JP2018193178A - 用紙搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の搬送部材を同期させてトルクアシストを行えるようにした用紙搬送装置を提供する。【解決手段】用紙搬送装置１０Ａは、用紙Ｐの搬送方向に沿って設けられる複数の搬送ローラ１０１、１０２と、複数の搬送ローラ１０１、１０２とのそれぞれに設けられ、搬送ローラ１０１、１０２とを独立して駆動する複数のメインモータ１１１、１１２と、複数の搬送ローラ１０１、１０２を駆動するアシストモータ１３０と、複数の搬送ローラ１０１、１０２の間で駆動力の伝達を行い、アシストモータ１３０の駆動力を複数の搬送ローラ１０１、１０２に伝達する伝達部材１３１を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、用紙を搬送する用紙搬送装置及び用紙搬送装置を備えた画像形成装置に関する。

モータにより被駆動物を駆動する構成では、モータのトルク不足を補うため、被駆動物を駆動する別の補助モータを備えてトルクを補う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。画像形成装置等で用意を搬送する用紙搬送装置では、ローラ、ベルト等の搬送部材と、搬送部材を駆動するモータを備える。

用紙搬送装置では、用紙の搬送方向に沿って複数の搬送部材を備え、トルク不足が発生する搬送部材のそれぞれに補助モータを備えて、トルク不足がする場合に各搬送部材で独立してトルクアシストを行っている。

特開２００１−２７０１８０号公報

しかし、複数の搬送部材をそれぞれ独立した補助モータで駆動する構成では、トルクアシストを行う際に複数の搬送部材が同期しない場合がある。このため、搬送部材間で用紙が引っ張られる状態、弛む状態になり、用紙に負荷が掛かり、搬送不良の要因となる。

本発明は、このような課題を解決するためなされたもので、複数の搬送部材を同期させてトルクアシストを行えるようにした用紙搬送装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、請求項１に係る発明は、用紙の搬送方向に沿って設けられる複数の搬送手段と、複数の搬送手段のそれぞれに設けられ、搬送手段を独立して駆動する複数の主駆動手段と、複数の搬送手段を駆動する補助駆動手段と、複数の搬送手段の間で駆動力の伝達を行い、補助駆動手段の駆動力を複数の搬送手段に伝達する伝達手段とを備えた用紙搬送装置である。

請求項２に係る発明は、主駆動手段は、ステッピングモータ、ブラシレスモータの何れかであり、補助駆動手段は、ブラシレスモータ、ブラシ付きモータの何れかである請求項１に記載の用紙搬送装置である。

請求項３に係る発明は、複数の搬送手段の間で駆動力の伝達を遮断する遮断手段を備えた請求項１または請求項２に記載の用紙搬送装置である。

請求項４に係る発明は、遮断手段は、伝達手段に設けられ、補助駆動手段から搬送手段に伝達される駆動力を遮断する請求項３に記載の用紙搬送装置である。

請求項５に係る発明は、主駆動手段を制御する制御情報に基づき、補助駆動手段の駆動の有無及び補助駆動手段で搬送手段に印加するトルクを制御する制御手段を備えた請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の用紙搬送装置である。

請求項６に係る発明は、制御手段は、主駆動手段の制御情報に基づき、主駆動手段で搬送手段に印加するトルクに対し、補助駆動手段で前記搬送手段に印加するトルクを増加させる請求項５に記載の用紙搬送装置である。

請求項７に係る発明は、制御手段は、主駆動手段の制御情報に基づき、主駆動手段の回転数を増加させる加速区間から、主駆動手段の回転数を定速とする定速区間に切り替えるタイミングで、主駆動手段で搬送手段に印加するトルクに対し、補助駆動手段で搬送手段に印加するトルクを増加させる請求項６に記載の用紙搬送装置である。

請求項８に係る発明は、制御手段は、主駆動手段の制御情報に基づき、主駆動手段を停止させる減速区間で、補助駆動手段で搬送手段に印加するトルクを制御する請求項５に記載の用紙搬送装置である。

請求項９に係る発明は、用紙に画像を形成する画像形成手段と、請求項１から請求項８の何れか１項に記載の用紙搬送装置を備えた画像形成装置である。

本発明によれば、複数の搬送手段に対し、単一の補助駆動手段でトルクの印加を行うことで、複数の搬送手段を同期させて、トルクを補うことができる。これにより、用紙に掛かる負荷を軽減し、搬送不良の発生を抑制することができる。

第１の実施の形態の用紙搬送装置の一例を示す構成図である。 第２の実施の形態の用紙搬送装置の一例を示す構成図である。 本実施の形態の用紙搬送装置の制御系の一例を示す機能ブロック図である。 本実施の形態の画像形成装置の一例を示す構成図である。 本実施の形態の用紙搬送装置の動作の一例を示すフローチャートである。 本実施の形態の用紙搬送装置の動作の一例を示すフローチャートである。 アシストテーブルの一例を示す説明図である。 トルクリミッタの作用効果を示す説明図である。 メインモータとアシストモータのトルク配分の一例を示す説明図である。 減速時のトルクアシストの一例を示す説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の用紙搬送装置及び画像形成装置の実施の形態について説明する。

＜本実施の形態の用紙搬送装置の構成例＞
図１は、第１の実施の形態の用紙搬送装置の一例を示す構成図である。第１の実施の形態の用紙搬送装置１０Ａは、矢印Ｆで示す用紙Ｐの搬送方向に沿って複数の搬送ローラ１０１及び搬送ローラ１０２を備える。

搬送ローラ１０１及び搬送ローラ１０２は搬送手段の一例で、用紙Ｐを挟持し、回転することで用紙Ｐを搬送する一対のローラで構成される。本実施の形態では、用紙Ｐの搬送方向に沿って２組の搬送ローラ１０１、１０２を備えた構成を図示しているが、２組以上のローラを備える構成でも良い。

搬送ローラ１０１と搬送ローラ１０２の間隔は、用紙Ｐの搬送方向の長さＬより短く構成され、用紙Ｐの搬送方向の下流側の搬送ローラ１０１に、用紙Ｐの先端が到達する位置まで用紙Ｐが搬送された状態で、当該用紙Ｐの後端が、用紙Ｐの搬送方向の上流側の搬送ローラ１０２に挟持された状態となる。

用紙搬送装置１０Ａは、複数の搬送ローラ１０１、１０２が、それぞれ独立した駆動手段で駆動される。このため、用紙搬送装置１０Ａは、搬送ローラ１０１を駆動するメインモータ１１１と、メインモータ１１１の駆動力を搬送ローラ１０１に伝達する伝達部材１２１を備える。また、用紙搬送装置１０Ａは、搬送ローラ１０２を駆動するメインモータ１１２と、メインモータ１１２の駆動力を搬送ローラ１０２に伝達する伝達部材１２２を備える。

メインモータ１１１は主駆動手段の一例で、ステッピングモータまたはブラシレスモータで構成される。伝達部材１２１は伝達手段の一例で、本例では、メインモータ１１１の軸１１１ａに設けられたギア１２１ａと、搬送ローラ１０１の軸１０１ａに設けられたギア１２１ｂを備える。伝達部材１２１は、ギア１２１ａとギア１２１ｂがかみ合うことで、メインモータ１１１の駆動力が搬送ローラ１０１に伝達される。

メインモータ１１２は主駆動手段の一例で、ステッピングモータまたはブラシレスモータで構成される。伝達部材１２２は伝達手段の一例で、本例では、メインモータ１１２の軸１１２ａに設けられたギア１２２ａと、搬送ローラ１０２の軸１０２ａに設けられたギア１２２ｂを備える。伝達部材１２２は、ギア１２２ａとギア１２２ｂがかみ合うことで、メインモータ１１２の駆動力が搬送ローラ１０２に伝達される。

用紙搬送装置１０Ａは、メインモータ１１１により駆動される搬送ローラ１０１と、メインモータ１１２により駆動される搬送ローラ１０２が、単一の補助駆動手段で同期して駆動される。このため、用紙搬送装置１０Ａは、搬送ローラ１０１と搬送ローラ１０２を駆動するアシストモータ１３０と、アシストモータ１３０の駆動力を搬送ローラ１０１及び搬送ローラ１０２に伝達する伝達部材１３１を備える。

アシストモータ１３０は補助駆動手段の一例で、ブラシレスモータまたはブラシ付きモータで構成される。伝達部材１３１は伝達手段の一例で、搬送ローラ１０１と搬送ローラ１０２の軸間を連結するギア、プーリとベルト等で構成される。

伝達部材１３１は、本実施の形態では、アシストモータ１３０の軸１３０ａに設けられたギア１３１ａと、搬送ローラ１０１の軸１０１ａに設けられたギア１３１ｂと、ギア１３１ａ及びギア１３１ｂとかみ合うギア１３１ｃを備える。また、伝達部材１３１は、搬送ローラ１０２の軸１０２ａに設けられたギア１３１ｄと、ギア１３１ａ及びギア１３１ｄとかみ合うギア１３１ｅを備える。

これにより、アシストモータ１３０の駆動力が、ギア１３１ａ、ギア１３１ｃ及びギア１３１ｂを介して搬送ローラ１０１に伝達される。また、アシストモータ１３０の駆動力が、ギア１３１ａ、ギア１３１ｅ及びギア１３１ｄを介して搬送ローラ１０２に伝達される。更に、搬送ローラ１０１と搬送ローラ１０２が上述した各ギアを介して連結され、同期して回転可能となる。

図２は、第２の実施の形態の用紙搬送装置の一例を示す構成図である。第２の実施の形態の用紙搬送装置１０Ｂにおいて、上述した第１の実施の形態の用紙搬送装置１０Ａと同じ構成については、同じ番号を付して詳細な説明を省略する。

第２の実施の形態の用紙搬送装置１０Ｂは、アシストモータ１３０から搬送ローラ１０１へ駆動力を伝達する伝達部材１３１にトルクリミッタ１３３を備え、アシストモータ１３０から搬送ローラ１０２へ駆動力を伝達する伝達部材１３１にトルクリミッタ１３４を備える。

トルクリミッタ１３３、１３４は駆動力遮断手段の一例で、アシストモータ１３０、または、搬送ローラ１０１、１０２から所定値を超える駆動力が入力されると、出力を遮断する。

本例では、トルクリミッタ１３３は、アシストモータ１３０から搬送ローラ１０１へ駆動力を伝達するギア１３１ｃに設けられ、トルクリミッタ１３４は、アシストモータ１３０から搬送ローラ１０２へ駆動力を伝達するギア１３１ｅに設けられる。

トルクリミッタ１３３は、アシストモータ１３０から入力される駆動力が所定値以下であると、アシストモータ１３０から搬送ローラ１０１へ駆動力を伝達する。また、トルクリミッタ１３４は、アシストモータ１３０から入力される駆動力が所定値以下であると、アシストモータ１３０から搬送ローラ１０２へ駆動力を伝達する。

これに対し、トルクリミッタ１３３は、アシストモータ１３０から入力される駆動力が所定値を超えると、アシストモータ１３０から搬送ローラ１０１への駆動力の伝達を遮断する。また、トルクリミッタ１３４は、アシストモータ１３０から入力される駆動力が所定値を超えると、アシストモータ１３０から搬送ローラ１０２への駆動力の伝達を遮断する。

更に、トルクリミッタ１３３は、搬送ローラ１０１を回転させようとする外力による駆動力が所定値を超えると、搬送ローラ１０１からアシストモータ１３０及び搬送ローラ１０２への駆動力の伝達を遮断する。また、トルクリミッタ１３４は、搬送ローラ１０２を回転させようとする外力による駆動力が所定値を超えると、搬送ローラ１０２からアシストモータ１３０及び搬送ローラ１０１への駆動力の伝達を遮断する。

図３は、本実施の形態の用紙搬送装置の制御系の一例を示す機能ブロック図である。用紙搬送装置１０Ａ、１０Ｂは、メインモータ１１１及びメインモータ１１２と、アシストモータ１３０を制御する制御部１５０と、用紙Ｐの紙種、サイズ、坪量等の用紙情報を設定する操作が行われる操作部１６０を備える。

制御部１５０は、メインモータ１１１の回転数、加速度等を制御する制御情報に基づく制御信号を出力し、メインモータ１１１を制御して搬送ローラ１０１を回転させる。また、制御部１５０は、メインモータ１１２の回転数、加速度等を制御する制御情報に基づく制御信号を出力し、メインモータ１１２を制御して搬送ローラ１０２を回転させる。そして、メインモータ１１１とメインモータ１１２の回転速度を同期させることで、搬送ローラ１０１と搬送ローラ１０２で用紙Ｐを搬送する。

制御部１５０は、メインモータ１１１、１１２の制御情報、及び、搬送を行う用紙Ｐの用紙情報に基づき、搬送ローラ１０１、１０２に対してトルクアシストを行うか否か、トルクアシストを行う場合は印可するトルクを判断する。トルクアシストを行うと判断すると、メインモータ１１１、１１２の回転数、加速度等に応じてアシストモータ１３０のトルクを制御する制御信号を出力し、アシストモータ１３０を制御して搬送ローラ１０１、１０２に対してトルクアシストを行う。

メインモータ１１１がステッピングモータである場合、制御部１５０から出力される制御信号Ｓ１、同期信号ＣＬＫに基づきメインモータ１１１を駆動する電流を出力するドライバ１５１を備える。制御部１５０は、メインモータ１１１が所望の回転数、加速度となる制御信号Ｓ１を出力し、メインモータ１１１の回転数、加速度を制御する。

また、メインモータ１１２がステッピングモータである場合も同様に、制御部１５０から出力される制御信号Ｓ２、同期信号ＣＬＫに基づきメインモータ１１２を駆動する電流を出力するドライバ１５２を備える。制御部１５０は、メインモータ１１２が所望の回転数、加速度となる制御信号Ｓ２を出力し、メインモータ１１２の回転数、加速度を制御する。

なお、メインモータ１１１、１１２がブラシレスモータである場合、図示しないロータの位置を検出する位置検知器１５３と、制御部１５０から出力される制御信号Ｓ１１、Ｓ１２に基づきメインモータ１１１、１１２を駆動する電流を出力するドライバ１５４をメインモータ１１１、１１２に備える。制御部１５０は、位置検知器１５３から入力されたＦＧ（Frequency generator）信号に基づき図示しないロータの位置、回転方向等を検出し、メインモータ１１１、１１２が所望の回転数、加速度となる制御信号を出力して、メインモータ１１１、１１２の回転数、加速度を制御する。

アシストモータ１３０がブラシレスモータである場合、制御部１５０から出力される制御信号Ｓ１３に基づきアシストモータ１３０を駆動する電流を出力するドライバ１５５をアシストモータ１３０に備える。制御部１５０は、アシストモータ１３０が所望のトルクとなる制御信号Ｓ１３を出力して、アシストモータ１３０のトルクを制御する。

＜本実施の形態の画像形成装置の構成例＞
図４は、本実施の形態の画像形成装置の一例を示す構成図である。本実施の形態の画像形成装置１Ａは、例えば複写機といった電子写真方式の画像形成装置であり、本例では、複数の感光体を一本の中間転写ベルトに対面させて配列することによりフルカラーの画像を形成する、カラー画像形成装置である。

画像形成装置１Ａは、イエロー（Ｙ）の画像を形成する画像形成部１１Ｙと、マゼンダ（Ｍ）の画像を形成する画像形成部１１Ｍと、シアン（Ｃ）の画像を形成する画像形成部１１Ｃと、ブラック（ＢＫ）の画像を形成する画像形成部１１ＢＫを備える。

各画像形成部１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋは画像形成手段の一例で、感光体ドラム１２と、感光体ドラム１２を帯電させる帯電部１３と、感光体ドラム１２に潜像を形成する光書込部１４と、潜像を現像する現像装置１５と、感光体ドラム１２を清掃、除電する清掃部１６を備える。

感光体ドラム１２は像担持体の一例で、清掃部１６で清掃、除電された表面が帯電部１３により帯電され、光書込部１４による走査露光により潜像が形成される。現像装置１５は現像手段の一例で、感光体ドラム１２にトナーを供給する。

各画像形成部１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋは、感光体ドラム１２に現像装置１５からトナーが供給されることで、潜像が現像されて顕像化される。画像形成部１１Ｙでは、感光体ドラム１２上にイエローに対応するトナー画像が形成される。画像形成部１１Ｍでは、感光体ドラム１２上に所定色の画像としてマセンダに対応するトナー画像が形成される。画像形成部１１Ｃでは、感光体ドラム１２上にシアンに対応するトナー画像が形成される。画像形成部１１Ｂｋでは、感光体ドラム１２上にブラックに対応するトナー画像が形成される。

画像形成装置１Ａは、感光体ドラム１２に形成されたトナー画像が１次転写される中間転写ベルト１７と、中間転写ベルト１７にトナー画像を転写する１次転写ローラ１７ａを備える。各感光体ドラム１２上に形成されたトナー画像は、像担持体の一例でベルト状の中間転写体である中間転写ベルト１７が矢印方向に駆動されることで、各１次転写ローラ１７ａにより中間転写ベルト１７上の所定位置へと逐次転写される。

画像形成装置１Ａは、中間転写ベルト１７上に転写された各色よりなるトナー画像を用紙Ｐ等に２次転写する２次転写部１８を備える。２次転写部１８は転写手段の一例で、用紙Ｐの一方の面と対向する側に中間転写ベルト１７が設けられ、用紙Ｐの他方の面と対向する側に２次転写ローラ１８ａが設けられる。

２次転写部１８は、転写部材である２次転写ローラ１８ａが中間転写ベルト１７に対して離接する方向へ移動可能に設けられ、２次転写ローラ１８ａが中間転写ベルト１７に押圧されることにより転写ニップ部１９が形成される。２次転写部１８では、転写ニップ部１９で用紙Ｐが中間転写ベルト１７に押圧され、２次転写ローラ１８ａが中間転写ベルト１７と等速で回転駆動されることで、用紙Ｐにトナー画像が転写される。

２次転写部１８では、用紙にトナー画像を転写させるため、２次転写ローラ１８ａで用紙の裏面側から正の電圧を印加する。これにより、２次転写部１８を通過した用紙は、トナー画像が転写される画像形成面側が負極に、裏面が正極に帯電する。

画像形成装置１Ａは、用紙Ｐ等を搬送する用紙搬送部２を備える。また、画像形成装置１Ａは、用紙Ｐが収納される本例では複数の給紙トレイ２１と、給紙トレイ２１に収納された用紙Ｐを繰り出す給紙部２１ａを備える。

用紙搬送部２は上述した本実施の形態の用紙搬送装置１０Ａ、１０Ｂが適用され、２次転写部１８を通る用紙Ｐの搬送経路を構成する主搬送路２３と、用紙Ｐの表裏を反転させる搬送経路を構成する反転搬送路２４を備える。主搬送路２３は、給紙部２１ａから繰り出される用紙Ｐの搬送経路及び外部給紙口２２から給紙される用紙等の搬送経路が合流し、排出口２５につながる。

反転搬送路２４は、用紙Ｐの搬送方向を逆転させて、表裏を判定する搬送経路を構成する。用紙搬送部２は、主搬送路２３と反転搬送路２４の分岐箇所に切換ゲート２３ａを備え、用紙Ｐの表裏両面に画像を形成する動作で、用紙Ｐの通紙経路を切り替える。

用紙搬送部２は、主搬送路２３を正方向に搬送される用紙Ｐに対し、スキューと称す用紙Ｐの傾き、及び、搬送方向に直交した用紙Ｐの幅方向である画像の主走査方向に対する位置の片寄りを補正するレジストローラ２８を備える。また、用紙搬送部２は、レジストローラ２８に用紙Ｐを突き当てるループローラ２９を備える。

レジストローラ２８は補正手段を構成する揺動部材の一例で、主搬送路２３を搬送される用紙Ｐを挟んで対向する一対のローラで構成される。レジストローラ２８は、用紙Ｐに形成される画像の主走査方向に沿って延在する軸を備え、軸と直交する方向に用紙Ｐを搬送する。

レジストローラ２８は、図示しない駆動機構により、一対のローラが離接する方向へ移動可能に構成され、一対のローラが圧接されることでニップ部２８ａを形成する。レジストローラ２８は、回転を停止した状態でニップ部２８ａに用紙Ｐが突き当てられることで、用紙Ｐの傾きが補正される。また、レジストローラ２８は、圧接された一対のローラ間に用紙Ｐが入ることで用紙Ｐを挟持し、回転することで用紙Ｐを搬送する。

また、レジストローラ２８は、用紙Ｐを挟持して軸方向に移動することで、用紙Ｐの主走査方向の位置を補正する。更に、レジストローラ２８は、用紙Ｐの主走査方向の位置を補正した後、一対のローラが離間して軸方向に移動することで、用紙Ｐの搬送と独立して、初期位置へ復帰する。

ループローラ２９は補正手段を構成し、主搬送路２３を搬送される用紙Ｐを挟んで対向する一対のローラで構成され、用紙Ｐの搬送方向に対してレジストローラ２８の上流側に設けられる。ループローラ２９は、用紙Ｐに形成される画像の主走査方向に沿って延在する軸を備え、軸と直交する方向に用紙Ｐを搬送する。

レジストローラ２８を停止させた状態として、ループローラ２９により用紙Ｐが搬送され、一対のローラの当接部で構成されるニップ部２８ａに用紙Ｐの先端が突き当てられて、ループと称す湾曲した状態となるまで用紙Ｐが搬送されることで、用紙Ｐの面に沿った方向の傾きが補正される。

用紙Ｐの傾きが補正された後、レジストローラ２８が用紙Ｐの搬送方向に沿って回転駆動されることで、用紙Ｐが挟持されて搬送される。更に、レジストローラ２８を軸方向に移動させることで、用紙Ｐの主走査方向の位置が補正される。上述したように、用紙Ｐの傾き及び主走査方向の位置の片寄りを補正する一連の用紙位置補正動作をレジスト揺動と称す。

画像形成装置１Ａは、２次転写部１８で用紙Ｐに転写されたトナー画像を定着させる定着部３を備える。定着部３は定着手段の一例で、用紙Ｐを加熱する定着ベルト３０と、定着ベルト３０に用紙Ｐを押圧する加圧ローラ３１を備える。

定着部３は、加圧ローラ３１が定着ベルト３０に圧接されることにより、定着ニップ部３３が形成される。定着ベルト３０に対して加圧ローラ３１を圧接させた状態で、加圧ローラ３１が回転駆動されるとともに、ヒータ３０ａに通電されることで、定着ニップ部３３で挟持された用紙Ｐが搬送されるとともに、圧力及び熱により画像が用紙Ｐに定着される。

画像形成装置１Ａは、原稿読取部１０を備える。原稿読取部１０は、走査露光装置の光学系により原稿の画像を走査露光し、その反射光をラインイメージセンサにより読み取り、これにより、画像信号を得る。なお、画像形成装置１Ａは、原稿を給紙する図示しない自動原稿搬送装置が上部に備えられる構成でも良い。

画像形成装置１Ａは、例えば、レジストローラ２８が用紙搬送装置１０Ａ。１０Ｂの搬送ローラ１０１で構成され、ループローラ２９が搬送ローラ１０２で構成される。

＜本実施の形態の用紙搬送装置及び画像形成装置の動作例＞
図５及び図６は、本実施の形態の用紙搬送装置の動作の一例を示すフローチャートであり、各図を参照して、第１の実施の形態の用紙搬送装置１０Ａ及び第２の実施の形態の用紙搬送装置１０Ｂと、用紙搬送装置１０Ａ、１０Ｂが適用された画像形成装置の動作について説明する。

なお、用紙搬送装置１０Ａ、１０Ｂにおいて、メインモータ１１１、１１２の両方がステッピングモータである構成では、メインモータ１１１、１１２の回転数とトルクは、一例として、それぞれ回転数が６００ｒｐｍでトルクが２００ｍＮ・ｍである。

また、メインモータ１１１、１１２の一方、例えばメインモータ１１１がステッピングモータであり、メインモータ１１２がブラシレスモータである構成では、メインモータ１１１の回転数とトルクは、一例として、回転数が６００ｒｐｍでトルクが２００ｍＮ・ｍであり、メインモータ１１２の回転数とトルクは、一例として、回転数が６００ｒｐｍでトルクが３００ｍＮ・ｍである。

アシストモータ１３０がブラシレスモータである構成では、アシストモータ１３０の回転数とトルクは、一例として、回転数が６００ｒｐｍでトルクが２００ｍＮ・ｍであり、単一のアシストモータ１３０で搬送ローラ１０１と搬送ローラ１０２を駆動するので、アシストできるトルクの最大値は、各ローラあたり１００ｍＮ・ｍである。

制御部１５０は、図５のステップＳＡ１で、画像形成装置１Ａにおける画像形成動作で用紙Ｐを搬送する動作において、操作部１６０等で設定された用紙Ｐの用紙情報を取得する。また、図５のステップＳＡ２で、メインモータ１１１、１１２の回転数、この回転数に到達するまでの加速度を取得する。

制御部１５０は、図５のステップＳＡ３で、アシストモータ１３０でアシストするトルクの値が設定されたアシストテーブルを参照し、図５のステップＳＡ４で、搬送ローラ１０１、１０２に対してトルクアシストを行うか否か、トルクアシストを行う場合のトルクを判断する。

図７は、アシストテーブルの一例を示す説明図である。アシストテーブル２００は、メインモータ１１１、１１２の回転数（ｒｐｍ）、この回転数に到達するまでの加速度（ｒａｄ／Ｓ^２）と、アシストすべきトルク（ｍＮ・Ｎ）が設定される。ここで、アシストモータ１３０はパルス幅変調制御（ＰＷＭ）が行われ、デューティ比が１００（％）である場合のトルクが１００（ｍＮ・Ｎ）である。

アシストすべきトルクは、負荷により変化するので、用紙の紙種、サイズ等に応じてアシストテーブル２００が設定される。図７（ａ）、図７（ｂ）では、負荷の大小で設定が異なるアシストテーブル２００を開示している。図７（ａ）は負荷が小さい場合、図７（ｂ）は負荷が大きい場合を示す。なお、回転数、加速度及びトルクの値は一例であり、これに限られるものではない。

制御部１５０は、アシストテーブル２００の設定に基づき、アシストモータ１３０によるトルクアシストが必要な場合は、図５のステップＳＡ５で、メインモータ１１１、１１２が所望の加速度で所望の回転数に到達する制御信号を出力する。また、アシストモータ１３０が所望のトルクを発生する制御信号を出力する。アシストモータ１３０によるトルクアシストが不要な場合は、図５のステップＳＡ６で、メインモータ１１１、１１２が所望の加速度で所望の回転数に到達する制御信号を出力する。これにより、搬送ローラ１０１及び搬送ローラ１０２を回転させて、用紙Ｐを搬送する。

制御部１５０は、図５のステップＳＡ７で、メインモータ１１１、１１２が目標とする所望の回転数に到達したか判断する。メインモータ１１１、１１２が目標とする回転数に到達したと判断すると、制御部１５０は、図５のステップＳＡ８で、メインモータ１１１、１１２が定速で回転する制御信号を出力する。また、アシストモータ１３０によるトルクアシストを行っている場合は、アシストモータ１３０の駆動を停止する。

制御部１５０は、図５のステップＳＡ９で、メインモータ１１１、１１２の回転数を変更するか否か判断する。制御部１５０は、メインモータ１１１、１１２の回転数を変更しないと判断すると、図５のステップＳＡ１０で、用紙Ｐの搬送を終了するか判断し、用紙Ｐの搬送を終了すると判断すると、図５のステップＳＡ１１で、メインモータ１１１、１１２の駆動を停止する。

制御部１５０は、図５のステップＳＡ９で、メインモータ１１１、１１２の回転数を変更すると判断すると、図６のステップＳＡ１２で、メインモータ１１１、１１２の変更する回転数、この回転数に到達するまでの加速度を取得する。

制御部１５０は、図６のステップＳＡ１３で、上述したアシストテーブル２００を参照し、図６のステップＳＡ１４で、搬送ローラ１０１、１０２に対してアシストするトルクを変更するか否か、トルクアシストを行う場合のトルクを判断する。

制御部１５０は、アシストテーブル２００の設定に基づき、アシストするトルクを変更する場合は、図６のステップＳＡ１５で、メインモータ１１１、１１２が所望の加速度で変更された所望の回転数に到達する制御信号を出力する。また、アシストモータ１３０が所望のトルクを発生する制御信号を出力する。アシストするトルクの変更が不要な場合は、図６のステップＳＡ１６で、メインモータ１１１、１１２が所望の加速度で変更された所望の回転数に到達する制御信号を出力する。

制御部１５０は、図６のステップＳＡ１７で、メインモータ１１１、１１２の回転数の変更に伴う加減速が終了したか判断する。メインモータ１１１、１１２の加減速が終了したと判断すると、制御部１５０は、図５のステップＳＡ８に戻り、メインモータ１１１、１１２が定速で回転する制御信号を出力する。また、アシストモータ１３０によるトルクアシストを行っている場合は、アシストモータ１３０の駆動を停止する。

＜本実施の形態の用紙搬送装置の作用効果例＞
（ａ）単一のアシストモータによるトルクアシストの作用効果例
本実施の形態の用紙搬送装置１０Ａ、１０Ｂでは、搬送ローラ１０１と搬送ローラ１０２の軸間がギア等で構成される伝達部材１３１で繋がっている。これにより、搬送ローラ１０１と搬送ローラ１０２が独立した駆動手段であるメインモータ１１１、１１２に駆動される構成であっても、搬送ローラ１０１と搬送ローラ１０２の回転数、加速度が同期する。

また、アシストモータ１３０でトルクアシストする場合も、単一のアシストモータ１３０の駆動力が伝達部材１３１を介して搬送ローラ１０１と搬送ローラ１０２に伝達されるので、メインモータ１１１とメインモータ１１２の種類が異なるような構成でも、搬送ローラ１０１と搬送ローラ１０２の回転数、加速度が同期する。

これにより、搬送ローラ１０１と搬送ローラ１０２を所望の回転数まで所望の加速度で立ち上げる場合等、アシストモータ１３０によるトルクアシストでトルクの不足分を補うことができると共に、搬送ローラ１０１と搬送ローラ１０２の回転数、加速度を同期させることができる。よって、搬送ローラ１０１と搬送ローラ１０２の間で用紙Ｐが引っ張られる状態、弛む状態になることが抑制され、用紙Ｐに掛かる負荷が低減し、搬送不良の発生を抑制できる。

（ｂ）トルクリミッタの作用効果例
メインモータ１１１、１１２がステッピングモータである場合、図７に示すアシストテーブルにおいて設定されたメインモータ１１１、１１２の回転数に対し、メインモータ１１１、１１２を脱調させずにアシストモータ１３０でアシストできるトルクには上限がある。

そこで、上述した第２の実施の形態の用紙搬送装置１０Ｂでは、伝達部材１３１にトルクリミッタ１３３、１３４を備える。図８は、トルクリミッタの作用効果を示す説明図である。図８（ａ）に示す加速カーブは、メインモータ１１１、１１２を所定の回転数、本例では停止状態から所定の加速度で１０００（ｒｐｍ）まで回転させる際の回転数の変化を示す。

図８（ｂ）に示す過アシストデューティ上限は、メインモータ１１１、１１２を１０００（ｒｐｍ）まで回転させる際に、アシストモータ１３０によるトルクアシストでメインモータ１１１、１１２が脱調する過アシストとなるデューティ比の変化を示す。

図８（ｃ）に示す不足トルクは、メインモータ１１１、１１２を１０００（ｒｐｍ）まで回転させる際に不足するトルクを、アシストモータ１３０のデューティ比に変換した際のデューティ比の変化を示す。

図８に示す例では、アシストモータ１３０のデューティ比が７０％を超えると、メインモータ１１１、１１２が脱調する。一方、メインモータ１１１、１１２のトルクアシストのためには、アシストモータ１３０のデューティ比を４０％とする必要がある。そこで、トルクリミッタ１３３、１３４により遮断するトルク上限値を、デューティ比に換算して４０％以上７０％以下とすることで、アシストモータ１３０でのトルクアシストによるメインモータ１１１、１１２の脱調を防ぐことができると共に、アシストするトルク不足を防ぐことができる。

（ｃ）メインモータとアシストモータのトルク配分の切り換えによる作用効果例
メインモータ１１１、１１２にステッピングモータを使用する構成では、搬送ローラ１０１、１０２の回転量を容易かつ正確に制御できる。そこで、メインモータ１１１、１１２とアシストモータ１３０のトルク配分を、搬送ローラ１０１、１０２の加減速時は、位置制御のためメインモータ１１１、１１２を主とし、定速時は、電力効率のためアシストモータ１３０を主とする。

図９は、メインモータとアシストモータのトルク配分の一例を示す説明図である。図９（ａ）に示す加速カーブは、メインモータ１１１、１１２を所定の回転数、本例では停止状態から所定の加速度で１０００（ｒｐｍ）まで回転させ、所定時間定速で回転させた後、所定の減速度で停止させる際の回転数の変化を示す。

図９（ｂ）に示す必要トルクは、メインモータ１１１、１１２を１０００（ｒｐｍ）まで回転させて停止させる際に、必要なトルクを示す。図９（ｃ）に示すメインモータ印可トルクは、メインモータ１１１、１１２の回転数を増加、減少させる加減速時、及び、メインモータ１１１、１１２の回転数を定速とする定速時にメインモータ１１１、１１２で必要なトルクを示し、図９（ｄ）に示すアシストモータトルクは、加減速時及び定速時にアシストモータ１３０で必要なトルクを示す。

例えば、加減速時に必要なトルクが３００ｍＮ・ｍ、定速時に必要なトルクが５０ｍＮ・ｍである場合、加速区間Ａ１、減速区間Ａ３では、メインモータ１１１、１１２のトルクが２００ｍＮ・ｍとなるように制御し、アシストモータ１３０のトルクが２００ｍＮ・ｍとなるように制御する。これに対し、定速区間Ａ２では、メインモータ１１１、１１２のトルクが１０ｍＮ・ｍとなるように制御し、アシストモータ１３０のトルクが４０ｍＮ・ｍとなるように制御する。

ステッピングモータの電力効率が４０％程度、ブラシレスモータの電力効率が８０％程度であるので、定速時にアシストモータ１３０のトルクを増加させ、メインモータ１１１、１１２にトルクを減少させることで、電力消費を抑制することができる。また、アシストモータ１３０のトルクを増加させた定速時に負荷変動が生じても、伝達部材１３１により搬送ローラ１０１と搬送ローラ１０２が同期して回転するので、搬送ローラ１０１と搬送ローラ１０２が同期して速度変動するため、同期を保つことができる。

（ｄ）減速時のトルクアシストによる作用効果例
図１０は、減速時のトルクアシストの一例を示す説明図である。図１０（ａ）に示す加速カーブは、メインモータ１１１、１１２を所定の回転数、本例では１０００（ｒｐｍ）で回転させた状態から、所定の減速度（負の加速度）で停止させる際の回転数の変化を示す。

図１０（ｂ）に示す必要トルクは、所定の負荷が掛かった搬送ローラ１０１、１０２を停止させる際に、必要なトルクを示す。図１０（ｃ）に示すメインモータ印可トルクは、減速時にメインモータ１１１、１１２で必要なトルクを示し、図１０（ｄ）に示すアシストモータトルクは、減速時にアシストモータ１３０で必要なトルクを示す。

搬送ローラ１０１、１０２、及び搬送ローラ１０１、１０２につながる伝達部材の質量より、メインモータ１１１、１１２、アシストモータ１３０の駆動を停止させても、慣性で搬送ローラ１０１、１０２が回転しようとする。

所望の減速度で搬送ローラ１０１、１０２の回転を停止させるために、メインモータ１１１、１１２を制御して制動を行う動作では、搬送ローラ１０１、１０２に掛かる負荷が軽い場合、搬送ローラ１０１、１０２が慣性で回転することにより発生するトルクが、メインモータ１１１，１１２で同期可能なトルクを超える場合がある。

例えば、図１０（ｂ）に示すように、慣性で回転する搬送ローラ１０１、１０２を停止させる際に必要なトルクが２５０ｍＮ・ｍであるのに対し、メインモータ１１１、１１２の最大同期トルクが２００ｍＮ・ｍであると、メインモータ１１１、１１２が脱調する。

そこで、減速区間Ａ３でアシストモータ１３０によるトルクアシストを行う。例えば、図１０（ｃ）に示すように、減速区間Ａ３では、メインモータ１１１、１１２のトルクが逆方向に」２００ｍＮ・ｍとなるように制御する。アシストモータ１３０のトルクが、メインモータ１１１、１１２のトルクとの合計で搬送ローラ１０１、１０２を停止させる際に必要なトルクを超えるように、本例では逆方向に１００ｍＮ・ｍとなるように制御する。

これにより、減速区間Ａ３で、メインモータ１１１、１１２に最大同期トルクを超えるトルクが掛からず、メインモータ１１１、１１２の脱調を防ぐことができる。

本発明は、画像形成装置に対して用紙を供給する装置、画像が形成された用紙に後処理を行う装置を備えた画像形成システムに適用される。

１Ａ・・・画像形成装置、２・・・用紙搬送部、３・・・定着部、１０Ａ、１０Ｂ・・・用紙搬送装置、１１・・・画像形成部、１０１、１０２・・・搬送ローラ、１１１、１１２・・・メインモータ、１３０・・・アシストモータ、１３１・・・伝達部材、１３３、１３４・・・トルクリミッタ、１５０・・・制御部、１６０・・・操作部

Claims (9)

1. 用紙の搬送方向に沿って設けられる複数の搬送手段と、
   複数の前記搬送手段のそれぞれに設けられ、前記搬送手段を独立して駆動する複数の主駆動手段と、
   複数の前記搬送手段を駆動する補助駆動手段と、
   複数の前記搬送手段の間で駆動力の伝達を行い、前記補助駆動手段の駆動力を複数の前記搬送手段に伝達する伝達手段と
   を備えたことを特徴とする用紙搬送装置。
2. 前記主駆動手段は、ステッピングモータ、ブラシレスモータの何れかであり、前記補助駆動手段は、ブラシレスモータ、ブラシ付きモータの何れかである
   ことを特徴とする請求項１に記載の用紙搬送装置。
3. 複数の前記搬送手段の間で駆動力の伝達を遮断する遮断手段を備えた
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の用紙搬送装置。
4. 前記遮断手段は、前記伝達手段に設けられ、前記補助駆動手段から前記搬送手段に伝達される駆動力を遮断する
   ことを特徴とする請求項３に記載の用紙搬送装置。
5. 前記主駆動手段を制御する制御情報に基づき、前記補助駆動手段の駆動の有無及び前記補助駆動手段で前記搬送手段に印加するトルクを制御する制御手段を備えた
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の用紙搬送装置。
6. 前記制御手段は、前記主駆動手段の制御情報に基づき、前記主駆動手段で前記搬送手段に印加するトルクに対し、前記補助駆動手段で前記搬送手段に印加するトルクを増加させる
   ことを特徴とする請求項５に記載の用紙搬送装置。
7. 前記制御手段は、前記主駆動手段の制御情報に基づき、前記主駆動手段の回転数を増加させる加速区間から、前記主駆動手段の回転数を定速とする定速区間に切り替えるタイミングで、前記主駆動手段で前記搬送手段に印加するトルクに対し、前記補助駆動手段で前記搬送手段に印加するトルクを増加させる
   ことを特徴とする請求項６に記載の用紙搬送装置。
8. 前記制御手段は、前記主駆動手段の制御情報に基づき、前記主駆動手段を停止させる減速区間で、前記補助駆動手段で前記搬送手段に印加するトルクを制御する
   ことを特徴とする請求項５に記載の用紙搬送装置。
9. 用紙に画像を形成する画像形成手段と、
   請求項１から請求項８の何れか１項に記載の用紙搬送装置を備えた
   ことを特徴とする画像形成装置。

Images