JPS61123860A - 複写機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野］ 本発明は、複写機、特にマイクロコンピュータによって
駆動源制御および定電圧源制御を行うに際して、シーケ
ンスタイミングにおいて予想される負荷変動を迅速に解
消する手段を有する複写機に関する。

［従来技術］ 最近、小型電子複写機が開発されて以来、複写機の分野
においても、いわゆる軽薄短小、省エネルギー化が要求
されるようになった。特に、小型複写機のユーザーは、
大型φ中型機のユーザー（例えば大規模事業所）と異な
り、小規模な店舗や、医師・弁護士等の個人事務所や、
家庭などにおける個人である。そのため、小型複写機は
より省エネルギー化された安価で安全な製品でなくては
ならず、しかもこれまでの複写機において必要であった
保守管理も必要最小限にしてしまわなくてはならない、
このための一つの解決法として保守管理の主な対象であ
る感光ドラム、現像器（トナー）およびクリーナー（廃
トナー受けを含む）を一体化してカートリッジに収め、
ある一定枚数処理後にカートリッジを取り換えてしまう
という方法を採用している。これによって現像器内トナ
ーの色を違えたカートリッジを数種類用意することがで
き、多色刷り複−写も可能となった。

小型複写機の一例を第１図を参照して以下に簡単に説明
する。第１図において、ｌは透明な部材よりなる原稿載
置台であって、矢印方向に往復動する。２は集束性光伝
送体であって、原稿載置台１上にある原稿の光像を感光
ドラム３上にスリット露光する。　１５は原稿を露光す
る露光源である。

感光ドラム３は矢印方向に回転する。４はコロナ帯電器
であって、感光ドラム３に一様に帯電を施す、５は現像
器であって、一様に帯電された感光ドラム３に集束性光
伝送体２により光像を露光して形成した静電潜像を顕像
化する。

一方、転写紙Ｐは給紙ローラ６およびレジスタローラ７
によりドラム面に送り込まれ、転写体帯電器８によりド
ラム上の画像の転写を受ける。その後、転写紙Ｐは分離
手段１３によりドラムから分離され、ガイド９を通って
定着器１０に送られる。

定着器１０で転写紙Ｐ上のトナー像が定着され、転写紙
Ｐは排出ローラ１１によりトレイ１２上に排出される。

感光ドラム３上に残ったトナーは、クリーニング手段１
４により落とされ回収する。

第１図において、斜線で囲まれた部分が前述したカート
リッジに該当する。

従来の小型複写機においては、露光源１５としてハロゲ
ンランプが用いられ、定着法としては、熱によってトナ
ーを紙に融着させる熱定着法が用いられている。しかし
、ハロゲンランプに２００Ｗを消費し、熱定着用熱源ラ
ンプに約ＩＫＷ程度（ｗａｘ時）を消費するので、複写
機内の熱管理をするために多くの附加機能が必要であり
、また、省エネルギー化という問題は解決されていない
。

さらに小型複写機が家庭内で使われるように　　　（な
った場合に、大容量熱源を有していることは危険性も無
いとは言えない、そこで、小型複写機においては、これ
らの熱源を取り除き、安全性、省エネルギー化を図らな
くてはならない、そのために、露光源としては蛍光灯を
、定着法としては圧力によって紙にトナーを定着させる
圧力定着法を採用することによっていわゆる１冷たい°
”複写機を実現することができ、ざらに熱定着を採用し
た従来の複写機においては電源投入後に定着器の温度が
ある所定の値に到達するまではコピー動作に入ることが
できなかったが、熱源を宥しない蛍光燈と圧力定着とを
組み合わせた複写機においては、電源投入後直ちにコピ
ー動作に入ることができる。

一方、小型複写機においては、前述したようなシステム
全体の向上と共に、電気制御系に関しても大きく変化し
てきている。それはマイクロコンピュータの発達による
ところが大きく、従来はアナログ回路によって制御して
いた部分がデジタル制御されるようになってきたからで
ある。しかし、複写機も含めて産業機器、家庭用機器に
おいての制御対象はアナログ量（例えば温度・電圧）で
あることが多く、そのインターフェイスとなるＡ／Ｄ変
換器やＰＩＩＩＭ信号処理手段などが重要となってくる
。従来の複写機は、マイクロコンピュータを中心として
、蛍光灯点灯回路、高電圧回路。

モーター駆動回路１衷示回路および操作Ｏセンサー入力
回路によって構成されている。ここでマイクロコンピュ
ータは複写処理工程に従って蛍光灯等をＯＮ・ＯＦＦす
るシーケンス制御や表示操作制御等を行っている。しか
し、マイクロコンピュータの高機能化に伴い、それまで
外部アナログ制御ユニットが制御自体を行い、そのＯＮ
・ＯＦＦのみを指示していたマイクロコンピュータに、
これら外部アナログ制御を代行させて、Ｒ器のコストダ
ウンを計り、より信頼性を上げて行こうとしている０例
えばＤＣモーター制御では、外部のＰＬＬ　ＩＧを用い
ていたのを、モーターに結合したエンコーダの出力パル
スを直接マイクロコンピュータに取り込み、そのマイク
ロコンピュータにおいて、取ＬＪ込んだ速度情報からＤ
Ｃモーターを一定速度に保つようなＭ両信号としての適
正Ｐ９／？Ｉ値を演算して、ポートにそのＰＷＭ波形を
出力し、これに基づきドライバーによってＤＣモーター
を駆動する。また、従来は完全に複写機の動作と独立し
てＡＣ電源の投入によって定電圧ＤＣ２４Ｖを作ってい
たスイッチングレギュレータの電圧制御部においても、
出力電圧をＡ／Ｄ変換器を介してマイクロコンピュータ
内に取り込み、出力電圧が一定電圧となるように適正Ｐ
貿に値を演算して、高速ＰＷＭ　（例えば２４ＫＨ２８
とッ）　ＰＷＮ）制御信号をスイッチングレギュレータ
ーにフィードバックすることができる。その他、複写機
の感光ドラム上にコロナ放電によって帯電させる高電圧
発生装置においても、また蛍光灯調光制御においても、
同様にマイクロコンピュータ内部でソフト化していくこ
とができる。

このようにすることによって、小型複写機において、従
来の外部制御素子を少なくすることができ、コストダウ
ンを図ることができる。

しかしながら、小型複写機における前述したようなマイ
クロコンピュータによる制御においては、各制御対象を
確実に遅れなく制御していかなければならない、そのた
めには、マイクロコンピュータにおけるＣＰＵを遊ばせ
ることなく有効に利用しなければならない、また、１つ
のマイクロコンピュータによって多くの制御対象を制御
する場合、相互に影響を及ぼし合う制御対象同志の制御
を部分的に一個のタスク内で行うことも考えなければな
らない０例えば、圧力定着を採用すると、複写工程中、
複写される用紙が定着器の中へ突入する瞬間、駆動源モ
ーターのトルクは大きく変化する。したがって、このよ
うな場合には、モーター制御が遅れて定格回転数が変化
して、出力複写画像に影響を及ぼしてしまうという問題
が生じる。

［目　　的］ 本発明の目的は、以上のような問題を解消し、負荷変動
に対して、極めて迅速に対応し得る複写機を提供するこ
とにある。

贅（ ［実　施　例］ 第３図は本発明にかかる複写機の一実施例を示す構成図
である。第３図において、１００は複写機専用のマイク
ロコンピュータであって、各複写機要素を駆動制御する
。１０１は各要素に定電圧（２４Ｖ）を供給するスイッ
チングレギュレーターであって、マイクロコンピュータ
１００よりスイッチングレートを受けとって、それに伴
った電圧を出力する。その出力値はマイクロコンピュー
タ１００に内蔵のＡ／Ｄ変換回路を通してフィードバッ
クされる。

１０２は高電圧発生装置、４は感光ドラム３上に電荷を
載せるためのコロナ放電帯電器、８はドラム３上に顕像
化されたトナーを普通紙上に転写するためのコロナ放電
器、５はトナーに帯電させ、ドラム３上の潜像へトナー
を飛ばし顕像化する現像器、１０３はそのときに現像器
に印加されるバイアスを作り出す現像バイアス発生器、
２１はＤＣモータ−，１０４はＤＣモータ−２１用のド
ライバー、１１３はＤＣモータ−２１と同期して回転す
るエンコーダー、１５は蛍光灯、１０５は蛍光灯１５の
点灯装置であって、マイクロコンピュータ１００から出
力されるＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比に応じて蛍光灯１５の
光量を変化させることができる調光機能を有する。

２２は蛍光灯１５の光量を測るフォトンセンサ、１０６
は複写機の操作表示系としてのコピースタート・枚数設
定等のマン・マシン・インターフェイス、１０７は複写
機内で紙の管理・動作管理に使用されるセンサー類であ
る。１１Ｂは給紙ローラ６に回転を伝達させるためのク
ラッチ、１１５はそのドライバーである。

＠４図は本複写機による２枚連続コピ一時のシーケンス
タイミングを示す、　ＤＣモーターおよび蛍光灯はコピ
ースタートボタンが押されると同時に動作を開始し、複
写機原稿載置台１が２枚の複写を終え、ホームボジシ、
ンにもどると止まる。

帯電用および転写用の高電圧は、コピースタートボタン
が押されると動作を開始し、最後のバック時の途中で切
れる。現像バイアスはコピー動作中のみ動作し、また、
給紙用クラッチは給紙タイミングの時のみ動作する。

以上が、本発明複写機の動作説明である。

ついで、これらを制御するマイクロコンビュータについ
て述べる０本実施例に用いられるマイクロコンピュータ
は、従来の機能に加えてシーケンスタイミングを専用に
行うシーケンスコントローラ、複数種のＰＷＭ出力ポー
ト、ＡＩＤ　　変換器を内蔵している。これを第５図に
示す、第５図において、３０はＣＰｕであって、従来の
マイクロコンピュータの基本的機能を含めである。　３
１はメモリ、３２はシーケンスコントローラ、３３はＩ
ｌｏであって、従来のＩ１０ポート３３Ａに加えて、Ｐ
ＷＭ出カポ−）３３Ｂ、入力のパルス間隔をカウントす
る、後述するようなカウンタ、レジスタを有する入力キ
ャプチャ３３Ｇ、Ａ／Ｄ変換器３３０およびＡ／Ｄ変換
器３３０によってＡ／Ｄ変換された値を保つホールディ
ングレジスタ３３Ｅを有する。

シーケンスコントローラ３２は、ＩＢビットカウンタ、
１８ビツトレジスタ、比較器およびコマンド実行ロジッ
クによって成り立っている。　１８ビツトカウタは基準
クロックをある基準点（例えば、コピースタートボタン
が押された時）より数え始める。　１８ビツトレジスタ
には次に実行すべき時間（カウント数）を設定しておき
、カウンタの内容とレジスタの内容とが一致したときに
、コマンド実行を行う、そして、シーケンスコマンドが
実行された後には、次の実行すべきカウント数を１６ビ
ツトレジスタに設定する。コマンドとしては、ＣＰＯ３
０の割り込み要求、ポートのＯＮ・ＯＦＦ　、ＰＷＭ値
の設定変更などがあり、１８ビツトレジスタに値を設定
する時に、コマンド実行ロジックにどの対象にどのよう
なコマンドを実行するかを共に設定しておく。

このようなＣＰｕ３０から切り離されたシーケンスコン
トローラ３２を独自に動かすことによって、ｃｐｕ３ｏ
自身は他の仕事を十分行うことができる。

もちろん、センサー類を使っての条件判定を行うような
シーケンス動作の場合はｃｐｕ３ｏに割り込みをかけて
行うので、その時はｃｐｕ３ｏを使う。

ついでこのような、専用のシーケンスコント０−ラによ
る本実施例の駆動源（ＤＣモータ−）制御・定電圧源制
御について述べる。第６図は駆動源としての口Ｃモータ
ーの制御部分の一部（Ｉｌｏ　３３）を示す、第６図に
おいて、１８ビツトカウンタ３３Ｃ１と１Ｂビツトレジ
スタ３３Ｃ２とによって構成されている部分が、第５図
に全体が示されるｌ１０３３の入力キャプチャー３３０
に相当する。この入力キャプチャー３３０は、エンコー
ダ１１３からのパルス間隔を測定するのに用いられ、エ
ンコーダパルスの入力立ち上がりエツジによって、１６
ビー／　トカウンタ３３Ｃ１の内容をＩＢビットレジス
タ３３Ｃ２に転送すると共に１６ビツトカウンタ３３Ｃ
１を零クリ”アし、再びカウントを始める。　１８ビツ
トレジスタ３３Ｃ２には常にエンコーダパルス間隔が入
力されている。このエンコーダパルス間隔と設定された
希望値との差を演算してＤＣモータ−２１の駆動用のＰ
ｗＭ信号のＤｕｔ２比にフィードバックをかける。

ＰＷＭはＩ　ＫＨｚの８ビツト分解能で出力される。

第７図に定電圧源としてのスイッチングレギュレーター
の制御構成図を示す、第７図において、４０はノイズフ
ィルタ、　４１は整流回路、４２は平滑回路、４３はス
イッチングレギュレーターである。このスイッチングレ
ギュレーター４３はフィードフォアード型であって、マ
イクロコンピュータからの２４ＫＨｚ、８ビツトのＰＷ
Ｍ信号によってスイッチングされる。スイッチングレギ
ュレーター４３の出力からはＤＣ２４Ｖが出力され、そ
の出力は分圧器４４によって分圧されてマイクロコンピ
ュータ内のＡ／Ｄ変換器３３Ｄに入力される。　Ａ／Ｄ
変換が終了すると、その値はホールディング・レジスタ
３３Ｅ中に格納されて、その値と設定された希望値との
差をマイクロコンピュータ内において演算してスイッチ
ングレギュレーター制御用のＰＷＭ信号のＤｕｔｙ比に
フィードバックをかける。

以上のようにしてＤＣモーターおよびスイッチングレギ
ュレーターは個々のタスクによってそれぞれ個別に制御
される。たとえば、ある時点でトルク変動があると、ま
ずモーター制御系においてエンコーダパルスの遅れに基
づいてモーター出方ＰＷＭ値が補正される。それによっ
て複写機全体の消費電力が上昇してスイッチングレギュ
レーターの出力電圧が下がる。これをマイクロコンピュ
ータ内のＡ／Ｄ変換器を通してスイッチングレギュレー
タ−制御系によって確認し、スイッチングレギュレータ
ー制御用ＰＷＭ値を補正して出力を定電圧（例えば、２
４Ｖ）に保つ０通常の制御領域においては、このような
制御が十分であるが、一方、第２図に示すような急激な
トルク変動に関しては次のようにしてより追従性を高め
る。すなわち、シーケンスコントローラ３２に、定着器
への紙の突入時期を設定しておき、その突入期間につい
てのみ、次のような工程で前制御系（モーター制御系お
よびスイッチングレギュレーター制御系）を補正する。

まず、モーター制御系によってエンコーダパルスの遅れ
を検知し、モーター制御用補正ＰＷＭ値を演算する。そ
れと共にモータ制御用Ｐｗにの補正によってどれくらい
の消費電力増となるかを演算し、同時にスイッチングレ
ギュレーター制御用の２ｗＮ値を推定し、その補正を行
う、もちろん電源負荷変動の要因はモーター以外にもあ
るが、この微小時間範囲内では、モーターの負荷変動に
起因する電力増のみがスイッチングレギュレーターに影
響すると考えることができる。

第８図に本発明複写機の制御系のタスクの概略を示す、
第８図においては、ＣＰＵ全タスクの一部を示しており
、マイクロコンピュータによって常時このタスクのどれ
かを行っているわけではなく、Ａ／Ｄ変換が終了した時
またはＤＣモーターからのエンコーダパルスが入力して
パルス間隔が測定された時に実行される。

本実施例では、時間管理はすべてマイクロコンピュータ
内のシーケンスコントローラで行っており、紙がレジス
トローラ通過後に定着器に突入する時間は予想できる。

したがって、前述したように定着器への紙の突入直前に
ＤＣモーターの制御系のタスク内容を点線で示される部
分まで加えて拡大し、負荷変動に対してはスイッチング
レギュレーターの制御用２ｗＮ値まで変化させる０紙が
定着器に突入する際の負荷変動のピーク期間は１００■
ｓｅｃ程度であって１画像に影響を及ぼすのは＋１ 最初の立ち上がりの２０ｍ５ｅｃ程度である。そのため
、この処理の有効期間も紙の定着器への突入後２０ｉ＋
ｓｅｃと限定する。もちろん、この間従来のスイッチン
グレギュレーター制御系のタスクも停止することなく、
Ａ／Ｄ変換終了後には制御タスクを行う。

［効　　果］ 以上説明したように、本発明によれば、予想される急激
な負荷変動に対しても極めて迅速に追従することができ
る複写機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は複写機の構成図、 第２図は複写処理中のトルク変動を示す図。 第３図は本発明にかかる複写機の一実施例を示す構成図
、 第４図は同複写機における動作タイミングチャート、 第５図は同複写機用マイクロコンピュータの構成図、 第６図は同複写機におけるＤＣモーター制御系を示す図
、 第７図は同複写機におけるスイッチングレギュレーター
制御系を示す図。 第８図は同複写機におけるマイクロコンピュータのタス
ク構成図である。 ３０・・・ＣＰＵ、 ３２・・・シーケンスコントローラ、 ３３・・・Ｉｌｏ。 １００・・・マイクロコンピュータ。 コピースタート 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 駆動源を制御する駆動源制御手段、定電圧源を制御する
   定電圧源制御手段および前記両手段をシーケンス制御す
   るシーケンス制御手段を有する複写機において、 所定のシーケンス期間内における前記駆動源制御手段に
   よる駆動源制御操作量に基づいて前記定電圧源が定電圧
   出力を保持するように前記定電圧源制御手段による定電
   圧源制御操作量を変更する手段を具えたことを特徴とす
   る複写機。