JP5210724B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば複写機やプリンタ等の、用紙に画像を形成する画像形成装置に係り、特に、用紙給送装置における省エネルギーを実現可能な画像形成装置に関する。

例えば複写機やプリンタ等の、用紙に画像を形成する画像形成装置は、用紙をピックアップし、給紙し、或いは搬送するための、用紙給送装置を備えている。かかる用紙給送装置は、一般に、用紙を給送するための給送ローラと、給送ローラを回転駆動させるためのアクチュエータと、アクチュエータの駆動制御を行う駆動制御部と、を備えており、アクチュエータとしては、ステッピングモータが多用されている。

ところで、最近の地球環境保全の高まりを受けて、画像形成装置に対しても、省エネルギー対策を導入することが社会的に強く要請されている。かかる要請に応えるために、用紙給送装置において、ステッピングモータが起動してから定常速度で回転するまでの間は、大きな負荷トルクを必要とするために大きい電流値の電流が与えられるとともに、定常速度に達した後は、電力消費低減のために小さい電流値に切り替える技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、本願出願人は、相励磁信号を受けて回転駆動するステッピングモータと、ステッピングモータの動作を制御可能であるとともに、ステッピングモータを起動するための第１電流値と、ステッピングモータを定常速度で回転駆動させるための、第１電流値より小さい第２電流値と、を相励磁信号に同期させて切り替え可能とする駆動制御部と、を備えた用紙給送装置を提案している（特許文献２参照）。特許文献２に係る技術によれば、ステッピングモータの消費電力を低減することができる。

しかしながら、上記従来技術を駆使したとしても、用紙給送装置における省エネルギー対策を徹底することまではできない。
特開平９−６５６９２号公報 特開２００６−１２９５９２号公報

解決しようとする問題点は、用紙給送装置における省エネルギー対策を徹底することが難しかった点である。

本発明者は、用紙給送装置における省エネルギー対策を主要なテーマとして、研究活動に勤しんでいた。

そうしたところ、用紙を給送するための給送モータでは、用紙給送時において、用紙が挟持された状態で給送モータによって給送される定常状態では、さほど大きな電力を必要としないのに対し、用紙が給送モータに到達してきたとき、及び用紙が給送モータから解放されるとき、の両者には、比較的大きな電力を要することに気づいた。

そこで、用紙給送装置における省エネルギー対策を徹底するために有効な手段として、「給送モータに対する用紙のアクセス情報」という切り口が鍵になるのでは？との発想を得るに至った。

かかる発想を基に、さらなる研究を鋭意推進していたところ、用紙給送装置における省エネルギーを実現可能とする本発明を遂に本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明は、用紙給送装置における省エネルギーを実現可能な画像形成装置を得ることを目的として、用紙を給送するための複数の給送ローラと、前記複数の給送ローラをそれぞれ回転駆動するための複数の給送モータと、前記複数の給送ローラに対する用紙のアクセス情報をそれぞれ取得する複数のアクセス情報取得手段と、前記複数の各アクセス情報取得手段で取得したアクセス情報に基づき、前記複数の各給送モータにおける給電電力増大期間が相互に重ならないことを考慮して、前記複数の各給送モータの給電制御を統括して行う給電制御手段とを備え、前記給電制御手段は、前記複数の各給送モータにおける給電電力増大期間が相互に重ならない給電制御を順次行わせると共にこの順次行わせる給電制御を複数回繰り返すときにも給電電力増大期間が相互に重ならないように前記給電制御を行うことを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置は、用紙を給送するための複数の給送ローラと、前記複数の給送ローラをそれぞれ回転駆動するための複数の給送モータと、前記複数の給送ローラに対する用紙のアクセス情報をそれぞれ取得する複数のアクセス情報取得手段と、前記複数の各アクセス情報取得手段で取得したアクセス情報に基づき、前記複数の各給送モータにおける給電電力増大期間が相互に重ならないことを考慮して、前記複数の各給送モータの給電制御を統括して行う給電制御手段とを備え、前記給電制御手段は、前記複数の各給送モータにおける給電電力増大期間が相互に重ならない給電制御を順次行わせると共にこの順次行わせる給電制御を複数回繰り返すときにも給電電力増大期間が相互に重ならないように前記給電制御を行うので、従って、比較的大きな電力を要することが判明している、例えば、用紙が給送モータに到達してくるか、或いは用紙が前記給送ローラから解放されるタイミングを、前記アクセス情報として取得した場合、取得したタイミングに基づき、給送モータの給電制御を適切に行うことが可能となる結果として、用紙給送装置における省エネルギーを実現可能な画像形成装置を得ることができる。

用紙給送装置における省エネルギーを実現可能な画像形成装置を得るといった目的を、アクセス情報取得手段で取得した、給送ローラに対する用紙のアクセス情報に基づき、給送モータの給電制御を行う給電制御手段によって実現した。

以下、本発明実施例に係る画像形成装置について、レーザプリンタを例示して、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下で示す図面中において、共通する部材には共通の符号を付し、その重複した説明を省略する。

［（レーザプリンタ）の主要部構成］
図１は、本発明実施例に係るレーザプリンタを側面から視た断面図である。

図１に示すように、本発明実施例に係るレーザプリンタ１００には、そのほぼ中央付近に、電子写真用の感光体ドラム５が配設されている。この感光体ドラム５は、円筒形状の導電性を有する感光体基材の外周面に有機感光層を形成したものであり、時計回り方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。感光体ドラム５は、その回転過程で帯電器４によってその周面が所定の極性・電位、本例では負極性の所定電位に一次帯電される。その感光体帯電面に対してレーザ走査ユニット７で原稿画像データに基づくレーザ走査露光がなされる。これにより、感光体帯電面の露光明部の電位が減衰して、走査露光パターンに対応した静電潜像が形成される。なお、原稿画像データは、例えば、ネットワーク経由でパーソナルコンピュータ（不図示）から送信されてくる。次いで、その静電潜像は現像器８により現像剤像（以下、トナー像という。）として現像される。本例においては、静電潜像は負極性に帯電したネガトナーにより反転現像（露光明部にトナーが付着）される。この現像ユニット８へのトナーの供給は、トナーコンテナ９を介して行われる。

現像器８で現像されたトナー像は、感光体ドラム５と転写ローラ１４との当接部である転写ニップ部において、用紙搬送路１２及び一対のレジストローラ１３を経由して給送されてきた用紙に順次転写されていく。用紙が転写ニップ部を挟持搬送されていく過程において、転写ローラ１４には所定の転写バイアスが印加されて、感光体ドラム５表面のトナー像が用紙面に順次静電転写される。

転写ニップ部から送り出された用紙は、感光体ドラム５表面から分離されて、定着ローラ１７を有する定着器１６へと搬送される。なお、用紙分離後の感光体ドラム５表面は、クリーニング装置１５によって転写残トナー等の残留付着物が除去・清掃されて、繰り返しの作像に供される。なお、クリーニング装置１５の下流側には、感光体ドラム５表面の残留電荷を除去するための除電器（不図示）が設けられている。

用紙が給紙カセット１０から搬送される場合は、ピックアップローラ２９と、給紙ローラ３０ａ及び分離ローラ３０ｂからなる給紙ローラ３０によって、用紙積載板２８上の用紙が１枚ずつ分離搬送されてゆく。

定着器１６を通過した用紙は、用紙給送ローラ１８と、用紙給送ローラ１８に圧接される第１ピンチローラ１９ａ、第２ピンチローラ１９ｂからなる第１搬送ローラ２０、第２搬送ローラ２１によって搬送方向が振り分けられる。用紙の片面のみに画像を形成する場合は、第１搬送ローラ２０により用紙搬送路２２の搬送方向に振り分けられ、正逆回転可能なフィードローラ２３及び排出ローラ２４を経て、画像面を下向き（以下、フェイスダウンという）にして排出トレイ２５上に排出される。用紙搬送路２２、フィードローラ２３及び排出ローラ２４は、用紙の搬送方向を切り換えるスイッチバック装置としても機能する。

一方、用紙の両面に画像を形成する場合は、定着器１６を通過した用紙は第１搬送ローラ２０によって、一旦用紙搬送路２２の搬送方向に振り分けられる。次いで、用紙の後端部が第１搬送ローラ２０を通過した後、フィードローラ２３及び排出ローラ２４を逆回転させて搬送方向を切り換えた後、第２搬送ローラ２１によって今度は両面記録路２６の搬送方向に振り分けられ、画像の形成されていない面を上に向けて感光体ドラム５や現像ユニット８等からなる画像形成部へと再搬送される。再搬送された用紙は、画像形成部で形成された次の画像が転写ローラ１４によって転写され、定着器１６に搬送されてトナー像が溶融定着された後、第１搬送ローラ２０及び用紙搬送路２２を経由して排出ローラ２４によって排出トレイ２５上に排出される。

［画像形成装置（レーザプリンタ）の用紙搬送経路］
図２は、本発明実施例に係るレーザプリンタ１００における給紙カセットから画像形成部に至るまでの用紙搬送経路を模式的に示す断面図である。

本発明実施例に係るレーザプリンタ１００は、図２に示すように、給紙カセット１０と、手差しトレイ１１と、これらに収納された用紙を順次給紙するピックアップローラ２９と、給紙ローラ３０ａ及び分離ローラ３０ｂからなる給紙ローラ３０と、を備えている。ピックアップローラ２９は、給紙カセット１０及び手差しトレイ１１に積載された用紙の搬送方向下流側の上面端部に接触するように配設されている。ピックアップローラ２９及び給紙ローラ３０ａは、図示しない駆動伝達機構を介して連動して回転するように構成されている。

給紙カセット１０又は手差しトレイ１１から給紙された用紙は、用紙搬送路１２を通過してレジストローラ１３に搬送される。レジストローラ１３は、感光体ドラム５（図１参照）の上流側に配設されており、下流側から搬送されてきた用紙を一旦停止させるとともに、感光体ドラム５表面の画像形成タイミングに同期させて転写ローラ１４（図１参照）に向けて再搬送する役割を果たす。また、レジストローラ１３は、用紙の先端部を突き当てることで用紙にたるみを形成し、用紙の斜行（スキュー）を補正する役割も果たしている。

給紙カセット１０とレジストローラ１３との間には、用紙搬送路１２に沿って上流側から順に、搬送ローラ３１ａ、３１ｂがそれぞれ配設されている。また、手差しトレイ１１とレジストローラ１３との間には、搬送ローラ３１ｃが配設されている。レジストローラ１３の上流側近傍には、レジストローラ１３を通過しようとする用紙を検知するレジストセンサ３２が配設されている。また、搬送ローラ３１ａ、３１ｂ及び３１ｃの上流側近傍には、それぞれ搬送ローラ３１ａ〜３１ｃを通過しようとする用紙を検知する用紙検知センサ３３ａ、３３ｂ、３３ｃが配設されている。そして、給紙カセット１０には、用紙積載板２８上の用紙の空を検知する用紙空検知センサ３４が設けられている。

［画像形成装置（レーザプリンタ）における用紙給送装置の機能ブロック構成］
図３は、本発明実施例に係るレーザプリンタにおける用紙給送装置の機能ブロック構成図である。

用紙給送装置における省エネルギーを実現可能とするために、本発明実施例に係るレーザプリンタ１００は、図３に示すように、本発明で給電制御手段として機能する給電制御部３５を備えている。給電制御部３５には、入力系機能部として、本発明でアクセス情報取得手段として機能するレジストセンサ３２及び用紙検知センサ３３と、用紙空検知センサ３４と、が接続される一方、出力系機能部として、レジストローラ１３を回転駆動するためのレジストモータ１３Ｍと、各搬送ローラ３１を回転駆動するための搬送モータ３１Ｍと、給紙ローラ３０を回転駆動するための給紙モータ３０Ｍと、が接続されている。そして、給電制御部３５には、入出力系機能部としての記憶部３９が接続されている。なお、給紙モータ３０Ｍ、搬送モータ３１Ｍ、及びレジストモータ１３Ｍとしては、例えばステッピングモータが採用され、本発明において給送モータとしての役割を果たす。また、給紙ローラ３０、搬送ローラ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ、及びレジストローラ１３は、本発明において給送ローラとしての役割を果たす。さらに、レジストセンサ３２、用紙検知センサ３３と、又は用紙空検知センサ３４としては、用紙の通過乃至存在の有無を検知可能な種々のセンサを用いることができる。具体的には、例えば、用紙に直接突き当てて検知を行う接触型アーム型センサや、発光部より用紙に光を射出する一方、用紙表面からの反射光を受光部で検知する非接触反射型センサ等を適宜採用することができる。

次に、上述のように構成された本発明実施例に係るレーザプリンタの動作について、図面を参照して説明する。

［画像形成装置（レーザプリンタ）の動作］
図４は、本発明実施例に係るレーザプリンタに設けてある給送ローラの給電制御に係るタイミングチャート図、図５は、本発明実施例に係るレーザプリンタの各所に配設されている給送ローラの給電制御に係るタイミングチャート図である。

まず、印刷開始命令に従う給紙信号を受信すると、給電制御部３５は、給送モータ３０Ｍ，３１Ｍ，１３Ｍ宛に給電制御信号を送信する。これを受けて各給送モータ３０Ｍ，３１Ｍ，１３Ｍは、それぞれの給電制御信号に従って回転駆動する。具体的には、給紙カセット１０側のピックアップローラ２９及び給紙ローラ３０ａは、反時計回りに回転駆動し、これによって給紙が開始される。

ここで、本発明実施例に係るレーザプリンタの動作について、レジストローラ１３の上流側に配設された搬送ローラ３１ｂにおける給電制御に着目して説明すると、図４（１）に示すように、上流側から搬送ローラ３１ｂに向けて用紙Ｐが給送されてきて、用紙検知センサ３３ｂの検知位置まで用紙Ｐの先端部が到達すると、用紙検知センサ３３ｂは、用紙検知信号を給電制御部３５宛に送信する。これを受けて給電制御部３５は、搬送ローラ３１ｂを回転駆動するための搬送モータ３１Ｍ宛に、用紙Ｐがこの搬送モータ３１Ｍに到達した際に脱調の発生を未然に防止し得ることを考慮して設定された、定常状態における給電電力と比べて十分に増大された給電電力を与える旨の給電制御信号を送信する。これを受けて搬送モータ３１Ｍは、一時的に増大された給電電力に従う強い回転トルクをもって駆動する。なお、増大された給電電力が与えられる期間（以下、「給電電力増大期間」という。）としては、用紙検知センサ３３ｂの検知位置まで用紙Ｐの先端部が到達した時点を始期とする一方、用紙Ｐが搬送ローラ３１ｂにおけるニップ部Ｎに挟持された時点を終期として、その期間を適宜設定すればよい。

次いで、図４（２）に示すように、用紙Ｐが搬送ローラ３１ｂにおけるニップ部Ｎに挟持されるタイミングが到来すると、これを受けて給電制御部３５は、搬送モータ３１Ｍ宛に、一時的に増大されていた給電電力を、定常状態の弱い電力に切り換える旨の給電制御信号を送信する。これを受けて搬送モータ３１Ｍは、定常状態の弱い電力に従う弱い回転トルク（ただし、定常状態における搬送ローラ３１ｂにとっては必要十分な回転トルクである。）をもって駆動する。なお、定常状態における弱い給電電力が与えられる期間としては、用紙Ｐが搬送ローラ３１ｂにおけるニップ部Ｎに挟持された時点を始期とする一方、用紙Ｐが搬送ローラ３１ｂのニップ部Ｎにおける挟持から解放される直前の時点を終期として、その期間を適宜設定すればよい。

そして、図４（３）に示すように、用紙Ｐが搬送ローラ３１ｂのニップ部Ｎにおける挟持から解放されるタイミングが到来すると、これを受けて給電制御部３５は、搬送モータ３１Ｍ宛に、用紙Ｐが搬送ローラ３１ｂのニップ部Ｎにおける挟持から解放された際に脱調の発生を未然に防止し得ることを考慮して設定された、定常状態における給電電力と比べて十分に増大された給電電力を与える旨の給電制御信号を送信する。これを受けて搬送モータ３１Ｍは、一時的に増大された給電電力に従う強い回転トルクをもって駆動する。なお、給電電力増大期間としては、用紙Ｐが搬送ローラ３１ｂのニップ部Ｎにおける挟持から解放される直前の時点を始期とする一方、同ニップ部Ｎにおける挟持から解放される直後の時点を終期として、その期間を適宜設定すればよい。

ここで、用紙Ｐが搬送ローラ３１ｂのニップ部Ｎにおける挟持から解放されるタイミングを、いかにして求めるのか？が問題となる。このタイミングについては、用紙Ｐの給送開始タイミング、サイズ情報、及び給送速度に基づく適宜の演算によって取得すればよい。

ところで、給送モータの給電制御を行うに際して、同一時間における高い電力の供給を避けることができれば、最大定格電力に基づく電源系統（電力線の仕様を含む）を設計する際の自由度を確保できて好ましい。

そうした観点から、給電制御部３５は、例えば図５に示すように、アクセス情報取得手段として機能するレジストセンサ３２及び用紙検知センサ３３で取得したアクセス情報に基づき、各給送モータ３０Ｍ，３１Ｍ，１３Ｍにおける給電電力増大期間が相互に重ならないことを考慮して、各給送モータ３０Ｍ，３１Ｍ，１３Ｍの給電制御を統括して行う（図５（４）参照）ように構成すればよい。このようにすれば、同一時間における高い電力の供給を未然に回避することが可能となる結果として、最大定格電力に基づく電源系統（電力線の仕様を含む）を設計する際の自由度を確保することができる。

［実施例の効果］
以上述べたように、本発明実施例に係る画像形成装置によれば、給電制御部３５は、アクセス情報取得手段として機能するレジストセンサ３２及び用紙検知センサ３３で取得したアクセス情報に基づき、給送モータ３０Ｍ，３１Ｍ，１３Ｍの給電制御を行うので、従って、比較的大きな電力を要することが判明している、例えば、用紙Ｐが給送モータ３０Ｍ，３１Ｍ，１３Ｍに到達してくるか、或いは用紙Ｐが給送モータ３０Ｍ，３１Ｍ，１３Ｍから解放されるタイミングを、アクセス情報として取得した場合、取得したタイミングに基づき、給送モータ３０Ｍ，３１Ｍ，１３Ｍの給電制御を適切に行うことが可能となる結果として、用紙給送装置における省エネルギーを実現可能な画像形成装置を得ることができる。

また、給電制御部３５は、アクセス情報取得手段として機能するレジストセンサ３２及び用紙検知センサ３３で取得したアクセス情報に基づき、各給送モータ３０Ｍ，３１Ｍ，１３Ｍにおける給電電力増大期間が相互に重ならないことを考慮して、各給送モータ３０Ｍ，３１Ｍ，１３Ｍの給電制御を統括して行うので、従って、同一時間における高い電力供給を未然に回避することが可能となる結果として、最大定格電力に基づく電源系統（電力線を含む）を設計する際の自由度を確保することができるようになる。

［その他］
本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、あるいは技術思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う画像形成装置もまた、本発明における技術的範囲の射程に包含されるものである。

すなわち、本発明実施例において、画像形成装置としてモノクロのレーザプリンタを例示して説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、モノクロ及びカラー複写機やカラープリンタ、ファクシミリ等のあらゆる形態の画像形成装置においても、本発明をそのまま適用することができる。

また、本発明実施例において、各給送ローラ３０Ｍ，３１Ｍ，１３Ｍを回転駆動するための給送モータ３０Ｍ，３１Ｍ，１３Ｍを、それぞれ別個に設ける構成を例示して説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、例えば、各給送ローラ３０Ｍ，３１Ｍ，１３Ｍを回転駆動するための単一の給送モータを、電磁クラッチを介して連結し、電磁クラッチをＯＮ／ＯＦＦ駆動することによって、各給送ローラを独立して駆動制御する構成を採用してもよい。

最後に、本発明実施例において、アクセス情報取得手段としてレジストセンサ３２及び用紙検知センサ３３を例示して説明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではなく、例えば、用紙が給送ローラに到達してきたタイミングを、当該給送ローラの負荷トルクを計測するトルクメータの計測信号に基づき取得する態様を採用してもよいことはいうまでもない。

本発明実施例に係るレーザプリンタを側面から視た断面図である。 本発明実施例に係るレーザプリンタ１００における給紙カセットから画像形成部に至るまでの用紙搬送経路を模式的に示す断面図である。 本発明実施例に係るレーザプリンタにおける用紙給送装置の機能ブロック構成図である。 本発明実施例に係るレーザプリンタに設けてある給送ローラの給電制御に係るタイミングチャート図である。 本発明実施例に係るレーザプリンタの各所に配設されている給送ローラの給電制御に係るタイミングチャート図である。

符号の説明

１３ レジストローラ（給送ローラ）
１３Ｍ レジストモータ（給送モータ）
２９ ピックアップローラ（給送ローラ）
３０ 給紙ローラ（給送ローラ）
３０Ｍ 給紙モータ（給送モータ）
３１ 搬送ローラ（給送ローラ）
３１Ｍ 搬送モータ（給送モータ）
３２ レジストセンサ（アクセス情報取得手段）
３３ 用紙検知センサ（アクセス情報取得手段）
３５ 給電制御部（給電制御手段）
１００ レーザプリンタ（画像形成装置）
Ｎ ニップ部
Ｐ 用紙

Claims (6)

1. 用紙を給送するための複数の給送ローラと、
   前記複数の給送ローラをそれぞれ回転駆動するための複数の給送モータと、
   前記複数の給送ローラに対する用紙のアクセス情報をそれぞれ取得する複数のアクセス情報取得手段と、
   前記複数の各アクセス情報取得手段で取得したアクセス情報に基づき、前記複数の各給送モータにおける給電電力増大期間が相互に重ならないことを考慮して、前記複数の各給送モータの給電制御を統括して行う給電制御手段とを備え、
   前記給電制御手段は、前記複数の各給送モータにおける給電電力増大期間が相互に重ならない給電制御を順次行わせると共にこの順次行わせる給電制御を複数回繰り返すときにも給電電力増大期間が相互に重ならないように前記給電制御を行う、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置であって、
   前記アクセス情報取得手段は、用紙が前記給送ローラに到達してくるか、或いは用紙が前記給送ローラから解放されるタイミングを、前記アクセス情報として取得し、
   前記給電制御手段は、前記タイミングをアクセス情報として取得したとき、前記給送モータの給電電力を増大させる給電制御を行う、
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２記載の画像形成装置であって、
   前記アクセス情報取得手段は、用紙が前記給送ローラに到達してきたタイミングを、前記給送ローラにおける用紙給送方向の上流側に設けた用紙検知センサの検知信号に基づき取得する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１又は２記載の画像形成装置であって、
   前記アクセス情報取得手段は、用紙が前記給送ローラに到達してきたタイミングを、当該給送ローラの負荷トルクを計測するトルクメータの計測信号に基づき取得する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
   前記アクセス情報取得手段は、用紙が前記給送ローラから解放されるタイミングを、当該用紙の給送開始タイミング、サイズ情報、及び給送速度に基づき演算取得する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
   前記給送モータは、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。