JP3740319B2 - Recording medium conveying apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は電子写真方式を用いた複写機やプリンター、ファクス等の画像形成装置に於いて、記録媒体の搬送速度制御に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の画像形成装置においては、記録紙等の記録媒体をローラ等を用いて記録媒体搬送路上を搬送させており、搬送される記録媒体の搬送方向上流側と下流側で同時に1枚の記録媒体に異なる搬送手段で搬送力を付与する場合がある。
【0003】
このような搬送形態の一例としては、例えば像担持体としての感光ドラム上のトナー像を記録媒体に転写する転写部と、この転写部を経た記録媒体を定着部の定着ニップ部に搬送する構成があり、前記転写部と前記定着ニップ部との間における記録媒体にある程度の撓み(ループ)を有するように、前記転写部および前記定着ニップ部での搬送速度に差を設けるようにしている。
【0004】
このような搬送速度に差を設けるための方式としては、速度制御を行わず、あらかじめ設定された速度差に固定した方式がある。
【0005】
また、定着部の定着ローラの熱膨張や、固体差あるいは経年変化によって定着部の記録媒体搬送速度と転写部の記録媒体搬送速度とが異なり、記録媒体が前記定着部と前記転写部との間で引っ張り合うことによる画像劣化を解決するための一手段として、例えば特開平10−97154号公報には、前記定着部と前記転写部との間に記録媒体のループを検知するループ検知センサを設け、この結果に応じて定着ローラの駆動モータであるステッピングモータの制御クロック周期を短くして、一定時間駆動モータの速度を早めて記録媒体のループを低減させ、その後、ループ量が減少したところで、駆動モータの速度を元の速度に戻すようにした画像形成装置が提案されている。
【0006】
また、特開平07−18130号公報では、前記定着部と前記転写部との間に記録媒体のループを検知するループ検知センサを設け、この結果から定着部の加圧ローラを駆動するモータの速度を段階的に切り換えて記録媒体のループ量を一定とするようにした画像形成装置が提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、上述従来例では、まず速度制御を行わず一定速度差で記録媒体の搬送を行う場合、ローラ等の搬送手段が例えば定着装置の熱により熱膨張し、径が変化することによって搬送速度が変化し前後ユニットとの速度差が増大あるいは逆転し、ループの増大や下流ユニットによる引っ張りといった画質や搬送性能に影響を及ぼすことが考えられる。
【0008】
また、フォトインタラプタ等のループ検知センサにより記録材のループを検知する場合、所定量のループの有無の検知は可能であるが、例えば常にある量のループを確保しながら下流ユニットでの引っ張りを無くし、反対にループの増大による画像こすれを防ぎつつ搬送を行うと言った微妙な制御が不可能であった。
【0009】
さらに、複数の色を記録紙に転写するカラー画像形成装置においては転写中の負荷変動は各色の色のズレ等に大きく影響を与えるために高画質のカラー画像形成装置を供給するためには搬送速度の管理が重要な課題であった。
【0010】
特にY,M,C,Bkの4色を記録媒体に直接的に随時転写していくタンデム型のカラーLBPに於いては転写〜定着間の距離が短く、記録媒体が複数の転写部と定着手段に挟まれた状態が存在する為、転写〜定着間の搬送速度制御は重要である。
【0011】
さらに、定着手段が電磁誘導式(IHF)、サーフ定着といったオンデマンドの定着器の場合、従来の内部にハロゲンランプ等を有した加熱、加圧ゴムローラ対の定着器よりも記録媒体の搬送速度が記録媒体の種類、連続通紙枚数により大きくバラツク為に転写〜定着間のループ量が大きく変動して、常にある量のループを確保しながら定着手段での引っ張りを無くし、反対にループの増大による画像こすれや、記録媒体への負荷変動による各色の色ズレを防ぎつつ搬送を行うといった微妙な制御が不可能であった。
【0012】
本出願に係る発明の目的は、記録媒体搬送経路上を搬送される記録媒体に形成するループ量を一定に保ち、安定した記録媒体の搬送を行う事が出来る画像形成装置を提供しようとするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本出願に係る発明の目的を実現する記録媒体搬送装置の構成は、記録媒体を搬送する第1の搬送手段と、前記第1の搬送手段より記録媒体の搬送方向における下流側に設けられ、記録媒体を搬送する第2の搬送手段と、前記第1の搬送手段と前記第2の搬送手段の間で記録媒体のたわみを検知するためのたわみ検知手段と、前記第1の搬送手段より記録媒体の搬送方向における下流側に設けられ、前記記録媒体を検知する記録媒体検知手段と、前記第1の搬送手段及び前記第2の搬送手段を制御する制御手段であって、前記記録媒体検知手段が前記記録媒体を検知してからの前記たわみ検知手段の検知結果に基づいて、前記第1の搬送手段及び前記第2の搬送手段の少なくとも一方を制御する制御手段とを有する。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1は本発明を実施したタンデム型のカラーLBP(カラーレーザープリンタ)の主断面を示す。
【0015】
11a〜11dは、図中時計方向に所定のプロセススピードをもって回転する潜像担持体としてのドラム型の電子写真感光体(以下、感光ドラムと記す)であり、感光ドラム11a,11b,11c,11dは順にカラー画像のイエロー(Y)成分、マゼンタ(M)成分、シアン(C)成分、ブラック(Bk)成分の夫々を分担している。M1はこの感光ドラム11a,11b,11c,11dを回転駆動するドラムモータ(直流サーボモータ)である。モータM1は1個で4個の感光ドラムを駆動しているが、前記各感光ドラムに夫々独立した駆動源を設けても良い。52はドラムモータM1の回転駆動を制御するデジタルシグナルプロセッサ(DSP)であり、その他の制御はCPU50によって行われる。
【0016】
以下、4色の内、イエローを例に説明していく。感光ドラム11aはその回転過程で一次帯電手段としての一次帯電ローラ12aにより所定の極性、電位に一様に一次帯電処理される。レーザービーム露光手段(以下、スキャナーと記す)8aにより光像露光がなされ画像情報の静電潜像が形成される。
【0017】
次に、現像器13aによってトナー像が感光ドラム11a上に形成され、可視化される。同様な行程が他の3色についても実施される。
【0018】
これらのトナー像は所定のタイミングで給紙ローラ9により搬送されてきた記録媒体Pを停止、再搬送するレジストローラ対10により同期され、転写ローラ対14a,14b,14c,14dと静電吸着搬送ベルト23とのニップ部T1a,T1b,T1c,T1dで順次、記録媒体Pに各色が転写される。
【0019】
又、これと同時に記録媒体Pへのトナー像転写後の感光ドラム11a,11b,11c,11dはクリーニング手段15a,15b,15c,15dにより転写残りトナー等の残存付着物を処理され、イレイサーランプ16a,16b,16c,16dにて除電処理を受けて繰り返し作像が行われる。
【0020】
転写部T1dでトナー像の転写された記録媒体Pは感光ドラム11d面から分離され搬送ガイド17上を搬送され定着器18に送り込まれる。
【0021】
一方、定着器18内に設けられた加圧ローラ21は、DSP51により回転制御される定着モータM2(直流サーボモータ)により、図中反時計方向に回転すると共に、加熱手段である励磁コイル20が画像形成装置本体の図示されていない励磁回路に接続されており、この励磁回路により高周波バイアスが印加される事で磁力を発生させる。
【0022】
この磁力の作用で回転体としてのエンドレス状のフィルム22の図示されていない発熱層(強磁性導電層)に誘導電流(渦電流)を生じさせ電磁誘導発熱状態となる。この状態から未定着のトナーの載った記録媒体Pをフィルム22と加圧ローラ21間のニップ部T2に搬送導入する事で、図示されていない加圧バネの加圧力及び電磁誘導発熱したフィルム22からの熱が加えられ未定着トナーが軟化、溶融され記録媒体Pに圧接された後、冷却により永久固着像とされる。この時、図1に示すように搬送ガイド17上を進む記録媒体Pは、揺動レバー2の記録媒体搬送面状に突出する一方のレバー部ループセンサフラグ)2aと接触しながら搬送される。
【0023】
この時、ループセンサフラグ2aは引張りバネ5で所定のバネ圧で図1の状態に時計回転方向に付勢されている。
【0024】
その後、フィルム22と加圧ローラ21間のニップ部T2から排出された記録媒体Pは、揺動レバー4の記録媒体搬送面上に突出する一方のレバー部(排紙センサフラグ)4aを蹴って、他方のレバー部4bがフォトインタラプタで構成される排紙センサ3の光路を遮ってOFF(紙無し)からON(紙有り)の状態を検出する。
【0025】
ここで、定着器18での記録媒体搬送速度v1(mm/s)は転写部での記録媒体搬送速度v0(mm/s)より必ず遅くなるように設定されている。
【0026】
つまり、定着器18での記録媒体の種類、連続通紙枚数、温調状況による各部品の熱膨張、加圧力のバラツキ、ローラ径の公差等を考慮した時の定着器での最速の記録媒体搬送速度をv1とし、v0>v1となるように設定しておく。従って、記録媒体Pの先端部が定着器18のニップ部T2に挟まれた時の図1の状態から記録媒体Pの搬送速度差によりループ量が増加して行く。
【0027】
図2の状態は、記録媒体Pのループによる腰の強さにより、ループセンサフラグ2aを付勢している引張りバネ5を引張り、用度レバー2の他方のレバー部がフォトインタラプタで構成されるループセンサ1の光路を遮り、OFFの状態からON(ループ検出)の状態になったものである。
【0028】
ここで、定着〜転写間の記録媒体搬送速度差により発生するループが図1、図2に示すように下流に発生する様に、転写ニップ部T1dより定着ニップ部T2がHだけ高い位置に配置されている。
【0029】
この図2の記録媒体Pの搬送ガイド17上のループ量を適正状態とすると、この状態を保つように定着部での記録媒体搬送速度を加減する必要がある。
【0030】
しかし、転写ニップ部T1での記録媒体搬送速度v0がほぼ一定であるのに対し、定着ニップ部T2での記録媒体搬送速度v1は前述したように記録媒体の種類、連続通紙枚数、温調状況による各部品の熱膨張、加圧力のバラツキ、ローラ径の公差等により大きく変動する。
【0031】
そこで、定着ニップ部T2と転写ニップ部T1での記録媒体Pの搬送速度差が大きければ大きいほど、ループセンサ1がONしてから現状の定着ニップ部T2での記録媒体搬送速度をそれだけ大きく加速させなければならないし、その結果ループが減少してループセンサ1がOFFしてからは、適正な記録媒体搬送速度に減速しなければならない。ここで、減速した時の定着器側での記録媒体搬送速度は当初設定された記録媒体搬送速度より大きい場合も発生する。
【0032】
つまり、定着ニップ部T2と転写部ニップ部T1での記録媒体Pの搬送速度差に対応した加減速が必要である。
【0033】
この定着ニップ部T2と転写ニップ部T1での記録媒体搬送速度差を検知する手段として、定着器18の排出側近傍に設けられた排紙センサ3が記録媒体Pの先端部で押されONしてから、転写部と定着部との間の記録媒体搬送速度差により発生するループ量が所定の量に達し、その腰の強さでループセンサ1をONするまでの時間から、転写部と定着部との間の記録媒体搬送速度差の大きさを知る事ができる。
【0034】
つまり、排紙センサ3がONしてからループセンサ1がONするまでの時間が短ければ短いほど、転写部と定着部との間の記録媒体搬送速度差は大きい事になる。
【0035】
上述したように定着器18の定着ニップ部T2での記録媒体搬送速度を制御して転写部と定着部との間のループ量を一定に保つ為には、定着モータM2の回転速度を制御しなければならない。
【0036】
図3は排紙センサがONしてから、ループセンサがON,OFFを繰り返す時の速度制御イメージ図を示す。
【0037】
図3に於いては、ループセンサのON,OFFに従い3回の速度制御を行っているが、1回の速度制御で終了させるループ制御でも良い。
【0038】
図4は、図1におけるDSP(ディジタルシグナルプロセッサ)51による定着モータのサーボ制御ブロック図を表した図である。
【0039】
本実施の形態の画像形成装置は、制御部にCPU50とDSP51を備え、モータ制御をDSP51が司り、その他の制御をCPU50が行う。図3に於いて、DSPは図示しないCPUより、モータの駆動/停止コマンドを受信し、モータのサーボ制御を行うとともにモータのステータス情報をCPUへ返送する。
【0040】
図中、101はモータの制御目標速度(rad/sec) 、102はPIフィルタ、103はゲイン、104はPWMパルス演算部、104はPWM信号、106はモータが1回転あたり360パルスの信号を生成するMRセンサの出力信号、107は前記MRセンサのパルス間隔を計測するキャプチャ、108はキャプチャ107の計測結果からモータの速度(rad/sec) を演算する速度演算部、109は排紙センサ3からの信号、110はループセンサ1からの信号、111は排紙センサ3のON(紙有り)のエッジタイミングからループセンサ1のON(ループ検出)のエッジまでの時間を計測する時間計測部、112は定着部の記録媒体搬送速度と転写部の記録媒体搬送速度との搬送速度差を演算する搬送速度差演算部、113は搬送速度差演算部112の演算結果からループセンサ1のON,OFFそれぞれの状態におけるモータの制御目標速度を演算する制御目標速度演算部、114は制御目標演算部113の演算結果を、ループセンサ1の状態によって切換え選択する切換え制御部である。
【0041】
上記した構成の回路によるモータのサーボ制御動作について説明する。
【0042】
モータの制御目標速度(回転数)101が与えられ、この目標速度と速度演算部108で演算した実際のモータ速度(omg) とを減算器115で比較し、その速度差をPIフィルタ102で演算、ゲイン103を付加して、この値に応じて、PWMパルス演算部104においてPWMパルス幅を求める。
【0043】
PWMパルス幅は、不図示のPWMキャリア周波数発生回路によって決定されたキャリアに対して、ONデューティを決定する。例えば、キャリア周波数が20kHz(50μs)で設定し、PWMパルス幅を8ビットで定義すると、PWMパルス幅が、‘7F’HでONデューティが50%、パルス幅は25μs、‘40’HでONデューティが25%、パルス幅は12.5μsとなる。
【0044】
また、MRセンサからの信号106のパルス間隔をキャプチャ107で計測し、モータの実際の速度を速度演算部108で演算する速度演算処理は、MRセンサのパルス入力毎に行い、さらに、減算器115からの速度差をPIフィルタ102で演算し、ゲイン103を付加し、これをPWMパルス幅演算部104でPWM信号105を演算する処理は、モータの応答性を考慮して1kHzの制御周波数にてフィードバック制御される。
【0045】
次に、排紙センサ3に記録媒体先端が到達し、排紙センサ3からの信号109であるセンサ出力がOFFからONとなるタイミングから、記録媒体がループを形成し、ループセンサ1がOFFからONとなるタイミングまでの時間を時間計測部111にて計測し、この結果から定着部の記録媒体搬送速度と、転写部の記録媒体搬送速度との差を搬送速度差演算部112で演算する。例えば、転写部の搬送速度をv0(mm/s)、定着部の搬送速度をv1(mm/s)、111の計測結果をt(s)とすると、v0>v1のとき、(v0−v1)=k・t(k<1 kは定数)で表される。
【0046】
つまり、定着部の搬送速度が転写部の搬送速度よりも遅い場合、その搬送速度差が大きいほど、ループが速く形成されるため、排紙センサ3に記録媒体先端が到達してから、ループセンサ1がループを検知するまでの時間tが短くなる。
【0047】
一方、定数kは主に紙種やセンサ取り付け精度によって変わるものの定数kをあらかじめ設定しておけば、搬送速度差(v0−v1)は容易に求められる。
【0048】
次に、搬送速度差演算部112で演算し求めた搬送速度差からループセンサ1がON(ループ検出)時のモータ制御目標速度をどの程度上げるか(ループ量を減少させる)の値、つまり、+Δv1と、ループセンサ1がOFF(ループ未検出)時のモータ制御目標速度をどの程度下げるか(ループ量を増やす)の値、つまり、−Δv2をあらかじめ求めた試験式に基づき演算して、モータ制御目標速度を設定する。
【0049】
次に、目標速度演算部113において既に速度演算部108で求めた実際のモータ制御速度に対し、搬送速度差演算部112で求めた+Δv1,−Δv2を加算して、ループセンサ1のON時のモータ制御目標速度と、ループセンサ1のOFF時のモータ制御目標速度を求め、切り換え制御部114においてループセンサ1の状態(ONまたはOFF)に応じ、先に求めたモータ制御目標速度を切換え制御し、この値をモータの制御目標速度101として、モータのサーボ制御を行う。
【0050】
図5は、DSP(ディジタルシグナルプロセッサ)による定着モータの制御フローチャートである。
【0051】
図を用いて制御フローを説明する。
【0052】
ステップ201でモータの起動状態を確認し、起動していない場合は、ステップ202でレジスタやタイマ、ポート等の初期設定を行い、ステップ203で起動時のPWMのONデューティを80%と固定する。これは、起動時のモータの加速トルクが負荷トルク、負荷イナーシャを接続した状態で、加速するに十分なトルクを与えつつ、かつ目標速度に対してオーバシュートなく立ち上がるのに最適となるようなPWM幅を決定するものである。一方、ステップ201でモータが既に起動中であればジャンプする。
【0053】
次に、ステップ204にてキャプチャ(CAP)の割り込みを確認する。実際には割り込み処理によってキャプチャ処理ルーチンへ移行し、ステップ205でモータ速度演算を実施する。つまり、モータが回転すると一回転あたり360パルスのパルスがMRセンサより出力される。このパルスのエッジを検出して割り込みが発生される。つまり、パルスのエッジ到来毎に割り込みが発生する。DSPが備えるキャプチャ回路(図示せず)によって、前記パルスの間隔を測定し、この時間をtcap(s) とすれば、(2π/360) /tcap によって、モータ速度(rad/s) を求める。この一連の制御は図4でいうところの106〜108での処理に相当する。
【0054】
次に、ステップ206において速度制御割り込みが発生したか否かを確認する。実際には速度制御割り込み処理によって、割り込みが発生した場合は、ステップ207にてモータ制御目標速度と実際のモータ速度を比較し、ステップ208でPIフィルタ演算を行い、ステップ209でゲインを付加し、ステップ210でこれらの演算結果に応じたPWMパルス幅を決定する。このステップ208〜ステップ210の動作は、サーボ制御系を安定に制御するための演算であって、図4でいうところの102〜104での処理に相当する。
【0055】
次に、ステップ211にてPWM割り込みが発生したか否かを確認する。実際には、あらかじめ設定されたPWMキャリア周波数毎にハード的な割り込みが発行される。つまり、キャリア周波数が20kHzに設定した場合は、20kHzの割り込みが発生する回路を備える。この割り込みが発生すると、ステップ212において、ステップ210で求めたPWMパルス幅のPWM信号を出力する。例えば、ステップ210の演算結果において、PWMパルス幅が8ビット幅で、値が‘7F’Hであり、キャリアが20kHzのときは、PWMパルス幅は、25μsの幅で、ONデューティは50%のPWM信号が出力される。
【0056】
一方、ステップ211で割り込みが発生しないときにはPWM信号は出力しない。
【0057】
次に、ステップ213において排紙センサ3がOFF(紙無し)からON(紙有り)を検出する。つまり、搬送されている記録媒体の先端が排紙センサ3(排紙センサ用揺動レバー2のレバー部2a)に到達したタイミングを検出する。検出した場合は、ステップ214で今度はループセンサ1がOFF(紙無し)からON(紙有り)を検出する。つまり、搬送されている記録媒体がループ形成されて、ループセンサが検知するタイミングを検出する。
【0058】
そして、ループ検出した場合は、ステップ215において排紙センサ3に記録媒体の先端が到達してからループセンサ1がONする時までの時間を計測し、ステップ216にて転写部の搬送速度と、定着部の搬送速度差を演算し、ステップ217にてループセンサ1のON時の制御目標速度と、ループセンサ1のOFF時の制御目標速度を設定する。
【0059】
一方、ステップ213で検知しない場合は、ステップ218へジャンプし、ステップ214で検知しない場合はステップ218へジャンプする。
【0060】
これらステップ213〜ステップ217の動作は、図4でいうところの111〜113での処理に相当する。
【0061】
次に、ステップ218でループセンサ1がONのときは、ステップ217で求めたループセンサ1のON時の制御目標速度を、そして、ステップ218でループセンサ1がOFFのときは、ステップ217で求めたループセンサ1がOFF時の制御目標速度を切り換えて、定着モータの速度制御を行う。
【0062】
このように、排紙センサへ記録媒体先端が到達してから、定着部の搬送速度が遅く、転写部の搬送速度が速い場合に記録媒体にループが形成されて、ループセンサ1がONする。この間の時間を計測することによって、定着部と転写部の搬送速度差を演算し、この結果に応じて定着モータの制御目標速度を設定し制御する。
【0063】
図6は、定着モータおよび制御回路ブロック図である。
【0064】
図6において、図中、301はCPU(図示せず)とコミュニケーションを行い、定着モータを制御するDSP、302は駆動回路を含む定着モータユニット、303はコントロールIC、304はドライバ、305はアウターロータ式三相DCブラシレスモータ、306はプリドライバ内蔵のレギュレータでホールセンサおよびMRセンサのバイアス用+5Vを生成する回路、307はドライバのN−chMOSのゲート電圧を生成するチャージポンプ回路、308はプリドライバ回路、309は論理回路、310は電流リミッタ回路、311〜313はホールセンサアンプ、314はMRセンサアンプ、315〜320はドライバ部であるN−chMOSトランジスタ、321は電流検出用抵抗、322はモータのU相コイルに接続するU相出力、323はV相コイルに接続するV相出力、324はW相コイルに接続するW相出力、325〜327はホールセンサ、328はMRセンサ、329はDSPから出力されるモータ起動信号、330はDSPから出力されるPWM信号、331はモータの速度検出用MRセンサ信号、332はCPU(図示せず)とコミュニケーションを行うシリアル通信バスである。
【0065】
次に定着モータ制御の動作について説明する。
【0066】
先ず、CPUよりシリアル通信線332を介し、定着モータ駆動コマンドが発行されると、DSP301は、コントロールIC303に対し、モータ起動信号329をアクティブとするとともに、PWM信号330にオンデューティ80%のPWMパルスを発生させ、モータの起動を図る。コントロールIC303は、起動信号329を受け、論理回路309で、ホールセンサ325〜327によって検出したロータ位置をもとに所定の回転方向となるようN−chMOSトランジスタ315〜320を励磁切換え制御するとともに、PWM信号330を受け、N−chMOSトランジスタ315,317,319をPWMスイッチングする。このとき、N−chMOSトランジスタ315,317,319のゲート電圧は、チャージポンプ回路307によって、Vcc+10Vに昇圧される。
【0067】
例えば、論理回路309がホールセンサ325〜327および、ホールセンサアンプ311〜313によって増幅した結果からモータのロータ位置を認識し、所望の回転方向となるようU相322からV相323への電流方向への切換えを行う場合、プリドライバ308は、N−chMOSトランジスタ315,318をONさせ、N−chMOSトランジスタ316,317,319,320をOFFさせる。
【0068】
その結果、電流経路は、VccからN−chMOSトランジスタ315を介し、U相出力322,V相出力323を経由して、N−chMOSトランジスタ318を介し、電流検出抵抗321へ流れ、所定のコイルに磁力が発生する。このとき、DSP301より与えられたPWM信号330は論理回路309を経由、プリドライバ308によって、N−chMOSトランジスタ315をPWM制御させる。
【0069】
したがって、U相からV相への電流は、PWM信号330によって規定されたONデューティの電流が流れる。このように、モータは、ロータが所定方向に回転するようU,V,W相への電流が切換えられる励磁切換え制御がなされ、図示しない主極マグネットとコイルの相互作用によってトルクを発生する。
【0070】
モータが上記のような励磁切換え制御され、ロータが回転すると、あらかじめ備えたMRセンサ用着磁パターンをMRセンサ328が検出し、1回転に360パルスのパルスを出力する。つまり、モータの回転数に応じた周波数の信号が得られ、アンプ314を経由して、MRセンサ信号線331を介し、DSP301へ送信する。
【0071】
DSP301のプログラムは、MRセンサ信号線331のパルス間隔を計測し、モータの速度(rad/s)を求め、目標制御速度と比較し、図示しないPIフィルタ演算、ゲイン付加演算を行って、PWMパルス幅を導き、PWM信号線330を介して、モータへ供給する電流をコントロールし、目標速度でモータが回転するように制御を行う。
【0072】
このように、DSP301はPWM信号330を用い、出力段のN−chMOSトランジスタをスイッチングし、所望の回転でモータが回転するようサーボ制御を行う。一方、コントロールIC303は、ホールセンサ325〜327でロータの主極位置を検出した結果をもとに、所望の回転方向でロータが回転するよう、励磁制御を行うとともに、N−chMOSトランジスタを駆動する。
【0073】
また、モータに流れる電流を電流検出抵抗321で検出し、所定以上の電流が流れた場合は、電流リミッタ回路310によって制限をかける保護回路を備えている。
【0074】
なお、本実施の形態では、転写ニップ部T1と定着ニップ部T2間の記録媒体搬送速度を検知、制御する為の手段として説明してきたが、これに限定したものではなく、例えば給紙ローラ9とレジスタローラ対10間に発生する記録媒体Pのループ量検知、速度制御等、搬送経路上に発生する全ての記録媒体のループ量検知、速度制御に対し有効である。
【0075】
また、前記記録媒体の撓み量が所定量に達するのに要する時間を複数の所要時間段階に分割し、夫々の前記所要時間段階に応じて複数の記録媒体搬送速度変化量をあらかじめ設定し、前記記録媒体の撓み量が所定量に到達するまでの時間に応じて前記複数の記録媒体搬送速度変化量の中から記録媒体搬送速度変化量を選択するようにしても良い。
【0076】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、記録媒体検知手段が記録媒体を検知してからのたわみ検知手段の検知結果に基づいて、第1の搬送手段及び第2の搬送手段の少なくとも一方を制御するので、第1の搬送手段と第2の搬送手段とが搬送する記録媒体のたわみを適切に調整することができる。
【0077】
また、本発明によれば、記録媒体検知手段が記録媒体を検知してからのたわみ検知手段の検知結果に基づいて、転写手段及び定着手段が記録媒体を搬送する搬送速度のうち少なくとも一方の搬送速度を制御するので、転写手段と定着手段とが搬送する記録媒体のたわみを適切に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施した電子写真方式のカラー画像形成装置の縦断面図
【図2】図1の状態から転写部と定着部との間で記録媒体のループが発生した状態を示す縦断面図
【図3】図1に示す定着モータの速度制御のタイミングチャート
【図4】図1に示すDSPによる定着モータ(直流サーボモータ)のサーボ制御ブロック図
【図5】図1に示すDSPによる定着モータの制御フローチャート
【図6】図1に示す定着モータ及び制御回路ブロック図
【符号の説明】
1…ループセンサ 2…ループセンサフラグ
3…排紙センサ 4…排紙センサフラグ
5…引張りバネ 9…給紙ローラ
10…レジローラ対 11…感光ドラム
12…1次帯電手段 13…現像器
14…転写ローラ 15…クリーニング手段
16…イレーサーランプ 17…搬送ガイド
18…定着器 20…励磁コイル
21…加圧ローラ 22…フィルム[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to control of a conveyance speed of a recording medium in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile using an electrophotographic system.
[0002]
[Prior art]
In a conventional image forming apparatus, a recording medium such as recording paper is transported on a recording medium transport path using a roller or the like, and one recording medium is simultaneously transported upstream and downstream in the transport direction of the transported recording medium. In some cases, the conveying force may be applied by different conveying means.
[0003]
As an example of such a conveyance form, for example, a transfer unit that transfers a toner image on a photosensitive drum as an image carrier to a recording medium, and a recording medium that has passed this transfer unit is conveyed to a fixing nip portion of a fixing unit. There is a difference in the transport speed between the transfer unit and the fixing nip so that the recording medium between the transfer unit and the fixing nip has a certain degree of bending (loop).
[0004]
As a method for providing such a difference in the conveyance speed, there is a method in which speed control is not performed and a predetermined speed difference is fixed.
[0005]
Further, the recording medium conveyance speed of the fixing unit and the recording medium conveyance speed of the transfer unit differ depending on thermal expansion of the fixing roller of the fixing unit, solid difference, or secular change, and the recording medium is between the fixing unit and the transfer unit. As a means for solving the image deterioration caused by pulling at the same time, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-97154 provides a loop detection sensor for detecting a loop of a recording medium between the fixing unit and the transfer unit. According to this result, the control clock cycle of the stepping motor which is the driving motor for the fixing roller is shortened, the speed of the driving motor is increased for a certain period of time to reduce the loop of the recording medium, and then the loop amount is reduced. There has been proposed an image forming apparatus in which the speed of the drive motor is returned to the original speed.
[0006]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-18130, a loop detection sensor for detecting a loop of a recording medium is provided between the fixing unit and the transfer unit, and based on the result, the speed of a motor for driving the pressure roller of the fixing unit. There has been proposed an image forming apparatus in which the loop amount of the recording medium is made constant by switching the steps in a stepwise manner.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional example, when the recording medium is transported at a constant speed difference without first controlling the speed, the transporting means such as a roller is thermally expanded by the heat of the fixing device, for example, and the transport speed is increased by changing the diameter. It is conceivable that the speed difference between the front and rear units increases or reverses, affecting the image quality and transport performance such as an increase in loops and pulling by downstream units.
[0008]
In addition, when a recording material loop is detected by a loop detection sensor such as a photo interrupter, it is possible to detect the presence or absence of a predetermined amount of loop. On the other hand, it is impossible to carry out delicate control such as conveying while preventing image rubbing due to an increase in the loop.
[0009]
Furthermore, in a color image forming apparatus that transfers a plurality of colors to a recording sheet, load fluctuations during transfer greatly affect the color misalignment of each color. Speed management was an important issue.
[0010]
In particular, in a tandem type color LBP in which four colors Y, M, C, and Bk are directly transferred to a recording medium as needed, the distance between transfer and fixing is short, and the recording medium is fixed to a plurality of transfer portions. Since there is a state of being sandwiched between means, it is important to control the conveyance speed between transfer and fixing.
[0011]
Further, when the fixing means is an on-demand fixing device such as an electromagnetic induction type (IHF) or surf fixing, the conveyance speed of the recording medium is higher than that of the conventional heating and pressure rubber roller pair fixing device having a halogen lamp or the like. The amount of loop between transfer and fixing fluctuates greatly due to the type of recording medium and the number of continuous paper passes, so that the tension in the fixing means is eliminated while always securing a certain amount of loop. Subtle control such as carrying images while preventing image rubbing and color misregistration due to load fluctuations on the recording medium is impossible.
[0012]
An object of the invention according to the present application is to provide an image forming apparatus capable of stably transporting a recording medium while keeping a loop amount formed on the recording medium conveyed on the recording medium conveying path constant. It is.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The configuration of the recording medium conveying apparatus that realizes the object of the present invention is as follows.A first conveying means for conveying a recording medium; a second conveying means for conveying a recording medium provided downstream of the first conveying means in the conveying direction of the recording medium; and the first conveying means; Deflection detecting means for detecting a deflection of the recording medium between the second conveying means, and a recording medium which is provided downstream of the first conveying means in the conveying direction of the recording medium and detects the recording medium And a control means for controlling the detection means and the first conveyance means and the second conveyance means, based on a detection result of the deflection detection means after the recording medium detection means detects the recording medium. And a control means for controlling at least one of the first transport means and the second transport means.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a main section of a tandem color LBP (color laser printer) embodying the present invention.
[0015]
[0016]
In the following, description will be given by taking yellow among the four colors as an example. The
[0017]
Next, a toner image is formed on the
[0018]
These toner images are synchronized by the
[0019]
At the same time, the
[0020]
The recording medium P on which the toner image is transferred by the transfer portion T1d is separated from the surface of the
[0021]
On the other hand, the
[0022]
Due to the action of the magnetic force, an induction current (eddy current) is generated in a heat generation layer (ferromagnetic conductive layer) (not shown) of the
[0023]
At this time, the loop sensor flag 2a is urged clockwise by the tension spring 5 to the state of FIG. 1 with a predetermined spring pressure.
[0024]
Thereafter, the recording medium P discharged from the nip portion T2 between the
[0025]
Here, the recording medium conveyance speed v1 (mm / s) at the fixing
[0026]
That is, the fastest recording medium in the fixing device when considering the type of recording medium in the fixing
[0027]
In the state of FIG. 2, the tension spring 5 urging the loop sensor flag 2 a is pulled by the waist strength of the loop of the recording medium P, and the other lever portion of the utility lever 2 is configured by a photo interrupter. The optical path of the loop sensor 1 is blocked and the state is changed from the OFF state to the ON (loop detection) state.
[0028]
Here, the fixing nip portion T2 is arranged at a position higher than the transfer nip portion T1d by H so that a loop generated due to the difference in the recording medium conveyance speed between fixing and transferring occurs downstream as shown in FIGS. Has been.
[0029]
When the loop amount on the conveyance guide 17 of the recording medium P in FIG. 2 is set to an appropriate state, it is necessary to increase or decrease the recording medium conveyance speed in the fixing unit so as to maintain this state.
[0030]
However, while the recording medium conveyance speed v0 at the transfer nip portion T1 is substantially constant, the recording medium conveyance speed v1 at the fixing nip portion T2 is as described above. Fluctuates greatly depending on the thermal expansion of each part, pressure variation, roller diameter tolerance, etc.
[0031]
Therefore, the greater the difference in the conveyance speed of the recording medium P between the fixing nip T2 and the transfer nip T1, the greater the recording medium conveyance speed at the current fixing nip T2 after the loop sensor 1 is turned on. As a result, after the loop is reduced and the loop sensor 1 is turned OFF, the recording medium transport speed must be decelerated. Here, there is a case where the recording medium conveyance speed on the fixing device side when decelerated is larger than the initially set recording medium conveyance speed.
[0032]
That is, acceleration / deceleration corresponding to the difference in the conveyance speed of the recording medium P between the fixing nip T2 and the transfer nip T1 is necessary.
[0033]
As a means for detecting the recording medium conveyance speed difference between the fixing nip portion T2 and the transfer nip portion T1, the paper discharge sensor 3 provided near the discharge side of the fixing
[0034]
That is, the shorter the time from when the paper discharge sensor 3 is turned on to when the loop sensor 1 is turned on, the greater the difference in the recording medium conveyance speed between the transfer unit and the fixing unit.
[0035]
As described above, in order to keep the loop amount between the transfer portion and the fixing portion constant by controlling the recording medium conveyance speed at the fixing nip portion T2 of the fixing
[0036]
FIG. 3 shows an image of speed control when the loop sensor is repeatedly turned on and off after the paper discharge sensor is turned on.
[0037]
In FIG. 3, the speed control is performed three times according to ON / OFF of the loop sensor, but the loop control may be terminated by one speed control.
[0038]
FIG. 4 is a block diagram showing a servo control block diagram of the fixing motor by the DSP (digital signal processor) 51 in FIG.
[0039]
The image forming apparatus according to the present embodiment includes a
[0040]
In the figure,
[0041]
The servo control operation of the motor by the circuit having the above configuration will be described.
[0042]
A motor control target speed (number of revolutions) 101 is given, the target speed is compared with the actual motor speed (omg) calculated by the
[0043]
The PWM pulse width determines the ON duty for a carrier determined by a PWM carrier frequency generation circuit (not shown). For example, if the carrier frequency is set to 20 kHz (50 μs) and the PWM pulse width is defined as 8 bits, the PWM pulse width is “7F” H, the ON duty is 50%, the pulse width is 25 μs, and the pulse width is “40” H. The duty is 25% and the pulse width is 12.5 μs.
[0044]
In addition, the speed calculation process in which the pulse interval of the
[0045]
Next, from the timing when the leading edge of the recording medium reaches the paper discharge sensor 3 and the sensor output as the
[0046]
That is, when the conveyance speed of the fixing unit is slower than the conveyance speed of the transfer unit, the larger the conveyance speed difference, the faster the loop is formed. The time t until 1 detects a loop is shortened.
[0047]
On the other hand, although the constant k mainly varies depending on the paper type and sensor mounting accuracy, if the constant k is set in advance, the conveyance speed difference (v0−v1) can be easily obtained.
[0048]
Next, a value indicating how much the motor control target speed when the loop sensor 1 is ON (loop detection) is increased (decreasing the loop amount) from the conveyance speed difference calculated by the conveyance speed
[0049]
Next, the target motor
[0050]
FIG. 5 is a control flowchart of the fixing motor by a DSP (digital signal processor).
[0051]
A control flow will be described with reference to the drawings.
[0052]
In
[0053]
Next, in
[0054]
Next, in
[0055]
Next, in
[0056]
On the other hand, when no interruption occurs in
[0057]
Next, in
[0058]
If a loop is detected, the time from when the leading edge of the recording medium reaches the paper discharge sensor 3 until the loop sensor 1 is turned on in step 215 is measured, and in step 216, the transfer speed of the transfer unit, The conveyance speed difference of the fixing unit is calculated, and in
[0059]
On the other hand, if not detected in
[0060]
The operations in
[0061]
Next, when the loop sensor 1 is ON at
[0062]
In this manner, when the conveyance speed of the fixing unit is low and the conveyance speed of the transfer unit is high after the leading edge of the recording medium reaches the paper discharge sensor, a loop is formed on the recording medium, and the loop sensor 1 is turned on. By measuring the time between them, the difference in the conveyance speed between the fixing unit and the transfer unit is calculated, and the control target speed of the fixing motor is set and controlled according to the result.
[0063]
FIG. 6 is a block diagram of the fixing motor and the control circuit.
[0064]
In FIG. 6,
[0065]
Next, the fixing motor control operation will be described.
[0066]
First, when a fixing motor drive command is issued from the CPU via the
[0067]
For example, the
[0068]
As a result, the current path flows from Vcc through the N-
[0069]
Therefore, the current from the U phase to the V phase is an ON duty current defined by the
[0070]
When the motor is subjected to excitation switching control as described above and the rotor rotates, the
[0071]
The program of the
[0072]
As described above, the
[0073]
In addition, a
[0074]
In the present embodiment, the recording medium conveyance speed between the transfer nip portion T1 and the fixing nip portion T2 has been described as means for detecting and controlling. However, the present invention is not limited to this. This is effective for loop amount detection and speed control of all recording media generated on the conveyance path, such as loop amount detection and speed control of the recording medium P generated between the pair of
[0075]
In addition, the time required for the amount of deflection of the recording medium to reach a predetermined amount is divided into a plurality of required time stages, and a plurality of recording medium conveyance speed change amounts are set in advance according to each of the required time stages, The change amount of the recording medium conveyance speed may be selected from the plurality of change amounts of the recording medium conveyance speed according to the time until the deflection amount of the recording medium reaches a predetermined amount.
[0076]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, based on the detection result of the deflection detection means after the recording medium detection means detects the recording medium, at least one of the first conveyance means and the second conveyance means. Therefore, the deflection of the recording medium conveyed by the first conveying means and the second conveying means can be adjusted appropriately.
[0077]
Further, according to the present invention, based on the detection result of the deflection detecting unit after the recording medium detecting unit detects the recording medium, at least one of the conveying speeds at which the transfer unit and the fixing unit convey the recording medium is conveyed. Since the speed is controlled, it is possible to appropriately adjust the deflection of the recording medium conveyed by the transfer unit and the fixing unit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an electrophotographic color image forming apparatus embodying the present invention.
2 is a longitudinal sectional view showing a state where a loop of a recording medium has occurred between the transfer unit and the fixing unit from the state of FIG.
FIG. 3 is a timing chart of speed control of the fixing motor shown in FIG.
4 is a servo control block diagram of a fixing motor (DC servo motor) by the DSP shown in FIG.
FIG. 5 is a flowchart for controlling a fixing motor by the DSP shown in FIG. 1;
6 is a block diagram of a fixing motor and a control circuit shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1 ... Loop sensor 2 ... Loop sensor flag
3 ... Paper discharge sensor 4 ... Paper discharge sensor flag
5 ... tension spring 9 ... paper feed roller
10 ... Registration roller pair 11 ... Photosensitive drum
12 ... Primary charging means 13 ... Developer
14 ... Transfer roller 15 ... Cleaning means
16 ... Eraser lamp 17 ... Conveying guide
18 ...
21 ...
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