JP2019081618A - 駆動装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステッピングモーターおよびブラシレスモーターにより搬送ローラーの回転軸を駆動させる際、ステッピングモーターの脱調を防止できる駆動装置を提供する。【解決手段】本発明の駆動装置は、搬送ローラーの回転軸に動力を伝達するステッピングモーターと、搬送ローラーの回転軸に動力を伝達するブラシレスモーターと、ステッピングモーターが一定速度で回転するように、ステッピングモーターの動作を制御する第１制御部と、ブラシレスモーターの動作を制御する第２制御部と、を有し、第２制御部は、用紙の搬送状態に応じて、ブラシレスモーターの動力がステッピングモーターの回転を補助するアシスト制御と、ブラシレスモーターの動力がステッピングモーターの回転を妨げるブレーキ制御と、ブラシレスモーターの動力がステッピングモーターの回転に影響を与えない中立制御との間でブラシレスモーターの制御を切り替える。【選択図】図７

Description

本発明は、駆動装置および画像形成装置に関する。

電子写真式プリンター等の画像形成装置では、用紙を搬送するための搬送ローラーは、ステッピングモーターにより駆動される。ステッピングモーターによれば、簡単な制御構成により、正確な速度・位置制御を行うことができる。

一方、近年の画像形成装置は印刷の高速化が進んでおり、これに伴い、搬送ローラーの加速時間の短縮等が要求されている。しかしながら、画像形成装置で使用される汎用のステッピングモーターでは、出力トルクが不足して脱調が起こるため、搬送ローラーを短時間で加速することはできない。

これに関連して、下記の特許文献１には、ステッピングモーターにより駆動される駆動軸にＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）ブラシレスモーターの動力を補助的に伝達して、２台のモーターの動力により駆動軸を回転させる技術が開示されている。この技術によれば、起動時のステッピングモーターの負荷トルクが低減し、搬送ローラーを短時間で加速することが可能になる。

特開２００６−０１７９８８号公報

画像形成装置内部の搬送経路に沿って用紙を搬送する場合、搬送方向に沿って隣接する２対の搬送ローラーにより１枚の用紙が同時に挟持される場合がある。通常、２対の搬送ローラーは、同じ搬送速度で用紙を搬送するように同じ回転速度で駆動される。

しかしながら、２対の搬送ローラーが同じ回転速度で駆動しても、搬送ローラーの経時変化やメカ公差の影響により、２対の搬送ローラーの用紙搬送速度に差が生じる場合がある。２対の搬送ローラーの用紙搬送速度に差がある場合、２対の搬送ローラーが１枚の用紙を同時に挟持すれば、用紙を介して力が伝達され、搬送ローラーの駆動負荷が変化することがある。たとえば、搬送経路の下流側に配置される搬送ローラーの用紙搬送速度が上流側に配置される搬送ローラーの用紙搬送速度よりも速い場合、上流側の搬送ローラーは、用紙を介して下流側の搬送ローラーにより引っ張られ、上流側の搬送ローラーの駆動負荷が減少する。逆に、下流側に配置される搬送ローラーの用紙搬送速度が上流側に配置される搬送ローラーの用紙搬送速度よりも遅い場合、搬送される用紙が厚紙であれば、上流側の搬送ローラーは、用紙を介して下流側の搬送ローラーを押すことになり、上流側の搬送ローラーの駆動負荷が増加する。

ステッピングモーターを高速回転させる場合、搬送ローラーの駆動負荷が変化すれば、ステッピングモーターが脱調する可能性がある。ここで、ステッピングモーターの動力にＤＣブラシレスモーターの動力を補助的に伝達して搬送ローラーを駆動させる機構では、搬送ローラーの駆動負荷が増加しても、ステッピングモーターは脱調しにくい。一方、このような機構では、ＤＣブラシレスモーターからの補助的なトルクを考慮して、ステッピングモーターの回転方向のトルクマージンが小さく設定されるため、搬送ローラーの駆動負荷が減少すれば、ステッピングモーターが脱調する可能性がある。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものである。したがって、本発明の目的は、ステッピングモーターおよびブラシレスモーターの動力により搬送ローラーの回転軸を駆動させる際、ステッピングモーターの脱調を防止できる駆動装置および画像形成装置を提供することである。

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。

（１）用紙を搬送するための搬送ローラーの回転軸に動力を伝達するステッピングモーターと、前記搬送ローラーの前記回転軸に動力を伝達するブラシレスモーターと、前記ステッピングモーターが一定速度で回転するように、前記ステッピングモーターの動作を制御する第１制御部と、前記ブラシレスモーターの動作を制御する第２制御部と、を有し、前記第２制御部は、前記搬送ローラーにより搬送される用紙の搬送状態に応じて、前記ブラシレスモーターの動力が前記ステッピングモーターの回転を補助するアシスト制御と、前記ブラシレスモーターの動力が前記ステッピングモーターの回転を妨げるブレーキ制御と、前記ブラシレスモーターの動力が前記ステッピングモーターの回転に影響を与えない中立制御との間で前記ブラシレスモーターの制御を切り替える、駆動装置。

（２）制御対象である前記搬送ローラーと、用紙の搬送方向に沿って前記搬送ローラーに隣接する他の搬送ローラーとが１枚の用紙を同時に挟持して搬送し、前記用紙の搬送状態は、前記制御対象の搬送ローラーの用紙搬送速度と前記他の搬送ローラーの用紙搬送速度との速度差に応じて変化し、前記第２制御部は、前記速度差により前記ステッピングモーターに作用する負荷を検出して、前記ブラシレスモーターの制御を切り替える、上記（１）に記載の駆動装置。

（３）前記第２制御部は、前記ステッピングモーターの電流値を検出することによって、前記負荷を検出する、上記（２）に記載の駆動装置。

（４）前記第２制御部は、前記負荷の変動に合わせて、前記ブラシレスモーターの出力トルクを調整する、上記（２）または（３）に記載の駆動装置。

（５）前記他の搬送ローラーが前記制御対象の搬送ローラーよりも上流側に配置される場合、前記第２制御部は、前記制御対象の搬送ローラーが前記用紙を介して前記他の搬送ローラーにより押される場合には、前記ブラシレスモーターの出力トルクが減少するように前記ブラシレスモーターの制御を行い、前記制御対象の搬送ローラーが前記用紙を介して前記他の搬送ローラーから引かれる場合には、前記ブラシレスモーターの出力トルクが増加するように前記ブラシレスモーターの制御を行い、前記他の搬送ローラーが前記制御対象の搬送ローラーよりも下流側に配置される場合、前記第２制御部は、前記制御対象の搬送ローラーが前記用紙を介して前記他の搬送ローラーから引かれる場合には、前記ブラシレスモーターの出力トルクが減少するように前記ブラシレスモーターの制御を行い、前記制御対象の搬送ローラーが前記用紙を介して前記他の搬送ローラーを押す場合には、前記ブラシレスモーターの出力トルクが増加するように前記ブラシレスモーターの制御を行う、上記（２）〜（４）のいずれか１つに記載の駆動装置。

（６）前記他の搬送ローラーが前記制御対象の搬送ローラーよりも上流側に配置される場合、前記制御対象の搬送ローラーの用紙搬送速度が前記他の搬送ローラーの用紙搬送速度よりも遅く、かつ、前記用紙の剛度が所定値以上であれば、前記制御対象の搬送ローラーが前記用紙を介して前記他の搬送ローラーにより押され、前記制御対象の搬送ローラーの用紙搬送速度が前記他の搬送ローラーの用紙搬送速度よりも速ければ、前記制御対象の搬送ローラーが前記用紙を介して前記他の搬送ローラーから引かれ、前記他の搬送ローラーが前記制御対象の搬送ローラーよりも下流側に配置される場合、前記制御対象の搬送ローラーの用紙搬送速度が前記他の搬送ローラーの用紙搬送速度よりも遅ければ、前記制御対象の搬送ローラーが前記用紙を介して前記他の搬送ローラーから引かれ、前記制御対象の搬送ローラーの用紙搬送速度が前記他の搬送ローラーの用紙搬送速度よりも速く、かつ、前記用紙の剛度が所定値以上であれば、前記制御対象の搬送ローラーが前記用紙を介して前記他の搬送ローラーを押す、上記（５）に記載の駆動装置。

（７）上記（１）〜（６）のいずれか１つに記載の駆動装置を有する画像形成装置。

本発明によれば、ステッピングモーターおよびブラシレスモーターの動力により搬送ローラーの回転軸を駆動させる際、ステッピングモーターの脱調を防止できる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 駆動装置の概略構成を示す平面図である。 駆動装置の制御系を示すブロック図である。 用紙搬送処理の手順を示すフローチャートである。 ステッピングモーターの１相分の電流波形を示す図である。 デューティ設定テーブルの一例を示す図である。 用紙搬送処理を説明するための図である。 ステッピングモーターの脱調上限トルクを説明するための図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の概略構成を示す断面図である。図１に示すとおり、本実施形態の画像形成装置１００は、制御部１１０、記憶部１２０、画像読取部１３０、画像形成部１４０、定着部１５０、給紙部１６０、および用紙搬送部１７０を備えている。

制御部１１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であり、プログラムにしたがって上記各部の制御や各種の演算処理を行う。

記憶部１２０は、予め各種プログラムや各種データを格納しておくＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、作業領域として一時的にプログラムやデータを記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、各種プログラムや各種データを格納するハードディスク等からなる。記憶部１２０には、搬送ローラー１７１を駆動するＤＣブラシレスモーターの出力トルクを設定するための設定テーブルが格納されている。

画像読取部１３０は、蛍光ランプ等の光源およびＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサー等の撮像素子を備えている。画像読取部１３０は、所定の読み取り位置にセットされた原稿に光源から光を当て、その反射光を撮像素子で光電変換して、その電気信号から画像データを生成する。

画像形成部１４０は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、およびＫ（ブラック）の各色のトナーに対応した作像ユニット１４１Ｙ〜１４１Ｋを備えている。各作像ユニット１４１Ｙ〜１４１Ｋにより帯電、露光、および現像のプロセスを経て形成されたトナー画像は、中間転写ベルト１４２上に順次重ねられて、２次転写ローラー１４３により用紙５００上に転写される。

定着部１５０は、加熱ローラー１５１および加圧ローラー１５２を備えており、両ローラー１５１，１５２の定着ニップに搬送された用紙５００を加熱および加圧して、用紙５００上のトナー画像をその表面に溶融定着する。

給紙部１６０は、複数の給紙トレイ１６１，１６２を備えており、給紙トレイ１６１，１６２に収容された用紙５００を１枚ずつ下流側の搬送経路に送り出す。

用紙搬送部１７０は、用紙５００を搬送するための複数の搬送ローラー１７１を備えており、画像形成部１４０、定着部１５０、および給紙部１６０の各部間で用紙５００を搬送する。本実施形態の画像形成装置１００では、複数の搬送ローラー１７１のうち１つ以上の搬送ローラーが、２台のモーターを備えた駆動装置２００（図２参照）により駆動される。また、各搬送ローラー１７１の用紙搬送方向の上流側には、用紙５００の有無を検知するためのフォトセンサー１７２が設けられている。

次に、図２および図３を参照して、２台のモーターにより搬送ローラー１７１を駆動する駆動装置２００について詳細に説明する。

図２は、駆動装置２００の概略構成を示す平面図であり、図３は、駆動装置２００の制御系を示すブロック図である。

図２に示すとおり、駆動装置２００は、ステッピングモーター２１０およびＤＣブラシレスモーター２２０を備えている。ステッピングモーター２１０は、複数のギア２１１，２１２を介して、搬送ローラー１７１の回転軸１７１ａに対して動力を伝達可能に連結されている。また、ＤＣブラシレスモーター２２０は、複数のギア２２１，２２２を介して、搬送ローラー１７１の回転軸１７１ａに対して動力を伝達可能に連結されている。なお、ステッピングモーター２１０の出力トルクは、ＤＣブラシレスモーター２２０の出力トルクよりも大きく、搬送ローラー１７１の回転速度は、ステッピングモーター２１０の回転速度により制御される。

また、図３に示すとおり、画像形成装置１００の制御部１１０は、第１および第２制御部として、ステッピングモーター２１０およびＤＣブラシレスモーター２２０の動作を制御する。

第１制御部としての制御部１１０は、ステッピングモーター２１０用のドライバー２１５にクロック信号（ＣＬＫ）を送信して、ステッピングモーター２１０の動作周波数を設定することにより、ステッピングモーター２１０の回転速度を制御する。また、制御部１１０は、ドライバー２１５に設定電流信号を送信して、ステッピングモーター２１０の電流値を設定することにより、ステッピングモーター２１０に発生するトルクを制御する。また、制御部１１０は、ステッピングモーター２１０に電気的に接続されており、ドライバー２１５からステッピングモーター２１０に実際に供給される電流の電流値（以下、「実効電流値」とも称する）を検出する。なお、ステッピングモーター２１０が高速回転する場合、ステッピングモーター２１０を定電流制御しても、ステッピングモーター２１０は定電圧制御の挙動を示し、ステッピングモーター２１０に作用する負荷に応じて実効電流値が変化する。

第２制御部としての制御部１１０は、ＤＣブラシレスモーター２２０の内蔵ドライバー２２５にＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を送信して、ＤＣブラシレスモーター２２０の制御値（デューティ指令値）を設定することにより、ＤＣブラシレスモーター２２０に発生するトルクを制御する。

また、制御部１１０は、用紙５００の搬送経路上に配置された複数のフォトセンサー１７２に電気的に接続され、フォトセンサー１７２の出力信号を取得する。

なお、画像形成装置１００は、上述した構成要素以外の構成要素を含んでいてもよく、あるいは、上述した構成要素のうちの一部が含まれていなくてもよい。

以上のとおり構成される画像形成装置１００では、２台のモーター２１０，２２０により駆動される搬送ローラー１７１が用紙５００を搬送する際、用紙５００の搬送状態に応じて、ＤＣブラシレスモーター２２０の制御が切り替えられる。以下、図４〜図８を参照して、本実施形態に係る画像形成装置１００の動作について詳細に説明する。

図４は、画像形成装置１００により実行される用紙搬送処理の手順を示すフローチャートである。なお、図４のフローチャートにより示されるアルゴリズムは、記憶部１２０にプログラムとして記憶されており、制御部１１０により実行される。

まず、制御部１１０は、ステッピングモーター２１０およびＤＣブラシレスモーター２２０の駆動を開始する（ステップＳ１０１）。より具体的には、制御部１１０は、制御対象の搬送ローラー１７１が所定の回転速度で回転するように、ステッピングモーター２１０の回転速度を設定して、ステッピングモーター２１０を一定速度で駆動させる。また、制御部１１０は、ＤＣブラシレスモーター２２０のデューティ指令値を初期値（たとえば、５０％）に設定してＤＣブラシレスモーター２２０のアシストトルクを設定し、ＤＣブラシレスモーター２２０を駆動させる。なお、ステッピングモーター２１０は、所定の設定電流値で定電流制御される。

次に、制御部１１０は、制御対象の搬送ローラー１７１に用紙５００が到達したか否かを判断する（ステップＳ１０２）。本実施形態では、制御対象の搬送ローラー１７１の上流側近傍に設けられたフォトセンサー１７２が用紙５００の先端部を検知した場合、制御部１１０は、制御対象の搬送ローラー１７１に用紙５００が到達したと判断する。なお、制御対象の搬送ローラー１７１に用紙５００が到達した場合、用紙５００は、制御対象の搬送ローラー１７１と当該搬送ローラー１７１の上流側に隣接して配置される他の搬送ローラー１７１によって同時に挟持される。このとき、２対の搬送ローラー１７１の用紙搬送速度に速度差があれば、制御対象の搬送ローラー１７１に作用する負荷が変化する。

次に、制御部１１０は、ステッピングモーター２１０の実効電流値を検出する（ステップＳ１０３）。より具体的には、制御部１１０は、ステッピングモーター２１０に作用する負荷を検知するために、ステッピングモーター２１０に実際に供給される電流値を検出する。

図５は、ステッピングモーターの１相分の電流波形を示す図である。図５の実線は、ステッピングモーター２１０に作用する負荷が大きい場合の電流波形を示し、図５の破線は、ステッピングモーター２１０に作用する負荷が小さい場合の電流波形を示す。図５に示すとおり、高回転領域では、ステッピングモーター２１０の実効電流値は、負荷が大きければ増加し、負荷が小さければ減少する。本実施形態の画像形成装置１００では、ステッピングモーター２１０の実効電流値を検出することにより、ステッピングモーター２１０に作用する負荷を検出する。なお、ステッピングモーター２１０の実効電流値は、たとえば、ステッピングモーター２１０に供給される１相分の電流波形のＲＭＳ（Ｒｏｏｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）値や平均値として算出される。

次に、制御部１１０は、ステッピングモーター２１０の実効電流値が所定の上下限範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。より具体的には、制御部１１０は、現在のステッピングモーター２１０の実効電流値が、所定の上限値と下限値の間に含まれるか否かを判断する。ここで、所定の上限値および下限値は、ＤＣブラシレスモーター２２０の制御を切り替える際の基準となる電流値であり、たとえば、基準電流値に対して±３０ｍＡの値に設定される。なお、基準電流値は、搬送される用紙の種類、用紙搬送速度、および搬送ローラーの構造等に応じて異なる値に設定される。基準電流値は、たとえば、実験等によって予め求められる。

ステッピングモーター２１０の実効電流値が所定の上下範囲内にあると判断する場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、制御部１１０は、通常のアシスト制御を行う（ステップＳ１０５）。より具体的には、制御部１１０は、ＤＣブラシレスモーター２２０の駆動開始時に設定されたアシストトルクで、ＤＣブラシレスモーター２２０がステッピングモーター２１０の回転をアシストするようにＤＣブラシレスモーター２２０の制御を行う。

一方、ステッピングモーター２１０の実効電流値が所定の上下範囲内にないと判断する場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、制御部１１０は、ステッピングモーター２１０の実効電流値が、アシスト制御範囲をオーバーしているか否かを判断する（ステップＳ１０６）。言い換えれば、制御部１１０は、ステッピングモーター２１０に作用する負荷が、ＤＣブラシレスモーター２２０のトルクによりアシスト可能な範囲の上限値を超えているか否かを判断する。

実効電流値がアシスト制御範囲をオーバーしていると判断する場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、制御部１１０は、ステッピングモーター２１０の回転数を低下させ（ステップＳ１０７）、ステップＳ１１０の処理に移る。その結果、搬送ローラー１７１は、低速回転して用紙５００を搬送する。

一方、実効電流値がアシスト制御範囲をオーバーしていないと判断する場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、制御部１１０は、ＤＣブラシレスモーター２２０のトルク変更量を算出する（ステップＳ１０８）。より具体的には、制御部１１０は、記憶部１２０に記憶されているデューティ設定テーブル３００（図６参照）を参照して、ステッピングモーター２１０の実効電流値から、ＤＣブラシレスモーター２２０のデューティ指令値の変更量を算出する。

図６は、デューティ設定テーブルの一例を示す図である。デューティ設定テーブル３００では、ステッピングモーター２１０の実効電流値が小さいほどＤＣブラシレスモーターの出力トルクが小さくなるように、デューティ指令値の変更量が規定されている。制御部１１０は、ステッピングモーター２１０の実効電流値と基準電流値との差を算出した後、デューティ設定テーブル３００を参照して、電流値の差に対応するデューティ指令値の変更量を算出する。

そして、制御部１１０は、ＤＣブラシレスモーター２２０のアシストトルクを変更し（ステップＳ１０９）、ステップＳ１１０の処理に移る。より具体的には、制御部１１０は、まず、起動開始時に設定されたデューティ指令値に対して、ステップＳ１０８に示す処理で算出した変更量の加算または減算を行い、新たなデューティ指令値を算出する。そして、制御部１１０は、ＤＣブラシレスモーター２２０のデューティ指令値を新たな指令値に設定して、ＤＣブラシレスモーター２２０の出力トルクを変更する。その結果、ステッピングモーター２１０に作用する負荷が基準値よりも小さい場合、ＤＣブラシレスモーター２２０の出力トルクが減少され、ステッピングモーター２１０に作用する負荷が基準値よりも大きい場合、ＤＣブラシレスモーター２２０の出力トルクが増加される。

次に、制御部１１０は、用紙５００の搬送状態が変化したか否かを判断する（ステップＳ１１０）。本実施形態では、たとえば、用紙５００が制御対象の搬送ローラーを通過中に用紙５００の後端部が上流側に隣接する他の搬送ローラーを抜けた場合、制御部１１０は、用紙５００の搬送状態が変化したと判断する。また、用紙５００が制御対象の搬送ローラーを通過中に用紙５００の先端部が下流側に隣接する他の搬送ローラーに到達した場合、制御部１１０は、用紙５００の搬送状態が変化したと判断する。また、用紙５００の後端部が制御対象の搬送ローラー１７１を抜けた場合、制御部１１０は、用紙５００の搬送状態が変化したと判断する。用紙５００の搬送状態の変化は、各搬送ローラー１７１の近傍に設けられたフォトセンサー１７２の出力信号により認識される。

用紙５００の搬送状態が変化していないと判断する場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、制御部１１０は、用紙５００の搬送状態が変化するまで待機する。一方、用紙５００の搬送状態が変化したと判断する場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、制御部１１０は、制御対象の搬送ローラー１７１を用紙５００が通過し終えたか否かを判断する（ステップＳ１１１）。より具体的には、制御部１１０は、制御対象の搬送ローラー１７１の上流側近傍に設けられたフォトセンサー１７２の出力信号から、用紙５００の後端部が制御対象の搬送ローラー１７１を抜けたか否かを判断する。

制御対象の搬送ローラー１７１を用紙５００が通過し終えたと判断する場合（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）、制御部１１０は、処理を終了する。一方、制御対象の搬送ローラー１７１を用紙５００が通過し終えていないと判断する場合（ステップＳ１１１：ＮＯ）、制御部１１０は、ステップＳ１０３の処理に戻る。そして、制御部１１０は、制御対象の搬送ローラー１７１を用紙５００が通過し終えるまで、ステップＳ１０３以下の処理を繰り返す。

以上のとおり、図４に示すフローチャートの処理によれば、用紙５００の搬送状態に応じて、ＤＣブラシレスモーター２２０の制御が切り替えられる。具体的には、用紙５００の搬送状態によりステッピングモーター２１０に作用する負荷が減少する場合には、ＤＣブラシレスモーター２２０の出力トルクが減少される。一方、用紙５００の搬送状態によりステッピングモーター２１０に作用する負荷が増加する場合には、ＤＣブラシレスモーター２２０の出力トルクが増加される。このような構成によれば、ステッピングモーター２１０に作用する負荷が調整され、ステッピングモーター２１０の脱調が防止される。

なお、図４に示すフローチャートの処理では、ステッピングモーター２１０の実効電流値がアシスト制御範囲をオーバーしている場合、ステッピングモーター２１０の回転速度が低下された。しかしながら、ステッピングモーター２１０の実効電流値がアシスト制御範囲をオーバーしている場合、ステッピングモーター２１０の回転を停止して処理が終了されてもよい。

次に、図７を参照して、本実施形態の用紙搬送処理についてより具体的に説明する。なお、以下では、説明の便宜上、制御対象の搬送ローラーと、制御対象の搬送ローラーの上流側に隣接して配置される他の搬送ローラーにより１枚の用紙が同時に挟持される場合を例に挙げて説明する。

図７（ａ）は、他の搬送ローラーの近傍に設けられたフォトセンサーの出力を示し、図７（ｂ）は、制御対象の搬送ローラーの近傍に設けられたフォトセンサーの出力を示す。

画像形成装置１００内部の搬送経路を用紙５００が搬送される場合、用紙５００は、まず、上流側の他の搬送ローラー１７１に到達し、その後、制御対象の搬送ローラー１７１に到達する。したがって、図７（ａ）に示すとおり、他の搬送ローラー１７１の近傍のフォトセンサー１７２が先にＯＮ状態になり、その後、図７（ｂ）に示すとおり、制御対象の搬送ローラー１７１の近傍のフォトセンサー１７２がＯＮ状態になる。そして、制御対象の搬送ローラー１７１に用紙５００が到達するとき、制御対象の搬送ローラー１７１と他の搬送ローラー１７１により用紙５００が同時に挟持される。

図７（ｃ）は、制御対象の搬送ローラーの用紙搬送速度と他の搬送ローラーの用紙搬送速度に速度差がない場合のステッピングモーター２１０の実効電流値を示し、図７（ｄ）は、そのときのＤＣブラシレスモーター２２０の出力トルクを示す。ステッピングモーター２１０の実効電流値は、ステッピングモーター２１０に作用する負荷に対応している。

２対の搬送ローラー１７１の用紙搬送速度に速度差がない場合、制御対象の搬送ローラー１７１に作用する負荷は、他の搬送ローラー１７１の影響を受けず、用紙５００の影響のみを受ける。したがって、図７（ｃ）に示すとおり、制御対象の搬送ローラーに用紙５００が到達すれば、ステッピングモーター２１０に作用する負荷が用紙５００の影響により一時的に増加する。そして、制御対象の搬送ローラー１７１を用紙５００が抜ければ、ステッピングモーター２１０に作用する負荷が減少する。この間、図７（ｄ）に示すとおり、ＤＣブラシレスモーター２２０は、ステッピングモーター２１０の回転を所定のトルクでアシストするアシスト制御を行う。

図７（ｅ）は、制御対象の搬送ローラーの用紙搬送速度が上流側の他の搬送ローラーの用紙搬送速度よりも遅く、かつ、搬送される用紙５００が所定値以上の剛度を有する場合のステッピングモーター２１０の電流値を示し、図７（ｆ）は、そのときのＤＣブラシレスモーター２２０の出力トルクを示す。

図７（ｅ）に示すとおり、制御対象の搬送ローラー１７１の用紙搬送速度が上流側の他の搬送ローラー１７１の用紙搬送速度よりも遅く、かつ、搬送される用紙５００が所定値以上の剛度を有する場合、制御対象の搬送ローラー１７１は、用紙５００を介して上流側の搬送ローラーから押される。制御対象の搬送ローラー１７１が他の搬送ローラーから押されれば、ステッピングモーター２１０に作用する負荷が減少する。

このような場合、本実施形態の用紙搬送処理では、図７（ｆ）に示すとおり、ＤＣブラシレスモーター２２０の出力トルクが減少され、ＤＣブラシレスモーター２２０の動力がステッピングモーター２１０の回転を妨げるブレーキ制御が行われる。このような構成によれば、制御対象の搬送ローラー１７１が他の搬送ローラー１７１から押されてステッピングモーター２１０に作用する負荷が減少しても、ステッピングモーター２１０の脱調が防止される。

なお、上述した実施形態では、制御対象の搬送ローラーの用紙搬送速度が上流側の搬送ローラーの用紙搬送速度よりも遅い場合を例に挙げて説明した。一方、制御対象の搬送ローラーの用紙搬送速度が上流側の搬送ローラーの用紙搬送速度よりも速い場合、制御対象の搬送ローラーは、用紙５００を介して他の搬送ローラーにより引っ張られ、ステッピングモーター２１０に作用する負荷が増加する。この場合、ＤＣブラシレスモーター２２０の動力がアシスト方向に強くなるようにＤＣブラシレスモーター２２０の制御が行われる。具体的には、ＤＣブラシレスモーター２２０の出力トルクが増加するように、ＤＣブラシレスモーター２２０の制御が行われる。

さらに、用紙５００が、制御対象の搬送ローラーと当該搬送ローラーの下流側に配置される他の搬送ローラーにより同時に挟持される場合も、ＤＣブラシレスモーター２２０の制御が同様に行われる。具体的には、制御対象の搬送ローラーの用紙搬送速度が下流側の搬送ローラーの用紙搬送速度よりも遅い場合、制御対象の搬送ローラーは、用紙５００を介して他の搬送ローラーにより引っ張られ、ステッピングモーター２１０の負荷が減少する。この場合、ＤＣブラシレスモーター２２０の動力がブレーキ方向に強くなるようにＤＣブラシレスモーター２２０の制御が行われる。具体的には、ＤＣブラシレスモーター２２０の出力トルクが減少するように、ＤＣブラシレスモーター２２０の制御が行われる。一方、制御対象の搬送ローラーの用紙搬送速度が下流側の搬送ローラーの用紙搬送速度よりも速い場合、搬送される用紙が所定値以上の剛度を有すれば、制御対象の搬送ローラーは、用紙５００を介して他の搬送ローラーを押し、ステッピングモーター２１０の負荷が増加する。この場合、ＤＣブラシレスモーター２２０の動力がアシスト方向に強くなるようにＤＣブラシレスモーター２２０の制御が行われる。具体的には、ＤＣブラシレスモーター２２０の出力トルクが増加するように、ＤＣブラシレスモーター２２０の制御が行われる。

なお、本実施形態の用紙搬送処理では、ステッピングモーター２１０に作用する負荷に応じてＤＣブラシレスモーター２２０の出力トルクが調整されるため、ステッピングモーター２１０に作用する負荷によれば、ＤＣブラシレスモーター２２０の動力がステッピングモーター２１０の回転に影響を与えない中立制御が行われる。

以上のとおり、本実施形態の用紙搬送処理によれば、搬送ローラー１７１により搬送される用紙５００の搬送状態に応じて、アシスト制御とブレーキ制御と中立制御との間でＤＣブラシレスモーター２２０の制御が切り替えられる。このような構成によれば、ステッピングモーター２１０に作用する負荷が調整され、ステッピングモーター２１０の脱調が防止される。

また、本実施形態の用紙搬送処理によれば、ステッピングモーター２１０の実効電流値を所定の基準電流値と比較して、ＤＣブラシレスモーター２２０の出力トルクが変更される。このような構成によれば、ＤＣブラシレスモーター２２０の制御の方向を容易に判断できる。また、基準電流値が用紙５００の種類に応じて設定されるため、安定した搬送制御が可能になる。

最後に、図８を参照して、ステッピングモーター２１０の脱調上限トルクについて説明する。

図８は、ステッピングモーター２１０の回転方向の脱調上限トルクを説明するための図である。図８の縦軸は脱調トルクの上限値であり、横軸は設定電流値である。

図８に示すとおり、ステッピングモーター２１０の回転方向の脱調上限トルクは、ステッピングモーター２１０の設定電流値が小さいほど小さくなる。そして、ステッピングモーター２１０がＤＣブラシレスモーター２２０によりアシストされる場合、ＤＣブラシレスモーター２２０からのアシストトルクを考慮して、ステッピングモーター２１０の設定電流値は小さく設定される。したがって、たとえば、ステッピングモーター２１０がＤＣブラシレスモーター２２０によりアシストされる場合、制御対象の搬送ローラーが上流側の他の搬送ローラーから押されれば、回転方向のトルクが増加してステッピングモーター２１０が脱調する可能性がある。しかしながら、本実施形態の用紙搬送処理によれば、制御対象の搬送ローラーが押されても、ＤＣブラシレスモーター２２０の出力トルクが減少され、回転方向のトルクが調整される。その結果、回転方向のトルクの増加が防止され、ステッピングモーター２１０の脱調が防止される。

本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。

たとえば、上述した実施形態では、ステッピングモーター２１０の実効電流値が所定の上下範囲内にない場合、デューティ設定テーブル３００を参照して、ＤＣブラシレスモーターの出力トルクが変更された。しかしながら、ステッピングモーター２１０の電流値が所定の上下範囲内にあるか否かを判断することなく、デューティ設定テーブル３００を参照して、ＤＣブラシレスモーターの出力トルクを変更してもよい。

また、上述した実施形態では、ステッピングモーター２１０の電流値を検出することによって、ステッピングモーター２１０に作用する負荷を検出した。しかしながら、用紙の搬送経路上の複数のフォトセンサーの検知タイミングから、各搬送ローラーの用紙搬送速度の速度差を算出して、ステッピングモーター２１０に作用する負荷を予測してもよい。

また、上述した実施形態では、本発明の駆動装置２００が画像形成装置１００に適用される場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明の駆動装置２００は、画像形成装置に連結される後処理装置に適用され、後処理装置内部の搬送ローラーの回転軸を駆動してもよい。

上述した実施形態に係る画像形成装置１００における各種処理を行う手段および方法は、専用のハードウエア回路、またはプログラムされたコンピューターのいずれによっても実現することが可能である。上記プログラムは、たとえば、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等のコンピューター読み取り可能な記録媒体によって提供されてもよいし、インターネット等のネットワークを介してオンラインで提供されてもよい。この場合、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムは、通常、ハードディスク等の記憶部に転送され記憶される。また、上記プログラムは、単独のアプリケーションソフトとして提供されてもよいし、画像形成装置の一機能としてその装置のソフトウエアに組み込まれてもよい。

１００ 画像形成装置、
１１０ 制御部、
１２０ 記憶部、
１３０ 画像読取部、
１４０ 画像形成部、
１５０ 定着部、
１６０ 給紙部、
１７０ 用紙搬送部、
１７１ 搬送ローラー、
１７１ａ 回転軸、
１７２ フォトセンサー、
２００ 駆動装置、
２１０ ステッピングモーター、
２１１，２１２，２２１，２２２ ギア、
２１５，２２５ ドライバー、
２２０ ＤＣブラシレスモーター、
３００ デューティ設定テーブル、
５００ 用紙。

Claims (7)

1. 用紙を搬送するための搬送ローラーの回転軸に動力を伝達するステッピングモーターと、
   前記搬送ローラーの前記回転軸に動力を伝達するブラシレスモーターと、
   前記ステッピングモーターが一定速度で回転するように、前記ステッピングモーターの動作を制御する第１制御部と、
   前記ブラシレスモーターの動作を制御する第２制御部と、を有し、
   前記第２制御部は、前記搬送ローラーにより搬送される用紙の搬送状態に応じて、前記ブラシレスモーターの動力が前記ステッピングモーターの回転を補助するアシスト制御と、前記ブラシレスモーターの動力が前記ステッピングモーターの回転を妨げるブレーキ制御と、前記ブラシレスモーターの動力が前記ステッピングモーターの回転に影響を与えない中立制御との間で前記ブラシレスモーターの制御を切り替える、駆動装置。
2. 制御対象である前記搬送ローラーと、用紙の搬送方向に沿って前記搬送ローラーに隣接する他の搬送ローラーとが１枚の用紙を同時に挟持して搬送し、
   前記用紙の搬送状態は、前記制御対象の搬送ローラーの用紙搬送速度と前記他の搬送ローラーの用紙搬送速度との速度差に応じて変化し、
   前記第２制御部は、前記速度差により前記ステッピングモーターに作用する負荷を検出して、前記ブラシレスモーターの制御を切り替える、請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記第２制御部は、前記ステッピングモーターの電流値を検出することによって、前記負荷を検出する、請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記第２制御部は、前記負荷の変動に合わせて、前記ブラシレスモーターの出力トルクを調整する、請求項２または３に記載の駆動装置。
5. 前記他の搬送ローラーが前記制御対象の搬送ローラーよりも上流側に配置される場合、前記第２制御部は、前記制御対象の搬送ローラーが前記用紙を介して前記他の搬送ローラーにより押される場合には、前記ブラシレスモーターの出力トルクが減少するように前記ブラシレスモーターの制御を行い、前記制御対象の搬送ローラーが前記用紙を介して前記他の搬送ローラーから引かれる場合には、前記ブラシレスモーターの出力トルクが増加するように前記ブラシレスモーターの制御を行い、
   前記他の搬送ローラーが前記制御対象の搬送ローラーよりも下流側に配置される場合、前記第２制御部は、前記制御対象の搬送ローラーが前記用紙を介して前記他の搬送ローラーから引かれる場合には、前記ブラシレスモーターの出力トルクが減少するように前記ブラシレスモーターの制御を行い、前記制御対象の搬送ローラーが前記用紙を介して前記他の搬送ローラーを押す場合には、前記ブラシレスモーターの出力トルクが増加するように前記ブラシレスモーターの制御を行う、請求項２〜４のいずれか１項に記載の駆動装置。
6. 前記他の搬送ローラーが前記制御対象の搬送ローラーよりも上流側に配置される場合、前記制御対象の搬送ローラーの用紙搬送速度が前記他の搬送ローラーの用紙搬送速度よりも遅く、かつ、前記用紙の剛度が所定値以上であれば、前記制御対象の搬送ローラーが前記用紙を介して前記他の搬送ローラーにより押され、前記制御対象の搬送ローラーの用紙搬送速度が前記他の搬送ローラーの用紙搬送速度よりも速ければ、前記制御対象の搬送ローラーが前記用紙を介して前記他の搬送ローラーから引かれ、
   前記他の搬送ローラーが前記制御対象の搬送ローラーよりも下流側に配置される場合、前記制御対象の搬送ローラーの用紙搬送速度が前記他の搬送ローラーの用紙搬送速度よりも遅ければ、前記制御対象の搬送ローラーが前記用紙を介して前記他の搬送ローラーから引かれ、前記制御対象の搬送ローラーの用紙搬送速度が前記他の搬送ローラーの用紙搬送速度よりも速く、かつ、前記用紙の剛度が所定値以上であれば、前記制御対象の搬送ローラーが前記用紙を介して前記他の搬送ローラーを押す、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画像形成装置。