(57)【要約】【課題】ステッピングモータの消費電力の効率化。【解決手段】シート部材を搬送する搬送装置を駆動するステッピングモータにおいて、シート部材の位置検出信号と、用紙サイズと、シート部材の搬送速度から搬送装置に生じる負荷変動のタイミングを検出し、このタイミングに合わせてステッピングモータの電流、電圧、または電力を制御する。【選択図】　　　　図１
2004034407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート部材の収納部から所定の紙間を形成しつつ１枚づつ分離しながら搬送する給紙手段と、前記給紙手段から給紙されたシート部材を搬送するための搬送ローラと、前記搬送ローラを駆動するステッピングモータヘの供給電流を制御するステッピングモータの制御手段であって、前記ステッピングモータヘの供給電流制御手段と、前記給紙手段によって搬送されるシート部材の位置検出手段を具備し、検出された信号を基に、所定の値で前記シート部材を搬送している搬送ローラを駆動しているステッピングモータヘの前記供給電流を制御する事を特徴としたステッピングモータの制御装置。
【請求項２】
上記の所定の値とは、シート部材の搬送速度と、給紙手段と搬送ローラ間の距離と、前記シート部材の位置検出手段と搬送ローラ間の距離と、前記シート部材のサイズから決定される事を特徴とする、請求項１のステッピングモータ制御装置。
【請求項３】
シート部材の収納部から所定の紙間を形成しつつ１枚づつ分離しながら搬送する給紙手段と、前記給紙手段から給紙されたシート部材を搬送するための搬送ローラと、前記搬送ローラを駆動するステッピングモータヘの供給電圧を制御するステッピングモータの制御手段であって、前記ステッピングモータヘの供給電圧制御手段と、前記給紙手段によって搬送されるシート部材の位置検出手段を具備し、検出された信号を基に、所定の値で前記シート部材を搬送している搬送ローラを駆動しているステッピングモータヘの前記供給電圧を制御する事を特徴としたステッピングモータの制御装置。
【請求項４】
上記の所定の値とは、シート部材の搬送速度と、給紙手段と搬送ローラ間の距離と、前記シート部材の位置検出手段と搬送ローラ間の距離と、前記シート部材のサイズから決定される事を特徴とする、請求項３のステッピングモータ制御装置。
【請求項５】
シート部材の収納部から所定の紙間を形成しつつ１枚づつ分離しながら搬送する給紙手段と、前記給紙手段から給紙されたシート部材を搬送するための搬送ローラと、前記搬送ローラを駆動するステッピングモータヘの供給電力を制御するステッピングモータの制御手段であって、前記ステッピングモータヘの供給電力制御手段と、前記給紙手段によって搬送されるシート部材の位置検出手段を具備し、検出された信号を基に、所定の値で前記シート部材を搬送している搬送ローラを駆動しているステッピングモータヘの前記供給電力を制御する事を特徴としたステッピングモータの制御装置。
【請求項６】
上記の所定の値とは、シート部材の搬送速度と、給紙手段と搬送ローラ間の距離と、前記シート部材の位置検出手段と搬送ローラ間の距離と、前記シート部材のサイズから決定される事を特徴とする、請求項５のステッピングモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、搬送機構に用いられるステッピングモータの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
初めに、ステッピングモータの駆動トルクと供給電流の関係について説明する。図３は、ステッピングモータが駆動可能なトルク値とステッピングモータに供給される電流値の関係をグラフにしたものである。供給される電流値と駆動トルクの関係は図示されているように、ほぼ線形の形となるのが一般的である。ステッピングモータにおける駆動トルクと電圧の関係はここでは図示していないが、電流とステッピングモータの関係同様に、電圧の増加に伴い駆動トルクが上昇する事が一般的に知られている。
【０００３】
従来のステッピングモータの制御方法としては、消費電力の削減とステッピングモータ駆動の安定化を両立させる方法として特開平０５−００３６９９号公報がある。この従来のステッピングモータの制御方法を、図６を用いて簡単に説明する。積載されたシート部材８がカセット７に給紙可能な状態で積載されており、この積載されたシート部材８からシート部材を一枚ずつ給紙するためのピックアップローラ１が積載されたシート部材８の上方に待機している。シート部材を給紙する場合には、ピックアップローラ１が図中の回転方向に回転する事によりシート部材６の最上部のシート部材６が給紙ローラ２および分離ローラ３へ搬送される。その後シート部材６は、給紙ローラ２によりその下流に配置された搬送ローラ５へ搬送される事になる。ここで図示する給紙ローラ２と、図示しないトルクリミッタを介して逆転方向に駆動が入力される分離ローラ３により構成されるリタード方式の給紙装置において、所定の紙間を形成するには図４に示す様に、搬送方向のシート部材６の長さをＬとすると、シート部材の後端部Ｘにおいては給紙ローラ２への駆動を止めてその下流の搬送ローラ５のみで搬送する事になる。給紙ローラ２および搬送ローラ５は、図示しないステッピングモータにより各々駆動されており、図５のグラフに搬送ローラ５のステッピングモータに加わる負荷と、従来のステッピングモータの制御トルクの関係を示している。図５におけるｔ２はシート部材６が搬送ローラ５に突入するタイミングであり、ｔ３は給紙ローラ２の駆動が停止するタイミングであり、ｔ４はシート部材６が給紙ローラ２を抜けるタイミングを示している。ｔ２の時には、搬送ローラ５を駆動するステッピングモータに、搬送ローラ５にシート部材６が噛み込まれる事による大きな負荷変動が生じる。この負荷変動は、シート部材６が搬送ローラ５に噛み込まれる瞬間にシート部材６が一瞬停止し、搬送ローラ５の弾性変形抵抗が生じる。これが要因となって、搬送ローラ５に大きな負荷変動が生じる。また、搬送ローラ５によりシート部材６が搬送されている途中で、給紙ローラ２の駆動が停止する場合においても（ｔ２以降）、図示されないトルクリミッタを空転させながらシート部材６を引抜かれる事により引抜き抵抗が生じる事で搬送ローラ５に大きな負荷変動が生じる。
【０００４】
従来の制御方法では、駆動期間においてステッピングモータに作用する最大負荷に、所定の安全率を乗じた駆動トルクが生じるように一定の電流を供給し、停止期間においては駆動期間よりも小さい電流値を供給する制御を行うのが一般的であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のステッピングモータ制御手段では、停止期間における消費電力は低減できるものの、搬送装置に加わる負荷変動がある場合であっても、駆動期間における消費電力は一定の電流を供給しているために、消費電力を効果的に削減される事が非常に困難になってくる。通常、搬送装置における負荷変動は、搬送されるシート部材によって様々に変化することが知られている。例えば、給紙装置における搬送ローラでは、給紙ローラとトルクリミッタを介して逆転方向に駆動させるリタード給紙方式においては、所定の紙間を形成するためにシート部材後端部において、給紙ローラの駆動を停止させその下流に配置された搬送ローラによって搬送させるために、大きな負荷変動が生じるのが普通である。従来例の様に、駆動期間と停止期間の二つの状態で供給電力を制御する場合では、駆動期間には、搬送装置に生じる最大負荷に対応した電流を供給するために、搬送装置の起動時、減速、定常回転時、さらにはシート部材搬送時にも余分な電流がステッピングモータに供給されている事により、消費電力が悪化しステッピングモータの温度を上昇させるという問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、シート部材の収納部から所定の紙間を形成しつつ１枚づつ分離しながら搬送する給紙手段と、前記給紙手段から給紙されたシート部材を搬送するための搬送ローラと、前記搬送ローラを駆動するステッピングモータヘの供給電流を制御するステッピングモータの制御手段であって、前記ステッピングモータヘの供給電流制御手段と、前記給紙手段によって搬送されるシート部材の位置検出手段を具備し、検出された信号を基に、所定の値で前記シート部材を搬送している搬送ローラを駆動しているステッピングモータヘの前記供給電流を制御する事を特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下、本発明を図面に基づき詳細に説明する。
【０００８】
図１および図２は本発明を詳細に説明する図である。従来例と重複する部分に関しては、同符号をもって説明を省略する。
【０００９】
ステッピングモータを給紙搬送機構に用いた実施形態を説明する。図２に示した本発明が提案するリタード給紙方式では、搬送ローラ５よりもＤ１の距離をおいて上流側に、シート部材の先端検知を行うためのセンサ４が配置されている。搬送ローラ５と給紙ローラ２の距離はＤ２であり、搬送されるシート部材送り方向長さＬよりも短い構成となっている。搬送ローラ５は図示しないステッピングモータによって駆動されており、図１のグラフには搬送ローラ５を駆動するステッピングモータに加わる負荷と、本発明が提案するステッピングモータの制御トルクを示している。図１におけるＴ１はシート部材６がセンサ４を通過するタイミングであり、ｔ２はシート部材が搬送ローラ５に突入するタイミングであり、ｔ３は給紙ローラ２の駆動が停止するタイミングであり、ｔ４はシート部材が給紙ローラを抜けるタイミングを示している。搬送ローラ５を駆動しているステッピングモータには、搬送ローラ１にシート部材６が噛み込まれる事による大きな負荷変動が生じる事や、給紙モータが停止した事による図示されないトルクリミッタを空転させながらシート部材６を引抜かれる事により引抜き抵抗が生じる事で搬送ローラ５に大きな負荷変動が生じる。シート部材６が搬送ローラ５に突入するタイミングｔ２は、シート部材６がセンサ４を通過してからＴ１後に生じる事が予測される。シート部材６を引抜く事による負荷変動のタイミングｔ３およびｔ４は、シート部材の搬送速度をＶとするとセンサ４を通過してからＴ２後に生じる事が予測される。搬送ローラ５を駆動しているステッピングモータに大きな負荷変動が生じている時間Ｔ３は以下式で計算する事ができる。
【００１０】
Ｔ１＝Ｄ１／Ｖ…（１）
Ｔ２＝（Ｌ−Ｘ−Ｄ２＋Ｄ１）／Ｖ…（２）
Ｔ３＝Ｘ／Ｖ…（３）
従って、ｔ２はＴ１からＴ１経過した後であり、ｔ３はＴ１からＴ２経過した後であり、ｔ４はｔ３からＴ３経過した後であり、これらのタイミングに合わせて搬送ローラ５を駆動しているステッピングモータに供給する電流を図の様に増加する事により効率的に制御を行う事が可能となる。
【００１１】
上記した様に、負荷変動のタイミングをシート部材の搬送速度と、給紙手段と搬送ローラ間の距離と、シート部材の位置検出手段と搬送ローラ間の距離と、シート部材のサイズから予測し、予測されたタイミングで搬送ローラを駆動するステッピングモータに作用する負荷に所定の安全率を乗じた駆動トルクが生じるようにステッピングモータヘの供給電流を制御する事で消費電力を効率よく低減させるだけでなく、ステッピングモータの温度上昇を低減させる事が出来る。消費電力を低減させる方法としては、電流制御に限った事ではなく、電圧制御や、電流制御と電圧制御を組合せた電力制御を行った場合であっても同様の効果を得る事ができる。本発明では、ステッピングモータに作用する搬送装置の負荷変動の一例を説明しているが、負荷変動は何も本実施形態に限ったものではない。本発明は、ステッピングモータで駆動される搬送装置において、シート部材の搬送速度と、給紙手段と搬送ローラ間の距離と、位置検出手段と搬送ローラ間の距離と、シート部材のサイズを用いて搬送ローラに与える負荷変動のタイミングを予測し、予測されたタイミングに合わせて供給電流、供給電圧および供給電力を制御する事により、消費電力および温度上昇の低減に役立たせるものである。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シート部材を搬送する搬送機構を駆動するステッピングモータにおいて、シート部材の搬送速度と、上流側と下流側の搬送ローラ間の距離と、位置検出手段と下流側の搬送ローラ間の距離と、シート部材のサイズを用いてシート部材が下流側の搬送ローラに与える負荷変動のタイミングを予測し、予測されたタイミングに合わせて供給電流、供給電圧および供給電力を制御する事で、ステッピングモータの消費電力を低下させるだけでなく、ステッピングモータの昇温を抑える効果も得られる。
【００１３】
その結果、本発明のステッピングモータ制御装置を備えた機器の使用電力効率の向上に役立たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を説明するグラフ。
【図２】本発明を説明する断面図。
【図３】ステッピングモータヘの供給電流と駆動トルクの関係を示すグラフ。
【図４】従来例を説明する正面図。
【図５】従来例を説明するグラフ。
【図６】従来例を説明する断面図。
【符号の説明】
１　ピックアップローラ
２　給紙ローラ
３　分離ローラ
４　センサ
５　搬送ローラ
６　シート部材
７　カセット
８　積載されたシート部材
【図１】
2004034407.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004034407.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2004034407.tif 000008