(57)【要約】【課題】シートに接触して移動可能な表面を有するシート供給用部材の劣化を感度よく検出することができる劣化検出装置、シート供給装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】給紙コロ２３０や分離コロ２３５などのシート供給用部材に接触して移動する供給対象のシートの移動量を検出するシート移動量検出手段２７０を備える。シート移動量検出手段２７０の検出結果に基づいて、互いに検出時間帯が重複しない複数の区間それぞれで検出された単位時間あたりのシートの移動量の比を算出する。また、前記移動量の比の算出値と基準値との比較結果に基づいて、シート供給用部材の劣化を判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートに接触して移動可能な表面を有するシート供給用部材の劣化を検出する劣化検出装置であって、
前記シート供給用部材に接触して移動する供給対象のシートの移動量を検出するシート移動量検出手段と、
前記シート移動量検出手段の検出結果に基づいて、互いに検出時間帯が重複しない複数の区間それぞれで検出された単位時間あたりのシートの移動量の比を算出する算出手段と、
前記移動量の比の算出値と基準値との比較結果に基づいて、前記シート供給用部材の劣化を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする劣化検出装置。
【請求項２】
請求項１の劣化検出装置において、
前記シート供給用部材にシート移動方向下流側から隣接する位置に設けられた第１のシート検知手段を更に備え、
前記複数の区間は、前記第１のシート検知手段によって供給対象のシートの先端が検知されたシート先端検知時を基準として設定された区間を含む、ことを特徴とする劣化検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２の劣化検出装置において、
前記判定手段の判定結果に基づいて、前記シート供給用部材の故障を予測する故障予測手段を更に備えたことを特徴とする劣化検出装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの劣化検出装置において、
前記シート供給用部材は、自らの移動する表面を供給対象のシートのおもて面に接触させて該シートを所定の搬送方向に向けて供給するように搬送する供給搬送部材と、該供給搬送部材に当接してニップを形成しながら該ニップで該供給搬送部材の表面移動方向とは逆方向に表面が移動する分離部材と、を含むことを特徴とする劣化検出装置。
【請求項５】
請求項４の劣化検出装置において、
前記複数の区間はそれぞれ、前記分離部材によるシート分離動作が実行されていない区間であることを特徴とする劣化検出装置。
【請求項６】
請求項４又は５の劣化検出装置において、
前記シート供給用部材は、供給対象のシートに接触して前記ニップに向けて該シートを送出する送出部材を含み、
前記複数の区間は、前記送出部材によるシート送出開始時を基準として、前記分離部材によって供給対象のシートから分離された分離残シートがない条件を満たすように設定された区間を含む、ことを特徴とする劣化検出装置。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれかの劣化検出装置において、
前記ニップにシート移動方向下流側から隣接する位置に設けられた第１のシート検知手段と、該第１のシート検知手段のシート移動方向下流側に設けられた第２のシート検知手段と、を更に備え、
前記複数の区間は、
前記第２のシート検知手段によって供給対象のシートの先端が検知されたシート先端検知時を基準として設定した区間、
前記供給搬送部材の連れ回り開始時を基準として設定された区間、
前記シート移動量検出手段によって供給対象のシートの後端が検知されたシート後端検知時を基準として設定された区間、及び、
前記第１のシート検知手段によって供給対象のシートの後端が検知されたシート後端検知時を基準として設定された区間、
のいずれか一つの区間を含むことを特徴とする劣化検出装置。
【請求項８】
請求項４乃至７のいずれかの劣化検出装置において、
前記シート移動量検出手段によって供給対象のシートの後端が検知されたシート後端検知時から所定時間経過した後に検出された前記シートの単位時間当たりの移動量の検知結果に基づいて、前記分離部材による分離動作の有無及び該分離部材によって供給対象のシートから分離された分離残シートの有無を検出することを特徴とする劣化検出装置。
【請求項９】
請求項４乃至７のいずれかの劣化検出装置において、
前記ニップにシート移動方向上流側から隣接する位置に設けられた第３のシート検知手段を更に備え、
前記第３のシート検知手段の検知結果に基づいて、前記分離部材による分離動作の有無及び該分離部材によって供給対象のシートから分離された分離残シートの有無を検出することを特徴とする劣化検出装置。
【請求項１０】
請求項４乃至７のいずれかの劣化検出装置において、
前記分離部材の回転角を検出する回転角検出手段を更に備え、
前記回転角検出手段の検知結果に基づいて、前記分離部材による分離動作の有無を検出することを特徴とする劣化検出装置。
【請求項１１】
請求項４乃至７のいずれかの劣化検出装置において、
前記ニップにシート移動方向下流側から隣接する位置に設けられた第１のシート検知手段を備え、
前記シートの移動開始時から前記第１のシート検知手段による該シートの先端検知時までの時間に基づいて、前記分離部材によって供給対象のシートから分離された分離残シートの有無を検出することを特徴とする劣化検出装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかの劣化検出装置において、
前記シート移動量検出手段は、シート収容部の最上部にある供給対象のシートの上面に所定の間隙で対向するように配置されていることを特徴とする劣化検出装置。
【請求項１３】
請求項１２の劣化検出装置において、
前記シート移動量検出手段は、前記シート収容部の最上部にある供給対象のシートの上面に対向する検出位置と、前記シート収容部から離間した待機位置との間で移動可能に構成されていることを特徴とする劣化検出装置。
【請求項１４】
請求項１２又は１３の劣化検出装置において、
前記シート移動量検出手段は、前記シート収容部におけるシートの有無を検知するシート有無検知手段を兼ねることを特徴とする劣化検出装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれかの劣化検出装置において、
前記シート移動量検出手段は、前記供給対象のシートの搬送方向に対して傾いた仮想移動面内で移動可能であり、該仮想移動面における２次元的に分布する複数の検出位置で検出可能に構成されていることを特徴とする劣化検出装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれかの劣化検出装置と、
シートが収容されるシート収容部と、
前記シートに接触して移動可能な表面を有するシート供給用部材と、
前記シート供給用部材の表面を移動させるように駆動する駆動手段と、を備えたことを特徴とするシート供給装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１５のいずれかの劣化検出装置と、
シートが収容されるシート収容部と、
前記シート収容部のシートに接触して移動可能な表面を有するシート供給用部材と、
前記シート供給用部材の表面を移動させるように駆動する駆動手段と、
前記シート供給用部材によって前記シート収容部から供給されるシートに画像を形成する画像形成手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シートに接触して移動可能な表面を有するシート供給用部材の劣化を検出する劣化検出装置、並びに、その劣化検出装置を備えたシート供給装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、原稿を供給する自動原稿供給装置（ＡＤＦ）や画像形成対象の用紙を供給する給紙装置などのシート供給装置が知られている。また、これらのシート供給装置において複数枚の原稿や用紙などからなるシート束から１枚ずつシートを分離して搬送する方法として、摩擦を利用した方法が知られている。この方法では、シートと給紙コロなどのシート供給用部材との間の摩擦係数とシート間の摩擦係数との大小関係を規定することで、シート束からシートを１枚ずつ分離して供給する分離供給を実現している。実際の自動原稿供給装置（ＡＤＦ）や給紙装置などのシート供給装置では、分離コロ方式、分離パッド方式、コーナー爪方式などが広く採用されている。分離コロ方式は、シートのおもて面側から接する給紙コロと、シートの裏面側で所定の負荷で逆転する分離コロとを用いた方式である。分離パッド方式は、給紙コロと分離パッドとを用いた方式であり、コーナー爪方式は、給紙コロとシートの角部に配設した爪とを用いた方式である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来のシート供給装置では、シートの分離搬送に利用される給紙コロ（給紙ローラや分離コロ（分離ローラ）などのシート供給用部材とシートとの摩擦状態を長期にわたって安定に維持することが難しい。そのため、給紙コロなどのシート供給用部材を経時的に劣化する部品として扱い、予め設定した所定の通紙枚数でシート供給用部材を交換するのが一般的である。しかし、シート供給用部材の表面のオイル付着や経時劣化に伴う摩擦係数の低下、シートの種類（紙種）による分離余裕度の不足などによって、上記所定の通紙枚数に達する以前にシート供給用部材が劣化してしまう場合がある。そのため、シート供給用部材の劣化を検出し、シート供給用部材の交換時期を予測することが求められている。シート供給用部材の交換時期を予測できれば、上記所定の通紙枚数でシート供給用部材を一律に交換するのではなく、適切なタイミングでシート供給用部材を交換することができる。
【０００４】
特許文献１には、互いに接触してニップを形成する給紙コロ及び分離コロのうち何れが寿命近くまで劣化したのかを特定することができる劣化判定装置が開示されている。この劣化判定装置は、分離コロの表面移動量を検知する移動量検知手段（ホール素子）と、シートの移動速度をシートおもて面側から検知するシート速度検知手段（速度センサ）とを備える。そして、移動量検知手段による検知結果に基づいて、給紙コロ及び分離コロの対について所定の度合いまで劣化が進行したと判定し、シート速度検知手段による検知結果に基づいて、給紙コロ及び分離コロの何れが所定の度合いまで劣化したのかを判定する。
【０００５】
しかしながら、本発明者らが上記特許文献１の劣化判定装置について長期間の通紙試験を行ったところ、シート速度検知手段の検知感度の低下によって給紙コロや分離コロの劣化を感度よく検出できない場合があることがわかった。
【０００６】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、シートに接触して移動可能な表面を有するシート供給用部材の劣化を感度よく検出することができる劣化検出装置、シート供給装置及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、シートに接触して移動可能な表面を有するシート供給用部材の劣化を検出する劣化検出装置であって、前記シート供給用部材に接触して移動する供給対象のシートの移動量を検出するシート移動量検出手段と、前記シート移動量検出手段の検出結果に基づいて、互いに検出時間帯が重複しない複数の区間それぞれで検出された単位時間あたりのシートの移動量の比を算出する算出手段と、前記移動量の比の算出値と基準値との比較結果に基づいて、前記シート供給用部材の劣化を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、シートに接触して移動可能な表面を有するシート供給用部材の劣化を感度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る劣化判定装置を備えたシート供給装置としての給紙装置の構成例を示す概略構成図。
【図２】本実施形態の給紙装置における用紙の分離メカニズムを説明するためのモデルの一例を示す説明図。
【図３】分離コロから用紙が受ける戻し力ＴＡと分離コロ２３５の押圧力ＰＢとの関係の一例を示すグラフ。
【図４】分離コロ方式における正常１枚送り状態の各コロの挙動を示す説明図。
【図５】分離コロ方式における正常分離状態の各コロの挙動を示す説明図。
【図６】分離コロ方式におけるピックアップコロ２４０の摩擦係数μが低下した状態のコロ挙動を示す説明図。
【図７】分離コロ方式における給紙コロまたは分離コロの摩擦係数μが低下した状態の各コロの挙動を示す説明図。
【図８】給紙動作前後の分離部前における用紙状態変化の一例を示す説明図。
【図９】給紙動作前後の分離部前における用紙状態変化の他の例を示す説明図。
【図１０】給紙動作前後の分離部前における用紙状態変化の更に他の例を示す説明図。
【図１１】給紙センサによる用紙先端検知を時間基準として表した、運転開始時の移動度の重ね合わせ波形の一例を示すグラフ。
【図１２】給紙センサによる用紙先端検知を時間基準として表した、給紙装置が故障状態になる前における移動度の重ね合わせ波形の一例を示すグラフ。
【図１３】給紙センサによる用紙先端検知を時間基準として表した、給紙装置が故障状態になった後における移動度の重ね合わせ波形の一例を示すグラフ。
【図１４】給紙センサによる用紙先端検知を時間基準として表した、給紙ジャムが発生したときの移動度の重ね合わせ波形の一例を示すグラフ。
【図１５】搬送センサによる用紙先端検知時を基準にして、図１３の移動度の重ね合わせ波形を表した一例を示すグラフ。
【図１６】給紙コロの連れ回り開始時を基準にして、図１３の移動度の重ね合わせ波形を表した一例を示すグラフ。
【図１７】２次元移動度センサによる用紙後端検知時を基準にして、図１３の移動度の重ね合わせ波形を表した一例を示すグラフ。
【図１８】用紙のピックアップによる用紙挙動を通紙枚数１１３５ｋ枚で取得した移動度の観測データを、給紙開始時を時間基準として表したグラフ。
【図１９】用紙の分離動作がある場合の給紙センサによる用紙先端検知時を時間基準として表した移動度の観測データの重ね合わせ波形を示すグラフ。
【図２０】分離部での分離動作がある場合の２次元移動度センサによる用紙後端検知時を時間基準として表した移動度の観測データの重ね合わせ波形を示すグラフ。
【図２１】図２０の０．２〜０．３［ｓ］の区間における移動度の自乗和（移動度４）を給紙動作毎に算出し、分離動作の有無別に表した時系列プロットのグラフ。
【図２２】図１９における移動度２の累積移動度を分離動作の有無別に表した時系列プロットのグラフ。
【図２３】分離動作無しの場合の移動度のデータを抽出した上で新たな指標値である移動度比βを給紙動作毎に時系列プロットしたグラフ。
【図２４】通紙枚数５ｋ枚毎のデータ取得タイミングで得られた分離動作無しの場合の約４０枚分の移動度データから算出した移動度比βの平均及び標準偏差の時系列プロットのグラフ。
【図２５】図２４の時系列プロットのデータを、平均と標準偏差の２次元プロットで表したグラフ。
【図２６】２次元移動度センサを用いたシート供給用部材の劣化の判定を含む給紙装置の故障予測方法の手順の一例を示すフローチャート。
【図２７】分離部前の用紙状態を判定する手順の一例を示すフローチャート。
【図２８】分離部前の用紙状態を判定する手順の他の例を示すフローチャート。
【図２９】分離部前の用紙状態を判定する手順の更に他の例を示すフローチャート。
【図３０】２次元移動度センサの評価のために行った実験装置の概略を示す斜視図。
【図３１】ＬＥＤ方式の２次元移動度センサの構造の一例を示す断面図。
【図３２】ＬＤ方式の２次元移動度センサの構造の一例を示す断面図。
【図３３】２次元移動度センサの撮像素子の撮像面と平行な１方向に速度入力を与えたときの出力波形を示すグラフ。
【図３４】２次元移動度センサの出力の平均化に必要なデータ数を把握するために、平均移動度のデータ収束の速さを調べたグラフ。
【図３５】種々の速度入力を与えたときの速度と２次元移動度センサの出力（＝平均移動度）との関係を示すグラフ。
【図３６】２次元移動度センサを０°配置状態から回転させて４５°配置状態に移るまでのセンサ出力（＝平均移動度）を角度θとの関係で表したグラフ。
【図３７】２次元移動度センサの速度に対する感度（センサ感度）の角度θ依存性を示すグラフ。
【図３８】２次元移動度センサの４５°配置状態で微小な角度θの検出が可能かについて調べた結果を示すグラフ。
【図３９】０°配置状態において２次元移動度センサの撮像素子によって捉えられた対象物の特徴の移動の様子の一例を示す説明図。
【図４０】４５°配置状態において２次元移動度センサの撮像素子によって捉えられた対象物の特徴の移動の様子の一例を示す説明図。
【図４１】２次元移動度センサの深度特性を評価するために用いた実験装置の概略構成を示す斜視図。
【図４２】観測点の線速を１［ｍ／ｓ］に設定して測定したＬＤ方式の２次元移動度センサの深度特性の一例を示すグラフ。
【図４３】観測点の線速を６２８［ｍｍ／ｓ］に設定して測定したＬＥＤ方式の２次元移動度センサの深度特性の一例を示すグラフ。
【図４４】２次元移動度センサの下方に位置する給紙トレイの上昇・下降機構の一例を示す斜視図。
【図４５】２次元移動度センサの姿勢変化やギャップ変動を抑えるセンサ支持機構の一例を示す斜視図。
【図４６】図４４の給紙トレイの上昇・下降機構と図４５のセンサ支持機構とを備えた給紙トレイにおける用紙満載時の２次元移動度センサの姿勢を示す説明図。
【図４７】用紙減少時の２次元移動度センサの姿勢を示す説明図。
【図４８】用紙無し時の２次元移動度センサの姿勢を示す説明図。
【図４９】給紙トレイ引き出し時の２次元移動度センサの姿勢を示す説明図。
【図５０】給紙トレイの上昇・下降機構におけるガイドの構成例を示す側面図。
【図５１】同ガイドの断面図。
【図５２】分離コロの挙動を検出する手段の構成例を示す説明図。
【図５３】図５２に示した構成においてホールセンサの出力を観測したときの波形の一例を示すグラフ。
【図５４】図５２に示した構成においてホールセンサの出力を観測したときの波形の他の例を示すグラフ。
【図５５】図５３及び図５４に示した二つのホールセンサの出力を分離コロの回転角に変換するときに用いる回転角度の象限の一例を示す説明図。
【図５６】二つのホールセンサ２３７Ｘ，２３７Ｙの出力から分離コロの絶対的な回転位置である総回転角を求める手順の一例を示すフローチャート。
【図５７】図５３及び図５４で得られた二つの二つのホールセンサの出力を分離コロの回転角データに変換した波形を示すグラフ。
【図５８】時刻ｔ＝０［ｓ］を基準とする分離コロの回転角（相対角）の観測波形のグラフ。
【図５９】給紙装置の故障の予兆を抽出すべきデータ群を層別するため、分離条件別に観測データを層別した散布図。
【図６０】分離パッド方式を採用した給紙装置に２次元移動度センサを適用した例を示す説明図。
【図６１】コーナー爪分離方式を採用した給紙装置に２次元移動度センサを適用した例を示す説明図。
【図６２】本発明を適用可能な画像形成装置の全体構成の一例を示す概略構成図。
【図６３】本発明の実施形態に係る劣化検出装置の構成例を機能ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る劣化判定装置を備えたシート供給装置としての給紙装置の構成例を示す概略構成図である。なお、本実施形態では、供給対象のシートが画像形成可能な用紙（転写紙）であり、シート供給用部材がコロ（ローラ）である場合について説明するが、本発明は、シートの材質や用途などに限定されることなく適用することができる。また、本発明は、シート供給部材の種類に限定されることなく適用することができ、例えば、本発明は、シート供給部材がベルトである場合にも適用することができる。
【００１１】
図１において、本実施形態の給紙装置は、いわゆる分離コロ方式で用紙Ｐを供給するものであり、複数のシート供給用部材として、給紙コロ２３０と分離コロ２３５とピックアップコロ２４０とを備えている。各コロ２３０、２３５、２４０は、図示しない駆動手段によって所定の回転方向（図中矢印方向）に回転駆動することができる。
【００１２】
給紙コロ２３０は、自らの移動する表面を供給対象の用紙Ｐのおもて面Ｐｓ１に接触させて用紙Ｐを次工程に供給するように所定の搬送方向に搬送する供給搬送部材として機能する。
【００１３】
分離コロ２３５は、給紙コロ２３０に当接してニップＮを形成しながら、そのニップＮで給紙コロ２３０の表面移動方向とは逆方向に表面が移動する分離部材として機能する。つまり、分離コロ２３５は、ピックアップコロ２４０によって取り出されて送出された用紙Ｐから余分な用紙を分離する。
【００１４】
ピックアップコロ２４０は、シート収容部（用紙収容部）としての給紙トレイ２０１に収容されている供給対象の用紙Ｐの最上面に接触して、前記ニップＮに向けて用紙Ｐを送出する送出部材として機能する。つまり、ピックアップコロ２４０は、給紙トレイ２０１の底板２０１’上に積載された複数の用紙から１枚以上の用紙を取り出し、給紙コロ２３０及び分離コロ２３５が互いに対向するニップＮが位置する分離部へ向けて送出する。
【００１５】
ここで、分離コロ２３５は次のような特徴的な動作を示す。分離コロ２３５は、トルクリミッタを介して給紙コロ２３０とは逆方向に駆動されており、所定負荷以上では給紙コロ２３０と連れ回り状態にある。そして、ニップＮに複数枚の用紙が進入したり、給紙コロ２３０や分離コロ２３５と用紙Ｐとの摩擦係数（μ）が低下したりして、分離コロ２３５の表面に作用する外力が所定負荷以下になると、分離コロ２３５の回転方向は逆転する。この分離コロ２３５の動作によって、複数枚の用紙がピックアップされた場合に、１枚の用紙だけを分離することができる。以上の分離コロ２３５の挙動は、回転角度検出手段としてのホールセンサによって検出することができる。なお、このホールセンサについては、図１では省略されているが、後で詳述する。
【００１６】
また、本実施形態の給紙装置は、前述のホールセンサのほか、２次元移動度センサ２７０と給紙センサ２７５と分離前センサ２８０と搬送センサ２８５とを備えている。
【００１７】
２次元移動度センサ２７０は、ピックアップコロ２４０近傍の用紙面に対向するように配設され、ピックアップコロ２４０や給紙コロ２３０等に接触して移動するシートの移動量を検出するシート移動量検出手段として機能する。また、２次元移動度センサ２７０は給紙トレイ２０１に積載されている用紙群の最上部にある供給対象のシートの上面に対向する検出位置と、給紙トレイ２０１から離間した待機位置との間で移動可能に構成されている。この２次元移動度センサ２７０を検出位置と待機位置との間で移動させる接離手段を設けてもよい。この接離手段は、例えば、バネなどの付勢手段、カム機構、そのカム機構を回転させるモータなどの駆動源等で構成することができる。付勢手段は、２次元移動度センサ２７０を給紙トレイ２０１から離間する向きに付勢し、カム機構は、自身が回転することにより、付勢手段の付勢力に抗して２次元移動度センサ２７０を所定のタイミングで給紙トレイ２０１側に押圧する。なお、後述の通紙実験では、２次元移動度センサ２７０の接離を手動で行うようにしたため、２次元移動度センサ２７０の姿勢が不安定になり、そのセンサの検出値が変動することがあった。また、後述の通紙実験では、２次元移動度センサ２７０として、発光部に半導体レーザを用いたＬＤ（Laser Diode）方式のセンサを使用したが、この方式に限定されるものではない。２次元移動度センサ２７０の詳しい構成例などについては後述する。
【００１８】
給紙センサ２７５は、ニップＮが位置する分離部に用紙移動方向下流側から隣接する位置に配設された第１のシート検知手段として機能し、例えばフォトインタラプタなどの光学式のセンサで構成される。給紙センサ２７５は、分離コロ２３５で分離された用紙の有無（不給紙か否か）及び用紙の搬送時間を検出することができる。
【００１９】
分離前センサ２８０は、給紙センサ２７５の用紙移動方向下流側であってピックアップコロ２４０と給紙コロ２３０との間に配設された第２のシート検知手段として機能し、例えばフォトインタラプタなどの光学式のセンサで構成される。分離前センサ２８０は、ニップＮが位置する分離部へ搬送される用紙の有無や、分離コロ２３５によって供給対象の用紙からの分離された分離残シートしての分離残紙の有無を検出する。
【００２０】
前記ニップＮが位置する分離部の用紙移動方向下流側には、図中Ａ方向で示すように用紙を次工程へ向けて搬送するための搬送ローラ対が配設されている。この搬送ローラ対は、例えば図示のように駆動ローラからなる搬送ローラ２４５と、その搬送ローラ２４５にそれぞれ接触対向する２つの従動ローラからなる搬送ローラ２５０、２５５とを用いて構成され、分離部で分離された用紙の安定搬送を担う。
【００２１】
搬送センサ２８５は、上記搬送ローラ対がある用紙搬送経路の出口側、すなわち、搬送ローラ対２４５、２５５とが接触対向しているニップに用紙搬送方向下流側から隣接する位置に配設された第３のシート検知手段として機能する。搬送センサ２８５は、例えばフォトインタラプタなどの光学式のセンサで構成される。この搬送センサ２８５による用紙先端検知をトリガとして、給紙コロ２３０は、自身と分離コロ２３５とによる分離搬送のための回転から、用紙Ｐを介した搬送ローラ２４５に対する連れ回りの回転に切り替わる。
【００２２】
なお、図１の給紙装置において、全てのセンサが必要とされるわけではない。例えば、分離前センサ２８０とホールセンサとは、後述の通紙実験の目的で配設したものであり、通常の用紙供給動作の場合には設けなくてもよい。
【００２３】
図２は、本実施形態の給紙装置における用紙の分離メカニズムを説明するためのモデルの一例を示す説明図である。また、図３は、分離コロ２３５から用紙Ｐが受ける戻し力ＴＡと分離コロ２３５の押圧力ＰＢとの関係の一例を示すグラフである。なお、図２及び図３に記載されている各記号は、次のような力や摩擦係数を意味している。また、本明細書において「摩擦係数」は静止摩擦係数を意味する。
ＦＢ：給紙コロ２３０から用紙Ｐが受ける搬送力（＝μｒ×ＰＢ）
ＰＢ：分離コロ２３５の押圧力
ＴＡ：分離コロ２３５から用紙Ｐが受ける戻し力
μｐ：用紙間の摩擦係数
μｒ：給紙コロ２３０と用紙Ｐとの間の摩擦係数
【００２４】
図２において、１枚目の用紙Ｐの給送条件と２枚目の用紙Ｐ’の分離条件とから、分離適正条件は用紙の自重を無視して、次の（１）式で表すことができる。
【数１】
2014125347.tif 000003
【００２５】
上記（１）式を満たす分離適正範囲を図で表すと、図３のようになる。但し、ここでは、給紙コロ２３０に着目しており、摩擦係数μｒは給紙コロ２３０の劣化を含んでいる。従って、摩擦係数μｒが低下すれば、不送り領域が設定条件Ｘに近づいて不送りしやすくなる。また、図３において、分離コロ２３５の劣化は、設定条件Ｘが左方向に移動することで表すことができる。その結果、設定条件Ｘは、重送領域に近づいて重送しやすくなる。設定条件Ｘがそれぞれの境界に近づくと各コロのスリップが大きくなる。例えば、設定条件Ｘが不送り境界に近づくと、給紙コロ２３０と用紙との間のスリップが大きくなり、設定条件Ｘが重送境界に近づくと、分離コロ２３５と用紙との間のスリップが大きくなり、やがて不送りや重送といった不具合につながる。
【００２６】
図４は、分離コロ方式における正常１枚送り状態の各コロの挙動を示す説明図である。ピックアップコロ２４０から送出された用紙Ｐは、給紙コロ２３０と分離コロ２３５とのニップＮが位置する分離部へ搬送される。前述の図１の説明でも述べたように、給紙コロ２３０によって搬送される用紙から分離コロ２３５が受ける摩擦力は、分離コロ２３５を駆動するトルクリミッタの伝達トルクを上回るため、分離コロ２３５は連れ回り状態となり、１枚の用紙Ｐが次工程へ搬送される。
【００２７】
図５は、分離コロ方式における正常分離状態の各コロの挙動を示す説明図である。複数枚の用紙が分離部へ進入すると、分離コロ２３５がトルクリミッタの作用で逆回転して用紙を押し戻す。押し戻された下部の用紙Ｐ’は、そのままの状態で停止するか、最上部の用紙に引きずられて再び分離部へ進入し分離コロ２３５によって押し戻される。この動作を繰り返す結果、分離コロ２３５は微小な正逆回転を繰り返すことになり、分離部から１枚の用紙Ｐが分離されて次工程へ搬送される。
【００２８】
図６は、分離コロ方式におけるピックアップコロ２４０の摩擦係数μが低下した状態のコロ挙動を示す説明図である。用紙に対するピックアップコロ２４０の摩擦係数μが低下すると、ピックアップコロ２４０が対向しているピックアップ部で用紙Ｐのスリップが起こり、用紙Ｐの搬送速度が低下且つ不安定になる。
【００２９】
図７は、分離コロ方式における給紙コロ２３０または分離コロ２３５の摩擦係数μが低下した状態の各コロの挙動を示す説明図である。給紙コロ２３０または分離コロ２３５の摩擦係数μが低下すると、分離コロ２３５は逆転状態となるが、用紙の搬送状態は次の（１）又は（２）になる。
（１）給紙コロ側のμ低下状態では不送り。
（２）分離コロ側のμ低下状態あるいは逆転トルク低下状態では重送。
このように、分離コロ２３５の挙動は同一でも、原因によって現れる現象が異なる。
【００３０】
図８〜１０はそれぞれ、給紙動作前後の分離部前（分離部の用紙搬送方向上流側におけるピックアップ部と分離部との間の位置）における用紙状態変化の一例を示す説明図である。ここで、不送りや重送の分離不良が無いとすると、用紙の状態は、次の４つの状態（状態１，２，３，４）に分類される（表１参照）。
状態１：ピックアップされた１枚の用紙がそのまま給紙された状態
状態２：１枚の分離残の用紙がそのまま給紙された状態
状態３：複数枚の用紙がピックアップされ、正常な分離動作によって最上部の１枚の用紙が給紙された状態
状態４：複数枚の分離残の用紙があり、最上部の１枚の用紙が給紙された状態
【表１】
2014125347.tif 000004
【００３１】
図８に示すように、給紙動作前の状態が状態１又は状態３の場合は、分離前の位置に分離残の用紙が存在しないので、分離前センサ２８０によって用紙は検知されない。この状態１又は状態３から給紙動作が実行されると、状態１（図８）又は状態２（図９）に変化する。
また、図９に示すように、給紙動作前の状態が状態２の場合は、分離前の位置に１枚の分離残の用紙が存在するので、分離前センサ２８０によって分離残の用紙が検知される。この状態２から給紙動作が実行されると、状態３（図８）又は状態４（図１０）に変化する。
また、図１０に示すように、給紙動作前の状態が状態４の場合は、分離前の位置に複数枚の分離残の用紙が存在するので、分離前センサ２８０によって分離残の用紙が検知される。この状態４から給紙動作が実行されると、状態３（図８）又は状態４（図１０）に変化する。
【００３２】
次に、本実施形態の給紙装置を用いて行った通紙実験について説明する。
図１１〜２５はそれぞれ、通紙実験で取得した用紙の移動度の波形とその解析結果を示すグラフである。ここで、用紙の「移動度」とは、前述の２次元移動度センサ２７０で検出された用紙の単位時間当たりの移動量である。以下の通紙実験では、２次元移動度センサ２７０として用紙の画像を撮影する撮像装置を用いて所定の解像度（２４００［ｐｉｘｅｌ／ｉｎｃｈ］）で撮影された画像を解析した。この解析結果に基づいて、上記用紙の「移動度」を、１ミリ秒当たりに移動した用紙の移動量に対応する画素数［ｐｉｘｅｌ／ｍｓ］で表した。この移動度のデータ取得は、５ｋ枚の通紙毎に４５枚分行った。用紙サイズはＡ４であり、通紙方向は用紙の短手方向に通紙する短手送りのみである。また、１１３５ｋ枚で給紙コロ２３０のスリップによる給紙ジャム（不送り）が発生し、その時点で通紙実験を終了した。なお、図１１〜２５における縦軸の移動度の数値が後述の図３３等と異なるのは、図１１〜２５の移動度のデータを取得したときの２次元移動度センサ２７０の解像度が異なるためである。具体的には、２次元移動度センサ２７０の解像度が、図１１〜２５では２４００［ｐｉｘｅｌ／ｉｎｃｈ］であり、後述の図４２では８００［ｐｉｘｅｌ／ｉｎｃｈ］であり、後述の図３３等では４００［ｐｉｘｅｌ／ｉｎｃｈ］である。
【００３３】
図１１〜１４はそれぞれ、給紙センサ２７５による用紙先端検知を時間基準として表した移動度の重ね合わせ波形の一例を示すグラフである。ここで、データのサンプリング周期は１［ｍｓ］である。また、各図における移動度の波形と対応する給紙動作との関係は、次の（１）〜（３）のとおりである。
（１）約−０．１［ｓ］の時点から給紙動作が開始され、約−０．０３［ｓ］の時点までは、ピックアップコロ２４０により用紙が単独搬送される。
（２）給紙センサ２７５が用紙先端を検知した用紙先端検知時から約０．０２ｓだけ経過した時点で、分離部は加速して用紙搬送を速める。これは連続通紙時に紙間隔を小さくすることが目的であり、結果として、同じ線速度のまま生産性を高めることができる。（従って、加速部分は必ずあるとは限らない。）
（３）搬送センサ２８５が用紙先端を検知した用紙先端検知時から約７０［ｍｓ］だけ経過した後に、分離部のコロ２３０、２３５は減速して停止する。この停止の後、分離部の給紙コロ２３０は、用紙を介した搬送ローラ２４５に対する連れ回り状態になる。その結果として、供給対象の用紙の後端が分離部を通過した後、分離された用紙が引きずられて分離部に進入しようとしても、搬送方向への駆動力が作用していないため、分離部への進入を阻止される。移動度の波形の終端は、用紙の後端が２次元移動度センサ２７０の検出範囲から抜けた時刻を表しており、上記給紙コロ２３０の連れ回り区間は用紙サイズ（搬送方向の長さ）に依存する。
【００３４】
表２は、図１１〜１４それぞれの移動度の重ね合わせ波形を測定したときの通紙枚数、給紙装置の状態、分離動作の有無及び給紙ジャム（不送り）の有無を示している。
【表２】
2014125347.tif 000005
【００３５】
図１１は、運転開始時における移動度の観測データの波形（重ね合わせ波形）の例である。この場合、用紙挙動に現れる変動は極小さい。
【００３６】
図１２は、給紙装置が故障状態になる前における移動度の観測データの波形（重ね合わせ波形）の例である。この場合、分離部における加速時に微小なスリップが発生し、用紙挙動に現れる変動は図１１に比べると大きくなっている。
【００３７】
図１３は、給紙装置が故障状態になった後における移動度の観測データの波形（重ね合わせ波形）の例である。この場合、分離部における加速時にスリップが発生し、用紙挙動に現れる変動は非常に大きくなっている。
【００３８】
図１４は、通紙枚数が１１３５ｋ枚になって給紙ジャムが発生したときの移動度の観測データの波形（重ね合わせ波形）の例である。この観測データは、給紙装置の状態の正常／故障の判定にのみ使用し、上記各コロの劣化を判定するときの指標値の算出には使用しない。つまり、給紙ジャムの発生によって、図１３で示される１１３５ｋ枚の取得データ群が故障状態にあると判断される。図１２及び図１３の場合と同様に、分離部の加速時にスリップが発生している。この結果から、図１２及び図１３の観測データに給紙装置の故障の予兆が現れていることが確認できる。図１２及び図１３の場合と図１４の場合との違いは、タイムアウトで給紙ジャムとなるかどうかの違いだけである。
【００３９】
また、図１１〜１４の観測データの波形の比較から、次のことが確認できる。
・スリップが発生しているのは分離部における用紙の加速時であり、０〜０．１［ｓ］の間に移動度の変化が現れている。
・スリップが発生すると、その後の用紙挙動に遅れが生じる。
【００４０】
そこで、０〜０．１［ｓ］の区間で移動度を累積した累積移動度（以下、「移動度２」という。）の値を、給紙コロ２３０の状態を表す特徴量としてもよい。
【００４１】
図１５〜１７はそれぞれ、図１３で表した移動度の重ね合わせ波形を、時間基準を変えて表したものである。表３は、図１５〜１７それぞれの移動度の重ね合わせ波形を測定したときの通紙枚数及び時間基準を示している。
【表３】
2014125347.tif 000006
【００４２】
後述するように、２次元移動度センサ２７０の姿勢変化などによって、移動度は必ずしも安定ではなく変動する。この移動度の変動が、給紙コロ２３０などの劣化（スリップ）や給紙装置の故障の予兆を捉える際にノイズとなり、予兆の検出感度を損なう。そこで、対策として、用紙の移動度の観測波形のなかで安定動作をしている部分の移動度を基準として対象部分を相対比較することによって、状態を判定する方法が考えられる。
【００４３】
分離部のみによって用紙が搬送される区間、すなわち用紙が分離部に到達してから搬送センサ２８５による用紙先端検出前までの区間では、分離コロ２３５による負荷が働いており、用紙の搬送速度が安定しているとはいえない。また、分離部の給紙コロ２３０が搬送ローラ２４５に連れ回りしている連れ回り区間は、移動度の観測波形に周期性な変動が現れ、また、用紙サイズが小さい場合では短いため、安定な移動度のデータを抽出することができない。そこで、分離部及び搬送ローラ２４５の両者によって用紙の搬送が行われている区間、その中でも用紙の減速開始前の区間が、移動度の観測データが最も安定している区間ということができる。しかしながら、前述の図１３に示すように、移動度を抽出する時間基準が給紙センサ２７５による用紙先端検知時のままでは、スリップが発生したときに移動度の波形に遅れが生じ、正しい移動度を抽出可能な適切な安定区間を設定することができない。そこで、本実施形態では、異なるタイミングで波形を捉え直すことを考える。このときの時間基準としては、次の４種類（１）〜（４）を挙げることができる。
（１）搬送センサ２８５による用紙先端検知時
（２）給紙コロ２３０の連れ回り開始時
（３）２次元移動度センサ２７０による用紙後端検知時
（４）給紙センサ２７５による用紙後端検知時
【００４４】
図１５〜１７はそれぞれ、前述の図１３の移動度の観測データの波形を、上記（１）〜（３）を時間基準にして表している。図１５〜１７中の破線で囲んだ「移動度３算出区間」が、移動度の波形が安定している安定区間を意味する。なお、上記（４）給紙センサ２７５による用紙後端検知時を時間基準にした場合の移動度の波形は、図１７とほとんど同じになるので、省略する。
【００４５】
上記（１）又は（２）を時間基準にした場合は、時間基準が用紙先端位置に対応して決まり、用紙サイズの影響を受けない。このため、給紙装置が原稿サイズ混載の自動原稿供給装置（ＡＤＦ）に対応することができる。
また、上記（３）又は（４）を時間基準にした場合は、用紙後端が分離部を抜けた後の動作を基準としているため、後述する分離残有無の判定用の波形データとしてそのまま利用できる。
【００４６】
図１８は、用紙のピックアップによる用紙挙動を通紙枚数１１３５ｋ枚で取得した移動度の観測データを、給紙開始時を時間基準として表したグラフである。
前述の図１３及び１５〜１７では分離動作がない条件で移動度の観測データを抽出したが、図１８の例では、給紙開始時点で分離残が無い条件で移動度の観測データを抽出した。その理由は、分離残の用紙がある場合、用紙先端は分離部の用紙搬送方向上流側の直前にあるため、給紙開始時の用紙挙動はピックアップではなく分離部に支配されてしまい、ピックアップ時の有効な用紙挙動を示す観測データが得られないためである。そこで、図１８の観測データの結果から、ピックアップ時の用紙挙動を示す区間として、図１８中の破線で囲んだ「移動度１算出区間」を利用できる。
【００４７】
図１９は、用紙の分離動作がある場合の給紙センサ２７５による用紙先端検知時を時間基準として表した移動度の観測データの重ね合わせ波形を示すグラフである。図１９において、通紙枚数は１１３５ｋ枚であり、前述の図１３と比較すると分離部の加速時の移動度に大きな変動が現れている。これは、加速時の負荷変動に対して分離コロ２３５が過渡的に反応することが原因である。この結果、図１９中の破線で囲んだ「移動度２算出区間」（０〜０．１［ｓ］の区間）の累積移動度（移動度２）は変動する。また、図１９においては０．６［ｓ］付近に比較的大きなピークが現れている。これは、給紙された用紙の後端が分離部を通過した直後に、分離残の用紙が引きずられて分離部に進入しようとして阻止されたときの挙動を表している。これは給紙後に分離残の用紙がある場合すなわち分離動作がある場合の特徴的な波形である。
【００４８】
図２０は、分離部での分離動作がある場合の２次元移動度センサ２７０による用紙後端検知時を時間基準として表した移動度の観測データの重ね合わせ波形を示すグラフである。２次元移動度センサ２７０による用紙後端挙動を時間基準とすることで、用紙後端挙動をきっかけとして発生する現象のタイミングを揃えることができる。また、図２０においては、前述の図１７と比較すると、０．２３〜０．２５［ｓ］付近に大きなピークが同タイミングで発生していることが確認できる。この場合は、図２０中の破線で囲んだ「移動度４算出区間」（０．２〜０．３［ｓ］の区間）の移動度を利用することができる。
【００４９】
なお、２次元移動度センサ２７０による用紙後端検知を時間基準とする以外に、給紙センサ２７５による用紙後端検知を時間基準としても同様に、用紙後端挙動をきっかけとして発生する現象のタイミングを揃えることができる。
【００５０】
図２１は、図２０の０．２〜０．３［ｓ］の区間における移動度の自乗和（移動度４）を給紙動作毎に算出し、分離動作の有無別に表した時系列プロットのグラフである。図２１において、分離動作無しの場合は、移動度の自乗和（移動度４）の値は小さく狭い範囲に集中している。一方、分離動作有りの場合は、移動度の自乗和（移動度４）は広い範囲に分布している。分離動作有りで移動度の自乗和（移動度４）の値が小さいものがあるため、分離動作の有無を完全に分離できるわけではないが、閾値を例えば０．３とすれば９０％以上の分離動作有りデータを除くことができる。
【００５１】
図２２は、前述の図１９における移動度２の累積移動度を分離動作の有無別に表した時系列プロットのグラフである。図２２において、通紙枚数が約１００〜４００ｋ枚で、主に２次元移動度センサ２７０の姿勢変化に伴う移動度の変動が現れている。また、通紙枚数が約８００〜１１００ｋ枚でも移動度の落ち込みが現れている。全体で見ると、分離動作有りの移動度のデータは値が小さくばらつきが大きいことが示されている。この図２２の結果から、用紙やセンサの姿勢変化を吸収できる指標値を求める必要があること、及び、分離動作が無いときの移動度のデータを抽出する必要があること、が分かる。
【００５２】
図２３は、分離動作無しの場合の移動度のデータを抽出した上で、次の（２）式で定義される新たな指標値である移動度比βを給紙動作毎に時系列プロットしたグラフである。
【数２】
2014125347.tif 000007
【００５３】
図２３から、移動度比βの場合は、前述の図２２に現れたような変動が抑えられていることが確認できる。
【００５４】
図２４は、通紙枚数５ｋ枚毎のデータ取得タイミングで得られた分離動作無しの場合の約４０枚分の移動度データから算出した移動度比βの平均及び標準偏差の時系列プロットのグラフである。図２４に示すように、故障発生直前で、移動度比βの平均及び標準偏差がともに大きく変化していることが確認でき、移動度比βが指標値として有効であるといえる。
【００５５】
図２５は、図２４の時系列プロットのデータを、平均と標準偏差の２次元プロットで表したグラフである。図２５から、通紙枚数１１２５ｋ枚以上のデータがそれ以前のデータから分離していることがわかる。この結果から、移動度比βの平均を用いる場合は、故障予測の閾値として例えば３．９４を設定することができ、また、移動度比βの標準偏差を用いる場合は、故障予測の閾値として例えば０．１を設定することができる。つまり、故障（給紙ジャム）発生前のデータを閾値で分離できるので、故障予測が可能であることが示されたことになる。
【００５６】
次に、以上の通紙実験における解析結果に基づいて、本実施形態の給紙装置における給紙コロ２３０、分離コロ２３５、ピックアップコロ２４０などのシート供給用部材の劣化の判定や故障予測の方法、並びにその方法を実施可能な判定装置の構成例について説明する。
【００５７】
図２６は、２次元移動度センサ２７０を用いたシート供給用部材の劣化の判定を含む給紙装置の故障予測方法の手順の一例を示すフローチャートである。
図２６において、「給紙回数ｎ計数」（Ｓ１０１）は、本実施形態の給紙装置の給紙回数を計数するステップであり、移動度データ取得待ちの状態を意味する。もし、サンプリングによらず全給紙データを対象とする移動平均で状態監視する場合は、このステップは不要である。
「ｎ＝Ｎ？」（Ｓ１０２）は、本実施形態の給紙装置の給紙回数と所定の給紙回数間隔Ｎとを比較して、移動度データ取得時期に達したかどうかを判定するステップである。
「給紙実行」（Ｓ１０３）は、移動度データ取得を行う給紙動作を実行するステップである。
「移動度データ取得」（Ｓ１０４）は、２次元移動度センサ２７０による移動度データ取得を行うステップである。
「タイミングデータ取得」（Ｓ１０５）は、給紙スタート信号、２次元移動度センサ２７０の検知信号、給紙センサ２７５の検知信号、搬送センサ２８５の検知信号及び給紙コロ２３０の連れ回りスタート信号から、所定の時間データを取得するステップである。
【００５８】
「状態１？」（Ｓ１０６）は、図２７〜２９のフローチャートで示す手順により、前述の表１の状態１であるか否かを判定するステップである。
「状態２？」（Ｓ１１２）は、図２７〜２９のフローチャートで示す手順により、前述の表１の状態２であるか否かを判定するステップである。
「状態３？」（Ｓ１１６）は、図２７〜２９のフローチャートで示す手順により、前述の表１の状態３であるか否かを判定するステップである。
【００５９】
「移動度１算出」（Ｓ１０９，Ｓ１１７）は、移動度データの時間基準を変更して、ピックアップ動作時の累積移動度（移動度１）を算出するステップである。
「移動度２算出」（Ｓ１０８，Ｓ１１３）は、移動度データの時間基準を変更して、分離搬送時の累積移動度（移動度２）を算出するステップである。
「移動度３算出」（Ｓ１０９，Ｓ１１４，Ｓ１１８）は、移動度データの時間基準を変更して、安定搬送時の累積移動度（移動度３）を算出するステップである。
「移動度比α算出」（Ｓ１１２，Ｓ１１０，Ｓ１１９）は、移動度比α＝（移動度１）／（移動度３）を算出するステップである。
「移動度比β算出」（Ｓ１１１，Ｓ１１５）は、移動度比β＝（移動度２）／（移動度３）を算出するステップである。
【００６０】
「ｋ＝Ｋ？」（Ｓ１２０）は、移動度比αの取得データ数が所定の値に達したかどうか判定するステップである。ここで、状態２が発生するためには、状態３が発生することが必要条件であり、給紙毎の状態を時系列で表すと、次のようなパターンとなる。
（状態３）→｛（状態４）→（状態４）→・・・・・→（状態４）｝→（状態２）
つまり、状態２は必ず状態３の後に現れる。サンプリングによる移動度データ取得の場合、状態２から観測される場合もあり得るが、通紙実験の結果では、状態２の出現数ｍと状態３の出現数ｋとの関係は、ｋ＞ｍである。つまり、Ｋ＝Ｍに設定すれば（通常はＫ＝Ｍである）状態３の方が先に規定値に達する。従って、ｋ→ｍの順に取得データ数のチェックを行うのである。もし、サンプリングによらず全給紙データを対象とする移動平均で状態監視する場合は、このＳ１１４のステップは不要であり、その時点からｋ，ｍだけ遡ったデータの平均を算出することになる。
【００６１】
「ｋ＞Ｋ？」（Ｓ１２１）は、移動度比αの取得データ数が所定の値を超えたかどうか判定するステップである。ここで、「ｋ＞Ｋ？」でＮ（否定）ならば、取得データ数がまだ不足なので、移動度データ取得のステップに戻る。一方、「ｋ＞Ｋ？」でＹ（肯定）ならば、取得データ数が所定の値を超えているので、移動比βの取得データ数の確認のステップに移る。
【００６２】
「αの平均算出」（Ｓ１２２）は、移動比αの平均を算出するステップである（必要ならば標準偏差も算出する。）
「α＜Ａ？」（Ｓ１２３）は、指標値としての移動度比αが閾値Ａを下回ったかどうか判定するステップである。なお、指標値によっては故障状態に向かって増大する場合もあるので、不等号の向きは一律に決まるものではない。
「ピックアップコロ交換要求」（Ｓ１２４）は、前ステップＳ１１７で異常判定された場合に、ピックアップコロ２４０又はそれを含むユニットの交換を促す動作を実行するステップである。この動作としては、操作パネル上の表示や通信回線を経由した保守要員への報知などがある。
【００６３】
「ｍ＝Ｍ？」（Ｓ１２５）は、移動度比βの取得データ数が所定の値に達したかどうか判定するステップである。もし、サンプリングによらず全給紙データを対象とする移動平均で状態監視する場合は、このＳ１１９のステップは不要であり、その時点からｋ，ｍだけ遡ったデータの平均を算出することになる。（なお、通常はＫ＝Ｍである。）
【００６４】
「βの平均算出」（Ｓ１２６）は、移動比βの平均を算出するステップである（必要ならば標準偏差も算出する。）
「β＜Ｂ？」（Ｓ１２７）は、指標値βが閾値Ａを下回ったかどうか判定するステップである。なお、指標値によっては故障状態に向かって増大する場合もあるので、不等号の向きは一律に決まるものではない。
「給紙コロ交換要求」（Ｓ１２８）は、前ステップＳ１２０で異常と判定された場合に、給紙コロ又はそれを含むユニットの交換を促す動作を実行するステップである。この動作としては、操作パネル上の表示や通信回線を経由した保守要員への報知などがある。
【００６５】
図２７は、分離部前の用紙状態を判定する手順の一例を示すフローチャートである。図２７のフローは、２次元移動度センサ２７０の検知結果に基づいて分離部前の用紙状態を判定する例である。図２７のフローでは、給紙前と給紙後で同じ基本動作フローを実行することにより分離残有無を検出する。すなわち、予備給紙を１回行い次の給紙前の分離残有無を判定する。もちろん、給紙前の分離残有無検出は、後述の図２９で示すように給紙センサ２７５の用紙先端検出時間（図２９中の「ｔ１＜Ｔｆ？」で示すステップ）によって行ってもよい。
【００６６】
図２７において、「給紙実行」（Ｓ２０１，Ｓ２０７，Ｓ２１５）は、移動度データ取得を行う給紙動作を実行するステップである。
「ｔ１＜Ｔ１？」（Ｓ２０２，Ｓ２０８，Ｓ２１６）は、給紙スタートから給紙センサ２７５が用紙先端を検出するまでの時間ｔ１を所定の基準値Ｔ１と比較するステップである。
「スリップ判定」（Ｓ２０３，Ｓ２０９，Ｓ２１７）は、前ステップでＮであった場合にピックアップ部または分離部でスリップがあったことを判定するステップである。このとき、本実施形態の給紙装置が組み込まれた画像形成装置は、給紙ジャムが発生したとして動作を停止する。
【００６７】
「移動度データ取得」（Ｓ２０４，Ｓ２１０，Ｓ２１８）は、２次元移動度センサ２７０による移動度データ取得を行うステップである。
「自乗和ｓ算出」（Ｓ２０５，Ｓ２１１，Ｓ２１９）は、取得した移動度データの時間基準を変更して、用紙後端基準の移動度自乗和ｓ（移動度４）を算出するステップである。
「ｓ＞Ｓ？」（Ｓ２１２，Ｓ２２０）は、移動度自乗和ｓ（移動度４）を所定の基準値Ｓと比較するステップである。
【００６８】
「状態４判定」（Ｓ２１３）は、分離部での分離動作における用紙状態が状態４であることを判定するステップである。
「状態２判定」（Ｓ２１４）は、分離部での分離動作における用紙状態が状態２であることを判定するステップである。
「状態３判定」（Ｓ２２１）は、分離部での分離動作における用紙状態が状態３であることを判定するステップである。
「状態１判定」（Ｓ２２２）は、分離部での分離動作における用紙状態が状態１であることを判定するステップである。
【００６９】
以上のステップ（Ｓ２０１〜Ｓ２２２）により、移動度の取得データを分離動作有無と分離残有無とに層別することができる。
【００７０】
図２８は、分離部前の用紙状態を判定する手順の他の例を示すフローチャートである。図２８のフローは、分離前センサ２８０の検知結果に基づいて分離部前の用紙状態を判定する例である。
図２８において、「スタート信号検出」（Ｓ３０１）は、用紙のピックアップ動作の基準となるスタート信号を検出するステップである。
「紙有り？」（Ｓ３０２，Ｓ３０４，Ｓ３１０）は、スタート信号検出時点の分離前センサ２８０の出力に基づいて用紙有無情報を得るステップである。この結果、状態１，３と状態２，４とが分離される。
【００７１】
「用紙先端検出」（Ｓ３０７）は、前ステップで紙無し状態を検出した場合に、分離前センサ２８０によって用紙先端を検出するステップである。このステップで、スタート信号から分離前センサ２８０による用紙先端検出までの所用時間ｔ２を取得できる。また、用紙先端検出時刻を分離コロ回転数検出の基準（トリガ）とすることによって、状態１，３に対して、用紙のピックアップ開始から用紙の分離部進入までのばらつきが含まれることを回避でき、より安定なデータを得ることができる。
【００７２】
「ｔ２＜Ｔ２？」（Ｓ３０８）は、前ステップで取得した所要時間ｔ２を予め設定した時間Ｔ２と比較することによって、ピックアップ時間の遅れ（即ち、ピックアップでのスリップ発生）を検出するステップである。なお、このステップは用紙状態判定とは異なり、ピックアップ部の劣化検出のためのステップである。
【００７３】
「スリップ判定」（Ｓ３０９）は、ピックアップ部のスリップを判定するステップである。
「用紙後端検出」（Ｓ３０３，Ｓ３１０）は、分離部で分離された用紙の後端が給紙センサ２７５（図１参照）の検知位置を通過したことを検出するステップである。この結果、分離部前における分離残の用紙の有無を検出することが可能になる。
「紙有り？」（Ｓ３０４，Ｓ３１１）は、分離動作終了後における分離残の用紙の有無を検出するステップである。
【００７４】
「状態４判定」（Ｓ３０５）は、分離部での分離動作における用紙状態が状態４であることを判定するステップである。
「状態２判定」（Ｓ３０６）は、分離部での分離動作における用紙状態が状態２であることを判定するステップである。
「状態３判定」（Ｓ３１２）は、分離部での分離動作における用紙状態が状態３であることを判定するステップである。
「状態１判定」（Ｓ３１３）は、分離部での分離動作における用紙状態が状態１であることを判定するステップである。
【００７５】
以上のステップ（Ｓ３０１〜Ｓ３１３）により、移動度の取得データを分離動作有無と分離残有無とに層別することができる。
【００７６】
図２９は、分離部前の用紙状態を判定する手順の更に他の例を示すフローチャートである。図２９のフローは、給紙センサ２７５の検知結果と分離コロの回転角とに基づいて分離部前の用紙状態を判定する例である。
図２９において、「スタート信号検出」（Ｓ４０１）は、ピックアップ動作の基準となるスタート信号を検出するステップである。
「分離コロ挙動データ取得」（Ｓ４０２）は、分離コロ２３５の挙動データを取得するステップである。
「用紙先端検出」（Ｓ４０３）は、給紙センサ２７５によって用紙先端を検出するステップである。
「ｔ１＜Ｔ１？」（Ｓ４０４）は、給紙スタートから給紙センサ２７５が用紙先端を検出するまでの時間ｔ１を所定の基準値Ｔ１と比較するステップである。
「スリップ判定」（Ｓ４０５）は、前ステップでＮであった場合にピックアップ部または分離部でスリップがあったことを判定するステップである。このとき、本実施形態の給紙装置が組み込まれた画像形成装置は、給紙ジャムが発生したとして動作を停止する。
【００７７】
「ｔ１＜Ｔｆ？」（Ｓ４０６）は、給紙スタートから給紙センサ２７５が用紙先端を検出するまでの時間ｔ１を所定の基準値Ｔｆと比較するステップである。この比較結果に基づいて、分離残の用紙の有無が検出される。
「回転角ψ算出」（Ｓ４０７、Ｓ４１１）は、給紙センサ２７５が用紙先端を検出した後、所定時間の分離コロ回転角ψ（相対角度）を算出するステップである。
「ψ＜Ψ？」（Ｓ４０８、Ｓ４１２）は、前ステップで算出した分離コロ回転角ψ（相対角度）を所定の基準値Ψと比較するステップである。
「状態４判定」（Ｓ４０９）は、分離部での分離動作における用紙状態が状態４であることを判定するステップである。
「状態２判定」（Ｓ４１０）は、分離部での分離動作における用紙状態が状態２であることを判定するステップである。
「状態３判定」（Ｓ４１３）は、分離部での分離動作における用紙状態が状態３であることを判定するステップである。
「状態１判定」（Ｓ４１４）は、分離部での分離動作における用紙状態が状態１であることを判定するステップである。
【００７８】
以上のステップ（Ｓ４０１〜Ｓ４１４）により、移動度の取得データを分離動作有無と分離残有無とに層別することができる。
【００７９】
次に、本実施形態に係る給紙装置に設けた２次元移動度センサ２７０の評価について説明する。
図３０は、２次元移動度センサ２７０の評価のために行った実験装置の概略を示す斜視図である。図３０において、２次元移動度センサ２７０に一定の速度入力を与えるため、ドラム６００に検出対象とする用紙を巻き付け、図中矢印方向に所定の回転速度（周速Ｖ）でドラム６００を連続回転させる。そして、その用紙を巻き付けたドラム６００の表面近傍に所定のギャップをもって２次元移動度センサ２７０を配設し、２次元移動度センサ２７０の出力を観測する。なお、本実験装置において、ドラム６００の直径は１００［ｍｍ］であり、回転速度２０［ｒｐｍ］〜２００［ｒｐｍ］（周速換算で１０５［ｍｍ／ｓ］〜１０４７［ｍｍ／ｓ］）の連続回転を与えることができる。以降、ドラム６００の回転軸方向をｘ軸、鉛直方向（重力方向）をｙ軸とし、ｘ軸を基準にｙ軸方向に回転する回転角度をθとして説明する。
【００８０】
図３１及び図３２はそれぞれ、本実施形態で使用可能な２次元移動度センサ２７０の構造の一例を示す断面図である。図３１及び図３２の２次元移動度センサ２７０は、何れもＡｖａｇｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製のセンサである。現在、Ａｖａｇｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製の２次元移動度センサの速度検出方式としては、光源の種類によって二つの方式がある。
【００８１】
図３１に示す２次元移動度センサ２７０の速度検出方式は、光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）１４１を用いた方式（以下「ＬＥＤ方式」という。）である。ＬＥＤ方式の２次元移動度センサ２７０では、ＬＥＤ２７０１から出射した波長λ＝６３９［ｎｍ］の可視光Ｌが、検出対象９００の表面に対して斜め方向から照射される。そして、検出対象９００の表面の凹凸に対応して生じる陰影や画像そのものが画像パターンとして撮像素子２７０２で読み取られる。この撮像素子２７０２で読み取られた画像パターンと、その後に所定時間が経過した後に撮像素子２７０２で同様に読み取られた画像パターンとの差を計算することにより、上記所定時間の区間での２方向（例えば図中のｘ方向及びｙ方向）の移動度を出力する。
【００８２】
一方、図３２に示す２次元移動度センサ２７０の速度検出方式は、ＬＤ（レーザダイオード）２７０３を用いた方式（以下「ＬＤ方式」という。）である。このＬＤ方式の２次元移動度センサ２７０では、ＬＤ２７０３から出射した波長λ＝８３２［ｎｍ］〜８６５［ｎｍ］のレーザ光Ｌが検出対象９００の表面に対して斜め方向から照射される。そして、検出対象９００の表面の凹凸に対応して生じる干渉パターンが画像パターンとして撮像素子２７０２で読み取られる。この撮像素子２７０２で読み取られた画像パターンと、その後に所定時間が経過した後に撮像素子２７０２で同様に読み取られた画像パターンとの差を計算することにより、上記所定時間の区間での２方向（例えば図中のｘ方向及びｙ方向）の移動度を出力する。ＬＤ方式では、ＬＥＤ方式と異なり、コヒーレント光であるレーザ光を使うことにより微細な凸凹であっても検出可能な干渉が生じるため、より広範な対象の移動度を検出することができる。
【００８３】
図３３は、図３０の実験装置において２次元移動度センサ２７０の撮像素子の撮像面と平行な１方向（図３０のｙ方向）に速度入力を与えたときの出力波形の一例を示すグラフである。図３３の例では、ドラム６００を回転させることにより、速度入力として４１９［ｍｍ／ｓ］を入力している。データのサンプリング周期は１［ｍｓ］である。ここで、２次元移動度センサ２７０の出力（移動度に対応する出力）は整数（離散値）である。例えばマウスとして移動度情報をコンピュータに与える場合は、この出力をそのまま用いることができるが、連続的に変化する用紙の速度に対応する特性値とするには、中間的な値を取ることができないため、不都合である。そこで、本実施形態では、２次元移動度センサ２７０の出力を平均化した上で連続量として扱うことを考えた。
【００８４】
図３４は、２次元移動度センサ２７０の出力の平均化に必要なデータ数を把握するために、平均移動度のデータ収束の速さを調べたグラフである。図３４は、１［ｓ］間の１０００点分のデータから算出した平均を基準として、平均算出区間を変化させたときの相対値を表し、複数の速度条件に対する結果を含んでいる。収束の判断基準として±１％以内を条件とすると、平均移動度は平均算出区間が２０［ｍｓ］以上のときに条件を満足していることがわかる。つまり、サンプリング周期が１［ｍｓ］の場合、２０［ｍｓ］間の２０点分のデータを平均すれば、検出対象の速度と対応する安定した結果が得られることを意味しており、検出対象の速度にもよるが、移動度の連続観測がほぼ可能になったといえる。
【００８５】
図３５は、図３４で判明した平均算出条件（サンプリング周期＝２０［ｍｓ］）に基づいて、種々の速度入力を与えたときの速度と２次元移動度センサ２７０の出力（＝平均移動度）との関係を示すグラフである。図３５の結果から、速度が−１［ｍ／ｓ］から１［ｍ／ｓ］までの範囲では、極めて直線性の高い入出力特性が得られていることがわかる。この結果は、２次元移動度センサ２７０の検知面に平行な互いに直交する二方向（ｘ方向、ｙ方向において同じ結果であった。
【００８６】
図３６は、２次元移動度センサ２７０を０°配置状態から回転させて４５°配置状態に移るまでのセンサ出力（＝平均移動度）を角度θ（図３０参照）との関係で表したグラフである。ここで、「０°配置状態」とは、図３０において２次元移動度センサ２７０の短手方向がｘ軸方向と平行である（θ＝０°）状態である。また、「４５°配置状態」とは、図３０において２次元移動度センサ２７０の短手方向がｘ軸方向を基準にしてｙ軸方向に４５°だけ回転した（θ＝４５°）状態である。また、速度入力としては、ドラム６００の周速（３１４［ｍｍ／ｓ］）の正弦成分がｘ方向のセンサ出力（図中の「◆」）に対応し、ドラム６００の周速の余弦成分がｙ方向のセンサ出力（図中の「■」）に対応する。ｘ方向及びｙ方向それぞれの平均移動度をＸ，Ｙで表すと、その合成移動度は、次の（３）式で表され、ドラム６００の周速と一致する。
【数３】
2014125347.tif 000008
【００８７】
図３６において特徴的な点は、Ｘが０〜６°の角度範囲で０か極小さいことである。一方、Ｙはほぼ飽和状態にあるから、０°配置状態では、角度θを検出することができないこと、すなわち角度θに対する感度がないことを意味している。そして、４５°配置状態に相当するθ＝４５°近傍ではＸ及びＹはともに角度θに対して変化があり、角度θを検出することができること、すなわち角度θに対する感度があることを示している。
【００８８】
図３７は、２次元移動度センサ２７０の速度に対する感度（センサ感度）の角度θ依存性を示すグラフである。前述の図３６では、平均移動度Ｘ及びＹがそれぞれドラム６００の周速Ｖの正弦及び余弦に対応することを述べた。そこで、図３６で示した角度θに対するセンサ感度の有無を一元的に表すために、図３７では、次の（４）式で示す値を指標値として、角度θとの関係を表している。
【数４】
2014125347.tif 000009
【００８９】
図３７から、角度θが約４°までは全くセンサ感度がなく、角度θが５〜８°の範囲で急激にセンサ感度が現れるが、そのセンサ感度は角度θが２５°くらいまでは安定しないことがわかる。この安定しない理由については後述するが、ｘ方向及びｙ方向それぞれに対するセンサ感度が同等でないことによる。
【００９０】
図３８は、２次元移動度センサ２７０の４５°配置状態で微小な角度θの検出が可能かについて調べた結果を示すグラフである。図３８では、指標値として次の（５）式から算出した値Ａを用い、複数の速度条件（◆：１０５［ｍｍ／ｓ］，■：３１４［ｍｍ／ｓ］，▲：６２８［ｍｍ／ｓ］）での角度θとの対応を示した。
【数５】
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【００９１】
ここで、ｘ方向及びｙ方向それぞれに対する平均移動度であるＸとＹとの差をとるのは、Ｘの変化及びＹの変化の両方を取り込み、結果として検出感度を上げるためである。また、合成移動度で除するのは、速度の影響を排するため（規格化）であり、この結果、角度（スキュー）情報と速度情報とを分離することができる。
【００９２】
図３８の結果から、角度が０°近傍では角度を１０［ｍｉｎ］刻みで変化させており、Ａの差を認めることができるので、１０［ｍｉｎ］以下の角度（スキュー）の分解能があることがわかる。
【００９３】
次に、これまで示してきた０°配置状態と４５°配置状態との間で、２次元移動度センサ２７０の出力に現れる収束速度や感度などの効果の違いを説明する。なお、ここでは、便宜上、２次元移動度センサ２７０の撮像素子２７０２の画素が１６×１６の画素（ピクセル）の場合について説明する。
【００９４】
図３９及び図４０はそれぞれ、０°配置状態及び４５°配置状態において２次元移動度センサ２７０の撮像素子２７０２によって捉えられた対象物の特徴９０１の移動の様子を示す説明図である。ここで、図３９の撮像素子２７０２の対象物表面の移動方向（図中上下方向）における画素のピッチはδ１であり、図４０の撮像素子２７０２の対象物表面の移動方向（図中上下方向）における画素のピッチは２δ２である。
【００９５】
〔収束速度の向上〕
あるフレームで撮像素子２７０２の下端に捉えられた対象物の特徴（丸印）９０１が、次のフレームで上端に移動する場合を考える。
図３９の０°配置状態でスキューが検出されるとき、破線丸９０２の隣の画素で移動後の特徴９０１’が検出される場合が最小であるから、スキュー角度θ１は、ｔａｎθ１＝１／１５で与えられる。
一方、図４０の４５°配置状態では、同じ移動度に対して隣接する画素は０°設置状態の場合よりも近く、スキュー角度θ２は、ｔａｎθ２＝１／２１となる。すなわちθ１＞θ２であり、見かけ上、スキュー（水平）方向の分解能が高くなる。
【００９６】
２方向における平均移動度の値は、検出された対象物の特徴９０１が、ある画素とそれに隣接する画素とに捉えられる頻度のバランスによって決定されるので、平均算出区間を十分に大きくとれば、設置条件の差は無い。この場合の４５°設置状態の効果は、より短い平均算出区間でデータが収束するということである。
【００９７】
〔２方向の移動度検出値がバランスすることに伴う感度向上〕
（１）２次元移動度センサ２７０は、わずか３０×３０ピクセルの撮像素子で１［ｍ／ｓ］超まで変化する速度を連続して検出するために、フレームレートを変化させることで対応する。すなわち、次の対応関係（ア）及び（イ）に示すように、あるフレームで検出された特徴が、次のフレームでも視野の中にあり且つその特徴の移動が捉えられるように、２次元移動度センサ２７０は適合するフレームレートを使い分ける。
（ア）速度（移動度）が大きい→フレームレート大
（イ）速度（移動度）が小さい→フレームレート小
（２）一方、スキュー状態は、用紙の送り方向の速度に対してスキュー方向の速度が極端に小さい。例えば、スキュー角度１°のときのスキュー方向の速度は、用紙の送り方向のわずか１．７％である。このとき、２次元移動度センサ２７０は、速度が大きい方に意味があるから、用紙の送り方向の速度を検出するために、短いフレームレートを設定する。
（３）その結果、スキュー方向の微小速度は検出できなくなる。ｘ方向のセンサ機能がなくなる。フレームレートを固定したとしても、極端に大きさの異なる２方向の速度を同時に検出できるフレームレートは、３０×３０の画素（ピクセル）という読取条件の下では設定できない。
（４）そこで、ｘ，ｙ両方向の検出値が同等となる４５°に２次元移動度センサ２７０を傾ければ、ｘ，ｙ両方向の速度成分も検出できるフレームレートが設定され、微小な速度成分差（＝スキュー）も検出可能になる。
以上が、２次元移動度センサ２７０を４５°設置状態にすることで、２次元移動度センサ２７０の微小な角度変化が検出可能になる理由である。
【００９８】
なお、画像形成装置では、給紙部の次工程であるレジスト部などで用紙のスキュー補正を行うのが一般的であるので、給紙段階で微小なスキューを検出できることはそれほど重要ではない。給紙部では、用紙と規制部材（サイドガイド）との間にある程度の隙間が必要であるため、必然的に多少のスキューが発生する。また、短い搬送距離の間に複数のコロやローラに搬送される結果、それぞれによって生じるスキューによって蛇行が発生するおそれがある。よって、本実施形態の給紙装置において２次元移動度センサ２７０を使用する効果は、これらのスキュー（蛇行）やセンサ取付誤差を吸収して用紙搬送速度を無調整で確実に検出できることと、その観測波形から複数の対象（コロ）の挙動を検出できることである。
【００９９】
次に、２次元移動度センサ２７０の深度特性について説明する。
図４１は、２次元移動度センサ２７０の深度特性を評価するために用いた実験装置の概略構成を示す斜視図である。図４１において、円板６０１に用紙を貼付し、その円板６０１の中心からＲ（＝８０ｍｍ）だけ離れた観測点で、２次元移動度センサ２７０をギャップＺで配設する。そして、円板６０１を観測点の周速が所定速度Ｖになるようにで回転させ、上記ギャップＺを変化させてセンサ出力を得る。このとき、センサ出力の安定範囲から深度余裕を求めることができる。これは、前述の図３０で示す評価装置及びその方法によって深度特性を求めると大きな深度依存性が表れることが分かったため、深度特性の評価方法を変更したものである。この事実から、取得データは２次元移動度センサ２７０（あるいは用紙）の姿勢変動の影響を受けやすいことが分かった。これは、図４１の評価装置に対して、図３０の評価装置では、対象物の表面が曲面である（曲率がある）ために、２次元移動度センサ２７０の視野の中で対象物の表面の傾きが深度によって変化すると考えることができる。
【０１００】
図４２及び図４３はそれぞれ、図４１の評価装置で評価した２次元移動度センサ２７０の深度特性の一例を示すグラフである。ここで、センサ出力（移動度）が安定（＝移動度の標準偏差が安定）な範囲を深度余裕度と考えた。
【０１０１】
図４２は、観測点の線速を１［ｍ／ｓ］に設定して測定したＬＤ方式の２次元移動度センサ２７０の深度特性である。このＬＤ方式の２次元移動度センサ２７０の深度余裕度は１．９［ｍｍ］である。
【０１０２】
図４３は、観測点の線速を６２８［ｍｍ／ｓ］に設定して測定したＬＥＤ方式の２次元移動度センサ２７０の深度特性である。このＬＥＤ方式の２次元移動度センサ２７０の深度余裕度は０．７［ｍｍ］である。
【０１０３】
なお、上記深度特性は、２次元移動度センサ２７０に用いられるレンズの特性の影響を大きく受けるので、上記図４２及び図４３で得られた深度特性及び深度余裕度はそれぞれあくまでも一例として示したものである。
【０１０４】
一般に、通紙搬送路における用紙とセンサとのギャップ（隙間）は、最小でも１［ｍｍ］程度必要であるとされるので、ＬＥＤ方式の２次元移動度センサ２７０では余裕度は不足しており、ＬＤ方式の２次元移動度センサ２７０でも十分とはいえない。その上、用紙のカールがあると検出が更に困難になる。また、ＬＥＤ方式の２次元移動度センサ２７０では移動度が深度に依存して変化しており、この２次元移動度センサ２７０をそのまま搭載する場合、深度を安定に維持することが重要になる。
【０１０５】
以上の結果から、用紙の姿勢が変動する通紙搬送路中への２次元移動度センサ２７０の配置は非常に困難であり、用紙と２次元移動度センサ２７０とのギャップを安定に維持する構成が要求される。
【０１０６】
図４４は、２次元移動度センサ２７０の下方に位置する給紙トレイ２０１の上昇・下降機構の一例を示す斜視図である。図４４において、給紙トレイ２０１の奥側にある上昇モータ２０３の回転により、その上昇モータ２０３の軸先端部のカップリング２０３’が底板上昇アーム軸２０４上のピン２０５と噛み合い、底板上昇アーム２０６が回転する。これにより、底板２０１’が上昇する。上昇モータ２０３のカップリング２０３’と底板上昇アーム軸２０４上のピン２０５との噛み合いは、給紙トレイ２０１を引き抜くと解除され、底板２０１’は自重で落下する。また、上昇モータ２０３の回転角によって用紙の残量検知を行っている。この結果、最上位の用紙位置が所定の範囲内に収まるように制御される。
【０１０７】
なお、分離部の方式が分離パッド方式やコーナー爪方式の場合には、最上位の用紙位置は用紙が給紙コロ２３０に当接することによって決まるため、モータによる位置制御はなく、バネによる加圧を行っている。
【０１０８】
図４５は、２次元移動度センサ２７０の姿勢変化やギャップ変動を抑えるセンサ支持機構の一例を示す斜視図である。図４５において、２次元移動度センサ２７０を直接配設するガイド２１０は、用紙Ｐの表面に所定のギャップをもって接触し、ガイド２１０を揺動支持するアーム２１１と合わせると、中折れ構造となっている。２次元移動度センサ２７０は、ガイド２１０の中央部に形成されている検出窓２１０ｂを通して、給紙トレイ２０１上の用紙Ｐを検出することができる。ガイド２１０にはアーム２１１のストッパ受け部２１１ａと嵌合して待避時の倒れ込みを防止するストッパ２１０ａが設けられている。アーム２１１は、給紙装置本体側のフレーム２１２に配設された支持板２１３に揺動自在に支持され、シャフト２１４、プーリ２１５及びタイミングベルト２１６を介して従動レバー２１７に連結されている。駆動レバー２１８は、図示しない付勢手段（バネ）によって図中下方に付勢されている。駆動レバー２１８の揺動中心は、図４４の底板上昇アーム２０６及び上昇モータ２０３の回転中心と同一である。給紙トレイ２０１が未挿入の状態では、駆動レバー２１８は従動レバー２１７を図中下方に付勢し、アーム２１１は２次元移動度センサ２７０を待避位置へ上昇させる。給紙トレイ２０１が挿入されると、底板上昇アーム２０６の動きに応じて駆動レバー２１８は図中反時計方向に回転し、従動レバー２１７はフリーとなる。その結果、２次元移動度センサ２７０は自重で用紙Ｐの表面に接触し姿勢が維持される。
【０１０９】
図４６は、図４４の給紙トレイの上昇・下降機構と図４５のセンサ支持機構とを備えた給紙トレイ２０１における用紙満載時の２次元移動度センサ２７０の姿勢を示す説明図である。図４４に示すように、用紙Ｐを昇降させる底板２０１’は１点を揺動中心とする構造であり、用紙満載時には底板２０１’の傾斜角は小さい。このとき、アーム２１１とガイド２１０が中折れ構造となるため、２次元移動度センサ２７０は用紙面に沿って一定のギャップを維持する。底板２０１’の昇降制御は連続的に行われるわけではなく、ある範囲で用紙面高さは変動する。その場合も、ガイド２１０は用紙面に追従することが可能である。
図４７は、用紙減少時の２次元移動度センサ２７０の姿勢を示す説明図である。図４７に示すように、用紙減少時には底板２０１’の傾斜角は大きくなるが、このときもガイド２１０は用紙面に追従し、２次元移動度センサ２７０は用紙面に沿って一定のギャップを維持する。
【０１１０】
図４８は、用紙無し時の２次元移動度センサ２７０の姿勢を示す説明図である。図４８に示すように、用紙無し時には底板２０１’の傾斜角は最大となるが、このときもガイド２１０は用紙面に追従し、２次元移動度センサ２７０は用紙面に沿って一定のギャップを維持する。更に、底板２０１’のガイド２１０に対向する部分に開口２０１’ａを設けると、２次元移動度センサ２７０はその深度領域内に物体を検出しなくなる。この状態は、２次元移動度センサ２７０の撮像素子の出力（ダンプ出力）やセンサが備える特定アドレスのレジスタ値を読み出す（Ａｖａｇｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製のセンサの場合、ＳＱＵＡＬ  Ｖａｌｕｅなど）ことで検出することが可能である。従って、２次元移動度センサ２７０は用紙無しセンサの機能を兼ねることができる。
【０１１１】
なお、分離コロ方式による大量給紙装置では、１点を揺動中心とする底板２０１’ではなく、水平状態を維持したまま昇降動作する給紙テーブルが採用されている。この場合、用紙面の傾斜角が変化することはないが、用紙面高さが変動するので、やはり、上記支持機構は有効である。
【０１１２】
図４９は、給紙トレイ引き出し時の２次元移動度センサ２７０の姿勢を示す説明図である。図４９に示すように、給紙トレイ引出時には、前述の図４５の駆動レバー２１８が従動レバー２１７を下方に押し下げ、ガイド２１０は上方に移動する。その際、ガイド２１０上のストッパ２１０ａとアーム２１１上のストッパ受け部２１１ａとの嵌合により、２次元移動度センサ２７０の倒れ込みが阻止される。その結果、ガイド２１０は給紙トレイ２０１に対し隙間をもって待避することになり、給紙トレイ２０１は難なく出し入れが可能になる。
【０１１３】
図５０及び図５１はそれぞれ、ガイド２１０の用紙面との接触面積を小さくして貼り付きによる給紙負荷増を回避することができるガイド２１０の構成例を示す側面図及び断面図である。
図５０の構成例では、ガイド２１０の用紙Ｐに対向する側の表面２１０ｓに、給紙方向と平行なリブ２１０ｃが配設されている。
図５１の構成例では、給紙方向に転動する複数（望ましくは３箇所以上）のコロ（または拍車）２１０ｄを、その外周面の一部がガイド２１０の用紙Ｐに対向する側の表面２１０ｓから突出するように配設されている。
【０１１４】
次に、分離コロ２３５の挙動を検出する検出方法及びその構成について説明する。
図５２は、分離コロ２３５の挙動を検出する手段の構成例を示す説明図である。図５２において、分離コロ２３５の同軸上に径方向に着磁された円形の磁石２３６が、分離コロ２３５と一体的に構成されている。その磁石２３６の円周上の回転角度が９０°だけずれた位置Ｐｘ，Ｐｙにそれぞれ対向するように、二つの磁気検出手段としてのホールセンサ２３７Ｘ，２３７Ｙが非接触に、且つ９０°の回転位相差をもって配設されている。
【０１１５】
図５３及び図５４はそれぞれ、図５２に示した構成においてホールセンサ２３７Ｘ，２３７Ｙの出力を観測したときの波形の一例を示すグラフである。この図５３及び図５４の波形は、通紙実験の開始時（通信枚数＝０ｋ枚）の観測波形であり、４５枚の用紙を通紙したときの観測波形を重ね合わせたものである。時刻ｔの基準は給紙センサ２７５による用紙先端検知タイミングである。なお、ホールセンサ２３７Ｘ，２３７Ｙは９０°の回転位相差をもって配設されているので、磁石２３６を有する分離コロ２３５が定常回転時の各ホールセンサ２３７Ｘ，２３７Ｙの出力は、一方を正弦とすれば他方は余弦の関係になる。
【０１１６】
図５５は、図５３及び図５４に示した二つのホールセンサ２３７Ｘ，２３７Ｙの出力を分離コロ２３５の回転角に変換するときに用いる回転角度の象限の一例を示す説明図である。二つのホールセンサ２３７Ｘ，２３７Ｙの出力の比から、正接を求めることができる。そして、逆正接を計算すれば、分離コロ２３５の回転角度が得られるのであるが、正接は回転角度が±９０°では∞となるため、回転角度の象限によって計算式を換える必要がある。
【０１１７】
表４は、回転角度の象限と計算式と角度の初期値との関係の一例を示している。この例では、正接が±１以内となるように不連続となる９０°の手前の４５°で、逆正接を求める計算式を逆数に切り換える。
【表４】
2014125347.tif 000011
【０１１８】
図５６は、二つのホールセンサ２３７Ｘ，２３７Ｙの出力から分離コロ２３５の絶対的な回転位置である総回転角を求める手順の一例を示すフローチャートである。
図５６において、「オフセット調整」（Ｓ５０１）は、ホールセンサ２３７Ｘ，２３７Ｙの個別事情によって生じる出力の偏りを調整するステップである。例えば、波形のピークトゥピークの値の１／２を観測値から差し引く。
「象限判定」（Ｓ５０２）は、正接が±９０°で不連続となるので、逆正接が計算不能となることを回避するために、正接の逆数から算出するか判定を行うステップである。
「除算実行」（Ｓ５０３）は、二つのホールセンサ２３７Ｘ，２３７Ｙの出力の比によって正接（またはその逆数）を求めるステップである。
「逆正接算出」（Ｓ５０４）は、回転角を求めるステップである。ここで象限を決定する。
「不連続調整」（Ｓ５０５）は、象限の決定と１回転以上である場合の回転角の調整とを行うステップである。
「総回転角算出」（Ｓ５０６）は、時間ｔ＝０〜０．６［ｓ］における角度変化（相対角）を求めるステップである。
【０１１９】
図５７は、図５３及び図５４で得られた二つの二つのホールセンサ２３７Ｘ，２３７Ｙの出力を、図５６で示す処理フローに基づいて分離コロ２３５の回転角データに変換した波形を示すグラフである。角度は絶対角で得られ、初期位相（ここでは、時刻ｔ＝−０．２［ｓ］における角度のことである）が−１８０°〜＋１８０°となるように設定されている。
【０１２０】
図５８は、前述の通紙実験において時刻ｔ＝０［ｓ］を基準とする分離コロ２３５の回転角（相対角）の観測波形のグラフである。ここで、通紙実験に使用した給紙装置の給紙コロ２３０の挙動は、次のとおりである。
・ｔ＝０．０２〜０．２５ｓ：倍速での分離搬送
・ｔ＝０．３〜０．６２ｓ：連れ回り（下流側の搬送ローラ対による用紙搬送）
【０１２１】
図５８の観測波形では、互いに傾きの異なる二つの直線的変化が確認できる。また、分離コロ２３５が分離動作を行いほぼ静止している場合、観測波形は角度０°近傍でほとんど変化しない。
【０１２２】
図５９は、給紙装置の故障の予兆を抽出すべきデータ群を層別するため、分離条件別に観測データを層別した散布図である。図５９において、「ＨＨ」（◆）、「ＬＨ」（▲）、「ＨＬ」（●）及び「ＬＬ」（×）はそれぞれ、給紙前後の分離前センサ２８０の出力を表す。分離前センサ２８０の出力は、用紙検知時にＨ（高い値）からＬ（低い値）に変化するので、給紙前後の分離残の用紙の有無を意味する。結果として、「ＨＨ」は「状態１」を、「ＬＨ」は「状態２」を、「ＨＬ」は「状態３」を、「ＬＬ」は「状態４」を表す（表１及び図８〜図１０参照）。
【０１２３】
図５９の横軸は分離コロ２３５の総回転角（ｔ＝０〜０．６［ｓ］間の回転角を、便宜上、「総回転角」と称する）を表し、分離動作の有無と対応している。縦軸は、給紙動作開始から給紙センサ２７５による用紙検出までの所要時間を表し、分離部の手前における分離残の用紙の有無と対応している。図５９からわかるように、給紙センサ検出時間によるデータ分離に比較して、明らかに分離コロ２３５の回転角によるデータ分離が良い。これは図５８の観測波形の違いから明らかである。給紙センサ検出時間によるデータ分離が良くないのは、次の２点が原因である。
・給紙開始のタイミングのばらつき（コロ駆動系におけるソレノイドの応答ばらつき）
・分離残の用紙の先端位置のばらつき（途中で用紙が止まってしまう）
【０１２４】
以上の実施形態では、給紙装置の分離部の方式として分離コロ方式を採用した場合について説明したが、本発明は、分離部の方式として分離パッド方式やコーナー爪分離方式などの他の方式を採用した場合にも同様に適用することができる。
【０１２５】
図６０は、分離パッド方式を採用した給紙装置に２次元移動度センサ２７０を適用した例を示す説明図である。分離パッド方式は、給紙コロ２３０と用紙Ｐとの間及び用紙Ｐと分離パッド２９０との間それぞれにおける摩擦力の大小関係を規定することによって１枚の用紙を分離するものであり、ピックアップコロは使用しない。用紙移動方向下流側の搬送ローラ対２４５、２５５は通常のローラ対であり、分離コロ方式の分離部に比べて搬送上の障害になりにくい。また、レイアウト上、給紙コロ２３０の径が大きくなるため、給紙コロ２３０と搬送ローラ２４５と間の距離は分離コロ分離方式のそれよりも大きい。つまり、給紙コロ２３０でスキューが発生した場合、その状態を保持しながら用紙Ｐを搬送する距離が大きいため、スキュー情報やスリップ情報を安定的に取得できる。また通常、給紙コロ２３０と搬送ローラ２４５との間には不送りを検出するセンサ（フォトインタラプタ）が配設されているので、その機能を２次元移動度センサ２７０で置き換えることができ、フォトインタラプタが不要になる。
【０１２６】
図６１は、コーナー爪分離方式を採用した給紙装置に２次元移動度センサ２７０を適用した例を示す説明図である。コーナー爪分離方式は、給紙トレイ２０１に積載された用紙Ｐの角部に阻止部材としてのコーナー爪２９５を設け、給紙コロ２３０によって撓んだ用紙Ｐがコーナー爪２９５を乗り越えるときの剛性によって最上部の１枚を分離するものである。コーナー爪分離方式においても、分離パッド方式と同様にピックアップコロ（ピックアップローラ）は使用しない。その他については、分離パッド方式と同様である。
【０１２７】
次に、本実施形態の給紙装置を備えた画像形成装置について説明する。
図６２は、本発明を適用可能な画像形成装置の全体構成の一例を示す概略構成図である。本実施形態の画像形成装置は、トナーとキャリアとを含む２成分現像剤を用いた２成分現像方式を採用したタンデム型フルカラー電子写真方式の複写機の構成例である。
【０１２８】
図６２において、画像形成装置５００は、装置本体１００と、装置本体１００が載置されたシート供給装置としての給紙装置である給紙ユニット２００とを備えている。給紙ユニット２００としては、前述の実施形態に係る各種の給紙ユニット２００のいずれかを設けることができる。
【０１２９】
更に、画像形成装置５００は、装置本体１００上に取り付けられた原稿読み取り手段としてのスキャナ３００と、スキャナ３００の上部に取り付けられた原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００とを備えている。装置本体１００の上部には、ユーザが操作可能な図示しない表示操作部が設けられている。この表示操作部は、例えば画像形成動作などの各種動作の開始を指示するためのスタートボタンや、テンキー、タッチパネルなどを有する。タッチパネルは、例えば液晶ディスプレイなどで構成され、各種情報や通知情報などを表示可能な表示機能のほか、ユーザが指を接触させて操作可能なタッチセンサ機能とを有する。
【０１３０】
本実施形態の画像形成装置５００は、例えば、スキャナ３００から読み取った画像情報である画像データに基づいて、記録媒体であるシートとしての用紙（転写紙）Ｐ上に画像形成を行う。また、画像形成装置５００は、パソコン等の外部機器からの印刷データを受け取り、その印刷データ基づいて用紙（転写紙）Ｐ上に画像形成を行うこともできる。装置本体１００には、図に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色用の４個の像担持体としての感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋが並設されている。これら感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、駆動ローラを含む回転可能な複数のローラに支持された中間転写体としての無端ベルト状の中間転写ベルト５に接触するように、そのベルト移動方向に沿って並んで配置されている。
【０１３１】
また、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの周りには、それぞれ、帯電手段としての帯電器２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ、各色対応の現像手段としての現像装置９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋ、クリーニングブレード１１０を有する像担持体クリーニング手段としての感光体クリーニング装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ、像担持体除電手段としての除電ランプ３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ等の電子写真プロセス用部材がプロセス順に配設されている。そして、各感光体ドラム１の上方には、光書き込み手段（露光手段）としての光書込装置１７が設けられている。また、各感光体ドラム１の中間転写ベルト５を介して対向する位置には、それぞれ１次転写手段である１次転写ローラが配置されている。イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色用の４個の画像形成ユニット（プロセスカートリッジ）はそれぞれ、感光体ドラムと帯電器と現像装置と感光体クリーニング装置と除電ランプとを有するように構成される。これらの画像形成ユニット、光書込装置１７、１次転写ローラ、後述の中間転写ベルト５、定着装置１８等により、用紙Ｐに画像を形成する画像形成手段が構成される。
【０１３２】
中間転写ベルト５は、支持ローラ１１,１２,１３及びテンションローラ１４に架け渡されており、不図示の駆動源により回転駆動される駆動ローラである支持ローラ１２の回転により回転駆動される。ここで、支持ローラ１３の中間転写ベルト５を介して対向する位置には、ベルトクリーニング装置１９が設けられており、２次転写後に中間転写ベルト５上に残留する残トナーを除去する。また、支持ローラ１１は、２次転写手段である２次転写ローラ７に対向する２次転写対向ローラであり、中間転写ベルト５を介して２次転写ローラ７との間に２次転写ニップ部を形成する。この２次転写ニップ部の用紙搬送方向下流側には、支持ローラ対１６に架張された用紙搬送ベルト１５が設けられている。この用紙搬送ベルト１５により、トナー像が２次転写された用紙Ｐが、定着手段としての定着装置１８まで搬送される。定着装置１８は、加熱ローラと加圧ローラとから構成された定着ローラ対８を備えており、その定着ニップ部で熱及び圧力を加えて、未定着のトナー像を用紙Ｐ上に定着する。
【０１３３】
上記構成の画像形成装置５００では例えば次のようにコピー動作（画像形成動作）が行われる。本実施形態に係る画像形成装置５００でフルカラー画像を形成する場合、まず、原稿自動搬送装置４００の原稿台４０１に原稿をセットする。又は、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３０１上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じて押さえる。その後、ユーザがスタートスイッチ（不図示）を押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときには、原稿がコンタクトガラス３０１上に搬送される。そして、スキャナ３００が駆動して第１走行体３０２および第２走行体３０３が走行を開始する。これにより、第１走行体３０２からの光がコンタクトガラス３０１上の原稿で反射し、その反射光が第２走行体３０３のミラーで反射されて、結像レンズ３０４を通じて読取センサ３０５に案内される。このようにして原稿の画像情報を読み取る。
【０１３４】
また、ユーザによりスタートスイッチが押されると、モータ（不図示）が駆動し、駆動ローラである支持ローラ１２が回転駆動して中間転写ベルト５が回転駆動する。また、これと同時に、感光体駆動装置（不図示）により、感光体ドラム１Ｙを図中矢印の方向に回転駆動しながら帯電器２Ｙで一様帯電する。その後、光書込装置１７からの光ビームＬｙを照射して感光体ドラム１Ｙ上にＹ静電潜像を形成する。このＹ静電潜像は、現像装置９Ｙにより、現像剤中のＹトナーにより現像される。現像時には、現像ローラと感光体ドラム１Ｙとの間に所定の現像バイアスが印加され、現像ローラ上のＹトナーは、感光体ドラム１Ｙ上のＹ静電潜像部分に静電吸着する。
【０１３５】
このように現像されて形成されたＹトナー像は、感光体ドラム１Ｙの回転に伴い、感光体ドラム１Ｙと中間転写ベルト５とが接触する１次転写位置に搬送される。この１次転写位置において、中間転写ベルト５の裏面には、１次転写ローラ６Ｙにより所定のバイアス電圧が印加される。そして、このバイアス印加によって発生した１次転写電界により、感光体ドラム１Ｙ上のＹトナー像を中間転写ベルト５側に引き寄せ、中間転写ベルト５上に１次転写する。以下、同様にして、Ｍトナー像、Ｃトナー像、Ｋトナー像も、中間転写ベルト５上のＹトナー像に順次重ね合うように１次転写される。また、２次転写後の中間転写ベルト５上に残留した転写残トナーは、ベルトクリーニング装置１９により除去される。
【０１３６】
また、ユーザによりスタートボタンが押されると、ユーザが選択した用紙に応じた用紙収容部としての給紙トレイ２０１又は給紙カセット２０２のピックアップコロ２４０が回転する。これにより、給紙トレイ２０１又は給紙カセット２０２から用紙Ｐが送り出される。送り出された用紙Ｐは、給紙コロ２３０と分離コロ２３５とが対向する分離部で１枚に分離されて給紙路２９５に入り、搬送ローラ２４５、２５０、２５５により装置本体１００内の給紙路１０１まで搬送される。このようにして搬送された用紙Ｐは、レジストローラ１０２に突き当たったところで止められる。また、給紙トレイ２０１又は給紙カセット２０２にセットされていない用紙を使用する場合、手差しトレイ１０５にセットされた用紙Ｐを給紙コロ１０４により送り出し、分離コロ１０８で１枚に分離した後、手差し給紙路１０３を通って搬送される。そして、同じくレジストローラ１０２に突き当たったところで止められる。
【０１３７】
中間転写ベルト５上に４色重なった合成トナー像は、中間転写ベルト５の回転にともない、２次転写ローラ７と対向する２次転写位置に搬送される。また、レジストローラ１０２は、上記のようにして中間転写ベルト５上に形成された合成トナー像が２次転写位置に搬送されるタイミングに合わせて回転を開始し、用紙Ｐを２次転写位置に搬送する。そして、この２次転写位置において、２次転写ローラ７により用紙Ｐの裏面に所定のバイアス電圧が印加される。そのバイアス印加により発生した２次転写電界及び２次転写位置での当接圧により、中間転写ベルト５上の合成トナー像が用紙Ｐ上に一括して２次転写される。その後、合成トナー像が２次転写された用紙Ｐは、用紙搬送ベルト１５により定着装置１８に搬送されて、定着装置１８に設けられた定着ローラ対８により定着処理が行われる。そして、定着処理が行われた用紙Ｐは、排紙ローラ対１０６により、装置外に設けられた排紙トレイ１０７上に排出されてスタックされる。
【０１３８】
図６３は、本発明の実施形態に係る劣化検出装置８００の構成例を機能ブロック図である。劣化検出装置８００は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏインターフェース部などのハードウェアで構成され、所定のプログラムが読み込まれて実行されることにより、前述の各種処理や制御を行うことができる。また、劣化検出装置８００の一部又は全体は、所定の機能を実現できるように構成されたデバイスや電子部品で構成してもよい。例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やプログラマブルロジックデバイスやＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の電子回路素子で構成してもよい。また、劣化検出装置８００は、給紙装置内に制御部が設けられている場合は、その制御部に組み込むようにしてもよい。また、劣化検出装置８００は、前述の画像形成装置５００の装置本体１００に制御部が設けられている場合は、その制御部に組み込むようにしてもよい。
【０１３９】
図６３において、劣化検出装置８００は、本発明に係る基本的な機能を実現する要素として、算出部８１０と判定部８２０と故障予測部８３０とを備える。
【０１４０】
算出部８１０は、２次元移動度センサ２７０の検出結果に基づいて、互いに検出時間帯が重複しない複数の区間それぞれで検出された単位時間あたりのシートの移動量である移動度の比を算出する。ここで、複数の区間としては、前述の「移動度１算出区間」、「移動度２算出区間」、「移動度３算出区間」、「移動度４算出区間」等が挙げられる。また、その区間の移動としては、前述の「移動度１」、「移動度２」、「移動度３」、「移動度４」、「累積移動度２」、「累積移動度３」、等が挙げられる。また、移動度の比としては、前述の「移動度比α＝（移動度１）／（移動度３）」、「移動度比β＝（移動度２）／（移動度３）」などが挙げられる。
【０１４１】
判定部８２０は、算出部８１０で算出された移動量の比の算出値と、基準値との比較結果に基づいて、給紙コロ２３０や分離コロ２３５などのシート供給用部材の劣化を判定する。ここで、基準値としては、前述の閾値Ａや閾値Ｂなどが挙げられる。
【０１４２】
故障予測部８３０は、判定部８２０の判定結果に基づいて、給紙コロ２３０や分離コロ２３５などのシート供給用部材の故障の予兆があった場合に、そのシート供給用部材の故障を予測する。また、故障予測部８３０は、故障が予測された場合、その予測結果を通知する。例えば、この予測結果は、前述の画像形成装置５００に設けられた表示操作部７００に表示することにより、ユーザやメンテナンスを行うオペレータなどに通知することができる。また、上記予測結果は、通信回線を介して他のコンピュータなどの外部装置に送信することにより、ユーザやメンテナンスを行うオペレータなどに通知してもよい。なお、図６３の例では、故障予測部８３０を設けているが、故障予測部８３０を設けずに、判定部８２０の判定結果を通知するようにユーザやメンテナンスを行うオペレータなどに通知するようにしてもよい。
【０１４３】
なお、上記各実施形態では、本発明を給紙トレイ２０１上の用紙を供給する給紙装置に適用した場合について説明したが、本発明は、給紙カセット２０２や手差しトレイ１０５上の用紙を供給する給紙装置や自動原稿供給装置（ＡＤＦ）にも適用することができる。
【０１４４】
また、前述の図６２では、給紙装置を備えた画像形成装置が、２成分現像方式を採用したタンデム型フルカラー電子写真方式の複写機の場合について説明したが、本発明を適用可能な画像形成装置は、図６２の複写機の構成に限定されるものではない。例えば、本発明は、例えば１成分現像剤を用いた現像方式を採用した画像形成装置、タンデム型以外のカラー画像形成装置、モノクロ画像形成装置などにも適用することができる。更に、本発明は、電子写真方式以外の例えばインクジェット方式の画像形成装置にも適用することができる。また、本発明は、複写機のほか、プリンター、ファクシミリ装置、スキャナ装置、又は、それら複数の機能を有する複合機などにも適用することができる。
【０１４５】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
用紙Ｐなどのシートに接触して移動可能な表面を有する給紙コロ２３０や分離コロ２３５などのシート供給用部材の劣化を検出する劣化検出装置であって、前記シート供給用部材に接触して移動する供給対象のシートの移動量を検出する２次元移動度センサ２７０などのシート移動量検出手段と、前記シート移動量検出手段の検出結果に基づいて、互いに検出時間帯が重複しない複数の区間それぞれで検出された単位時間あたりのシートの移動量（移動度）の比（例えば前述のα又はβ）を算出する算出部８１０などの算出手段と、前記移動量の比の算出値と基準値との比較結果に基づいて、前記シート供給用部材の劣化を判定する判定部８２０などの判定手段と、を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、互いに検出時間帯が重複しない複数の区間それぞれにおいて、単位時間あたりのシートの移動量（以下、本段落において「移動度」という。）を検出する。このように検出した複数の区間それぞれの移動度の比は、１区間で検出した単位時間あたりのシートの移動量に比して、シート移動量検出手段の姿勢変化の影響を受けにくいので、シート供給用部材の状態に対する感度が高い指標値として用いることができる。すなわち、上記移動度の比に基づいて、シート移動量検出手段の姿勢変化の影響を受けることなく、シート供給用部材が劣化しているか否かの状態を感度よく把握することができる。従って、上記移動度の比と基準値との比較結果に基づいて、シート供給用部材の状態を判定することにより、シート移動量検出手段の姿勢変化の影響を低減し、シート供給用部材の劣化を感度よく検出することができる。
（態様Ｂ）
上記態様Ａにおいて、前記シート供給用部材にシート移動方向下流側から隣接する位置に設けられた給紙センサ２７５などの第１のシート検知手段を更に備え、前記複数の区間は、前記第１のシート検知手段によって供給対象のシートの先端が検知されたシート先端検知時を基準として設定された区間である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、シート供給用部材の劣化に起因したスリップなどの現象が発生するタイミングに近いシート先端検知時を基準として、上記判定に用いる区間における移動度を検出できる。従って、シート供給用部材の故障の兆候となる劣化を確実に捉えることができる。
（態様Ｃ）
上記態様Ａ又はＢにおいて、前記判定手段の判定結果に基づいて、前記シート供給用部材の故障を予測する故障予測部８３０などの故障予測手段を更に備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、シート供給用部材の劣化に起因した故障を感度よく予測することができる。
（態様Ｄ）
上記態様Ａ乃至Ｃのいずれかにおいて、前記シート供給用部材は、自らの移動する表面を供給対象のシートのおもて面に接触させて該シートを所定の搬送方向に向けて供給するように搬送する給紙コロ２３０などの供給搬送部材と、その供給搬送部材に当接してニップＮを形成しながら当該ニップＮで供給搬送部材の表面移動方向とは逆方向に表面が移動する分離コロ２３５などの分離部材と、を含む。
これによれば、上記実施形態について説明したように、供給搬送部材及び分離部材の少なくとも一方の劣化を感度よく検出することができる。
（態様Ｅ）
上記態様Ｄにおいて、複数の区間はそれぞれ、分離部材によるシート分離動作が実行されていない区間である。
これによれば、上記実施形態について説明したように、分離部材によるシート分離動作における分離部材の過渡動作などによるシート挙動の不安定要因を除去することができる。従って、安定した移動度の観測データを取得でき、シート供給用部材の劣化の検出感度が更に向上する。
（態様Ｆ）
上記態様Ｄ又はＥにおいて、前記シート供給用部材は、供給対象のシートに接触してニップＮに向けてシートを送出するピックアップコロ２４０などの送出部材を含み、前記複数の区間は、前記送出部材によるシート送出開始時を基準として、分離部材によって供給対象のシートから分離された分離残シートがない条件を満たすように設定された区間を含む。
これによれば、上記実施形態について説明したように、前記区間においてシート供給開始時に分離残シートが無い条件で上記移動度を検出し、その移動度の観測波形から送出部材単独での用紙の搬送状態のデータを抽出できるので、送出部材の劣化が検出可能になる。
（態様Ｇ）
上記態様Ｄ乃至Ｆのいずれかにおいて、前記ニップＮにシート移動方向下流側から隣接する位置に設けられた給紙センサ２７５などの第１のシート検知手段と、第１のシート検知手段のシート移動方向下流側に設けられた搬送センサ２８５などの第２のシート検知手段と、を更に備え、前記複数の区間は、
（１）第２のシート検知手段によって供給対象のシートの先端が検知されたシート先端検知時を基準として設定した区間、
（２）給紙コロ２３０などの供給搬送部材の連れ回り開始時を基準として設定された区間、
（３）シート移動量検出手段によって供給対象のシートの後端が検知されたシート後端検知時を基準として設定された区間、及び、
（４）第１のシート検知手段によって供給対象のシートの後端が検知されたシート後端検知時を基準として設定された区間、
のいずれか一つの区間を含む。
これによれば、上記実施形態について説明したように、上記（１）及び（２）の区間の場合は、上記移動度を検出する時間基準が、シート先端位置に対応して決まり、シートの紙サイズの影響を受けない。従って、サイズが互いに異なるシートを供給するシート供給装置（例えば、原稿サイズ混載のＡＤＦ）に対応することができる。また、上記（３）及び（４）の区間の場合は、上記移動度を検出する時間基準が、シート後端が上記ニップが位置する分離部を抜けた後の動作の基準となる。従って、当該期間で検出された移動度の波形データを、分離部材によって供給対象のシートから分離された分離残シートを判定するための波形データとしてそのまま利用できる。
（態様Ｈ）
上記態様Ｄ乃至Ｇのいずれかにおいて、前記シート移動量検出手段によって供給対象のシートの後端が検知されたシート後端検知時から所定時間経過した後に検出された前記シートの単位時間当たりの移動量の検知結果に基づいて、前記分離部材による分離動作の有無及び該分離部材によって供給対象のシートから分離された分離残シートの有無を検出する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、シート移動量検出手段以外の他の検出手段を用いることなく、分離動作の有無及び分離残シートの有無を検出することにより、シート供給動作前後における分離部前の用紙の状態を精度よく把握することができる。
〜できる。
（態様Ｉ）
上記態様Ｄ乃至Ｇのいずれかにおいて、前記ニップＮにシート移動方向上流側から隣接する位置に設けられた分離前センサ２８０などの第３のシート検知手段を更に備え、第３のシート検知手段の検知結果に基づいて、分離部材による分離動作の有無及び分離部材によって供給対象のシートから分離された分離残シートの有無を検出する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、フォトインタラプタなどの安価なセンサを適用可能な第３のシート検知手段により、分離動作の有無及び分離残シートの有無を検出し、シート供給動作前後における分離部前の用紙の状態を精度よく把握することができる。
（態様Ｊ）
上記態様Ｄ乃至Ｇのいずれかにおいて、前記分離部材の回転角を検出するホールセンサ２３７Ｘ、２３７Ｙなどの回転角検出手段を更に備え、その回転角検出手段の検知結果に基づいて、分離部材による分離動作の有無を検出する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、分離動作の有無によって大きく異なる分離部材の回転角を回転角検出手段で検出することにより、分離部材による分離動作の有無を精度よく検出することができる。また、回転角検出手段の検出結果と前述のシート移動量検出手段の検出結果とを併用することにより、上記供給搬送部材、分離部材などの複数のシート供給用部材の劣化を個別に検出できるようになる。
（態様Ｋ）
上記態様Ｄ乃至Ｇのいずれかにおいて、前記ニップＮにシート移動方向下流側から隣接する位置に設けられた給紙センサ２７５などの第１のシート検知手段を備え、シートの移動開始時から第１のシート検知手段によるシートの先端検知時までの時間に基づいて、分離部材によって供給対象のシートから分離された分離残シートの有無を検出する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、分離残シートの有無を検出するための新たな検知手段を設けることなく、供給対象のシートを検知する既存の検知手段で分離残シートの有無の判別することができる。しかも、上記時間に基づく分離残シートの有無の検出であるため、検出データの統計処理が容易であり、分離残シートの有無を高い精度で判別できる。
（態様Ｌ）
上記態様Ａ乃至Ｋのいずれかにおいて、前記シート移動量検出手段は、給紙トレイ２０１などのシート収容部の最上部にある供給対象のシートの上面に所定の間隙で対向するように配置されている。
これによれば、上記実施形態について説明したように、検出対象のシートに対するシート移動量検出手段の姿勢（ギャップや傾き）を維持することができるため、シート移動量検出手段の深度余裕が小さい場合でも、シートの移動量を感度よく検出することができる。更に、シート移動量検出手段の特性に深度依存性あっても、上記移動度の比を上記劣化判定の指標値とするができる。また、シート移動量検出手段と検出対象のシートとの間に、ガイド板などのガイド部材やコロを配設することによって、シート移動量検出手段のシート表面への貼り付きによる負荷増を防ぎつつシート移動量検出手段の姿勢（ギャップや傾き）を維持できるので、検出値が安定する。
（態様Ｍ）
上記態様Ｌにおいて、前記シート移動量検出手段は、前記シート収容部の最上部にある供給対象のシートの上面に対向する検出位置と、前記シート収容部から離間した待機位置との間で移動可能に構成されている。
これによれば、上記実施形態について説明したように、シート収容部を出し入れ可能な場合であっても、そのシート収容部の動作に連動させて、シート移動量検出手段を検出位置と待機位置との間で移動させることができる。従って、シート移動量検出手段の存在を気にすることなく、シート収容部を出し入れすることができる。
（態様Ｎ）
上記態様Ｌ又はＭにおいて、前記シート移動量検出手段は、前記シート収容部におけるシートの有無を検知するシート有無検知手段を兼ねる。
これによれば、上記実施形態について説明したように、シート収容部におけるシートの有無を検知するシート有無検知専用のフォトインタラプタなどのシート有無検知手段が不要になる。
（態様Ｏ）
上記態様Ａ乃至Ｎのいずれかにおいて、前記シート移動量検出手段は、供給対象のシートの搬送方向に対して傾いた仮想移動面内で移動可能であり、その仮想移動面における２次元的に分布する複数の検出位置で検出可能に構成されている。
これによれば、上記実施形態について説明したように、シートの搬送方向やシート移動量検出手段の配設方向が変化しても、複数の検出位置で検出された複数の移動度を合成した合成移動度として検出することができる。合成移動度を用いることにより、シートが短い搬送距離の間に複数のコロやローラに搬送されることによって生じるシートの蛇行や、シート移動量検出手段の取付位置の誤差などを吸収できる。従って、シート移動量検出手段を調整することなくシートの移動度を確実に検出できる。
（態様Ｐ）
給紙装置（給紙ユニット）２００などのシート供給装置であって、上記態様Ａ乃至Ｏのいずれかの劣化検出装置と、用紙Ｐなどのシートが収容される給紙トレイ２０１などのシート収容部と、シートに接触して移動可能な表面を有する給紙コロ２３０や分離コロ２３５などのシート供給用部材と、そのシート供給用部材の表面を移動させるように駆動する駆動手段と、を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、シート供給装置で使用されているシート供給用部材の劣化を感度よく検出することができる。
（態様Ｑ）
画像形成装置であって、上記態様Ａ乃至Ｏのいずれかの劣化検出装置と、用紙Ｐなどのシートが収容される給紙トレイ２０１などのシート収容部と、シートに接触して移動可能な表面を有する給紙コロ２３０や分離コロ２３５などのシート供給用部材と、シート供給用部材の表面を移動させるように駆動する駆動手段と、シート供給用部材によってシート収容部から供給されるシートに画像を形成する感光体ドラム１などの画像形成手段と、を備える。
これによれば、上記実施形態について説明したように、画像形成対象のシートを供給するシート供給装置で使用されているシート供給用部材の劣化を感度よく検出することができる。
【符号の説明】
【０１４６】
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ  感光体ドラム
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ  帯電器
３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ  除電ランプ
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ  感光体クリーニング装置
５  中間転写ベルト
１７  光書込装置
１８  定着装置
１００  装置本体
２００  給紙装置（給紙ユニット）
２０１  給紙トレイ
２０１’  底板
２０２  給紙カセット
２３０  給紙コロ
２３５  分離コロ
２４０  ピックアップコロ
２４５  搬送ローラ（駆動ローラ）
２５０  搬送ローラ（従動ローラ）
２５５  搬送ローラ（従動ローラ）
２７０  ２次元移動度センサ
２７５  給紙センサ
２８０  分離前センサ
２８５  搬送センサ
３００  スキャナ
４００  原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）
５００  画像形成装置
７００  表示操作部
８００  劣化判定装置
８１０  算出部
８２０  判定部
８３０  故障予測部
Ｐ  用紙
Ｎ  分離部のニップ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１４７】
【特許文献１】特開２０１０−２０８７９５号公報
【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】
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【図１０】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５６】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図４２】
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【図４３】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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