(57)【要約】【課題】手作業で簡単にシートを除去して、ジャムを解消可能な技術を提供する。【解決手段】本開示の一側面に係るシステムでは、搬送機構が、搬送ローラの回転によりシートを搬送するように構成される。このシステムでは、モータが搬送ローラを回転させ、コントローラが、モータを制御するように構成される。コントローラは更に、シートのジャムを検知した場合に（Ｓ１２０でＹｅｓ）、引き抜き操作によってシートに作用する力の大きさを示す情報を取得し、取得した情報に基づき、力の大きさに対応する加速度及び速度で搬送ローラが回転しシートが引き抜き方向に移動するようにモータを制御することにより（Ｓ１８０）、引き抜き操作をアシストするように構成される。【選択図】図３
2020152533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送ローラを備え、前記搬送ローラの回転によりシートを搬送するように構成される搬送機構と、
前記搬送ローラを回転させるように構成されるモータと、
前記モータを制御するように構成されるコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記シートのジャムを検知した場合に、
引き抜き操作によって前記シートに作用する力の大きさを示す情報を取得し、
前記引き抜き操作をアシストするために、前記情報に基づき、前記力の大きさに対応する加速度及び速度で前記搬送ローラが回転し前記シートが引き抜き方向に移動するように前記モータを制御するシート搬送システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシート搬送システムであって、
前記コントローラは、ダンパ要素に連結された質量要素の運動モデルに従う前記加速度及び速度で前記シートが引き抜き方向に移動するように前記モータを制御するシート搬送システム。
【請求項３】
請求項２に記載のシート搬送システムであって、
前記運動モデルは、前記ダンパ要素の減衰係数及び前記質量要素の質量を設計パラメータとして含み、
前記コントローラは、前記運動モデルにおける前記設計パラメータの値を調整することにより、前記引き抜き操作に対するアシスト量を調整するシート搬送システム。
【請求項４】
請求項３に記載のシート搬送システムであって、
前記コントローラは、前記減衰係数及び前記質量を同じ割合で変化させることにより、前記設計パラメータの値を調整するシート搬送システム。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載のシート搬送システムであって、
前記コントローラは、前記引き抜き操作の開始から徐々に前記減衰係数及び前記質量を小さくするように、前記設計パラメータの値を調整することにより、前記アシスト量を徐々に増大させるシート搬送システム。
【請求項６】
請求項２に記載のシート搬送システムであって、
前記運動モデルは、前記ダンパ要素の減衰係数及び前記質量要素の質量を設計パラメータとして含み、
前記減衰係数及び前記質量の組み合わせを複数記憶する記憶装置を備え、
前記コントローラは、前記運動モデルにおける前記設計パラメータの値を、前記記憶装置が記憶する前記組み合わせの内、指定された一つの組み合わせに対応する前記減衰係数及び前記質量に設定するシート搬送システム。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のシート搬送システムであって、
前記コントローラは、前記引き抜き操作をアシストするための前記モータの制御を、前記ジャムが解消されたことを契機に終了するシート搬送システム。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のシート搬送システムであって、
前記コントローラは、前記モータに対する制御入力及び制御出力に基づき、前記引き抜き操作によって前記シートに作用する前記力の大きさを推定することにより、その推定値を前記情報として取得するシート搬送システム。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載のシート搬送システムであって、
前記搬送機構は、前記搬送ローラとして複数のローラを備え、更には、前記複数のローラのそれぞれに対応する複数のクラッチ要素であって、前記モータと前記複数のローラのそれぞれとの間の動力伝達経路を接続及び遮断するための複数のクラッチ要素を備え、
前記コントローラは、前記ジャムを検知した場合に、
前記複数のローラのうち、前記シートを搬送しているローラである第一ローラと前記モータとの接続を保持し、残りのローラである第二ローラと前記モータとの接続を遮断するように、前記複数のクラッチ要素を制御し、
前記力の大きさに対応する加速度及び速度で前記第一ローラが回転し前記シートが引き抜き方向に移動するように前記モータを制御するシート搬送システム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシート搬送システムであって、
前記コントローラは、前記モータに対する制御入力及び制御出力と、前記制御出力から前記制御入力への伝達モデルと、に基づき、前記引き抜き操作によって前記シートに作用する前記力の大きさを推定し、その推定値を前記情報として取得し、前記推定に際しては、前記伝達モデルに含まれる設計パラメータの値を、前記複数のローラと前記モータとの接続状態に応じた値に設定するシート搬送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、シート搬送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シート搬送システムとしては、インクジェットプリンタやレーザプリンタ等の画像形成システム、及び、オートドキュメントフィーダ型のイメージスキャナ等の画像読取システムが備える用紙の搬送システムが知られている。例えば、公知の画像形成システムは、用紙ジャムが発生したときに、用紙ジャムの発生をユーザに通知する（例えば特許文献１参照）。ユーザは、通知を受けて、画像形成システム内の用紙を引き抜くことにより、用紙ジャムを解消することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２７６９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では、ユーザが、用紙ジャムの解消作業に対して、その煩わしさから不満を持つことも多い。
【０００５】
そこで、本開示の一側面によれば、ユーザが従来よりも簡単にシートを搬送システムから除去して、ジャムを解消可能な技術を提供できることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一側面に係るシート搬送システムは、搬送機構と、モータと、コントローラと、を備える。搬送機構は、搬送ローラを備え、搬送ローラの回転によりシートを搬送するように構成される。モータは、搬送ローラを回転させるように構成される。コントローラは、モータを制御するように構成される。
【０００７】
このコントローラは更に、シートのジャムを検知した場合に、引き抜き操作によってシートに作用する力の大きさを示す情報を取得し、取得した情報に基づき、力の大きさに対応する加速度及び速度で搬送ローラが回転しシートが引き抜き方向に移動するようにモータを制御することにより、引き抜き操作をアシストするように構成される。
【０００８】
このシート搬送システムによれば、ジャムの解消のために、シートの引き抜き操作をユーザが手作業で行う場合に、比較的小さい力でシートを引き抜くことが可能である。しかも、このシート搬送システムは、ユーザの引き抜き操作をアシストするように、モータ制御を行うが、シートを自動排出しないため、自動排出による諸問題の発生を抑制することができる。
【０００９】
従って、本開示の一側面によれば、ユーザが従来よりも簡単にシートを搬送システムから除去して、ジャムを解消可能なシート搬送システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】用紙搬送システムの構成を表すブロック図である。
【図２】用紙搬送機構の構成を表す図である。
【図３】コントローラが実行する処理を表すフローチャートである。
【図４】アシスト制御で用いられる制御系のブロック線図である。
【図５】反力推定オブザーバの構成を表すブロック線図である。
【図６】目標値フィルタの構成を表すブロック線図である。
【図７】位置速度制御器の構成を表すブロック線図である。
【図８】図８Ａは、パラメータを定義するテーブルの構成を示し、図８Ｂは、コントローラが実行する受付設定処理を表すフローチャートである。
【図９】コントローラが実行するパラメータ更新処理を表すフローチャートである。
【図１０】別の実施形態における用紙搬送機構の構成を表す図である。
【図１１】別の実施形態においてコントローラが実行する処理を部分的に示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本開示の例示的実施形態を、図面を参照しながら説明する。
［第一実施形態］
図１に示す本実施形態の用紙搬送システム１は、画像形成システム及び画像読取システム等の用紙搬送を伴うシステムに組み込まれる。画像形成システムの例には、インクジェットプリンタ、及びレーザプリンタが含まれ、画像読取システムの例には、オートドキュメントフィーダ型のイメージスキャナが含まれる。
【００１２】
この用紙搬送システム１は、コントローラ１０と、用紙搬送機構３０と、モータ４１と、モータ駆動回路４３と、ロータリエンコーダ４５と、信号処理回路４７と、センサ群５１と、ユーザインタフェース５３と、通信インタフェース５５と、を備える。
【００１３】
コントローラ１０は、ＣＰＵ１１と、ＲＯＭ１３と、ＲＡＭ１５と、ＮＶＲＡＭ１７と、を備え、用紙搬送システム１の全体を統括制御する。コントローラ１０では、ＣＰＵ１１がＲＯＭ１３に記録されたコンピュータプログラムに従う処理を実行することにより、各種機能が実現される。
【００１４】
以下において説明するコントローラ１０が実行する処理は、ＣＰＵ１１がコンピュータプログラムに従う処理を実行することにより実現されると理解されてもよい。コントローラ１０は、用紙Ｑの搬送制御に係る一部の機能を、専用のハードウェア回路を用いて実現するように構成されてもよい。
【００１５】
用紙搬送機構３０は、図２に示すように搬送ローラ３１及び従動ローラ３３と、モータ４１からの動力を搬送ローラ３１に伝達する動力伝達機構３５と、を備える。用紙搬送機構３０では、モータ４１からの動力を受けて搬送ローラ３１が回転することにより、搬送ローラ３１と従動ローラ３３との間に挟持された用紙Ｑが搬送される。
【００１６】
図２には、用紙Ｑを挟持するローラ対として、搬送ローラ３１及び従動ローラ３３のみが示される。しかしながら、用紙搬送機構３０は、ローラ対を、用紙搬送方向に、間隔を空けて複数備えていてもよい。この場合、複数のローラ対は、共通するモータ４１からの動力を、動力伝達機構３５を介して受けて回転し、用紙Ｑを搬送するように構成され得る。
【００１７】
モータ４１は、例えば直流モータで構成される。モータ４１は、モータ駆動回路４３からの電力供給を受けて回転する。モータ駆動回路４３は、コントローラ１０から入力される制御入力としての電流指令値Ｕに基づいて、対応する駆動電流をモータ４１に印加するように構成される。
【００１８】
ロータリエンコーダ４５は、モータ４１の回転軸に取り付けられ、モータ４１の回転に応じたエンコーダ信号を信号処理回路４７に入力するように構成される。信号処理回路４７は、ロータリエンコーダ４５から入力されるエンコーダ信号に基づいて、モータ４１の回転量及び回転速度を検出するように構成される。検出される回転量及び回転速度は、搬送ローラ３１の回転量及び回転速度、並びに、用紙Ｑの搬送量及び搬送速度に対応する。
【００１９】
以下では、信号処理回路４７で検出される回転量及び回転速度のことを、検出位置Ｘ及び検出速度Ｖと表現する。信号処理回路４７は、検出位置Ｘ及び検出速度Ｖの情報を、コントローラ１０に入力するように構成される。
【００２０】
センサ群５１は、用紙Ｑの搬送経路上に間隔を空けて設けられた複数のセンサを含む。センサ群５１は、搬送経路に沿って移動する用紙Ｑを、これらのセンサにより複数地点で検出するように構成される。センサ群５１の検出信号は、コントローラ１０に入力される。
【００２１】
ユーザインタフェース５３は、ユーザからの入力操作を受け付け可能に、更には、ユーザに向けて各種情報を表示可能に構成される。ユーザインタフェース５３は、ユーザに対して各種情報を表示するためのディスプレイ、及び、ユーザからの操作を受け付けるためのタッチパネルを備えることができる。この他、通信インタフェース５５は、ローカルエリアネットワークを通じて外部装置と通信可能に構成される。
【００２２】
続いて、コントローラ１０が実行する処理の詳細を説明する。コントローラ１０は、例えば、外部装置から通信インタフェース５５を介して印刷指示を受信することを契機として、図３に示す処理を実行する。コントローラ１０は、図３に示す処理を実行することにより、信号処理回路４７から入力される検出位置Ｘ及び検出速度Ｖに基づき、用紙Ｑの搬送を制御するように構成される。
【００２３】
図３に示す処理を開始すると、コントローラ１０は、用紙Ｑの搬送制御を開始する。ここで開始される搬送制御は、用紙搬送機構３０を通じて用紙Ｑが目標停止位置まで搬送されるようにモータ４１を制御する処理に対応する。
【００２４】
コントローラ１０は、所定の位置軌跡及び速度軌跡で、用紙Ｑが目標停止位置まで移動して停止するように、信号処理回路４７から入力される検出位置Ｘ及び検出速度Ｖと位置軌跡及び速度軌跡との偏差に対応した電流指令値Ｕを算出することができる。
【００２５】
コントローラ１０は、算出した電流指令値Ｕをモータ駆動回路４３に入力して、モータ駆動回路４３に電流指令値Ｕに対応する駆動電流をモータ４１に印加させることができる。コントローラ１０は、このような電流指令値Ｕの算出及びモータ駆動回路４３への入力を繰り返すことにより、目標停止位置で用紙Ｑが停止する用紙Ｑの搬送制御を実現する。
【００２６】
コントローラ１０は、上記搬送制御を開始すると、この搬送制御を実行しながら、用紙ジャムが発生したか否かを判断する（Ｓ１２０）。コントローラ１０は、例えば、センサ群５１からの検出信号に基づき、用紙搬送が正常であれば用紙Ｑが存在すべき位置でセンサ群５１が用紙Ｑを検出していないときに、用紙ジャムが発生したと判断することができる。あるいは、コントローラ１０は、電流指令値Ｕの絶対値が閾値を超えると、用紙ジャムが発生したと判断することができる。
【００２７】
Ｓ１２０において、用紙ジャムが発生していないと判断すると（Ｓ１２０でＮｏ）、コントローラ１０は、搬送制御の終了条件が満足されたか否かを判断する（Ｓ１３０）。コントローラ１０は、目標停止位置までの用紙搬送が終了すると、終了条件が満足されたと判断する。コントローラ１０は、終了条件が満足されたと判断すると（Ｓ１３０でＹｅｓ）、Ｓ１１０で開始した搬送制御を終了して（Ｓ１４０）、図３に示す処理を終了する。
【００２８】
一方、終了条件が満足されていないと判断すると（Ｓ１３０でＮｏ）、コントローラ１０は、Ｓ１２０に移行する。このようにして、コントローラ１０は、目標停止位置までの用紙搬送が終了するまで、繰返し、用紙ジャムが発生したか否かを判断する（Ｓ１２０）。
【００２９】
用紙ジャムが発生したと判断すると（Ｓ１２０でＹｅｓ）、コントローラ１０は、Ｓ１１０で開始した搬送制御を中止し、モータ４１を停止させる（Ｓ１５０）。更に、ユーザインタフェース５３を通じて、用紙ジャムの発生をユーザに向けて通知する（Ｓ１６０）。
【００３０】
Ｓ１６０において、コントローラ１０は、用紙ジャムの解消のために、用紙Ｑを手作業で引き抜いて除去するように指示するメッセージを、ユーザインタフェース５３のディスプレイに表示させることができる。
【００３１】
その後、コントローラ１０は、ユーザによる用紙Ｑの引き抜き操作に備えて、用紙Ｑの引き抜き操作をアシストするためのアシスト制御を開始する（Ｓ１８０）。アシスト制御は、ユーザが用紙Ｑを引き抜く力に合わせて、その引き抜き方向に、搬送ローラ３１を回転させるように、モータ４１を制御する処理に対応する。
【００３２】
具体的に、アシスト制御では、信号処理回路４７から入力される検出位置Ｘ及び検出速度Ｖの情報に基づき、図４に示す制御系１００に従って電流指令値Ｕを算出し、算出した電流指令値Ｕをモータ駆動回路４３に入力する動作が繰り返される。制御系１００は、ソフトウェアにより実現されてもよいし、専用のハードウェア回路によって実現されてもよい。
【００３３】
図４に示す制御系１００は、反力推定オブザーバ１１０と、外乱オブザーバ１２０と、目標値フィルタ１３０と、位置速度制御器１４０と、加算器１５０とを備える。反力推定オブザーバ１１０は、図５に示すように、逆モデル１１１と、減算器１１３と、ローパスフィルタ１１５と、摩擦推定器１１７と、減算器１１９と、を備える。
【００３４】
逆モデル１１１は、用紙搬送機構３０の駆動系に対する制御入力（電流指令値Ｕ）から制御出力（検出速度Ｖ）までの伝達モデルに対応する逆モデルであり、制御出力から制御入力への伝達モデルに対応する。すなわち、逆モデル１１１は、信号処理回路４７から得られる検出速度Ｖの情報に基づき、外乱を考慮しない場合の検出速度Ｖに対応する電流指令値Ｕ０を算出するように構成される。
【００３５】
減算器１１３は、制御系１００からモータ駆動回路４３への電流指令値Ｕと、逆モデル１１１の出力（電流指令値Ｕ０）との偏差（Ｕ−Ｕ０）を算出するように構成される。ローパスフィルタ１１５は、この偏差（Ｕ−Ｕ０）の高周波成分を除去した値を、外乱推定値τとして出力するように構成される。
【００３６】
一方、摩擦推定器１１７は、信号処理回路４７から得られる検出速度Ｖの情報に基づき、外乱推定値τに含まれる摩擦成分Ｆｃを推定し、推定した摩擦成分Ｆｃを、減算器１１９に入力するように構成される。摩擦成分Ｆｃは、粘性摩擦成分及び動摩擦成分を含む。
【００３７】
減算器１１９は、ローパスフィルタ１１５から入力される外乱推定値τから摩擦成分Ｆｃを除去し、除去後の値（τ−Ｆｃ）を、用紙搬送機構３０に作用する反力の推定値Ｒとして出力するように構成される。
【００３８】
この反力推定値Ｒは、ユーザによる用紙Ｑの引き抜き操作により用紙Ｑに作用する反力に対応する。反力推定オブザーバ１１０から出力される反力推定値Ｒは、目標値フィルタ１３０に入力される。
【００３９】
本実施形態では、通常時の用紙搬送方向に、位置、速度、及び加速度の正方向が定義され、電流指令値Ｕが正値であるとき、用紙搬送機構３０は、用紙Ｑを正方向に移動させるように動作する。従って、図２に示すように用紙Ｑの引き抜き方向が用紙搬送方向とは逆方向であるとき、反力推定値Ｒは正値を採る。
【００４０】
外乱オブザーバ１２０は、反力推定オブザーバ１１０と同様の手法で外乱推定値τを算出し、その外乱推定値τを、加算器１５０に入力するように構成される。
【００４１】
目標値フィルタ１３０は、用紙Ｑが引き抜かれる際に、マス−バネ−ダンパ系の運動方程式に従って、用紙Ｑを変位させるための、参照位置Ｘｃ、参照速度Ｖｃ、参照加速度Ａｃを出力するように構成される。力Ｆが作用するマス−バネ−ダンパ系の運動方程式は次式により表される。
【００４２】
【数１】
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参照位置Ｘｃ、参照速度Ｖｃ、及び参照加速度Ａｃは、力Ｆ＝−Ｒに設定したときの上記運動方程式に従う位置Ｘ、速度ｄｘ／ｄｔ、加速度ｄ２ｘ／ｄｔ２に対応する。
【００４３】
参照位置Ｘｃ、参照速度Ｖｃ、及び参照加速度Ａｃに従う用紙Ｑの運動は、ユーザが用紙Ｑを引き抜くときに用紙Ｑに作用する力Ｆ＝−Ｒが、仮にマス−バネ−ダンパ系に作用するときの、マス−バネ−ダンパ系の運動に対応する。
【００４４】
付言すると、上記運動方程式は、質量Ｍ、減衰係数Ｄ、及び、バネ定数Ｋをパラメータに含むが、本実施形態において、バネ定数Ｋは、値ゼロに設定される。質量Ｍ、減衰係数Ｄは、アシスト制御がない状態で用紙Ｑを引き抜く場合よりも小さい力で用紙Ｑが引き抜けるよう、予めベンダー側で調整された値である。バネ定数Ｋ＝０の目標値フィルタ１３０は、具体的には、図６に示すブロック線図で表される。
【００４５】
用紙Ｑの引き抜き方向が用紙搬送方向とは逆方向であるとき、参照位置Ｘｃ、参照速度Ｖｃ、及び参照加速度Ａｃは、負値として出力される。この出力は、モータ４１を負回転させて、用紙Ｑの引き抜き操作を助けるような、制御系１００における電流指令値Ｕの算出をもたらす。目標値フィルタ１３０から出力される参照位置Ｘｃ、参照速度Ｖｃ、及び参照加速度Ａｃは、位置速度制御器１４０に入力される。
【００４６】
位置速度制御器１４０は、図７に示すように、減算器１４１、位置ゲインアンプ１４２、減算器１４３、加算器１４４、速度ゲインアンプ１４５、加算器１４６、及び加速度ゲインアンプ１４７を備える。
【００４７】
減算器１４１は、参照位置Ｘｃと検出位置Ｘとの偏差Ｅｘ（＝Ｘｃ−Ｘ）を算出するように構成される。検出位置Ｘは、アシスト制御開始時からの変位量に対応する。偏差Ｅｘは、用紙Ｑの引き抜き操作による変位量（Ｘ）の上記運動方程式に従う変位量（Ｘｃ）からの乖離を示す。
【００４８】
用紙Ｑの引き抜き操作による変位が運動方程式に従う変位から遅れるほど、偏差Ｅｘの絶対値は大きくなり、偏差Ｅｘは、引き抜き方向へのモータ４１の回転速度を上昇させるように働く。減算器１４１からの偏差Ｅｘは、位置ゲインアンプ１４２により所定のＫｐ倍した値Ｋｐ・Ｅｘとして出力される。値Ｋｐ・Ｅｘは、上記乖離に基づく速度指令値に対応する。
【００４９】
減算器１４３は、位置ゲインアンプ１４２からの出力Ｋｐ・Ｅｘと、検出速度Ｖとの偏差Ｅｖ＝Ｋｐ・Ｅｘ−Ｖを算出し、これを加算器１４４に入力する。加算器１４４は、偏差Ｅｖに参照速度Ｖｃを加算した値Ｅｖｃ（＝Ｅｖ＋Ｖｃ）を出力する。加算器１４４からの出力Ｅｖｃは、速度ゲインアンプ１４５で所定のＫｖ倍した値Ｋｖ・Ｅｖｃに変換されて出力される。
【００５０】
加算器１４６は、速度ゲインアンプ１４５からの出力Ｋｖ・Ｅｖｃと、参照加速度Ａｃとの加算値（Ｋｖ・Ｅｖｃ＋Ａｃ）を、補正加速度Ｅａとして加速度ゲインアンプ１４７に入力する。
【００５１】
加速度ゲインアンプ１４７は、この補正加速度Ｅａを所定のＫａ倍した値Ｋａ・Ｅａを、電流指令値Ｕ０として算出する。位置速度制御器１４０は、この電流指令値Ｕ０を、加算器１５０に入力する。
【００５２】
加算器１５０は、この電流指令値Ｕ０に外乱推定値τを加算した値を、モータ４１に対する電流指令値Ｕ（＝Ｕ０＋τ）として算出し、算出した電流指令値Ｕを、モータ駆動回路４３に入力して、モータ駆動回路４３に対応する駆動電流をモータ４１に印加させる。
【００５３】
このような電流指令値Ｕの算出により、モータ４１は、マス−バネ−ダンパ系の運動方程式に従って用紙Ｑが引き抜き方向に移動するように回転し、用紙Ｑの引き抜き操作をアシストする。すなわち、モータ４１は、用紙Ｑが負方向に引き抜かれる場合には、用紙Ｑを負方向に送りだすように、すなわち図２において搬送ローラ３１内の矢印で示すように、搬送ローラ３１を回転させて、ユーザが比較的小さな力で用紙Ｑを引き抜けるようにする。
【００５４】
コントローラ１０は、Ｓ１８０において上述した手法で引き抜き操作をアシストするアシスト制御を開始すると、そのアシスト制御を実行しながら、用紙Ｑが引き抜き操作により除去され、用紙ジャムが解消されたかを判断する（Ｓ１９０）。
【００５５】
コントローラ１０は、ここで用紙Ｑが除去されて用紙ジャムが解消するまで待機し（Ｓ１９０）、用紙ジャムが解消すると、Ｓ１８０で開始したアシスト制御を終了する（Ｓ２００）。
【００５６】
以上に、本実施形態の用紙搬送システム１について説明した。本実施形態によれば、用紙ジャムが発生したとき、ユーザの引き抜き操作をアシストするように、コントローラ１０が、用紙搬送機構３０を駆動するモータ４１を制御する。具体的には、引き抜き操作によって用紙Ｑに作用する力に応じた速度及び加速度で用紙Ｑが移動するように、モータ４１の回転を制御する。
【００５７】
従って、ユーザは、用紙ジャムの解消のために、比較的小さい力で簡単に用紙Ｑを引き抜くことができる。手動で用紙Ｑを引き抜く必要がある従来システムでは、その引き抜き操作に大きな力が必要でユーザに不満が生じる可能性があった。また、引き抜く際の抵抗が大きいことが原因で、用紙Ｑが破れてしまうことがあった。本実施形態では、このようなユーザの不満や用紙Ｑの損傷を抑制できることも有意義である。
【００５８】
また、本実施形態では、ユーザによる用紙Ｑの引き抜き操作を助けるが、用紙Ｑを自動排出しない。用紙Ｑを自動で排出する場合には、安全面を十分に考慮する必要がある。また、用紙Ｑの自動排出時に用紙ジャムが進行してしまう可能性もある。これに対し、本実施形態でのモータ制御は、用紙Ｑの引き抜き操作に連動しているため安全である。更には、自動排出によりジャムが悪化する可能性を抑制することができる。
【００５９】
従って、本実施形態によれば、用紙ジャムの発生時に、ユーザが用紙Ｑを除去して用紙ジャムを解消するのに好適な用紙搬送システム１を構築することができる。
【００６０】
特に、本実施形態では、コントローラ１０が、ダンパ要素に連結された質量要素の運動モデルに従う加速度及び速度で用紙Ｑが引き抜き方向に移動するようにモータ４１を制御する。従って、ユーザにとって自然な操作感で、しかも用紙Ｑが破れないようにしながら、モータ４１の回転により、ユーザによる用紙Ｑの引き抜き操作をアシストすることができる。
【００６１】
［第二実施形態］
第二実施形態の用紙搬送システム１は、引き抜き操作に関するアシストの程度を、ユーザが選択可能に構成される点を除いて、第一実施形態と同様に構成される。従って、以下では、第二実施形態に特徴的な用紙搬送システム１の構成を選択的に説明する。
【００６２】
第二実施形態の用紙搬送システム１は、コントローラ１０が、目標値フィルタ１３０の設計パラメータＭ，Ｄを、アシストレベル毎に、記憶装置としてのＲＯＭ１３又はＮＶＲＡＭ１７に記憶した構成にされる。
【００６３】
ここでいう設計パラメータＭ，Ｄは、マス−バネ−ダンパ系が備える質量Ｍ及び減衰係数Ｄに対応する。ＲＯＭ１３又はＮＶＲＡＭ１７は、図８Ａに示すように、アシストレベル毎に設計パラメータＭ，Ｄの値の組み合わせを定義したテーブルを記憶する。
【００６４】
このテーブルは、低いアシストレベルに関する設計パラメータＭ，Ｄの値を、高いアシストレベルよりも大きい値に定義する。この定義により、低いアシストレベルでは、高いアシストレベルと比較して、引き抜き操作によって用紙Ｑに作用する力の大きさ（反力推定値Ｒ）に対するモータ４１の駆動量が、小さくなる。
【００６５】
コントローラ１０は更に、図８Ｂに示す受付設定処理を実行し、目標値フィルタ１３０の設計パラメータＭ，Ｄの値を、ユーザから指定されたアシストレベルに応じた値に設定するように構成される。コントローラ１０は、例えば、Ｓ１６０で用紙ジャムの発生を通知する際、図８Ｂに示す受付設定処理を実行することができる。
【００６６】
受付設定処理を開始すると、コントローラ１０は、ユーザインタフェース５３を通じて、アシストレベルの指定操作をユーザに求め、ユーザインタフェース５３を通じてユーザからアシストレベルの指定操作を受け付ける（Ｓ３１０）。
【００６７】
指定操作が完了すると、コントローラ１０は、ユーザから指定されたアシストレベルに対応する設計パラメータＭ，Ｄの値を、ＲＯＭ１３又はＮＶＲＡＭ１７から読み出し、この設計パラメータＭ，Ｄの値を、目標値フィルタ１３０に設定する（Ｓ３２０）。
【００６８】
コントローラ１０は、このようにユーザから指定されたアシストレベルに応じた設計パラメータＭ，Ｄの値を、目標値フィルタ１３０に設定した後、Ｓ１８０においてアシスト制御を開始することができる。
【００６９】
別例として、コントローラ１０は、用紙搬送システム１の設定画面を開く操作がユーザインタフェース５３を通じてなされると、アシストレベルの指定操作を受け付け、ユーザから指定されたアシストレベルの情報をＮＶＲＡＭ１７に記憶してもよい。
【００７０】
コントローラ１０は、ＮＶＲＡＭ１７に記憶されたアシストレベルの情報に基づき、用紙ジャムの発生時に、アシスト制御（Ｓ１８０）に先駆けて、目標値フィルタ１３０に、指定されたアシストレベルに応じた設計パラメータＭ，Ｄの値を設定することができる。
【００７１】
本実施形態によれば、ユーザが所望する操作感で、用紙Ｑの引き抜き操作をアシストすることができる。
【００７２】
［第三実施形態］
第三実施形態の用紙搬送システム１は、ユーザによる用紙Ｑの引き抜き操作時に、コントローラ１０が、目標値フィルタ１３０の設計パラメータＭ，Ｄの値を、初期値Ｍ０，Ｄ０から徐々に小さくするように構成される。この点を除いて、第三実施形態の用紙搬送システム１は、上述の第一又は第二実施形態と同様に構成される。従って、以下では、第三実施形態に特徴的な用紙搬送システム１の構成を選択的に説明する。
【００７３】
本実施形態のコントローラ１０は、Ｓ１８０において開始するアシスト制御と並行して、図９に示すパラメータ更新処理を実行するように構成される。パラメータ更新処理を開始すると、コントローラ１０は、用紙Ｑの引き抜き操作が開始されるまで待機する（Ｓ４１０）。
【００７４】
引き抜き操作が開始されたか否かは、反力推定値Ｒの上昇に基づいて判断することができる。例えば、コントローラ１０は、反力推定値Ｒが閾値を超えたことを条件に、引き抜き操作が開始されたと判断することができる。
【００７５】
コントローラ１０は、引き抜き操作が開始されたと判断すると（Ｓ４１０でＹｅｓ）、時刻ｔをゼロに初期化し（Ｓ４２０）、Ｓ４３０に移行する。Ｓ４３０において、コントローラ１０は、引き抜き操作が完了したか否かを判断する。引き抜き操作が完了したか否かは、センサ群５１の検出信号に基づき判断することができる。
【００７６】
コントローラ１０は、引き抜き操作が完了していないと判断すると（Ｓ４３０でＮｏ）、時刻ｔが上限時刻Ｔを超えているか否かを判断する（Ｓ４４０）。上限時刻Ｔを超えていないと判断すると（Ｓ４４０でＮｏ）、コントローラ１０は、Ｓ４５０に移行し、目標値フィルタ１３０における設計パラメータＭ，Ｄの値を、設計パラメータＭ，Ｄの初期値Ｍ０，Ｄ０、及び、所定関数Ｃ（ｔ）に基づいて更新する。
【００７７】
具体的には、設計パラメータＭの値を、値Ｍ０／｛Ｃ（ｔ）＋１｝に更新し、設計パラメータＤの値を、値Ｄ０／｛Ｃ（ｔ）＋１｝に更新する。関数Ｃ（ｔ）は、図９において破線で囲まれた領域に示すように、時刻ｔの増加に伴って、値ゼロから単調増加する関数であり得る。
【００７８】
ここで注目すべきは、本実施形態では、設計パラメータＭ，Ｄを同じ割合で変化させるように、設計パラメータＭ，Ｄの値を調整していることである。設計パラメータＭ，Ｄの比Ｍ／Ｄを一定値Ｍ０／Ｄ０に保持しながら、設計パラメータＭ，Ｄの値を更新することによれば、アシストに係る操作感を保持しながら、引き抜き操作に係るアシスト量を調整することができる。
【００７９】
コントローラ１０は、Ｓ４５０において設計パラメータＭ，Ｄの値を更新すると、時刻ｔをインクリメントする（Ｓ４６０）。その後、Ｓ４３０に移行して、Ｓ４３０以降の処理を実行する。
【００８０】
コントローラ１０は、Ｓ４４０において時刻ｔが上限時刻Ｔを超えていると判断すると（Ｓ４４０でＹｅｓ）、設計パラメータＭ，Ｄの値を更新せずに、Ｓ４３０に移行する。コントローラ１０は、Ｓ４３０において引き抜き操作が完了したと判断すると、パラメータ更新処理を終了する。
【００８１】
このようにして、コントローラ１０は、引き抜き操作が開始されてから時間Ｔが経過するまでは、比Ｍ／Ｄを一定に保持しながら、設計パラメータＭ，Ｄの値を時間経過と共に徐々に小さくする。時間Ｔの経過後には、設計パラメータＭ，Ｄの値を、下限値Ｍ＝Ｍ０／｛Ｃ（Ｔ）＋１｝，Ｄ＝Ｄ０／｛Ｃ（Ｔ）＋１｝に保持する。
【００８２】
コントローラ１０は、このように更新される設計パラメータＭ，Ｄに従う目標値フィルタ１３０の出力に基づき、モータ４１を制御する。これにより、引き抜き操作の開始時間が経過するにつれて、アシスト量を大きくするように、モータ４１を制御することができる。
【００８３】
以上に説明した第三実施形態の用紙搬送システム１によれば、引き抜き操作の開始から徐々にアシスト量を増大させるため、ユーザにとって操作性に優れたアシスト制御を実現することができる。付言すると、第三実施形態には、第二実施形態の技術思想が適用されてもよく、初期値Ｍ０，Ｄ０は、ユーザから指定されたアシストレベルに応じた値に設定されてもよい。
【００８４】
［第四実施形態］
続いて、第四実施形態の用紙搬送システム１を説明する。第四実施形態の用紙搬送システム１は、用紙搬送機構３０に代えて、図１０に示す用紙搬送機構３００を備える点で第一実施形態とは異なる。更に、コントローラ１０が図１１に示す処理を実行するように構成されている点で第一実施形態とは異なる。一方、これらの点を除けば、第四実施形態の用紙搬送システム１は、第一実施形態と同様である。従って、以下では、第四実施形態の用紙搬送システム１に特徴的な構成を選択的に説明する。
【００８５】
本実施形態の用紙搬送機構３００は、図１０に示すように、用紙Ｑの搬送経路に沿って離れた位置に第一、第二、及び、第三のローラ対を備える。第一のローラ対は、第一の搬送ローラ３１１及び第一の従動ローラ３１３のペアである。第二のローラ対は、第二の搬送ローラ３２１及び第二の従動ローラ３２３のペアである。第三のローラ対は、第三の搬送ローラ３３１及び第三の従動ローラ３３３のペアである。
【００８６】
用紙搬送機構３００は更に、モータ４１からの動力を第一、第二、及び第三の搬送ローラ３１１，３２１，３３１に伝達するための動力伝達機構３５０を備える。動力伝達機構３５０は、クラッチ要素として、第一、第二、及び第三の電磁クラッチ３５１，３５２，３５３を備える。
【００８７】
第一、第二、及び第三の電磁クラッチ３５１，３５２，３５３は、それぞれ、第一、第二、及び第三の搬送ローラ３１１，３２１，３３１とモータ４１との間の動力伝達経路を遮断可能に構成される。第一、第二、及び第三の電磁クラッチ３５１，３５２，３５３は、コントローラ１０により制御され、対応するローラとモータ４１との接続／遮断を切り替えるように構成される。
【００８８】
本実施形態の用紙搬送システム１は更に、センサ群５１として、第一のセンサ５１１と、第二のセンサ５１２と、第三のセンサ５１３と、を備える。第一のセンサ５１１は、第一の搬送ローラ３１１の近傍で、用紙搬送方向上流に設けられ、第一の搬送ローラ３１１と第一の従動ローラ３１３との間に進む用紙Ｑを検出するように構成される。
【００８９】
同様に、第二のセンサ５１２は、第二の搬送ローラ３２１の近傍で、用紙搬送方向上流に設けられ、第二の搬送ローラ３２１と第二の従動ローラ３２３との間に進入する用紙Ｑを検出するように構成される。同様に、第三のセンサ５１３は、第三の搬送ローラ３３１の近傍で、用紙搬送方向上流に設けられ、第三の搬送ローラ３３１と第三の従動ローラ３３３との間に進入する用紙Ｑを検出するように構成される。
【００９０】
この用紙搬送機構３００を用いた用紙搬送では、用紙ジャムが発生したとき、用紙Ｑの後端ＥＰが第一の搬送ローラ３１１よりも上流に位置する場合と、後端ＥＰが第一の搬送ローラ３１１と第二の搬送ローラ３２１との間に位置する場合と、後端ＥＰが第二の搬送ローラ３２１と第三の搬送ローラ３３１との間に位置する場合と、がある。
【００９１】
本実施形態の用紙搬送システム１は、第一の搬送ローラ３１１より上流の第一の地点Ｐ１、第一の搬送ローラ３１１と第二の搬送ローラ３２１との間の第二の地点Ｐ２、第二の搬送ローラ３２１と第三の搬送ローラ３３１との間の第三の地点Ｐ３で、ユーザが用紙Ｑを掴んで、用紙Ｑを引き抜くことができるように構成される。
【００９２】
このため、コントローラ１０は、用紙ジャム発生時、第一、第二、及び第三のセンサ５１１，５１２，５１３に基づき用紙位置を特定して、用紙位置に応じたアシスト制御を実行するように構成される。
【００９３】
具体的に、コントローラ１０は、図３に示す処理を開始し、用紙ジャムが発生することにより、第一実施形態と同様に、Ｓ１６０までの処理を実行すると、Ｓ１８０においてアシスト制御を開始する前に、図１１に示すＳ１７１に移行し、動力伝達機構３５０の電磁クラッチ３５１，３５２，３５３を制御する。
【００９４】
本実施形態のコントローラ１０は、図３に示す処理を実行するが、Ｓ１６０〜Ｓ１８０に関しては、図１１に示す処理を実行するように構成される。コントローラ１０は、図１１において図示が省略されるＳ１１０〜Ｓ１５０，Ｓ１９０〜Ｓ２００の処理を、第一実施形態と同様に実行する。
【００９５】
Ｓ１７１において、コントローラ１０は、用紙ジャム発生時の用紙位置を特定する。具体的には、第一、第二、及び第三のセンサ５１１，５１２，５１３に基づき用紙Ｑの後端ＥＰの位置を特定する。そして、図１０に示すように、用紙Ｑの後端ＥＰが、第一の搬送ローラ３１１よりも上流に位置する場合には、用紙Ｑを挟持する第一、第二、及び第三の搬送ローラ３１１，３２１，３３１すべてを駆動対象ローラに選択して、電磁クラッチ３５１，３５２，３５３を制御する。すなわち、コントローラ１０は、第一、第二、及び第三の搬送ローラ３１１，３２１，３３１がモータ４１と接続されるように、電磁クラッチ３５１，３５２，３５３の状態を切り替える。
【００９６】
コントローラ１０は、用紙Ｑの後端ＥＰが、第一の搬送ローラ３１１と第二の搬送ローラ３２１との間に位置する場合には、用紙Ｑを挟持する第二及び第三の搬送ローラ３２１，３３１を駆動対象ローラに選択して、第二及び第三の搬送ローラ３２１，３３１がモータ４１と接続され、第一の搬送ローラ３１１とモータ４１との接続が遮断されるように、電磁クラッチ３５１，３５２，３５３の状態を切り替える。
【００９７】
コントローラ１０は、用紙Ｑの後端ＥＰが、第二の搬送ローラ３２１と第三の搬送ローラ３３１との間に位置する場合には、用紙Ｑを挟持する第三の搬送ローラ３３１を駆動対象ローラに選択して、第三の搬送ローラ３３１のみがモータ４１と接続され、第一の搬送ローラ３１１及び第二の搬送ローラ３２１とモータ４１との接続が遮断されるように、電磁クラッチ３５１，３５２，３５３の状態を切り替える。
【００９８】
その後、コントローラ１０は、Ｓ１７５に移行し、駆動対象ローラの駆動系に対応するシステムパラメータを制御系１００に設定し、これにより、制御系１００を、駆動対象ローラの駆動系に適切な制御系に設定する。換言すれば、搬送ローラ３１１，３２１，３３１とモータ４１との接続状態に応じたシステムパラメータを、制御系１００に設定する。ここでいうシステムパラメータは、逆モデル１１１の設計パラメータ、及び摩擦推定器１１７の設計パラメータを含む。摩擦推定器１１７の設計パラメータは、摩擦係数を含む。システムパラメータについては、設計者が予め同定して、記憶装置としてのＲＯＭ１３又はＮＶＲＡＭ１７に格納することができる。
【００９９】
コントローラ１０は、その後、システムパラメータを駆動対象ローラの駆動系に対応させた上述の制御系１００を用いて、第一実施形態と同様にアシスト制御を開始する（Ｓ１８０）。このアシスト制御では、駆動対象ローラの回転により引き抜き操作がアシストされる。これにより、コントローラ１０は、電磁クラッチ３５１，３５２，３５３の切替、及び、駆動対象ローラの切替によっても同様の操作感で、ユーザが各地点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３で用紙Ｑを引き抜くことができるように、その引き抜き操作をアシストする。
【０１００】
以上に説明した第四実施形態の用紙搬送システム１によれば、用紙Ｑが複数のローラで搬送され、更には、用紙搬送機構３００における複数の地点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３でユーザが用紙Ｑの引き抜き操作を行うことが可能なシステム構成においても各地点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３での引き抜き操作を適切にアシストすることができる。
【０１０１】
付言すると、コントローラ１０は、Ｓ１６０において、用紙ジャム発生時の用紙位置を特定し、引き抜き操作を行うべき地点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の一つをユーザに知らせるように、ユーザインタフェース５３を通じて、用紙ジャムの発生をユーザに通知してもよい。
【０１０２】
［その他］
本開示は、上述した第一から第四実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採り得る。例えば、用紙Ｑの引き抜き方向は、用紙Ｑの搬送方向と同方向であってもよい。この場合には、引き抜き操作時に、反力推定値Ｒが負値を採り、目標値フィルタ１３０からの参照位置Ｘｃ、参照速度Ｖｃ、及び参照加速度Ａｃに基づき、電流指定値Ｕとして正値が算出され、用紙Ｑが正方向（用紙搬送方向）に搬送されるようにモータ４１が制御される。
【０１０３】
また、引き抜き操作に伴って用紙Ｑに作用する力は、反力推定オブザーバ１１０ではなく、トルクセンサを用いて計測されてもよく、コントローラ１０は、トルクセンサから用紙Ｑに作用する力の大きさを示す情報を取得するように構成されてもよい。
【０１０４】
上記実施形態における１つの構成要素が有する機能は、複数の構成要素に分散して設けられてもよい。複数の構成要素が有する機能は、１つの構成要素に統合されてもよい。上記実施形態の構成の一部は、省略されてもよい。上記実施形態の構成の少なくとも一部は、他の実施形態の構成に対して付加又は置換されてもよい。特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【符号の説明】
【０１０５】
１…用紙搬送システム、１０…コントローラ、１１…ＣＰＵ、１３…ＲＯＭ、１５…ＲＡＭ、１７…ＮＶＲＡＭ、３０…用紙搬送機構、３１…搬送ローラ、３５…動力伝達機構、４１…モータ、４３…モータ駆動回路、４５…ロータリエンコーダ、４７…信号処理回路、５１…センサ群、５３…ユーザインタフェース、５５…通信インタフェース、１００…制御系、１１０…反力推定オブザーバ、１１１…逆モデル、１１７…摩擦推定器、１２０…外乱オブザーバ、１３０…目標値フィルタ、１４０…位置速度制御器、１４２…位置ゲインアンプ、１４５…速度ゲインアンプ、１４７…加速度ゲインアンプ、３００…用紙搬送機構、３１１，３２１，３３１…搬送ローラ、３５０…動力伝達機構、３５１，３５２，３５３…電磁クラッチ、５１１，５１２，５１３…センサ。
【図１】
2020152533.tif 000004
【図２】
2020152533.tif 000005
【図３】
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【図４】
2020152533.tif 000007
【図５】
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【図６】
2020152533.tif 000009
【図７】
2020152533.tif 000010
【図８】
2020152533.tif 000011
【図９】
2020152533.tif 000012
【図１０】
2020152533.tif 000013
【図１１】
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