ギヤの位置を記憶し、前記モータの駆動及び前記高圧電源による電圧の印加を制御するタイミング制御手段とを有し、
前記タイミング制御手段は、前記モータを回転させた後に前記高圧電源による電圧の印加を指示する際に、前記モータの回転に伴って前記遊星ギヤが位置移動する場合には、前記位置移動がない場合に対して前記高圧電源による電圧の印加タイミングを遅延させることを特徴とする。
【００３９】
また、前記遊星ギヤの移動の有無に応じて、前記モータを複数段階に分けて加速する加速制御手段をさらに備えている。
【００４０】
さらに、前記タイミング制御手段は、前記遊星ギヤの位置を記憶する記憶手段を有し、前記記憶手段の記憶情報に基づいて前記遊星ギヤが位置移動するか否かを判定し、前記記憶手段は、装置電源を切断した後でも保持する記憶手段であることが好ましい。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
実施の形態１．
実施の形態１のプリンタは、プリン夕制御部内にモータの回転方向（或いは、遊星ギヤの位置）を記憶するメモリを有し、このメモリによって高電圧の印加タイミングを適正に制御する点に特徴がある。それ以外の構成は、従来のプリンタと異なるものではない。
【００４２】
図１は、実施の形態１のプリンタのモータ制御と、高圧制御のための構成を示すブロック図である。
【００４３】
図において、１はプリンタ制御部、２はモータドライバである。プリン夕制御部１は、モータ２６の回転方向を記憶するメモリ１ａとプロセッサ１ｂを有しており、モータドライバ２にはモータ２６が接続される。プロセッサ１ｂは、モータ２６の回転、停止制御とともに、印刷プロセス部への高圧印加タイミングの制御を行なっている。
【００４４】
また、プリンタ制御部１は各種電源４〜６を含む高圧電源３と接続され、それぞれの電源４〜６を介して帯電ローラ１２、現像器のローラ７、転写ローラ１９に供給すべき電圧を制御している。ここで、モータ２６にはステッピングモータを用いており、プリンタのメカ構成は、従来の技術として説明した、図８乃至図１０に示す電子写真プリンタと同様である。
【００４５】
プリンタの駆動源であるモータ２６は、次のように制御される。プリンタ制御部１から送られる相信号によりモータドライバ２を制御し、そのモータドライバ２は、相信号に応じたモータ電流をモータ２６に流すことにより、モータ２６の回転、停止制御が行われる。即ちモータ２６は、プリンタ制御部１からの相信号を制御することで、停止状態から、回転開始、加速、定速回転、減速、停止、逆回転などの動作を行うように制御される。
【００４６】
これらのモータ制御動作は、一般的なプリンタに使用されているステッピングモータの制御と同じである。
【００４７】
プリンタ制御部１による電気的な制御は、高圧電源３へのタイミング制御として行なわれる。この高圧制御は、プリンタ制御部１からの信号により、帯電用電源４、現像用電源５、転写用電源６を独立してＯＮ／ＯＦＦ制御するものであって、それぞれ必要な高圧電圧を所定のタイミングで帯電ローラ１２、現像器のローラ７、転写ローラ１９に供給している。
【００４８】
このような高圧電源の制御は、一般的なプリンタの制御に用いられているものと同じである。
【００４９】
つぎに、実施の形態１のプリンタの動作について説明する。
【００５０】
このプリンタでは、モータ２６を回転させた時に、その回転方向をプリンタ制御部１内のメモリ１ａに格納する動作を行う。このプリンタ制御部１は、次にモータ２６を回転させる際に、メモリ１ａ内に格納された回転方向情報を読み取って、前回のモータ２６の回転方向と、これからモータ２６を動かそうとする回転方向とが同じであるか、逆方向であるかを判断している。なお、上記メモリ１ａ内には回転方向情報に代えて、回転停止時の遊星ギヤの物理的な位置を記憶するように構成してもよい。
【００５１】
図２、図３は、実施の形態１のプリンタにおけるモータ回転速度と感光ドラムの回転速度、高圧印加タイミングの関係を示す図である。
【００５２】
図２は、遊星ギヤの切り替えがない場合のタイミング図である。前回のモータ回転方向と、次にモータを動かす方向とが同じ場合には、遊星ギヤの切り替えがないから、図２に示すようにモータ回転開始の直後のタイミングで高圧電圧を印加すればよい。図１０において説明したように、遊星ギヤ２５ｇが駆動すべきギヤと噛み合った状態であれば、モータ２６が回転すると同時に、感光ドラムや、その他の回転すべきローラも回転し始めるからである。このように、モータ２６の加速のタイミングと、感光ドラムへの高圧印加のタイミングとを選択することで、感光ドラムが確実に回転を始めてから高圧が印加されることになる。
【００５３】
図３は、遊星ギヤの切り替えがある場合のタイミング図である。前回のモータ回転方向と、次にモータ２６を回転させようとする方向とが逆であれば、遊星ギヤは切り替えられるために、その切り替え時間Ｔに応じて、図３に示すタイミングで高圧電圧を印加する必要がある。モータ２６が回転を開始した後でも、図１０において説明したように、遊星ギヤ２５ｇが移動して駆動すべきギヤと噛み合うまでは、感光ドラムや、その他のローラはいずれも回転しないからである。したがって、このようなタイミングで感光ドラムに電圧を印加するように、プリンタ制御部１により高圧電源３を制御すればよい。即ち、モータ２６が回転することで、遊星ギヤ２５ｇが移動して駆動すべきギヤと噛み合うまでの切り替え時間Ｔが経過して、感光ドラムや、その他の回転すべきローラが回転を始めた直後に、高圧印加タイミングが設定される。
【００５４】
実施の形態１のプリンタでは、プリンタ制御部１内のメモリ１ａにモータ２６の回転方向（＝遊星ギヤの位置）を格納し、その回転方向情報にしたがってプロセッサ１ｂにより高圧電源３の印加を制御して、帯電ローラ１２、現像器のローラ７、転写ローラ１９への印加タイミングを変更することによって、常に遊星ギヤが駆動すべきギヤと噛み合って、感光ドラムや他のローラが回転し始めてから高圧電圧を印加するように制御できる。
【００５５】
なお、上述したプリンタ制御部１による制御では、図２、図３に示すように、感光ドラムが回転を始めてから、高圧を印加するまでの時間的な余裕が設定されている。これは、遊星ギヤの切り替え時間Ｔに含まれる誤差を考慮したためである。
【００５６】
また、電源投入直後であって、最初にモータ２６を回転させる際には、プリンタ制御部１のメモリ１ａには、回転方向情報が格納されていないために遊星ギヤの状態が分からない。そのような場合には、遊星ギヤの移動があると見込んで、図３のタイミングで高圧電圧を印加すればよい。
【００５７】
以上に説明した実施の形態１のプリンタでは、遊星ギヤの位置を記憶して、次にモータを回す時に遊星ギヤの移動による、ローラ及び感光ドラムの回転遅れがある場合、ない場合のいずれであっても適切なタイミングで高電圧を印加することができる。したがって感光ドラム、或いは他のローラであっても、それらが停止した状態で高圧電圧が印加され、感光ドラムのローラとの接触部分がダメージを受けるなどの不都合が除去される。
【００５８】
また、従来のプリンタのように、帯電ローラ１２に電圧が印加されない状態で帯電ローラ１２を含む各ローラが回転することがなくなるから、ドラム部に接触した現像ローラのトナーによって、印刷用紙が横筋状に汚れるといった印刷結果の不具合も、確実に回避することができる。
【００５９】
さらに、電源投入時であっても、遊星ギヤの移動があるとして高圧電圧を印加することによって、止まっている感光ドラムに対して高圧電圧が印加されなくなり、感光ドラムへのダメージを確実に防ぐことができる。
実施の形態２．
実施の形態２のプリンタは、プリン夕制御部内にモータの回転方向（＝遊星ギヤの位置）を記憶するメモリを有し、このメモリによって高電圧の印加タイミングとともにモータの加速モードを変更設定する点に特徴がある。すなわち、遊星ギヤの切り替えがある場合に、プリンタ制御部１からモータドライバ２に対して、例えば２段階の回転加速を指示する相信号を出力することにより、モータ２６の回転速度の制御が行われる。それ以外の構成は、図１に示す実施の形態１と基本的に同じである。
【００６０】
つぎに、実施の形態２のプリンタの動作について説明する。
【００６１】
このプリンタでは、実施の形態１のものと同様に、モータ２６を回転させた時に、その回転方向（＝遊星ギヤの位置）をプリンタ制御部１内のメモリ１ａに格納する動作を行う。このプリンタ制御部１は、次にモータ２６を回転させる際に、メモリ１ａ内に格納された回転方向情報を読み取って、前回のモータ２６の回転方向と、これからモータ２６を動かそうとする回転方向とが同じであるか、逆方向であるかを判断している。
【００６２】
図４、図５は、実施の形態２のプリンタにおけるモータ回転速度と感光ドラムの回転速度、高圧印加タイミングの関係を示す図である。ここでも、実施の形態１で説明した高電圧の印加タイミングについての制御が行なわれているが、以下では実施の形態１とは異なるモータ回転速度の制御動作を中心に説明する。
【００６３】
図４は、遊星ギヤの切り替えがない場合のタイミング図である。図に示すように、前回のモータ回転方向と同じ方向にモータ２６が回転し始めると、遊星ギヤは移動することなく、同時に感光ドラムも回転を始める。この場合には、従来技術、或いは実施の形態１と同じようにモータ２６を回転させ、高圧電圧を印加すればよい。
【００６４】
図５は、遊星ギヤの切り替えがある場合のタイミング図である。前回のモータ回転方向と、次にモータ２６を回転させようとする方向とが逆であれば、遊星ギヤに噛み合うギヤが切り替えられるために、その切り替え時間Ｔに応じて、図５に示すタイミングで高圧電圧を印加する必要がある。しかも、遊星ギヤの切り替え時間Ｔを経過するまでは、モータ２６の回転加速を低く設定している。これは、遊星ギヤが駆動すべきギヤに噛み合う瞬間において、感光ドラムや、その他の回転すべきローラを駆動している各ギヤに、急激に大きな負荷がかからないようにして、モータやギヤなどにダメージを与えないためである。
【００６５】
このように、前回モータ２６が回転した時の回転方向をメモリ１ａで記憶して、次にモータ２６が回転する時の回転方向に基づいて遊星ギヤ２５ｇの移動の有無を判断し、遊星ギヤ２５ｇが移動して、駆動すべきギヤと噛み合うまでは、モータ２６を低速で回転させるようにしている。そして、遊星ギヤ２５ｇが駆動すべきギヤに噛み合った後で、モータ２６を再度加速させて、目的のプロセススピードまで回転速度を上げて印刷を行う。ここで、高圧印加のタイミングは、実施の形態１と同様、遊星ギヤが移動し、駆動すべきギヤと噛み合い、感光ドラムや他のローラが回転し始めた直後に設定される。
【００６６】
また、この実施の形態２のプリンタでも、実施の形態１の場合と同様に、電源投入直後であって、最初にモータ２６を回転させる際には、プリンタ制御部１のメモリ１ａには、回転方向情報が格納されていない。そこで、遊星ギヤの移動があると見込んで、図５のように、モータの速度を制御し、高圧印加のタイミングを設定すればよい。
【００６７】
以上に説明した実施の形態２のプリンタでは、モータの制御および高圧印加タイミングの制御を行なうことで、実施の形態１の効果に加えて、次の様な効果が得られる。
【００６８】
すなわち、回転方向が反転する場合に、まず遅いスピードでモータを回転させ、ゆっくりと遊星ギヤを移動させて、遅い回転速度の状態で駆動すべきギヤと噛み合わせているため、ギヤが噛み合う瞬間に各ギヤや、モータに急激にかかる負荷を小さくすることができる。したがって、ギヤの破損や、モータの脱調を確実に防止できる。
【００６９】
また、モータの回転方向（＝遊星ギヤの位置）を記憶し、次に回転する際に遊星ギヤの移動がある場合、ない場合のいずれであっても、適切なタイミングで高電圧を印加できるだけでなく、モータ回転速度を適正に制御することによって、感光ドラムにダメージを与えることなく、モータや、ギヤに負担の少ないプリンタを実現できる。その結果、ギヤに必要な強度や、モータに必要なトルクを、低く抑えることができ、低価格なプリンタが実現できる。
【００７０】
さらに、電源投入時であっても、遊星ギヤの移動があるとしてモータの２段階の加速制御と、高電圧の印加タイミングを選択することによって、ギヤやモータに対する負担を少なくでき、止まっている感光ドラムに対するダメージも確実に防ぐことができる。
実施の形態３．
実施の形態１、２の印刷プロセスに使用される転写ローラ、帯電ローラ、或いは現像ローラなどに印加する高圧電源３には、定電圧電源が使用されていた。そして、いずれも感光ドラムがプロセススピードで回転しているときに最適な電源として作用するように、定電圧電源の電圧値及び電流値を設定するようにしていた。
【００７１】
実施の形態３のプリンタは、定電圧電源による高圧電源３に代えて、定電流制御を行う高圧電源を使用し、定電圧電源の高圧印加タイミングよりも遅いタイミングで印加するようにしたことを特徴とするものである。この実施の形態３の構成は、定電流制御を行う高圧電源３を使用している点を除いて、図１に示す実施の形態１のプリンタのモータ制御や、高圧制御のための構成と同じである。
【００７２】
つぎに、実施の形態３のプリンタの動作について説明する。
【００７３】
定電流電源を使用した場合には、例えば転写電圧として印加される高電圧は、ドラム回転速度が遅いときには電源側から見た回路負荷が大きくなって、負荷に定電流を流そうとするため、定電流電源の出力電圧は大きくなる。そのために、このときの出力電圧によって感光ドラムがダメージを受けるおそれがあった。
【００７４】
そこで、図６、図７に示すように、定電流電源の高圧印加タイミングは、モータ回転速度がプロセス速度に達して定速回転を始めた時点で印加をしている。
【００７５】
すなわち、図６に示すように、遊星ギヤの切り替えがない場合にはモータ回転の加速が終了した時点で感光ドラムはプロセス速度に達するので、そのタイミングで定電流源をオンするようにしている。また、図７に示すように、遊星ギヤの切り替えがある場合には第２のモータ回転の加速が終了した時点で感光ドラムはプロセス速度に達する。したがって、そのタイミングで定電流源をオンすることで、感光ドラムへのダメージを抑えることができる。
【００７６】
以上に説明した実施の形態３のプリンタでは、印刷プロセスに関与する高圧電源が定電流電源である場合でも、遊星ギヤが所定のプロセス速度で定速回転するまで印加タイミングを遅らせるようにして、感光ドラム等に対する高電圧によるダメージを抑えることができる。
実施の形態４．
この実施の形態では、実施の形態１、２、３のプリンタとは異なり、モータの回転方向（＝遊星ギヤの位置）を記憶するメモリを書き換え可能な不揮発性メモリや、バッテリーバックアップ可能なメモリによって構成した点に特徴がある。
【００７７】
これまでの実施の形態のプリンタでは、電源投入直後に一度モータ２６を回転させなければ、遊星ギヤの位置を認識することができなかった。
【００７８】
ここでは、プリンタ電源をＯＦＦしても、モータの回転方向情報が消えないようにメモリを構成することによって、常に遊星ギヤの位置を正しく把握することができる。
【００７９】
したがって、実施の形態４のプリンタでは、電源投入時の最初のモータ回転時にも、モータの回転方向情報に基づいて高電圧の印加タイミングとともにモータ回転速度を適正に制御できるから、感光ドラムに対して高圧電圧によりダメージを与えることなく、また、ギヤの破損や、モータの脱調を防ぐことができる。
【００８０】
【発明の効果】
この発明は、以上に説明したように構成されているので、高電圧の印加タイミングやモータ回転速度を適正に制御し、回転方向に応じて移動する遊星ギヤを介して駆動力を所定のギヤに伝達して印刷を行なうようにしたプリンタ及びその制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１のモータ制御、及び高圧制御のための構成を示すブロック図である。
【図２】 モータ回転速度と感光ドラムの回転速度、高圧印加タイミングの関係を示すタイミング図である。
【図３】 モータ回転速度と感光ドラムの回転速度、高圧印加タイミングの関係を示すタイミング図である。
【図４】 実施の形態２のプリンタにおける高圧印加タイミングを示す図である。
【図５】 実施の形態２のプリンタにおける高圧印加タイミングを示す図である。
【図６】 実施の形態３のプリンタにおける高圧印加タイミングを示す図である。
【図７】 実施の形態３のプリンタにおける高圧印加タイミングを示す図である。
【図８】 印刷プロセスを実行するプリンタの一例を示す図である。
【図９】 用紙走行ルートを構成する機構部を示す図である。
【図１０】 小型プリンタにおける一つのモータによる駆動部を示す構成説明図である。
【図１１】 遊星ギヤの切り替えがない場合の高圧印加タイミングを示すタイミング図である。
【図１２】 遊星ギヤを切り替えた場合の高圧印加タイミングを示すタイミング図である。
【符号の説明】
１ プリン夕制御部、 １ａ メモリ、 １ｂ プロセッサ、 ２ モータドライバ、 ３ 高圧電源、 ４ 帯電用電源、 ５ 現像用電源、 ６ 転写用電源、 ７ 現像器のローラ、 １０ 帯電用電源、 １１ 感光ドラム、 １２ 帯電ローラ、 １３ 光源、 １４ 現像器、 １５ ローラユニット、 １６ 用紙、 １７ クリーニング装置、 １８ 転写用電源、 １９ 転写ローラ、 ２０ 用紙トレイ、 ２１ ホッピングローラ、 ２２ａ，２２ｂ レジストローラ、 ２３ａ ヒートローラ、 ２３ｂ バックアップローラ、 ２４ 手差しセンサ、 ２５ｇ 遊星ギヤ、 ２６ モータ。
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転方向に応じて移動可能に構成された遊星ギヤを備え、該遊星ギヤを介して印刷プロセスを駆動制御する電子写真プリンタなどのプリンタ、及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電子写真プリンタなどのノンインパクトプリンタにおいては、感光ドラム上に画像の静電潜像を形成し、これに従ってトナーを用紙上に転写するまでの一連のプロセスによって印刷が行なわれている。
【０００３】
図８は、印刷プロセスを実行するプリンタの一例を示す図である。
【０００４】
図８において、帯電ローラ１２は、帯電用電源１０によってマイナスの電荷が印加され、この帯電ローラ１２が矢印方向に回転する感光ドラム１１に対して接触することによって、感光ドラム１１の表面上がマイナスの電荷に帯電される。このとき、帯電用電源１０の電圧を調整して、通常では感光ドラム１１の表面電位を−８００Ｖにする。ここで、白丸（○）はマイナスの電荷を示している。
【０００５】
１３はＬＥＤへッドなどの光源、１４は現像器であって、複数のローラからなるローラユニット１５を備えている。光源１３からマイナスに帯電した感光ドラム１１に光を照射すると、光が照射された部分で放電が起こり、感光ドラム１１上に印刷画像の静電潜像が形成される。この感光ドラム１１上の静電潜像に、現像器１４からのマイナスに帯電したトナーが付着することによって、印刷画像の現像が行われる。ここで、黒丸（●）はトナーを示している。
【０００６】
図８の右手方向から、所定のタイミングで用紙１６が送り込まれ、感光ドラム１１と転写用電源１８のプラス電圧が印加された転写ローラ１９との間に達すると、その間に発生している転写電界によって、感光ドラム１１上のトナー像が用紙１６上に転写される。なお、転写できなかった余分なトナーは、クリーニング装置１７により感光ドラム１１上から除去される。
【０００７】
このような印刷プロセス部は、感光ドラム１１、帯電ローラ１２、現像器１４内のローラユニット１５、転写ローラ１９等、様々なローラを含んで構成されており、いずれのローラも、一つのモータからの駆動力が複数のギヤによって伝達され回転駆動される構成のものが多い。その他にも、感光ドラム１１と転写ローラ１９の間の転写部（ニップ部）に用紙１６を搬送するローラ等が必要である。
【０００８】
図９は、用紙走行ルートを構成する機構部を示す図である。通常のプリンタでは、用紙１６を用紙トレイ２０にまとめてストックしておき、ホッピングローラ２１で用紙１６を１枚づつ分離して、図８に示す印刷プロセスの転写位置まで搬送する。この搬送路には、一対のレジストローラ２２ａ，２２ｂが配置されている。この用紙１６は、感光ドラム１１上に形成されているトナー像が転写された状態で、ヒートローラ２３ａとバックアップローラ２３ｂによって構成される定着器に送られ、そのトナーを溶かして定着させてからプリンタの外へ排出される。これらの一連の動作を行なう機構部の各ローラも、同じく一つのモータによって回転駆動される。そして、これらのローラは、その回転開始と停止のタイミングが、同時でよいものもあれば、独立した制御が必要なものもある。
【０００９】
例えば、一般的なプリンタにおいて、図８の印刷プロセスに関与する各ローラは、定着のためのヒートローラ２３ａと同時に回転を開始し、同時に停止をしても問題ない。しかし、用紙トレイ２０から用紙１６を１枚づつ分離搬送するためのホッピングローラ２１は、印刷プ口セスに関与する各ローラ等とは独立に制御する必要がある。また、用紙トレイ２０からの用紙に印刷する場合は、レジストローラ２２ａ，２２ｂと印刷プロセスに関与する各ローラとが、同じタイミングで回転開始し、停止しても問題ない。
【００１０】
ところが一般にレジストローラ２２ａ，２２ｂは、プリンタ前面部から手差しされた用紙に印刷する際の搬送ローラとしての役割を兼ねる場合が多い。このような手差しされた用紙１６に対しては、その書き出し位置を合わせるため、用紙搬送路に手差しセンサ２４などを配置して、レジストローラ２２ａ，２２ｂの回転タイミングを印刷プロセスに関与する各ローラとは独立して制御する必要がある。
【００１１】
また、印刷を行う直前には、その印刷プロセスを安定化するためにウォーミングアップ動作を行っている。このウォーミングアップ時には、用紙を感光ドラムと転写ローラとの間に搬送してはいけない。そして、用紙の搬送が用紙トレイから行なわれる場合であれば、ホッピングローラを回転させない限り、用紙は搬送されることはないので、ウォーミングアップ動作及び用紙の搬送のタイミングは、プリンタ制御部によって一律に制御することができる。
【００１２】
このように、一般的には独立して制御する必要があるローラは、モータを別にして駆動制御されるけれども、小型、低価格のプリンタでは、モータの数は少ない方が、より小型、かつ低価格なプリンタとして実現できる。そのため、次の様な遊星ギヤを介して印刷プロセスを駆動制御するプリンタの構成が望ましい。
【００１３】
図１０は、小型プリンタにおける一つのモータによる駆動部を示す構成説明図である。
【００１４】
この駆動部のギヤ構成は、遊星ギヤ２５ｇを使用している点に特徴がある。遊星ギヤ２５ｇは、ギヤ２７ｇを介してモータ２６のギヤ２６ｇに接続されており、モータ２６の回転方向と同一方向に回転駆動される。また、この遊星ギヤ２５ｇは、その回転方向に応じて回転中心が左右方向に移動可能に構成され、そのような遊星ギヤ２５ｇの移動が生じた場合に、遊星ギヤ２５ｇと噛み合うギヤが切り替えられる。
【００１５】
最初に、ウォーミングアップ動作（プリンタの印刷前の初期動作）における各ギヤの動きを、図１０（Ａ）により説明する。
【００１６】
ウォーミングアップ動作時には、モータ２６はモータギヤ２６ｇを矢印ａ方向に回転させる。それにより遊星ギヤ２５ｇは矢印ａ’方向に回転するので、遊星ギヤ２５ｇが矢印ａ”の方向に移動させられる。これにより、遊星ギヤ２５ｇはアイドルギヤ２８ｇを駆動し、さらにアイドルギヤ２８ｇは三重ギヤ２９ｇを、三重ギヤ２９ｇは転写ギヤ１９ｇ及びギヤ３０ｇをそれぞれ駆動する。転写ギヤ１９ｇは転写ローラ軸に接続されて転写ローラを回転させ、さらに転写ギヤ１９ｇは、図示しない感光ドラムのギヤを駆動して感光ドラムを回転させると同時に、感光ドラムのギヤによって、帯電ローラ、現像器のローラ等、印刷プロセスに関わるローラを回転させる。また、ギヤ３０ｇは、図示しない定着器のローラを回転させる。
【００１７】
この場合、ギヤ３１ｇは遊星ギヤ２５ｇと噛み合っておらず、ホッピングギヤ２１ｇとギヤ３２ｇ及びレジストギヤ２２ｇには駆動力が伝わらないため、用紙搬送に関与するホッピングローラ及びレジストローラは回転せず、用紙は搬送されない。
【００１８】
次に、印刷を行う際のモータ２６と各ギヤの動作関係について、図１０（Ｂ）によって説明する。
【００１９】
印刷時にはモータ２６が反転して、モータギヤ２６ｇを矢印ｂ方向に回転させる。これによって、遊星ギヤ２５ｇは矢印ｂ’方向に回転して、遊星ギヤ２５ｇを矢印ｂ”の方向に移動させる。移動した遊星ギヤ２５ｇは、三重ギヤ２９ｇとギヤ３１ｇとに噛み合って、それらを同時に駆動する。
【００２０】
ギヤ３１ｇは、ホッピングギヤ２１ｇを駆動させる。ホッピングギヤ２１ｇは、図示しないクラッチを介してホッピングローラに接続されており、図示しないプリンタ制御部からホッピングローラの回転、停止を指示する信号により、このクラッチを接続し、或いは切断する。また、ホッピングギヤ２１ｇの回転により、ギヤ３２ｇを介してレジストギヤ２２ｇへ駆動力が伝わって、レジストギヤ２２ｇに接続されたレジストローラにより用紙搬送が行われる。
【００２１】
このように、印刷時にはモータギヤ２６ｇを矢印ｂ方向に回転させることにより、印刷プロセスに関与するローラ、定着に関与するローラ、及びレジストローラが同時に回転させられ、更に、プリンタ制御部からの信号によってクラッチを制御することにより、必要に応じてホッピングローラの回転、停止を行なうことができる。
【００２２】
以上のように、従来のプリンタでは用紙１６の搬送が必要な場合と、用紙１６の搬送が必要でない場合とでモータ２６の回転方向を切り替えるように構成され、遊星ギヤ２５ｇによってその駆動力の伝達を制御するようにしていた。
【００２３】
ところで、手差し印刷においてはプリンタを使用するユーザが、プリンタ前面部から用紙のセットを行なう。その場合に、どのようなタイミングで用紙がセットされるかは、プリンタ制御部で予測することができない。そのため、手差し印刷時では、印刷プロセスを安定化するために必要なウォーミングアップ動作を、用紙の搬送に先立って印刷の直前に、あらかじめ行うことができない。つまり、手差し印刷時には、用紙がプリンタにセットされた後に用紙の搬送を止めてウォーミングアップを行い、その後に印刷動作に移る必要がある。
【００２４】
また、既に述べたように、図９に示す構成のプリンタでは、手差し印刷時に用紙をプリンタにセットするために使用するローラは、レジストローラ２２ａ，２２ｂである。これらのレジストローラ２２ａ，２２ｂは、モータ回転方向ｂの時のみ回転する。
【００２５】
そこで、プリンタ制御部では図示しない手差しトレイに用紙が挿入されたとき、それを手差しセンサ２４からの信号により検知して、図１０（Ｂ）に示すようにモータ２６を矢印ｂ方向に回転させると、手差しトレイにセットされた用紙がレジストローラ２２ａ，２２ｂにより挟み込まれる。そこで、その用紙が感光ドラム１１と転写ローラ１９の間の転写部に到達する前にモータ２６を停止させて、用紙をその状態に保持する。つぎに、図１０（Ａ）に示すようにモータ２６を矢印ａ方向に回転させれば、印刷の直前に必要なウォーミングアップ動作が行われる。そのとき、遊星ギヤ２５ｇはモータ２６の回転方向を切り替えることでその回転中心がａ”方向に移動するので、レジストローラ２２ａ，２２ｂに動力が伝えられず、そのため搬送路の用紙は同じ場所に保持されたままである。したがって、ウォーミングアップ動作が終了した後、再び図１０（Ｂ）に示すようにモータ２６を矢印ｂ方向に回転させれば、レジストローラ２２ａ，２２ｂに動力が伝わって、用紙が感光ドラム１１と転写ローラ１９との間の転写部に導かれ、印刷が行われる。
【００２６】
図１１、図１２は、モータ２６の回転速度、及び感光ドラム１１の回転速度に対して、感光ドラム１１へ高圧印加するタイミングを示すタイミング図である。
【００２７】
先の図１０に示すような遊星ギヤを使用して、各ローラを駆動するプリンタでは、モータが停止前の回転方向と同じ方向に回転を始める場合であれば、遊星ギヤの位置の切り替えは生じない。すなわち、遊星ギヤは噛み合った状態を保持して回転を始めるから、図１１に示すように、モータの回転開始と同時に所望のローラを回転させることができる。図では、この所望のローラの一例として感光ドラムの回転速度を示しているが、他のローラについても同様である。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１２に示すような、モータを停止前の回転方向とは逆方向に回転させる場合には、遊星ギヤの位置の切り替え時間が必要となる。すなわち、遊星ギヤが移動して、新たなギヤに噛み合うまで（例えば、ウォーミングアップ時では図１０（Ａ）のギヤ３１ｇからアイドルギヤ２８ｇに切り替わるまで）に時間がかかる。したがって、モータの回転開始時間に対して、感光ドラムなどのローラの回転開始が遅れる。そのため、図１２に示すようにモータの回転開始と同時に高圧電圧が印加されれば、感光ドラムは停止しているにもかかわらず高電圧が印加されることになって、感光ドラムが電気的にダメージを受ける。
【００２９】
また、遊星ギヤが駆動すべき所定のギヤと噛み合う瞬間には、モータは既に加速中であったり、或いは加速し終わって高速回転をしているため、遊星ギヤも同様の速度で回転しはじめる。そのように高速回転している遊星ギヤが止まっている（駆動すべき）ギヤと瞬時に噛み合うと、各ギヤには大きな負荷が急激にかかって、モータやギヤなどには機械的なダメージが加わる。
【００３０】
とりわけ、上記構成の従来装置では上述したダメージを受けた感光ドラム１１が、図８に示すように、帯電ローラ１２と接触して帯電される場合に、そのドラム部分の帯電電位が目的の電圧、例えば−８００Ｖに達することなく、０Ｖに近い電圧に帯電される。そのため感光ドラム１１上にそのようなドラム部が発生すると、光源１３によって静電潜像が形成されていないにもかかわらず、現像器１４によってトナーが付着し、そのトナーが転写ローラ１９を汚したり、紙面上で黒い横筋となって用紙１６を汚す。
【００３１】
また、帯電ローラ１２に電圧が印加されない状態で帯電ローラ１２を含む各ローラが回転すると、帯電ローラ１２と感光ドラム１１表面の接触部のトナーが感光ドラム１１上に付着して、そのドラム部分のトナーによって横筋状に汚れるおそれもあった。このような現象は、帯電ローラ１２と感光ドラム１１との接触部だけでなく、現像ローラや転写ローラとの接触部分でも同様に発生する。
【００３２】
特に、プリンタの手差し印刷においては、用紙の搬送を止めてウォーミングアップを行ない、その後にモータの回転方向を切り替えて印刷が開始されるため、感光ドラムがトナーで汚されていれば、多くの場合に紙面上の汚れを引き起こすなどの問題があった。
【００３３】
さらに、モータにより加速された遊星ギヤが駆動すべき所定のギヤと噛み合う瞬間に、ギヤの破損、モータの脱調等の不具合が発生しやすいという問題もあった。
【００３４】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、回転方向に応じて移動する遊星ギヤを介して駆動力を所定のギヤに伝達し、印刷を行なう場合に、高電圧の印加タイミングやモータ回転速度を適正に制御するようにしたプリンタ及びその制御方法を提供することを目的にしている。
【００３５】
【課題を解決するための手段】
本発明のプリンタの制御方法は、
印刷用紙を搬送する搬送機構と、前記印刷用紙にトナー像を転写して印刷を行う印刷プロセス部と、前記印刷プロセス部に帯電電圧を発生させるための電圧を印加する高圧電源と、第１と第２の回転方向に回転可能なモータと、前記搬送機構の回転部を含む第１のギヤ列と、前記印刷プロセス部の回転部を含む第２のギヤ列と、前記モータの前記第１の回転方向への回転に応じて前記第１のギヤ列及び前記第２のギヤ列と噛合する第１の移動位置に移動して前記モータの回転を前記搬送機構及び前記印刷プロセス部に伝達し、前記モータの前記第２の回転方向への回転に応じて前記第２のギヤ列のみと噛合する第２の移動位置に移動して前記モータの回転を前記印刷プロセス部に伝達する遊星ギヤとを有する駆動部とを有するプリンタの制御方法であって、
前記モータを回転した後に前記高圧電源による電圧を印加する際に、前記モータの、今回の回転方向が前回の回転時における回転方向と異なっている場合には前記遊星ギヤの位置移動があるものと判断し、前記位置移動がない場合に対して前記高圧電源による電圧の印加タイミングを遅延させることを特徴とする。
【００３６】
また、前記遊星ギヤの移動の有無に応じて、前記印刷プロセスに関与するモータの加速モードを変更設定してもよい。
【００３７】
さらに、前記印刷プロセスに関与する高圧電源が定電流電源である場合には、前記遊星ギヤが所定のプロセス速度で定速回転するまで印加タイミングを遅らせることが好ましい。
【００３８】
本発明によるプリンタは、
印刷用紙を搬送する搬送機構と、光導電性の感光材を帯電させる帯電手段、感光材の帯電完了後に静電潜像を書き込む露光手段、感光材に書き込まれた静電潜像を現像剤によって可視現像化する現像手段、感光材に対して印刷用紙を所定のタイミングで送り込むとともに、可視現像化された現像剤を印刷用紙に転写する転写手段を含む印刷プロセス部と、前記印刷プロセス部に帯電電圧を発生させるための電圧を印加する高圧電源と、第１と第２の回転方向に回転可能なモータと、前記搬送機構の回転部を含む第１のギヤ列と、前記印刷プロセス部の回転部を含む第２のギヤ列と、前記モータの前記第１の回転方向への回転に応じて前記第１のギヤ列及び前記第２のギヤ列と噛合する第１の移動位置に移動して前記モータの回転を前記搬送機構及び前記印刷プロセス部に伝達し、前記モータの前記第２の回転方向への回転に応じて前記第２のギヤ列のみと噛合する第２の移動位置に移動して前記モータの回転を前記印刷プロセス部に伝達する遊星ギヤとを有する駆動部と、
前記遊星ギヤの位置を記憶し、前記モータの駆動及び前記高圧電源による電圧の印加を制御するタイミング制御手段とを有し、
前記タイミング制御手段は、前記モータを回転させた後に前記高圧電源による電圧の印加を指示する際に、前記モータの回転に伴って前記遊星ギヤが位置移動する場合には、前記位置移動がない場合に対して前記高圧電源による電圧の印加タイミングを遅延させることを特徴とする。
【００３９】
また、前記遊星ギヤの移動の有無に応じて、前記モータを複数段階に分けて加速する加速制御手段をさらに備えている。
【００４０】
さらに、前記タイミング制御手段は、前記遊星ギヤの位置を記憶する記憶手段を有し、前記記憶手段の記憶情報に基づいて前記遊星ギヤが位置移動するか否かを判定し、前記記憶手段は、装置電源を切断した後でも保持する記憶手段であることが好ましい。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
実施の形態１．
実施の形態１のプリンタは、プリン夕制御部内にモータの回転方向（或いは、遊星ギヤの位置）を記憶するメモリを有し、このメモリによって高電圧の印加タイミングを適正に制御する点に特徴がある。それ以外の構成は、従来のプリンタと異なるものではない。
【００４２】
図１は、実施の形態１のプリンタのモータ制御と、高圧制御のための構成を示すブロック図である。
【００４３】
図において、１はプリンタ制御部、２はモータドライバである。プリン夕制御部１は、モータ２６の回転方向を記憶するメモリ１ａとプロセッサ１ｂを有しており、モータドライバ２にはモータ２６が接続される。プロセッサ１ｂは、モータ２６の回転、停止制御とともに、印刷プロセス部への高圧印加タイミングの制御を行なっている。
【００４４】
また、プリンタ制御部１は各種電源４〜６を含む高圧電源３と接続され、それぞれの電源４〜６を介して帯電ローラ１２、現像器のローラ７、転写ローラ１９に供給すべき電圧を制御している。ここで、モータ２６にはステッピングモータを用いており、プリンタのメカ構成は、従来の技術として説明した、図８乃至図１０に示す電子写真プリンタと同様である。
【００４５】
プリンタの駆動源であるモータ２６は、次のように制御される。プリンタ制御部１から送られる相信号によりモータドライバ２を制御し、そのモータドライバ２は、相信号に応じたモータ電流をモータ２６に流すことにより、モータ２６の回転、停止制御が行われる。即ちモータ２６は、プリンタ制御部１からの相信号を制御することで、停止状態から、回転開始、加速、定速回転、減速、停止、逆回転などの動作を行うように制御される。
【００４６】
これらのモータ制御動作は、一般的なプリンタに使用されているステッピングモータの制御と同じである。
【００４７】
プリンタ制御部１による電気的な制御は、高圧電源３へのタイミング制御として行なわれる。この高圧制御は、プリンタ制御部１からの信号により、帯電用電源４、現像用電源５、転写用電源６を独立してＯＮ／ＯＦＦ制御するものであって、それぞれ必要な高圧電圧を所定のタイミングで帯電ローラ１２、現像器のローラ７、転写ローラ１９に供給している。
【００４８】
このような高圧電源の制御は、一般的なプリンタの制御に用いられているものと同じである。
【００４９】
つぎに、実施の形態１のプリンタの動作について説明する。
【００５０】
このプリンタでは、モータ２６を回転させた時に、その回転方向をプリンタ制御部１内のメモリ１ａに格納する動作を行う。このプリンタ制御部１は、次にモータ２６を回転させる際に、メモリ１ａ内に格納された回転方向情報を読み取って、前回のモータ２６の回転方向と、これからモータ２６を動かそうとする回転方向とが同じであるか、逆方向であるかを判断している。なお、上記メモリ１ａ内には回転方向情報に代えて、回転停止時の遊星ギヤの物理的な位置を記憶するように構成してもよい。
【００５１】
図２、図３は、実施の形態１のプリンタにおけるモータ回転速度と感光ドラムの回転速度、高圧印加タイミングの関係を示す図である。
【００５２】
図２は、遊星ギヤの切り替えがない場合のタイミング図である。前回のモータ回転方向と、次にモータを動かす方向とが同じ場合には、遊星ギヤの切り替えがないから、図２に示すようにモータ回転開始の直後のタイミングで高圧電圧を印加すればよい。図１０において説明したように、遊星ギヤ２５ｇが駆動すべきギヤと噛み合った状態であれば、モータ２６が回転すると同時に、感光ドラムや、その他の回転すべきローラも回転し始めるからである。このように、モータ２６の加速のタイミングと、感光ドラムへの高圧印加のタイミングとを選択することで、感光ドラムが確実に回転を始めてから高圧が印加されることになる。
【００５３】
図３は、遊星ギヤの切り替えがある場合のタイミング図である。前回のモータ回転方向と、次にモータ２６を回転させようとする方向とが逆であれば、遊星ギヤは切り替えられるために、その切り替え時間Ｔに応じて、図３に示すタイミングで高圧電圧を印加する必要がある。モータ２６が回転を開始した後でも、図１０において説明したように、遊星ギヤ２５ｇが移動して駆動すべきギヤと噛み合うまでは、感光ドラムや、その他のローラはいずれも回転しないからである。したがって、このようなタイミングで感光ドラムに電圧を印加するように、プリンタ制御部１により高圧電源３を制御すればよい。即ち、モータ２６が回転することで、遊星ギヤ２５ｇが移動して駆動すべきギヤと噛み合うまでの切り替え時間Ｔが経過して、感光ドラムや、その他の回転すべきローラが回転を始めた直後に、高圧印加タイミングが設定される。
【００５４】
実施の形態１のプリンタでは、プリンタ制御部１内のメモリ１ａにモータ２６の回転方向（＝遊星ギヤの位置）を格納し、その回転方向情報にしたがってプロセッサ１ｂにより高圧電源３の印加を制御して、帯電ローラ１２、現像器のローラ７、転写ローラ１９への印加タイミングを変更することによって、常に遊星ギヤが駆動すべきギヤと噛み合って、感光ドラムや他のローラが回転し始めてから高圧電圧を印加するように制御できる。
【００５５】
なお、上述したプリンタ制御部１による制御では、図２、図３に示すように、感光ドラムが回転を始めてから、高圧を印加するまでの時間的な余裕が設定されている。これは、遊星ギヤの切り替え時間Ｔに含まれる誤差を考慮したためである。
【００５６】
また、電源投入直後であって、最初にモータ２６を回転させる際には、プリンタ制御部１のメモリ１ａには、回転方向情報が格納されていないために遊星ギヤの状態が分からない。そのような場合には、遊星ギヤの移動があると見込んで、図３のタイミングで高圧電圧を印加すればよい。
【００５７】
以上に説明した実施の形態１のプリンタでは、遊星ギヤの位置を記憶して、次にモータを回す時に遊星ギヤの移動による、ローラ及び感光ドラムの回転遅れがある場合、ない場合のいずれであっても適切なタイミングで高電圧を印加することができる。したがって感光ドラム、或いは他のローラであっても、それらが停止した状態で高圧電圧が印加され、感光ドラムのローラとの接触部分がダメージを受けるなどの不都合が除去される。
【００５８】
また、従来のプリンタのように、帯電ローラ１２に電圧が印加されない状態で帯電ローラ１２を含む各ローラが回転することがなくなるから、ドラム部に接触した現像ローラのトナーによって、印刷用紙が横筋状に汚れるといった印刷結果の不具合も、確実に回避することができる。
【００５９】
さらに、電源投入時であっても、遊星ギヤの移動があるとして高圧電圧を印加することによって、止まっている感光ドラムに対して高圧電圧が印加されなくなり、感光ドラムへのダメージを確実に防ぐことができる。
実施の形態２．
実施の形態２のプリンタは、プリン夕制御部内にモータの回転方向（＝遊星ギヤの位置）を記憶するメモリを有し、このメモリによって高電圧の印加タイミングとともにモータの加速モードを変更設定する点に特徴がある。すなわち、遊星ギヤの切り替えがある場合に、プリンタ制御部１からモータドライバ２に対して、例えば２段階の回転加速を指示する相信号を出力することにより、モータ２６の回転速度の制御が行われる。それ以外の構成は、図１に示す実施の形態１と基本的に同じである。
【００６０】
つぎに、実施の形態２のプリンタの動作について説明する。
【００６１】
このプリンタでは、実施の形態１のものと同様に、モータ２６を回転させた時に、その回転方向（＝遊星ギヤの位置）をプリンタ制御部１内のメモリ１ａに格納する動作を行う。このプリンタ制御部１は、次にモータ２６を回転させる際に、メモリ１ａ内に格納された回転方向情報を読み取って、前回のモータ２６の回転方向と、これからモータ２６を動かそうとする回転方向とが同じであるか、逆方向であるかを判断している。
【００６２】
図４、図５は、実施の形態２のプリンタにおけるモータ回転速度と感光ドラムの回転速度、高圧印加タイミングの関係を示す図である。ここでも、実施の形態１で説明した高電圧の印加タイミングについての制御が行なわれているが、以下では実施の形態１とは異なるモータ回転速度の制御動作を中心に説明する。
【００６３】
図４は、遊星ギヤの切り替えがない場合のタイミング図である。図に示すように、前回のモータ回転方向と同じ方向にモータ２６が回転し始めると、遊星ギヤは移動することなく、同時に感光ドラムも回転を始める。この場合には、従来技術、或いは実施の形態１と同じようにモータ２６を回転させ、高圧電圧を印加すればよい。
【００６４】
図５は、遊星ギヤの切り替えがある場合のタイミング図である。前回のモータ回転方向と、次にモータ２６を回転させようとする方向とが逆であれば、遊星ギヤに噛み合うギヤが切り替えられるために、その切り替え時間Ｔに応じて、図５に示すタイミングで高圧電圧を印加する必要がある。しかも、遊星ギヤの切り替え時間Ｔを経過するまでは、モータ２６の回転加速を低く設定している。これは、遊星ギヤが駆動すべきギヤに噛み合う瞬間において、感光ドラムや、その他の回転すべきローラを駆動している各ギヤに、急激に大きな負荷がかからないようにして、モータやギヤなどにダメージを与えないためである。
【００６５】
このように、前回モータ２６が回転した時の回転方向をメモリ１ａで記憶して、次にモータ２６が回転する時の回転方向に基づいて遊星ギヤ２５ｇの移動の有無を判断し、遊星ギヤ２５ｇが移動して、駆動すべきギヤと噛み合うまでは、モータ２６を低速で回転させるようにしている。そして、遊星ギヤ２５ｇが駆動すべきギヤに噛み合った後で、モータ２６を再度加速させて、目的のプロセススピードまで回転速度を上げて印刷を行う。ここで、高圧印加のタイミングは、実施の形態１と同様、遊星ギヤが移動し、駆動すべきギヤと噛み合い、感光ドラムや他のローラが回転し始めた直後に設定される。
【００６６】
また、この実施の形態２のプリンタでも、実施の形態１の場合と同様に、電源投入直後であって、最初にモータ２６を回転させる際には、プリンタ制御部１のメモリ１ａには、回転方向情報が格納されていない。そこで、遊星ギヤの移動があると見込んで、図５のように、モータの速度を制御し、高圧印加のタイミングを設定すればよい。
【００６７】
以上に説明した実施の形態２のプリンタでは、モータの制御および高圧印加タイミングの制御を行なうことで、実施の形態１の効果に加えて、次の様な効果が得られる。
【００６８】
すなわち、回転方向が反転する場合に、まず遅いスピードでモータを回転させ、ゆっくりと遊星ギヤを移動させて、遅い回転速度の状態で駆動すべきギヤと噛み合わせているため、ギヤが噛み合う瞬間に各ギヤや、モータに急激にかかる負荷を小さくすることができる。したがって、ギヤの破損や、モータの脱調を確実に防止できる。
【００６９】
また、モータの回転方向（＝遊星ギヤの位置）を記憶し、次に回転する際に遊星ギヤの移動がある場合、ない場合のいずれであっても、適切なタイミングで高電圧を印加できるだけでなく、モータ回転速度を適正に制御することによって、感光ドラムにダメージを与えることなく、モータや、ギヤに負担の少ないプリンタを実現できる。その結果、ギヤに必要な強度や、モータに必要なトルクを、低く抑えることができ、低価格なプリンタが実現できる。
【００７０】
さらに、電源投入時であっても、遊星ギヤの移動があるとしてモータの２段階の加速制御と、高電圧の印加タイミングを選択することによって、ギヤやモータに対する負担を少なくでき、止まっている感光ドラムに対するダメージも確実に防ぐことができる。
実施の形態３．
実施の形態１、２の印刷プロセスに使用される転写ローラ、帯電ローラ、或いは現像ローラなどに印加する高圧電源３には、定電圧電源が使用されていた。そして、いずれも感光ドラムがプロセススピードで回転しているときに最適な電源として作用するように、定電圧電源の電圧値及び電流値を設定するようにしていた。
【００７１】
実施の形態３のプリンタは、定電圧電源による高圧電源３に代えて、定電流制御を行う高圧電源を使用し、定電圧電源の高圧印加タイミングよりも遅いタイミングで印加するようにしたことを特徴とするものである。この実施の形態３の構成は、定電流制御を行う高圧電源３を使用している点を除いて、図１に示す実施の形態１のプリンタのモータ制御や、高圧制御のための構成と同じである。
【００７２】
つぎに、実施の形態３のプリンタの動作について説明する。
【００７３】
定電流電源を使用した場合には、例えば転写電圧として印加される高電圧は、ドラム回転速度が遅いときには電源側から見た回路負荷が大きくなって、負荷に定電流を流そうとするため、定電流電源の出力電圧は大きくなる。そのために、このときの出力電圧によって感光ドラムがダメージを受けるおそれがあった。
【００７４】
そこで、図６、図７に示すように、定電流電源の高圧印加タイミングは、モータ回転速度がプロセス速度に達して定速回転を始めた時点で印加をしている。
【００７５】
すなわち、図６に示すように、遊星ギヤの切り替えがない場合にはモータ回転の加速が終了した時点で感光ドラムはプロセス速度に達するので、そのタイミングで定電流源をオンするようにしている。また、図７に示すように、遊星ギヤの切り替えがある場合には第２のモータ回転の加速が終了した時点で感光ドラムはプロセス速度に達する。したがって、そのタイミングで定電流源をオンすることで、感光ドラムへのダメージを抑えることができる。
【００７６】
以上に説明した実施の形態３のプリンタでは、印刷プロセスに関与する高圧電源が定電流電源である場合でも、遊星ギヤが所定のプロセス速度で定速回転するまで印加タイミングを遅らせるようにして、感光ドラム等に対する高電圧によるダメージを抑えることができる。
実施の形態４．
この実施の形態では、実施の形態１、２、３のプリンタとは異なり、モータの回転方向（＝遊星ギヤの位置）を記憶するメモリを書き換え可能な不揮発性メモリや、バッテリーバックアップ可能なメモリによって構成した点に特徴がある。
【００７７】
これまでの実施の形態のプリンタでは、電源投入直後に一度モータ２６を回転させなければ、遊星ギヤの位置を認識することができなかった。
【００７８】
ここでは、プリンタ電源をＯＦＦしても、モータの回転方向情報が消えないようにメモリを構成することによって、常に遊星ギヤの位置を正しく把握することができる。
【００７９】
したがって、実施の形態４のプリンタでは、電源投入時の最初のモータ回転時にも、モータの回転方向情報に基づいて高電圧の印加タイミングとともにモータ回転速度を適正に制御できるから、感光ドラムに対して高圧電圧によりダメージを与えることなく、また、ギヤの破損や、モータの脱調を防ぐことができる。
【００８０】
【発明の効果】
この発明は、以上に説明したように構成されているので、高電圧の印加タイミングやモータ回転速度を適正に制御し、回転方向に応じて移動する遊星ギヤを介して駆動力を所定のギヤに伝達して印刷を行なうようにしたプリンタ及びその制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１のモータ制御、及び高圧制御のための構成を示すブロック図である。
【図２】 モータ回転速度と感光ドラムの回転速度、高圧印加タイミングの関係を示すタイミング図である。
【図３】 モータ回転速度と感光ドラムの回転速度、高圧印加タイミングの関係を示すタイミング図である。
【図４】 実施の形態２のプリンタにおける高圧印加タイミングを示す図である。
【図５】 実施の形態２のプリンタにおける高圧印加タイミングを示す図である。
【図６】 実施の形態３のプリンタにおける高圧印加タイミングを示す図である。
【図７】 実施の形態３のプリンタにおける高圧印加タイミングを示す図である。
【図８】 印刷プロセスを実行するプリンタの一例を示す図である。
【図９】 用紙走行ルートを構成する機構部を示す図である。
【図１０】 小型プリンタにおける一つのモータによる駆動部を示す構成説明図である。
【図１１】 遊星ギヤの切り替えがない場合の高圧印加タイミングを示すタイミング図である。
【図１２】 遊星ギヤを切り替えた場合の高圧印加タイミングを示すタイミング図である。
【符号の説明】
１ プリン夕制御部、 １ａ メモリ、 １ｂ プロセッサ、 ２ モータドライバ、 ３ 高圧電源、 ４ 帯電用電源、 ５ 現像用電源、 ６ 転写用電源、 ７ 現像器のローラ、 １０ 帯電用電源、 １１ 感光ドラム、 １２ 帯電ローラ、 １３ 光源、 １４ 現像器、 １５ ローラユニット、 １６ 用紙、 １７ クリーニング装置、 １８ 転写用電源、 １９ 転写ローラ、 ２０ 用紙トレイ、 ２１ ホッピングローラ、 ２２ａ，２２ｂ レジストローラ、 ２３ａ ヒートローラ、 ２３ｂ バックアップローラ、 ２４ 手差しセンサ、 ２５ｇ 遊星ギヤ、 ２６ モータ。
Claims (6)
- 印刷用紙を搬送する搬送機構と、
前記印刷用紙にトナー像を転写して印刷を行う印刷プロセス部と、
前記印刷プロセス部に帯電電圧を発生させるための電圧を印加する高圧電源と、
第１と第２の回転方向に回転可能なモータと、前記搬送機構の回転部を含む第１のギヤ列と、前記印刷プロセス部の回転部を含む第２のギヤ列と、前記モータの前記第１の回転方向への回転に応じて前記第１のギヤ列及び前記第２のギヤ列と噛合する第１の移動位置に移動して前記モータの回転を前記搬送機構及び前記印刷プロセス部に伝達し、前記モータの前記第２の回転方向への回転に応じて前記第２のギヤ列のみと噛合する第２の移動位置に移動して前記モータの回転を前記印刷プロセス部に伝達する遊星ギヤとを有する駆動部と
を有するプリンタの制御方法であって、
前記モータを回転した後に前記高圧電源による電圧を印加する際に、前記モータの、今回の回転方向が前回の回転時における回転方向と異なっている場合には前記遊星ギヤの位置移動があるものと判断し、前記位置移動がない場合に対して前記高圧電源による電圧の印加タイミングを遅延させる
ことを特徴とするプリンタの制御方法。 - 前記遊星ギヤの移動の有無に応じて、前記印刷プロセスに関与する前記モータの加速モードを変更設定することを特徴とする請求項１に記載のプリンタの制御方法。
- 前記印刷プロセスに関与する高圧電源が定電流電源である場合には、前記遊星ギヤが所定のプロセス速度で定速回転するまで印加タイミングを遅らせることを特徴とする請求項１又は２に記載のプリンタの制御方法。
- 印刷用紙を搬送する搬送機構と、
光導電性の感光材を帯電させる帯電手段、感光材の帯電完了後に静電潜像を書き込む露光手段、感光材に書き込まれた静電潜像を現像剤によって可視現像化する現像手段、感光材に対して印刷用紙を所定のタイミングで送り込むとともに、可視現像化された現像剤を印刷用紙に転写する転写手段を含む印刷プロセス部と、
前記印刷プロセス部に帯電電圧を発生させるための電圧を印加する高圧電源と、
第１と第２の回転方向に回転可能なモータと、前記搬送機構の回転部を含む第１のギヤ列と、前記印刷プロセス部の回転部を含む第２のギヤ列と、前記モータの前記第１の回転方向への回転に応じて前記第１のギヤ列及び前記第２のギヤ列と噛合する第１の移動位置に移動して前記モータの回転を前記搬送機構及び前記印刷プロセス部に伝達し、前記モータの前記第２の回転方向への回転に応じて前記第２のギヤ列のみと噛合する第２の移動位置に移動して前記モータの回転を前記印刷プロセス部に伝達する遊星ギヤとを有する駆動部と、
前記遊星ギヤの位置を記憶し、前記モータの駆動及び前記高圧電源による電圧の印加を制御するタイミング制御手段と
を有し、
前記タイミング制御手段は、前記モータを回転させた後に前記高圧電源による電圧の印加を指示する際に、前記モータの回転に伴って前記遊星ギヤが位置移動する場合には、前記位置移動がない場合に対して前記高圧電源による電圧の印加タイミングを遅延させる
ことを特徴とするプリンタ。 - 前記遊星ギヤの移動の有無に応じて、前記モータを複数段階に分けて加速する加速制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載のプリンタ。
- 前記タイミング制御手段は、前記遊星ギヤの位置を記憶する記憶手段を有し、前記記憶手段の記憶情報に基づいて前記遊星ギヤが位置移動するか否かを判定し、前記記憶手段は、装置電源を切断した後でも保持する記憶手段であることを特徴とする請求項４又は５に記載のプリンタ。
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