JP4917769B2 - 印刷装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザビームプリンタや複写機などの電子写真方式印刷装置に関するものである。

図３はレーザビームプリンタの用紙搬送機構の概略図である。

印刷用紙１をトラクタ３により感光ドラム２の周期と同速度で移動させ、現像機９により現像されたトナー像を転写器８により印刷用紙１に転写させた後、印刷用紙１に一定の張力を与える為のバッファ４を通り、用紙搬送ガイド５を通過後、加熱ローラ６及び加圧ローラ７によりトナー像を加圧・加熱し、印刷用紙１に溶融定着させ、プラー１１とプラーロール１０で印刷用紙１を一定張力で引張り、印刷用紙１を折り畳むためのスイングフィン１２で印刷用紙を折り畳んだ後、印刷用紙１を積載するスタッカ１３へ印刷用紙１を搬送する。また、上記用紙搬送機構には、印刷用紙１の蛇行を矯正する蛇行矯正装置が付加されている。

この蛇行矯正装置は、加熱ローラ６と加圧ローラ７が接触する圧力を用紙搬送方向に対して左右で可変し、左右の用紙搬送力を変化させることによって用紙蛇行を補正している（例えば、特許文献１参照）。

図４は用紙蛇行矯正装置の概略構成図である。

加圧ローラ７は、印刷用紙１を挟んで加熱ローラ６に対向して位置する。加圧ローラ７を加熱ローラ６に押しつける押し付け手段はアーム１４とカム１５とスプリング１６から構成され、加圧ローラ７両端に各々１組ずつ設けられている。アーム１４は、一端に軸受け１７を有し、図示しないフレームに回転可能に支持される。アーム１４の他端は、スプリング１６の一端が連結され、加熱ローラ６の方向へ引っ張られている。カム１５は、アーム１４に設けられたカムフォロア１８に当接する位置に設置される。１対のカム１５はカムシャフト１９で連結され、カムシャフト１９は図示しないフレームに回転可能に支持され、モータ２０により回転させることができる。加圧ローラ７の両端からは、回転可能なシャフトが突き出しており、シャフトは常にアーム１４の一部に当接している。

非印刷時においては、カムシャフト１９は加圧ローラ７が加熱ローラ６から離れた位置となるように回転し、停止する。

印刷時においては、カムシャフト１９が回転し、カム１５がカムフォロア１８から離れ、加圧ローラ７が加熱ローラ６に完全に接する位置で停止する。この時、スプリング１６によりアーム１４が加圧ローラ７を押しつけ、印刷用紙１は加圧ローラ７と加熱ローラ６とに挟まれ、加熱ローラ６の回転により、加圧ローラ７は従動し印刷用紙１は定着されながら搬送される。

印刷用紙１の送行位置は、スキューセンサ２１により検出される。１対のカム１５は、位相をずらしてカムシャフト１９に固定されている。印刷用紙１の搬送方向に向かって左側のカム１５ａは、カムシャフト１９左側からみて反時計方向をプラスとすると、右側のカム１５ｂよりプラス１０°ずれている。

スキューセンサ２１が、印刷用紙１の送行位置の送行方向に向かって左にずれていることを検出した場合、モータ２０はカムシャフト１９を左側からみて反時計方向に回転させる。この動きによって左側のカム１５ａがカムフォロア１８に当接し、左側のスプリング力に対して、アーム１４ａをわずかに押し戻す。この結果、加圧ローラ７左側の押しつけ力が右側と比べて小さくなり、用紙左側の搬送力が右側より小さくなるため、印刷用紙１の送行位置は右側にずれることになる。このようにして、用紙蛇行を矯正することができる。右側に蛇行した場合には、上記とは反対の動作を行う。

加圧ローラ位置検出手段２２は、カムシャフト１９に実装され、位置センサ２３とエンコーダ２４から構成される。図５に示すようにエンコーダ２４には中心位置に対して左右１５°分の溝２４ａがあり、用紙搬送中はこの溝２４ａを位置センサ２３にて検出する。エンコーダ２４と位置センサ２３の位置関係は、印刷時にカムシャフト１９が回転し、加圧ローラ７が加熱ローラ６に完全に接する位置となるときに、溝２４ａの中心が位置センサ２２上に停止するように、カムシャフト１９にエンコーダ２４と位置センサ２３が取り付けられている。印刷中は用紙蛇行矯正によりカムシャフト１９の位置は左右に回転するが、加熱ローラ６と加圧ローラ７の接触力は、カムシャフト１９の位置が左右１５°まで移動しても用紙上のトナーを定着することができる。このため、溝２４ａは左右１５°とし、印刷中に溝２４ａから外れた場合は、異常として印刷を停止する。

マイクロプロセッサ２５は用紙走行位置を検出するスキューセンサ２１からの信号を一定周期で取り込み、理想送行位置からのずれ量、用紙走行の変化量等から蛇行矯正量を算出する。算出した蛇行矯正量をモータ駆動回路２６へ出力し、モータが蛇行矯正量分回転することで用紙蛇行を補正する。モータ２０はステッピングモータを用いており、蛇行矯正量はモータのステップ数で算出している。マイクロプロセッサ２５は蛇行矯正量を記憶してある加圧ローラ位置データに加算し、加圧ローラ７の位置を管理する。加熱ローラ６と加圧ローラ７の接触位置は図４に示すように加圧ローラ中心位置に対して左右１２°まで動作を可能とし、用紙蛇行を矯正する際に左右いずれかの方向に１２°を超える位置となる場合は、加熱ローラ６と加圧ローラ７の接触位置は１２°の位置のまま用紙蛇行矯正を続ける。

しかしながら、用紙蛇行矯正装置の駆動部ギヤの磨耗等によりガタが生じた場合には、蛇行矯正するためにマイクロプロセッサ２５で算出したモータ２０の駆動量をモータ駆動回路２６に出力しても、実際の加圧ローラ７はギヤのガタ分正確に移動できないことがある。これにより、マイクロプロセッサ２５で管理している加圧ローラ７の位置データと実際の加圧ローラ７の位置が不一致となる。この状態で用紙搬送を続けた場合には、一回の蛇行補正では駆動部ギヤのガタ分程度であるため、用紙の蛇行矯正、用紙走行共に問題はないが、繰り返し実行するとマイクロプロセッサ２５で管理している加圧ローラ７の位置データと実際の加圧ローラ７位置のガタ分の誤差が累積され、最終的には加圧ローラ７の位置が定着不良となる位置まで動作し、加圧ローラ位置検出手段２２にてエラーを検出する場合があった。また、用紙蛇行矯正装置の駆動部のモータ２０が一時的に脱調した場合についても、マイクロプロセッサ２５で管理している加圧ローラ７の位置データと実際の加圧ローラ７位置が不一致となり、エラーを誤検出する場合があった。

特開２００３−１６０２６２号公報

本発明は、上記問題点に鑑み、用紙蛇行矯正装置の駆動部ギヤの磨耗等によりガタが生じた場合でも、信頼性の高い用紙蛇行矯正装置を備えた印刷装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、用紙上に転写されたトナー像を加熱・加圧してトナー像を用紙に定着する加熱ローラおよび加圧ローラと、前記加熱ローラと前記加圧ローラの軸方向左右の圧力差を可変させて前記用紙の蛇行を矯正する蛇行矯正手段と、前記加熱ローラと前記加圧ローラの接触位置が用紙上のトナー像を定着可能な定着保証範囲内か否かを検出する加圧ローラ位置検出手段と、前記用紙の蛇行量を検出する用紙位置検出手段と、前記用紙位置検出手段の出力に基づき前記用紙の蛇行量及び蛇行矯正量を算出・記憶し、且つ、前記加圧ローラの位置を加圧ローラ位置データとして記憶し、矯正処理毎に該前記算出した蛇行矯正量にて加圧ローラ位置データを更新・記憶する蛇行量・蛇行矯正量算出記憶手段と、を備えた印刷装置において、
前記蛇行矯正手段は、前記接触位置が前記定着保証範囲の上限値及び下限値よりもそれぞれ定着保証範囲の内側へ或る一定値だけ入った位置をそれぞれ蛇行矯正制御限界値とし、且つ、該２つの蛇行矯正制御限界値で囲まれる範囲を蛇行矯正制御範囲として、用紙搬送中に一定の周期で前記接触位置が該蛇行矯正制御範囲内となるように蛇行矯正を行い、前記蛇行矯正手段による蛇行矯正中、前記加圧ローラ位置検出手段は、前記加熱ローラと前記加圧ローラの接触位置が前記定着保証範囲外であることを検出した場合、前記蛇行矯正手段は、前記加熱ローラと前記加圧ローラの接触位置を、前記或る一定値に相当する移動量だけ移動させるとともに、前記蛇行量・蛇行矯正量算出記憶手段は、記憶済の前記加圧ローラ位置データを、前記蛇行矯正制御限界値の位置に相当する蛇行矯正位置データにて更新することを特徴とする。

また、前記位置データの更新後に、前記加圧ローラ位置検出手段が、前記加熱ローラと前記加圧ローラの接触位置が前記定着保証範囲外のままであることを検出したときは用紙搬送を停止することを特徴とする。
また、前記蛇行矯正手段は、前記加熱ローラと前記加圧ローラの軸方向左右の圧力差の可変をモータを用いて制御することを特徴とする。
また、前記モータはステッピングモータであり、前記蛇行矯正量をステップ数により制御することを特徴とする。
また、前記加圧ローラ位置検出手段は、前記蛇行矯正手段に設けられるカムシャフトに実装され、且つ、位置センサおよびエンコーダを備え、該エンコーダは前記定着保証範囲に相当する角度分の溝を有し、前記位置センサにより該溝を検出することを特徴とする。

用紙蛇行矯正装置駆動部の磨耗等によってギヤにガタが生じた場合でも、信頼性の高い用紙蛇行矯正装置を備えた印刷装置を提供できる。

現状の構成のまま、マイクロプログラムの変更のみで、用紙蛇行矯正制御とギヤのガタ分の誤差を補正することによって、信頼性の高い印刷装置を実現した。

以下、本発明の実施例を図１及び図２を用いて説明する。
図１は、本発明における用紙蛇行矯正制御の誤差補正実行時のシーケンスを示すタイムチャートであり、図２は誤差補正実行時に異常があった場合の異常シーケンスを示すタイムチャートである。Ｓｋｅｗ Ｓｅｎｓｏｒ Ｄａｔａは、用紙走行位置を検出するスキューセンサ２１から読み込んだセンサ出力の平均値を格納したデータである。また、ＢＲ Ｍｏｔｏｒ Ｄｒｉｖｅ−Ｐ信号は、モータ２０の駆動量をパルス出力した信号である。また、ＢＲ Ｍｏｔｏｒ ＣＣＷ−Ｐ信号は、モータ２０の回転方向を示す信号である。用紙送行位置の送行方向に向かって、用紙を右側に蛇行した用紙を矯正するためにモータ２０を駆動する場合は“１”、左側に駆動する場合は“０”を出力する。また、ＢＲ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｄａｔａは、マイクロプロセッサ２５が記憶する加圧ローラ７の位置を格納したデータである。また、ＢＲ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｏｒ−Ｐ信号は、加圧ローラ位置検出手段２２にて検出したセンサ信号であり、溝２４ａを検出すると“１”となる。

用紙蛇行矯正制御の誤差補正実行時の制御について、以下説明する。

図１に示すように、用紙搬送中にマイクロプロセッサ２５は、スキューセンサ２１の出力を一定周期で読み込み、ｎ回分の平均値を算出する。算出した結果をＳｋｅｗ Ｓｅｎｓｏｒ Ｄａｔａに記憶する。図１に示すようにｔ（ｍｓ）周期で平均値を算出し、これらを、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３として、用紙蛇行量の平均値を更新する。
用紙蛇行矯正は、一定周期Ｔ（ｍｓ）で実行する。用紙を蛇行矯正する契機になるとＳｋｅｗ Ｓｅｎｓｏｒ Ｄａｔａから用紙蛇行を矯正するためのモータ２０の駆動量を算出する。モータ２０の駆動量は、理想送行位置からのずれ量、今回の蛇行量と前回の蛇行量の変化量、理想送行位置から離れているか否かを判別して一定の値を加算するオフセット量により算出する。算出した結果は、ＢＲ Ｍｏｔｏｒ Ｄｒｉｖｅ−Ｐ信号、ＢＲ Ｍｏｔｏｒ ＣＣＷ−Ｐ信号に出力する。図１の（Ａ）では駆動量が右方向にａステップと算出されたため、ＢＲ Ｍｏｔｏｒ ＣＣＷ−Ｐ信号を“１”とし、ＢＲ Ｍｏｔｏｒ Ｄｒｉｖｅ−Ｐ信号へａステップ分のパルスを出力する。ＢＲ Ｍｏｔｏｒ Ｄｒｉｖｅ−Ｐ信号へ出力後、マイクロプロセッサ２５は、ＢＲ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｄａｔａを更新する。ＢＲ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｄａｔａへは図１の（Ａ）でモータ２０を駆動する前のデータ“Ｘ”にａステップ分加算したデータを格納する。Ｔ（ｍｓ）経過し、図１の（Ｂ）の契機となったときには、再び用紙蛇行矯正を行う。用紙蛇行矯正は図１の（Ａ）と同じく、Ｓｋｅｗ Ｓｅｎｓｏｒ Ｄａｔａより、モータ２０の駆動量を算出する。算出した結果が右方向にｂステップであった場合は、ｂステップ分のパルスを出力する。

図１の（Ｃ）に示すように、従来では、ｂステップ動作中に加圧ローラ７の位置が溝２４ａから外れた位置まで動作し、位置センサ２３にてＢＲ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｏｒ−Ｐ信号を検出した場合には、定着が保証できないと判断し、用紙搬送を停止していた。そこで、本発明では、ｂステップ動作中にＢＲ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｏｒ−Ｐ信号が“１”となった場合、その時点でＢＲ Ｍｏｔｏｒ Ｄｒｉｖｅ−Ｐ信号を“０”とし、モータ２０の駆動を停止させる。Ｔ（ｍｓ）経過し、図１の（Ｄ）となったときに、ＢＲ Ｍｏｔｏｒ ＣＣＷ−Ｐ信号を“０”、ＢＲ Ｍｏｔｏｒ Ｄｒｉｖｅ−Ｐ信号へＲｖｓステップのパルスを出力し、加圧ローラ７の位置を中心位置方向へＲｖｓステップ分動作させる。ここで、Ｒｖｓとは、溝２４ａの角度（１５°）と蛇行補正量最大（１２°）との差分相当のステップ数である。モータ２０をＲｖｓステップ動作させると、蛇行矯正最大位置へ戻るため、マイクロプロセッサ２５は蛇行矯正最大位置相当のステップ数“Ｘｍａｘ”をＢＲ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｄａｔａに格納する。Ｔ（ｍｓ）経過した後の図１の（Ｅ）以降は、図１の（Ａ）と同じく、Ｓｋｅｗ Ｓｅｎｓｏｒ Ｄａｔａにより、マイクロプロセッサ２５にてモータ２０の駆動量を算出し、用紙の蛇行を補正する。

上記により、実際の加圧ローラ７の位置とマイクロプロセッサ２５で管理している加圧ローラ７の位置の誤差を補正する。

次に、用紙蛇行矯正制御の誤差補正実行時に異常が発生した場合の制御について、以下説明する。

図２に示すように（Ａ）から（Ｄ）までは、図１の（Ａ）から(Ｄ)と同様の制御を実行した場合を示している。ここで、図２の（Ｆ）に示すように、加圧ローラ７の位置とマイクロプロセッサ２５で管理している加圧ローラ７の位置の誤差を補正後に、ＢＲ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｏｒ−Ｐ信号が“１”となるケースが、モータ２０やモータ駆動回路２６の異常によりモータ２０が動作できない場合である。この場合には、加圧ローラ７の位置が定着保証限界位置から復帰できず、定着不良となる可能性があるため、用紙蛇行制御を継続することは不可能である。このため、トラクタ２を駆動するＰＦ Ｍｏｔｏｒ Ｄｒｉｖｅ−Ｐ信号を“０”として、用紙搬送を停止し、異常であることを図示しない上位装置へ報告する。

レーザビームプリンタや複写機などの電子写真方式印刷装置の用紙搬送機構における用紙蛇行矯正装置に対応することができる。

本発明における用紙蛇行矯正制御の誤差補正実行時のシーケンスを示すタイムチャートである。 本発明における用紙蛇行矯正制御の誤差補正実行時に異常があった場合の異常シーケンスを示すタイムチャートである。 レーザビームプリンタの用紙搬送機構の概略図である。 用紙蛇行矯正装置の概略図である。 用紙蛇行矯正装置の加圧ローラ位置検出手段の構成図である。

符号の説明

１は印刷用紙、２は感光ドラム、３はトラクタ、４はバッファ、５は用紙搬送ガイド、６は加熱ローラ、７は加圧ローラ、８は転写器、９はセンサ、１０はプラーロール、１１はプラー、１２はスイングフィン、１３はスタッカ、１４はアーム、１５はカム、１６はスプリング、１７は軸受け、１８はカムフォロア、１９はカムシャフト、２０はモータ、２１はスキューセンサ、２２は加圧ローラ位置検出手段、２３は位置センサ、２４はエンコーダ、２４ａは溝、２５はマイクロプロセッサ、２６はモータ駆動回路である。

Claims (5)

1. 用紙上に転写されたトナー像を加熱・加圧してトナー像を用紙に定着する加熱ローラおよび加圧ローラと、
   前記加熱ローラと前記加圧ローラの軸方向左右の圧力差を可変させて前記用紙の蛇行を矯正する蛇行矯正手段と、
   前記加熱ローラと前記加圧ローラの接触位置が用紙上のトナー像を定着可能な定着保証範囲内か否かを検出する加圧ローラ位置検出手段と、
   前記用紙の蛇行量を検出する用紙位置検出手段と、
   前記用紙位置検出手段の出力に基づき前記用紙の蛇行量及び蛇行矯正量を算出・記憶し、且つ、前記加圧ローラの位置を加圧ローラ位置データとして記憶し、矯正処理毎に該算出した蛇行矯正量にて加圧ローラ位置データを更新・記憶する蛇行量・蛇行矯正量算出記憶手段と、を備えた印刷装置において、
   前記蛇行矯正手段は、前記接触位置が前記定着保証範囲の上限値及び下限値よりもそれぞれ定着保証範囲の内側へ或る一定値だけ入った位置をそれぞれ蛇行矯正制御限界値とし、且つ、該２つの蛇行矯正制御限界値で囲まれる範囲を蛇行矯正制御範囲として、用紙搬送中に一定の周期で前記接触位置が該蛇行矯正制御範囲内となるように蛇行矯正を行い、
   前記蛇行矯正手段による蛇行矯正中、前記加圧ローラ位置検出手段は、前記加熱ローラと前記加圧ローラの接触位置が前記定着保証範囲外であることを検出した場合、
   前記蛇行矯正手段は、前記加熱ローラと前記加圧ローラの接触位置を、前記或る一定値に相当する移動量だけ移動させるとともに、
   前記蛇行量・蛇行矯正量算出記憶手段は、記憶済の前記加圧ローラ位置データを、前記蛇行矯正制御限界値の位置に相当する蛇行矯正位置データにて更新することを特徴とする印刷装置。
2. 前記位置データの更新後に、前記加圧ローラ位置検出手段が、前記加熱ローラと前記加圧ローラの接触位置が前記定着保証範囲外のままであることを検出したときは用紙搬送を停止することを特徴とする請求項１記載の印刷装置。
3. 前記蛇行矯正手段は、前記加熱ローラと前記加圧ローラの軸方向左右の圧力差の可変をモータを用いて制御することを特徴とする請求項１又は２記載の印刷装置。
4. 前記モータはステッピングモータであり、前記蛇行矯正量をステップ数により制御することを特徴とする請求項３記載の印刷装置。
5. 前記加圧ローラ位置検出手段は、前記蛇行矯正手段に設けられるカムシャフトに実装され、且つ、位置センサおよびエンコーダを備え、該エンコーダは前記定着保証範囲に相当する角度分の溝を有し、前記位置センサにより該溝を検出することを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の印刷装置。

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