JP4730838B2 - シート状部材搬送装置、および画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれらの複合機などの画像形成装置に関する。および、そのような画像形成装置などにおいて、駆動源により駆動される駆動ローラと、その駆動ローラに圧接して従動回転される従動ローラとのニップ部に通して、用紙・ＯＨＰフィルム等のシート状部材を搬送する、定着装置などのシート状部材搬送装置に関する。

例えば、電子写真式の画像形成装置では、ドラム状やベルト状の感光体の回転とともに、その感光体上に帯電、書込みを行って静電潜像を形成して後、現像装置でトナーを付着することにより可視像化して感光体上にトナー像を形成し、そのトナー像を直接、または多くはベルト状の中間転写体を介して間接的に転写して、搬送するシート状部材に画像を記録する。

カラー画像形成装置にあっては、１または複数の感光体上にそれぞれ個別に形成した各色トナー像を１つの中間転写体上に重ねて順次一次転写して合成カラー画像を形成し、その中間転写体上の合成カラー画像を一括して二次転写してシート状部材に画像を記録していた。この中間転写体を用いた画像形成装置においては、シート状部材として、薄紙や厚紙、はがき、封筒などさまざまな種類のものが使用可能であり、転写材汎用性が高いという利点を有する。中間転写体としては、中間転写ドラムまたは中間転写ベルトが一般的に用いられる。

しかしながら、ある程度以上の厚さを有するシート状部材が二次転写部に突入する際には、それまで一定速度で駆動されていた中間転写体の速度が短時間の間低下し、一次転写部で画像に乱れが生じるという問題が発生している。

また、カラー画像形成装置の小型化に伴い、二次転写部と定着部が近接されるようになり、シート状部材上で転写と定着が同時に行われるような場合がある。このとき、ある程度以上の厚さを有するシート状部材が定着部に突入する際に、それまで一定速度で駆動されていた定着ローラ、または定着ベルトの速度が短時間の間低下し、二次転写部で画像に乱れが生じるという、上記中間転写部での問題と同様の問題が発生している。

以上のように、ある程度以上の厚さのシート状部材が、二次転写部または定着部に突入する際に、中間転写ドラムや中間転写ベルト、定着ローラ、定着ベルトの速度が短時間の間低下するという問題を解決する必要がある。

このような問題を解決すべく、例えば特許文献１には、転写部に厚紙が突入する際のベルト体の速度低下分を補正するために、予め設定された所定のタイミング、所定の量、所定の継続時間だけ無端状ベルト体の駆動源に対して速度制御量を変化させることにより、ベルト速度を一定に保つフィードフォワード制御を行う技術が開示されている。

また、特許文献２には、定着部に厚紙が突入する際の定着ローラの速度低下を抑制するために、事前にシート部材の厚さを測定し、検知された厚さに応じて、加圧ローラに与える加圧力を調節する技術が開示されている。

特開２００５−１０７１１８号公報 特開２００３−２９５６９号公報

ところで、特許文献１に記載の技術では、速度制御量の変化が矩形波状になるため、速度低下量を正確に補正するように駆動源を動作させることはできない問題があり、また具体的な制御ブロックの構成も記載されていなかった。他方、特許文献２に記載の技術では、加圧力を調節する機構を新たに設置する必要があり、コストが増加するとともに、機械的に、加圧力を精密に制御することが困難である問題があった。

そこで、この発明の第１の目的は、コスト高を招くことなく、シート状部材がニップ部に噛み込まれた瞬間に、駆動ローラの回転速度が短時間の間低下するという問題を的確に解決することにある。

この発明の第２の目的は、駆動ローラの速度変動を打ち消すために、より正確に駆動源を制御することある。

この発明の第３の目的は、検知された厚さに応じて最適な制御効果を得、また無駄な電力消費を抑えることにある。

ところで、記憶部の容量には限りがあるため、全ての厚さに対応するフィードフォワード目標値を記憶させておくことは不可能である。また、シート状部材の僅かな厚さの変化では速度変動に大きな変化は無いため、あらゆる厚さに対応したフィードフォワード目標値を準備する必要がない。
そこで、この発明の第４の目的は、検知されたシート状部材の厚さに応じて、最も近い厚さのフィードフォワード目標値を用いることができ、最適なフィードフォワード制御を行うことにある。

この発明の第５の目的は、フィードフォワード目標値を記憶する記憶領域をできる限り減らし、コストの増加を抑制することにある。

この発明の第６の目的は、環境や経時変化によって、シート状部材がニップ部に突入するときの駆動ローラの速度変動の大きさが変化した場合でも、常に最適な制御を行うことにある。

この発明の第７の目的は、ユーザーが様々な厚さのシート状部材を使用する場合でも、使用する厚さに合わせて、容易にフィードフォワード目標値を追加、変更することができ、常に最適な制御を行うことにある。

この発明の第８の目的は、シート状部材がニップ部に突入するときの駆動ローラの速度変動の大きさにばらつきがある場合に、より正確なフィードフォワード入力値の補正、追加を可能とすることにある。

この発明の第９の目的は、シート状部材搬送装置として、コスト高を招くことなく、シート状部材がニップ部に噛み込まれた瞬間に、駆動ローラの回転速度が短時間の間低下するという問題を的確に解決する定着装置を備える画像形成装置を提供することにある。

この発明の第１０の目的は、シート状部材搬送装置として、コスト高を招くことなく、シート状部材がニップ部に噛み込まれた瞬間に、駆動ローラの回転速度が短時間の間低下するという問題を的確に解決する中間転写装置を備える画像形成装置を提供することにある。

このため、請求項１に記載の発明は、上述した第１、２、８の目的を達成すべく、
駆動源と、その駆動源により駆動される駆動ローラと、その駆動ローラに圧接して従動回転される従動ローラと、前記駆動ローラの角速度を検知する角速度検知手段と、その角速度検知手段の検知結果に基づき前記駆動源の制御を行う制御部と、前記駆動ローラと前記従動ローラのニップ部にシート状部材が突入するタイミングを予測する手段とから構成されるシート状部材搬送装置において、
前記制御部が、フィードバック制御部とフィードフォワード制御部から構成され、
前記フィードバック制御部では、前記角速度検知手段から取得した情報を用いてフィードバック制御が行われ、
前記フィードフォワード制御部では、前記シート状部材が突入するタイミングを予測する手段によって得られた突入情報を用いてフィードフォワード制御が行われ、
前記フィードフォワード制御部が、
予め前記角速度検知手段によって得られた、前記シート状部材が前記ニップ部に突入するときの、前記駆動ローラの速度変動情報を記憶する記憶部と、
その記憶部に記憶された速度変動情報から、前記駆動ローラの速度変動を打ち消す、前記駆動源への入力値を得る演算部とを有し、
前記記憶部に、前記シート状部材が前記ニップ部に突入するときに、前記角速度検知手段によって得られる前記駆動ローラの速度情報を複数回分記憶し、
その記憶する複数回分の速度情報の平均値から、予め前記記憶部に記憶されている前記駆動ローラの速度変動情報を補正または追加する、
ことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、上述した第３の目的を達成すべく、
請求項１に記載のシート状部材搬送装置において、
前記シート状部材の厚さを検知する厚さ検知手段を有し、
その厚さ検知手段により検知された厚さに応じて、前記シート状部材が前記ニップ部に突入するときの、前記演算部での前記駆動源への入力値を最適化する、
ことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、上述した第４の目的を達成すべく、
請求項２に記載のシート状部材搬送装置において、
前記記憶部に、異なる厚さのシート状部材に対応する複数の速度変動情報をそれぞれ予め記憶し、
前記厚さ検知手段によって検知された厚さに応じて、前記記憶部から、最も近い厚さの速度変動情報を読み出し、前記駆動源への入力値を得る、
ことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、上述した第５の目的を達成すべく、請求項３に記載のシート状部材搬送装置において、前記記憶部に二種類の厚さのシート状部材に対応する速度変動情報を記憶することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、上述した第６の目的を達成すべく、
請求項１ないし４のいずれか１に記載のシート状部材搬送装置において、
前記記憶部に、前記シート状部材が前記ニップ部に突入するときに、前記角速度検知手段によって得られる前記駆動ローラの速度情報を記憶し、
その記憶する速度情報から、予め前記記憶部に記憶されている前記駆動ローラの速度変動情報を補正する、
ことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、上述した第７の目的を達成すべく、
請求項１ないし５のいずれか１に記載のシート状部材搬送装置において、
前記記憶部に、前記シート状部材が前記ニップ部に突入するときに、前記角速度検知手段によって得られる前記駆動ローラの速度情報を記憶し、
その記憶する速度情報と、予め前記記憶部に記憶されている前記駆動ローラの速度変動情報とを用いてフィードフォワード制御を行う、
ことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、上述した第９の目的を達成すべく、画像形成装置において、請求項１ないし６のいずれか１に記載のシート状部材搬送装置を定着装置として用いてなることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、上述した第１０の目的を達成すべく、画像形成装置において、請求項１ないし６のいずれか１に記載のシート状部材搬送装置を中間転写装置として用いてなることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、フィードバック制御によって駆動ローラを安定に駆動し、シート状部材がニップ部に突入する情報から突入タイミングを予測し、フィードフォワード制御を行うことによって、駆動ローラの速度変動を打ち消すように駆動源を制御し、シート状部材の突入による駆動ローラの速度低下を抑制することができる。また、フィードバック制御とフィードフォワード制御を併用することによって、フィードフォワード制御によって生じる余分な振動を抑制することができ、フィードフォワード制御のみを用いる場合と比較して、より高い制御効果を得ることができる。

また、請求項１に記載の発明によれば、シート状部材がニップ部に突入する際の速度変動情報を記憶部に保存し、フィードフォワード入力値として記憶データを用いる。速度情報から駆動源への入力値を得ることができる演算部に、フィードフォワード入力値を入力すると、速度変動を抑制するのに必要な駆動源への入力値が得られる。この入力値を駆動源に与えることでより正確に駆動源を制御して、駆動ローラの速度変動を打ち消し抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、シート状部材の厚さを検知する厚さ検知手段を有することにより、検知された厚さに応じて、最適な制御効果を得ることができる。また、ある厚さ以上のシート状部材を検知した場合にだけ、フィードフォワード制御を実行することが可能であり、無駄な電力消費を抑えることができる。

請求項３に記載の発明によれば、記憶部に複数の厚さに対応したフィードフォワード目標値を記憶しておくことで、検知された厚さに応じて、最も近い厚さのフィードフォワード目標値を用いることができ、最適なフィードフォワード制御を行うことができる。

請求項４に記載の発明によれば、フィードフォワード目標値を二つにすることで、使用する記憶領域を減らし、コストの増加を抑制することができる。

請求項５に記載の発明によれば、フィードフォワード制御を行っている状態で、シート状部材がニップ部に突入するときの駆動ローラの速度変動情報を記憶部に記憶し、記憶情報からフィードフォワード補正値を算出し、フィードフォワード補正値を用いて、フィードフォワード入力値を補正することができる。よって、環境や経時変化によって、シート状部材がニップ部に突入するときの駆動ローラの速度変動の大きさが変化した場合でも、常に最適な制御を行うことができる。

請求項６に記載の発明によれば、フィードフォワード制御を行っていない状態で、シート状部材がニップ部に突入するときの駆動ローラの速度変動情報を記憶部に記憶し、記憶情報からフィードフォワード目標値を算出し、フィードフォワード目標値を追加することができる。よって、ユーザーが様々な厚さのシート状部材を使用する場合でも、使用する厚さに合わせて、容易にフィードフォワード目標値を追加、変更することができ、常に最適な制御を行うことができる。

請求項１に記載の発明によれば、上述した効果に加えて、フィードフォワード制御を行っている状態で、シート状部材がニップ部に突入するときの駆動ローラの速度変動情報を複数回分記憶部に記憶し、複数回分の記憶情報の平均値によってフィードフォワード入力値を補正することができる。また、フィードフォワード制御を行っていない状態で、同様の処理を行い、新たなフィードフォワード入力値を追加することができる。よって、シート状部材がニップ部に突入するときの駆動ローラの速度変動の大きさにばらつきがある場合に、請求項６、７の場合と比較して、より正確なフィードフォワード入力値の補正、追加が可能である。

請求項７に記載の発明によれば、画像形成装置において、請求項１ないし６のいずれか１に記載のシート状部材搬送装置を定着装置として用いるので、その定着装置に厚いシート状部材が突入した場合の、定着ローラや定着ベルトの速度変動を抑制することができる。また、フィードバック制御とフィードフォワード制御を併用することによって、フィードフォワード制御によって生じる余分な振動を抑制することができ、フィードフォワード制御のみを用いる場合と比較して、より高い制御効果を得ることができる。

請求項８に記載の発明によれば、画像形成装置において、請求項１ないし６のいずれか１に記載のシート状部材搬送装置を中間転写装置として用いるので、その中間転写装置に厚いシート状部材が突入した場合の、中間転写ローラや中間転写ベルトの速度変動を抑制することができる。また、フィードバック制御とフィードフォワード制御を併用することによって、フィードフォワード制御によって生じる余分な振動を抑制することができ、フィードフォワード制御のみを用いる場合と比較して、より高い制御効果を得ることができる。

この発明は、シート状部材搬送装置すべてにおいて、有効な技術であるが、この発明の効果が最も顕著に現れる構成として、シート状部材搬送装置を含む電子写真方式の画像形成装置が挙げられる。画像形成装置中で、シート状部材搬送装置としては、中間転写装置や定着装置が用いられる。様々な構成の画像形成装置が存在するが、ここでは、代表的な方式として、中間転写方式を用いたタンデム型画像形成装置を例に説明する。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の最良形態につき説明する。
（画像形成装置の説明）
図１には、この発明を適用する画像形成装置の一例の全体概略構成を示す。

図１において、符号１００は複写装置本体、２００はそれを載せる給紙テーブル、３００は複写装置本体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原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）をそれぞれ示す。その他の符号は、詳細な説明中で直接引用する。同図に示した画像形成装置は、タンデム型中間転写（間接転写）方式の電子写真装置である。

複写装置本体１００には、中央に、中間転写体として無端状の中間転写ベルト１３を設ける。中間転写ベルト１３は、図示例では３つの支持ローラ１４、１５、１６に掛け回して同図中時計回りに回転移動可能とする。以後、ベルトの回転移動を部分的に見るときは単に移動と呼ぶ。３つの支持ローラの中で第２の支持ローラ１５の左に、画像転写後に中間転写ベルト１３上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置１７を設ける。

また、３つの支持ローラの中で、第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間に張り渡した中間転写ベルト１３上には、その移動方向に沿って、イエロ（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成手段１８を横に並べて配置してタンデム画像形成装置２０を構成する。画像形成手段１８は、感光体ドラム４０のまわりに、帯電装置、現像装置、クリーニング装置などとともに、中間転写ベルト１３を挟んで１次転写装置６２を配置することにより構成してなる。この例では、第３の支持ローラ１６を駆動ローラとしている。そのタンデム画像形成装置２０の上には、さらに露光装置２１を設ける。

ところで、図１には、中間転写ベルト方式の画像形成装置を示したが、中間転写ドラム方式の画像形成装置であっても良い。その場合、支持ローラ１４、１５、１６は不要となり、画像形成手段１８は、横一列ではなく、中間転写ドラムのまわりに沿った形で配置される。

一方、中間転写ベルト１３を挟んでタンデム画像形成装置２０と反対の側には、２次転写装置２２を備える。２次転写装置２２は、図示例では、２つのローラ２３間に、無端状ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡して構成し、中間転写ベルト１３を介して第３の支持ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写ベルト１３上の画像をシート状部材に転写する。２次転写装置２２の横には、シート状部材上の転写画像を定着する定着装置２５を設ける。２次転写装置２２には、画像転写後のシート状部材をこの定着装置２５へと搬送するシート状部材搬送機能も備えてなる。もちろん、２次転写装置２２として、転写ローラや非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、このシート状部材搬送機能を併せて備えることは難しくなる。

定着装置２５は、定着ローラ２６に加圧ローラ２７を圧接して構成する。定着ローラ２６は、内部に発熱機構を有し、画像定着に必要な温度まで加熱される。シート状部材上の転写画像は、熱と圧力が与えられ、シート状部材に定着される。なお、上記図示例では、このような２次転写装置２２および定着装置２５の下に、上述したタンデム画像形成装置２０と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置２８を備える。

さて、今この電子写真装置を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置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、原稿自動搬送装置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上へと移動する。他方、コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動する。次いで、第１走行体３３および第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに、原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。

原稿読取りに並行して、不図示の駆動モータで支持ローラ１６を回転駆動して他の２つの支持ローラを従動回転し、中間転写ベルト１３を回転移動させる。同時に、個々の画像形成手段１８において感光体ドラム４０を回転して各感光体ドラム４０上にそれぞれ、イエロ、マゼンタ、シアン、黒の色別情報を用いて露光現像し、単色のトナー像を形成する。そして、中間転写ベルト１３の移動とともに、それらの単色のトナー像を各１次転写装置６２で順次転写して中間転写ベルト１３上に合成カラー画像を形成する。

一方、画像形成とともに、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つからシート状部材を繰り出し、分離ローラ４５で一枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上のシート状部材を繰り出し、分離ローラ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、中間転写ベルト１３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を回転し、中間転写ベルト１３と２次転写装置２２との間にシート状部材を送り込み、２次転写装置２２で転写してシート状部材上にカラー画像を記録する。

画像転写後のシート状部材は、ベルト２４で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。または、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、別途形成した画像を裏面にも記録して後、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ベルト１３は、中間転写ベルトクリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写ベルト１３上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成装置２０による再度の画像形成に備える。ここで、レジストローラ４９は、一般的には接地されて使用されることが多いが、シート状部材の紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。

この電子写真装置を用いて、黒のモノクロコピーをとることも良く行われる。その場合には、図示しない手段により、中間転写ベルト１３を感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍから離れるようにする。これらの感光体ドラムは一時的に駆動を止めておく。黒用の感光体ドラム４０Ｋのみが中間転写ベルト１３に接触して画像の形成と転写が行われる。

（定着装置の詳細）
図２には、シート状部材搬送装置である定着装置２５の詳細構成を示す。
定着ローラ２６と加圧ローラ２７が転接し、二つのローラの間をシート状部材９が通過する。加圧ローラ２７は、ギア列８を介してブラシレスモータ７によって回転駆動される。ここで、ギア列８は、歯付きベルトやプーリを用いた駆動伝達機構であってもよい。加圧ローラ２７の回転速度は、エンコーダ３と信号処理回路４によって計測され、制御コントローラ５に送られる。信号処理回路４は、エンコーダ３で得られた、加圧ローラ２７の角度情報を、速度情報に変換する処理を行っている。シート状部材９の搬送経路には、シート検知手段１０と厚さ検知手段１１が設置されており、それぞれの検知信号は、制御コントローラ５に送られる。

ここで、シート検知手段１０は、発光部と受光部を持つ光学式センサが広く用いられているが、装置内に設置できれば、他の方式のものであっても良い。シート検知手段１０は、シート状部材の搬送速度のばらつきによる、シート状部材９のニップ部への突入予測時間のばらつきを極力小さくするために、できる限りニップ部に近い所に設置するのが良い。厚さ検知手段１１は、光透過方式や変位検知方式などが広く用いられているが、装置内に設置できる手段であれば、どのような方式のものであっても良い。また、設置位置に関しても、定着装置２５のシート状部材搬送方向上流であれば、どこであってもよい。

制御コントローラ５は、加圧ローラ２７の回転速度情報とシート検知手段１０、厚さ検知手段１１によって得られるシート状部材の情報から、制御指令値を駆動ドライバ６に送出し、ブラシレスＤＣモータ７を駆動する。ブラシレスＤＣモータ７の駆動力は、駆動伝達手段８を介して、駆動ローラである加圧ローラ２７を駆動制御する。

すなわち、定着装置２５は、この発明によるシート状部材搬送装置であり、駆動源であるブラシレスＤＣモータ７と、そのブラシレスＤＣモータ７により駆動される駆動ローラである加圧ローラ２７と、その加圧ローラ２７に圧接して従動回転される従動ローラである定着ローラ２６と、加圧ローラ２７の角速度を検知する角速度検知手段であるエンコーダ３と、そのエンコーダ３の検知結果に基づきブラシレスＤＣモータ７の制御を行う制御部である制御コントローラ５と、加圧ローラ２７と定着ローラ２６のニップ部にシート状部材９が突入するタイミングを予測する手段であるシート検知手段１０とから構成されている。

なお、この例では、ローラ定着方式の構成について述べているが、次に記す中間転写ベルト方式の中間転写装置の場合と同様の構成とすることにより、ベルト方式の定着装置にもこの発明によるシート状部材搬送装置を適用することができる。

（中間転写装置の詳細）
図３には、中間転写装置の構成を示す。
上述したとおり、無端状の中間転写ベルト１３は、支持ローラ１４、１５と、駆動ローラである別の支持ローラ１６に掛け回される。他方、二次転写装置２２は、２つの二次転写ローラ２３とそれらに掛け回される二次転写ベルト２４とによって構成されている。二次転写装置は、二次転写ベルト２４がなく、二次転写ローラ２３のみの構成でもよい。

中間転写装置には、この他に、エンコーダ７０、信号処理回路７１、制御コントローラ７２、駆動ドライバ７３、ブラシレスＤＣモータ７４、ギア列７５、シート検知手段７６、厚さ検知手段７７が備えられている。それぞれの構成要素の詳細と動作は、上記の定着装置２５の場合と同様であるので省略する。

本構成では、エンコーダ７０を用いて、支持ローラ１４の回転速度からベルト速度を計測しているが、エンコーダ７０を駆動ローラ１６に設置して、駆動ローラ１６の回転速度からベルト速度を計測しても良い。また、レーザードップラー計などを用いて直接ベルトの速度を計測する構成でも良い。

なお、この例では、中間転写ベルト方式の構成について述べているが、上記のローラ定着方式の定着装置の場合と同様の構成とすることにより、ローラ方式の中間転写装置にもこの発明によるシート状部材搬送装置を適用することができる。

（制御コントローラの詳細）
図４には、制御コントローラ５の構成を示す。
制御コントローラ５は、大きくフィードバック制御部８０とフィードフォワード制御部８１からなる。フィードバック制御部８０は、エンコーダ３と信号処理回路４から得られた速度情報と、目標速度との偏差を小さくする一般的なフィードバック制御系であり、駆動ローラ１６を目標速度で安定して駆動するように設計されている。例えば、公知のＰＩＤ制御系で構成される。しかし、このＰＩＤ制御系に限定されるものではなく、他の方式の制御系であってもよい。フィードフォワード制御部８１は、記憶部８２、タイミング調節部８３、スイッチング回路８４、フィルタ８５、逆システム８６からなる。

そのうち、記憶部８２には、数種類の厚さに対応したフィードフォワード目標値が格納されており、厚さ検知手段１１によって検知されたシート状部材９の厚さに応じて、最適なフィードフォワード目標値を出力することができる。例えば、連量の単位で２２０ｋｇ、１８０ｋｇ、１４０ｋｇ、１００ｋｇの用紙に対応する厚さのフィードフォワード目標値を格納しておき、検知されたシート状部材９の厚さに応じて、最も近い厚さのフィードフォワード目標値を出力する。厚さに対してより正確に制御したい場合は、より細かいステップでフィードフォワード目標値を格納しておく必要がある。また、普通紙と厚紙の二段階で制御する場合には、代表的な厚さの二種類のフィードフォワード目標値を格納しておけばよい。

図５を用いて、記憶部８２に格納されているフィードフォワード目標値について詳細を述べる。フィードフォワード目標値は、エンコーダ３と信号処理回路４によって計測された、シート状部材９がニップ部に突入する時の駆動ローラ２７の速度変動データを、信号処理して得られる。その信号処理とは、計測された速度変動データからオフセットを除去し、正負の反転を行い、速度変動が生じている部分のみを切り出したものである。このような信号処理を、外部の信号処理回路を用いて、数種類の異なる厚さのシート状部材９に対して事前に行い、フィードフォワード目標値として、記憶部８２に格納しておく。

タイミング調節部８３は、シート検知手段１０からの用紙検知信号を受けてから、ある一定の遅延時間後にスイッチング回路８４をオンする。一定の遅延時間とは、シート検知手段１０がシート状部材９を検知した瞬間から、シート状部材９がニップ部に突入するまでの時間であり、予め装置の仕様から計算によって求めた値を設定しておけばよい。スイッチング回路８４がオン状態になると、記憶部８２から出力されたフィードフォワード目標値は、フィルタ８５に送られる。フィルタ８５は、ローパスフィルタからなり、高域ノイズの除去や高域共振周波数のゲインを下げる効果と、逆システム８６の伝達関数をプロパーにする効果がある。フィルタ８５のカットオフ周波数は、フィードフォワード目標値が持つ周波数成分の最大値以上に設定すれば良い。

フィルタ８５を通過したフィードフォワード目標値は、逆システム８６に送られる。逆システム８６は、駆動ドライバ６への入力値から、加圧ローラ２７の速度まで（中間転写装置の場合は、駆動ドライバ７３から中間転写ベルト１３まで）の伝達特性をモデル化または計測により求めて、その伝達関数の逆関数からなる。よって、逆システム８６において、フィードフォワード目標値は、駆動ドライバ６の入力値へと変換される。

フィードフォワード目標値から得られた駆動ドライバ入力値と、フィードバック制御部から得られた駆動ドライバ入力値は、加算され、駆動ドライバ６へと送信される。

また、電子写真装置に厚紙モードを選択する機能がある場合は、このモードが選択された場合にのみ、前記フィードフォワード制御が行われるように設定することで、より効率的な制御が可能となる。

図６には、シート状部材搬送装置の別の例を示す。
上述した例と異なる点は、光学式センサなどの、シート検知手段を使用することなく、前段のレジスト装置の動作信号を用いて、シート状部材９の検知を行うことである。シート検知手段７６として、光学式センサなどを用いる場合に、コストの増加が懸念される場合には、有効である。

レジスト装置は、レジストローラ９０、レジスト対向ローラ９１、駆動伝達手段９２、レジストクラッチ９３、レジストモータ９４から構成される。シート検知に使用する動作信号としては、レジストクラッチ９３のオン信号や、レジストクラッチを持たない場合は、レジストモータ９４のオン信号などが良い。

図７には、この別の例における制御コントローラ５の構成を示す。
制御コントローラ５の内部の構成に変化はないが、タイミング調節部８３に設定される遅延時間を、本構成に合わせて設定してある。また、この例において、図６に示した中間転写ベルト方式での構成を示したが、中間転写ドラム方式においても適用可能である。また、定着装置に適用することも可能である。

図８には、シート状部材搬送装置のさらに別の例を示す。
上述した２つの例と異なる点は、シート速度検知手段１２が設置されている点である。シート速度検知手段１２は、より精度の高いタイミング検出が必要な場合や、シート状部材９の搬送速度のばらつきが大きい場合などに設置すると、より効果的である。シート速度検知手段１２は、レーザードップラーなどシート状部材の速度を直接測定するものや、光学式センサによって二点間の通過時間を測定する間接的な方式があるが、装置内に設置できるものであれば、どのような方式のものでも良い。シート速度検知手段１２の設置に関して、得られた速度情報から突入予測時間を算出するため、その演算処理時間を考慮して、シート検知手段１０との間隔を十分に確保する必要がある。

図９には、このさらに別の例における制御コントローラ５の構成を示す。
シート速度検知手段１２が設置されている場合には、タイミング調節部８３によって検知された速度から、シート状部材９がニップ部に突入するまでの時間を算出し、シート検知手段１０によってシート状部材９が検知されてから、タイミング調節部８３において算出した時間後にスイッチング回路８４をオンする。これにより、高精度のタイミング調節が可能となる。また、この例において、図８に示したローラ定着方式での構成を示したが、ベルト定着方式においても適用可能である。また、中間転写装置に適用することも可能である。

図１０には、またさらに別の例における制御コントローラ５の構成を示す。
上述した３つの例と異なる点は、信号処理回路４と記憶部８２の間に、信号処理回路８８を設けた点である。信号処理回路８８は、内部に記憶部を持ち、エンコーダ３と信号処理回路４によって計測された、加圧ローラ２７の速度変動データを、フィードフォワード目標値へと変換する演算回路である。この信号処理回路８８は、制御コントローラ５内でなくても、画像形成装置内にあればよい。

このような信号処理回路を用いることで、フィードフォワード制御を行いながら、速度変動データを取り込み、フィードフォワード制御が不十分な場合は、フィードフォワード目標値を補正することが可能である。

ここで、フィードフォワード目標値補正の詳細を説明する。フィードフォワード制御を行っている状態で、エンコーダ３と信号処理部４によって計測された速度変動データを信号処理回路８８内部の記憶部に保存する。図１１に示すように、前記のフィードフォワード目標値を得る場合と同様の方法で、フィードフォワード制御を行った場合の速度変動データからオフセット除去、正負反転、切り出しを行い、フィードフォワード補正値を求める。求めたフィードフォワード補正値をフィードフォワード目標値に加算して、フィードフォワード目標値の補正を行う。

さらに、信号処理回路８８内の記憶部の容量に余裕がある場合、または他の記憶部に容量の余裕がある場合は、複数回のフィードフォワード補正値を求めて記憶し、それらの平均値を用いて、目標値の補正を行うことも可能である。この方式を用いれば、毎回の制御効果にばらつきが生じる場合であっても、安定したフィードフォワード目標値の補正を行うことが可能である。

図１０に示す例で、電子写真装置にフィードフォワード目標値補正を行うかどうかを選択できる機能を持たせ、図１２に示すように信号処理回路４と信号処理回路８８の間にスイッチング回路８７を設けることもできる。フィードフォワード目標値補正を行わないモードが選択された場合には、スイッチング回路８７をオフし、フィードフォワード目標値の補正を行わないようにすることができる。このようにすると、演算部の負荷を減少し、余分な消費電力を抑えることができる。

また、図１０に示す例で、電子写真装置にフィードフォワード目標値の変更や追加を行うモードを選択できる機能を持たせることもできる。そのモードが選択された場合には、フィードフォワード制御が行われないように設定されており、フィードフォワード目標値を得たい厚さのシート状部材の通紙を行う。そのとき、図５に示したのと同じ方法で、信号処理回路８８によって、エンコーダ３と信号処理回路４によって得られた速度変動情報から、フィードフォワード目標値を算出して、記憶部８２に追加格納し、または上書き格納する。このようにすると、格納されていない厚さに対応するフィードフォワード目標値を追加することや、定期的にフィードフォワード目標値を更新することが可能である。

この発明を適用する画像形成装置の一例の全体概略構成図である。 その画像形成装置に備えるシート状部材搬送装置である定着装置の詳細構成図である。 図１に示す画像形成装置に備える別のシート状部材搬送装置である中間転写装置の詳細構成図である。 図２の定着装置に備える制御コントローラの構成図である。 その制御コントローラの記憶部に格納されているフィードフォワード目標値の説明図である。 別のシート状部材搬送装置である構成図である。 そのシート状部材搬送装置の制御コントローラの構成図である。 さらに別のシート状部材搬送装置である構成図である。 そのシート状部材搬送装置の制御コントローラの構成図である。 またさらに別のシート状部材搬送装置における制御コントローラの構成図である。 その制御コントローラの記憶部に格納されているフィードフォワード目標値の説明図である。 またさらに別のシート状部材搬送装置における制御コントローラの構成図である。

符号の説明

３ エンコーダ（角速度検知手段）
４ 信号処理回路
５ 制御コントローラ（制御部）
６ 駆動ドライバ
７ ブラシレスＤＣモータ（駆動源）
８ ギア列
９ シート状部材
１０ シート検知手段（ニップ部にシート状部材が突入するタイミングを予測する手段）
１１ 厚さ検知手段
１２ シート速度検知手段
２５ 定着装置（シート状部材搬送装置）
２６ 定着ローラ（従動ローラ）
２７ 加圧ローラ（駆動ローラ）
８０ フィードバック制御部
８１ フィードフォワード制御部
８２ 記憶部
８４ スイッチング回路
８５ フィルタ
８６ 逆システム
８７ スイッチング回路

Claims (8)

1. 駆動源と、その駆動源により駆動される駆動ローラと、その駆動ローラに圧接して従動回転される従動ローラと、前記駆動ローラの角速度を検知する角速度検知手段と、その角速度検知手段の検知結果に基づき前記駆動源の制御を行う制御部と、前記駆動ローラと前記従動ローラのニップ部にシート状部材が突入するタイミングを予測する手段とから構成されるシート状部材搬送装置において、
   前記制御部が、フィードバック制御部とフィードフォワード制御部から構成され、
   前記フィードバック制御部では、前記角速度検知手段から取得した情報を用いてフィードバック制御が行われ、
   前記フィードフォワード制御部では、前記シート状部材が突入するタイミングを予測する手段によって得られた突入情報を用いてフィードフォワード制御が行われ、
   前記フィードフォワード制御部が、
   予め前記角速度検知手段によって得られた、前記シート状部材が前記ニップ部に突入するときの、前記駆動ローラの速度変動情報を記憶する記憶部と、
   その記憶部に記憶された速度変動情報から、前記駆動ローラの速度変動を打ち消す、前記駆動源への入力値を得る演算部とを有し、
   前記記憶部に、前記シート状部材が前記ニップ部に突入するときに、前記角速度検知手段によって得られる前記駆動ローラの速度情報を複数回分記憶し、
   その記憶する複数回分の速度情報の平均値から、予め前記記憶部に記憶されている前記駆動ローラの速度変動情報を補正または追加する、
   ことを特徴とするシート状部材搬送装置。
2. 前記シート状部材の厚さを検知する厚さ検知手段を有し、
   その厚さ検知手段により検知された厚さに応じて、前記シート状部材が前記ニップ部に突入するときの、前記演算部での前記駆動源への入力値を最適化する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のシート状部材搬送装置。
3. 前記記憶部に、異なる厚さのシート状部材に対応する複数の速度変動情報をそれぞれ予め記憶し、
   前記厚さ検知手段によって検知された厚さに応じて、前記記憶部から、最も近い厚さの速度変動情報を読み出し、前記駆動源への入力値を得る、
   ことを特徴とする、請求項２に記載のシート状部材搬送装置。
4. 前記記憶部に二種類の厚さのシート状部材に対応する速度変動情報を記憶することを特徴とする、請求項３に記載のシート状部材搬送装置。
5. 前記記憶部に、前記シート状部材が前記ニップ部に突入するときに、前記角速度検知手段によって得られる前記駆動ローラの速度情報を記憶し、
   その記憶する速度情報から、予め前記記憶部に記憶されている前記駆動ローラの速度変動情報を補正する、
   ことを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１に記載のシート状部材搬送装置。
6. 前記記憶部に、前記シート状部材が前記ニップ部に突入するときに、前記角速度検知手段によって得られる前記駆動ローラの速度情報を記憶し、
   その記憶する速度情報と、予め前記記憶部に記憶されている前記駆動ローラの速度変動情報とを用いてフィードフォワード制御を行う、
   ことを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１に記載のシート状部材搬送装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１に記載のシート状部材搬送装置を定着装置として用いてなることを特徴とする、画像形成装置。
8. 請求項１ないし６のいずれか１に記載のシート状部材搬送装置を中間転写装置として用いてなることを特徴とする、画像形成装置。

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