(57)【要約】【課題】搬送されて来たシートをパルスモータで搬送する際に、簡易な構成でパルス電流値を調整することで、パルスモータの消費電力の抑制や、脱調の防止ができるシート搬送装置を提供する。【解決手段】画像搬送部１０２Ｍは、シートを挟持して搬送する。両面搬送部１０３Ｍは、パルスモータである両面モータ１０３により駆動され、シートを挟持して搬送する。電流検知部３０４は、画像搬送部１０２Ｍによりシートを挟持して搬送するときの負荷を検知する。制御部３００は、両面モータ１０３を作動させるパルス電流の振幅又はデューティを電流検知部３０４の検知結果に基づいて調整する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣモータにより駆動され、シートを挟持して搬送する第１搬送手段と、
パルスモータにより駆動され、シートを挟持して搬送する第２搬送手段と、
前記第１搬送手段によりシートを挟持して搬送するときの前記ＤＣモータの負荷を検知する検知手段と、
前記パルスモータを作動させるパルス電流を前記検知手段の検知結果に基づいて調整する調整手段と、を備えることを特徴とするシート搬送装置。
【請求項２】
前記ＤＣモータは、前記ＤＣモータにかかる負荷に応じた電流で駆動され、
前記検知手段は、前記負荷として前記ＤＣモータに印加される電流を検知することを特徴とする請求項１に記載のシート搬送装置。
【請求項３】
前記調整手段は、前記第１搬送手段によるシート搬送開始後の前記ＤＣモータに第１電流が印加されたタイミングに従って前記第２搬送手段によるシート搬送開始後の前記パルスモータに第１パルス電流を印加し、前記第１搬送手段によるシート搬送開始後の前記ＤＣモータに前記第１電流よりも小さい第２電流が印加されたタイミングに従って前記第２搬送手段によるシート搬送開始後の前記パルスモータに前記第１パルス電流よりも振幅又はデューティが小さい第２パルス電流を印加するように、パルス電流の振幅又はデューティを調整することを特徴とする請求項２に記載のシート搬送装置。
【請求項４】
前記調整手段は、シート搬送ジョブの開始時の前記パルスモータに第１パルス電流を印加し、前記ＤＣモータに閾値電流よりも小さい前記電流が印加された後の前記パルスモータに前記第１パルス電流よりも振幅又はデューティが小さい第２パルス電流を印加するように、パルス電流の振幅又はデューティを調整することを特徴とする請求項２に記載のシート搬送装置。
【請求項５】
前記調整手段は、前記パルスモータを作動させるパルス電流の振幅又はデューティを、前記第２搬送手段によりシートが搬送されていないときに調整することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシート搬送装置。
【請求項６】
前記第２搬送手段は、シート搬送方向の前記第１搬送手段よりも下流側に配置され、
前記調整手段は、シートが前記第２搬送手段に到達する前に前記パルスモータを作動させるパルス電流の振幅又はデューティを調整することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシート搬送装置。
【請求項７】
前記第２搬送手段は、シート搬送方向の前記第１搬送手段よりも上流側に配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシート搬送装置。
【請求項８】
前記調整手段は、前記第１搬送手段にシートが到達する前に前記検知手段が検知した電流と前記第１搬送手段によりシートを搬送しているときに前記検知手段が検知した電流との差分に基づいて前記パルスモータを作動させるパルス電流の振幅又はデューティを調整することを特徴とする請求項２に記載のシート搬送装置。
【請求項９】
前記調整手段は、前記検知手段により先行シートの搬送時に検知された負荷に応じて、後続シートを搬送するときの前記パルスモータを作動させるパルス電流の振幅又はデューティを調整することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のシート搬送装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載のシート搬送装置と、
前記シート搬送装置によりシートを搬送しつつシートに画像を形成する画像形成部と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載のシート搬送装置と、
前記シート搬送装置によりシートを搬送しつつシートの画像を読み取る画像読取部と、を備えることを特徴とする画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルスモータにより駆動される搬送手段がシートを挟持して搬送するシート搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
パルスモータにより駆動される搬送手段がシートを挟持して搬送するシート搬送装置が開発されている。例えば、搬送の停止や搬送方向の反転を伴ってシートを搬送するベルト又はローラの駆動にパルスモータを用いた画像形成装置及び画像読取装置が開発されている。パルスモータにより搬送手段を駆動するシート搬送装置は、パルスモータを作動させるパルス電流の振幅が小さいと、パルスモータが脱調を起こし易くなる。このため、通常は、パルスモータにおいて予測される最大負荷に応じた固定の振幅でパルス電流を設定している。
【０００３】
しかし、パルスモータの騒音や電力消費の観点からは、パルス電流の振幅をできるだけ小さくすることが望ましい。そこで、一般的なパルスモータの制御においては、作動させているパルスモータから直接に負荷情報を取得して、パルスモータに供給するパルス電流を刻々と変化させている。
【０００４】
特許文献１では、パルスモータにロータリエンコーダを取り付け、ロータの回転位相の遅れが閾値を越えるとパルス電流の振幅を増大させることにより、パルスモータの脱調を未然に防止している。特許文献２では、パルスモータにパルス電流の振幅の検知回路を設け、回転速度の上昇に伴ってパルス電流値の振幅が閾値以下となると、パルス電流の振幅を増大させることにより、パルスモータの脱調を未然に防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２６２９３８号公報
【特許文献２】特開２００２−１０６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２の制御を実行するシート搬送装置の場合、搬送されて来たシートを搬送手段が挟み込んだ瞬間の負荷ピークに対応することが難しい。搬送されて来たシートを搬送手段が挟み込む前にパルスモータに供給するパルス電流値を調整することができない。このため、搬送されて来たシートを回転体のニップで挟み込んでパルスモータに過負荷がかかった瞬間にパルスモータが脱調してしまい、パルス電流の増加が間に合わない場合がある。また、パルスモータの消費電力を抑制するために負荷を検出する構成を追加するとコストアップになっていた。
【０００７】
本発明のシート搬送装置は、簡易な構成で、パルスモータに供給するパルス電流値を調整できるシート搬送装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のシート搬送装置は、ＤＣモータにより駆動され、シートを挟持して搬送する第１搬送手段と、パルスモータにより駆動され、シートを挟持して搬送する第２搬送手段と、前記第１搬送手段によりシートを挟持して搬送するときの前記ＤＣモータの負荷を検知する検知手段と、前記パルスモータを作動させるパルス電流を前記検知手段の検知結果に基づいて調整する調整手段と、を備えるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡易な構成で、パルスモータに供給するパルス電流値を調整できるシート搬送装置を提供することができる。これによって、搬送されて来たシートを搬送手段が挟み込んだ瞬間の負荷ピークによる脱調を防ぐことができる。また、パルスモータの負荷を検出する構成を追加しなくても、パルスモータの消費電力を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１における画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】装置本体の搬送系の制御のブロック図である。
【図３】ブラシレスモータにおける印加電流と出力トルクの関係の説明図である。
【図４】パルスモータにおけるパルス電流の振幅と出力トルクの関係の説明図である。
【図５】実施の形態１におけるパルス電流の制御のフローチャートである。
【図６】実施の形態１におけるパルス電流の制御の説明図である。
【図７】実施の形態２における装置本体の搬送系のブロック図である。
【図８】実施の形態２におけるパルス電流の制御の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、添付した図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１２】
＜実施の形態１＞
実施の形態１では、シート搬送方向の上流側のブラシレスモータで検知したシートの搬送負荷に応じて、下流側のパルスモータに供給するパルス電流の振幅又はデューティを調整する。この場合、搬送負荷を求めたシートそのものが下流側でパルスモータの負荷となるため、１枚、１枚の個別のシートの搬送負荷に合わせて、下流側のパルスモータに供給するパルス電流の振幅を個別に調整できる。
【００１３】
（画像形成装置）
図１は実施の形態１における画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置Ａは、装置本体１００の上部に画像読取装置２００を備える電子写真方式の複写機／プリンタである。画像形成部２０は、装置本体１００のシート搬送装置によりシートを搬送しつつシートに画像を形成する。
【００１４】
装置本体１００は、下側（シート搬送方向上流）から上側（シート搬送方向下流）に向かって、給紙部１０、画像形成部２０、定着装置３０、シート排出部４０を配置した、いわゆる縦排出型である。画像形成部２０は、感光ドラム２１の周囲に帯電ローラ２２、露光装置２３、現像装置２４、転写ローラ２５、ドラムクリーニング装置２６を配置している。
【００１５】
帯電ローラ２２は、帯電電圧を印加されて感光ドラム２１の周面を均一な電位に帯電させる。露光装置２３は、画像読取装置２００により読み取った原稿Ｄの画像データや外部から送信された画像データに基づいて制御される。露光装置２３は、画像データを走査線に展開してＯＮ／ＯＦＦ変調した走査線信号により発生させたレーザービームを、感光ドラム２１の表面で走査して、感光ドラム２１の表面に画像の静電潜像を形成する。現像装置２４は、現像剤を担持した現像ローラ２４ａに現像電圧を印加して、感光ドラム２１の静電潜像をトナー像に現像する。
【００１６】
レジストローラ１５は、給紙部１０から給送されたシートＰを、感光ドラム２１のトナー像にタイミングを合わせて感光ドラム２１と転写ローラ２５のニップ部である転写ニップ部Ｎ１に給送する。転写ローラ２５は、転写電圧を印加されて、感光ドラム２１のトナー像を、転写ニップ部Ｎ１を搬送されるシートＰに転写する。ドラムクリーニング装置２６は、転写ニップ部Ｎ１を通過した感光ドラム２１に付着した転写残トナーを回収する。
【００１７】
定着装置３０は、内部に配置された熱源により加熱された定着ローラ３１に対して加圧ローラ３２を所定の圧力で加圧して定着ニップ部Ｎ２を形成している。転写ニップ部Ｎ１でトナー像が転写されたシートＰは、定着装置３０へ送り込まれて定着ニップ部Ｎ２により挟持して搬送される。トナー像が転写されたシートＰは、定着ニップ部Ｎ２を通過する過程でトナーが溶融して固化することにより画像がシートＰに定着される。
【００１８】
定着センサＳ３は、シートＰの先端が定着ニップ部Ｎ２を抜けたことを検知する。定着ニップ部Ｎ２にて画像が定着されたシートＰは、シート排出部４０へ搬送され、排出ローラ４１によって排出トレイ４２へ排出して積載される。
【００１９】
（給紙部）
シートＰは、画像形成装置Ａの下部に装着されるカセット１１内に収納され、画像形成部２０における画像形成の実行タイミングに合わせて画像形成部２０へ順次搬送される。給紙部１０は、カセット１１に積載されたシートＰを１枚ずつ取り出して画像形成部２０へ給送する。シート検知センサＳ１は、カセット１１にシートＰが収納されているか否かを検知する。
【００２０】
ピックアップローラ１２は、カセット１１に積載されたシートＰを分離部１３へ送り込む。分離部１３は、最上位の１枚目のシートを給送パスＰＳ１に送り込んで給送ローラ１４へ受け渡す一方、２枚目以下の重送シートをカセット１１へ押し戻す。分離部１３は、正回転する搬送ローラに、逆回転方向に駆動されて搬送ローラに従動回転するリタードローラを当接させている。
【００２１】
レジストローラ１５は、停止状態でシートＰを受け止めてループを形成させることによりシートＰの斜行を修正する。レジ前センサＳ２は、シートＰがレジストローラ１５に到達するタイミングを検知する。レジストローラ１５は、感光ドラム２１のトナー像にタイミングを合わせて転写ニップ部Ｎ１へシートＰを給送する。
【００２２】
手差しトレイ１６からシートＰを給送する場合、手差しトレイ１６に積載されたシートＰを、供給ローラ１７および分離パッド１８によって１枚ずつ装置本体１００内に引き込む。シートＰは、供給ローラ１９によって給送ローラ１４に搬送され、レジストローラ１５で待機する。シートＰは、カセット１１の場合と同様に、レジストローラ１５によって転写ニップ部Ｎ１へ搬送される。
【００２３】
（シート再給送部）
画像形成部２０及び定着装置３０の右側に、シート再給送部５０を配置している。シート再給送部５０は、１面目に画像形成されたシートＰを表裏反転状態で再び転写ニップ部Ｎ１へ給送することにより、シートＰの両面に画像形成を行わせる。シート再給送部５０は、シートＰの先端が定着センサＳ３を抜けたあと、シートＰの後端が排出ローラ４１を抜ける前に排出ローラ４１を一旦停止させ、さらに逆回転させることで、シートＰの先端と後端とを入れ替える。
【００２４】
シート再給送部５０は、再給送パスＰＳ２に配置された再給送ローラ５１、５２及び再給送ローラ５３によりシートＰを搬送して１面目とは表裏反転状態でレジストローラ１５へ搬送する。
【００２５】
その後は、１面目の画像形成と同様に、レジストローラ１５によりシートＰの斜行が修正され、転写ニップ部Ｎ１によりトナー像が転写され、定着装置３０により２面目の画像が定着される。両面に画像が定着されたシートＰは、排出ローラ４１によって排出トレイ４２へ排出して積載される。
【００２６】
（画像読取装置）
画像読取装置２００は、原稿の画像を読み取る画像読取部２０１の上部に、画像読取部２０１へ原稿Ｄを給送する原稿給送部２０２を配置している。画像読取部２０１は、原稿給送部２０２のシート搬送装置によりシートを搬送しつつ、シートの画像を読み取る。原稿給送部２０２は、奥側へ起立させるように回動することにより、画像読取部２０１の上面を開放可能である。
【００２７】
読取走査ユニット２０３は、駆動ベルト２０７に連結され、駆動モータ２０６の駆動力が駆動ベルト２０７を介して伝達されることで、ガイド軸２０８に沿って矢印Ｈ方向に移動可能である。読取走査ユニット２０３の移動する方向（矢印Ｈ方向）を副走査方向といい、それに直交する方向を主走査方向という。
【００２８】
読取走査ユニット２０３は、主走査方向に並んだ光源から原稿に光を照射し、その反射光をイメージセンサが受光することで、原稿を光学的に読み取る。そして、受光した光を電気信号に変換し、その電気信号に基づいて画像データを作成する。画像形成装置Ａにおいて、画像読取装置２００が読み取った原稿のコピーを出力する場合、読み取った画像データを装置本体１００に送り、露光装置２３により、画像データに対応したレーザービームを生成して感光ドラム２１の表面に走査する。
【００２９】
画像読取装置２００は、原稿の画像の「固定読み」と「流し読み」とを選択できる。「固定読み」では、ユーザーが原稿給送部２０２を奥側へ回動させて、読み取る面を下側にした原稿Ｄを原稿台ガラス２０４の上面に載置する。ユーザーが原稿台ガラス２０４の上に載置された原稿を、原稿給送部２０２の原稿圧板により原稿台ガラス２０４上に押し付ける。画像読取部２０１は、原稿台ガラス２０４の下に配置された読取走査ユニット２０３を矢印Ｈ方向に往復移動させて、原稿の下面の画像を１枚ずつ読み取る。
【００３０】
これに対して、「流し読み」では、画像読取部２０１は、読取走査ユニット２０３を流し読みガラス２０５の下方に移動して停止させる。この状態で、原稿給送部２０２が原稿を続けて流し読みガラス２０５上に搬送して通過させることで、複数枚の原稿を連続で読み取ることができる。
【００３１】
（原稿給送部）
原稿給送部２０２は、原稿載置部２０９に積載された原稿Ｄを流し読みガラス２０５の読取位置へ給送し、反転排出ローラ２１７によって原稿排出部２１８へ排出して積載する。ピックアップローラ２１０は、原稿載置部２０９に積載された原稿Ｄを引き出して分離部２１１へ取り込む。
【００３２】
分離部２１１は、原稿Ｄを１枚ずつに分離して、搬送ローラ２１２へ給送する。搬送ローラ２１２は、分離部２１１で分離された原稿Ｄをレジストローラ２１３に搬送する。レジストローラ２１３は、停止状態で原稿Ｄを受け止めて斜行を修正する。レジストローラ２１３は、読み取りタイミングに合わせて原稿Ｄを搬送路ＰＳ３に送り込み、リードローラ２１４、２１６へ受け渡す。
【００３３】
リードローラ２１４、２１６は、原稿Ｄを搬送して、流し読みガラス２０５の読取位置を通過させる。このとき、原稿Ｄは、リードローラ２１４、２１６の間に配置されたプラテンローラ２１５によって、流し読みガラス２０５の上面からの浮き上がり量を規制された状態で搬送される。流し読みガラス２０５の読取位置下では、読取走査ユニット２０３が原稿Ｄの下面の画像を読み取る。画像が読み取られた原稿Ｄは、リードローラ２１６によって反転排出ローラ２１７へ搬送され、反転排出ローラ２１７によって原稿排出部２１８へ排出される。
【００３４】
原稿Ｄの両面を読み取る場合、１面目を読み取られた原稿Ｄを排出中の反転排出ローラ２１７を一旦停止させ、フラッパ２１９によって原稿搬送路を反転搬送路ＰＳ４に切り替える。その後、反転排出ローラ２１７を逆回転させて、原稿Ｄを反転搬送路ＰＳ４へ引き戻し、反転搬送ローラ２２０によって先端と後端とを入れ替えた状態でレジストローラ２１３へ搬送する。
【００３５】
そして、１面目と同様に、レジストローラ２１３で原稿Ｄの斜行を修正し、レジストローラ２１３により搬送路ＰＳ３に送り込み、リードローラ２１４、２１６により搬送して、読取走査ユニット２０３により画像を読み取る。両面の画像を読み取られた原稿Ｄは、反転排出ローラ２１７により原稿排出部２１８へ排出される。
【００３６】
（パルスモータの配置）
図１に示すように、画像搬送部１０２Ｍには、ブラシレスモータであるメインモータ１０２により駆動されるローラが配置されている。定着装置３０には、ブラシレスモータである定着モータ１０５により駆動されるローラが配置されている。
【００３７】
これに対して、給紙搬送部１０１Ｍには、パルスモータである給紙モータ１０１により駆動されるローラが配置されている。反転搬送部１０４Ｍには、パルスモータである反転モータ１０４により駆動されるローラが配置されている。両面搬送部１０３Ｍには、パルスモータである両面モータ１０３により駆動されるローラが配置されている。
【００３８】
すなわち、給紙部１０、シート排出部４０、及びシート再給送部５０には、シートを搬送するための駆動源としてパルスモータ（ステッピングモータ）が採用されている。パルスモータは、回転センサなどが不要な、オープンループの位置制御が可能であるという利点を有する。しかし、パルスモータは、最大出力トルク以上に負荷トルクが印加されると、脱調を起こして位置制御が不能になるため、脱調を防止するように制御する必要がある。
【００３９】
そのため、装置本体１００に用いられるパルスモータにおいては、装置本体１００のばらつき、環境温度、累積運転時間等を考慮して、予めピーク負荷トルクを大きめに想定している。そして、大きめに想定したピーク負荷トルクに対して、さらに一段高い最大出力トルクを出力できるように、パルスモータへ供給するパルス電流の振幅を大きな余裕度を持たせて設定している。このため、通常の範囲でシート搬送が行われる場合、パルスモータへ供給するパルス電流の振幅にはかなりの削減余地がある。言い換えれば、パルスモータへの供給電流を必要以上に大きくして、本来必要なレベルよりも過剰なトルクをパルスモータに発生させている。
【００４０】
このため、パルスモータやそれを駆動するドライバ（特に、ドライバのスイッチング素子）の温度上昇が大きくなる。耐熱性を高めるためにドライバ筐体のサイズを大きくし、冷却機構を組み込んでいる。過剰なトルクを設定しているため、軽負荷のシート搬送を行う場合にはトルク過大で振動が発生する。想定外の種類又はサイズのシートを使用した場合の負荷変動に対応することも難しい。
【００４１】
そこで、比較例１、２では、パルスモータの脱調を防止しながら、出力トルクの削減余地を見積もってパルスモータへ供給する駆動電流を削減している。
【００４２】
（比較例１）
比較例１では、特許文献１に示されるように、位置センサを付加したパルスモータにおいて、指令パルスとモータ移動量との偏差量に応じてパルスモータに供給するパルス電流の振幅を可変に設定している。すなわち、脱調に至る前に負荷の増大によるパルスモータの回転遅れを検知して、即座にパルス電流の振幅を増加させている。しかし、比較例２では、パルスモータに高精度な位置センサを設ける必要があるので、コストアップ、モータ機構の大型化を招いてしまう。また、常に指令パルスと位置センサ出力の偏差を検知してパルスモータの励磁を高速で制御し続けるための専用の高速演算装置が必要となる。
【００４３】
（比較例２）
比較例２では、特許文献２に示されるように、パルスモータの１ステップ毎のパルス電流の振幅を監視し、常に必要十分な電流が流れる様に、パスルモータに印加するパルス電流の振幅を調整している。これにより、速度増加に伴う実効電流の減少によるパスルモータの脱調を未然に防止している。しかし、比較例２では、パルスモータの負荷が小さい場合にパルス電流の振幅を下げるという制御を行うことができない。
【００４４】
そこで、実施の形態１では、装置本体１００に装備されているブラシレスモータの負荷を検知することにより、シートがパルスモータの負荷になる前にパルスモータの負荷を推定してパルス電流の振幅を設定している。
【００４５】
（搬送制御系）
図２は装置本体の搬送系の制御のブロック図である。図２に示すように、第１搬送手段の一例である画像搬送部１０２Ｍは、印加電流が負荷に対応しているモータの一例であるメインモータ１０２に駆動されて、シートを挟持して搬送する。メインモータ１０２及び定着モータ１０５は、ブラシレスモータにより構成される。制御部３００は、駆動制御部１０２ｄ、１０５ｄを通じてメインモータ１０２及び定着モータ１０５を制御する。
【００４６】
駆動制御部１０２ｄ、１０５ｄは、ＡＣＣ／ＤＥＣ制御を行い、メインモータ１０２及び定着モータ１０５を、予め設定された定速で回転駆動する。ＡＣＣ／ＤＥＣ制御では、目標速度とメインモータ１０２から受信した信号とを比較して、メインモータ１０２の加速／減速を行うことにより、メインモータ１０２が目標速度で定速回転するように制御する。
【００４７】
第２搬送手段の一例である両面搬送部１０３Ｍは、パルスモータの一例である両面モータ１０３により駆動され、シートを挟持して搬送する。給紙モータ１０１、両面モータ１０３、反転モータ１０４は、パルスモータにより構成される。給紙モータ１０１、両面モータ１０３、反転モータ１０４は、対応するドライバ１０１ｄ、１０３ｄ、１０４ｄに接続される。制御部３００は、ＲＯＭ３０１から読み出したプログラム及びデータをＲＡＭ３０２に保持してＣＰＵ３０３が必要な演算及び制御を実行することにより、装置本体１００におけるシートの搬送を制御する。
【００４８】
制御部３００は、ドライバ１０１ｄ、１０３ｄ、１０４ｄに給紙モータ１０１、両面モータ１０３、反転モータ１０４を駆動するための設定値／指令値を入力する。制御部３００は、ドライバ１０１ｄ、１０３ｄ、１０４ｄを通じて、給紙モータ１０１、両面モータ１０３、反転モータ１０４のパルス周波数、パルスの出力／停止を制御する。制御部３００は、電流制御部３０５として機能し、パルスモータに入力するパルス信号のパルス電圧（パルス電流の振幅）を制御する。
【００４９】
両面搬送部１０３Ｍは、シート搬送方向の画像搬送部１０２Ｍよりも下流側に配置される。このため、制御部３００は、シートが両面搬送部１０３Ｍに到達する前に両面モータ１０３を作動させるパルス電流の振幅又はデューティを調整することができる。
【００５０】
（負荷検出）
図３はブラシレスモータにおける印加電流と出力トルクの関係の説明図である。図２に示すように、電流検知部３０４は、メインモータ１０２に印加される電流を検知する。電流検知部３０４で検知された電流は、メインモータ１０２の負荷を反映した測定データとして制御部３００に入力される。制御部３００は、電流検知部３０４からの入力に基づいてシート搬送の負荷レベルを判定する。電流検知部３０４は、ブラシレスモータに直列に接続した不図示の電流検知抵抗の両端の電位差を増幅した電圧信号を出力する。電流検知部３０４は、生の電流検出値に含まれる高周波成分をフィルタリングするためのローパスフィルタを含む。
【００５１】
図３に示すように、メインモータ１０２の印加電流がＩ１であるとき、メインモータ１０２の出力トルクはＭ１である。回転速度が一定に保たれた状態で負荷が増大して出力トルクがＭ２になったとき、メインモータ１０２の印加電流はＩ２に増加している。このようにして、制御部３００は、ブラシレスモータに対する印加電流からパルスモータの出力トルク、すなわちシート搬送がパルスモータにもたらす負荷増を検知する。
【００５２】
検知手段の一例である電流検知部３０４は、画像搬送部１０２Ｍによりシートを挟持して搬送するときの負荷を検知する。電流検知部３０４は、画像搬送部１０２Ｍを駆動するモータの一例であるメインモータ１０２に印加される電流を検知する。電流検知部３０４は、画像搬送部１０２Ｍにシートが到達する前に電流検知部３０４が電流を検知する。電流検知部３０４は、画像搬送部１０２Ｍによりシートを搬送しているときにも電流を検知する。制御部３００は、シートが到達する前の印加電流とシートを搬送しているときの印加電流との差分に基づいて両面搬送部１０３Ｍの駆動トルクを設定する。
【００５３】
（パルス電流の振幅調整）
図４はパルスモータにおけるパルス電流の振幅と出力トルクの関係の説明図である。図２に示すように、制御部３００は、ブラシレスモータの負荷データを基にパルスモータに供給する電流パルスの振幅を調整する。電流制御部３０５は、パルスモータに供給する電流パルスの振幅を設定する。制御部３００は、電流制御部３０５が設定した電流パルスの振幅を用いてパルスモータを作動させ、画像形成に伴うシートの搬送制御を実行する。
【００５４】
図４に示すように、初期設定Ｃ１では、上述したように、想定した最大負荷におけるピーク負荷トルクに対して、さらに一段高い最大出力トルクを出力できるように、パルスモータへ供給するパルス電流の振幅を設定している。しかし、初期設定Ｃ１では、パルスモータが急加速と急停止とを繰り返して一方向へ回転するため、ノイズや振動が大きくなる。
【００５５】
そのため、制御部３００は、パルスモータに供給する電流パルスの振幅が初期設定Ｃ１のとき、負荷に比較して出力トルクが過剰であれば、電流パルスの振幅を低設定Ｃ２に切り替える。低設定Ｃ２では、パルス電流の振幅を初期設定Ｃ１の８０％に設定してある。そして、低設定Ｃ２であっても、通常のシート搬送が通常の環境条件で行われている限り脱調を生じないことが確認されている。
【００５６】
その後、制御部３００は、パルスモータに供給する電流パルスの振幅が低設定Ｃ２のとき、負荷データに比較して出力トルクが不足しそうであれば、電流パルスの振幅を初期設定Ｃ１に切り替える。調整手段の一例である制御部３００は、両面モータ１０３を作動させるパルス電流の振幅又はデューティを電流検知部３０４の検知結果に基づいて調整する。制御部３００は、画像搬送部１０２Ｍによるシート搬送開始後のメインモータ１０２に第１電流が印加されたタイミングに従って両面搬送部１０３Ｍによるシート搬送開始後の両面モータ１０３に第１パルス電流を印加する。そして、画像搬送部１０２Ｍによるシート搬送開始後のメインモータ１０２に第１電流よりも小さい第２電流が印加されたタイミングに従って両面搬送部１０３Ｍによるシート搬送開始後の両面モータ１０３に第１パルス電流よりも振幅又はデューティが小さい第２パルス電流を印加する。
【００５７】
制御部３００は、シート搬送ジョブの一例である画像形成ジョブの開始時の両面モータ１０３に第１パルス電流を印加する。しかし、メインモータ１０２に閾値電流よりも小さい電流が印加された後には、両面モータ１０３に第１パルス電流よりも振幅又はデューティが小さい第２パルス電流を印加する。制御部３００は、両面搬送部１０３Ｍによりシートが搬送されていないときに、両面モータ１０３を作動させるパルス電流の振幅又はデューティを調整する。
【００５８】
なお、画像形成ジョブは、画像形成に伴う１枚以上の連続したシート搬送ジョブと、１枚以上の連続した画像データと、画像形成条件データと、を含む印刷データである。そのうち、シート搬送ジョブは、受信した画像データ及び画像形成条件データに基づいて制御部３００が作成してもよい。
【００５９】
（実施の形態１の制御）
図５は実施の形態１におけるパルス電流の制御のフローチャートである。図６は実施の形態１におけるパルス電流の制御の説明図である。
【００６０】
図２を参照して図５に示すように、ＣＰＵ３０３は、ジョブ開始指令を受けると、メインモータ１０２を回転させてイニシャライズの動作を実行する（Ｓ１１）。ＣＰＵ３０３は、イニシャライズの動作の中で、図６に示す時刻ｔ１に、シートが搬送されない無負荷回転状態のメインモータ１０２に印加された電流値を検知する（Ｓ１２）。ＣＰＵ３０３は、電流検知部３０４で検知した電流値に基づいてメインモータ１０２の駆動中の無負荷回転状態の負荷を検知する（Ｓ１２）。
【００６１】
ＣＰＵ３０３は、給紙モータ１０１、両面モータ１０３、反転モータ１０４に初期設定のパルス電流の振幅を設定する（Ｓ１３）。ＣＰＵ３０３は、給紙モータ１０１、両面モータ１０３、反転モータ１０４を作動させて図１の給紙部１０によるシート給送及びシート搬送を開始する（Ｓ１４）。
【００６２】
ＣＰＵ３０３は、図６に示す時刻ｔ２に、シート搬送時のメインモータ１０２に印加されたパルス電流の振幅を検知する（Ｓ１６）。メインモータ１０２で駆動されているレジストローラ１５までシートＰが搬送され、シートＰの負荷がメインモータ１０２にかかっているときに、電流検知部３０４はメインモータ１０２の電流を検知する。
【００６３】
ＣＰＵ３０３は、時刻ｔ３において、時刻ｔ１に無負荷状態で検知した電流値と、時刻ｔ２にシート搬送状態で検知した電流値との差分を算出する（Ｓ１７）。
【００６４】
ＣＰＵ３０３は、ＲＯＭ３０１から読み込んだテーブルで差分を換算して、両面モータ１０３、反転モータ１０４におけるシート搬送時の負荷を推定する（Ｓ１８）。ＣＰＵ３０３は、ブラシレスモータの電流の差分値からシート搬送に伴う負荷を求め、パルスモータのシート搬送に伴う負荷を推定する。ＣＰＵ３０３は、ブラシレスモータの印加電流を比較してシート搬送負荷を推定する。
【００６５】
ＣＰＵ３０３は、時刻ｔ４（又は時刻ｔ４’）において、両面モータ１０３、反転モータ１０４に供給するパルス電流の初期設定における搬送トルクとシート搬送時の推定負荷とを比較して搬送トルクに余裕があるか否かを判断する（Ｓ１９）。
【００６６】
ＣＰＵ３０３は、時刻ｔ４において搬送トルクに余裕が無いと判断した場合（Ｓ１９のＮＯ）、時刻ｔ５において両面モータ１０３、反転モータ１０４に供給するパルス電流の振幅を初期設定のまま維持する（Ｓ２１）。ＣＰＵ３０３は、初期設定のパルス電流の振幅で両面モータ１０３、反転モータ１０４が駆動されるように電流制御部３０５を機能させる。
【００６７】
ＣＰＵ３０３は、時刻ｔ４’において搬送トルクに余裕があると判断した場合（Ｓ１９のＹＥＳ）、時刻ｔ５’において両面モータ１０３、反転モータ１０４に供給するパルス電流の振幅を低設定に変更する（Ｓ２０）。ＣＰＵ３０３は、ジョブの画像形成が終了すると（Ｓ１５のＹＥＳ）、画像形成を終了する。
【００６８】
（実施の形態１の効果）
実施の形態１では、両面モータ１０３を作動させるパルス電流の振幅を、電流検知部３０４の検知結果に基づいて調整する。このため、両面モータ１０３、反転モータ１０４の負荷変動に対して時間的な余裕を持って、適正なパルス電流の振幅を準備し、設定できる。
【００６９】
実施の形態１では、メインモータ１０２に第１電流よりも小さい第２電流が印加されたときには、両面モータ１０３に第１パルス電流よりも振幅が小さい第２パルス電流を印加する。このため、両面モータ１０３、反転モータ１０４を最適な駆動電流で制御して、低振動、低騒音を実現しつつ脱調を未然に防止できる。実際に必要な駆動力を確保しつつ、パルスモータへ供給する過剰な電流を抑制することで、パルスモータの温度上昇を抑制して高い効率で出力を安定させ、省電力の効果も併せて得られる。軽負荷時の振動を抑えることもできる。
【００７０】
実施の形態１では、電流検知部３０４は、画像搬送部１０２Ｍを駆動するメインモータ１０２に印加される電流を検知する。このため、比較例１のような高精度なエンコーダやトルク測定装置を使用することなく、簡単な電流検知回路の追加のみで両面モータ１０３、反転モータ１０４の負荷変動を正確に推定できる。これにより、パルスモータへ供給する不要な電流をぎりぎりまで削減することができる。
【００７１】
実施の形態１では、画像搬送部１０２Ｍにシートが到達する前と、画像搬送部１０２Ｍによりシートを搬送しているときと、の電流の差分に基づいて両面搬送部１０３Ｍを作動させる。このため、画像形成部２０のように多数のローラやニップの負荷が交錯している場合でもシート以外の共通した負荷要因を相殺して、シートＰの搬送負荷を正確に抽出することができる。
【００７２】
実施の形態１では、両面搬送部１０３Ｍによりシートが搬送されていないときに両面モータ１０３を作動させるパルス電流の振幅を調整する。このため、両面モータ１０３の安定した出力状態で両面搬送部１０３Ｍにおけるシート搬送を開始できる。言い換えれば、特許文献１のようなシートの搬送中にパルス電流の振幅を変更することによる振動の不連続や画像の乱れを発生させないで済む。
【００７３】
実施の形態１では、パルスモータの温度上昇や気温差等の要因でパルスモータのインダクタンスが増加して規定の駆動電流が流れなくなった場合においても、駆動トルクの低下を防止して、パルスモータを高速で回転させ続けることが可能である。更に、高速回転への切り替え時のようなパルスモータのインダクタンスの増加により規定の駆動電流が流れなくなった場合においても、駆動トルクの低下を防止し、パルスモータを高速で回転させることが可能である。図４に示すように、出力低下が顕著になる高速回転時においても、最適な駆動電流で制御して、低振動化、低騒音化、及び脱調の防止を実現できる。環境／累積使用時間などの要因を考慮しなくても、パルスモータの駆動力を自律的に制御することが可能である。
【００７４】
＜実施の形態２＞
図１に示すように、両面搬送部１０３Ｍは画像搬送部１０２Ｍよりも下流側に配置されるため、負荷を検知したシートが両面搬送部１０３Ｍに到達する前に両面モータ１０３を作動させるパルス電流の振幅を調整できる。これに対して、給紙搬送部１０１Ｍは画像搬送部１０２Ｍよりも上流側に配置されるため、負荷を検知したシートそのものに関しては給紙搬送部１０１Ｍにおける搬送条件を調整することができない。しかし、給紙搬送部１０１Ｍにおいても、過剰な電流を抑制すれば、実施の形態１と同様な効果を期待できる。そこで、実施の形態２では、第１搬送手段の一例である給紙搬送部１０１Ｍにおいて、画像搬送部１０２Ｍで負荷が判断されるまでは最大負荷を想定して給紙モータ１０１を駆動している。そして、負荷が判断された後のシートについて、可能であればパルス電流の振幅を低下させることとした。画像形成ジョブが同一のシートで実行される場合、１枚目〜最終のシートの搬送負荷は再現性高く繰り返されると推定されるからである。
【００７５】
実施の形態２では、負荷を検知したシートよりも後のシートが給紙搬送部１０１Ｍで搬送される前に、両面モータ１０３を作動させるパルス電流の振幅又はデューティを調整する。ジョブの最初の数枚で負荷を検知し、その数枚よりも後のシートの搬送について、検知結果をフィードバックする。これにより、画像形成部２０よりも上流側のパルスモータについても、脱調を発生させることなく、供給するパルス電流の振幅を低下させることができる。
【００７６】
（搬送制御系）
図７は装置本体の搬送系の制御のブロック図である。図７に示すように、メインモータ１０２は給紙モータ１０１よりも搬送方向の下流側のブラシレスモータであり、給紙モータ１０１はメインモータ１０２よりも搬送方向の上流側のパルスモータである。
【００７７】
制御部３００は、ＣＰＵ３０３が駆動制御部１０２Ｃとしてメインモータ１０２を一定速度で回転させ、同時に、駆動制御部１０１Ｃとして給紙モータ１０１を一定速度で回転させる。電流検知部３０４は、メインモータ１０２に印加される電流を検知する。制御部３００は、ＣＰＵ３０３が電流制御部３０５として、電流検知部３０４が検知した電流に応じて給紙モータ１０１に供給するパルス電流の振幅を調整する。
【００７８】
制御部３００は、検知したメインモータ１０２の負荷に対して給紙モータ１０１の出力トルクのトルクマージンが十分にあると判断したとき、給紙モータ１０１に供給するパルス電流の振幅を低減させる。一方、検知したメインモータ１０２の負荷に対して給紙モータ１０１の出力トルクのトルクマージンが十分に無いと判断したとき、給紙モータ１０１に供給するパルス電流の振幅を初期設定の状態に維持する。
【００７９】
（実施の形態２の制御）
図８は実施の形態２におけるパルス電流の制御のフローチャートである。図７を参照して図８に示すように、ＣＰＵ３０３は、ジョブ開始指令を受けると、メインモータ１０２を回転させてイニシャライズの動作を実行する（Ｓ３１）。
【００８０】
ＣＰＵ３０３は、イニシャライズの動作の中で、電流検知部３０４が検知した電流値に基づいてメインモータ１０２の無負荷回転状態の負荷を検知する（Ｓ３２）。ＣＰＵ３０３は、給紙モータ１０１に初期設定のパルス電流の振幅を設定する（Ｓ３３）。
【００８１】
ＣＰＵ３０３は、給紙モータ１０１を作動させてシート給送及びシート搬送を開始し、電流制御部３０５は、ジョブ開始後２枚のシートについて、シート搬送時のメインモータ１０２に印加されたパルス電流の振幅を検知する（Ｓ３４）。
【００８２】
ＣＰＵ３０３は、無負荷状態で検知した電流値と、シート搬送状態で検知した電流値の平均値との差分を算出する（Ｓ３５）。ＣＰＵ３０３は、ＲＯＭ３０１から読み込んだテーブルで差分を換算して、給紙モータ１０１におけるシート搬送時の負荷を推定する（Ｓ３６）。
【００８３】
ＣＰＵ３０３は、ＲＯＭ３０１から読み込んだテーブルでシート搬送に伴う負荷の推定値に応じたパルス電流の振幅を決定し、２枚目のシートの給送が終わって３枚目のシートの給送が開始される前に、初期設定のパルス電流の振幅を変更する（Ｓ３７）。
【００８４】
その後、電流制御部３０５は、画像形成が終了するまで（Ｓ３８のＹＥＳ）、設定したパルス電流の振幅で給紙モータ１０１が駆動されるよう駆動制御部１０１Ｃを制御する。
【００８５】
（実施の形態２の効果）
実施の形態２では、給紙モータ１０１に第１パルス電流を印加して、画像形成ジョブの画像形成を開始させる。しかし、メインモータ１０２に閾値電流よりも小さい電流が印加されていることが検知された後に、給紙モータ１０１に第１パルス電流よりも振幅が小さい第２パルス電流を印加する。このため、閾値電流よりも小さい電流が印加されていることが検知された後のジョブの画像形成において、パルスモータへ供給する過剰な電流を抑制することができる。すなわち、先行シートの搬送時に検知された負荷に応じて、後続シートを搬送するときのパルスモータを作動させるパルス電流の振幅又はデューティを調整する。このため、メインモータ１０２よりも上流側でシート搬送を駆動するパルスモータについても電力消費を節約して、上述した種々の効果が得られる。
【００８６】
実施の形態２では、実施の形態１のようなパルス電流の振幅の二段階の切り替えではなく、負荷の推定値に応じたパルス電流の振幅を多段階に決定している。このため、負荷の推定値に応じてパルス電流の振幅をきめ細かく設定して、より広い範囲の負荷の推定値で電力節約を行うことができる。
【００８７】
＜その他の実施の形態＞
本発明のシート搬送装置は、実施の形態１、２で説明した具体的な構成及び制御には限定されない。実施の形態１の構成の一部又は全部を等価な部材に置き換えた別の実施の形態でも実施可能である。図１に示す給紙部１０、画像形成部２０、定着装置３０、シート排出部４０は、任意の構成に変更可能である。定着装置３０は、ローラ定着方式の替わりに、セラミックヒータ等の熱源を、無端ベルトを介して加圧ローラ３２が加圧することでニップ部Ｎ２を形成し、ニップ部Ｎ２にてシートＰを挟持搬送しながら加熱加圧するオンデマンド定着方式を用いても良い。
【００８８】
画像形成装置は、モノクロプリンタには限らずフルカラープリンタであってもよい。マルチファンクションプリンタ、シングルファンクションプリンタ、複写機、ファクシミリ装置、これらの機能を組み合わせた複合機の形態でも実施可能である。画像形成部２０では、電子写真方式には限らず、インクジェット方式等の他の動作原理に基づく画像形成を実行してもよい。
【００８９】
シート搬送装置は、画像形成装置の装置本体以外の用途目的でシートを扱う装置においても実施することが可能である。負荷に応じた電流が印加されるモータとパルスモータとを少なくともそれぞれ１個ずつ以上備えたシート搬送装置を装備した様々な装置で実施できる。例えば自動原稿搬送装置を備えた原稿読取装置、シートを連続的に搬送してパンチや針綴じを行うシート処理装置として実施できる。
【００９０】
実施の形態２で説明したように、パルス電流の振幅又はデューティを調整されるパルスモータは、負荷を検知するモータの下流側であっても上流側であってもかまわない。しかし、シートのばらつきによる突発的な負荷上昇に対応するためには、電力を調整されるパルスモータは、負荷を検知するモータの下流側であることが望ましい。また、万が一の脱調を回避するために、電力を削減する際の電力削減率は、負荷を検知するモータの上流側に位置するパルスモータに対しては下流側に位置するパルスモータに対するよりも小さくすることが望ましい。
【００９１】
消費電力を削減するために調整されるパルス電流のパラメータは、パルス電流の振幅には限らない。パルス電流の振幅を一定に保ってパルス電流のデューティを調整してもよい。パルス電流の振幅とデューティとを同時に調整してもよい。パルスモータの必要トルクに応じて供給するパルス電流のパルス波形の立ち上がり時間を変化させてもよい。
【００９２】
ＤＣモータの負荷の検知は、印加される電流の検知には限らない。位相、トルク、振動情報等、モータの駆動に付随する種々の情報を活用することができる。
【００９３】
負荷を検知するためのモータは、印加する電流が負荷に応じていればよい。ブラシレス又はブラシありのＤＣモータ又はＡＣモータを使用することができる。ブラシノイズを避けて負荷を高精度に検知するためには、ブラシレスＤＣモータ又はＡＣ誘導モータが好ましい。
【００９４】
モータは、実施の形態１のように、複数の回転体を共通に回転駆動するモータには限らない。一対の回転体でニップされたシートの搬送負荷を正確に見積もるために、図１に示すレジストローラ１５又は給送ローラ１４に独立したモータを設けて、他の回転体の負荷の影響を除いてもよい。
【００９５】
モータの負荷を検知するタイミングは、図６に示す時刻ｔ２のようなシートＰの中間位置には限らない。ピークホールド回路を使用してモータの負荷のピークを抽出し、ピーク負荷をサンプリングしてもよい。例えば極端な低温で硬化したローラによってシートがニップされた瞬間に大きなピーク負荷が発生することが知られている。このようなピーク負荷も考慮してパルスモータに供給するパルス電流の振幅又はデューティを調整することができるからである。
【符号の説明】
【００９６】
１０：給紙部、２０：画像形成部、３０：定着装置、４０：シート排出部、５０：シート再給送部、１００：装置本体（シート搬送装置）、１０１：給紙モータ（パルスモータ）、１０１Ｍ：給紙搬送部（第２搬送手段）、１０２：メインモータ（ＤＣモータ）、１０２Ｍ：画像搬送部（第１搬送手段）、１０３：両面モータ（パルスモータ）、１０３Ｍ：両面搬送部、１０４：反転モータ（パルスモータ）、１０４Ｍ：反転搬送部、３００：制御部（調整手段）、３０１：ＲＯＭ、３０２：ＲＡＭ、３０３：ＣＰＵ、３０４：電流検知部（検知手段）、３０５：電流制御部（調整手段）
【図１】
2018002346.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2018002346.tif 000006
【図５】
2018002346.tif 000007
【図６】
2018002346.tif 000008
【図７】
2018002346.tif 000009
【図８】
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