JP2019099282A - シート搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

シート搬送装置及び画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】シート搬送動作におけるシートの位置を高い精度で制御する。【解決手段】シート搬送装置は、モータの動力を搬送手段に伝達するクラッチを備える。制御手段が、モータが回転している状態でクラッチを解放状態から連結状態に切替える連結信号を出力してから、検知手段の検知信号に基づいてクラッチが連結状態となったことを検知するまでの時間長さ(ΔT1max)を遅延時間とする。遅延時間の長さが第1の時間である場合、搬送動作において第1のタイミングで連結信号を出力する。遅延時間の長さが第1の時間より長い第2の時間である場合、搬送動作において第1のタイミングより早い第2のタイミングで連結信号を出力する。【選択図】図5

Description

本発明は、シートを搬送するシート搬送装置、及びシート搬送装置を備えた画像形成装置に関する。
プリンタ、複写機、及び複合機等の画像形成装置では、生産性(単位時間当たりの出力枚数)を上げるため、記録媒体として用いるシートを可能な限り短い間隔で搬送することが好ましい。一方、シートの間隔を短くすると、先行シートの後端に後続シートの先端が重なってしまい、シート詰まりを検知するセンサによってシート詰まり状態と判定される等の不都合が生じ易くなる。
特許文献1には、レジストレーションローラの上流に設けられたセンサによる用紙の検知タイミングに基づいて、搬送ローラによる用紙搬送速度を調整する構成が記載されている。この構成では、レジストレーションローラに対して一定の間隔でシートが到達するように、搬送ローラの駆動速度が加速又は減速される。
特開2001−206583号公報
ところで、特許文献1の構成でレジストレーションローラにおけるシートの間隔を一定に保つには、センサの検知位置にシートが到達するタイミングのばらつきが大きいほど、シート搬送速度を大きく加速又は減速させる必要が生じる。このため、給送モータに要求される加速及び減速性能が高くなり、装置の消費電力や稼働音を増加させる要因となる。そのため、センサの検知結果に応じて搬送速度を調整する事後的な対処によらず、シート搬送動作におけるシートの位置を高い精度で制御可能な構成が求められていた。
そこで、本発明は、シートの位置を高い精度で制御可能なシート搬送装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係るシート搬送装置は、モータと、前記モータによって駆動され、シートを搬送する搬送手段と、前記モータから前記搬送手段に動力を伝達する連結状態と、前記モータから前記搬送手段への動力伝達を遮断する解放状態との間で切替可能なクラッチと、前記モータの回転に関する物理量を検知可能な検知手段と、前記モータが回転している状態で前記クラッチを前記解放状態から前記連結状態に切替えることで前記搬送手段を駆動させる搬送動作を実行する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記モータが回転している状態で前記クラッチを前記解放状態から前記連結状態に切替える連結信号を出力してから、前記検知手段の検知信号に基づいて前記クラッチが前記連結状態となったことを検知するまでの時間長さを遅延時間として、前記遅延時間の長さが第1の時間である場合、前記搬送動作において第1のタイミングで前記連結信号を出力し、前記遅延時間の長さが前記第1の時間より長い第2の時間である場合、前記搬送動作において前記第1のタイミングより早い第2のタイミングで前記連結信号を出力する、ことを特徴とする。
本発明に係る構成によれば、シートの位置を高い精度で制御することができる。
本開示に係る画像形成装置の概略図。 シート搬送部を示す概略図。 実施例1に係るシート搬送部の機能ブロック図。 実施例1において位置誤差を取得する方法を説明するためのグラフ(a、b)。 実施例1において連結時間を取得する方法を説明するためのグラフ。 実施例1に係る連結時間取得処理の内容を示すフローチャート。 実施例1に係る再給送制御の内容を示すフローチャート。 実施例2に係るシート搬送部の機能ブロック図。 実施例2において連結時間を取得する方法を説明するためのグラフ。 実施例3に係るシート搬送部の機能ブロック図。 実施例3において連結時間を取得する方法を説明するためのグラフ。 実施例4に係るシート搬送部の機能ブロック図。 実施例4において連結時間を取得する方法を説明するためのグラフ。 電磁クラッチの回転速度と連結時間の相関関係の一例を示す図。
以下、図面を参照しながら、本開示に係る画像形成装置について説明する。画像形成装置は、プリンタ、複写機、ファクシミリ、及び複合機を含み、外部PCから入力された画像情報や原稿から読取った画像情報に基づいて、記録媒体として用いられるシートに画像を形成する。記録媒体として用いられるシートには、用紙及び封筒等の紙、オーバーヘッドプロジェクタ用シート等のプラスチックフィルム、並びに布が含まれる。
図1は、第1の実施例(実施例1)に係る画像形成装置100の概略図である。画像形成装置100の本体100Aには、4つのプロセスカートリッジ5Y,5M,5C,5Kが着脱可能に装着されている。プロセスカートリッジ5Y〜5Kは、それぞれ、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)のトナー像を形成する。各プロセスカートリッジ5Y〜5Kの構成は、現像に用いるトナーの色を除いて実質的に同一であるため、以下、イエローのプロセスカートリッジ5Yを例にして説明する。
プロセスカートリッジ5Yは、感光ドラム1、帯電ローラ2、現像ローラ3、クリーニング装置4、トナー容器23、及び廃トナー容器24がユニット化されたものである。プロセスカートリッジ5Yは、露光装置7Yと協働して、電子写真プロセスを実行する。即ち、プロセスカートリッジ5Y〜5K及び露光装置7Y〜7Kにより、本実施例に係る画像形成手段としての画像形成部101が構成される。
画像形成動作を行う場合、ドラム状の感光体である感光ドラム1が回転し、感光ドラム1の表面が帯電ローラ2によって一様に帯電させられる。露光装置7Yは印刷すべき画像情報に基づいてレーザ光を変調して感光ドラム1に照射し、ドラム表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は、現像ローラ3によってトナー容器23のトナーを供給されることで、トナー像として可視化(現像)され、一次転写ローラ6により中間転写ベルト8へと転写される。中間転写ベルト8に転写されずに感光ドラム1に残留した転写残トナー等の付着物は、クリーニング装置4によって廃トナー容器24に回収される。
中間転写ユニット102は、上記一次転写ローラ6及び中間転写ベルト8と、駆動ローラ9と、二次転写対向ローラ10と、を備えている。中間転写体としての中間転写ベルト8は、駆動ローラ9により、矢印R1方向に回転駆動される。各プロセスカートリッジ5Y〜5Kの感光ドラム1に担持されたトナー像は、中間転写ベルト8に対して互いに重なるように一次転写される。中間転写ベルト8に担持されたトナー像は、転写手段としての二次転写ローラ11とこれに対向する二次転写対向ローラ10との間に形成される二次転写部においてシートPに二次転写される。シートPに転写されずに中間転写ベルト8に残留した転写残トナー等の付着物は、ベルトクリーニング装置21によって廃トナー容器22に回収される。
画像形成装置100には制御手段としての制御基板25が搭載されている。制御基板25は本体100Aの各部を制御するための電気回路が搭載された制御基板であり、搬送制御部26及び不揮発性メモリ27を有している。制御基板25は、シートPの搬送に関する駆動源である給送モータ40、両面搬送に関する駆動源である両面搬送モータ、プロセスカートリッジ5Y〜5Kの駆動源の制御、画像形成動作の制御、及び故障検知に関する制御等、本体100Aの動作を一括して制御する。
搬送制御部26は、画像形成を指示するジョブ(印刷ジョブ)が制御基板25に入力された場合に、上述の画像形成部101によるトナー像の形成動作に並行してシートPの給送動作を行う。搬送制御部26は、まず、給送センサ61により給送カセット13にシートPがあることを確認し、その後給送モータ40の動力によりピックアップローラ14及び搬送ローラ15を回転させることで給送カセット13からシートを給送させる。搬送ローラ15は、例えばシート給送方向に沿って回転するローラ(フィードローラ)と、シート給送方向に逆らう方向の動力をトルクリミッタを介して受取る分離ローラとを備え、シートPを1枚ずつ分離しながら給送する。
搬送ローラ15によって搬送されるシートPは、停止状態のレジストレーションローラ16に突き当てられることで斜行を補正され、レジストレーションローラ16の駆動開始に伴って二次転写ローラ11へ向けて搬送される。二次転写ローラ11によってトナー像を転写されたシートPは定着装置17に搬送され、加熱ローラ18及び加圧ローラ19によって熱及び圧力を付与される。これにより、トナーが溶融・固着してシートPに画像が定着する。
片面印刷の場合、シートPは切替ガイド31によって排出ローラ20に案内され、排出ローラ20によって本体100Aの上部に設けられた排出トレイに排出される。一方、両面印刷の場合、表面(第1面)に画像形成されたシートPは、切替ガイド31によって反転ローラ32に案内される。反転ローラ32は、シートPが定着装置17を通過してから所定時間経過後に逆回転することでシートPをスイッチバックさせ、両面搬送路36に送り込む。両面搬送路36には、両面搬送ローラ33,34及び再給送ローラ35が配置されている。シートPは、両面搬送路36の再給送センサ60の検知位置を通過した後、再給送ローラ35によってレジストレーションローラ16に向けて搬送される。その後、シートPはレジストレーションローラ16の付近に設けられたレジセンサ62によって先端(シート搬送方向の下流端)を検知される。シートPは、レジストレーションローラ16によって斜行を補正された後、画像形成部101による画像形成動作の進捗に合わせて二次転写部に向けて送り出される。レジストレーションローラ16から送り出されたシートPは、裏面(第2面)に画像形成され、排出ローラ20によって排出トレイに排出される。
(シート搬送部)
次に、画像形成装置100の内部でシートPを搬送するための構成について説明する。図2に示すように、本実施例に係るシート搬送装置としてのシート搬送部48は、駆動源である給送モータ40と、いずれも給送モータ40によって駆動される再給送ローラ35、ピックアップローラ14及び搬送ローラ15と、を備える。これらのローラはいずれもシート搬送する搬送手段の一例であり、駆動伝達機構45を介して給送モータ40に接続されている。駆動伝達機構45は、給送モータ40とピックアップローラ14と搬送ローラ15とを連結する第1駆動列46と、給送モータ40と再給送ローラ35とを連結する第2駆動列47とを含む。
第1駆動列46及び第2駆動列47の各々には、所定の減速比で給送モータ40の回転を伝達するための複数のギヤと、電磁クラッチ(50,51)とが設けられている。これらの電磁クラッチ(50,51)は、給送モータ40の動力を各ローラに伝達する連結状態と、動力伝達を遮断する解放状態とに切替可能である。電磁クラッチは、電磁力を用いて連結状態と解放状態とを切替可能なクラッチであり、例えば動力伝達経路の上流側と下流側に連結された2枚の摩擦板を、電磁力によって圧接させることで連結状態を作り出す。以下、給送モータ40の動力を再給送ローラ35に伝達するクラッチを再給送クラッチ50とし、給送モータ40の動力をピックアップローラ14及び搬送ローラ15に伝達するクラッチを給送クラッチ51とする。
なお、給送モータ40として、本実施例ではインナーロータ型DCブラシレスモータを用いるものとして説明する。しかしながら、例えばアウターロータ型DCブラシレスモータやDCブラシモータを用いてもよい。
(構成ブロックの説明)
図3は、本実施例に係る搬送部の制御構成を示すブロック図である。なお、搬送制御部26が画像形成装置全体のシート搬送動作を制御する構成であってもよく、モータ制御などの特殊な制御を専用のASICやマイコンを用いて行っても構わない。また、本実施例では、図2に示す搬送構成のうち、主に再給送クラッチ50の制御について説明するが、給送クラッチ51に対しても同様の制御を実装可能である。
図3に示すように、搬送制御部26は、ロジック部201、モータ制御部202、位置誤差演算部203、レジスタ部204、出力部205、入力部206、及び回転ゲイン切替部207を備える。ロジック部201は、入力部206からの信号に基づいてモータ制御部202に給送モータ40を駆動させるための信号(モータ駆動指示信号)を出力する。モータ制御部202は、ロジック部201からの指示に基づいて、給送モータ40のドライバ回路401に対してパルス幅変調された信号(PWM)を出力し、給送モータ40を駆動させる。位置誤差演算部203は、給送モータ40からのエンコーダ信号と、ロジック部201がモータ制御部202に指示した信号とを用いて位置誤差を算出する演算を行う。レジスタ部204は、位置誤差演算部203によって算出された位置誤差情報を格納する。
出力部205は、ロジック部201の指示に基づいて、再給送クラッチ50を動作させるための信号を出力する。入力部206は、再給送センサ60等のセンサからの入力信号を受けてロジック部201に伝える。回転ゲイン切替部207は、給送モータ40の制御におけるゲインを切り換える。
インナーロータ型DCブラシレスモータである給送モータ40は、ドライバ回路401、モータの回転制御に用いる不図示のホール素子、エンコーダホイール402、センサ403、及びエンコーダ回路404を備える。ドライバ回路401は、搬送制御部26のモータ制御部202からPWM信号を受け取ってコイルに供給する電力を制御し、ロータをPWM信号が指定する速度で回転させる。エンコーダホイール402及びセンサ403は、給送モータ40の回転角を検知可能なロータリーエンコーダを構成する。即ち、例えば複数の光電センサによって構成されるセンサ403が、給送モータ40のロータと一体的に回転するエンコーダホイール402に形成されたスリットを検知することで、ロータの回転角を検知する。センサ403は、後述のクラッチ制御に用いられる、モータの回転に関する物理量を検知可能な検知手段の一例であり、本実施例においてセンサ403が検知する物理量はロータの回転角である。エンコーダ回路404は、搬送制御部26の位置誤差演算部203にロータの回転角を表すエンコーダ信号を出力する。
再給送センサ60は、再給送ローラ35の付近でシートPを検知可能なセンサであり(図1参照)、例えば両面搬送路36に突出するフラグの揺動を検知可能なフォトインタラプタが用いられる。搬送制御部26は、フォトインタラプタの状態を再給送検知回路601により検知し、入力部206を介して再給送センサ信号として受けとる。また、搬送制御部26は、再給送クラッチ50を駆動するために、再給送クラッチ駆動信号を用いて再給送クラッチ駆動回路501を駆動させる。再給送クラッチ駆動回路501は、トランジスタ、ダイオード等により構成され、再給送クラッチ50を動作させる。
(位置誤差の取得方法)
ここで、再給送クラッチ50を連結した際に生じる給送モータ40の位置誤差と、位置誤差の大きさを取得する構成(位置誤差取得手段)及びその方法について、図4(a)、(b)を用いて説明する。
位置誤差とは、搬送制御部26のロジック部201からモータ制御部202に伝達されるモータ駆動指示のパルスと、給送モータ40のエンコーダ回路404から出力されるエンコーダ信号のパルスとの誤差のことである。言い換えると、位置誤差とは、制御対象である給送モータ40の回転角の目標値と、実際の給送モータ40の回転角との偏差を表す情報である。位置誤差は、モータ駆動指示のパルスエッジが検出される度に1単位(1dec)加算され、エンコーダ信号のパルスエッジが検出される度に1dec減算される。従って、急なモータ負荷増加によりモータ駆動信号のパルスエッジに対してエンコーダ信号のパルスエッジの検出が遅れると位置誤差がプラス側に変化する。逆に、急なモータ負荷減少によりモータ駆動指示のパルスエッジに対してエンコーダ信号のパルスエッジが多く検出されると位置誤差がマイナス側に変化する。
図4(a)、(b)は、横軸を時間として、給送モータ40を回転させている状態で再給送クラッチ50を動作させた場合の、再給送クラッチ駆動信号の変化と、取得された位置誤差との関係を表したものである。(a)、(b)は、回転ゲイン切替部207からモータ制御部202に対して設定されるモータ回転ゲインの設定値が異なる2つの場合に対応する。モータ回転ゲイン(サーボゲインとも呼ばれる)は、モータのフィードバック制御における修正力を規定する係数である。一般的に、モータの駆動制御においては、応答速度やハンチングの回避等を考慮して、モータ回転ゲインを加速時、定常時、減速時等のケースによって必要に応じて切替える。図4(a)は給送モータ40のモータ回転ゲインの設定値が高い場合、図4(b)はモータ回転ゲインの設定値が低い場合である。
図4(a)において、再給送クラッチ駆動信号が時刻T11にONとなり、時刻T12にOFFとなっても、位置誤差に大きな変化はみられない。しかし、図4(b)に示す例ではゲインが低く設定されているため、モータ負荷の変動に対して給送モータの回転速度が大きく変動する。従って、再給送クラッチ駆動信号が時刻T11にONになると、位置誤差がプラス側に大きく変化し、再給送クラッチ駆動信号が時刻T12にOFFになると、位置誤差がマイナス側に大きく変化する。
(連結時間の取得方法)
次に、再給送クラッチ50の連結時間について説明する。再給送クラッチ50の連結時間とは、搬送制御部26が解放状態の再給送クラッチ50を連結状態にさせる指令信号(ON信号)を出力してから、実際に再給送クラッチ50が連結状態となって再給送ローラ35が回転を始めるまでの遅延時間の目安である。遅延時間の長さは、再給送クラッチ50の応答速度や駆動伝達機構45の遊び(ガタ)等の複合的な要因により、製品個体により、及び同一個体における経年劣化の程度等によって異なる。そこで、本実施例では、再給送クラッチ50の連結時の所要時間の目安として連結時間を取得しておき、シート搬送動作において再給送クラッチ50を連結させる指令を出すタイミングを、この連結時間を用いて補正している。
ここで、図4(a)、(b)に示すように、給送モータ40の回転角の目標値と実際の回転角との位置誤差は、モータ回転ゲインの設定値が高いほど負荷変動の影響を受け難く(a)、低いほど負荷変動の影響を受けやすい(b)。従って、シート搬送動作を行う際は、シートの有無やシートの材質等による負荷変動の影響を極力受けないように、モータ回転ゲインを高く設定する場合が多い。一方、連結時間の長さをより正確に見積もるには、モータ回転ゲインを低く設定して負荷変動の影響を受けやすくした方が有利である。そこで、連結時間を取得する際には、シート搬送動作における給送モータ40のモータ回転ゲインよりも低いモータ回転ゲインを用いて給送モータ40を回転させる。
図5は、連結時間の取得方法を説明するために、図4(b)における再給送クラッチ駆動信号をONに切替える時刻T11の近傍を時間軸について拡大表示したものである。図5には、再給送クラッチ50に流れる駆動電流の波形と、連結時間の取得が許可される時間範囲(時間窓)も並べて示している。
連結時間を取得する場合、予め給送モータ40を回転させている状態で、再給送クラッチ50を解放状態から連結状態に切替える動作を行う。図5において、時刻T11で再給送クラッチ駆動信号がONされたものとする。再給送クラッチ信号がONになると同時に、連結時間の取得が許可される。また、再給送クラッチ50への通電が開始され、再給送クラッチ駆動電流の電流値が増加し始める。そして、再給送クラッチ50が連結状態となって給送モータ40から再給送ローラ35に動力が伝達され、再給送ローラ35が回転し始める。このとき給送モータ40の負荷は増加するので、位置誤差がプラス側に増加する。
位置誤差が、再給送クラッチ50及び再給送ローラ35の連結が正しく行えた際の位置誤差として予め規定されている閾値E1を越え、さらに時刻T1maxに最大値E1maxになったものとする。位置誤差がE1maxに到達するまでの時間には、再給送クラッチ50の通電及び連結(摩擦板の移動)に要した時間、駆動伝達機構45におけるギヤの歯の噛み合いに要した時間、及び再給送ローラ35が回転し始める時間等が含まれる。そこで、時刻T11と時刻T1maxの時間差を連結時間ΔT1maxとして取得する。即ち、本実施例では、再給送クラッチ駆動信号をONしてから一定の時間が経過するまで(時刻T1off)に位置誤差が閾値E1以上のピーク値をとった場合に、位置誤差がピーク値に到達するまでに要した時間長さを連結時間とする。
(連結時間取得処理)
連結時間を取得するための制御プロセス(連結時間取得処理)について、図6のフローチャートを用いて説明する。なお、以下のフローチャートの各工程は、搬送制御部26の各機能ブロック(図3参照)の協働により実現される。
搬送制御部26に対して連結時間取得処理の開始が指示されると(S101)、再給送センサ60の検出結果を参照して、再給送ローラ35の位置にシートが存在していないかの確認が行われる(S102)。シートPが存在していない状態とは、画像形成装置の電源投入後に前回転(画像形成動作の準備動作)を行っているときの状態や画像形成動作を待機している状態(スタンバイ状態)等である。もし、両面搬送路36においてシート詰まりが生じている場合等、シートPが存在する場合、連結時間取得は中止され(S121)、連結時間取得処理は終了する(S114)。
シートPが存在しないことが確認されると、給送モータ40のモータ回転ゲインが連結時間取得用の値(シート搬送用の値よりも小さい値)に設定される(S103)。そして、給送モータ40の駆動が開始され(S104)、回転動作が所定の回転数で安定した後、位置誤差が初期化される(S105)。位置誤差を初期化する、即ちゼロにする理由は、再給送クラッチ50が解放状態かつ給送モータ40が定常的に回転している状態を基準にして、再給送クラッチ50の駆動に伴う位置誤差の変化量を正確に取得できるようにするためである。再給送クラッチ50の駆動信号(ON信号)が再給送クラッチ駆動回路に対して出力されると(S106)、位置誤差の変化がモニタされる。所定時間内に位置誤差が閾値E1を越えると(S107)、再給送ローラ35へ動力伝達が正しく開始されたと判断され、処理が継続する。所定時間内に位置誤差が閾値E1を越えない場合は、連結時間取得ができないと判断されて、連結時間取得処理は中止される(S121)。
続いて、位置誤差が最大値E1max(ピーク値)に到達した時刻T1maxが取得され(S108)、再給送クラッチ50の駆動開始時刻T11からピーク時刻T1maxまでの時間(ΔT1max)がレジスタ部204に格納される(S109)。その後、再給送クラッチ50の駆動は停止され(S110)、給送モータ40の駆動が停止され(S111)、さらに位置誤差が初期化される(S112)。そして、次のシートPの搬送に備えて、給送モータ40のモータ回転ゲインがシート搬送用の値(連結時間取得用よりも大きい値)に再設定され(S113)、連結時間取得処理が終了する(S114)。
なお、ここでは位置誤差が最大値E1maxに到達した時刻に基づいて連結時間を取得したが、他の基準で連結時間を求めてもよい。例えば、再給送クラッチ50の駆動信号がON(S106)になってから、位置誤差が所定値以上となるまでの所要時間を連結時間としてもよい。また、本実施例の制御を給送クラッチ51に対して適用する場合には、上記フローチャートにおいて再給送クラッチ50に代えて給送クラッチ51の駆動信号をONにすることで給送クラッチ51についての連結時間を取得することができる。
(搬送制御のフローチャート)
次に、連結時間取得処理の結果を反映したシート搬送動作の制御方法について、図7のフローチャートを用いて説明する。ここでは、再給送ローラ35の位置にシートPが待機している状態で、先行するシートPに対して適切な間隔(紙間)を確保して搬送を開始する制御(再給送制御)について説明する。即ち、図1を参照して、先行シートがレジストレーションローラ16によって搬送され、再給送ローラ35が後続シートを挟持して待機している状態から、後続シートをレジストレーションローラ16に送り込む動作を説明する。
搬送制御部26に対して再給送制御が開始指示されると(S201)、給送モータ40のモータ回転ゲインはシート搬送用の値(連結時間取得用よりも大きい値)に設定される(S202)。搬送制御部26は、連結時間取得処理により取得されてレジスタ部204に格納された連結時間ΔT1maxを参照する(S203)。給送モータ40の駆動を開始した後(S204)、搬送制御部26は連結時間を用いて再給送クラッチの駆動開始時刻を補正し、“初期値−ΔT1max”に設定する(S205)。ここでの初期値とは、再給送クラッチの駆動開始時刻として予め設定されている時間のことである。また、再給送クラッチの駆動開始時刻は、先行シートに対する紙間を制御するために、例えば先行シートがレジストレーションローラを通過するタイミングを基準として設定される。具体的に、搬送制御部26はレジセンサ62(図1参照)によってシートの先端を検知した時刻からの経過時間によって再給送クラッチの駆動開始時刻を決定する。
搬送制御部26は、補正後の駆動開始時刻に基づいて再給送クラッチ50を連結させる信号を出力し(S206)、再給送クラッチ50を解放状態から連結状態に変更させる。これにより、給送モータ40の動力によって再給送ローラ35が回転を開始し、後続シートがレジストレーションローラ16へ向けて送り出される(S207)。後続シートが再給送ローラ35の位置から排出されると、再給送クラッチ50の駆動が停止され(S208)、給送モータ40の駆動が停止されて(S209)再給送制御は終了する(S210)。
以上説明したように、給送モータ40と再給送ローラ35とを連結する再給送クラッチ50を用いて再給送制御を行う構成において、連結時間の値に応じて再給送クラッチ50を連結させる信号の出力タイミング(駆動開始時刻)が補正される。言い換えると、モータの動力を搬送手段に伝達可能なクラッチに対し、検知手段を用いて検知された、クラッチが連結されるまでの遅延時間に基づいて、搬送動作においてクラッチを連結させる信号を出力するタイミングを補正する。このとき、連結時間の長さを見込んで駆動開始時刻が調整されるので、再給送ローラ35が実際に回転し始めるタイミングを高い精度で制御することができる。これにより、シート搬送装置によって搬送されるシートの間隔(紙間)を最小限の短さに設定することが可能となり、シート搬送装置の処理速度向上(画像形成装置の場合は出力枚数の向上)を図ることが可能となる。
なお、本実施例では連結時間が長いほど再給送制御において再給送クラッチ50の駆動開始時刻が早まるように設定された連続的な補正量(ΔT1max)を用いて駆動開始時刻を補正している。しかしながら、例えば連結時間のレベルに応じた補正量を段階的に設定してもよい。即ち、遅延時間の長さが第1の時間である場合、搬送動作においてクラッチの連結信号を第1のタイミングで出力し、遅延時間の長さが第1の時間より長い第2の時間である場合、搬送動作において第1のタイミングより早い第2のタイミングで連結信号を出力するように、搬送動作における連結信号の出力タイミングを補正する構成であればよい。
また、本実施例では、スタンバイ状態等、シート搬送動作を行っていない期間中に連結時間取得処理を行うものとして説明した。しかしながら、例えば再給送制御を必要とするシート搬送動作(両面印刷)が行われた場合に連結時間を取得しておき、取得した連結時間を次回の再給送制御において用いる構成としてもよい。
次に、第2の実施例(実施例2)に係るシート搬送装置の構成について説明する。本実施例は、周波数発生器(Frequency Generator;FG)を用いて給送モータ40の回転を検知すること、及び再給送クラッチ50に加えて給送クラッチ51についても連結時間を取得する点で実施例1と異なっている。その他の実施例1と共通する要素には、実施例1と共通の符号を付して説明を省略する。
図8は、本実施例に関わるシート搬送装置の構成を示す機能ブロック図であり、図3を用いて説明した実施例1の構成とは、以下の2点で異なっている。
1つは、給送モータ40が周波数発生器であるFG生成部406を備え、搬送制御部26の位置誤差演算部203はFG生成部406から出力される信号(FG信号)に基づいて位置誤差を取得する構成とした。周波数発生器とは、給送モータ40のロータ(又はロータと一体的に回転するディスク)の外周部に磁気パターンを形成し、ロータの回転に伴って外周部に対向配置されたコイルに生じる起電力を検知するものである。
もう1つは、2つの電磁クラッチ(再給送クラッチ50及び給送クラッチ51)の各々について連結時間を取得する処理を、一連の処理として順に行うように構成している。再給送クラッチ50は第1クラッチに相当し、給送クラッチ51は第2クラッチに相当する。この場合、再給送ローラ35は第1搬送ローラに相当し、ピックアップローラ14及び搬送ローラ15はいずれも第2搬送ローラに相当する。
搬送制御部26は、実施例1と同様の再給送センサ60から再給送検知回路601を介して受取る再給送センサ信号に加えて、給送センサ61から給送検知回路611を介して給送センサ信号を受取る。給送センサ61(図1参照)は、ピックアップローラ14及び搬送ローラ15の近傍のシートPの有無を検知可能なセンサであり、例えば給送カセット13に積載されたシートPの有無によって揺動するフラグを検知するフォトインタラプタである。また、搬送制御部26は、給送クラッチ51を駆動するために、給送クラッチ駆動信号を用いて給送クラッチ駆動回路511を動作させる。
(位置誤差の取得方法)
図9を用いて、本実施例における位置誤差の取得方法について説明する。図9は、横軸を時間として、給送モータ40を回転させている状態で再給送クラッチ50を駆動(ON)及び停止(OFF)させ、さらに給送クラッチ51を駆動及び停止させた際の位置誤差の変動を表している。検知手段の他の例であるFG生成部406は、コイルに対向する磁気パターンの極性に伴って反転するパルス信号としてFG信号を出力する。従って、実施例1と同様に、モータ駆動指示のパルスエッジの検出回数とFG信号のパルスエッジの検出回数とを比較する等の方法により、位置誤差を算出することが可能である。また、図9には、再給送クラッチ駆動信号及び給送クラッチ駆動信号の変化と、連結時間の取得が許可される時間範囲も並べて示している。
図9は、時刻T21に再給送クラッチ駆動信号がONに、時刻T22に再給送クラッチ駆動信号がOFFになり、その後時刻T23に給送クラッチ駆動信号がONに、時刻T24に給送クラッチ信号がOFFになったことを表している。給送モータ40は再給送クラッチ50及び給送クラッチ51の両方に連結されているため、いずれのクラッチが連結された場合であってもモータ負荷が増大し、位置誤差はプラス側に変動する(T21,T23)。また、いずれのクラッチが解放された場合であってもモータ負荷が減少するため、位置誤差はマイナス側に変動する(T22,T24)。
(連結時間の取得方法)
本実施例における連結時間の取得方法は、再給送クラッチ50の連結時間を取得した後に、続けて給送クラッチ51の連結時間を取得する点で実施例1と異なっており、各クラッチについての連結時間を取得するための処理内容は実施例1と共通である。即ち、クラッチを連結させる信号の出力から、連結時間の取得が許可された時間範囲で位置誤差が所定値以上となった場合に、位置誤差がピーク値に到達するまでの所要時間を連結時間とする。
具体的に、再給送クラッチ50を連結した際の位置誤差の最大値をE2maxとし、位置誤差が最大値E2maxに到達した時刻をT2maxとする。また、給送クラッチ51を連結した際の位置誤差の最大値をE3maxとし、位置誤差が最大値E3maxに到達した時刻をT3maxとする。このとき、再給送クラッチ50の連結時間ΔT2maxは、T21とT2maxの差分であり、給送クラッチ51の連結時間ΔT3maxは、T23とT3maxの差分である。
そして、本実施例では、シート搬送動作において2つの連結時間ΔT2max,ΔT3maxを使い分けて電磁クラッチの動作を制御する。即ち、再給送ローラ35からレジストレーションローラ16にシートを搬送する制御(再給送制御)を行うときは、再給送クラッチ50についての連結時間ΔT2maxを用いて再給送クラッチ50の駆動開始時刻を補正する。また、ピックアップローラ14及び搬送ローラ15によってシートPを給送する動作を制御するときは、給送クラッチ51についての連結時間ΔT3maxを用いて給送クラッチ51の駆動開始時刻を補正する。
これにより、シート搬送動作において、再給送ローラ35の回転が開始するタイミングと、ピックアップローラ14及び搬送ローラ15の回転が開始するタイミングとを、それぞれ高い精度で制御することができる。また、給送モータ40のFG生成部406を、2つのクラッチについて駆動開始時刻の補正量(連結時間)を取得するための検知構成として兼用するため、簡易な構成でそれぞれのクラッチについて適切な連結時間を取得することができる。
なお、本実施例では、1つの給送モータ40に対して2つのクラッチ(50,51)が連結される場合について説明したが、1つのモータに3つ以上のクラッチが連結される構成であっても本実施例の構成を適用可能である。
続いて、第3の実施例(実施例3)に係るシート搬送装置の構成について説明する。本実施例では、給送モータ40の回転速度を2段階に変化させ、各々の回転速度におけるクラッチの連結時間を取得する点で実施例1と異なっている。給送モータ40には、DCブラシモータを用いている。その他の実施例1と共通する要素には、実施例1と共通の符号を付して説明を省略する。
シート搬送装置は、複数のシート搬送速度を切替可能に構成される場合がある。例えば、画像形成装置の内部でシートを搬送するシート搬送装置の場合、シートの種類やサイズに応じて複数のプロセス速度が設定されている場合がある。ここで、図14に示すように、電磁クラッチが解放状態から連結状態に切替わるための所要時間が、電磁クラッチの軸の回転速度に依存して変化する場合があることが知られている。従って、給送モータ40の回転速度が異なる複数の搬送モードを選択可能なシート搬送装置の場合、搬送モード毎に連結時間を取得し、クラッチの駆動開始時刻を補正することが好ましい。
図10は、本実施例に関わるシート搬送装置の構成を示す機能ブロック図である。図3を用いて説明した実施例1の構成との違いは、給送モータ40にDCブラシモータを用い、制御基板25にモータ駆動回路411が搭載されていることである。モータ駆動回路411は給送モータ40を制御するためのドライバ回路412と、給送モータ40の回転角を示すエンコーダ信号を搬送制御部26に出力するエンコーダ回路413とを含む。エンコーダ回路413は、給送モータ40の回転軸に取り付けられたエンコーダホイール414の回転角を検知可能なセンサ415からの検知信号を受け取っている。搬送制御部26は、このエンコーダ信号を用いて位置誤差を算出する。ロータリーエンコーダを構成するエンコーダホイール414及びセンサ415は、検知手段の他の例である。
(位置誤差の取得方法)
図11を用いて、本実施例における位置誤差の取得方法について説明する。図11は、横軸を時間として、給送モータ40の回転速度を「全速」及び「半速」の2段階で切替えた状態で再給送クラッチ50をそれぞれ駆動させた際の位置誤差の変動を表している。また、図11には、再給送クラッチ駆動信号及び給送クラッチ駆動信号の変化と、連結時間の取得が許可される時間範囲も並べて示している。
図11は、給送モータ40が全速で駆動されている状態で、時刻T31に再給送クラッチ駆動信号がONに、時刻T32に再給送クラッチ駆動信号がOFFに切替わったことを表している。また、時刻T33に給送モータ40の駆動速度が半速に切替えられた後、時刻T34に再給送クラッチ駆動信号がONに、時刻T35に再給送クラッチ信号がOFFに切替わったことを表している。給送モータ40の駆動速度に関わらず、再給送クラッチ50が連結された場合はモータ負荷が増大し、位置誤差はプラス側に変動する(T31,T34)。また、給送モータ40の駆動速度に関わらず、再給送クラッチ50が解放された場合はモータ負荷が減少し、位置誤差はマイナス側に変動する(T32,T35)。
(連結時間の取得方法)
本実施例における連結時間の取得方法は、給送モータ40の駆動速度を段階的に変化させながら、再給送クラッチ50の連結時間を複数回取得する点で実施例1と異なっている。即ち、クラッチを連結させる信号の出力から、連結時間の取得が許可された時間範囲で位置誤差が所定値以上となった場合に、位置誤差がピーク値に到達するまでの所要時間を、その駆動速度における再給送クラッチ50の連結時間とする。
具体的に、給送モータ40を全速で駆動させている状態で再給送クラッチ50を連結した際の位置誤差の最大値をE4maxとし、位置誤差が最大値E4maxに到達した時刻をT4maxとする。また、給送モータ40を半速で駆動させている状態で再給送クラッチ50を連結した際の位置誤差の最大値をE5maxとし、位置誤差が最大値E5maxに到達した時刻をT5maxとする。このとき、全速時の再給送クラッチ50の連結時間ΔT4maxは、T31とT4maxの時間差であり、半速時の再給送クラッチ50の連結時間ΔT5maxは、T34とT5maxの時間差である。
そして、本実施例では、シート搬送動作において2つの連結時間ΔT4max,ΔT5maxを使い分けて電磁クラッチの動作を制御する。即ち、給送モータ40を全速で駆動させる搬送モード(第1の搬送モード)の場合、連結時間ΔT4maxを用いて再給送クラッチ50の駆動開始時刻を補正する。また、給送モータ40を半速で駆動させる搬送モード(第2の搬送モード)の場合、連結時間ΔT5maxを用いて再給送クラッチ50の駆動開始時刻を補正する。これにより、給送モータ40の駆動速度が異なる2つの搬送モードのそれぞれにおいて、再給送ローラ35の回転が開始するタイミングを高い精度で制御することができる。
なお、本実施例では、給送モータ40の駆動速度が第1の速度(全速)と第2の速度(半速)の2段階で変化する場合について説明したが、駆動速度が3段階以上で変化する場合であっても本実施例と同様の方法で連結時間を取得することができる。
続いて、第4の実施例(実施例4)に係るシート搬送装置の構成について説明する。本実施例では、給送モータ40にDCブラシレスモータを用いた構成において、給送モータ40に供給される電流値を検出することで連結時間を取得する。その他の実施例1と共通する要素には、実施例1と共通の符号を付して説明を省略する。
図12は、本実施例4に関わるシート搬送装置の構成を示す機能ブロック図である。実施例1の構成(図3参照)との違いは、制御基板25に搭載された電源から給送モータ40のドライバ回路401にモータ駆動のための電力を供給する電源ライン上に、給送モータ40の消費電流を検出する電流検出回路701が設けられた点である。検知手段の他の例である電流検出回路701は、給送モータ40の回転に関する物理量として給送モータ40の消費電流を検知し、電流値に対応するアナログ電圧値を出力する。この電圧値は、搬送制御部26に設けられたA/D変換部208においてデジタル値に変換され、レジスタ部204に格納される。ロジック部201はレジスタ部204に格納されたデジタル値を参照し、その値に基づいてモータ制御部202に対してモータ駆動指示を出力する。
(連結時間の取得方法)
図13を用いて、本実施例における連結時間の取得方法について説明する。図13は、横軸を時間として、給送モータ40を所定の速度で回転させている状態で再給送クラッチ50を駆動及び停止させた際に電流検出回路701によって検出された電流値の変化を表している。また、図13には、再給送クラッチ駆動信号の変化と、連結時間の取得が許可される時間範囲も並べて示している。
図13に示すように、再給送クラッチ50が解放されている状態で給送モータ40を回転させている間、モータ電流の定常値はI1となっている。時刻T41に再給送クラッチ駆動信号がONに切替わると共に、連結時間の取得が許可される。再給送クラッチ50が連結状態となり、給送モータ40の動力が再給送ローラ35に伝達され始めると、モータ負荷の増大に伴ってモータ電流が増加し始める。その後、モータ電流がピーク値である最大値Imaxに到達し、その後モータ電流は定常値であるI2(I1<I2<Imax)で安定ものとする。
モータ電流の最大値Imaxに到達した時刻をTimaxとし、時刻T41とTimaxの差分時間をΔTimaxとする。このΔTimaxには、再給送クラッチ50の通電及び連結に要した時間、駆動伝達機構45におけるギヤの歯の噛み合いに要した時間、及び再給送ローラ35の回転開始に要する時間等が含まれる。そこで、時刻T41とTimaxの時間差ΔTimaxを連結時間として取得する。即ち、本実施例では、再給送クラッチ駆動信号をONしてから一定の時間が経過するまで(時刻T2)に電流値がピーク値をとった場合に、電流値がピーク値に到達するまでに要した時間を連結時間とする。
連結時間ΔTimaxを用いてシート搬送動作において再給送クラッチ50を制御する方法は実施例1と同様である。即ち、搬送制御部26は、再給送制御において、連結時間ΔTimaxを用いて再給送クラッチ50の駆動開始時刻を補正する。これにより、再給送制御において再給送ローラ35の回転が開始するタイミングを高い精度で制御することができる。
なお、本実施例では、モータ電流が最大値Imaxに到達するまでの所要時間に基づいて再給送クラッチ50の駆動開始時刻を決める方法について説明したが、例えばモータ電流が所定値以上となるまでの所要時間に基づいても駆動開始時刻を決めてもよい。
(他の実施形態)
以上の実施例1〜4では、画像形成装置の内部において、給送モータ40の動力を再給送ローラ35やピックアップローラ14に伝達するクラッチを有するシート搬送装置について説明したが、本技術は、他のシート搬送装置に対しても適用可能である。例えば、画像形成装置によって画像を形成されたシートに対して綴じ処理等の処理を施すシート処理装置においてシートを搬送するシート搬送装置に対して本技術を用いてもよい。
また、連結時間を取得するために、実施例1〜3では給送モータ40の回転を検知するロータリーエンコーダ又はFG生成器を使用し、実施例4では給送モータ40の消費電流を検知する電流検出回路を使用している。しかしながら、他の検知手段によってクラッチの駆動開始時刻からローラ等の搬送手段が実際に動き始めるまでの遅延時間を求めてもよい。例えば、再給送ローラ35の回転軸の回転を検知するセンサを設け、このセンサの出力と搬送制御部26におけるモータ駆動指示とを比較してもよい。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
14,15…搬送手段、第2搬送ローラ(ピックアップローラ、搬送ローラ)/25…制御手段(制御基板)/35…搬送手段、第1搬送ローラ(再給送ローラ)/40…モータ(給送モータ)/48…シート搬送装置(シート搬送部)/50,51…クラッチ(再給送クラッチ、給送クラッチ)/100…画像形成装置/101…画像形成手段(画像形成部)/402,403,414,415…検知手段、ロータリーエンコーダ(エンコーダホイール、センサ)/405…検知手段、周波数発生器(FG生成部)/701…検知手段、電流検出回路

Claims (11)

  1. モータと、
    前記モータによって駆動され、シートを搬送する搬送手段と、
    前記モータから前記搬送手段に動力を伝達する連結状態と、前記モータから前記搬送手段への動力伝達を遮断する解放状態との間で切替可能なクラッチと、
    前記モータの回転に関する物理量を検知可能な検知手段と、
    前記モータが回転している状態で前記クラッチを前記解放状態から前記連結状態に切替えることで前記搬送手段を駆動させる搬送動作を実行する制御手段と、を備え、
    前記制御手段は、
    前記モータが回転している状態で前記クラッチを前記解放状態から前記連結状態に切替える連結信号を出力してから、前記検知手段の検知信号に基づいて前記クラッチが前記連結状態となったことを検知するまでの時間長さを遅延時間として、
    前記遅延時間の長さが第1の時間である場合、前記搬送動作において第1のタイミングで前記連結信号を出力し、
    前記遅延時間の長さが前記第1の時間より長い第2の時間である場合、前記搬送動作において前記第1のタイミングより早い第2のタイミングで前記連結信号を出力する、
    ことを特徴とするシート搬送装置。
  2. 前記検知手段は、前記モータの回転角を検知可能であり、
    前記制御手段は、前記モータに出力した指令信号に基づく回転角と、前記検知手段の検知信号に基づく回転角との偏差に基づいて、前記遅延時間を取得する、
    ことを特徴とする、請求項1に記載のシート搬送装置。
  3. 前記制御手段は、前記モータを回転させている状態で、前記連結信号を出力してから前記偏差がピーク値となるまでに経過した時間を、前記遅延時間とする、
    ことを特徴とする、請求項2に記載のシート搬送装置。
  4. 前記検知手段がロータリーエンコーダである、
    ことを特徴とする、請求項2又は3に記載のシート搬送装置。
  5. 前記検知手段が周波数発生器である、
    ことを特徴とする、請求項2又は3に記載のシート搬送装置。
  6. 前記検知手段は、前記モータに供給される電流値を検出する電流検出回路を含み、
    前記制御手段は、前記電流検出回路によって検知された電流値に基づいて、前記遅延時間を取得する、
    ことを特徴とする、請求項1に記載のシート搬送装置。
  7. 前記制御手段は、前記モータを回転させている状態で、前記連結信号を出力してから前記電流検出回路によって検出された電流値がピーク値となるまでに経過した時間を、前記遅延時間とする、
    ことを特徴とする、請求項6に記載のシート搬送装置。
  8. 前記制御手段は、
    前記搬送手段によってシートが搬送されていない期間中に、
    前記モータを回転させ、前記連結信号を出力した後、前記検知手段の検知信号に基づいて前記遅延時間を取得する取得処理を実行する、
    ことを特徴とする、請求項1乃至6のいずれか1項に記載のシート搬送装置。
  9. 前記搬送手段は、第1搬送ローラと、第2搬送ローラと、を含み、
    前記クラッチは、前記モータの動力を前記第1搬送ローラに伝達する第1クラッチと、前記モータの動力を前記第2搬送ローラに伝達する第2クラッチと、を含み、
    前記制御手段は、前記取得処理において、前記第2クラッチが前記解放状態である状態で、前記第1クラッチに対して連結信号を出力して前記第1クラッチについての遅延時間を取得する処理と、前記第1クラッチが前記解放状態である状態で、前記第2クラッチに対して連結信号を出力して前記第2クラッチについての遅延時間を取得する処理と、を実行する、
    ことを特徴とする、請求項8に記載のシート搬送装置。
  10. 前記制御手段は、
    前記搬送動作において、前記モータを第1の速度で回転させる第1の搬送モードと、前記モータを前記第1の速度より遅い第2の速度で回転させる第2の搬送モードと、を選択可能であり、
    前記取得処理において、前記モータを前記第1の速度で回転させている状態で、前記連結信号を出力して前記第1の搬送モードについての遅延時間を取得する処理と、前記モータを前記第2の速度で回転させている状態で、前記連結信号を出力して前記第2の搬送モードについての遅延時間を取得する処理と、を実行する、
    ことを特徴とする、請求項8に記載のシート搬送装置。
  11. 請求項1乃至10のいずれか1項に記載のシート搬送装置と、
    前記シート搬送装置によって搬送されるシートに画像を形成する画像形成手段と、を備える、
    ことを特徴とする画像形成装置。
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