JP2018103560A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブラシレスモーターによって回転駆動される搬送ローラーを含む画像形成装置において、モーターのトルク変動に基づくシートの搬送不良を抑止する。【解決手段】画像形成装置１は、給紙ローラー対３１と、給紙モーター３１Ｍと、モーター駆動制御部５２と、遅れ量検出部５４と、画像形成制御部５１と、を備える。画像形成制御部５１は、所定のシート間隔をおきながら給紙ローラー対３１によって連続して複数のシートを搬送しシートに画像を順に形成する連続画像形成時において、モーター駆動制御部５２を制御して各シートに応じて給紙モーター３１Ｍを順にオンオフ制御するとともに、遅れ量検出部５４が検出する回転遅れ量に応じて、シート間隔および給紙モーター３１Ｍのオン制御における立ち上がり時間を調整する。【選択図】図３

Description

本発明は、シートに画像を形成する画像形成装置に関するものである。

コピー機、プリンター、ファクシミリ或いはこれらの機能を備える複合機といった画像形成装置には、シートを搬送するシート搬送装置が装備されている。このようなシート搬送装置は、シートが通過するニップ部を形成する搬送ローラー対を備えている。搬送ローラー対の一方のローラーに駆動部から回転駆動力が入力されることで、搬送ローラー対はシートを所定の搬送方向に搬送する。

近年、画像形成装置の生産性改善のために、シート搬送速度を可変制御とし、シート紙間を短くする技術が開発されている。従来、シート搬送速度を制御するためには、駆動部としてステッピングモーターが一般的に選択されていた。しかし、ステッピングモーターは消費電力が大きいため、近年はブラシレスモーターのサーボ制御が主流となりつつあり、特に、インナーブラシレスタイプのブラシレスモーターが採用されることが多い。特許文献１には、搬送ローラーに入力される回転駆動力をブラシレスモーターが発生する技術が開示されている。

特開２０００−２８３９３４号公報

上記のようなブラシレスモーターでは、温度上昇などの原因によって、トルク低下が発生しやすい。搬送ローラーの駆動部としてこのようなブラシレスモーターが採用されると、トルク低下によってシート詰まり（ＪＡＭ）が発生しやすくなる。更に、複数の搬送ローラーが搬送方向に沿って配設される場合には、各ローラーに回転駆動力を供給するモーター間の同期がずれると、同様にシート詰まりなどの不具合が発生するという問題があった。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、ブラシレスモーターによって回転駆動される搬送ローラーを含む画像形成装置において、モーターのトルク変動に基づくシートの搬送不良を抑止することを目的とする。

本発明の一局面に係る画像形成装置は、所定の回転速度で回転されシートを搬送する搬送ローラーおよび前記搬送ローラーとの間で前記シートが通過するニップ部を形成する対向ローラーを含む、少なくとも一つの搬送ローラー対と、前記搬送ローラー対によって搬送された前記シートに画像を形成する画像形成部と、回転速度信号を出力可能とされ、前記搬送ローラーを回転させる回転駆動力を発生する、少なくとも一つのブラシレスモーターと、前記ブラシレスモーターに対して、前記搬送ローラーの回転速度に応じた入力信号を出力し、前記ブラシレスモーターを制御するモーター駆動制御部と、前記入力信号および前記回転速度信号から前記ブラシレスモーターの回転遅れ量を検出する遅れ量検出部と、所定の画像を形成するように前記画像形成部を制御するとともに、前記モーター駆動制御部を制御して所定のタイミングにあわせて前記画像形成部に向かって前記シートを搬送する画像形成制御部と、を有し、前記画像形成制御部は、所定のシート間隔をおきながら前記搬送ローラー対によって連続して複数のシートを搬送し前記シートに画像を順に形成する連続画像形成時において、前記モーター駆動制御部を制御して各シートに応じて前記ブラシレスモーターを順にオンオフ制御するとともに、前記遅れ量検出部が検出する前記回転遅れ量に応じて、前記シート間隔および前記ブラシレスモーターのオン制御における立ち上がり時間を調整する。

本構成によれば、搬送ローラーの回転駆動にブラシレスモーターが適用されるとともに、遅れ量検出部がブラシレスモーターの回転遅れ量を検出する。そして、画像形成制御部は、検出された回転遅れ量に応じて、シート間隔およびブラシレスモーターの立ち上がり時間を調整する。このため、回転遅れ量が変動しモーターのトルク変動に基づくシートの搬送不良が発生することを抑止することができる。

上記の構成において、前記画像形成制御部は、前記連続画像形成時において、前記遅れ量検出部が検出する前記回転遅れ量が予め設定された第１の閾値を超えた場合に、前記シート間隔を増大させるとともに前記立ち上がり時間が大きくなるように前記ブラシレスモーターをオン制御することが望ましい。

本構成によれば、ブラシレスモーターの回転遅れ量が増大した場合でも、モーターの立ち上がり時間に余裕をもたせることができる。このため、回転遅れ量が更に増大し、シートの搬送不良が発生することが確実に抑止される。

上記の構成において、前記画像形成制御部は、前記連続画像形成時において前記シート間隔が増大された後に、前記遅れ量検出部が検出する前記回転遅れ量が、予め設定された第２の閾値を超えた場合に、前記画像形成部における画像形成動作および前記ブラシレスモーターの回転を強制的に停止させることが望ましい。

本構成によれば、シート間隔が増大された後に、ブラシレスモーターの回転遅れ量が増大した場合には、画像形成動作を中断することで、無理なシートの搬送および搬送不良を生じることが抑止される。また、中断によってモーターの温度低下または修復作業を経た後に、安定して画像形成動作を再開することができる。

上記の構成において、前記画像形成制御部は、前記連続画像形成時において前記シート間隔が増大された後に、前記遅れ量検出部が検出する前記回転遅れ量が、予め設定された第３の閾値を超えた場合に、前記画像形成部における画像形成動作および前記ブラシレスモーターの回転速度を一時的に減速させることが望ましい。

本構成によれば、ブラシレスモーターの回転遅れ量の増大を抑止しながら、安定してシートの搬送および画像形成を継続することができる。

上記の構成において、前記遅れ量検出部が検出する前記回転遅れ量が、予め設定された第４の閾値を超えた場合に、前記ブラシレスモーターまたは当該ブラシレスモーターに接続された他の部材の故障情報を出力する情報出力部を更に有することが望ましい。

本構成によれば、回転遅れ量の著しい増大に伴って、ブラシレスモーターなどの故障情報を報知することができる。

上記の構成において、前記情報出力部が出力する前記故障情報を表示する表示部を更に有することが望ましい。

本構成によれば、画像形成装置のユーザーに故障情報を報知することができる。

上記の構成において、前記情報出力部は、所定の通信回線を介して前記故障情報を予め設定された受信先に送信することが望ましい。

本構成によれば、画像形成装置の管理者に故障情報を報知することができる。

上記の構成において、前記ブラシレスモーターの前記回転遅れ量と前記ブラシレスモーターの動作特性値との関係情報を予め格納する記憶部と、前記遅れ量検出部が検出した前記回転遅れ量と前記記憶部に格納された前記関係情報とから前記ブラシレスモーターの動作特性値を予測する特性値予測部と、を更に有することが望ましい。

本構成によれば、ブラシレスモーターの動作特性値を予測管理することができる。

上記の構成において、前記連続画像形成時において連続的に画像が形成される前記複数のシートのシート枚数であるジョブ印字枚数の入力を受け付ける入力部を更に有し、前記画像形成制御部は、前記特性値予測部によって予測された前記動作特性値の情報と最新の画像形成終了枚数の情報とから、前記ジョブ印字枚数の画像形成動作が終了した時の前記動作特性値の値を予測し、当該予測された前記動作特性値が予め設定された特性値閾値を超える場合には、前記シート間隔および前記ブラシレスモーターのオン制御における立ち上がり時間を調整することが望ましい。

本構成によれば、ブラシレスモーターの動作特性値が特性値閾値を大きく超えることを抑止することができる。

上記の構成において、前記画像形成制御部は、前記ジョブ印字枚数の画像形成動作が終了した時の前記動作特性値が前記特性値閾値を超えないように、前記シート間隔を増大させるとともに前記立ち上がり時間が大きくなるように前記ブラシレスモーターをオン制御することが望ましい。

本構成によれば、少なくとも現在実行中の印字ジョブを最後まで実行することが可能となる。

上記の構成において、前記ブラシレスモーターの前記動作特性値は、前記ブラシレスモーターの温度であることが望ましい。

本構成によれば、ブラシレスモーターの温度を予測管理しながら、安定して画像を形成することができる。

本発明によれば、ブラシレスモーターによって回転駆動される搬送ローラーを含む画像形成装置において、モーターのトルク変動に基づくシートの搬送不良を抑止することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の搬送ユニットの周辺の断面図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の制御部のブロック図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置の制御部およびブラシレスモーターの電気的な接続関係を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、連続画像形成時におけるブラシレスモーターの温度および回転遅れ量の推移を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、モーターの立ち上がり時におけるブラシレスモーターの回転数および回転遅れ量の推移を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、モーターの立ち上がり時におけるブラシレスモーターの回転数および回転遅れ量の推移を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、モーターの立ち上がり時におけるブラシレスモーターの回転数および回転遅れ量の推移を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、ブラシレスモーターの温度と回転遅れ量との関係を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において実行されるモード制御のフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、連続画像形成時におけるブラシレスモーターの温度および残印字枚数の推移を示すグラフである。 本発明の変形実施形態に係る画像形成装置において、連続画像形成時におけるブラシレスモーターの回転遅れ量の推移を示すグラフである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。尚、以下の説明において、「シート」との用語は、コピー用紙、コート紙、ＯＨＰシート、厚紙、葉書、トレーシングペーパや画像形成処理を受ける他のシート材料或いは画像形成処理以外の任意の処理を受けるシート材料を意味する。

図１は、本発明の一実施形態にしたがう画像形成装置１の内部構造を概略的に示す断面図である。画像形成装置１は、上面排紙型のプリンターであるが、他の実施形態において、複写機、ファクシミリ装置、これらの機能を備える複合機やトナー画像をシートに形成するための他の装置であってもよい。特に、以下の実施形態に係る画像形成装置１の上方に、不図示の読取装置が配置された場合、これらの装置は、いわゆる胴内排紙型の複写機として、機能する。

画像形成装置１には、パーソナルコンピューターなどの画像情報送信装置から送信された画像情報に応じて、シートに画像を形成する。画像形成装置１は、略直方体形状の主筐体２（筺体）を含む。主筐体２の上面部に形成された排出空間２４に印刷処理が施与されたシートが排出される。

主筐体２には、複数のシートを積載する給紙トレイ３００が配設される。給紙トレイ３００は、主筐体２から前方向に引出可能である。給紙トレイ３００内に収容されたシートは、主筐体２内で上方に送り出され、前記画像情報送信装置などを通じて使用者によって入力された指示に基づき、主筐体２内で画像形成処理を施与され、排出空間２４の排紙部２１３へ排出される。

なお、給紙トレイ３００は、リフト板３００Ｌを備える（図２）。リフト板３００Ｌ上に複数のシートが積載される。リフト板３００Ｌは、シートの搬送方向先端側を上方に押し上げ、シートを後記のピックアップローラー３０に当接させる。

主筐体２には、トナーコンテナ９００Ｙ、９００Ｍ、９００Ｃ、９００Ｂｋ、中間転写ユニット９０２、画像形成部９０３、露光ユニット９０４、定着ユニット９７及び排紙ユニット９６、搬送ユニット３が収容される。

画像形成部９０３は、後記の給紙ローラー対３１、第１搬送ローラー対３２および第２搬送ローラー対３３によって搬送されたシートにトナー画像を形成する。画像形成部９０３は、イエロー用トナーコンテナ９００Ｙ、マゼンタ用トナーコンテナ９００Ｍ、シアン用トナーコンテナ９００Ｃ、ブラック用トナーコンテナ９００Ｂｋを含む。これらコンテナの下方には、ＹＭＣＢｋ各色に対応する現像装置１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋがそれぞれ配設される。

画像形成部９０３は、各色のトナー像を担持する感光体ドラム１７を含む。各感光体ドラム１７には、トナーコンテナ９００Ｙ、９００Ｍ、９００Ｃ、９００Ｂｋからそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが供給される。感光体ドラム１７の周囲には、帯電器１６、現像装置１０（１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋ）、転写ローラー１９及びクリーニング装置１８が配置される。各現像装置１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋは、現像筐体２０を備える。現像筐体２０の内部には、磁性キャリアとトナーとを有する２成分現像剤が収納される。露光ユニット９０４は、光源やポリゴンミラー、反射ミラー、偏向ミラーなどの各種の光学系機器を有し、画像形成部９０３の各々に設けられた感光体ドラム１７の周面に、画像データに基づく光を照射して、静電潜像を形成する。

中間転写ユニット９０２は、中間転写ベルト９２１、駆動ローラー９２２及び従動ローラー９２３を備える。中間転写ベルト９２１上には、複数の感光体ドラム１７からトナー像が重ね塗りされる（一次転写）。重ね塗りされたトナー像は、給紙トレイ３００から供給されるシートに二次転写部９８において二次転写される。中間転写ベルト９２１を周回駆動させる駆動ローラー９２２及び従動ローラー９２３は、主筐体２によって回転自在に支持される。

定着ユニット９７は、中間転写ユニット９０２から二次転写されたシート上のトナー像に対し、定着処理を施す。定着処理されたカラー画像付のシートは、定着ユニット９７の上部に形成された排紙ユニット９６へ向けて排出される。排紙ユニット９６は、定着ユニット９７から搬送されたシートを、排出空間２４に排出する。

搬送ユニット３は、給紙トレイ３００に対向して、主筐体２に配設されている。図２は、本実施形態に係る搬送ユニット３の周辺の断面図である。搬送ユニット３は、ピックアップローラー３０と、給紙ローラー対３１（搬送ローラー対）と、第１搬送ローラー対３２（搬送ローラー対）と、第２搬送ローラー対３３（搬送ローラー対）と、を備える。

ピックアップローラー３０は、給紙トレイ３００に収容されたシートに当接し、当該シートをシート搬送路１３３に向かって送り出す。

給紙ローラー対３１は、ピックアップローラー３０のシート搬送方向下流側に配置されている。給紙ローラー対３１は、給紙ローラー３１１（搬送ローラー）と、リタードローラー３１２（対向ローラー）と、を備える。給紙ローラー３１１は、所定の回転速度で回転され、ピックアップローラー３０によって送り出されたシートをシート搬送方向下流側に更に搬送する。リタードローラー３１２は、給紙ローラー３１１との間でシートが通過するニップ部を形成する。リタードローラー３１２は、複数のシートが給紙ローラー３１１によって搬送されることを阻止する機能も備えている。

第１搬送ローラー対３２は、給紙ローラー対３１のシート搬送方向下流側に配置されている。第１搬送ローラー対３２は、第１搬送ローラー３２１（搬送ローラー）と、第１従動ローラー３２２（対向ローラー）と、を備える。第１搬送ローラー３２１は、所定の回転速度で回転され、給紙ローラー３１１によって送り出されたシートをシート搬送方向下流側に更に搬送する。第１従動ローラー３２２は、第１搬送ローラー３２１に従動して回転され、第１搬送ローラー３２１との間でシートが通過するニップ部を形成する。

同様に、第２搬送ローラー対３３は、第１搬送ローラー対３２のシート搬送方向下流側に配置されている。第２搬送ローラー対３３は、第２搬送ローラー３３１（搬送ローラー）と、第２従動ローラー３３２（対向ローラー）と、を備える。第２搬送ローラー３３１は、所定の回転速度で回転され、第１搬送ローラー３２１によって送り出されたシートをシート搬送方向下流側に更に搬送する。第２従動ローラー３３２は、第２搬送ローラー３３１に従動して回転され、第２搬送ローラー３３１との間でシートが通過するニップ部を形成する。

更に、搬送ユニット３は、給紙モーター３１Ｍと、第１モーター３２Ｍと、第２モーター３３Ｍと、を備える。給紙モーター３１Ｍ、第１モーター３２Ｍおよび第２モーター３３Ｍは、いずれもブラシレスモーターからなる。給紙モーター３１Ｍは、ピックアップローラー３０および給紙ローラー３１１を回転させる回転駆動力を発生する。第１モーター３２Ｍは、第１搬送ローラー３２１を回転させる回転駆動力を発生する。また、第２モーター３３Ｍは、第２搬送ローラー３３１を回転させる回転駆動力を発生する。なお、以後の説明では、給紙モーター３１Ｍ、第１モーター３２Ｍおよび第２モーター３３Ｍをまとめてブラシレスモーターと称する。これらのブラシレスモーターは、いずれも後記のように回転速度信号を出力可能とされている。

搬送ユニット３に設けられたピックアップローラー３０および給紙ローラー３１１が回転駆動されることにより、給紙トレイ３００内のシート束の最上層のシートが１枚ずつ取り出される。更に、第１搬送ローラー対３２、第２搬送ローラー対３３によって、シートはシート搬送路１３３の下流側へと繰り出され、画像形成部９０３へ導入される。

画像形成装置１は、当該画像形成装置１の各部の動作を統括的に制御する制御部５０を備える。図３は、本実施形態に係る画像形成装置１の制御部５０のブロック図である。

制御部５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成されている。また、制御部５０には、前述の画像形成部９０３、給紙モーター３１Ｍ、第１モーター３２Ｍ、第２モーター３３Ｍに加え、入力部６１および表示部６２などが電気的に接続されている。また、制御部５０は、画像形成装置１の操作情報や故障情報を遠隔地にある情報管理センターに送信するために、ネットワークに接続されている（図３）。

入力部６１は、画像形成装置１の不図示の操作部に備えられている。入力部６１は、画像形成時にジョブ印字枚数の入力を受け付ける。ジョブ印字枚数とは、画像形成装置１の連続画像形成時において連続的に画像が形成される複数のシートの枚数である。

表示部６２は、画像形成装置１の操作部に備えられている。表示部６２は、画像形成装置１の操作情報などを表示する。また、表示部６２は、後記の情報出力部５５が出力する故障情報を表示する。

制御部５０は、前記ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、画像形成制御部５１、モーター駆動制御部５２、モード制御部５３、遅れ量検出部５４、情報出力部５５、温度予測部５６（特性値予測部）および記憶部５７を備えるように機能する。

画像形成制御部５１は、画像形成装置１における画像形成動作を統括するように、画像形成装置１の各部を制御する。特に、画像形成制御部５１は、所定の画像を形成するように画像形成部９０３を制御するとともに、モーター駆動制御部５２を制御して所定のタイミングにあわせて画像形成部９０３の二次転写部に向かってシートを搬送する。

モーター駆動制御部５２は、前述のブラシレスモーターに対して、各搬送ローラーの回転速度に応じた入力信号を出力し、前記ブラシレスモーターを制御する。

モード制御部５３は、画像形成制御部５１に対して、画像形成装置１の画像形成モードを指示する。当該画像形成モードには、通常生産性モード、低生産性モードおよび冷却モードが含まれる。

遅れ量検出部５４は、モーター駆動制御部５２が各ブラシレスモーターに対して出力する入力信号および各ブラシレスモーターが出力する回転速度信号から、各ブラシレスモーターの回転遅れ量（遅れ角度ｄともいう）を検出する。

情報出力部５５は、遅れ量検出部５４が検出する回転遅れ量が、予め設定された所定の閾値（第４の閾値）を超えた場合に、ブラシレスモーターまたは当該ブラシレスモーターに接続された他の部材の故障情報を出力する。

温度予測部５６は、遅れ量検出部５４が検出した回転遅れ量と記憶部５７に格納された関係情報とからブラシレスモーターの動作特性値を予測する。なお、本実施形態では、ブラシレスモーターの動作特性値は、ブラシレスモーターの温度である。

記憶部５７は、画像形成装置１の画像形成動作および搬送ユニット３のシート搬送動作において必要とされる各種の閾値やパラメータを予め記憶している。特に、記憶部５７は、ブラシレスモーターの回転遅れ量とブラシレスモーターの動作特性値（温度）との関係情報を予め格納している。

図４は、画像形成装置１の制御部５０およびブラシレスモーター（３１Ｍ、３２Ｍ、３３Ｍ）の電気的な接続関係を示すブロック図である。図４では、制御部５０のモーター駆動制御部５２が内蔵するモーター制御マイコンと給紙モーター３１Ｍとの接続状態が示されている。なお、第１モーター３２Ｍおよび第２モーター３３Ｍについても、図４の給紙モーター３１Ｍと同様に、制御部５０に接続されている。

図４において、モーター駆動制御部５２がモーター制御マイコンに対して出力する複数の信号のうち、ＣＬＫ信号が、本発明の搬送ローラーの回転速度に応じた入力信号に相当する。当該ＣＬＫ信号は、上記回転速度に応じた周波数を伴う５Ｖの矩形波信号からなる。モーター制御マイコンは、当該ＣＬＫ信号を受け入れるとともに所定のＰＷＭ信号（０〜２５６）に変換する。そして、搬送ローラーの回転速度に応じたＰＷＭ信号がモーター制御マイコンから給紙モーター３１Ｍのプリドライバに入力されることで、給紙モーター３１Ｍのモーター本体Ｍが回転駆動される。なお、図４では、モーター駆動制御部５２が、ＣＷ／ＣＣＷ信号を出力する態様で示されているが、本発明のブラシレスモーターは正方向のみに回転駆動されるものでもよい。

一方、給紙モーター３１Ｍは、図４に示すように、公知の２相式の光学エンコーダー（回転速度検出部）を備えている。当該光学エンコーダーによって検出された給紙モーター３１Ｍの実回転速度に応じた信号（回転速度信号）が、図４のＡｃｈ信号線を介して制御部５０に入力される。当該信号は、前述の遅れ量検出部５４によって参照される。

図５は、画像形成装置１において、連続画像形成時におけるブラシレスモーターの温度および回転遅れ量の推移を示すグラフである。また、図６乃至図８は、画像形成装置１において、モーターの立ち上がり時におけるブラシレスモーターの回転数および回転遅れ量の推移を示すグラフである。

前述のように、本実施形態では、画像形成装置１の搬送ユニット３が３つの搬送ローラー対（給紙ローラー対３１、第１搬送ローラー対３２、第２搬送ローラー対３３）を備えている。そして、これらのローラーを回転駆動させるモーター（給紙モーター３１Ｍ、第１モーター３２Ｍ、第２モーター３３Ｍ）は、ブラシレスモーターからなる。給紙トレイ３００から画像形成部９０３に向かって、シートを安定して搬送するためには、これらのモーター間の同期が精度良くとれている必要がある。たとえば、第２搬送ローラー対３３に対して第１搬送ローラー対３２の回転が遅れると、第２搬送ローラー対３３がシートを過剰に引っ張ることとなり、シートに負荷がかかる。また、第１搬送ローラー対３２に対して第２搬送ローラー対３３の回転が遅れると、第１搬送ローラー対３２と第２搬送ローラー対３３との間でシートが撓んでしまう。ブラシレスモーターは、公知のステッピングモーターと比較して消費電力が小さくなるという利点がある。しかしながら、モーターの温度が上昇し、ブラシレスモーターの回転トルクが低下すると、シートが安定して搬送できないという問題が生じる。ブラシレスモーターでは、回転が継続されると、モーター内のマグネットに温度上昇による減磁現象が生じ、回転トルクが低下しやすい。そして、このような問題は、搬送ユニット３に少なくとも一つのブラシレスモーターが備えられる場合に生じるものであり、本実施形態のように、複数のブラシレスモーターがそれぞれ搬送ローラーを回転駆動させる場合には、特に精度良くモーター制御が実行される必要がある。

このような問題を解決するために、本実施形態では、制御部５０がブラシレスモーターの回転制御を行い、画像形成装置１の生産性を安定して維持することを可能とする。図５は、本実施形態に係る画像形成装置１において、時刻０（ｍｉｎ）から連続画像形成動作が実行された様子を示している。連続画像形成動作では、所定のシート間隔をおきながらピックアップローラー３０、給紙ローラー対３１、第１搬送ローラー対３２および第２搬送ローラー対３３によって連続して複数のシートが搬送され、画像形成部９０３において各シートに画像が順に形成される。なお、図５では、複数のブラシレスモーターのうち、給紙モーター３１Ｍの遅れ角度（回転遅れ量）を代表して示している。また、画像形成装置１では、通常のプリント速度によってシートに画像が形成されるモードとして、通常生産性モードが制御部５０のモード制御部５３によって実行される。一例として、通常生産性モードでは、１５０枚／分の速度でシートに画像が形成される。

図５において、連続画像形成動作が継続されると、やがて、時刻Ｔ１において、給紙ローラー３１１の遅れ角度がマイナス側に増大していく。すなわち、制御部５０のモーター駆動制御部５２が出力し給紙モーター３１Ｍに入力される入力信号に対して、実際の給紙モーター３１Ｍの回転速度が遅れ始める。図６は、この時刻Ｔ１において、１枚のシートに対する給紙モーター３１Ｍの立ち上がり時の様子を示している。モーター駆動制御部５２が出力するモーター指令回転数（入力信号）よりも、給紙モーター３１Ｍのモーター回転数が小さいため、給紙モーター３１Ｍの遅れ角度ｄが増大し、遅れ角度ｄの最大値ｄｍａｘは約７．８度となっている。なお、この程度の遅れ角度ｄであれば、シートの搬送性能に大きな影響はない。また、図６に示すように、給紙モーター３１Ｍの回転速度は、目標の回転速度に至ったのちも僅かにオーバーシュート領域ＯＳを備える。このため、やがて、給紙モーター３１Ｍの遅れ角度は０に収束していく。しかしながら、初期的な遅れ角度が増大すると、シートに搬送性能が悪化する。

一方、図５に示すように、時刻Ｔ１から更に、連続画像形成動作が継続されると、時刻Ｔ２において、給紙モーター３１Ｍの遅れ角度の最大値ｄｍａｘは約１４．８度となっている。図７は、この時刻Ｔ２において、１枚のシートに対する給紙モーター３１Ｍの立ち上がり時の様子を示している。一例として、最大値ｄｍａｘが１５度を超えると、シートの搬送性能への影響が懸念される。ここで、本実施形態では、時刻Ｔ２において、制御部５０のモード制御部５３が通常生産性モードから低生産性モードに移行する。低生産性モードにおけるシート搬送路１３３内のシートの搬送速度は、通常生産性モードと同じであるが、画像形成制御部５１がモーター駆動制御部５２を制御し、シート間隔が長く設定されることで、画像形成装置１の生産性が１２０枚／分に低下される。

低生産性モードでは、シート間隔が長く設定されるため、給紙モーター３１Ｍが目標の回転速度に立ち上がるための立ち上がり時間が大きく設定される。この結果、同じ目標回転速度であっても、給紙モーター３１Ｍの遅れ角度ｄが小さくなる。図８は、低生産性モードに移行した後の時刻Ｔ２からＴ３までの間における、１枚のシートに対する給紙モーター３１Ｍの立ち上がり時の様子を示している。図８において、給紙モーター３１Ｍの遅れ角度ｄの最大値ｄｍａｘは約８．８度となっている。したがって、連続画像形成時において、各シートを安定して搬送しながら、画像を形成することが可能となる。

図９は、本実施形態に係るブラシレスモーターの温度と回転遅れ量との関係を示すグラフである。図９に示されるように、シート間隔が大きく設定される低生産性モードでは、通常生産性モードと比較して、同じモーター温度においても、モーターの遅れ角度（マイナス分）が小さく維持される。

ここで、低生産性モードに移行した後も、連続画像形成動作が実行されると、やがて図５の時刻Ｔ３から給紙モーター３１Ｍの遅れ角度が増大し始める。そして、時刻Ｔ４において、給紙モーター３１Ｍの温度が許容温度（本実施形態では８０℃）に近づいたと判断され、制御部５０のモード制御部５３が低生産性モードから冷却モードに移行する。冷却モードでは、画像形成制御部５１が、画像形成部９０３における画像形成動作および給紙モーター３１Ｍ（第１モーター３２Ｍ、第２モーター３３Ｍ）の回転を一時的に強制停止させる。この結果、給紙モーター３１Ｍの温度が徐々に低下していく（図５）。

所定の停止時間が経過した後、時刻Ｔ５において、画像形成制御部５１は、画像形成部９０３における画像形成動作および給紙モーター３１Ｍ（第１モーター３２Ｍ、第２モーター３３Ｍ）の回転を再開し、連続画像形成動作が実行される。この際、モード制御部５３は、画像形成装置１の画像形成モードを通常画像形成モードで再開してもよいし、低生産性モードで再開してもよい。

図１０は、本実施形態に係る画像形成装置１の制御部５０が実行するモード制御のフローチャートである。画像形成装置１の入力部６１を介してジョブ印字枚数ＰＬが入力され、所定のスタートボタンが押圧されると、画像形成装置１の画像形成動作がスタートする。この際、制御部５０のモード制御部５３は、初期的に画像形成モードを通常生産性モードに設定している（ステップＳ１）。画像形成制御部５１は、現在の画像形成終了枚数Ｐとジョブ印字枚数ＰＬとの大小関係を比較する（ステップＳ２）。なお、画像形成終了枚数Ｐがジョブ印字枚数ＰＬに至ると、画像形成動作は終了する（ステップＳ２でＮＯ）。画像形成終了枚数Ｐがジョブ印字枚数ＰＬよりも小さい場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、遅れ量検出部５４は、モーター駆動制御部５２の入力信号と給紙モーター３１Ｍの回転速度信号との差分から、遅れ角度ｄ（回転遅れ量）を算出する（ステップＳ３）。

更に、遅れ量検出部５４は、検出された遅れ角度ｄと、閾値ｄ１（第１の閾値）との大小関係を比較する（ステップＳ４）。なお、閾値ｄ１は、低生産性モードへの移行判断のために予め設定され、記憶部５７に格納されている。ステップＳ４において、遅れ角度ｄが閾値ｄ１よりも大きい場合（ステップＳ４でＮＯ）、モード制御部５３が通常生産性モードから低生産性モードに移行し、画像形成動作が継続される。なお、前述のように、低生産性モードでは、シート間隔が増大されることで、給紙モーター３１Ｍの回転立ち上がり時間に余裕が設けられる。

低生産性モードにおいても、画像形成制御部５１は、現在の画像形成終了枚数Ｐとジョブ印字枚数ＰＬとの大小関係を比較する（ステップＳ６）。なお、画像形成終了枚数Ｐがジョブ印字枚数ＰＬに至ると、画像形成動作は終了する（ステップＳ６でＮＯ）。画像形成終了枚数Ｐがジョブ印字枚数ＰＬよりも小さい場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、遅れ量検出部５４が再び遅れ角度ｄを算出する（ステップＳ７）。そして、遅れ量検出部５４は、検出された遅れ角度ｄと、閾値ｄ２（第２の閾値）との大小関係を比較する（ステップＳ８）。なお、閾値ｄ２は、冷却モードへの移行判断のために予め設定され、記憶部５７に格納されている。ステップＳ８において、遅れ角度ｄが閾値ｄ２よりも大きい場合（ステップＳ８でＮＯ）、モード制御部５３が低生産性モードから冷却モードに移行し、画像形成動作が強制的に終了される。なお、前述のように、予め設定された中断時間の経過後に、画像形成動作が再開されてもよい。

一方、ステップＳ８において、遅れ角度ｄが閾値ｄ２よりも小さい場合（ステップＳ８でＹＥＳ）は、ステップＳ６に戻って低生産性モードが継続される。

また、ステップＳ４において、遅れ角度ｄが閾値ｄ１よりも小さい場合（ステップＳ４でＹＥＳ）には、通常生産性モードでの画像形成動作が継続される。ここで、本実施形態では、ステップＳ１０に進み、到達モーター温度ＴＨの予測制御が実行される。図１１は、画像形成装置１において、連続画像形成時におけるブラシレスモーターの温度および残印字枚数の推移を示すグラフであり、到達モーター温度ＴＨの予測制御が実行された状態を示している。図１１では、時刻６０（ｍｉｎ）において、図１０のステップＳ１０が実行されている。ステップＳ１０では、制御部５０の温度予測部５６（図３）が、過去の遅れ角度ｄの上昇の傾きから、ジョブ印字枚数ＰＬの画像形成終了時（図１１では、１２０ｍｉｎ）における給紙モーター３１Ｍの温度を予測する。図１１の予測値では、１２０（ｍｉｎ）後の給紙モーター３１Ｍの予測温度ＴＨが、予め設定された閾値温度ＴＬ（８０℃）を超えている（図１０のステップＳ１１でＮＯ）。このため、モード制御部５３が低生産性モードに移行し、ステップＳ５以下を実行する。一方、ステップＳ１１において、給紙モーター３１Ｍの予測温度ＴＨが、予め設定された閾値温度ＴＬ（８０度）を超えていない場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）、ステップＳ２以下の通常生産性モードが継続される。このような制御によれば、ジョブ印字枚数ＰＬの画像形成動作が完了するまでの間に、冷却モードを実行する必要が抑止される。したがって、少なくとも現在実行中の印字ジョブを最後まで実行することが可能となる。

以上のように、本実施形態では、連続画像形成時において、画像形成制御部５１は、モーター駆動制御部５２を制御して各シートに応じてブラシレスモーターを順にオンオフ制御するとともに、遅れ量検出部５４が検出する遅れ角度ｄに応じて、シート間隔およびブラシレスモーターのオン制御における立ち上がり時間を調整する。特に、画像形成制御部５１は、連続画像形成時において、遅れ量検出部５４が検出する遅れ角度ｄが予め設定された閾値ｄ１を超えた場合に、シート間隔を増大させるとともにブラシレスモーターの立ち上がり時間が大きくなるようにブラシレスモーターをオン制御する（低生産性モード）。このため、遅れ角度ｄが変動しブラシレスモーターのトルク変動に基づくシートの搬送不良が発生することを抑止することができる。特に、ブラシレスモーターの回転遅れ量が増大した場合でも、モーターの立ち上がり時間に余裕をもたせることができる。このため、回転遅れ量が更に増大し、シートの搬送不良が発生することが確実に抑止される。

また、画像形成制御部５１は、連続画像形成時においてシート間隔が増大された後に、遅れ量検出部５４が検出する遅れ角度ｄが予め設定された閾値ｄ２を超えた場合に、画像形成部９０３における画像形成動作およびブラシレスモーターの回転を一時的に停止させる（冷却モード）。このため、シート間隔が増大された後に、ブラシレスモーターの回転遅れ量が増大した場合には、画像形成動作を中断することで、無理なシートの搬送および搬送不良を生じることが抑止される。また、中断によってモーターの温度低下または修復作業を経た後に、安定して画像形成動作を再開することができる。

更に、画像形成制御部５１は、温度予測部５６によって予測された給紙モーター３１Ｍの温度または遅れ角度ｄ（動作特性値）の情報と最新の画像形成終了枚数Ｐの情報とから、ジョブ印字枚数ＰＬの画像形成動作が終了した時の動作特性値の値を予測し、当該予測された動作特性値が予め設定された特性値閾値を超える場合には、シート間隔およびブラシレスモーターのオン制御における立ち上がり時間を調整する。この際、画像形成制御部５１は、ジョブ印字枚数ＰＬの画像形成動作が終了した時の前記動作特性値が前記特性値閾値を超えないように、シート間隔を増大させるとともに立ち上がり時間が大きくなるようにブラシレスモーターをオン制御する。このため、ブラシレスモーターの動作特性値が特性値閾値を大きく超えることを抑止することができる。また、少なくとも現在実行中の印字ジョブを最後まで実行することが可能となる。このように、本実施形態では、ブラシレスモーターの温度を予測管理しながら、安定して画像を形成することができる。

なお、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような変形実施形態を採用することができる。

（１）上記の実施形態では、遅れ角度ｄに応じて、通常生産性モードから低生産性モード、更には冷却モードに移行する態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。通常生産性モードから冷却モードに移行する場合があってもよい。また、図１２は、本発明の変形実施形態に係る画像形成装置において、連続画像形成時におけるブラシレスモーターの回転遅れ量の推移を示すグラフである。図１２に示すように、遅れ角度ｄが急激に増大し、所定の閾値（図１２では、１５ｄｅｇ）（第４の閾値）を超えた場合には、情報出力部５５（図３）がブラシレスモーターまたは当該ブラシレスモーターに接続された他の部材（ブラシレスモーターに連結されるギアなど）の故障情報を出力してもよい。この場合、遅れ角度ｄの著しい増大に伴って、ブラシレスモーターなどの故障情報を報知することができる。なお、ここで出力された故障情報は、表示部６２に出力、表示されることで画像形成装置１のユーザー、メンテナンス作業者に報知されてもよく、また、ネットワーク（図３）（通信回線）を介して、予め設定された受信先（管理者、情報管理センター）に送信されてもいい。後者の場合には、当該情報によってメンテナンス作業者の訪問を促進することができる。なお、上記の第４の閾値は、前述の第２の閾値よりも大きく設定されていることが望ましい。また、図１２に示すように、給紙モーター３１Ｍの遅れ角度ｄが徐々に増大する傾向ではなく、通常よりも大きな遅れ角度ｄ（たとえば、１０ｄｅｇ）が常に発生している場合には、情報出力部５５が要注意情報を表示部６２や管理者に送信される態様でもよい。

（２）また、モード制御部５３が設定する画像形成モードは、通常生産性モードおよび低生産性モードに限定されるものではない。一例として、画像形成制御部５１は、連続画像形成時において、遅れ量検出部５４が検出する遅れ角度ｄが、予め設定された閾値（第３の閾値）を超えた場合に、画像形成部９０３における画像形成動作およびブラシレスモーターの回転速度を一時的に減速させるものでもよい（減速モード）。当該モードでは、搬送ユニット３の各搬送ローラーの目標回転速度自体が低く設定される。この場合も、搬送モーターの遅れ角度ｄの増大を抑止しながら、安定してシートの搬送および画像形成を継続することができる。

（３）また、上記の実施形態では、回転遅れ量（遅れ角度ｄ）に影響するブラシレスモーターの動作特性値として、モーターの温度を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。ブラシレスモーターに遅れ角度（位相差）が生じる原因が、モーターの出力トルクの変化である場合には、一時的な原因としてモーター温度の上昇、電源異常（電圧降下）があげられる。また、上記の原因が、ブラシレスモーターに連結される負荷側にある場合には、ギアの摩耗、ローラーの摩耗、シート（用紙）の設定ミス（入力部６１において設定された用紙と実際に送り出された用紙とが異なる）場合などがあげられる。いずれの場合も、ブラシレスモーターの遅れ角度ｄに影響を及ぼす場合には、上記のように、画像形成動作の継続または中断、中止が制御可能とされる。

１ 画像形成装置
１３３ シート搬送路
２ 主筐体
３ 搬送ユニット
３０ ピックアップローラー
３００ 給紙トレイ
３１ 給紙ローラー対（搬送ローラー対）
３１１ 給紙ローラー（搬送ローラー）
３１２ リタードローラー（対向ローラー）
３１Ｍ 給紙モーター（ブラシレスモーター）
３２ 第１搬送ローラー対（搬送ローラー対）
３２１ 第１搬送ローラー（搬送ローラー）
３２２ 第１従動ローラー（対向ローラー）
３２Ｍ 第１モーター（ブラシレスモーター）
３３ 第２搬送ローラー対（搬送ローラー対）
３３１ 第２搬送ローラー（搬送ローラー）
３３２ 第２従動ローラー（対向ローラー）
３３Ｍ 第２モーター（ブラシレスモーター）
５０ 制御部
５１ 画像形成制御部
５２ モーター駆動制御部
５３ モード制御部
５４ 遅れ量検出部
５５ 情報出力部
５６ 温度予測部（特性値予測部）
５７ 記憶部
６１ 入力部
６２ 表示部
９０３ 画像形成部
Ｐ 画像形成終了枚数
ＰＬ ジョブ印字枚数

Claims (11)

1. 所定の回転速度で回転されシートを搬送する搬送ローラーおよび前記搬送ローラーとの間で前記シートが通過するニップ部を形成する対向ローラーを含む、少なくとも一つの搬送ローラー対と、
   前記搬送ローラー対によって搬送された前記シートに画像を形成する画像形成部と、
   回転速度信号を出力可能とされ、前記搬送ローラーを回転させる回転駆動力を発生する、少なくとも一つのブラシレスモーターと、
   前記ブラシレスモーターに対して、前記搬送ローラーの回転速度に応じた入力信号を出力し、前記ブラシレスモーターを制御するモーター駆動制御部と、
   前記入力信号および前記回転速度信号から前記ブラシレスモーターの回転遅れ量を検出する遅れ量検出部と、
   所定の画像を形成するように前記画像形成部を制御するとともに、前記モーター駆動制御部を制御して所定のタイミングにあわせて前記画像形成部に向かって前記シートを搬送する画像形成制御部と、
   を有し、
   前記画像形成制御部は、所定のシート間隔をおきながら前記搬送ローラー対によって連続して複数のシートを搬送し前記シートに画像を順に形成する連続画像形成時において、前記モーター駆動制御部を制御して各シートに応じて前記ブラシレスモーターを順にオンオフ制御するとともに、前記遅れ量検出部が検出する前記回転遅れ量に応じて、前記シート間隔および前記ブラシレスモーターのオン制御における立ち上がり時間を調整する、画像形成装置。
2. 前記画像形成制御部は、前記連続画像形成時において、前記遅れ量検出部が検出する前記回転遅れ量が予め設定された第１の閾値を超えた場合に、前記シート間隔を増大させるとともに前記立ち上がり時間が大きくなるように前記ブラシレスモーターをオン制御する、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成制御部は、前記連続画像形成時において前記シート間隔が増大された後に、前記遅れ量検出部が検出する前記回転遅れ量が、予め設定された第２の閾値を超えた場合に、前記画像形成部における画像形成動作および前記ブラシレスモーターの回転を強制的に停止させる、請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記画像形成制御部は、前記連続画像形成時において前記シート間隔が増大された後に、前記遅れ量検出部が検出する前記回転遅れ量が、予め設定された第３の閾値を超えた場合に、前記画像形成部における画像形成動作および前記ブラシレスモーターの回転速度を一時的に減速させる、請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記遅れ量検出部が検出する前記回転遅れ量が、予め設定された第４の閾値を超えた場合に、前記ブラシレスモーターまたは当該ブラシレスモーターに接続された他の部材の故障情報を出力する情報出力部を更に有する、請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記情報出力部が出力する前記故障情報を表示する表示部を更に有する、請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記情報出力部は、所定の通信回線を介して前記故障情報を予め設定された受信先に送信する、請求項５または６に記載の画像形成装置。
8. 前記ブラシレスモーターの前記回転遅れ量と前記ブラシレスモーターの動作特性値との関係情報を予め格納する記憶部と、
   前記遅れ量検出部が検出した前記回転遅れ量と前記記憶部に格納された前記関係情報とから前記ブラシレスモーターの動作特性値を予測する特性値予測部と、
   を更に有する、請求項１乃至７の何れか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記連続画像形成時において連続的に画像が形成される前記複数のシートのシート枚数であるジョブ印字枚数の入力を受け付ける入力部を更に有し、
   前記画像形成制御部は、前記特性値予測部によって予測された前記動作特性値の情報と最新の画像形成終了枚数の情報とから、前記ジョブ印字枚数の画像形成動作が終了した時の前記動作特性値の値を予測し、当該予測された前記動作特性値が予め設定された特性値閾値を超えている場合には、前記シート間隔および前記ブラシレスモーターのオン制御における立ち上がり時間を調整する、請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記画像形成制御部は、前記ジョブ印字枚数の画像形成動作が終了した時の前記動作特性値が前記特性値閾値を超えないように、前記シート間隔を増大させるとともに前記立ち上がり時間が大きくなるように前記ブラシレスモーターをオン制御する、請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記ブラシレスモーターの前記動作特性値は、前記ブラシレスモーターの温度である、請求項８乃至１０の何れか１項に記載の画像形成装置。
    
    

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