(57)【要約】【課題】クラッチに供給される電力の無駄な消費を抑制できる用紙給紙装置等を提供する。【解決手段】給紙トレイ１０１に積載された用紙Ｐを送り出すための給紙ローラ１０２と、給紙ローラ１０２を駆動する給紙モータ１０３と、給紙ローラに対して連結・解除されることにより、給紙モータ１０３の駆動力を前記給紙ローラ１０２に伝達および遮断するための給紙クラッチ１０４と、給紙クラッチ１０４の連結を検出するクラッチ連結検出手段１１と、給紙クラッチ１０４の電流量を制御する制御手段１１とを備えている。制御手段１１は、給紙クラッチ１０４の電流値を、給紙クラッチ連結を検出した時の値になるようにパルス幅変調（ＰＷＭ）で制御する。【選択図】  図３
2012051694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給紙トレイに積載された用紙を送り出すための給紙ローラと、
前記給紙ローラを駆動する給紙モータと、
前記給紙ローラに対して連結・解除されることにより、前記給紙モータの駆動力を前記給紙ローラに伝達および遮断する給紙クラッチと、
前記給紙クラッチの給紙ローラに対する連結を検出するクラッチ連結検出手段と、
前記給紙クラッチの電流値が、前記クラッチ連結検出手段により給紙クラッチの連結を検出した時の値になるように、給紙クラッチの電流量をパルス幅変調にて制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする用紙給紙装置。
【請求項２】
前記クラッチ連結検出手段は、前記給紙クラッチの連結を給紙モータのｆｇパルスの周波数変化から検出する請求項１に記載の用紙給紙装置。
【請求項３】
前記クラッチ連結検出手段は、前記給紙クラッチの連結を該給紙クラッチの取付け軸の回転変化から検出する請求項１に記載の用紙給紙装置。
【請求項４】
給紙トレイに積載された用紙を送り出すための給紙ローラと、
前記給紙ローラを駆動する給紙モータと、
前記給紙ローラに対して連結・解除されることにより、前記給紙モータの駆動力を前記給紙ローラに伝達および遮断する給紙クラッチと、
前記給紙クラッチの給紙ローラに対する連結を検出するクラッチ連結検出手段と、
前記給紙クラッチの電流値が、前記クラッチ連結検出手段により給紙クラッチの連結を検出した時の値になるように、給紙クラッチの電流量をパルス幅変調にて制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
前記クラッチ連結検出手段は、前記給紙クラッチの連結を給紙モータのｆｇパルスの周波数変化から検出する請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記クラッチ連結検出手段は、前記給紙クラッチの連結を該給紙クラッチの取付け軸の回転変化から検出する請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項７】
給紙トレイに積載された用紙を送り出すための給紙ローラと、前記給紙ローラを駆動する給紙モータと、前記給紙ローラに対して連結・解除されることにより、前記給紙モータの駆動力を前記給紙ローラに伝達および遮断する給紙クラッチと、を備えた画像形成装置において実行されるクラッチ制御方法であって、
前記給紙クラッチの給紙ローラに対する連結を検出するクラッチ連結検出ステップと、
前記給紙クラッチの電流値が、前記クラッチ連結検出ステップにおいて給紙クラッチの連結を検出した時の値になるように、給紙クラッチの電流量をパルス幅変調にて制御する制御ステップと、
を備えたことを特徴とするクラッチ制御方法。
【請求項８】
給紙トレイに積載された用紙を送り出すための給紙ローラと、前記給紙ローラを駆動する給紙モータと、前記給紙ローラに対して連結・解除されることにより、前記給紙モータの駆動力を前記給紙ローラに伝達および遮断する給紙クラッチと、を備えた画像形成装置のコンピュータに実行させるためのクラッチ制御プログラムであって、
前記給紙クラッチの給紙ローラに対する連結を検出するクラッチ連結検出ステップと、
前記給紙クラッチの電流値が、前記クラッチ連結検出ステップにおいて給紙クラッチの連結を検出した時の値になるように、給紙クラッチの電流量をパルス幅変調にて制御する制御ステップと、
を前記コンピュータに実行させるクラッチ制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばデジタル複合機であるＭＦＰ（Multi Function Peripherals) やプリンタ等の画像形成装置等に用いられる用紙給紙装置、この用紙給紙装置を備えた画像形成装置、クラッチ制御方法及びクラッチ制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＭＦＰやプリンタ等における用紙給紙装置として、給紙トレイ（給紙カセット）内に配設された給紙ローラに対し、給紙モータの駆動力を給紙クラッチにより伝達（連結）／遮断（解除）することにより、給紙ローラの回転、停止を制御する構成となされたものがある。
【０００３】
近年、省エネルギーの推進からこの種の装置、とくに給紙クラッチに関してクラッチ電流の無駄を有効になくすことが望まれている。
【０００４】
従来より、給紙クラッチの電流値は、該給紙クラッチの磨耗による摩擦トルクの減少、あるいは被動側の用紙厚さや耐久状態のばらつきにも対応できるように、最悪状態も考慮して必要以上の値に設定されているのが通常であった。
【０００５】
また、先行技術として、給紙クラッチに電流を流し、アーマチュア吸引時のインダクタンスの急増により瞬間的に電流時が下がる変曲点を検知し、検知した電流値に基づいてコイルに印加するパルス幅変調（ＰＷＭ）のデューティ（ｄｕｔｙ）比を制御する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−７４０６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、給紙クラッチのクラッチ電流値を、該給紙クラッチの摩擦トルクの減少等に対応できるように、最悪状態を考慮した値に設定されると、給紙クラッチが磨耗等していない状態でも必要以上の電流が消費されることになり、省電力の観点から問題であった。
【０００８】
また、前記特許文献１では、アーマチュア吸引時のコイルのインダクタンスと抵抗によって一定となる電流値を基にクラッチ電流を制御しているだけであり、被駆動側の用紙の厚さや耐久状態等によっては、電力が無駄に消費されるおそれがあった。
【０００９】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、クラッチに供給される電力の無駄な消費を抑制できる用紙給紙装置及び画像形成装置を提供し、さらにはクラッチ制御方法並びにクラッチ制御プログラムを提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は、以下の手段によって解決される。
（１）給紙トレイに積載された用紙を送り出すための給紙ローラと、前記給紙ローラを駆動する給紙モータと、前記給紙ローラに対して連結・解除されることにより、前記給紙モータの駆動力を前記給紙ローラに伝達および遮断する給紙クラッチと、前記給紙クラッチの給紙ローラに対する連結を検出するクラッチ連結検出手段と、前記給紙クラッチの電流値が、前記クラッチ連結検出手段により給紙クラッチの連結を検出した時の値になるように、給紙クラッチの電流量をパルス幅変調にて制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする用紙給紙装置。
（２）前記クラッチ連結検出手段は、前記給紙クラッチの連結を給紙モータのｆｇパルスの周波数変化から検出する前項１に記載の用紙給紙装置。
（３）前記クラッチ連結検出手段は、前記給紙クラッチの連結を該給紙クラッチの取付け軸の回転変化から検出する前項１に記載の用紙給紙装置。
（４）給紙トレイに積載された用紙を送り出すための給紙ローラと、前記給紙ローラを駆動する給紙モータと、前記給紙ローラに対して連結・解除されることにより、前記給紙モータの駆動力を前記給紙ローラに伝達および遮断する給紙クラッチと、前記給紙クラッチの給紙ローラに対する連結を検出するクラッチ連結検出手段と、前記給紙クラッチの電流値が、前記クラッチ連結検出手段により給紙クラッチの連結を検出した時の値になるように、給紙クラッチの電流量をパルス幅変調にて制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
（５）前記クラッチ連結検出手段は、前記給紙クラッチの連結を給紙モータのｆｇパルスの周波数変化から検出する前項４に記載の画像形成装置。
（６）前記クラッチ連結検出手段は、前記給紙クラッチの連結を該給紙クラッチの取付け軸の回転変化から検出する前項４に記載の画像形成装置。
（７）給紙トレイに積載された用紙を送り出すための給紙ローラと、前記給紙ローラを駆動する給紙モータと、前記給紙ローラに対して連結・解除されることにより、前記給紙モータの駆動力を前記給紙ローラに伝達および遮断する給紙クラッチと、を備えた画像形成装置において実行されるクラッチ制御方法であって、前記給紙クラッチの給紙ローラに対する連結を検出するクラッチ連結検出ステップと、前記給紙クラッチの電流値が、前記クラッチ連結検出ステップにおいて給紙クラッチの連結を検出した時の値になるように、給紙クラッチの電流量をパルス幅変調にて制御する制御ステップと、を備えたことを特徴とするクラッチ制御方法。
（８）給紙トレイに積載された用紙を送り出すための給紙ローラと、前記給紙ローラを駆動する給紙モータと、前記給紙ローラに対して連結・解除されることにより、前記給紙モータの駆動力を前記給紙ローラに伝達および遮断する給紙クラッチと、を備えた画像形成装置のコンピュータに実行させるためのクラッチ制御プログラムであって、前記給紙クラッチの給紙ローラに対する連結を検出するクラッチ連結検出ステップと、前記給紙クラッチの電流値が、前記クラッチ連結検出ステップにおいて給紙クラッチの連結を検出した時の値になるように、給紙クラッチの電流量をパルス幅変調にて制御する制御ステップと、を前記コンピュータに実行させるクラッチ制御プログラム。
【発明の効果】
【００１１】
前項（１）に記載の発明によれば、給紙クラッチ連結時の電流値即ちクラッチ摩擦トルクが負荷トルクより大きくなった時の電流値が前記クラッチ連結検出手段により検出されるので、クラッチ動作のために必要最低限の電流値を把握することができ、しかも、給紙クラッチ電流値が当該検出時の給紙クラッチ電流の値になるように前記制御手段によりパルス幅変調で制御されることにより、クラッチ動作のために必要最低限の電流値を超えるような無駄な電力が発生しなくなり、給紙クラッチに係る消費電力を効果的に低減させることができる。
【００１２】
前項（２）に記載の発明によれば、給紙クラッチの摩擦トルクが負荷トルクを超えると、給紙モータの回転が負荷トルクで瞬間的に遅くなって該給紙モータのｆｇパルスの周波数が減少するので、この周波数の減少を検出することにより、給紙クラッチの連結を検出でき、その時のクラッチ電流値を的確に取得することができる。
【００１３】
前項（３）に記載の発明によれば、給紙クラッチの摩擦トルクが負荷トルクを超えると、この時からクラッチ取付け軸の回転が始まるので、これを検出することにより、給紙クラッチの連結を把握でき、その時のクラッチ電流値を的確に取得することができる。
【００１４】
前項（４）に記載の発明によれば、クラッチ動作のために必要最低限の電流値を把握することができ、クラッチ動作のために必要最低限の電流値を超えるような無駄な電力が発生しなくなり、給紙クラッチに係る消費電力を効果的に低減させることができる画像形成装置となし得る。
【００１５】
前項（５）に記載の発明によれば、給紙モータのｆｇパルスの周波数の減少を検出することにより、給紙クラッチの連結を検出でき、その時のクラッチ電流値を的確に取得することができる。
【００１６】
前項（６）に記載の発明によれば、給紙クラッチの摩擦トルクが負荷トルクを超えたときのクラッチ取付け軸の回転を検出することにより、給紙クラッチの連結を把握でき、その時のクラッチ電流値を的確に取得することができる。
【００１７】
前項（７）に記載の発明によれば、給紙クラッチ連結時の電流値即ちクラッチ摩擦トルクが負荷トルクより大きくなった時の電流値が検出されるので、クラッチ動作のために必要最低限の電流値を把握することができ、しかも、給紙クラッチ電流値が当該検出時の給紙クラッチ電流の値になるようにパルス幅変調で制御されることにより、クラッチ動作のために必要最低限の電流値を超えるような無駄な電力が発生しなくなり、給紙クラッチに係る消費電力を効果的に低減させることができる。
【００１８】
前項（８）に記載された発明によれば、給紙トレイに積載された用紙を送り出すための給紙ローラと、前記給紙ローラを駆動する給紙モータと、前記給紙ローラに対して連結・解除されることにより、前記給紙モータの駆動力を前記給紙ローラに伝達および遮断する給紙クラッチと、を備えた画像形成装置のコンピュータに、給紙クラッチの給紙ローラに対する連結を検出するクラッチ連結検出ステップと、前記給紙クラッチの電流値が、前記クラッチ連結検出ステップにおいて給紙クラッチの連結を検出した時の値になるように、給紙クラッチの電流量をパルス幅変調にて制御する制御ステップとを実行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の一実施形態に係る用紙給紙装置が用いられた画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】用紙給紙装置の動作シーケンスを示す信号波形図である。
【図４】用紙給紙装置におけるクラッチ電流の制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、この発明の一実施形態に係る用紙給紙装置が用いられた画像形成装置を示す概略構成図である。
【００２２】
図１において、画像形成装置Ａは、画像読取部（スキャナ部）１４やプリント部１７（図２）等の他に、例えば下部の位置に用紙給紙装置１を備えている。
【００２３】
前記用紙給紙装置１は、上下で複数段（例えば２段）の用紙トレイ（給紙カセット）１０１，１０１を備えている。
【００２４】
各用紙トレイ１０１内には、給紙モータ１０３で回転駆動されて、積載された用紙Ｐを搬送路１００に引き出す給紙ローラ１０２がそれぞれ配設されている。また、給紙ローラ１０２の近傍には、前記給紙モータ１０３の回転力を各給紙ローラ１０２に対して伝達（クラッチ連結）、および遮断（クラッチ解除）するための給紙クラッチ１０４がそれぞれ配設されている。
【００２５】
図２は、同じく画像形成装置Ａの電気的構成を示すブロック図である。
【００２６】
図２において、この画像形成装置Ａは、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、画像読取部（スキャナ部）１４、操作パネル部１５、記憶部１６、プリント部１７、外部インターフェース（ＩＦ）部１８、および給紙部１９等を備えており、これらの各部はシステムバス２０を介して互いに接続されている。
【００２７】
ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２等に格納されている動作プログラムを実行することにより、画像形成装置Ａの全体を統括制御する。とくに、この実施形態では、給紙クラッチ１０４の連結を検出するクラッチ連結検出機能を有する他に、給紙クラッチ１０４の電流値を、給紙クラッチ１０４の連結を検出した時の値になるようにパルス幅変調（ＰＷＭ）で制御する機能も有している。
【００２８】
ＲＯＭ１２は、ＣＰＵ１１が実行するための動作プログラムやその他のデータを記憶する記憶媒体である。
【００２９】
ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１が動作プログラムに従って動作する際の作業領域を提供する記憶媒体である。
【００３０】
画像読取部１４は、原稿画像等を読み取って電気信号である画像データを出力するものである。
【００３１】
操作パネル部１５は、スタートキー、ストップキー等を備えたハードキー部、および液晶タッチパネル等からなる表示部等を有している。ハードキー部は、各種入力操作用等に使用され、また、表示部は、各種データやメッセージ等の表示、さらには、ユーザに対する操作入力用の画面表示等に使用される。
【００３２】
記憶部１６は、例えばハードディスク等の記憶媒体からなり、各種データやアプリケーションソフト等を保存している。とくに、この実施形態では、ＣＰＵ１０１のクラッチ連結検出機能により検出された給紙クラッチ１０４の連結時の電流値を記憶するようになっている。
【００３３】
プリント部１７は、画像データをユーザのジョブ条件に従って用紙Ｐに印刷するエンジン部である。
【００３４】
外部ＩＦ部１８は、外部機器との間でネットワークを介してデータの送受信を行う通信手段として機能する。
【００３５】
給紙部１９は、前記用紙給紙装置１や用紙搬送路１００等を含むものである。
【００３６】
図３（Ａ）〜（Ｅ）は、用紙給紙装置１の動作シーケンスを示す信号波形図である。
【００３７】
まず、給紙クラッチ１０４に対して図３（Ａ）の示すような励磁電圧を入力すると（時点ｔ１）、給紙クラッチ１０４のクラッチ電流が図３（Ｂ）に示すように上昇する。その後、アーマチュアが吸引されることにより、クラッチ電流の値が瞬間的に減少し（時点ｔ２）、変曲点ができる。これは、磁気回路の空隙変化によりインダクタンスが急増するためである。
【００３８】
アーマチュアが吸引された後、給紙クラッチ１０４のトルクが図３（Ｃ）に示すように上昇していき、時点ｔ３から給紙クラッチ１０４の摩擦トルクが負荷トルクに勝った状態になる。
【００３９】
その時から図３（Ｅ）に示すように、クラッチ取付け軸（図示せず）が回転を始め、さらに、給紙モータ１０３が負荷トルクにより瞬間的に回転が遅れることにより、給紙モータ１０３のｆｇパルスの周波数が図３（Ｄ）に示すように減少する。
【００４０】
前記給紙モータ１０３のｆｇパルスやクラッチ取付け軸の回転変化をエンコーダを用いて検出することにより、給紙クラッチ１０４のトルクが負荷トルクに勝ったと判断し、その時のクラッチ電流を取得する。
【００４１】
その後、時点ｔ４で給紙クラッチ１０４の連結が完了し、該給紙クラッチ１０４のトルクが動摩擦トルクから急峻に静摩擦トルクになり、さらに負荷トルクと同等の値に移行した後に、時点ｔ５から励磁電圧を図３（Ａ）に示すように、ＰＭＷ制御する。これにより、給紙クラッチ１０４の電流値を前記取得したクラッチ電流値に合致させる。
【００４２】
なお、給紙クラッチ１０４のトルクが負荷トルクに勝った時にクラッチ電流を取得するようにしたので、その電流値取得時を超えるような負荷トルクが後にかからない状況に対応可能となる。つまり、クラッチ動作のために必要最低限の電流値を把握することができる。
【００４３】
しかも、給紙クラッチ電流値が給紙クラッチの連結を検出した時の値になるように、前記ＣＰＵ１１によりパルス幅変調で制御されることにより、給紙クラッチ１０４の磨耗による摩擦トルクの減少、あるいは被駆動側の用紙の厚さ、耐久状態等に拘わらず、クラッチ動作のために必要最低限の電流値を超えるような無駄な電力が発生しなくなり、給紙クラッチ１０４の消費電力を効果的に低減させることができる。
【００４４】
図４は、用紙給紙処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、ＣＰＵ１１がＲＯＭ１２に格納された動作プログラムに従って動作することにより実行される。
【００４５】
図４において、ステップＳ１では、給紙モータ１０３を起動（ＯＮ）させ、ステップＳ２では、給紙クラッチ１０４のリモート信号をＯＮにする。
【００４６】
ステップＳ３では、給紙クラッチ１０４の連結時のクラッチ電流値を取得するために、給紙モータ１０３のｆｇパルスの周波数が減少したか否かを判断する。なお、給紙クラッチ１０４の連結時のクラッチ電流値を取得するために、給紙モータ１０３のｆｇパルスの周波数の減少を判断する以外に、前述したように、例えばクラッチ取付け軸の回転変化時にエンコーダがパルスを出力したか否かを判断するようにしてもよい。
【００４７】
給紙モータ１０３のｆｇパルスの周波数が減少していなければ（ステップＳ３でＮＯ）、減少するまで待ち、給紙モータ１０３のｆｇパルスの周波数が減少していれば（ステップＳ３でＹＥＳ）、ステップＳ４でその時のクラッチ電流値を取得する。
【００４８】
次いでステップＳ５で、取得したクラッチ電流値から必要最低限の電流値を判断し、ステップＳ６で、判断したクラッチ電流値になるようにＰＷＭ制御が行われる。
【符号の説明】
【００４９】
１      用紙給紙装置
１０１  給紙トレイ
１０２  給紙ローラ
１０３  給紙モータ
１０４  給紙クラッチ
１１    ＣＰＵ
Ｐ      用紙
【図１】
2012051694.tif 000003
【図２】
2012051694.tif 000004
【図３】
2012051694.tif 000005
【図４】
2012051694.tif 000006