JP5904803B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機や複合機のような画像形成装置に係り、特に、画像形成装置において使用される用紙等のシート材を搬送するための駆動源の制御技術に関する。

画像形成装置における用紙の給紙・搬送系の駆動源には、小型で安価なステッピングモータが用いられる場合が多い。また、そのステッピングモータは、定電流チョッパ制御方式で駆動されるのが一般的である。ステッピングモータは、小型かつ安価に構成できる反面、パルス信号の入力に対して回転子の回転が同期できなくなる脱調現象がしばしば発生する。脱調現象は、例えば、駆動回路からステッピングモータに出力されるパルスのパルスレートに対して過負荷状態のときに発生する。

一方、多種多様な画像形成を行う画像形成装置では、普通紙、厚紙等のように様々な紙種の用紙に対応する必要がある。そのため、紙種によっては、ステッピングモータに要求されるトルクが大きく変動する場合がある。用紙搬送路に沿って配置されたスポンジ材の搬送ローラに用紙が突入するときのトルクを例に挙げると、厚紙（２００g/cm）と普通紙（８０g/cm）ではその差が２倍にも及ぶことがある。ステッピングモータのトルクは、駆動電流の値によって決まる。そのため、ステッピングモータの選定及びトルクを決定づける駆動電流の選定は、より条件の厳しい厚紙の使用を想定して決定される。

しかし、一般のオフィス等では、圧倒的に普通紙の使用頻度が高い。そのため、常に厚紙に対応した設定の駆動電流では、必要以上に電力を消費したり、音が発生したりしてしまう。そこで、この問題を解消する技術が提案されている（特許文献１）。特許文献１は、通常動作時は普通紙用の駆動電流値に設定し、ユーザ操作により厚紙が設定された場合にのみ、厚紙用の駆動電流値に設定する。

また、最近は、ステッピングモータの最大出力トルクと駆動電流の大きさとの関係を利用して駆動電流を最適化する技術も提案されている（特許文献２）。特許文献２に開示された技術では、１枚目の用紙搬送の際に推定負荷トルクを算出する。そして、この推定負荷トルクを利用して、２枚目以降の用紙搬送の際に目標とする負荷トルクの大きさに対応する電流値を決定する。

特開２００１−３２２７３４号公報 特開２０１１−１９９９６９号公報

特許文献１に開示された技術は、脱調の防止には効果的である。しかし、実際に存在する用紙が設定用紙と異なっている場合、例えば普通紙用の用紙カセットが外されて、その用紙カセットに厚紙が補給されてしまう場合に、課題が残る。

特許文献２に開示された技術は、複数のステッピングモータの各々について独立に制御しているので、複数のステッピングモータを使用する場合は制御回路が複雑になる。

本発明は、このような事情に鑑み、脱調の予防、必要以上の電力消費を図りつつ、駆動源の制御を簡略化する装置を提供することを、その課題とする。

本発明の画像形成装置は、シート材を収容するカセットと、前記カセットの開閉を検知する検知部と、前記カセットに収容されたシートを搬送経路に沿って搬送する第１ローラと、前記搬送経路において、前記第１ローラの下流側に配置されて前記シート材を搬送する第２ローラと、前記第１ローラを駆動する第１ステッピングモータと、前記第２ローラを駆動する第２ステッピングモータと、前記第１ステッピングモータおよび前記第２ステッピングモータの駆動を制御する制御手段と、前記第１ステッピングモータの負荷角を検出する検出手段と、ｎ（ｎは１以上の自然数）枚目のシート材の搬送にかかる前記第１ステッピングモータの電流値として所定電流値を設定し、前記ｎ枚目のシート材の搬送において前記検出手段が検出した前記第１ステッピングモータの負荷角に応じて、前記ｎ枚目より後のシート材の搬送にかかる前記第１ステッピングモータの電流値として第１電流値を決定し、および前記ｎ枚目以降のシート材の搬送にかかる前記第２ステッピングモータの電流値として第２電流値を決定する決定手段と、前記決定手段により決定された前記第１及び第２電流値を記憶する記憶部と、を有し、前記検知部が前記カセットが開いたことを検知した場合、前記決定手段は、前記第１及び第２電流値の決定を実行し、前記決定を実行しない場合は、前記制御手段は、前記記憶部に格納されている前記第１及び第２電流値を用いて前記第１ステッピングモータおよび前記第２ステッピングモータの駆動を制御することを特徴とする。

本発明によれば、複数のモータを用いてシート材を搬送する画像形成装置において、モータ脱調の予防、電力消費の低減を、簡単な構成により実現することができる。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の概要断面図。 第１実施形態における給紙系及び搬送系の制御系統の説明図。 負荷角の説明図。 負荷角とモータに発生するトルクの関係説明図。 負荷角検知タイミングの説明図。 ステッピングモータの電流設定処理手順を示す手順説明図。 負荷角、用紙判定結果、及び電流設定値の関係を示した図。 負荷角と搬送ステッピングモータの電流設定値の関係を示した図。 給紙不良発生時の対応処理手順を示す手順説明図。 給紙系及び搬送系の他の制御系統の説明図。 本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の概要断面図。 第２実施形態における給紙系及び搬送系の制御系統の説明図。 第２実施形態における電流設定処理手順を示す手順説明図。

以下、本発明を適用した画像形成装置の実施の形態例を説明する。ここでは、電子写真方式のプロセスを含む画像形成装置の例を示す。すなわち、シート材は、印刷用の用紙である。また、定電流制御式の複数のモータが、すべてステッピングモータである場合の例を示す。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る画像形成装置の概要断面図である。
本実施形態の画像形成装置１は、矢印方向に回転する４色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の感光ドラム１ａ〜１ｄを有している。外部より画像信号と共に印刷指示を受けると、画像形成装置１は、感光体（感光ドラム）１ａ〜１ｄを１次帯電部２ａ〜２ｄで一様に帯電させる。また、露光部３ａ〜３ｄで画像信号に応じた露光を行うことにより感光体１ａ〜１ｄに静電潜像を形成する。静電潜像は、現像部４ａ〜４ｄで現像され、トナー像が形成される。

上記画像形成過程の適度のタイミングで、用紙カセット９１から用紙Ｐが給紙ローラ８１へ供給され、さらに、搬送ローラ８２、８３、８４を介して２次転写部５６、５７へ供給される。給紙ローラ８１、搬送ローラ８２、８３、８４のそれぞれは、ステッピングモータＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４により駆動される。感光体１ａ〜１ｄ上で現像された各色のトナー像は、１次転写部５３ａ〜５３ｄで中間転写ベルト５１に多重転写される。さらに２次転写部５６，５７で用紙Ｐに転写される。

感光体１ａ〜１ｄ上に残った転写残トナーはクリーナ６ａ〜６ｄで回収される。また、中間転写ベルト５１に残った転写残トナーは、中間転写ベルトクリーナ５５で回収される。用紙Ｐに転写されたトナー像は、定着部７によって定着されることにより、カラー画像が得られる。

なお、用紙カセット９１には、その開閉を検知するカセット開閉検知センサ１０７が設けられる。また、給紙ローラ８１と初段の搬送ローラ８２との間に用紙センサ１１０が設けられている。

図２は、画像形成装置の給紙系及び搬送系の駆動制御の系統を示す図である。画像形成装置１における全体の動作制御は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１が行う。ＣＰＵ１０１は、画像形成のための制御プログラムを読み込んで実行することにより、画像形成装置１全体の動作を制御する。ＣＰＵ１０１には、駆動制御部１０２，１０５、メモリ１０６のほか、上述したカセット開閉検知センサ１０７及び用紙センサ１１０が接続されている。

給紙系の駆動は、駆動制御部１０２の制御のもとで、給紙ステッピングモータＭ１が担当する。搬送系の駆動は、駆動制御部１０５の制御のもとで、搬送ステッピングモータＭ２が担当する。すなわち、ＣＰＵ１０１と各駆動制御部１０２，１０５とで駆動制御手段を構成する。
給紙ステッピングモータＭ１は最上流のステッピングモータである。搬送ステッピングモータＭ２は、給紙ステッピングモータＭ１よりもやや遅れたタイミングで駆動される。給紙時には駆動する必要がないためである。搬送ステッピングモータＭ２は、図２に示したもののほかにも、その下流側に、図１に示した搬送ステッピングモータＭ３、Ｍ４も存在する。但し、すべて搬送ステッピングモータＭ２と同じ構成及び動作なので、これらについての説明を省略する。

駆動制御部１０２は、ＣＰＵ１０１からの位置指令信号ａ１と電流設定値ａ２とをもとに、給紙ステッピングモータＭ１に駆動電流ａ３を供給する。給紙ステッピングモータＭ１にはエンコーダ１０４が取り付けられている。エンコーダ１０４は、脱調マージン（負荷角）検出部１０３に給紙ステッピングモータＭ１の回転信号ａ４を出力する。脱調マージン（負荷角）検出部１０３は、ＣＰＵ１０１からの位置指令信号ａ１とエンコーダ１０４からの回転信号ａ４とをもとに、給紙ステッピングモータＭ１の負荷角を算出し、その負荷角の情報ａ５をＣＰＵ１０１に出力する。
駆動制御部１０５は、ＣＰＵ１０１からの位置指令信号ｂ１と電流設定値ｂ２とをもとに、搬送ステッピングモータＭ２に駆動電流ｂ３を供給する。

メモリ１０６は、給紙ステッピングモータＭ１及び搬送ステッピングモータＭ２の電流設定値、給紙ステッピングモータＭ１で検知した負荷角の情報ａ５、ＣＰＵ１０１の各種演算結果を格納する。カセット開閉検知センサ１０７は、カセットの画像形成装置１への装着状態を示す信号をＣＰＵ１０１に出力する。用紙センサ１１０は、給紙ステッピングモータＭ１による給紙動作により、用紙Ｐが給紙されたことを検知する。

給紙ステッピングモータＭ１、搬送ステッピングモータＭ２の駆動制御の内容は、次のとおりである。ＣＰＵ１０１は、脱調マージン（負荷角）検出部１０３からの負荷角の情報ａ５をもとに、給紙ステッピングモータＭ１、搬送ステッピングモータＭ２の駆動電流の値を表す電流設定値ａ２，ｂ２を決定する。つまり、電流設定値決定手段として機能する。駆動制御部１０２は、電流設定値ａ２に応じて、給紙ステッピングモータＭ１に流れる電流が一定電流となるように定電流制御を行う。具体的には、チョッピング制御を行い、給紙ステッピングモータＭ１に定電流を供給する。
同様に、駆動制御部１０５は、電流設定値ｂ２に応じて、搬送ステッピングモータＭ２に流れる電流が一定電流となるように定電流制御を行う。すなわち、チョッピング制御を行い、搬送ステッピングモータＭ２に定電流を供給する。

次に、ステッピングモータの負荷角について、図３を参照して説明する。
図３は、Ｓｔｅｐ角１.８度のステッピングモータを、Ａ相とＢ相の２相励磁で駆動した場合の例を表す状態説明図である。横軸はＢ相磁極位置、縦軸はＡ相磁極位置である。１Ｓｔｅｐが物理角で１.８度なので、２相励磁の場合、７.２度の物理角で３６０度の電気角となる。図３の例では、ロータが中央右周りの方向に回転制御される。駆動制御部１０２は、給紙ステッピングモータＭ１のロータが目標位置２０１に回転するように、位置指令信号ａ１に基づいて、モータＭ1を駆動制御したとする。それに対して、エンコーダ１０４の回転信号ａ４によれば、給紙ステッピングモータＭ１のロータが検出位置２０２であったとする。この目標位置２０１に対する検出位置２０２の遅れ角θｋが、負荷角となる。

この負荷角とモータ発生トルクの関係を、図４を参照して説明する。図４は、Ｓｔｅｐ角１.８度のステッピングモータを２相励磁で、ある設定電流で駆動した場合の例を表している。縦軸がモータ発生トルク、横軸が負荷角である。図４の中央左方向が、目標位置２０１まで駆動制御するときに出力されるロータ位置指令に対する、ロータの遅れ方向を示している。図４において、負荷角０度、つまりロータ位置指令に対してロータの遅れ量がゼロの場合は、ステッピングモータの発生トルクもゼロとなる。そして、そこから負荷角が増すにつれて、ロータの回転方向へのトルクが増す。ステッピングモータは、負荷角９０度のときに、最大トルクＴｍを発生する。さらに負荷角が増して９０度を超えると、１８０度までは正回転方向へのトルクが減少し、負荷角１８０度で脱調となる。

つまり、ある設定電流で駆動した場合、その設定電流でモータが発生可能な最大トルクＴｍが決まる。これと共に、負荷角と発生トルクとの関係も決まる。そのため、ステッピングモータを駆動したときの負荷角の情報から、ステッピングモータにおいて発生しているトルクの大きさを知ることができる。また、モータ負荷の状況も知ることができる。

この原理を、用紙Ｐを給紙するステッピングモータに適用すれば、供給している用紙Ｐの情報、例えば、薄紙、普通紙、厚紙等、用紙の厚み情報等を知ることが可能となる。例えば負荷角θａ（電気角で−３０度〜０〜＋３０度）の領域ではトルクが小さいので薄紙である。負荷角θｂ（電気角で＋３０度〜＋６０度の領域）ではトルクが安定的に上昇するが最大値ではないので普通紙である。負荷角θｃ（電気角で＋６０度〜＋１８０度）では最大トルクＴｍを出力するので厚紙である。

図５は、負荷角検知のタイミングの説明図である。位置指令信号ａ１は、１パルスで１Ｓｔｅｐだけロータを進めるための信号である。図５中、位置指令信号ａ１の立ち上がりがロータの目標位置２０１が切り替わるタイミングであり、このタイミングで、負荷角を検知することになる。

次に、給紙ステッピングモータＭ１及び搬送ステッピングモータＭ２を駆動するための電流設定処理の手順を説明する。
電流設定処理は、用紙カセット９１が開放された場合、画像形成装置１への電源供給が遮断された場合、待機時の省エネモード等によってＣＰＵ１０１への電源供給が遮断された場合に開始される。これら場合には、用紙カセット９１に積載された用紙Ｐが変更された可能性があるためである。そこで、本実施形態では、電源供給時、用紙カセット９１の装着時、用紙カセット９１から最初に用紙Ｐを給紙するときに、電流設定処理を行う。
つまり、給紙ステッピングモータＭ１の負荷角により用紙カセット９１に積載された用紙種を確認し、確認した用紙種に応じた各種ステッピングモータＭ１等の電流設定値を決定することとした。電流設定処理の手順例を図６に示す。

電流設定処理は、上述したように、用紙Ｐが変更された可能性のある場合に開始される（Ｓ１０１）。つまり、電源ＯＮ、用紙カセット９１の装着検知を契機に開始される。電源ＯＮとは、画像形成装置１への電源供給の開始、あるいは、待機モードからの復帰によりＣＰＵ１０１へ電源が供給されることをいう。用紙カセット９１の装着は、カセット開閉検知１０７による検知される。

まず、給紙の初段モータである給紙ステッピングモータＭ１のプリントジョブ時の駆動電流を、設定トルクを生じさせる電流値に設定する。設定トルクは、給紙・搬送可能な用紙Ｐのうちで最大厚みのものを給紙・搬送させるのに必要となるトルクである。ここでは便宜上、当該給紙ステッピングモータＭ１を駆動可能な電流の最大値に設定する（Ｓ１０２）。このときの設定値を「電流設定最大値」（Ｉｍａｘ）と呼ぶ。
なお、本実施形態では駆動可能な電流の最大値を設定しているが、給紙・搬送可能な用紙Ｐのうちで最大厚みのものを給紙・搬送させるのに必要となるトルクを得ることができる電流値であればよく、最大値にしなくてもかまわない。プリントジョブがあるかどうかを判断し（Ｓ１０３）、無い場合は待機する（Ｓ１０３：Ｎｏ）。
プリントジョブが有る場合は（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、Ｓ１０２で設定した電流設定最大値（Ｉｍａｘ）で給紙ステッピングモータＭ１を回転させ、用紙カセット９１の最上位紙の給紙ローラ８１への給紙を開始する（Ｓ１０４）。そして、給紙ローラ８１が１枚目を給紙する際に、給紙ステッピングモータＭ１において負荷角を検出する（Ｓ１０５）。

次に、検出された負荷角に基づき、給紙ステッピングモータＭ１の下流側に配置された各搬送ステッピングモータＭ２，Ｍ３，Ｍ４の電流設定値と、給紙ステッピングモータＭ１の２枚目以降の設定電流値とを決定する（Ｓ１０６）。負荷角θｋと電流設定値との関係は、例えば図７に示されるものとなる。すなわち、電流設定最大値（Ｉｍａｘ）で給紙ステッピングモータＭ１を駆動し、用紙Ｐを給紙した際に検出した負荷角θｋが、例えば図４に示したθａ（−３０度〜＋３０度）であったとする。この場合、給紙した用紙Ｐが薄紙であったと判定し、次給紙より電流設定値を２００［mA］とする。これにより、次給紙からは最小コストで用紙Ｐを給紙することができる。また、θｂ（＋３０度〜＋６０度）であった場合は、給紙した用紙が普通紙であったと判定し、電流設定値を４００［mA］とする。θｃ（＋６０度〜＋１８０度）であった場合は、給紙した用紙が厚紙であったと判定し、電流設定値を８００［mA］とする。

また、給紙ステッピングモータＭ１で検知した負荷角θｋと、搬送ステッピングモータＭ２〜Ｍ４の電流設定値の例を図８に示す。
図８は、給紙ステッピングモータＭ１と各搬送ステッピングモータとがそれぞれ独立に異なるタイミングで動作し、かつ、同じスペックであることを前提とした電流設定値の例を示している。

但し、常にそのような電流設定値となるものではない。例えば図１において、搬送ローラ８２，８３が同一シーケンス動作させれば良い場合がある。この場合は、搬送ステッピングモータＭ３を削除することができる。つまり、搬送ステッピングモータＭ２で搬送ローラ８２、８３の両方の搬送ローラを駆動させる。そうすると、搬送ステッピングモータＭ２は、給紙ステッピングモータＭ１と搬送ステッピングモータＭ４に対して、より大きなトルクを出力できるモータが必要となる。そのため、搬送ステッピングモータＭ２のみ異なるモータを配置することになる。このような場合は、搬送ステッピングモータＭ２のみ用紙Ｐを給紙可能な独自の電流設定値を設定するようにすれば良い。

図６に戻り、上記のようにして決定された各ステッピングモータＭ１〜Ｍ４の電流設定値を、それまでのものから変更する（Ｓ１０７）。また、変更後の電流設定値をメモリ１０６に記憶する（Ｓ１０８）。その後、電流設定処理を終了させる（Ｓ１０９）。
搬送ステッピングモータＭ２〜Ｍ４は、給紙ステッピングモータＭ１よりも遅れたタイミングで駆動される。そのため、直ちに変更後の電流設定値で搬送ステッピングモータＭ２〜Ｍ４を駆動することにより、１枚目の用紙Ｐを変更後の電流設定値の駆動電流で搬送することができる。

このように、本実施形態によれば、給紙ステッピングモータＭ１で検知した負荷角θｋにより、用紙Ｐを給紙し、搬送するのに最適な電流設定値、つまり脱調しない範囲で小コストとなる電流で駆動することが可能となる。そのため、各ステッピングモータＭ１〜Ｍ４の脱調を抑制するとともに、給紙搬送の消費電力を小さくすることができる。

次に、用紙センサ１１０で給紙不良を検知したときの処理を説明する。
上記のようにして設定した電流設定値の駆動電流を各ステッピングモータＭ１〜Ｍ４に供給して用紙Ｐの給紙及び搬送を行っている際に、用紙センサ１１０において、用紙Ｐの通過が一定時間以上検知されなかったとする。これは、予定されている用紙Ｐよりも厚い異用紙が混載している等、給紙ステッピングモータＭ１において給紙不良が発生した場合の症状である。この場合は、給紙不良対応処理、具体的には電流設定値を変更する処理が必要となる。

図９は給紙不良対応処理の手順を示す。給紙不良対応処理は、上記の状態の検知を契機に開始する（Ｓ２０１）。
まず、各ステッピングモータＭ１〜Ｍ４のすべての電流設定値を最大値、すなわち電流設定最大値（Ｉｍａｘ）に設定変更する（Ｓ２０２）。なお、本実施形態では駆動可能な電流の最大値を設定しているが、給紙不良対応処理に想定されているトルクを得ることができる電流値であればよく、最大値にしなくてもかまわない。
そして、所定時間待つ（Ｓ２０３）。画像形成装置１は、給紙不良が発生した用紙Ｐに対するプリント動作をキャンセルし、その次の用紙Ｐの給紙タイミングで給紙を再開する（Ｓ２０４）。そして、給紙を再開した最初の１枚目において、再度、給紙ステッピングモータＭ１を用いて、脱調余裕度、すなわち負荷角を上記のようにして確認する（Ｓ２０５）。

次に、確認した負荷角に基づき、給紙ステッピングモータＭ１と、その下流側に配置された搬送ステッピングモータＭ２〜Ｍ４の電流設定値を決定する（Ｓ２０６）。また、決定した各ステッピングモータＭ１〜Ｍ４の電流設定値を変更する（Ｓ２０７）。さらに、各電流設定値をメモリ１０６に記憶し（Ｓ２０８）、給紙不良対応処理を終了する（Ｓ２０９）。
これにより、用紙カセット９１の用紙Ｐの中に他の用紙よりも厚い厚紙等が混入していた場合であっても、プリント動作を継続することが可能となる。

次に、図２と異なる構成で負荷角を検知する場合の例を説明する。図１０はこの場合の給紙系及び搬送系の駆動制御の系統を示す図である。図２との比較では、エンコーダ１０４が存在せず、代わりに、駆動制御部１０２と給紙ステッピングモータＭ１との間に、電流検出回路１０９が存在する。また、ＣＰＵ１０１から駆動制御部１０２，１０５に電流設定値ａ２，ｂ２が供給されない。他の構成部品は図２のものと同じなので、図２で使用した同機能の構成部品については、同じ符号を用いる。

図１０の例では、駆動制御部１０２から給紙ステッピングモータＭ１へ駆動電流ａ３を供給する経路に、電流検出回路１０９を介在させる。そして、給紙ステッピングモータＭ１に流れる電流波形ａ４１を電流検出回路１０９から脱調マージン（負荷角）検出部１０３に伝達する。脱調マージン（負荷角）検出部１０３は、電流波形ａ４１のゼロクロスポイントの遅れ時間から給紙時の給紙ステッピングモータＭ１の負荷角を検知する。この検知結果においても上記と同様の効果を得ることができる。すなわち、後続のステッピングモータＭ２は、給紙ステッピングモータＭ１で検知した負荷角θｋにより、その用紙Ｐを給紙及び搬送する上で最適な駆動電流で駆動される。つまり、脱調しない範囲で小コストとなる電流で駆動される。これにより、脱調することなく、少ない消費電力で給紙及び搬送を行うことが可能となる。

なお、図６の手順でプリントジョブが終了した後も、各ステッピングモータＭ１〜Ｍ４の電流設定値はメモリ１０６に記憶されている。そのため、電源ＯＦＦ又は用紙カセット９１の開閉あるいは離脱が行われない限り、設定電流値で駆動される。つまり、次のプリントジョブの際は、１枚目の給紙から前回記憶した電流設定値の電流で駆動される。そのため、１枚目から給紙ステッピングモータＭ１が最適電流設定での給紙が可能となり、電力の不要な消費を抑えることができる。

仮に用紙カセット９１の中に異用紙が混入していた場合でも、上記の図９の給紙不良対応処理により、再度負荷角の検出と電流設定値の決定、変更を行うことで、プリント動作を継続することが可能となる。
なお、この実施形態では、負荷角の検知を給紙ステッピングモータＭ１で行い、検知した負荷角をもとに、搬送ステッピングモータＭ２〜Ｍ４の電流設定値を決定する構成で説明したが、この限りでない。例えば、搬送ステッピングモータＭ２〜Ｍ４のいずれかで負荷角を検知し、給紙ステッピングモータＭ１を含む残部のステッピングモータの電流設定値を決定することもできる。

上記第１実施形態では、１枚目給紙時のステッピングモータＭ１の負荷角に応じて、１枚目の給紙時のステッピングモータＭ２〜Ｍ４の電流値と、２枚目以降の給紙時のステッピングモータＭ１の電流値とを設定している。但し、１枚目だけでなく、ｍ（ｍ＞１）枚毎の給紙時のステッピングモータＭ１の負荷角に応じて設定するようにしてもかまわない。この場合、ステッピングモータＭ１はｍ枚まで所定の電流値で駆動され、ステッピングモータＭ２〜Ｍ４は、ｍ−１枚まで所定の電流値で駆動される。そして、ｍ枚までのステッピングモータＭ１の負荷角の統計値（たとえば平均値）に応じて、ｍ＋１枚以降のステッピングモータＭ１の電流値およびｍ枚以降のステッピングモータＭ２〜Ｍ４の電流値を設定する。

［第２実施形態］
図１１は、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置２の概要断面図である。
第１実施形態の画像形成装置１と異なるのは、複数の用紙カセットを装着可能である点である。その分、給紙ローラ、搬送ローラ、これらを駆動するステッピングモータ、及び各種センサも多くなっている。その他は、図１に示した画像形成装置１と共通なので、図１に示した構成部品と同一ないし同機能のものについては、同一符号を付して、その説明を省略する。

第２実施形態に係る画像形成装置２は、用紙カセット９２を備えている。また、給紙ローラ８５及びこれを駆動する給紙ステッピングモータＭ５、給紙された用紙Ｐを搬送する搬送ローラ８６及びそれを駆動する搬送ステッピングモータＭ６が付加される。
さらに、カセット９２の開閉を検知するカセット開閉検知センサ１０８、用紙センサ１１１が付加される。

図１２は、給紙系及び搬送系の制御系統の説明図である。図２に示した構成部品と異なるのは、ＣＰＵ１０１の下部の制御系統が２セットになったことである。
図２に示した構成部品と同一ないし同機能の構成部品については、同一符号を付して、その説明を省略する。

給紙ステッピングモータＭ５の制御系は、給紙ステッピングモータＭ５、駆動制御部１１２、エンコーダ１１４、脱調マージン（負荷角）検出部１１３を含む。これは図２に示した給紙ステッピングモータＭ１の制御系と同じである。搬送ステッピングモータＭ６の制御系は、駆動制御部１１５を含む。これは図２に示した搬送ステッピングモータＭ２の制御系と同じである。カセット開閉センサ１０８の動作は検知対象となる用紙カセットが用紙カセット９２となる以外はカセット開閉センサ１０７と同じである。用紙センサ１１１も同様である。

駆動制御部１１２の動作は駆動制御部１０２と同じである。脱調マージン（負荷角）検出部１１３の動作は脱調マージン（負荷角）検出部１０３と同じである。エンコーダ１１４の動作はエンコーダ１０４と同じである。駆動制御部１１５の動作は駆動制御部１０５と同じである。位置指令信号ｃ１はａ１、位置指令信号ｄ１はｂ１に対応する。駆動電流ｃ３はａ３、駆動電流ｄ３はｂ３に対応する。回転信号ｃ４はａ４に対応する。負荷角の情報ｃ５はａ５に対応する。なお、エンコーダ１１４に代えて、第１実施形態で説明した電流検出回路１０９を用いることもできる。

第２実施形態に係る画像形成装置２においても、用紙カセット９２が増えただけで、電流設定を行う必要のある事情は、第１実施形態の場合と同じである。そのため、この実施形態においても、電源ＯＮ、用紙カセット９１，９２が装着された後に最初に用紙Ｐを給紙する際に、電流設定の処理を行う。すなわち、給紙ステッピングモータＭ１、Ｍ５の負荷角により、用紙カセット９１，９２に積載されている用紙種を確認する。そして、確認した用紙種に応じて、各ステッピングモータＭ１〜Ｍ４の電流設定処理を行う。

第２実施形態における電流設定処理の手順を図１３に示す。
処理開始の契機は、第１実施形態のときと同じであり、電源ＯＮ、用紙カセット９１，９２が装着されたときに、電流設定の処理が開始する（Ｓ３０１）。電源ＯＮのときは、給紙ステッピングモータＭ１、Ｍ５の両負荷角をリセットする。用紙カセット９１のときは給紙ステッピングモータＭ１の負荷角をリセットし、用紙カセット９２のときは給紙ステッピングモータＭ５の負荷角をリセットする（Ｓ３０２）。
プリントジョブが有るかどうかを判断し（Ｓ３０３）、無い場合は待機する（Ｓ３０３：ＮＯ）。プリントジョブが有る場合は給紙箇所を判別する（Ｓ３０４）。
給紙箇所が用紙カセット９１の場合（Ｓ３０４：ＹＥＳ）、メモリ１０６に給紙ステッピングモータＭ１の負荷角の情報が有るかどうかを判断する（Ｓ３０５）。無ければ（Ｓ３０５：ＮＯ）、給紙ステッピングモータＭ１の設定電流を電流設定最大値（Ｉｍａｘ）に設定する（Ｓ３０６）。

次に、設定した電流設定最大値（Ｉｍａｘ）で給紙ステッピングモータＭ１を回転させ、用紙カセット９１の最上位紙の給紙を開始する（Ｓ３０７）。そして、給紙ローラ８１が１枚目を給紙する際に、給紙ステッピングモータＭ１において負荷角を検出する（Ｓ３０８）。検出した負荷角を記憶する（Ｓ３０９）。さらに、検出した負荷角に基づき、給紙ステッピングモータＭ１及びその下流側の搬送ステッピングモータＭ２〜Ｍ４の電流設定値を読み出し、これを更新する（Ｓ３１０）。その後、給紙ステッピングモータＭ１，Ｍ５の負荷角をメモリ１０６に記憶したかどうかを判断する（Ｓ３２１）。記憶が完了していなければ（Ｓ３２１：ＮＯ）、Ｓ３０３に戻り、次のプリントジョブまで待機する。記憶が完了していれば（Ｓ３２１：ＹＥＳ）、電流設定処理を終了する（Ｓ３２２）。

Ｓ３０５においてメモリ１０６に負荷角の情報が有る場合（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、メモリ１０６から、各ステッピングモータＭ１〜Ｍ４の電流設定値を読み出してその変更を行う（Ｓ３１１）。その後、１枚目を給紙する（Ｓ３１２）。その後、上述したＳ３２１の処理に移る。

Ｓ３０４に戻り、ここで用紙カセットが用紙カセット９１で無い場合（Ｓ３１３：ＹＥＳ）、給紙するのは用紙カセット９２ということになる。この場合は、メモリ１０６に給紙ステッピングモータＭ５の負荷角の情報が有るかどうかを判断する（Ｓ３１３）。無ければ（Ｓ３１３：ＮＯ）、給紙ステッピングモータＭ５の設定電流を電流設定最大値（Ｉｍａｘ）に設定する（Ｓ３１４）。そして、電流設定最大値（Ｉｍａｘ）で給紙ステッピングモータＭ５を回転させ、用紙カセット９２の最上位紙の給紙を開始する（Ｓ３１５）。そして、給紙ローラ８５が１枚目を給紙する際に、給紙ステッピングモータＭ５で負荷角を検出する（Ｓ３１６）。この負荷角を記憶する（Ｓ３１７）。さらに、検出した負荷角に基づき、給紙ステッピングモータＭ５の下流側の搬送ステッピングモータＭ６，Ｍ２〜Ｍ４の電流設定値を決定する。また、給紙ステッピングモータＭ５の２枚目以降の電流設定値を決定する（Ｓ３１８）。その後、上述したＳ３２１の処理を行う。

Ｓ３１３に戻り、メモリ１０６に給紙ステッピングモータＭ５の負荷角の情報が有る場合（Ｓ３１３：ＹＥＳ）、メモリ１０６から、各ステッピングモータＭ５、Ｍ６、Ｍ２〜Ｍ４の電流設定値を読み出し、電流設定値を変更する（Ｓ３１９）。そして１枚目を給紙する（Ｓ３２０）。その後、上述したＳ３２１に移る。

なお、ステップ３０３のプリントジョブが複数枚の場合は、それぞれ設定された電流で継続させる。そして、電流設定処理の終了後のプリントジョブにおいて選択された用紙カセットに応じて、対応する給紙ステッピングモータを特定する。そして、メモリ１０６が記憶している負荷角を読み出し、その負荷角に基づいて、各ステッピングモータの電流設定値を設定ないし変更する。

これにより、用紙カセット９１，９２を装着することができ、各用紙カセット９１，９２からの搬送路が共通となる画像形成装置２であっても、本発明を適用することができる。すなわち、給紙ステッピングモータＭ１，Ｍ５の負荷角から用紙カセット９１，９２に搭載された用紙種の検知を行い、その検知結果に基づき、搬送ステッピングモータＭ２〜Ｍ４，Ｍ６の電流設定値が調整される。そのため、ユーザが用紙設定する必要が無くなる。また、安定した用紙Ｐの給紙・搬送が実現される。

各用紙カセット９１，９２に異用紙が積載された状況の処理は、第１実施形態の場合と同様である。一度負荷角を検知して記憶しておけば、その後のプリントジョブに対して、選択された用紙カセット９１，９２に応じて負荷角を読み出せば良いので便利である。
このように、第２実施形態においても、用紙Ｐを給紙搬送するのに最適な電流（脱調しない範囲で最小コスト）で駆動されることになり、脱調することなく、最小の消費電力で給紙・搬送を行うことができる。

また、第２実施形態においても、第１実施形態における給紙不良を検知した際のリカバリ動作が可能である。また、第２実施形態においても、一度、電流設定値を決定した後は、電源ＯＦＦや用紙カセット９１，９２の開閉あるいは離脱が行われない限り、設定電流値で駆動される。つまり、次のプリントジョブの際は、１枚目の給紙から前回記憶した電流設定値の電流で駆動される。そのため、１枚目から給紙ステッピングモータＭ１，Ｍ５が最適電流設定での給紙が可能となり、電力の不要な消費を抑えることができる。

［変形例］
図１及び図１１に示した画像形成装置１，２のうち、給紙系及び搬送系の部分だけを独立に実施することができる。すなわち、制御系統を、感光ドラム１ａ〜１ｄ等の画像形成機能の部分と切り離して、独立した装置、例えば給紙装置として実施することができる。
本発明は、また、紙以外のシート材、例えば薄膜樹脂を複数のモータを駆動源として移動させる際のシート材の移動制御装置としても実施することができる。

本発明は、プリンタ、スキャナ、複写機、あるいはこれらの機能を統合した複合機その他の画像形成装置、あるいはその給紙装置として利用することができる。

１，２・・・画像形成装置，Ｍ１，Ｍ５・・・給紙ステッピングモータ、Ｍ２〜Ｍ４，Ｍ６・・・搬送ステッピングモータ、Ｐ・・・用紙、８１，８５・・・給紙ローラ、８２，８３，８４，８６・・・搬送ローラ、９１，９２・・・用紙カセット。１０１・・・ＣＰＵ、１０２，１０５，１１２，１１５・・・駆動制御部、１０３，１１３・・・脱調マージン（負荷角）検出部、１０４，１１４・・・エンコーダ、１０６・・・メモリ。１０７，１０８・・・カセット開閉検知センサ、１０９・・・電流検出回路、１１０，１１１・・・用紙センサ。２０１・・・ロータの目標位置、２０２・・・ロータの検出位置。ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１・・・位置指令信号、ａ２，ｂ２，ｃ２，ｄ２・・・電流設定値、ａ３，ｂ３，ｃ３，ｄ３・・・駆動電流。ａ４，ｃ４・・・回転信号、ａ５，ｃ５・・・負荷角の情報、ａ４１・・・電流波形。

Claims (13)

1. シート材を収容するカセットと、
   前記カセットの開閉を検知する検知部と、
   前記カセットに収容されたシートを搬送経路に沿って搬送する第１ローラと、
   前記搬送経路において、前記第１ローラの下流側に配置されて前記シート材を搬送する第２ローラと、
   前記第１ローラを駆動する第１ステッピングモータと、
   前記第２ローラを駆動する第２ステッピングモータと、
   前記第１ステッピングモータおよび前記第２ステッピングモータの駆動を制御する制御手段と、
   前記第１ステッピングモータの負荷角を検出する検出手段と、
   ｎ（ｎは１以上の自然数）枚目のシート材の搬送にかかる前記第１ステッピングモータの電流値として所定電流値を設定し、前記ｎ枚目のシート材の搬送において前記検出手段が検出した前記第１ステッピングモータの負荷角に応じて、前記ｎ枚目より後のシート材の搬送にかかる前記第１ステッピングモータの電流値として第１電流値を決定し、および前記ｎ枚目以降のシート材の搬送にかかる前記第２ステッピングモータの電流値として第２電流値を決定する決定手段と、
   前記決定手段により決定された前記第１及び第２電流値を記憶する記憶部と、を有し、
   前記検知部が前記カセットが開いたことを検知した場合、前記決定手段は、前記第１及び第２電流値の決定を実行し、
   前記決定を実行しない場合は、前記制御手段は、前記記憶部に格納されている前記第１及び第２電流値を用いて前記第１ステッピングモータおよび前記第２ステッピングモータの駆動を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記決定手段は、装置電源の遮断又は休止後の復帰の後にプリントジョブを実行するときに、第１シート材を搬送する前記第１ステッピングモータの電流値を前記所定電流値に設定し、かつ、前記第１シート材の搬送で前記検出手段により検出された前記第１ステッピングモータの負荷角に従って、第２シート材及びその後のシート材を搬送するための前記第１ステッピングモータの電流値を決定し、かつ、前記第１シート材及びその後のシート材を搬送するための前記第２ステッピングモータの電流値を決定する、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１ステッピングモータは、前記シート材が積載された前記カセットから前記シート材を抽出する駆動源として配備されるステッピングモータである、
   請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記所定電流値は、最も大きな負荷を要する種類のシート材を搬送する上で必要な電流値である、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記第１ステッピングモータのロータ位置を検出するエンコーダを備えており、
   前記検出手段は、前記エンコーダで検出されたロータの検出位置と当該ロータの目標位置との比較により前記負荷角を検出し、前記ロータは、前記所定電流値により生成される設定トルクを生成するよう構成されている、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記第１ステッピングモータを駆動する際の電流波形を検出する電流検出回路を備えており、
   前記検出手段は、前記電流波形から当該第１ステッピングモータのロータ遅れ角を算出し、算出したロータ遅れ角をもとに前記負荷角を検出する、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. シート材を収容するカセットと、
   前記カセットの開閉を検知する検知部と、
   前記カセットに収容されたシート搬送経路に沿って搬送するローラと、
   前記ローラを駆動するモータと、
   前記モータの駆動を制御する制御手段と、
   前記モータの負荷角を検出する検出手段と、
   ｎ（ｎは１以上の自然数）枚目のシート材の搬送にかかる前記モータの電流値として所定電流値を設定し、前記ｎ枚目のシート材の搬送において前記検出手段が検出した前記モータの負荷角に応じて、前記ｎ枚目より後のシート材の搬送にかかる前記モータの電流値として電流値を決定する決定手段と、
   前記決定手段により決定された前記電流値を記憶する記憶部と、を有し、
   前記検知部が前記カセットが開いたことを検知した場合、前記決定手段は、前記電流値の決定を実行し、
   前記決定を実行しない場合は、前記制御手段は、前記記憶部に格納されている前記電流値を用いて前記モータの駆動を制御することを特徴とする画像形成装置。
8. 前記決定手段は、前記ｎ枚目のシート材の搬送にかかる前記モータの電流値に代えて、前記ｎ枚のシート材の搬送において前記検出手段が検出した前記モータの負荷角に応じてｍ（ｍ＞ｎ）枚目までのシート材の搬送にかかる前記モータの電流値を前記所定電流値に設定し、ｍ枚までのシート材の搬送の際の前記モータの負荷角の統計値に応じて、ｍ＋１枚以降の当該モータの電流値を設定することを特徴とする、
   請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記決定手段は、装置電源の遮断又は休止後の復帰の後にプリントジョブを実行するときに、第１シート材を搬送する前記モータの電流値を前記所定電流値に設定し、かつ、前記第１シート材の搬送で前記検出手段により検出された前記モータの負荷角に従って、第２シート材及びその後のシート材を搬送するための前記モータの電流値を決定する、
   請求項７又は８に記載の画像形成装置。
10. 前記モータは、前記シート材が積載された前記カセットから前記シート材を抽出する駆動源として配備されるステッピングモータである、
    請求項７乃至９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 前記所定電流値は、最も大きな負荷を要する種類のシート材を搬送する上で必要な電流値である、
    請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
12. 前記モータのロータ位置を検出するエンコーダを備えており、
    前記検出手段は、前記エンコーダで検出されたロータの検出位置と当該ロータの目標位置との比較により前記負荷角を検出し、前記ロータは、前記所定電流値により生成される設定トルクを生成するよう構成されている、
    請求項７乃至１１のいずれか一項に記載の画像形成装置。
13. 前記モータを駆動する際の電流波形を検出する電流検出回路を備えており、
    前記検出手段は、前記電流波形から当該モータのロータ遅れ角を算出し、算出したロータ遅れ角をもとに前記負荷角を検出する、
    請求項７乃至１２のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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