JP2020079131A - シート搬送装置、原稿読取装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 モータが脱調してジャムが生じた状態でシートの搬送が継続されると、前記搬送ローラの上流から当該搬送ローラまで搬送されたシートが、滞留しているシートに接触し、シートにダメージを与えてしまう可能性がある。【解決手段】 偏差Δθが閾値Δθｔｈ以上になると、モータＭ１が回転速度Ｖ１よりも遅い回転速度Ｖ２で回転するようにモータ制御装置２６１を制御する。即ち、ＣＰＵ２５１ａは、サンプリングした偏差Δθが所定値としての閾値Δθｔｈ以上になると、シートの搬送速度をより遅くする。この結果、モータの出力トルクをより大きくすることができ、仕様範囲外のシートが搬送されたとしてもモータが脱調してしまうことを抑制することができる。つまり、ジャムが生じることを抑制することができる。この結果、シートが滞留した状態でシートの搬送が継続されることに起因してシートにダメージを与えてしまうことを抑制することができる。【選択図】 図８

Description

本発明は、シート搬送装置、原稿読取装置及び画像形成装置におけるモータの制御に関する。

従来、シートを搬送するシート搬送装置においてジャムが生じた場合に、シートの搬送を停止する構成が知られている。特許文献１では、ジャムが検知されると、シートの搬送を停止した際に搬送路に残留したシートを装置外部へと搬送する構成が述べられている。

特開２００２−４６８９３号公報

例えば、シート搬送装置における仕様範囲外のシートが搬送されると、搬送ローラを駆動するモータにかかる負荷トルクが増大し、当該モータが脱調してしまう。モータが脱調すると当該モータの駆動対象である搬送ローラを駆動することができなくなり、当該搬送ローラの位置においてシートが滞留してしまう（ジャムが生じてしまう）。この状態でシートの搬送が継続されると、前記搬送ローラの上流から当該搬送ローラまで搬送されたシートが、滞留しているシートに接触し、シートにダメージを与えてしまう可能性がある。

上記課題に鑑み、本発明は、シートにダメージを与えてしまうことを抑制することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明にかかるシート搬送装置は、
シートを搬送する搬送ローラと、
前記搬送ローラを駆動するモータと、
前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記位相決定手段によって決定された回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって、前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分の値と前記トルク電流成分の目標値との偏差が小さくなるように、前記モータの巻線に流れる駆動電流を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記位相決定手段によって決定された回転位相と前記回転子の目標位相を表す指令位相との偏差が小さくなるように、前記トルク電流成分の目標値を設定し、
前記制御手段は、前記回転子にかかる負荷トルクに対応するパラメータの値が所定値より小さい場合は前記モータを第１の回転速度で回転させ、前記負荷トルクに対応するパラメータの値が前記所定値より大きい場合は前記モータを前記第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度で回転させることを特徴とする。

本発明によれば、シートにダメージを与えてしまうことを抑制することができる。

第１実施形態に係る画像形成装置を説明する断面図である。 原稿読取装置の制御構成の例を示すブロック図である。 画像印刷装置の制御構成の例を示すブロック図である。 Ａ相及びＢ相から成る２相のモータと、ｄ軸及びｑ軸によって表される回転座標系との関係を示す図である。 モータ制御装置の構成を示すブロック図である。 原稿給送装置の構成を説明する図である。 モータの回転速度とモータの出力トルクとの関係の一例を示す図である。 モータの制御方法を説明するフローチャートである。 速度フィードバック制御を行うモータ制御装置の構成を示すブロック図である。

以下に図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の形状及びそれらの相対配置などは、この発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲が以下の実施の形態に限定される趣旨のものではない。なお、以下の説明においては、モータ制御装置が画像形成装置に設けられる場合について説明するが、モータ制御装置が設けられるのは画像形成装置に限定されるわけではない。例えば、記録媒体や原稿等のシートを搬送するシート搬送装置等にも用いられる。

［画像形成装置］
図１は、本実施形態で用いられるシート搬送装置を有するモノクロの電子写真方式の複写機（以下、画像形成装置と称する）１００の構成を示す断面図である。なお、画像形成装置は複写機に限定されず、例えば、ファクシミリ装置、印刷機、プリンタ等であっても良い。また、記録方式は、電子写真方式に限らず、例えば、インクジェット等であっても良い。更に、画像形成装置の形式はモノクロ及びカラーのいずれの形式であっても良い。

以下に、図１を用いて、画像形成装置１００の構成および機能について説明する。図１に示すように、画像形成装置１００は、原稿読取装置２００及び画像印刷装置３０１を有する。

＜原稿読取装置＞
図２は、原稿読取装置２００の制御構成の例を示すブロック図である。

まず、図１及び図２を用いて、原稿読取装置２００の構成および機能について説明する。

原稿読取装置２００には、原稿を読取位置に給送する原稿給送装置２０１が設けられている。原稿給送装置２０１の原稿積載部２に積載された原稿Ｐは、ピックアップローラ３によって１枚ずつ給送され、その後、給送ローラ４によって搬送される。給送ローラ４と対向する位置には、給送ローラ４に圧接する分離ローラ５が設けられている。分離ローラ５は、該分離ローラ５に所定のトルク以上の負荷トルクがかかると、回転する構成となっており、２枚重なった状態で給送された複数枚の原稿を分離する分離部材としての機能を有する。

ピックアップローラ３と給送ローラ４は揺動アーム１２によって連結されている。揺動アーム１２は、給送ローラ４の回転軸を中心にして回動できるように給送ローラ４の回転軸によって支持されている。

原稿Ｐは、給送ローラ４によって搬送された原稿Ｐの先端は、停止状態の搬送ローラ６のニップ部に当接する。そして、原稿Ｐの先端が停止状態の搬送ローラ６のニップ部に当接している状態で給送ローラ４が原稿Ｐを更に搬送することによって原稿Ｐが撓む。この結果、原稿Ｐに弾性力が働き、原稿Ｐの先端が搬送ローラ６のニップ部に沿って当接する。このようにして原稿Ｐの斜行補正が行われる。搬送ローラ６は、原稿Ｐの斜行補正が行われた後、所定のタイミングで原稿Ｐの搬送を開始する。

搬送ローラ６によって搬送される原稿Ｐは、搬送ローラ７によって搬送ローラ８へと搬送される。搬送ローラ８によって搬送された原稿Ｐの先端は、停止状態の搬送ローラ８のニップ部に当接する。そして、上述した方法で原稿Ｐの斜行補正が行われる。搬送ローラ８は、原稿Ｐの斜行補正が行われた後、所定のタイミングで原稿Ｐの搬送を開始する。

原稿Ｐの画像は、搬送ローラ８と搬送ローラ９との間における画像読取位置で読み取られる。その後、原稿Ｐは、排紙ローラ１０によって排紙トレイ１１へ排紙される。

なお、図１に示すように、原稿積載部２には、原稿積載部２に原稿が積載されているか否かを検知する原稿セットセンサＳＳ１が設けられている。また、原稿が通過する搬送路には、原稿の先端を検知する（原稿の有無を検知する）シートセンサＳＳ２、ＳＳ３が設けられている。

原稿読取装置２００には、搬送される原稿の第１面の画像を読み取る原稿読取部１６が設けられている。原稿読取部１６に読み取られた画像情報は、画像印刷装置３０１へ出力される。

また、原稿読取装置２００には、搬送される原稿の第２面の画像を読み取る原稿読取部１７が設けられている。原稿読取部１７に読み取られた画像情報は、原稿読取部１６において説明した方法と同様にして画像印刷装置３０１へ出力される。

前述の如くして、原稿の読取が行われる。即ち、原稿給送装置２０１及び読取装置２０２は、原稿読取装置として機能する。

システムコントローラ２５１は、図２に示すように、ＣＰＵ２５１ａ、ＲＯＭ２５１ｂ、ＲＡＭ２５１ｃを備えている。また、システムコントローラ２５１は、原稿セットセンサＳＳ１及びシートセンサＳＳ２、ＳＳ３と接続されている。更に、システムコントローラ２５１は、搬送ローラ７を駆動するモータＭ１を制御するモータ制御装置２６１、揺動アーム１２を回動するモータＭ２を制御するモータ制御装置２６２、原稿読取部１６，１７、画像印刷装置３０１等と接続されている。システムコントローラ２５１は、接続された各ユニットとの間でデータやコマンドの送受信をすることが可能である。なお、システムコントローラ２５１に接続されているユニットは図２に示すものに限らず、例えば、原稿読取装置２００内部に設けられた負荷を駆動するモータを制御するモータ制御装置等のユニットも接続されている。

ＣＰＵ２５１ａは、ＲＯＭ２５１ｂに格納された各種プログラムを読み出して実行することによって、予め定められた画像形成シーケンスに関連する各種シーケンスを実行する。

ＲＡＭ２５１ｃは記憶デバイスである。ＲＡＭ２５１ｃには、例えば、モータ制御装置に対する指令値及び原稿読取部１６，１７から受信される情報等の各種データが格納される。

システムコントローラ２５１は、各種装置から出力される信号に基づいて、原稿読取装置２００を制御する。なお、本実施形態においては、モータ１個に対してモータ制御装置が１個設けられているが、これに限定されるものではない。例えば、モータ制御装置１個で複数個のモータを制御する構成であっても良い。また、図２においては、原稿読取装置２００のモータとしてモータＭ１、Ｍ２のみが記載されているが、原稿読取装置２００には３個以上のモータが設けられている。更に、図２においては、モータ制御装置が２個しか設けられていないが、３個以上のモータ制御装置が原稿読取装置２００に設けられている。

前述の如くして、システムコントローラ２５１は、原稿読取装置２００の動作シーケンスを制御する。

＜画像印刷装置＞
画像印刷装置３０１の内部には、シート収納トレイ３０２、３０４が設けられている。シート収納トレイ３０２、３０４には、それぞれ異なる種類の記録媒体を収納することができる。例えば、シート収納トレイ３０２にはＡ４サイズの普通紙が収納され、シート収納トレイ３０４にはＡ４サイズの厚紙が収納される。なお、記録媒体とは、画像形成装置によって画像が形成されるものであって、例えば、用紙、樹脂シート、布、ＯＨＰシート、ラベル等は記録媒体に含まれる。

シート収納トレイ３０２に収納された記録媒体は、ピックアップローラ３０３によって搬送方向へ送り出されて、搬送ローラ３０６によってレジストレーションローラ３０８へ送り出される。また、シート収納トレイ３０４に収納された記録媒体は、ピックアップローラ３０５によって給送されて、搬送ローラ３０７及び３０６によってレジストレーションローラ３０８へ送り出される。

読取装置２０２から出力された画像信号は、半導体レーザ及びポリゴンミラーを含む光走査装置３１１に入力される。また、感光ドラム３０９は、帯電器３１０によって外周面が帯電される。感光ドラム３０９の外周面が帯電された後、読取装置２０２から光走査装置３１１に入力された画像信号に応じたレーザ光が、光走査装置３１１からポリゴンミラー及びミラー３１２、３１３を経由し、感光ドラム３０９の外周面に照射される。この結果、感光ドラム３０９の外周面に静電潜像が形成される。

続いて、静電潜像が現像器３１４内のトナーによって現像され、感光ドラム３０９の外周面にトナー像が形成される。感光ドラム３０９に形成されたトナー像は、感光ドラム３０９と対向する位置（転写位置）に設けられた転写帯電器３１５によって記録媒体に転写される。この転写タイミングに合わせて、レジストレーションローラ３０８は記録媒体を転写位置へ送り込む。

前述の如くして、トナー像が転写された記録媒体は、搬送ベルト３１７によって定着器３１８へ送り込まれ、定着器３１８によって加熱加圧されて、トナー像が記録媒体に定着される。このようにして、画像形成装置１００によって記録媒体に画像が形成される。

片面印刷モードで画像形成が行われる場合は、定着器３１８を通過した記録媒体は、排紙ローラ３１９、３２４によって、不図示の排紙トレイへ排紙される。また、両面印刷モードで画像形成が行われる場合は、定着器３１８によって記録媒体の第１面に定着処理が行われた後に、記録媒体は、排紙ローラ３１９、搬送ローラ３２０、及び反転ローラ３２１によって、反転パス３２５へと搬送される。その後、記録媒体は、搬送ローラ３２２、３２３によって再度レジストレーションローラ３０８へと搬送され、前述した方法で記録媒体の第２面に画像が形成される。その後、記録媒体は、排紙ローラ３１９、３２４によって不図示の排紙トレイへ排紙される。

また、第１面に画像形成された記録媒体がフェースダウンで画像形成装置１００の外部へ排紙される場合は、定着器３１８を通過した記録媒体は、排紙ローラ３１９を通って搬送ローラ３２０へ向かう方向へ搬送される。その後、記録媒体の後端が搬送ローラ３２０のニップ部を通過する直前に搬送ローラ３２０の回転が反転することによって、記録媒体の第１面が下向きになった状態で、記録媒体が排紙ローラ３２４を経由して、画像形成装置１００の外部へ排出される。

図１に示すように、画像印刷装置３０１には、シートを積載するシート積載部３２７が設けられている。シート積載部３２７に積載されたシートＳは、搬送方向へ送り出されてピックアップローラ３２８によって搬送方向へ送り出され、その後、給送ローラ３２９によって搬送される。

ピックアップローラ３２８と給送ローラ３２９は揺動アーム３３０によって連結されている。揺動アーム３３０は、給送ローラ３２９の回転軸を中心にして回動できるように給紙ローラ３２９の回転軸によって支持されている。

給送ローラ３２９によって搬送ローラ３０６へ搬送されたシートには、上述の方法で画像が形成される。

以上が画像形成装置１００の構成および機能についての説明である。なお、本実施形態における負荷とはモータによって駆動される対象物である。例えば、給送ローラ４、ピックアップローラ３、３０３、３０５、レジストレーションローラ３０８及び排紙ローラ３１９等の各種ローラ（搬送ローラ）は本実施形態における負荷に対応する。本実施形態のモータ制御装置は、これら負荷を駆動するモータに適用することができる。

図３は、画像印刷装置３０１の制御構成の例を示すブロック図である。システムコントローラ１５１は、図２に示すように、ＣＰＵ１５１ａ、ＲＯＭ１５１ｂ、ＲＡＭ１５１ｃを備えている。また、システムコントローラ１５１は、画像処理部１１２、操作部１５２、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１５３、高圧制御部１５５、モータ制御装置２６１、１５８、センサ類１５９、ＡＣドライバ１６０と接続されている。システムコントローラ１５１は、接続された各ユニットとの間でデータやコマンドの送受信をすることが可能である。

ＣＰＵ１５１ａは、ＲＯＭ１５１ｂに格納された各種プログラムを読み出して実行することによって、予め定められた画像形成シーケンスに関連する各種シーケンスを実行する。

ＲＡＭ１５１ｃは記憶デバイスである。ＲＡＭ１５１ｃには、例えば、高圧制御部１５５に対する設定値、モータ制御装置２６１に対する指令値及び操作部１５２から受信される情報等の各種データが記憶される。

システムコントローラ１５１は、画像処理部１１２における画像処理に必要となる、画像形成装置１００の内部に設けられた各種装置の設定値データを画像処理部１１２に送信する。更に、システムコントローラ１５１は、センサ類１５９からの信号を受信して、受信した信号に基づいて高圧制御部１５５の設定値を設定する。

高圧制御部１５５は、システムコントローラ１５１によって設定された設定値に応じて、高圧ユニット１５６（帯電器３１０、現像器３１４、転写帯電器３１５等）に必要な電圧を供給する。

モータ制御装置２６１は、ＣＰＵ１５１ａから出力された指令に応じて、ピックアップローラ３２８及び給紙ローラ３２９を駆動するモータＭ３を制御する。また、モータ制御装置１５８は、ＣＰＵ１５１ａから出力された指令に応じて、搖動アーム３３０を駆動するモータＭ４を制御する。なお、図３においては、画像印刷装置のモータとしてモータＭ３、Ｍ４のみが記載されているが、画像形成装置には３個以上のモータが設けられている。また、１個のモータ制御装置が複数個のモータを制御する構成であっても良い。更に、図３においては、モータ制御装置が２個しか設けられていないが、３個以上のモータ制御装置が画像印刷装置に設けられている。

Ａ／Ｄ変換器１５３は、定着ヒータ１６１の温度を検出するためのサーミスタ１５４が検出した検出信号を受信し、検出信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してシステムコントローラ１５１に送信する。システムコントローラ１５１は、Ａ／Ｄ変換器１５３から受信したデジタル信号に基づいてＡＣドライバ１６０の制御を行う。ＡＣドライバ１６０は、定着ヒータ１６１の温度が定着処理を行うために必要な温度となるように定着ヒータ１６１を制御する。なお、定着ヒータ１６１は、定着処理に用いられるヒータであり、定着器３１８に含まれる。

システムコントローラ１５１は、使用する記録媒体の種類（以下、紙種と称する）等の設定をユーザが行うための操作画面を、操作部１５２に設けられた表示部に表示するように、操作部１５２を制御する。システムコントローラ１５１は、ユーザが設定した情報を操作部１５２から受信し、ユーザが設定した情報に基づいて画像形成装置１００の動作シーケンスを制御する。また、システムコントローラ１５１は、画像形成装置の状態を示す情報を操作部１５２に送信する。なお、画像形成装置の状態を示す情報とは、例えば、画像形成枚数、画像形成動作の進行状況、原稿読取装置２０１及び画像印刷装置３０１におけるシートのジャムや重送等に関する情報である。操作部１５２は、システムコントローラ１５１から受信した情報を表示部に表示する。

前述の如くして、システムコントローラ１５１は画像形成装置１００の動作シーケンスを制御する。

［モータ制御装置］
次に、本実施形態におけるモータ制御装置２６１について説明する。本実施形態におけるモータ制御装置２６１は、ベクトル制御を用いてモータＭ１を制御する。なお、以下の説明においては、電気角としての回転位相θ、指令位相θ＿ｒｅｆ及び電流の位相等に基づいて以下の制御が行われるが、例えば、電気角が機械角に変換され、当該機械角に基づいて以下の制御が行われてもよい。

＜ベクトル制御＞
まず、図４及び図５を用いて、本実施形態におけるモータ制御装置２６１がベクトル制御を行う方法について説明する。なお、以下の説明におけるモータには、モータの回転子の回転位相を検出するためのロータリエンコーダなどのセンサは設けられていないが、ロータリエンコーダなどのセンサが設けられていてもよい。

図４は、Ａ相（第１相）とＢ相（第２相）との２相から成るステッピングモータ（以下、モータと称する）Ｍ１と、ｄ軸及びｑ軸によって表される回転座標系との関係を示す図である。図４では、静止座標系において、Ａ相の巻線に対応した軸であるα軸と、Ｂ相の巻線に対応した軸であるβ軸とが定義されている。また、図４では、回転子４０２に用いられている永久磁石の磁極によって作られる磁束の方向に沿ってｄ軸が定義され、ｄ軸から反時計回りに９０度進んだ方向（ｄ軸に直交する方向）に沿ってｑ軸が定義されている。α軸とｄ軸との成す角度はθと定義され、回転子４０２の回転位相は角度θによって表される。ベクトル制御では、回転子４０２の回転位相θを基準とした回転座標系が用いられる。具体的には、ベクトル制御では、巻線に流れる駆動電流に対応する電流ベクトルの、回転座標系における電流成分であって、回転子にトルクを発生させるｑ軸成分（トルク電流成分）と巻線を貫く磁束の強度に影響するｄ軸成分（励磁電流成分）とが用いられる。

ベクトル制御とは、回転子の目標位相を表す指令位相と実際の回転位相との偏差が小さくなるようにトルク電流成分の値と励磁電流成分の値とを制御する位相フィードバック制御を行うことによってモータを制御する制御方法である。また、回転子の目標速度を表す指令速度と実際の回転速度との偏差が小さくなるようにトルク電流成分の値と励磁電流成分の値とを制御する速度フィードバック制御を行うことによってモータを制御する方法もある。

図５は、モータＭ１を制御するモータ制御装置２６１の構成の例を示すブロック図である。なお、モータ制御装置２６１は、少なくとも１つのＡＳＩＣで構成されており、以下に説明する各機能を実行する。

図５に示すように、モータ制御装置２６１は、ベクトル制御を行う回路として、位相制御器５０２、電流制御器５０３、座標逆変換器５０５、座標変換器５１１、モータの巻線に駆動電流を供給するＰＷＭインバータ５０６等を有する。座標変換器５１１は、モータＭ１のＡ相及びＢ相の巻線に流れる駆動電流に対応する電流ベクトルを、α軸及びβ軸で表される静止座標系からｑ軸及びｄ軸で表される回転座標系に座標変換する。この結果、巻線に流れる駆動電流は、回転座標系における電流値であるｑ軸成分の電流値（ｑ軸電流）とｄ軸成分の電流値（ｄ軸電流）とによって表される。なお、ｑ軸電流は、モータＭ１の回転子４０２にトルクを発生させるトルク電流に相当する。また、ｄ軸電流は、モータＭ１の巻線を貫く磁束の強度に影響する励磁電流に相当する。モータ制御装置２６１は、ｑ軸電流及びｄ軸電流をそれぞれ独立に制御することができる。この結果、モータ制御装置２６１は、回転子４０２にかかる負荷トルクに応じてｑ軸電流を制御することによって、回転子４０２が回転するために必要なトルクを効率的に発生させることができる。即ち、ベクトル制御においては、図４に示す電流ベクトルの大きさは、回転子４０２にかかる負荷トルクに応じて変化する。

モータ制御装置２６１は、モータＭ１の回転子４０２の回転位相θを後述する方法により決定し、その決定結果に基づいてベクトル制御を行う。ＣＰＵ２５１ａは、モータ５０９の回転子４０２の目標位相を表す指令位相θ＿ｒｅｆを生成し、指令位相θ＿ｒｅｆをモータ制御装置１５７へ出力する。なお、実際には、ＣＰＵ２５１ａはモータ制御装置１５７に対してパルス信号を出力しており、パルスの数が指令位相に対応し、パルスの周波数が目標速度に対応する。指令位相θ＿ｒｅｆは、例えば、モータ５０９の目標速度に基づいて生成される。

減算器１０１は、モータＭ１の回転子４０２の回転位相θと指令位相θ＿ｒｅｆとの偏差Δθを演算して出力する。

位相制御器５０２は、偏差Δθを周期Ｔ（例えば、２００μｓ）で取得する。位相制御器５０２は、比例制御（Ｐ）、積分制御（Ｉ）、微分制御（Ｄ）に基づいて、減算器１０１から取得する偏差Δθが小さくなるように、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成して出力する。具体的には、位相制御器５０２は、Ｐ制御、Ｉ制御、Ｄ制御に基づいて減算器１０１から取得する偏差Δθが０になるように、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成して出力する。なお、Ｐ制御とは、制御する対象の値を指令値と推定値との偏差に比例する値に基づいて制御する制御方法である。また、Ｉ制御とは、制御する対象の値を指令値と推定値との偏差の時間積分に比例する値に基づいて制御する制御方法である。また、Ｄ制御とは、制御する対象の値を指令値と推定値との偏差の時間変化に比例する値に基づいて制御する制御方法である。本実施形態における位相制御器５０２は、ＰＩＤ制御に基づいてｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成するが、これに限定されるものではない。例えば、位相制御器５０２は、ＰＩ制御に基づいてｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成しても良い。なお、本実施形態においては、巻線を貫く磁束の強度に影響するｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆは０に設定されるが、これに限定されるものではない。

モータＭ１のＡ相の巻線に流れる駆動電流は、電流検出器５０７によって検出され、その後、Ａ／Ｄ変換器５１０によってアナログ値からデジタル値へと変換される。また、モータＭ１のＢ相の巻線に流れる駆動電流は、電流検出器５０８によって検出され、その後、Ａ／Ｄ変換器５１０によってアナログ値からデジタル値へと変換される。なお、電流検出器５０７、５０８が電流を検出する周期は、例えば、位相制御器５０２が偏差Δθを取得する周期Ｔ以下の周期（例えば、２５μｓ）である。

Ａ／Ｄ変換器５１０によってアナログ値からデジタル値へと変換された駆動電流の電流値は、静止座標系における電流値ｉα及びｉβとして、図３に示す電流ベクトルの位相θｅを用いて次式によって表される。なお、電流ベクトルの位相θｅは、α軸と電流ベクトルとの成す角度と定義される。また、Ｉは電流ベクトルの大きさを示す。
ｉα＝Ｉ＊ｃｏｓθｅ （１）
ｉβ＝Ｉ＊ｓｉｎθｅ （２）

これらの電流値ｉα及びｉβは、座標変換器５１１と誘起電圧決定器５１２とに入力される。

座標変換器５１１は、次式によって、静止座標系における電流値ｉα及びｉβを回転座標系におけるｑ軸電流の電流値ｉｑ及びｄ軸電流の電流値ｉｄに変換する。
ｉｄ＝ ｃｏｓθ＊ｉα＋ｓｉｎθ＊ｉβ （３）
ｉｑ＝−ｓｉｎθ＊ｉα＋ｃｏｓθ＊ｉβ （４）

座標変換器５１１は、変換された電流値ｉｑを減算器１０２に出力する。また、座標変換器５１１は、変換された電流値ｉｄを減算器１０３に出力する。

減算器１０２は、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆと電流値ｉｑとの偏差を演算し、該偏差を電流制御器５０３に出力する。

また、減算器１０３は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆと電流値ｉｄとの偏差を演算し、該偏差を電流制御器５０３に出力する。

電流制御器５０３は、ＰＩＤ制御に基づいて、入力される偏差がそれぞれ小さくなるように駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成する。具体的には、電流制御器５０３は、入力される偏差がそれぞれ０になるように駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成して座標逆変換器５０５に出力する。なお、本実施形態における電流制御器５０３は、ＰＩＤ制御に基づいて駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成しているが、これに限定されるものではない。例えば、電流制御器５０３は、ＰＩ制御に基づいて駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成しても良い。

座標逆変換器５０５は、電流制御器５０３から出力された回転座標系における駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを、次式によって、静止座標系における駆動電圧Ｖα及びＶβに逆変換する。
Ｖα＝ｃｏｓθ＊Ｖｄ−ｓｉｎθ＊Ｖｑ （５）
Ｖβ＝ｓｉｎθ＊Ｖｄ＋ｃｏｓθ＊Ｖｑ （６）

座標逆変換器５０５は、逆変換されたＶα及びＶβを誘起電圧決定器５１２及びＰＷＭインバータ５０６に出力する。

ＰＷＭインバータ５０６は、フルブリッジ回路を有する。フルブリッジ回路は座標逆変換器５０５から入力された駆動電圧Ｖα及びＶβに基づくＰＷＭ（パルス幅変調）信号によって駆動される。その結果、ＰＷＭインバータ５０６は、駆動電圧Ｖα及びＶβに応じた駆動電流ｉα及びｉβを生成し、駆動電流ｉα及びｉβをモータＭ１の各相の巻線に供給することによって、モータＭ１を駆動させる。なお、本実施形態においては、ＰＷＭインバータはフルブリッジ回路を有しているが、ＰＷＭインバータはハーフブリッジ回路等であっても良い。

次に、回転位相θの決定方法について説明する。回転子４０２の回転位相θの決定には、回転子４０２の回転によってモータＭ１のＡ相及びＢ相の巻線に誘起される誘起電圧Ｅα及びＥβの値が用いられる。誘起電圧の値は誘起電圧決定器５１２によって決定（算出）される。具体的には、誘起電圧Ｅα及びＥβは、Ａ／Ｄ変換器５１０から誘起電圧決定器５１２に入力された電流値ｉα及びｉβと、座標逆変換器５０５から誘起電圧決定器５１２に入力された駆動電圧Ｖα及びＶβとから、次式によって決定される。
Ｅα＝Ｖα−Ｒ＊ｉα−Ｌ＊ｄｉα／ｄｔ （７）
Ｅβ＝Ｖβ−Ｒ＊ｉβ−Ｌ＊ｄｉβ／ｄｔ （８）

ここで、Ｒは巻線レジスタンス、Ｌは巻線インダクタンスである。巻線レジスタンスＲ及び巻線インダクタンスＬの値は使用されているモータＭ１に固有の値であり、ＲＯＭ１５１ｂに予め格納されている。

誘起電圧決定器５１２によって決定された誘起電圧Ｅα及びＥβは位相決定器５１３に出力される。

位相決定器５１３は、誘起電圧決定器５１２から出力された誘起電圧Ｅαと誘起電圧Ｅβとの比に基づいて、次式によってモータＭ１の回転子４０２の回転位相θを決定する。
θ＝ｔａｎ＾−１（−Ｅβ／Ｅα） （９）

なお、本実施形態においては、位相決定器５１３は、式（９）に基づく演算を行うことによって回転位相θを決定したが、この限りではない。例えば、位相決定器５１３は、ＲＯＭ１５１ｂ等に記憶されている、誘起電圧Ｅα及び誘起電圧Ｅβと誘起電圧Ｅα及び誘起電圧Ｅβとに対応する回転位相θとの関係を示すテーブルを参照することによって回転位相θを決定してもよい。

前述の如くして得られた回転子４０２の回転位相θは、減算器１０１、座標逆変換器５０５、座標変換器５１１に入力される。

モータ制御装置２６１は、ベクトル制御を行う場合は、上述の制御を繰り返し行う。

以上のように、本実施形態におけるモータ制御装置２６１は、指令位相θ＿ｒｅｆと回転位相θとの偏差が小さくなるように回転座標系における電流値を制御する位相フィードバック制御を用いたベクトル制御を行う。ベクトル制御を行うことによって、余剰トルクに起因してモータ音が増大することや消費電力が増大することを抑制することができる。

［搬送ローラの駆動構成］
画像形成装置１００において搬送可能なシート（仕様範囲内のシート）ではない仕様範囲外のシートが搬送されると、搬送ローラを駆動するモータにかかる負荷トルクが増大し、モータが脱調してしまう。モータが脱調すると当該モータの駆動対象である搬送ローラを駆動することができなくなり、当該搬送ローラの位置においてシートが滞留してしまう。この状態でシートの搬送が継続されると、前記搬送ローラの上流から当該搬送ローラまで搬送されたシートが、滞留しているシートに接触し、シートにダメージを与えてしまう可能性がある。なお、本実施形態における仕様範囲内のシートには、例えば、坪量が予め定められた量よりも小さいシートが含まれる。

本実施形態では、以下の構成が適用されることにより、シートにダメージを与えてしまうことが抑制される。

図６は、原稿給送装置２０１の構成を説明する図である。図６に示すように、搬送ローラ７は、原稿Ｐが搬送される搬送方向における給送ローラ４のニップ部よりも下流側において、搬送ガイドが鉛直方向における下方に向けて屈曲する領域に設けられている。なお、搬送ガイドが鉛直方向における下方に向けて屈曲する領域は、図６における位置Ａよりも下流側に設けられている。

図６に示すように、シートセンサＳＳ２の検知結果はＣＰＵ２５１ａに入力される。ＣＰＵ２５１ａは、シートセンサＳＳ２がシートの先端を検知したことを示す信号が入力されてから所定時間が経過した後に、モータ制御装置２６１からの偏差Δθのサンプリングを第２所定時間行う。

なお、本実施形態では、所定時間は、搬送されるシートの先端がシートセンサＳＳ２の検知位置から搬送ローラ７のニップ位置まで搬送されるのに要する時間よりも短い時間に設定される。本実施形態では、例えば、シートセンサＳＳ２がシートの先端を検知してから所定時間が経過した後の当該シートの先端の位置が位置Ｂとなるように、所定時間が設定されている。即ち、ＣＰＵ２５１ａによる偏差Δθのサンプリングは、シートの先端がシートセンサＳＳ２の検知位置を通過した後且つ搬送ローラ７のニップ位置に到達するよりも前に開始される。

また、本実施形態では、第２所定時間は、搬送されるシートの先端が位置Ｂから搬送ローラ７のニップ位置まで搬送されるのに要する時間よりも長い時間に設定される。本実施形態では、例えば、シートの先端が位置Ｂを通過してから第２所定時間が経過した後の当該シートの先端の位置が位置Ｃとなるように、第２所定時間が設定されている。即ち、ＣＰＵ２５１ａによる偏差Δθのサンプリングは、シートの先端が搬送ローラ７のニップ位置に到達した後に終了される。

このように、本実施形態では、シートの先端が搬送ローラ７のニップ位置よりも上流側の所定位置に到達したタイミングからシートの先端が搬送ローラ７のニップ位置よりも下流側の第２所定位置に到達するタイミングまで、ＣＰＵ２５１ａによる偏差Δθのサンプリングが行われる。

シートの先端が搬送ローラ７のニップ部に突入する際には、搬送ローラ７のニップ部へと搬送されるシートが搬送ローラ７にぶつかることに起因して搬送ローラ７にかかる負荷トルクは増大する。搬送ローラ７にかかる負荷トルクが増大すると、モータＭ１の回転子にかかる負荷トルクが増大することに起因して偏差Δθも増大する。

本実施形態においては、搬送ローラ７は搬送ガイドが鉛直方向における下方に向けて屈曲する領域に設けられているため、シートは搬送ガイドに沿って屈曲した状態で搬送ローラ７のニップ部に突入する。搬送されるシートの坪量が大きいほど、また、搬送されるシートのコシが強いほど、搬送ローラ７のニップ部へと搬送されるシートが搬送ローラ７にぶつかるときに搬送ローラ７に与えられる衝撃は大きくなる。即ち、搬送されるシートの坪量が大きいほど、また、搬送されるシートのコシが強いほど、シートの先端が搬送ローラ７のニップ部に突入するときの搬送ローラ７にかかる負荷トルクの増大量は大きい。搬送ローラ７にかかる負荷トルクの増大量が大きいほど、偏差Δθの増大量も大きくなる。

図７は、モータの回転速度とモータの出力トルクとの関係の一例を示す図である。図７に示すように、モータの回転速度が大きくなるほどモータの出力トルクは小さくなる。

本実施形態では、ＣＰＵ２５１ａは、ジョブが開始されると、モータＭ１が回転速度Ｖ１で回転するようにモータ制御装置２６１を制御する。そして、ＣＰＵ２５１ａは、サンプリングした偏差Δθが所定値としての閾値Δθｔｈ以上になると、モータＭ１が回転速度Ｖ１よりも遅い回転速度Ｖ２で回転するようにモータ制御装置２６１を制御する。即ち、ＣＰＵ２５１ａは、サンプリングした偏差Δθが所定値としての閾値Δθｔｈ以上になると、シートの搬送速度をより遅くする。この結果、モータの出力トルクをより大きくすることができるため、仕様範囲外のシートが搬送されたとしてもモータが脱調してしまうことを抑制することができる。

なお、閾値Δθｔｈは、画像形成装置１００の仕様範囲内のシートが搬送される場合に、当該シートの先端が搬送ローラ７のニップ部に突入するときに増大する偏差Δθが当該閾値Δθｔｈを超えないような値（増大する偏差Δθのピーク値より大きい値）に設定される。また、閾値Δθｔｈは、画像形成装置１００の仕様範囲外のシートが搬送される場合に、当該シートの先端が搬送ローラ７のニップ部に突入するときに増大する偏差Δθが当該閾値Δθｔｈを超えるような値（増大する偏差Δθのピーク値より小さい値）に設定される。即ち、偏差Δθが閾値Δθｔｈを超えることは、仕様範囲外のシートが搬送されていることを意味する。

図８は、本実施形態におけるモータの制御方法を説明するフローチャートである。このフローチャートの処理は、ＣＰＵ２５１ａによって実行される。

Ｓ１００１において、ＣＰＵ２５１ａは、モータＭ１が回転速度Ｖ１で回転するようにモータ制御装置２６１を制御する。

次にＳ１００２において、シートセンサＳＳ２がシートの先端を検知すると、処理はＳ１００３へ進む。

Ｓ１００３において、シートセンサＳＳ２がシートの先端を検知してから所定時間が経過すると、Ｓ１００４において、ＣＰＵ２５１ａは、偏差Δθのサンプリングを開始する。

Ｓ１００５において、偏差Δθのサンプリングを開始してから第２所定時間が経過した場合は、Ｓ１００６において、ＣＰＵ２５１ａは、偏差Δθのサンプリングを終了し、処理をＳ１００７に進める。

Ｓ１００７において、印刷ジョブが終了しない場合は、処理はＳ１００２に戻る。

一方、Ｓ１００７において、印刷ジョブが終了する場合は、Ｓ１００８において、ＣＰＵ２５１ａは、モータＭ１の駆動を停止するようにモータ制御装置２６１を制御し、このフローチャートの処理を終了する。

また、Ｓ１００５において、偏差Δθのサンプリングを開始してから第２所定時間が経過していない場合は、処理はＳ１００９に進む。

Ｓ１００９において、偏差Δθが閾値Δθｔｈ未満である場合は、処理はＳ１００５に戻る。

一方、Ｓ１００９において、偏差Δθが閾値Δθｔｈ以上である場合は、Ｓ１０１０において、ＣＰＵ２５１ａは、モータＭ１が回転速度Ｖ２で回転するようにモータ制御装置２６１を制御する。なお、ＣＰＵ２５１ａは、偏差Δθが閾値Δθｔｈ以上である場合は、仕様範囲外のシートが搬送されていると判定する。

その後、Ｓ１０１１において、ＣＰＵ２５１ａは、仕様範囲外のシートが搬送されていることを示す情報、及び、シートの搬送速度を減速したこと示す情報を操作部１５２に設けられた表示部に表示する指示をシステムコントローラ１５１に出力する。この結果、仕様範囲外のシートが搬送されていることがユーザに通知される。

以上のように、本実施形態では、シートの先端が搬送ローラ７のニップ部に突入する際に増大する偏差Δθに基づいて、シートの搬送が制御される。具体的には、偏差Δθが閾値Δθｔｈ以上になると、モータＭ１が回転速度Ｖ１よりも遅い回転速度Ｖ２で回転するようにモータ制御装置２６１を制御する。即ち、ＣＰＵ２５１ａは、サンプリングした偏差Δθが所定値としての閾値Δθｔｈ以上になると、シートの搬送速度をより遅くする。この結果、モータの出力トルクをより大きくすることができるため、仕様範囲外のシートが搬送されたとしてもモータが脱調してしまうことを抑制することができる。つまり、ジャムが生じることを抑制することができる。この結果、シートが滞留した状態でシートの搬送が継続されることに起因してシートにダメージを与えてしまうことを抑制することができる。

また、本実施形態では、搬送ローラ７は搬送ガイドが鉛直方向における下方に向けて屈曲する領域に設けられているため、シートは搬送ガイドに沿って屈曲した状態で搬送ローラ７のニップ部に突入する。この結果、搬送されるシートが搬送ローラ７にぶつかるときに搬送ローラ７に与えられる衝撃は大きくなり偏差Δθの増大量は大きくなる。その結果仕様範囲外のシートをより高精度に検出することができ、当該仕様範囲外のシートや搬送ローラにダメージを与えてしまうことを抑制することができる。

なお、本実施形態では、シートの先端が搬送ローラ７のニップ位置よりも上流側の所定位置に到達したタイミングからシートの先端が搬送ローラ７のニップ位置よりも下流側の第２所定位置に到達するタイミングまで、偏差Δθのサンプリングが行われたがこの限りではない。例えば、ＣＰＵ２５１ａは、モータＭ１の駆動が開始されてから停止されるまでの期間、サンプリングを行ってもよい
また、本実施形態におけるベクトル制御では、位相フィードバック制御を行うことによってモータを制御しているが、これに限定されるものではない。例えば、回転子４０２の回転速度ωをフィードバックしてモータを制御する構成であっても良い。具体的には、図９に示すように、モータ制御装置内部に速度決定器５１４を設け、速度決定器５１４が位相決定器５１３から出力された回転位相θの時間変化に基づいて回転速度ωを決定する。なお、速度の決定には、以下の式（１０）が用いられるものとする。
ω＝ｄθ／ｄｔ （１０）

そして、ＣＰＵ１５１ａは回転子の目標速度を表す指令速度ω＿ｒｅｆを出力する。更に、モータ制御装置内部に速度制御器６００を設け、速度制御器６００が回転速度ωと指令速度ω＿ｒｅｆとの偏差が小さくなるように、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成して出力する構成とする。このような速度フィードバック制御を行うことによって、モータを制御する構成であっても良い。

また、本実施形態では、偏差Δθに基づいてシートの搬送が制御されたが、この限りではない。例えば、回転子の回転速度ωと指令速度ω＿ｒｅｆとの偏差Δωに基づいてシートの搬送が制御されてもよい。

また、例えば、座標変換器５１１から出力される電流値ｉｑと閾値ｉｑｔｈとの比較によりシートの搬送が制御されてもよい。なお、電流値ｉｑが増大したことはモータの回転子にかかる負荷トルクが増大したことを意味し、電流値ｉｑが減少したことはモータの回転子にかかる負荷トルクが減少したことを意味する。

また、指令位相θ＿ｒｅｆと位相決定器５１３によって決定された回転位相θとの偏差に基づいて決定されたｑ軸電流指令値（目標値）ｉｑ＿ｒｅｆと閾値ｉｑ＿ｒｅｆｔｈとの比較によりシートの搬送が制御されてもよい。なお、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆが増大したことはモータの回転子にかかる負荷トルクが増大したことに起因して回転子が回転するために必要なトルクが増大したことを意味し、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆが減少したことはモータの回転子にかかる負荷トルクが減少したことに起因して回転子が回転するために必要なトルクが減少したことを意味する。

なお、偏差Δθ、Δω、電流値ｉｑ、電流値ｉｑ＿ｒｅｆは、モータの回転子にかかる負荷トルクに対応するパラメータの値に対応する。

本実施形態が適用されるのは、ベクトル制御によるモータ制御に限らない。例えば、回転位相や回転速度をフィードバックする構成を有するモータ制御装置であれば本実施形態は適用される。

なお、本実施形態においては、負荷を駆動するモータとしてステッピングモータが用いられているが、ＤＣモータ等の他のモータであっても良い。また、モータは２相モータである場合に限らず、３相モータ等の他のモータであっても本実施形態を適用することができる。

また、本実施形態においては、回転子として永久磁石が用いられているが、これに限定されるものではない。

７ 搬送ローラ
２５１ａ ＣＰＵ
２６１ モータ制御装置
４０２ 回転子
５０２ 位相制御器
Ｍ１ ステッピングモータ

Claims (9)

1. シートを搬送する搬送ローラと、
   前記搬送ローラを駆動するモータと、
   前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
   前記位相決定手段によって決定された回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって、前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分の値と前記トルク電流成分の目標値との偏差が小さくなるように、前記モータの巻線に流れる駆動電流を制御する制御手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、前記位相決定手段によって決定された回転位相と前記回転子の目標位相を表す指令位相との偏差が小さくなるように、前記トルク電流成分の目標値を設定し、
   前記制御手段は、前記回転子にかかる負荷トルクに対応するパラメータの値が所定値より小さい場合は前記モータを第１の回転速度で回転させ、前記負荷トルクに対応するパラメータの値が前記所定値より大きい場合は前記モータを前記第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度で回転させることを特徴とするシート搬送装置。
2. シートを搬送する搬送ローラと、
   前記搬送ローラを駆動するモータと、
   前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
   前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
   前記位相決定手段によって決定された回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって、前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分の値と前記トルク電流成分の目標値との偏差が小さくなるように、前記モータの巻線に流れる駆動電流を制御する制御手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、前記速度決定手段によって決定された回転速度と前記回転子の目標速度を表す指令速度との偏差が小さくなるように、前記トルク電流成分の目標値を設定し、
   前記制御手段は、前記回転子にかかる負荷トルクに対応するパラメータの値が所定値より小さい場合は前記モータを第１の回転速度で回転させ、前記負荷トルクに対応するパラメータの値が前記所定値より大きい場合は前記モータを前記第１の回転速度よりも遅い第２の回転速度で回転させることを特徴とするシート搬送装置。
3. 前記シート搬送装置は、
   前記負荷トルクに対応するパラメータの値が前記所定値より大きい場合に、前記原稿給送装置における仕様範囲外の原稿が搬送されていると判定する判定手段と、
   前記判定手段によって前記仕様範囲外の原稿が搬送されていると判定された場合に、前記仕様範囲外の原稿が搬送されていることを示す情報を通知する通知手段と、
   を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のシート搬送装置。
4. 前記仕様範囲外の原稿は、原稿の坪量が所定の坪量よりも大きい原稿であることを特徴とする請求項３に記載のシート搬送装置。
5. 前記シート搬送装置は、
   前記シートを積載する積載部と、
   前記積載部に積載されたシートを給送するピックアップローラと、
   前記シートが搬送される搬送方向において前記ピックアップローラよりも下流側且つ前記搬送ローラよりも上流側に設けられた第２搬送ローラと、
   前記第２搬送ローラと対向する位置に設けられ、前記ピックアップローラによって重なった状態で搬送された複数枚の原稿を分離する分離部材と、
   を有し、
   前記搬送ローラは、前記搬送方向において前記第２搬送ローラと前記分離手段とのニップ位置よりも下流側且つ前記シートが搬送される搬送路が屈曲している領域に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
6. 前記負荷トルクに対応するパラメータの値は、前記屈曲した搬送路により前記シートが屈曲している状態で当該シートの先端が前記第２搬送ローラのニップ部に突入することに起因して増大することを特徴とする請求項５に記載の原稿給送装置。
7. 前記負荷トルクに対応するパラメータは、前記偏差であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一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た前記原稿を読み取る読取手段と、
   を有することを特徴とする原稿読取装置。
9. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載のシート搬送装置と、
   記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
   を有し、
   前記画像形成手段は、前記シート搬送装置によって搬送された前記記録媒体に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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