JP6969251B2 - 給紙装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、給紙装置および画像形成装置に関する。

特許文献１には、搬送ユニット毎に、用紙が通過したことを検出する搬送センサを設け、２箇所の搬送センサ間を用紙が通過するのに要した時間、或いは用紙搬送速度を求め、この時間或いは搬送速度と用紙の通過回数とに基づいてスリップ補正係数を算出し、この係数に基づいて搬送ユニットの搬送モータを制御し、搬送ローラの回転速度を微調整する用紙搬送装置が開示されている。

特許文献２には、給紙スタート信号から用紙搬送路中に配置された用紙センサが用紙先端を検出するまでの時間、或いは、用紙搬送路中に配置された２つの用紙センサを用紙先端が通過する時間を測定し、これらの検出時間と予め設定された所定の時間との比率に基づく補正係数を算出し、以降の用紙給紙時にモータの回転数を補正係数によって補正する搬送装置が開示されている。

特開２０１０−２１５３４５号公報 特開２００４−４３１５８号公報

従来は、用紙搬送速度の変化から用紙搬送ロールの摩耗状態を予測し、用紙搬送ロールの回転数を制御するものがあった。しかし、用紙搬送速度は、紙質や用紙搬送ロールとリタードロールの間に用紙が１枚進入した場合と２枚進入した場合の摩擦の違い、などの影響を受ける。そのため、用紙搬送速度のみから用紙搬送ロールの摩耗状態を推定した場合、用紙の紙質や用紙の搬送状態の影響により正しく推定できない可能性がある。

本発明は、用紙搬送速度のみから用紙搬送ロールの摩耗状態を推定する場合と比較して、より高い精度で用紙搬送ロールの摩耗状態を推定することが可能な給紙装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る本発明は、用紙を搬送経路に沿って搬送する用紙搬送ロールと、
前記用紙搬送ロールを駆動する駆動手段と、
前記搬送経路に配置され、搬送中の用紙搬送速度を検知する検知手段と、
前記駆動手段により用紙搬送ロールを回転させて用紙を搬送させ、当該用紙が前記検知手段を通過する際に前記駆動手段に加わる負荷の大きさを測定する測定手段と、
前記検知手段により検知された用紙搬送速度と、前記測定手段により測定された負荷の大きさとを用いて前記用紙搬送ロールの摩耗状態を推定する推定手段と、を備える給紙装置である。

請求項２に係る本発明は、前記搬送経路において前記用紙搬送ロールよりも用紙の搬送方向下流側に配置される湾曲ガイドをさらに備え、
前記検知手段が前記搬送経路において前記用紙搬送ロールの下流側かつ前記湾曲ガイドの上流側に配置される請求項１記載の給紙装置である。

請求項３に係る本発明は、前記検知手段が、前記搬送経路の直線状の領域に配置されている請求項１記載の給紙装置である。

請求項４に係る本発明は、前記検知手段が、前記搬送経路に配置される少なくとも２つの用紙通過センサを含む請求項１から３いずれかに記載の給紙装置である。

請求項５に係る本発明は、前記推定手段が、複数枚の用紙が搬送された際の、前記検知手段により検知された用紙搬送速度の平均値と、前記測定手段により測定された負荷の大きさの平均値とから前記用紙搬送ロールの摩耗状態を推定する請求項１から４いずれかに記載の給紙装置である。

請求項６に係る本発明は、前記用紙搬送ロールの摩耗状態を推定する場合には、前記駆動手段が、前記用紙搬送ロールの摩耗状態を推定しない場合よりも低速で前記用紙搬送ロールを駆動する請求項１から５いずれかに記載の給紙装置である。

請求項７に係る本発明は、用紙を取り込むための用紙取り込みロールと、前記駆動手段によって前記用紙取り込みロールを前記用紙搬送ロールよりも低速で駆動するための変速機構と、当該変速機構と前記用紙取り込みロールとを連結する一方向クラッチと、
を更に備える請求項１から６いずれかに記載の給紙装置である。

請求項８に係る本発明は、用紙搬送速度と前記駆動手段に加わるトルクの大きさとから前記用紙搬送ロールの摩擦係数を求めるテーブルを備え、前記推定手段が、前記テーブルを参照して、前記検知手段により検知された用紙搬送速度と前記測定手段により測定されたトルクの大きさとから、前記用紙搬送ロールの摩擦係数を求め、求められた摩擦係数から前記用紙搬送ロールの摩耗状態を推定する請求項１から７いずれか記載の給紙装置である。

請求項９に係る本発明は、前記用紙搬送ロールの摩擦係数の大きさに応じて、前記用紙搬送ロールの用紙に対する荷重を調整する荷重調節手段を備える請求項８記載の給紙装置である。

請求項１０に係る本発明は、前記用紙搬送ロールの摩擦係数が予め定められた閾値よりも小さくなった場合に、警告を通知する通知手段を備える請求項８または９記載の給紙装置である。

請求項１１に係る本発明は、用紙を搬送経路に沿って搬送する用紙搬送ロールと、
前記用紙搬送ロールを駆動する駆動手段と、
前記搬送経路に配置される検知手段と、
前記駆動手段により用紙搬送ロールを回転させて用紙を搬送させ、当該用紙が前記検知手段を通過する際に前記駆動手段に加わる負荷の大きさを測定する測定手段と、
前記検知手段により検知された用紙搬送速度と、前記測定手段により測定された負荷の大きさとを用いて前記用紙搬送ロールの摩耗状態を推定する推定手段と、を備える給紙装置と、
前記給紙装置によって供給された用紙に画像を出力する画像出力手段と、を備える画像形成装置である。

請求項１に係る本発明によれば、用紙搬送速度のみから用紙搬送ロールの摩耗状態を推定する場合と比較して、より高い精度で用紙搬送ロールの摩耗状態を推定することが可能な給紙装置を提供できる。

請求項２に係る本発明によれば、用紙搬送ロールから送り出された用紙の搬送方向を湾曲ガイドに沿って変化させることができ、かつ用紙と湾曲ガイド間の接触摩擦や、用紙の搬送方向の変化に伴い用紙の紙質により引き起こされる経路の変化が用紙搬送速度に与える影響を排除して用紙搬送ロールの摩耗状態を推定することが可能となる。

請求項３に係る本発明によれば、用紙の搬送方向の変化が用紙搬送速度に与える影響を排除して用紙搬送ロールの摩耗状態を推定することが可能となる。

請求項４に係る本発明によれば、搬送される用紙の用紙先端の通過を検出するだけで用紙搬送速度を検知できる。

請求項５に係る本発明によれば、一枚の用紙のみを搬送して用紙搬送ロールの摩耗状態を推定した場合に比べ、用紙搬送ロールの摩耗状態をより正確に推定できる。

請求項６に係る本発明によれば、低速で用紙搬送ロールを駆動しないで用紙搬送ロールの摩耗状態を推定した場合に比べ、用紙搬送ロールの摩耗状態をより正確に推定できる。

請求項７に係る本発明によれば、用紙搬送ロールと用紙取込ロールとを同一の駆動手段によって駆動でき、さらに、用紙取込ロールが駆動手段に与えるトルクの影響を排除して用紙搬送ロールの摩耗状態を推定できる。

請求項８に係る本発明によれば、複雑な演算処理を実行することなく搬送ロールの摩耗状態を推定することが可能となる。

請求項９に係る本発明によれば、用紙搬送ロールの摩耗に伴って生じる用紙のスリップを抑制することができる。

請求項１０に係る本発明によれば、用紙搬送ロールの摩耗状態を利用者に通知できる。

請求項１１に係る本発明によれば、用紙搬送速度のみから用紙搬送ロールの摩耗状態を推定する場合と比較して、より高い精度で用紙搬送ロールの摩耗状態を推定することが可能な画像形成装置を提供できる。

本発明の一実施形態における画像形成装置１０の構造を示す断面図である。である。 本発明の一実施形態における給紙装置４０の構造を模式的に示す説明図である。 本発明の一実施形態における制御ユニット７０のハードウェア構成を示す図である。 本発明の一実施形態における制御ユニット７０の機能構成を示す図である。 本発明の一実施形態における摩擦係数変換テーブル７２６の一例を示す図である。 図５の摩擦係数変換テーブル７２６をグラフ形式で図示したものである。 本発明の一実施形態において、フィードロール４０６の摩擦係数を求める際の、制御ユニット７０における処理の流れを示すフローチャートである。

本実施形態の画像形成装置１０を、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態の画像形成装置１０の構造を示す断面図である。図１に示すように、画像形成装置１０は、原稿読取装置２０、ユーザインタフェース３０、給紙装置４０、画像出力装置５０、排紙トレイ６０、制御ユニット７０を備えている。

原稿読取装置２０は、原稿給紙トレイ２１、原稿排紙トレイ２２、自動原稿搬送装置２３、原稿台２４、イメージスキャナ２５を備える。

原稿給紙トレイ２１に載置された原稿は、ユーザインタフェース３０を介した利用者からの指示に応じ、自動原稿搬送装置２３により一枚ずつ取り込まれ、その際に、原稿の画像はイメージスキャナ２５によってスキャンされ、スキャンされた画像データは制御ユニット７０に出力される。原稿は、自動原稿搬送装置２３を通過した後、原稿排紙トレイ２２に排出される。

また、原稿読取装置２０は、原稿給紙トレイ２１に原稿が載置されていない場合には、利用者からのユーザインタフェース３０を介した指示に応じて、原稿台２４に載置された原稿を、イメージスキャナ２５によってスキャンし、スキャンされた画像情報は制御ユニット７０に出力される。

ユーザインタフェース３０は、表示装置と入力装置とから構成されるが、例えば、表示装置は液晶ディスプレイであり、入力装置は液晶ディスプレイの上に配置されたタッチパネルであってもよい。画像形成装置１０の利用者は、液晶ディスプレイに表示される画像を視認しながらタッチパネルに触れ、必要とする操作入力、例えば原稿のスキャン開始、原稿のコピー開始指示などを行う。なお、入力装置はタッチパネル以外にも、液晶ディスプレイの周囲に配置されるボタンやキーボードであってもよい。

給紙装置４０は、後述する給紙トレイに載置された用紙を取り込み、画像出力装置５０へ搬送するためのものである。なお、図１の画像形成装置１０においては、３つの給紙ユニット４０Ａ〜４０Ｃが鉛直方向に積層して設けられ、給紙装置４０を構成している。それぞれの給紙ユニット４０Ａ〜４０Ｃはほぼ同一の構造であるので、以下の説明においては、一つの給紙ユニット４０Ａについてのみ説明し、他の給紙ユニットについては説明を省略する。

図２は、本実施形態における給紙ユニット４０Ａの構造を模式的に示す説明図である。図２に示すように、給紙ユニット４０Ａは、給紙トレイ４０１、用紙載置プレート４０２、押し上げプレート４０３、押し上げモータ４０４、ピックアップロール４０５、フィードロール４０６、リタードロール４０７、駆動モータ４０８、変速機構４０９、一方向クラッチ４１０、負荷測定部４１１、荷重調節機構４１２、湾曲ガイド４１３、用紙速度検知部４１４、ＴＡロール４１５を有する。

給紙トレイ４０１は、画像形成装置１０の本体に対して抜き差し（出し入れ）可能に装着されるものである。給紙トレイ４０１は、上方が開いた箱型の形状をしており、内部には所定枚数の用紙を積載状態で収容可能な空間が形成されている。給紙トレイの内部空間の底部には、板状の用紙載置プレート４０２が設けられている。

用紙載置プレート４０２は、押し上げプレート４０３と押し上げモータ４０４により、昇降可能に給紙トレイ４０１に配置されている。給紙ユニット４０Ａが用紙を用紙トレイ４０１から取り込む際に、押し上げモータ４０４が作動すると、押し上げプレート４０３が用紙載置プレート４０２を上方へ押し上げ、用紙載置プレート４０２上に載置された用紙がピックアップロール４０５に押し付けられ、最上位の用紙の上面がピックアップロール４０５に対して押圧力を加えた状態で接触する。

ピックアップロール４０５は、給紙トレイ４０１の押し上げプレート４０３上に載置された用紙を取り込むためのものであり、給紙トレイ４０１内の最上位の用紙から順に取り込んで、フィードロール４０６へ渡す。ピックアップロール４０５は、用紙を取り込む際に、押し上げプレート４０３によって上方に押し上げられた用紙の最上面に所定の押圧力で当接し、回転することにより用紙を取り込み、フィードロール４０６とリタードロール４０７の間へ送り出す。

フィードロール４０６とリタードロール４０７は、給紙トレイ４０１の前壁部４０１Ａよりも用紙の搬送方向下流側に配置されており、ピックアップロール４０５によって給紙トレイ４０１から取り込まれた用紙を搬送経路に沿って搬送する。具体的には、フィードロール４０６とリタードロール４０７は、給紙トレイ４０１からピックアップロール４０５によって取り込まれた用紙をニップし、用紙の搬送方向下流へフィードする、つまり送り出す。

フィードロール４０６は、ピックアップロール４０５から受け取った用紙の上面に接触し、図において時計回り方向に回転することにより、当該用紙を、リタードロール４０７との間でニップしつつ、用紙の搬送方向下流へ向けてフィードする。

リタードロール４０７は、ピックアップロール４０５によってフィードロール４０６との間（ニップ位置）に取り込まれた用紙の下面に接触し、この用紙の下面（或いは下面側の用紙）に適度な摩擦抵抗力を付与することにより、用紙の重送を抑止し、用紙を１枚ずつ捌く。具体的には、リタードロール４０７は、トルクリミッタ（図示せず）を介して固定軸に接続されており、フィードロール４０６の回転に伴って従動回転する。このトルクリミッタの値や、フィードロール４０６とリタードロール４０７間のニップ荷重の値を、常に下記（１）式の範囲内となるように調整することにより、１枚の用紙のみが用紙の搬送経路へ送り込まれるようにされる。

フィード力 F_f ＞ リタード力 F_r ＞ 紙間摩擦力 F_p （１）

ここで、
フィード力 F_f ＝ μ_fpN、
リタード力 F_r ＝ μ_rpN、
紙間摩擦力 F_p ＝ μ_ppN
N ：ニップ圧
μ_fp ：フィードロール−用紙間摩擦係数
μ_rp ：リタードロール−用紙間摩擦係数
μ_pp ：用紙間摩擦係数

駆動モータ４０８は、フィードロール４０６を駆動するためのもので、本実施形態においては直流モータを採用している。駆動モータ４０８は、変速機構４０９および一方向クラッチ４１０を介してピックアップロール４０５も駆動する構成となっている。

変速機構４０９は、複数のギアによって構成されるか、或いはベルトを利用した変速装置であり、駆動モータ４０８によってピックアップロール４０５をフィードロール４０６よりも低速で駆動するように、その回転速度を変換して駆動力をピックアップロール４０５に伝達する。したがって、駆動モータ４０８が駆動すると、ピックアップロール４０５が回転し、それによって給紙トレイ４０１に載置された用紙が取り込まれ、フィードロール４０６とリタードロール４０７の間にニップされる。フィードロール４０６はピックアップロール４０５よりも高速で回転するため、ニップされた用紙は速度を増して搬送経路下流方向へとフィードされる。このとき、ピックアップロール４０５は、用紙の移動に伴い、用紙を取り込んだ際よりも速度が上昇し、一方向クラッチ４１０の働きによって従動回転状態となる。結果として、少なくともこの時点で、駆動モータ４０８には、ピックアップロール４０５を回転させるための駆動トルクはほとんど生じないことになる。

一方向クラッチ４１０は、変速機構４０９によって変速された駆動軸とピックアップロール４０５の回転軸とを連結し、用紙の取り込みの際にピックアップロール４０５の回転軸に駆動力を伝達する。一方で、用紙がフィードロール４０６とリタードロール４０７に渡され、当該用紙の用紙搬送速度が増すと、上述したように、ピックアップロール４０５の回転軸の速度は、変速機構４０９によって変速された駆動軸の回転速度よりも速くなるが、その際に一方向クラッチ４１０はいわゆるオーバーラン状態となり、ピックアップロール４０５は、用紙の後端がピックアップロール４０５を通過し終わるまで用紙の搬送に負荷をかけない従動状態となる。

負荷測定部４１１は、駆動モータ４０８がフィードロール４０６を回転させて用紙を搬送させ、当該用紙が用紙速度検知部４１４を通過する際の、駆動モータ４０８に加わる負荷の大きさを測定する。負荷測定部４１１は、例えば、駆動モータ４０８の駆動電流の値から駆動モータ４０８の駆動トルク値を求めるトルク測定装置であり、測定したトルク値を後述する制御ユニット７０に出力する。或いは、負荷測定部４１１は、駆動モータ４０８の駆動電流の値を測定する電流測定装置であり測定した駆動電流値を制御ユニット７０に出力してもよい。なお、負荷測定部４１１は、駆動モータ４０８或いは駆動モータ４０８によって駆動される駆動軸に取付けられたトルクセンサであってもよい。トルクセンサによって検出されたトルク値は制御ユニット７０に出力される。

荷重調節機構４１２は、フィードロール４０６の摩擦係数の大きさに応じて、制御ユニット７０の指示により、フィードロール４０６の用紙に対する荷重、或いはリタードロール４０７に対する荷重、つまりニップ荷重の大きさを調整する。

湾曲ガイド４１３は、フィードロール４０６よりも用紙の搬送方向下流側に配置される。具体的には、湾曲ガイド４１３は、フィードロール４０６とリタードロール４０７の側方かつ用紙の搬送方向下流側に設置された、（画像出力装置５０が上方に設けられている場合には）上方に向かって湾曲した湾曲面を有する、用紙を誘導するための部材である。フィードロール４０６とリタードロール４０７間からフィードされた用紙は、この湾曲ガイド４１３の表面に接触して誘導され、搬送方向を水平方向から鉛直方向へと徐々に変化させつつ湾曲ガイド４１３に沿って移動する。

用紙速度検知部４１４は用紙の搬送経路に配置され、搬送中の用紙搬送速度を検知する。用紙速度検知部４１４は少なくとも２つの用紙通過センサ、つまり第１用紙通過センサ４１４Ａと第２用紙通過センサ４１４Ｂを含む。これらの第１用紙通過センサ４１４Ａ、第２用紙通過センサ４１４Ｂとしては、例えば反射型フォトセンサ或いは透過型フォトセンサ等のフォトセンサを用いることができる。第１用紙通過センサ４１４Ａと第２用紙通過センサ４１４Ｂは、搬送される用紙の先端部が通過したことを検知し、それぞれの用紙通過センサにおける用紙先端部の通過時刻を制御ユニット７０に出力する。或いはそれぞれの用紙通過センサにおける用紙先端部の通過時間差を制御ユニット７０に出力してもよい。用紙速度検知部４１４として他の形態の速度センサを用いてもよい。用紙速度検知部４１４は、用紙搬送経路においてフィードロール４０６の用紙の搬送方向下流側かつ湾曲ガイド４１３の上流側に配置される。或いは、この用紙速度検知部４１４は用紙の搬送経路の直線状の領域に配置されている。

ＴＡロール（Ｔａｋｅ Ａｗａｙ ｒｏｌｌ）４１５は、用紙の搬送経路においてフィードロール４０６、リタードロール４０７、および湾曲ガイド４１３よりも用紙の搬送方向下流側に、用紙が鉛直方向に搬送されるように配置される。ＴＡロール４１５は、給紙ユニット４０Ａと画像出力装置５０の間に配置される少なくとも一対の対向ロールで構成され、図示しない駆動モータにより回転させられ、湾曲ガイド４１３に沿ってフィードされてきた用紙を用紙の搬送方向下流へ向けて、かつ用紙の搬送方向が鉛直方向となるように搬送する。なお、ＴＡロール４１５の駆動モータの駆動速度を適切に変化させることにより、搬送中の用紙が画像出力装置５０に到達する時間を調節し、用紙に画像形成を行うタイミングを正確に合わせる。また、ＴＡロール４１５は、画像形成装置１０の最上段および中段に配置された給紙ユニット４０Ａ、４０ＢのＴＡロール４１５である場合には、それぞれより下段に配置された給紙ユニットのＴＡロール４１５から搬送されてきた用紙を受け取り、搬送方向下流へ向けて搬送する。

画像出力装置５０は、給紙装置４０によって搬送される用紙の搬送方向下流に設けられて、給紙装置４０によって搬送される用紙に画像を出力する。

画像出力装置５０は、図１に示すように、並べて配置されたイエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックの各感光体５１Ｙ〜５１Ｋ、各感光体５１Ｙ〜５１Ｋの周囲にそれぞれ配置された、帯電装置５２Ｙ〜５２Ｋ、露光装置５３Ｙ〜５３Ｋ、現像装置５４Ｙ〜５４Ｋ、一次転写装置５５Ｙ〜５５Ｋ、クリーニング装置５６Ｙ〜５６Ｋを含む。さらに、画像出力装置５０は、中間転写ベルト５７、二次転写装置５８、定着装置５９を備える。

感光体５１Ｙ〜５１Ｋは、それぞれ帯電装置５２Ｙ〜５２Ｋにより帯電させられる。次いで露光装置５３Ｙ〜５３Ｋは、制御ユニット７０からの指示に応じて、印刷予定の画像データのパターンを照射し、感光体５１Ｙ〜５１Ｋの表面に潜像を形成する。次いで、現像装置５４Ｙ〜５４Ｋにより各色のトナーを感光体５１Ｙ〜５１Ｋの表面に形成された潜像に付着させてトナー画像を形成し、形成されたトナー画像を一次転写装置５５Ｙ〜５５Ｋによって中間転写ベルト５７に転写させる。感光体５１Ｙ〜５１Ｋ表面上に残留したトナーは、クリーニング装置５６Ｙ〜５６Ｋにより除去される。

中間転写ベルト５７に形成されたトナー画像は、二次転写装置５８により給紙装置４０からＴＡロール４１５を経て搬送されてきた用紙に転写され、次いで定着装置５９により加熱、加圧されることにより用紙に定着され、用紙上に画像が形成される。画像が形成された用紙は、排紙トレイ６０へ排紙される。

排紙トレイ６０は、原稿読取装置２０およびユーザインタフェース３０の下部に設けられ、画像出力装置５０によって画像が形成され、排紙された用紙を受け入れ、積載するための空間である。

次に、制御ユニット７０について、図３、４を参照して説明する。なお、図３は、制御ユニット７０のハードウェア構成を示す図であり、図４は、制御ユニット７０の機能構成を示す図である。

図３に示すように、制御ユニット７０は、制御用マイクロプロセッサ７０１、メモリ７０２、記憶装置７０３、通信インタフェース７０４を備え、それぞれ制御用バス７０５に接続されている。

制御用マイクロプロセッサ７０１は、記憶装置７０３に記憶された制御プログラムに基づいて、画像形成装置１０の各部の動作を制御する。

メモリ７０２には、この画像形成装置１０にネットワークなどを介して接続されたコンピュータ（図示せず）から受信した印刷データや、原稿読取装置２０により読み取った画像データを一時的に記憶する。また、メモリ７０２には、本実施形態において給紙ユニット４０Ａの負荷測定部４１１により測定された駆動モータ４０８の駆動トルクの値、或いは電流値、用紙速度検知部４１４により測定された用紙搬送速度、或いは用紙通過センサ間の通過時間差などのデータが一時的に記憶される。

記憶装置７０３には、ハードディスク（ＨＤＤ）やソリッド・ステート・ドライブ（ＳＤＤ）によって構成され、画像形成装置１０の各部を制御するためのファームウェアや制御プログラム、および、後述する摩擦係数変換テーブルが格納される。

通信インタフェース７０４は、画像形成装置１０がネットワークを介してコンピュータなどと接続された際の通信制御を行い、コンピュータからの印刷指示や印刷データなどを受信したり、印刷終了の通知や印刷エラーの通知などを送信したりする。

次に、図４を参照して、制御ユニット７０の機能構成について説明する。制御ユニット７０は、記憶装置７０３に記憶されている制御プログラム或いはファームウェアを制御用マイクロプロセッサ７０１において実行することにより、図４に示すように、用紙取込制御部７２１、用紙搬送制御部７２２、画像処理制御部７２３、摩耗状態推定部７２４、警告通知部７２５、および摩擦係数変換テーブル７２６として機能する。

印刷開始指示を受信した場合に、用紙取込制御部７２１は、指定された給紙ユニット（例えば給紙ユニット４０Ａ）の押し上げモータ４０４を駆動させることにより押し上げプレート４０３を動作させ、用紙載置プレート４０２を上昇させ、給紙トレイ４０１内に収容された最上位の用紙の上面をピックアップロール４０５に接触させる。ほぼ同時に、用紙取込制御部７２１は、駆動モータ４０８を駆動させることによりピックアップロール４０５を回転させ、これにより給紙トレイ４０１内に収容された最上位の用紙を、用紙の搬送方向下流へ向けて取り込み、フィードロール４０５とリタードロール４０７の間へと誘導する。

さらに、用紙取込制御部７２１は、駆動モータ４０８を引き続き駆動することによりフィードロール４０６が、ピックアップロール４０５により取り込まれた用紙を、対向するリタードロール４０７との間にニップした状態で、用紙の搬送方向下流へフィードする。さらに、用紙取込制御部７２１は、後述する摩耗状態推定部７２４によって推定されたフィードロール４０６の摩耗状態に応じてフィードロール４０６の用紙に対する、或いはリタードロール４０７に対するニップ荷重を調整する制御を行う。

用紙搬送制御部７２２は、駆動モータ４０８の駆動開始とほぼ同時、或いは用紙速度検知部４１４が用紙の通過を検出した時点からＴＡロール４１５の回転を開始し、用紙を画像出力装置５０へと搬送する。その際に、ＴＡロール４１５の回転速度を調整することにより、画像出力装置５０へ到達する時間を調整し、用紙上に画像を出力するタイミングが合うようにする。

画像処理制御部７２３は、メモリ７０２に一時的に記憶された画像データを印刷用のデータに処理し、各感光体５１Ｙ〜５１Ｋを回転させるとともに、帯電装置５２Ｙ〜５２Ｋによって各感光体５１Ｙ〜５１Ｋを帯電させ、露光装置５３Ｙ〜５３Ｋを制御して感光体５１Ｙ〜５１Ｋに、上記印刷用のデータに対応した潜像を形成する処理を行う。また、画像処理制御部７２３は、現像装置５４Ｙ〜５４Ｋによって各色のトナーを各感光体５１Ｙ〜５１Ｋに供給し、形成されたトナー画像を一次転写装置５５Ｙ〜５５Ｋにより中間転写ベルト５７に転写する制御を行う。さらに、画像処理制御部７２３は、二次転写装置５８により中間転写ベルト５７上のトナー画像を、ＴＡロール４１５によって搬送されてきた用紙上に転写し、定着装置５９により用紙上に定着し、画像が形成された用紙を排紙トレイ６０へ排紙する制御を行う。

摩耗状態推定部７２４は、用紙速度検知部４１４により検知された用紙搬送速度と負荷測定部４１１により測定された負荷の大きさとを用いてフィードロール４０６の摩耗状態を推定する。なお、摩耗状態推定部４１６は、用紙速度検知部４１４から第１用紙通過センサ４１４Ａと第２用紙通過センサ４１４Ｂにおける用紙の先端の通過時間や時間差のデータを受信している場合には、２つのセンサ間の距離とこれらの時間情報から用紙の搬送速度を算出する。さらに、摩耗状態推定部４１６は、用紙一枚のみが搬送された際の用紙搬送速度とそのときの負荷の大きさに基づいてフィードロール４０６の摩耗状態を推定してもよいし、複数枚の用紙が搬送された際の、用紙速度検知部４１４により検出された用紙搬送速度と、負荷測定部４１１により測定された負荷の大きさと、の平均値からフィードロール４０６の摩耗状態を推定してもよい。

なお、摩耗状態推定部７２４は、後述する摩耗係数変換テーブル７２６を参照して、用紙速度検知部４１４により検知された用紙搬送速度と負荷測定部４１１により測定されたトルクの大きさとから、フィードロール４０６の摩擦係数を推定する。

また、摩耗状態は、フィードロール４０６の摩擦係数であってもよいし、正常値からの変移を示す指標であってもよい。

警告通知部７２５は、摩耗状態推定部７２４によって推定されたフィードロール４０６の摩耗状態が所定の状態となった場合に、ユーザインタフェース３０に対して警告を通知する。具体的には、フィードロール４０６の摩擦係数が予め定められた閾値よりも小さくなった場合に、例えば摩擦係数μが１．０未満となった場合に、警告を通知する。この警告には、フィードロール４０６を交換するように促す警告メッセージが含まれ、このメッセージはユーザインタフェース３０に出力される。

摩擦係数変換テーブル７２６は、負荷測定部４１１によって測定される駆動モータ４０８の駆動トルクの値と、用紙速度検知部４１４によって測定される用紙速度と、これら２つの要素によって求められるフィードロール４０６の摩擦係数の関係を表したテーブルである。

したがって、この摩擦係数変換テーブルを用いれば、用紙搬送速度と駆動モータ４０８に加わるトルクの大きさとからフィードロール４０６の摩擦係数を求められる。図５、６を参照して摩擦係数変換テーブル７２６について説明する。なお、図５は、摩擦係数変換テーブル７２６の一例を示す図である。図６は、図５の摩擦係数変換テーブル７２６をグラフ形式で図示したものである。

図５に示されるように、用紙速度が１１０［ｍｍ／ｓ］であったときに、駆動モータ４０８の駆動トルクが０．１５３［Ｎｍ］であったとする。その場合、フィードロール４０６の摩擦係数μは１．７であり、フィードロールは用紙をフィードするための十分な性能を発揮していることが分かる。

一方、用紙速度が１１０［ｍｍ／ｓ］であっても、駆動モータ４０８の駆動トルクが０．０８５［Ｎｍ］であるなら、フィードロール４０６の摩擦係数μは０．７であり、フィードロール４０６がかなり摩耗していることが分かる。

したがって、用紙速度が同じであっても、フィードロール４０６の摩耗状態、つまり摩擦係数は同じであるとは限らない。しかしながら、用紙速度とフィードロール４０６を駆動する駆動モータ４０８の駆動トルクの大きさから、フィードロール４０６の摩擦係数を推定できる。

次に、図７を参照して、本実施形態の画像形成装置１０のフィードロール４０６の摩擦係数を求める動作の流れを説明する。図７は、フィードロール４０６の摩擦係数を求める際の、制御ユニット７０における処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ８０１において、制御ユニット７０は、フィードロール４０６の摩耗状態を推定する摩耗状態推定モードで給紙ユニット４０Ａが動作するように設定する。

ステップＳ８０２において、用紙取込制御部７２１は、駆動モータ４０８が、フィードロール４０６の摩耗状態を推定しない場合よりも低速でフィードロール４０６を駆動する。駆動モータ４０８の回転により、フィードロール４０６とともにピックアップロール４０５も回転を開始する。なお、用紙搬送制御部７２２は、駆動モータ４０８の駆動開始とほぼ同時に、ＴＡロール４１５を駆動するためのモータの回転も開始し、用紙がＴＡロール４１５に到達した際に用紙を用紙の搬送方向下流へ速やかに搬送可能な状態とする。なお、ＴＡロール４１５を駆動するモータの回転開始は、用紙先端部が用紙速度検知部４１４を通過したことを検知した時点であってもよい。

ステップＳ８０３において、用紙取込制御部７２１は、押し上げモータ４０４を駆動させることにより押し上げプレート４０３作動させ、用紙載置プレート４０２を上方へ上昇させる。これにより、給紙トレイ４０１内の用紙載置プレート４０２上に載置された用紙は上方へ押し上げられ、ピックアップロール４０５に所定の押圧力で押し付けられ、これにより給紙トレイ４０２内の最上位の用紙が用紙の搬送方向へ取り込まれる。なお、図２では、押し上げプレート４０３が作動し、用紙載置プレート４０２が上方へ上昇し、用紙がピックアップロール４０５によって用紙の搬送方向へ取り込まれている状態が図示されている。

ステップＳ８０４において、用紙はフィードロール４０６とリタードロール４０７の間に送り出される。ここで、フィードロール４０６はピックアップロール４０５よりも速い速度で回転しているため、用紙がフィードロール４０６とリタードロール４０７の間にニップされると、当該用紙は主にフィードロール４０６の駆動力により用紙の搬送方向下流へフィードされるようになり、ピックアップロール４０５はその回転軸に取付けられた一方向クラッチ４１０の働きにより、従動状態かつ空転状態となる。

なお、リタードロール４０７は、フィードロール４０６とリタードロール４０７間にニップされた用紙が１枚だけの場合には、用紙の移動に伴って従動状態となる。一方、ニップされた用紙が２枚の場合には、リタードロール４０７がニップされた用紙の下面側に作用するリタード力は２枚の用紙間の用紙間摩擦力よりも大きくなるように設定されているため、上側の用紙はフィードロール４０６のフィード力によって用紙の搬送方向下流へフィードされる一方で、下側の用紙はリタードロール４０７が下側の用紙の下面に及ぼすリタード力によってフィードロール４０６とリタードロール４０７の間に留まり、用紙の重送が防止される。なお、このとき、リタードロール４０７はフィードロール４０６に従動して回転することはない。

ステップＳ８０５において、フィードロール４０６から送り出された用紙の速度を用紙速度検知部４１４により検知する。具体的には、用紙速度検知部４１４が第１用紙通過センサ４１４Ａと第２用紙通過センサ４１４Ｂで構成されている場合には、用紙の先端部がそれぞれの用紙通過センサを通過した時刻を検知し、それらの時刻情報を制御ユニット７０に出力する。摩耗状態推定部７２４は、用紙通過センサから取得した時刻情報から用紙の速度を算出し、メモリ７０２に記憶する。なお、用紙通過センサは、時刻情報ではなく、２つの用紙通過センサを通過した時間差についての情報を制御ユニット７０に出力してもよい。

ステップＳ８０６において、負荷測定部４１１は、用紙が第１用紙通過センサ４１４Ａと第２用紙通過センサ４１４Ｂの間を通過している間に、フィードロール４０６を駆動する駆動モータ４０８の駆動電流の値から求められる駆動トルク値をモニタリングし、駆動トルク値の平均値をメモリ７０２に記憶する。

ステップＳ８０７において、第１用紙通過センサ４１４Ａまたは第２用紙通過センサ４１４Ｂのいずれか或いは両方が用紙の後端部が通過したことを検出すると、用紙取込制御部７２１は、用紙の取り込みが終了したと判断し、駆動モータ４０８を停止し、フィードロール４０６の回転を停止させる。その後、用紙はＴＡロール４１５により用紙の搬送方向下流へと搬送されていく。

ステップＳ８０８において、摩耗状態推定部７２４は、所定枚数の用紙、例えば１０枚分の用紙について、用紙速度とそのときの駆動モータ４０８におけるトルク値を測定したか否かを判断する。所定枚数の用紙について測定が終了したと判断された場合には、ステップＳ８０９に進み、所定枚数の用紙についてまだ測定を終了していないと判断された場合には、ステップＳ８０２に戻り、所定枚数に達するまで用紙速度とトルク値の測定を行う。

ステップＳ８０９において、摩耗状態推定部７２４は、所定枚数分の用紙速度の平均値とトルク値の平均値を算出し、それぞれの値に基づいて、摩擦係数変換テーブル７２６を参照し、フィードロール４０６の摩擦係数を求める。

ステップＳ８１０において、摩耗状態推定部７２４は、求められた摩擦係数が予め定められた閾値よりも小さいか否かを判断する。例えば摩擦係数μが１．０よりも小さいか否かを判断する。摩擦係数が閾値未満である場合にはステップＳ８１１に進み、閾値以上となった場合には、ステップＳ８１２に進む。

ステップＳ８１１において、警告通知部７２５は、フィードロール４０６の摩耗が進んでいることをユーザインタフェース３０に通知し、利用者に対してフィードロール４０６の交換やメンテナンスを促す。また、用紙取込制御部７２１は、フィードロール４０６が用紙に対して或いはリタードロール４０７に対して与えるニップ荷重を推定された摩擦係数の大きさに応じて調節する。具体的には、摩擦係数が小さくなるほどニップ荷重を大きくし、それによって用紙がより確実に取り込まれるようにする。次いで処理はステップＳ８１２に進む。

ステップＳ８１２において、制御ユニット７０は、摩耗状態推定モードを終了し、以降の印刷処理においては、通常搬送を行うよう設定し、処理を終了する。

なお、画像形成装置１０は、利用者がユーザインタフェース３０を操作することによって上述の摩耗状態推定モードで給紙ユニット４０Ａを動作するようにしてもよいし、用紙を１０００枚毎搬送する度、というように所定枚数毎に上述の摩耗状態推定モードで給紙ユニット４０Ａが動作するように設定してもよいし、画像形成装置１０が毎日最初に印刷処理を実行する度、というように所定時間毎に上述の摩耗状態推定モードで給紙ユニット４０Ａが動作するように設定してもよい。

なお、上記の実施形態においては、摩擦係数変換テーブル７２６は、用紙速度と駆動モータ４０８に生じる駆動トルクに対する摩擦係数の関係を示したものであったが、本発明は上記に限定されず、例えば、用紙速度と駆動モータ４０８の駆動電流に対する摩擦係数の関係、２つの用紙通過センサを用紙が通過する時間差と駆動モータ４０８に生じる駆動トルクに対する摩擦係数の関係、或いは２つの用紙通過センサを用紙が通過する時間差と駆動モータ４０８の駆動電流に対する摩擦係数の関係を示したものであってもよい。

さらに、上記実施形態においては、フィードロール４０６に対向してリタードロール４０７が設けられ、用紙のフィード時に、このリタードロール４０７がフィードロール４０６に従動して回転する場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、リタードロール４０７がトルクリミッタを介して駆動モータに接続され、フィードロール４０６と逆方向に回転するように構成してもよい。また、リタードロール４０７に代えてリタードパッドを採用してもよい。

また、画像形成装置１０には普通、複数の用紙トレイが上下方向に重ねて設けられている。上記実施形態で説明した給紙ユニット４０Ａ〜４０Ｃは、それら複数の用紙トレイ毎に対応して設けられ、各給紙ユニット４０Ａ〜４０Ｃのフィードロール４０６の摩耗状態を上述の方法で求められるようにしてもよい。なお、摩耗状態に応じて利用者に警告を通知する場合には、例えば、「トレイ１のフィードロールが摩耗しています。交換してください」といったメッセージを通知することにより、どのフィードロールを交換すればよいか利用者が把握できるようにする。

また、上記の実施形態においては、給紙ユニット４０Ａ〜４０Ｃのフィードロール４０６の摩耗状態を求める場合について説明したが、ＴＡロール４１５の摩耗状態を求める場合にも応用が可能である。また、給紙装置４０だけでなく、原稿読取装置２０の自動原稿搬送装置２３の構成要素の一つである原稿搬送ロール（図示せず）にも応用可能である。

１０ 画像形成装置
２０ 原稿読取装置
２１ 原稿給紙トレイ
２２ 原稿排紙トレイ
２３ 自動原稿搬送装置
２４ 原稿台
２５ イメージスキャナ
３０ ユーザインタフェース
４０ 給紙装置
４０Ａ〜４０Ｃ 給紙ユニット
５０ 画像出力装置
５１Ｙ〜５１Ｋ 感光体
５２Ｙ〜５２Ｋ 帯電装置
５３Ｙ〜５３Ｋ 露光装置
５４Ｙ〜５４Ｋ 現像装置
５５Ｙ〜５５Ｋ 一次転写装置
５６Ｙ〜５６Ｋ クリーニング装置
５７ 中間転写ベルト
５８ 二次転写装置
５９ 定着装置
６０ 排紙トレイ
７０ 制御ユニット
４０１ 給紙トレイ
４０２ 用紙載置プレート
４０３ 押し上げプレート
４０４ 押し上げモータ
４０５ ピックアップロール
４０６ フィードロール
４０７ リタードロール
４０８ 駆動モータ
４０９ 変速機構
４１０ 一方向クラッチ
４１１ 負荷測定部
４１２ 荷重調節機構
４１３ 湾曲ガイド
４１４ 用紙速度検知部
４１５ ＴＡロール
７０１ 制御用マイクロプロセッサ
７０２ メモリ
７０３ 記憶装置
７０４ 通信インタフェース
７２１ 用紙取込制御部
７２２ 用紙搬送制御部
７２３ 画像処理制御部
７２４ 摩耗状態推定部
７２５ 警告通知部
７２６ 摩擦係数変換テーブル

Claims (11)

1. 用紙を搬送経路に沿って搬送する用紙搬送ロールと、
   前記用紙搬送ロールを駆動する駆動手段と、
   前記搬送経路に配置され、搬送中の用紙搬送速度を検知する検知手段と、
   前記駆動手段により用紙搬送ロールを回転させて用紙を搬送させ、当該用紙が前記検知手段を通過する際に前記駆動手段に加わる負荷の大きさを測定する測定手段と、
   前記検知手段により検知された用紙搬送速度と、前記測定手段により測定された負荷の大きさとを用いて前記用紙搬送ロールの摩耗状態を推定する推定手段と、を備える給紙装置。
2. 前記搬送経路において前記用紙搬送ロールよりも用紙の搬送方向下流側に配置される湾曲ガイドをさらに備え、
   前記検知手段が前記搬送経路において前記用紙搬送ロールの下流側かつ前記湾曲ガイドの上流側に配置される請求項１記載の給紙装置。
3. 前記検知手段が、前記搬送経路の直線状の領域に配置されている請求項１記載の給紙装置。
4. 前記検知手段が、前記搬送経路に配置される少なくとも２つの用紙通過センサを含む請求項１から３いずれかに記載の給紙装置。
5. 前記推定手段は、複数枚の用紙が搬送された際の、前記検知手段により検知された用紙搬送速度の平均値と、前記測定手段により測定された負荷の大きさの平均値とから前記用紙搬送ロールの摩耗状態を推定する請求項１から４いずれかに記載の給紙装置。
6. 前記用紙搬送ロールの摩耗状態を推定する場合には、前記駆動手段が、前記用紙搬送ロールの摩耗状態を推定しない場合よりも低速で前記用紙搬送ロールを駆動する請求項１から５いずれかに記載の給紙装置。
7. 用紙を取り込むための用紙取り込みロールと、
   前記駆動手段によって前記用紙取り込みロールを前記用紙搬送ロールよりも低速で駆動するための変速機構と、
   当該変速機構と前記用紙取り込みロールとを連結する一方向クラッチと、
   を更に備える請求項１から６いずれかに記載の給紙装置。
8. 用紙搬送速度と前記駆動手段に加わるトルクの大きさとから前記用紙搬送ロールの摩擦係数を求めるテーブルを備え、
   前記推定手段が、前記テーブルを参照して、前記検知手段により検知された用紙搬送速度と前記測定手段により測定されたトルクの大きさとから、前記用紙搬送ロールの摩擦係数を求め、求められた摩擦係数から前記用紙搬送ロールの摩耗状態を推定する請求項１から７いずれか記載の給紙装置。
9. 前記用紙搬送ロールの摩擦係数の大きさに応じて、前記用紙搬送ロールの用紙に対する荷重を調整する荷重調節手段を備える請求項８記載の給紙装置。
10. 前記用紙搬送ロールの摩擦係数が予め定められた閾値よりも小さくなった場合に、警告を通知する通知手段を備える請求項８または９記載の給紙装置。
11. 用紙を搬送経路に沿って搬送する用紙搬送ロールと、
    前記用紙搬送ロールを駆動する駆動手段と、
    前記搬送経路に配置される検知手段と、
    前記駆動手段により用紙搬送ロールを回転させて用紙を搬送させ、当該用紙が前記検知手段を通過する際に前記駆動手段に加わる負荷の大きさを測定する測定手段と、
    前記検知手段により検知された用紙搬送速度と、前記測定手段により測定された負荷の大きさとを用いて前記用紙搬送ロールの摩耗状態を推定する推定手段と、を備える給紙装置と、
    前記給紙装置によって供給された用紙に画像を出力する画像出力手段と、を備える画像形成装置。

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