(57)【要約】【課題】搬送動作の安定性を維持しつつ、モータの回転速度を抑制する。【解決手段】画像形成装置は、モータに搬送手段を駆動させてシートを搬送する搬送動作の実行中に、シート検知手段がシートを検知したタイミングに応じてモータの回転速度を変更する速度制御を実行する。また、モータに搬送手段を駆動させた際にトルク検知手段によって検知された負荷トルクの大きさに基づいて、速度制御におけるモータの加速度を変更する加速度変更処理を実行する。【選択図】図１０
2020190657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成位置においてシートに画像を形成する画像形成手段と、
シートを前記画像形成位置へ向けて搬送する搬送手段と、
前記搬送手段を駆動するモータと、
前記搬送手段を介して前記画像形成位置へ向かうシートの搬送経路上でシートを検知するシート検知手段と、
前記モータに掛かる負荷トルクを検知するトルク検知手段と、
前記搬送手段によりシートを搬送させる搬送動作の実行中に、前記シート検知手段がシートを検知したタイミングに応じて前記モータの回転速度を変更する速度制御を実行する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記モータに前記搬送手段を駆動させた際に前記トルク検知手段によって検知された負荷トルクの大きさに基づいて、前記速度制御における前記モータの加速度を変更する加速度変更処理を実行する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記モータに前記搬送手段を駆動させた際に前記トルク検知手段によって検知された負荷トルクが第１の値であった場合に、前記速度制御における前記モータの加速度が第２の値に設定され、
前記モータに前記搬送手段を駆動させた際に前記トルク検知手段によって検知された負荷トルクが前記第１の値より大きい第３の値であった場合に、前記速度制御における前記モータの加速度が前記第２の値より小さい第４の値に設定されるように、前記加速度変更処理を実行する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、複数枚のシートに対して前記搬送動作を繰り返し実行するジョブを実行する場合に、１枚目のシートに対する前記搬送動作を行った際に前記トルク検知手段によって検知された負荷トルクの大きさに基づいて前記加速度変更処理を実行することにより、２枚目以降のシートに対する前記搬送動作の実行中に前記速度制御を行う場合の前記モータの加速度を決定する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記速度制御において、前記モータの回転速度を第１速度から前記第１速度よりも速い第２速度に加速する加速部と、前記モータの回転速度を前記第２速度から前記第２速度よりも遅い第３速度に減速する減速部と、を含む速度プロファイルに従って、前記モータの回転速度を変更するように構成され、
前記加速度変更処理によって設定された加速度に基づいて前記加速部の傾き及び前記減速部の傾きを決定し、かつ、
前記シート検知手段がシートを検知したタイミングに応じて当該シートについての前記第２速度の大きさを変更する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御手段は、複数枚のシートに対して前記搬送動作を繰り返し実行するジョブを実行する場合に、前記画像形成位置を前記複数枚のシートが通過する間隔が所定の目標間隔に近付くように、前記第２速度の大きさを決定する、
ことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記モータに前記搬送手段を駆動させてシートの搬送を開始させてから当該シートの先端が前記画像形成位置に到達するまでの期間における、前記トルク検知手段が検知した負荷トルクの平均値に基づいて、前記加速度変更処理を実行する、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記画像形成手段は、トナー像を担持して回転する像担持体を有し、
前記搬送手段によって搬送されるシートが積載される積載部と、
前記像担持体に対向し、前記像担持体に担持されたトナー像を前記画像形成位置においてシートに転写する転写部材と、をさらに備え、
前記制御手段は、前記積載部から給送されるシートが前記画像形成位置に到達するまでの間でシートを停止させずに搬送させ、かつ、前記像担持体に担持されたトナー像と前記搬送手段によって搬送されるシートとが前記画像形成位置に到達するタイミングを同期させるように、前記速度制御を実行する、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記制御手段は、指令信号を前記モータの駆動回路に送信することにより前記モータに対する投入電力を制御可能に構成され、
前記トルク検知手段は、前記指令信号を検知する、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記指令信号はパルス幅変調された信号であり、
前記トルク検知手段は、前記指令信号のデューティ比を検知する、
ことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記トルク検知手段は、前記モータに流れる電流を検知する、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記モータは、ブラシレスモータである、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
シートを所定位置へ向けて搬送する搬送手段と、
前記搬送手段を駆動するモータと、
前記搬送手段を介して前記所定位置へ向かうシートの搬送経路上でシートを検知するシート検知手段と、
前記モータに掛かる負荷トルクを検知するトルク検知手段と、
前記搬送手段によりシートを搬送させる搬送動作の実行中に、前記シート検知手段がシートを検知したタイミングに応じて前記モータの回転速度を変更する速度制御を実行する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記モータに前記搬送手段を駆動させた際に前記トルク検知手段によって検知された負荷トルクの大きさに基づいて、前記速度制御における前記モータの加速度を変更する加速度変更処理を実行する、
ことを特徴とするシート搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートに画像を形成する画像形成装置及びシートを搬送するシート搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機、複合機等の画像形成装置では、記録材として用いられるシートを給送カセット等から１枚ずつ給送し、電子写真方式又はインクジェット方式等の画像形成ユニットによってシートに画像を形成する。画像形成装置の内部では、モータによって駆動される搬送ローラによってシートが搬送される。装置内部におけるシートの搬送速度は一定とは限らず、搬送動作の途中で加減速される場合がある。
【０００３】
特許文献１には、給紙された用紙の搬送を一時停止させずに転写部まで搬送する電子写真装置において、用紙の搬送速度を加減速することで、用紙に転写される画像と用紙との位置合わせを行うことが記載されている。この装置では、画像形成部における静電潜像の書き出し開始タイミングの間隔に合わせて一定の間隔で転写部に用紙を搬送することで、画像形成装置の生産性向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８７２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来、搬送動作の途中でシートの搬送速度を変更する場合のモータの速度プロファイル（モータの目標速度の時系列）は、予め設定された一定の加速度でモータを加速又は減速することを前提にして作成されていた。この加速度としては、安定した搬送動作を実現するため、通常の動作状態においてモータに作用し得る最大の負荷トルクを想定し、そのような負荷トルクが作用したとしてもモータが起動できる程度の小さな値（緩やかな加速度）が選ばれていた。
【０００６】
しかしながら、モータの回転速度を緩やかな加速度で変更することを前提にすると、所定の位置に所定のタイミングでシートを送り届けるためには、目標速度を高い値に設定せざるを得ない場合がある。一般的に、モータを高速で回転させるほど、モータの回転に伴う騒音やモータの消費電力が増大してしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、搬送動作の安定性を維持しつつ、モータの回転速度を抑制することが可能な画像形成装置及びシート搬送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、画像形成位置においてシートに画像を形成する画像形成手段と、シートを前記画像形成位置へ向けて搬送する搬送手段と、前記搬送手段を駆動するモータと、前記搬送手段を介して前記画像形成位置へ向かうシートの搬送経路上でシートを検知するシート検知手段と、前記モータに掛かる負荷トルクを検知するトルク検知手段と、前記搬送手段によりシートを搬送させる搬送動作の実行中に、前記シート検知手段がシートを検知したタイミングに応じて前記モータの回転速度を変更する速度制御を実行する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記モータに前記搬送手段を駆動させた際に前記トルク検知手段によって検知された負荷トルクの大きさに基づいて、前記速度制御における前記モータの加速度を変更する加速度変更処理を実行する、ことを特徴とする画像形成装置である。
【０００９】
本発明の他の一態様は、シートを所定位置へ向けて搬送する搬送手段と、前記搬送手段を駆動するモータと、前記搬送手段を介して前記所定位置へ向かうシートの搬送経路上でシートを検知するシート検知手段と、前記モータに掛かる負荷トルクを検知するトルク検知手段と、前記搬送手段によりシートを搬送させる搬送動作の実行中に、前記シート検知手段がシートを検知したタイミングに応じて前記モータの回転速度を変更する速度制御を実行する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記モータに前記搬送手段を駆動させた際に前記トルク検知手段によって検知された負荷トルクの大きさに基づいて、前記速度制御における前記モータの加速度を変更する加速度変更処理を実行する、ことを特徴とする
シート搬送装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、搬送動作の安定性を維持しつつ、モータの回転速度を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例１に係る画像形成装置の概略図。
【図２】実施例１に係る給送機構の駆動構成を示す模式図。
【図３】実施例１に係る給送モータの概略図。
【図４】実施例１に係る給送モータの制御回路を示す図。
【図５】実施例１に係るシートの搬送経路の配置（ａ）及びシート給送動作におけるシートの位置（ｂ、ｃ）を示す図。
【図６】参考例におけるシート先端位置の推移及びシートの搬送速度を示す線図。
【図７】実施例１に係る給送モータの加速度と加速倍率との関係を示すグラフ。
【図８】実施例１に係る給送モータの負荷トルクと加速度との関係を示すグラフ。
【図９】実施例１におけるシート先端位置の推移及びシートの搬送速度を示す線図。
【図１０】実施例１に係る画像形成装置の制御方法を示すフローチャート。
【図１１】実施例２に係る給送モータの駆動回路を示す図。
【図１２】実施例２に係る画像形成装置の制御方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための例示的な形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１３】
まず、実施例１に係る画像形成装置の全体構成について説明する。図１は、本実施例に係る画像形成装置であるプリンタ１００の概略図である。プリンタ１００は、プリンタ本体に対してそれぞれ着脱可能な４つのプロセスカートリッジ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋからなる画像形成部１０１と、中間転写ユニット１０２とを有する電子写真方式の画像形成装置である。
【００１４】
各プロセスカートリッジ５Ｙ〜５Ｋは、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）のトナー像を形成する点で相違するものの、画像形成に係る構造は同一である。従って、以下の説明においては、プロセスカートリッジ５Ｙを例に挙げて説明を行う。プロセスカートリッジ５Ｙは、トナーが収容されるトナー容器２３Ｙ、感光体１Ｙ、帯電ローラ２Ｙ、現像ローラ３Ｙ、ドラムクリーナ４Ｙ、廃トナー容器２４Ｙを有する。プロセスカートリッジ５Ｙの下方には、露光装置７の照射部７Ｙが配置されている。
【００１５】
感光体１Ｙは回転可能なドラム状の部材である。プロセスカートリッジ５Ｙがトナー像を作成するとき、帯電ローラ２Ｙは回転する感光体１Ｙの表面を所定の極性及び所定の電位に一様に帯電させる。帯電した感光体１Ｙの表面は、露光装置７により露光され、イエローの色成分像に対応した静電潜像を書き込まれる。現像ローラ３Ｙは、トナー容器２３Ｙに収容されているトナーを含む現像剤を担持して回転し、感光体１Ｙにトナーを供給する。これにより、感光体１Ｙに担持された静電潜像が現像されてトナー像となる。同様のプロセスが他のプロセスカートリッジ５Ｍ〜５Ｋにおいて並行して進められることで、感光体１Ｙ〜１Ｋの表面に各色のトナー像が形成される。
【００１６】
中間転写ユニット１０２は、中間転写ベルト８、駆動ローラ９、二次転写対向ローラ１０、ベルトクリーナ２１、廃トナー容器２２を備える。また、中間転写ユニット１０２には、中間転写ベルト８の内側であって各プロセスカートリッジ５Ｙ〜５Ｋの感光体１Ｙ〜１Ｋに対向する位置に一次転写ローラ６Ｙ〜６Ｋが設けられている。駆動ローラ９は不図示のモータによって回転し、中間転写ベルト８を図１中の矢印αの方向に回転させる。
【００１７】
感光体１Ｙ〜１Ｋに担持されたトナー像は、一次転写ローラ６Ｙ〜６Ｋにより、順次、中間転写ベルト８に一次転写され、４色のトナー像が重畳された状態で二次転写ローラ１１まで搬送される。ブレード状のクリーニング部材であるドラムクリーナ４Ｙは、中間転写ベルト８に転写されずに感光体１Ｙに残った残トナー等の付着物を感光体１Ｙの表面から除去し、廃トナー容器２４Ｙに回収する。
【００１８】
中間転写ベルト８に担持されたトナー像が、二次転写ローラ１１と中間転写ベルト８との間に形成されたニップ部である二次転写部に到達すると、二次転写ローラ１１が形成するバイアス電界によってトナー像がシートに二次転写される。中間転写ベルト８は本実施例の像担持体であり、二次転写ローラ１１は本実施例の転写部材であり、二次転写部の位置が本実施例の画像形成位置である。ブレード状のクリーニング部材であるベルトクリーナ２１は、シートに転写されずに中間転写ベルト８に残った残トナー等の付着物をベルト表面から除去し、廃トナー容器２２に回収する。
【００１９】
このような画像形成プロセスに並行して、給送カセット１３に積載されたシートＰを１枚ずつ給送し、二次転写部へ向けて搬送する搬送動作が実行される。シート積載部の例である給送カセット１３に積載されたシートＰは、最上位のシートから順に、給送ローラ１４によって給送カセット１３から送り出される。搬送ローラ１５は、給送ローラ１４からシートＰを受け取ってレジストレーションローラ（以下、レジローラとする）１６へ向けて搬送する。
【００２０】
分離部材としての分離ローラ１５ａは、プリンタ本体に固定された軸にトルクリミッタを介して接続され、搬送ローラ１５との間に分離ニップを形成している。分離ローラ１５ａは、分離ニップにおいてシートＰに摩擦力を付与し、搬送ローラ１５に接している最上位のシート以外の他のシートが分離ニップを通過することを規制する。これにより、シートＰは１枚ずつ分離された状態でレジローラ１６に受け渡される。なお、分離ローラ１５ａは分離部材の一例であり、搬送ローラ１５に当接するパッド状の摩擦部材や、搬送ローラ１５の回転に逆らう方向（図１の反時計回り方向）の駆動力をトルクリミッタを介して入力されるリタードローラを用いてもよい。
【００２１】
レジローラ１６は、シートＰを二次転写部へ向けて搬送する。なお、本実施例では、レジローラ１６においてシート先端を停止させることなく、シートＰの搬送速度を制御することでシート搬送方向（副走査方向）に関する画像の位置合わせを行う構成を採用している。
【００２２】
上述の通り二次転写部においてトナー像を転写されたシートＰは、定着装置１７に搬送される。定着装置１７は、シートＰを挟持して搬送する回転体対である加熱ローラ１８及び加圧ローラ１９と、加熱ローラ１８を介してシート上のトナー像を加熱するハロゲンランプ等の発熱体とを有する。シート上のトナー像は、加熱ローラ１８及び加圧ローラ１９のニップ部を通過する際に加熱及び加圧されて溶融し、その後固着することで、シートＰに定着する。
【００２３】
定着装置１７から送り出されたシートＰは、フラップ状の切換部材３０によって搬送路を切換えられる。排出ローラ２０に向かう搬送路（Ａ）に案内されたシートＰは、排出ローラ２０によってプリンタ本体の外部に排出され、プリンタ１００の筐体上面に設けられた排出トレイに積載される。両面印刷を行う場合、第１面に画像形成されたシートＰは切換部材３０によって反転ローラ３１に向かう搬送路（Ｂ）に案内される。すると、シートＰは反転ローラ３１によってスイッチバック搬送され、両面搬送路（Ｃ）に送り込まれる。そして、両面搬送路に配置された再給送ローラ３２を介して再び二次転写部に向けて搬送されて、第１面とは反対の第２面に画像形成された後、排出ローラ２０によってプリンタ本体の外部に排出される。
【００２４】
プリンタ１００には、制御回路（電子回路）が形成された制御基板である制御部２５が搭載されている。本実施例の制御手段である制御部２５には、中央処理装置（ＣＰＵ）２６及びメモリ２７が実装されている。ＣＰＵ２６は、メモリ２７から制御プログラムを読み出して実行することにより、プリンタ１００の動作を統括して制御する。例えば、ＣＰＵ２６は、シートの搬送動作に関する駆動源（例えば後述の給送モータ３４）の制御、プロセスカートリッジ５Ｙ〜５Ｋの駆動源の制御、露光装置７の制御、更には故障検知に関する制御などを行っている。メモリ２７は、不揮発性の記憶装置及び揮発性の記憶装置を含み、制御プログラムやその実行に必要なデータの保管場所となると共に、ＣＰＵ２６が制御プログラムを実行する際の作業場所を提供する。
【００２５】
制御部２５は、スイッチング電源２８から供給される電力によって動作する。スイッチング電源２８は、商用電源に接続される電源ケーブル２９から入力される交流電源電圧を、プリンタ１００の各部で使用する直流（ＤＣ）電圧に変換し、制御部２５及びその他の電力で動作する装置に供給している。
【００２６】
以上の画像形成部１０１及び中間転写ユニット１０２は画像形成手段の一例であり、感光体に形成したトナー像を中間転写体を介さずに直接シートに転写する直接転写方式の電子写真ユニットを用いてもよい。この場合の像担持体は感光体であり、感光体からシートにトナー像を転写する転写ローラ等が転写部材であり、感光体と転写部材とが対向する位置が画像形成位置である。また、電子写真ユニットに限らず、インクジェット方式やオフセット印刷方式等の画像形成ユニットを画像形成手段として用いてもよい。
【００２７】
（給送機構）
次に、プリンタ１００に設けられた給送機構３３について説明する。本実施例の給送機構３３は、給送ローラ１４、搬送ローラ１５、レジローラ１６及び再給送ローラ３２と、これらのローラ部材を駆動するための駆動源及び駆動伝達構成と、を含む機構を指す。給送ローラ１４、搬送ローラ１５、レジローラ１６及び再給送ローラ３２は、いずれも、モータに駆動されてシートを搬送する搬送手段の例である。
【００２８】
図２は、給送機構３３の駆動力伝達構成を示したものである。給送モータ３４は、給送機構３３の駆動源となる直流（ＤＣ）モータである。給送モータ３４の駆動力は、不図示のギア列を介して、レジローラ１６及び搬送ローラ１５へ直接伝達されている。言い換えると、レジローラ１６及び搬送ローラ１５は給送モータ３４に常時連結され、給送モータ３４のロータの回転に連動して回転駆動される。
【００２９】
一方、給送モータ３４から給送ローラ１４への駆動伝達経路には給送クラッチ３５が配置されている。給送クラッチ３５は、ＣＰＵ２６からの指令信号により、給送モータ３４の駆動力を給送ローラ１４に伝達する係合状態（ＯＮ状態）と、駆動伝達を遮断する非係合状態（ＯＦＦ状態）とに切り替わる。給送クラッチ３５としては、例えば電磁クラッチを用いることができる。
【００３０】
また、給送機構３３によって搬送されるシートの搬送経路上の少なくとも１箇所には、シートの通過を検知するセンサが配置されている。本実施例では、搬送ローラ１５がシートに接する位置と略同じ検知位置でシートを検知する搬送センサ１５Ｓと、レジローラ１６がシートに接する位置と略同じ検知位置でシートを検知するレジストレーションセンサ（レジセンサ）１６Ｓとが配置されている。搬送センサ１５Ｓ及びレジセンサ１６Ｓの各々は、例えば、シート搬送路（シートが通過する空間）に突出するメカフラグと、メカフラグがシートに押圧されて揺動したことを検知するフォトインタラプタと、によって構成されたセンサユニットが用いられる。搬送センサ１５Ｓ及びレジセンサ１６Ｓは、いずれも、搬送経路上の所定の検知位置でシートを検知するシート検知手段の一例である。
【００３１】
図３は、本実施例に係る給送モータ３４の概略図である。給送モータ３４は、同期モータの一種であるインナーロータ型のブラシレスモータである。即ち、給送モータ３４は、その回転駆動部（モータ本体）３４Ｍが、モータケース３４Ｃに対して固定されたステータ３４Ｓと、回転方向における複数の位置に永久磁石が取り付けられたロータ３４Ｒとによって構成されたモータユニットである。回転駆動部３４Ｍは、ステータ３４Ｓに取り付けられた複数のコイルが所定の順序で通電されることでロータ３４Ｒが回転するように構成されている。
【００３２】
ロータ３４Ｒが取り付けられている回転軸４０には、軸方向の一方の端部に出力ギア４１が取り付けられ、反対側の端部にエンコーダディスク４２が取り付けられている。また、給送モータ３４には、ステータ３４Ｓのコイルに電流を流して回転駆動部を駆動する駆動回路（後述のドライバ回路部）を搭載したドライバ基板４３が備えられている。また、ドライバ基板４３には、エンコーダディスク４２の回転速度を検知するエンコーダ検出部４４、及び、給送モータ３４への電力供給及びＣＰＵ２６との信号伝達のインターフェースとなるコネクタ４５が設けられている。
【００３３】
ＣＰＵ２６から給送モータ３４へ送信される指令信号としては、給送モータ３４の回転速度の制御に使用する信号、回転方向を指示する回転方向信号、減速を指示するブレーキ信号がある。本実施例では、給送モータ３４の速度制御にはパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を用いる。一方、給送モータ３４からＣＰＵ２６へ送信される信号としては、給送モータ３４の回転速度を表すエンコーダ信号（エンコーダ検出部４４の検出信号）がある。
【００３４】
図４は、給送モータ３４の駆動を制御する制御回路を示している。制御部２５は、給送モータ３４の制御に関連した機能部として、速度／位置制御部５０、ゲイン設定部４９、目標速度／目標位置設定部４７、回転方向設定部５１、ブレーキ設定部５２、速度／位置計測部４８、及びＰＷＭデューティ記録部５３を備える。
【００３５】
速度／位置制御部５０は、ＰＩＤ制御により給送モータ３４の回転速度及び位置（回転角度）を制御するＰＩＤ制御部である。つまり、速度／位置制御部５０は、給送モータ３４の回転速度及び位置の目標値と現在の値との偏差、並びに偏差の積分及び微分に基づいて、給送モータ３４に送信するＰＷＭ信号を計算（生成）する。目標速度／目標位置設定部４７は、ＰＩＤ制御に用いられる回転速度及び位置の目標値を設定する。例えば、後述の加減速制御では、目標速度／目標位置設定部４７が、加減速制御の速度プロファイルに従ってシートの搬送動作中の各時点における給送モータ３４の回転速度及び位置の目標値を設定する。速度／位置計測部４８は、給送モータ３４から受け取ったエンコーダ信号に基づいて、ＰＩＤ制御に用いられる回転速度及び位置の現在の値を取得する。ゲイン設定部４９は、ＰＩＤ制御に用いられる各制御ゲインを設定する。
【００３６】
給送モータ３４のドライバ回路部４６は、受信した制御信号に従って回転駆動部を駆動する。具体的には、ドライバ回路部４６は、電界効果ダイオード（ＦＥＴ）等の複数のスイッチング素子を含むスイッチング回路（インバータ回路）と、スイッチング素子を作動させるマイコン等の制御回路とを有する。ドライバ回路部４６は、ステータのコイルに対して電流が流れる経路を所定の順序で切換えて回転磁界を生じさせることにより、回転駆動部３４Ｍを駆動する。なお、ドライバ回路部４６は、エンコーダ信号に基づいてスイッチング回路を制御することで擬似的な正弦波電圧を生成して回転駆動部３４Ｍに印加する機能を有し、この場合、ＰＷＭ信号は正弦波の振幅を指定していることになる。つまり、ＰＷＭ信号は、給送モータ３４に対する投入電力を制御可能な指令信号の例である。ただし、ドライバ回路部４６による回転駆動部３４Ｍの制御方式はこれに限らず、例えば矩形波を出力して回転駆動部３４Ｍを駆動するようにしてもよい。
【００３７】
また、回転方向設定部５１及びブレーキ設定部５２は、それぞれ、給送モータ３４の回転方向を指定する回転方向信号の値及び給送モータ３４を減速させるブレーキ信号の値を設定する。これらの制御信号（ＰＷＭ信号、回転方向信号、ブレーキ信号）は、制御部２５から給送モータ３４のドライバ回路部４６に伝達される。ドライバ回路部４６は、回転方向信号の値に基づいて給送モータ３４の回転方向を切替え、ブレーキ信号の値に基づいて給送モータ３４のロータの回転を減速させる。
【００３８】
ここで、ステータ３４Ｓの各コイルに供給される電流量はＰＷＭ信号によって制御される。ＰＷＭ信号とは、周期が一定であり、一周期中で電流がＯＮになっている期間の長さ（パルス幅、デューティ比とも呼ばれる）によって信号強度を表す変調方式である。このパルス幅が大きくなるほど、コイルには多くの電流が流れ、回転駆動部３４Ｍが出力する駆動トルクが大きくなる。速度／位置制御部５０は、ＰＩＤ制御により、負荷トルクの大きさに見合った駆動トルクを給送モータ３４が出力するようにＰＷＭ信号のデューティ比を随時変更する。
【００３９】
このように、速度／位置制御部５０からドライバ回路部４６に送信されるＰＷＭ信号のデューティ比は、給送モータ３４に掛かっている負荷トルクの大きさを反映したものとなる。従って、本実施例では、速度／位置制御部５０が給送モータ３４のドライバ回路部４６に送信するＰＷＭ信号のデューティ比をモニタすることで、給送モータ３４に掛かっている負荷トルクの大きさを検知することができる。本実施例のトルク検知手段であるＰＷＭデューティ記録部５３は、速度／位置制御部５０が給送モータ３４のドライバ回路部４６に送信するＰＷＭ信号のデューティ比を記録し、後述の制御に用いるＰＷＭ信号の平均値（ＰＷＭ＿ＡＶＥ）を取得する。
【００４０】
給送モータ３４のドライバ基板４３に設けられたエンコーダ検出部４４は、給送モータ３４の回転軸４０の回転状態を検出し、エンコーダ信号として制御部２５に送信する。制御部２５の速度／位置計測部４８は、エンコーダ信号をモニタすることで給送モータ３４の現在の回転速度及び回転位置を算出する。
【００４１】
なお、制御部２５における上記の各機能部は、ＣＰＵ２６が実行する制御プログラムのモジュールとして実装してもよく、ＡＳＩＣ等の専用の回路として実装してもよい。例えば、目標速度／目標位置設定部４７による目標速度及び目標位置の設定、ゲイン設定部４９による制御ゲインの設定、及びＰＷＭ信号のデューティ比の記録は、ＣＰＵ２６が自ら行うものとすることができる。
【００４２】
（シート搬送動作における加減速制御）
続いて、シートの搬送動作中にシートの搬送速度を変更する加減速制御（本実施例の速度制御）について、図５を用いて説明する。以下、シートの「先端」とは、シート搬送方向におけるシートの下流端を指し、シートの「後端」とは、シート搬送方向におけるシートの上流端を指すものとする。給送カセット１３から続けて給送される２枚のシートについて、先行して給送されるシートを「先行シート」とし、先行シートに後続して給送されるシートを「後続シート」とする。また、二次転写部におけるシートの搬送速度を「プロセス速度」とする。さらに、レジローラ１６の周速がプロセス速度に等しくなるような給送モータ３４の回転速度も、給送モータ３４の「基準速度」と呼ぶ。
【００４３】
本実施例のプリンタ１００は、二次転写部におけるシート間隔が１０ｍｍに設定され、給送時のシート間隔が２５ｍｍに設定されている。ただし、二次転写部におけるシート間隔とは、後続シートの先端が二次転写部に到達した時点における、先行シートの後端から後続シートの先端までのシート搬送方向の距離である。また、給送時のシート間隔とは、後続シートの給送が開始される時点での、後続シートの先端から先行シートの後端までのシート搬送方向の距離である。後続シートの給送が開始される時点とは、具体的には、給送モータ３４が回転している状態で給送クラッチ３５がＯＦＦ（非係合）からＯＮ（係合）に切り替わって給送ローラ１４の回転駆動が開始される時刻である。
【００４４】
ところで、上記の給送時のシート間隔の数値（２５ｍｍ）は設計上の値であって、先行シート及び後続シートが給送カセット１３の所定位置にセットされ、かつ、後続シートの給送開始の遅れ等が無い場合に、実際の給送時のシート間隔も２５ｍｍとなる。しかしながら、実際のシート搬送動作においては、給送時のシート間隔が２５ｍｍとはならない場合がある。給送時のシート間隔が２５ｍｍよりも広がる要因として、給送ローラ１４のスリップや、給送クラッチ３５の応答特性（制御部２５からのＯＮ指令から給送ローラ１４の回転駆動が開始されるまでの遅延）が挙げられる。また、給送カセット１３における最上位のシートが、シート搬送方向における所定のセット位置からずれている場合も、給送時のシート間隔を変化させる要因となる。
【００４５】
一方、画像形成装置の生産性向上を図る観点からは、二次転写部におけるシート間隔を可能な限り一定に保つことが好ましい。プロセス速度が一定であれば、シート間隔を狭めることで生産性を高めることができるためである。
【００４６】
特に、本実施例では、レジローラ１６においてシート先端を停止させることなく、シートの搬送速度を制御することでシート搬送方向（副走査方向）に関する画像の位置合わせを行う構成を採用している。この構成では、生産性向上の観点だけでなく、画像位置の精度向上を図る上でもシート間隔を一定に保つことが重要となる。
【００４７】
従って、本実施例では、シートの搬送動作中に加減速制御を実行することで、給送時のシート間隔が２５ｍｍからずれていたとしても二次転写部におけるシート間隔は１０ｍｍとなるようにシートの搬送速度を変更する。
【００４８】
図５（ａ）は、給送ローラ１４から二次転写部に到る搬送経路上における各ローラ間の位置関係を表している。本実施例では、給送ローラ１４から分離ニップまでの距離が２５ｍｍ、分離ニップからレジローラ１６のニップ部までの距離が３５ｍｍ、レジローラ１６のニップ部から二次転写部まで距離が１００ｍｍであるものとする。
【００４９】
図５（ｂ、ｃ）は、給送カセット１３から複数枚のシートを１枚ずつ続けて給送してシートの片面に画像を形成する連続片面印刷の場合の、先行シートと後続シートの搬送動作の様子を表している。本実施例では給送時のシート間隔が２５ｍｍに設定されていることから、図５（ｂ）に示すように、先行シートＰ１の後端が分離ニップを通過する時点で給送クラッチ３５がＯＮに切替えられて後続シートＰ２の給送が開始される。この時点では、先行シートの後端が給送モータ３４を駆動源とするレジローラ１６を抜けていないため、給送モータ３４の回転速度はレジローラ１６の周速がプロセス速度となる速度で維持する必要がある。仮に、後続シートＰ２の給送開始時点で給送モータ３４の回転速度を変更すると、レジローラ１６の周速がプロセス速度より大きくなってレジローラ１６と二次転写部との間でシートの撓みが生じ、転写画像の乱れにつながる可能性があるためである。
【００５０】
図５（ｃ）に示すように、先行シートＰ１の後端がレジローラ１６を抜けると、給送モータ３４の回転速度が、プロセス速度に対応する基準速度より速い速度まで一時的に加速され、その後、基準速度まで減速される。これにより、プロセス速度で搬送されている先行シートＰ１の後端に対して後続シートＰ２の先端が１０ｍｍまで接近する。その後、後続シートＰ２がプロセス速度で搬送されながら二次転写部を通過することで、シート上の所定の位置にトナー像を転写される。
【００５１】
（加減速制御の速度プロファイル）
続いて、図６を用いて、加減速制御の基本的な内容について説明する。図６の上段は、給送カセット１３に積載されたシートを用いて連続片面印刷を行う場合における、後続シートの先端位置の推移例を表す線図であり、図６の下段は、給送モータの回転速度の推移を表している。図６の上段及び下段の横軸（時間）は共通である。
【００５２】
後続シートの給送が開始される前に、先行シートは一定のプロセス速度で搬送される状態になっているものとする。従って、先行シートの後端（図６上段の細い破線）は、プロセス速度で給送ローラ１４、搬送ローラ１５、レジローラ１６、二次転写ローラ１１の位置を順に通過していく。
【００５３】
連続片面印刷の場合、先行シートと後続シートのシート間隔が２５ｍｍとなるタイミングＴａで給送クラッチ３５が係合されることで、給送ローラ１４によって後続シートの給送が開始される。このとき、給送ローラ１４のスリップ等の影響で後続シートの給送が遅れると、実際の後続シートの先端が先行シートの後端から２５ｍｍよりも離れた状態（給送時のシート間隔が２５ｍｍより広がった状態）で、後続シートが給送されるケースがある。図６の上端において、実線は後続シートの遅れが殆ど無い場合、一点鎖線は後続シートに比較的小さな遅れが生じた場合、破線は後続シートに比較的大きな遅れが生じた場合を表している。
【００５４】
一方、二次転写部におけるシート間隔の目標値（目標間隔）は１０ｍｍに設定されているため、後続シートの給送に遅れがなかったとしても、後続シートが二次転写部に到達するまでにシート間隔を狭める必要がある。本実施例においては、シートの搬送速度が安定した状態で二次転写部にシートの先端を突入させられるように、二次転写ローラ１１から３０ｍｍ上流の位置までにシート間隔を１０ｍｍまで狭めるものとして説明する。つまり、二次転写ローラ１１から３０ｍｍ上流の位置（二次転写部から３０ｍｍ上流の位置）は、シートの搬送速度を制御する本実施例の速度制御の目標地点に相当する。
【００５５】
以下、後続シートの遅れの程度に応じた加減速制御の様子について説明する。ただし、ここで説明する参考例（図６）では、加減速制御において給送モータ３４を増速及び減速する際の加速度は、予め決定された一定の値が用いられるものとする。
【００５６】
１．後続シートの遅れがない場合
後続シートの給送の遅れが殆どない場合、即ち、先行シートに対するシート間隔が２５ｍｍに略等しい状態で後続シートが給送された場合、シート間隔を２５ｍｍから１０ｍｍまで縮めるように給送モータ３４の加減速制御を行えばよい。タイミングＴａの時点では、先行シートがレジローラ１６に挟持されているため、給送モータ３４の回転速度はプロセス速度に対応する基準速度Ｖｐである。その後、先行シートの後端がレジローラ１６を抜けたタイミングＴｂで、基準速度Ｖｐより速い速度（Ｖ１）を目標にして給送モータ３４の加速を開始する。
【００５７】
目標速度Ｖ１は、後続シートの遅れ量に基づいて、後続シートの先端が目標地点（二次転写ローラ１１の上流３０ｍｍの地点）に到達するまでに先行シートと後続シートのシート間隔が１０ｍｍまで縮まるように設定される。より正確には、給送モータの加速中及び減速中を含めた加減速制御の実行中における後続シートの移動速度と、先行シートの移動速度（＝プロセス速度）との差を、加減速制御の実行期間に亘って積分した値が、加減速制御により縮まったシート間隔となる。そのため、後続シートの給送の遅れが殆ど無い場合は、加減速制御により縮まるシート間隔（加減速制御により後続シートを先行シートにキャッチアップさせる距離）が２５−１０＝１５［ｍｍ］となるように加減速制御の目標速度Ｖ１が決定される。
【００５８】
給送モータ３４が目標速度Ｖ１まで加速され、目標速度Ｖ１で維持された後、給送モータ３４は基準速度Ｖｐまで減速される。このとき、後続シートの先端が二次転写ローラ１１の上流３０ｍｍの地点に到達するタイミングＴｃで給送モータ３４の減速が完了するように、目標速度Ｖ１の大きさに応じて減速開始タイミングが決定されている。本実施例における給送モータ３４の加減速制御とは、タイミングＴｂで給送モータ３４の加速を開始してから、タイミングＴｃで給送モータ３４の減速を完了するまでの処理を指す。
【００５９】
後続シートの先端が二次転写ローラ１１の上流３０ｍｍの地点に到達した時点（Ｔｃ）では、先行シートの後端から後続シートの先端までの距離は１０ｍｍに縮まっている。これ以降、後続シートの後端がレジローラ１６を抜けるまでは給送モータ３４の回転速度はプロセス速度に対応する基準速度Ｖｐで維持され、タイミングＴｄで二次転写部に後続シートが到達する。従って、後続シートは、先行シートに対して１０ｍｍのシート間隔を維持しながらプロセス速度で搬送されて二次転写部を通過することで、シート表面にトナー像を転写される。
【００６０】
２．後続シートの給送に比較的小さな遅れが生じた場合
図６の一点鎖線は、後続シートの給送に比較的小さな遅れが生じた場合の例として、先行シートの後端から３５ｍｍ程度離れて後続シートが給送された場合（後続シートの遅れ量が１０ｍｍ程度である場合）を表している。例えば、搬送センサ１５Ｓによって後続シートの先端を検知したタイミングが、先行シートの後端から２５ｍｍ遅れて後続シートが給送されている場合のタイミングに比べて遅れている場合、後続シートの給送に遅れが生じていることが分かる。
【００６１】
なお、後続シートの遅れ量は、例えば搬送センサ１５Ｓ（図５）が後続シートの先端を検知したタイミングに基づいて取得することができる。例えば「後続シートの遅れ量が１０ｍｍである」とは、搬送センサ１５Ｓ等で後続シートの位置が確定したタイミングにおいて、後続シートの先端位置が、後続シートの給送に遅れが無い場合の位置に比べて１０ｍｍ分遅れていることを表す。また、図６では、搬送センサ１５Ｓ等で検知された後続シートの遅れ量に基づいてグラフを外挿することで、搬送センサ１５Ｓ等が後続シートを検知する前の時間帯についても後続シートの先端位置を図示している。ただし、実際には、給送ローラ１４のスリップや給送クラッチ３５の応答遅れによって後続シートの先端は給送ローラ１４の付近で留まる期間があることにより、後続シートの給送に遅れが生じる。
【００６２】
後続シートの給送に遅れが生じている場合、加減速制御によって縮めるシート間隔をより大きくする必要がある。ここでは、遅れ量が１０ｍｍ程度である場合を想定しているため、加減速制御により縮まるシート間隔が２５ｍｍとなるように加減速制御の目標速度Ｖ２が決定される。この目標速度Ｖ２は、給送遅れが殆ど無い場合の加減速制御の目標速度Ｖ１よりも大きな値である。
【００６３】
目標速度Ｖ２が異なることを除いて、加減速制御の内容は給送遅れが殆ど無い場合と同様である。即ち、タイミングＴｂで給送モータ３４を基準速度Ｖｐから目標速度Ｖ２まで加速する処理を開始する。その後、後続シートの先端が目標地点に到達するタイミングＴｃで給送モータ３４が基準速度Ｖｐまで減速された状態となるように、目標速度Ｖ２の大きさに応じたタイミングで、給送モータ３４を目標速度Ｖ２から基準速度Ｖｐまで減速する処理を開始する。これにより、後続シートの先端が目標地点に到達した時点では、先行シートの後端から後続シートの先端までの距離は１０ｍｍに縮まった状態となる。
【００６４】
３．後続シートの給送に比較的大きな遅れが生じた場合
図６の破線は、後続シートの給送に比較的大きな遅れが生じた場合の例として、先行シートの後端から９５ｍｍ程度離れて後続シートが給送された場合（後続シートの遅れ量が７０ｍｍ程度である場合）を表している。このように大きな遅れが生じている場合、加減速制御によって縮めるシート間隔を更に大きくする必要がある。具体的には、加減速制御により縮まるシート間隔が８５ｍｍとなるように加減速制御の目標速度Ｖ３が決定される。この目標速度Ｖ３は、給送遅れが比較的小さい場合の加減速制御の目標速度Ｖ２よりも更に大きな値である。
【００６５】
目標速度Ｖ３が異なることを除いて、加減速制御の内容は給送遅れが殆ど無い場合と同様である。即ち、タイミングＴｂで給送モータ３４を基準速度Ｖｐから目標速度Ｖ３まで加速する処理を開始する。その後、後続シートの先端が目標地点に到達するタイミングＴｃで給送モータ３４が基準速度Ｖｐまで減速された状態となるように、目標速度Ｖ３の大きさに応じたタイミングで、給送モータ３４を目標速度Ｖ３から基準速度Ｖｐまで減速する処理を開始する。これにより、後続シートの先端が目標地点に到達した時点では、先行シートの後端から後続シートの先端までの距離は１０ｍｍに縮まった状態となる。
【００６６】
なお、破線で示すように後続シートの給送が大きく遅れている場合、タイミングＴｂになっても搬送センサ１５Ｓが後続シートの先端を検知していないことがある。このような場合も、本実施例では搬送センサ１５Ｓがシートを検知していないことに基づいて後続シートに給送遅れが発生していると判断し、タイミングＴｂで給送モータ３４の加減速制御を開始するものとする。加減速制御が開始されると、給送モータ３４は基準速度Ｖｐよりも速い仮の目標速度Ｖ３まで加速される。この場合、タイミングＴｂよりも後で搬送センサ１５Ｓが後続シートの先端を検知した際に、加減速制御によりシート間隔が１０ｍｍまで縮めるためにより適切な目標速度が再設定される。
【００６７】
また、タイミングＴｂから所定時間が経過しても依然として搬送センサ１５Ｓが後続シートを検知していない場合、搬送動作の異常（給送不良）が発生したと判断してジョブを中断する。給送不良と判断される所定時間の長さは、例えば、給送モータ３４を最高速度まで加速したとしても目標地点までにシート間隔を１０ｍｍに縮めることができなくなる遅れ量に対応するものである。このような目標速度の再設定は、後続シートの給送遅れが殆ど無い場合や比較的小さい場合にも実行することが可能である。
【００６８】
（加減速制御におけるモータの回転速度）
以上説明した通り、搬送センサ１５Ｓ等で検知した後続シートの給送遅れの程度に基づいて給送モータ３４の加減速制御を行うことにより、二次転写部におけるシート間隔を一定に近付けることが可能である。
【００６９】
しかしながら、図６の下段に示すように、後続シートの遅れ量が大きくなる程、遅れを取り戻すために必要な加減速制御の目標速度はより大きな値（Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３）に設定される。一般に、モータの回転速度が高くなる程、モータの稼動音や消費電力が増大してしまう。そのため、加減速制御におけるモータの最高速度を抑制することが求められていた。
【００７０】
加減速制御におけるモータの最高速度が大きな値となる要因の１つは、モータの加速度として比較的小さな値が予め定められており、比較的緩やかな加速度で加速及び減速せざるを得ないことであった。仮にモータの加速度を大きな値に設定すると、例えば坪量が大きく搬送抵抗が高いシートを搬送する場合等でモータに大きな負荷が作用したときに、モータが所望の回転速度で回転しない可能性がある。具体的には、本実施例の給送モータ３４のように同期モータを用いる場合、負荷トルクによって脱調が発生するとモータは停止してしまう。また、モータの停止に至らずとも、負荷トルクが大きい状態では騒音の原因となる乱調が生じやすくなる。そのため、安定した搬送動作を実現するために、通常の動作状態においてモータに作用し得る最大の負荷トルクを想定し、そのような負荷トルクが作用したとしてもモータが起動できる程度の小さな値（緩やかな加速度）が選ばれていた。
【００７１】
しかしながら、実際のシートを搬送する際に給送モータ３４に作用する負荷トルクの大きさは、シートの材質やサイズ、搬送経路の湾曲の有無、環境条件（特に湿度）等の条件によって異なっている。そのため、予め設定された比較的小さな加速度よりも大きな加速度で加減速制御を行ったとしても、搬送動作の安定性には実質的な影響を及ぼさない場合があると考えられる。
【００７２】
そこで、発明者らは、モータに掛かる負荷トルクの大きさと、加減速制御において使用可能な加速度の大きさとの関係とを調べて、加減速制御におけるモータの最高速度を抑制する方法を検討した。
【００７３】
図７は、加減速制御により縮めるシート間隔を一定値に固定した場合において、加減速制御における給送モータ３４の加速度と加速倍率との関係を示すグラフである。ここでは、加減速制御により６０ｍｍの遅れを縮める場合を考えるものとする。横軸の給送モータ３４の加速度とは、給送モータ３４をプロセス速度に対応する速度から目標速度まで加速するときの加速度、及び、給送モータ３４を目標速度からプロセス速度に対応する速度まで減速するときの加速度（減速度）を指す。また、給送モータ３４の加速度は、給送モータ３４の回転速度を各ローラの周速に換算した場合の加速度であり、単位は［ｍｍ／ｓ２］である。縦軸の加速倍率とは、加減速制御における給送モータ３４の目標速度の、加速前の回転速度（基準速度Ｖｐ）に対する比率である。
【００７４】
図７の各点は、特定の加速度（横軸座標）の下で加減速制御を行って所定量の遅れを縮めようとした場合に必要とされる給送モータ３４の目標速度の大きさ（縦軸座標）を表している。図から読み取れるように、より大きな加速度で加減速制御を行えば、加速倍率をより小さく抑えることができる。つまり、より大きな加速度で加減速制御を行うことができれば、加減速制御におけるモータの最高速度を抑制できることが分かる。
【００７５】
続いて、図８は、モータの負荷トルクと加速度との関係を表している。横軸は、モータに掛かる負荷トルクの大きさを表し、縦軸は、その負荷トルクの下でモータが出力可能な加速度の大きさを表す。図７と同じく、給送モータ３４の加速度は、給送モータ３４の回転速度を各ローラの周速に換算した場合の加速度である。図から読み取れるように、モータに掛かる負荷トルクが大きい程、モータの加速度は小さくなることが分かる。言い換えると、シートを搬送する際にモータに掛かる負荷トルクが比較的小さい場合には、加速度を比較的大きな値に設定した上で加減速制御を行ったとしても、搬送動作の安定性を維持することが可能である。
【００７６】
従って、図７で示したような加速度と加速倍率との関係を合わせて考えると、モータに掛かる負荷トルクが比較的小さい場合には、加減速制御における加速度を大きな値に設定することで、加速倍率を抑制する（最高速度を抑制する）ことが可能となる。一方、モータに掛かる負荷トルクが比較的大きい場合には、搬送動作の安定性を維持する観点から、加減速制御における加速度を小さな値に設定することになる。このように、シートを搬送する際に実際にモータに掛かった負荷トルクの大きさに応じて加減速制御における加速度を変更することで、モータの最高速度を抑制し、モータの静音化や省電力化といった利益を得ることが可能になる。
【００７７】
モータに掛かる負荷トルクの大きさは、上述した各種の条件によって変化するため、実際にシートを搬送した際に測定された負荷トルク（又は負荷トルクに相関する物理量）の測定値に基づいて判断するものとする。詳しくは後述するように、本実施例ではジョブ中の最初のシートに対して搬送動作を実行した際の、給送モータ３４に対するＰＷＭ信号のデューティ比の平均値に基づいて、２枚目以降のシートに対する加減速制御の加速度が変更される。
【００７８】
（制御例）
図９は、本実施例を適用した加減速制御の動作例を表す。図９の上段は、給送カセット１３に積載されたシートを用いて連続片面印刷を行う場合における、後続シートの先端位置の推移例を表す線図であり、図９の下段は、給送モータの回転速度の推移を表している。図９の上段及び下段の横軸（時間）は共通である。
【００７９】
図６を用いて説明した参考例と同じく、先行シートは一定のプロセス速度で搬送されており、先行シートに対するシート間隔が２５ｍｍとなるタイミングで後続シートの給送が開始されるように設定されている。ここでは、給送ローラ１４のスリップ等により、後続シートに給送遅れが生じているものとして、加速度の設定値の違いによる加減速制御の変化を説明する。
【００８０】
図９の上段において、実線（ａ）は、給送モータ３４に掛かる負荷トルクが大きいと判断された場合のシート先端位置の推移を表している。この場合、加減速制御における加速度としては比較的小さな値が選ばれ、図６の下段に示すように速度プロファイルの加速部及び減速部の傾きは緩やかになる。ただし、速度プロファイルの加速部とは、モータの回転速度を、加減速制御を行う前の第１速度（ここではＶｐ）から第１速度より速い第２速度（ここではＶａ）まで加速する区間である。また、速度プロファイルの減速部とは、モータの回転速度を、第２速度（ここではＶａ）から第２速度よりも遅い第３速度（ここではＶｐ）まで減速する区間である。速度プロファイルの目標速度Ｖａは、選ばれた加速度の下で、加減速制御によりシート間隔を１０ｍｍまで縮められるように設定される。
【００８１】
図９の上段において、破線（ｂ）は、給送モータ３４に掛かる負荷トルクが小さいと判断された場合のシート先端位置の推移を表している。この場合、加減速制御における加速度としては比較的大きな値が選ばれ、図６の下段に示すように速度プロファイルの加速部及び減速部の傾きは急峻になる。速度プロファイルの目標速度Ｖｂは、選ばれた加速度の下で、加減速制御によりシート間隔を１０ｍｍまで縮められるように設定される。
【００８２】
図９の下段で実線（ａ）と破線（ｂ）を見比べると、加減速制御によって縮めるシート間隔が同じであったとしても、加速度をより大きな値に設定することで最高速度を抑制できる（Ｖａ＞Ｖｂ）ことが分かる。これは、速度プロファイルの加速部及び減速部の傾きが急峻であるほど、傾きが緩やかである場合に比べて給送モータ３４を目標速度で維持できる時間が長くなるためである。言い換えると、図９の下段でＶ＝Ｖｐ（一定）の直線及び実線（ａ）によって囲まれる台形の面積と、Ｖ＝Ｖｐ（一定）の直線及び破線（ｂ）によって囲まれる台形の面積とが等しい以上、上辺がより長い（ｂ）の方が台形の高さは小さくなる。
【００８３】
従って、図９に示されるように、シートを搬送する際にモータに掛かった負荷トルクの大きさに応じて加減速制御における加速度を変更することで、モータの最高速度を実際に抑制できることが分かる。なお、図９では後続シートの給送遅れが比較的大きい場合について加減速制御における加速度の違いによる変化を説明したが、本実施例では後続シートの給送遅れがより小さい場合にも加減速制御における加速度の大きさを変更する。
【００８４】
図１０を用いて、以上のような動作を実現するための画像形成装置の制御方法について説明する。図１０は、本実施例における加減速制御の加速度を決定する処理のフローチャートである。本処理の各工程は、ＣＰＵ２６（図１）がメモリ２７に格納されている制御プログラムを読み出して実行することによって処理されるものとする。また、本処理は、画像形成ジョブをＣＰＵ２６が実行する際に開始される。
【００８５】
ジョブ中の１枚目の（最初の）シートに対する給送指示があると（Ｓ１０１）、ＣＰＵ２６は、給送モータ３４を回転させ、かつ、給送クラッチ３５を係合させることで、給送ローラ１４による１枚目のシートの給送を開始させる（Ｓ１０２）。１枚目のシートの給送開始からシート先端が二次転写部に到達するまでの期間中、ＣＰＵ２６は給送モータ３４のドライバ回路部４６に送信したＰＷＭ信号のデューティ比（ＰＷＭデューティ）を記録する（Ｓ１０３，Ｓ１０４）。そして、シート先端が二次転写部に到達すると、ＰＷＭデューティの平均値ＰＷＭ＿ＡＶＥを算出する（Ｓ１０５）。
【００８６】
ＣＰＵ２６は、１枚目のシートに対する搬送動作を行うことで上述した手順で取得したＰＷＭ＿ＡＶＥの値に応じて、２枚目以降のシートに対する加減速制御に用いられる給送モータ３４の加速度を決定し（Ｓ１０６〜Ｓ１１２）。このとき、ＰＷＭ＿ＡＶＥの値が大きくなると、加減速制御におけるモータ加速度の値が小さくなるような条件が設定される。図１０に示す例では、以下のように設定されている。
ＰＷＭ＿ＡＶＥが２０％未満の場合のモータ加速度…ａ１
ＰＷＭ＿ＡＶＥが２０％以上４０％未満の場合のモータ加速度…ａ２
ＰＷＭ＿ＡＶＥが４０％以上６０％未満の場合のモータ加速度…ａ３
ＰＷＭ＿ＡＶＥが６０％以上の場合のモータ加速度…ａ４
【００８７】
上記のモータ加速度ａ１〜ａ４は、ａ１≧ａ２≧ａ３≧ａ４かつａ１＞ａ４の関係を満たすものである。具体的なモータ加速度の設定値としては、次のものを用いることができる。
ａ１＝１００００［ｍｍ／ｓ２］
ａ２＝  ５０００［ｍｍ／ｓ２］
ａ３＝  ３０００［ｍｍ／ｓ２］
ａ４＝  ３０００［ｍｍ／ｓ２］
【００８８】
つまり、本実施例は、負荷トルクの大きさを表す変数（ＰＷＭ＿ＡＶＥ）が第１の値であったときにモータ加速度が第２の値に設定され、第１の値より大きい第３の値であったときにモータ加速度が第４の値より小さいに設定されるように構成されている。第１の値、第３の値の例をそれぞれ１５％、３５％とするとき、上記の設定条件における第２の値、第４の値はそれぞれ１００００［ｍｍ／ｓ２］、５０００［ｍｍ／ｓ２］である。
【００８９】
以上の処理によって加減速制御におけるモータ加速度の値が決定すると、ジョブ中の２枚目以降のシートに対する加減速制御では、決定されたモータ加速度と、搬送センサ１５Ｓ等の検知タイミングとに応じて速度プロファイルが決定される。これにより、図９に示すように、加減速制御により縮めるシート間隔が一定である場合であっても、異なる加速度の下で速度プロファイルが決定され、加速度が大きい場合（ｂ）にはモータの最高速度（Ｖｂ）が小さくなる。
【００９０】
なお、本処理のＳ１０４において、１枚目のシート先端が二次転写部に到達するタイミングは、例えばレジセンサ１６Ｓ（図２）がシート先端を検知してからの経過時間と、１枚目のシートの搬送速度とに基づいて決定可能である。また、１枚目のシートを搬送する際には、シート間隔を目標間隔に近付けるための加減速制御は行われないが、二次転写部における画像との位置合わせを行うために加減速制御が行われる場合がある。この場合の加減速制御の加速度は、予め設定されている固定値を用いてもよく、前回のジョブを実行した際の加速度の値を参照するようにしてもよい。
【００９１】
また、ＰＷＭデューティの平均値ＰＷＭ＿ＡＶＥに応じたモータ加速度の選択条件、及び、上記のモータ加速度ａ１〜ａ４の値はあくまで一例であり、適宜変更可能である。例えば、ＰＷＭ＿ＡＶＥの値を５段階以上の階級に区分し、各階級に対応するモータ加速度の値を予め決定しておいてもよい。また、上記のモータ加速度ａ３、ａ４についてａ３＞ａ４の関係が成り立つような値に設定してもよい。
【００９２】
また、図１０に示す制御例では、加減速制御の速度プロファイルにおける加速部及び減速部の両方で用いられる加速度を変更しているが、加速部の加速度又は減速部の加速度の一方のみをＰＷＭ＿ＡＶＥに応じて変更してもよい。また、加速部の加速度及び減速部の加速度の大きさが同一である必要はない。
【００９３】
（本実施例のまとめ）
このように、本実施例では、給送モータ３４を回転させた際のＰＷＭデューティの測定結果に基づいて、加減速制御に用いられるモータ加速度の値を変更する処理（図１０のＳ１０６〜Ｓ１１２）を行っている。言い換えると、モータに搬送手段を駆動させた際にトルク検知手段によって検知された負荷トルクの大きさに基づいて、搬送動作中に速度制御を行う場合のモータの加速度を変更する加速度変更処理を実行する。これにより、モータ加速度に対してシートを搬送する際にモータに掛かる負荷トルクが大きくなって搬送動作の安定性が損なわれること回避しつつ、可能な限りモータ加速度を大きな値に設定することが可能となる。即ち、図９を用いて説明したように、搬送動作の安定性を維持できる範囲でモータ加速度がより大きな値に設定されるため、加減速制御におけるモータの最高速度を抑制して静音性の向上や省電力化といった利益を得ることが可能となる。
【００９４】
また、本実施例では、複数枚のシートに画像形成するジョブを実行する場合に、１枚目のシートに対する搬送動作を実行した際に給送モータ３４に掛かった負荷トルクに基づいて２枚目以降のシートに対する加減速制御に用いられるモータ加速度を決定している。これにより、ジョブを実行する度に適切なモータ加速度の値を決定することが可能となり、搬送動作の安定性を維持しつつ加減速制御におけるモータの最高速度を抑制する観点から高い精度で制御を行うことができる。
【００９５】
なお、本実施例のようにモータを実際に回転させた際の負荷トルクの検知結果に基づいてモータ加速度の値を変更する手法に代えて、条件毎にモータ加速度の値を予め定めておき、ジョブの実行条件に応じて値を選択する代替構成が考えられる。例えば、シートの坪量が閾値より小さい場合には大きな加速度を選択し、シートの坪量が閾値以上である場合には小さな加速度を選択することが考えられる。
【００９６】
しかしながら、この代替構成を用いたとしても、モータを実際に回転させた際の負荷トルクの大きさにはバラつきが生じる。モータの負荷トルクが変動する要因としては、例えば、モータとシートを搬送するローラ部材とを連結する駆動伝達機構の部品公差及び組み付け公差や、ジョブ実行時の環境条件（例えば湿度）によるシートと搬送ガイドの摩擦抵抗の変化が挙げられる。従って、予め定められた加速度の値の組からジョブの実行条件に応じて値を選ぶ手法では、実際に搬送動作を実行する際の負荷トルクのバラつきによって、モータ加速度が過度に大きい又は小さい可能性がある。一方、本実施例では、画像形成装置の設置後にモータを実際に回転させた際に検知された負荷トルクの大きさに基づいてモータ加速度の設定値を変更するため、このような変動要因の影響を受けずにより適切なモータ加速度で速度制御を行うことができる。
【００９７】
（変形例）
負荷トルクに応じてモータ加速度を変更するタイミング（加速度変更処理に用いる負荷トルクを取得する時期）は、ジョブ中の１枚目のシートを搬送した場合に限らない。例えば、給送カセット１３に前回のジョブを実行した際に用いたものと同一のシートが積載されていることが分かっている場合は、前回のジョブを実行した際に設定したモータ加速度を今回のジョブにおいても引き続き使用することが考えられる。「同一のシート」とは、例えばサイズ及び種類（坪量、材質、コート層の有無等）が等しいことを指し、画像形成装置の操作パネルを介して入力された情報や給送カセット１３に設けられたサイズ検知センサによって取得した情報に基づいて判断可能である。また、ジョブの投入後、１枚目のシートを給送する前の準備期間（イニシャル動作中）に、給送クラッチ３５を非係合状態としたままで給送モータ３４を一定時間回転させた際のＰＷＭデューティに基づいてモータ加速度を決定してもよい。
【００９８】
また、本実施例では、シートに対する搬送動作における所定期間（給送開始から二次転写部到達まで）のＰＷＭデューティの平均値に基づいてモータ加速度を決定しているが、これとは異なる方法で給送モータ３４の負荷トルクを検知してもよい。例えば、シートの先端が搬送センサ１５Ｓによって検知されてからレジセンサ１６Ｓによって検知されるまでの期間（所定期間の他の例）におけるＰＷＭデューティの平均値を、給送モータ３４に掛かった負荷トルクの大きさとして扱ってもよい。また、ＰＷＭデューティの平均値に代えて、所定期間中のＰＷＭデューティの最大値に基づいてモータ加速度を決定してもよい。
【００９９】
また、１枚のシートを搬送した際の負荷トルクの測定結果を用いることに代えて、複数枚のシートを搬送した際の負荷トルクの測定結果の平均値に基づいてモータ加速度を決定してもよい。また、先行するシート（１枚目のシートとは限らない）を搬送した際の負荷トルクに応じて後続シートについてのモータ加速度を決定することで、ジョブの実行中にモータ加速度を随時変更してもよい。
【実施例２】
【０１００】
次に、実施例２に係る画像形成装置の構成について説明する。本実施例は、矩形波駆動により駆動されるブラシレスモータ（ブラシレスＤＣモータ）を用いる点、及び、モータに流れる電流を測定することでモータの負荷トルクを検知する点で実施例１と異なっている。その他の、実施例１と同様の構成及び作用を有する要素については、実施例１と共通の符号を付して説明を省略する。
【０１０１】
図１１は、本実施例に係る給送機構３３の駆動源である給送モータ３４Ａの駆動回路を示している。給送モータ３４ＡはブラシレスＤＣモータであり、Ｙ結線されたコイル１１０〜１１２を有するステータと、ステータに対して回転可能なロータ１０６とによって構成される回転駆動部を備えている。また、給送モータ３４Ａは、ロータ１０６の位置検出手段としてホール素子１０７〜１０９を備えている。このホール素子１０７〜１０９は、磁界を検知することにより半導体片の両端に電圧が表れる素子であり、ロータ１０６の位置（回転角度）に応じて出力電圧が変化する。ホール素子１０７〜１０９の出力はアンプ１１３で増幅され、駆動制御回路４６Ａの入力ポートに入力される。
【０１０２】
給送モータ３４Ａの回転駆動部の動作は、駆動回路部４３Ａによって制御される。駆動回路部４３Ａは、マイコン等で構成される駆動制御回路４６Ａと、スイッチング素子であるハイ側ＦＥＴ１００〜１０２及びロー側ＦＥＴ１０３〜１０５と、を備えている。駆動回路部４３Ａは、スイッチング電源２８（図１）によって直流に変換された電源電圧Ｖｃｃが入力されている。ＦＥＴ１００〜１０５はＵ、Ｖ、Ｗの各相のコイル１１０〜１１２の端子に図示したパターンで接続されている。駆動制御回路４６Ａから出力される相切替え信号によってＦＥＴ１００〜１０５がＯＮ／ＯＦＦ制御されることで、電源電圧Ｖｃｃによりコイル１１０〜１１２を電流が流れる経路が変化する。
【０１０３】
駆動制御回路４６Ａは、ＣＰＵ２６から受け取る駆動信号及びホール素子１０７〜１０９の出力信号（ロータ１０６の位置を表す信号）に基づいて、出力ポート（ＦＥＴ１〜６）から相切替え信号を出力する。これにより、ロータ１０６が６０度回転する毎にコイル１１０〜１１２に対する通電パターンが自動的に切り替わり、コイル１１０〜１１２によって生じる回転磁界によってロータ１０６が回転する。ロータ１０６が１回転する間の各スイッチング素子の通電期間は１２０度となるため、駆動制御回路４６Ａによる給送モータ３４Ａの制御方式は１２０度通電制御とも呼ばれる。
【０１０４】
給送モータ３４Ａに流れる電流は、電流検出抵抗１１４に流れ、電流から電圧に変換されてＣＰＵ２６の入力ポートから入力され、電流値に換算される。これによって検出された電流値は、給送モータ３４Ａに掛かる負荷トルクの大きさと相関関係があり、電流値が高ければ高いほど、給送モータ３４Ａには高い負荷トルクが掛かっていることになる。つまり、電流検出抵抗１１４はトルク検知手段として機能する。
【０１０５】
なお、給送モータ３４Ａに流れる電流値は、例えば駆動制御回路４６Ａがパルス幅変調された相切替え信号をコイル１１０〜１１２に出力することで制御される。この場合、駆動制御回路４６Ａは、ＣＰＵ２６から受け取った駆動信号において指定されている目標速度及び目標位置と、ホール素子１０７〜１０９の出力信号から検知したロータ１０６の位置情報とを比較する。この比較結果に基づいて、駆動制御回路４６Ａは必要な駆動トルクが得られるように相切替え信号のＰＷＭデューティを変更する。これにより、一定の目標速度で給送モータ３４Ａが駆動される場合でも、モータに大きな負荷トルクが作用するときには駆動制御回路４６Ａの出力電圧（パルス幅変調された電圧値の時間平均）が大きくなり、コイル１１０〜１１２にはより大きな電流が流れる。なお、このようなパルス幅変調を、実施例１と同様に駆動制御回路４６Ａよりも上位の制御部であるＣＰＵ２６が担う構成としてもよい。この場合、駆動制御回路４６Ａは１２０度通電制御による矩形波信号とＣＰＵ２６によりパルス幅変調された信号との単純な論理積によってＦＥＴ１００〜１０５をＯＮ／ＯＦＦ制御する。
【０１０６】
図１２は、本実施例における加減速制御の加速度を決定する処理のフローチャートである。本処理の各工程は、ＣＰＵ２６（図１）がメモリ２７に格納されている制御プログラムを読み出して実行することによって処理される。また、本処理は、所定枚数のシートを１枚ずつ給送しながら画像を形成して排出する一連のタスク（画像形成ジョブ。以下、単にジョブとする）をＣＰＵ２６が実行する際に開始される。
【０１０７】
ジョブ中の１枚目の（最初の）シートに対する給送指示があると（Ｓ２０１）、ＣＰＵ２６は、給送モータ３４を回転させ、かつ、給送クラッチ３５を係合させることで、給送ローラ１４による１枚目のシートの給送を開始させる（Ｓ２０２）。１枚目のシートの給送開始からシート先端が二次転写部に到達するまでの期間中、ＣＰＵ２６は電流検出抵抗１１４を用いて検出した給送モータ３４Ａに流れた電流値を記録する（Ｓ２０３，Ｓ２０４）。そして、シート先端が二次転写部に到達すると、給送モータ３４Ａに流れた電流の平均値Ｉ＿ＡＶＥを算出する（Ｓ２０５）。
【０１０８】
ＣＰＵ２６は、１枚目のシートに対する搬送動作を行うことで上述した手順で取得したＩ＿ＡＶＥの値に応じて、２枚目以降のシートに対する加減速制御に用いられる給送モータ３４の加速度を決定し（Ｓ２０６〜Ｓ２１２）、処理を終了する。このとき、Ｉ＿ＡＶＥの値が大きくなると、加減速制御におけるモータ加速度の値が小さくなるような条件が設定される。図１２に示す例では、以下のように設定されている。
Ｉ＿ＡＶＥが０．５Ａ未満の場合のモータ加速度…ａ１
Ｉ＿ＡＶＥが０．５Ａ以上１．０未満の場合のモータ加速度…ａ２
Ｉ＿ＡＶＥが１．０Ａ以上２．０Ａ未満の場合のモータ加速度…ａ３
Ｉ＿ＡＶＥが２．０Ａ以上の場合のモータ加速度…ａ４
【０１０９】
上記のモータ加速度ａ１〜ａ４は、ａ１≧ａ２≧ａ３≧ａ４かつａ１＞ａ４の関係を満たすものである。具体的なモータ加速度の設定値としては、次のものを用いることができる。
ａ１＝１００００［ｍｍ／ｓ２］
ａ２＝  ５０００［ｍｍ／ｓ２］
ａ３＝  ３０００［ｍｍ／ｓ２］
ａ４＝  ３０００［ｍｍ／ｓ２］
【０１１０】
このように、本実施例では、給送モータ３４Ａを回転させた際のモータ電流の測定結果に基づいて、加減速制御に用いられるモータ加速度の値を変更する処理（図１２のＳ２０６〜Ｓ２１２）を行っている。従って、実施例１と同様に、モータ加速度に対してシートを搬送する際にモータに掛かる負荷トルクが大きくなって搬送動作の安定性が損なわれること回避しつつ、可能な限りモータ加速度を大きな値に設定することが可能となる。即ち、図９を用いて説明したように、搬送動作の安定性を維持できる範囲でモータ加速度がより大きな値に設定されるため、加減速制御におけるモータの最高速度を抑制して静音性の向上や省電力化といった利益を得ることが可能となる。
【０１１１】
（その他の実施形態）
実施例１、２では、給送カセット１３から給送されるシートが二次転写部まで停止することなく搬送される構成について説明したが、本技術は、シートの搬送を一時停止させる構成にも適用可能である。例えば、レジローラ１６を駆動するモータを給送モータとは独立に設けて、停止状態のレジローラ１６にシート先端を突き当てて斜行補正を行った後にレジローラ１６の駆動を開始する構成が知られている。この場合、レジローラ１６の駆動開始タイミングによって画像とシートの位置合わせが行われるが、レジローラ１６にシートが到達する間隔を一定に近付けることで生産性向上を図ることが可能な点は実施例１、２と同様である。
【０１１２】
また、実施例１、２では、モータの例としてブラシレスモータを用いる場合を説明したが、これ以外の同期モータ（例えば、ステッピングモータ）を用いる場合にも本技術は適用可能である。また、回転磁界と回転子の間にすべりが生じる誘導モータにおいても、ベクトル制御を用いることで回転速度や位置を比較的高い精度で制御することが可能である。従って、本技術は誘導モータを用いる画像形成装置に適用してもよい。
【０１１３】
また、上記実施例１、２は、電子写真装置が画像形成位置（転写位置）へ向けてシートを搬送する動作に関して本技術を適用した場合について説明した。しかし、画像形成装置以外であっても、所定位置へ向けてシートを搬送する搬送動作を行うシート搬送装置に本技術を適用して、トルク検知手段の検知結果に基づいて搬送動作におけるモータの制御を変更することが可能である。このようなシート搬送装置としては、例えば、画像読取装置においてイメージセンサによる走査位置へ向けて原稿となるシートを搬送する自動原稿給送装置が挙げられる。
【０１１４】
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【０１１５】
８：像担持体（中間転写ベルト）／１１：転写部材（二次転写ローラ）／１４、１５、１６：搬送手段（給送ローラ、搬送ローラ、レジストレーションローラ）／１５Ｓ、１６Ｓ：シート検知手段（搬送センサ、レジストレーションセンサ）／２５：制御手段（制御部）／３４、３４Ａ：モータ（給送モータ）／５３：トルク検知手段（ＰＷＭデューティ記録部）／１００：画像形成装置（プリンタ）／１１４：トルク検知手段（電流検出抵抗）
【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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【図９】
2020190657.tif 000011
【図１０】
2020190657.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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