JP3559669B2

JP3559669B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3559669B2
Application number: JP02290097A
Authority: JP
Inventors: 訓之佐藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-02-05
Filing date: 1997-02-05
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2017-02-05
Also published as: JPH10222001A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、さらに詳しく言えば、サーボモータにより駆動される定着装置を有する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に装着され、転写紙等の記録媒体上に転写された未定着画像（加熱溶融性の樹脂等よりなるトナーにより形成された画像）を加熱して記録媒体上に定着させる定着装置として、定着ローラ対である定着ロ−ラ（加熱ローラ）と加圧ローラとを圧接させ、両ローラ間に記録媒体を通過させて熱と圧力とにより記録媒体上の未定着トナー像の定着を行なう、ヒートローラ方式の定着装置は周知である。
【０００３】
一般に、ヒートローラ方式の定着装置においては、シリコンオイル等の離型用オイルを定着ローラの表面に塗布して、定着ロ−ラへのトナーのオフセット防止、定着ローラの表面保護、あるいは、用紙が定着ローラの表面に付着して巻き付いたりすることの防止等を行っている。
【０００４】
しかし、トナーのオフセットを完全に防止することは難しく、微量のオフセットトナーが定着ロ−ラ上に少しずつ滞留する。そのため、定着ロ−ラにクリーニング手段としてクリーニングローラを備えた定着装置が実用化されている。図５は、このような定着装置の一例である。
【０００５】
図５において、後述する駆動機構により駆動される定着ローラ１に加圧ローラ２が圧接されている。定着ローラ１には定着ヒータ３が内蔵され、加圧ローラ２には加圧ヒータ４が内蔵されている。
【０００６】
定着ローラ１には、離型用オイルを塗布するための塗布ローラ５が接触して設けられている。その塗布ローラ５にはオイル供給ローラ６が接して設けられ、さらにオイル供給ローラ６に接して塗布フェルト７が配設されている。これらオイル供給部材５〜７を介して、定着ローラ１上にオイルが塗布される。また、定着ローラ１に接して定着サーミスタ８及び定着クリーニングローラ９が設けられている。クリーニングローラ９にはクリーニングブレード１０が圧接されている。そのクリーニングブレード１０の下方には、ブレード１０により掻き取ったオイルを受けるためのクリーニングローラオイルパン１１が配置されている。さらに、定着ローラ１の近傍には定着温度ヒューズ１２が配設されている。一方、加圧ローラ２には、加圧クリーニングローラ１３、加圧サーミスタ１４が配設されている。また、加圧ローラ２の近傍には加圧温度ヒューズ１５が配設されている。
【０００７】
この図において、転写紙（図示せず）は定着ニップに図の右方から進入し、定着ローラ１と加圧ローラ２の間を図中右から左に搬送され、熱と圧力とにより転写紙上のトナー像が定着される。定着装置から排紙された転写紙は図の左方に排出される。
【０００８】
搬送・定着・排紙の各部の駆動は、図６に示すように、サーボモータ２１よりギヤ列を介して行っている。サーボモータ２１の駆動力は、搬送駆動ギヤ２２を介して搬送ベルト２３を走行させている。この搬送ベルト２３により、作像部（図示せず）にて形成されたトナー像を転写された記録紙が定着装置２０へと搬送される。また、サーボモータ２１の駆動力は、定着駆動ギヤ２４を介して定着装置へと伝達され、定着ローラ１、加圧ローラ２、定着クリーニングローラ９及び加圧クリーニングローラ１３を回転させている。さらに、サーボモータ２１の駆動力は、定着駆動ギヤ２４及び排紙駆動ギヤ２５を介して排紙ローラ２６を回転させている。これにより、トナー像を熱定着された記録紙が定着装置２０から排紙される。
【０００９】
図７は、サーボモータ２１の制御回路の構成を示すブロック図である。スタート信号は、制御部３１を介してドライブ回路３２に入力される。すなわち、サーボモータ２１は、スタート信号をアクティブにすると、ＯＳＣ回路３３により設定された回転数にて駆動を開始する。ロータの回転によりＦＧパルスが入力されると、速度ディスクリ（識別）回路３４及びＰＬＬ回路３５にて誤差を算出し、速度の誤差に応じてドライブ回路３２の駆動出力オンデューティを変化させ、一定回転数になるように制御している。サーボモータ２１の回転数が設定回転数の±６．２５％以内に達すると、ＬＤ回路３６によりＬＯＣＫ信号がアクティブに設定される。
【００１０】
さて、定着ヒータ３、加圧ヒータ４に通電が行われているときは、定着ローラ１及びクリーニングローラ９上のオフセットトナーは溶解した状態であるが、長時間電源をＯＦＦした状態では固着してしまう。例えば、朝一番の装置使用開始時などは、電源をＯＮしても各ローラ上のオフセットトナーはすぐには溶解しない。特に、クリーニングローラ９とブレード部材１０との当接部では、定着ヒータ３からの距離も大きく、しかも、熱量は定着ローラ１及びクリーニングローラ９を介して伝達されるため、装置立ち上げ後ＲＥＡＤＹ状態（定着ローラ１の表面温度が定着シーケンスの実行が可能な設定温度に達した状態）になっても固着したオフセットトナーが再び溶解することができない。すなわち、このオフセットトナーが、クリーニングローラ９とブレード部材１０に対してあたかも接着剤のように振る舞い、駆動機構の起動トルクを増大させてしまう。
【００１１】
ところで、定着装置２０を駆動するサーボモータ２１は、スタート信号がアクティブになることにより設定された回転数にて駆動を開始する。回転数の検出手段を備える場合、モータ回転数が設定回転数の所定範囲内に達するとＬＯＣＫ信号がアクティブに設定される。
【００１２】
また、サーボモータ２１は予め定義された定格負荷条件において立ち上がり特性が規定されている。図８は、サーボモータの一例の負荷と起動時間の関係を示すグラフである。例えば、定格負荷２００ｇｆ・ｃｍにて４００ｍｓｅｃ以内に定格回転数に達するような立ち上がり定数が設定されているモータを５００ｇｆ・ｃｍの負荷条件で使用した場合、起動に時間がかかり定格回転数に達するのに８００ｍｓｅｃかかることになる。すなわち、サーボモータのＬＯＣＫ信号は、スタート信号が入力されてから正規の立ち上がり時間（図の例では４００ｍｓｅｃ）内にアクティブになることはできない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
画像形成装置のシステムシーケンスを司るＣＰＵは、サーボモータのＬＯＣＫ信号を監視しており、設定された時間（以下ＬＯＣＫ信号制定時間と称す）内にＬＯＣＫ信号がアクティブにならないときはサーボモータの異常と判断してしまう。そのため、従来の装置においては、ＬＯＣＫ信号制定時間をモータ本来の立ち上がり時間に加えて、かなりの時間的マージンを見込んだ値として設定していた。定着ローラのクリーニングをクリーニングローラとブレード部材で行う構成においては、オフセットトナーによる負荷の影響が大きく、ＬＯＣＫ信号制定時間としてかなり大きな時間を見込む必要があった。そして、このＬＯＣＫ信号制定時間中はＣＰＵがサーボモータ２１の状態を無視し続けることになってしまうという問題があった。
【００１４】
また、図５のような構成においては、長時間電源をＯＦＦした状態から電源を投入した際（例えば朝一番の装置使用開始時）、定着ローラ１、加圧ローラ２は内蔵される定着ヒータ３、加圧ヒータ４によって所定温度まで達するが、定着クリーニングローラ９、加圧クリーニングローラ１３に熱が伝達するには時間がかかってしまう。定着クリーニングローラ９、加圧クリーニングローラ１３が十分に暖まった状態に比べ、定着ローラ１と定着クリーニングローラ９、あるいは加圧ローラ２と加圧クリーニングローラ１３の間の摩擦力は大きくなり、そのためサーボモータ２１の負荷トルクは大きくなる。さらに、経時において定着ローラ１と定着クリーニングローラ９、あるいは加圧ローラ２と加圧クリーニングローラ１３の間にトナー及び紙粉が溜まり、これが原因となってサーボモータ２１の負荷トルクは大きくなってしまう。これらの負荷状態を想定すると、その負荷トルク変動幅はかなり大きな値となり、負荷トルクに応じた最適なサーボ定数の設定は困難であり、従来は負荷変動幅の中間点に想定していた。このため、サーボモータ２１の状態を無視し続ける時間が長くなってしまうという問題があった。
【００１５】
本発明は、従来の画像形成装置における上述の問題を解決し、サーボモータの電流特性がその負荷トルクに比例することにより、オフセットトナーによる負荷の増大が発生している状態とオフセットトナーが剥がれ落ちた定常状態を判別し、それぞれの負荷特性にあったサーボ定数を選択することで、ＣＰＵがサーボモータの状態を無視し続ける時間を極力削減して安定した定着駆動を行うことのできる画像形成装置を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、少なくとも一方のローラに熱源を備え、互いに圧接される定着ローラ対と、該定着ローラ対の少なくとも一方のローラに設けられ、周面の汚れ等を清掃するクリーニング手段と、回転数が設定回転数であることを通知する手段を備えたサーボモータとを有し、該サーボモータにより上記定着ローラ対の一方のローラが駆動される画像形成装置において、前記サーボモータの速度制御に関するサーボ定数を少なくとも２段階に設定しており、該サーボ定数を切り換える手段と、前記サーボモータの入力電流を検出する手段とを具備し、前記サーボモータの入力電流の大きさに応じて前記サーボ定数の選択、切り換えを行うことを特徴としている。
【００１７】
また、本発明は前記サーボモータの駆動により記録媒体が走行を開始し後、前記サーボ定数の切り換えを行わないと、効果的である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るサーボモータ２１の制御回路の構成を示すブロック図である。なお、図７と同一回路には同一符号を付している。
【００１９】
図１において、サーボモータ２１の速度ディスクリ回路３４およびＰＬＬ回路３５の誤差を算出するサーボ定数回路としてオフセットモード用のサーボ定数回路５２と、定常モード用のサーボ定数回路５３の２段階にして備えられており、これらサーボ定数回路５２、５３はサーボ定数切り換え信号を受けたマルチプレクサ５１によって切換可能となっている。
【００２０】
図２は、本実施形態における、サーボモータ入力電流検出回路を含むシーケンス制御部の構成を示すブロック図である。この図に示すように、画像形成装置のシーケンス制御部はＣＰＵ４１を中心としてＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、Ａ／Ｄコンバータ４４、タイマ４５、ＯＳＣ（発振）回路４６等からなっている。サーボモータ２１にはコネクタ４７を介して駆動電力あるいはスタート信号等が送られる。
【００２１】
さて、本実施形態では、サーボモータ２１への電源ラインに直列に挿入した検出抵抗４９の電圧降下を検出回路４８により検出し、その値をＡ／Ｄコンバータ４４でＡ／Ｄ変換してＣＰＵ４１に入力させている。なお、抵抗の電圧降下によらず、電源ラインに発生する磁界を検出して電圧レベルに変換した後にＡ／Ｄ変換してＣＰＵ４１に入力させてもよい。
【００２２】
ＣＰＵ４１では、サーボモータ２１の入力電流を検出回路で検出してＡ／Ｄコンバータ４４でＡ／Ｄ変換された値が設定したスレッシュホールドを越えているか否かによってマルチプレクサ５１を切り換えている。
【００２３】
ところで、定着駆動に係る負荷トルク状態は、オフセットトナーが、定着クリーニングローラ９とクリーニングブレード１０に介在し、駆動機構のトルクが増大した状態（以下、オフセット状態と称す。）、オフセットトナーが剥がれ落ち、通常の負荷トルクに戻った状態（以下、定常状態と称す。）、及びオフセットトナーによる駆動機構のトルクの増大が予想以上に大きいか、またはクリーニングブレード１０を巻き込んでしまっている状態にあるか、あるいは駆動系のギヤに何らかの異常が発生している状態（以下、異常状態と称す。）との３つの状態に分類できる。
【００２４】
そこで、上記マルチプレクサ５１を切り換えるスレッシュホールドの設定は、この３つの負荷トルク状態のうちオフセット状態と定常状態のトルク特性を十分満足するように決定している。
【００２５】
このように構成することにより、定着クリーニングローラ９とクリーニングブレード１０間に介在するオフセットトナーにより駆動機構のトルクを増大させているオフセット状態と、オフセットトナーが剥がれ落ち通常の負荷トルクに戻った定常状態とを判別でき、さらにそれぞれの状態における最適なサーボ定数を選択することによって、サーボモータ２１の回転が安定であるかどうか異常状態であるかどうかを常に検出可能することができる。
【００２６】
図３は、本実施の形態の制御処理の流れを示すフローチャートである。マルチプレクサ５１をオフセットモードにセットし（Ｓ１）、モードステータスが１となり（Ｓ２）、サーボモータ２１のスタート信号がＯＮされる（Ｓ３）。
【００２７】
次に、サーボモータ２１への入力電流検出値がスレッシュホールドの設定値より大きいかが判断され（Ｓ４）、このときトルクが増大していることで、入力電流検出値がその設定値よりも大きければ、モードステータスが２かが判断される（Ｓ５）。モードステータスが２ならばモードステータスを１にし（Ｓ６）、マルチプレクサ５１をオフセットモードにセットするが（Ｓ７）、モードステータスが１ならば既にオフセットモードにセットされているのでモードを変更しない。よって、入力電流検出値がその設定値よりも大きい場合には常にオフセットモードがセットされることになる。
【００２８】
そして、オフセットモードのサーボ定数でＬＯＣＫ信号の検知が行われて異常かが判断される（Ｓ８）。このとき、クリーニングブレード１０を巻き込んでしまっている状態にあるとか、あるいは駆動系のギヤに何らかの異常が発生しているときにはサーボモータ２１の駆動を停止するが（Ｓ９）、異常がなければステップ４に戻る。
【００２９】
また、ステップ４において通常の負荷トルクに戻っていることで、入力電流検出値がその設定値よりも小さければ、モードステータスが１かが判断される（Ｓ１０）。モードステータスが１ならばモードステータスを２にし（Ｓ１１）、マルチプレクサ５１を定常モードにセットするが（Ｓ１２）、モードステータスが１ならば既に定常モードである。よって、入力電流検出値がその設定値よりも小さい場合には常に定常モードがセットされることになり、この場合には定常モードにおけるサーボ定数に基づいたＬＯＣＫ信号の検知が行われて異常かが判断される（Ｓ８）。そして、異常があればサーボモータ２１の駆動を停止し（Ｓ９）、異常がなければステップ４に戻る。
【００３０】
このように、サーボモータ２１の負荷トルクの大きさを検出してから適正なサーボ定数を選択し、そのサーボ定数に基づくＬＯＣＫ信号の検知を行うので、サーボモータ２１の状態を無視する時間をきわめて小さくすることができ、安定状態であるか異常状態であるかを確実に検出することができる。
【００３１】
ところで、上記実施の形態において、マルチプレクサ５１に切り換え信号を入力してから、実際にサーボ定数が切り換わり、安定した回転数に達するまでには切り換え時間ｔ_ｃが必要となる。このｔ_ｃの間は、サーボモータ２１は無制御状態となり、その回転ムラは保証の範囲ではない。従って、転写紙を走行させた状態でサーボ定数の切り換えを行うと、走行ムラによる画像異常であるバンディングの原因となってしまう。そこで、本発明ではサーボモータ２１の駆動により転写紙が走行を開始したら、サーボモータ２１のサーボ定数の切り換えを行わないようにしている。
【００３２】
この構成により、上記実施の形態により定着クリーニングローラ９とクリーニングブレード１０に介在するオフセットトナーにより駆動機構のトルクを増大させているオフセット状態とオフセットトナーが剥がれ落ち通常の負荷トルクに戻った定常状態とを判別し、それぞれの状態における最適なサーボ定数を選択することによって、サーボモータ２１の回転が安定であるか異常状態であるか常に検出可能としても、その副作用でバンディングを引き起こすことがない。
【００３３】
図４は、本実施の形態の制御処理の流れを示すフローチャートである。
図４のフローチャートにおいて、転写紙が走行中であるか否かをステップ４で走行フラグによって判別している。なお、ステップ１〜ステップ３の処理は図３のステップ１〜ステップ３の処理と、ステップ５〜ステップ１３の処理は図３のステップ４〜ステップ１２の処理と同じであるため説明は省力する。
【００３４】
本実施の形態では、サーボモータ２１のサーボ定数切り換えを行う前に走行フラグが１かを判断している（Ｓ４）。走行フラグが１ならば、転写紙を走行させた状態でないので、ステップ５〜ステップ１３の処理でサーボ定数が切り換わることがあるが、走行フラグが０であると転写紙を走行させた状態なのでステップ９に進みサーボ定数が切り換えられることはない。
【００３５】
なお、走行フラグの制定にはレジストフラグと排紙フラグを用いる。レジストフラグは、転写紙先端がレジスト位置に達し、転写紙の走行が停止したとき、すなわちレジストセンサのＯＮ信号のとき１にセットされる。そしてレジストクラッチがＯＮし、再び転写紙の走行が開始すると０にリセットされる。排紙フラグは、転写紙後端が完全に排紙部を抜けたとき、すなわち排紙センサＯＮ→ＯＦＦのとき１にセットされる。レジストフラグと排紙フラグは、給紙部の例えば給紙トレイから転写紙が給紙されると、給紙クラッチのＯＮ信号により０にリセットされる。この走行フラグは、レジストフラグと排紙フラグの論理輪で与えられ、下記の表１に各フラグの様子をまとめている。
【００３６】
【表１】

【００３７】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されず、各種改変できるものである。例えば、クリーニング手段としてクリーニングローラを具備する定着装置について説明したが、クリーニング手段としてブレード等であってもよい。この場合、クリーニングローラとクリーニングブレード間のトナー固着がなく、朝一番の装置使用開始時の駆動機構のトルクが増大した状態が緩和されるが、それでも朝一番の装置使用開始時と定常状態とでは負荷トルクが異なるので、本発明が有効に作用する。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明では、サーボモータの入力電流を検出回路で検出し、この値がスレッシュホールドを越えているか否かによりサーボモータの速度ディスクリ回路およびＰＬＬ回路の誤差を算出するサーボ定数の切り換えを行う。これにより、駆動機構のトルクを増大させているオフセット状態とオフセットトナーが剥がれ落ち通常の負荷トルクに戻った定常状態とを判別し、それぞれの状態における最適なサーボ定数を選択することによって、サーボモータの回転が安定か、異常状態であるかを常に検出可能である。
【００３９】
請求項２に記載した発明では、サーボモータの駆動により転写紙が走行を開始したら、サーボモータのサーボ定数の切り換えを行わないようにする。これにより、オフセット状態と定常状態とを判別して、それぞれの状態における最適なサーボ定数を選択、切り換えすることによって生ずる恐れのあるバンディングを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の定着装置を駆動するサーボモータの制御回路を示すブロック図である。
【図２】本実施形態における、サーボモータ入力電流検出回路を含むシーケンス制御部の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態における制御を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の他の実施形態における制御を説明するフローチャートである。
【図５】従来の画像形成装置の定着装置を示す概略構成図である。ＣＰＵによるＬＯＣＫ信号検出処理を示すフローチャートである。
【図６】その定着装置前後の駆動機構を示す斜視図である。
【図７】従来のサーボモータの制御回路の構成を示すブロック図である。
【図８】サーボモータの一例の負荷と起動時間の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１定着ローラ
２加圧ローラ
９定着クリーニングローラ
１０クリーニングブレード
２０定着装置
２１サーボモータ
２４定着駆動ギヤ
３２モータ・ドライバ回路
４１ＣＰＵ
４７入力電流検出回路
４９検出抵抗
５１マルチプレクサ

Claims

少なくとも一方のローラに熱源を備え、互いに圧接される定着ローラ対と、該定着ローラ対の少なくとも一方のローラに設けられ、周面の汚れ等を清掃するクリーニング手段と、回転数が設定回転数であることを通知する手段を備えたサーボモータとを有し、該サーボモータにより上記定着ローラ対の一方のローラが駆動される画像形成装置において、
前記サーボモータの速度制御に関するサーボ定数を少なくとも２段階に設定しており、該サーボ定数を切り換える手段と、前記サーボモータの入力電流を検出する手段とを具備し、前記サーボモータの入力電流の大きさに応じて前記サーボ定数の選択、切り換えを行うことを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置において、前記サーボモータの駆動により記録媒体が走行を開始し後、前記サーボ定数の切り換えを行わないことを特徴とする画像形成装置。