(57)【要約】【課題】エンコーダの偏芯による精度のばらつきによらず、モータを目標とする回転数で安定して駆動することが可能であるヒートロール駆動制御装置を提供する。【解決手段】ヒートロールの駆動モータ１５の回転量に応じてエンコーダ２３より出力されるエンコーダパルス信号１７と、駆動モータ１５の送り位置の基準として出力される基準パルス信号１８の位相差に応じて、駆動モータ１５をＯＮ／ＯＦＦする手段を有し、基準パルス信号１８が発生してから、エンコーダパルス信号１７が発生するまでの位相差である時間を計測し位相差データ２８を生成する手段と、位相差データ２８をメモリ２９に保存する手段と、メモリ２９に保存された位相差データ２８の中から、モータ回転角が現在の位置に対して１８０°反対側の位相差データ３１及び現在の位相差データ３０を読み出し、これらの平均位相差データ３３を算出する手段と、平均位相差データ３３に相当する時間だけヒートロール駆動モータ１５をドライブＯＮする平均位相差ドライブ信号３８を生成する手段を設ける。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を転写した印刷用紙をヒートロールと加圧ロールからなる定着ロールで加熱加圧定着する電子写真式印刷装置であって、
前記ヒートロールを駆動するモータの回転量に応じて順次出力されるエンコーダパルス信号と、前記モータの送り位置の基準として順次出力される基準パルス信号の位相差に応じて前記モータをオンする手段を有する電子写真式印刷装置のヒートロール駆動制御装置において、
前記基準パルス信号が発生してから、前記エンコーダパルス信号が発生するまでの時間を計測する手段と、
前記計測手段にて生成されたデータをメモリに保存する手段と、
前記メモリに保存されたデータの中から、前記モータの回転角が現在の位置に対して１８０°反対の位置にあるときに保存されたデータを読み出し、現在のデータとの平均値を算出する手段と、
前記平均値に相当する時間だけ前記モータをドライブオンする手段を有することを特徴とする電子写真式印刷装置のヒートロール駆動制御装置。
【請求項２】
前記モータをドライブオンする手段は、前記平均値に相当する時間だけ前記モータをドライブオンする手段と、前記基準パルス信号と前記エンコーダパルス信号の位相差に応じて前記モータをドライブオンする手段のうち、いずれかより選択されたものであることを特徴とする請求項１記載の電子写真式印刷装置のヒートロール駆動制御装置。
【請求項３】
前記モータをドライブオンする手段は、前記平均値に相当する時間だけ前記モータをドライブオンする手段と、前記基準パルス信号と前記エンコーダパルス信号の位相差に応じて前記モータをドライブオンする手段のうち、任意のタイミングでいずれかを選択可能であることを特徴とする請求項１記載の電子写真式印刷装置のヒートロール駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真式印刷装置のヒートロール駆動制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真プロセスによってトナー像が形成された感光ドラム表面に、搬送ローラ駆動モータにより駆動される搬送ローラから送り出された印刷用紙を接触させ、転写器によりトナー像を転写した印刷用紙を一対のヒートロールと加圧ロールからなる定着ロールにて加熱加圧定着する電子写真式印刷装置においては、印刷用紙を安定して走行させるためには、搬送ローラと定着ロールの用紙送り量がそれぞれ常に同様になるように駆動させる必要がある。
【０００３】
電子写真式印刷装置の概略図を図１に示す。符号１は電子写真プロセスによってトナー像を作成する感光ドラムであって、矢印ａの方向に一定の速度で回転するように支軸によって支持される。帯電器２は感光ドラム面に対向するように配置され、この帯電器２と対向するように通過する感光ドラム１の表面を均一に帯電する。均一に帯電した感光ドラム１の表面を露光するレーザ光３は、情報処理装置から供給される印刷情報信号に従って変調されて感光ドラム１の表面に静電潜像を形成する。現像装置４は、静電潜像が形成された感光ドラム１の表面と対向するように配置される。この現像装置４は、微粉トナーを前記静電潜像の静電力で感光ドラム１の表面に付着させてトナー像を形成する現像機能を有する。
【０００４】
用紙ホッパ７は、前記トナー像を転写および定着して画像印刷を行うための連続した帯状の記録材（印刷用紙）６を折りたたんだ状態で収容する。印刷用紙搬送手段の一部を構成する搬送ローラ８は、印刷用紙６をホッパ７から取り込んで感光ドラム１に向けて送り出す。
【０００５】
搬送ローラ８から送り出された印刷用紙６は、その表面にトナー像を転写するように感光ドラム１の表面と接触する。転写器５は、感光ドラム１の表面に接触した印刷用紙６の背面にトナー像とは反対極性の電荷を与え、感光ドラム１の表面に形成されているトナー像が印刷用紙６の表面に移動（転写）するための静電力を発生させる。
【０００６】
用紙搬送手段の他の一部を構成する搬送ローラ９は、トナー像が転写された印刷用紙６をプレヒータ１１に送り込む。このプレヒータ１１は、定着ロール１２の手前側に設置されており、トナー像を保持した印刷用紙６の裏面に接触して印刷用紙６を予備加熱する。
【０００７】
ヒートロール１２ａと、ヒートロール１２ａに圧接した加圧ロール１２ｂからなる一対の定着ロール１２は、プレヒータ１１と接触して予熱された印刷用紙６を加熱および加圧してトナー像を印刷用紙６の表面に定着する。プラーローラ１３ａ、１３ｂは、定着ロール１２から送り出された印刷用紙６を引き込んでスタッカ１４内に折りたたんで収容したり、機外に排出して後段に配置された２台目の電子写真装置や後処理装置（図示せず）に送り込まれたりする。
【０００８】
ここで、ヒートロール１２ａを駆動するヒートロール駆動モータ１５は、図２に示す構成で駆動制御を行っている。エンコーダパルス信号１７の周期は、ヒートロール駆動モータ１５の回転数に応じて変わるため、エンコーダパルス信号１７が目標となる周期で発生するようにヒートロール駆動モータ１５を駆動制御する必要がある。そこで、基準パルス信号１８をエンコーダパルス信号１７の目標となる周期で発生させ、これにエンコーダパルス信号１７が追従するように制御を行っている。
【０００９】
制御方法は、図２に示すようになり、基準パルス信号１８をカウンタ２０のＤＯＷＮ端子に接続し、エンコーダパルス信号１７をカウンタ２０のＵＰ端子に接続し、カウンタ２０の最上位ｂｉｔ出力（例えば、８ｂｉｔカウンタの場合、２７ｂｉｔ）が位相差ドライブ信号１９となり、モータをＯＮ／ＯＦＦするために使用される。位相差ドライブ信号１９をＯＮすると、ドライバ２１よりヒートロール駆動モータ１５に駆動電流２２が発生し、ヒートロール駆動モータ１５に駆動力が発生する。
【００１０】
ここで、基準パルス信号１８にエンコーダパルス信号１７が追従して動作している場合、カウンタ２０は、カウントダウン動作、カウントアップ動作を繰り返す。例えば、基準パルス信号１８が発生し、カウントダウンする時にカウンタ２０の値が「−１」（８ｂｉｔカウンタの場合、１１１１  １１１１）となる場合、最上位ｂｉｔの信号である位相差ドライブ信号１９の極性は「Ｈ」となり、モータをＯＮする。
【００１１】
次に、エンコーダパルス信号１７が発生し、カウントアップする時にカウンタ２０の値が「０」（８ｂｉｔカウンタの場合、００００  ００００）となる場合、最上位ｂｉｔの信号である位相差ドライブ信号１９の極性は「Ｌ」となり、モータをＯＦＦする。
【００１２】
こうして、基準パルス信号１８にエンコーダパルス信号１７が追従してモータを駆動制御する。ただし、ドライブＯＮ時間は、基準パルス信号１８とエンコーダパルス信号１７の位相差によって変動するため、モータ回転数が目標速度まで立ち上がった直後の、モータ回転数のオーバーシュートが発生しやすい条件下においては、基準パルス信号１８とエンコーダパルス信号１７の位相差が小さくなり、モータＯＮ時間が短くなり過ぎて、モータの回転数が低下する。このとき、ヒートロール１２ａの用紙搬送量が、用紙搬送ローラ９の搬送量に追いつかなくなり、バッファ１６の位置が上がり過ぎてエラーを検出し、印刷動作を停止する場合がある。
【００１３】
そこで、基準パルス信号１８とエンコーダパルス信号１７の位相差によらず、固定してＯＮする時間を設けることにより、モータ回転数が目標速度まで立ち上がった直後の動作を安定させる方法が提案されている。
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−７７６５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
前述のとおり、基準パルス信号１８とエンコーダパルス信号１７の位相差によってドライブＯＮ時間は変動するが、この変動が大きい場合にはモータ駆動電流の変動が大きくなるため、モータを一定の回転数で安定して駆動することは困難になる。そして、この位相差の変動が大きくなるのは、モータ回転数が目標速度まで立ち上がった直後にオーバーシュートが発生し位相差が急激に小さくなる場合の他に、エンコーダの精度が影響する場合もある。
【００１６】
装置の省スペース化、低価格化に伴い、エンコーダ小型化は今後さらに進む方向であるが、エンコーダの小型化に伴い、特に回転軸の偏芯によりエンコーダの精度が低下する可能性が考えられる。
【００１７】
図３はエンコーダディスクの大きさと、偏芯による影響を示したものである。
例えばディスクの半径が２０ｍｍで回転軸が円の中心から１ｍｍずれた状態で回転した場合、回転半径の変動は２０±１ｍｍとなり、精度は±５％となるが、ディスクの半径が半分の１０ｍｍで回転軸ずれが同じ１ｍｍである場合、回転半径の変動は１０±１ｍｍとなり、精度は±１０％となることからも分かる。
【００１８】
ここで、エンコーダ検出部分の構成は、図４に示すように、ディスクの外周付近にあるスリット部分を検出するようになっているため、回転半径がもっとも短い「Ａ」の部分が検出位置を通過した場合に検出部分のスリット間隔は最も広くなり、エンコーダパルス信号１７の周期は長くなる。
【００１９】
また、これより１８０°反対側の回転半径がもっとも長い「Ｂ」の部分が検出位置を通過した場合に検出部分のスリット間隔は最も狭くなり、エンコーダパルス信号１７の周期は短くなる。こうして、基準パルス信号１８とエンコーダパルス信号１７の位相差、即ち位相差ドライブ信号１９のＯＮ時間は変動する。
【００２０】
このように、エンコーダの偏芯によるエンコーダパルス信号１７の周期の変動は、モータ１周の周期であらわれるが、偏芯による位相差（ＯＮ時間）がどのように変動するかを図５にて例示する。図５はモータ回転周期＝３０ｍｓ、エンコーダ分解能＝６０パルス／回転の場合の動作をあらわしたものであり、このときのＯＮ／ＯＦＦ周期、つまり、基準パルス信号１８の周期は、５００μｓである。ここで、エンコーダ偏芯によるスリット間隔の変動が±２％である場合、エンコーダパルス信号１７の周期の変動は、振幅＝１０μｓ、周期＝３０ｍｓの正弦波となる。これに対し、基準パルス信号１８とエンコーダパルス信号１７の位相差（ＯＮ時間）の変動は、図５の斜線部分の面積の変動で表わされる。回転角が０°の場合が最小であるのに対し、回転角が１８０°の場合が最大になる。最大時の斜線部分の面積はおよそ１５ｍｓ×０．０２×０．７＝２１０μｓとなるため、ＯＮ／ＯＦＦ周期５００μｓに対し、ＯＮ時間の変動幅は４０％（ｐ−ｐ）以上となり、モータに安定して必要電流を供給できなくなり、モータ１周の周期で、電流が過剰となる状態／電流が不足となる状態を繰り返すこととなる。
【００２１】
この結果、モータの回転数が周期的な変動を繰り返すことにより、用紙走行が不安定になるばかりでなく、ヒートロール表面にダメージを与え続けることになり、ヒートロールが短寿命となり、ページコストが高くなるといった問題があった。
【００２２】
本発明の目的は、エンコーダの偏芯による精度のばらつきによらず、モータを目標とする回転数で安定して駆動することが可能であるヒートロール駆動制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
前記目的を達成するため、本発明の第１の手段は、トナー像を転写した印刷用紙をヒートロールと加圧ロールからなる定着ロールで加熱加圧定着する電子写真式印刷装置であって、前記ヒートロールを駆動するモータの回転量に応じて順次出力されるエンコーダパルス信号と、前記モータの送り位置の基準として順次出力される基準パルス信号の位相差に応じて前記モータをオンする手段を有する電子写真式印刷装置のヒートロール駆動制御装置において、前記基準パルス信号が発生してから、前記エンコーダパルス信号が発生するまでの時間を計測する手段と、前記計測手段にて生成されたデータをメモリに保存する手段と、前記メモリに保存されたデータの中から、前記モータの回転角が現在の位置に対して１８０°反対の位置にあるときに保存されたデータを読み出し、現在のデータとの平均値を算出する手段と、前記平均値に相当する時間だけ前記モータをドライブオンする手段を有することを特徴とするものである。
【００２４】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記モータをドライブオンする手段は、前記平均値に相当する時間だけ前記モータをドライブオンする手段と、前記基準パルス信号と前記エンコーダパルス信号の位相差に応じて前記モータをドライブオンする手段のうち、いずれかより選択されたものであることを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の第３の手段は前記第１の手段において、前記モータをドライブオンする手段は、前記平均値に相当する時間だけ前記モータをドライブオンする手段と、前記基準パルス信号と前記エンコーダパルス信号の位相差に応じて前記モータをドライブオンする手段のうち、任意のタイミングでいずれかを選択可能であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、エンコーダの偏芯による精度のばらつきによらず、モータを目標とする回転数で安定して駆動することが可能であるヒートロール駆動制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
前述したように上記課題は、ヒートロール駆動モータ１５の回転量に応じて、エンコーダ２３より順次出力されるエンコーダパルス信号１７と、ヒートロール駆動モータ１５の送り位置の基準として順次出力される基準パルス信号１８を備え、基準パルス信号１８のパルス数と、エンコーダパルス信号１７の位相差に応じて、ヒートロール駆動モータ１５をＯＮ／ＯＦＦする手段を有する電子写真式印刷装置のヒートロール駆動制御装置において、基準パルス信号１８が発生してから、エンコーダパルス信号１７が発生するまでの位相差である時間を計測し位相差データ２８を生成する手段と、生成された位相差データ２８をメモリ２９に保存する手段と、メモリ２９に保存された位相差データ２８の中から、モータ回転角が現在の位置に対して１８０°反対側の位相差データ３１、及び、現在の位相差データ３０を読み出し、これらの平均位相差データ３３を算出する手段と、算出された平均位相差データ３３に相当する時間だけヒートロール駆動モータ１５をドライブＯＮする平均位相差ドライブ信号３８を生成する手段を設けることにより達成される。
【００２８】
本発明の実施例である、ヒートロール駆動モータ１５の制御構成を図６に、動作例を図７に示す。
【００２９】
基準パルス信号１８が発生すると、カウンタ２４が動作し、クロック信号２５によりカウントアップを開始する。次に、エンコーダパルス信号１７が発生すると、カウンタ２４の出力データ２６がラッチ回路２７により位相差データ２８として出力され、出力された位相差データ２８は順次メモリ２９に保存される。次に、メモリ２９に保存されているデータの中から、現在の位相差データ３０と、１８０°反対側の位相差データ３１を読み出す。例えば、エンコーダ分解能が６０パルス／回転の場合では、３０回前に保存された位相差データが１８０°反対側の位相差データ３１となる。読み出された２つのデータは、平均値演算回路３２にて演算され、平均位相差データ３３が出力される。例えば、現在の位相差データ３０が「Ａ」、１８０°反対側の位相差データ３１が「Ｂ」である場合、平均位相差データ３３は「（Ａ＋Ｂ）／２」となる。
【００３０】
次に、基準パルス信号１８が発生すると、ラッチ回路３７がセットされ、平均位相差ドライブ信号３８は「Ｈ」レベルとなりモータをＯＮする。このとき、カウンタ３４には、データ「（Ａ＋Ｂ）／２」がロードされ、クロック信号２５によりカウントダウンし、カウンタ３４の値が０になると、ＡＮＤ回路３５よりカウントゼロ信号３６が出力され、ラッチ回路３７がリセットされ、平均位相差ドライブ信号３８は「Ｌ」レベルとなりモータをＯＦＦする。
【００３１】
こうして生成された、平均位相差ドライブ信号３８は、位相差ドライブ信号１９とともに、切り替え回路３９に入力しておき、切り替え信号４０によりいずれかを選択できるようにする。動作開始後、１８０°反対側の位相差データ３１が保存されるまでに位相差データを３０回以上保存する必要があり、この間は平均位相差データ３３を算出できないため、位相差ドライブ信号１９を使い、１８０°反対側の位相差データ３１が保存された後は、平均位相差ドライブ信号３８を使う。
【００３２】
この結果、図８に示すように、エンコーダの偏芯により、エンコーダパルス信号１７の周期が変動し、基準パルス信号１８との位相差の変動が大きくなったとしても、１８０°反対側の位相差との平均をとることにより、位相差の変動は吸収され、モータを目標とする回転数で安定して駆動することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】電子写真式印刷装置の概略図である。
【図２】従来の方法によるヒートロール駆動系のブロック図である。
【図３】エンコーダディスク径とエンコーダ軸の偏芯の関係を示す説明図である。
【図４】エンコーダ軸の偏芯とエンコーダパルス信号の周期との関係を示す説明図である。
【図５】エンコーダ軸の偏芯によるエンコーダパルス信号の変動と位相差の変動の動作例を示す図である。
【図６】本発明の実施例に係るヒートロール駆動系のブロック図である。
【図７】本発明の実施例に係るヒートロール駆動制御動作を示すタイミングチャートである。
【図８】エンコーダ軸の偏芯による位相差の変動と、本発明により現在の位相差と１８０°反対位置の位相差を平均した場合の位相差の変動を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１は感光ドラム、２は帯電器、３はレーザ光、４は現像装置、５は転写器、６は印刷用紙、７はホッパ、８、９は搬送ローラ、１０は搬送ローラ駆動モータ、１１はプレヒータ、１２ａはヒートロール、１２ｂは加圧ロール、１３ａ、１３ｂはプラーローラ、１４はスタッカ、１５はヒートロール駆動モータ、１６はバッファ、１７はエンコーダパルス信号、１８は基準パルス信号、１９は位相差ドライブ信号、２０はカウンタ、２１はドライバ、２２は駆動電流、２３はエンコーダ、２４はカウンタ、２５はクロック信号、２６は出力データ、２７はラッチ回路、２８は位相差データ、２９はメモリ、３０は現在の位相差データ、３１は１８０°反対側の位相差データ、３２は平均値演算回路、３３は平均位相差データ、３４はカウンタ、３５はＡＮＤ回路、３６はカウントゼロ信号、３７はラッチ回路、３８は平均位相差ドライブ信号、３９は切り替え回路、４０は切り替え信号、４１はドライブ信号である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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