JP2020083629A - シート搬送装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シートの搬送状態を精度良く判断するシート搬送装置２００および画像形成装置を提供すること。【解決手段】シート供給手段２２１と、第１給紙ローラ２５１と、第２給紙ローラ２５５と、第１給紙ローラ２２１を回転させる第１モータ２５２を備える第１シート搬送手段と、搬送ローラ２７１と搬送ローラ２７１を回転させる第２モータ２７２を備える第２シート搬送手段と、を有し、第１シート搬送手段は、第１給紙ローラ２５１と第２給紙ローラ２５５との間にシートを挟み、第１給紙ローラ２５１の回転により第２シート搬送手段にシートを搬送するシート搬送装置２００であって、シートの搬送状態を判断する判断手段５５３を備え、判断手段５５３は、第１シート搬送手段の第１モータ２５２のトルクまたは第２シート搬送手段の第２モータ２７２のトルクの一方に基づいて、シートの搬送状態を判断する。【選択図】図８

Description

本発明は、シート搬送装置および画像形成装置に関する。

特許文献１では、シートの移動量を検出するシート移動量検出手段の検出結果に基づいて、互いに検出時間帯が重複しない複数の区間それぞれで検出された単位時間あたりのシートの移動量の比を算出し、移動量の比の算出値と基準値との比較結果に基づいて、シート供給用部材の劣化を判定する構成を開示している。

本発明は、シートの搬送状態を精度良く判断するシート搬送装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係るシート搬送装置は、シートを搬送する方向において順に、シート供給手段と、第１給紙ローラと、第２給紙ローラと、前記第１給紙ローラを回転させる第１モータを備える第１シート搬送手段と、搬送ローラと該搬送ローラを回転させる第２モータを備える第２シート搬送手段４７と、を有し、前記第１シート搬送手段は、前記第１給紙ローラと前記第２給紙ローラとの間にシートを挟み、前記第１給紙ローラの回転により前記第２シート搬送手段に前記シートを搬送するシート搬送装置であって、シートの搬送状態を判断する判断手段を備え、前記判断手段は、前記第１シート搬送手段の前記第１モータのトルクまたは前記第２シート搬送手段の前記第２モータのトルクの、少なくともどちらか一方に基づいて、シートの搬送状態を判断する。

本発明によれば、シートの搬送状態を精度良く判断するシート搬送装置および画像形成装置を提供することができる。

本発明の一実施形態としての画像形成装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態としてのシート搬送装置２００の概略構成を示す図である。 本実施形態に係るシート搬送装置２００の構成を示す断面図である。 本実施形態に係るシート搬送装置２００により搬送されるシートの状態を示す図である。 ｔｐｆ（式１）とｔｆ（式２）の関係を示す図である。 本実施形態に係るシート搬送装置２００の制御ブロック図である。 本実施形態に係るシート搬送装置２００のタイミングチャートである。 本実施形態に係るトルク変化特徴量算出手段５５２の処理を説明する図である。 本実施形態に係る判断手段５５３の判断結果を表示する例である。 本実施形態に係る判断手段５５３の判断結果を報知する例である。 図３、図４に示したシート搬送装置２００の変形例である。 図２に示したシート搬送装置２００の変形例である。 図１２に示したシート搬送装置２００の構成を示す断面図である。 図１３に示したシート搬送装置２００により搬送されるシートの状態を示す図である。 図１２〜図１４に示したシート搬送装置２００の制御ブロック図である。

図１は、本発明の一実施形態としての画像形成装置を示す断面図である。図示する画像形成装置は、電子写真式タンデム型間接転写カラー複写機（以下、単に複写機と言う。）の一例の内部機構の全体概略構成を示す。図中１００は画像形成装置本体である複写機本体、２００はそれを載せるシート搬送装置、３００は複写機本体１００上に取り付けるスキャナ、４００はさらにその上に取り付ける自動原稿搬送装置（ＡＤＦ）である。

複写機本体１００には、中央に、無端ベルト状の中間転写体１０を駆動ローラ１４と二つの従動ローラ１５、１６に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能に設けてある。 もちろん、別途に、中間転写体１０の片寄りを調整するローラに掛け回すなど、４つ以上のローラに掛け回すようにしてもよい。 なお中間転写体１０は、図示の例ではほぼ水平に張り渡してあるが、水平ではなく、斜めに張り渡すようにしてもよい。

また図示の例では、一方の従動ローラ１５の図中左側に、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去するベルトクリーニング装置１７を設けてある。

駆動ローラ１４と従動ローラ１５間に水平に張り渡した中間転写体１０上には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４つの単色作像手段１８を横に並べて配置してタンデム作像装置２０を設けてある。 タンデム作像装置２０の上には、さらに露光装置２１を設けてある。

一方、中間転写体１０の張り渡し領域の下方には、二次転写装置２２を備えている。 二次転写装置２２は、図示の例では、二つのローラ２３間に、無端ベルトである二次転写ベルト２４を掛け渡して構成し、他方の従動ローラ１６に押し当てて中間転写体１０上の画像を記録媒体に転写する。

二次転写装置２２の横には、記録媒体上の転写画像を定着する定着装置２５を設けてある。定着装置２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。そして、図示の例ではその一部を（全部でもよい）、中間転写体１０の張り渡し領域の下方に入り込ませて備えている。この二次転写装置２２には、画像転写後の記録媒体をこの定着装置２５へと搬送する媒体搬送機能も備えている。もちろん、二次転写装置２２として、非接触のチャージャを配置してもよい。ただし、そのような構成の場合は、この媒体搬送機能を併せて備えることは難しくなる。

このような二次転写装置２２及び定着装置２５の下には、中間転写体１０の張り渡し方向と平行に、記録媒体の両面に画像を形成すべく記録媒体を反転する記録媒体反転装置２８を備える。

この複写機を用いて複写するときは、自動原稿搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットするか、または自動原稿搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に直接原稿をセットし、自動原稿搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。 そして、不図示のスタートスイッチを押すと、自動原稿搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動してから、スキャナ３００を駆動して原稿内容を読み取る。コンタクトガラス３２上に直接原稿をセットしたときは、そのまま原稿内容を読み取る。

また、不図示のスタートスイッチを押すと、不図示の駆動モータで駆動ローラ１４が回転駆動されて従動ローラ１５、１６が従動回転し、中間転写体１０を回転搬送する。 同時に、個々の単色作像手段１８でそれぞれの像担持体４０を回転させて各像担持体４０上にそれぞれの色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）の単色画像を形成する。 そして、中間転写体１０の搬送とともに、それらの単色画像を一次転写して順次重ね、中間転写体１０上に合成カラー画像を形成する。

一方、不図示のスタートスイッチを押した後、適宜のタイミングでシート搬送装置２００のピックアップコロ４２の１つが選択されて回転する。すると、ペーパーバンク４３に多段に備えるシート積載トレイ４４の１つから記録媒体が繰り出される。 記録媒体は、分離コロ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れられ、搬送部４７で搬送され、複写機本体１００内の給紙路４８に導かれ、レジストローラ４９に突き当って止まる。 手差し給紙の場合は、給紙コロ５０を回転させて開いた手差しトレイ５１上にセットした記録媒体を繰り出し、分離コロ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。

そして、中間転写体１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転させ、中間転写体１０と二次転写装置２２との間に記録媒体を送り込み、二次転写装置２２で中間転写体１０上の合成カラー画像を一括二次転写して記録媒体上にカラー画像を形成する。

画像転写後の記録媒体は、二次転写装置２２で搬送して定着装置２５へと送り込む。 定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着させた後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６により排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。 記録媒体の両面に画像形成をする場合は、切換爪５５で切り換えて記録媒体反転装置２８に入れ、そこで反転させて再び転写位置へと導き、裏面にも画像を形成して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。

一方、画像転写後の中間転写体１０は、ベルトクリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写体１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム作像装置２０による再度の画像形成に備える。

図２は、本発明の一実施形態としてのシート搬送装置２００の概略構成を示す図である。

シート搬送装置２００は、シートを搬送する方向において順に、シートを供給するシート供給手段の一例としてのピックアップコロ２２１と、第１給紙ローラの一例としての給紙コロ２５１と、第２給紙ローラの一例としての分離コロ２５５と、給紙コロ２５１を回転させる第１モータの一例としての給紙モータ２５２と、搬送ローラ２７１と、搬送ローラ２７１を回転させる第２モータの一例としての搬送モータ２７２と、搬送ローラ２７１との間にシートを挟んで搬送ローラ２７１の回転によりシートを搬送する搬送ローラ対向ベルト２７３と、を備える。

給紙コロ２５１、分離コロ２５５および給紙モータ２５２は、第１シート搬送手段を構成し、搬送ローラ２７１、搬送モータ２７２および搬送ローラ対向ベルト２７３は、第２シート搬送手段を構成する。

第１シート搬送手段は、給紙コロ２５１と分離コロ２５５との間にシートを挟み、給紙コロ２５１の回転により第２シート搬送手段にシートを搬送する。

シート搬送装置２００は、さらに、シートを積載するシート積載トレイ４４と、シート積載トレイ４４に積載されたシートをピックアップコロ２２１に向けて上昇させるシート上昇板２４１と、給紙モータ２５２の回転駆動をピックアップコロ２２１に伝達するタイミングベルト２５３と、分離コロ２５５をシート搬送方向とは逆方向に回転駆動する分離モータ２５７と、分離コロ２５５の回転トルクを制限するトルクリミッタ２５８と、を備える。

図３は、本実施形態に係るシート搬送装置２００の構成を示す断面図である。

シート搬送装置２００は、さらに、第１シート搬送手段から搬送されるシートを検出する第１搬送センサ２６２と、分離コロ２５５を給紙コロ２５１に向けて付勢する分離コロ付勢部材２５６と、第１シート搬送手段から送りだされたシートを第２シート搬送手段に導く搬送ガイド２６１と、搬送ローラ対向ベルト２７３を介して搬送ローラ２７１に対向する搬送対向ローラ２７４と、搬送ローラ対向ベルト２７３が掛け回される搬送対向第２ローラ２７５と、搬送対向ローラ２７４を搬送ローラ２７１に向けて付勢する搬送対向ローラ付勢部材２７６と、第２シート搬送手段から搬送されるシートを検出する第２搬送センサ２６３と、を備える。

第１搬送センサ２６２は、給紙コロ２５１の軸の直下か、図のようにそれより少し搬送方向下流側に配置される。

第２搬送センサ２６３は、搬送ローラ２７１の軸の直下か、図のようにそれより少し搬送方向下流側に配置される。

搬送ガイド２６１は、シートが搬送される側の面が内側になるように、湾曲しており、図では、第１シート搬送手段から搬送されるシートを上方に進ませている。

以上の構成により、シート搬送装置２００は、シートを供給する際には、シート積載トレイ４４内に設けられたシート上昇板２４１を上昇させることにより、その上に積載されているシートを上昇させて最も上のシートをピックアップコロ２２１に押し当てる。この際、所定の範囲の圧力で押し当てたところでシート上昇板２４１の上昇を停止する。最も上のシートがピックアップコロ２２１に押し当たったことは、センサを設けて検知する。シートを供給しない時は、シート上昇板２４１を下げておいても良い。

シート搬送装置２００は、最も上のシートがピックアップコロ２２１に押し当てられた状態でピックアップコロ２２１をシート搬送方向に回転駆動させると、シート積載トレイ４４からシートが送り出される。ピックアップコロ２２１は、タイミングベルト２５３を介して給紙コロ２５１の駆動源である給紙モータ２５２の回転駆動を伝達することにより、回転駆動される。

シート積載トレイ４４から送り出されたシートは、給紙コロ２５１と分離コロ２５５が圧接されている部分（ニップ部）に突入する。

給紙コロ２５１は、給紙モータ２５２によりシートをシート搬送方向に送り出すように回転駆動されている。給紙コロ２５１は、分離コロ２５５と共にシートを圧接挟持する。

分離コロ２５５は、トルクリミッタ２５８を含む駆動力伝達手段を介して分離モータ２５７で駆動される。

分離モータ２５７は、分離コロ２５５をシート搬送方向とは逆方向に回転駆動するが、トルクリミッタ２５８があるため、分離コロ表面にトルクリミッタの上限値を超える力が加わった際には、分離コロ２５５は給紙コロ２５１に連れ回る（シート搬送方向に回転する）。

分離コロ２５５は、トルクリミッタ２５８の上限を超えない場合は、シート搬送方向とは逆方向に回転することにより、ピックアップコロ２２１からシートが複数枚重なって送り出されてきた場合には、過剰に送り出されたシートをシート積載トレイ４４に返送させる働きをする。これは、分離コロ２５５とシートの間の摩擦よりも、シートとシートの間の摩擦の方が小さいためである。これにより、第１シート搬送手段はシートを１枚ずつ送り出す。

なお、分離コロ２５５の駆動源は、分離モータ２５７として専用に設置するのではなく、給紙モータ２５２か、次に述べる搬送モータ２７２と共有しても良い。

シート搬送装置２００は、第１シート搬送手段から送り出されたシートを、搬送ローラ２７１と搬送ローラ対向ベルト２７３の複数対によって圧接挟持して、シート搬送方向に送り出す。搬送ローラ２７１が、搬送モータ２７２によって回転駆動されると、搬送ローラ対向ベルト２７３は、搬送ローラ２７１に連れ回る。ここで、搬送対向ローラ付勢部材２７６により搬送ローラ対向ベルト２７３を搬送ローラ２７１に押し当てる圧力は、分離コロ付勢部材２５６により分離コロ２５５を給紙コロ２５１に押し当てる圧力よりも大きい。

第１シート搬送手段から第２シート搬送手段までの搬送経路が、直線状ではなかったり、直線状でも距離が長かったりする場合には、搬送ガイド２６１を設置する（経路が直線で距離が短い場合でも搬送ガイド２６１を設置しても良い）。搬送ガイド２６１は、第１シート搬送手段から送り出されたシートを、第２シート搬送手段まで導き、シート搬送方向に応じた形状をしている。図では、シートが搬送される側の面が内側になるように、湾曲（カーブ）しており、第２シート搬送手段から送り出されたシートを上方に進ませる（シートは搬送ガイド２６１に接触しながら搬送ガイド２６１の形状に合わせて進んでいく）。

シート搬送装置２００は、第１搬送センサ２６２、および第２搬送センサ２６３の検出結果に基づき、シートが正しく搬送されているかを把握する。また、第１搬送センサ２６２、および第２搬送センサ２６３の検出結果（検出タイミング）に基づいて、給紙モータ２５２および搬送モータ２７２の起動停止タイミングを決める。

従来、第１シート搬送手段を構成する給紙コロ２５１、分離コロ２５５や、第２シート搬送手段を構成する搬送ローラ２７１、搬送モータ２７２等のシート搬送用部材が劣化するとシート速度が低下することに着目し、「単位時間あたりのシートの移動量」、つまり「シートの速度」に基づいた指標でシート供給用部材の劣化を判定していた。

シート搬送用部材が劣化するとシートとの接触面の摩擦係数が低下してスリップが発生し、シート速度は低下する。そうすると、第１搬送センサ２６２等のシート検知手段のシート検知タイミングが遅くなるので、この遅れから速度低下を検知し、シート搬送用部材が劣化したと判定する。ここで、タイミング計測開始（基準タイミング）からシート検知手段がシートを検知するまでの時間「ｔｐｆ」とシート速度「ａ＊Ｖｐｆ」の関係を（式１）に表す。

シート搬送用部材とシートがスリップしていない場合は「ａ＝１」であり、シート搬送用部材が劣化（摩擦係数が低下）してスリップが発生すると、ａは１より小さくなる。（式１）から明らかなように、「ｔｐｆ」は「ａ」に反比例する（０≦ａ≦１，ただし、実際の機械ではａには許容される下限値がある）。

例えば、「ｔｐｆ」の基準タイミングは、第１搬送センサ２６２でシートを検知したタイミングとして、第２搬送センサ２６３でシートを検知したタイミングまでの時間を「ｔｐｆ」とすることが考えられる。なお、（式１）は、第１搬送センサ２６２は給紙コロ２５１の軸と同じ位置に、第２搬送センサ２６３は搬送ローラ２７１の軸と同じ位置に設置した場合の関係式である。

しかしながら、この方法では、特に、シート搬送用部材の劣化初期では変化量が小さく、十分な精度を得ることが難しかった。

そこで本実施形態では、シート搬送用部材の劣化初期のように変化量が小さい場合でも、シートの搬送状態を精度良く判断し、シート搬送用部材の劣化を精度良く判別できるシート搬送装置を提供することを目的とする。

図４は、本実施形態に係るシート搬送装置２００により搬送されるシートの状態を示す図である。

本実施形態では、シート搬送用部材の劣化によりシートとの摩擦係数が低下して発生するスリップに起因する別の現象に着目して、変化量が大きく、シート搬送用部材の劣化を従来よりも精度良く判定することができる特徴量（指標）を提案する。着目する現象は、第１シート搬送手段から第２シート搬送手段までの間で生じた「シートのたるみ」が、搬送ローラ２７１に引っ張られて解消されるという現象である。この「シートのたるみ」が解消されるまでの時間を特徴量（指標）とする。

シート搬送装置２００の搬送経路にはシートの厚さよりも大きいギャップがあることが多く、その場合、シートがたるむ可能性がある。特に、図４の様に搬送経路がカーブ（搬送ガイド２６１が湾曲）している場合は、カーブで大回りの経路をとるか最短距離の経路をとるかで経路長の差が生じ、この差がたるみとなる。例えば、曲げた時に反発力が小さいシートでは、給紙コロ２５１のニップ部から送り出された後、カーブした搬送経路に沿ってシート自身も曲がりながら進み、搬送ローラ２７１のニップ部に到達する。つまり、カーブで大回りの経路をとるため、たるみが有る状態となる。

図４の様なシートを１枚ずつに分離する機構（給紙コロ２５１と対向する分離コロ２５５）を持つシート搬送装置の場合、分離コロ２５５による戻し力の影響で、給紙コロ２５１のニップ部から送り出されるシートの実際の速度は、同じ送り出し速度に設定された搬送ローラ２７１のニップ部から送り出される実際の速度よりも遅くなる可能性があり、給紙コロ２５１の摩擦係数が低下していくと、搬送ローラ２７１のニップ部から送り出される実際の速度よりも遅くなる。遅くなった場合、シートが搬送ローラ２７１に到達していると、シートは搬送ローラ２７１に引っ張られる状態となる。シートにたるみが有る場合は、シートが搬送ローラ２７１に引っ張られることで、たるみが解消する。図４（ａ）から図４（ｂ）にかけてシートのたるみが解消する様子を表した。

「シートのたるみ」は搬送ローラ２７１に引っ張られて解消されるので、たるみが解消された後は、シートを介して搬送モータ２７１の駆動力が給紙モータ２５２に伝わることになる。搬送モータ２７２にとっては負荷が大きくなり、給紙モータ２５２にとっては負荷が小さくなる。この各モータの負荷の変化を、各モータのトルク変化から把握し、トルクの変化が現れるタイミングから、たるみが解消するまでの時間を把握する。

たるみが解消するまでの時間は、「たるみ量」に比例して、「搬送ローラ２７１のニップ部から送り出されるシートの実際の速度と給紙コロ２５１のニップ部から送り出されるシートの実際の速度の差（速度差）」に反比例する。「たるみが解消するまでの時間：ｔ’」を、（式２）で表した。また、「たるみが解消するまでの時間：ｔ’」の正確な時間を算出するのが難しい場合は、「ｔ’」の値に近い指標［（式２）では「ｔｆ」］を代用しても良い（「ｔｆ」は図７で説明）。

図５は、ｔｐｆ（式１）とｔｆ（式２）の関係を示す図であり、（式１）と（式２）の各パラメータに適当な値を用いて表した。ｔｐｆ（式１）が比較例であり、ｔｆ（式２）が実施例である。

実際の装置でのａの許容範囲を考慮して、「０．７≦ａ≦０．９９」の範囲を表している。なお、速度差が小さい場合は、たるみが解消される前にシートは給紙コロ２５１のニップ部を抜ける（または装置の動作として給紙モータ２５２を停止する）ため、「ｔ’」または「ｔｆ」が算出できないことも考えられるが、この様な「算出できない」状態自体も、シート搬送用部材の劣化の判定に活用できる。

比較例では、「シート搬送用部材（給紙コロ２５１）とシートのスリップを考慮したシート搬送用部材がシートを送り出す速度」に反比例するのに対して、実施例で提案する指標は、第１搬送シート手段（給紙コロ２５１）と、その下流に位置する第２シート搬送部材（搬送ローラ２７１）との「シートを送り出す速度の差」に反比例する。そこで、各パラメータに適当な値を設定することで、所定のスリップ量までは実施例で提案する指標の方が、変化率が大きくなるので精度がよくなることがわかる。

図６は、本実施形態に係るシート搬送装置２００の制御ブロック図である。

シート搬送装置２００は、使用者によるシート供給枚数やシート供給動作開始等の入力を受け付ける入力部５０１と、入力部５０１に入力された内容に基づいてシート供給装置２００の動作を制御するシート供給動作制御手段５００と、シート供給動作制御手段５００に対して各種検知情報を出力するセンサ５０２と、シート供給動作制御手段５００からの出力信号に基づき各種部材を駆動する駆動部５０３を備える。

シート供給動作制御手段５００は、シート積載トレイ４４上のシートの有無、サイズの検知情報等をセンサ５０２から取得し、駆動部５０３によりシート上昇板２４１を所定の高さまで上昇させ、シートが０枚となったらシート上昇板２４１を下る。給紙カセット４４が引き出されたらトレイ上昇板２４１の駆動を初期状態とする。

シート供給動作制御手段５００は、入力部５０１により設定された紙種によってシート搬送速度を決めて、第１搬送センサ２６２および第２搬送センサ２６３から検出情報２６２Ｓ、２６３Ｓを取得し、分離モータ２５７、給紙モータ２５２および搬送モータ２７２を駆動制御する。

シート搬送装置２００は、シート供給動作制御手段５００からの出力信号に基づき給紙モータ２５２を駆動制御する給紙モータ駆動制御手段５３４と、給紙モータ２５２の回転速度を検出して出力するロータリーエンコーダ５３３と、給紙モータ２５２の駆動力をピックアップコロ２２１へ伝達するピックアップコロ用駆動力伝達手段５３１と、給紙モータ２５２の駆動力を給紙コロ２５２へ伝達する給紙コロ用駆動力伝達手段５３２を備える。ピックアップコロ用駆動力伝達手段５３１は、タイミングベルト２５３を含む。

給紙モータ駆動制御手段５３４は、給紙モータ用コントローラ５３６と給紙モータ用ドライバ５３５を含む。給紙モータ用コントローラ５３６にはマイコンなどを使用して、ロータリーエンコーダ５３３からの信号が入力され、シート供給動作制御手段５００から指示される（受信した）目標速度で給紙モータ２５２が回転するようにデジタル制御を行う。そして、給紙モータ用コントローラ３６５から給紙モータ用ドライバ５３５へは、給紙モータ２５２に印加する電圧に対応した信号（ＰＷＭ信号）と回転方向を指示する信号を出力する。給紙モータ用ドライバ５３５は、給紙モータ２５２へ駆動信号５３５Ｓを出力する。給紙モータ２５２から給紙モータ用ドライバ５３５へは、ホール素子信号が出力される。

シート搬送装置２００は、シート供給動作制御手段５００からの出力信号に基づき分離モータ２５７を駆動制御する分離モータ駆動制御手段５２３と、分離モータ２５７の回転速度を検出して出力するロータリーエンコーダ５２２と、分離モータ２５７の駆動力を分離コロ２５５へ伝達する分離コロ用駆動力伝達手段５２１を備える。分離コロ用駆動力伝達手段５２１は、トルクリミッタ２５８を含む。

分離モータ駆動制御手段５２３は、分離モータ用コントローラ５２５と分離モータ用ドライバ５２４を含む。分離モータ用コントローラ５２５にはマイコンなどを使用して、ロータリーエンコーダ５２２からの信号が入力され、シート供給動作制御手段５００から指示される（受信した）目標速度で分離モータ２５７が回転するようにデジタル制御を行う。そして、分離モータ用コントローラ５２５から分離モータ用ドライバ５２４へは、分離モータ２５７に印加する電圧に対応した信号（ＰＷＭ信号）と回転方向を指示する信号を出力する。分離モータ２５７から分離モータ用ドライバ５２４へは、ホール素子信号が出力される。分離モータ用ドライバ５２４は、分離モータ２５７へ駆動信号を出力する。

シート搬送装置２００は、シート供給動作制御手段５００からの出力信号に基づき搬送モータ２７２を駆動制御する搬送モータ駆動制御手段５４３と、搬送モータ２７２の回転速度を検出して出力するロータリーエンコーダ５４２と、搬送モータ２７２の駆動力を搬送ローラ２７１へ伝達する搬送ローラ用駆動力伝達手段５４１を備える。

搬送モータ駆動制御手段５４３は、搬送モータ用コントローラ５４５と搬送モータ用ドライバ５４４を含む。搬送モータ用コントローラ５４５にはマイコンなどを使用して、ロータリーエンコーダ５４２からの信号が入力され、シート供給動作制御手段５００から指示される（受信した）目標速度で搬送モータ２７２が回転するようにデジタル制御を行う。そして、搬送モータ用コントローラ５４５から搬送モータ用ドライバ５４４へは、搬送モータ２７２に印加する電圧に対応した信号（ＰＷＭ信号）と回転方向を指示する信号を出力する。搬送モータ２７２から搬送モータ用ドライバ５４４へは、ホール素子信号が出力される。搬送モータ用ドライバ５４４は、搬送モータ２７２へ駆動信号を出力する。

給紙モータ２５２、分離モータ２５７、および搬送モータ２７２は、ＤＣブラシレスモータなどを使用する。

ロータリーエンコーダ５２２、５３３、５４２は、例えばモータ軸の回転速度を監視して、回転速度に対応した周期の信号（矩形波信号）を出力する。

給紙モータ用コントローラ３６５、分離モータ用コントローラ５２５、および搬送モータ用コントローラ５４５は、例えば二重ループとして、マイナーループでは速度制御を、メジャーループでは位置制御を行う。制御方式は、Ｐ制御、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御などから選ばれる。

シート供給動作制御手段５００は、第１搬送センサ２６２および第２搬送センサ２６３から検出情報を取得し、動作が正常状態か、異常状態か判定して使用者に通知する（シートがシート積載トレイから供給できていない状態やシートのつまり等）。

トルク把握手段５５１は、ロータリーエンコーダ５３３から出力されるモータ回転速度に対応する信号と、給紙モータ用コントローラ５３６から給紙モータ用ドライバ５３５に出力されるモータ印加電圧に対応する信号、およびモータ回転方向を指示する信号を取得し、給紙モータ２５２のトルクを算出する。

トルク把握手段５５１は、ロータリーエンコーダ５４２から出力されるモータ回転速度に対応する信号と、搬送モータ用コントローラ５４５から搬送モータ用ドライバ５４４に出力されるモータ印加電圧に対応する信号、およびモータ回転方向を指示する信号を取得し、搬送モータ２７２のトルクを算出する。

トルク把握手段５５１は、モータ回転方向を指示する信号の代わりに、モータ印加電圧情報の正負の符号から回転方向の情報を取得してもよい。

トルク把握手段５５１は、トルクの算出には、外乱オブザーバ等を使用する。トルク把握手段５５１にはマイコンを使用。上記のコントローラのマイコンと同一のマイコンでも良い。

トルク変化特徴量算出手段５５２は、トルク把握手段５５１が算出したトルクのデータが入力され、第１シート搬送手段から送り出されたシートが、第２シート搬送手段に到達する前後におけるトルクの変化の特徴量（指標）を算出する。算出方法は、図７、図８で説明する。

トルク変化特徴量算出手段５５２にはマイコンを使用し、上記のコントローラのマイコンと同一のマイコン、またはトルク把握手段５５１のマイコンと同一のマイコンでも良い。

判断手段５５３は、トルク変化特徴量算出手段５５２が算出した特徴量（指標）に基づき、シートの搬送状態を判断する。

判断手段５５３は、トルク変化特徴量算出手段５５２が算出した特徴量を所定の閾値と比較してシートの搬送が正常か（搬送部材が劣化していないか）判断し、シート搬送装置２００は、判断手段５５３の判断結果に基づき、フィードバック制御（たとえばシート送りを強めにする）したり、アラートを出したりしてもよく（搬送部材交換の要求）、あるいは、サービスマンに対して提示（アラートする）してもよい。

判断手段５５３の判断結果を数値化して、数値表示器や液晶ディスプレイに表示しても良い。シート搬送装置２００がユーザーインターフェイス部などで表示部を備える場合、これと共有しても良い。

なお、トルク把握手段５５１、トルク変化特徴量算出手段５５２、および判断手段５５３が処理する対象となるモータは、給紙モータ２５２か搬送モータ２７２のどちらか、または給紙モータ２５２と搬送モータ２７２の両方、のどちらでもよい。または、各モータが駆動する負荷（コロやローラ）の数などを考慮して、トルクの変化の特徴量（指標）が大きく、わかりやすい方を選ぶのでも良い。

図７は、本実施形態に係るシート搬送装置２００のタイミングチャートであり、第１、第２搬送センサの出力信号２６２Ｓ、２６３Ｓと、給紙モータ、搬送モータのトルク２５２Ｔ、２７２Ｔを示す。

まず、シート搬送装置２００は、給紙モータ駆動信号５３５SをONにして給紙モータ２５２を起動する。分離モータ２５７、搬送モータ２７２は、シートが分離コロ２５５、搬送ローラ２７１に到達するまでに起動されて定常回転となっていれば良いが、図の例では、分離モータ２５７と搬送モータ２７２は、給紙モータ２５２と同時に起動させている（分離モータ２５７のトルク波形は図示していない）。

シート先端が第１搬送センサ２６２の検知位置に到達すると、第１搬送センサ２６２の出力信号２６２Ｓが変化する（図ではＬｏｗレベルがシート有りを示す）。そして、シートがさらに搬送されて第２搬送センサ２６３の検知位置に到達すると、第２搬送センサ２６３の出力信号２６３Ｓが変化する（図ではＬｏｗレベルがシート有りを示す）。

第１搬送センサ２６２や第２搬送センサ２６３が、給紙コロ２５１や搬送ローラ２７１の下流側の近傍に設置されている場合は、第１搬送センサ２６２や第２搬送センサ２６３がシートを検知するタイミングは、給紙コロ２５１や搬送ローラ２７１に到達した直後となる（同時ではない）。

例えば、シートが搬送ローラ２７１に到達するタイミングは、第２搬送センサ２６３の出力信号２６３Ｓが変化する（信号がＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変化する）タイミングよりも少し前となる。（図中、ｔ１のタイミング）タイミング差はシート搬送速度と、搬送ローラ２７１から第２搬送センサ２６３までの距離による。

給紙モータのトルク２５２Ｔと搬送モータのトルク２７２Ｔは、トルク把握手段５５１で把握される。

給紙モータのトルク２５２Ｔは、給紙モータ２５２の起動直後から給紙モータ２５２の駆動力のみでシートを搬送している区間にかけて高い。シートが搬送モータ２７２に到達した直後は、トルクは緩やかに低下し、その後急激に低下した後に低いレベルで落ち着く。

搬送モータのトルク２７２Ｔは、シートが搬送モータ２７２に到達した後に高いレベルに遷移しているが、シートが搬送モータ２７２に到達した直後のトルク変化は、緩やかな上昇である。その後、急激に上昇して高いレベルで落ち着く（波形の後半は、搬送モータ２７２の後段のモータの影響を受けて低下しているが、この部分は除く）。

図中、Taは、給紙モータ２５２のみでシートを搬送する期間、Tbは、給紙モータ２５２と搬送モータ２７２でシートを搬送する期間、Tcは、後段のモータもシートを搬送している期間である。

この様に、トルク波形において、シートが搬送モータ２７２に到達した直後にトルクが緩やかに変化している期間があるのは、給紙コロ２５１と搬送ローラ２７１の間の搬送経路にて、シートの「たるみ」が発生しているためである。（式２）で説明した「ｔ’」は、シートが搬送モータ２７２に到達した直後にトルクが緩やかに変化している期間の長さである。

本実施形態では、シート搬送用部材の劣化を従来よりも精度良く判定するために、給紙コロ２５１が送り出すシートの速度（速度Ａ）と、搬送ローラ２７１が送り出すシートの速度（速度Ｂ）の差（速度Ｂ−速度Ａ）に反比例する指標「ｔ’」を提案する。「ｔ’」は、上記の様に、給紙モータ２５２や搬送モータ２７２のトルク変化から把握できる。

図８は、本実施形態に係るトルク変化特徴量算出手段５５２の処理を説明する図である。

トルク変化特徴量算出手段５５２は、給紙モータのトルク２５２Ｔと搬送モータのトルク２７２Ｔのトルク波形において、シートが搬送モータ２７１に到達した直後にトルクが緩やかに変化している期間［（式２）で説明した「ｔ’」］をトルクの変化の特徴量とする。

ただし、トルク波形の緩やかな変化から急激な変化に変わる変曲点を精度良く算出することが難しい場合など、トルク波形から「ｔ’」を算出するのが難しい場合は、「ｔ’」に近い「ｔｆ」、「ｔｒ」をトルクの変化の特徴量（指標）としても良い。図８では、「ｔｆ」と「ｔｒ」の定義（トルクデータからの算出方法）を示している。

トルク変化特徴量算出手段５５２は、トルク波形の緩やかな変化から急激な変化に変わる「変曲点」の替わりに、トルクの大きさにしきい値を設けて、トルクが緩やかな変化から急激な変化に移行した際に、このしきい値と交差するタイミングを把握する。

そして、シートが搬送モータ２７２に到達したタイミングから、トルク波形が上記しきい値と交差するタイミングまでの時間を指標とする。

トルク変化特徴量算出手段５５２は、搬送ローラ２７１の直下に第２搬送センサ２６３が設置されていない場合、搬送ローラ２７１の回転速度や目標値などからシート速度を算出し、このシート速度と搬送ローラ２７１から第２搬送センサ２６３までの距離（設計値）に基づき、シートが搬送モータ２７２に到達するタイミングを予測する（図中、ｔ１で示す）。

トルク変化特徴量算出手段５５２は、給紙モータのトルク２５２Ｔの波形を用いる場合は「ｔｆ」を指標とし、搬送モータのトルク２７２Ｔの波形を用いる場合は「ｔｒ」を指標とする。

トルク変化特徴量算出手段５５２は、トルク波形のＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルをまず算出して、これらの差（低下幅や上昇幅）に所定の比率（０より大きく１未満）を乗算した値を、給紙モータ２５１の場合はＨｉｇｈレベルから減算して、搬送モータ２７１の場合はＬｏｗレベルに加算して上記しきい値を求める。

トルク変化特徴量算出手段５５２は、第２搬送センサ２６３の出力信号２６３Ｓが変化するタイミングのｔｂ１［ｓ］前から所定期間ＴＨの平均値を給紙モータのトルク２５２ＴのＨｉｇｈレベルとする。ｔｂ１［ｓ］は、第１搬送センサ２６２の出力信号２６２Ｓが変化するタイミング以降、またはシートが給紙コロ２５１に突入する予想タイミング以降とする。所定期間ＴＨは、シートが搬送モータ２７２に到達する予測タイミングｔ１までとする。

トルク変化特徴量算出手段５５２は、トルクの急激な変化が終了した後の、トルクのレベルが安定している所定期間ＴＬの平均値を給紙モータのトルク２５２ＴのＬｏｗレベルとする。所定期間ＴＬは、第２搬送センサ２６３の出力信号２６３Ｓが変化するタイミングのｔａ１［ｓ］後までとする。

トルク変化特徴量算出手段５５２は、給紙モータのトルク２５２ＴのＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルの差ＴＱｄを算出し、差ＴＱｄに基づきしきい値ＴＱ１を設定する。

トルク変化特徴量算出手段５５２は、シートが搬送モータ２７２に到達する予測タイミングｔ１から、給紙モータのトルク２５２Ｔがしきい値ＴＱ１と交差するタイミングまでの期間を「ｔｆ」として算出する。

また、トルク変化特徴量算出手段５５２は、第２搬送センサ２６３の出力信号２６３Ｓが変化するタイミングからｔｂ２［ｓ］前から所定期間ＴＬの期間の平均値、または、この所定期間ＴＬ内の最小値と前後の所定時間内のデータの平均値を搬送モータのトルク２７２ＴのＬｏｗレベルとする。所定期間ＴＬは、シートが搬送モータ２７２に到達する予測タイミングｔ１までとする。

トルク変化特徴量算出手段５５２は、トルクの急激な変化が終了した後の、トルクのレベルが安定している所定期間ＴＨの平均値を搬送モータのトルク２７２ＴのＨｉｇｈレベルとする。所定期間ＴＨは、第２搬送センサ２６３の出力信号２６３Ｓが変化するタイミングのｔａ２［ｓ］後までとする。

トルク変化特徴量算出手段５５２は、搬送モータのトルク２７２ＴのＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルの差ＴＱｕを算出し、差ＴＱｕに基づきしきい値ＴＱ２を設定する。

トルク変化特徴量算出手段５５２は、シートが搬送モータ２７２に到達する予測タイミングｔ１から、搬送モータのトルク２７２Ｔがしきい値ＴＱ２と交差するタイミングまでの期間を「ｔｒ」として算出する。

以上において、しきい値ＴＱ１、ＴＱ２を適切に設定することにより、「ｔ’」に対する「ｔｆ」、「ｔｒ」の誤差を小さくすることができる。

図９は、本実施形態に係る判断手段５５３の判断結果を表示する例である。

シート搬送装置２００は、シート積載トレイ４４と、シートを排出するシート排出口トレイ２０４と、判断手段５５３の判断結果を表示する表示手段２０１を備える。

表示手段２０１は、液晶ディスプレイであり、判断手段５５３が判断したシートの搬送状態を数値化して表示する。

図１０は、本実施形態に係る判断手段５５３の判断結果を報知する例である。

シート搬送装置２００は、図９の構成に加えて、判断手段５５３の判断結果を報知する警報手段２０３を備える。

警報手段２０３は、ＬＥＤであり、判断手段５５３が判断したシートの搬送状態を数値化して、数値化した値が「警告しきい値」に達したら、そのことをＬＥＤの点灯（または点滅）で知らせる。

図１１は、図３、図４に示したシート搬送装置２００の変形例である。

シート搬送装置２００は、図３、図４に示した湾曲する搬送ガイド２６１に代えて、ストレート形状の搬送ガイド２６４を備える。

シート搬送装置２００は、第２シート搬送手段の搬送ローラ２７１の駆動タイミングを制御することで、シートにたるみを形成させる。

シート搬送装置２００は、図１１（ｂ）に示すように、停止している搬送ローラ２７１に対して、給紙コロ２５１を回転駆動してシートを突き当てることにより、シートに「たるみ」を発生させている（たるみ形成手段）。

その後、シート搬送装置２００は、図１１（ｃ）に示すように、搬送ローラ２７１を回転駆動することにより、シートの「たるみ」を解消させている。

本変形例においても、図３〜図１０で説明した実施形態と同様に、この「シートのたるみ」が解消されるまでの時間を特徴量（指標）とすることができる。

図１２は、図２に示したシート搬送装置２００の変形例である。

シート搬送装置２００は、図２に示した構成に加えて、シート先端を突き当てる板状のゲート（付き当て板）２８１と、ゲートを駆動するゲート駆動モータ２８２を備える。

ゲート２８１は、第１シート搬送手段から送り出されたシートの搬送経路上に設置され、シートの進行を妨げる姿勢と、搬送ガイドと平行になってシートの進行を妨げない姿勢に変更可能である。

ゲート２８１は、シートの進行を妨げる姿勢の際にはシートの先端が突き当たり、第１シート搬送手段がシートを送り出し続けることでシートにたるみを形成させる。

ゲート駆動モータ２８２は、ゲート２８１を、シートの進行を妨げる姿勢と、搬送ガイドと平行になってシートの進行を妨げない姿勢に変更する。

図１３は、図１２に示したシート搬送装置２００の構成を示す断面図である。

シート搬送装置２００は、図３、図４に示したシート搬送装置２００の構成に加えて、ゲート２８１を備え、図３、図４に示した湾曲する搬送ガイド２６１に代えて、ストレート形状の搬送ガイド２６４を備える。

図１４は、図１３に示したシート搬送装置２００により搬送されるシートの状態を示す図である。

シート搬送装置２００は、図１４（ａ）に示すように、シートの進行を妨げる姿勢のゲート２８１に対して、給紙コロ２５１を回転駆動してシートを突き当てることにより、シートに「たるみ」を発生させる。

その後、シート搬送装置２００は、図１４（ｂ）に示すように、ゲート２８１の姿勢を搬送ガイド２６４と平行になってシートの進行を妨げない姿勢に変更し、シートは搬送ガイド２６４に沿って搬送ローラ２７１に向かって搬送される。

その後、シートは、図１４（ｃ）に示すように、回転駆動される搬送ローラに搬送されることにより、シートの「たるみ」は解消する。

本変形例においても、図２〜図１０で説明した実施形態と同様に、次の（式３）に示すように「シートのたるみ」が解消されるまでの時間を特徴量（指標）とすることができる。

図１５は、図１２〜図１４に示したシート搬送装置２００の制御ブロック図である。

シート搬送装置２００は、図６に示したブロック図に加えて、シート供給動作制御手段５００からの出力信号に基づきゲート駆動モータ２８２を駆動制御するゲート駆動モータ駆動制御手段（付き当て板制御手段）５１３と、ゲート駆動モータ２８２の回転速度を検出して出力するロータリーエンコーダ５１２と、ゲート駆動モータ２８２の駆動力をゲート２８１へ伝達するゲート用駆動力伝達手段５１１を備える。ゲート２８１とゲート駆動モータ駆動制御手段（付き当て板制御手段）５１３により、たるみ形成手段を構成する。

ゲート駆動モータ駆動制御手段５１３は、ゲート駆動モータ用コントローラ５１５とゲート駆動モータ用ドライバ５１４を含む。ゲート駆動モータ用コントローラ５１５にはマイコンなどを使用して、ロータリーエンコーダ５１２からの信号が入力され、シート供給動作制御手段５００から指示される（受信した）目標速度でゲート駆動モータ２８２が回転するようにデジタル制御を行う。そして、ゲート駆動モータ用コントローラ５１５からゲート駆動モータ用ドライバ５１４へは、ゲート駆動モータ２８２に印加する電圧に対応した信号（ＰＷＭ信号）と回転方向を指示する信号を出力する。ゲート駆動モータ２８２からゲート駆動モータ用ドライバ５１４へは、ホール素子信号が出力される。ゲート駆動モータ用ドライバ５１４は、ゲート駆動モータ２８２へ駆動信号を出力する。

ゲート駆動モータ２８２は、ＤＣブラシレスモータなどを使用する。ロータリーエンコーダ５１２は、例えばモータ軸の回転速度を監視して、回転速度に対応した周期の信号（矩形波信号）を出力する。

ゲート駆動モータ用コントローラ５１５は、例えば二重ループとして、マイナーループでは速度制御を、メジャーループでは位置制御を行う。制御方式は、Ｐ制御、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御などから選ばれる。

図１５に示すシート搬送装置２００の制御ブロック図においても、図６に示したブロック図と同様に、トルク把握手段５５１は、給紙モータ２５２、搬送モータ２７２のトルクを算出し、トルク変化特徴量算出手段５５２は、第１シート搬送手段から送り出されたシートが、第２シート搬送手段に到達する前後におけるトルクの変化の特徴量（指標）を算出し、判断手段５５３は、トルク変化特徴量算出手段５５２が算出した特徴量（指標）に基づき、シートの搬送状態を判断する。

本変形例においても、図２〜図１０で説明した実施形態と同様に、「シートのたるみ」が解消されるまでの時間を特徴量（指標）として、シートの搬送状態を判断することができる。

２００ シート搬送装置
２２１（４２） ピックアップコロ（シート供給手段）
２５１ 給紙コロ（第１給紙ローラ）
２５２ 給紙モータ（第１モータ）
２５５（４５） 分離コロ（第２給紙ローラ）
２６１ 搬送ガイド
２７１ 搬送ローラ
２７２ 搬送モータ（第２モータ）
２８１ ゲート（付き当て板）
５１３ ゲート駆動モータ駆動制御手段（付き当て板制御手段）
５５３ 判断手段

特開２０１４−１２５３４７号公報

Claims (8)

1. シートを搬送する方向において順に、
   シート供給手段と、
   第１給紙ローラと、第２給紙ローラと、前記第１給紙ローラを回転させる第１モータを備える第１シート搬送手段と、
   搬送ローラと該搬送ローラを回転させる第２モータを備える第２シート搬送手段と、を有し、
   前記第１シート搬送手段は、前記第１給紙ローラと前記第２給紙ローラとの間にシートを挟み、前記第１給紙ローラの回転により前記第２シート搬送手段に前記シートを搬送するシート搬送装置であって、
   シートの搬送状態を判断する判断手段を備え、
   前記判断手段は、前記第１シート搬送手段の前記第１モータのトルクまたは前記第２シート搬送手段の前記第２モータのトルクの、少なくともどちらか一方に基づいて、シートの搬送状態を判断するシート搬送装置。
2. 前記判断手段は、前記第１シート搬送手段の前記第１モータのトルクまたは前記第２シート搬送手段の前記第２モータのトルクのうち、変化量の大きい方のモータのトルクに基づいて、シートの搬送状態を判断する請求項１記載のシート搬送装置。
3. 前記第１シート搬送手段から送りだされたシートを前記第２シート搬送手段に導く搬送ガイドを備えることを特徴とする、請求項１または２記載シート搬送装置。
4. 前記搬送ガイドは、シートが搬送される側の面が内側になるように、湾曲していることを特徴とする請求項３記載シート搬送装置。
5. 前記第１シート搬送手段と前記第２シート搬送手段との間に、シートに所定のたるみを発生させるたるみ形成手段を備えることを特徴とする、請求項１〜３の何れか記載のシート搬送装置。
6. 前記たるみ形成手段は、シート先端を突き当てる付き当て板と、該付き当て板の姿勢を制御する付き当て板制御手段を有することを特徴とする請求項５記載のシート搬送装置。
7. 前記第１ローラおよび前記第２ローラの回転タイミングにより、前記第１シート搬送手段と前記第２シート搬送手段との間でシートに所定のたるみを発生させることを特徴とする、請求項１〜３の何れか記載のシート搬送装置。
8. 請求項１〜７の何れか記載のシート搬送装置を有する画像形成装置。