JP2021128282A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストの増大を抑制しつつシートのループ量を適切に保つ。【解決手段】ＣＰＵ２０６は、２次転写部１１２と定着部１１７との間でシートＰにループを形成する定着ループ制御を実行する。定着ループ制御処理においては、ＣＰＵ２０６は、転写モータ２１３の電流値ｉｑと、シート種類から決定される基準電流値ｉｑ＿ｔｈと、の差分値が小さくなるように、定着モータ２１１の回転速度を制御する。【選択図】図７

Description

本発明は、シートにトナー像を定着させる画像形成装置におけるモータの制御に関する。

従来、シートにトナーを転写する転写ローラと、その下流でシート上のトナーを定着する定着ローラとを備える画像形成装置が知られている。このような画像形成装置において、定着ローラの周速度が転写ローラの周速度より速くなると、シートが定着ローラによって引っ張られるため、転写ローラによって形成される画像に不良が生じるおそれがある。そこで、シートの引っ張りを回避するために、定着ローラの周速度を制御し、転写ローラと定着ローラとの間でシートにループを形成することが知られている。

このループが大き過ぎるとシートが搬送ガイドに当たって画像不良になり、逆にループが小さ過ぎるとループ状態が安定しない。そのため、最適なループ量を維持するために、ループ量を検知するループセンサを設け、ループセンサの出力結果に基づいて定着ローラの周速度を制御する方法が知られている（特許文献１）。

特開平１０−９７１５４号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、一定のループ量を維持するためにセンサが必要となるため、装置の大型化やコストの増大が生じる。

上記課題に鑑み、本発明は、コストの増大を抑制しつつシートのループ量を適切に保つことを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、トナー像をシートに転写し、前記シートを下流へ搬送する第１回転体と、前記第１回転体を駆動する第１モータと、前記第１モータの回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、前記回転子の目標速度を表す指令速度と前記速度決定手段によって決定された回転速度との偏差が小さくなるように、前記第１モータの巻線に流れる駆動電流を制御する第１制御手段と、前記シートに転写されたトナー像を定着し、前記シートを下流へ搬送する第２回転体と、前記第２回転体を駆動する第２モータと、前記第１回転体と前記第２回転体とによって前記シートが搬送されている状態において、前記第１モータにかかる負荷トルクに対応するパラメータの値に基づいて前記第２モータの回転速度を制御する前記第２制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、コストの増大を抑制しつつシートのループ量を適切に保つことができる。

画像形成装置の構成を示す断面図である。 画像形成装置の制御機構のブロック図である。 転写モータと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。 転写モータ制御部の構成の例を示すブロック図である。 定着ループを説明する模式図である。 ループ量と転写モータの電流値との関係を示す図である。 定着ループ制御のタイミングチャートである。 回転制御処理のフローチャートである。 定着ループ制御処理のフローチャートである。 定着ループ制御のタイミングチャートである。 回転制御処理のフローチャートの一部である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。この画像形成装置１００は、一定の間隔をおいて配置されたプロセスユニット１０１（１０１ｙ、１０１ｍ、１０１ｃ、１０１ｋ）を備える。プロセスユニット１０１ｙ、１０１ｍ、１０１ｃ、１０１ｋ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。

プロセスユニット１０１ｙ、１０１ｍ、１０１ｃ、１０１ｋは、感光ドラム１０２（１０２ｙ、１０２ｍ、１０２ｃ、１０２ｋ）、帯電ローラ１０３（１０３ｙ、１０３ｍ、１０３ｃ、１０３ｋ）を備える。また、プロセスユニット１０１ｙ、１０１ｍ、１０１ｃ、１０１ｋは、レーザ露光装置１０４（１０４ｙ、１０４ｍ、１０４ｃ、１０４ｋ）、現像器１０５（１０５ｙ、１０５ｍ、１０５ｃ、１０５ｋ）を備える。また、プロセスユニット１０１ｙ、１０１ｍ、１０１ｃ、１０１ｋは、補助帯電ブラシ１０９（１０９ｙ、１０９ｍ、１０９ｃ、１０９ｋ）、トナー容器１０６（１０６ｙ、１０６ｍ、１０６ｃ、１０６ｋ）を備える。各プロセスユニット１０１の構成は共通であるので、以降、プロセスユニット１０１ごとに各構成要素を区別しないときは同じ符号を用い、区別するときは符号の後にｙ、ｍ、ｃ、ｋを付す。

無端状のベルトで構成された中間転写ベルト１０８は、全ての感光ドラム１０２に当接する。中間転写ベルト１０８は、複数の支持部材に掛け渡され、ベルト駆動ローラ１１１によって図１の反時計方向に回転駆動される。中間転写ベルト１０８の内周面側には、各感光ドラム１０２に対向するように、４個の１次転写ローラ１０７（１０７ｙ、１０７ｍ、１０７ｃ、１０７ｋ）が並設されている。

画像形成時には、感光ドラム１０２の表面が帯電ローラ１０３によって一様に帯電される。次いで、画像情報に応じてレーザ露光装置１０４から発されたレーザ光によって、感光ドラム１０２上に静電像が形成される。この静電像は、現像器１０５によってトナー像として感光ドラム１０２上に現像される。１次転写ローラ１０７に、図示しない１次転写バイアス電源から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、感光ドラム１０２上のトナー像が中間転写ベルト１０８上に転写される。フルカラー画像の形成時には、上述のプロセスが、各プロセスユニット１０１において順次に行われ、中間転写ベルト１０８上に各色のトナー像が重ね合わされる。その後、中間転写ベルト１０８上の４色トナー像は、２次転写部１１２（転写部）で一括してシートＰ上に転写される。補助帯電ブラシ１０９によって、転写残トナーの電荷が調整される。

シート給送装置１１３には複数のシートＰが収納される。シート給送装置１１３から給送されたシートＰは、レジストレーションローラ１１６（以下、レジストローラ１１６と記す）に搬送され、このレジストローラ１１６によって斜行が補正される。レジストローラ１１６の上流にはプレレジストレーションローラ１１４（以下、プレレジローラ１１４と記す）が配置される。シートＰは、レジストローラ１１６により２次転写部１１２に搬送される。２次転写部１１２は、ベルト駆動ローラ１１１および２次転写ローラ１１０（第１回転体）により構成される。２次転写部１１２で、中間転写ベルト１０８上のトナー像がシートＰに転写される。２次転写部１１２にシートＰが搬送されるタイミングは、中間転写ベルト１０８に形成されたトナー像とシートＰの先端とが一致するように調節される。２次転写ローラ１１０は、シートＰを下流へ搬送する。

トナー像が転写されたシートＰは、定着ローラ１１８（第２回転体）および加圧ローラ１１９で構成された定着部１１７に搬送される。定着部１１７では、熱および圧力を受けてシートＰ上のトナー像が定着される。２次転写部１１２と定着部１１７との間でシートＰを搬送している間は、２次転写部１１２と定着部１１７との間にループが形成されるように制御（以降、定着ループ制御と呼ぶ）される。定着ループ制御については後述する。画像が定着されたシートＰは、排出ローラ１２１によって排出空間に排出されて排出トレイ等に積載される。

レジストローラ１１６の上流側にレジストローラ１１６に近接してレジストレーションセンサ１１５が配置される。レジストレーションセンサ１１５は、シートＰの先端がレジストローラ１１６に到達したことを検知する。定着部１１７の上流側に定着部１１７に近接して第１センサ１２０が配置される。第１センサ１２０は、シートＰの先端が定着部１１７に到達したことを検知する定着入口センサである。

図２は、画像形成装置１００の制御機構のブロック図である。画像形成制御部２０２はＣＰＵ回路部２０３を有する。ＣＰＵ回路部２０３は、ＣＰＵ２０６、ＲＯＭ２０４、ＲＡＭ２０５で構成される。ＲＯＭ２０４には、ＣＰＵ２０６により実行される制御プログラムが格納されている。ＲＡＭ２０５は、ＣＰＵ２０６が各種プログラムを実行する際のワークエリアとして利用される。

画像形成装置１００は、操作部２０８、または通信コントローラ２０７を介してホストコンピュータ２０１から、画像形成開始の指示を受ける。画像形成開始の指示を受けると、ＣＰＵ回路部２０３は、ジョブ情報のデータを取得する。そして、ＣＰＵ回路部２０３は、ジョブ情報をＲＡＭ２０５に記憶すると共に、ＲＯＭ２０４に格納されたプログラムを実行する。読み取り部２０９は、原稿台に載置された原稿を読み取る。

定着モータ制御部２１０、転写モータ制御部２１２はそれぞれ、定着モータ２１１（第２モータ）、転写モータ２１３（第１モータ）を制御する。ＣＰＵ回路部２０３は、画像形成動作を実施するために、定着モータ制御部２１０、転写モータ制御部２１２を制御する。定着モータ２１１は、定着ローラ１１８と加圧ローラ１１９（図１）とを駆動するモータである。転写モータ２１３は、２次転写ローラ１１０（図１）を駆動するモータである。

第２センサ２２１は、２次転写部１１２の上流側に２次転写部１１２に近接して配置される。第２センサ２２１は、シートＰの先端が到達したこと、および、シートＰの後端が抜けたことを検知する。メディアセンサ２２２は、シート給送装置１１３からレジストローラ１１６までの間に配置される。メディアセンサ２２２は、シートＰの坪量や表面性等の情報を読み取る検知機構を備えており、シートＰの種類を検知する。なお、メディアセンサ２２２を設けることは必須でない。レジストレーションセンサ１１５、第１センサ１２０、第２センサ２２１、メディアセンサ２２２の各検出結果はＣＰＵ２０６に供給される。

次に、本実施の形態における転写モータ制御部２１２について説明する。本実施の形態における転写モータ制御部２１２は、ベクトル制御を用いてモータを制御する。

まず、図３及び図４を用いて、本実施の形態における転写モータ制御部２１２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３は、Ａ相とＢ相との２相から成るステッピングモータである転写モータ２１３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３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３では、回転子１４０２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１４０２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１４０２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。

図４は、転写モータ２１３を制御する転写モータ制御部２１２の構成の例を示すブロック図である。なお、転写モータ制御部２１２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４に示すように、転写モータ制御部２１２は、ベクトル制御を行う回路として、速度制御器５００、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、転写モータ２１３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、転写モータ２１３の回転子１４０２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、転写モータ２１３の巻線を貫く磁束の強度に影響する励磁電流に相当し、回転子１４０２のトルクの発生には寄与しない。転写モータ制御部２１２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、転写モータ制御部２１２は、回転子１４０２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１４０２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３に示す電流ベクトルの大きさは、回転子１４０２にかかる負荷トルクに応じて変化する。

転写モータ制御部２１２は、転写モータ２１３の回転子１４０２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。ＣＰＵ２０６は、転写モータ２１３の回転子１４０２の目標速度を表す指令速度ω＿ｒｅｆを生成し、指令速度ω＿ｒｅｆを転写モータ制御部２１２へ出力する。なお、指令速度ω＿ｒｅｆは、２次転写ローラ１１０の周速度の目標速度に対応する転写モータ２１３Ｍ２の回転子の目標速度に設定される。

減算器１１０１は、速度決定器５１４から出力された、転写モータ２１３の回転子１４０２の回転速度ωと指令速度ω＿ｒｅｆとの偏差Δωを演算して出力する。

速度制御器５００は、偏差Δωを周期Ｔ（例えば、２００μｓ）で取得する。速度制御器５００は、比例制御（Ｐ）、積分制御（Ｉ）、微分制御（Ｄ）に基づいて、減算器１１０１から取得する偏差Δω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、第１制御手段としての速度制御器５００は、Ｐ制御、Ｉ制御、Ｄ制御に基づいて減算器１１０１から出力される偏差が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。本実施の形態における速度制御器５００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を生成しているが、これに限定されるものではない。例えば、速度制御器５００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、回転子１４０２に永久磁石を用いる場合、通常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。

転写モータ２１３のＡ相及びＢ相の巻線に流れる駆動電流は、電流検出器５０７、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、速度制御器５００が偏差Δω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はいずれも、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１１０２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１１０３に出力する。減算器１１０２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１１０３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、本実施の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（Ｈ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Ｍ２の各相の巻線に供給することによって、モータＭ２を駆動させる。なお、本実施の形態においては、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１４０２の回転位相θの決定には、回転子１４０２の回転によってモータＭ２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に固有の値であり、ＲＯＭ２０４ｂ又は転写モータ制御部２１２に設けられたメモリ（不図示）等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５０９の回転子１４０２の回転位相θを決定する。
θ＝ｔａｎ＾−１（−Ｅβ／Ｅα）・・・（９）

なお、本実施の形態においては、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、ＲＯＭ２０４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１４０２の回転位相θは、座標逆変換器５０５、座標変換器５１１に入力される。速度決定手段としての速度決定器５１４は、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、回転子１４０２の回転速度ωを決定する。前述の如くして得られた回転子１４０２の回転速度ωは、減算器１１０１に入力される。

転写モータ制御部２１２は、上述の制御を繰り返し行う。以上のように、本実施の形態における転写モータ制御部２１２は、指令速度ω＿ｒｅｆと回転速度ω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ベクトル制御を行う。ベクトル制御を行うことによって、モータが脱調状態となることや、余剰トルクに起因してモータ音が増大すること及び消費電力が増大することを抑制することができる。

図５は、定着ループを説明する模式図である。２次転写部１１２と定着部１１７の間でシートＰに形成されるループを「定着ループ」と称する。転写モータ２１３には、２次転写ローラ１１０の周速を、所定速度（例えば、中間転写ベルト１０８の周速と同じ）に維持するように駆動電流が供給される（指令速度ω＿ｒｅｆが所定速度に対応する速度に設定される）。定着ループが形成されている高さをループ量３０１とする。定着ループが形成されると、ループを解消しようとする反力３０２（搬送方向とは反対方向の力）が２次転写ローラ１１０に作用する。ループ量が大きいほど、転写モータ２１３の回転子１４０２にかかる負荷トルクは大きくなる。即ち、電流値ｉｑは大きくなる。

図６は、定着ループのループ量３０１と転写モータ２１３の電流値ｉｑとの関係を示す図である。ループ量３０１が小さいときにはシートＰを撓ませる力が小さいため、反力３０２も小さくなり、電流値ｉｑも小さくなる。しかし、ループ量３０１が大きくなるとシートＰを撓ませる力が大きくなるため、反力３０２も大きくなり、電流値ｉｑも大きくなる。

機器の構成によって、形成できるループ量３０１の高さに限界がある。その限界高さが限界ループ量４０１である。また、反力３０２が大きくなり過ぎると２次転写ローラ１１０上でシートＰを搬送できなくなる。このときの転写モータ２１３の電流値ｉｑが限界電流値４０２である。２次転写部１１２と定着部１１７との間でのシートＰの引っ張りを適切に回避するために、ループ量３０１が限界ループ量４０１より低く、且つ、電流値ｉｑが限界電流値４０２より低い範囲で、目標となるループ量３０１が設定される。目標となるループ量３０１が形成されるような転写モータ２１３の電流値ｉｑを、基準電流値ｉｑ＿ｔｈ（目標値）と定義する。基準電流値ｉｑ＿ｔｈは、適切な量（大きさ）の定着ループを形成するための目標となる電流値であり、言い換えれば目標負荷トルクである。基準電流値ｉｑ＿ｔｈは、２次転写ローラ１１０の周速を、上記所定速度に維持するための電流値であり、シートの種類によっても異なる。

図６に示す関係は、シートの種類や剛性によって異なる。そのため複数のシート種類に対応するために、ＲＯＭ２０４には、各シート種類に対応した基準電流値ｉｑ＿ｔｈが記憶されている。

ループ量３０１を目標量に保つ定着ループ制御の詳細については図９で後述する。ここでは、定着ループ制御を概説する。定着ループ制御では、ＣＰＵ２０６は、転写モータ制御部２１２から出力される電流値ｉｑと基準電流値ｉｑ＿ｔｈとを比較することで、ループ量３０１が目標量になっているかを判別する。

ＲＯＭ２０４には、シート種類と基準電流値との対応関係を規定したテーブル等の情報が格納されている。シート種類は、例えば、操作部２０８を介してユーザから入力された情報により取得されてもよい。あるいは、シート種類は、メディアセンサ２２２の検出結果から取得されてもよい。取得されたシート種類に対応する基準電流値が、基準電流値ｉｑ＿ｔｈとして決定される。

もし、電流値ｉｑが基準電流値ｉｑ＿ｔｈからずれている場合には、ＣＰＵ２０６は、電流値ｉｑが基準電流値ｉｑ＿ｔｈになるように定着モータ２１１の回転速度を定着モータ制御部２１０によって制御する。これにより、ループ量３０１が目標量に保たれる。定着モータ２１１に設定する回転速度Ｖは、基準電流値ｉｑ＿ｔｈと電流値ｉｑとの差分（差分値）と、定着モータ２１１の回転速度の現在の設定値である回転速度Ｖｎｏｗとから算出される。回転速度Ｖは次式により算出される。
Ｇ＝ｋ×（ｉｑ−ｉｑ＿ｔｈ）／ｉｑ＿ｔｈ・・・（１０）
Ｖ＝（１＋Ｇ）×Ｖｎｏｗ ・・・（１１）

ここで、ｋはシート種類と装置構成から決まる比例定数である。Ｇは、定着モータ２１１の回転速度の設定値を変化させるための加減量である。

ＣＰＵ２０６は、算出した回転速度Ｖを定着モータ２１１に反映させる。そしてＣＰＵ２０６は、反映させたことで変化した後の転写モータ２１３の電流値ｉｑと基準電流値ｉｑ＿ｔｈとの差分をとる。差分があった場合には、ＣＰＵ２０６は、加減量Ｇを再び算出し、定着モータ２１１の回転速度を変化させる。ＣＰＵ２０６は、以上の処理を繰り返し、転写モータ２１３の電流値ｉｑと基準電流値ｉｑ＿ｔｈとの差分を小さくすることで一定のループ量を保つ。

図７は、定着ループ制御のタイミングチャートである。図７の横軸に時間をとり、縦軸には転写モータ２１３の電流値ｉｑ［Ａ］と定着モータ２１１の回転速度［ｒｐｍ］をとっている。図７において、時刻ｔ１は、シートＰの先端が２次転写ローラ１１０に到達（第２センサ２２１がシートＰの先端の到達を検知）してから第３所定時間Ｔｓが経過した時刻である。時刻ｔ２は、シートＰの先端が定着ローラ１１８に到達（第１センサ１２０がシートＰの先端の到達を検知）した時刻である。時刻ｔ３は、シートＰの先端が定着ローラ１１８に到達してから第１所定時間Ｔｉｎが経過した時刻である。時刻ｔ４は、シートＰの先端が定着ローラ１１８に到達してから第２所定時間Ｔｏｕｔが経過した時刻である。時刻ｔ５は、シートＰの後端が２次転写ローラ１１０を通過した（第２センサ２２１のシートＰの検知結果が、シート有りから無しに変化した）時刻である。なお、第２センサ２２１は、シートＰの有無に応じた信号を出力する。

時刻ｔ１〜時刻ｔ２はループを形成する前の準備区間である。時刻ｔ２〜時刻ｔ３はループ形成区間である。時刻ｔ３〜時刻ｔ４は定着ループ制御区間である。時刻ｔ４〜時刻ｔ５はループを解消するループ解消区間である。

図８は、定着モータ２１１の回転を制御する回転制御処理のフローチャートである。この処理は、ＲＯＭ２０４に格納されたプログラムをＣＰＵ２０６がＲＡＭ２０５に展開して実行することにより実現される。この処理は、画像形成開始の指示を受けると開始される。この処理において、ＣＰＵ２０６は、本発明における第２制御手段としての役割を果たす。処理開始時の定着モータ２１１の回転速度の設定は基準速度Ｖｒｅｆとされる。

ステップＳ１０１では、ＣＰＵ２０６は、上述したように、種類判別プログラム２１８等からシート種類を取得し、取得されたシート種類に対応する基準電流値ｉｑ＿ｔｈを設定する。ステップＳ１０２では、ＣＰＵ２０６は、シートＰの先端が２次転写ローラ１１０に到達（第２センサ２２１がシートＰの先端の到達を検知）してから第３所定時間Ｔｓが経過するのを待つ。すなわち、ＣＰＵ２０６は、図７に示す時刻ｔ１が到来するのを待つ。

そして、シートＰの先端が２次転写ローラ１１０に到達してから第３所定時間Ｔｓが経過すると、ＣＰＵ２０６は、ステップＳ１０３で、定着モータ２１１の回転速度の設定を、基準速度Ｖｒｅｆから基準速度Ｖｒｅｆより低い突入速度Ｖｉｎに変更する。これは、２次転写ローラ１１０の搬送速度より遅くなるように定着モータ２１１の回転速度を変更することで、定着ローラ１１８に突入する際に２次転写ローラ１１０との間でシートの引っ張り合いを起こさないようするためである。従って、定着ローラ１１８がシートＰをニップしていない状態において、定着ローラ１１８の周速度が２次転写ローラ１１０の周速度よりも遅くなるように制御される。なお、図７に示す時刻ｔ１は、シートＰの先端が定着ローラ１１８に接触するより少し前の時刻である。時刻ｔ１の到来は、シートＰの先端が２次転写ローラ１１０に到達してから第３所定時間Ｔｓが経過したことで判定しているが、専用のセンサを設けて、このセンサの検知結果から時刻ｔ１の到来を判定してもよい。

ステップＳ１０４では、ＣＰＵ２０６は、シートＰの先端が定着ローラ１１８に到達（第１センサ１２０がシートＰの先端の到達を検知）するまで待つ。すなわち、ＣＰＵ２０６は、図７に示す時刻ｔ２が到来するまで待つ。そして、シートＰの先端が定着ローラ１１８に到達すると、ＣＰＵ２０６は、計時を開始すると共に、処理をステップＳ１０５に進める。ステップＳ１０５では、ＣＰＵ２０６は、シートＰの先端が定着ローラ１１８に到達してから第１所定時間Ｔｉｎが経過（図７に示す時刻ｔ３が到来）するのを待つ。ステップＳ１０５の繰り返し中、すなわち、ループ形成区間（時刻ｔ２〜時刻ｔ３）では、定着モータ２１１での搬送速度が２次転写ローラ１１０での搬送速度より遅いため、シートＰにループが形成されていく。それと共に、反力３０２（図５）が増加するため、転写モータ２１３の電流値ｉｑも増加していく。

ステップＳ１０５で、シートＰの先端が定着ローラ１１８に到達してから第１所定時間Ｔｉｎが経過すると、ＣＰＵ２０６は、定着ループ制御処理の開始に適した量のループがシートＰに形成されたと判断できる。すなわち、適切な定着ループ制御を開始できる状況になったと判断できるので、ＣＰＵ２０６は、ステップＳ１０６で、後述する定着ループ制御処理（図９）を実行する。すなわち、図７に示す定着ループ制御区間（時刻ｔ３〜時刻ｔ４）で、転写モータ２１３の電流値ｉｑが、ステップＳ１０１で決定された基準電流値ｉｑ＿ｔｈとなるように定着モータ２１１の回転速度が制御される。これにより、ループ量３０１が目標量に制御される。

ステップＳ１０７では、ＣＰＵ２０６は、定着モータ２１１の回転速度を基準速度Ｖｒｅｆより高い排出速度Ｖｏｕｔに設定する。従って、定着ローラ１１８での搬送速度が２次転写ローラ１１０での搬送速度より速くなり、ループが解消されていく。これにより、定着ループが大き過ぎる状態でシートＰが２次転写ローラ１１０を抜けることによって起こるシート後端跳ねを回避し、画像不良の発生を抑制することができる。

ステップＳ１０８では、ＣＰＵ２０６は、シートＰの後端が２次転写ローラ１１０を通過する（第２センサ２２１のシートＰの検知結果が、シート有りから無しに変化する）まで待つ。すなわち、ＣＰＵ２０６は、図７に示す時刻ｔ５が到来するのを待つ。そして、シートＰの後端が２次転写ローラ１１０を通過すると、ＣＰＵ２０６は、処理をステップＳ１０９に進める。従って、ループ解消区間（時刻ｔ４〜時刻ｔ５）において、ループ量３０１が徐々に小さくなる。ステップＳ１０９では、ＣＰＵ２０６は、ループが適切に解消したと判断できるので、定着モータ２１１の回転速度の設定を排出速度Ｖｏｕｔから基準速度Ｖｒｅｆに戻し、その後、図８に示す処理を終了する。

図９は、図８のステップＳ１０６で実行される定着ループ制御処理のフローチャートである。ステップＳ２０１では、ＣＰＵ２０６は、現在の転写モータ２１３の電流値ｉｑを取得する。ステップＳ２０２では、ＣＰＵ２０６は、電流値ｉｑと基準電流値ｉｑ＿ｔｈとを比較し、両者が等しいか否かを判別する。ここで、ＣＰＵ２０６は、電流値ｉｑと基準電流値ｉｑ＿ｔｈの差分がゼロであるか否かを判別することに限定されず、当該差分が所定範囲内である場合は両者が等しいと判別してもよい。

そして、電流値ｉｑと基準電流値ｉｑ＿ｔｈの両者が等しい場合は、ループ量３０１が目標量に維持されている。そこで、ＣＰＵ２０６は、ステップＳ２０３で、定着モータ２１１の回転速度を現在値のまま維持して、処理をステップＳ２０６に進める。一方、両者が等しくない場合は、ループ量３０１が適正でないと判断できるので、ＣＰＵ２０６は、ステップＳ２０４で、上記式１０、１１を用いて回転速度Ｖを算出する。

ステップＳ２０５では、ＣＰＵ２０６は、ステップＳ２０４で算出した回転速度Ｖを、定着モータ２１１の回転速度の設定値である回転速度Ｖｎｏｗに設定して、処理をステップＳ２０６に進める。ステップＳ２０６では、ＣＰＵ２０６は、シートＰの先端が定着ローラ１１８に到達してから第２所定時間Ｔｏｕｔが経過したか否かを判別する。すなわち、ＣＰＵ２０６は、図７に示す時刻ｔ４が到来したか否かを判別する。そして、ＣＰＵ２０６は、シートＰの先端が定着ローラ１１８に到達してから第２所定時間Ｔｏｕｔが経過していない場合は、処理をステップＳ２０１に戻す。一方、シートＰの先端が定着ローラ１１８に到達してから第２所定時間Ｔｏｕｔが経過した場合は、ＣＰＵ２０６は、図９に示す処理を終了する。

なお、ステップＳ２０６において、時刻ｔ４は、シートＰの後端が２次転写ローラ１１０を抜けるより少し前のタイミングを規定することを目的として設定されている。従って、シートＰの後端が２次転写ローラ１１０を抜けるより少し前のタイミングを検知する専用のセンサを設けて、当該センサの検知結果によって時刻ｔ４の到来を判定してもよい。

本実施の形態によれば、ＣＰＵ２０６は、２次転写部１１２と定着部１１７との間でシートＰにループを形成する定着ループ制御を実行する。定着ループ制御においては、ＣＰＵ２０６は、電流値ｉｑ（取得される負荷トルク）が基準電流値ｉｑ＿ｔｈ（目標負荷トルク）となるように定着モータ２１１の回転を制御する。これにより、シートＰのループ量の検知を要することなく、転写部と定着部との間でのループ量を適切に保つことができる。すなわち、ループ量３０１が目標量に制御されるから、シートＰのループ量を検知するセンサが不要となり、センサを使用する系に比べて、画像形成装置の構成の簡素化、小型化、コストの削減が可能である。よって、コストの増大を抑制しつつシートのループ量を適切に保つことができる。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、定着ループ制御処理は、シートＰの先端が定着ローラ１１８に到達してから第１所定時間Ｔｉｎが経過した時刻ｔ３に開始された。これに対し、本発明の第２の実施の形態では、定着ループ制御処理は、電流値ｉｑが所定値となったときに開始される。第２の実施の形態では、第１の実施の形態に対し、回転制御処理が異なり、その他の構成は同様である。

図１０は、定着ループ制御のタイミングチャートである。図１０において、図７との違いは、時刻ｔ３に代えて時刻ｔ３’で定着ループ制御処理が開始される点である。その他のタイミングは第１の実施の形態と同様である。

ＲＯＭ２０４には、開始電流値ｉｑｓ（所定負荷）が予め記憶されている。目標負荷である基準電流値ｉｑ＿ｔｈが決定され得る範囲はある程度想定されている。基準電流値ｉｑ＿ｔｈが決定され得る範囲を考慮して、開始電流値ｉｑｓは、基準電流値ｉｑ＿ｔｈよりも低い値に設定されている。なお、開始電流値ｉｑｓは、決定された基準電流値ｉｑ＿ｔｈに応じて、基準電流値ｉｑ＿ｔｈよりも低い値として動的に設定されてもよい。

時刻ｔ３’は、転写モータ２１３の電流値ｉｑが開始電流値ｉｑｓを超えたタイミングである。ＣＰＵ２０６は、時刻ｔ２の後、時刻ｔ３’が到来したときに定着ループ制御処理（図９）を開始する。

図１１は、定着モータ２１１の回転を制御する回転制御処理のフローチャートの一部である。ステップＳ１０１〜Ｓ１０４、Ｓ１０６〜Ｓ１０９（定着ループ制御処理（図９）を含む）は第１の実施の形態と共通であるので、それらの一部の図示および説明を省略する。

ステップＳ１０４での判別の結果、シートＰの先端が定着ローラ１１８に到達すると、ＣＰＵ２０６は、計時を開始すると共に、処理をステップＳ２０１に進める。ステップＳ２０１では、ＣＰＵ２０６は、開始電流値ｉｑｓを取得する。ステップＳ２０２では、ＣＰＵ２０６は、転写モータ２１３の電流値ｉｑを取得する。ステップＳ２０３では、ＣＰＵ２０６は、電流値ｉｑが開始電流値ｉｑｓを超えたか（ｉｑ＞ｉｑｓが成立した）否かを判別する。

そして、ｉｑ＞ｉｑｓが成立しない場合は、ＣＰＵ２０６は、処理をステップＳ２０２に戻す。しかし、ｉｑ＞ｉｑｓが成立した場合は、定着ループ制御処理の開始に適した量のループがシートＰに形成されたので、ＣＰＵ２０６は、処理をステップＳ１０６に進める。

本実施の形態によれば、コストの増大を抑制しつつシートのループ量を適切に保つことに関し、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。

なお、第１、第２の実施の形態では、２次転写ローラ１１０を駆動するモータの電流値ｉｑに基づいて定着ループ制御が行われたが、この限りではない。例えば、ベルト駆動ローラ１１１を駆動するモータの電流値に基づいて定着ループ制御が行われてもよい。

第１、第２の実施の形態では、シートへのトナーの定着は、定着ローラ１１８によって行われたが、この限りではない。例えば、シートへのトナーの定着は、定着ベルトによって行われてもよい。即ち、シートへのトナーの定着は、回転体によって行われればよい。

第１、第２の実施の形態におけるベクトル制御では、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１４０２の回転位相θ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。

また、第１、第２の実施の形態では、電流値ｉｑに基づいて定着ループ制御が行われたが、この限りではない。例えば、偏差Δωに基づいて定着ループ制御が行われてもよい。また、位相フィードバック制御が行われる場合は、偏差Δθに基づいて定着ループ制御が行われてもよい。また、指令速度ω＿ｒｅｆと速度決定器５１４によって決定された回転速度ωとの偏差に基づいて決定されたｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆに基づいて定着ループ制御が行われてもよい。また、静止座標系の電流値ｉα又はｉβの振幅（大きさ）に基づいて定着ループ制御が行われてもよい。

本発明が適用されるのは、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発明は適用される。

また、第１、第２の実施の形態においては、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発明を適用することができる。

なお、偏差Δθ、Δω、電流値ｉｑ、電流値ｉｑ＿ｒｅｆ及び静止座標系の電流値ｉα又はｉβの振幅などは、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に対応する。

また、第１、第２の実施の形態においては、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。

１１０ ２次転写ローラ
１１２ ２次転写部
１１７ 定着部
１１８ 定着ローラ
１１９ 加圧ローラ
２０６ ＣＰＵ
２１１ 定着モータ
２１２ 転写モータ制御部
２１３ 転写モータ

Claims (8)

1. トナー像をシートに転写し、前記シートを下流へ搬送する第１回転体と、
   前記第１回転体を駆動する第１モータと、
   前記第１モータの回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
   前記回転子の目標速度を表す指令速度と前記速度決定手段によって決定された回転速度との偏差が小さくなるように、前記第１モータの巻線に流れる駆動電流を制御する第１制御手段と、
   前記シートに転写されたトナー像を定着し、前記シートを下流へ搬送する第２回転体と、
   前記第２回転体を駆動する第２モータと、
   前記第１回転体と前記第２回転体とによって前記シートが搬送されている状態において、前記第１モータにかかる負荷トルクに対応するパラメータの値に基づいて前記第２モータの回転速度を制御する第２制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２制御手段は、前記負荷トルクに対応するパラメータの値と目標値との差分値が小さくなるように、前記第２モータの回転速度を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第２制御手段は、前記負荷トルクに対応するパラメータの値が目標値より大きい場合は前記第２回転体の周速度が前記第１回転体の周速度より大きくなるように前記第２モータの回転速度を制御し、前記負荷トルクに対応するパラメータの値が前記目標値より小さい場合は前記第２回転体の周速度が前記第１回転体の周速度より小さくなるように前記第２モータの回転速度を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記目標値は、前記シートの種類に基づいて設定されることを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
5. 前記第２制御手段は、前記第２回転体が前記シートをニップしていない状態において、前記第２回転体の周速度が前記第１回転体の周速度よりも遅くなるように前記第２モータを制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記第２制御手段は、前記シートの先端が前記第２回転体に到達してから所定時間が経過すると、前記第２回転体の周速度が前記第１回転体の周速度よりも速くなるように前記第２モータを制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記画像形成装置は、前記回転子の回転位相を決定する位相決定手段を有し、
   前記第１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に基づく回転座標系によっ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に基づいて、前記巻線に流れる駆動電流を制御することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記画像形成装置は、前記第１モータの巻線に流れる駆動電流を検出する検出手段を有し、
   前記負荷トルクに対応するパラメータは、前記検出手段によって検出された駆動電流の前記トルク電流成分であることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。

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