JP2019023712A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】センサ部品を配置しないローラの位置におけるジャムの発生の有無およびジャムの種類を判定する。【解決手段】画像形成装置は、シートの搬送路における互いに異なる位置に配置されてシートを搬送する複数のローラと、複数のローラうちの少なくとも１つを回転駆動するモータと、モータに電流を流して当該モータを駆動する駆動部と、複数のローラのうちのモータにより回転駆動される対象ローラ１５をシートが通過する予定の期間Ｔｍにおけるモータに流れる電流Ｉｑの変化に基づいて、ジャムの発生の有無およびジャムの種類を判定するジャム判定部と、を有する。【選択図】図８

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

プリンタ、複写機、複合機などの画像形成装置は、シート（記録用紙）を収納部から取り出して搬送し、搬送中のシートに所定の位置で画像を印刷する。画像形成装置の内部の搬送路には、シートの長さよりも短い間隔で複数のローラが配置されており、画像形成装置は、搬送路上の各位置をシートが所定のタイミングで通過するようにローラの回転駆動を制御する。

搬送路内で用紙が停滞するジャムが発生することがある。一般に、ジャムの発生を検知するために、シートの有無を光学的に検出するシートセンサが搬送路内の複数箇所に配置される。その配置位置にシートが到着するタイミングが過ぎてもシートが検出されなかったり、その配置位置をシートが通過し終えるタイミングが過ぎてもシートが検出されたままであったりしたときに、ジャムが発生したと判定される。

ジャムの発生を検知すると、画像形成装置は、直ちにシートの搬送を停止し、印刷ジョブの実行を中断する。そして、搬送路内に残留しているシートを取り除くようユーザに促すメッセージを操作パネルのディスプレイにより表示する。

特許文献１には、巻付きジャムの発生を２つのシートセンサを用いて検知し、巻付きジャムが発生したときには他のジャムが発生したときよりも停止能力の高い方法でモータを停止させることが開示されている。

シートセンサによらずにジャムを検知するための先行技術として、特許文献２、３に記載の技術がある。

特許文献２には、電子写真式の画像形成装置において、定着器内のローラとそれを駆動するモータとの間にトルクセンサを設け、モータの回転トルクが基準トルクを超えたときにジャムが発生したと判定することが開示されている。

特許文献３には、ローラを駆動するモータに入力される駆動電圧からモータの駆動トルクを算出する手段と、シートがローラを通過する時間を推定する手段とを設け、推定した時間における算出した駆動トルクに基づいて、ジャムを検出することが開示されている。

特開２００７−２９８９６４号公報 特開平９−２３６９５８号公報 特開２０１３−２０９２２０号公報

搬送路上の複数箇所のいずれかでジャムが発生したときに画像形成装置が行う処理を、発生したジャムの種類に応じて切り替えることが考えられる。例えば、残留しているシートを取り除く作業の便宜として、ジャムの発生箇所とともにジャムの種類をユーザに報知する。

また、発生したジャムの種類を発生箇所とともに記録しておき、画像形成装置のコンディションの診断、サービスパーソンによるメンテナンス、および今後の製品開発などにその記録を役立てることが考えられる。

特許文献２、３の技術は、ジャムの発生の有無を検知するものであり、ジャムの種類に応じた処理を行うことを想定したものではない。特に、特許文献２の技術は、トルクセンサを用いるので、部品コストの低減が難しい。

特許文献１の技術は、定着器におけるジャムが巻付きジャムであるか他のジャムであるかによって処理を切り替えるものである。しかし、巻付きジャムと他のジャムとの判定に２つのシートセンサを用いる。このため、部品コストの低減が難しい。また、定着器内のローラ以外を含む複数のローラのいずれでジャムが発生したかを特定しようとする場合には、ローラごとに２つずつシートセンサを設けなければならず、センサ部品の個数が大幅に増加してしまう。

近年、画像形成装置の小型化およびコストダウンを図るため、センサ部品についてもその個数の低減が求められている。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、センサ部品を配置しないローラの位置におけるジャムの発生の有無およびジャムの種類を判定し、装置の小型化およびコストダウンを図ることを目的としている。

本発明の実施形態に係る画像形成装置は、シートを搬送して当該シートに画像を形成する画像形成装置であって、前記シートの搬送路における互いに異なる位置に配置されて前記シートを搬送する複数のローラと、前記複数のローラうちの少なくとも１つを回転駆動するモータと、前記モータに電流を流して当該モータを駆動する駆動部と、前記複数のローラのうちの前記モータにより回転駆動される対象ローラを前記シートが通過する予定の期間における前記モータに流れる電流の変化に基づいて、ジャムの発生の有無およびジャムの種類を判定するジャム判定部と、を有する。

好ましくは、前記モータは、永久磁石同期モータであり、前記モータの駆動をベクトル制御するモータ制御部を有し、前記ジャム判定部は、ベクトル制御における前記モータに回転トルクを生じさせる電流成分である有効電流を前記モータに流れる電流とし、その変化に基づいてジャムの発生の有無およびジャムの種類を判定する。

本発明によると、センサ部品を配置しないローラの位置におけるジャムの発生の有無およびジャムの種類を判定し、装置の小型化およびコストダウンを図ることができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略の構成を示す図である。 シートを搬送するローラ群とその駆動源とを示す図である。 ジャムの例を示す図である。 モータの構成例およびモータのｄ−ｑ軸モデルを示す図である。 画像形成装置におけるモータの駆動および制御に関わる要部の機能的構成を示す図である。 ベクトル制御部の構成例を示す図である。 正常搬送時におけるモータの回転トルクの推移の例を示す図である。 ジャムの発生の有無および種類の判定の例を示す図である。 ジャムの発生の有無および種類の判定の例を示す図である。 連続回転におけるトルク計算の誤差を示す図である。 搬送中に速度を調整する場合におけるモータの電流を測定する期間を示す図である。 画像形成装置におけるジャム判定処理の流れを示す図である。

図１には本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の概略の構成が、図２にはシート５を搬送するローラ群とその駆動源とが、図３にはジャムの例が、それぞれ示されている。

図１において、画像形成装置１は、電子写真式のプリンタエンジン２を備えたカラープリンタである。プリンタエンジン２は、水平方向に配列された４個のイメージングステーション１０ｙ，１０ｍ，１０ｃ，１０ｋを有している。イメージングステーション１０ｙ〜１０ｋのそれぞれは、筒状の感光体、帯電チャージャ、現像器、クリーナ、および露光用の光源などを有している。

カラー印刷モードにおいて、４個のイメージングステーション１０ｙ〜１０ｋは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、およびＫ（ブラック）の４色のトナー像を並行して形成する。４色のトナー像は、回転中の中間転写ベルト１８に順次に一次転写される。最初にＹのトナー像が転写され、それに重なるようＭのトナー像、Ｃのトナー像、およびＫのトナー像が順次に転写される。

一次転写されたトナー像は、二次転写ローラ１４と対向するとき、下方の収納カセット６から取り出されて搬送されてきたシート（記録用紙）５に二次転写される。そして、二次転写の後、定着器１７の内部を通って上部の排紙トレイ１９へ送り出される。定着器９を通過するとき、加熱および加圧によってトナー像がシート５に定着する。

図２を参照して、画像形成装置１の内部におけるシート５の通路である搬送路４には、上流側から順に、ピックアップローラ１１、給紙ローラ１２、レジストローラ１３、二次転写ローラ１４、定着ローラ１５、第１排紙ローラ１６、および第２排紙ローラ１７が配置されている。これらのローラ１１〜１７の回転により、シート５が搬送される。

ピックアップローラ１１は、収納カセット６からそれに積層されているシート群のうちの最上のシート５を取り出す。給紙ローラ１２は、取り出されたシート５をレジストローラ１３へ送る。給紙ローラ１２は、複数枚のシート５が重なって取り出されたときに１枚のみを通過させる捌き機能を有している。

レジストローラ１３は、シート５と画像との位置合わせ（レジスト）、およびシート５のスキュー補正のためのローラである。レジストローラ１３は、シート５が到着するときには停止しており、中間転写ベルト１８に一次転写されたトナー像とシート５とを位置合わせするタイミングで起動されてシート５を二次転写ローラ１４へ送り出す。

停止状態のレジストローラ１３にシート５が到着してから若干の間、給紙ローラ１２による搬送が続けられる。これにより、シート５がレジストローラ１３に押し当てられ、その先端縁がレジストローラ１３の回転軸と平行になる。すなわちスキューが補正される。

レジストローラ１３の上流側の近傍に、シート５の有無を検出するレジストセンサ６１が配置されている。レジストセンサ６１がシート５を検出したタイミングに基づいて、給紙ローラ１２の停止タイミングおよびレジストローラ１３の起動タイミングがそれぞれ調整される。

二次転写ローラ１４は、シート５を中間転写ベルト１８に密着させる。定着ローラ１５は、定着器９に設けられた一対のローラであり、シート５に熱および圧力を加える。第１排紙ローラ１６および第２排紙ローラ１７は、定着処理後のシート５を排紙トレイ１９へ送る。

第１排紙ローラ１６と第２排紙ローラ１７との間に、シート５の有無を検出する排紙センサ６２が配置されている。排紙センサ６２の出力は、例えば排紙枚数をカウントするためのシート５の通過の検知に用いられる。

なお、レジストセンサ６１および排紙センサ６２として、接触型のセンサを使用することができる。接触型としては、シート５に押されて変位し、押されなくなると戻るアクチュエータと、その変位を検出するインタラプタとから構成されるものがある。一般に、接触型は、反射型フォトセンサなどの非接触型と比べて安価である。

図２に示す通り、ピックアップローラ１１、給紙ローラ１２、レジストローラ１３、二次転写ローラ１４、および中間転写ベルト１８は、これらに共通の駆動源であるメインモータ３ａにより回転駆動される。ピックアップローラ１１および給紙ローラ１２にはクラッチ５１を介して、レジストローラ１３にはクラッチ５２を介して、それぞれメインモータ３ａの回転駆動力が伝達される。クラッチ５１，５２のオンオフにより、これらのローラの回転／停止の制御が、中間転写ベルト１８の制御とは独立して行われる。

また、定着ローラ１５、第１排紙ローラ１６、および第２排紙ローラ１７は、これらに共通の駆動源とされた定着モータ３ｂにより回転駆動される。

以下において、メインモータ３ａと定着モータ３ｂとを区別することなく、これらの両方または片方を「モータ３」と記すことがある。

さて、画像形成装置１においては、二次転写ローラ１４の近傍および定着ローラ１５の近傍にシートセンサは配置されていない。しかし、図３に示すように、シート５の状態などによってはこれらのローラの位置でジャムが発生することがあり得る。

図３（Ａ）では、定着ローラ１５のニップ部にシート５が進入せずにニップ部の手前で停滞する蛇腹ジャムが発生している。図３（Ｂ）では、シート５の先端が定着ローラ１５のニップ部から抜け出た後、シート５がカールなどの要因により定着ローラ１５に巻き付く巻付きジャムが発生している。また、図３（Ｃ）では、二次転写ローラ１４の手前でシート５が停滞する蛇腹ジャムが発生しており、図３（Ｄ）では、二次転写位置を抜けたシート５が中間転写ベルト１８に巻き付く巻付きジャムが発生している。二次転写ローラ１４に巻き付くこともあり得る。

画像形成装置１は、搬送路４のうちのシートセンサの配置が省略された区間におけるジャムの発生の有無、発生箇所、およびジャムの種類を、当該区間の搬送に関わるモータ３の状態に基づいて判定する機能を有している。以下、この機能を中心に画像形成装置１の構成および動作を説明する。

図４にはモータ３の構成例およびモータ３のｄ−ｑ軸モデルが示されている。

モータ３は、センサレス型の永久磁石同期モータ（ＰＭＳＭ:Permanent Magnet Synchronous Motor)である。モータ３は、回転磁界を発生させる電機子としての固定子３１と、永久磁石を用いた回転子３２とを備えている。固定子３１は、電気角１２０度間隔で配置されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコア３６，３７，３８、およびＹ結線された３つの捲線（コイル）３３，３４，３５を有している。Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３相交流電流を捲線３３〜３５に流してコア３６，３７，３８を順に励磁することによって回転磁界が生じる。回転子３２は、この回転磁界に同期して回転する。

図４（Ａ）に示す例では、回転子３２の磁極数は２である。ただし、回転子３２の磁極数は２に限らず、４、６またはそれ以上であってもよい。回転子３２は、アウター式でもよく、インナー式でもよい。また、固定子３１のスロット数は３に限らない。いずれにしても、モータ３に対して、ｄ−ｑ座標系を基本とした制御モデルを用いて磁極位置および回転速度の推定を行うベクトル制御（センサレスベクトル制御）が、後に述べるベクトル制御部２５により行われる。

なお、以下において、回転子３２のＳ極およびＮ極のうちの黒丸で示すＮ極の回転角度位置を、回転子３２の「磁極位置ＰＳ」と記すことがある。

モータ３のベクトル制御では、モータ３の捲線３３〜３５に流れる３相の交流電流を、回転子３２である永久磁石と同期して回転している２相の捲線に流す直流電流に変換して制御を簡単化する。

図４（Ｂ）に示すように、永久磁石の磁束方向（Ｎ極の方向）をｄ軸とし、ｄ軸から電気角でπ／２［ｒａｄ］（９０°）進んだ方向をｑ軸とする。ｄ軸およびｑ軸はモデル軸である。Ｕ相の捲線３３を基準とし、これに対するｄ軸の進み角をθと定義する。この角度θは、Ｕ相の捲線３３に対する磁極の角度位置（磁極位置ＰＳ）を示す。ｄ−ｑ座標系は、Ｕ相の捲線３３を基準としてこれより角度θだけ進んだ位置にある。

モータ３は回転子３２の角度位置（磁極位置）を検出する位置センサを有していないので、ベクトル制御部２５は、回転子３２の磁極位置ＰＳ、すなわち角度θを推定し、その推定した角度θである推定角度θｍを用いて回転子３２の回転を制御する。

図５には画像形成装置１におけるモータ３の駆動および制御に関わる要部の機能的構成が、図６にはベクトル制御部２５の構成例が、それぞれ示されている。

図５において、画像形成装置１は、モータ駆動部２６ａ，２６ｂ、ベクトル制御部２５ａ，２５ｂ、上位制御部２０、クラッチ駆動部５０、操作パネル７、および通信インタフェース８などを有する。

モータ駆動部２６ａは、メインモータ３ａに電流を流して当該メインモータ３ａを駆動し、モータ駆動部２６ｂは、定着モータ３ｂに電流を流して当該定着モータ３ｂを駆動する。ベクトル制御部２５ａは、モータ駆動部２６ａをベクトル制御し、ベクトル制御部２５ｂは、モータ駆動部２６ｂをベクトル制御する。以下において、モータ駆動部２６ａ，２６ｂを区別せずにこれらのそれぞれを「モータ駆動部２６」と記し、ベクトル制御部２５ａ，２５ｂを区別せずにこれらのそれぞれを「ベクトル制御部２５」と記すことがある。

上位制御部２０は、画像形成装置１の全体の制御を受け持つコントローラである。上位制御部２０は、搬送制御部２０１、ジャム判定部２０２、報知処理部２０３、および記録部２０４などを有している。これらの機能は、ＣＰＵ(Central Processing Unit) およびその周辺デバイスを含む上位制御部２０のハードウェア構成により、および制御プログラムがＣＰＵによって実行されることにより実現される。

搬送制御部２０１は、印刷ジョブにおいて、シート５の搬送を制御する。搬送制御部２０１は、モータ３の運転パターンに応じた目標速度ω＊をベクトル制御部２５に与える。また、搬送制御部２０１は、レジストセンサ６１および排紙センサ６２からの信号に基づいて搬送の進行状況を監視し、適切なタイミングでクラッチ駆動部５０に対して、クラッチ５１，５２のそれぞれの連結／解放を指令する。

ジャム判定部２０２は、二次転写ローラ１４をシート５が通過する予定の期間におけるメインモータ３ａに流れる電流の変化に基づいて、二次転写ローラ１４の位置におけるジャムの発生の有無およびジャムの種類を判定する。また、ジャム判定部２０２は、定着ローラ１５をシート５が通過する予定の期間における定着モータ３ｂに流れる電流の変化に基づいて、定着ローラ１５の位置におけるジャムの発生の有無およびジャムの種類を判定する。二次転写ローラ１４および定着ローラ１５は、対象ローラの例である。

ジャム判定部２０２は、モータ３のベクトル制御におけるモータ３に回転トルクを生じさせる電流成分である有効電流（すなわちｑ軸電流）をモータ３に流れる電流とし、その変化に基づいてジャムの発生の有無およびジャムの種類を判定する。ジャム判定部２０２には、各ベクトル制御部２５から有効電流の大きさを示すｑ軸電流値Ｉｑが入力される。

ジャム判定部２０２は、ジャムが発生したと判定すると、直ちに判定結果を搬送制御部２０１に通知する。通知を受けると、搬送制御部２０１は、搬送を停止させる。また、ジャムが発生したと判定したとき、ジャム判定部２０２は、ジャムの発生箇所Ｊｐおよびジャムの種類Ｊｋを報知処理部２０３および記録部２０４に通知する。本実施形態において、通知される発生箇所Ｊｐは、二次転写ローラ１４の位置または定着ローラ１５の位置であり、通知されるジャムの種類Ｊｋは、蛇腹ジャムまたは巻付きジャムである。

報知処理部２０３は、ジャム判定部２０２からの通知を受けると、搬送路４に残留しているシート５を取り除くようユーザに促すメッセージを操作パネル７のディスプレイに表示させる。このとき、通知された発生箇所Ｊｐに対応する位置または区間をシート５が残留している場所として表示させるとともに、通知されたジャムの種類Ｊｋを表示させる。なお、巻付きジャムが発生したときにはサービスパーソンにシート５の除去を依頼するようユーザに促すメッセージを表示するようにしてもよい。

記録部２０４は、通知された発生箇所Ｊｐおよびジャムの種類Ｊｋを、ジャムの発生日時とともに動作の履歴として記録する。サービスパーソンは、記録されたデータをメンテナンス用の端末装置に通信インタフェース８を介して取り込むことができる。記録部２０４が、蓄積した記録データを適時にサービスセンターへ送信するようにしてもよい。

図６において、ベクトル制御部２５は、電流検出部２７による検出値に基づいて、モータ駆動部２６に与える制御信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−を生成する。

モータ駆動部２６は、モータ３の捲線３３〜３５に電流を流して回転子を駆動するためのインバータ回路である。モータ駆動部２６は、ベクトル制御部２５からの制御信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−に従って複数のトランジスタをオンオフすることにより、直流電源ライン２６０から接地ラインへ捲線３３〜３５を介して流れる電流を制御する。詳しくは、捲線３３を流れる電流Ｉｕを制御信号Ｕ＋，Ｕ−に従って制御し、捲線３４を流れる電流Ｉｖを制御信号Ｖ＋，Ｖ−に従って制御し、捲線３５を流れる電流Ｉｗを制御信号Ｗ＋，Ｗ−に従って制御する。

電流検出部２７は、捲線３３，３４に流れる電流Ｉｕ，Ｉｖを検出する。Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０であるので、検出した電流Ｉｕ，Ｉｖの値から計算によって電流Ｉｗを求めることができる。なお、Ｗ相電流検出部を有してもよい。

電流検出部２７は、電流Ｉｕ，Ｉｖの流路に挿入されているシャント抵抗による電圧降下を増幅してＡ／Ｄ変換し、電流Ｉｕ，Ｉｖの検出値として出力する。すなわち、２シャント方式の検出を行う。シャント抵抗の抵抗値は１／１０Ωオーダーの小さい値である。

ベクトル制御部２５には、上位制御部２０から目標速度（速度指令値）ω＊を示す速度指令Ｓ１が入力される。

ベクトル制御部２５は、速度制御部４１、電流制御部４２、出力座標変換部４３、ＰＷＭ変換部４４、入力座標変換部４５、および速度・位置推定部４６を有する。

速度制御部４１は、上位制御部２０からの目標速度ω＊と速度・位置推定部４６からの推定速度ωｍとの差を零に近づける比例積分制御（ＰＩ制御）のための演算を行い、ｄ−ｑ座標系の電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を決定する。推定速度ωｍは周期的に入力される。速度制御部４１は、推定速度ωｍが入力されるごとに電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を決定する。

電流制御部４２は、電流指令値Ｉｄ＊と入力座標変換部４５からの推定電流値（ｄ軸電流値）Ｉｄとの差、および電流指令値Ｉｑ＊と同じく入力座標変換部４５からの推定電流値（ｑ軸電流値）Ｉｑとの差を零に近づける比例積分制御のための演算を行う。そして、ｄ−ｑ座標系の電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を決定する。

なお、電流指令値Ｉｑ＊とｑ軸電流値Ｉｑとの誤差は漸近的に零に近づくので、モータ３に回転トルクを生じさせる電流成分として、ｑ軸電流値Ｉｑに代えて電流指令値Ｉｑ＊を用いてもよい。つまり、モータ３のトルクを示す有効電流として、ｑ軸電流値Ｉｑまたは電流指令値Ｉｑ＊のいずれでも用いることができる。換言すれば、ｑ軸電流値Ｉｑまたは電流指令値Ｉｑ＊は、モータ３のトルクと等価であり、その変化に基づいてジャムの発生の有無およびジャムの種類を判定することができる。また、モータ３のトルクと等価であれば、ｑ軸電流値Ｉｑ、電流指令値Ｉｑ＊以外の値を用いることが可能である。

出力座標変換部４３は、速度・位置推定部４６からの推定角度θｍに基づいて、電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊をＵ相、Ｖ相、およびＷ相の電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に変換する。つまり、電圧について２相から３相への変換を行う。

ＰＷＭ変換部４４は、電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいて制御信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−のパターンを生成し、モータ駆動部２６へ出力する。制御信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−は、モータ３に供給する３相交流電力の周波数および振幅をパルス幅変調（PWM: Pulse Width Modulation ）により制御するための信号である。

入力座標変換部４５は、電流検出部２７により検出されたＵ相の電流ＩｕおよびＶ相の電流Ｉｖの各値からＷ相の電流Ｉｗの値を算出する。そして、速度・位置推定部４６からの推定角度θｍと３相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの値とに基づいて、ｄ−ｑ軸座標系の推定電流値であるｄ軸電流値Ｉｄおよびｑ軸電流値Ｉｑを算出する。つまり、電流について３相から２相への変換を行う。ｄ軸電流値Ｉｄおよびｑ軸電流値Ｉｑは、電流制御部４２および速度・位置推定部４６に入力される。そして、ｑ軸電流値Ｉｑは、上位制御部２０のジャム判定部２０２にも入力される。

速度・位置推定部４６は、入力座標変換部４５からの推定電流値（Ｉｄ，Ｉｑ）と電流制御部５２からの電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊とに基づいて、いわゆる電圧電流方程式に従って速度推定値ωｍおよび推定角度θｍを求める。求められた速度推定値ωｍは、速度制御部４１に入力される。

なお、上に示したベクトル制御部２５および上位制御部２０などの構成は一例であり、ベクトル制御を行うために他の種々の構成を採用することが可能である。

図７には正常搬送時におけるモータ３の回転トルクＭＴの推移の例が、図８および図９にはジャムの発生の有無および種類の判定の例が、それぞれ示されている。モータ３の回転トルクＭＴの推移は、ｑ軸電流値Ｉｑの推移に対応する。

シート５が正常に搬送されるとき、モータ３の回転トルクＭＴは、搬送の進行に伴って図７に示すように推移する。詳しくは次の通りである。

図７おいて、シート５がレジストセンサ６１の検出位置に到着すると（ｔ１０）、レジストセンサ６１がオフからオンに切り替わる。このとき、シート５は、給紙ローラ１２により搬送されており、メインモータ３ａの回転トルクＭＴは、給紙ローラ１２以外の駆動対象（中間転写ベルト１８など）を駆動する分と給紙ローラ１２を駆動する分との和となっている。この後、レジストセンサ６１は、シート５が検出位置を通過し終えると、オフに戻る。

シート５を静止状態にレジストローラ１３に適度に押し当てて給紙ローラ１２が停止すると、すなわちクラッチ５１がオフになると、メインモータ３ａの回転トルクＭＴは、いったん下がる。クラッチ５２がオンとされてレジストローラ１３の駆動が始まると、メインモータ３ａの回転トルクＭＴは上がり、シート５が二次転写ローラ１５に到着すると（ｔ１４）、さらに上がる。その後、メインモータ３ａの回転トルクＭＴは、シート５がレジストローラ１３を通過し終えると下がり、二次転写ローラ１５を通過し終えるとさらに下がる。

他方、定着モータ３ｂの回転トルクＭＴは、シート５が定着ローラ１５に到着すると上がり（ｔ１５）、第１排紙ローラ１６に到着するとさらに上がる（ｔ１６）。その後は、シート５が第２排紙ローラ１７に到着したときに上がり、シート５が定着ローラ１５、第１排紙ローラ１６、および第２排紙ローラ１７を順に通過し終えるごとに段階的に下がる。

図８の例では、定着ローラ１５の位置でジャムが発生する場合が想定されている。つまり、図８の例において、対象ローラは図中に斜線を付した定着ローラ１５であり、定着ローラ１５を回転駆動する定着モータ３ｂのｑ軸電流値Ｉｑの変化に基づいて、ジャムの発生の有無およびジャムの種類Ｊｋが判定される。

ｑ軸電流値Ｉｑの変化の監視は、シート５が定着ローラ１５を通過する予定の期間（通過予定期間）に行われ、この通過予定期間は、定着ローラ１５よりも上流の基準位置にシート５が到着した基準タイミングからの経過時間により特定される。図８において、基準位置は、レジストセンサ６１の配置位置（検出位置）とされており、基準タイミングは、レジストセンサ６１がオンに切り替わるタイミングｔ１０とされている。そして、タイミングｔ１０から設定時間Ｔ１５が経過したタイミングｔ１５が通過予定期間の開始タイミングとされている。

設定時間Ｔ１５は、レジストセンサ６１の配置位置から定着ローラ１５までの距離をシート５が搬送により移動するのに要する時間であり、搬送の速度に基づいてそのばらつきを考慮して定められている。設定時間Ｔ１５は、制御データの一部として記憶されている。

ジャム判定部２０２は、定着ローラ１５にシート５の先端が到着するタイミングｔ１５を過ぎても、ｑ軸電流値Ｉｑの変化の変化量Δが所定のしきい値ｔｈ１５以下である場合に、定着ローラ１５の手前で蛇腹ジャム（図３（Ａ）参照）が発生したと判定する。変化量Δは、タイミングｔ１５の以前（例えば直前）のｑ軸電流値Ｉｑとタイミングｔ１５の以後のｑ軸電流値Ｉｑとの差である。タイミングｔ１５の以後の所定のモニタ期間Ｔｍにおいて周期的に変化量Δを求め、モニタ期間Ｔｍ中の最大値または平均値としきい値ｔｈ１５とを比較することにより、ジャムの判定を行う。

しきい値ｔｈ１５は、例えば、各種のシートを定着ローラ１５のニップ部に進入させてメインモータ３ａに加わる負荷トルクの変化量を測定する実験を行い、得られた正常搬送時における負荷トルクの変化量の最小値をｑ軸電流値Ｉｑに換算した値とされる。

蛇腹ジャムが発生したと判定するタイミングｔ１５０は、排紙センサ６２がオンに切り替わる予定のタイミングｔ２０よりも早い。つまり、排紙センサ６２の出力に基づいてジャムの発生の有無を判定する場合よりも早く、ジャムが発生したと判定することができる。早期に搬送を停止してジャムの進行を止めることができる。

また、ジャム判定部２０２は、タイミングｔ１５でｑ軸電流値Ｉｑがしきい値ｔｈ１５を超える変化となるよう増大し、かつその後に定着ローラ１５が１回転する時間Ｔ１５１が経過したタイミングからｑ軸電流値Ｉｑが変動し出した場合に、巻付きジャム（図３（Ｂ）参照）が発生したと判定する。

この場合においても、巻付きジャムが発生したと判定するタイミングｔ１５１は、排紙センサ６２がオンに切り替わる予定のタイミングｔ２０よりも早い。したがって、排紙センサ６２の出力に基づいてジャムの発生の有無を判定する場合よりも早く搬送を停止することができる。

なお、このようにジャムの種類を判定することにより、ジャムの発生箇所を従来よりも厳密に特定することができる。すなわち、蛇腹ジャムと判定することにより、定着ローラ１５の手前、より詳しくは定着ローラ１５のニップ部の上流側の近傍がジャムの発生箇所として特定され、巻付きジャムと判定することにより、定着ローラ１５の周面がジャムの発生箇所として特定される。従来においては、このような厳密な発生箇所を特定することができなかった。

図９の例では、二次転写ローラ１４の位置でジャムが発生する場合が想定されている。図９の例において、対象ローラは図中に斜線を付した二次転写ローラ１４であり、二次転写ローラ１４を回転駆動するメインモータ３ａのｑ軸電流値Ｉｑの変化に基づいて、ジャムの発生の有無およびジャムの種類Ｊｋが判定される。

ｑ軸電流値Ｉｑの変化の監視は、シート５が二次転写ローラ１４を通過する予定の期間（通過予定期間）に行われる。通過予定期間は、二次転写ローラ１４よりも上流の基準位置にシート５が到着した基準タイミングからの経過時間により特定される。基準位置は、図８の例と同様にレジストセンサ６１によるシート５の検出位置とされており、基準タイミングは、レジストセンサ６１がオンに切り替わるタイミングｔ１０とされている。そして、タイミングｔ１０から設定時間Ｔ１４が経過したタイミングｔ１４が通過予定期間の開始タイミングとされている。

設定時間Ｔ１４は、レジストセンサ６１によるシート５の検出位置から二次転写ローラ１４までの距離をシート５が搬送により移動するのに要する時間であり、スキュー補正およびレジストのためにレジストローラ１３の手前で待機させる時間を含んでいる。設定時間Ｔ１４も上に述べた設定時間Ｔ１５と同様に定められてあらかじめ記憶されている。

ジャム判定部２０２は、二次転写ローラ１４にシート５の先端が到着するタイミングｔ１４を過ぎても、ｑ軸電流値Ｉｑの変化の変化量Δが所定のしきい値ｔｈ１４以下である場合に、二次転写ローラ１４の手前で蛇腹ジャム（図３（Ｃ）参照）が発生したと判定する。タイミングｔ１４の以後の所定のモニタ期間Ｔｍにおいて周期的に変化量Δを求め、モニタ期間Ｔｍ中の最大値または平均値としきい値ｔｈ１４とを比較することにより、ジャムの判定を行う。しきい値ｔｈ１４は、上に述べたしきい値ｔｈ１５と同様の実験に基づいて定められる。

蛇腹ジャムが発生したと判定するタイミングｔ１４０は、レジストセンサ６１がオンからオフに切り替わる予定のタイミングｔ１００よりも早い。つまり、レジストセンサ６１の出力に基づいて、タイミングｔ１００を過ぎてもシート５がレジストセンサ６１を通過し終えないときにジャムが発生したと判定する場合とよりも早く、ジャムが発生したと判定することができる。

また、ジャム判定部２０２は、タイミングｔ１４でｑ軸電流値Ｉｑがしきい値ｔｈ１４を超える変化となるよう増大し、かつその後に二次転写ローラ１４が１回転する時間Ｔ１４２が経過したタイミングからｑ軸電流値Ｉｑが変動し出した場合に、二次転写ローラ１４に巻き付く巻付きジャムが発生したと判定する。

または、タイミングｔ１４でｑ軸電流値Ｉｑがしきい値ｔｈ１４を超える変化となるよう増大し、かつその後に時間Ｔ１４２が経過する以前にｑ軸電流値Ｉｑが変動し出した場合には、中間転写ベルト１８に巻き付く巻付きジャム（図３（Ｄ）参照）が発生したと判定する。

なお、例えば中間転写ベルト１８に巻き付いたにもかかわらず図９（Ｂ）に示すようにｑ軸電流値Ｉｑがほとんど変動せずに正常搬送時と同様に推移したとしても、タイミングｔ１５０において、二次転写ローラ１４の位置でジャムが発生したと判定することができる。すなわち、しきい値ｔｈ１５より小さいしきい値ｔｈ１５０を設けておき、タイミングｔ１５を過ぎた後の定着モータ３ｂのｑ軸電流値Ｉｑの変化の変化量Δがしきい値ｔｈ１５０以下である場合に、二次転写ローラ１４の位置で巻付きジャムが発生したと判定する。

図１０には連続回転に伴うトルク計算の誤差が示されている。

上に述べた通り、ジャムの有無などの判定は、ｑ軸電流値Ｉｑの変化に基づいて行われる。そして、判定に用いるしきい値ｔｈ１４，ｔｈ１５は、モータ３の回転トルクＭＴを次式を用いてｑ軸電流値Ｉｑに換算して定められたものである。

ＭＴ＝Ｋ・Ｉｑ （Ｋ：定数）
この式中の定数Ｋは、温度に依存するパラメータである鎖交磁束φを含んでいる。捲線３３〜３５の温度は、モータ３の連続回転時間が長くなるにつれて上昇する。このため、図１０に示すように、ｑ軸電流値Ｉｑに基づいて計算により求まる回転トルクＭＴと実際の回転トルクＭＴとにずれ（誤差）が生じる。

ｑ軸電流値Ｉｑの変化をモータ３に加わる負荷の変化としてより正確に判定するには、モータ３の温度に応じてｑ軸電流値Ｉｑまたはしきい値ｔｈ１４，ｔｈ１５を補正するのが望ましい。

そこで、ジャム判定部２０２は、変化量Δおよびしきい値ｔｈ１４，ｔｈ１５の一方または両方を、ｑ軸電流値Ｉｑの変化がモータ３の回転軸上のトルクの変化に合致するようモータ３の温度に応じて補正する。その際、モータ３の温度とモータ３の連続時間との対応を示すデータを参照し、モータ３の連続時間に基づいて温度を特定する。

図１１には搬送中に速度を調整する場合におけるモータ３に流れる電流を測定する期間が示されている。

定着ローラ１５の周速度は、温度調整に伴うローラ径の伸縮などにより変動する。二次転写位置と定着位置とにおいて搬送速度を一致させるため、定着モータ３ｂの回転速度を搬送中に調整する場合がある。つまり、搬送制御部２０１は、ベクトル制御部２５ｂに与える目標速度ω＊を適宜変更する。

目標速度ω＊が変更されたとき、ベクトル制御における応答の過不足によるｑ軸電流値Ｉｑの変動が生じる。この変動は定着モータ３ｂの負荷を変化を示すものではない。したがって、ジャム判定部２０２は、定着モータ３ｂの回転速度が一定に保たれる定速期間Ｔ７において定着モータ３ｂのｑ軸電流値Ｉｑの変化に基づいて、ジャムの発生の有無およびジャムの種類Ｊｋを判定する。

図１２には画像形成装置１におけるジャム判定処理の流れが示されている。

シート５が基準位置に到着すると、到着した時刻に設定時間Ｔ１４，Ｔ１５を加算することによりシート５が対象ローラに到着するタイミングｔ１４，ｔ１５を算出する（＃４０１）。

タイミングｔ１４，ｔ１５が到来すると（＃４０２でＹＥＳ）、ｑ軸電流値Ｉｑに基づいて回転トルクＭＴの変化量が所定値以下であるか否かを判定する（＃４０３）。回転トルクＭＴの変化量が所定値以下であれば（＃４０３でＹＥＳ）、対象ローラの位置で蛇腹ジャムが発生したと判定する（＃４０４）。

回転トルクＭＴの変化量が所定値以下でなければ（＃４０３でＮＯ）、モータ３と対象ローラとの間の減速比およびモータ３の回転速度に基づいて、対象ローラが１回転するタイミングを算出する（＃４０５）。

そのタイミングを過ぎた後に（＃４０６でＹＥＳ）、回転トルクＭＴが変動した場合は（＃４０７でＹＥＳ）、対象ローラの位置で巻付きジャムが発生したと判定する（＃４０８）。回転トルクＭＴが変動しなかった場合は（＃４０７でＮＯ）、ジャムは発生していないと判定する（＃４０９）。

以上の実施形態によると、シート５の有無を検出するセンサ部品を配置しないローラの位置におけるジャムの発生の有無およびジャムの種類を判定することができる。

ｑ軸電流値Ｉｑは、直流電源ライン２６０からモータ３に流れる電流（モータ電流）のうち、モータ３に加わる負荷トルクの変化に応じて、モータ３の回転速度を目標速度（ω＊）に保つよう回転トルクＭＴを増減させるｑ軸電流成分の大きさを表わす。モータ電流からｄ軸電流成分を除いた成分であるｑ軸電流成分によると、ｄ軸電流成分を含むモータ電流による場合とよりも正確に、モータ３の負荷トルクの変化を検知することができる。したがって、ジャムの種類を実用に適する精度で判定することができる。

上に述べた実施形態にによると、定着ローラ１５の近傍に耐熱性のシートセンサを設ける必要がなく、二次転写ローラ１４の近傍にシート５にストレスをかけずにその有無を検出する非接触型（反射型）のシートセンサを設ける必要がない。これにより画像形成装置１の部品コストを低減することができる。

上に述べた実施形態において、定着ローラ１５の位置でのジャムの発生の有無を判定する場合の基準タイミングは、定着ローラ１５の上流に配置される上流側ローラ（１１〜１４）を回転駆動するメインモータ３ａのｑ軸電流値Ｉｑの変化に基づいて検知されるタイミングであってよい。その場合、基準位置は、上流側ローラが配置された位置である。

上に述べた実施形態において、タイミングｔ１４でｑ軸電流値Ｉｑがしきい値ｔｈ１４を超える変化となるよう増大し、かつその後に排紙センサ６２の配置位置にシート５が到着する予定のタイミングｔ２０を過ぎても排紙センサ６２によりシート５が検出されない場合に、二次転写ローラ１４または中間転写ベルト１８に巻き付く巻付きジャムが発生したと判定してもよい。

その他、画像形成装置１の全体または各部の構成、処理の内容、順序、またはタイミング、モータ３の構成、しきい値ｔｈ１４，ｔｈ１５などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

１ 画像形成装置
３ モータ
３ａ メインモータ（モータ）
３ｂ 定着モータ（モータ）
５ シート
１２ 給紙ローラ（ローラ）
１３ レジストローラ（ローラ）
１４ 二次転写ローラ（ローラ、対象ローラ）
１５ 定着ローラ（ローラ、対象ローラ）
１６ 第１排紙ローラ（ローラ）
１７ 第２排紙ローラ（ローラ）
２５，２５ａ，２５ｂ ベクトル制御部（モータ制御部）
２６，２６ａ，２６ｂ モータ駆動部（駆動部）
６１ レジストセンサ（センサ）
６２ 排紙センサ（センサ）
２０２ ジャム判定部
Ｉｑ ｑ軸電流値（有効電流）
Ｉｑ＊ 電流指令値（有効電流）
Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ 電流
Ｊｋ ジャムの種類
ｔ１４，ｔ１５ タイミング（シートの先端が到着するタイミング）
ｔｈ１４，ｔｈ１５ しきい値（所定値）
Ｔ１４，Ｔ１５ 設定時間（経過時間）
Ｔ１４２，Ｔ１５１ 時間
Ｔｍ モニタ期間（通過する予定の期間）
Δ 変化量

Claims (11)

1. シートを搬送して当該シートに画像を形成する画像形成装置であって、
   前記シートの搬送路における互いに異なる位置に配置されて前記シートを搬送する複数のローラと、
   前記複数のローラうちの少なくとも１つを回転駆動するモータと、
   前記モータに電流を流して当該モータを駆動する駆動部と、
   前記複数のローラのうちの前記モータにより回転駆動される対象ローラを前記シートが通過する予定の期間における前記モータに流れる電流の変化に基づいて、ジャムの発生の有無およびジャムの種類を判定するジャム判定部と、を有する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記モータは、永久磁石同期モータであり、
   前記モータの駆動をベクトル制御するモータ制御部を有し、
   前記ジャム判定部は、ベクトル制御における前記モータに回転トルクを生じさせる電流成分である有効電流を前記モータに流れる電流とし、その変化に基づいてジャムの発生の有無およびジャムの種類を判定する、
   請求項１記載の画像形成装置。
3. ジャム判定部は、前記対象ローラに前記シートの先端が到着するタイミングを過ぎても、前記電流の変化の変化量が所定値以下である場合に、当該対象ローラの手前で蛇腹ジャムが発生したと判定する、
   請求項１または２記載の画像形成装置。
4. ジャム判定部は、前記タイミングで前記電流が前記所定値を超える変化となるよう増大し、かつその後に前記対象ローラが１回転する時間が経過したタイミングから前記電流が変動し出した場合に、前記対象ローラに巻き付く巻付きジャムが発生したと判定する、
   請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記対象ローラの下流側に前記シートの有無を検出するセンサが配置されており、
   ジャム判定部は、前記タイミングで前記電流が前記所定値を超える変化となるよう増大し、かつその後に前記センサの配置位置に前記シートが到着する予定のタイミングを過ぎても前記センサにより前記シートが検出されない場合に、前記対象ローラに巻き付く巻付きジャムが発生したと判定する、
   請求項３記載の画像形成装置。
6. 前記予定の期間は、前記対象ローラよりも上流の基準位置に前記シートが到着した基準タイミングからの経過時間により特定される、
   請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記基準タイミングは、前記基準位置における前記シートの有無を検出するセンサにより前記シートが検出されたタイミングである、
   請求項６記載の画像形成装置。
8. 前記基準タイミングは、前記基準位置に配置された上流側ローラを回転駆動するモータを流れる電流の変化に基づいて検知される、
   請求項６記載の画像形成装置。
9. 前記変化量および前記所定値の一方または両方は、前記モータに流れる電流の変化が前記モータの回転軸上のトルクの変化に合致するよう前記モータの温度に応じて補正される、
   請求項３ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記ジャム判定部は、前記シートの搬送中に前記モータの回転速度を調整する速度制御が行われる場合には、当該回転速度が一定に保たれる定速期間において前記モータに流れる電流の変化に基づいて、ジャムの発生の有無およびジャムの種類を判定する、
    請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記モータは、前記複数のローラに共通の駆動源であり、
    前記ジャム判定部は、前記複数のローラのそれぞれについて定められた判定のためのしきい値を用いて、ジャムの発生の有無、ジャムの種類、およびジャムの発生箇所を判定する、
    請求項１ないし１０のいずれかに記載の画像形成装置。

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