JP7344467B2 - 検出装置、給送装置、画像形成装置および連れ回り状態検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、検出装置、給送装置、画像形成装置および連れ回り状態検出方法に関するものである。

従来、駆動部材に対して従動回転する従動部材の連れ回り状態を検出する検出装置が知られている。

特許文献１には、上記検出装置として、従動部材の軸にエンコーダを設け、エンコーダにより従動部材の回転速度を検出し、従動部材の回転速度に基づいて従動部材の連れ回り状態を検出するものが記載されている。

しかしながら、特許文献１に記載の検出装置は、部品点数が多く装置の構造が複雑化するおそれがあった。

上述した課題を解決するために、本発明は、駆動部材に対して従動回転する従動部材の連れ回り状態を検出する検出装置において、前記従動部材の軸に対向する対向電極を有し、前記軸と前記対向電極と間の静電容量に基づいて、前記従動部材の振動を計測する振動計測手段を設け、前記振動計測手段の計測結果に基づいて、前記従動部材の連れ回り状態を検出することを特徴とするものである。

本発明によれば、装置の構造を簡素化することが可能となる。

画像形成装置の概略構成図。 給送装置における給送機構の斜視図。 分離ローラ付近の拡大斜視図。 軸ホルダと取付軸とを示す概略図 給送されるシートの先端位置がばらつく理由について説明する図。 従来の給送装置の斜視図。 本実施形態の画像形成装置の制御ブロック図。 振動計測装置の一例を示す概略斜視図。 対向電極の配置例を示す図。 振動計測装置の他の例を示す概略斜視図。 センサコイルの配置例を示す図。 振動計測装置が計測した振動データの一例を示す図。 図１２に示す振動データを、フィードローラの偏心による分離ローラの振動成分と、分離ローラの偏心による分離ローラの振動成分と、その他の振動成分とに分解した図。 順転率が６０％のときの振動データの一例を示す図。 図１４の振動データをフィードローラの偏心による分離ローラの振動成分と、分離ローラの偏心による分離ローラの振動成分と、その他の振動成分とに分解した図。 順転率が５０％のときの振動データの一例を示す図。 図１６の振動データをフィードローラの偏心による分離ローラの振動成分と、分離ローラの偏心による分離ローラの振動成分と、その他の振動成分とに分解した図。 本実施形態の分離ローラのメンテナンスの要否判断制御の制御フロー図。

以下、本発明を画像形成装置に適用した実施形態について説明する。
図１は本発明の実施形態に係る給送装置が適用される画像形成装置の概略構成図である。原稿Ｄは、原稿搬送部１０によって、図中の矢印方向に搬送（給送）されて、原稿読込部２上を通過し、原稿読込部２で画像情報が光学的に読み取られる。読み取られた画像情報に基づいたレーザ光等の露光光Ｌが、露光部３（書込部）から作像部４の感光体ドラム５上に照射される。作像部４において、所定の作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程）を経て、感光体ドラム５上に画像情報に対応した画像（トナー像）が形成される。

形成された画像は、給送装置から搬送され、レジストローラ対１７によりタイミング合わせて搬送されてきたシートＰ上に転写部７で転写される。転写工程後のシートＰは、定着ローラ２１と加圧ローラ２２とを備える定着装置２０でトナー像が定着され、排紙トレイ３１上に積載される。

装置本体１には複数の給送装置１２、１３が設けられている。これらはほぼ同様の構成となっている。給送装置１３には、載置部４３（昇降板）、載置部４３に載置されたシートＰを給送するための給送手段としての給送機構５２、等が設置されている。また、装置の図中右側面には、手差しトレイ１６が設置されており、手差しトレイ１６に載置されたシートＰを給送するための給送手段として、給送装置１２,１３の給送機構と同一構成の給送機構が設けられている。また、図中符号８０は、ユーザーにより操作される操作部と表示部とを備えたタッチパネル等の操作表示部である。

図２は給送装置１３における給送機構５２の斜視図であり、図３は、分離ローラ付近の拡大斜視図である。
給送機構５２は、フィードローラ５３、ピックアップローラ５４、分離ローラ５５等で構成されたいわゆるＦＲＲ給紙方式のものである。ピックアップローラ５４は、アーム５８やソレノイドにより載置部４３に載置されたシートＰ（最上方のシートＰ１）に対して接離可能に構成されている。フィードローラ５３は、給送モータ１１０(図７参照)の駆動力によりシートを給送する方向に回転駆動する。分離ローラ５５は、フィードローラ５３との間の分離ニップ部に複数枚のシートＰが挟持されたときに、その複数枚のシートＰのうち最上方のシートＰのみがフィードローラ５３の回転に沿って給送方向に給送されるように下方のシートＰを最上方のシートＰに対して分離させる分離部材として機能する。符号５９は給送機構５２から送られたシートを搬送する搬送ローラである。

分離ローラ５５は、取付軸６０に回転自在に取りつけられており、この取付軸６０には、トルクリミッタ６２が設置されている。取付軸６０は、回転自在に軸ホルダ６３に取り付けられている。取付軸６０に設置されたトルクリミッタ６２は取付軸６０を介して伝達された給送モータ１１０（図７参照）からの駆動を分離ローラ５５に伝達したり遮断したりする。フィードローラ５３と分離ローラ５５との分離ニップ部に１枚のシートＰが挟持されたときや、シートＰが挟持されていないときは、分離ローラ５５にかかる回転負荷が比較的大きく、給送モータ１１０から分離ローラ５５への駆動伝達を遮断する。このとき、分離ローラ５５はトルクリミッタ６２に対して空転しフィードローラ５３に連れ回る。分離ニップ部に複数枚のシートＰが挟持されたときには、シートＰ同士のすべりで分離ローラ５５にかかる回転負荷が比較的小さく給送モータ１１０から分離ローラ５５に駆動を伝達する。これにより、分離ローラ５５は、給送モータ１１０からの駆動力によりシートを給送する方向とは反対方向に回転駆動し、分離ニップ部に挟まれた複数枚のシートＰのうち、最上方のシートＰ１を除く下方のシートを載置部４３へ戻す。

図４は、軸ホルダ６３と取付軸６０とを示す概略図である。
図４に示すように、軸ホルダ６３の軸方向両側面の取付軸６０が支持された側と反対側には、それぞれ回動支点６３Ａが設けられている。回動支点６３Ａは、装置のフレーム６４に設けられたホルダ保持部６４ａに揺動可能に支持されている（図３参照）。また、軸ホルダ６３は、付勢部材によりフィードローラ側に付勢力ｆで付勢されている。これにより、分離ローラ５５は、回動支点６３Ａを支点にしてフィードローラ５３に対して接離可能となり、フィードローラ５３の偏芯、分離ローラ５５の偏芯や、経時でのローラの磨耗による外径減少があってもそれに追従して給紙ローラに接するよう構成されている。

近年通紙される用紙の低コスト化、環境へのやさしさから用紙のパルプ含有量を減らし、代わりに炭酸カルシウムを多く配合する用紙（以下、高炭カル紙という）が使用されることが多くなってきている。しかし、高炭カル紙の使用により、紙表面から炭酸カルシウムが脱落し、表面ゴム製のフィードローラ５３や分離ローラ５５の表面に付着し摩擦力を低下させる。このように、フィードローラ５３や分離ローラ５５の摩擦力が低下すると、分離ニップに搬送されたシートＰが、フィードローラ５３に対してスリップしやすくなる。特に、シートＰに対して分離ローラ５５がスリップして分離ローラの連れ回り状態が悪化することで、分離ローラ５５が搬送抵抗となり、シートＰが、フィードローラ５３に対してスリップしやすくなる。その結果、シートＰが下流側の規定位置に所定時間までに到着せず、ジャムとなってしまうおそれがある。

従来、給送開始から下流のシート検知センサにシート先端が到達するタイミングを測定し、この平均値、ばらつき（標準偏差、分散）などがある閾値を超えた場合に、フィードローラ５３や分離ローラ５５への炭酸カルシウム等の汚れの付着により摩擦力が低下によるジャムが発生しやすくなったと判定して、ユーザーやサービス委託会社にローラ清掃、交換などのメンテナンスを促すような対応を行っている。しかしながら、給送されるシートＰの先端位置がばらつき、精度よくフィードローラ５３や分離ローラ５５の摩擦力低下を判定できない。

図５は、給送されるシートＰの先端位置がばらつく理由について説明する図である。
図５（a）に示すように、載置部４３にシートがセットされたときは、シートはセットされた位置から搬送される。このとき、２枚のシートが、ピックアップローラ５４により給送され、２枚のシートが分離ニップ部に進入すると、図５（ｂ）に示すように、最上方のシートが、フィードローラ５３の駆動力により給送され、２枚目のシートは、分離ローラ５５の駆動力により戻されて分離ニップ部から載置部４３へ向けて排出される。このとき、２枚目のシートは、セットされた位置まで戻らず、図５（ｃ）に示すように、分離ニップ部の手前の位置に先端が位置する。その結果、２枚目のシートについては、セットされた位置よりも手前で給送されることになり、給送開始から下流のシート検知センサにシート先端が到達するタイミングが、１枚目のシートよりも早まってしまう。よって、給送開始から下流のシート検知センサにシート先端が到達するタイミングが、シート先端の位置によってもばらついてしまうため、給送開始から下流のシート検知センサにシート先端が到達するタイミングに基づいて、フィードローラ５３や分離ローラ５５の摩擦力低下を精度よく判定できないのである。

図６は、従来の給送装置の斜視図である。
図６に示すように、エンコーダ２００により、分離ローラ５５の連れ回り方向の回転状態を直接観察、測定することで、分離ローラ５５の連れ回り状態を検出し、フィードローラ５３、分離ローラ５５の摩擦力低下を判定する従来例もある。エンコーダ２００は、分離ローラ５５に取り付けられたエンコーダディスク２０１と、装置のフレーム６４に取り付けられたエンコーダセンサ２０２とを有する。このように、エンコーダ２００で分離ローラ５５の回転状態を直接観察、測定することで、フィードローラ５３、分離ローラ５５の摩擦力低下を精度よく判定することができる。

しかしながら、エンコーダ２００は、分離ローラ５５の横に、エンコーダディスク２０１とエンコーダセンサ２０２の２部品を配置する必要があり、構造が複雑化する。また、部品点数の増加によるコストアップのおそれもある。そこで、本実施形態では、分離ローラ５５の振動から、フィードローラ５３や分離ローラ５５の摩擦力低下を判定するようにした。

フィードローラ５３や分離ローラ５５には、製造誤差などによりどうしての偏心が発生する。分離ローラ５５は、上述したように、軸ホルダ６３の回動支点６３Ａを支点にしてフィードローラ５３に対して接離可能に構成され、軸ホルダ６３を介して付勢部材によりフィードローラ側に付勢されている。そのため、フィードローラ５３の偏心や分離ローラ５５の偏心で分離ローラ５５が、上記接離方向に振動する。フィードローラ５３の偏心による分離ローラ５５の振動は、フィードローラ５３の回転周期で振動し、分離ローラ５５の偏心による分離ローラ５５の振動は、分離ローラ５５の回転周期で振動する。フィードローラ５３は、回転駆動する駆動部材であるので、フィードローラ５３の偏心による分離ローラ５５の振動の周期は、ほぼ一定である。これに対し、分離ローラ５５は、分離ニップ部に複数枚のシートがないときは、フィードローラ５３に連れ回る従動部材である。従って、分離ローラ５５の偏心による分離ローラ５５の振動の周期は、連れ回り状態（順転率）により変動する。具体的には、連れ回り状態が悪い（順転率が低い）ほど、分離ローラ５５の偏心による分離ローラ５５の振動の周期が長くなるのである。

よって、後述する振動計測装置１２０で計測した分離ローラ５５の振動から、分離ローラ５５の偏心による振動を抽出して、その振動の周期を調べることで、分離ローラ５５の連れ回り状態（順転率）を把握することができる。これにより、フィードローラ５３、分離ローラ５５の摩擦力低下を精度よく判定することができる。以下、具体的に説明する。

図７は、本実施形態の画像形成装置の制御ブロック図である。
同図において、制御部１００は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどから構成され、各種の機器の駆動を制御したり、各種の演算処理をしたりするものである。この制御部１００には、通信部１３０、記憶部１４０、操作表示部８０、給送モータ１１０および振動計測装置１２０などが接続されている。

通信部１３０は、インターネット通信網を介してサービス委託会社にメンテナンス情報などを送信するものである。記憶部１４０は、ＨＤＤなどにより構成され、後述するように、連れ回り回復度合いや、給送枚数などの給送情報を記憶するものである。操作表示部８０は、タッチパネル式ディスプレイや、各種のキーを具備しており、画像をディスプレイ表示したり、操作者のキー操作によって入力された各種情報を受け付けたりする。また、給送モータ１１０は、フィードローラ５３などを回転駆動するものであり、振動計測手段である振動計測装置１２０は、分離ローラ５５の振動を計測するものである。

制御部１００は、後述するように、振動計測装置１２０が計測した分離ローラ５５の振動から、分離ローラ５５の偏心による振動成分を抽出する。そして、抽出した分離ローラ５５の偏心による振動成分から、振動の周期を求め、振動の周期から分離ローラ５５の順転率を検出する。すなわち、本実施形態では、振動計測装置１２０と制御部１００とで、従動部材である分離ローラ５５の連れ回り状態を検出する検出装置が構成されている。

また、制御部１００は、検出した分離ローラ５５の連れ回り状態に基づいて、フィードローラ５３、分離ローラ５５の摩擦力低下を判定する。そして、摩擦力が規定よりも低下していると判定したときは、シートを給送することなくフィードローラ５３を、シートを給送する方向に所定時間回転駆動させてフィードローラ５３や分離ローラ５５の表面に付着した炭酸カルシウムなどの付着物を除去する空駆動モードを実施し、フィードローラ５３や分離ローラ５５の表面を清掃する。

また、制御部１００は、上記空駆動モードを複数回実行しても、分離ローラ５５の連れ回り状態が十分に回復しないときは、通信部１３０によりサービス委託会社にメンテナンスやローラの交換を行うように通知したり、操作表示部８０にローラの交換などのメンテナンスを行う旨を表示し、ユーザーに報知したりする。

図８は、振動計測装置１２０の一例を示す概略斜視図である。
図８に示す振動計測装置１２０は、静電容量方式であって、取付軸６０に所定の距離を開けて対向する対向電極１２１と、静電容量検出回路１２２と、振動検出回路１２３と備えている。

静電容量検出回路１２２は、取付軸６０と対向電極１２１とに電力を印加し、取付軸６０と対向電極１２１との間の静電容量を検出する。静電容量検出回路１２２が検出した静電容量は、振動検出回路１２３に送られ、振動検出回路１２３は、静電容量に基づいて分離ローラ５５のフィードローラ５３に対して接離する方向の振動を検出する。分離ローラ５５とともに取付軸６０がフィードローラ５３に対して接離する方向に変位すると、取付軸６０と対向電極１２１との距離が変化し、静電容量検出回路１２２が検出する静電容量が変化する。よって、静電容量の変化から分離ローラ５５のフィードローラ５３に対して接離する方向の位置変動が検知でき、分離ローラ５５の振動を検知することができる。

静電容量方式を用いることで、取付軸６０（分離ローラ５５）に対して非接触で分離ローラ５５の振動を検知することができ、分離ローラ５５の回動や、分離ローラ５５のフィードローラ５３に対する加圧力に影響を及ぼすことがない。これにより、良好なシートの給送や、分離を行なうことができる。

図９は、対向電極１２１の配置例を示す図である。
図９（ａ）は、対向電極１２１を円弧状として、取付軸６０と同心円状の位置に配置するとともに、図中一点鎖線に示す分離ローラ５５の接離方向（回動支点６３Ａを支点にした揺動方向）に対して直交するように対向電極１２１を配置したものである。

図９（ｂ）は、対向電極１２１を平板とし、取付軸６０の下方に配置するとともに、図中破線に示すフィードローラ５３の回転中心Ｏ３と分離ローラ５５の回転中心Ｏ２とを結んだ線に対して直交するように対向電極１２１を配置したものである。

図９（ｃ）は、対向電極１２１を平板とし、取付軸６０の上方に配置するとともに、図中破線に示すフィードローラ５３の回転中心Ｏ３と分離ローラ５５の回転中心Ｏ２とを結んだ線に対して直交するように対向電極１２１を配置したものである。

図９（ａ）に示す構成では、対向電極１２１の各位置と、取付軸６０の距離を同一にでき、図９（ｂ）や図９（ｃ）に示す対向電極１２１が平板のもの比べて、シート給送方向一端側（図中左側）と他端側（図中右側）と取付軸６０との距離を近づけることができ、対向電極１２１が平板のもの比べて感度を上げることができるというメリットがある。

一方、図９（ｂ）、図９（ｃ）に示す対向電極１２１が平板のものは、取付軸６０の位置が多少シート給送方向にずれても、取付軸６０と対向電極１２１との間距離と、静電容量との関係があまり変化しないため、対向電極１２１の配置をラフにできるというメリットがある。

また、図９（ｂ）や、図９（ｃ）は、対向電極１２１を、フィードローラ５３の回転中心Ｏ３と分離ローラ５５の回転中心Ｏ２とを結んだ線に対して直交するように対向電極１２１を配置し、図中一点鎖線で示す実際の分離ローラ５５の変位の方向に対して直交させていない。分離ローラ５５の回動支点６３Ａを支点にした揺動の角度は、僅かであり、シート給送方向（図中左右方向）の変位は僅かである。よって、分離ローラ５５の変位の方向は、ほぼ上下方向である。従って、対向電極１２１を、フィードローラ５３の回転中心Ｏ３と分離ローラ５５の回転中心Ｏ２とを結んだ線に対して直交するように対向電極１２１を配置しても、問題なく分離ローラ５５の位置変動（振動）を計測することができる。

また、図９（ｃ）に示すように、取付軸６０の上方に対向電極１２１を配置することで、対向電極１２１の取付軸６０との対向面に紙粉などが付着するのを抑制することができる。これにより、取付軸６０と対向電極１２１との距離と、静電容量との関係が変化するのを抑制することができ、経時に亘り、精度よく分離ローラ５５の位置変動（振動）を計測することができる。

また、対向電極１２１は、図９に示す配置に限らず、軸方向から見たとき、図中一点鎖線に示す分離ローラ５５の変位方向に対して、対向電極１２１が交差するように配置すればよい。このように配置すれば、分離ローラ５５の変位に応じて、取付軸６０と対向電極１２１との距離が変化し、取付軸６０と対向電極１２１との間の静電容量が変化して、静電容量から分離ローラ５５の位置変動（振動）を検出することができる。

図１０は、振動計測装置１２０の他の例を示す概略斜視図である。
図１０に示す振動計測装置１２０は、渦電流方式であって、取付軸６０に所定の距離を開けて対向配置されたセンサコイル１２４と、発振器１２５と、共振回路１２６と、検波回路１２７と、振動検出回路１２３と備えている。

発振器１２５は、センサコイル１２４に高周波の交流電流を供給するものであり、検波回路１２７は、共振回路１２６の電圧変化を検出するものである。振動検出回路１２３は、検波回路１２７が検出した電圧変化に基づいて、分離ローラ５５の位置変動（振動）を検出するものである。

発振器１２５からセンサコイル１２４に高周波(数MHz)電流が供給されると、センサコイル１２４は、高周波磁束を発生する。この高周波磁束により取付軸６０の表面には、渦電流が発生する。渦電流の大きさは、取付軸６０とセンサコイル１２４との距離により変化する。センサコイル１２４のインピーダンスが、取付軸６０の表面の渦電流の大きさにより変化し、共振回路１２６の出力電圧が変化する。よって、この共振回路１２６の出力電圧の変化を、検波回路１２７により検出し、振動検出回路１２３により検出した出力電圧の変化から、分離ローラ５５の振動を検出することができる。

この渦電流方式を用いることでも、取付軸６０（分離ローラ５５）に対して非接触で分離ローラ５５の振動を検知することができ、分離ローラ５５の回動や、分離ローラ５５のフィードローラ５３に対する加圧力に影響を及ぼすことがない。これにより、良好なシートの給送や、分離を行なうことができる。

図１１は、センサコイル１２４の配置例を示す図である。
図１１（ａ）に示すように、センサコイル１２４を、図中一点鎖線に示す分離ローラ５５の接離方向上に配置してもよいし、図１１（ｂ）に示すように、図中破線に示すフィードローラ５３の回転中心Ｏ３と分離ローラ５５の回転中心Ｏとを結んだ線上に配置してもよい。上述したように、分離ローラ５５の回動支点６３Ａを支点にした揺動の角度は僅かであり、シート給送方向（図中左右方向）の変位は僅かであるので、図１１（ａ）に示すように配置しても、図１１（ｂ）に示すように配置しても、検出精度に大きな差はない。

図９、図１１に示すように、振動計測装置１２０は、対向電極１２１やセンサコイル１２４など一部品を、取付軸６０の周囲に配置すればよく、エンコーダディスク２０１と、エンコーダセンサ２０２とを取付軸６０の周囲に配置するエンコーダ２００を用いて分離ローラ５５の回転速度を検出する場合に比べて、取付軸６０の周囲に配置する部品点数を少なくすることができる。これにより、エンコーダ２００を分離ローラ５５の横に配置する場合に比べて、構造の簡素化やコスト低減を図ることができる。

次に、振動計測装置１２０が計測した分離ローラ５５の振動から、分離ローラ５５の連れ回り状態（順転率）の算出について、具体的に説明する。
図１２は、振動計測装置１２０が計測した振動データの一例を示す図であり、図１３は、図１２に示す振動データを、フィードローラ５３の偏心による分離ローラ５５の振動成分と、分離ローラ５５の偏心による分離ローラ５５の振動成分と、その他の振動成分とに分解した図である。図１３（ａ）が、フィードローラ５３の偏心による分離ローラ５５の振動成分であり、図１３（ｂ）が、分離ローラ５５の偏心による分離ローラ５５の振動成分であり、図１３（ｃ）が、その他の振動成分である。

制御部１００は、振動計測装置１２０が計測した図１２に示す振動データを、例えば、まず、ローパスフィルタに通して、図１３（ｃ）に示す高周波のその他の振動成分を除去する。次に、高速フーリエ変換により、図１３（ａ）に示すフィードローラ５３の偏心による振動成分と、図１３（ｂ）に示す分離ローラ５５の偏心による振動成分とを抽出することで、分離ローラ５５の偏心による振動成分を把握する。なお、図１２に示す振動データから図１３（ｂ）に示す分離ローラ５５の偏心による振動成分の抽出は、これに限らず、公知の方法で抽出すればよい。

次に、制御部１００は、抽出した分離ローラ５５の偏心による振動成分に基づいて、振動の周期を取得し、分離ローラ５５の順転率Ｋを算出する。分離ローラ５５の順転率Ｋ（％）は、分離ローラ５５の回転速度をＶｒ、フィードローラ５３の回転速度をＶｆとすると、次の式（１）で表すことができる。
Ｋ＝（Ｖｒ／Ｖｆ）×１００・・・（式１）

分離ローラ５５の半径をＲｒ、分離ローラの一回転周期をＴｒ、フィードローラ５３の半径をＲｆ、フィードローラ５３の一回転周期をＴｆとすると、
Ｖｒ＝（２π×Ｒｒ）／Ｔｒ・・・（式２）
Ｖｆ＝（２π×Ｒｆ）／Ｔｆ・・・（式３）
となる。

よって、順転率Ｋ（％）は、
Ｋ＝（Ｒｒ／Ｒｆ）×（Ｔｆ／Ｔｒ）×１００・・・（式４）
となる。

例えば、分離ローラ５５の半径Ｒｒと、フィードローラ５３の半径Ｒｆが同径のときは、Ｔｆ＝Ｔｒのとき、順転率Ｋが、１００％となり、順転率Ｋが５０％のときは、分離ローラ５５の偏心による分離ローラ５５の一回転周期Ｔｒは、フィードローラ５３の一回転周期Ｔｆの２倍となる。

フィードローラ５３の半径Ｒｆ、分離ローラ５５の半径Ｒｒは、予めわかっている。また、フィードローラ５３の回転速度Ｖｆも予め決められているので、フィードローラ５３の一回転周期Ｔｆも予めわかっている。従って、図１２に示す振動データから、図１３（ｃ）に示す分離ローラ５５の偏心による振動成分を抽出して、分離ローラ５５の一回転周期Ｔｒを取得することで、順転率Ｋ（％）を算出することができる。

上記図１２、図１３は、順転率Ｋが９０［％］のときの振動データである。順転率Ｋが６０％のときの振動データを図１４に、図１５に図１４の振動データをフィードローラ５３の偏心による分離ローラ５５の振動成分と、分離ローラ５５の偏心による分離ローラ５５の振動成分と、その他の振動成分とに分解した図を示す。また、図１６に順転率Ｋが５０％のときの振動データを示し、図１７に図１６の振動データをフィードローラ５３の偏心による分離ローラ５５の振動成分と、分離ローラ５５の偏心による分離ローラ５５の振動成分と、その他の振動成分とに分解した図を示す。

図１３（ａ）、図１５（ａ）,図１７（ａ）からわかるように、フィードローラ５３の周期Ｔｆは、順転率にかかわらず同一であるに対して、分離ローラ５５の周期Ｔｒは、順転率Ｋが低くなるほど、長くなっていることがわかる。よって、分離ローラ５５の振動に基づいて、分離ローラ５５の連れ回り状態を把握できることがわかる。

また、上記では、振動計測装置１２０が計測した振動データから、分離ローラ５５の偏心による分離ローラ５５の振動成分の周期を取得し、取得した周期から順転率Ｋを求めているが、分離ローラ５５の偏心による分離ローラ５５の振動成分の振動数（周波数）から、順転率Ｋを求めてもよい。

図１８は、本実施形態の給送機構５２のローラのメンテナンスの要否判断制御の制御フロー図である。
まず、制御部１００は、給送枚数が規定枚数に到達したら（Ｓ１のＹｅｓ）、メンテナンスフラグを立てる。そして、載置部４３にシートＰが無くなったときにメンテナンスフラグが立っていれば、連れ回り検出モードを実行する（Ｓ２のＹｅｓ,Ｓ３）。

連れ回り検出モードが実行されると、フィードローラ５３を所定時間回転駆動して、振動計測装置１２０により分離ローラ５５の振動データが取得される。この連れ回り検出モードのときは、載置部４３にシートが無いので、フィードローラ５３が回転駆動しても、分離ニップにシートが搬送されることがない。また、分離ニップにシートＰの先端側が挟まっていることもない。よって、シートＰの影響を受けずに、分離ローラ５５のフィードローラ５３に対する連れ回り状態を検知することができる。

このように、振動データを取得したら、上述したように、振動データから分離ローラ５５の偏心による振動成分を抽出して、分離ローラ５５の一回転周期Ｔｒを取得する。そして、取得した分離ローラ５５の一回転周期Ｔｒから順転率Ｋを求め、求めた順転率Ｋが閾値以下か否かを確認する。上記閾値は、例えば、予め求めたジャムが発生しやすくなる順転率である。

求めた順転率Ｋが閾値を超えているとき（Ｓ４のＮｏ）は、ローラのメンテナンスを行なわずに終了する。一方、順転率Ｋが閾値以下のとき（Ｓ４のＹｅｓ）は、順転率Ｋの回復（フィードローラ５３、分離ローラ５５の摩擦力の回復）を図るローラメンテナンスを実施する。具体的には、分離ローラ５５やフィードローラ５３の表面に付着した炭酸カルシウムなどの付着物を除去するローラメンテナンスである空駆動モードを実行する（Ｓ５）。

空駆動モードが実行されると、フィードローラ５３が規定時間回転駆動する。フィードローラ５３が回転駆動すると、分離ローラ５５とフィードローラ５３の表面同士が直接擦れてこれら表面に付着した紙粉や炭酸カルシウムなどの付着物がこすげ落とされるように除去され、分離ローラ５５とフィードローラ５３の表面が清掃される。これにより、フィードローラ５３や分離ローラ５５の摩擦力の回復が図られる。

フィードローラ５３が規定時間回転駆動して空駆動モードが終了した後も、引き続きフィードローラ５３を回転駆動させて、連れ回り検出モードを実行し、上述と同様にして順転率Ｋを求める（Ｓ６）。

順転率Ｋが閾値を超えており、順転率Ｋが回復している場合（Ｓ７のＹＥＳ）は、ローラメンテナンスを終了する。一方、順転率Ｋが未だ閾値以下であり、順転率Ｋが回復しておらず（Ｓ７のＹｅｓ）、空駆動モードが規定回数に達していないときは（Ｓ８のＮｏ）、空駆動モードを再度実行し、順転率の回復を図る（Ｓ５）。

一方、空駆動モードが規定回数行っても、順転率Ｋが閾値以上回復しなかったとき（Ｓ８のＹｅｓ）は、記憶部１４０に記憶されている給送情報から、ローラの寿命か否かを確認する（Ｓ９）。例えば、使用開始または分離ローラ５５およびフィードローラ５３を交換してからの給送枚数を、給送情報として記憶部１４０に記憶しており、給送枚数が閾値を超えているときは、分離ローラ５５、フィードローラ５３の寿命と判定する。また、例えば、順転率Ｋが閾値を超えるまでに行った空駆動モードの回数の履歴や、空駆動モード後の順転率Ｋの回復度合いの履歴を給送情報として記憶部１４０に記憶し、履歴から空駆動モードの回数が徐々に増えていたり、順転率Ｋの回復度合いが徐々に低下していたりしたときは、ローラ寿命と判定するようにしてもよい。なお、順転率Ｋの回復度合いは、空駆動モード実行前の順転率Ｋと、空駆動モード実行後の順転率Ｋとから求めることができる。また、上記は、一例であり、給送枚数が閾値を超え、かつ、順転率Ｋの回復度合いが閾値を下回っていたとき、ローラの寿命と判定してもよい。

制御部１００は、ローラ寿命と判断したとき（Ｓ９のＹｅｓ）は、操作表示部８０に、分離ローラ５５およびフィードローラ５３の交換が必要な旨を表示する（Ｓ１０）。一方、ローラ寿命ではない判断したとき（Ｓ９のＮｏ）は、空駆動モードでは除去できないような汚れが、分離ローラ５５またはフィードローラ５３に付着していることが考えられる。従って、このとき（Ｓ９のＮｏ）は、操作表示部８０に、分離ローラ５５やフィードローラ５３の清掃が必要な旨を表示し、ユーザーの手動による分離ローラ５５やフィードローラ５３の清掃を行うように指示する（Ｓ１１）。

なお、上述では、操作表示部８０に交換が必要な旨や、ローラの清掃が必要な旨を表示しているが、パーソナルコンピュータにインストールされたプリントドライバー画面に、交換が必要な旨を表示や清掃が必要な旨の表示を行ってもよい。また、インターネット通信網を通じてサービス委託会社にローラの交換が必要な旨や、清掃が必要な旨を通知するようにしてもよい。

また、本実施形態では、装置本体１の給送装置１２,１３について、本発明を適用した例について説明したが、手差し給送装置にも本発明を適用できる。さらには、原稿搬送部１０の原稿トレイにセットされた原稿Ｄの給送にも、本発明を適用することができる。

また、上述では、ＦＲＲ給紙方式に適用した例について説明したが、分離ローラ５５にトルクリミッタ６２を介して駆動力が伝達されないＲＦ給紙方式の給送装置にも本発明を適用することができる。このＲＦ給紙方式は、分離ニップにシートＰが進入していないときや分離ニップに一枚だけシートＰが進入したときは、分離ローラ５５に比較的強いフィードローラ５３の駆動力が付与される。これにより、分離ローラ５５の従動回転のトルクが所定の閾値を上回ることで、トルクリミッタ６２が分離ローラ５５の従動回転を許容する。つまり、分離ニップにシートＰが進入していないときや分離ニップに一枚だけシートＰが進入したときは、分離ローラ５５がフィードローラ５３に連れ回る。

一方、複数枚のシートＰが重なり合った状態で分離ニップに進入した場合は、分離ニップでフィードローラ５３に直接接触する最上方のシートＰに対しては、フィードローラ５３によって比較的強い搬送力が付与されることから、最上方のシートＰはシート送り方向に搬送される。また、最上方のシートＰを除く残りのシートＰは、分離ニップで加圧されることで搬送抵抗を付与される。この搬送抵抗が、最上方のシートＰと２番目のシートＰとの摩擦抵抗を上回ることで、それらシート間でスリップが発生する。そして、このスリップにより、分離ローラ５５の従動回転のトルクが所定の閾値以下になることで、トルクリミッタ６２が分離ローラ５５の従動回転を許容しなくなる。すると、２番目以降のシートＰに対する搬送抵抗がより増加して、２番目以降のシートＰの移動が停止する。このようにして、分離ローラ５５は、複数のシートＰに搬送抵抗を付与しながらそれら最上方のシートＰから他のシートを分離する。

また、本実施形態では、電子写真方式の画像形成装置に本発明を適用した例について、説明したが、インクジェット方式の画像形成装置にも本発明を適用することができる。

以上に説明したものは一例であり、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様１）
フィードローラ５３などの駆動部材に対して従動回転する分離ローラ５５などの従動部材の連れ回り状態を検出する検出装置において、従動部材の振動を計測する振動計測装置１２０などの振動計測手段を設け、振動計測手段の計測結果に基づいて、従動部材の連れ回り状態を検出する。
分離ローラ５５などの従動部材の偏心などにより、従動部材はフィードローラ５３などの駆動部材に対して連れ回りすると、従動部材の回転周期で従動部材が振動する。従って、従動部材の振動の周期から、従動部材が一回転するのにかかった時間がわかり、その時間から従動部材の連れ回り状態を検出することができる。よって、振動計測装置１２０などの振動計測手段の計測結果に基づいて、従動部材の連れ回り状態を検出することができる。
振動計測手段として、静電容量方式や渦電流方式を用いることができる。静電容量方式においては、従動部材の軸に対向するように対向電極１２１を配置すればよく、渦電流方式では、従動部材の軸に対向するようにセンサコイル１２４などのコイルを配置すればよい。このように、従動部材の振動に基づいて、従動部材の連れ回り状態を検出するようにすることで、従動部材の周囲の配置部品を、一部品にすることが可能となる。これにより、エンコーダディスク２０１と、エンコーダディスク２０１の被検知部を検知するためのエンコーダセンサ２０２との２部品を従動部材の周囲に配置する必要があるエンコーダ２００を用いて従動部材の回転速度を測定し、従動部材の回転速度から従動部材の連れ回り状態を検出するものに比べて、従動部材の周囲に配置する部品点数を削減することが可能となり、装置の構造を簡素化することができる。

（態様２）
態様１において、振動計測装置１２０などの振動計測手段の振動データなどの計測結果から、分離ローラ５５などの従動部材の振動数または従動部材の振動の周期を求め、従動部材の連れ回り状態（本実施形態では、順転率Ｋ）を検出する。
実施形態で説明したように、分離ローラ５５などの従動部材の偏心による従動部材の振動は、従動部材一回転周期の振動である。従動部材がフィードローラ５３などの駆動部材に対してスリップして、一回転する時間が長くなれば、従動部材の偏心による従動部材の振動の周期が長くなる。従って、従動部材の偏心による従動部材の振動により、従動部材の連れ回り状態を検出することができる。また、振動数は、周期の逆数であるため、振動数からでも、従動部材の連れ回り状態を検出することができる。

（態様３）
態様１または２において、振動計測装置１２０などの振動計測手段は、分離ローラ５５などの従動部材の取付軸６０などの軸に対向する対向電極１２１を有し、軸と対向電極１２１との間の静電容量に基づいて、従動部材の振動を測定する。
これによれば、実施形態で説明したように、軸と対向電極１２１との距離が変化することで、静電容量が変化するので、静電容量から、従動部材の振動を検出することができる。
また、従動部材の周囲に対向電極１２１の一部品配置すれば、従動部材の振動を検出して、従動部材の連れ回り状態を検出することができる。これにより、エンコーダにより従動部材の回転速度を検出し、従動部材の回転速度から連れ回り状態を検出するものに比べて、従動部材の周囲に配置する部品点数を削減することができ、装置構造の簡素化や、装置のコストダウンを図ることができる。
さらに、非接触で従動部材の振動を検知することで、従動部材の回転などが阻害されることもない。

（態様４）
態様３において、対向電極１２１は、分離ローラ５５などの従動部材の軸方向から見たとき、従動部材の変位の方向に対して交差するように配置した。
これによれば、実施形態で説明したように、従動部材の振動により対向電極１２１と軸との距離が変化し、静電容量から、従動部材の振動を検出することができる。

（態様５）
態様３または４において、対向電極１２１の少なくとも取付軸６０などの軸との対向面を円弧状とし、対向電極１２１を、軸と同心円状に配置した。
これによれば、実施形態で説明したように、対向電極１２１が平板のもの比べて、対向電極１２１のシート給送方向両端側と軸との距離を近づけることができ、対向電極１２１が平板のもの比べて感度を上げることができる。

（態様６）
態様１または２において、振動計測装置１２０などの振動計測手段は、分離ローラ５５などの従動部材の取付軸６０などの軸に対向するセンサコイル１２４などのコイルを有し、軸に渦電流を発生させ、軸とコイルとの距離に応じたコイルのインピーダンスの変化に基づいて、従動部材の振動を計測する。
これによれば、従動部材の周囲にセンサコイル１２４などのコイルの一部品配置すれば、従動部材の振動を検出して、従動部材の連れ回り状態を検出することができる。これにより、エンコーダにより従動部材の回転速度を検出し、従動部材の回転速度から連れ回り状態を検出するものに比べて、従動部材の周囲に配置する部品点数を削減することができ、装置構造の簡素化や、装置のコストダウンを図ることができる。
さらに、非接触で従動部材の振動を検知することで、従動部材の回転などが阻害されることもない。

（態様７）
態様１乃至６いずれかにおいて、従動部材が、シートを送り出す方向に回転駆動されるフィードローラ５３に当接して分離ニップを形成し、分離ニップに複数のシートが給送されたときはトルクリミッタ６２の作用により連れ回りが停止、または、連れ回り方向とは逆方向に回転駆動する分離ローラ５５である。
これによれば、シートＰに含まれる炭酸カルシウムの付着による摩擦力低下による連れ回り状態の悪化を良好に検知することができる。

（態様８）
シートを送り出す方向に回転駆動されるフィードローラ５３と、フィードローラ５３に当接して分離ニップを形成し、分離ニップに複数のシートが給送されたときにトルクリミッタ６２の作用により連れ回りが停止、または、連れ回り方向とは逆方向に回転駆動する分離ローラ５５と、分離ローラ５５のフィードローラ５３との連れ回り状態を検出する検出装置とを備えた給送装置において、検出装置として態様１乃至７いずれかの検出装置を用いた。
これによれば、実施形態で説明したように、装置の構造を簡素化を図れ、かつ、精度よく分離ローラ５５の連れ回り状態を検出することができる。

（態様９）
態様８において、分離ローラ５５の連れ回り状態の検出は、分離ニップにシートが狭持されない状態のとき（本実施形態では、載置部４３にシートがないとき）に行う。
これによれば、実施形態で説明したように、シート分離の影響を受けずに、分離ローラ５５の連れ回り状態を検出することができ、精度よく分離ローラ５５の連れ回り状態を検出することができる。

（態様１０）
態様８または９において、検出装置の検出結果に基づいて、フィードローラ５３および分離ローラ５５の少なくとも一方の表面を清掃する。
これによれば、実施形態で説明したように、検出装置の検出結果に基づいて、分離ローラ５５の連れ回り状態が悪くなる前などの最適なタイミングで、分離ローラ５５やフィードローラ５３に付着した炭酸カルシウムや紙粉などの付着物を除去して、分離ローラ５５の連れ回り状態の改善を図ることができる。これにより、ジャムの発生を良好に抑制することができる。

（態様１１）
態様１０において、フィードローラ５３および分離ローラ５５の少なくとも一方の表面の清掃を清掃後、検出装置により分離ローラ５５の連れ回り状態を検出し、その検出結果に基づいて、再度、フィードローラ５３および分離ローラ５５の少なくとも一方の表面の清掃をするか否かを決定する。
これによれば、実施形態で説明したように、清掃により十分に分離ローラ５５の連れ回り状態が回復していないときは、再度、空駆動モードを実行してフィードローラ５３および分離ローラ５５の少なくとも一方の表面の清掃をすることができる。これにより、確実に、分離ローラ５５の連れ回り状態の回復を図ることができ、より一層、ジャムの発生を抑制することができる。

（態様１２）
態様１１において、複数回、フィードローラ５３および分離ローラ５５の少なくとも一方の表面の清掃を行っても、分離ローラ５５の連れ回り状態が所定の状態まで回復しないときは、ユーザーに分離ローラ５５のメンテナンスが必要な旨を報知する。
これによれば、実施形態で説明したように、空駆動モードを複数回実行して、フィードローラ５３および分離ローラ５５の少なくとも一方の表面の清掃を行っても、分離ローラ５５の連れ回り状態が所定の状態まで回復しないときは、分離ローラ５５などの寿命や、手動の清掃でないと、とれない汚れが分離ローラ５５の表面やフィードローラ５３の表面に付着しているおそれがある。
よって、複数回、フィードローラ５３および分離ローラ５５の少なくとも一方の表面の清掃を行っても、分離ローラ５５の連れ回り状態が所定の状態まで回復しないときは、ユーザーに分離ローラ５５およびフィードローラ５３のメンテナンスが必要な旨を報知することで、ローラの交換や手動による清掃などの適切なメンテナンスを行うことができる。

（態様１３）
態様１１または１２において、複数回、フィードローラ５３および分離ローラ５５の少なくとも一方の表面の清掃を行っても、分離ローラ５５の連れ回り状態が所定の状態まで回復しないときは、累計給送枚数などの給送情報に基づいて、分離ローラ５５およびフィードローラ５３の寿命を判定し、寿命と判定したときは、ユーザーに少なくとも分離ローラ５５およびフィードローラ５３の交換が必要な旨を報知する。
これによれば、実施形態で説明したように、ユーザーに対して、適切なメンテナンスを指示することができる。

（態様１４）
シートを給送する給送装置を備え、給送装置により給送されたシートに画像を形成する画像形成装置において、給送装置として、態様８乃至１３いずれかの給送装置を用いた。
これによれば、ジャムの発生の抑制を図ることができる。

１２ ：給送装置
１３ ：給送装置
１６ ：手差しトレイ
４３ ：載置部
５２ ：給送機構
５３ ：フィードローラ
５４ ：ピックアップローラ
５５ ：分離ローラ
５８ ：アーム
６０ ：取付軸
６２ ：トルクリミッタ
６３ ：軸ホルダ
６３Ａ ：回動支点
６４ ：フレーム
６４ａ ：ホルダ保持部
８０ ：操作表示部
１００ ：制御部
１１０ ：給送モータ
１２０ ：振動計測装置
１２１ ：対向電極
１２２ ：静電容量検出回路
１２３ ：振動検出回路
１２４ ：センサコイル
１２５ ：発振器
１２６ ：共振回路
１２７ ：検波回路
１３０ ：通信部
１４０ ：記憶部
Ｋ ：順転率
Ｌ ：露光光
Ｐ ：シート
Ｒｆ ：フィードローラの半径
Ｒｒ ：分離ローラの半径
Ｔｆ ：フィードローラの一回転周期
Ｔｒ ：分離ローラの一回転周期

特開２０１８－１３１２８２号公報

Claims (15)

1. 駆動部材に対して従動回転する従動部材の連れ回り状態を検出する検出装置において、
   前記従動部材の軸に対向する対向電極を有し、前記軸と前記対向電極と間の静電容量に基づいて、前記従動部材の振動を計測する振動計測手段を設け、
   前記振動計測手段の計測結果に基づいて、前記従動部材の連れ回り状態を検出することを特徴とする検出装置。
2. 請求項１に記載の検出装置において、
   前記対向電極は、前記従動部材の軸方向から見たとき、前記従動部材の変位の方向に対して交差するように、配置したことを特徴とする検出装置。
3. 請求項１または２に記載の検出装置において、
   前記対向電極の前記軸との対向面を円弧状とし、
   前記対向電極を、前記軸と同心円状に配置したことを特徴とする検出装置。
4. 駆動部材に対して従動回転する従動部材の連れ回り状態を検出する検出装置において、
   前記従動部材の軸に対向するコイルを有し、前記軸に渦電流を発生させ、前記軸と前記コイルとの距離に応じた前記コイルのインピーダンスの変化に基づいて、前記従動部材の振動を計測する振動計測手段を設け、
   前記振動計測手段の計測結果に基づいて、前記従動部材の連れ回り状態を検出することを特徴とする検出装置。
5. 請求項１乃至４いずれか一項に記載の検出装置において、
   前記振動計測手段の計測結果から、前記従動部材の振動の周期を求め、前記従動部材の連れ回り状態を検出することを特徴とする検出装置。
6. 請求項１乃至５いずれか一項に記載の検出装置において、
   前記従動部材が、シートを送り出す方向に回転駆動されるフィードローラに当接して分離ニップを形成し、前記分離ニップに複数のシートが給送されたときにトルクリミッタの作用により連れ回りが停止、または、連れ回り方向とは逆方向に回転駆動する分離ローラであることを特徴とする検出装置。
7. シートを送り出す方向に回転駆動されるフィードローラと、
   前記フィードローラに当接して分離ニップを形成し、前記分離ニップに複数のシートが給送されたときはトルクリミッタの作用により連れ回りが停止、または、連れ回り方向とは逆方向に回転駆動する分離ローラと、
   前記分離ローラの前記フィードローラとの連れ回り状態を検出する検出装置とを備えた給送装置において、
   前記検出装置として請求項１乃至６いずれか一項に記載の検出装置を用いたことを特徴とする給送装置。
8. 請求項７に記載の給送装置において、
   前記検出装置の検出結果に基づいて、前記フィードローラおよび前記分離ローラの少なくとも一方の表面を清掃することを特徴とする給送装置。
9. シートを送り出す方向に回転駆動されるフィードローラと、
   前記フィードローラに当接して分離ニップを形成し、前記分離ニップに複数のシートが給送されたときはトルクリミッタの作用により連れ回りが停止、または、連れ回り方向とは逆方向に回転駆動する分離ローラと、
   前記分離ローラの前記フィードローラとの連れ回り状態を検出する検出装置とを備えた給送装置において、
   前記分離ローラの振動を計測する振動計測手段を有し、前記振動計測手段の計測結果に基づいて、前記分離ローラの連れ回り状態を検出する検出装置を備え、
   前記検出装置の検出結果に基づいて、前記フィードローラおよび前記分離ローラの少なくとも一方の表面を清掃することを特徴とする給送装置。
10. 請求項８または９に記載の給送装置において、
    前記フィードローラおよび前記分離ローラの少なくとも一方の表面の清掃を清掃後、前記検出装置により前記分離ローラの連れ回り状態を検出し、その検出結果に基づいて、再度、前記フィードローラおよび前記分離ローラの少なくとも一方の表面の清掃をするか否かを決定することを特徴とする給送装置。
11. 請求項１０に記載の給送装置において、
    複数回、前記フィードローラおよび前記分離ローラの少なくとも一方の表面の清掃を行っても、前記分離ローラの連れ回り状態が所定の状態まで回復しないときは、ユーザーに前記分離ローラおよび前記フィードローラのメンテナンスが必要な旨を報知することを特徴とする給送装置。
12. 請求項１０または１１に記載の給送装置において、
    複数回、前記フィードローラおよび前記分離ローラの少なくとも一方の表面の清掃を行っても、前記分離ローラの連れ回り状態が所定の状態まで回復しないときは、給送情報に基づいて、前記分離ローラおよび前記フィードローラの寿命を判定し、寿命と判定したときは、ユーザーに前記分離ローラおよび前記フィードローラの交換が必要な旨を報知することを特徴とする給送装置。
13. 請求項７乃至１２いずれか一項に記載の給送装置において、
    前記分離ローラの連れ回り状態の検出は、前記分離ニップに前記シートが狭持されない状態のときに行うことを特徴とする給送装置。
14. シートを給送する給送装置を備え、
    前記給送装置により給送された前記シートに画像を形成する画像形成装置において、
    前記給送装置として、請求項７乃至１３いずれか一項に記載の給送装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
15. 駆動部材に対して従動回転する従動部材の連れ回り状態を検出する連れ回り状態検出方法において、
    振動計測手段により前記従動部材の振動を計測する工程と、
    前記振動計測手段が計測した前記従動部材の振動から、前記従動部材の偏心による振動成分を抽出する工程と、
    抽出した前記従動部材の偏心による振動成分の周期を求める工程と、
    求めた前記振動成分の周期から前記連れ回り状態を示す順転率を算出する工程とを有することを特徴とする連れ回り状態検出方法。

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