以下に図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の形状及びそれらの相対配置などは、この発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲が以下の実施の形態に限定される趣旨のものではない。なお、以下の説明においては、モータ制御装置が画像形成装置に設けられる場合について説明するが、モータ制御装置が設けられるのは画像形成装置に限定されるわけではない。例えば、記録媒体や原稿等のシートを搬送するシート搬送装置等にも用いられる。
〔第1実施形態〕
[画像形成装置]
図1は、本実施形態で用いられるシート搬送装置を有するモノクロの電子写真方式の複写機(以下、画像形成装置と称する)100の構成を示す断面図である。なお、画像形成装置は複写機に限定されず、例えば、ファクシミリ装置、印刷機、プリンタ等であっても良い。また、記録方式は、電子写真方式に限らず、例えば、インクジェット等であっても良い。更に、画像形成装置の形式はモノクロ及びカラーのいずれの形式であっても良い。
以下に、図1を用いて、画像形成装置100の構成および機能について説明する。図1に示すように、画像形成装置100は、原稿給送装置201、読取装置202及び画像印刷装置301を有する。
原稿給送装置201の原稿積載部203に積載された原稿は、給紙ローラ204によって1枚ずつ給紙され、搬送ガイド206に沿って読取装置202の原稿ガラス台214上に搬送される。更に、原稿は、搬送ベルト208によって一定速度で搬送されて、排紙ローラ205によって不図示の排紙トレイへ排紙される。読取装置202の読取位置において照明209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210、211、212からなる光学系によって画像読取部111に導かれ、画像読取部111によって画像信号に変換される。画像読取部111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111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112によって各種補正処理が行われた後、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。即ち、原稿給送装置201及び読取装置202は、原稿読取装置として機能する。
また、原稿の読取モードとして、第1読取モードと第2読取モードがある。第1読取モードは、一定速度で搬送される原稿の画像を、所定の位置に固定された照明系209及び光学系によって読み取るモードである。第2読取モードは、読取装置202の原稿ガラス214上に載置された原稿の画像を、一定速度で移動する照明系209及び光学系によって読み取るモードである。通常、シート状の原稿の画像は第1読取モードで読み取られ、本や冊子等の綴じられた原稿の画像は第2読取モードで読み取られる。
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記録媒体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、記録媒体とは、画像形成装置によって画像が形成されるものであって、例えば、用紙、樹脂シート、布、OHPシート、ラベル等は記録媒体に含まれる。
シート収納トレイ302に収納された記録媒体は、給紙ローラ303によって給送されて、搬送ローラ306、327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に収納された記録媒体は、給紙ローラ305によって給送されて、搬送ローラ307、306及び327によってレジストレーションローラ308へ送り出される。
読取装置202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、読取装置202から光走査装置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。なお、感光ドラムの帯電には、例えば、コロナ帯電器や帯電ローラを用いた帯電方法が用いられる。
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によって記録媒体に転写される。この転写タイミングに合わせて、レジストレーションローラ308は記録媒体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記録媒体は、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、トナー像が記録媒体に定着される。このようにして、画像形成装置100によって記録媒体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を通過した記録媒体は、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によって記録媒体の第1面に定着処理が行われた後に、記録媒体は、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、記録媒体は、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、前述した方法で記録媒体の第2面に画像が形成される。その後、記録媒体は、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記録媒体がフェースダウンで画像形成装置100の外部へ排紙される場合は、定着器318を通過した記録媒体は、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される。その後、記録媒体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の回転が反転することによって、記録媒体の第1面が下向きになった状態で、記録媒体が排紙ローラ324を経由して、画像形成装置100の外部へ排出される。
以上が画像形成装置100の構成および機能についての説明である。なお、本発明における負荷とはモータによって駆動される対象物である。例えば、給紙ローラ204、303、305、レジストレーションローラ308及び排紙ローラ319等の各種ローラ(搬送ローラ)や感光ドラム309、搬送ベルト208、317、照明系209及び光学系等は本発明における負荷に対応する。本実施形態のモータ制御装置は、これら負荷を駆動するモータに適用することができる。
図2は、画像形成装置100の制御構成の例を示すブロック図である。システムコントローラ151は、図2に示すように、CPU151a、ROM151b、RAM151cを備えている。また、システムコントローラ151は、画像処理部112、操作部152、アナログ・デジタル(A/D)変換器153、高圧制御部155、モータ制御装置157、158、センサ類159、ACドライバ160、シート検出器700と接続されている。システムコントローラ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。
CPU151aは、ROM151bに格納された各種プログラムを読み出して実行することによって、予め定められた画像形成シーケンスに関連する各種シーケンスを実行する。
RAM151cは記憶デバイスである。RAM151cには、例えば、高圧制御部155に対する設定値、モータ制御装置157に対する指令値及び操作部152から受信される情報等の各種データが記憶される。
システムコントローラ151は、画像処理部112における画像処理に必要となる、画像形成装置100の内部に設けられた各種装置の設定値データを画像処理部112に送信する。更に、システムコントローラ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、システムコントローラ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。
モータ制御装置157は、CPU151aから出力された指令に応じて、搬送ローラ306を駆動するモータM2を制御する。また、モータ制御装置158は、CPU151aから出力された指令に応じて、搬送ローラ307を駆動するモータM1を制御する。なお、図2においては、画像形成装置のモータとしてモータM1、M2のみが記載されているが、実際には、画像形成装置には複数個のモータが設けられているものとする。また、1個のモータ制御装置が複数個のモータを制御する構成であっても良い。更に、図2においては、モータ制御装置が2個しか設けられていないが、3個以上のモータ制御装置が画像形成装置に設けられていてもよい。
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システムコントローラ151に送信する。システムコントローラ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。
システムコントローラ151は、使用する記録媒体の種類(以下、紙種と称する)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。システムコントローラ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形成装置100の動作シーケンスを制御する。また、システムコントローラ151は、画像形成装置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、システムコントローラ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、システムコントローラ151は画像形成装置100の動作シーケンスを制御する。なお、シート検出器700については後述する。
[モータ制御装置]
次に、本実施形態におけるモータ制御装置について説明する。本実施形態におけるモータ制御装置は、ベクトル制御を用いてモータを制御する。
<ベクトル制御>
まず、図3及び図4を用いて、本実施形態におけるモータ制御装置157がベクトル制御を行う方法について説明する。なお、モータ制御装置158の構成は、モータ制御装置157の構成と同様であるため、説明を省略する。また、以下の説明におけるモータには、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、ロータリエンコーダなどのセンサが設けられていてもよい。
図3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(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3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3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)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)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。また、回転子の目標速度を表す指令速度と実際の回転速度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速度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方法もある。
図4は、モータM2を制御するモータ制御装置157の構成の例を示すブロック図である。なお、モータ制御装置157は、少なくとも1つのASICで構成されており、以下に説明する各機能を実行する。
図4に示すように、モータ制御装置157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509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座標変換する。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。モータ制御装置157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、モータ制御装置157は、回転子402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。即ち、ベクトル制御においては、図3に示す電流ベクトルの大きさは、回転子402にかかる負荷トルクに応じて変化する。
モータ制御装置157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。CPU151a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、指令位相θ_refをモータ制御装置157へ出力する。なお、指令位相θ_refは、搬送ローラ306の周速度の目標速度に対応するモータM2の回転子の目標速度に基づいて設定される。
減算器101は、位相決定器513から出力された、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Δθを演算して出力する。
位相制御器502は、偏差Δθを周期T(例えば、200μs)で取得する。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から取得する偏差Δθ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から取得する偏差Δθ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に永久磁石を用いる場合、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。なお、電流検出器507、508が電流を検出する周期は、例えば、位相制御器502が偏差Δθを取得する周期T以下の周期(例えば、25μs)である。
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3に示す電流ベクトルの位相θeを用いて次式によって表される。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、静止座標系における電流値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は、変換された電流値iqを減算器102に出力する。また、座標変換器511は、変換された電流値idを減算器103に出力する。
減算器102は、q軸電流指令値iq_refと電流値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、d軸電流指令値id_refと電流値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、入力される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、入力される偏差がそれぞれ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。即ち、電流制御器503は、生成手段として機能する。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)
Vβ=sinθ*Vd+cosθ*Vq (6)
座標逆変換器505は、逆変換されたVα及びVβを誘起電圧決定器512及びPWMインバータ506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。即ち、PWMインバータ506は、モータM2の各相の巻線に電流を供給する供給手段として機能する。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であっても良い。
次に、回転位相θの決定方法について説明する。回転子402の回転位相θの決定には、回転子402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509に固有の値であり、ROM151b又はモータ制御装置157に設けられたメモリ(不図示)等に予め格納されている。
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509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を決定してもよい。
前述の如くして得られた回転子402の回転位相θは、減算器101、座標逆変換器505、座標変換器511及びシート検出器700に入力される。
モータ制御装置157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モータ制御装置157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。
[搬送されるシートを検出する方法]
図5は、本実施形態における搬送ローラが駆動される構成を説明する図である。図5に示すように、搬送ローラ307はモータM1によって駆動され、モータM1はモータ制御装置158によって制御される。また、搬送ローラ306はモータM2によって駆動され、モータM2はモータ制御装置157によって制御される。なお、以下の説明では、搬送ローラ306、307の駆動構成について説明するが、例えば、搬送ローラ327等のローラも同様の駆動構成である。
図5では、搬送ローラ307の周速度がV1となるようにモータM1が制御され、搬送ローラ306の周速度がV2となるようにモータM2が制御される様子が示されている。なお、周速度V2は周速度V1よりもΔV大きい値である。即ち、搬送ローラ306は搬送ローラ307よりもΔV速い周速度で回転する。なお、搬送ローラ307の周速度と搬送ローラ306の周速度とが同じであっても、モータM1の回転子の回転速度とモータM2の回転子の回転速度とが同じであるとは限らない。これは、搬送ローラの周速度は、回転軸の回転速度とローラ径とに基づいて決定されるからである。
シート検出器700は後述する方法によりシート(の先端)が搬送ローラ306のニップ部に到達したか否かを判定し、判定結果をCPU151aに出力する。なお、シート検出器700は、例えば、シートの先端が搬送ローラ306のニップ部に到達したか否かを示す信号を判定結果(検出結果)として所定の時間周期(例えば、偏差Δθが入力される周期)で出力する。
以下に、搬送されるシートを回転位相θに基づいて検知する方法について説明する。なお、以下の説明において、モータ制御装置157、158は、CPU151aから出力された指令位相θ_refに基づいて位相フィードバック制御を行うが、指令位相θ_refはモータM1、M2の目標速度に基づいてCPU151aによって生成される。なお、実際には、CPU151aはモータ制御装置に対してパルス信号を出力しており、パルスの数が指令位相に対応し、パルスの周波数が目標速度に対応する。また、目標速度は、搬送ローラの周速度の目標値に基づいて決定される。
図6は、搬送ローラ306を駆動するモータM2を制御するモータ制御装置157から出力された回転位相θと指令位相θ_refとの偏差Δθを示す図である。
なお、図6においては、偏差Δθが正の値であることは回転位相θが指令位相θ_refよりも遅れていることを意味し、偏差Δθが負の値であることは回転位相θが指令位相θ_refよりも進んでいることを意味する。しかしながら、偏差Δθの極性と回転位相θ及び指令位相θ_refの関係は、これに限定されるわけではない。例えば、回転位相θが指令位相θ_refよりも遅れている場合は偏差Δθが負の値であり、回転位相θが指令位相θ_refよりも進んでいる場合は偏差Δθが正の値である構成でもよい。
図5に示すように、本実施形態では、周速度V1で回転する搬送ローラ307によってシートが搬送される。また、周速度がV1である搬送ローラ307によって搬送されているシートの先端が搬送ローラ306のニップ部よりも上流側の所定位置(第1の所定位置)に到達する時刻t0(図6参照)において、CPU151aは搬送ローラ306の駆動を開始する。なお、時刻t0は、シートの先端が搬送ローラ306のニップ部に到達する時刻t1(図6参照)までに搬送ローラ306の周速度がV2に到達するように(モータM2の回転子の回転速度が周速度V2に対応する回転速度に到達するように)設定される。
シートが搬送ローラ307と搬送ローラ306とによって搬送される際に搬送ローラ306にかかるトルクは、搬送ローラ306が搬送ローラ307と同じ周速度で回転する場合より搬送ローラ306が搬送ローラ307より速い周速度で回転する場合のほうが大きい。これは、搬送ローラ306が搬送ローラ307より速い周速度で回転する場合、搬送ローラ306は、搬送ローラ307にニップされているシートを下流側へ引っ張るからである。したがって、搬送ローラ306を搬送ローラ307よりも速い周速度で駆動させることによって、シートが搬送ローラ307と搬送ローラ306とによって搬送される際に搬送ローラ306にかかる負荷トルクをより大きくすることができる。搬送ローラ306にかかる負荷トルクが大きくなると、搬送ローラ306を駆動するモータM2の回転子の回転位相θが指令位相θ_refよりも遅れることに起因して、偏差Δθの絶対値が大きくなる。具体的には、図6に示すように、シートの先端が搬送ローラ306のニップ部に到達する時刻t1において、偏差Δθの絶対値は増大する。
本実施形態においては、偏差Δθの絶対値が閾値Δθth以上になると(時刻t2)、シート検出器700は偏差Δθの絶対値が閾値Δθth以上になったことを示す信号を出力する。即ち、シート検出器700は、偏差Δθの絶対値が閾値Δθth以上になると、シートの先端が搬送ローラ306のニップ部に到達したことを示す信号を出力する。なお、偏差Δθの絶対値が閾値Δθth未満である場合、シート検出器700は偏差Δθの絶対値が閾値Δθth未満であることを示す信号を出力する。即ち、シート検出器700は、偏差Δθの絶対値が閾値Δθth未満である場合、シートの先端が搬送ローラ306のニップ部に到達していないことを示す信号を出力する。
なお、本実施形態では、画像形成装置100において搬送され得るシートの種類のうち、当該シートが搬送される際に搬送ローラに生じる負荷変動が最も小さいシートの種類に基づいて閾値Δθthが設定される。具体的には、例えば、画像形成装置100において搬送され得るシートの種類が厚紙、普通紙、薄紙である場合、厚紙の先端が搬送される際に搬送ローラに生じる負荷変動は、普通紙や薄紙が搬送される際に搬送ローラに生じる負荷変動よりも大きい。また、普通紙が搬送される際に搬送ローラに生じる負荷変動は、薄紙が搬送される際に搬送ローラに生じる負荷変動よりも大きい。したがって、閾値Δθthは、画像形成装置100が出荷されるときの搬送ローラと、薄紙が搬送される際に当該搬送ローラに生じる負荷変動とに基づいて設定される。具体的には、閾値Δθthは、搬送ローラ306のニップ部に薄紙(シート)がニップされていない状態における偏差Δθの絶対値より大きく、且つ、薄紙(シート)が搬送ローラ306,307によって搬送されることによって増大した偏差Δθの絶対値の最大値より小さい値に設定される。即ち、偏差Δθの絶対値が閾値Δθth以上になることは、シートの先端が搬送ローラ306のニップ部に突入(到達)したことを意味する。
搬送ローラ306の駆動は、例えば、印刷ジョブが終了すると、動作シーケンスに基づいて予め定められたタイミングにおいて停止される。
<周速差ΔVの調整>
次に、周速差ΔVを調整する構成について説明する。なお、以下の説明においては、下流側の搬送ローラの周速度が上流側の搬送ローラの周速度よりもΔV速い場合における構成について説明する。
前述したように、搬送ローラを使用する年数が経過すると、搬送ローラが劣化することに起因して、シートの検出精度が搬送ローラの劣化前に比べて低下してしまう可能性がある。具体的には、例えば、搬送ローラとシートとの摩擦力が小さくなると、図7に示すように、偏差Δθの絶対値が増大する量(変動量)が搬送ローラの劣化前に比べて小さくなってしまう可能性がある。この結果、シートの先端が搬送ローラのニップ部に到達する時刻t1から偏差Δθの絶対値が閾値Δθthより大きくなるまでの時間間隔が搬送ローラの劣化前に比べて長くなる可能性がある。即ち、シートが検出されるタイミングが搬送ローラの劣化前に比べて遅くなる可能性がある。また、シートの先端が搬送ローラのニップ部に到達しているにもかかわらず、偏差Δθの絶対値が閾値Δθthを超えない可能性がある。即ち、シートの先端が搬送ローラのニップ部に到達しているにもかかわらず、シートが検出されない可能性がある。なお、図7に示す現象は、上流側と下流側のどちらか一方の摩擦力が減少した場合、上流側と下流側の両方の摩擦力が減少した場合のいずれの場合であっても起こり得る。
また、例えば、上流側の搬送ローラの摩耗量が下流側の搬送ローラの摩耗量よりも多い場合、周速度の減少量は上流側の搬送ローラのほうが大きい。即ち、上流側の搬送ローラと下流側の搬送ローラとの周速差ΔVは、上流側の搬送ローラ及び下流側の搬送ローラが摩耗する前よりも大きくなる(上流側の搬送ローラの周速度に比べて下流側の搬送ローラの周速度が相対的に更に早くなる)。周速差ΔVが大きくなると、図8に示すように、偏差Δθの絶対値が増大する量(変動量)は搬送ローラの劣化前に比べて大きくなる。周速差ΔVが大きすぎると、シートを引っ張る力が大きくなり、シートにダメージを与えてしまう可能性がある。なお、下流側の搬送ローラの摩耗量が上流側の搬送ローラの摩耗量よりも多い場合、周速度の減少量は下流側の搬送ローラのほうが大きい。即ち、上流側の搬送ローラと下流側の搬送ローラとの周速差ΔVは、上流側の搬送ローラ及び下流側の搬送ローラが摩耗する前よりも小さくなる。この結果、図7に示す現象が起こり得る。また、例えば、下流側の搬送ローラの摩耗量が上流側の搬送ローラの摩耗量と同じである場合、上流側の搬送ローラ及び下流側の搬送ローラが摩耗する前の周速差ΔVと摩耗した後の周速差ΔVはほぼ同じである。
そこで、本実施形態では、以下の構成が適用されることによって、搬送されるシートを検出する精度が低下してしまうことを抑制する。なお、以下の説明においては、例えば、搬送されるシートの種類が厚紙である場合の周速差ΔVと薄紙である場合の周速差ΔVとは同じ周速差である。
本実施形態では、偏差Δθに基づいて周速差ΔVが調整される。なお、本実施形態では、周速差ΔVの調整はシートが1枚搬送されるごとに行われる。以下に、詳細に説明する。
図9は、周速差ΔVを調整する方法を説明する図である。本実施形態では、図9に示すように、閾値Δθthよりも大きい所定値としての第1リミット値Δθ1及び第1リミット値よりも大きい第2所定値としての第2リミット値Δθ2が設定されている。また、図9に示す最大ピーク値としてのΔθmaxは、シート検出器700が時刻t1から時刻t3までの期間に取得した偏差Δθのうちの最大値を示す。なお、第2リミット値Δθ2は、シートにダメージが生じない場合における最大値Δθmaxのうち最も大きい値をΔθcとすると、Δθcよりも小さい値に設定される。また、第1リミット値Δθ1は、シートが1枚搬送されることに起因して減少する最大値Δθmaxの減少幅よりも第1リミット値Δθ1と閾値Δθthとの差分値のほうが大きくなるように設定される。
シート検出器700は、最大値Δθmaxが第1リミット値Δθ1よりも小さい場合は、最大値Δθmaxが第1リミット値Δθ1よりも小さいことを示す信号(比較結果)をCPU151aに出力する。CPU151aは、当該比較結果に応じて、周速差ΔVがより大きくなるように、モータ制御装置を制御する。具体的には、CPU151aは、搬送ローラ306の周速度V2が大きくなるようにモータ制御装置157を制御する。より具体的には、CPU151aは、モータM2の回転子の目標速度ωtをより速くする(ωt+δに設定する)ことによって搬送ローラ306の周速度V2がより大きくなるようにモータ制御装置157を制御する。その結果、図9(a)に示すように、調整後の偏差Δθ(破線)の最大値Δθmaxが調整前の偏差Δθ(実線)の最大値Δθmaxよりも大きくなる。これは、下流側の搬送ローラ306の周速度V2がより速くなることに起因して周速度ΔVがより大きくなることによって、搬送ローラ306にかかる負荷トルクがより大きくなるからである。
また、シート検出器700は、時刻t1から時刻t3までの期間に取得した偏差Δθのうちの最大値Δθmaxが第2リミット値Δθ2よりも大きい場合は、最大値Δθmaxが第2リミット値Δθ2よりも大きいことを示す信号(比較結果)をCPU151aに出力する。CPU151aは、当該比較結果に応じて、周速差ΔVがより小さくなるように、モータ制御装置を制御する。具体的には、CPU151aは、搬送ローラ306の周速度V2がより小さくなるようにモータ制御装置157を制御する。より具体的には、CPU151aは、モータM2の回転子の目標速度ωtをより遅くする(ωt-δ´に設定する)ことによって搬送ローラ306の周速度V2がより小さくなるようにモータ制御装置157を制御する。その結果、図9(a)に示すように、調整後の偏差Δθ(破線)の最大値Δθmaxが調整前の偏差Δθ(実線)の最大値Δθmaxよりも小さくなる。これは、下流側の搬送ローラ306の周速度V2がより遅くなることに起因して周速度ΔVがより小さくなることによって、搬送ローラ306にかかる負荷トルクがより小さくなるからである。
このように、シート検出器700は比較手段として機能する。
なお、目標速度ωtの増加量δ(調整値)は、例えば、最大値Δθmaxが第1リミット値Δθ1よりも小さい場合に目標速度ωtにδが加算された後の最大値Δθmaxが第2リミット値Δθ2を超えないような値に設定され、ROM151bに格納されている。また、目標速度ωtの減少量δ´(第2の調整値)は、例えば、目標速度ωtが減少量δ´減少した後の最大値Δθmaxが第1リミット値Δθ1より小さくならないような値に設定され、ROM151bに格納されている。増加量δの絶対値は減少量δ´の絶対値と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
図10は、搬送ローラ306の制御方法を示すフローチャートである。以下に、図10を用いて、本実施形態における搬送ローラ306の制御について説明する。このフローチャートの処理は、CPU151aによって実行される。なお、このフローチャートが実行されている期間、シート検出器700は、取得した偏差Δθと当該偏差Δθを取得した時刻tと関連付けて、シート検出器700に設けられたメモリ700aに記憶する。即ち、メモリ700aは記憶手段として機能する。
まず、CPU151aからモータ制御装置157にenable信号‘H’が出力されると、モータ制御装置157はCPU151aから出力される指令に基づいてモータM2の駆動を開始する。この結果、搬送ローラ306の駆動が開始される。なお、enable信号とは、モータ制御装置157の稼働を許可又は禁止する信号である。enable信号が‘L(ローレベル)’である場合は、CPU151aはモータ制御装置157の稼働を禁止する。即ち、モータ制御装置157によるモータM2の制御は終了される。また、enable信号が‘H(ハイレベル)’である場合は、CPU151aはモータ制御装置157の稼働を許可して、モータ制御装置はCPU151aから出力される指令に基づいてモータM2の制御を行う。
次に、S1001において、CPU151aは、モータM2の回転子の目標速度ωtに基づいてモータ制御装置157に指令を出力する。この結果、搬送ローラ306は目標速度ωtに対応する周速度V2で駆動される。
S1002において、偏差Δθの絶対値が閾値Δθth以上である場合、即ち、シート検出器700からシートの先端が搬送ローラ306のニップ部に到達したことを示す信号がCPU151aに入力された場合、CPU151aは処理をS1003に進める。
S1003において、CPU151aは、後述するフローで判定された結果(比較結果)に基づいて周速差ΔVを調整する。なお、本実施形態では、モータM2の回転子の目標速度ωtが調整(更新)されることにより搬送ローラ306の周速度V2が制御される。その結果、周速差ΔVが調整される。
そして、S1004において、シートの先端が搬送ローラ306より更に下流側の搬送ローラ327のニップ部に到達したことがシート検出器700によって検出されると、CPU151aは処理をS1005に進める。
S1005において、印刷ジョブが終了しない場合、処理は再びS1001に戻り、CPU151aは、S1003において調整(再設定)された目標速度ωtに基づいてモータ制御装置157に指令を出力する。この結果、搬送ローラ306は目標速度ωtに対応する周速度V2で駆動される。
また、S1005において、印刷ジョブが終了する場合、CPU151aは、画像形成装置の動作シーケンスによって予め設定されている所定のタイミングで、モータM2の駆動を停止するようにモータ制御装置157を制御する。この結果、搬送ローラ306の駆動が停止する。
また、S1002において、偏差Δθの絶対値が閾値Δθthよりも小さい、即ち、シート検出器700からシートの先端が搬送ローラ306のニップ部に到達していないことを示す信号がCPU151aに入力された場合、処理はS1007に進む。
S1007において、搬送ローラ306が周速度V2で駆動されてから所定時間T1が経過していない場合は、処理は再びS1002に戻る。
また、S1007において、搬送ローラ306が周速度V2で駆動されてから所定時間T1が経過した場合は、処理はS1008に進む。なお、所定時間T1は、例えば、S1001において搬送ローラ306が周速度V2で駆動されてからS1006においてモータM2の駆動が停止されるタイミングまでの時間よりも短い時間である。更に、所定時間T1は、例えば、S1001において搬送ローラ306が周速度V2で駆動されてからシートが搬送ローラ306のニップ部に到達するまでにかかる時間よりも長い時間である。
以下に、S1008乃至S1011の処理が行われる理由を説明する。偏差Δθの絶対値が閾値Δθthより小さい原因としては、例えば、以下のことが考えられる。具体的には、搬送ローラ306よりも上流側でシートの搬送に異常(例えば、ジャム)が生じてしまうことによってシートの先端が搬送ローラ306のニップ部に到達していないことが考えられる。この結果、偏差Δθの絶対値が閾値Δθthを超えないことが考えられる。また、シートの先端は搬送ローラ306のニップ部に到達しているが、偏差Δθの絶対値が閾値Δθthを超えるために必要な負荷変動よりも、現在の周速差ΔVで搬送されるシートに起因する負荷変動が小さいことが考えられる。そこで、本実施形態では、S1008乃至S1011の処理が行われる。
S1008において、搬送ローラ306よりも更に下流側においてシートが検出された場合、S1009において、CPU151aは、目標速度ωtをωt+δに再設定(調整)して処理をS1005に進める。この結果、シートが正常に搬送されているにもかかわらずシートを検出することができなくなることを抑制することができる。
また、S1008において、搬送ローラ306よりも更に下流側においてシートが検出されなかった場合、S1010において、CPU151aは、搬送ローラ306の駆動を停止する。
その後、S1011において、CPU151aは、シートの搬送に異常(例えば、ジャム)が生じたことを、操作部152に設けられた表示部に表示してユーザに知らせる。この結果、シートが正常に搬送されていない状態で搬送ローラが駆動されることを防止することができる。その結果、搬送ローラやシートにダメージを与えたり消費電力が増大したりすることを抑制することができる。
図11は、図10におけるS1003の周速差ΔVを調整する方法を説明するフローチャートである。以下に、図11を用いて、周速差ΔVを調整する方法について説明する。このフローチャートの処理は、CPU151aからの指示を受けたシート検出器700によって実行される。なお、シート検出器700は、このフローが終了されるごとに、メモリ700aに記憶された偏差Δθと当該偏差Δθを取得した時刻tとの関係を示すデータを削除する。
まず、S2001において、シート検出器700は、メモリ700aに記憶されている偏差Δθと当該偏差Δθを取得した時刻tとの関係を示すデータに基づいて、最大値Δθmaxを決定する。
その後、S2002において、最大値Δθmaxが第1リミット値Δθ1より大きい場合は、処理はS2003に進む。
S2003において、最大値Δθmaxが第2リミット値Δθ2より小さい場合は、S2004において、シート検出器700は目標速度ωtを更新しない(維持する)ことを示す信号を比較結果として出力する。
また、S2003において、最大値Δθmaxが第2リミット値Δθ2以上である場合は、S2005において、シート検出器700は目標速度ωtをωt-δ´に更新することを示す信号を比較結果として出力する。
また、S2002において、最大値Δθmaxが第1リミット値Δθ1以下である場合は、S2006において、シート検出器700は目標速度ωtをωt+δに更新することを示す信号を比較結果として出力する。
以上のように、本実施形態においては、搬送方向における下流側の搬送ローラを上流側の搬送ローラよりも速い周速度で回転させる。具体的には、搬送ローラ306を、搬送ローラ307の周速度V1よりも速い周速度V2で駆動する。そして、モータM2における偏差Δθの絶対値が閾値Δθth以上であるか否かに基づいて、シートが搬送ローラ306のニップ部に到達したか否かが検出される。このように、搬送ローラ307の周速度V1よりも速い周速度V2で搬送ローラ306を駆動することによって、搬送ローラ306にかかる負荷トルクの変動幅を大きくさせることができる。即ち、偏差Δθの変動幅を大きくすることができる。その結果、シートが搬送ローラ306のニップ部に到達したことを、搬送ローラ306と搬送ローラ307とが同じ速度で回転している場合よりも精度よく検出することができる。
更に、本実施形態では、搬送ローラ306の駆動が開始されてから所定時間T1が経過しても、偏差Δθの絶対値が閾値Δθth以上にならず、搬送ローラ306よりも更に下流でシートが検出されない場合、CPU151aはシートの搬送を停止する。そして、シートの搬送に異常(例えば、ジャム)が生じたことを、操作部152に設けられた表示部に表示してユーザに知らせる。この結果、シートが正常に搬送されていない状態で搬送ローラが駆動されることを防止することができる。その結果、搬送ローラやシートにダメージを与えたり消費電力が増大したりすることを抑制することができる。このように、CPU151aは第2の制御手段として機能する。
また、搬送ローラ306の駆動が開始されてから所定時間T1が経過しても、偏差Δθの絶対値が閾値Δθth以上にならず、搬送ローラ306よりも更に下流でシートが検出された場合は、CPU151aは、目標速度ωtを更新する。具体的には、CPU151aは、目標速度ωtをωt+δに更新する。この結果、シートが搬送ローラ306を通過したにもかかわらず、当該シートが検出されないことを抑制することができる。
更に、本実施形態においては、時刻t1から時刻t3までの期間における偏差Δθの最大値Δθmaxが閾値Δθth以上であり且つ第1リミット値Δθ1以下の場合は、CPU151aは、目標速度ωtをωt+δに更新する。この結果、シートの先端が搬送ローラのニップ部に到達する時刻t1から偏差Δθの絶対値が閾値Δθthより大きくなるまでの時間間隔が搬送ローラの劣化前に比べて長くなることを抑制することができる。また、シートの先端が搬送ローラのニップ部に到達しているにもかかわらず、偏差Δθの絶対値が閾値Δθthを超えないことを抑制することができる。この結果、搬送ローラが劣化することに起因して搬送されるシートを検出する精度が低下してしまうことを抑制することができる。
更に、本実施形態においては、時刻t1から時刻t3までの期間における偏差Δθの最大値Δθmaxが第2リミット値Δθ2以上の場合は、CPU151aは、目標速度ωtをωt-δ´に更新する。この結果、搬送ローラ307と搬送ローラ306との周速差ΔVが大きすぎることに起因してシートを引っ張る力が大きくなってシートにダメージを与えてしまうことを抑制することができる。また、モータを駆動する際の消費電力を可能な限り低減することができる。なお、画像形成装置が出荷されて最初にシートが搬送される際の搬送ローラ307と搬送ローラ306との周速差ΔVは、例えば、当該周速差ΔVに起因する最大値Δθmaxの値が第1リミット値Δθ1と第2リミット値Δθ2との平均値となるように設定される。
なお、本実施形態におけるシート検出器700の機能をCPU151aが有する構成であってもよい。
また、本実施形態では、図10において説明したように、シート検出器700は、搬送ローラ306が駆動される期間中、取得した偏差Δθと当該偏差Δθを取得した時刻tと関連付けてメモリ700aに記憶したが、この限りではない。例えば、シート検出器700は、偏差Δθが閾値Δθthより大きくなってから所定時間が経過するまでの期間において偏差Δθを取得し、取得した偏差Δθと当該偏差Δθを取得した時刻tと関連付けてメモリ700aに記憶する構成でもよい。なお、所定時間は、偏差Δθが閾値Δθthより大きくなってから当該所定時間が経過するまでの期間に取得した偏差Δθに偏差Δθのピーク値(Δθmax)が含まれるように設定される。また、例えば、シート検出器700は、シートの先端が第1の所定位置に到達してから当該シートの後端が搬送ローラ307のニップ部よりも下流側の第2の所定位置に到達するまでの期間における偏差Δθをメモリ700aに記憶する構成でもよい。なお、シートの先端が第1の所定位置に到達してからシートの後端が第2の所定位置を通過するまでの期間に記憶された複数個の偏差Δθには、偏差Δθのピーク値(Δθmax)が含まれる。
また、本実施形態では、CPU151aは、図10及び図11に示すように、偏差Δθが閾値Δθthを超えたことが検知されると(シートが1枚検出されると)周速差ΔVを調整したが、この限りではない。例えば、CPU151aは、シートが複数枚(例えば、3枚)検出されると周速差ΔVを調整する構成でもよい。この場合、シート検出器700は、偏差Δθが閾値Δθthを超えたことが検知されると(シート1枚ごとに)最大値Δθmaxを決定してメモリ700aに格納する。そして、複数枚(例えば、3枚)分の最大値Δθmaxがメモリ700aに格納されると、シート検出器700は複数枚(例えば、3枚)分の最大値Δθmaxの平均値を演算する。更に、シート検出器700は当該平均値と第1リミット値Δθ1及び第2リミット値Δθ2との比較を行い、CPU151aは当該比較結果に基づいて周速差ΔVを調整する。なお、例えば、シート検出器700が比較結果を出力すると、メモリ700aは記憶されている複数枚(例えば、3枚)分の最大値Δθmaxを削除する。
また、例えば、CPU151aは、印刷ジョブごとに周速差ΔVを調整してもよい。具体的には、シート検出器700は、複数枚印刷する印刷ジョブ中、偏差Δθが閾値Δθthを超えたことが検知されると(シート1枚ごとに)最大値Δθmaxを決定してメモリ700aに格納する。そして、当該印刷ジョブが終了すると、シート検出器700は、メモリ700aに格納されている複数個の最大値Δθmaxの平均値を演算し、当該平均値と第1リミット値Δθ1及び第2リミット値Δθ2との比較を行う。CPU151aは、当該比較結果に基づいて目標速度を調整し、次のジョブが実行される際には、調整された目標速度に基づいてモータ制御装置157を制御する。なお、例えば、シート検出器700が比較結果を出力すると、メモリ700aは記憶されている複数個の最大値Δθmaxを削除する。
このように、複数個の最大値Δθmaxの平均値に基づいて周速差ΔVを調整することによって、より適切に周速差ΔVの調整を行うことができる。
本実施形態が適用されるのは搬送ローラ306、307に限定されるわけではなく、その他の搬送ローラにも適用される。即ち、本実施形態は、シート検出器700が搬送ローラ306のニップ部に到達したシートを検出することに限定されるわけではない。
また、本実施形態においては、画像形成装置が出荷されて最初にシートが搬送される際の周速差ΔVは、搬送されるシートの種類(紙種)に拘わらず所定の値に設定されたが、この限りではない。例えば、ユーザによって設定された紙種に応じて周速差ΔVが設定されてもよい。なお、厚紙に対応する周速差ΔVは薄紙に対応する周速差ΔV及び普通紙に対応する周速差ΔVより小さくてもよい。また、普通紙に対応する周速差ΔVは薄紙に対応する周速差ΔVより小さくてもよい。
また、本実施形態においては、紙種に拘わらず偏差Δθの閾値Δθth、第1リミット値Δθ1及び第2リミット値Δθ2は所定の値であったが、閾値Δθth、第1リミット値Δθ1及び第2リミット値Δθ2は紙種ごとに設定されてもよい。
また、本実施形態においては、搬送ローラ306の駆動が開始される時刻t1は、画像形成装置100の動作シーケンスによって予め定められているが、この限りではない。例えば、シートの先端が搬送ローラ307のニップ部に到達したことを検出したら、搬送ローラ306の駆動が開始される構成であってもよい。また、CPU151aからモータ制御装置に出力されるパルス数に基づいて開始される構成であってもよい。
また、本実施形態においては、搬送ローラ306の駆動は、動作シーケンスに基づいて予め定められたタイミングにおいて停止されるが、この限りではない。例えば、搬送ローラ306より下流側の搬送ローラのニップ部をシートの先端が通過したことを検出したら、搬送ローラ306の駆動が停止される構成であってもよい。また、CPU151aからモータ制御装置に出力されるパルス数に基づいて搬送ローラ306の駆動が停止される構成であってもよい。
また、本実施形態では、上流側の搬送ローラの周速度より速い周速度で下流側の搬送ローラを駆動するモータの偏差Δθに基づいて、周速差ΔVの調整及びシートの検出が行われたが、この限りではない。例えば、下流側の搬送ローラの周速度よりも遅い周速度で上流側の搬送ローラを駆動するモータの偏差Δθに基づいて、周速差ΔVの調整及びシートの検出が行われてもよい。即ち、モータM1とモータM2の一方のモータの偏差Δθに基づいて、周速差ΔVの調整及びシートの検出が行われてもよい。なお、下流側の搬送ローラの周速度が上流側の搬送ローラの周速度より速い状態で、上流側及び下流側の搬送ローラによってシートが搬送される際、上流側の搬送ローラを駆動するモータにかかる負荷トルクは減少する。これは、上流側の搬送ローラが狭持しているシートが下流側の搬送ローラによって引っ張られることに起因して、上流側の搬送ローラに回転方向の力が働くためである。したがって、下流側の搬送ローラの周速度が上流側の搬送ローラの周速度よりも速い状態で上流側及び下流側の搬送ローラによってシートが搬送される際、上流側の搬送ローラを駆動するモータの偏差Δθは図12に示すように変化する。なお、図12に示す偏差Δθの変化は一例であり、これに限定されるわけではなく、例えば、偏差Δθの変動幅は下流側のモータの偏差Δθの変動幅と同じとは限らない。なお、図12においては、偏差Δθが正の値であることは回転位相θが指令位相θ_refよりも遅れていることを意味し、偏差Δθが負の値であることは回転位相θが指令位相θ_refよりも進んでいることを意味する。しかしながら、偏差Δθの極性と回転位相θ及び指令位相θ_refの関係は、これに限定されるわけではない。例えば、回転位相θが指令位相θ_refよりも遅れている場合は偏差Δθが負の値であり、回転位相θが指令位相θ_refよりも進んでいる場合は偏差Δθが正の値である構成でもよい。
また、本実施形態においては、CPU151は、搬送方向における下流側の搬送ローラの周速度が上流側の搬送ローラの周速度よりΔV速くなるように搬送ローラを制御したが、この限りではない。例えば、下流側の搬送ローラの周速度が上流側の搬送ローラの周速度よりΔV遅くなるように搬送ローラを制御する構成でもよい。この場合、上流側の搬送ローラが下流側の搬送ローラより速いことに起因してシートが上流側の搬送ローラと下流側の搬送ローラとの間で撓む。この結果、シートには弾性力が働く。当該弾性力に起因して、上流側の搬送ローラには回転方向とは逆方向の力が働く。その結果、上流側の搬送ローラを駆動するモータにかかる負荷トルクは増大し、当該モータの偏差Δθは、図6に示すように変化する。但し、偏差Δθの変動幅は、下流側の搬送ローラの周速度が上流側の搬送ローラの周速度よりも速い場合における下流側のモータの偏差Δθの変動幅と同じとは限らない。また、当該弾性力に起因して、下流側の搬送ローラには回転方向の力が働く。その結果、下流側の搬送ローラを駆動するモータにかかる負荷トルクは減少し、当該モータの偏差Δθは、図12に示すように変化する。但し、偏差Δθの変動幅は、下流側の搬送ローラの周速度が上流側の搬送ローラの周速度よりも速い場合における上流側のモータの偏差Δθの変動幅と同じとは限らない。
また、本実施形態においては、偏差Δθに基づいて、周速差ΔVの調整及びシートの検出が行われたが、この限りではない。例えば、座標変換器511から出力される電流値iqに基づいて、周速差ΔVの調整及びシートの検出が行われてもよい。具体的には、例えば、電流値iqが閾値iqthより大きくなったら、シートの先端が搬送ローラのニップ部を通過したと判断する構成であってもよい。なお、q軸電流値iqが増大したことは、モータの回転子にかかる負荷トルクが増大したことを意味する。即ち、シートの先端が搬送ローラのニップ部に突入(到達)したことを意味する。また、閾値iqthは、搬送ローラのニップ部にシートがニップされていない状態における電流値iqより大きく、且つ、シートが搬送ローラ306,307によって搬送されることによって増大した電流値iqより小さい値である。
また、指令位相θ_refと位相決定器513によって決定された回転位相θとの偏差に基づいて決定されたq軸電流指令値(目標値)iq_refに基づいて、周速差ΔVの調整及びシートの検出が行われてもよい。具体的には、例えば、q軸電流指令値(目標値)iq_refが閾値iq_refthより大きくなったら、シートの先端が搬送ローラのニップ部を通過したと判断する構成であってもよい。なお、q軸電流指令値iq_refが増大したことは、モータの回転子にかかる負荷トルクが増大したことに起因して回転子が回転するために必要なトルクが増大したことを意味する。即ち、シートの先端が搬送ローラのニップ部に突入(到達)したことを意味する。なお、閾値iq_refthは、搬送ローラのニップ部にシートがニップされていない状態における電流値iq_refより大きく、且つ、シートが搬送ローラ306,307によって搬送されることによって増大した電流値iq_refより小さい値である。
また、静止座標系の電流値iα又はiβの振幅(大きさ)に基づいて、周速差ΔVの調整及びシートの検出が行われてもよい。具体的には、例えば静止座標系の電流値iα又はiβの振幅が閾値より大きくなったら、シートの先端が搬送ローラのニップ部を通過したと判断する構成であってもよい。なお、静止座標系の電流値iα又はiβの振幅(大きさ)が増大したことは、モータの回転子にかかる負荷トルクが増大したことに起因して回転子が指令通りに回転するために、より大きな電流が必要となったことを意味する。即ち、シートの先端が搬送ローラのニップ部に突入したことを意味する。なお、当該閾値は、搬送ローラのニップ部にシートがニップされていない状態における振幅より大きく、且つ、シートが搬送ローラ306,307によって搬送されることによって増大した振幅より小さい値である。
なお、偏差Δθ、電流値iq、電流値iq_ref及び静止座標系の電流値iα又はiβの振幅は、本発明におけるモータの回転子にかかる負荷トルクに対応するパラメータに対応する。本実施形態において説明した負荷トルクに対応するパラメータの変化は、図5に示すように、隣接する搬送ローラ(例えば、搬送ローラ306及び搬送ローラ307)によってシートが搬送される際に生じる。
また、本実施形態においては、下流側の搬送ローラを駆動するモータの回転速度が制御されることによって、下流側の搬送ローラと上流側の搬送ローラとの周速度に差がつけられたが、この限りではない。例えば、上流側の搬送ローラを駆動するモータの回転速度が制御されることによって、下流側の搬送ローラと上流側の搬送ローラとの周速度に差がつけられてもよい。また、上流側の搬送ローラを駆動するモータと下流側の搬送ローラを駆動するモータとの両方の回転速度が制御されることによって、下流側の搬送ローラと上流側の搬送ローラとの周速度に差がつけられてもよい。
本実施形態が適用されるのは、ベクトル制御によるモータ制御に限らない。例えば、回転位相や回転速度をフィードバックする構成を有するモータ制御装置であれば本実施形態は適用される。
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本実施形態を適用することができる。
また、本実施形態におけるベクトル制御では、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しているが、これに限定されるものではない。例えば、回転子402の回転速度ωをフィードバックしてモータを制御する構成であっても良い。具体的には、図13に示すように、モータ制御装置内部に速度決定器514を設け、速度決定器514が位相決定器513から出力された回転位相θの時間変化に基づいて回転速度ωを決定する。なお、速度の決定には、以下の式(10)が用いられるものとする。
ω=dθ/dt (10)
そして、CPU151aは回転子の目標速度を表す指令速度ω_refを出力する。更に、モータ制御装置内部に速度制御器500を設け、速度制御器500が回転速度ωと指令速度ω_ref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構成とする。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、モータを制御する構成であっても良い。このような構成の場合、シートの検知は、例えば、回転速度ωと指令速度ω_refとの偏差Δωに基づいて、本実施形態において説明した方法で行われる。なお、指令速度ω_refは、搬送ローラ306の周速度の目標速度に対応するモータM2の回転子の目標速度である。
また、本実施形態においては、回転子として永久磁石が用いられているが、これに限定されるものではない。