JP6704868B2 - シート搬送装置、該シート搬送装置を備えた原稿読取装置及び画像形成装置 - Google Patents

シート搬送装置、該シート搬送装置を備えた原稿読取装置及び画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、シート材の搬送技術に関する。
例えば、画像形成装置は、収納部に格納されたシート材である記録材を搬送して当該記録材に画像を形成する。また、原稿読取装置は、シート材である原稿を搬送して当該原稿の画像を読み取る。画像形成装置や原稿読取装置のスループットを増加させるための方法の1つとして、給送するシート材間の間隔を短くすることが考えられる。このためには、後続するシート材の給送タイミングを早めることが必要であるが、先行するシート材の後端が所定位置を通過したことを確実に検出する必要がある。このため、特許文献1は、積載部に積載されたシート材を一枚ずつ分離する分離部より搬送方向の下流側に2つのセンサを設ける構成を開示している。特許文献1によると、2つのセンサがシート材を検出している状態から、いずれか一方のセンサがシート材を検出しない状態に遷移し、かつ、積載部に次のシート材が有ると、次のシート材の給送動作が開始される。
特許第5262844号公報
特許文献1に記載の構成は、2つのセンサを使用するため制御が複雑になる。また、分離部に2枚以上のシート材が部分的に重なった状態で入り込み、センサがシート材を検出している状態が継続するとジャムが発生する原因となる。
本発明は、ジャムの発生を抑えることができるシート搬送装置、原稿読取装置及び画像形成装置を提供するものである。
本発明の一態様によると、シート搬送装置は、シートを積載する積載部と、前記積載部に積載されたシートを給送するピックアップローラと、前記ピックアップローラに隣接し且つ前記シートが搬送される搬送方向において前記ピックアップローラよりも下流側に設けられ、前記ピックアップローラによって給送されたシートを搬送する回転体と、前記回転体とニップ部を構成し、重なった状態で搬送された複数枚のシートを前記ニップ部において分離する分離部材と、記搬送方向において前記ニップ部よりも下流側に設けられ、前記回転体によって搬送されたシートを前記搬送方向の下流側に搬送する搬送ローラと、前記搬送ローラを駆動するモータと、前記ピックアップローラによる前記シートの給送を制御する第1制御部と、を備え、前記第1制御部は、前記ピックアップローラが給送した第1シートを前記搬送ローラが搬送している状態において前記モータの回転子にかかる負荷トルクに対応する値が、第1所定値よりも大きい値から前記第1所定値よりも小さい値に変化すると、前記第1シートの次に給送されるべき第2シートの給送を開始し、前記第1所定値は、前記第1シートが前記ニップ部にニップされていない状態で前記搬送ローラが前記第1シートを搬送する際に前記モータの回転子にかかる負荷トルクに対応する値よりも大きく、且つ、前記回転体が駆動されていない状態における前記ニップ部に前記第1シートがニップされ前記第2シートがニップされていない状態で前記搬送ローラが前記第1シートを搬送する際に前記モータの回転子にかかる負荷トルクに対応する値よりも小さいことを特徴とする。
本発明によると、ジャムの発生を抑えることができる。
一実施形態によるシート搬送装置を備えた画像形成装置の構成図。 一実施形態による原稿読取装置の制御構成図。 一実施形態による画像印刷装置の制御構成図。 A相及びB相から成る2相のモータと回転座標系のd軸及びq軸との関係を示す図。 一実施形態による搬送モータ制御部の構成を示すブロック図。 一実施形態によるCPUの機能ブロック図。 一実施形態による給送制御の説明図。 一実施形態による給送制御の説明図。 一実施形態による状態判定の説明図。 一実施形態による状態判定の説明図。 一実施形態による給送制御のフローチャート。 他の実施形態による搬送モータ制御部の構成を示すブロック図。
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。
図1は、本実施形態によるシート材を搬送するシート搬送装置を備えた画像形成装置100の構成図である。画像形成装置100は、原稿読取装置201と画像印刷装置301とを有する。以下に、原稿読取装置201について説明する。給紙トレイ2はシート材である原稿が積載される積載部である。ピックアップローラ3、給送ローラ4、分離ローラ5及び搖動アーム12は、給紙トレイ2上の原稿を1枚ずつ分離して搬送路に給送する分離給送部を構成している。給送ローラ4、搖動アーム12及びピックアップローラ3は、図1では省略されている給送モータM1により回転駆動される。つまり、給送ローラ4の駆動と、ピックアップローラ3の駆動は同期している。搖動アーム12は、給送ローラ4の駆動軸と図示しないトルクリミッタL1を介して連結されている。給送モータM1の正逆転により給送ローラ4の駆動軸を介して搖動アーム12が回動し、これにより、ピックアップローラ3は、給紙トレイ2に積載された原稿を給送する給紙位置と、その給紙位置の上方にある退避位置との間で昇降される。
また、給送ローラ4は、分離ローラ5と圧接してニップ部を形成している。給送ローラ4は、給送モータM1の駆動により原稿の搬送方向に回転駆動され、これにより最上面の原稿を搬送路に給送する。ここで、分離ローラ5は、図示しないトルクリミッタL2により給送対象の原稿の下にある原稿に搬送力が伝わらないようにする。この結果、2枚の原稿が重なって繰り出されたとしても、最上面の原稿1枚のみが搬送路に向けて給送される。
また、図1において、搬送ローラである、レジストレーションローラ6と、搬送ローラ7と、読取ローラ8及び9と、排紙ローラ11とは、それぞれ搬送路に沿って原稿を搬送する搬送部を構成している。レジストレーションローラ6は、分離給送部によって給送された原稿の斜行を矯正するために設けられている。原稿の搬送は、停止しているレジストレーションローラ6に原稿の先端部が突き当たることによって停止され、その後、原稿はレジストレーションローラ6により引抜搬送される。つまり、給送モータM1が停止した状態においてレジストレーションローラ6が回転することにより、レジストレーションローラ6は分離給送部のニップ部にニップされた状態である原稿を搬送する。レジストレーションローラ6により斜行が補正された原稿は、搬送ローラ7と、読取ローラ8及び9により搬送方向に沿って下流へと搬送され、原稿の画像が読み取られた後、排紙ローラ11により排紙トレイ10上に排紙される。
原稿読取装置201には、搬送される原稿の第1面の画像を読み取る原稿読取部16が設けられている。読取位置において照明20によって照明された原稿画像からの反射光は、反射ミラーからなる光学系によって画像読取部21に導かれ、画像読取部21によって画像信号に変換される。画像読取部21は、レンズ、光電変換素子であるCCD、CCDの駆動回路等で構成される。画像読取部21から出力された画像信号は、ASIC等のハードウェアデバイスで構成される画像処理部22によって、各種補正処理が行われた後、後述する制御部400によって画像印刷装置301へ出力される。また、原稿読取装置201には、搬送される原稿の第2面の画像を読み取る原稿読取部17が設けられている。原稿読取部17の構成は、原稿読取部16の構成と同様の構成である。原稿読取部17により読み取られた画像情報は、原稿読取部16において説明した方法と同様にして画像印刷装置301へ出力される。前述の如くして、原稿の読取が行われる。
原稿セット・センサSS1は、給紙トレイ2に原稿が積載されているか否かを検出する。原稿検知センサSS2は、分離給送部の下流側、かつ、レジストレーションローラ6の上流側において原稿を検出する。搬送センサSS3は、レジストレーションローラ6の下流側、かつ、搬送ローラ7の上流側で原稿を検出する。リード・センサSS4、リード・センサSS5は、それぞれ、画像読取部16及び17の上流側において原稿を検出する。原稿の画像を読み取るタイミングは、リード・センサSS4、リード・センサSS5の検出結果に基づいて決定される。
図2は、本実施形態による原稿読取装置201の制御構成図である。制御部400は、CPU401と、制御プログラムが格納されるROM402と、制御データを一時的に保持するための領域や制御に伴う演算の作業領域として使用されるRAM403と、を備えている。制御部400は、接続された各ユニットとの間でデータやコマンドの送受信をすることが可能である。
制御部400は、上述した各センサからの入力信号に基づいて、給送モータ制御部204及び搬送モータ制御部205を制御する。給送モータ制御部204は、制御部400から出力される指令に応じて、給送モータM1を制御する。この結果、給送ローラ4が駆動する。また、搬送モータ制御部205は、制御部400から出力される指令に応じて、搬送モータM2を制御する。この結果、レジストレーションローラ6を含む、搬送部の各ローラが駆動する。この様に駆動系統を2つに分けることにより、給送モータM1に急激な負荷が懸かっても、搬送モータM2による搬送部での原稿の搬送速度の安定性は確保される。
前述の如くして、制御部400は、原稿読取装置201の動作シーケンスを制御する。なお、原稿読取装置201における、原稿読取部16、17を除く部分は、原稿給送装置に対応する。
次に、画像印刷装置301の構成および機能について説明する。画像印刷装置301の内部には、シート収納トレイ302、304が設けられている。シート収納トレイ302、304には、それぞれ異なる種類のシート材を収納することができる。例えば、シート収納トレイ302にはA4サイズの普通紙が収納され、シート収納トレイ304にはA4サイズの厚紙が収納される。なお、シート材には、用紙、樹脂シート、布、OHPシート、ラベル等が含まれ、これらのシート材に画像が形成される。
シート収納トレイ302に収納されたシート材は、給紙ローラ303によって給送されて、搬送ローラ306によってレジストレーションローラ308へ送り出される。また、シート収納トレイ304に収納されたシート材は、給紙ローラ305によって給送されて、搬送ローラ307及び306によってレジストレーションローラ308へ送り出される。
制御部400から出力された画像信号は、半導体レーザ及びポリゴンミラーを含む光走査装置311に入力される。また、感光ドラム309は、帯電器310によって外周面が帯電される。感光ドラム309の外周面が帯電された後、光走査装置311に入力された画像信号に応じたレーザ光が、光走査装置311からポリゴンミラー及びミラー312、313を経由し、感光ドラム309の外周面に照射される。この結果、感光ドラム309の外周面に静電潜像が形成される。
続いて、静電潜像が現像器314内のトナーによって現像され、感光ドラム309の外周面にトナー像が形成される。感光ドラム309に形成されたトナー像は、感光ドラム309と対向する位置(転写位置)に設けられた転写帯電器315によってシート材に転写される。この転写のタイミングに合わせて、レジストレーションローラ308は、シート材を転写位置へ送り込む。
前述の如くして、トナー像が転写されたシート材は、搬送ベルト317によって定着器318へ送り込まれ、定着器318によって加熱加圧されて、トナー像がシート材に定着される。このようにして、画像形成装置100によってシート材に画像が形成される。
片面印刷モードで画像形成が行われる場合は、定着器318を通過したシート材は、排紙ローラ319、324によって、不図示の排紙トレイへ排紙される。また、両面印刷モードで画像形成が行われる場合は、定着器318によってシート材の第1面に定着処理が行われた後に、シート材は、排紙ローラ319、搬送ローラ320、及び反転ローラ321によって、反転パス325へと搬送される。その後、シート材は、搬送ローラ322、323によって再度レジストレーションローラ308へと搬送され、前述した方法でシート材の第2面に画像が形成される。その後、シート材は、排紙ローラ319、324によって不図示の排紙トレイへ排紙される。
また、第1面に画像形成されたシート材をフェースダウンで画像形成装置100の外部へ排紙する場合は、定着器318を通過したシート材を、排紙ローラ319を通って搬送ローラ320へ向かう方向へ搬送する。その後、シート材の後端が搬送ローラ320のニップ部を通過する直前に、搬送ローラ320の回転を反転させる。この結果、シート材の第1面が下向きになった状態で、シート材が排紙ローラ324を経由して、画像形成装置100の外部へ排出される。
図3は、本実施形態による画像印刷装置301の制御構成図である。制御部151は、CPU151aと、制御プログラムが格納されるROM151bと、制御データを一時的に保持するための領域や制御に伴う演算の作業領域として使用されるRAM151cと、を備えている。また、制御部151は、制御部400、操作部152、アナログ・デジタル(A/D)変換器153、高圧制御部155、モータ制御部157、センサ類159、ACドライバ160と接続されている。制御部151は、接続された各ユニットとの間でデータやコマンドの送受信をすることが可能である。
制御部151は、原稿読取部16及び17における画像処理に必要となる、画像印刷装置301の内部に設けられた各種装置の設定値データを制御部400に送信する。更に、制御部151は、センサ類159からの信号を受信して、受信した信号に基づいて高圧制御部155の設定値を設定する。高圧制御部155は、制御部151によって設定された設定値に応じて、高圧ユニット156(帯電器310、現像器314、転写帯電器315等)に必要な電圧を供給する。
モータ制御部157は、CPU151aから出力された信号に応じて、画像印刷装置301の内部に設けられた負荷を駆動するモータM6の巻線に駆動電流を供給することによってモータM6を制御する。
A/D変換器153は、定着ヒータ161の温度を検出するためのサーミスタ154が検出した検出信号を受信し、検出信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して制御部151に送信する。制御部151は、A/D変換器153から受信したデジタル信号に基づいて、ACドライバ160の制御を行う。ACドライバ160は、定着ヒータ161の温度が定着処理を行うために必要な温度となるように定着ヒータ161を制御する。なお、定着ヒータ161は、定着処理に用いられるヒータであり、定着器318に含まれる。
制御部151は、画像形成に使用されるシート材の種類等の設定をユーザが行うための操作画面を、操作部152に設けられた表示部に表示するように、操作部152を制御する。制御部151は、ユーザが設定した情報を操作部152から受信し、ユーザが設定した情報に基づいて画像印刷装置301の動作シーケンスを制御する。また、制御部151は、画像形成装置100の状態を示す情報を操作部152に送信する。なお、画像形成装置100の状態を示す情報とは、例えば、画像形成枚数、画像形成動作の進行状況、原稿読取装置201及び画像印刷装置301におけるシート材のジャムや重送等に関する情報である。操作部152は、制御部151から受信した情報を表示部に表示する。前述の如くして、制御部151は、画像印刷装置301の動作シーケンスを制御する。
次に、搬送モータ制御部205の構成について説明する。本実施形態における搬送モータ制御部205は、ベクトル制御を用いて搬送モータM2を制御する。なお、本実施形態におけるモータM2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、センサが設けられている構成であっても良い。
図4は、A相(第1相)とB相(第2相)との2相から成るステッピングモータである搬送モータ(以下、モータと称する)M2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4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4では、回転子402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402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402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)の値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)の値とが用いられる。
ベクトル制御とは、回転子の目標位相を表す指令位相と実際の回転位相との偏差が小さくなるようにトルク電流成分の値と励磁電流成分の値とを制御する位相フィードバック制御を行うことによってモータを制御する制御方法である。
図5は、モータM2を制御する搬送モータ制御部205の構成の例を示すブロック図である。図5に示すように、搬送モータ制御部205は、ベクトル制御を行う回路として、位相制御器502、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、モータM2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、モータM2の回転子402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、モータM2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402のトルクの発生には寄与しない。搬送モータ制御部205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、搬送モータ制御部205は、回転子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402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。
搬送モータ制御部205は、モータM2の回転子402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。CPU401は、モータM2の回転子402の目標位相を表す指令位相θ_refを生成し、所定の時間周期で指令位相θ_refを搬送モータ制御部205へ出力する。
減算器101は、モータM2の回転子402の回転位相θと指令位相θ_refとの偏差を演算し、該偏差を位相制御器502に出力する。位相制御器502は、比例制御(P)、積分制御(I)、微分制御(D)に基づいて、減算器101から出力された偏差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、位相制御器502は、P制御、I制御、D制御に基づいて減算器101から出力された偏差が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。本実施形態における位相制御器502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、位相制御器502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402に永久磁石が用いられる場合、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。
モータM2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。
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4に示す電流ベクトルの位相θeによって次式のように表される。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、座標変換器511と誘起電圧決定器512に入力される。
座標変換器511は、次式によって、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によって変換された電流値iqは減算器102とCPU401に入力される。また、座標変換器511によって変換された電流値idは減算器103に入力される。
減算器102は、位相制御器502から出力されたq軸電流指令値iq_refと座標変換器511から出力された電流値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103は、位相制御器502から出力されたd軸電流指令値id_refと座標変換器511から出力された電流値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、前記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、前記偏差がそれぞれ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)
Vα=sinθ*Vd+cosθ*Vq (6)
座標逆変換器505は、回転座標系における駆動電圧Vq及びVdを静止座標系における駆動電圧Vα及びVβに逆変換した後、Vα及びVβをPWMインバータ506と誘起電圧決定器512に出力する。
PWMインバータ506は、フル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を有していても良い。
次に、回転子の回転位相θの決定方法について説明する。回転子の回転位相θの決定には、回転子の回転によってモータ509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M2に固有の値であり、ROM402又は搬送モータ制御部205に設けられたメモリ(不図示)に予め記憶されている。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M2の回転子402の回転位相θを決定する。
θ=tan^−1(−Eβ/Eα) (9)
なお、本実施形態においては、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、ROM151b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と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が決定されてもよい。
前述の如くして得られた回転子の回転位相θは、減算器101、座標逆変換器505、座標変換器511に入力される。搬送モータ制御部205は、上述の制御を繰り返し行う。
以上のように、本実施形態における搬送モータ制御部205は、指令位相θ_refと回転位相θ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位相フィードバック制御を用いた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6は、CPU401による給送制御及び搬送制御に係わる機能ブロック図である。図6に示すように、搬送モータ制御部205から出力された電流値iqは、CPU401に設けられた電流比較部2014に入力される。電流比較部2014は、電流値iqの変動を検知し、検知結果に基づいて給送モータ制御部204を制御する。給送モータ制御部204は、以下に説明する様に、給送モータM1を駆動する。
以下、図7により原稿の給送及び搬送の一例について説明する。なお、以下では、給送・搬送対象の原稿を原稿Pと呼び、原稿Pの次に給送・搬送される原稿を原稿P´とする。
図7(A)は、原稿Pがピックアップローラ3により繰り出され、その先端が分離給送部のニップ部に到達している状態を示している。分離ローラ5は、原稿Pと接触し、原稿Pとの摩擦力により回転する。なお、図7(A)において、原稿P´の先端は分離給送部のニップ部に到達していない。
図7(B)は、原稿Pがレジストレーションローラ6の回転により搬送されている状態を示している。原稿Pがレジストレーションローラ6により搬送されると、給送モータM1の駆動が停止される。この結果、ピックアップローラ3及び給送ローラ4の回転は停止する。図7(B)では、原稿Pは給送ローラ4及び分離ローラ5と接触しているため、給送ローラ4及び分離ローラ5は、原稿Pとの摩擦力により回転する。つまり、給送ローラ4及び分離ローラ5は、原稿Pが、レジストレーションローラ6により搬送されている間、原稿Pとの摩擦力により回転する。なお、図7(B)において、後続の原稿P´の先端は分離給送部のニップ部に到達していない。
図7(C)は、レジストレーションローラ6によって搬送されている原稿Pの後端が分離給送部のニップ部を抜けた状態を示している。給送ローラ4及び分離ローラ5は、原稿Pと非接触となるため回転は停止し、給送ローラ4及び分離ローラ5は停止状態になる。なお、図7(C)において、原稿P´の先端は、分離給送部のニップ部に到達していない。
続いて、図8により原稿の給送及び搬送の他の例について説明する。図8(A)及び図8(B)は、図7(A)及び図7(B)と同様である。
図8(C)において、原稿Pの状態は、図8(B)と同じであるが、原稿P´の先端が分離給送部のニップ部に到達した瞬間の状態を示している。原稿P´が原稿Pと分離ローラ5との間に進入したことにより、原稿Pの摩擦力は分離ローラ5に直接伝わらなくなる。これにより、分離ローラ5の回転は停止する。
図8(D)は、原稿Pと原稿P´との摩擦力により、図8(C)の状態から原稿P´が少し下流側に移動した状態を示している。図8(E)は、原稿Pがレジストレーションローラ6によって搬送され、かつ、その後端が分離給送部のニップ部を抜けた直後の状態を示し、図8(F)は、図8(E)の状態から、原稿Pが下流側に少しだけ搬送された状態を示している。
次に、レジストレーションローラ6を駆動する搬送モータM2のロータにかかるトルクの変化について説明する。
図7(B)や図8(B)の状態において、先行する原稿Pには、原稿Pと給送ローラ4との摩擦によって生じる摩擦力及び原稿Pと分離ローラ5との摩擦によって生じる摩擦力が搬送方向と逆向きの方向に働く。つまり、レジストレーションローラ6を駆動する搬送モータM2のロータにかかるトルクは、レジストレーションローラ6と原稿Pとの摩擦によって生じる摩擦力に対応するトルクに、搬送方向と逆向きに原稿Pに働く摩擦力に対応するトルクが加算されたトルクとなる。以下では、レジストレーションローラ6の回転により、原稿Pが搬送され、かつ、給送ローラ4及び分離ローラ5が原稿Pとの摩擦力によって回転している状態を状態#1と呼ぶ。また、状態#1においてレジストレーションローラ6を駆動する搬送モータM2のロータにかかるトルクを第1トルクと呼ぶ。
一方、図7(C)の状態では、先行する原稿Pがレジストレーションローラ6により搬送されるが、原稿Pの後端が分離給送部のニップ部を抜けたことにより給送ローラ4及び分離ローラ5の回転は停止している。このとき、レジストレーションローラ6を駆動する搬送モータM2のロータにかかるトルクは、レジストレーションローラ6と原稿Pとの摩擦によって生じる摩擦力に対応するトルクのみとなる。以下では、レジストレーションローラ6の回転により、原稿Pが搬送されており、給送ローラ4及び分離ローラ5が停止している状態を状態#2と呼ぶ。また、状態#2においてレジストレーションローラ6を駆動する搬送モータM2のロータにかかるトルクを第2トルクと呼ぶ。
また、図8(D)の状態において、先行する原稿Pには、原稿Pと給送ローラ4との摩擦によって生じる摩擦力及び原稿Pと原稿P´との摩擦によって生じる摩擦力が搬送方向と逆向きの方向に働く。なお、後続の原稿P´の先端が分離給送部のニップ部に進入したことにより分離ローラ5の回転は停止している。このとき、レジストレーションローラ6を駆動する搬送モータM2のロータにかかるトルクは、レジストレーションローラ6と原稿Pとの摩擦によって生じる摩擦力に対応するトルクに、搬送方向と逆向きに原稿Pに働く摩擦力に対応するトルクが加算されたトルクとなる。以下では、レジストレーションローラ6の回転により、原稿Pが搬送され、後続の原稿P´の先端が分離給送部のニップ部に進入したことにより分離ローラ5が停止している状態を状態#3と呼ぶものとする。また、状態#3においてレジストレーションローラ6を駆動する搬送モータM2のロータにかかるトルクを第3トルクと呼ぶ。なお、原稿Pと原稿P´との摩擦によって生じる摩擦力は原稿Pと分離ローラ5との摩擦によって生じる摩擦力よりも小さい。したがって、第3トルクは第1トルクよりも小さい。
以上のことから、第1トルク、第2トルク及び第3トルクのうち、第1トルクが最も大きい値であり、第2トルクが最も小さい値であり、第3トルクは第1トルクと第2トルクとの間の値となる。
なお、図8(F)の状態は、原稿Pの後端が分離給送部のニップ部を抜けた状態である。このときにレジストレーションローラ6を駆動する搬送モータM2のロータにかかるトルクは、図7(D)の第2トルクと同様である。しかしながら、図8(F)の状態は、状態#3から遷移した状態であり、原稿P´が分離給送部のニップ部にニップされている。以下では、図8(F)に示すように、原稿Pの後端が分離給送部のニップ部を抜け、分離給送部のニップ部にニップされている原稿P´と原稿Pとが重なっていない状態を状態#4と呼ぶ。
本実施形態における電流比較部2014は、搬送モータ制御部204から取得する電流値iqに基づき、原稿P及び原稿P´が状態#1から状態#4の何れの状態であるかを判定する。以下に、電流比較部2014が電流値iqに基づいて、原稿P及び原稿P´の状態を判定する方法について説明する。なお、以下の説明においては、第1トルクに対応するトルク電流成分の値より小さく、第3トルクに対応するトルク電流成分の値より大きい値が第1閾値ith1として設定される。また、第3トルクに対応するトルク電流成分の値より小さく、第2トルクに対応するトルク電流成分の値より大きい値が第2閾値ith2として設定される。なお、第2閾値ith2は、次の原稿P´と原稿Pとが重なった状態で原稿Pが搬送されている場合における電流値iqが第2閾値ith2を下回らないような値に設定される。
図9及び図10は、電流値iq、第1閾値ith1及び第2閾値ith2の関係を示す図である。図9に示す様に、電流比較部2014は、入力された電流値iqが第1閾値ith1以上である場合は原稿P及び原稿P´の状態が状態#1であると判定する。その後、入力された電流値iqが第1閾値ith1より小さく第2閾値ith2以上の値である状態が所定時間T1継続されることなく第2閾値ith2より小さい値になると、電流比較部2014は、原稿P及び原稿P´の状態が状態#1から状態#2に遷移したと判定する。
一方、図10に示す様に、状態#1であると判定した後、入力された電流値iqが第1閾値ith1より小さくかつ第2閾値ith2以上の値である状態が所定時間継続、つまり、時間T1だけ継続した場合は、電流比較部2014は、原稿P及び原稿P´の状態が状態#1から状態#3に遷移したと判定する。その後、入力された電流値iqが、第2閾値ith2より小さい値になると、電流比較部2014は、原稿P及び原稿P´の状態が状態#3から状態#4に遷移したと判定する。なお、所定時間T1は、図9において原稿P及び原稿P´の状態が状態#1から状態#2に遷移するためにかかる時間よりも長く、図10において原稿P及び原稿P´が状態#3である状態が継続される時間よりも短い時間に設定される。
図11は、画像形成装置100における給送制御のフローチャートである。このフローチャートの処理は、CPU401によって実行される。シート搬送が指示された後、S101において、CPU401は、原稿セット・センサSS1の出力に基づいて、給紙トレイ2に原稿が積載されているか否かを判定する。原稿が給紙トレイ2に積載されていない場合は、CPU401は、このフローチャートの処理を終了する。一方、原稿が給紙トレイ2に積載されている場合は、CPU401は、S102において、搬送モータM1及びM2による原稿の給送及び搬送を開始する。
次に、S103において、電流値iqが第1閾値ith1以上の値である場合、CPU401は処理をS104に進める。その後、S104において、電流値iqが第1閾値ith1より小さく第2閾値ith2以上の値でない場合、CPU401は処理をS105に進める。そして、S105において、電流値iqが第2閾値ith2より小さい値でない場合、CPU401は、S104から処理を繰り返す。一方、S105において、電流値iqが第2閾値ithより小さい値である場合、CPU401は、処理をS106に進める。S106において、次の原稿が給紙トレイ2に積載されているか否かを、原稿セット・センサSS1の出力に基づいて判定する。次の原稿が給紙トレイ2に積載されていないと、CPU401は、このフローチャートの処理を終了する。一方、次の原稿が給紙トレイ2に積載されていると、CPU401は、S102から処理を繰り返す。
一方、S104において、電流値iqが第1閾値ith1より小さく第2閾値ith2以上の値である場合は、CPU401は、処理をS107に進める。S107において、電流値iqが第1閾値ith1より小さく第2閾値ith2以上の値である状態が所定時間T1継続していない場合は、CPU401は処理をS105に進める。また、S107において、電流値iqが第1閾値ith1より小さく第2閾値ith2以上の値である状態が所定時間T1継続した場合は、CPU401は処理をS108に進める。
その後、S108において、電流値iqが第2閾値ith2より小さい値になると、S109において、CPU401は、原稿検知センサSS2がOFF、つまり、原稿検知センサSS2が原稿を検出していないかを判定する。なお、S109において原稿検知センサSS2が原稿を検出していないことは、給送対象の原稿Pの後端が原稿検知センサSS2よりも搬送方向の下流側にあり、次の原稿P´の先端が原稿検知センサSS2よりも搬送方向の上流側にあることを意味する。即ち、給送対象の原稿Pと次の原稿P´とに間隔が有ることを意味する。
S109において、原稿検知センサSS2が原稿を検出していない場合は、CPU401は、S106において、次の原稿が有るかを判定し、次の原稿があると、S102において、次の原稿の給送を開始する。なお、次の原稿とは、この場合、分離給送部のニップ部にニップされている原稿である。
一方、S109において、原稿検知センサSS2が原稿を検出している場合は、CPU401は処理をS110に進める。
S110において、電流値iqが第2閾値ith2より小さい値になってから所定時間T2経過していない場合は、CPU401はS109から処理を繰り返す。なお、S110において所定時間T2が経過したことは、次の原稿P´が原稿検知センサSS2によって検知されていることを意味する。また、電流値iqは第2閾値ith2より小さい値であるため、先行する原稿Pと次の原稿P´との重なりは生じていない。したがって、S110において所定時間T2が経過し、かつ、S106において次の原稿があると、CPU401は次の原稿の給送を開始する。なお、ここでの次の原稿とは、分離給送部のニップ部にニップされ、かつ、原稿検知センサSS2によって検出されている原稿P´である。CPU401は、シート搬送が指示されると、上述の処理を繰り返し行う。
以上、本実施形態では、電流値iqに基づいて、シート材の給送が制御される。具体的には、電流値iqが、所定値以上(第2閾値ith2)の値から所定値よりも小さい値に変化すると、次の原稿P´がある場合は、次の原稿P´の給送を開始する。より詳しくは、電流値iqが、第1閾値ith1以上の値から、第1閾値ith1より小さく第2閾値ith2以上の値である状態が所定時間T1継続することなく第2閾値ith2より小さい値になると、CPU401は、原稿Pの後端が分離給送部を通過したと判定する。この場合、CPU401は、次の原稿P´がある場合は、次の原稿P´の給送を開始する。
一方、電流値iqが、第1閾値ith1以上の値から、第1閾値ith1より小さく、かつ、第2閾値ith2以上の値である状態が所定時間T1継続すると、CPU401は、給送対象の原稿Pと次の原稿P´とが分離給送部のニップ部にニップされたと判定する。なお、給送対象の原稿Pは、レジストレーションローラ6により搬送されている。その後、電流値iqが第2閾値ith2より小さくなると、CPU401は、給送対象の原稿Pと次の原稿P´との重なりが無くなり、かつ、給送対象の原稿Pの後端が分離給送部のニップ部を通過したと判定する。なお、重なりがなくなったと判定できるのは、次の原稿P´が給送対象の原稿Pとの摩擦力により移動している場合は、電流値iqが第2閾値ith2を下回らないからである。
この場合、CPU401は、原稿検知センサSS2が原稿Pを検出しなくなると次の原稿P´の給送を開始する。原稿検知センサSS2が原稿を検出しないことは、給送対象である原稿Pの後端が原稿検知センサSS2よりも搬送方向の下流側にあり、次の原稿P´の先端が原稿検知センサSS2よりも搬送方向の上流側にあることを意味するからである。また、電流値iqが第2閾値ith2より小さくなってから所定時間T2が経過した場合も、CPU401は、次の原稿P´の給送を開始する。所定時間T2待機することによって、給送対象の原稿Pと次の原稿P´との間隔を確保することできる。この結果、次の原稿P´の給送を開始してもジャムが生じることを抑制することができる。
このように、本実施形態では、給送対象の原稿が分離給送部を抜けたことが、トルク電流成分の値に基づいて判定される。また、給送対象の原稿Pと次の原稿P´とが分離給送部のニップ部において重送状態となったこと及び重送状態が解消されたことがトルク電流成分の値に基づいて検出される。重送状態の解消が検出されることによって、次の原稿P´の給送タイミングが適切に判定される。このように、本実施形態における構成は、給送・搬送される複数枚のシート材の間隔を短くすることができる。
なお、本実施形態においては、電流値iqに基づいて給送の制御が行われたが、この限りではない。例えば、q軸電流指令値iq_refに基づいて給送の制御が行われても良い。
また、モータM2の回転子にかかる負荷トルクTに基づいて給送の制御が行われても良い。なお、負荷トルクTは、例えば、回転子402の回転位相θと指令位相θ_refとの偏差に基づいて決定される。また、負荷トルクTは、予めROM402に格納された、電流値iqと負荷トルクTとの関係を示すテーブルに基づいて決定されても良い。
また、本実施形態においては、給送されたシート材を分離する分離部材として分離ローラ5が用いられたが、これに限定されるものではない。例えば、分離パッド等が用いられても良い。
また、本実施形態においては、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良い。また、本実施形態における搬送モータ制御部は、位相フィードバック制御を行うことによってモータM2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、搬送モータ制御部の構成は、回転子402の回転速度ωをフィードバックしてモータM2を制御する構成であっても良い。具体的には、図12に示すように、搬送モータ制御部に設けられた速度制御器500が、CPU401から出力された回転子の目標速度を表す指令速度ω_refと回転速度ωとの偏差が小さくなるように、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。このような速度フィードバック制御を行うことによって、モータM2を制御する構成であっても良い。なお、回転速度ωは、回転位相θの時間変化に基づいて、速度決定器514によって決定される。
2:給紙トレイ、3:ピックアップローラ、4:給送ローラ、5:分離ローラ、12:搖動アーム、6:レジストレーションローラ、205:搬送モータ制御部、401:CPU

Claims (13)

  1. シートを積載する積載部と、
    前記積載部に積載されたシートを給送するピックアップローラと、
    前記ピックアップローラに隣接し且つ前記シートが搬送される搬送方向において前記ピックアップローラよりも下流側に設けられ、前記ピックアップローラによって給送されたシートを搬送する回転体と、
    前記回転体とニップ部を構成し、重なった状態で搬送された複数枚のシートを前記ニップ部において分離する分離部材と、
    記搬送方向において前記ニップ部よりも下流側に設けられ、前記回転体によって搬送されたシートを前記搬送方向の下流側に搬送する搬送ローラと、
    前記搬送ローラを駆動するモータと、
    前記ピックアップローラによる前記シートの給送を制御する第1制御部と、
    を備え、
    前記第1制御部は、前記ピックアップローラが給送した第1シートを前記搬送ローラが搬送している状態において前記モータの回転子にかかる負荷トルクに対応する値が、第1所定値よりも大きい値から前記第1所定値よりも小さい値に変化すると、前記第1シートの次に給送されるべき第2シートの給送を開始し、
    前記第1所定値は、前記第1シートが前記ニップ部にニップされていない状態で前記搬送ローラが前記第1シートを搬送する際に前記モータの回転子にかかる負荷トルクに対応する値よりも大きく、且つ、前記回転体が駆動されていない状態における前記ニップ部に前記第1シートがニップされ前記第2シートがニップされていない状態で前記搬送ローラが前記第1シートを搬送する際に前記モータの回転子にかかる負荷トルクに対応する値よりも小さいことを特徴とするシート搬送装置。
  2. 前記第1制御部は、前記搬送ローラが前記第1シートを搬送している状態において前記負荷トルクに対応する値が前記第1所定値よりも大きい第2所定値より小さく且つ前記第1所定値より大きい状態が第1所定時間継続することなく、前記負荷トルクに対応する値が前記第1所定値より大きい値から前記第1所定値よりも小さい値に変化すると、前記第2シートの給送を開始し、
    前記第2所定値は、前記回転体が駆動されていない状態における前記ニップ部に前記第1シートがニップされ前記第2シートがニップされていない状態で前記搬送ローラが前記第1シートを搬送する際に前記モータの回転子にかかる負荷トルクに対応する値よりも小さく、前記ニップ部に前記第1シートと前記第2シートとが重なってニップされている状態で前記搬送ローラが前記第1シートを搬送する際に前記モータの回転子にかかる負荷トルクに対応する値よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載のシート搬送装置。
  3. 前記シート搬送装置は、前記回転体と前記搬送ローラとの間で前記シートを検知するシートセンサを備え、
    前記第1制御部は、前記搬送ローラが前記第1シートを搬送している状態において前記負荷トルクに対応する値が前記第2所定値より小さく且つ前記第1所定値より大きい状態が前記第1所定時間継続した後に、前記負荷トルクに対応する値が前記第1所定値よりも小さい値に変化し、且つ前記シートセンサがシートを検知していない状態になると前記第2シートの給送を開始することを特徴とする請求項2に記載のシート搬送装置。
  4. 記第1所定値は、前記ニップ部に前記第1シートと前記第2シートとが重なってニップされている状態で前記搬送ローラが前記第1シートを搬送する際に前記モータの回転子にかかる負荷トルクに対応する値よりも小さいことを特徴とする請求項乃至のいずれか1項に記載のシート搬送装置。
  5. 前記分離部材は、前記回転体とニップ部を形成する分離ローラであり、
    前記分離ローラは、前記搬送ローラが搬送するシートが前記ニップ部にニップされている間、前記搬送ローラによって搬送されるシートとの摩擦により回転することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のシート搬送装置。
  6. 前記回転体の駆動は前記ピックアップローラの駆動と同期していることを特徴とする請求項乃至のいずれか1項に記載のシート搬送装置。
  7. 前記回転体は、ローラであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のシート搬送装置。
  8. 前記シート搬送装置は、
    前記回転子の回転位相を決定する位相決定部と、
    前記回転子の目標位相を表す指令位相と前記位相決定部によって決定された回転位相との偏差が小さくなるように、前記モータの巻線に流れる駆動電流を制御する第2制御部と、
    を有し、
    前記負荷トルクに対応する値は前記偏差に基づく値であることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のシート搬送装置。
  9. 前記シート搬送装置は、
    前記モータの巻線に流れる駆動電流を検出する検出部と、
    前記回転子の回転位相を決定する位相決定部と、
    前記回転子の目標位相を表す指令位相と前記位相決定部によって決定された回転位相との偏差が小さくなるように、前記位相決定部によって決定された回転位相を基準とする回転座標系におい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の値に基づいて前記駆動電流を制御する第2制御部と、
    を有し、
    前記負荷トルクに対応する値は前記検出部によって検出された駆動電流のトルク電流成分の値であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のシート搬送装置。
  10. 前記シート搬送装置は、
    前記回転子の回転速度を決定する速度決定部と、
    前記回転子の目標速度を表す指令速度と前記速度決定部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、前記モータの巻線に流れる駆動電流を制御する第2制御部と、
    を有し、
    前記負荷トルクに対応する値は前記偏差に基づく値であることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載のシート搬送装置。
  11. 前記シート搬送装置は、
    前記回転子の回転位相を決定する位相決定部と、
    前記モータの巻線に流れる駆動電流を検出する検出部と、
    前記回転子の回転速度を決定する速度決定部と、
    前記回転子の目標速度を表す指令速度と前記速度決定部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、前記位相決定部によって決定された回転位相を基準とする回転座標系におい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の値に基づいて前記駆動電流を制御する第2制御部と、
    を有し、
    前記負荷トルクに対応する値は前記検出部によって検出された駆動電流のトルク電流成分の値であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載のシート搬送装置。
  12. 請求項1乃至11のいずれか1項に記載のシート搬送装置と、
    前記シート搬送装置によって搬送されたシートの画像を読み取る読取部と、
    を有することを特徴とする原稿読取装置。
  13. 請求項1乃至11のいずれか1項に記載のシート搬送装置と、
    前記シート搬送装置によって搬送されたシートに画像を形成する画像形成部と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。
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