JP2016022627A - 画像形成装置及び用紙搬送用モータの駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】用紙搬送用の２つのモータを共通の回転負荷に対して１方向クラッチを介して接続し、モータにかかる負荷トルクを分配することで、単体のモータでのトルク不足を補い、十分なトルクを確保して搬送ローラを高速で回転駆動することができる画像形成装置等を提供する。
【解決手段】第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂを駆動する第１モータ１０３と、第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂを駆動する第２モータ１１４と回転負荷である第１搬送ローラとを、それぞれ第１及び第２の１方向クラッチ１０４、１１５を介して接続し、第１モータを速度制御、第２モータを負荷トルク制御することで、第１モータ１０３と第２モータ１１４とにより、第１搬送ローラを負荷トルクを分配して駆動することが可能となる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、用紙搬送用の２つのモータを共通の回転負荷に対して１方向クラッチを介して接続し、モータにかかる負荷トルクを分配することで、単体のモータでのトルク不足を補うようにした画像形成装置、及び同装置における用紙搬送用モータの駆動方法に関する。

用紙搬送用の２つのモータを共通の回転負荷に対して接続した画像形成装置として、特許文献１には、第１モータと第２モータを共通の回転負荷に対してそれぞれ１方向クラッチを介して接続し、前記回転負荷の起動時には、まず第２モータを低速で回転負荷軸を駆動し、続いて第１モータを高速で駆動することで、上記第１モータの過負荷を防止した駆動方法が開示されている。

また、特許文献２には、二つの回転負荷の一方に生じた回転変動を、上記回転負荷を常に同期させるようにした駆動方法が開示されている。
知られている。

特開昭６３−２１４５５４号公報 特開平９−４７０８６号公報

ところで、オフィス等で使用される低コストの画像形成装置を、プロダクションプリント領域までカバーする製品を開発する場合、システム速度を上げて高速化に対応する必要がある。そのためには、搬送ローラの駆動用モータを高速回転で駆動させ、且つ必要なトルクを確保しなくてはならないが、単体のモータでは必要なトルクが出せないような駆動条件で高速回転を行う必要が生じている。

しかし、上述の特許文献１に記載の技術は、起動時のトルク不足による駆動不能や破損等を防ぐものであり、定速回転時の負荷トルク不足を補うものではない。

また、特許文献２に記載の技術は、定常負荷時は第１モータのみで回転負荷を駆動しており、用紙通過時等の突発負荷のトルク不足を補うものであり、定常的に継続して過負荷となった場合のトルク不足を補うものではない。

この発明は、用紙搬送用の２つのモータを共通の回転負荷に対して１方向クラッチを介して接続し、モータにかかる負荷トルクを分配することで、単体のモータでのトルク不足を補い、十分なトルクを確保して搬送ローラを高速で回転駆動することができる画像形成装置、及び同装置における用紙搬送用モータの駆動方法を提供することを課題とする。

上記課題は、以下の手段によって解決される。
（１）用紙を搬送する第１搬送ローラを第１の１方向クラッチを介して駆動する第１モータと、前記第１搬送ローラと異なる第２搬送ローラを駆動するための第２モータであって、前記第１搬送ローラを第２の１方向クラッチを介して駆動可能な第２モータと、前記第１モータによる前記第１搬送ローラの駆動時に、前記第２モータによって前記第１搬送ローラを同時に駆動する際に、前記第１搬送ローラを目標速度で回転させるために前記第１モータを一定に速度制御する速度制御手段と、前記第１モータと第２モータの負荷トルクを検出するトルク検出手段と、前記トルク検出手段による前記第１モータと第２モータの負荷トルクの検出結果に基づき、第１モータと第２モータの負荷トルク割合が目標値になるように、前記第２モータの負荷トルクを制御するトルク制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
（２）前記第２モータから前記第２搬送ローラまでの間に配置された第３の１方向クラッチと、前記第２モータを一定に速度制御する速度制御手段とを備え、前記第２モータは正転時には一定の速度制御を行うことにより前記第３の１方向クラッチを介して前記第２搬送ローラを連結駆動し、逆転時は前記第１搬送ローラと連結されて前記第１モータと共に第１搬送ローラを駆動する前項１に記載の画像形成装置。
（３）前記トルク検出手段による負荷トルクの検出は、前記第１モータ及び第２モータの電流を検出することにより行われる前項１または２に記載の画像形成装置。
（４）前記第１搬送ローラは第１給紙カセットから給紙された用紙を搬送する第１搬送経路に設けられ、前記第２搬送ローラは第２給紙カセットから給紙された用紙を搬送する、前記第１搬送経路とは異なる第２搬送経路に設けられ、前記第１モータによる前記第１搬送ローラの駆動時に、前記第２モータによる前記第１搬送ローラの駆動も同時に行う前項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
（５）第１給紙カセットから給紙された用紙を給紙する給紙モータを備え、前記第２モータによる前記第２搬送ローラの駆動時に、前記給紙モータによる前記第２搬送ローラの駆動も同時に行い、前記速度制御手段は、前記第２搬送ローラを目標速度で回転させるために、前記第２モータを一定に速度制御し、前記トルク制御手段は、前記第２モータと給紙モータの負荷トルク割合が目標値になるように、給紙モータの負荷トルクを制御する前項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
（６）前記第１モータと第２モータの負荷トルク割合の目標値は、前記２つのモータの負荷トルクがそれぞれのモータ発生トルクより小さくなるように設定される前項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
（７）用紙種類に応じて用紙搬送速度を低下させる場合には、前記第１モータのみで前記第１搬送ローラを駆動する前項１〜６のいずれかに記載の画像形成装置。
（８）前記トルク検出手段による負荷トルクの検出の結果、前記第１モータのみで前記第１縦搬送ローラを駆動可能である場合には、第１モータのみで第１搬送ローラを駆動する前項１〜７のいずれかに記載の画像形成装置。
（９）前記第１モータの起動時または前記第１搬送ローラヘの用紙突入時にのみ、前記第１モータと第２モータにより前記第１搬送ローラを駆動する前項１〜８のいずれかに記載の画像形成装置。
（１０）用紙を搬送する第１搬送ローラを第１の１方向クラッチを介して第１モータで駆動するステップと、前記第１モータによる前記第１搬送ローラの駆動時に、前記第１搬送ローラと異なる第２搬送ローラを駆動するための第２モータであって、前記第１搬送ローラを第２の１方向クラッチを介して駆動可能な第２モータによって前記第１搬送ローラを同時に駆動する際に、第１搬送ローラを目標速度で回転させるために前記第１モータを一定に速度制御するステップと、前記第１モータと第２モータの負荷トルクを検出するステップと、前記第１モータと第２モータの負荷トルクの検出結果に基づき、第１モータと第２モータの負荷トルク割合が目標値になるように、前記第２モータの負荷トルクを制御するステップと、を備えたことを特徴とする画像形成装置における用紙搬送用モータの駆動方法。

前項（１）に記載の発明によれば、第１モータ及び第２モータと回転負荷である第１搬送ローラとを、それぞれ第１及び第２の１方向クラッチを介して接続し、第１モータを速度制御、第２モータを負荷トルク制御することで、第１モータと第２モータとにより、第１搬送ローラを負荷トルクを分配して駆動することが可能となる。従って、第１モータ単体では必要なトルクが出せない場合であっても、第１モータによるトルク不足を第２モータで補い、十分なトルクを確保して第１搬送ローラを高速で回転駆動することができる。

しかも、第２搬送ローラを駆動する既存の第２モータを負荷トルク制御を行うモータとして用いるから、新たにモータを追加する必要がなく、省スペース、低コストの駆動連結機構を備えた画像形成装置となる。

前項（２）に記載の発明によれば、第２モータは正転時には一定の速度制御を行うことにより第3の１方向クラッチを介して第２搬送ローラを連結駆動し、逆転時は第１搬送ローラと連結されて第１モータと共に第１搬送ローラを駆動することができる。

前項（３）に記載の発明によれば、負荷トルクの検出を、第１モータ及び第２モータの電流を検出することにより確実に行うことができる。

前項（４）に記載の発明によれば、第２モータとして、第２給紙カセットから給紙された用紙の搬送用の第２搬送ローラを駆動するモータを使用し、第１搬送ローラを第１モータと共に第２モータで同時に駆動することができる。

前項（５）に記載の発明によれば、第２モータを速度制御、第１給紙カセットから給紙された用紙を給紙する給紙モータを負荷トルク制御することで、第２搬送ローラを負荷トルクを分配して駆動することが可能となる。従って、第２モータ単体では必要なトルクが出せない場合であっても、第２モータによるトルク不足を給紙モータで補い、十分なトルクを確保して第２搬送ローラを高速で回転駆動することができる。

前項（６）に記載の発明によれば、第１モータと第２モータの負荷トルク割合の目標値は、２つのモータの負荷トルクがそれぞれのモータ発生トルクより小さくなるように設定されるから、第１モータによるトルク不足を第２モータで確実に補うことができる。

前項（７）に記載の発明によれば、用紙種類に応じて用紙搬送速度を低下させる場合には、第１モータのみで第１搬送ローラが駆動されるから、第２モータの無駄な駆動を回避できる。

前項（８）に記載の発明によれば、負荷トルクの検出の結果、第１モータのみで第１搬送ローラを駆動可能である場合には、第１モータのみで第１搬送ローラが駆動されるから、第２モータの無駄な駆動を回避できる。

前項（９）に記載の発明によれば、第１モータの起動時または第１搬送ローラヘの用紙突入時にのみ、第１モータと第２モータにより第１搬送ローラが駆動される。

前項（１０）に記載の発明によれば、第１モータ単体では必要なトルクが出せない場合であっても、第１モータによるトルク不足を第２モータで補い、十分なトルクを確保して第１搬送ローラを高速で回転駆動することができる。

この発明の一実施形態に係る画像形成装置の用紙搬送機構の要部の構成図である。 ブラシレスモータのトルクと回転数、トルクと電流の関係を示すグラフである。 第１モータを速度制御し、第２モータをトルク制御する場合の制御部の構成を示すブロック図である。 第１モータと第２モータの負荷トルクを一定に保つ制御を説明するための図である。 画像形成装置によるモータ駆動制御動作を示すフローチャートである。 給紙動作終了処理を示すフローチャートである。 この発明の他の実施形態に係る画像形成装置の用紙搬送機構の要部の構成図である。 第１モータと第２モータの負荷トルクの割合に関する説明図である。 第１搬送ローラを第１モータのみで駆動するか、第１モータと共に第２モータで駆動するかを決定する処理を示すフローチャートである。 用紙が第１搬送ローラに突入するときにのみ、第１モータと第２モータにより第１搬送ローラを駆動する場合の画像形成装置の動作を示すフローチャートである。 第１モータの起動時にのみ、第１モータと第２モータにより第１搬送ローラを駆動する場合の画像形成装置の動作を示すフローチャートである。

以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、この発明の一実施形態に係る画像形成装置の用紙搬送機構の要部の構成図である。

この画像形成装置は、上下２段の給紙カセット（図示せず）を備え、上側の１段給紙カセットから一対の第１給紙ローラ１０１ａ、１０１ｂにより給紙された用紙を水平方向に搬送し、さらに垂直上方に搬送する第１搬送経路１５０と、下側の２段給紙カセットから一対の第２給紙ローラ１１２ａ、１１２ｂにより給紙された用紙を水平方向に搬送し、さらに垂直上方に搬送する第２搬送経路１６０とを備えている。

第１搬送経路１５０における第１給紙ローラ１０１ａ、１０１ｂの下流には、水平方向に搬送されてきた用紙を上方に搬送するための一対の第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂが設けられ、さらに第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂの下流には、第３搬送ローラ１２１ａ、１２１ｂが設けられている。

同様に、第２搬送経路１６０における第２給紙ローラ１１２ａ、１１２ｂの下流には、水平方向に搬送されてきた用紙を上方に搬送するための一対の第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂが設けられている。なお、第２搬送経路１６０は、第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂの下流側であって前記第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂの上流側の位置で、前記第１搬送経路１５０と合流しており、第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂにより第２搬送経路１６０を上方に搬送された用紙は、第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂによりさらに上方の画像形成部へと搬送される構成となっている。

前記一対の第１給紙ローラ１０１ａ、１０１ｂのうちの一方のローラ１０１ａには、２つのギア１１１、１１０を介して、ブラシレスモータからなる１段給紙モータ１０９が連結され、１段給紙モータ１０９の回転により、ギア１１１、１１０を介して第１給紙ローラ１０１ａ、１０１ｂが回転駆動され、用紙が１段給紙カセットから引き出され第１搬送経路１５０に供給されるようになっている。

前記１対の第１搬送ローラの１０２ａ、１０２ｂのうちの一方のローラ１０２ａには、第１ギア１０６が噛み合い、さらに第１ギア１０６には第２ギア１０５が噛み合っている。また、第２ギア１０５には第１の１方向クラッチ１０４が連結され、この第１の１方向クラッチ１０４は、ブラシレスモータからなる第１モータ１０３によって回転されるものとなされている。このような構成により、第１モータ１０３が正回転すると、第１の１方向クラッチ１０４、第２ギア１０５、第１ギア１０６を介して第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂが回転駆動し、給紙ローラ１０１ａ、１０１ｂによって第１搬送経路１５０に供給された用紙が、第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂによって水平方向から垂直上方へと搬送される構成となっている。

一方、第２搬送経路１６０における一対の第２給紙ローラ１１２ａ、１１２ｂのうちの一方のローラ１１２ａには、ギア１２０を介してブラシレスモータからなる２段給紙モータ１１９が連結され、２段給紙モータ１１９の回転により、ギア１２０を介して給紙ローラ１１２ａ、１１２ｂが回転駆動され、用紙が２段給紙カセットから引き出され第２搬送経路１６０に供給されるようになっている。

前記１対の第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂのうちの一方のローラ１１３ａには、第４ギア１１８及び第５ギア１１７を介して第３の１方向クラッチ１１６が連結され、この第３の１方向クラッチ１１６は、ブラシレスモータからなる第２モータ１１４によって回転されるものとなされている。このような構成により、第２モータ１１４が正回転すると、第３の１方向クラッチ１１６、第５ギア１１７、第４ギア１１８を介して第２搬送ローラ１１３ａ、１１２ｂが回転駆動し、給紙ローラ１１２ａ、１１２ｂによって第２搬送経路１６０に供給された用紙が、第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂによって水平方向から垂直上方へと搬送される構成となっている。

さらに、この実施形態では、前記第２モータ１１４には第２の１方向クラッチ１１５が連結されると共に、この第２の１方向クラッチ１１５は、前記第３ギア１０７と噛み合っているギア１０８に連結されている。そして、第２モータ１１４が逆回転すると、第３の１方向クラッチ１１６の作用により第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂには駆動力が伝達されないが、第２の１方向クラッチ１１５、ギア１０８、第３ギア１０７及び第１ギア１０６を介して第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂに第２モータ１１４の駆動力が伝達されるようになっている。逆に、第２モータ１１４が正回転すると、第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂに駆動力が伝達される一方、第２の１方向クラッチ１１５の作用により第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂには駆動力が伝達されないようになっている。

従って、第１モータ１０３を正回転させ第２モータ１１４を逆回転させることで、第１ギア１０６に同一方向の回転力を同時に付与でき、第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂを２つのモータで同時に駆動できる構成となっている。

１段給紙カセットから給紙する場合、給紙動作終了後には第１給紙ローラ１０２ａ、１０２ｂの駆動を停止するため、第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂで用紙を搬送する必要がある。また、第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂは用紙が水平方向から垂直方向に屈曲して搬送される箇所の直後にあり、大きなモータ発生トルクが必要となる。同様に２段給紙カセットから給紙する場合、第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂについても大きなモータ発生トルクが必要となる。

１段給紙カセットから給紙する場合には、１段給紙モータ１０９で第１給紙ローラ１０１ａ、１０１ｂを駆動し、第１モータ１０３で第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂを駆動し、機内上部へ用紙を搬送する。第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂはこの場合、駆動する必要がないため、第２モータ１１４を逆転駆動させることで、第３の１方向クラッチ１１６により第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂを駆動連結せず、第２の１方向クラッチ１１５により、第２モータ１１４と第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂが駆動連結され、第２モータ１１４は第１モータ１０３とともに第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂを駆動する。

しかし、第２ギア１０５と第３ギア１０７に速度差が発生すると、負荷トルクが分配されない状態になり、速度の速い方のモータに大きな負荷が加わるため、過負荷となる。具体的には、第２ギア１０５の回転速度が第３ギア１０７の回転速度よりも大となった場合、第２ギア１０５が第１の１方向クラッチ１０４により第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂと駆動連結され、第３ギア１０７は駆動連結されない。逆に、第２ギア１０５の回転速度が第３ギア１０７の回転速度よりも小となった場合、第３ギア１０７が第２の１方向クラッチ１１５と駆動連結され、第２ギア１０５は駆動連結されない。

ブラシレスモータのトルクと回転数、トルクと電流の関係を示す図２のグラフから理解されるように、第１モータ１０３及び第２モータ１１４を構成するブラシレスモータは、過負荷では目標回転数で回転させることができず、目標回転速度より遅い速度で回転することとなる。このため、生産性低下や用紙詰まり（ＪＡＭ）が発生する。これを防ぐには、第１ギア１０６に連結される第２ギヤ１０５及び第３ギア１０７の回転速度を同じにする必要があるが、第１モータ１０４と第２モータ１１４の回転速度を一定に制御しても、ギヤ連結構成によって、第２ギア１０５及び第３ギア１０７で速度差が発生してしまう恐れがある。

そこで、この実施形態では、モータ制御として、第１モータ１０３は速度制御を行い、第２モータ１１４はトルク制御を行う。図３は、このようなモータ制御を行う場合の制御部の構成を示すブロック図である。

第１モータ１０３の速度制御は、次のようにして行われる。即ち、速度検出部２０３により第１モータ１０３の回転情報（ＦＧ信号）を基に回転速度を検出（計算）する。速度検出部２０３で検出した第１モータ１０３の回転速度と、画像形成装置の本体制御部からの第１モータの回転速度指令とを、速度誤差増幅器２０１で比較し速度誤差を演算してこれを増幅し、演算した速度誤差を基に速度制御部２０２により第１モータ１０３を目標の回転速度に収束させる。

一方、第２モータ１１４のトルク制御は、次のようにして行われる。即ち、第１モータ電流検出部２１３により第１モータ１０３の電流を検出し、第２モータ電流検出部２１４により第２モータ１１４の電流を検出する。そして、検出した第１モータ１０３の電流と第２モータ１１４の電流とを、電流誤差増幅器２１１で比較し電流誤差を演算してこれを増幅し、演算した電流誤差を基に電流制御部２１２により、第１モータ１０３と第２モータ１１４の負荷トルクの割合が、予め設定された目標値になるように、電流制御部２１２で第２モータの電流値を制御する。つまり、図４に示すように、第１モータ１０３にかかる負荷トルクをＴ１、第２モータ１１４にかかる負荷トルクをＴ２とすると、負荷トルク割合Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）、Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）がそれぞれ目標値Ｒ１、Ｒ２になるように、電流制御を行う。

第１モータ１０３と第２モータの負荷トルク割合の目標値は、前記２つのモータの負荷トルクを分配後に、それぞれのモータ発生トルクより小さくなるように設定しておく。この負荷トルク割合の目標値は第１モータ１０３、第２モータ１１４、第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂのギア連結構成により設定可能である。つまり、第１モータ１０３は第２モータ１１４の回転情報および負荷トルクにかかわらず、一定速度で速度制御され、第２モータ１１４は第１モータ１０３及び第２モータ１１４の負荷トルク割合を目標値に保つ電流制御を行う。

上記の制御を行うことで、第１モータ１０３、第２モータ１１４に負荷トルクを分配し、かつ、第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂを目標の回転速度で回転させることが可能となる。

図５は、コピーが行われる場合に画像形成装置が実行するモータ駆動制御動作を示すフローチャートである。

ステップＳ０１で印字情報を取得し、ステップＳ０２で、一段給紙モータ１０９を起動して一段給紙カセットから用紙を給紙する。給紙動作が終了するまで、一段給紙モータ１０９を駆動する。

次に、ステップＳ０３で、第１モータ１０３の回転速度指令と目標の回転速度に収束させる速度制御指令を与える。次いでステップＳ０４で、第１モータ１０３、第２モータ１１４の負荷トルク割合の目標値Ｒ１、Ｒ２を取得する。

続いてステップＳ０５で、第１モータ１０３を起動し、第２モータ１１４を逆転起動したのち、ステップＳ０６で、第１モータ１０３と第２モータ１１４の電流値Ｉ１及びＩ２を測定する。そして、ステップＳ０７で、測定した電流値から第１モータ１０３及び第２モータ１１４にかかる負荷トルクＴ１、Ｔ２を算出する。

ステップＳ０８では、算出した負荷トルクＴ１、Ｔ２と負荷トルク割合の目標値Ｒ１に基づいて、Ｒ１＞Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）か否かを判断する。Ｒ１＞Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）であれば（ステップＳ０８でＹＥＳ）、第３ギア１０７は第２ギア１０５より回転速度が遅いため、ステップＳ０９で第２モータ１１４を増速した後、ステップＳ１１に進む。Ｒ１＞Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）でなければ（ステップＳ０８でＮＯ）、第３ギア１０７は第２ギア１０５より回転速度が速いため、ステップＳ１０で第２モータ１１４をを減速させて、第２ギア１０５と第３ギア１０７の回転速度差をなくし、負荷トルクの割合がＲ１になるように微調整したのち、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、用紙搬送が終了したかどうかを判断し、終了していなければ（ステップＳ１１でＮＯ）、ステップＳ０８に戻り、用紙の搬送が終了するまで上記の制御を継続する。用紙搬送が終了すると（ステップＳ１１でＹＥＳ）、ステップＳ１２で第１モータ１０３を停止し、ステップＳ１３で第２モータ１１４を停止する。

このように、この実施形態では、第１モータ１０３及び第２モータ１１４と回転負荷である第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂとを、それぞれ第１及び第２の１方向クラッチ１０４、１０５を介して接続し、第１モータ１０３を速度制御、第２モータ１１４を負荷トルク制御することで、第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂを負荷トルクを分配して駆動することが可能となる。従って、第１モータ１０３の単体では必要なトルクが出せない場合であっても、第１モータ１０３によるトルク不足を第２モータ１１４で補い、十分なトルクを確保して第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂを安定して高速回転駆動することができる。

しかも、第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂを駆動する既存の第２モータ１１４を負荷トルク制御を行うモータとして用いるから、新たにモータを追加する必要がなく、省スペース、低コストの駆動連結機構を備えた画像形成装置となる。

図６は給紙動作終了処理のフローチャートであり、ステップＳ２１で１段給紙モータ１０９を停止することで、給紙を終了する。

図７は、この発明の他の実施形態に係る画像形成装置の用紙搬送機構の要部の構成を、図１に対応して示す図である。

この実施形態では、第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂのうちの一方のローラ１１３ａに連結される第４ギア１１８には、第５ギア１１７だけでなく第６ギア１３３が噛み合い、第６ギア１３３には第４の１方向ギア１３４を介して１段給紙ローラ１０９が連結されている。

また、１段給紙モータ１０９は、第５の１方向クラッチ１３５を介してギア１１１、さらには第１給紙ローラ１０１ａ、１０１ｂに連結されている。

他の構成は図１に示した要旨搬送機構と同一であるので、同一構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は省略する。

図７に示した実施形態では、第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂの駆動に加え、第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂの駆動もまた、第２モータ１１４と１段給紙モータ１０９の２つのモータによって行われる。

即ち、１段給紙モータ１０９を正回転させると、第５の１方向クラッチ１３５、ギア１１１を介して第１給紙ローラ１０１ａ、１０１ｂが回転駆動される一方、第４の１方向クラッチ１３４の作用により、１段給紙モータ１０９と第６ギア１３３とは連結されず、第２搬送路ローラ１１３ａ、１１３ｂは１段給紙モータ１０９によって駆動されない。

逆に、１段給紙モータ１０９を逆回転させると、第５の１方向クラッチ１３５の作用により、ギア１１１は１段給紙モータ１０９に連結されないが、第４の１方向クラッチ１３４を介して１段給紙モータ１０９が第６ギア１３３、第４ギア１１８と連結され、第２搬送路ローラ１１３ａ、１１３ｂは１段給紙モータ１０９によって駆動可能となっている。

この実施形態では、２段給紙カセットから給紙する場合には、２段給紙モータ１１９で第２給紙ローラ１１２ａ、１１２ｂを駆動し、第２モータ１１４を正回転させて第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂを駆動し、第2搬送経路１６０に沿って上方へ用紙を搬送する。第１給紙ローラ１０１ａ、１０１ｂはこの場合、駆動する必要がないため、１段給紙モータ１０９を逆転駆動させることで、第４の１方向クラッチ１３４により、１段給紙モータ１０９と第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂが駆動連結され、１段給紙モータ１０９は第２モータ１１４とともに第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂを駆動する。

この場合も、図１に示した実施形態と同様に、モータ制御として、第２モータ１１４は一定速度に速度制御を行い、１段給紙モータ１０９はトルク制御を行う。この場合の画像形成装置の動作は、図５のフローチャートにおいて、第１モータ１０３を第２モータ１１４に置き換え、第２モータ１１４を１段給紙モータ１０９に置き換えたものと同じである。

このように、図７に示した実施形態においても、第２モータ１１４及び１段給紙モータ１０９と回転負荷である第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂとを、それぞれ第３及び第４の１方向クラッチ１１６、１３４を介して接続し、第２モータ１１４を速度制御、１段給紙モータ１０９を負荷トルク制御することで、第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂを負荷トルクを分配しつつ一定速度で駆動することが可能となる。従って、第２モータ１１４の単体では必要なトルクが出せない場合であっても、第２モータ１１４によるトルク不足を１段給紙モータ１０９で補い、十分なトルクを確保して第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂを安定して高速回転駆動することができる。

しかも、第１給紙ローラ１０１ａ、１０１ｂを駆動する既存の１段給紙モータ１０９を負荷トルク制御を行うモータとして用いるから、新たにモータを追加する必要がなく、省スペース、低コストの駆動連結機構を備えた画像形成装置となる。

図８は、図１に示した実施形態に係る画像形成装置において、第１モータ１０３と第２モータ１１４の負荷トルク割合の目標値に関する一例を示し、第１モータ１０３、第２モータ１１４の負荷トルクを目標値Ｒ１＝０．５、Ｒ２＝０．５に設定する場合について説明する。同図（Ａ）は第１モータ１０３及び第２モータ１１４で、第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂを駆動する場合を示し、同図（Ｂ）は第１モータ１０３のみで第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂを駆動する場合を示す。なお、図７に示した実施形態における第２モータ１１４と１段給紙モータ１０９の関係についても同様である。

第１モータ１０３、第２モータ１１４を回転速度２０００ｒｐｍで回転させたときのモータ発生トルクを、それぞれ８０ｍＮ・ｍ、８０ｍＮ・ｍ とする。負荷トルクを１：１に配分するために、第１モータ１０３と第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂ間の減速比を０．４５、第２モータ１１４と搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂ間の減速比を０．４５をする。ただし、ギアの噛み合いは３段で１段あたりの伝達効率を０．９２とする。第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂの想定される最大負荷トルクが１８０ｍＮ・ｍのとき、第１モータ１０３、第２モータ１１４の出力軸での負荷トルクはそれぞれ５２．０ｍＮ・ｍとなる。この場合、第１モータ１０３、第２モータ１１４の負荷トルクを目標値Ｒ１＝０．５、Ｒ２＝０．５と設定する。このように、第１モータ１０３、第２モータ１１４のそれぞれのモータ発生トルクよりモータ出力軸の負荷トルクが小さくなるように、ギア連結構成及び負荷トルク割合の目標値を設定する。

第１モータ１０３のみで駆動を行おうとしても、第１モータ１０３と第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂ間の減速比を０．４５とすると、第１モータ１０３の発生トルクは８０ｍＮ・ｍ、モータ出力軸での負荷トルク１０４ｍＮ・ｍであることから、第１モータ１０３のみでは目標回転速度（２０００ｒｐｍ）で駆動できない。

上記の例では、負荷トルク割合の目標値がＲ１＝０．５、Ｒ２＝０．５となる場合について示したが、第１モータ１０３、第２モータ１１４と第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂ間のギア連結構成により、目標値はそれ以外でも設定可能である。

ところで、この実施形態のように、第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂを２つのモータで駆動する場合、トルクは有利となるが、モータを駆動すると経年劣化が発生するため、一つのモータのみで駆動できる場合には一つのモータのみで駆動することが望ましい。ただし、第１モータ１０３のみで駆動する場合には定速度制御を行う。

具体的には用紙種類に応じて搬送速度が変わる場合、例えば普通紙５００ｍｍ／ｓ、厚紙２５０ｍｍ／ｓで用紙を搬送する場合、厚紙に対してはモータを普通紙に対して半分の回転速度で回転させる。回転速度が低い場合にはモータ発生トルクは大きくなるため、第１モータ１０３のみで駆動可能となる。

また、周囲の温湿度によってもモータ発生トルクは変化するため、周囲の温湿度により、第１モータ１０３のみで駆動可能と判断できる場合には、第１モータ１０３のみで駆動する。また、第１モータ１０３、第２モータ１０４の電流値Ｉ１、Ｉ２の測定値から負荷トルクＴ１、Ｔ２を算出し、Ｔ１＋Ｔ２が第１モータ１０３のモータ発生トルクより小さい場合には、第１モータ１０３のみで第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂを駆動する。第１モータ１０３のみで駆動できないと判断した場合には、第１モータ１０３および第２モータ１１４で第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂを駆動する。

なお、第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂを第２モータ１１４と１段給紙モータ１０９で駆動するか、第２モータ１１４のみで駆動するかの判断についても、上記と同様である。

図９は、第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂを第１モータ１０３のみで駆動するか、第１モータ１０３と共に第２モータ１１４で駆動するかを画像形成装置が決定する処理を示すフローチャートである。なお、第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂを第２モータ１１４と１段給紙モータ１０９で駆動するか、第２モータ１１４のみで駆動するかを決定する処理についても同様である。

ステップＳ３１で印字情報を取得した後、ステップＳ３２で、用紙は厚紙かどうかを判断する。厚紙であれば（ステップＳ３２でＹＥＳ）、ステップＳ３８に進む。

用紙が厚紙でない場合は（ステップＳ３２でＮＯ）、ステップＳ３３で、第１モータ１０３のみで駆動可能な温湿度かどうかを判断する。第１モータ１０３のみで駆動可能な温湿度であれば（ステップＳ３３でＹＥＳ）、ステップＳ３８に進む。第１モータ１０３のみで駆動可能な温湿度でない場合は（ステップＳ３３でＮＯ）、ステップＳ３４で、第１モータ１０３及び第２モータ１１４の電流値Ｉ１、Ｉ２をそれぞれ測定する。

次いで、ステップＳ３５で、測定した電流値Ｉ１、Ｉ２から負荷トルクＴ１、Ｔ２を算出した後、ステップＳ３６で、第１モータ１０３のみで駆動可能な負荷トルクかどうかを判断する。第１モータ１０３のみで駆動可能な負荷トルクであれば（ステップＳ３６でＹＥＳ）、ステップＳ３８に進む。第１モータ１０３のみで駆動可能な負荷トルクでなければ（ステップＳ３６でＮＯ）、ステップＳ３７に進む。

ステップＳ３７では、第１モータ１０３及び第２モータ１１４で第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂを駆動する。この場合は、第１モータ１０３を一定の速度に制御し、第２モータ１１４を負荷トルク制御する。

一方、ステップＳ３８では、第１モータ１のみで第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂを駆動する。この場合は、第１モータ１０３を一定の速度に制御する。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることはない。

例えば、用紙を第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂまたは第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂで搬送している間、２台のモータで搬送ローラを駆動する場合を例示したが、第１モータ１０３や第２モータ１１４の起動時や、第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂまたは第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂヘの用紙突入時等、大きな負荷トルクがかかるタイミングや突発負荷がかかるタイミング等のように、第１モータのみで駆動できない場合に、第１モータ１０３と第２モータ１１４で第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂを駆動し、あるいは第２モータ１１４と１段給紙モータ１０９で第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂを駆動し、そのタイミング以外は１つのモータのみで搬送ローラを駆動してもよい。

図１０は、第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂヘ用紙が突入するときにのみ、第１モータ１０３と第２モータ１１４により第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂを駆動する場合の画像形成装置の動作を示すフローチャートである。なお、第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂヘ用紙が突入するときにのみ、第２モータ１１４と１段給紙モータ１０９により第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂを駆動する場合についても同様である。

ステップＳ４１で、第１モータ１０３を起動したのち、ステップＳ４２で、第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂへの用紙突入前１００ｍｓかどうかを判断する。用紙突入前１００ｍｓでなければ（ステップＳ４２でＮＯ）、１００ｍｓになるまで待つ。用紙突入前１００ｍｓになると（ステップＳ４２でＹＥＳ）、ステップＳ４３で、第２モータ１１４を起動する。そして、図１及び図７で説明した実施形態と同様に、第１モータ１０３は一定の速度に制御し第２モータ１１４はトルク制御する。

次いで、ステップＳ４４で２００ｍｓ経過するのを待ち（ステップＳ４４でＮＯ）、経過すると（ステップＳ４４でＹＥＳ）、ステップＳ４５で、第２モータ１１４を停止する。

図１１は、第１モータ１０３の起動時にのみ、第１モータ１０３と第２モータ１１４により第１搬送ローラ１０２ａ、１０２ｂを駆動する場合の画像形成装置の動作を示すフローチャートである。なお、第２モータ１１４の起動時にのみ、第２モータ１１４と１段給紙モータ１０９により第２搬送ローラ１１３ａ、１１３ｂを駆動する場合についても同様である。

ステップＳ５１で印字情報を取得し、ステップＳ５２で、一段給紙モータ１０９を起動して一段給紙カセットから用紙を給紙する。給紙動作が終了するまで、一段給紙モータ１０９を駆動する。

次に、ステップＳ５３で、第１モータ１０３の回転速度指令と目標の回転速度に収束させる速度制御指令を与える。次いでステップＳ５４で、第１モータ１０３、第２モータ１１４の負荷トルク割合の目標値Ｒ１、Ｒ２を取得する。

続いてステップＳ５５で、第１モータ１０３を起動し、第２モータ１１４を逆転起動したのち、ステップＳ５６で、第１モータ１０３と第２モータ１１４の電流値Ｉ１及びＩ２を測定する。そして、ステップＳ５７で、測定した電流値から第１モータ１０３及び第２モータ１１４にかかる負荷トルクＴ１、Ｔ２を算出する。

ステップＳ５８では、算出した負荷トルクＴ１、Ｔ２と負荷トルク割合の目標値Ｒ１に基づいて、Ｒ１＞Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）か否かを判断する。Ｒ１＞Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）であれば（ステップＳ５８でＹＥＳ）、ステップＳ５９で第２モータ１１４を増速した後、ステップＳ６１に進む。Ｒ１＞Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）でなければ（ステップＳ５８でＮＯ）、ステップＳ６０で第２モータ１１４を減速させ、負荷トルクの割合がＲ１になるように微調整したのち、ステップＳ６１に進む。

ステップＳ６１では、第１モータ１０３が定速回転になったかどうかを判断し、定速回転でなければ（ステップＳ６１でＮＯ）、ステップＳ５８に戻り、第１モータ１０３が定速回転になるまで上記の制御を継続する。第１モータ１０３が定速回転になると（ステップＳ６１でＹＥＳ）、ステップＳ６２で第２モータ１１４を停止する。

１０２ａ、１０２ｂ 第１搬送ローラ
１０３ 第１モータ
１０４ 第１の１方向クラッチ
１０９ １段給紙モータ
１１３ａ、１１３ｂ 第２搬送ローラ
１１４ 第２モータ
１１５ 第２の１方向クラッチ
１１６ 第３の１方向クラッチ
１３４ 第４の１方向クラッチ
１３５ 第５の１方向クラッチ
１１９ ２段給紙モータ

Claims (10)

1. 用紙を搬送する第１搬送ローラを第１の１方向クラッチを介して駆動する第１モータと、
   前記第１搬送ローラと異なる第２搬送ローラを駆動するための第２モータであって、前記第１搬送ローラを第２の１方向クラッチを介して駆動可能な第２モータと、
   前記第１モータによる前記第１搬送ローラの駆動時に、前記第２モータによって前記第１搬送ローラを同時に駆動する際に、前記第１搬送ローラを目標速度で回転させるために前記第１モータを一定に速度制御する速度制御手段と、
   前記第１モータと第２モータの負荷トルクを検出するトルク検出手段と、
   前記トルク検出手段による前記第１モータと第２モータの負荷トルクの検出結果に基づき、第１モータと第２モータの負荷トルク割合が目標値になるように、前記第２モータの負荷トルクを制御するトルク制御手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２モータから前記第２搬送ローラまでの間に配置された第３の１方向クラッチと、
   前記第２モータを一定に速度制御する速度制御手段とを備え、
   前記第２モータは正転時には一定の速度制御を行うことにより前記第３の１方向クラッチを介して前記第２搬送ローラを連結駆動し、逆転時は前記第１搬送ローラと連結されて前記第１モータと共に第１搬送ローラを駆動する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記トルク検出手段による負荷トルクの検出は、前記第１モータ及び第２モータの電流を検出することにより行われる請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記第１搬送ローラは第１給紙カセットから給紙された用紙を搬送する第１搬送経路に設けられ、前記第２搬送ローラは第２給紙カセットから給紙された用紙を搬送する、前記第１搬送経路とは異なる第２搬送経路に設けられ、前記第１モータによる前記第１搬送ローラの駆動時に、前記第２モータによる前記第１搬送ローラの駆動も同時に行う請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 第１給紙カセットから給紙された用紙を給紙する給紙モータを備え、
   前記第２モータによる前記第２搬送ローラの駆動時に、前記給紙モータによる前記第２搬送ローラの駆動も同時に行い、
   前記速度制御手段は、前記第２搬送ローラを目標速度で回転させるために、前記第２モータを一定に速度制御し、前記トルク制御手段は、前記第２モータと給紙モータの負荷トルク割合が目標値になるように、給紙モータの負荷トルクを制御する請求項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記第１モータと第２モータの負荷トルク割合の目標値は、前記２つのモータの負荷トルクがそれぞれのモータ発生トルクより小さくなるように設定される請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 用紙種類に応じて用紙搬送速度を低下させる場合には、前記第１モータのみで前記第１搬送ローラを駆動する請求項１〜６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記トルク検出手段による負荷トルクの検出の結果、前記第１モータのみで前記第１縦搬送ローラを駆動可能である場合には、第１モータのみで第１搬送ローラを駆動する請求項１〜７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記第１モータの起動時または前記第１搬送ローラヘの用紙突入時にのみ、前記第１モータと第２モータにより前記第１搬送ローラを駆動する請求項１〜８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 用紙を搬送する第１搬送ローラを第１の１方向クラッチを介して第１モータで駆動するステップと、
    前記第１モータによる前記第１搬送ローラの駆動時に、前記第１搬送ローラと異なる第２搬送ローラを駆動するための第２モータであって、前記第１搬送ローラを第２の１方向クラッチを介して駆動可能な第２モータによって前記第１搬送ローラを同時に駆動する際に、第１搬送ローラを目標速度で回転させるために前記第１モータを一定に速度制御するステップと、
    前記第１モータと第２モータの負荷トルクを検出するステップと、
    前記第１モータと第２モータの負荷トルクの検出結果に基づき、第１モータと第２モータの負荷トルク割合が目標値になるように、前記第２モータの負荷トルクを制御するステップと、
    を備えたことを特徴とする画像形成装置における用紙搬送用モータの駆動方法。

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