JP2020150771A - シート搬送装置およびこれを備える画像読取装置 - Google Patents

シート搬送装置およびこれを備える画像読取装置 Download PDF

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岳士 石田
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Abstract

【課題】モーターの温度をより精度よく推定可能なシート搬送装置を提供すること。【解決手段】搬送対象の原稿の種類を含む原稿情報を取得し(S13)、取得した原稿の種類に応じてモーター昇温率Qi(℃/秒)を1秒単位で取得する度に(S16、S17)、現在のモーター温度Taにモーター昇温率Qiを累積加算したものを新たな現在のモーター温度Taとして更新する処理(S18)を繰り返すことで(S19〜S21で「No」、S16)、現在のモーター温度Taを推定する。【選択図】図10

Description

本発明は、シートを搬送ローラーにより搬送するシート搬送装置に関し、殊に搬送ローラーを駆動するモーターの温度を推定する技術の改良に関する。
スキャナーなどの画像読取装置は、原稿を読取位置まで搬送ローラーにより搬送する、シート搬送装置の一例としての原稿搬送装置を備えている。搬送ローラーは、通常、駆動モーター、例えばステッピングモーター(以下、単に「モーター」と略する。)の駆動力で回転する構成になっている。
このような画像読取装置では、近年、読取生産性の向上が要望されており、この読取生産性の向上を図る方法の一つとして、モーターをより高速回転させて、単位時間当たりの原稿搬送可能枚数を増やす方法がある。
ところが、モーターを高速回転させると、それだけモーターの発熱量が多くなり、モーターの加熱によりモーター自体が損傷するおそれが生じる。モーターが発熱しすぎないようにする構成として、モーターの温度をセンサー等で検出して監視し、モーターの温度が所定温度を超えるとモーターを停止させて降温させる構成をとることが考えられる。ところが、この構成では、モーターの温度を実測するセンサー等の検出手段が必要になり、コストアップが避けられない。
そこで、特許文献1には、原稿読取装置において、センサー等を用いずにモーターの温度を推定して、モーターの損傷等を防止しようとする技術が開示されている。具体的には、コピーモードやスキャンモードなどの動作モード別にモーターの温度推定に用いる加算定数を予め決めておき、電源オンにおいて、実行される動作モードに対応する加算定数をモーターの温度変数に加減算することで、モーターの現在の温度を推定する。
特開平10−14096号公報
しかしながら、特許文献1の技術では、動作モードごとに加算定数が決められているので、例えば搬送対象の原稿の種類が1枚単位で異なる場合、具体的には普通紙であっても厚紙であっても、スキャンモードでは同じ加算定数が適用される。
同じ大きさの原稿でも普通紙と厚紙の違いのように原稿の重さが異なると、搬送ローラーを通じてモーターの負荷トルクの大きさが異なることが生じ、この負荷トルクの大きさの変動により、一定速度で回転し続けようとするモーターに流れる実効電流の大きさが変動する。モーターの実効電流の大きさが変動すると、その電流変化の分、モーターの発熱量も変化する。
このため、特許文献1のように原稿の種類に関係なく一律の加算定数を適用する構成では、モーター温度の推定の精度を上げることができないという問題がある。
このような問題は、原稿の種類が異なるだけではなく、例えば同じ種類でもA3やA5サイズのように原稿の大きさの違いにより重さが異なる場合にも同様に生じる。また、原稿の搬送に限られず、原稿を含むシートを搬送するシート搬送装置一般に生じ得る。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、モーターの温度をより精度よく推定可能なシート搬送装置および画像読取装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明に係るシート搬送装置は、シートを搬送する搬送ローラーを定速度で回転駆動するモーターの温度を監視し、前記モーターの適温制御をするようにしたシート搬送装置であって、シート搬送時の負荷量の変動に応じて変化する前記モーターの実効電流の大きさから前記モーターの昇温率を取得する取得手段と、シート搬送開始時から経時的に前記モーターの昇温率を取得し、その累積値に基づいて前記モーターの現在の温度を推定する温度推定手段と、を備えることを特徴とする。
また、前記モーターを回転制御する制御手段と、前記推定されたモーターの現在の温度が閾値以上に達すると認められる場合、通常のシート搬送動作に代えて、前記モーターの昇温を抑制するための所定の昇温抑制動作の実行を前記制御手段に指示する指示手段と、を備えるとしても良い。
さらに、前記負荷量は、搬送対象のシートの種類とサイズの一つまたはこれらの組み合わせごとに、予め定められているとしても良い。
ここで、前記負荷量がシートの種類の場合、厚みが厚いシートの方が薄いシートよりも前記モーターの昇温率が大きいとしても良い。
また、前記負荷量がシートのサイズの場合、サイズが大きいシートの方が小さいシートよりも前記モーターの昇温率が大きいとしても良い。
さらに、前記搬送ローラーを第1の搬送ローラーとしたとき、当該第1の搬送ローラーよりもシート搬送方向上流または下流に位置し、前記モーターからの駆動力の一部により回転して、前記シートを搬送する第2の搬送ローラーと、前記モーターから前記第1と第2の搬送ローラーのうち一方の搬送ローラーまでの駆動力の伝達経路の途中に介在して、その駆動力を入り切りするクラッチと、を備え、前記負荷量には、前記第1と第2の搬送ローラーのそれぞれの回転負荷が含まれ、前記負荷量の大きさは、前記クラッチの入り期間と切り期間とで異なり、前記モーターの昇温率は、前記クラッチの切り期間よりも入り期間の方が大きな値が対応付けられており、前記温度推定手段は、シート搬送開始以降、前記クラッチの切り期間にはこれに対応する昇温率を用い、前記クラッチの入り期間にはこれに対応する昇温率を用いて前記推定を行うとしても良い。
また、前記温度推定手段は、シート搬送開始時における前記モーターの初期温度に、取得した昇温率に次の取得までの時間を乗算して得られる温度を加算することで、前記モーターの現在の温度を求めるとしても良い。
ここで、前記初期温度は、予め決められた温度であるとしても良い。
また、前記取得手段は、さらに、1枚のシートの搬送終了により前記モーターを停止させたときの前記モーターの降温率を取得し、前記温度推定手段は、前記モーターの停止開始時の推定温度と停止開始から現在までの経過時間と前記降温率とに基づき、停止中における前記モーターの現在の温度を推定するとしても良い。
さらに、前記モーターは、ステッピングモーターであるとしても良い。
本発明の別の局面に係るシート搬送装置は、シートを搬送する搬送ローラーを回転駆動するステッピングモーター(以下、「モーター」という。)の温度を監視し、前記モーターの適温制御をするようにしたシート搬送装置であって、シートの搬送速度を異なる速度に切り換えることに応じて変化する前記モーターの実効電流の大きさから前記モーターの昇温率を取得する取得手段と、シート搬送開始時から経時的に前記モーターの昇温率を取得し、その累積値に基づいて前記モーターの現在の温度を推定する温度推定手段と、を備えることを特徴とする。
本発明に係る画像読取装置は、上記のシート搬送装置と、前記シート搬送装置により搬送されるシート上の画像を読み取る読取手段と、を備えることを特徴とする。
上記によれば、シート搬送時の負荷量の変動に応じて変化するモーターの実効電流の大きさに応じたモーターの昇温率を用いるので、一律の定数を用いる構成よりも、モーターの温度を精度よく推定することができる。
実施の形態に係るMFPの構成を示す概略図である。 MFPに備えられる画像読取装置の概略構成を示す側面図である。 全体制御部の構成を示すブロック図である。 第1モーター制御部の構成を示すブロック図である。 モーター温度推定部の構成を示すブロック図である。 モーター温度変化率テーブルの内容を例示する図である。 (a)は、負荷トルクが小さいときの駆動モーターに流れる電流波形の例を示す図であり、(b)は、負荷トルクが大きくなったときの駆動モーターに流れる電流波形の例を示す図である。 2枚の原稿を1枚ずつ順に給紙して読み取る場合のタイミングチャートの例を示す図である。 モーター初期温度設定処理の内容を示すフローチャートである。 モーター温度算出処理の内容の一部を示すフローチャートである。 モーター温度算出処理の内容の残りの部分を示すフローチャートである。 昇温抑制動作指示処理の内容を示すフローチャートである。 実施例と比較例におけるモーターの昇温の様子を概略で示すグラフである。 搬送速度が低速になった場合の駆動モーターに流れる電流波形の例を示す図である。
以下、本発明に係るシート搬送装置とこれを備える画像読取装置の実施の形態を、多機能複合機(以下、「MFP(Multi-Function Peripheral)」という。)を例にして図面を参照しながら説明する。
〔1〕MFPの全体構成
図1は、本実施の形態に係るMFPの構成を示す概略図である。
同図に示すように、MFPは、画像読取装置1と、画像形成部2と、給紙部3と、操作部4と、全体制御部5を備えている。
画像読取装置1は、固定光学系の一つであるシートスルー方式と移動光学系の一つであるスキャナー移動方式で原稿画像の読み取りが可能なように構成されている。ここで、シートスルー方式は、光学系を静止(固定)させた状態で、搬送(移動)中の原稿を固定の読取位置で読み取る方式である。スキャナー移動方式は、原稿を静止させた状態で、原稿面からの反射光を読取センサーに導くミラーを原稿に対して移動させ、原稿面から読取センサーまでの光路長を常に一定に維持した状態で読み取る方式である。
本実施の形態の画像読取装置1は、シートスルー方式において1枚の原稿の第1面(おもて面)と第2面(裏面)の画像を1回の搬送中に順に読み取り可能な、いわゆる1パス両面画像読取装置である。
シートスルー方式では、原稿の片面の画像だけを読み取る片面読取モードや両面の画像を読み取る両面読取モードなどをユーザーが選択することができる。シートスルー方式とスキャナー移動方式による読取動作の詳細については後述する。
画像形成部2は、画像読取装置1により読み取られた画像データに基づいて画像を形成するものであり、中間転写ベルト22、作像部23Y、23M、23C、23Kおよび定着部29などを備えている。
作像部23Y、23M、23C、23Kは、中間転写ベルト22に沿って配置されており、それぞれ、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の各色のトナー像を形成する。作像部23Y〜23Kは、何れも同様の構成を備えるので、作像部23Kについてのみ説明し、他の作像部23Y〜23Cについては説明を省略する。
作像部23Kは、感光体ドラム24K、帯電器25K、露光器26K、現像器27Kおよび1次転写ローラー28Kを備えている。感光体ドラム24Kは、帯電器25Kにより外周面が均一に帯電される。露光器26Kは、画像読取装置1で読み取られた画像データに基づく駆動信号により感光体ドラム24Kに向けて光ビームを発し、帯電された感光体ドラム24K表面を露光走査することにより感光体ドラム24Kに静電潜像を形成する。
感光体ドラム24Kの外周面に形成された静電潜像は、現像器27Kによりトナーで現像され、1次転写ローラー28Kによりそのトナー像が中間転写ベルト22上に静電転写される。中間転写ベルト22上には、Y〜Kの各色トナー像が重ねて転写され、カラーのトナー像が形成される。
トナー像の形成動作と並行して、給紙部3は、内部に収容された複数の給紙カセット31のいずれか一つから用紙Sを1枚ずつ繰り出して、2次転写ローラー21が設けられた2次転写位置へ搬送する。2次転写ローラー21は、中間転写ベルト22上のトナー像を用紙S上に静電転写する。
トナー像が転写された用紙Sは、定着部29での加熱および加圧によりトナー像が当該用紙Sに溶融、圧着された後、排出トレイ20a上に排出される。用紙Sに転写されることなく中間転写ベルト22上に残った残留トナーは、クリーナ20bにより除去される。
操作部4は、ユーザーが操作し易い位置に設けられており、ユーザーからの原稿の読取モードの選択や読取開始の指示などの入力を受け付けて、受け付けた入力情報を全体制御部5に通知する。
全体制御部5は、画像読取装置1と画像形成部2と給紙部3を制御して、ユーザーからの入力情報に基づくジョブを実行する。例えば、ユーザーにより原稿の両面読取モードが選択された場合には、画像読取装置1を制御して、シートスルー方式による原稿搬送を実行させ、原稿搬送中にその原稿の第1面と第2面の画像の読み取り動作を実行させる。
〔2〕画像読取装置の構成
図2は、画像読取装置1の概略構成を示す側面図である。
同図に示すように画像読取装置1は、上面にシートスルー用ガラス13およびプラテンガラス16が設けられた画像読取部10と、この画像読取部10の上方に設けられた自動原稿搬送部(ADF: Automatic Document Feeder)40とを備えている。
(2−1)画像読取部の構成
画像読取部10は、ランプ11と第1ミラー15aを搭載する第1スライダー18、第2ミラー15bと第3ミラー15cを搭載する第2スライダー19、集光レンズ15e、読取センサーとしてのCCD(Charge Coupled Device)センサー12を備える。
画像読取部10は、シートスルー方式で原稿を読み取る場合には、自動原稿搬送部40により搬送される原稿Dがシートスルー用ガラス13の上を通過する際にその原稿Dの第1面(原稿Dの、シートスルー用ガラス13に対向する側の面)の画像を読み取る。
具体的には、第1スライダー18をシートスルー用ガラス13の直下位置(シートスルーポジション)に移動させて静止させる。そして、ランプ11を点灯させ、シートスルー用ガラス13の上面を通過する原稿Dの第1面にランプ11からの光Lを照射させる。
原稿Dの第1面からの反射光は、第1ミラー15a、第2ミラー15bおよび第3ミラー15cにより光路変更され、集光レンズ15eによって、CCDセンサー12の受光面で結像される。CCDセンサー12は、受光した光を光電変換により原稿Dの第1面の画像に対応した画像データを生成し、生成した画像データを画像形成部2に送る。
一方、スキャナー移動方式で原稿を読み取る場合には、ユーザーにより自動原稿搬送部40が上方に開放され、プラテンガラス16上に原稿が載置された状態で、ランプ11を点灯させつつ第1スライダー18を同図の矢印Bで示す方向に移動させる。第1スライダー18の移動の際、第2スライダー19が第1スライダー18と同方向であって第1スライダー18の移動速度の半分の速度で移動するようになっている。これにより、プラテンガラス16上に載置された原稿から集光レンズ15eまでの距離(光路長)が常に一定に保たれた状態で、当該原稿の反射光がCCDセンサー12の受光面で結像される。
(2−2)自動原稿搬送部の構成
自動原稿搬送部40は、シートスルー方式で原稿画像を読み取る際に、原稿給紙トレイ40aに載置された原稿Dを1枚ずつ原稿搬送路401に沿って搬送して、シートスルー用ガラス13上を通過後、原稿排出トレイ40bに排出するシート搬送装置を構成する。
具体的には、原稿給紙トレイ40a上に載置された原稿Dを繰り出しローラー41によって原稿搬送路401に繰り出し、分離ローラー対42へ搬送する。繰り出しローラー41に繰り出された原稿Dは、分離ローラー対42に至る途中で、原稿搬送路401の周囲に配された給紙センサー91により検出される。
給紙センサー91は、例えば発光部と受光部を有する反射型の光学センサーであり、発光部から原稿搬送路401に向かって発せられた光が搬送中の原稿Dに反射し、その反射光が受光部で受光されると、原稿Dの検出を示す信号、ここではHレベルの信号を出力し、その反射光が受光されなくなると、原稿Dの非検出を示す信号、ここではLレベルの信号を出力する。この信号レベルを監視することにより、原稿Dが給紙センサー91の検出位置に存するか否かを検出できる。
給紙センサー91の隣には、搬送中の原稿Dの種類、ここでは普通紙、厚紙、薄紙などを検出する原稿種類検出センサー90が配置されている。原稿種類検出センサー90は、例えば発光部と受光部を有する透過型の光学センサーであり、発光部から発せられた光のうち、原稿Dを透過した透過光のみを受光部で受光し、その受光量の大きさを示す信号を出力する。厚みが薄い普通紙よりも厚い厚紙の方が透過光の光量が少なくなる関係があるので、予め原稿Dの種類と受光量の大きさを示す信号値とを対応付けしておくことで、搬送中の原稿Dごとに、その信号値の大きさをから原稿Dの種類を判別することができる。
なお、ユーザーが操作部4から原稿種類を手動で入力操作することが可能な構成では、ユーザーによる入力情報から原稿種類を判別することもできる。
分離ローラー対42は、対向配置される給紙ローラー421とさばきローラー422とを備えており、給紙ローラー421とさばきローラー422とがその対向する部分同士の回転方向が逆方向に回転することにより、給紙ローラー421とさばきローラー422間に搬送される原稿Dを1枚ずつに分離して、レジストローラー対43へ送る。
分離ローラー対42を通過した後の原稿Dは、レジストローラー対43に至る途中で、原稿搬送路401の周囲に配されたレジストセンサー92により検出される。レジストセンサー92は、給紙センサー91と同様の光学センサーであり、レジストセンサー92による原稿Dの検出に基づき、次に説明する原稿Dのスキュー補正が実行される。
すなわち、レジストセンサー92が原稿Dを検出するとレジストローラー対43が一時停止される。このとき給紙ローラー421は回転したままである。一時停止しているレジストローラー対43のニップ部(一方と他方のローラーの接触部)に原稿Dの先端が当たると、原稿Dの先端の搬送が阻止される。これにより、原稿Dの搬送方向上流側で原稿Dにループ433(破線)が形成される。このループ433の形成により原稿Dに元の平坦な姿勢に戻ろうとする復元力が作用し、原稿Dの先端がレジストローラー対43のニップ部に押し付けられることで、原稿Dの先端側に発生しているスキューが解消される(スキュー補正)。このスキュー補正が終了する所定のタイミング(後述の図8の時点t3)でレジストローラー対43の回転が再開される。
レジストローラー対43の回転再開により、原稿Dが第1搬送ローラー対44に向けて搬送される。第1搬送ローラー対44は、レジストローラー対43から送られて来た原稿Dをさらに搬送方向下流側に搬送してシートスルー用ガラス13上の読取位置1aを通過させる。読取位置1aの通過の際に当該原稿Dの第1面の画像が画像読取部10により読み取られる。
シートスルー用ガラス13上を通過した原稿Dは、掬い上げガイド17により、シートスルー用ガラス13に対して斜め上方に位置する第2搬送ローラー対45に向かって案内される。第2搬送ローラー対45は、シートスルー用ガラス13上を通過した原稿Dにさらに原稿搬送方向下流側への搬送力を付与して、密着イメージセンサー(CIS:Contact Image Sensor)410に向けて搬送する。
第2搬送ローラー対45により搬送されて来た原稿DがCIS410直下の読取位置1bを通過する際に、CIS410により原稿Dの第2面(CIS410に対向する側の面)の画像が読み取られ、第2面の画像に対応した画像データが生成される。生成された画像データは、画像形成部2に送られる。
CIS410を通過後の原稿Dは、排出前ローラー対46を介して排出ローラー対47に搬送される。排出ローラー対47は、排出前ローラー対46から搬送されてきた原稿Dを原稿排出トレイ40b上に排出させる。
原稿給紙トレイ40aに載置された原稿Dのサイズは、公知の原稿サイズ検出センサー93で検出され、検出された原稿Dのサイズの情報は、画像形成部2に送られる。画像形成部2では、複数の給紙カセット31のうち、検出された原稿Dと同じサイズの用紙Sが収容されている給紙カセット31からその用紙Sを給紙して画像形成を行う。また、検出された原稿Dのサイズは、原稿Dの搬送中のジャム検出などにも用いられる。なお、ユーザーが操作部4から原稿サイズを手動で入力操作を行える構成では、ユーザーが入力したサイズを原稿Dのサイズとして取得することもできる。
原稿Dの搬送に用いられる繰り出しローラー41と分離ローラー対42とレジストローラー対43は、駆動モーター61の駆動力が不図示のギア列やベルトなどを含む駆動伝達経路70を介して伝達されることにより回転駆動される。駆動伝達経路70は、途中で2つに分岐しており、一方の分岐経路70aが繰り出しローラー41と分離ローラー対42に接続され、他方の分岐経路70bがレジストローラー対43に接続されている。
駆動モーター61は、小型のステッピングモーターからなり、駆動モーター61の駆動力のうち、一部が分岐経路70aを介して繰り出しローラー41と分離ローラー対42に伝わり、残りが分岐経路70bを介してレジストローラー対43に伝わる。
駆動伝達経路70の分岐経路70aの途中には、駆動モーター61から繰り出しローラー41と分離ローラー対42への駆動力の入り切りを切り換える電磁クラッチ71が介在し、分岐経路70bの途中には、駆動モーター61からレジストローラー対43への駆動力の入り切りを切り換える電磁クラッチ72とが介在している。
駆動モーター61の駆動力により繰り出しローラー41と分離ローラー対42とレジストローラー対43が回転して原稿Dを搬送する搬送機構を第1搬送機構101という。以下、繰り出しローラー41と分離ローラー対42とレジストローラー対43を特に区別する必要のない場合、搬送ローラーと総称する場合がある。
第1搬送ローラー対44と第2搬送ローラー対45と排出前ローラー対46と排出ローラー対47は、駆動モーター62の駆動力が不図示の駆動伝達経路を介して伝達されることにより回転駆動される。駆動モーター62は、DCブラシレスモーターからなる。駆動モーター62の駆動力により第1搬送ローラー対44と第2搬送ローラー対45と排出前ローラー対46と排出ローラー対47が回転して原稿Dを搬送する搬送機構を第2搬送機構102という。
駆動モーター61、62の回転制御と電磁クラッチ71、72のオン(入り)とオフ(切り)の切り換えは、全体制御部5により行われる。
〔3〕全体制御部の構成
図3は、全体制御部5の構成を示すブロック図である。
同図に示すように全体制御部5は、主な構成要素としてCPU(Central Processing Unit)51と、ROM(Read Only Memory)52と、RAM(Random Access Memory)53と、第1モーター制御部54と、第2モーター制御部55と、モーター温度推定部56と、昇温抑制動作指示部57を備え、各部はバス58を通じてデータや情報をやりとりすることができる。
CPU51は、ROM52から必要なプログラムを読み出し、画像読取装置1と画像形成部2と給紙部3の動作をタイミングを取りながら統一的に制御して、画像読取装置1で読み取られた原稿の画像データに基づくプリント動作を円滑に実行させる。RAM53は、CPU51のワークエリアとなる。
第1モーター制御部54は、駆動モーター61の回転を制御する。
図4は、第1モーター制御部54の構成を示すブロック図である。
同図に示すように第1モーター制御部54は、駆動制御部54aとモータードライバー54bを備え、これらは集積回路として一体に構成することができる。
モータードライバー54bは、ステッピングモーターからなる駆動モーター61の電機子61bに電流を流して回転子61aを駆動する駆動部である。具体的には、電機子61bのA相コイル(巻線)611とB相コイル612に、周期的に変化する交流電圧(パルス波形)を印加して回転子61aを回転させる回転磁界を生じさせる。交流電圧としては、矩形波が用いられるが、これに限られない。矩形波は、定電圧源の出力電圧を周期的にオンオフし、または出力電圧の正負を周期的に反転することで得ることができる。
駆動制御部54aは、CPU51から入力されたモーター制御信号に含まれる指令に応じてモータードライバー54bを制御する。CPU51は、原稿読取ジョブを実行するときにこの指令を発する。この指令には、駆動のオンとオフを指示するイネーブル信号、回転速度を決める周波数可変のクロック(CLK)が含まれる。
駆動制御部54aは、CPU51からの指令に基づき、A相コイルの電流のオンオフを指示するスイッチング制御信号A相+、A相−、およびB相コイルの電流のオンオフを指示するスイッチング制御信号B相+、B相−により、モータードライバー54bの出力を制御して、CPU51からの指令に応じた回転速度で駆動モーター61を回転させ、または停止させる。
図3に戻って、第2モーター制御部55は、DCブラシレスモーターからなる駆動モーター62の回転を制御する制御部であり、1枚目の原稿Dの給紙開始から最後の原稿Dが排出ローラー対47により排出されるまでの間に亘って、駆動モーター62を一定の回転速度で回転させ続ける。
モーター温度推定部56は、駆動モーター61の温度を推定する処理を行う。本実施の形態では、原稿Dに形成すべきループの大きさが設計の範囲内に収まるように原稿Dの搬送量を細かく制御できるステップ角の小さいステッピングモーターを第1搬送機構101の駆動モーター61に採用する。一方、第2搬送機構102では、原稿Dを一定速度で搬送させれば良いために、比較的安価なDCブラシレスモーターを駆動モーター62に採用している。一般にDCブラシレスモーターよりもステッピングモーターの方が発熱による損傷が生じ易いことから、ここではステッピングモーターからなる駆動モーター61のみについて温度推定を行う構成としている。
昇温抑制動作指示部57は、駆動モーター61の温度を監視し、駆動モーター61の適温制御をするものであり、具体的には駆動モーター61の温度が閾値、例えば105℃に至ると、それまでの通常の原稿搬送動作に代えて、モーターの昇温を抑制させるための所定の昇温抑制動作の実行を第1モーター制御部54に指示する。
昇温抑制動作は、通常の原稿搬送動作よりも単位時間当たりの原稿Dの搬送枚数を減らす動作であり、ここではN枚目の原稿の搬送終了から(N+1)枚目の原稿の給紙開始までの間の時間(原稿給紙間隔:図8に示す期間P6に相当)が通常の原稿搬送動作よりも長い時間に変更される。
例えば、通常の原稿搬送動作での原稿給紙間隔を1秒とすると、昇温抑制動作では5秒〜10秒に延長される。原稿搬送動作を継続しつつ、延長時間中にモーターを停止させることで、モーターの昇温を防止して適温制御することができる。モーターの温度が閾値を超えることがないように原稿給紙間隔の適した長さが予め実験などから決められる。
なお、モーターを適温制御できる方法であれば、他の方法でも良い。例えば、閾値よりも10℃程度低い所定値までモーターの温度が降下するのに要すると想定される時間(数分)を予め決めておき、その時間が経過するまでモーターを停止させて原稿搬送動作を一旦中断し、その時間の経過後、原稿搬送を再開する構成なども考えられる。
〔4〕モーター温度推定部の構成
図5は、モーター温度推定部56の構成を示すブロック図である。
同図に示すようにモーター温度推定部56は、原稿情報取得部81と、モーター温度変化率テーブル82と、モーター初期温度設定部83と、モーター温度算出部84と、タイマー85を備える。
原稿情報取得部81は、搬送対象の1枚の原稿Dごとに原稿Dのサイズと種類と搬送速度を含む原稿情報を取得する。
原稿サイズの取得は、原稿サイズ検出センサー93の検出結果を取得することにより行われる。原稿の種類には、普通紙、厚紙、薄紙などが含まれ、原稿種類の取得は、原稿種類検出センサー90の検出結果を取得することにより行われる。なお、ユーザーが原稿サイズや原稿種類を操作部4から入力操作する構成では、その入力情報を取得するとしても良い。原稿の搬送速度は、原稿種類に応じて予め決められており、例えば薄紙は、他の普通紙や厚紙よりも軽いことから、原稿搬送速度が普通紙や厚紙に対応する基準速度よりも一定量だけ速い高速になっている。
モーター温度変化率テーブル82は、原稿情報に含まれる原稿の種類やサイズなどに対応する、駆動モーター61の昇温率、降温率などの情報を記憶している不揮発性の記憶部である。
モーター初期温度設定部83は、駆動モーター61の回転開始時における駆動モーター61の温度(モーター初期温度)を設定する。
モーター温度算出部84は、モーター初期温度と、モーター温度変化率テーブル82の昇温率と降温率を用いて、駆動モーター61の現在の温度を算出する。
〔5〕モーター温度変化率テーブルの内容
図6は、モーター温度変化率テーブル82の内容を例示する図である。
同図に示すようにモーター温度変化率テーブル82は、原稿種類と、原稿サイズと、原稿搬送速度と、期間Pと、原稿搬送時の負荷量Ldと、実効電流値Eと、モーター昇温率Qと、モーター降温率Dとが対応付けられてなる。
期間Pは、第1搬送機構101において1枚の原稿Dが搬送されるときの一連の搬送動作を搬送開始からの順に5つに分割した各期間P1〜P5で示している。
原稿搬送時の負荷量Ldは、駆動モーター61の回転軸に掛かる負荷トルク(モーター負荷トルク)に相当し、原稿Dの搬送時に、第1搬送機構101(搬送系)の各搬送ローラーのうち何本のローラーがどのタイミングで同時に回転し、電磁クラッチがどのタイミングでオンとオフになるかなどの組み合わせにより変動するものである。
実効電流値Eは、駆動モーター61のコイル611、612に流れる電流の実効値の大きさを示し、モーター昇温率Qは、駆動モーター61の回転中における単位時間当たりの上昇温度の割合を示し、モーター降温率Dは、駆動モーター61の回転停止時(電流供給遮断時)における単位時間当たりの下降温度の割合を示している。原稿搬送時の負荷量Ld、実効電流値E、モーター昇温率Q、モーター降温率Dは予め実験などで求められる。
原稿種類が異なると、原稿サイズが同じでも、厚みの違いによる単位面積当たりの重さが異なり、重さが異なる分、第1搬送機構101の構成要素である各搬送ローラーの回転負荷(ローラーを一回転するのに必要なトルク)の大きさに差が生じる。
搬送ローラーの回転負荷の大きさに差が生じると、これらに駆動力を付与している駆動モーター61のモーター負荷トルクの大きさが変わり、指示された一定速度で回転し続けようとする駆動モーター61に流れる実効電流の大きさが変わることになる。このことを図7により説明する。
図7(a)は、搬送対象の原稿種類が普通紙であり、搬送ローラーの回転負荷が小さいことによりモーター負荷トルクが小さくなっているときの駆動モーター61(ステッピングモーター)に流れる電流波形の例を示す図である。
一方、図7(b)は、搬送対象の原稿種類が普通紙よりも搬送ローラーの回転負荷が大きくなる厚紙のためにモーター負荷トルクが大きくなったときの駆動モーター61に流れる電流波形の例を示す図である。ここで、図7(a)も図7(b)も、駆動モーター61の回転速度が2700ppsで同じであり、駆動モーター61のコイル、ここではA相に流れる交流電流の周波数もピーク値(振幅:1.0A)も同じである。
図7(a)では、モーター負荷トルクが小さいために電流の実効値が0.6Aになっているが、図7(b)では、モーター負荷トルクが大きくなったために電流の実効値が0.7Aに増えている。これは、供給電流のピーク値が一定(1.0A)という条件下で現在の回転速度を維持すべく、モーター負荷トルクの増大分の電流量を補おうとして、電流波形の面積が図7(a)よりも図7(b)に示す斜線部分だけ増えるように誘導電流がコイル611、612に流れるからであると考えられる。
このように搬送ローラーの回転負荷が異なると、モーター負荷トルクの大きさが変動し、モーター負荷トルクの大きさの変動により駆動モーター61のコイル611、612に流れる電流の実効値(実効電流値)が変動する。この実効電流値が変動すると、駆動モーター61の内部抵抗を電流が流れるときに生じるジュール熱の大きさが異なることが生じる。これにより駆動モーター61の発熱量が異なることになり、駆動モーター61の昇温率も異なることが生じる。
図6において原稿種類が普通紙の場合、期間P1における原稿搬送時の負荷量がLd1、実効電流値Eが0.7、モーター昇温率Qが0.0135になっているが、厚紙の場合、同じ期間P1での負荷量Ld6がLd1よりも大きく、これに伴い、実効電流値Eが0.8、モーター昇温率Qが0.0175になっており、普通紙よりも大きいことが判る。他の期間P2等でも同様である。
ここでモーター昇温率Qは、次のようにして求めることができる。すなわち、モーター電流をI、内部抵抗をRとしたとき、モーター消費電力W=I2×Rになる。例えば、R=1.4Ω、I=0.6A、電力W=0.504Wとすると、このときの昇温率Q=0.0099を基準にして、電流値と昇温率が比例するという関係から基準の0.6A以外の各電流値に対する昇温率を計算で求めることができる。
上記では、原稿種類について説明したが、原稿サイズが異なっても同様に搬送ローラーの回転負荷が異なる。このため結果的に原稿搬送時の負荷量Ldと実効電流値Eと駆動モーター61の昇温率Qが異なることになる。
例えば、原稿がA4サイズの普通紙で搬送速度がV1の場合、期間P1のモーター昇温率Qは0.0135であるが、原稿がB4サイズの普通紙で搬送速度がV1の場合、A4サイズの原稿よりも重くなって負荷量Ldが増大する分、期間P1のモーター昇温率Qは0.0135よりも大きな値、例えば0.0175になる。
このことから原稿の種類とサイズが異なることは、原稿(シート)搬送時の負荷量Ld、すなわちモーター負荷トルクが変動する条件の一つであるといえ、これらのうちの一つまたは2以上の組み合わせごとに、その負荷量が定められることになる。
また、原稿Dの搬送速度を例えばV1よりも遅いV2に変化させる場合、電流波形の周波数の低減が行われる。具体的には、図7(a)で例示する2700ppsの回転速度を搬送速度V1とすると、搬送速度V2(<V1)に対応する回転速度、例えば2000ppsの回転速度まで落とす制御が行われる。この制御により、図14に示すように電流波形の周波数が2700ppsに対応する周波数Haから2000ppsに対応する周波数Hb(<Ha)に変化する。
この制御を行う場合でも、原稿Dの種類とサイズが変わらなければ原稿搬送速度が異なっても、供給電流のピーク値(電流波形の振幅)自体が1.0Aのままにされる。2000ppsの回転速度では、2700ppsの場合と同じピーク値が1.0Aのまま、2700ppsの場合よりも周波数が下がった状態になるので、2700ppsの場合よりも電流の実効値が実質、増えることが生じる。これは、モーターの効率が低下したことにより生じる。つまりステッピングモーターを用いる場合、原稿搬送速度が異なると駆動モーター61に流れる電流の実効値が変動するという関係を有する。このことから原稿の搬送速度が異なることは、モーター負荷トルクが変動する条件の一つであるといえる。
次に期間P1〜P5を図8に示すタイミングチャートにより具体的に説明する。
図8は、2枚の原稿Dを1枚ずつ順に給紙して読み取る場合のタイミングチャートの例を示す図である。同図に示すように給紙指示(時点t0)に伴って駆動モーター61がオンされるとともに電磁クラッチ71、72がオンする。これにより、繰り出しローラー41、分離ローラー対42、レジストローラー対43が回転を開始し、給紙トレイ40aから1枚目の原稿Dが繰り出される(給紙開始)。給紙開始から1枚目の原稿Dの先端が給紙センサー91で検出され(時点t1)、その後、レジストセンサー92で検出されると(時点t2)、電磁クラッチ72がオフされる。これにより、レジストローラー対43のみが一時停止する。この時点t0〜t2間が期間P1になる。
期間P1では、繰り出しローラー41、分離ローラー対42、レジストローラー対43の全てが同時に回転しているので、原稿搬送時の負荷量Ld1が大きく、3本の搬送ローラーの回転負荷の合計が駆動モーター61に掛かる分、モーター負荷トルクが大きくなる。これにより、図6の期間P1を見ると、実効電流値が0.7A、モーターの昇温率が0.0135であり、他の期間P2、P4、P5よりも大きくなっている。
図8に戻って、時点t2で1枚目の原稿Dの先端がレジストセンサー92で検出されてから一定時間taが経過すると(時点t3)、電磁クラッチ72がオフからオンに切り換わる。これにより、レジストローラー対43の回転が再開される。この一定時間taは、1枚目の原稿Dの先端部にループ(図2の破線433)を形成するのに必要な時間として予め決められている。時点t2〜t3間が期間P2になる。
期間P2では、レジストローラー対43のみが一時停止しているので、3本の搬送ローラーが同時に回転している期間P1よりも回転中の搬送ローラーの本数が少ない分、搬送ローラーによる合計の回転負荷が少なくなる。図6では、期間P2における原稿搬送時の負荷量がLd2になっているが、このLd2は、期間P1のLd1よりも小さい値である。また、期間P2における実効電流値が0.65A、モーターの昇温率が0.0116であり、期間P1よりも小さくなっている。
つまり、電磁クラッチ72のオン時とオフ時とで、搬送系に含まれる各搬送ローラーによる合計の搬送負荷の大きさが変動し、これに伴ってモーター負荷トルクが変化することにより駆動モーター61の実効電流値Eの大きさが異なる。このことから電磁クラッチ72のオン期間とオフ期間が切り換わることも、原稿搬送時の負荷量Ldが変動する条件の一つであり、シート搬送時のモーター負荷トルク、つまり駆動モーター61に流される電流の実効値が異なる大きさになる条件の一つに含まれる。
図8に戻って、時点t3〜t5の期間P3では、繰り出しローラー41、分離ローラー対42、レジストローラー対43の全てが同時に回転している。このため、期間P3での搬送ローラーの回転負荷は、期間P1と同じになり、図6に示すように期間P3における原稿搬送時の負荷量Ld3が期間P1のLd1と同じ大きさになり、実効電流値Eもモーターの昇温率Qも期間P1と同じになる。
給紙センサー91がオンからオフに切り換わってから(時点t4)、つまり1枚目の原稿Dの後端が給紙センサー91の検出位置を通過してから、一定時間tbが経過すると(時点t5)、電磁クラッチ71がオンからオフに切り換わる。一定時間tbは、給紙センサー91がオフになってから原稿Dの後端が分離ローラー対42を通過して抜け出るまでに要する時間として予め決められている。電磁クラッチ71のオフにより、繰り出しローラー41と分離ローラー対42が一時停止する。
時点t5の後、レジストセンサー92がオンからオフに切り換わってから、つまり1枚目の原稿Dの後端がレジストセンサー92の検出位置を通過してから、一定時間tcが経過すると(時点t6)、電磁クラッチ72がオンからオフに切り換わる。一定時間tcは、レジストセンサー92がオフになってから原稿Dの後端がレジストローラー対43を通過して抜け出るまでに要する時間として予め決められている。電磁クラッチ72のオフにより、レジストローラー対43が一時停止する。
時点t5〜t6の期間P4では、レジストローラー対43のみが回転しており、期間P4での搬送ローラーの回転負荷は、繰り出しローラー41と分離ローラー対42が回転している期間P2よりも少なくなる。これにより、図6に示すように期間P4における原稿搬送時の負荷量Ld4が期間P2のLd2よりも小さくなり、実効電流値Eもモーターの昇温率Qも期間P2よりも小さくなる。
時点t6〜t7の期間P5では、駆動モーター61は回転しているが全ての搬送ローラーが停止しているので、期間P5での搬送ローラーの回転負荷がほとんどない状態になり、図6に示すように期間P5における原稿搬送時の負荷量Ld5が他の期間P1〜P4のLd1〜L4よりも小さくなり、実効電流値Eとモーターの昇温率Qも他の期間P1〜P4よりも小さくなる。
時点t7から2枚目の原稿Dの給紙開始指示(時点t8)があるまでの期間P6では、駆動モーター61が停止しているので、駆動モーター61は昇温ではなく降温する。この降温率Dは、図6に示すように0.0447になっている。
2枚目の原稿Dの給紙開始指示(時点t8)があると、2枚目の原稿Dに対しても、1枚目の原稿Dの給紙開始指示があった場合と同じ動作、つまり駆動モーター61の回転再開や電磁クラッチ71、72のオンなどの動作が開始される。
1枚目の原稿Dに対して、期間P1〜P5が駆動モーター61の昇温期間になり、期間P6が駆動モーター61の降温期間になる。
時点t0での駆動モーター61の温度を初期温度T0としたとき、初期温度T0に、時点t1からの経過時間に期間P1における昇温率Qを乗算したものを足し合わせると、その経過時点における駆動モーター61の温度(モーター温度)を求めることができる。同様に、時点t2で求めたモーター温度に、時点t2からの経過時間に期間P2における昇温率Qを乗算したものを足し合わせると、その経過時点におけるモーター温度を求めることができる。他の時点t3〜t7についても同様である。また、時点t7で求めたモーター温度から、時点t7からの経過時間に降温率Dを乗算した温度を差し引くことで、期間P6内でその経過時におけるモーター温度を求めることができる。
2枚目の原稿Dが給紙される時点t8から昇温期間が開始されるが、1枚目の原稿Dに対する昇温期間と降温期間と同じ温度計算方法を用いることで、時点t8以降の各時点でのモーター温度を求めることができる。
3枚よりも多い枚数の原稿Dを順次、給紙する場合も3枚目以降の各原稿Dについて2枚目の原稿Dに対する給紙動作と同じ動作が繰り返し実行される。この場合も、1枚目と2枚目の原稿Dが搬送される場合と同じ温度計算方法を用いて、3枚目以降の原稿Dが搬送される場合のそれぞれの時点でのモーター温度を計算することができる。温度計算方法の処理内容については、後述の図10に示すフローチャートで説明する。
なお、図8では時点t7〜t8の期間P6で駆動モーター61が停止しているが、これに限られず、次に搬送すべき原稿Dが存在する場合には駆動モーター61を停止させずに回転したままとしても良い。この場合、モーター昇温率Qが期間P5と同じになる。
〔6〕モーター初期温度の設定
図9は、モーター初期温度設定処理の内容を示すフローチャートであり、モーター初期温度設定処理は、1枚目の原稿Dの給紙開始時であり、後述のモーター初期温度設定処理の開始直前にモーター初期温度設定部83により実行される。
同図に示すように、MFPの電源オン直後であるか否かを判断する(ステップS1)。電源オン直後の場合(ステップS1で「Yes」)、電源がオフになっていた時間Tzを取得する(ステップS2)。時間Tzは、タイマー85により計時される。
電源オフ時の駆動モーター61のモーター降温率Dを取得する(ステップS3)。この取得は、モーター温度変化率テーブル82からモーター降温率Dを読み出すことにより行われる。上限温度Tuから(時間Tz×モーター降温率D)を差し引いた値Tbを求める(ステップS4)。ここで、上限温度Tuは、駆動モーター61の通電時に想定される初期温度の最大値として予め決められており、例えば100℃である。
(時間Tz×モーター降温率D)は、電源オフ期間における駆動モーター61の降下温度である。前回の電源オフ時でのモーター温度が上限温度Tuであったと仮定したとき、値Tbは、次に電源オンされた時点におけるモーター温度を表すものになる。
駆動モーター61の下限温度Tdを取得する(ステップS5)。下限温度Tdは、MFPが常温常湿環境下に設置されている場合に想定される駆動モーター61の初期温度の最低値として予め決められており、例えば35℃である。
温度Tb≧下限温度Tdの場合(ステップS6で「Yes」)、モーター初期温度T0をTbに設定して(ステップS7)、当該処理を終了する。温度Tb<下限温度Tdの場合(ステップS6で「No」)、モーター初期温度T0を下限温度Tdに設定して(ステップS8)、当該処理を終了する。時間Tzがかなり長い場合、実際にはモーター温度が下限温度Td程度であっても、ステップS4での計算上ではマイナスになる場合もあり得るので、これを避けるためである。
一方、電源オン直後ではない場合(ステップS1で「No」)、モーター初期温度T0を上限温度Tuに設定して(ステップS9)、当該処理を終了する。本実施の形態では、モーター温度を実測しないので、MFPの電源がオンされている間にモーター温度がどの程度まで下がっているかがわからない。上限温度Tuは、これ以上、高くならないと想定される初期温度の最大値なので、これをモーター初期温度T0に設定しておくことで、実際のモーター温度が昇温抑制動作の実行を判断するための閾値(=105℃)を超えることが生じないようにすることができる。
〔7〕モーター温度算出処理の内容
図10と図11は、モーター温度算出処理の内容を示すフローチャートであり、モーター温度算出処理は、モーター温度算出部84により1枚目の原稿Dの給紙開始に伴って開始される。
図10に示すように、原稿枚数を示す変数Nに「1」を設定する(ステップS11)。そして、モーター初期温度設定処理で設定されたモーター初期温度T0を現在のモーター温度Taに設定する(ステップS12)。
N枚目、ここでは1枚目の原稿Dの給紙開始に伴い、原稿情報を取得する(ステップS13)。原稿情報は、1枚目の原稿の種類、サイズ、搬送速度を含み、原稿情報取得部81により取得される。
期間Pを示す変数iに「1」を設定する(ステップS14)。タイマー85の計時を開始する(ステップS15)。そして、ステップS13で取得した原稿情報に応じて、期間Pi、ここではP1のモーター昇温率Q1を取得する(ステップS16)。モーター昇温率Q1(℃/秒)は、図6に示すモーター温度変化率テーブル82を参照し、原稿情報(原稿の種類、サイズ、搬送速度)に対応する期間P1のモーター昇温率Qが読み出される。具体的には、1枚目の原稿Dが普通紙、A4サイズ、搬送速度V1の場合、期間P1に対応するモーター昇温率Q1として「0.0135」が取得される。
1秒の経過を待ち(ステップS17)、現在のモーター温度Taに、1秒前に取得したモーター昇温率Q1を加算して得られた値を、新たなモーター温度Taとして更新する(ステップS18)。モーター昇温率Qは、1秒単位におけるモーター温度の上昇量を示すので、1秒が経過した現時点で、この1秒前のモーター温度Taにモーター昇温率Q1を加算することで、現時点のモーター温度を求めることができる。
求めた現在のモーター温度Taを示すモーター温度情報を昇温抑制動作指示部57に出力する(ステップS19)。昇温抑制動作指示部57は、受信したモーター温度情報から現在のモーター温度を取得し、取得したモーター温度に基づき昇温抑制動作の実行指示の要否を判断する。この判断の詳細は後述する。
現時点が期間Pi、ここでは期間P1の次の期間P2に移っているか否かを判断する(ステップS20)。期間P1内であれば、否定的な判断を行い(ステップS20で「No」)、N枚目、ここでは1枚目の原稿Dの搬送が終了したか否かを判断する(ステップS21)。本処理は、第1搬送機構101の原稿搬送を対象にしており、原稿搬送が終了したことの判断は、図8に示す時点t7に至ったことを判断することにより行われる。
1枚目の原稿Dの搬送が終了していない、つまり搬送動作中であることを判断すると(ステップS21で「No」)、ステップS16に戻って、ステップS16以降の処理を実行する。現在が期間P1に属したままであれば、ステップS16からS21を経てS16に戻る処理を繰り返し実行する。これにより、期間P1の開始から終了までの間で1秒が経過する度にモーター昇温率Q1が累積されていき、その累積値がその時点でのモーター温度として求められ、モーター温度情報が出力される。
期間P1の終了(図8に示す時点t2)が判断されると(ステップS20で「Yes」)、現在の変数iに「1」をインクリメントした値を新たな変数iとして更新する(ステップS22)。上記では、i=1であったので、iが2に更新される。
ステップS21を介してステップS16に戻ると、現在の期間Pi、ここではP2のモーター昇温率Q2を取得する。期間P2のモーター昇温率Q2は、例えば原稿が普通紙、A4サイズ、搬送速度V1の場合、期間P2に対応するモーター昇温率Q2(=0.0116)が取得される。
そして、1秒を待った後(ステップS17)、現在のモーター温度Taに、取得したモーター昇温率Q2を加算して得られた値を、新たなモーター温度Taとして更新する(ステップS18)。この更新の方法は、期間P1のときと同じである。期間P2が終了するまでの間、ステップS16からS21を経てS16に戻る処理が繰り返し実行される。これにより、期間P2でも1秒が経過する度にその時点でのモーター温度が求められて出力される。次の期間P3、P4、P5のそれぞれについても期間P1、P2と同じ処理が実行されるので、それぞれの期間内でモーター温度の算出と出力が1秒単位で行われる。
N枚目(ここでは1枚目)の原稿Dの搬送終了を判断すると(ステップS21で「Yes」)、図11に示すステップS23に進む。
ステップS23では、次に搬送すべき原稿Dが存在するか否かを判断する。次の原稿Dが存在することの判断は、原稿給紙トレイ40a上に原稿Dがまだ残っていることを不図示の原稿有無検出センサー等で検出することにより行われる。
次に搬送すべき原稿Dが存在することを判断すると(ステップS23で「Yes」)、1秒の経過を待ち(ステップS24)、モーター降温率Dを取得する(ステップS25)。モーター降温率D(℃/秒)は、モーター温度変化率テーブル82(図6)から読み出されることにより取得される。そして、現在のモーター温度Taから、取得したモーター降温率Dを差し引いて得られた値を、新たなモーター温度Taとして更新する(ステップS26)。
モーター降温率Dは、1秒単位におけるモーター温度の降下量を示すので、1秒が経過した現時点で、この1秒前のモーター温度Taからモーター降温率Dを差し引くことで、現時点のモーター温度Taを求めることができる。
そして、求めた現在のモーター温度Taを示すモーター温度情報を昇温抑制動作指示部57に出力した後(ステップS27)、次の給紙指示、つまり2枚目の原稿Dの給紙指示(図8に示す時点t8)があったか否かを判断する(ステップS28)。次の給紙指示がないことを判断すると(ステップS28で「No」)、ステップS24〜S28の処理を繰り返し実行する。
1枚目の原稿搬送終了から2枚目の原稿給紙開始までの間は、モーター温度の下降期間であり(図8に示す期間P6に相当)、モーター温度が時点t7よりも低い温度になる。
次の給紙指示があると(ステップS28で「Yes」)、現在の変数Nの値に「1」をインクリメントした値を新たな変数N、ここでは2として更新して(ステップS30)、図10に示すステップ13に戻る。ステップS13では、2枚目の原稿Dの給紙に伴い、原稿情報を取得する。なお、1枚目の原稿Dと2枚目の原稿Dに対する原稿情報が同じことが判っている場合には、ステップS13を実行せず、1枚目の原稿Dに対する原稿情報を援用するとしても良い。
ステップS13〜S22の各処理により、2枚目の原稿Dの給紙開始から搬送終了までの間においてモーター温度が1秒単位で計算、出力される。2枚目の原稿Dの搬送が終了した後(ステップS21で「Yes」)、次に搬送すべき原稿が存在しないことを判断すると(ステップS23で「No」)、当該処理を終了する。
〔8〕昇温抑制動作指示処理の内容
図12は、昇温抑制動作指示処理の内容を示すフローチャートであり、昇温抑制動作指示処理は、昇温抑制動作指示部57により、1枚目の原稿Dの給紙開始から最後の原稿Dの搬送終了までの間に亘って実行される。
図12に示すように、モーター温度算出部84からモーター温度情報を受信したか否かを判断する(ステップS51)。このモーター温度情報とは、モーター温度算出部84から1秒ごとに出力されるモーター温度情報のうち、当該判断時またはこれの直前に出力された一つのモーター温度情報である。
モーター温度情報を受信したことを判断すると(ステップS51で「Yes」)、受信したモーター温度情報に含まれる現在のモーター温度Taが閾値Tuよりも低いか否かを判断する(ステップS52)。閾値Tuは、上記のように105℃に予め設定されているが、これに限られないことはいうまでもない。
モーター温度Ta<閾値Tuであることを判断すると(ステップS52で「Yes」)、ステップS54に進む。ステップS54では、最後の原稿搬送が終了したか否かを判断する。終了ではないことを判断すると(ステップS54で「No」)、ステップS51に戻り、新たなモーター温度情報を受信したか否かを判断する。モーター温度Ta<閾値Tuの関係が満たされている間、ステップS51、S52で「Yes」、S54の処理が繰り返し実行される。
一方、モーター温度Taが上昇して、モーター温度Ta≧閾値Tuの関係になると(ステップS52で「No」)、昇温抑制動作の実行を第1モーター制御部54に指示して(ステップS53)、ステップS54に進む。
第1モーター制御部54は、昇温抑制動作の実行指示を受け付けると、それまでの通常の原稿搬送動作に代えて昇温抑制動作を実行する。昇温抑制動作に切り換わった場合でもモーター温度は、上記のモーター温度算出処理で算出される。すなわち、昇温抑制動作では、上記のように原稿給紙間隔(図8に示す期間P6に相当)が通常の原稿搬送動作よりも長くなるだけであり、モーター温度の下降時においても、通常の原稿搬送動作と同様に、図11に示すステップS24〜S28の処理で期間P6内におけるモーター温度を算出できるからである。
〔9〕実施例と比較例におけるモーター温度について
図13は、実施例と比較例におけるモーターの昇温の様子を概略で示すグラフであり、横軸が時間(秒)、縦軸がモーター温度(℃)になっている。
ここで、実施例のグラフ(実線)は、原稿の種類とサイズと搬送速度に応じたモーター昇温率Qと降温率Dを期間P1〜P6のそれぞれごとに適用してモーター温度を上記の計算方法で計算した場合に得られたものである。
一方、比較例のグラフ(破線)は、原稿の種類とサイズと搬送速度を一切考慮せず、モーター温度が最も上がる最悪条件、すなわち全ての期間P1〜P5で最も大きいモーター昇温率Qを適用してモーター温度を計算した場合に得られたものである。
実施例と比較例のいずれのグラフも、1枚目の原稿Dの給紙開始時が0秒であり、2枚目、3枚目・・と搬送された原稿枚数が増えるのに伴って時間が100秒、200秒・・・というように経過していき、この時間の経過に伴ってモーター温度が上昇している様子を示している。
両方のグラフを見ると、モーター初期温度T0である100℃を起点に、時間の経過に伴ってモーター温度が上昇しているが、比較例の方が実施例よりもモーター昇温率Qが大きいことから時間Tα(100秒程度)だけ早くモーター温度が閾値(105℃)に達している。モーター温度が閾値に達すると、以降、昇温抑制動作に遷移する。
昇温抑制動作は、ここでは次のような動作になる。すなわち、モーター温度がTxのときから所定時間、例えば6秒間だけ原稿Dを搬送すると、駆動モーター61を一時停止させて原稿搬送を中断する。この6秒間に上昇したモーター温度をδ1とする。駆動モーター61の一時停止によりモーター温度がTxまで下がると(モーター温度の降温)、駆動モーター61の回転を再開して原稿Dの搬送を再開するという動作を繰り返す。
この動作では、モーター温度の降温に要する時間が短いほど、単位時間当たりの原稿搬送可能枚数が多くなるので、それだけ原稿読取の生産性が向上することになる。
駆動モーター61の一時停止には、供給電流を完全に遮断するのではなく、それまでの電流値(ピーク値:1.0A)からステッピングモーターのいわゆる自己保持機能を作用させるための小さな電流値に切り換えて停止位置を保持する(モーター軸の回転を禁止させる)制御を用いる。
この一時停止時の降温率Dは、実施例と比較例とで異なる大きさが適用される。なぜなら、実施例では、原稿情報からサイズが判っており、A4の小サイズの場合、原稿搬送方向長さ(210mm)が短いので、原稿搬送を一時停止させても、原稿Dの後端が機外に出ない。具体的には、原稿Dの後端は、一時停止の時点で繰り出しローラー41よりも少し下流側まで搬送されている状態になっている。これにより、一時停止時に原稿Dの後端がユーザーより把持されて原稿Dが引っ張り出されるという操作が行われることがまず生じない。このため、一時停止時に駆動モーター61に供給すべき電流のピーク値を例えば0.2Aまで落とすことできる。
一方、比較例では、原稿サイズを考慮しないので、実際にはA4サイズでも最大サイズ、例えばA3サイズのものが搬送されているとみなして、一時停止時に駆動モーター61に供給すべき電流のピーク値を決める必要がある。大サイズの原稿は、原稿搬送方向長さ(A3の場合、420mm)が長いので、原稿搬送を一時停止させた場合、原稿Dの後端が機外に出る状態になり、一時停止時に原稿Dの後端がユーザーより把持されて原稿Dが引っ張り出される操作が行われる蓋然性が高くなる。このため、一時停止時に保持力を強くしておく必要が生じるからである。例えば、0.3Aとされる。
一時停止時に駆動モーター61に供給される電流のピーク値が大きいほど、駆動モーター61の発熱量が増えるから、降温率Dは、それだけ小さくなる。例えば、実施例では、電流値0.2Aに対して0.03898(℃/秒)、比較例では、電流値0.3Aに対して0.03438(℃/秒)になる。
6秒間の原稿搬送時の昇温率Qは、一時停止時と同様に実施例の方が比較例よりも小さくなる。実施例では、原稿サイズ等の原稿情報から、例えばA4サイズの場合に期間P4に対応する昇温率Qa(=0.0099)が用いられ、比較例では、A3サイズの場合に期間P4に対応する昇温率Qb、ここでは0.0135が用いられる。
原稿Dを6秒間搬送させた場合のモーター上昇温度δ1は、実施例では、(6×Qa)で0.059になり、比較例では、(6×Qb)で0.081になる。モーター上昇温度δ1を降温率Dで除すると、温度δ1の降温に要する時間Tδを求めることができる。時間Tδは、実施例では1.5秒(=0.059/0.03898)になり、比較例では2.4秒(=0.081/0.03438)になる。
時間Tδは、原稿搬送の間隔に相当するので、原稿搬送時間である6秒を、(時間Tδ+6)で除した値Uaは、原稿搬送の生産性を指標するものになる。Uaは、実施例では0.8になり、比較例では0.71になる。つまり、昇温抑制動作に入ると、それまでの通常の搬送動作に対して生産性が比較例では71%に低下するが、実施例では80%になり、生産性をできるだけ損なわない制御を実現することができる。
この比較例は、異なる種類の原稿を読み取る場合にどの種類の原稿でもモーター昇温率を同じ最悪値で計算することから、実質、従来のスキャンやコピーといった動作モード単位で加算定数を一律に決める構成と同じといえる。よって、実施例の方が従来よりもモーター温度の推定精度が高く、原稿画像の読取生産性も向上できるという効果を有する。
本発明は、シート搬送装置に限られず、これを備える画像読取装置や画像形成装置を含み、シートを搬送する搬送ローラーに駆動力を付与して搬送ローラーを回転させるモーターの温度を推定する温度推定方法であるとしてもよい。また、その方法をコンピュータが実行するプログラムであるとしてもよい。さらに、本発明に係るプログラムは、例えばフレキシブルディスク等の磁気ディスク、DVD−ROMなどの光記録媒体、フラッシュメモリ系記録媒体等、コンピュータ読み取り可能な各種記録媒体に記録することが可能であり、当該記録媒体の形態で生産、譲渡等がなされる場合もあるし、プログラムの形態でインターネットを含む有線、無線の各種ネットワーク、放送、電気通信回線、衛星通信等を介して伝送、供給される場合もある。
〔10〕変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例が考えられる。
(10−1)上記実施の形態では、レジストローラー対43などの搬送ローラーを目標の一定速度で回転させるモーターとしてステッピングモーターを用いる構成例を説明したが、これに限られない。搬送ローラーの回転速度を定速度に維持している状態で、搬送ローラーの回転負荷の大きさの変化などによりモーターの負荷トルクの大きさが変化した場合に、その負荷トルクの変化に応じて、励磁コイルに流れる実効電流の大きさが変化する特性を有するモーター、例えば交流モーターなどに適用できる。
(10−2)上記実施の形態では、第1搬送機構101の駆動伝達経路70上に電磁クラッチ71、72が介在する構成例を説明したが、これに限られず、電磁クラッチを有しない構成にも適用できる。電磁クラッチの有無に関係なく、搬送対象の原稿Dの種類やサイズなどの違いによって搬送ローラーの回転負荷の大きさが異なり、搬送ローラーの回転負荷が異なることにより駆動モーター61の負荷トルクの大きさも変化するからである。
また、同じ種類とサイズの原稿Dでも、上記のように電磁クラッチのオン時とオフ時とで原稿搬送時の負荷量Ldの大きさが変化し、駆動モーター61の負荷トルクの大きさが変化するので、上記のモーター温度の推定方法の適用は、搬送対象の原稿Dの種類などが異なる場合に限られることもない。
さらに、給紙トレイ40a上の原稿Dを繰り出すときには、繰り出しローラー41を原稿Dに接触する繰り出し位置まで下降させ、原稿Dの繰り出しが終了すると、繰り出しローラー41を原稿Dから離間する退避位置まで上昇させる昇降動作を、駆動モーター61の回転駆動力の一部を利用して行う構成もあり得る。この構成では、繰り出しローラー41の昇降動作の間、昇降動作を行っていない間に対して駆動モーター61の負荷トルクが大きくなる。繰り出しローラー41の昇降動作の期間に適用する昇温率を予め求めておくことで、昇降動作時のモーター温度を精度よく求めることができる。
(10−3)上記実施の形態では、モーター温度算出処理のステップS16〜S18では、P1〜P5の期間ごとに、その期間内において経時的に、具体的には1秒単位でモーター昇温率Qを取得して、取得したモーター昇温率Qを累積した累積値をその期間の開始時からのモーター上昇温度として求めるとしたが、これに限られない。その期間に対応するモーター昇温率Qをその期間内のいずれかのタイミングで1回だけ取得して、取得したモーター昇温率Qに、その期間の開始からの経過時間を乗算して得られた温度を、経時的に取得した昇温率の累積値に含めることができる。
(10−4)上記実施の形態では、駆動モーター61の停止時の降温率Dとして、駆動モーター61への電流供給を遮断した状態の降温率を適用する構成例を説明したが、これに限られない。例えば、原稿搬送中に原稿Dを一時停止させる状況が生じた場合、上記の自己保持機能を作用させる制御を行う場合が想定される。
この保持制御の期間中については、予め決められた保持制御時の降温率を用いてモーター温度の推定を行うことができる。保持制御時の降温率は、電流値の大きさにより決まるが、電流遮断時の降温率D(=0.0447)よりも少し小さな値、例えば0.0343などになる。
原稿Dを一時停止させる状況としては、N枚目の原稿Dを読み取って得られた画像データを内部メモリ(不図示)に格納し終わった時点でメモリが一杯になったため、(N+1)枚目の原稿Dを読取位置1aの直前位置で停止させて、メモリの開放を待つという状況が考えられる。メモリが開放されると、一時停止が解除され、原稿Dの搬送が再開されて読取動作が実行される。
(10−5)上記実施の形態では、MFPがモーター温度変化率テーブル82を備える構成例を説明したが、これに限られず、例えば搬送対象の原稿の種類やサイズ等の原稿搬送時の負荷量に対応するモーター昇温率Qと降温率Dを示す情報を、ネットワークを介して外部の端末装置(不図示)から取得するとしても良い。
(10−6)上記実施の形態では、シート搬送装置を、シートの一例としての原稿Dを搬送する自動原稿搬送部40に適用した構成例を説明したが、これに限られない。
画像形成部2や給紙部3において、シートの一例としての用紙Sを搬送する搬送ローラーをモーターで回転駆動する構成のシート搬送装置に適用することができる。また、画像形成装置や画像読取装置に限られず、シートを搬送するシート搬送装置一般に適用することができる。さらに、上記のモーター昇温率や降温率、実効電流値などの数値が上記のものに限られないことはいうまでもなく、装置構成に応じて適した値が予め設定される。
また、上記実施の形態及び上記変形例の内容をそれぞれ可能な限り組み合わせるとしても良い。
本発明は、シートを搬送ローラーにより搬送するシート搬送装置に広く適用することができる。
1 画像読取装置
40 自動原稿搬送部(シート搬送装置)
41 繰り出しローラー
43 レジストローラー対
54 第1モーター制御部
56 モーター温度推定部
57 昇温抑制動作指示部
61 駆動モーター
71、72 電磁クラッチ
81 原稿情報取得部
82 モーター温度変化率テーブル
83 モーター初期温度設定部
84 モーター温度算出部
85 タイマー

Claims (12)

  1. シートを搬送する搬送ローラーを定速度で回転駆動するモーターの温度を監視し、前記モーターの適温制御をするようにしたシート搬送装置であって、
    シート搬送時の負荷量の変動に応じて変化する前記モーターの実効電流の大きさから前記モーターの昇温率を取得する取得手段と、
    シート搬送開始時から経時的に前記モーターの昇温率を取得し、その累積値に基づいて前記モーターの現在の温度を推定する温度推定手段と、
    を備えることを特徴とするシート搬送装置。
  2. 前記モーターを回転制御する制御手段と、
    前記推定されたモーターの現在の温度が閾値以上に達すると認められる場合、通常のシート搬送動作に代えて、前記モーターの昇温を抑制するための所定の昇温抑制動作の実行を前記制御手段に指示する指示手段と、
    を備えることを特徴とする請求項1に記載のシート搬送装置。
  3. 前記負荷量は、搬送対象のシートの種類とサイズの一つまたはこれらの組み合わせごとに、予め定められていることを特徴とする請求項1または2に記載のシート搬送装置。
  4. 前記負荷量がシートの種類の場合、厚みが厚いシートの方が薄いシートよりも前記モーターの昇温率が大きいことを特徴とする請求項3に記載のシート搬送装置。
  5. 前記負荷量がシートのサイズの場合、サイズが大きいシートの方が小さいシートよりも前記モーターの昇温率が大きいことを特徴とする請求項3に記載のシート搬送装置。
  6. 前記搬送ローラーを第1の搬送ローラーとしたとき、当該第1の搬送ローラーよりもシート搬送方向上流または下流に位置し、前記モーターからの駆動力の一部により回転して、前記シートを搬送する第2の搬送ローラーと、
    前記モーターから前記第1と第2の搬送ローラーのうち一方の搬送ローラーまでの駆動力の伝達経路の途中に介在して、その駆動力を入り切りするクラッチと、
    を備え、
    前記負荷量には、前記第1と第2の搬送ローラーのそれぞれの回転負荷が含まれ、
    前記負荷量の大きさは、前記クラッチの入り期間と切り期間とで異なり、
    前記モーターの昇温率は、前記クラッチの切り期間よりも入り期間の方が大きな値が対応付けられており、
    前記温度推定手段は、
    シート搬送開始以降、前記クラッチの切り期間にはこれに対応する昇温率を用い、前記クラッチの入り期間にはこれに対応する昇温率を用いて前記推定を行うことを特徴とする請求項1または2に記載のシート搬送装置。
  7. 前記温度推定手段は、
    シート搬送開始時における前記モーターの初期温度に、取得した昇温率に次の取得までの時間を乗算して得られる温度を加算することで、前記モーターの現在の温度を求めることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載のシート搬送装置。
  8. 前記初期温度は、予め決められた温度であることを特徴とする請求項7に記載のシート搬送装置。
  9. 前記取得手段は、さらに、1枚のシートの搬送終了により前記モーターを停止させたときの前記モーターの降温率を取得し、
    前記温度推定手段は、
    前記モーターの停止開始時の推定温度と停止開始から現在までの経過時間と前記降温率とに基づき、停止中における前記モーターの現在の温度を推定することを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載のシート搬送装置。
  10. 前記モーターは、ステッピングモーターであることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載のシート搬送装置。
  11. シートを搬送する搬送ローラーを回転駆動するステッピングモーター(以下、「モーター」という。)の温度を監視し、前記モーターの適温制御をするようにしたシート搬送装置であって、
    シートの搬送速度を異なる速度に切り換えることに応じて変化する前記モーターの実効電流の大きさから前記モーターの昇温率を取得する取得手段と、
    シート搬送開始時から経時的に前記モーターの昇温率を取得し、その累積値に基づいて前記モーターの現在の温度を推定する温度推定手段と、
    を備えることを特徴とするシート搬送装置。
  12. 請求項1〜11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り搬送されるシート上の画像を読み取る読取手段と、
    を備えることを特徴とする画像読取装置。
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