技術 画像形成装置

0001

本発明は、搬送されるシートの搬送速度を調整する画像形成装置に関する。

0002

従来、画像形成装置において、シートを搬送する搬送ローラを駆動するモータの回転子にかかる負荷トルクの変化（負荷変動）に基づいて、シートの先端が当該搬送ローラのニップ部に到達したか（通過したか）否かを検出する構成が知られている（特許文献１）。

0003

また、画像形成装置においては、予め設定された画像形成のシーケンスに合わせてシートが搬送されるように（シートが適切なタイミングで画像形成位置に搬送されるように）、搬送路に設けられたセンサの検知結果に基づいてシートの搬送速度を調整する構成が知られている。具体的には、予め決められたタイミングにシートが目標位置に到達するように、センサの検知結果に基づいて搬送速度を調整する構成が知られている。

0004

特開２０００−２３８９３４号公報

0005

前記特許文献１の構成においては、負荷変動が検出されたタイミングが、シートの先端が搬送ローラのニップ位置に到達したタイミングとして決定される。しかしながら、実際には、負荷変動が検出されたタイミングにおけるシートの先端は、シートの厚さに起因して搬送ローラのニップ位置よりも上流側に位置している。

0006

負荷変動が検出されたタイミングが、シートの先端が搬送ローラのニップ位置に到達したタイミングとして決定された状態で上述の搬送速度の調整が行われると、以下の問題が起こる可能性がある。具体的には、予め決められたタイミングにシートの先端が目標位置に到達するように搬送速度が調整されたとしても、当該タイミングにおけるシートの先端の位置が目標位置よりも上流側に位置してしまう可能性がある。この結果、シートへの画像形成が開始されるタイミングよりも後にシートが画像形成位置に到達してしまう可能性がある。その結果、シートの適切な位置に画像が形成されない可能性がある。

0007

上記課題に鑑み、本発明は、シートの適切な位置に画像が形成されないことを抑制することを目的とする。

0008

上記課題を解決するために、本発明にかかる画像形成装置は、
シートを積載する積載部と、
前記積載部に積載された前記シートを給送するピックアップローラと、
前記ピックアップローラによって給送されたシートを搬送する搬送ローラと、
前記シートが搬送される搬送方向において前記搬送ローラよりも下流側に設けられ、画像形成位置において前記シートに画像を形成する画像形成部と、
前記搬送ローラを回転駆動するモータと、
前記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の値を決定する決定手段と、
前記決定手段によって決定された前記パラメータの値が所定値よりも大きい場合に、前記パラメータの値が前記所定値よりも大きいことを示す信号を出力する出力手段と、
前記出力手段から前記信号が出力された第１タイミングにおける前記シートの先端の位置と前記搬送ローラのニップ位置との間の長さと、前記搬送ローラのニップ位置と前記搬送方向において前記搬送ローラよりも下流側且つ前記画像形成位置よりも上流側の所定位置との間の長さと、に基づいて、所定速度で搬送されているシートを前記所定位置まで搬送する搬送速度を調整する調整手段と、
を有することを特徴とする。

0009

本発明によれば、シートの適切な位置に画像が形成されないことを抑制することができる。

0010

画像形成装置を説明する断面図である。
前記画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。
Ａ相及びＢ相から成る２相のモータと、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。
モータ制御装置の構成を示すブロック図である。
指令生成器５００の構成を示すブロック図である。
マイクロステップ駆動方式を行う方法の例を示す図である。
給送された記録媒体を検出する構成を説明する図である。
第１実施形態における薄紙が搬送された場合における偏差Δθと、厚紙が搬送された場合における偏差Δθと、を示す図である。
第１実施形態におけるシート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミング（記録媒体が検出されたタイミング）における記録媒体の先端の位置を示す図である。
搬送される記録媒体の坪量と、シート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミングにおける記録媒体の先端の位置から搬送ローラ３０７までの距離Ｌｃとの関係を示す図である。
ＣＰＵ１５１ａによる搬送速度Ｖの制御方法を示すフローチャートである。
搬送される記録媒体の坪量と、記録媒体が検出されてから当該記録媒体の先端がニップ位置ｎに到達するまでの時間Ｔｃと、の関係を示す図である。
第３実施形態におけるシート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミングでの記録媒体の先端の位置を示す図である。
第３実施形態における偏差Δθの様子を示す図である。
搬送される記録媒体の坪量と、シート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミングにおける記録媒体の先端の位置から搬送ローラ３０７までの距離Ｌｃ´との関係を示す図である。
速度フィードバック制御を行うモータ制御装置の構成を示すブロック図である。

0011

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。

0012

〔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。

0013

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、原稿読取装置２００及び画像印刷装置３０１を有する。

0014

＜原稿読取装置＞
原稿読取装置２００には、原稿を読取位置に給送する原稿給送装置２０１が設けられている。原稿給送装置２０１の原稿積載部２に積載された原稿Ｐは、ピックアップローラ３によって１枚ずつ給送され、その後、給紙ローラ４によって搬送される。給紙ローラ４と対向する位置には、給紙ローラ４に圧接する分離ローラ５が設けられている。分離ローラ５は、該分離ローラ５に所定のトルク以上の負荷トルクがかかると、回転する構成となっており、２枚重なった状態で給送された原稿を分離する機能を有する。

0015

ピックアップローラ３と給紙ローラ４は揺動アーム１２によって連結されている。揺動アーム１２は、給紙ローラ４の回転軸を中心にして回動できるように給紙ローラ４の回転軸によって支持されている。

0016

原稿Ｐは、給紙ローラ４等によって搬送されて、排紙ローラ１１によって排紙トレイ１０へ排紙される。なお、図１に示すように、原稿積載部２には、原稿積載部２に原稿が積載されているか否かを検知する原稿セットセンサＳＳ１が設けられている。また、原稿が通過する搬送路には、原稿の先端を検知する（原稿の有無を検知する）シートセンサＳＳ２が設けられている。

0017

原稿読取装置２０１には、搬送される原稿の第１面の画像を読み取る原稿読取部１６が設けられている。原稿読取部１６に読み取られた画像情報は、画像印刷装置３０１へ出力される。

0018

また、原稿読取装置２００には、搬送される原稿の第２面の画像を読み取る原稿読取部１７が設けられている。原稿読取部１７に読み取られた画像情報は、原稿読取部１６において説明した方法と同様にして画像印刷装置３０１へ出力される。

0019

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。

0020

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、上述した方法で搬送される原稿の画像を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原稿読取部１６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。

0021

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。

0022

シート収納トレイ３０２に収納された記録媒体は、ピックアップローラ３０３によって給送されて、給送ローラ３３１、搬送ローラ３０６によってプレレジストレーションローラ（以下、プレレジローラと称する）３３３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、ピックアップローラ３０５によって給送されて、給送ローラ３３２、搬送ローラ３０７、３０６によってプレレジローラ３３３へ送り出される。

0023

プレレジローラ３３３とレジストレーションローラ（以下、レジローラと称する）３０８との間には、記録媒体の先端を検知するシートセンサ３３５が設けられている。プレレジローラ３３３によって搬送された記録媒体の先端は、シートセンサ３３５によって検知された後に停止状態のレジローラ３０８に当接する。その後、プレレジローラ３３３が更に回転することによって、記録媒体が更に搬送方向へと搬送され、記録媒体が撓む。この結果、記録媒体に弾性力が働き、記録媒体の先端がレジローラ３０８のニップ部に沿って当接する。この結果、記録媒体の斜行が補正される。なお、本実施形態では、プレレジローラ３３３は、シートセンサ３３５が記録媒体の先端を検知してから所定時間回転するように制御される。所定時間は、記録媒体の斜行が補正されるのに必要な量だけ記録媒体を撓ませることができる時間に予め設定されている。

0024

原稿読取装置２００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、原稿読取装置２００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。

0025

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）に設けられた転写部としての転写帯電器３１５によって記録媒体に転写される。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。

0026

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。

0027

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。

0028

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。

0029

図１に示すように、画像印刷装置３０１には、記録媒体を積載する積載部３２７が設けられている。積載部３２７に積載された記録媒体は、搬送方向へ送り出されてピックアップローラ３２８によって搬送方向へ送り出され、その後、給紙ローラ３２９によって搬送される。

0030

ピックアップローラ３２８と給紙ローラ３２９は揺動アーム３３０によって連結されている。揺動アーム３３０は、給紙ローラ３２９の回転軸を中心にして回動できるように給紙ローラ３２９の回転軸によって支持されている。

0031

給紙ローラ３２９によって搬送ローラ３０６へ搬送された記録媒体には、上述の方法で画像が形成される。

0032

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３１７、原稿読取部１６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。

0033

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、センサ類１５９、ＡＣドライバ１６０、シートセンサ３３４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。

0034

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。

0035

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。

0036

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。なお、センサ類１５９には、搬送ローラによって搬送される記録媒体を検知するセンサ等が含まれる。

0037

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３０７を駆動するモータ５０９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５０９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。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１個しか設けられていないが、実際には、複数個のモータ制御装置が画像形成装置に設けられている。

0038

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。

0039

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。

0040

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。

0041

［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。

0042

＜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、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。

0043

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）５０９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。

0044

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。

0045

図４は、モータ５０９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。

0046

図４に示すように、モータ制御装置１５７は、定電流制御を行う定電流制御器７００、ベクトル制御を行うベクトル制御器７０１を有する。

0047

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５０９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５０９の巻線を貫く磁束の強度に影響する励磁電流に相当する。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。

0048

モータ制御装置１５７は、モータ５０９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５０９の動作シーケンスに基づいて、指令生成器５００にモータを駆動する指令として駆動パルスを出力する。なお、モータの動作シーケンス（モータの駆動パターン）は、例えば、ＲＯＭ１５１ｂに格納されており、ＣＰＵ１５１ａは、ＲＯＭ１５１ｂに格納された動作シーケンスに基づいて、パルス列としての駆動パルスを出力する。パルスの数が指令位相に対応し、パルスの周波数は目標速度に対応する。

0049

指令生成器５００は、ＣＰＵ１５１ａから出力される駆動パルスに基づいて、回転子４０２の目標位相を表す指令位相θ＿ｒｅｆを生成して出力する。なお、指令生成器５００の構成については後述する。

0050

減算器１０１は、モータ５０９の回転子４０２の回転位相θと指令位相θ＿ｒｅｆとの偏差を演算して出力する。

0051

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から出力される偏差が小さくなるように、目標値としての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から出力される偏差が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。

0052

モータ５０９のＡ相の巻線に流れる駆動電流は、電流検出器５０７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。また、モータ５０９のＢ相の巻線に流れる駆動電流は、電流検出器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。

0053

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）

0054

これらの電流値ｉα及びｉβは、座標変換器５１１及び誘起電圧決定器５１２に入力される。

0055

座標変換器５１１は、静止座標系における電流値ｉα及びｉβを、次式によって、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）

0056

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。

0057

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。

0058

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。

0059

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。

0060

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）

0061

座標逆変換器５０５は、逆変換された駆動電圧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。

0062

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５０９の各相の巻線に供給することによって、モータ５０９を駆動させる。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。

0063

次に、回転位相θを決定する構成について説明する。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）

0064

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。

0065

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。

0066

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）

0067

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。

0068

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に入力される。

0069

モータ制御装置１５７は、上述の制御を繰り返し行う。

0070

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位相フィードバック制御を用いた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。

0071

＜指令生成器＞
図５は、本実施形態における指令生成器５００の構成を示すブロック図である。図５に示すように、指令生成器５００は、指令速度の代わりとなる回転速度ω＿ｒｅｆ´を生成する速度決定手段としての速度生成器５００ａ及びＣＰＵ１５１ａから出力された駆動パルスに基づいて指令位相θ＿ｒｅｆを生成する指令値生成器５００ｂを有する。

0072

速度生成器５００ａは、連続する駆動パルスの立ち下がりエッジの時間間隔に基づいて回転速度ω＿ｒｅｆ´を生成して出力する。即ち、回転速度ω＿ｒｅｆ´は、駆動パルスの周期に対応する周期で変化する。

0073

指令値生成器５００ｂは、ＣＰＵ１５１ａから出力される駆動パルスに基づいて、以下の式（１０）のようにして指令位相θ＿ｒｅｆを生成して出力する。
θ＿ｒｅｆ＝θｉｎｉ＋θｓｔｅｐ＊ｎ （１０）

0074

なお、θｉｎｉはモータの駆動が開始されるときの回転子の位相（初期位相）である。また、θｓｔｅｐは、駆動パルス１個当たりのθ＿ｒｅｆの増加量（変化量）である。また、ｎは指令値生成器５００ｂに入力されるパルスの個数である。

0075

｛マイクロステップ駆動方式｝
本実施形態では、定電流制御において、マイクロステップ駆動方式が用いられる。なお、定電流制御において用いられる駆動方式は、マイクロステップ駆動方式に限定されるわけではなく、例えば、フルステップ駆動方式等の駆動方式であってもよい。

0076

図６は、マイクロステップ駆動方式を行う方法の例を示す図である。図６には、ＣＰＵ１５１ａから出力される駆動パルス、指令値生成器５００ｂによって生成される指令位相θ＿ｒｅｆ、Ａ相及びＢ相の巻線に流れる電流が示されている。

0077

以下に、図５及び図６を用いて、本実施形態におけるマイクロステップ駆動を行う方法について説明する。なお、図６に示す駆動パルス及び指令位相は、回転子が一定速度で回転している状態を示す。

0078

マイクロステップ駆動方式における指令位相θ＿ｒｅｆの進み量は、フルステップ駆動方式における指令位相θ＿ｒｅｆの進み量である９０°が１／Ｎ（Ｎは正の整数）に分割された量（９０°／Ｎ）である。この結果、電流波形は図６に示すように正弦波状に滑らかに変化し、その結果、回転子の回転位相θをより細かく制御することができる。

0079

マイクロステップ駆動が行われる場合、指令値生成器５００ｂは、ＣＰＵ１５１ａから出力された駆動パルスに基づいて、以下の式（１１）にようにして指令位相θ＿ｒｅｆを生成して出力する。
θ＿ｒｅｆ＝４５°＋９０／Ｎ°＊ｎ （１１）

0080

このように、指令値生成器５００ｂは、駆動パルスが１個入力されると、指令位相θ＿ｒｅｆに９０／Ｎ°を加算することによって指令位相θ＿ｒｅｆを更新する。即ち、ＣＰＵ１５１ａから出力される駆動パルスの個数は、指令位相に対応する。なお、ＣＰＵ１５１ａから出力される駆動パルスの周期（周波数）は、モータ５０９の目標速度（指令速度）に対応する。

0081

［画像形成装置におけるシートの搬送制御］
＜シート検出器＞
図７は、給送された記録媒体を検出する構成を説明する図である。図７に示すように、搬送ローラ３０７はモータ５０９によって駆動され、モータ５０９はモータ制御装置１５７によって制御される。また、給送ローラ３３２及びピックアップローラ３０５は不図示のモータによって駆動される。給送ローラ３３２は搬送ローラ３０７に隣接するローラである。本実施形態では、記録媒体が搬送される搬送速度Ｖは画像形成装置１００の動作シーケンスに基づいて予め所定速度としてのＶ０に設定されている。

0082

次に、記録媒体の先端が搬送ローラ３０７のニップ部に到達したか否かをシート検出器７００が検出する構成を説明する。本実施形態では、記録媒体の先端が搬送ローラ３０７のニップ部に到達したか否かがフォトセンサ等のセンサではなくモータ制御装置１５７から出力される信号に基づいて検出（判定）される。なお、以下の説明において、シート検出器７００は、例えば、検出結果を所定の時間周期（例えば、偏差Δθが入力される周期）で出力する。

0083

給送ローラ３３２によって下流側へ搬送された記録媒体の先端は、搬送ローラ３０７にニップされる。記録媒体の先端が搬送ローラ３０７によってニップされると、搬送ローラ３０７を駆動するモータの回転子にかかる負荷トルクは増大する。負荷トルクが増大すると、偏差Δθの絶対値は増大する。

0084

シート検出器７００は、偏差Δθの絶対値が所定値としての閾値Δθｔｈ以上になると、偏差Δθの絶対値が閾値Δθｔｈ以上になったこと（記録媒体を検出したこと）を示す信号‘１’を出力する。また、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、偏差Δθの絶対値が閾値Δθｔｈ未満であることを示す信号‘０’を出力する。なお、閾値Δθｔｈについては後述する。

0085

＜搬送速度Ｖの調整＞
シート検出器７００の検出結果は、ＣＰＵ１５１ａに入力される。ＣＰＵ１５１ａは、シート検出器７００から信号‘１’が出力されると、記録媒体の搬送速度Ｖを調整する。なお、ＣＰＵ１５１ａは、例えば、画像形成装置１００の内部に設けられた各モータ制御装置に出力する駆動パルスの周波数を変更することによって搬送速度Ｖを調整する。

0086

以下の説明において、Ｘ１はピックアップローラ３０５から搬送ローラ３０７までの距離を示し、Ｘ２は搬送ローラ３０７からシートセンサ３３４が記録媒体を検知する検知位置までの距離を示す。即ち、ピックアップローラ３０５から検知位置までの距離はＸ１＋Ｘ２で表される。また、Ｔ０は、記録媒体が搬送速度Ｖ０で距離Ｘ１＋Ｘ２を搬送されるのに要する時間に対応する。

0087

本実施形態では、所定の時間間隔でピックアップローラ３０５の回転と停止とが繰り返し行われることにより、記録媒体が所定の間隔で給送される。ＣＰＵ１５１ａは、図２に示すように、タイマ１５１ｄを備えており、ピックアップローラ３０５の駆動が開始されてから（ピックアップローラ３０５の駆動を開始する指示を出力してから）経過した時間を計測する。

0088

ＣＰＵ１５１ａは、距離Ｘ２と、ピックアップローラ３０５の駆動が開始されてからシート検出器７００から信号‘１’が出力されるまでの時間Ｔａを時間Ｔ０から減算した時間と、に基づいて算出される速度を搬送速度Ｖとして設定する。具体的には、ＣＰＵ１５１ａは、以下の式（１２）に基づいて、搬送ローラ３０７から検知位置までの区間における搬送速度Ｖ（即ち、搬送ローラ３０７から検知位置までの区間における搬送ローラの周速度）を設定する。なお、搬送ローラ３０７から検知位置までの区間における搬送速度Ｖの調整後のピックアップローラ３０５から搬送ローラ３０７までの区間における搬送速度ＶはＶ０に設定されてもよいし、式（１２）に基づいて調整された搬送速度Ｖに設定されてもよい。
Ｖ＝Ｘ２／（Ｔ０−Ｔａ） （１２）

0089

図８は、薄紙が搬送された場合にモータ制御装置１５７から出力される偏差Δθ（破線）と、厚紙が搬送された場合にモータ制御装置１５７から出力される偏差Δθ（実線）と、を示す図である。なお、図８においては、記録媒体の給送動作が開始されるタイミングがｔ＝０として示されている。

0090

図８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８に示すように、負荷トルクが増大すると、モータ５０９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。

0091

図９は、シート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミング（記録媒体が検出されたタイミング）における記録媒体の先端の位置を示す図である。

0092

図９（ａ）は、薄紙が搬送された場合においてシート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミング（時刻ｔａ）における薄紙の先端の位置を示す図である。図９（ｂ）は、厚紙が搬送された場合においてシート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミング（時刻ｔｂ）における厚紙の先端の位置を示す図である。

0093

給送ローラ３３２によって下流側へ搬送される記録媒体の先端は、搬送ローラ３０７にニップされる。記録媒体の先端が搬送ローラ３０７によってニップされると、搬送ローラ３０７を駆動するモータの回転子にかかる負荷トルクは増大する。負荷トルクが増大すると、偏差Δθの絶対値は、例えば、図８に示すように増大する（時刻ｔａ、ｔｂ）。

0094

なお、本実施形態では、搬送ローラ３０７は、給送ローラ３３２の周速度よりも速い周速度で回転しており、記録媒体が搬送ローラ３０７にニップされると、搬送ローラ３０７は給送ローラ３３２によってニップされている記録媒体を下流側へ引っ張る。このような構成により、記録媒体が搬送ローラ３０７にニップされるときの負荷トルクの増大幅をより大きくすることができ、記録媒体の先端がより高精度に検出される。

0095

本実施形態では、閾値Δθｔｈは、例えば、画像形成装置１００において搬送され得る複数の記録媒体の種類のうち剛度及び厚さが最も小さい記録媒体に起因して増大する搬送ローラ３０７にかかる負荷トルク、即ち、偏差Δθの絶対値の最大値（ピーク値）よりも小さい値に設定される。更に、閾値Δθｔｈは、例えば、画像形成装置１００において搬送され得る複数の記録媒体の種類のうち剛度及び厚さが最も大きい記録媒体に起因して増大する搬送ローラ３０７にかかる負荷トルク、即ち、偏差Δθの絶対値の最大値（ピーク値）よりも小さい値に設定される。

0096

また、閾値Δθｔｈは、例えば、搬送ローラ３０７に記録媒体がニップされていない状態であって且つ搬送ローラ３０７が定速回転している状態において想定される偏差Δθの絶対値より大きい値に設定される。

0097

図９に示すように、記録媒体の先端は、厚みに起因してニップ位置ｎよりも搬送方向における上流側に位置するタイミングでニップされる。また、図９に示すように、薄紙が搬送される場合にシート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミングにおける当該薄紙の先端の位置からニップ位置ｎまでの距離Ｌａは、厚紙が搬送される場合にシート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミングにおける当該厚紙の先端の位置からニップ位置ｎまでの距離Ｌｂよりも短い。これは、厚紙の厚みが薄紙の厚みよりも大きいことに起因して、搬送ローラ３０７による厚紙のニップが開始されるときの厚紙の先端の位置が搬送ローラ３０７による薄紙のニップが開始されるときの薄紙の先端の位置よりも上流側であることを意味する。

0098

上述のように、シート検出器７００から信号‘１’が出力されるタイミングにおける記録媒体の先端の位置から検知位置までの距離Ｙは、距離Ｘ２とは異なる距離である。具体的には、距離Ｙは距離Ｘ２よりも長い。式（１２）に基づいて搬送速度Ｖが設定されると、距離Ｙが距離Ｘ２よりも長いことに起因して、記録媒体が検知位置に到達すべきタイミングにおける記録媒体の先端の位置が当該検知位置よりも上流側に位置してしまう。即ち、記録媒体が検知位置に到達すべきタイミングよりも後に記録媒体が検知位置に到達してしまう可能性がある。その結果、記録媒体への画像の転写が開始されるタイミングよりも後に記録媒体が転写位置に到達してしまい、記録媒体の適切な位置に画像が形成されない可能性がある。

0099

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、記録媒体の適切な位置に画像が形成されないことを抑制する。

0100

図１０は、搬送される記録媒体の坪量と、シート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミングにおける記録媒体の先端の位置から搬送ローラ３０７までの距離Ｌｃとの関係を示す図である。図１０における坪量Ｍａは薄紙の坪量に対応する。また、図１０における坪量Ｍｂは厚紙の坪量に対応する。なお、図１０に示される坪量と距離Ｌｃとの関係は実験によって得られたものであり、例えば予めＲＯＭ１５１ｂに記憶されている。

0101

距離Ｌｃ＿ａは図９に示すＬａに対応する値であり、距離Ｌｃ＿ｂは図９に示すＬｂに対応する値である。

0102

紙種の情報は、例えば、操作部１５２を介してユーザによって入力される。なお、紙種の情報には、記録媒体の坪量、剛度等が含まれる。ＣＰＵ１５１ａは、入力された紙種の情報と、ＲＯＭ１５１ｂに記憶されている坪量と距離Ｌｃとの関係と、に基づいて、距離Ｌｃを決定する。例えば、ＣＰＵ１５１ａは、薄紙が搬送されることが操作部１５２を介してユーザによって入力された場合は、薄紙に対応するＬｃ＿ａを距離Ｌｃとして設定する。また、ＣＰＵ１５１ａは、厚紙が搬送されることが操作部１５２を介してユーザによって入力された場合は、厚紙に対応するＬｃ＿ｂを距離Ｌｃとして設定する。

0103

ＣＰＵ１５１ａは、設定された距離Ｌｃを用いて、以下の式（１３）に基づいて搬送速度Ｖを設定する。
Ｖ＝（Ｘ２＋Ｌｃ）／（Ｔ０−Ｔａ） （１３）

0104

つまり、ＣＰＵ１５１ａは、シート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミングにおける記録媒体の先端の位置からレジローラ３０８までの距離を算出する。そして、ＣＰＵ１５１ａは、算出された距離を時間Ｔ０から時間Ｔａが減算された値によって除算することによって搬送速度Ｖを設定する。即ち、ＣＰＵ１５１ａは、シート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミングにおける記録媒体の先端の位置に基づいて、搬送速度Ｖを設定する。

0105

図１１は、ＣＰＵ１５１ａによる搬送速度Ｖの制御方法を示すフローチャートである。以下に、図１１を用いて、本実施形態における搬送速度Ｖ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の処理中、ＣＰＵ１５１ａは、ピックアップローラ３０５の回転駆動を開始する指示を出力する度にタイマ１５１ｄのリセット及びスタートを行う。

0106

Ｓ１００１において、操作部１５２を介して紙種の情報が入力されると、Ｓ１００２において、ＣＰＵ１５１ａは、入力された紙種の情報に基づいて距離Ｌｃを設定する。

0107

その後、Ｓ１００３において、ＣＰＵ１５１ａは、指定されたシート収納トレイに格納された記録媒体の給送動作を開始する。以降、所定の時間間隔でピックアップローラの駆動及び停止が繰り返し行われる。

0108

次に、Ｓ１００４において、信号‘１’がシート検出器７００から出力されると、ＣＰＵ１５１ａは、処理をＳ１００５に進める。

0109

Ｓ１００５において、ＣＰＵ１５１ａは、Ｓ１００２において設定された距離Ｌｃ、ピックアップローラの駆動が開始されてからシート検出器７００から信号‘１’が出力されるまでの時間Ｔａ及び距離Ｘ２に基づいて、搬送速度Ｖを調整（設定）する。具体的には、式（１３）を用いて搬送速度Ｖを設定する。

0110

Ｓ１００６において、印刷ジョブが終了される場合は、Ｓ１００７において、ＣＰＵ１５１ａは給送動作を終了する。

0111

一方、Ｓ１００６において、印刷ジョブが終了される場合は、ＣＰＵ１５１ａは処理をＳ１００４に戻す。

0112

また、Ｓ１００４において、信号‘１’がシート検出器７００から出力されない場合は、ＣＰＵ１５１ａは処理をＳ１００８に進める。

0113

Ｓ１００８において、信号‘１’がシート検出器７００から出力されない状態が所定時間継続していない場合は、ＣＰＵ１５１ａは処理をＳ１００４に戻す。

0114

一方、Ｓ１００８において、信号‘１’がシート検出器７００から出力されない状態が所定時間継続した場合は、Ｓ１００９において、ＣＰＵ１５１ａは給送動作を停止する。なお、所定時間は、例えば、ピックアップローラ３０５によって給送された記録媒体が搬送速度Ｖ０で搬送されて搬送ローラ３０７に到達するのに要する時間よりも長い時間に設定される。

0115

そして、Ｓ１０１０において、ＣＰＵ１５１ａは、記録媒体の搬送に異常（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することによってユーザに通知する。

0116

以上のように、本実施形態では、距離Ｘ２と記録媒体の厚みに起因して生じる距離Ｌｃとに基づいて、シート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミングにおける記録媒体の先端の位置からレジローラ３０８までの距離が算出される。算出された距離が時間Ｔ０から時間Ｔａが減算された値によって除算されることによって搬送速度Ｖが設定される。即ち、本実施形態では、シート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミングにおける記録媒体の先端の位置に基づいて、搬送速度Ｖが設定される。この結果、記録媒体への画像の転写が開始されるタイミングよりも後に記録媒体が転写位置に到達してしまうことを抑制することができ、記録媒体の適切な位置に画像が形成されないことを抑制することができる。

0117

また、本実施形態では、紙種に対応した距離Ｌｃに基づいて搬送速度Ｖが設定される。その結果、シート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミングにおける記録媒体の先端の位置が紙種によって異なることに起因して記録媒体への画像の転写が開始されるタイミングよりも後に記録媒体が転写位置に到達してしまうことを抑制することができる。即ち、記録媒体の適切な位置に画像が形成されないことを抑制することができる。

0118

〔第２実施形態〕
画像形成装置１００の構成が第１実施形態と同様の部分については説明を省略する。

0119

第１実施形態では、ＣＰＵ１５１ａは、シート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミングにおける記録媒体の先端の位置からレジローラ３０８までの距離に基づいて搬送速度Ｖを設定した。本実施形態では、ＣＰＵ１５１ａは、記録媒体の先端が搬送ローラのニップ位置に到達するタイミングに基づいて搬送速度Ｖを設定する。

0120

図１２は、搬送される記録媒体の坪量と、記録媒体が検出されてから当該記録媒体の先端がニップ位置ｎに到達するまでの時間Ｔｃと、の関係を示す図である。図１２における坪量Ｍａは薄紙の坪量に対応する。また、図１２における坪量Ｍｂは厚紙の坪量に対応する。なお、図１２に示される坪量と時間Ｔｃとの関係は実験によって得られたものであり、例えば予めＲＯＭ１５１ｂに記憶されている。

0121

時間Ｔｃ＿ａ及びＴｃ＿ｂは、シート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミングにおける当該記録媒体の先端の位置から搬送ローラ３０７のニップ位置ｎまでの距離を搬送速度Ｖ０で除算することによって得られる値である。具体的には、時間Ｔｃ＿ａ及びＴｃ＿ｂは、以下の式（１４）、（１５）のように表される。
Ｔｃ＿ａ＝Ｌａ／Ｖ０ （１４）
Ｔｃ＿ｂ＝Ｌｂ／Ｖ０ （１５）

0122

ＣＰＵ１５１ａには、操作部１５２を介してユーザによって指定された記録媒体の種類（紙種）の情報が入力される。ＣＰＵ１５１ａは、取得した紙種の情報と、ＲＯＭ１５１ｂに記憶されている坪量と時間Ｔｃとの関係と、に基づいて、時間Ｔｃを決定する。例えば、ＣＰＵ１５１ａは、薄紙が搬送されることが操作部１５２を介してユーザによって入力された場合は、薄紙に対応する時間Ｔｃ＿ａを時間Ｔｃとして設定する。また、ＣＰＵ１５１ａは、厚紙が搬送されることが操作部１５２を介してユーザによって入力された場合は、厚紙に対応する時間Ｔｃ＿ｂを時間Ｔｃとして設定する。

0123

ＣＰＵ１５１ａは、設定された時間Ｔｃを用いて、以下の式（１６）に基づいて搬送速度Ｖを設定する。具体的には、ＣＰＵ１５１ａは、搬送ローラ３０７から検知位置までの区間における搬送速度Ｖ（即ち、搬送ローラ３０７から検知位置までの区間における搬送ローラの周速度）を設定する。なお、搬送ローラ３０７から検知位置までの区間における搬送速度Ｖの調整後のピックアップローラ３０５から搬送ローラ３０７までの区間における搬送速度ＶはＶ０に設定されてもよいし、調整された搬送速度Ｖに設定されてもよい。
Ｖ＝Ｘ２／（Ｔ０−（Ｔａ＋Ｔｃ）） （１６）

0124

つまり、ＣＰＵ１５１ａは、時間Ｔａと時間Ｔｃとに基づいて、ピックアップローラ３０５の駆動が開始されてから記録媒体の先端が搬送ローラ３０７のニップ位置ｎに到達するまでの時間を算出する。そして、ＣＰＵ１５１ａは、算出された時間を時間Ｔ０から減算することによって得られた値によって距離Ｘ２を除算することにより搬送速度Ｖを設定する。即ち、ＣＰＵ１５１ａは、記録媒体の先端が搬送ローラのニップ位置に実際に到達するタイミングに基づいて、搬送速度Ｖを設定する。

0125

以上のように、本実施形態では、時間Ｔａと時間Ｔｃとに基づいて、ピックアップローラ３０５の駆動が開始されてから記録媒体の先端が搬送ローラ３０７のニップ位置ｎに到達するまでの時間が算出される。算出された時間が時間Ｔ０から減算された値によって距離Ｘ２が除算されることによって搬送速度Ｖが設定される。即ち、本実施形態では、記録媒体の先端が搬送ローラのニップ位置に到達するタイミングに基づいて、搬送速度Ｖが設定される。この結果、録媒体への画像の転写が開始されるタイミングよりも後に記録媒体が転写位置に到達してしまうことを抑制することができ、記録媒体の適切な位置に画像が形成されないことを抑制することができる。

0126

また、本実施形態では、紙種に対応した時間Ｔｃに基づいて搬送速度Ｖが設定される。その結果、シート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミングにおける記録媒体の先端の位置が紙種によって異なることに起因して記録媒体への画像の転写が開始されるタイミングよりも後に記録媒体が転写位置に到達してしまうことを抑制することができる。即ち、記録媒体の適切な位置に画像が形成されないことを抑制することができる。

0127

〔第３実施形態〕
画像形成装置１００の構成が第１実施形態と同様の部分については説明を省略する。

0128

図１３は、本実施形態におけるシート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミングでの記録媒体の先端の位置を示す図である。図１３（ａ）は、薄紙が搬送された場合においてシート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミングにおける薄紙の先端の位置を示す図である。図１３（ｂ）は、厚紙が搬送された場合においてシート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミングにおける厚紙の先端の位置を示す図である。

0129

本実施形態における給送ローラ３３２から搬送ローラ３０７までの搬送路は湾曲している。そのため、給送ローラ３３２によって下流側へ搬送された記録媒体の先端は、搬送ローラ３０７に衝突し、その後、搬送ローラ３０７のニップ位置ｎに案内され、記録媒体の先端が搬送ローラ３０７によってニップされる。

0130

剛度（または厚さ）の小さい記録媒体としての薄紙が搬送される場合、当該薄紙の先端が搬送ローラ３０７に衝突したときに生じるモータ５０９の回転子にかかる負荷トルクの増大量は比較的小さい。一方、薄紙の先端が搬送ローラ３０７によってニップされることに起因して生じるモータ５０９の回転子にかかる負荷トルクの増大量は、薄紙の先端が搬送ローラ３０７に衝突したときに生じる負荷トルクの増大量に比べて大きい。

0131

また、薄紙に比べて剛度及び厚みが大きい厚紙の先端が搬送ローラ３０７に衝突したときに生じる負荷トルクの増大量は、薄紙の先端が搬送ローラ３０７に衝突したときに生じる負荷トルクの増大量に比べて大きい。

0132

図１４は、本実施形態における偏差Δθの様子を示す図である。図１４の一点鎖線で示されるように、薄紙の先端が搬送ローラ３０７に衝突するタイミング（時刻ｔａ）において、偏差Δθの絶対値は増大する。また、図１４の実線で示されるように、厚紙の先端が搬送ローラ３０７に衝突するタイミング（時刻ｔｃ）及び厚紙の先端が搬送ローラ３０７にニップされるタイミング（時刻ｔｂ）において、偏差Δθの絶対値は増大する。

0133

図１４に示されるように、厚紙が搬送される場合、当該厚紙が搬送ローラ３０７にニップされるタイミング（時刻ｔｂ）よりも前のタイミング（時刻ｔｃ）において、厚紙が搬送ローラ３０７に衝突することに起因して偏差Δθが増大する。即ち、距離Ｌｂ´は第１実施形態における距離Ｌｂよりも大きい値である。

0134

シート検出器７００から信号‘１’が出力されるタイミングにおける記録媒体の先端の位置から検知位置までの距離Ｙは、距離Ｘ２とは異なる距離である。具体的には、距離Ｙは距離Ｘ２よりも長い。式（１２）に基づいて搬送速度Ｖが設定される場合、距離Ｙが距離Ｘ２よりも長いことに起因して、記録媒体が検知位置に到達すべきタイミングにおける記録媒体の先端の位置は、当該検知位置よりも上流側に位置してしまう。即ち、記録媒体が検知位置に到達すべきタイミングよりも後に記録媒体が検知位置に到達してしまう可能性がある。その結果、記録媒体への画像の転写が開始されるタイミングよりも後に記録媒体が転写位置に到達してしまい、記録媒体の適切な位置に画像が形成されない可能性がある。

0135

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、記録媒体の適切な位置に画像が形成されないことを抑制する。

0136

図１５は、搬送される記録媒体の坪量と、シート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミングにおける記録媒体の先端の位置から搬送ローラ３０７までの距離Ｌｃ´との関係を示す図である。坪量Ｍｂ´は、例えば、記録媒体が搬送ローラ３０７に衝突することに起因してシート検出器７００から信号‘１’が出力されるような記録媒体の坪量のうち最も小さい坪量に対応する。なお、図１５に示される坪量と距離Ｌｃ´との関係は実験によって得られたものであり、例えば予めＲＯＭ１５１ｂに記憶されている。

0137

距離Ｌ１は図１３に示すＬａに対応する値であり、距離Ｌ２は図１３に示すＬｂ´に対応する値である。

0138

ＣＰＵ１５１ａは、取得した紙種の情報と、ＲＯＭ１５１ｂに記憶されている坪量と距離Ｌｃ´との関係と、に基づいて、距離Ｌｃ´を決定する。

0139

例えば、坪量Ｍｂ´以上の記録媒体は搬送ローラ３０７に衝突することに起因してシート検出器７００によって検出される。ここで、ピックアップローラによって給送された記録媒体が搬送ローラ３０７に衝突するタイミングは紙種によらず略同一である。したがって、坪量Ｍｂ´以上の記録媒体がシート検出器７００によって検出されるタイミングにおける当該記録媒体の先端の位置からニップ位置ｎまでの距離は紙種によらず略同一（Ｌｂ´）である。そのため、本実施形態では、ＣＰＵ１５１ａは、操作部１５２を介してユーザによって入力される坪量がＭｂ´以上である場合は、Ｌ２を距離Ｌｃ´として設定する。

0140

一方、ＣＰＵ１５１ａは、操作部１５２を介してユーザによって入力される坪量がＭｂ´以下である場合は、入力される坪量の情報に応じて距離Ｌｃ´を設定する。

0141

ＣＰＵ１５１ａは、設定された距離Ｌｃ´を用いて、式（１３）に基づいて搬送速度Ｖを設定する。

0142

つまり、ＣＰＵ１５１ａは、シート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミングにおける記録媒体の先端の位置からレジローラ３０８までの距離を算出する。そして、ＣＰＵ１５１ａは、算出された距離を時間Ｔ０から時間Ｔａが減算された値によって除算することによって搬送速度Ｖを設定する。即ち、ＣＰＵ１５１ａは、シート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミングにおける記録媒体の先端の位置に基づいて、搬送速度Ｖを設定する。

0143

以上のように、本実施形態では、距離Ｘ２と記録媒体が搬送ローラ３０７に衝突することに起因してシート検出器７００によって検出されるタイミングにおける距離Ｌｃ´とに基づいて、当該タイミングにおける記録媒体の先端の位置から検知位置までの距離が算出される。算出された距離が時間Ｔ０から時間Ｔａが減算された値によって除算されることによって搬送速度Ｖが設定される。即ち、本実施形態では、シート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミングにおける記録媒体の先端の位置に基づいて、搬送速度Ｖが設定される。この結果、記録媒体への画像の転写が開始されるタイミングよりも後に記録媒体が転写位置に到達してしまうことを抑制することができ、記録媒体の適切な位置に画像が形成されないことを抑制することができる。

0144

また、本実施形態では、紙種に対応した距離Ｌｃ´に基づいて搬送速度Ｖが設定される。その結果、シート検出器７００から信号‘１’が出力されたタイミングにおける記録媒体の先端の位置が紙種によって異なることに起因して記録媒体への画像の転写が開始されるタイミングよりも後に記録媒体が転写位置に到達してしまうことを抑制することができる。即ち、記録媒体の適切な位置に画像が形成されないことを抑制することができる。

0145

なお、記録媒体が搬送ローラ３０７に衝突することに起因して記録媒体が検出されるタイミングにおける当該記録媒体の先端の位置に基づいて、第２実施形態の方法で搬送速度Ｖを調整してもよい。即ち、記録媒体が搬送ローラ３０７に衝突することに起因して記録媒体が検出されるタイミングにおける当該記録媒体の先端の位置に基づいて、当該記録媒体の先端がニップ位置ｎに到達するタイミングを算出する構成が用いられてもよい。

0146

なお、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態では、搬送ローラ３０７のニップ位置ｎから検知位置までの距離Ｘ２に基づいて搬送速度Ｖが調整されたが、この限りではない。例えば、搬送ローラ３０７のニップ位置ｎからレジローラ３０８のニップ位置までの距離に基づいて搬送速度Ｖが調整されてもよい。即ち、ニップ位置ｎからニップ位置ｎよりも下流側の所定位置までの距離に基づいて搬送速度Ｖが調整されてもよい。なお、所定位置は、転写位置よりも上流側の位置である。

0147

また、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態では、搬送ローラ３０７から検知位置までのローラの個数は２個であったが、これに限定されるわけではない。例えば、搬送ローラ３０７から検知位置までの間に３個以上の搬送ローラが設けられていてもよい。

0148

なお、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態では、所定の時間間隔でピックアップローラ３０３、３０５の回転と停止とが繰り返し行われたが、この限りではない。例えば、ピックアップローラ３０５と給送ローラ３３２とを連結する揺動部材としての揺動アームが、給送ローラ３３２の回転軸を中心にして回動できるように給送ローラ３３２の回転軸によって支持される。そして、回転駆動が継続された状態のピックアップローラ３０５を、搖動アームを用いて所定の時間間隔で昇降されることによって記録媒体が所定の間隔で給送される構成であってもよい。このような構成の場合、ＣＰＵ１５１ａは、ピックアップローラを降下させる指示を出力してからシート検出器７００から信号‘１’が出力されるまでの時間Ｔｂに基づいて搬送速度Ｖを調整する。

0149

また、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態では、ピックアップローラ３０５によって給送された記録媒体の搬送速度Ｖを調整する方法について説明したが、ピックアップローラ３０３、３２８によって給送された記録媒体の搬送速度Ｖも同様の方法で調整される。

0150

また、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態では、搬送ローラ３０７のニップ位置ｎに記録媒体の先端が到達したか否かに基づいて搬送速度Ｖが調整されたが、この限りではない。例えば、搬送ローラ３２２のニップ位置に記録媒体の先端が到達したか否かに基づいて搬送速度Ｖが調整される等、搬送ローラ３０７以外のローラに基づいて搬送速度Ｖが調整されてもよい。

0151

また、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態では、記録媒体の坪量に応じて時間Ｔｃや距離Ｌｃ、Ｌｃ´が設定されたが、この限りではない。例えば、記録媒体の剛性や厚みに応じて時間Ｔｃや距離Ｌｃが設定される構成でもよい。

0152

また、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態では、ユーザによって入力された紙種の情報に基づいて時間Ｔｃや距離Ｌｃが設定されたが、この限りではない。例えば、厚みセンサ等の記録媒体の種類を検知するセンサの検知結果に基づいて時間Ｔｃや距離Ｌｃが設定される構成でもよい。

0153

第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態においては、紙種に拘わらず偏差Δθの閾値は所定の値であったが、閾値は紙種ごとに設定されてもよい。

0154

また、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態では、シート検出器７００は、偏差の絶対値が閾値よりも大きい場合は信号‘１’を出力し、偏差の絶対値が閾値未満である場合は信号‘２’を出力したが、この限りではない。例えば、シート検出器７００は、偏差の絶対値が閾値より小さい値から当該閾値以上の値になったら信号‘１’をＣＰＵ１５１ａに出力する構成でもよい。

0155

第１実施形態、第２実施形態、第３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。

0156

また、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態においては、偏差Δθの絶対値と閾値Δθｔｈとの比較により記録媒体が検出されたが、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と閾値ｉｑｔｈとの比較により記録媒体の検出が行われてもよい。なお、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し、電流値ｉｑが減少したことはモータの回転子にかかる負荷トルクが減少したことを意味する。

0157

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と閾値ｉｑ＿ｒｅｆｔｈとの比較により記録媒体の検出が行われてもよい。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し、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆが減少したことはモータの回転子にかかる負荷トルクが減少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減少したことを意味する。

0158

また、静止座標系の電流値ｉα又はｉβの振幅（大きさ）と閾値との比較により記録媒体の検出が行われ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を意味し、振幅が減少したことはモータの回転子にかかる負荷トルクが減少したことを意味する。

0159

第１実施形態、第２実施形態、第３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第１実施形態、第２実施形態は適用される。

0160

また、第１実施形態、第２実施形態、第３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モータやブラシレス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よい。

0161

また、第１実施形態、第２実施形態、第３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１６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（１５）が用いられるものとする。
ω＝ｄθ／ｄｔ （１５）

0162

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６００を設け、速度制御器６００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、第１実施形態乃至第３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３０７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。

0163

偏差Δθ、Δω、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、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の値に対応する。

0164

また、第１実施形態及び第２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。

0165

また、記録媒体等のシートを検出する構成は、例えば、搬送ベルトを回転駆動するモータにも適用される。即ち、シートを検出する構成は、ローラや搬送ベルト等の回転体を回転駆動するモータに適用される。

0166

感光ドラム３０９、帯電器３１０、現像器３１４及び転写帯電器３１５は画像形成部に含まれる。

0167

また、第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態においては、斜行が補正される記録媒体の先端が当接する当接部材としてレジローラ３０８が用いられたが、この限りではない。例えば、記録媒体の搬送方向に対して、レジローラ３０８よりも上流側で且つプレレジローラ３３３よりも下流側に、又は転写位置よりも上流側で且つレジローラ３０８よりも下流側に、当接部材としてのシャッタ等を設ける。シャッタ等に記録媒体の先端を当接させ、前述した方法で記録媒体の斜行補正を行う。その後、プレレジローラ３０８がトナー像にタイミングを合わせて記録媒体を転写位置へ搬送する際に、前記シャッタ等を退避させるような構成であっても良い。

0168

１５１ａ ＣＰＵ
１５７モータ制御装置
３０２，３０４シート収納トレイ
３０３，３０５ピックアップローラ
３０６，３０７搬送ローラ
３１５転写帯電器
４０２回転子
５０２位相制御器
５０７，５０８電流検出器
５０９モータ
７００ シート検出器