JP4863631B2 - 駆動装置及びそれを有する画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、駆動装置及びそれを有する画像形成装置に関するものである。

従来、プリンタ等の画像形成装置においては、印刷用紙等の記録媒体を給紙したり搬送したりするための媒体搬送装置におけるローラ等を駆動させるために、モータ等の駆動源が発生する駆動力をギヤ等の駆動手段を介して伝達する駆動装置が使用されている。そして、該駆動装置においては、駆動力の遮断伝達手段としてのクラッチを使用し、前記駆動源に媒体搬送機構の負荷部としてのローラ等を接続し、前記駆動源を回転させた状態で、クラッチを作動させることによって、駆動源の駆動力をローラ等に伝達するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１０−３０６５３号公報

しかしながら、前記従来の駆動装置においては、クラッチを作動させ、遮断状態から伝達状態にして駆動源とローラ等とを接続させると、該ローラ等の慣性力（イナーシャ）によって駆動源に高負荷がかかってしまう。このような高負荷によって、駆動源がダメージを受けることを防止するために、駆動源を常に高負荷に耐えられるトルクが得られるように回転させていなければならない。しかし、駆動源を常に高負荷に耐えられるトルクが得られるように回転させておくと、駆動源の消費エネルギーが増大してしまう。また、駆動源が発熱して、画像形成装置内の温度が上昇してしまう。

本発明は、前記従来の駆動装置の問題点を解決して、駆動源の出力トルクを増加させてから駆動力遮断伝達装置を作動させて媒体搬送部に駆動力を伝達させるようにし、駆動源の消費エネルギー、発熱等を抑制することができる駆動装置及びそれを有する画像形成装置を提供することを目的とする。

そのために、本発明の駆動装置においては、駆動力を出力する駆動源と、該駆動源からの駆動力を伝達又は遮断する駆動力遮断伝達装置と、該駆動力遮断伝達装置から伝達された駆動力によって作動して媒体を搬送する媒体搬送部と、前記駆動源の出力トルクを変化させるトルク制御部と、前記駆動力遮断伝達装置の動作を制御する駆動力遮断伝達制御部と、前記トルク制御部及び駆動力遮断伝達制御部を制御する駆動タイミング制御部とを有し、前記トルク制御部は、前記駆動源に供給するエネルギーを制御する駆動回路を備え、該駆動回路が前記エネルギーの量を、前記媒体を所定速度で搬送するとともに前記出力トルクを低い値とするための第１エネルギー量から、前記媒体を所定速度で搬送するとともに前記出力トルクを高い値とするためのエネルギー量であって前記第１エネルギー量より高い第２エネルギー量に変更し出力トルクを増加させた後に、前記駆動力遮断伝達装置は前記駆動源からの駆動力を前記媒体搬送部に伝達させ、前記駆動源からの駆動力によって前記媒体搬送部が作動して媒体を搬送している間に、前記駆動回路は前記エネルギーの量を、前記第２エネルギー量から前記第１エネルギー量に変更する。

本発明によれば、駆動装置は、駆動源の出力トルクを増加させてから駆動力遮断伝達装置を作動させて負荷部に駆動力を伝達させるようになっている。そのため、駆動源の消費エネルギー、発熱等を抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図２は本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の概略図である。

図において、１０は画像形成装置としてのプリンタであり、例えば、モノクロ電子写真式プリンタ、ファクシミリ機、複写機、ファクシミリ機及び複写機の機能を併せ持つ複合機等であるが、いかなる種類の画像形成装置であってもよい。なお、本実施の形態においては、前記画像形成装置がいわゆるタンデム方式のカラー電子写真式プリンタである場合について説明する。この場合、プリンタ１０は、給紙部１１、画像形成部１２、定着部１３及び用紙排出部１４を有し、複数のローラに張設され、回転するベルト部材によって搬送される記録媒体上に画像を形成するようになっている。

そして、前記給紙部１１には、堆（たい）積された複数の印刷媒体としての用紙２１を収納するための用紙カセット２２、該用紙カセット２２からの用紙２１の給紙を開始するための給紙ローラ２３、複数搬送された用紙２１を１枚ずつに分離するための一対のリタードローラ２４、給紙開始時の用紙２１の斜行を矯（きょう）正し、用紙２１を搬送するため媒体搬送装置としての搬送ローラ２５、中間搬送ローラ２６、及び、印刷開始前に用紙２１の斜行を矯正するためのレジストローラ２７が配設される。なお、前記搬送ローラ２５の直前の用紙搬送ルート上には用紙２１を検出するための搬送センサ２８が配設される。

また、前記画像形成部１２には、給紙部１１から給紙された用紙２１を画像形成部１２内を搬送させるための用紙搬送ベルト３２、及び、トナー像を用紙２１上に形成するための画像形成手段２９が配設される。本実施の形態においては、プリンタ１０がカラー電子写真式プリンタであるので、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各色のトナー像を形成するための画像形成手段２９が４つ配設されている。

さらに、前記定着部１３には、画像形成手段２９によって形成されたトナー像を用紙２１に定着するための一対の定着ローラ３０が配設される。これにより、用紙２１上に付着しているトナー像のトナーが高温に加熱されて融解し、さらに、圧接され、用紙２１に定着させられる。さらに、前記用紙排出部１４には、定着部１３においてトナー像が定着された用紙２１をプリンタ１０の外に排出するための排出ローラ３１が配設される。

次に、本実施の形態における駆動装置の構成について説明する。ここでは、負荷部が搬送ローラ２５である場合について説明する。

図３は本発明の第１の実施の形態における駆動装置の斜視図である。

図において、４０は駆動源としてのモータ部であり、プリンタ１０の図示されないフレームに取り付けられる。そして、前記モータ部４０は、例えば、ステッピングモータから成り、駆動力を出力し、該駆動力は、ギヤ４２を介して、駆動力遮断伝達装置としての電磁クラッチ４１に伝達される。

また、４３は駆動装置の負荷部であり、プリンタ１０において用紙２１を搬送する媒体搬送装置である。なお、図３に示される例においては、前記負荷部４３は搬送ローラ２５である。そして、モータ部４０の駆動力は、ギヤ４２及び電磁クラッチ４１を介して、搬送ローラ２５に伝達されるが、電磁クラッチ４１を作動させることによって、遮断又は伝達される。すなわち、電磁クラッチ４１が接続状態にあるときはモータ部４０の駆動力が搬送ローラ２５に伝達され、電磁クラッチ４１が遮断状態にあるときはモータ部４０の駆動力が搬送ローラ２５に伝達されない。

次に、本実施の形態における駆動装置の制御装置について説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態における駆動装置の制御装置の構成を示すブロック図である。

本実施の形態における駆動装置は、図１に示されるように、モータ部４０を制御するトルク制御部であって、駆動電流切り替え手段としてのモータ駆動回路４５、電磁クラッチ４１を制御する駆動力遮断伝達制御部としてのクラッチ駆動回路４６、並びに、モータ駆動回路４５及びクラッチ駆動回路４６の各々の起動、及び、モータ電流値を制御する駆動タイミング制御部としてのＣＰＵ４７を有する。また、前記モータ駆動回路４５には、モータ部４０の駆動電流を検出する電流検出抵抗４８が接続されている。

そして、前記ＣＰＵ４７は、内部に記憶されているプログラムＡ１に従って駆動装置の制御、すなわち、駆動制御を行う。この場合、前記ＣＰＵ４７からの制御信号として、モータ駆動回路４５にはモータ部４０に励磁相を制御する相信号Ｓ２、及び、モータ電流値を制御する電圧信号Ｓ３が入力される。該電圧信号Ｓ３は、ＣＰＵ４７のＤＡ出力ポートから出力される電圧信号である。また、前記クラッチ駆動回路４６には、ＣＰＵ４７からの制御信号として、クラッチＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ１が入力され、電流検出抵抗４８の検出信号としてのモータ電流検出信号Ｓ４が入力される。さらに、前記ＣＰＵ４７には、搬送センサ２８の出力信号Ｓ５が入力される。

なお、前記モータ駆動回路４５は、例えば、新電元製のＭＴＤ２００５Ｆ、東芝製のＴＡ８４００２Ｆ等のような、一般的なバイポーラ駆動タイプのステッピングモータドライバである。そして、モータ駆動回路４５の内部には、機能ブロックとして、電圧の比較を行う比較器４５ａ、該比較器４５ａの結果によってＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）デューティを変更するＰＷＭ制御部４５ｂ、及び、電流のオン（ＯＮ）とオフ（ＯＦＦ）とを行うドライバ部４５ｃの３つの機能ブロックが配設される。

また、クラッチ駆動回路４６は、電磁クラッチ４１への電圧の供給遮断を行うものであり、具体的には、トランジスタ回路である。そして、クラッチＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ１がハイの場合に電磁クラッチ４１がオンになる。

次に、前記構成の駆動装置の動作について説明する。

図４は本発明の第１の実施の形態における駆動装置の動作を示すタイムチャートである。

まず、印刷時の用紙２１の搬送動作について説明する。

この場合、給紙部１１に収納されている用紙２１は、給紙部１１の給紙ローラ２３によって搬送が開始される。なお、複数の用紙２１が搬送された場合は、リタードローラ２４によって１枚ずつに分離されて搬送される。そして、用紙２１は、搬送ローラ２５に向けて搬送される。該搬送ローラ２５は、用紙２１が到達する前には回転を停止していて、用紙２１が突き当てられると回転を開始する。これにより、前記用紙２１の斜行が矯正される。なお、前記搬送ローラ２５の回転及び停止を行う駆動装置が本実施の形態における対象となるものである。

さらに、前記用紙２１は、中間搬送ローラ２６及びレジストローラ２７を経由して画像形成部１２に搬送される。該画像形成部１２は、用紙搬送ベルト３２によって用紙２１を搬送しながら、画像形成手段２９によって用紙２１上にブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各色のトナー像を形成する。

続いて、該トナー像が形成された用紙２１は定着部１３に搬送される。そして、定着ローラ３０によって熱及び圧力が加えられて、トナー像は用紙２１に定着される。さらに、トナー像が定着された用紙２１は、用紙排出部１４に搬送され、排出ローラ３１によって装置上部に排出される。

次に、前記搬送ローラ２５の動作について説明する。

この場合、図４に示されるように、給紙部１１から搬送された用紙２１が到達するまでは電磁クラッチ４１はオフの状態であり、搬送ローラ２５は回転を停止している。ただし、モータ部４１は回転状態にある。

そして、給紙された用紙２１が搬送センサ２８に到達すると、該搬送センサ２８が用紙２１の先端を検出したことを条件に、ＣＰＵ４７からのモータ電流設定信号としての電流設定用基準電圧信号Ｓ３の電圧をレベルＶ２に上昇させ、モータ部４０の駆動電流値を増加させる。なお、モータ部４０の駆動電流、すなわち、モータ電流の値を増加させるための回路動作については後述する。

なお、前記モータ部４０の駆動電流値を増加させた場合、出力トルクが急激に増加するためにモータ部４０の回転は振動的になる。そのため、このタイミングでモータ部４０の負荷が増加した場合には、モータ部４０は同期がずれ、脱調の可能性が高まる。したがって、モータ部４０の駆動電流値を増加させ、モータ部４０の振動が安定した後に、電磁クラッチ４１をオンにすることが望ましい。通常、モータ部４０の振動は５０〜１００〔ｍｓ〕で安定する。

本実施の形態においては、前記モータ部４０の駆動電流値を増加させてからモータ部４０の振動が安定するまでの時間を簡単に制御するために、搬送センサ２８による用紙２１の検出結果を用いる。

前記モータ部４０が出力トルクを増加して回転している状態において、給紙ローラ２３は更に用紙２１を搬送する。そして、搬送センサ２８の用紙２１の検出位置から搬送ローラ２５までの距離２０〔ｍｍ〕（図２を参照）と、用紙２１の斜行を取るための搬送ローラ２５への押し付け量５〔ｍｍ〕とを合計した距離２５〔ｍｍ〕を用紙２１が走行した時点で、ＣＰＵ４７からのクラッチＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ１をハイに設定し、電磁クラッチ４１をオンにする。すると、該電磁クラッチ４１のオンによって、搬送ローラ２５が回転を開始し、用紙２１は画像形成部１２に搬送される。

本実施の形態においては、用紙２１の搬送速度は１８０〔ｍｍ／ｓ〕であるので、前述された距離２５〔ｍｍ〕を走行する時間は、次の式（１）で算出される。
２５〔ｍｍ〕÷１８０〔ｍｍ／ｓ〕＝１３９〔ｍｓ〕 ・・・式（１）
この数値は、モータ部４０の駆動電流値を増加させてからモータ部４０の振動が安定するまでの時間である５０〜１００〔ｍｓ〕より大きい。そのため、モータ部４０の回転が安定してから電磁クラッチ４１をオンにすることができる。

図４に示されるように、電磁クラッチ４１をオンにしたとき、すなわち、モータ部４０が負荷部４３に接続されたとき、モータ部４０の負荷としてのモータ負荷は急激に増加する。これは、負荷部４３がイナーシャ成分を有するためであり、停止していた負荷部４３の回転が、電磁クラッチ４１をオンにしてモータ部４０に接続されることによって、瞬間的にモータ部４０の回転速度にまで達するためである。前記モータ負荷は、電磁クラッチ４１が完全に結合するまでの３０〔ｍｓ〕の間継続する。

また、前記電磁クラッチ４１が完全に結合した後の５０〜１００〔ｍｓ〕間は、負荷部４３及び電磁クラッチ４１の弾性によって、モータ負荷には振動的な状態が残存する。

さらに、それ以降のモータ負荷は、電磁クラッチ４１が未接続、すなわち、オフの状態と比較すると、用紙２１が搬送ローラ２５によって搬送されることにより増加する。しかし、このようなモータ負荷の増加分は、用紙２１の摩擦力、及び、搬送ローラ２５の間に用紙２１を挟んだことによる搬送ローラ２５の間のテンションの増加によるものであるので、わずかな増加でしかない。したがって、モータ部４０が発生する出力トルク、すなわち、モータトルクは、前記電磁クラッチ４１の接続時におけるモータ負荷の増加に続く振動が安定した後には、増加させておく必要はない。

そのため、図４に示されるように、電磁クラッチ４１をオンにした後、２００〔ｍｓ〕の時間が経過した後には、ＣＰＵ４７からのモータ電流設定信号Ｓ３の電圧を元のレベルＶ１に戻し、モータ電流を通常の電流値に復帰させるようになっている。

次に、モータ部４０の駆動電流値変更手段について説明する。

本実施の形態においては、図１に示されるように、モータ駆動回路４５にはモータ部４０の駆動電流を検出するための電流検出抵抗４８が接続されている。そして、該電流検出抵抗４８にはドライバ部４５ｃを経由してモータ部４０の駆動電流が流れるようになっていて、前記電流検出抵抗４８によってモータ部４０の駆動電流、すなわち、モータ電流の値は電圧に変換され、モータ電流検出信号Ｓ４として、モータ駆動回路４５内の比較器４５ａに入力される。

また、該比較器４５ａにはＣＰＵ４７からのモータ電流値を制御する電圧信号としての電流設定用基準電圧信号Ｓ３が入力されている。そして、前記比較器４５ａは、電流検出抵抗４８からのモータ電流検出信号Ｓ４とＣＰＵ４７からの電流設定用基準電圧信号Ｓ３とを比較する。前記比較器４５ａによる比較結果は、ＰＷＭ制御部４５ｂに渡される。すると、該ＰＷＭ制御部４５ｂは比較器４５ａによる比較結果に基づいて動作を行う。この場合、前記比較結果は、次の式（２）及び（３）で示される。
（モータ電流検出信号Ｓ４）＞（電流設定用基準電圧信号Ｓ３） ・・・式（２）
（モータ電流検出信号Ｓ４）＜（電流設定用基準電圧信号Ｓ３） ・・・式（３）
前記式（２）が成立する場合、すなわち、設定値よりモータ電流の値が大きい場合、ＰＷＭ制御部４５ｂは、ＰＷＭのＯＮデューティを小さくする。また、前記式（３）が成立する場合、すなわち、設定値よりモータ電流の値が小さい場合には、ＰＷＭ制御部４５ｂは、ＰＷＭのＯＮデューティを大きくする。

そして、ＰＷＭのＯＮデューティが大きい場合にはモータ電流が増加し、ＰＷＭのＯＮデュティが小さい場合にはモータ電流が減少するので、モータ部４０に供給される駆動電流は、ＣＰＵ４７からの電流設定用基準電圧信号Ｓ３に従って、一定の値となる。したがって、モータ電流を増加させる場合には、電流設定用基準電圧信号Ｓ３の値を大きくすればよい。

次に、プログラムＡ１によって行われる駆動制御について説明する。

図５は本発明の第１の実施の形態における駆動制御の動作を示すフローチャートである。

まず、ＣＰＵ４７は、給紙を開始したか否かの判断を繰り返して、給紙が開始されるのを待機する。そして、給紙を開始したと判断すると、ＣＰＵ４７は、モータ部４０に供給される駆動電流を通常の低いレベル、すなわち、小レベルとするために、出力信号である電流設定用基準電圧信号Ｓ３の電圧をレベルＶ１に設定する。これにより、モータ電流が小に設定される。続いて、モータ起動を行い、モータ部４０を起動させる。この場合、モータ部４０で必要な回転速度に合わせて加速処理を伴った相信号Ｓ２をＣＰＵ４７から出力する。

続いて、ＣＰＵ４７は、給紙された用紙２１が搬送センサ２８の位置に到達したか否か、すなわち、搬送センサ２８がオンになったか否かを判断する。そして、搬送センサ２８がオンになった場合、モータ部４０に供給される駆動電流を増加させる処理として、モータ電流を大に設定するために、電流設定用基準電圧信号Ｓ３の電圧をレベルＶ２に設定する。

続いて、ＣＰＵ４７は、搬送センサ２８がオンになったタイミングに基づいて用紙搬送量を算出し、用紙搬送量が２５〔ｍｍ〕に達したか否か、すなわち、用紙２１が２５〔ｍｍ〕搬送されたか否かを判断する。そして、用紙搬送量が２５〔ｍｍ〕に達した場合は、電磁クラッチ４１をオンに切り替える。この場合、電磁クラッチ４１をオンにするために、クラッチＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ１をハイ（Ｈ）に設定する。

続いて、ＣＰＵ４７は、電磁クラッチ４１がオンになってからの時間を計測して、電磁クラッチ４１がオンになってからの経過時間が２００〔ｍｓ〕に達したか否か、すなわち、クラッチをオンにしてから２００〔ｍｓ〕の時間が経過したか否かを判断する。そして、経過時間が２００〔ｍｓ〕に達した場合、モータ部４０に供給される駆動電流を減少させる処理として、モータ電流を小に設定するために、電流設定用基準電圧信号Ｓ３の電圧をレベルＶ１に設定する。

続いて、ＣＰＵ４７は、給紙された用紙２１が搬送センサ２８の位置から抜けたか否か、すなわち、搬送センサ２８がオフになったか否かを判断する。そして、搬送センサ２８がオフになった場合、ＣＰＵ４７は、搬送センサ２８がオフになったタイミングに基づいて用紙搬送量を算出し、搬送センサ２８がオフになってからの用紙搬送量が３０〔ｍｍ〕に達したか否か、すなわち、用紙２１が３０〔ｍｍ〕搬送されたか否かを判断する。そして、用紙搬送量が３０〔ｍｍ〕に達した場合は、電磁クラッチ４１をオフに切り替える。この場合、クラッチをオフにするために、クラッチＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ１をロー（Ｌ）に設定する。

続いて、ＣＰＵ４７は、給紙が終了したか否かを判断する。そして、給紙が終了していない場合は前述された動作を繰り返して行う。また、給紙が終了した場合は、モータ停止を行い、モータ部４０を停止させて処理を終了する。

次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１ 給紙を開始したか否かを判断する。給紙を開始した場合はステップＳ２に進み、給紙を開始しない場合は待機する。
ステップＳ２ モータ部４０の駆動電流を小レベルとするために、ＣＰＵ４７からの出力信号である電流設定用基準電圧信号Ｓ３の電圧をレベルＶ１に設定する。
ステップＳ３ モータ部４０を起動する。
ステップＳ４ 搬送センサ２８がオンになったか否かを判断する。搬送センサ２８がオンになった場合はステップＳ５に進み、搬送センサ２８がオンにならなかった場合は待機する。
ステップＳ５ モータ部４０の駆動電流を大レベルとするために、ＣＰＵ４７からの出力信号である電流設定用基準電圧信号Ｓ３の電圧をレベルＶ２に設定する。
ステップＳ６ 搬送センサ２８がオンの状態から用紙２１が２５〔ｍｍ〕搬送されたか否かを判断する。用紙２１が２５〔ｍｍ〕搬送された場合はステップＳ７に進み、２５〔ｍｍ〕搬送されなかった場合は待機する。
ステップＳ７ クラッチＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ１をハイ（Ｈ）に設定し、電磁クラッチ４１をオンにする。
ステップＳ８ 電磁クラッチ４１がオンになってから２００〔ｍｓ〕の時間が経過したか否かを判断する。２００〔ｍｓ〕の時間が経過した場合はステップＳ９に進み、２００〔ｍｓ〕の時間が経過していない場合は待機する。
ステップＳ９ モータ部４０の駆動電流を小レベルとするために、ＣＰＵ４７からの出力信号である電流設定用基準電圧信号Ｓ３の電圧をレベルＶ１に設定する。
ステップＳ１０ 搬送センサ２８がオフになったか否かを判断する。搬送センサ２８がオフになった場合はステップＳ１１に進み、搬送センサ２８がオフにならなかった場合は待機する。
ステップＳ１１ 搬送センサ２８がオフの状態から用紙２１が３０〔ｍｍ〕搬送されたか否かを判断する。用紙２１が３０〔ｍｍ〕搬送された場合はステップＳ１２に進み、３０〔ｍｍ〕搬送されなかった場合は待機する。
ステップＳ１２ クラッチＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ１をロー（Ｌ）に設定し、電磁クラッチ４１をオフにする。
ステップＳ１３ 給紙が終了したか否かを判断する。給紙が終了した場合はステップＳ１３に進み、給紙が終了していない場合はステップＳ４に戻る。
ステップＳ１４ モータ部４０を停止し、処理を終了する。

このように、本実施の形態においては、モータ部４０に供給される駆動電流を増加させてから電磁クラッチ４１をオンにする動作を行い、かつ、電磁クラッチ４１をオンにした後にモータ部４０に供給される駆動電流を小さい電流値に戻すようになっている。そのため、電磁クラッチ４１をオンにしたときに、負荷部４３のイナーシャによってモータ部４０の負荷が増大しても、モータ部４０に脱調が発生することがない。

また、電磁クラッチ４１をオンにした後にモータ部４０に供給される駆動電流を小さい電流値に戻すので、モータ部４０の負荷が増大する電磁クラッチ４１をオンにしたとき以外は、モータ部４０に供給される駆動電流を小さくすることができる。そのため、通常駆動時に過剰トルク状態となって、モータ部４０の振動／騒音が大きくなってしまったり、ギヤ類の摩耗が早くなってしまったりすることがない。

さらに、モータ部４０及びモータ駆動回路４５の発熱を抑えることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構成を有するものについては、同じ符号を付与することによって、その説明を省略する。また、前記第１の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。

図６は本発明の第２の実施の形態における画像形成装置の概略図、図７は本発明の第２の実施の形態における駆動装置の回路ブロック図である。

本実施の形態におけるプリンタ１０は、図６に示されるように、用紙２１の両面に印刷するために、用紙２１を反転させるための両面印刷機構１５を有する。そして、該両面印刷機構１５は、反転時の用紙退避ルート５２、及び、反転後の用紙２１を搬送するローラ５１を備える。また、中間搬送ローラ２６の手前に中間搬送センサ５３が配設される。該中間搬送センサ５３の信号Ｓ６はＣＰＵ４７に入力される。

さらに、本実施の形態における駆動装置は、図７に示されるような構成を有する。この場合、ＣＰＵ４７は、内部に記憶されているプログラムＡ２に従って駆動装置の制御、すなわち、駆動制御を行う。また、前記ＣＰＵ４７には、中間搬送センサ５３の出力信号Ｓ６が入力される。

なお、その他の点の構成においては、前記第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

次に、本実施の形態における駆動装置の動作について説明する。

図８は本発明の第２の実施の形態における駆動装置の動作を示すタイムチャートである。

まず、印刷時における用紙２１の搬送動作について説明する。

この場合、給紙部１１に収納されている用紙２１は、給紙部１１の給紙ローラ２３によって搬送が開始される。なお、複数の用紙２１が搬送された場合は、リタードローラ２４によって１枚ずつに分離されて搬送される。そして、用紙２１は、搬送ローラ２５に向けて搬送される。該搬送ローラ２５は、用紙２１が到達する前には回転を停止していて、用紙２１が突き当てられると回転を開始する。これにより、前記用紙２１の斜行が矯正される。

さらに、前記用紙２１は、中間搬送ローラ２６及びレジストローラ２７を経由して画像形成部１２に搬送される。該画像形成部１２は、用紙搬送ベルト３２によって用紙２１を搬送しながら、画像形成手段２９によって用紙２１上にブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各色のトナー像を形成する。

続いて、該トナー像が形成された用紙２１は定着部１３に搬送される。そして、定着ローラ３０によって熱及び圧力が加えられて、トナー像は用紙２１に定着される。両面印刷を行わない場合、トナー像が定着された用紙２１は、用紙排出部１４に搬送され、排出ローラ３１によって装置上部に排出される。

また、両面印刷を行う場合、トナー像が定着された用紙２１は、図示されないペーパーセパレータによって両面印刷機構１５側に搬送される。そして、搬送された用紙２１は、用紙退避ルート５２に押し込まれた後に逆転搬送され、ローラ５１により、元の中間搬送ローラ２６に向けて、再度搬送される。続いて、用紙２１は、両面印刷機構１５から再び中間搬送ローラ２６によって搬送され、レジストローラ２７、画像形成部１２及び定着部１３を経由して用紙排出部１４に搬送され、排出ローラ３１によって装置上部に排出される。

なお、両面印刷を行う場合、印刷速度を落とさないようにするために、用紙２１を次々と給紙部１１から給紙し、両面印刷機構１５から再給紙された用紙２１と給紙部１１から給紙された用紙２１とを交互に中間搬送ローラ２６に送り込む必要がある。そのため、両面印刷機構１５から再給紙された用紙２１が中間搬送ローラ２６に搬送されるときには、給紙部１１から給紙された用紙２１を図６に示される位置Ａで一旦（たん）停止させる。そして、両面印刷機構１５から再給紙された用紙２１が中間搬送ローラ２６を通過した後に、給紙部１１から給紙された用紙２１の搬送を再開する。

次に、前記搬送ローラ２５の動作について説明する。なお、ここでは、給紙部１１から給紙された用紙２１と両面印刷機構１５から再給紙された用紙２１を識別するために、給紙部１１から給紙された用紙２１を用紙２１−１とし、両面印刷機構１５から再給紙された用紙２１を用紙２１−２として説明する。なお、識別する必要がないときには、用紙２１として説明する。

この場合、給紙部１１から搬送された用紙２１−１を搬送ローラ２５に突き当てた後に、電磁クラッチ４１をオンにして用紙２１−１の搬送を行い、電磁クラッチ４１がオンになってから２００〔ｍｓ〕の時間が経過すると、モータ電流の値を小さくするように切り替える動作については、前記第１の実施の形態と同様である。

図８に示されるように、電磁クラッチ４１がオンになった後に用紙２１−１の用紙搬送量が５０〔ｍｍ〕に達した時点で、両面印刷機構１５から再給紙された用紙２１−２、すなわち、反転再給紙用紙が中間搬送ローラ２６に存在するか否かが判断される。この判断は、中間搬送センサ５３を再給紙された用紙２１−２が通過してから後の該用紙２１−２の用紙搬送量に基づいて行われる。本実施の形態においては、中間搬送センサ５３から中間搬送ローラ２６までの用紙搬送路の距離は２０〔ｍｍ〕であり、中間搬送センサ５３を再給紙された用紙２１−２が通過してからの用紙搬送量が２０〔ｍｍ〕以下の場合は、再給紙された用紙２１−２が存在すると判断される。

再給紙された用紙２１−２が存在しないと判定された場合は、前記第１の実施の形態と同様の動作を行うが、再給紙された用紙２１−２が存在すると判定された場合は、電磁クラッチ４１をオフにし、用紙２１−１の搬送を停止させる。

前記第１の実施の形態において説明したように、モータ部４０の駆動電流値を増加させた場合、出力トルクが急激に増加するためにモータ部４０の回転は振動的になる。そのため、このタイミングでモータ部４０の負荷が増加した場合には、モータ部４０は同期がずれ、脱調の可能性が高まる。したがって、モータ部４０の駆動電流値を増加させ、モータ部４０の振動が安定した後に、電磁クラッチ４１をオンにすることが望ましい。通常、モータ部４０の振動は５０〜１００〔ｍｓ〕で安定する。

本実施の形態においては、前記モータ部４０の駆動電流値を増加させてからモータ部４０の振動が安定するまでの時間を簡単に制御するために、中間搬送センサ５３の再給紙された用紙２１−２の検出結果を用いる。

該用紙２１−２が中間搬送センサ５３を通過した状態で、ＣＰＵ４７からの電流設定用基準電圧信号であって、モータ電流設定信号としての電圧信号Ｓ３の電圧をレベルＶ２に上昇させ、モータ部４０の駆動電流値を増加させる。そして、再給紙された用紙２１−２の後端を中間搬送センサ５３が検出してからの用紙搬送量が２５〔ｍｍ〕に達した時点で、電磁クラッチ４１をオンにし、用紙２１−１の搬送を再開する。本実施の形態においては、用紙２１の搬送速度は１８０〔ｍｍ／ｓ〕であるので、前述された用紙搬送量２５〔ｍｍ〕を走行する時間は１３９〔ｍｓ〕である。そのため、モータ部４０の回転が安定してから電磁クラッチ４１をオンにすることができる。

そして、電磁クラッチ４１をオンにしたときのモータ負荷は、前記第１の実施の形態と同様、図８に示されるように、モータ部４０が負荷部４３に接続されたときに急激に増加する。これは、負荷部４３の搬送ローラ２５がイナーシャ成分を有するためであり、停止していた負荷部４３の回転が、電磁クラッチ４１をオンにしてモータ部４０に接続されることによって、瞬間的にモータ部４０の回転速度にまで達するためである。前記モータ負荷は、電磁クラッチ４１が完全に結合するまでの３０〔ｍｓ〕の間継続する。

また、前記電磁クラッチ４１が完全に結合した後の５０〜１００〔ｍｓ〕の間は、負荷部４３及び電磁クラッチ４１の弾性によって、モータ負荷には振動的な状態が残存する。

さらに、それ以降のモータ負荷は、電磁クラッチ４１が未接続、すなわち、オフの状態と比較すると、用紙２１が搬送ローラ２５によって搬送されることにより増加する。しかし、このようなモータ負荷の増加分は、用紙２１の摩擦力、及び、搬送ローラ２５の間に用紙２１を挟んだことによる搬送ローラ２５の間のテンションの増加によるものであるので、わずかな増加でしかない。したがって、モータ部４０が発生する出力トルク、すなわち、モータトルクは、前記電磁クラッチ４１の接続時におけるモータ負荷の増加に続く振動が安定した後には、増加させておく必要はない。

そのため、図８に示されるように、電磁クラッチ４１をオンにした後、２００〔ｍｓ〕の時間が経過した後には、ＣＰＵ４７からのモータ電流設定信号としての電流設定用基準電圧信号Ｓ３の電圧を元のレベルＶ１に戻し、モータ電流を通常の電流値に復帰させるようになっている。

次に、プログラムＡ２によって行われる駆動制御について説明する。

図９は本発明の第２の実施の形態における駆動制御の動作を示す第１のフローチャート、図１０は本発明の第２の実施の形態における駆動制御の動作を示す第２のフローチャートである。

まず、ＣＰＵ４７は、給紙が開始されると、電流設定用基準電圧信号Ｓ３の電圧をレベルＶ１に設定し、モータ部４０を起動させる。そして、搬送センサ２８がオンになった場合は、電流設定用基準電圧信号Ｓ３の電圧をレベルＶ２に設定する。続いて、用紙搬送量が２５〔ｍｍ〕に達した場合は、電磁クラッチ４１をオンに切り替え、電磁クラッチ４１がオンになってからの経過時間が２００〔ｍｓ〕に達した場合は、電流設定用基準電圧信号Ｓ３の電圧をレベルＶ１に設定する。なお、ここまでの動作は、前記第１の実施の形態と同様であるので、概略を説明した。

続いて、ＣＰＵ４７は、電磁クラッチ４１がオンになったタイミングに基づいて用紙搬送量を算出し、用紙搬送量が５０〔ｍｍ〕に達したか否か、すなわち、用紙２１が５０〔ｍｍ〕搬送されたか否かを判断する。そして、用紙搬送量が５０〔ｍｍ〕に達した場合は、両面印刷機構１５から再給紙された用紙２１−２が用紙搬送路上にあるか否かを判断する。

ここで、用紙２１−２が用紙搬送路上にある場合、ＣＰＵ４７は、電磁クラッチ４１をオフに切り替える。そして、モータ部４０の駆動電流を増加させる処理として、モータ電流を大に設定するために、電流設定用基準電圧信号Ｓ３の電圧をレベルＶ２に設定する。

続けて、ＣＰＵ４７は、両面印刷機構１５から再給紙された用紙２１−２が用紙搬送路上を抜けたか否かを監視する。すなわち、中間センサ５３が用紙２１−２を検知しなくなってから２０〔ｍｍ〕より進んだか否かを判断する。ここで、用紙２１−２がまだ抜けていないと判断した場合には、用紙２１−１の搬送停止を継続する。また、用紙２１−２が抜けたと判断した場合には、用紙２１−１の搬送を再開するために電磁クラッチ４１をオンに切り替える。

また、ＣＰＵ４７は、給紙された用紙２１−１が搬送センサ２８の位置から抜けたか否か、すなわち、搬送センサ２８がオフになったか否かを判断する。なお、用紙２１−１がＡの位置に達した時点で、両面印刷機構１５から再給紙された用紙２１−２が用紙搬送路上にあるか否か、すなわち、中間センサ５３が用紙２１−２を検知しなくなってから２０〔ｍｍ〕より進んだか否かを判断して、用紙２１−２が用紙搬送路上にない場合には、ＣＰＵ４７は用紙２１−１の搬送を継続し、搬送センサ２８がオフになったか否かを判断する。

そして、以降の動作については、前記第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ２１ 給紙を開始したか否かを判断する。給紙を開始した場合はステップＳ２２に進み、給紙を開始しない場合は待機する。
ステップＳ２２ モータ部４０の駆動電流を小レベルとするために、ＣＰＵ４７からの出力信号である電流設定用基準電圧信号Ｓ３の電圧をレベルＶ１に設定する。
ステップＳ２３ モータ部４０を起動する。
ステップＳ２４ 搬送センサ２８がオンになったか否かを判断する。搬送センサ２８がオンになった場合はステップＳ２５に進み、搬送センサ２８がオンにならなかった場合は待機する。
ステップＳ２５ モータ部４０の駆動電流を大レベルとするために、ＣＰＵ４７からの出力信号である電流設定用基準電圧信号Ｓ３の電圧をレベルＶ２に設定する。
ステップＳ２６ 搬送センサ２８がオンの状態から用紙２１が２５〔ｍｍ〕搬送されたか否かを判断する。用紙２１が２５〔ｍｍ〕搬送された場合はステップＳ２７に進み、２５〔ｍｍ〕搬送されなかった場合は待機する。
ステップＳ２７ クラッチＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ１をハイ（Ｈ）に設定し、電磁クラッチ４１をオンにする。
ステップＳ２８ 電磁クラッチ４１がオンになってから２００〔ｍｓ〕の時間が経過したか否かを判断する。２００〔ｍｓ〕の時間が経過した場合はステップＳ２９に進み、２００〔ｍｓ〕の時間が経過していない場合は待機する。
ステップＳ２９ モータ部４０の駆動電流を小レベルとするために、ＣＰＵ４７からの出力信号である電流設定用基準電圧信号Ｓ３の電圧をレベルＶ１に設定する。
ステップＳ３０ 電磁クラッチ４１がオンの状態から用紙２１が５０〔ｍｍ〕搬送されたか否かを判断する。用紙２１が５０〔ｍｍ〕搬送された場合はステップＳ３１に進み、５０〔ｍｍ〕搬送されなかった場合は待機する。
ステップＳ３１ 両面印刷機構１５から再給紙された用紙２１−２があるか否かを判断する。再給紙された用紙２１−２がある場合はステップＳ３２に進み、再給紙された用紙２１−２がない場合はステップＳ３６に進む。
ステップＳ３２ クラッチＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ１をロー（Ｌ）に設定し、電磁クラッチ４１をオフにする。
ステップＳ３３ モータ部４０の駆動電流を大レベルとするために、ＣＰＵ４７からの出力信号である電流設定用基準電圧信号Ｓ３の電圧をレベルＶ２に設定する。
ステップＳ３４ 両面印刷機構１５から用紙２１−２があるか否かを判断する。再給紙された用紙２１−２がある場合はステップＳ３５に進み、再給紙された用紙２１−２がない場合は待機する。
ステップＳ３５ クラッチＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ１をハイ（Ｈ）に設定し、電磁クラッチ４１をオンにする。
ステップＳ３６ 搬送センサ２８がオフになったか否かを判断する。搬送センサ２８がオフになった場合はステップＳ３７に進み、搬送センサ２８がオフにならなかった場合は待機する。
ステップＳ３７ 搬送センサ２８がオフの状態から用紙２１が３０〔ｍｍ〕搬送されたか否かを判断する。用紙２１が３０〔ｍｍ〕搬送された場合はステップＳ３８に進み、３０〔ｍｍ〕搬送されなかった場合は待機する。
ステップＳ３８ クラッチＯＮ／ＯＦＦ信号Ｓ１をロー（Ｌ）に設定し、電磁クラッチ４１をオフにする。
ステップＳ３９ 給紙が終了したか否かを判断する。給紙が終了した場合はステップＳ４０に進み、給紙が終了していない場合はステップＳ２４に戻る。
ステップＳ４０ モータ部４０を停止し、処理を終了する。

このように、本実施の形態においては、モータ部４０に供給される駆動電流を増加させてから電磁クラッチ４１をオンにする動作を行い、かつ、電磁クラッチ４１をオンにした後にモータ部４０に供給される駆動電流を小さい電流値に戻すようになっている。そのため、電磁クラッチ４１をオンにしたときに、負荷部４３のイナーシャによってモータ部４０の負荷が増大しても、モータ部４０に脱調が発生することがない。

また、電磁クラッチ４１をオンにした後にモータ部４０に供給される駆動電流を小さい電流値に戻すので、モータ部４０の負荷が増大する電磁クラッチ４１をオンにしたとき以外は、モータ部４０に供給される駆動電流を小さくすることができる。そのため、通常駆動時に過剰トルク状態となって、モータ部４０の振動／騒音が大きくなってしまったり、ギヤ類の摩耗が早くなってしまったりすることがない。

さらに、モータ部４０及びモータ駆動回路４５の発熱を抑えることができる。

なお、前記第１及び第２の実施の形態においては、画像形成装置がプリンタである例について説明したが、本発明は、同様の駆動装置を有するファクシミリ装置、ＭＦＰ（複合型プリンタ：Ｍｕｌｔｉ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｒｉｎｔｅｒ）、コピー装置等の他の電子装置にも適用することができる。

また、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の第１の実施の形態における駆動装置の制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における画像形成装置の概略図である。 本発明の第１の実施の形態における駆動装置の斜視図である。 本発明の第１の実施の形態における駆動装置の動作を示すタイムチャートである。 本発明の第１の実施の形態における駆動制御の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態における画像形成装置の概略図である。 本発明の第２の実施の形態における駆動装置の回路ブロック図である。 本発明の第２の実施の形態における駆動装置の動作を示すタイムチャートである。 本発明の第２の実施の形態における駆動制御の動作を示す第１のフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態における駆動制御の動作を示す第２のフローチャートである。

符号の説明

２５ 搬送ローラ
２６ 中間搬送ローラ
２７ レジストローラ
４０ モータ部
４１ 電磁クラッチ
４３ 負荷部
４５ モータ駆動回路
４６ クラッチ駆動回路
４７ ＣＰＵ

Claims (7)

1. （ａ）駆動力を出力する駆動源と、
   （ｂ）該駆動源からの駆動力を伝達又は遮断する駆動力遮断伝達装置と、
   （ｃ）該駆動力遮断伝達装置から伝達された駆動力によって作動して媒体を搬送する媒体搬送部と、
   （ｄ）前記駆動源の出力トルクを変化させるトルク制御部と、
   （ｅ）前記駆動力遮断伝達装置の動作を制御する駆動力遮断伝達制御部と、
   （ｆ）前記トルク制御部及び駆動力遮断伝達制御部を制御する駆動タイミング制御部とを有し、
   （ｇ）前記トルク制御部は、前記駆動源に供給するエネルギーを制御する駆動回路を備え、
   （ｈ）該駆動回路が前記エネルギーの量を、前記媒体を所定速度で搬送するとともに前記出力トルクを低い値とするための第１エネルギー量から、前記媒体を所定速度で搬送するとともに前記出力トルクを高い値とするためのエネルギー量であって前記第１エネルギー量より高い第２エネルギー量に変更し出力トルクを増加させた後に、前記駆動力遮断伝達装置は前記駆動源からの駆動力を前記媒体搬送部に伝達させ、
   （ｉ）前記駆動源からの駆動力によって前記媒体搬送部が作動して媒体を搬送している間に、前記駆動回路は前記エネルギーの量を、前記第２エネルギー量から前記第１エネルギー量に変更することを特徴とする駆動装置。
2. 前記駆動回路が前記エネルギーの量を前記第２エネルギー量に変更し、前記駆動力遮断伝達装置が前記駆動源からの駆動力の前記媒体搬送部への伝達を開始してから一定時間後に、前記駆動回路は前記エネルギーの量を前記第１エネルギー量に変更する請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記駆動回路は前記駆動源に供給する電流を制御するドライバ部を備え、
   該ドライバ部が前記電流の量を前記第１エネルギー量に対応する第１電流量から前記第２エネルギー量に対応する第２電流量に変更した後に、前記駆動力遮断伝達装置は前記駆動源からの駆動力を前記媒体搬送部に伝達させる請求項１に記載の駆動装置。
4. 前記駆動源はステッピングモータである請求項３に記載の駆動装置。
5. 前記ドライバ部が前記電流の量を前記第２電流量に変更し、前記駆動力遮断伝達装置が前記駆動源からの駆動力の前記媒体搬送部への伝達を開始してから一定時間後に、前記ドライバ部は前記電流の量を前記第１電流量に変更する請求項４に記載の駆動装置。
6. 前記ドライバ部が前記電流の量を、前記媒体を所定速度で搬送するとともに前記出力トルクを高い値とするための第２電流量に変更した後に、前記駆動力遮断伝達装置は前記駆動源からの駆動力を前記媒体搬送部に伝達させ、
   前記駆動源からの駆動力によって前記媒体搬送部が作動して媒体を搬送している間に、前記ドライバ部は前記電流の量を、前記媒体を所定速度で搬送するとともに前記出力トルクを低い値とするための電流量であって前記第２電流量より低い第１電流量に変更する請求項５に記載の駆動装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の駆動装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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