JP2013083891A

JP2013083891A - 記録材搬送装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2013083891A
Application number: JP2011225106A
Authority: JP
Inventors: yoko Maejima; 洋子前島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2011-10-12
Filing date: 2011-10-12
Publication date: 2013-05-09
Anticipated expiration: 2031-10-12
Also published as: US20130094888A1; JP6021310B2; US9187276B2; CN103048904B; CN103048904A

Abstract

【課題】画像形成装置においては、記録材が搬送されている区間に応じて、記録材の搬送速度を制御するための最適な制御方式は異なるため、ＤＣモータのようなフィードバック制御を必要とする駆動源を、どの区間においても一定の制御定数を用いた制御方式により制御すると、精度良く記録材の搬送速度を制御することが困難である
【解決手段】記録材Ｐが搬送されている区間に応じて、夫々の区間に適した制御部を選択し、夫々の区間に適した追値制御を行うことが可能な制御定数を設定した。終始一様な制御部及び制御定数で搬送モータを制御する場合に比べ、制御性能に優れた制御を行うことが可能となり、例えばＤＣモータのようなフィードバック制御を必要とするようなモータを駆動源として用いた際にも、記録材の搬送速度を加減速制御した際の追従性の低下を抑制することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、記録材を搬送するための搬送手段を駆動する駆動手段を制御する画像形成装置に関するものである。

従来、画像形成装置において、画像形成を行うために最適な紙間で記録材を搬送するために、記録材の搬送速度を加減速制御することが行われている。加減速制御とは、まず記録材を理想的なタイミングで転写位置に搬送するために、搬送路上に配置されたセンサで検知する。そして、検知された記録材の到達タイミングと理想的な到達タイミングとの差分を求め、ピックアップのばらつきや搬送中のスリップ等のばらつきをなくすように搬送速度を加速又は減速を行うことで、理想的なタイミングで記録材を転写位置に搬送することである。

一般的に、記録材を搬送する搬送部の駆動源としてはステッピングモータやＤＣモータ等が用いられる。従来、入力信号のパルス数に応じた量だけ回転するステッピングモータはフィードフォワード制御を行うことができ、フィードバック制御を行うＤＣモータに比べて速度や位置の制御性に優れるなどの理由から搬送部の駆動源とされることが一般的であった。しかし近年、搬送速度が増加する傾向にあり、駆動源に要求される必要トルクも増大している。そのため、駆動源としてＤＣモータが使用されるようになっている。例えば、特許文献１には、ＤＣモータを動力源として使用して機構を駆動する機器におけるＤＣモータの制御において、各駆動を行う際に、目標位置及び予め設定されたパラメータに従って該駆動の理想的なプロファイルを作成し、プロファイルに従ってＤＣモータの駆動を制御する方法が開示されている。

特開２００４−８８９２６

従来のように、駆動源として例えばＤＣモータを利用することによって、大きなトルクを実現することができる。しかしながら、画像形成装置においては、記録材が搬送されている区間に応じて、記録材の搬送速度を制御するための最適な制御方式は異なる。ゆえに、ＤＣモータのようなフィードバック制御を必要とする駆動源を、どの区間においても一定の制御定数を用いた制御方式により制御すると、記録材の搬送状況に応じた最適な制御を行うことができず、精度良く記録材の搬送速度を制御することが困難であるという課題があった。

本出願に係る発明は、以上のような状況を鑑みてなされたものであり、例えばＤＣモータのようなフィードバック制御を必要とするようなモータを駆動源として用いた際にも、記録材の搬送速度を精度良く制御することを目的とする。

上記目的を達成するために、記録材を搬送する搬送手段と、前記搬送手段を、記録材の搬送速度と目標とする搬送速度との偏差に応じた操作量に基づき駆動する駆動手段と、前記搬送手段によって記録材が搬送されている状態に応じて、前記駆動手段を駆動するための操作量を制御する制御方式を変化させる制御手段を有することを特徴とする。

本発明の構成によれば、例えばＤＣモータのようなフィードバック制御を必要とするようなモータを駆動源として用いた際にも、記録材の搬送速度を精度良く制御することができる。

画像形成装置の概略構成図画像形成装置３００のハードウェア構成を示すブロック図レジセンサ３１３へ到達した際の経過時間Ｔ１を示した図ＣＰＵ２０１の給紙搬送制御部の機能ブロック図ＣＰＵ２０１の動作概要を示したフローチャートモータ制御部４０５の機能ブロック図モータ制御部４０５の動作概要を示したフローチャート記録材Ｐの搬送状態を示したタイミングチャート記録材Ｐが搬送されている区間を判別する方法を示したフローチャート制御部選択部４０７の動作概要を示したフローチャート搬送シーケンス区間情報４１２と制御定数組合せ情報４１６の関係及び搬送シーケンス区間情報４１２と制御手段組合せ情報４１４の関係を示したグラフ給紙搬送制御部９０１の機能ブロック図搬送シーケンス生成部９０７が出力する負荷トルク情報９０６を示したグラフモータ制御部９０２の機能ブロック図本記録材Ｐの搬送状態を示したタイミングチャート

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。

（第１の実施形態）
図１は画像形成装置の概略構成図である。ここでは、画像形成装置の一例として、電子写真方式を採用したモノクロプリンタについて説明する。なお、画像形成装置はモノクロに限られるものではなく、カラープリンタやインクジェットプリンタ等でもよい。

図１に示す画像形成装置３００において、２０１はセンサやモータ等を制御し、画像形成装置の動作を制御する中央演算装置たるＣＰＵである。３０１は静電潜像担持体である感光ドラムである。感光ドラム３０１の上方には、感光ドラム３０１の表面を一様に帯電する帯電ローラ３０２が、その表面に当接するように設けられている。帯電ローラ３０２により感光ドラム３０１の表面が帯電され、帯電された感光ドラム３０１の表面には発光手段によって光ビーム３０３が照射される。発光手段は、以下の部材から構成される。光ビーム３０３を発する半導体レーザ３０４。半導体レーザ３０４を平行光に偏光するコリメータレンズ３０５。光ビーム３０３を感光ドラム３０１の表面に走査させるポリゴンミラー３０６。光ビーム３０３を感光ドラム３０１の表面でスポットを形成するように調整する光学レンズ３０８ａ。平行光を感光ドラム３０１上でほぼ線状に結像させるシリンドリカルレンズ３０８ｂ。なお、ポリゴンミラー３０６は、スキャナモータ３０７によって定速制御されている。

形成する画像の画像データに応じて光ビーム３０３を照射することにより、感光ドラム３０１の表面に静電潜像を形成する。このときの感光ドラム３０１の周速度を画像形成速度Ｖｄｒとする。静電潜像は、光ビーム３０３の照射位置よりも感光ドラム３０１の回転方向下流側で感光ドラム３０１に当接するように設置された現像装置３０９によって、トナー像として現像される。トナー像は、感光ドラム３０１に対向するように設置された転写ローラ３１０によって、紙としての記録材Ｐ上に転写される。

記録材Ｐは感光ドラム３０１の上流側の本体給紙ユニット３５０内部の記録材カセット３２０内に収納されている。もしくは、不図示の手差しトレイに収納することもできる。記録材カセット３２０の端部には給紙ローラ３２１が配置されている。給紙ローラ３２１が回転しながら上下に揺動し、記録材カセット３２０内の記録材Ｐをピックアップし、フィードローラ３１９とリタードローラ３１８により記録材Ｐの一番上の用紙が１枚のみ搬送路へ送り込まれる。

搬送ローラ３１１と転写ローラ３１０との間の搬送路には、記録材Ｐの斜行補正および感光ドラム３０１上の画像形成タイミングと記録材Ｐの搬送タイミングとの同期をとるためのレジストローラ３１２が配置されている。レジストローラ３１２は、感光ドラム３０１と転写ローラ３１０によって形成される転写位置へ所定のタイミングで記録材Ｐを送り込む。なお、レジストローラ３１２と搬送ローラ３１１との間には、レジスト紙有無検知センサ（以下レジセンサとも呼ぶ）３１３が配置されており、記録材Ｐの有無を検知する。

転写位置において、感光ドラム３０１上に形成されたトナー像が転写された記録材Ｐは、感光ドラム３０１の下流側に配置された定着装置へ搬送される。定着装置は内部に不図示の定着ヒータを有する定着ローラ３１４と定着ローラ３１４に圧接するように配置された加圧ローラ３１５で構成されている。トナー像が転写された記録材Ｐが搬送されてくると、定着ローラ３１４と加圧ローラ３１５との圧接部にて加圧しながら加熱することにより、記録材Ｐ上のトナー像を記録材Ｐに定着する。定着装置の下流側には圧接部から記録材Ｐが搬送されることを確認する排紙紙有無検知センサ３１６が配置されている。排紙紙有無検知センサ３１６の下流側には、排紙ローラ３１７ａ、３１７ｂが配置されており、排紙ローラ３１７ａ、３１７ｂにより、定着された記録材Ｐを排出トレイに排出する。

図２は、画像形成装置３００のハードウェア構成を示すブロック図である。２０１は画像形成装置の動作を制御するＣＰＵである。２０２は画像形成装置の駆動源である搬送モータである。なお、搬送モータ２０２には、モータの現在の位置を検知するためのモータ位置検知手段としてのセンサが備えられている。２０３は搬送モータ２０２の駆動力を伝達するためのクラッチである。２０４は給紙口の給紙ローラを駆動するための給紙ソレノイドである。２０５はＣＰＵ２０１が行う処理のすべて又は一部を実行するためのプログラム及びデータが格納されるメモリである。３１１は給紙された記録材Ｐを搬送する搬送ローラである。３１３は記録材Ｐが所定位置を通過したことを検知するレジセンサである。３１８は記録材Ｐを重送せず給紙するためのリタードローラである。３１９も記録材Ｐを重送せず給紙するためのフィードローラである。３２１は記録材Ｐをピックアップするための給紙ローラである。

ＣＰＵ２０１は、バス等（図示せず）を介してメモリ２０５に接続されている。ＣＰＵ２０１は、メモリ２０５に記憶されたプログラム及びデータを用いて画像形成装置３００の動作の制御を行う。ここではメモリ２０５は、ＣＰＵ２０１の内部に内蔵されることを想定しているものの、ＣＰＵの外部に存在してもよく、この構成に限定されるものではない。

次に画像形成装置３００における給紙搬送制御について説明する。コントローラ（不図示）から印刷指示を受けたＣＰＵ２０１は、搬送モータ２０２の駆動を開始する等、画像形成のための準備を行う。搬送モータ２０２を駆動してから所定タイミングにてクラッチ２０３を接続し、搬送ローラ３１１やフィードローラ３１９、リタードローラ３１８の駆動を開始する。その後、ＣＰＵ２０１は給紙ソレノイド２０４を駆動させ、給紙ローラ３２１を駆動する。給紙ローラ３２１は記録材カセット３２０内にある記録材Ｐをピックアップする。記録材カセット３２０内に複数ある記録材Ｐは、それぞれ逆方向に回転するフィードローラ３１９及びリタードローラ３１８によって分離され、一枚だけが搬送ローラ３１１に搬送される。

レジセンサ３１３において記録材Ｐの先端を検知すると、感光ドラム３０１上に形成された画像の位置と、搬送中の記録材Ｐの位置とのずれ量を算出する。そして、感光ドラム３０１上に形成された画像の位置に合わせて記録材Ｐの位置を補正すべく、搬送ローラ３１１はずれ量を補正する位置補正量を加味した加減速を行う。その後、記録材Ｐは搬送ローラ３１１によって、感光ドラム３０１及び転写ローラ３１０にて構成される転写位置へと搬送される。

次に、記録材Ｐの加減速制御の必要性について説明する。記録材カセット３２０から給紙を行う場合、フィードローラ３１９及びリタードローラ３１８による記録材Ｐの分離状況によって、搬送を開始する前の記録材Ｐの先端位置はバラツキを持っている。例えば記録材カセット３２０に記録材が補充された直後は、先行紙の給紙による連れ出しが発生していないため、１枚目の記録材の先端はほぼ記録材カセット３２０内にある。一方、１枚目の記録材の給紙が行われた後の２枚目の記録材では、２枚目の記録材も１枚目の記録材と共に連れ出された後、リタードローラ３１８及びフィードローラ３１９によって分離されている。よって、２枚目の記録材の先端はほぼリタードローラ３１８の位置まで進んでいる。そのため、同一速度で記録材の搬送を行ったとしても、感光ドラム３０１及び転写ローラ３１０にて構成される転写位置への到達時間が異なってしまう。ＣＰＵ２０１は、搬送ローラ３１１によって搬送された記録材Ｐの先端が所定位置に来た経過時間Ｔ１をレジセンサ３１３によって取得する。

レジセンサ３１３へ到達した際の経過時間Ｔ１が理想時刻Ｔｒｅｆよりも遅い場合の制御を図３に示す。横軸は時間、縦軸は記録材Ｐの先端の位置を示している。記録材搬送開始タイミング５０１から記録材Ｐの搬送が開始される。点線を用いてレジセンサ３１３に到達するまでの実際の記録材Ｐの先端の軌跡、一点鎖線を用いて理想の記録材Ｐの先端位置の軌跡を示す。実際の記録材Ｐの先端位置がレジセンサ３１３に到達した経過時間Ｔ１と理想時刻Ｔｒｅｆとの差分が記録材Ｐの先端の遅れ時間となり、そのときの搬送速度により記録材Ｐの先端の遅れ量が算出できる。この遅れ量を補正するように記録材Ｐの搬送速度を増加させ、理想の先端位置と実際の記録材Ｐの先端位置を合わせ、理想的な経過時間Ｔ２に転写位置へ記録材Ｐを到達させる。

また、不図示ではあるものの、レジセンサ３１３への到達した際の経過時間Ｔ１が理想時刻Ｔｒｅｆよりも早い場合の制御についても説明する。時間が早いか遅いかの違いはあるものの、基本的には理想時刻Ｔｒｅｆよりも遅い場合と同様の制御を行うことができる。実際の記録材Ｐの先端位置がレジセンサ３１３に到達した経過時間Ｔ１と理想時刻Ｔｒｅｆとの差分が記録材Ｐの先端の進み時間となり、そのときの搬送速度により記録材Ｐの先端の進み量が算出できる。この進み量を補正するように記録材Ｐの搬送速度を減速させ、理想の先端位置と実際の記録材Ｐの先端位置を合わせ、理想的な経過時間Ｔ２に転写位置へ記録材Ｐを到達させる。このように、実際の記録材先端位置は理想の記録材先端位置に対して進む場合と遅れる場合があるものの、以下では記録材先端位置が遅れる場合に関して説明する。

図４及び図５を用いてＣＰＵ２０１の動作概要を説明する。図４はＣＰＵ２０１の給紙搬送制御部の機能ブロック図の概略である。図５はＣＰＵ２０１の動作概要を示したフローチャートである。以下、ブロック図及びフローチャートを用いて、ＣＰＵ２０１の動作を説明する。

４０１は給紙搬送制御部である。給紙搬送制御部４０１は、速度制御量ＰＶｖｅｌ４１０及び記録材先端検知信号４２３が入力信号として入力され、操作量ＰＷＭ信号４１５を出力信号として出力する。給紙搬送制御部４０１は、搬送シーケンス生成部４０４と、モータ制御部４０５と、制御定数変更部４０６と、制御部選択部４０７と、駆動信号生成部４０８とで構成される。搬送シーケンス生成部４０４は、速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９をモータ制御部４０５に送信する（Ｓ１３０１）。

速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９は搬送モータ２０２の目標角速度である。レジセンサ３１３において記録材Ｐの先端を検知すると、記録材先端検知信号４２３によって搬送シーケンス生成部４０４に報知される。搬送シーケンス生成部４０４は記録材先端検知信号４２３に基づいて、既に感光ドラム３０１上に形成された画像の位置と、搬送中の記録材Ｐの位置とのずれ量を算出する。そして、感光ドラム３０１上に形成された画像の位置に合わせて記録材Ｐの位置を補正すべく、速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９を増加や減少する。搬送シーケンス生成部４０４は更に、制御定数変更部４０６及び制御部選択部４０７に搬送シーケンス区間情報４１２を送信する（Ｓ１３０２）。

制御定数変更部４０６はモータ制御部４０５に制御定数４１７〜４２２を送信する。制御定数変更部４０６は搬送シーケンス区間情報４１２に基づいてモータ制御部４０５に与える制御定数を変更する（Ｓ１３０３）。搬送シーケンス区間情報４１２と設定する制御定数の関係は制御定数変更部４０６が制御定数組合せ情報４１６として備えている。搬送シーケンス区間情報４１２と設定する制御定数の詳しい説明は後述する。モータ制御部４０５は、制御部４０５ａ〜４０５ｄで構成される。ただし、モータ制御部４０５を構成する制御部の個数は一例であり、これに限定されるものではなく、適宜必要な数の制御部を設定することが可能である。モータ制御部４０５を構成する制御部４０５ａ〜４０５ｄは速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９や速度制御量ＰＶｖｅｌ４１０やモータ操作量ＭＶ４１３に基づいて演算処理を行い、操作量４１１ａ〜４１１ｄを算出して出力する（Ｓ１３０４）。制御部４０５ａ〜４０５ｄの詳しい説明は後述する。

制御部選択部４０７はモータ操作量ＭＶ４１３を算出する。制御部選択部４０７は搬送シーケンス区間情報４１２に基づいて制御部４０５ａ〜４０５ｄの組合せを選択し、入力される操作量４１１ａ〜４１１ｄのうち選択した制御部４０５ａ〜４０５ｄの操作量だけを加算してモータ操作量ＭＶ４１３を算出する（Ｓ１３０５）。制御部選択部４０７の構成は、例えばモータ操作量ＭＶ４１３を０．９倍にしてから駆動信号生成部４０８へ入力する等、モータ操作量ＭＶ４１３に重み付けを行う構成でも良い。搬送シーケンス区間情報４１２と選択する制御部４０５ａ〜４０５ｄの関係は、制御部選択部４０７が制御部組合せ情報４１４として備えている。搬送シーケンス区間情報４１２と選択する制御部４０５ａ〜４０５ｄの詳しい説明は後述する。駆動信号生成部４０８は、入力信号であるモータ操作量ＭＶ４１３に基づいたオンデューティ幅を有する操作量ＰＷＭ信号４１５を生成する（Ｓ１３０６）。搬送モータ駆動部４２４は、操作量ＰＷＭ信号４１５に応じた駆動電圧を搬送モータ２０２に供給する。搬送モータ２０２は駆動電圧によって駆動される。搬送モータ２０２の角速度は速度検出部２０６によって検知され、速度制御量ＰＶｖｅｌ４１０としてモータ制御部４０５にフィードバックされる（Ｓ１３０７）。そして、搬送が終了であるか否かを判断し（Ｓ１３０８）、終了でなければＳ１３０１に戻り、終了であれば制御を終了する。

図６及び７を用いて、モータ制御部４０５の動作概要を説明する。モータ制御部４０５は制御部４０５ａ〜４０５ｄで構成されている。図６はモータ制御部４０５の機能ブロック図の概略である。図７はモータ制御部４０５の動作概要を示したフローチャートである。以下、ブロック図及びフローチャートを用いて、モータ制御部４０５の動作を説明する。

制御部４０５ａは、速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９、速度制御量ＰＶｖｅｌ４１０、制御定数Ｋｐ４１７、制御定数Ｋｉ４１８、制御定数Ｋｄ４１９が入力信号として入力され、操作量ＭＶｐｉｄ４１１ａを出力信号として出力する。制御部４０５ａは積分器７０１ａ、積分器７０１ｂ、位置偏差算出部７０２、ＰＩＤ補償器７０３で構成される。積分器７０１ａは速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９を積分して位置目標値ＳＶ７０４を算出し、積分器７０１ｂは速度制御量ＰＶｖｅｌ４１０を積分して位置制御量ＰＶ７０５を算出する。位置偏差算出部７０２は位置目標値ＳＶ７０４と位置制御量ＰＶ７０５の偏差ｅ７０６を算出する（Ｓ１４０１）。ＰＩＤ補償器７０３は搬送モータ２０２の位置フィードバック制御を行う。ここでいう位置とは、印刷指示を始点とした搬送モータ２０２の累積位相角である。ＰＩＤ補償器７０３の出力である操作量ＭＶｐｉｄ４１１ａは以下の式（１）によって算出される（Ｓ１４０２）。Ｋｐ、Ｋｉ、Ｋｄは夫々制御定数、ｓはラプラス演算子である。

制御部４０５ａはいわゆる位置フィードバック制御部であり、本実施形態においては、時間変化に対して変動する位置目標値ＳＶ７０４に追従する追値制御を実現する。また、制御部４０５ａは制御定数Ｋｐ４１７、制御定数Ｋｉ４１８、制御定数Ｋｄ４１９を変更することで、目標値応答性の高い制御や外乱抑圧性の高い制御や緩やかな応答性を示す制御を切り換えることが可能である。なお、本実施形態における目標値応答性の高い制御、外乱抑圧性の高い制御、緩やかな応答性を示す制御とは以下で説明する通りである。

目標値応答性とは、変化する位置目標値ＳＶ７０４に対する位置制御量ＰＶ７０５の応答性である。従って、目標値応答性が高い制御とは、位置制御量ＰＶ７０５が位置目標値ＳＶ７０４に対してオーバーシュートが少ない、且つ位置目標値ＳＶ７０４へ速やかに収束する制御となる。一方、外乱抑圧性とは、制御対象である搬送モータ２０２に加わる外乱に対する位置制御量ＰＶ７０５の応答性である。従って、外乱抑圧性の高い制御とは、搬送モータ２０２に加わる外乱によって生じる偏差ｅが小さく、且つ位置目標値ＳＶ７０４へ速やかに収束する制御となる。

一般的に、外乱抑圧性の高い制御を行うと、目標値応答性の高い制御に比して、目標値応答性はオーバーシュートが大きく、且つ位置目標値ＳＶ７０４への収束に時間がかかる応答性を示す。また、目標値応答性の高い制御を行うと、外乱抑圧性の高い制御に比して、外乱抑圧性は搬送モータ２０２に加わる外乱によって生じる偏差ｅが大きく、且つ外乱が発生した際の位置目標値ＳＶ７０４への収束に時間がかかる応答性を示す。また、緩やかな応答性を示す制御とは、目標値応答性の高い制御よりも更にオーバーシュートが小さくなる制御の事である。この場合、一般的に、目標値応答性の高い制御に比して、位置目標値ＳＶ７０４への収束にかかる時間が長くなる応答性を示す。

制御部４０５ｂは、速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９、制御定数Ｋｖ４２０が入力信号として入力され、操作量ＭＶｆｖ４１１ｂを出力信号として出力する。制御部４０５ｂは速度フィードフォワード操作量算出部７０７（以下、フィードフォワードをＦＦとも呼ぶ。）で構成される。速度ＦＦ操作量算出部７０７は、速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９に搬送モータ２０２の誘起電圧定数Ｋｅを乗じ、更に制御定数Ｋｖ４２０を乗じた値を操作量ＭＶｆｖ４１１ｂとして出力する。誘起電圧定数Ｋｅの値はモータ制御部４０５に保持されている。なお、ここでは制御定数Ｋｖ及び誘起電圧定数Ｋｅを固定値としているが、変更することで操作量ＭＶｆｖ４１１ｂを調整できる。操作量ＭＶｆｖ４１１ｂは搬送モータ２０２が速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９で回転するときに生じる逆起電圧に、ゲイン調整用の制御定数Ｋｖ４２０を乗じた値である。すなわち、操作量ＭＶｆｖ４１１ｂは搬送モータ２０２の逆起電圧を予測補償する際に使用する。操作量ＭＶｆｖ４１１ｂは以下の式（２）によって算出される（Ｓ１４０３）。

制御部４０５ｂはいわゆるフィードフォワード制御部であり、搬送モータ２０２に生じる逆起電圧を推定し、推定した推定逆起電圧を搬送モータ２０２に加える事で、位置目標値ＳＶ７０４と位置制御量ＰＶ７０５との間に生じる偏差ｅ７０６を低減することができる。操作量ＭＶｆｖ４１１ｂは目標値応答性を高める際に使用する。

制御部４０５ｃは、速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９、制御定数Ｋａ４２１が入力信号として入力され、操作量ＭＶｆａ４１１ｃを出力信号として出力する。制御部４０５ｃは微分器７０８と加速度ＦＦ操作量算出部７０９で構成される。微分器７０８は速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９を微分し、加速度目標値ＳＶａｃｃ７１１を算出する。加速度ＦＦ操作量算出部７０９は、以下で説明する搬送モータ近似モデルに基づいて、搬送モータ２０２が加速度目標値ＳＶａｃｃ７１１の通りに加速や減速動作を行うのに必要な電圧値を算出する。更に、加速度ＦＦ操作量算出部７０９は制御定数Ｋａ４２１をこの算出結果に乗じ、操作量ＭＶｆｖ４１１ｃとして出力する。なお、ここでは制御定数Ｋａ４２１を固定値としているが、制御定数Ｋａ４２１を変更する事で、操作量ＭＶｆｖ４１１ｃのゲイン調整が可能となる。

入力を電圧、出力を角速度とした時の搬送モータ２０２の近似モデル伝達関数（搬送モータ近似モデルＰ（ｓ））を以下の式（３）に示す。ここでＫｔは搬送モータ２０２のトルク定数であり、Ｌは搬送モータ２０２の内部インダクタンスであり、Ｒは搬送モータ２０２の巻線抵抗であり、Ｊは搬送モータ２０２の慣性モーメントである。Ｋｔ、Ｌ、Ｒ、Ｊの値は制御部４０５ｃに備えられている。

この搬送モータ近似モデルＰ（ｓ）に基づいて操作量ＭＶｆａ４１１ｃは以下の式（４）によって算出される（Ｓ１４０４）。

搬送モータ２０２が加速度目標値ＳＶａｃｃ７１１の通りに加速や減速動作を行うのに必要な電圧値を予測し、搬送モータ２０２に加える事で位置目標値ＳＶ７０４と位置制御量ＰＶ７０５との間に生じる偏差ｅ７０６を低減することができる。加速度フィードフォワード制御部で求めた操作量ＭＶｆａ４１１ｃは目標値応答性を高める際に使用する。

制御部４０５ｄは、モータ操作量ＭＶ４１３、速度制御量ＰＶｖｅｌ４１０、制御定数Ｗｏｂｓ４２２が入力信号として入力され、操作量ＭＶｏｂｓ４１１ｄを出力信号として出力する。制御部４０５ｄは外乱抑圧制御を行う外乱オブザーバ７１０で構成される。外乱オブザーバ７１０は、モータ操作量ＭＶ４１３と速度制御量ＰＶｖｅｌ４１０に基づいて、搬送モータに加わる外乱トルクを予測し、相殺する電圧を算出する。そして、この相殺する電圧を操作量ＭＶｏｂｓ４１１ｄとして出力する。ここで、外乱トルクとは主に負荷トルクである。操作量ＭＶｏｂｓ４１１ｄは搬送モータ近似モデルＰ（ｓ）に基づいて、以下の式（５）によって算出される（Ｓ１４０５）。

制御部４０５ｄは搬送モータ２０２に加わる外乱トルクを予測補償する。操作量ＭＶｏｂｓ４１１ｄは、外乱抑圧性を高める際に使用する。また、制御定数Ｗｏｂｓ４２２を変更することで、抑圧する外乱のカットオフ周波数を変更でき、カットオフ周波数を高くする制御とカットオフ周波数を低くする制御を切り換えることができる。このように外乱オブザーバにより外乱トルクを予測補償することにより、フィードバック制御を行う際の偏差ｅを小さくすることができる。よって、フィードバック制御にかかる時間を抑制することができる。

図８及び図９を用いて、記録材Ｐの搬送を制御する制御システムの動作概要を説明する。図８は記録材Ｐの搬送状態を示したタイミングチャートである。図９は記録材Ｐが搬送されている区間を判別する方法を示したフローチャートである。以下、タイミングチャート及びフローチャートを用いて、制御システムの動作を説明する。

６００は目標値シーケンスであり、搬送シーケンス生成部４０４が生成する速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９の経過時間に対する変化の一例である。目標値シーケンス６００を動作特徴に基づいて４つの区間に分ける。ひとつは停止状態の搬送モータ２０２を一定速まで立ち上中である立上げ区間６０２である。ひとつは記録材Ｐの加減速中である加減速区間６０３である。ひとつは記録材Ｐを所定のタイミング且つ画像形成速度Ｖｄｒで転写位置に搬送する転写準備中である転写準備区間６０４である。ひとつは転写位置に記録材Ｐを搬送後、画像形成速度Ｖｄｒで記録材Ｐの搬送を続ける転写中である転写区間６０５である。４つの区間は以下で説明する通り、時間に基づいて区分される。

コントローラ（不図示）から印刷指示を受け搬送シーケンス生成部４０４が速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９の生成を開始するタイミングを制御開始タイミング６０１とする。制御開始タイミング６０１からＴ０後の時刻を記録材搬送開始タイミング５０１とする。以後、経過時間と述べる際はこの記録材搬送開始タイミング５０１を基準とする。目標値シーケンス６００は、制御開始タイミング６０１から所定の経過時間Ｔｒｅｆまでの区間を立上げ区間６０２とする（Ｓ１５０１でＹＥＳ、Ｓ１５０２）。経過時間Ｔｒｅｆから所定の経過時間Ｔｒｅｆ２までの区間を加減速区間６０３とする（Ｓ１５０３でＹＥＳ、Ｓ１５０４）。経過時間Ｔｒｅｆ２から経過時間Ｔ２までの区間を転写準備区間６０４とする（Ｓ１５０５でＹＥＳ、Ｓ１５０６）。経過時間Ｔ２以降の区間を転写区間６０５とする（Ｓ１５０７）。ここで、Ｔｒｅｆは図３に示した通り、理想の記録材先端位置がレジセンサ３１３によって検知される理想時刻である。また、経過時間Ｔ１は図３に示した通り、実際の記録材Ｐの先端位置がレジセンサ３１３によって検知される時刻である。また、Ｔ２は図３に示した通り、理想の記録材先端位置で記録材Ｐが転写位置に到達する時刻である。また、Ｔｒｅｆ２は以下の式（６）で表わされる。

ここでＴ１ｍａｘは、Ｔ１の予測される最大遅れ時間であり、Ｔａｃｃは搬送シーケンス生成部４０４が位置補正量を加味した加減速動作を速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９として出力する時間である。搬送シーケンス生成部４０４は経過時間に基づいて現在の区間を搬送シーケンス区間情報４１２として制御定数変更部４０６及び制御部選択部４０７に報知する。なお、経過時間に関しては、必ずしも上記のものである必要はなく近傍値を用いてもよい。搬送シーケンス区間情報４１２と制御定数組合せ情報４１６の詳しい説明、及び搬送シーケンス区間情報４１２と制御手段組合せ情報４１４の詳しい説明を以下に述べる。

図１０は制御部選択部４０７の動作概要を示したフローチャートである。以下、先の図１０のタイミングチャートとフローチャートを用いて、制御部選択部４０７の動作について説明する。搬送シーケンス区間情報４１２が報知する区間における、制御方式としての制御部４０５ａ〜４０５ｄの選択の組合せが制御部組合せ情報４１４に備えられている。搬送シーケンス区間情報４１２と選択される制御部４０５ａ〜４０５ｄの組合せを以下で説明する。

立上げ区間６０２においては、制御部４０５ａ及び４０５ｂを選択する。加減速区間６０３においては、制御部４０５ａ、４０５ｂ及び４０５ｃを選択する。転写準備区間６０４においては、制御部４０５ａ、４０５ｂ及び４０５ｄを選択する。転写区間６０５においては、制御部４０５ａ、４０５ｂ及び４０５ｃを選択する。搬送シーケンス区間情報４１２と制御部組合せ情報４１４の関係に基づいて、制御部選択部４０７は、制御部４０５ａ〜４０５ｄの選択の組合せを判断し（Ｓ１６０１〜Ｓ１６０４）、選択された制御部の操作量のみを加算して（Ｓ１６０５〜Ｓ１６０９）、モータ操作量ＭＶ４１３を算出する。例えば、立ち上げ区間６０２においては、Ｓ１６０１で制御部４０５ａが選択されていると判断され、Ｓ１６０６で、ＭＶ＝ＭＶ＋ＭＶｐｉｄを算出する。搬送シーケンス区間情報４１２が報知する区間における、制御定数４１７〜４２２の値は制御定数組合せ情報４１６に備えられている。なお、この制御定数４１７〜４２２の具体的な数値に関しては説明を割愛する。

図１１は、搬送シーケンス区間情報４１２と制御定数組合せ情報４１６の関係及び搬送シーケンス区間情報４１２と制御手段組合せ情報４１４の関係を示したグラフである。搬送シーケンス区間情報４１２によって報知されるそれぞれの区間において、選択する制御部の欄にはその制御部の制御定数値の特徴を記載しており、選択しない制御部の欄には”×”と記載した。なお、本実施形態における制御定数及び選択する制御部の設定は一例であり、これに限定されるものではない。例えば、立上げ区間６０２を更に二つに区分し、立上げ区間６０２ａと一定速区間６０２ｂとして、それぞれで異なる制御部を選択する等、区間をさらに細かく区分し、より詳細な記録材Ｐの搬送制御を行ってもよい。以下、図１１に基づき各区間における制御について説明する。

立上げ区間６０２は速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９を増加させ、停止状態にある搬送モータ２０２の駆動を開始する。次に、搬送ローラ３１１の周速度を画像形成速度Ｖｄｒとなるまで、搬送モータ２０２の角速度を増加させ、その後記録材Ｐの搬送を開始する。そして、記録材Ｐが画像形成速度Ｖｄｒでレジセンサ３１３を通過するように制御を行う。従って、搬送モータ２０２は制御開始タイミング６０１の後、すみやかに搬送速度Ｖｐに到達し、維持することが求められる。搬送速度Ｖｐは、搬送ローラ３１１の周速度が画像形成速度Ｖｄｒと等しくなる搬送モータ２０２の角速度である。

また、位置目標値ＳＶ７０４と位置制御量ＰＶ７０５の偏差ｅ７０６は主に速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９の変化によって生じる。従って、給紙搬送制御部４０１の制御特性は目標値応答性が高い事が好ましい。立上げ区間６０２における制御部選択部４０７は、位置目標値ＳＶ７０４への追値制御を実現する制御部４０５ａ及び目標応答特性を高める制御部４０５ｂを選択する（Ｓ１６０１、Ｓ１６０６、Ｓ１６０２、Ｓ１６０７）。立上げ区間６０２のように短期間に大きな加速動作をする場合、制御部４０５ｃを用いると操作量ＭＶ４１３が急峻となり、搬送モータ２０２の角速度が振動的になる恐れがある。このため制御部４０５ｃは選択しない（Ｓ１６０３）。ただし、立上げ区間６０２における速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９の変化が十分小さい場合や、搬送モータ２０２の角速度が所定の範囲を超えない範囲で振動的になるような場合は、制御部４０５ｃを選択してもよい。また、制御部４０５ｄはオーバーシュートが大きくなる恐れがあるため選択しない（Ｓ１６０４）。ただし、制御定数Ｗｏｂｓ４２２が十分小さい場合や、オーバーシュートが所定の範囲を超えない範囲になるような場合は、制御部４０５ｄを選択してもよい。

制御定数変更部４０６は制御部４０５ａの制御定数Ｋｐ４１７、制御定数Ｋｉ４１８、制御定数Ｋｄ４１９を目標値応答性が高くなるような値に設定する（Ｓ１３０３）。なお、制御定数Ｋｐ４１７、制御定数Ｋｉ４１８、制御定数Ｋｄ４１９の値の設定はこれに限られるものではなく、目標値応答性を高くすることができれば、どのような制御定数を設定してもよい。以上のような制御を行うことにより、搬送モータ２０２の角速度が搬送速度Ｖｐに達するときに生じるオーバーシュートが低減され、搬送モータ２０２の角速度が搬送速度Ｖｐに収束するために必要な時間が低減される。これにより、記録材Ｐの搬送を開始するまでにかかる時間を短縮することができる。

加減速区間６０３は搬送される記録材Ｐの先端位置をレジセンサ３１３において検知し、感光ドラム３０１上に形成された画像の位置に合わせて記録材Ｐの位置を補正すべく、ずれ量を補正する位置補正量を加味した加減速制御を行う区間である。また、加減速区間６０３の終了時点において偏差ｅ７０６がない、あるいは小さいことが好ましい。また、速度制御量ＰＶｖｅｌ４１０が振動すると、記録材Ｐが搬送ローラ３１１上を滑り、実際の記録材Ｐの先端位置が位置制御量ＰＶ７０５との整合性を失う可能性がある。よって更に、速度制御量ＰＶｖｅｌ４１０が振動していない、あるいは振動の振幅が小さい又は周波数が低いことが好ましい。従って、立上げ区間６０２と同様に給紙搬送制御部４０１の制御特性は目標値応答性が高いことが好ましい。よって、加減速区間６０３において制御部選択部４０７は速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９への追値制御を実現する制御部４０５ａ、目標応答特性を高める制御部４０５ｂ、加減速動作に対する目標応答特性を高める制御部４０５ｃを選択する（Ｓ１６０１〜Ｓ１６０３、Ｓ１６０６〜Ｓ１６０８）。制御部４０５ａはフィードバック制御であるため、応答性はエンコーダの間隔やＦＧパルスのパルス幅に依存し、サンプリング回数を増やしたとしてもエンコーダの間隔やＦＧパルスのパルス幅以上に応答性を上げることはできない。

一方、制御部４０５ｃはフィードフォワード制御であるため、サンプリング回数を増やせば増やすほど応答性を上げることができる。つまり、フィードフォワード制御を入れることにより、フィードバック制御で偏差を補正する前に、フィードフォワード制御で偏差を小さくするような制御を行うことができる。すなわち、フィードフォワード制御によりフィードバック制御を行う際の偏差を小さくすることで、フィードバック制御のみを行うより偏差に対する応答性を向上させることができる。制御部４０５ｄはオーバーシュートが大きくなる恐れがあるため選択しない（Ｓ１６０４）。ただし、制御定数Ｗｏｂｓ４２２が十分小さい場合や、オーバーシュートが所定の範囲を超えない範囲になるような場合は、制御部４０５ｄを選択してもよい。また、制御定数変更部４０６は、先の立上げ区間６０２と同様に制御部４０５ａの制御定数Ｋｐ４１７、制御定数Ｋｉ４１８、制御定数Ｋｄ４１９を目標値応答性が高くなるような値に設定する（Ｓ１３０３）。この値は、例えば先の立上げ区間６０２と同様の設定値とすることができるが、目標値応答性を高くすることができれば、どのような制御定数を設定してもよい。以上のような制御を行うことにより、記録材Ｐの先端位置と位置制御量ＰＶ７０５の整合性を保ちつつ、記録材Ｐの先端位置の遅れ又は進みを補正することができる。

転写準備区間６０４は記録材Ｐを転写位置へ画像形成速度Ｖｄｒで搬送する区間である。更に、記録材Ｐの先端が所望のタイミング（Ｔ２）で転写位置に到達する事が求められる。転写準備区間６０４において速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９は一定値であり、位置目標値ＳＶ７０４と位置制御量ＰＶ７０５の偏差ｅ７０６は主に外乱によって生じる。従って、転写準備区間６０４において給紙搬送制御部４０１の制御特性は外乱抑圧性が高いことが好ましい。加減速区間６０３においては、速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９が変動するため目標値応答性を重視する制御を行った。しかし、転写準備区間においては、速度目標値ＳＶｖｅｌは一定値となる。よって、目標値応答性とトレードオフとなる外乱抑圧性を重視した制御を行っても、制御が振動的になりにくい。そこで、転写準備区間６０４において制御部選択部４０７は、位置目標値ＳＶ７０４への追値制御を実現する制御部４０５ａ、目標応答特性を高める制御部４０５ｂ、外乱抑圧性を高める制御部４０５ｄを選択する（Ｓ１６０１〜Ｓ１６０４、Ｓ１６０６、Ｓ１６０７、Ｓ１６０９）。

制御定数変更部４０６は制御部４０５ａの制御定数Ｋｐ４１７、制御定数Ｋｉ４１８、制御定数Ｋｄ４１９を先の目標値応答性が高くなるような値から外乱抑圧性が高くなるような値に変更するため、例えば立上げ区間６０２における設定値よりも制御定数Ｋｐ４１７を大きくする。なお、制御定数Ｋｐ４１７、制御定数Ｋｉ４１８、制御定数Ｋｄ４１９の値の設定はこれに限られるものではなく、外乱抑圧性を高くすることができれば、どのような制御定数を設定してもよい。また、制御部４０５ｄの制御定数Ｗｏｂｓ４２２を高い周波数の外乱を抑制できるような値に設定する。転写準備区間６０４においては、記録材Ｐの転写位置突入タイミングを守ることが、搬送速度の維持よりも優先される。制御定数Ｗｏｂｓ４２２を高く設定すると、搬送モータ２０２の角速度変動が生じやすくなるものの、急峻な外乱トルクを補償する事が可能となる。従って、転写準備区間６０４においては制御定数Ｗｏｂｓ４２２を高く設定する（Ｓ１３０３）。以上のような制御を行うことにより、記録材Ｐの先端位置と位置制御量ＰＶ７０５の整合性を保ちつつ、外乱の影響による先端位置の遅れ又は進みを迅速に補正することができる。よって、記録材Ｐを転写位置に突入させるタイミングを精度良く制御することができる。

転写区間６０５は転写位置に記録材Ｐが到達した以後の区間であり、記録材Ｐを画像形成速度Ｖｄｒで搬送させることが求められる。また、転写区間６０５では搬送モータ２０２とは異なる駆動部によって動作する感光ドラム３０１及び転写ローラ３１０にて記録材Ｐは画像形成速度Ｖｄｒで搬送される。このため、搬送モータ２０２は搬送速度Ｖｐを速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９とし、転写位置に対する押し込みやひっぱりの原因となる様な急激な速度変動を生じさせないことが求められる。このため、外乱による偏差ｅ７０６が生じるのを防ぎながらも、生じた偏差ｅ７０６に対しては緩やかに応答する制御が適している。従って、転写区間６０５において制御部選択部４０７は位置目標値ＳＶ７０４への追値制御を実現する制御部４０５ａ、目標値応答性を高める制御部４０５ｂ、外乱抑圧性を高める制御部４０５ｄを選択する（Ｓ１６０１〜Ｓ１６０４、Ｓ１６０６、Ｓ１６０７、Ｓ１６０９）。

制御定数変更部４０６は制御部４０５ａの制御定数Ｋｐ４１７、制御定数Ｋｉ４１８、制御定数Ｋｄ４１９を先の外乱抑圧性が高くなるような値から目標値応答性が緩やかになるような値に変更するため、例えば立上げ区間６０２における設定値よりも制御定数Ｋｐ４１７を小さくする。なお、制御定数Ｋｐ４１７、制御定数Ｋｉ４１８、制御定数Ｋｄ４１９の値の設定はこれに限られるものではなく、目標値応答性が緩やかになるようにすることができれば、どのような制御定数を設定してもよい。また、制御部４０５ｄの制御定数Ｗｏｂｓ４２２を転写準備区間６０４に設定した値よりも低い値に設定する（Ｓ１３０３）。なお、ここでは図１０のＳ１６０５において、操作量ＭＶ４１３に０を代入する方法を説明したものの、例えば所定のオフセット値を代入するような構成としてもよい。以上のような制御を行うことにより、記録材Ｐの搬送速度Ｖｐの速度が変化したとしても急激な速度変化が起こることを抑制できるため、搬送速度Ｖｐの速度の変動を緩やかにして記録材Ｐを搬送することができる。よって、記録材Ｐの転写位置に対する押し込みやひっぱりを低減することができる。

このように、記録材Ｐが搬送されている区間に応じて、夫々の区間に適した制御部を選択し、夫々の区間に適した追値制御を行うことが可能な制御定数を設定した。終始一様な制御部及び制御定数で搬送モータを制御する場合に比べ、制御性能に優れた制御を行うことが可能となり、例えばＤＣモータのようなフィードバック制御を必要とするようなモータを駆動源として用いた際にも、記録材の搬送速度を加減速制御した際の追従性の低下を抑制することができる。

なお、先にも述べたように、本実施形態における搬送制御はモノクロプリンタに限られるものではく、カラープリンタやインクジェットプリンタ等で行うことも可能である。また、ここでは一例として画像形成装置において、給紙カセットから転写部まで記録材が搬送されるときに、夫々の区間において制御部を適切に選択する方法について説明したがこれに限られるものではない。例えば、記録材の表面の画像を読み取る記録材読取装置において、記録材の搬送区間を先の加減速区間６０３と、記録材の読取区間を先の転写区間６０５と同様の制御を行うことも可能である。このように、画像形成装置に限らず、記録材を搬送する装置において、記録材の搬送区間に応じて適した制御部を選択することで、例えばＤＣモータのようなフィードバック制御を必要とするようなモータを駆動源として用いた際にも、記録材の搬送速度を加減速制御した際の追従性の低下を抑制することができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態においては、記録材Ｐが搬送されている区間に応じて、夫々の区間に適した制御部を選択し、夫々の区間に適した追値制御を行うことを説明した。本実施形態においては、記録材Ｐの種類の違いにおける負荷トルクの変動を考慮した制御について説明する。なお、第１の実施形態と同様な構成については同一符号を付し、説明を省略する。

図１２は、給紙搬送制御部９０１の機能ブロック図の概略である。給紙搬送制御部９０１は速度制御量ＰＶｖｅｌ４１０、記録材先端検知信号４２３が入力信号として入力され、操作量ＰＷＭ信号４１５を出力信号として出力する。給紙搬送制御部９０１は搬送シーケンス生成部９０７、モータ制御部９０２、加算器９０８、駆動信号生成部４０８で構成される。搬送シーケンス生成部９０７は記録材先端検知信号４２３が入力信号として入力され、速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９、負荷トルク情報９０６を出力信号として出力する。速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９は搬送モータ２０２の目標角速度である。レジセンサ３１３において記録材Ｐの先端を検知すると、記録材先端検知信号４２３によって搬送シーケンス生成部９０７に報知される。

搬送シーケンス生成部９０７は記録材先端検知信号４２３に基づいて、既に感光ドラム３０１上に形成された画像の位置と、搬送中の記録材Ｐの位置とのずれ量を算出する。そして、感光ドラム３０１上に形成された画像の位置に合わせて記録材Ｐの位置を補正すべく、ずれ量を補正する位置補正量を加味した速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９をモータ制御部９０２に与える。そして、感光ドラム３０１上に形成された画像の位置に合わせて記録材Ｐの位置を補正すべく、速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９を増加や減少させる。更に搬送シーケンス生成部９０７は負荷トルク情報９０６をモータ制御部９０２に与える。負荷トルク情報９０６の詳しい説明は後述する。モータ制御部９０２は速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９、負荷トルク情報９０６、速度制御量ＰＶｖｅｌ４１０が入力信号として入力され、操作量ＭＶｐｉｄ４１１ａ、操作量ＭＶｆｄ９０４を出力信号として出力する。加算器９０８は操作量ＭＶｐｉｄ４１１ａ及び操作量ＭＶｆｄ９０４を加算しモータ操作量ＰＶｂ９０５を生成する。

図１３を用いて搬送シーケンス生成部９０７が出力する負荷トルク情報９０６について説明する。横軸は時間、縦軸は記録材Ｐを搬送時に搬送モータ２０２にかかる負荷トルクを示している。記録材Ｐが普通紙であるときの負荷トルク１１０１ａを実線で示し、記録材Ｐが厚紙であるときの負荷トルク１１０１ｂを点線で示す。ここで、一例として普通紙は坪量７５ｇ／ｍ＾２の記録材、厚紙は坪量１２０ｇ／ｍ＾２の記録材とした。負荷トルク１１０１ａ、１１０１ｂは事前に測定した値として搬送シーケンス生成部９０７に保持されている。また、出力される負荷トルク情報９０６は、搬送する記録材Ｐが普通紙の場合は負荷トルク１１０１ａであり、厚紙の場合は負荷トルク１１０１ｂである。搬送する記録材Ｐの種類（以下、記録材Ｐの種類のことを紙種とも呼ぶ）は、例えば使用時にユーザが指定する事で搬送シーケンス生成部９０７に報知される。または、光方式や超音波方式のメディアセンサといった記録材検知手段を配置し、記録材Ｐの紙種を検知することも可能である。なお、負荷トルク１１０１ａ、１１０１ｂは一例であり、例えば負荷トルクを複数回測定し平均したものでも良いし、測定された負荷トルクに基づき近似したものでも良いし、搬送路の構造などに基づいて予測したものでも良い。また、本実施形態においては説明の簡略化のため紙種を２種としたが、薄紙等さらに詳細に区分するなどしてもよく、これに限定するものではない。更に、紙種に限らず、例えば温度や湿度などの画像形成装置を取り巻く環境条件や、記録材Ｐの搬送速度や、記録材Ｐを搬送する搬送部材の劣化等に応じて、それぞれの負荷トルク情報９０６を適応することも可能である。

図１４は、モータ制御部９０２の機能ブロック図の概略である。給紙搬送制御部９０１は制御部４０５ａ、制御部９０３、制御定数情報１００３で構成される。制御定数情報１００３は制御定数Ｋｐ４１７、制御定数Ｋｉ４１８、制御定数Ｋｄ４１９の値を保持し、制御部４０５ａに供給する。具体的な制御定数の値については、ここでの詳細な説明を省略する。

制御部９０３は負荷トルク情報９０６が入力信号として入力され、操作量ＭＶｆｄ９０４を出力信号として出力する。制御部９０３において、負荷トルク情報９０６は、まずローパスフィルタ（ＬＰＦとも呼ぶ）１００２でフィルタ処理され負荷トルク情報９０６ａとなる。その後、負荷トルクＦＦ操作量算出部１００１で負荷トルク情報９０６ａを補償する電圧値となり、操作量ＭＶｆｄ９０４として出力される。負荷トルクＦＦ操作量算出部１００１の伝達関数Ｇτ（ｓ）は、搬送モータ近似モデルに基づいて、以下の式（７）で表わされる。操作量ＭＶｆｄは、以下の式（８）で表される。ここでＫｔは搬送モータ２０２のトルク定数であり、Ｌは搬送モータ２０２の内部インダクタンスであり、Ｒは搬送モータ２０２の巻線抵抗である。Ｋｔ、Ｌ、Ｒの値は制御部９０３に保持されている。

操作量ＭＶｆｄ９０４は、搬送モータ２０２にかかることが予測される負荷トルクを予測補償する。従って、搬送モータ２０２が受ける負荷トルクの影響を低減する事が可能となる。なお、負荷トルク情報９０６が高周波成分を有さない場合は、ＬＰＦ１００２を介さず操作量ＭＶｆｄ９０４を算出する構成でも良い。

このように、記録材Ｐを搬送する際に搬送モータ２０２が受ける負荷トルクを記録材Ｐの紙種ごとに測定し、この測定結果を制御部に保持する。そして、搬送する記録材Ｐの紙種に応じて、負荷トルクを相殺するように操作量を算出し、モータ操作量に加味する。つまり、記録材Ｐの搬送で予測される負荷トルクを予測補償する。従って、給紙搬送時において、搬送モータにかかる負荷トルクが搬送モータ制御に与える影響を低減する事ができる。

（第３の実施形態）
第１の実施形態においては、記録材Ｐが搬送されている区間に応じて、夫々の区間に適した制御部を選択し、夫々の区間に適した追値制御を行うことを説明した。本実施形態においては、目標値シーケンス６００の区間を経過時間と記録材先端検知信号４２３とを利用して行う方法について説明する。なお、第１の実施形態と同様な構成については同一符号を付し、説明を省略する。

図１５は、記録材Ｐの搬送状態を示したタイミングチャートである。本実施形態における給紙搬送制御部４０１は、レジセンサ３１３において記録材Ｐの先端を検知した後、搬送モータ２０２を加減速制御する。つまり、記録材Ｐの先端検知を報知する記録材先端検知信号４２３は、目標値シーケンス６００の動作特徴の変化点も報知している。従って、レジセンサ３１３の出力である記録材先端検知信号４２３を目標値シーケンス６００の区分に使用する事で、動作特徴の変化点で目標値シーケンス６００を正確に区分する事が出来る。本実施形態においては、目標値シーケンス６００を４つの区間に区分して、それぞれの区間において異なる制御を行う。区分は動作特徴に基づいて行い、区間の区分には、経過時間及びレジセンサ３１３からの入力信号である記録材先端検知信号４２３を用いる。

目標値シーケンス６００を動作特徴に基づいて４つの区間に分ける。ひとつは制御開始タイミング６０１から記録材Ｐの先端検知報知（経過時間Ｔ１）までの立上げ区間６０２ｂである。ひとつは、記録材Ｐの先端検知報知（経過時間Ｔ１）から経過時間Ｔｒｅｆ３までの加減速区間６０３ｂである。ひとつは、経過時間Ｔｒｅｆ３から経過時間Ｔ２までの転写準備区間６０４ｂである。ひとつは、経過時間Ｔ２以降の転写区間６０５ｂである。また、経過時間Ｔｒｅｆ３は以下の式（９）で表わされる。

なお、それぞれの区間で行う記録材Ｐの搬送制御は、第１の実施形態と同様であるため、ここでの説明は省略する。

このように、経過時間のみで搬送シーケンスを区分するよりも、動作特徴の変更点で区間を制御することにより、より精度良く区間の区分けを行うことが可能となり、より記録材Ｐの搬送制御の精度を向上させることができる。

（第４の実施形態）
第１の実施形態においては、図１１のように各制御部を選択することによって、区間に応じた制御を実現した。本実施形態においては、各制御部で操作量を算出する式にそれぞれ重み付け用の係数を付けて、区間に応じてその係数を変更する制御について説明する。なお、第１の実施形態と同様な構成については同一符号を付し、説明を省略する。

本実施形態においては、操作量ＭＶｐｉｄ４１１ａは以下の式（１０）に示す通り、前記式（１）に重み付け係数Ｋｐｉｄを乗じることで導出される。

更に、操作量ＭＶｏｂｓ４１１ｄは以下の式（１１）に示す通り、前記式（５）に重み付け係数Ｋｏｂｓを乗じることで導出される。

なお、本実施形態においては、立上げ区間６０２、加減速区間６０３、転写準備区間６０４、及び転写区間６０５の全区間において、制御部４０５ａ、制御部４０５ｂ、制御部４０５ｃ、及び制御部４０５ｄの重み付けの係数を可変とすることで、先の第１の実施形態同様、区間に応じた制御部を設定することを行う。

立上げ区間６０２においては、制御部４０５ｃの制御定数Ｋａの値を０または十分に小さい値とする。また、制御部４０５ｄの制御定数Ｋｏｂｓの値も０または十分に小さい値とする。加減速区間６０３においては、制御部４０５ｄの制御定数Ｋｏｂｓの値を０または十分に小さい値とする。転写準備区間６０４及び転写区間６０５においては、制御部４０５ｃを選択しないように制御するが、目標値が一定であるため、制御定数Ｋａの値を指定してもしなくても、制御部４０５ｃは０となる。よって、転写準備区間６０４及び転写区間６０５においては、重み付けは特に指定しなくても良い。なお、本実施形態においては、操作量選択手段４０７によって制御部４０５ａ〜４０５ｄから出力されるすべての操作量を加算してモータ操作量ＭＶ４１３として出力しても良い。

このように、記録材Ｐが搬送されている区間に応じて、夫々の区間に適した制御部を選択するために夫々の制御部における重み付け係数を可変制御し、夫々の区間に適した追値制御を行うことが可能な制御定数を設定した。終始一様な制御部及び制御定数で搬送モータを制御する場合に比べ、制御性能に優れた制御を行うことが可能となり、例えばＤＣモータのようなフィードバック制御を必要とするようなモータを駆動源として用いた際にも、記録材の搬送速度を加減速制御した際の追従性の低下を抑制することができる。

（第５の実施形態）
第１の実施形態では、フィードフォワード制御部の操作量を計算により算出していた。本実施形態においては、フィードフォワード制御部の操作量を予めプロファイルとして保持する構成について説明する。第１の実施形態と同様な構成については同一符号を付し、説明を省略する。

本実施形態おいては、事前に操作量ＭＶｆｖ４１１ｂ及び操作量ＭＶｆａ４１１ｃのプロファイルを速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９のプロファイルに基づいて算出した上で、予めメモリに保持しておく。そして、搬送シーケンス生成部４０４から出力される速度目標値ＳＶｖｅｌ４０９のプロファイルに対応する操作量ＭＶｆｖ４１１ｂ及び操作量ＭＶｆａ４１１ｃのプロファイルに基づいて、操作量ＭＶｆｖ４１１ｂ及び操作量ＭＶｆａ４１１ｃを出力する。

操作量ＭＶｆｖ４１１ｂのプロファイルの算出には式（２）を用いる。操作量ＭＶｆａ４１１ｃのプロファイルの算出には式（４）を用いる。算出に用いる制御定数Ｋｖ４２０及び制御定数Ｋａ４２１の値は任意である。なお、プロファイルは状況に応じて複数用意しておいてもよく、例えば異なる複数の制御定数Ｋｖ４２０、制御定数Ｋａ４２１をプロファイルの算出に用い、複数のプロファイルをメモリに保持する。そして、使用する操作量のプロファイルを、例えば搬送する記録材Ｐの紙種や、温度や湿度などの画像形成装置を取り巻く環境条件や、記録材Ｐの搬送速度や、記録材Ｐを搬送する搬送部材の劣化等に応じて選択することも可能である。

このように、本実施形態によれば、予め算出したフィードフォワード制御部の操作量を操作量プロファイルとしてメモリに保持することで、フィードフォワード制御部の操作量を逐次算出することなく、フィードフォワード制御を行うことが可能となる。

２０１ＣＰＵ
２０２搬送モータ
３１０転写ローラ
３１１搬送ローラ
４０５ａ、４０５ｂ、４０５ｃ、４０５ｄ制御部

Claims

記録材を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段を、記録材の搬送速度と目標とする搬送速度との偏差に応じた操作量に基づき駆動する駆動手段と、
前記搬送手段によって記録材が搬送されている状態に応じて、前記駆動手段を駆動するための操作量を制御する制御方式を変化させる制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
前記制御方式は、ひとつ以上の制御部からなり、
前記制御手段は、記録材が搬送されている状態に応じて、前記制御方式のうち一つ以上の制御部を選択する、又は１つ以上の制御部の間の重み付けを変化させ、それぞれの制御部ごとに算出された値に基づき、前記操作量を求めることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記制御方式は、ひとつ以上の制御部からなり、
前記制御手段は、記録材が搬送されている状態に応じて、前記制御部の係数を変化させ、それぞれの制御部ごとに算出した値に基づき、前記操作量を求め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。
画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段で形成された画像を記録材に転写する転写手段と、を有し、
前記制御手段は、記録材が前記転写手段に到達するまでの期間における前記制御方式をなす制御部のひとつであるフィードバック制御よりも、記録材が前記転写手段に到達してからの期間における前記制御方式をなす制御部のひとつであるフィードバック制御の方が、記録材の搬送速度が変化した際の応答性が緩やかになるような特性として前記操作量を求め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。
画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段で形成された画像を記録材に転写する転写手段と、を有し、
前記制御手段は、記録材が前記転写手段に到達するまでの期間における前記制御方式をなす制御部のひとつである外乱抑圧制御よりも、記録材が前記転写手段に到達してからの期間における前記制御方式をなす制御部のひとつである外乱抑圧制御の方が、記録材の搬送速度が変化した際の応答性が緩やかになるようにカットオフ周波数を低くするような特性として前記操作量を求め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。
画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段で形成された画像を記録材に転写する転写手段と、を有し、
前記制御手段は、記録材が前記転写手段に到達するまでの間で記録材の搬送速度の目標値が一定となるまでの加減速中の期間において、前記制御方式をなす制御部のひとつであるフィードフォワード制御を行うことにより前記操作量を求めて、前記搬送手段に搬送されている記録材の搬送速度と前記搬送速度の目標値との偏差を減らす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。
前記搬送手段によって搬送されている記録材を検知する検知手段を備え、
前記制御手段は、前記検知手段に記録材が検知されたときの時間と目標の到達時間との差分から記録材の搬送速度の加減速を決め、前記記録材の搬送速度の加減速に応じて前記制御方式をなす制御部のひとつであるフィードフォワード制御による操作量を決めることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段で形成された画像を記録材に転写する転写手段と、を有し、
前記制御手段は、記録材が前記転写手段に到達するまでの期間における前記制御方式をなす制御部のひとつであるフィードバック制御よりも、記録材が前記転写手段に到達してからの期間における前記制御方式をなす制御部のひとつであるフィードバック制御の方が、記録材の搬送速度が変化した際の応答性が緩やかになるような特性とし、
且つ記録材が前記転写手段に到達するまでの期間における前記制御方式をなす制御部のひとつである外乱抑圧制御よりも、記録材が前記転写手段に到達してからの期間における前記制御方式をなす制御部のひとつである外乱抑圧制御の方が、記録材の搬送速度が変化した際の応答性が緩やかになるようにカットオフ周波数を低くするような特性とし、
且つ記録材が前記転写手段に到達するまでの間で記録材の搬送速度の目標値が一定となるまでの加減速中の期間において、前記制御方式をなす制御部のひとつであるフィードフォワード制御を行うことにより前記操作量を求めて、前記搬送手段に搬送されている記録材の搬送速度と前記搬送速度の目標値との偏差を減らす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。
前記搬送手段によって搬送されている記録材を検知する検知手段を備え、
前記制御手段は、前記検知手段によって記録材が検知されたことにより、記録材が搬送されている状態が切り換わったと判断することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、記録材が搬送を開始されてから所定の時間が経過したことにより、記録材が搬送されている状態が切り換わったと判断することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
記録材を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段を、記録材の搬送速度と目標とする搬送速度との偏差に応じた操作量に基づき駆動する駆動手段と、
記録材の種類を検知する記録材検知手段と、
前記駆動手段にかかる負荷トルクを記憶する記憶手段と、
前記記録材検知手段によって検知された記録材の種類に応じた前記記憶手段に記憶された負荷トルクに基づいて、前記駆動手段を駆動するための操作量を制御する制御方式を変化させる制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
記録材を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段を、記録材の搬送速度と目標とする搬送速度との偏差に応じた操作量に基づき駆動する駆動手段と、
前記搬送手段によって記録材が搬送されている状態に応じて、前記駆動手段を駆動するための操作量を制御する制御方式を変化させる制御手段を有することを特徴とする記録材搬送装置。
前記制御方式は、ひとつ以上の制御部からなり、
前記制御手段は、記録材が搬送されている状態に応じて、前記制御方式のうち一つ以上の制御部を選択する、又は１つ以上の制御部の間の重み付けを変化させ、それぞれの制御部ごとに算出された値に基づき、前記操作量を求めることを特徴とする請求項１２に記載の記録材搬送装置。
前記制御方式は、ひとつ以上の制御部からなり、
前記制御手段は、記録材が搬送されている状態に応じて、前記制御部の係数を変化させ、それぞれの制御部ごとに算出した値に基づき、前記操作量を求めることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の記録材搬送装置。