給紙台昇降制御装置
【課題】特別な装置を追加することなく、既存の装置構成としたまま、安価で、且つ安定した給紙性能を得る。
【解決手段】 給紙台１２１を昇降させる駆動部と、上部位置センサ４０１が上面位置を検出した時点における、駆動モータ３５１の駆動力の測定値を記憶する測定値記憶部３３５と、記憶された測定値に基づいて、駆動部の動作速度の切替タイミングを算出するタイミング算出部３３３と、駆動部の動作速度の遷移を設定する複数の遷移パターンと、駆動部の駆動経過時間とを対応づけて記憶する遷移パターン記憶部３３２とを備え、駆動制御部３３１は、算出された切替タイミングに対応した遷移パターンを読み出し、遷移パターンに従って給紙台１２１を上昇駆動させ、この上昇駆動により上部位置検出部３３４が検出した測定値を、次回の切替タイミングの算出用として測定値記憶部３３５に記憶させる。
【解決手段】 給紙台１２１を昇降させる駆動部と、上部位置センサ４０１が上面位置を検出した時点における、駆動モータ３５１の駆動力の測定値を記憶する測定値記憶部３３５と、記憶された測定値に基づいて、駆動部の動作速度の切替タイミングを算出するタイミング算出部３３３と、駆動部の動作速度の遷移を設定する複数の遷移パターンと、駆動部の駆動経過時間とを対応づけて記憶する遷移パターン記憶部３３２とを備え、駆動制御部３３１は、算出された切替タイミングに対応した遷移パターンを読み出し、遷移パターンに従って給紙台１２１を上昇駆動させ、この上昇駆動により上部位置検出部３３４が検出した測定値を、次回の切替タイミングの算出用として測定値記憶部３３５に記憶させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給紙トレイ内に積載された記録媒体を搬送経路に供給して、記録媒体に対して印刷処理を行う画像形成装置の給紙台昇降制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、画像形成装置では、印刷に係る記録媒体を収納する給紙トレイが備えられており、この給紙トレイでは、定められたサイズの記録媒体の束が積載され、ピックアップローラ等の給紙機構により、積載された最上面の記録媒体をピックアップし、給紙トレイから搬送経路を経て画像形成部に送り出すようになっている。
【０００３】
このような給紙トレイでは、給紙トレイ内の底部に配置された給紙台が、記録媒体の残量に応じて上下動する構造が一般的である。具体的には、給紙トレイ内では、記録媒体を搬送経路の供給位置の高さにまで給紙台を上昇させ、積載された最上面の記録媒体が、給紙手段により送り出される。そして、給紙動作が進むに伴い、給紙台を上昇させ、ピックアップローラによるピックアップ動作が可能な位置を維持している。
【０００４】
ここで、給紙動作に際し、給紙台を上昇させる駆動力が一定の場合、給紙台に積載された記録媒体量の重量によって上昇速度が変化し、安定した駆動ができないという問題があった。
【０００５】
このような問題を解決するため、上昇する給紙台にかかる負荷を検出し、給紙台に積載された記録媒体の積載量に対応して、給紙動作開始時の上昇速度を制御する技術がある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１３８９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に開示された技術では、単に給紙台に係る負荷に応じて駆動力を一定に制御するものであることから、その速度が高速のまま一定速度で給紙位置まで給紙台を上昇させると、慣性力によって目的の位置をオーバーランする可能性があり、この慣性力によって給紙機構に過度な衝撃がかかる惧れがある。このため、この特許文献１に開示された技術では、給紙台の上昇時に発生する過度な衝撃に耐えうるよう給紙機構を頑強に設計したり、給紙台の重量計測器等の装置を追加する必要が生じ、製造コストの増大や、装置の大型化・複雑化の原因ともなる。
【０００８】
そこで、本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、給紙台を既存の装置構成としたまま、安価で、且つ安定した給紙性能を得ることができる画像形成装置の給紙台昇降制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、記録媒体が積載される給紙台と、給紙台上に積載された記録媒体の上面位置を検出する上部位置検出部と、給紙台を昇降させる駆動部と、駆動部の動作を制御する駆動制御部と、上部位置検出部が上面位置を検出した時点における、駆動部の駆動力の測定値を記憶する測定値記憶部と、記憶部に記憶された測定値に基づいて、駆動部の動作速度を変化させる切替タイミングを算出するタイミング算出部と、駆動部の動作速度の遷移を設定する複数の遷移パターンと、駆動部の駆動経過時間とを対応づけて記憶する遷移パターン記憶部とを備え、駆動制御部は、タイミング算出部によって算出された切替タイミングに対応した遷移パターンを読み出し、読み出した遷移パターンに従って、駆動部を制御し、給紙台を上昇駆動させ、この上昇駆動により上部位置検出部が検出した測定値を、次回の切替タイミングの算出用として測定値記憶部に記憶させることを特徴とする。
【００１０】
このような発明によれば、駆動部の動作速度の遷移を設定する複数の遷移パターンに従って、駆動部の動作速度を変化させるので、給紙動作の当初は高速に給紙台を移動させ、記録媒体が給紙位置で停止する直前に、給紙台の上昇を減速させることができる。この遷移パターンは、上部位置検出部が前回検出した測定値に基づいて算出されたタイミングに合致したものが選択されて読み出されることから、給紙動作の進行に伴って変化する記録媒体の積載重量に追従させて、安定した給紙動作を行うことができる。
【００１１】
また、他の発明は、記録媒体が積載される給紙台と、給紙台上に積載された記録媒体の上面位置を検出する上部位置検出部と、給紙台を昇降させる駆動部と、駆動部の動作を制御する駆動制御部とを備え、駆動制御部は、駆動部の動作速度を変化させる時間関数に従って、駆動部を制御し、給紙台を上昇駆動させることを特徴とする。
【００１２】
このような発明によれば、駆動制御部は、駆動部の動作速度を予め定めた時間関数に従って制御することにより、給紙動作の進行に伴って変化する記録媒体の積載重量に追従させて、安定した給紙動作を行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上述べたように、これらの発明によれば、記録媒体が積載される給紙台から記録媒体を供給する画像形成装置において、給紙台に積載された記録媒体の積載量を測定する機器など特別な装置を追加することなく、既存の装置構成としたまま、安価で、且つ安定した給紙性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る印刷装置における印刷用紙搬送経路の概要を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る給紙機構の概略構成を示す側面図である。
【図３】実施形態に係る印刷装置内に備えられている給紙トレイを示す斜視図である。
【図４】第１実施形態に係る給紙機構に係る上部位置センサと駆動モータの動作の有無を示す説明図である。
【図５】第１実施形態に係る演算処理部の給紙機構に係るモジュール及び周囲のモジュールとの関係を示すブロック図である。
【図６】（ａ）は、第１実施形態に係る駆動力の設定パターンの遷移図を示すグラフ図であり、（ｂ）は、第２実施形態に係る時間関数を示すグラフ図である。
【図７】第１実施形態に係る給紙制御の概要を示すフローチャート図である。
【図８】第１実施形態にかかる給紙制御の前置計測を示すフローチャート図である。
【図９】第２実施形態に係る演算処理部の給紙機構に係るモジュール及び周囲のモジュールとの関係を示すブロック図である。
【図１０Ａ】（ａ）は、従来における駆動力の制御電流の遷移を示すグラフ図であり、（ｂ）は、従来制御における給紙台の移動速度を示すグラフ図であり、（ｃ）は、従来制御における給紙台の給紙位置からのズレ量を示すグラフ図である。
【図１０Ｂ】（ａ）は、第１実施形態における駆動力の制御電流の遷移を示すグラフ図であり、（ｂ）は、給紙台の移動速度を示すグラフ図であり、（ｃ）は、給紙台１２１の給紙位置からのズレ量を示すグラフ図である。
【図１０Ｃ】（ａ）は、第２実施形態における駆動力の制御電流の遷移を示すグラフ図であり、（ｂ）は、給紙台の移動速度を示すグラフ図であり、（ｃ）は、給紙台の給紙位置からのズレ量を示すグラフ図である。
【図１１】第１実施形態における切替タイミングの設定条件に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１実施形態］
（印刷装置の全体構成）
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る印刷装置１００における印刷用紙搬送経路の概要を示す図である。本実施形態では、印刷装置１００は、多数のノズルが形成されたインクヘッドを複数備え、それぞれのインクヘッドから黒又はカラーインクを吐出してライン単位で印刷を行い、搬送ベルト１６０上の記録用紙上に複数の画像を互いに重なり合うように形成するインクジェット方式のラインカラープリンタを例に説明する。
【００１６】
図１に示すように印刷装置１００は、環状の搬送経路上を搬送される用紙表面に画像を形成する装置であり、搬送経路は、用紙を供給する給紙系搬送路ＦＲと、この給紙系搬送路ＦＲからヘッドユニット１１０を経て排紙経路ＤＲへ至る通常経路ＣＲと、通常経路ＣＲに分岐接続された反転経路ＳＲとから概略構成されている。
【００１７】
給紙系搬送路ＦＲにおいて、サイド給紙トレイ１２０、給紙トレイ１３０（１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ）のいずれかの給紙機構から給紙された記録媒体１０は、記録媒体１０の先頭部分の基準位置であるレジスト部Ｒに導かれる。レジスト部Ｒの搬送方向側には、複数の印字ヘッドを備えたヘッドユニット１１０が設けられており、記録媒体１０は、ヘッドユニット１１０の対向面に設けられた搬送ベルト１６０によって印刷条件により定められる速度で搬送されながら、各印字ヘッドから吐出されたインクによりライン単位で画像形成される。
【００１８】
搬送ベルト１６０は、通常経路ＣＲにおいて、ヘッドユニット１１０に対向する面の前端及び後端に配設された従動ローラ１６１及び駆動ローラ１６２に掛け渡されて回転移動する。また、搬送ベルト１６０の上面には、そのベルト移動方向に沿って、４色のインクヘッドが並べて配置され、複数の画像を互いに重なり合うようにしてカラー画像を形成するヘッドユニット１１０が対向配置されている。
【００１９】
そして、印刷済みの記録媒体１０は、さらに、ローラ等の駆動機構によって通常経路ＣＲ上を搬送される。記録媒体１０の片側の面のみに印刷を行う片面印刷の場合は、そのまま排紙経路ＤＲを経て、排紙口１４０に導かれて排紙され、排紙口１４０の受台として設けられた排紙台１５０に印刷面を下にして積載されていく。
【００２０】
一方、記録媒体１０の両面に印刷を行う両面印刷の場合は、印刷終了時には排紙経路ＤＲ側に導かれずに、さらに筐体内を搬送され、反転経路ＳＲに送出される。この排紙経路ＤＲと反転経路ＳＲとの分岐点には、裏面印刷用に搬送路を切り替えるための切替機構１７０が設けられており、切替機構１７０によって排出経路へ送出されなかった記録媒体１０は、反転経路ＳＲに引き込まれる。
【００２１】
この反転経路ＳＲでは、通常経路ＣＲから用紙が受け渡され、用紙を往復させることにより用紙の表裏を反転させる、いわゆるスイッチバックを行う。そして、ローラ等の駆動機構によって、切替機構１７２を経由して通常経路ＣＲに戻され、レジスト部Ｒを経て再給紙され、表面と同様の手順によって裏面の印刷が行われる。
【００２２】
なお、印刷装置１００には、演算処理部３３０が備えられている。この演算処理部３３０は、ＣＰＵやＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のプロセッサ、メモリ、及びその他の電子回路等のハードウェア、或いはその機能を持ったプログラム等のソフトウェア、又はこれらの組み合わせなどによって構成された演算モジュールであり、プログラムを適宜読み込んで実行することにより種々の機能モジュールを仮想的に構築し、構築された各機能モジュールによって、画像データに関する処理や、各部の動作制御、ユーザー操作に対する種々の処理を行う。また、この演算処理部３３０には、操作パネル３４０が接続されており、この操作パネル３４０を通じて、ユーザーによる指示や設定操作を受け付けることができる。
【００２３】
（給紙機構）
本実施形態において、上記給紙系搬送路ＦＲのサイド給紙トレイ１２０内には、本発明に係る給紙機構が備えられている。図２は、本実施形態にかかるサイド給紙機構の概略構成を模式的に示す側面図であり、図３は、その斜視図である。
【００２４】
本発明に係る給紙機構は、給紙系搬送路ＦＲ中のサイド給紙トレイ１２０に設けられており、サイド給紙トレイ１２０内に積載された記録媒体１０を、給紙系搬送路ＦＲに送り出す機構である。具体的に、この給紙機構には、サイド給紙トレイ１２０と、サイド給紙駆動部２２０と、駆動モータ３５１と、下限位置センサ４０２と、上部位置センサ４０１とを備えている。また、サイド給紙トレイ１２０は、多数の記録媒体１０を積層状態で収納する函体であり、このサイド給紙トレイ１２０には、給紙台１２１と、駆動力伝達部１２５とが設けられている。
【００２５】
サイド給紙駆動部２２０は、サイド給紙トレイ１２０の上方に位置し、サイド給紙トレイ１２０に積層された記録媒体１０を、レジスト部Ｒに送出するための駆動手段である。このサイド給紙駆動部２２０は、下流側のピックアップローラ２２０ａと、上流側のピックアップローラ２２０ｂとから構成され、これらピックアップローラ２２０ａ及び２２０ｂは、回転軸２２２に軸支され、回転軸２２２から回転力が伝達されて回転駆動される。これらピックアップローラ２２０ａ及び２２０ｂは、積層された記録媒体１０のうち、最上面の記録媒体１０を１枚ずつピックアップして取り込み、レジスト部Ｒを経て、画像形成部に対して送出する。
【００２６】
駆動モータ３５１は、給紙台１２１に取付けられ、その駆動力により給紙台１２１とともに上下動する自走式の駆動機構であり、演算処理部３３０の制御により、記録媒体１０をピックアップ可能な給紙位置にまで上昇させる。駆動モータ３５１は、駆動力伝達部１２５（ピニオン１２５ａ及びラック１２５ｂ）を介してサイド給紙トレイ１２０に駆動力を伝達させ、給紙台１２１とともに上下動し、給紙台１２１に積載された記録媒体１０を昇降させる。
【００２７】
給紙台１２１は、サイド給紙トレイ１２０内の底面に設けられ、記録媒体１０を積載させる底板部材であり、本実施形態では、給紙経路の両側前方に三角形状の両側壁１２２，１２２を有し、この両側壁１２２，１２２によって積載された記録媒体１０を規制している。
【００２８】
また、この給紙台１２１の両側壁１２２の外側面には、駆動力伝達部１２５が設けられており、駆動力伝達部１２５を介して駆動モータ３５１の駆動力が給紙台１２１に伝達される。駆動力伝達部１２５は、駆動モータ３５１の回転力を、給紙台１２１の上下動に変換するラック・アンド・ピニオン部材である。
【００２９】
具体的には、円形歯車であるピニオン１２５ａと、ラック１２５ｂとを組み合わせた部材であり、ピニオン１２５ａ及びラック１２５ｂによって、駆動モータ３５１の駆動力による回転力が直線の動きに変換され、両側壁１２２とともに給紙台１２１が昇降する。この駆動力伝達部１２５の減速比によって、図３（ｂ）に示すように、駆動モータ３５１の駆動力（発生トルク）Tmは、伝達効率ηに応じて、記録媒体の重量Ｍに対抗して給紙台１２１を上昇させる上昇力Ｆｕｐに変換される。なお、この時のモータ軸の回転運動方程式は、次式で表される。
【数１】
【００３０】
上式において、Tmo ［Ｎ・ｍ］は、静加重としてモータ軸に加わる負荷トルクであり、Jmは、モータの電機子慣性モーメント（モータ軸からみた慣性モーメントを無視した近似値）である。また、ωm ［ｒａｄ／Ｓｅｃ］は、モータの回転角速度である。なお、上記駆動トルクが負荷トルクよりも大きくなった（Tmo < Tmとなった）時点で、給紙台の上昇が開始される。
【００３１】
上部位置センサ４０１は、ピックアップローラ２２０ａ，２２０ｂの上方に設置され、給紙台１２１に積載された記録媒体１０の上面が最適な給紙位置の範囲内にあるかどうかを検出するセンサである。上部位置センサ４０１は、例えば、給紙台１２１上に積載された記録媒体１０の有無を検出する反射型センサであり、本実施形態では、記録媒体１０があるときＯＮ状態となり、記録媒体１０がないときＯＦＦ状態となる。なお、上部位置センサ４０１としては、本実施形態では反射型センサとするが、この形態に限られるものではなく、例えば、透過型センサを使用するようにしてもよい。
【００３２】
一方、下限位置センサ４０２は、サイド給紙トレイ１２０の下方に設置され、給紙台１２１の位置が下限位置にあるかどうかを検知するセンサである。
【００３３】
（演算処理部の構成）
そして、本実施形態において、給紙台１２１の上下動作の制御は、上述した演算処理部３３０で行われる。特に、本実施形態では、給紙台１２１の上昇の移動速度を調整することで、印刷処理の動作状態に応じた上下動の制御を行う。
【００３４】
図５は、演算処理部３３０の印刷処理及び給紙機構に係るモジュール及び周囲のモジュールとの関係を示すブロック図であり、図６は、駆動力の設定パターンの遷移図を示すグラフ図である。なお、説明中に用いられる「モジュール」とは、装置や機器等のハードウェア、或いはその機能を持ったソフトウェア、又はこれらの組み合わせなどによって構成され、所定の動作を達成するための機能単位を示す。
【００３５】
図５に示すように、演算処理部３３０は、印刷処理に関するモジュールとして、画像処理部３３８と、印刷処理動作検出部３３７とを有している。この画像処理部３３８は、画像処理に特化したディジタル信号処理を行う演算処理装置であり、印刷の処理単位であるジョブデータを受信し、このジョブデータに含まれる印刷に必要な画像データの変換等を行い、印刷を実行するモジュールである。
【００３６】
この画像処理部３３８は、ジョブデータを受信する通信インターフェースや、ＲＧＢ印刷画像をＣＭＹＫ印刷画像に変換する色変換回路、各色のインクヘッドの駆動及び搬送経路の駆動手段の動作を制御し、画像形成部３４１を通じて、画像形成処理全体を制御する画像形成制御機能が含まれる。この画像形成部３４１は、ヘッドユニット１１０や搬送経路の各駆動部の動作を制御し、画像形成を実行させるモジュールである。なお、この画像処理部３３８において印刷処理が実行されたときには、その処理動作を示す制御信号が、印刷処理動作検出部３３７に送出される。また、画像処理部３３８は、ジョブデータに含まれている画像処理に対する記録媒体１０の種別を識別するモジュールであり、その情報を用紙種別取得部３３６へ通知する。
【００３７】
用紙種別取得部３３６は、画像処理部３３８によって検出された、給紙に係る記録媒体１０のサイズ、種類又は厚さ等の用紙種別データとして取得するモジュールである。そして、用紙種別取得部３３６は、印刷処理に際し、取得した用紙種別データを遷移パターン選択部３３３ａに送信する。
【００３８】
印刷処理動作検出部３３７は、画像処理部３３８から送出された制御信号に基づいて、印刷装置１００における印刷処理の実行を検出するモジュールである。そして、印刷処理動作検出部３３７は、検出した印刷処理の実行状態を駆動制御部３３１に通知する。
【００３９】
また、演算処理部３３０は、給紙機構に係るモジュールとして、駆動制御部３３１と、タイミング算出部３３３と、上部位置検出部３３４と、測定値記憶部３３５と、遷移パターン記憶部３３２とを備えている。
【００４０】
上部位置検出部３３４は、給紙台上に積載された上部位置センサ４０１の検知結果に基づいて、給紙台上に積載された記録媒体１０の上面位置を検出するモジュールであり、この検出された信号をタイミング算出部３３３に通知する。また、上部位置検出部３３４は、給紙台１２１の上昇によって検出された測定値を、次回の切替タイミングの算出用として測定値記憶部３３５に記憶させる。
【００４１】
測定値記憶部３３５は、上部位置検出部３３４が上面位置を検出した時点における、駆動モータ３５１の駆動力の測定値を記憶するメモリ装置である。測定値記憶部３３５は、印刷動作毎に、前回の駆動モータ３５１の駆動力をタイミング算出部３３３に通知する。
【００４２】
タイミング算出部３３３は、測定値記憶部３３５に記憶された測定値に基づいて、駆動モータ３５１の動作速度を変化させる切替タイミングを算出するモジュールである。具体的には、タイミング算出部３３３は、前回の給紙動作で上部位置検出部３３４が取得した駆動モータ３５１の駆動力を、測定値記憶部３３５から読み出し、この読み出した前回の測定値に基づいて、所定の係数計算を行い、切替タイミングを算出する。
【００４３】
また、このタイミング算出部３３３には、遷移パターン選択部３３３ａが備えられている。この遷移パターン選択部３３３ａは、用紙種別取得部３３６からの用紙種別のデータと、タイミング算出部３３３が算出した切替タイミングに基づいて、給紙動作に最適な遷移パターンを遷移パターン記憶部３３２から選択して読み出すモジュールである。この読み出された遷移パターンは、駆動制御部３３１へ受け渡される。
【００４４】
遷移パターン記憶部３３２は、駆動モータ３５１の動作速度の遷移を設定する複数の遷移パターンと、駆動モータ３５１の駆動経過時間とを対応づけて記憶するメモリ装置である。この遷移パターンは、本実施形態では、図６（ａ）に示すように、駆動力の時間あたりの変化率を示す第１の傾斜データと、第２の傾斜データとを連結したパターンとなっており、これらの傾斜データは、駆動力と時間遷移との関係を定義する関数であり、第１の傾斜データと、第２の傾斜データとが切替タイミングを特異点として連結され、この切替タイミングで駆動力の上昇率が変化されるようになっている。
【００４５】
具体的に、本実施形態にかかる遷移パターンは、給紙台１２１を高速に移動させるべく、単位時間あたりの駆動力の上昇率を大きくした第一の傾斜データと、給紙台１２１を減速させるように、駆動力の上昇率を小さくした第２の傾斜データとを連結したパターンとなっている。また、切替タイミングは、前回（例えば、一枚前）の上限検出時制御量から、５％〜１０％程度低減させた制御量の値になった時間であり、その時間に第１の傾斜データから第２の傾斜データに切り換える。
【００４６】
なお、この遷移パターンは、記録媒体のサイズや紙質等の種別によって複数の種類が用意され、用紙種別に応じて適宜選択される。なお、この遷移パターンは、工場出荷時やメンテナンス時において、遷移パターン記憶部３３２に記憶させられる。
【００４７】
駆動制御部３３１は、各搬送経路を駆動させる各駆動部や切替機構１７０など、印刷装置１００内各機能の動作を制御するモジュールであり、特に、本実施形態においては、タイミング算出部３３３によって算出された切替タイミングに対応した遷移パターンが入力され、入力された遷移パターンに従って、駆動モータ３５１を制御し、給紙台１２１を上昇駆動させる。
【００４８】
これにより、駆動制御部３３１は、図６（ａ）に示すように、給紙台１２１に大量の記録媒体１０が積載されているときは、第一の傾斜による駆動力で、給紙台１２１を移動させ、給紙台１２１に積載された記録媒体１０の最上面が、給紙位置に到達する直前（切替タイミング）において、第２の傾斜に従い、動作速度を変化させる。
【００４９】
（給紙台の昇降動作）
上述した給紙台１２１の上昇動作は、上部位置センサ４０１により検知され、この検知の有無により、駆動モータが制御される。図４は、給紙機構に係る上部位置センサと駆動モータの動作の有無を示す説明図である。
【００５０】
具体的には、給紙台１２１に積載された記録媒体１０の最上面が、ピックアップ可能な位置にない場合は（Ｐ１）、上部位置センサ４０１からの上限位置信号はＯＦＦ状態となる。これに応じて、駆動モータ３５１に対する制御電流が上昇され、モータのトルクが、所定の値以上となった時点で、給紙トレイの位置遷移が開始される（Ｐ２）。すなわち、上述した数１で示した駆動トルク（Tm）が負荷トルク（Tmo）よりも大きくなった（Tmo < Tmとなった）時点で、給紙台の上昇が開始される。
【００５１】
この給紙台１２１の上昇途中、タイミング算出部３３３によって算出された切替タイミングに対応した遷移パターンに従って、駆動モータ３５１を制御され、切替タイミング（Ｐ３）において、給紙台１２１の上昇速度が２段階に切り換えられる。すなわち、切替タイミング（Ｐ３）を境界として、単位時間あたりの駆動力の上昇率を大きくした第一の傾斜から、駆動力の上昇率を小さくした第２の傾斜データに遷移し、給紙台１２１の上昇速度を低下させる。
【００５２】
次いで、給紙台１２１が上昇され、給紙台１２１に積載された最上面の記録媒体１０が、ピックアップ可能な位置に移動した場合（Ｐ４）、上部位置センサ４０１がＯＮ状態となる。これに応じて、駆動モータ３５１に対する制御電流が遮断され、上昇速度が減少するとともに、上昇位置の遷移が停止される（Ｐ５）。このとき、負荷トルク（Tmo）が大きいほど、減速傾斜（減速加速度）が大きくなることから、記録媒体の積載量が大きいほど、直ちに停止する。
【００５３】
その後、印刷動作が継続されると、給紙台１２１に積載された記録媒体１０の最上面がピックアップローラ２２０ａ，２２０ｂに取り込まれ、記録媒体１０は、搬送される。これにより、給紙台１２１に積載された記録媒体１０の最上面では、搬送された記録媒体の厚み分（ｄ）だけ間隙が生じ、上部位置センサ４０１がＯＦＦ状態となり（Ｐ６）、上述したＰ２〜Ｐ５と同様の動作が繰り返される（Ｐ７〜Ｐ１０）。このようにして、印刷動作の進行に伴って、駆動モータ３５１が制御され、記録媒体１０の給紙位置が維持される。
【００５４】
（給紙機構の制御方法）
以上の構成を有する給紙制御機構を動作させることによって、本実施形態にかかる給紙制御方法を実施することができる。図７は、本実施形態に係る給紙制御の概要を示すフローチャート図であり、図８は、本実施形態にかかる給紙制御の前置計測を示すフローチャート図である。
【００５５】
先ず、印刷指示がなされると、演算処理部３３０は、前回に給紙動作があるか否かを判断する（Ｓ１０１）。前回の給紙動作に関するデータが記憶されていない場合（Ｓ１０１における“Ｎ”）は、前置計測を行う（Ｓ１１２）。一方、前回に給紙動作があり、そのときのデータが記憶されている場合（Ｓ１０１における“Ｙ”）は、直ちに給紙動作を開始する（Ｓ１０２）。
【００５６】
給紙動作において、駆動制御部３３１は、先ず上部位置センサ４０１がＯＦＦ状態か否かを判断する（Ｓ１０３）。上部位置センサ４０１がＯＦＦ状態でない場合（Ｓ１０３における“Ｎ”）は、ループ処理によりその状態を維持し、給紙及び印刷処理を継続する。一方、ステップＳ１０３において、上部位置センサ４０１がＯＦＦ状態である場合（Ｓ１０３における“Ｙ”）は、駆動制御部３３１は、給紙台１２１を第１の傾斜で上昇させる（Ｓ１０４）。このとき、駆動制御部３３１は、前回の駆動力の測定値に基づいて、タイミング算出部３３３が算出した切替タイミングに対応した遷移パターンを読み出し、駆動制御部３３１は、切替タイミングまで給紙台１２１を上昇させた後（Ｓ１０５）、切替タイミングで遷移パターンに従って、駆動モータ３５１を制御し、第１の傾斜から第２の傾斜へ遷移パターンの切替を行う（Ｓ１０６）。
【００５７】
次いで、給紙台１２１が、第２の傾斜への遷移パターンで駆動されている状態において、駆動制御部３３１は、上部位置センサ４０１がＯＮ状態になるか否かを監視する（Ｓ１０７）。上部位置センサ４０１がＯＮ状態でない場合（Ｓ１０７における“Ｎ”）は、ループ処理により給紙台１２１の上昇動作を継続する。一方、上部位置センサ４０１がＯＮ状態となった場合（Ｓ１０７における“Ｙ”）は、駆動制御部３３１は、その際の駆動モータ３５１の駆動力を取得し、測定値記憶部３３５へ保存すると同時に上昇動作を停止する（Ｓ１０８及びＳ１０９）。
【００５８】
そして、設定印刷枚数が終了か否かを判断し（Ｓ１１０）、設定印刷枚数が終了していない場合（Ｓ１１０における“Ｎ”）は、次の給紙動作を開始する。このとき、タイミング算出部３３３は、第１の傾斜から第２の傾斜へ切り換える、切替タイミングの算出を、今回の給紙動作で取得した駆動力の測定値に基づいて算出する。一方、設定印刷枚数が終了している場合（Ｓ１１０における“Ｙ”）は、駆動制御部３３１は、給紙台１２１を下降させ、下限位置センサ４０２が検知することで停止し、終了する（Ｓ１１１）。
【００５９】
上述したステップＳ１１２における前置計測方法は、前回に印刷動作が行われていなかった場合に、給紙動作（Ｓ１０２）に先立って、以下の手順により、行われる。
【００６０】
先ず、図８に示すように、駆動制御部３３１は、上部位置センサ４０１がＯＦＦ状態か否かを判断（Ｓ２０１）し、上部位置センサ４０１がＯＦＦ状態でない場合（Ｓ２０１における“Ｎ”）、駆動制御部３３１は、上部位置センサ４０１がＯＦＦ状態になるまで、給紙台１２１を下降させる（Ｓ２０２）。一方、上部位置センサ４０１がＯＦＦ状態である場合（Ｓ２０１における“Ｙ”）は、駆動制御部３３１は、給紙台１２１の下降動作中であれば、それを停止して静止状態とし（Ｓ２０３）、第１の傾斜で給紙台１２１の上昇動作を開始する（Ｓ２０４）。
【００６１】
次いで、給紙台１２１が上昇動作を行っている状態で、駆動制御部３３１は、上部位置センサ４０１がＯＮ状態か否かを判断する（Ｓ２０５）。上部位置センサ４０１が、ＯＮ状態でない場合（Ｓ２０５における“Ｎ”）は、駆動制御部３３１は、上昇動作を継続する。一方、上部位置センサ４０１がＯＮ状態となった場合（Ｓ２０５における“Ｙ”）、駆動制御部３３１は、その際の駆動モータ３５１の駆動力を取得し、測定値記憶部３３５へ保存すると同時に上昇動作を停止する（Ｓ２０６及びＳ２０７）。そして、前置測定を終了し（Ｓ２０９）、給紙動作を開始する（図７におけるステップＳ１０２）。
【００６２】
これにより、次回の給紙動作において、タイミング算出部３３３は、第１の傾斜から第２の傾斜への切替タイミングを、今回の給紙動作で取得した測定値に基づいて算出することができる。したがって、遷移パターンを用いた給紙台１２１の駆動制御を、１枚目の給紙動作においても実行することができ、給紙位置のバラツキが少ない給紙台制御を行うことができる。
【００６３】
（作用・効果）
このような本実施形態によれば、駆動制御部３３１は、給紙動作において、前回の上部位置センサ４０１による検出結果に基づいて、遷移パターンを読み出し、遷移パターンにより、動作速度を変化させるので、上昇動作の開始時点では高速に給紙台を移動させ、記録媒体１０が給紙位置に到達する直前に、給紙台１２１を低速にさせることができる。これにより、給紙動作の進行に伴い、積載された記録媒体の最上面位置を一定の範囲内に保持することができ、安定した給紙動作を行うことができる。
【００６４】
図１０Ａ及び図１０Ｂに、従来制御と、本実施形態に係る制御との比較を示す。図１０Ａ（ａ）は、従来における駆動力の制御電流の遷移を示すグラフ図であり、図１０Ａ（ｂ）は、従来制御における給紙台の移動速度を示すグラフ図であり、図１０Ａ（ｃ）は、従来制御における給紙台の給紙位置からのズレ量を示すグラフ図である。また、図１０Ｂ（ａ）は、本実施形態における駆動力の制御電流の遷移を示すグラフ図であり、図１０Ｂ（ｂ）は、給紙台１２１の移動速度を示すグラフ図であり、図１０Ｂ（ｃ）は、給紙台１２１の給紙位置からのズレ量を示すグラフ図である。
【００６５】
なお、図１０Ａ及びＢ（ａ）の縦軸は、駆動モータの制御電流を示し、図１０Ａ及びＢ（ｂ）の縦軸は、給紙台１２１の移動速度を示し、図１０Ａ及びＢ（ｃ）の縦軸は、給紙位置からの偏差距離を示しており、これらの横軸は、制御開始からの時間経過を示している。
【００６６】
給紙トレイの上昇制御では、例えば、記録媒体１０の厚さを０．１ｍｍとしており、給紙トレイが給紙位置から０．１ｍｍを超えて上昇される場合は、オーバーランとなる。図１０Ａに示すように、単に時間経過に比例させて、モータの制御電流を上昇させる従来の制御では、積載用紙重量が軽い場合には、上限位置までの到達時間も短いが、軽い分上昇速度も速くなり、結果的に許容範囲外のオーバーラン量となる。
【００６７】
第１実施形態に係る制御では、図１０Ｂに示すように、切替タイミングの前後で、駆動力の上昇率を２段階に変化させるため、積載用紙重量が軽い場合であっても、上限位置までの到達直前で減速され、許容範囲内のオーバーラン量となる。
【００６８】
詳述すると、上記切替タイミングは、例えば、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、その時点での記録媒体の積載量に伴う負荷トルクに応じて、所定の範囲内となるように、条件を設定することができる。なお、図１１（ａ）は、ある瞬間の積載量における負荷トルクを基準とした場合を例示しており、その瞬間における切替タイミングの設定条件を示している。
【００６９】
具体的には、設定条件１により定まる切替タイミングＴ１を下限値とし、設定条件２により定まる切替タイミングＴ２を上限値とし、これらＴ１とＴ２との間が切替タイミングを設定可能な範囲（切替タイミング設定範囲）となる。この設定条件１及び２は、トルク制御量が負荷トルク以上となり給紙トレイが動き出すタイミングの前後に設定され、そのときのトルク制御量から、切替タイミングの下限値（最も早い）、上限値（最も遅い時間）を算定するための条件である。
【００７０】
設定条件１は、最小のトルク制御量から、第２の傾斜データに切り換えるまでの最短時間（最も早い時間）を求めるものであり、その時点の積載量に応じた負荷トルクよりも小さい制御量とし、負荷トルク以上の制御トルクになるまでに時間が長くなるようにする。この結果、給紙トレイは、上記数１に従って減速し、次の給紙時においては、上限が検出される位置に到達する前に停止する。
【００７１】
設定条件２は、最大のトルク制御量から、第２の傾斜データに切り換えるまでの最長時間（最も遅い時間）を求めるものであり、その時点の積載量に応じた負荷トルクよりも大きい制御量とし、第１の傾斜データ中に負荷トルク以上のトルク制御量が含まれるようにする。この結果、給紙トレイは、上記数１に従って減速するものの、加速度が大きくなりオーバーラン量が大きくなる。
【００７２】
このような範囲内で切替タイミングを設定することにより、図１１に示すように、各傾斜データの設定値に多少の幅を持たせても、積載量の変化に伴い、そのパターンが平行移動するのみで、移動速度、加速度、オーバーラン量、上限検出時における制御量は一定の比率となり、トレイの駆動動作を給紙動作の周期に追従させることができ、許容範囲内のオーバーラン量とすることができる。
【００７３】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。上述した第１実施形態では、給紙台制御を、前回の給紙時における測定値に基づいて切替タイミングを算出し、これに応じた遷移パターンを用いて給紙トレイの昇降制御を行ったが、この第２実施形態では、動作速度を変化させる時間関数に従って駆動モータ３５１を制御することを要旨とする。図９は、本変更例に係る演算処理部の給紙機構に係るモジュール及び周囲のモジュールとの関係を示すブロック図である。なお、本実施形態において、上述した実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その機能等は特に言及しない限り同一であり、その説明は省略する。
【００７４】
図９に示すように、本実施形態では、上述したタイミング算出部３３３や、遷移パターン選択部３３３ａ、測定値記憶部３３５、遷移パターン記憶部３３２に替えて、時間関数演算部３３９が設けられている。
【００７５】
この時間関数演算部３３９は、本実施形態では、駆動制御部３３１に備えられており、図６（ｂ）に示すような、動作速度を変化させる時間関数に従って、駆動モータ３５１を制御し、給紙台１２１を上昇駆動させるモジュールである。この時間関数は、時間経過と、駆動力の制御量との関係を定義する指数関数であり、本実施形態では、三乗関数である。具体的には、上部位置センサ４０１がＯＦＦの状態で、給紙台１２１の上昇が開始され、上部位置センサ４０１がＯＮの状態となり、ブレーキにより上昇動作が停止されるまでの時間Ｔにおける駆動力の変化を定義している。なお、この時間関数は、用紙種別に応じて複数用意されており、用紙種別取得部３３６からの記録媒体１０の種別データが入力され、適宜時間関数が選択される。
【００７６】
また、駆動制御部３３１には、上部位置検出部３３４からの検出信号が入力され、上部位置センサ４０１がＯＦＦで上昇動作を開始し、上部位置センサ４０１がＯＮで上昇動作を停止する。
【００７７】
（作用・効果）
本実施形態によれば、駆動制御部３３１は、駆動モータ３５１の動作速度を予め定めた時間関数に従って制御するので、給紙台１２１に積載された記録媒体１０に応じた最適の動作速度で給紙台１２１の上昇を制御することができる。
【００７８】
詳述すると、駆動制御部３３１は、駆動モータ３５１の駆動経過時間Ｔに応じて駆動部の動作速度を変化させるので、給紙台１２１に積載された記録媒体１０の積載量が多い場合は、その加重が大きくなり、給紙台１２１の上昇にトルクが必要となり、駆動経過時間が長くなる。時間関数は二次曲線的に上昇させるように定義していることから、駆動経過時間Ｔが長くなるにつれて、駆動モータ３５１駆動力が増大される。ここで、記録媒体１０の積載量が多い場合は、その加重により、上昇速度が上がり過ぎることはなく、適度な速度で積載用紙の給紙位置に到達させることができる。
【００７９】
一方、給紙台１２１に積載された記録媒体の積載量が少ない場合は、その加重が小さくなり、給紙台１２１の上昇における駆動経過時間Ｔｎは、Ｔよりも短くなる。時間関数は二次曲線的に上昇させるように定義していることから、駆動経過時間Ｔｎが短くなるにつれて、駆動モータ３５１駆動力は小さくてすむ。ここで、記録媒体１０の積載量が少ない場合は、その加重が小さいため、上昇速度が上がりやすくなるが、その分、短時間で給紙位置に到達することから、上昇速度が上がり過ぎることはなく、適度な速度で積載用紙の給紙位置に到達させることができる。
【００８０】
図１０Ａ及び図１０Ｃに、従来制御と、本実施形態に係る制御との比較を示す。図１０Ａ（ａ）は、従来における駆動力の制御電流の遷移を示すグラフ図であり、図１０Ａ（ｂ）は、従来制御における給紙台の移動速度を示すグラフ図であり、図１０Ａ（ｃ）は、従来制御における給紙台の給紙位置からのズレ量を示すグラフ図である。また、図１０Ｃ（ａ）は、本実施形態における駆動力の制御電流の遷移を示すグラフ図であり、図１０Ｃ（ｂ）は、給紙台１２１の移動速度を示すグラフ図であり、図１０Ｃ（ｃ）は、給紙台１２１の給紙位置からのズレ量を示すグラフ図である。
【００８１】
なお、図１０Ａ及びＣ（ａ）の縦軸は、駆動モータの制御電流を示し、図１０Ａ及びＣ（ｂ）の縦軸は、給紙台１２１の移動速度を示し、図１０Ａ及びＣ（ｃ）の縦軸は、給紙位置からの偏差距離を示しており、これらの横軸は、制御開始からの時間経過を示している。
【００８２】
給紙トレイの上昇制御では、上述した第１実施形態と同様に、例えば、記録媒体１０の厚さを０．１ｍｍとしており、給紙トレイが給紙位置から０．１ｍｍを超えて上昇される場合は、オーバーランとなる。図１０Ａに示すように、単に時間経過に比例させて、モータの制御電流を上昇させる従来の制御では、積載用紙重量が軽い場合には、上限位置までの到達時間も短いが、軽い分上昇速度も速くなり、結果的に許容範囲外のオーバーラン量となる。
【００８３】
第２実施形態に係る制御では、図１０Ｃに示すように、記録媒体１０の積載量が多い場合は、その加重が大きくなり、駆動経過時間Ｔが長くなるため、時間関数に従って、駆動モータ３５１駆動力が増大される。このとき、記録媒体１０の積載量が多くても、その加重により、上昇速度が上がり過ぎることはなく、許容範囲内のオーバーラン量となる。一方、記録媒体１０の積載量が少なくなるにつれ、その加重が小さくなり、駆動経過時間が短くなるため、時間関数に従って、駆動モータ３５１駆動力が低減される。このとき、記録媒体１０の積載量が少なく、上昇速度が上がりやすくても、経過時間が短くなることにより、上昇速度が上がり過ぎることはなく、許容範囲内のオーバーラン量となる。
【符号の説明】
【００８４】
ＣＲ…通常経路
ＤＲ…排紙経路
ＦＲ…給紙系搬送路
Ｒ…レジスト部
ＳＲ…反転経路
１０…記録媒体
１００…印刷装置
１１０…ヘッドユニット
１２０…サイド給紙トレイ
１２１…給紙台
１２２，１２２…両側壁
１２５…駆動力伝達部
１３０…給紙トレイ
１４０…排紙口
１５０…排紙台
１６０…搬送ベルト
１６１…従動ローラ
１６２…駆動ローラ
１７０，１７２…切替機構
２２０…サイド給紙駆動部
３３０…演算処理部
３３１…駆動制御部
３３２…遷移パターン記憶部
３３３…タイミング算出部
３３３ａ…遷移パターン選択部
３３４…上部位置検出部
３３５…測定値記憶部
３３６…用紙種別取得部
３３７…印刷処理動作検出部
３３８…画像処理部
３３９…時間関数演算部
３４０…操作パネル
３４１…画像形成部
３５１…駆動モータ
４０１…上部位置センサ
４０２…下限位置センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給紙トレイ内に積載された記録媒体を搬送経路に供給して、記録媒体に対して印刷処理を行う画像形成装置の給紙台昇降制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、画像形成装置では、印刷に係る記録媒体を収納する給紙トレイが備えられており、この給紙トレイでは、定められたサイズの記録媒体の束が積載され、ピックアップローラ等の給紙機構により、積載された最上面の記録媒体をピックアップし、給紙トレイから搬送経路を経て画像形成部に送り出すようになっている。
【０００３】
このような給紙トレイでは、給紙トレイ内の底部に配置された給紙台が、記録媒体の残量に応じて上下動する構造が一般的である。具体的には、給紙トレイ内では、記録媒体を搬送経路の供給位置の高さにまで給紙台を上昇させ、積載された最上面の記録媒体が、給紙手段により送り出される。そして、給紙動作が進むに伴い、給紙台を上昇させ、ピックアップローラによるピックアップ動作が可能な位置を維持している。
【０００４】
ここで、給紙動作に際し、給紙台を上昇させる駆動力が一定の場合、給紙台に積載された記録媒体量の重量によって上昇速度が変化し、安定した駆動ができないという問題があった。
【０００５】
このような問題を解決するため、上昇する給紙台にかかる負荷を検出し、給紙台に積載された記録媒体の積載量に対応して、給紙動作開始時の上昇速度を制御する技術がある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１３８９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に開示された技術では、単に給紙台に係る負荷に応じて駆動力を一定に制御するものであることから、その速度が高速のまま一定速度で給紙位置まで給紙台を上昇させると、慣性力によって目的の位置をオーバーランする可能性があり、この慣性力によって給紙機構に過度な衝撃がかかる惧れがある。このため、この特許文献１に開示された技術では、給紙台の上昇時に発生する過度な衝撃に耐えうるよう給紙機構を頑強に設計したり、給紙台の重量計測器等の装置を追加する必要が生じ、製造コストの増大や、装置の大型化・複雑化の原因ともなる。
【０００８】
そこで、本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、給紙台を既存の装置構成としたまま、安価で、且つ安定した給紙性能を得ることができる画像形成装置の給紙台昇降制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、記録媒体が積載される給紙台と、給紙台上に積載された記録媒体の上面位置を検出する上部位置検出部と、給紙台を昇降させる駆動部と、駆動部の動作を制御する駆動制御部と、上部位置検出部が上面位置を検出した時点における、駆動部の駆動力の測定値を記憶する測定値記憶部と、記憶部に記憶された測定値に基づいて、駆動部の動作速度を変化させる切替タイミングを算出するタイミング算出部と、駆動部の動作速度の遷移を設定する複数の遷移パターンと、駆動部の駆動経過時間とを対応づけて記憶する遷移パターン記憶部とを備え、駆動制御部は、タイミング算出部によって算出された切替タイミングに対応した遷移パターンを読み出し、読み出した遷移パターンに従って、駆動部を制御し、給紙台を上昇駆動させ、この上昇駆動により上部位置検出部が検出した測定値を、次回の切替タイミングの算出用として測定値記憶部に記憶させることを特徴とする。
【００１０】
このような発明によれば、駆動部の動作速度の遷移を設定する複数の遷移パターンに従って、駆動部の動作速度を変化させるので、給紙動作の当初は高速に給紙台を移動させ、記録媒体が給紙位置で停止する直前に、給紙台の上昇を減速させることができる。この遷移パターンは、上部位置検出部が前回検出した測定値に基づいて算出されたタイミングに合致したものが選択されて読み出されることから、給紙動作の進行に伴って変化する記録媒体の積載重量に追従させて、安定した給紙動作を行うことができる。
【００１１】
また、他の発明は、記録媒体が積載される給紙台と、給紙台上に積載された記録媒体の上面位置を検出する上部位置検出部と、給紙台を昇降させる駆動部と、駆動部の動作を制御する駆動制御部とを備え、駆動制御部は、駆動部の動作速度を変化させる時間関数に従って、駆動部を制御し、給紙台を上昇駆動させることを特徴とする。
【００１２】
このような発明によれば、駆動制御部は、駆動部の動作速度を予め定めた時間関数に従って制御することにより、給紙動作の進行に伴って変化する記録媒体の積載重量に追従させて、安定した給紙動作を行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上述べたように、これらの発明によれば、記録媒体が積載される給紙台から記録媒体を供給する画像形成装置において、給紙台に積載された記録媒体の積載量を測定する機器など特別な装置を追加することなく、既存の装置構成としたまま、安価で、且つ安定した給紙性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る印刷装置における印刷用紙搬送経路の概要を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る給紙機構の概略構成を示す側面図である。
【図３】実施形態に係る印刷装置内に備えられている給紙トレイを示す斜視図である。
【図４】第１実施形態に係る給紙機構に係る上部位置センサと駆動モータの動作の有無を示す説明図である。
【図５】第１実施形態に係る演算処理部の給紙機構に係るモジュール及び周囲のモジュールとの関係を示すブロック図である。
【図６】（ａ）は、第１実施形態に係る駆動力の設定パターンの遷移図を示すグラフ図であり、（ｂ）は、第２実施形態に係る時間関数を示すグラフ図である。
【図７】第１実施形態に係る給紙制御の概要を示すフローチャート図である。
【図８】第１実施形態にかかる給紙制御の前置計測を示すフローチャート図である。
【図９】第２実施形態に係る演算処理部の給紙機構に係るモジュール及び周囲のモジュールとの関係を示すブロック図である。
【図１０Ａ】（ａ）は、従来における駆動力の制御電流の遷移を示すグラフ図であり、（ｂ）は、従来制御における給紙台の移動速度を示すグラフ図であり、（ｃ）は、従来制御における給紙台の給紙位置からのズレ量を示すグラフ図である。
【図１０Ｂ】（ａ）は、第１実施形態における駆動力の制御電流の遷移を示すグラフ図であり、（ｂ）は、給紙台の移動速度を示すグラフ図であり、（ｃ）は、給紙台１２１の給紙位置からのズレ量を示すグラフ図である。
【図１０Ｃ】（ａ）は、第２実施形態における駆動力の制御電流の遷移を示すグラフ図であり、（ｂ）は、給紙台の移動速度を示すグラフ図であり、（ｃ）は、給紙台の給紙位置からのズレ量を示すグラフ図である。
【図１１】第１実施形態における切替タイミングの設定条件に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１実施形態］
（印刷装置の全体構成）
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る印刷装置１００における印刷用紙搬送経路の概要を示す図である。本実施形態では、印刷装置１００は、多数のノズルが形成されたインクヘッドを複数備え、それぞれのインクヘッドから黒又はカラーインクを吐出してライン単位で印刷を行い、搬送ベルト１６０上の記録用紙上に複数の画像を互いに重なり合うように形成するインクジェット方式のラインカラープリンタを例に説明する。
【００１６】
図１に示すように印刷装置１００は、環状の搬送経路上を搬送される用紙表面に画像を形成する装置であり、搬送経路は、用紙を供給する給紙系搬送路ＦＲと、この給紙系搬送路ＦＲからヘッドユニット１１０を経て排紙経路ＤＲへ至る通常経路ＣＲと、通常経路ＣＲに分岐接続された反転経路ＳＲとから概略構成されている。
【００１７】
給紙系搬送路ＦＲにおいて、サイド給紙トレイ１２０、給紙トレイ１３０（１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ）のいずれかの給紙機構から給紙された記録媒体１０は、記録媒体１０の先頭部分の基準位置であるレジスト部Ｒに導かれる。レジスト部Ｒの搬送方向側には、複数の印字ヘッドを備えたヘッドユニット１１０が設けられており、記録媒体１０は、ヘッドユニット１１０の対向面に設けられた搬送ベルト１６０によって印刷条件により定められる速度で搬送されながら、各印字ヘッドから吐出されたインクによりライン単位で画像形成される。
【００１８】
搬送ベルト１６０は、通常経路ＣＲにおいて、ヘッドユニット１１０に対向する面の前端及び後端に配設された従動ローラ１６１及び駆動ローラ１６２に掛け渡されて回転移動する。また、搬送ベルト１６０の上面には、そのベルト移動方向に沿って、４色のインクヘッドが並べて配置され、複数の画像を互いに重なり合うようにしてカラー画像を形成するヘッドユニット１１０が対向配置されている。
【００１９】
そして、印刷済みの記録媒体１０は、さらに、ローラ等の駆動機構によって通常経路ＣＲ上を搬送される。記録媒体１０の片側の面のみに印刷を行う片面印刷の場合は、そのまま排紙経路ＤＲを経て、排紙口１４０に導かれて排紙され、排紙口１４０の受台として設けられた排紙台１５０に印刷面を下にして積載されていく。
【００２０】
一方、記録媒体１０の両面に印刷を行う両面印刷の場合は、印刷終了時には排紙経路ＤＲ側に導かれずに、さらに筐体内を搬送され、反転経路ＳＲに送出される。この排紙経路ＤＲと反転経路ＳＲとの分岐点には、裏面印刷用に搬送路を切り替えるための切替機構１７０が設けられており、切替機構１７０によって排出経路へ送出されなかった記録媒体１０は、反転経路ＳＲに引き込まれる。
【００２１】
この反転経路ＳＲでは、通常経路ＣＲから用紙が受け渡され、用紙を往復させることにより用紙の表裏を反転させる、いわゆるスイッチバックを行う。そして、ローラ等の駆動機構によって、切替機構１７２を経由して通常経路ＣＲに戻され、レジスト部Ｒを経て再給紙され、表面と同様の手順によって裏面の印刷が行われる。
【００２２】
なお、印刷装置１００には、演算処理部３３０が備えられている。この演算処理部３３０は、ＣＰＵやＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のプロセッサ、メモリ、及びその他の電子回路等のハードウェア、或いはその機能を持ったプログラム等のソフトウェア、又はこれらの組み合わせなどによって構成された演算モジュールであり、プログラムを適宜読み込んで実行することにより種々の機能モジュールを仮想的に構築し、構築された各機能モジュールによって、画像データに関する処理や、各部の動作制御、ユーザー操作に対する種々の処理を行う。また、この演算処理部３３０には、操作パネル３４０が接続されており、この操作パネル３４０を通じて、ユーザーによる指示や設定操作を受け付けることができる。
【００２３】
（給紙機構）
本実施形態において、上記給紙系搬送路ＦＲのサイド給紙トレイ１２０内には、本発明に係る給紙機構が備えられている。図２は、本実施形態にかかるサイド給紙機構の概略構成を模式的に示す側面図であり、図３は、その斜視図である。
【００２４】
本発明に係る給紙機構は、給紙系搬送路ＦＲ中のサイド給紙トレイ１２０に設けられており、サイド給紙トレイ１２０内に積載された記録媒体１０を、給紙系搬送路ＦＲに送り出す機構である。具体的に、この給紙機構には、サイド給紙トレイ１２０と、サイド給紙駆動部２２０と、駆動モータ３５１と、下限位置センサ４０２と、上部位置センサ４０１とを備えている。また、サイド給紙トレイ１２０は、多数の記録媒体１０を積層状態で収納する函体であり、このサイド給紙トレイ１２０には、給紙台１２１と、駆動力伝達部１２５とが設けられている。
【００２５】
サイド給紙駆動部２２０は、サイド給紙トレイ１２０の上方に位置し、サイド給紙トレイ１２０に積層された記録媒体１０を、レジスト部Ｒに送出するための駆動手段である。このサイド給紙駆動部２２０は、下流側のピックアップローラ２２０ａと、上流側のピックアップローラ２２０ｂとから構成され、これらピックアップローラ２２０ａ及び２２０ｂは、回転軸２２２に軸支され、回転軸２２２から回転力が伝達されて回転駆動される。これらピックアップローラ２２０ａ及び２２０ｂは、積層された記録媒体１０のうち、最上面の記録媒体１０を１枚ずつピックアップして取り込み、レジスト部Ｒを経て、画像形成部に対して送出する。
【００２６】
駆動モータ３５１は、給紙台１２１に取付けられ、その駆動力により給紙台１２１とともに上下動する自走式の駆動機構であり、演算処理部３３０の制御により、記録媒体１０をピックアップ可能な給紙位置にまで上昇させる。駆動モータ３５１は、駆動力伝達部１２５（ピニオン１２５ａ及びラック１２５ｂ）を介してサイド給紙トレイ１２０に駆動力を伝達させ、給紙台１２１とともに上下動し、給紙台１２１に積載された記録媒体１０を昇降させる。
【００２７】
給紙台１２１は、サイド給紙トレイ１２０内の底面に設けられ、記録媒体１０を積載させる底板部材であり、本実施形態では、給紙経路の両側前方に三角形状の両側壁１２２，１２２を有し、この両側壁１２２，１２２によって積載された記録媒体１０を規制している。
【００２８】
また、この給紙台１２１の両側壁１２２の外側面には、駆動力伝達部１２５が設けられており、駆動力伝達部１２５を介して駆動モータ３５１の駆動力が給紙台１２１に伝達される。駆動力伝達部１２５は、駆動モータ３５１の回転力を、給紙台１２１の上下動に変換するラック・アンド・ピニオン部材である。
【００２９】
具体的には、円形歯車であるピニオン１２５ａと、ラック１２５ｂとを組み合わせた部材であり、ピニオン１２５ａ及びラック１２５ｂによって、駆動モータ３５１の駆動力による回転力が直線の動きに変換され、両側壁１２２とともに給紙台１２１が昇降する。この駆動力伝達部１２５の減速比によって、図３（ｂ）に示すように、駆動モータ３５１の駆動力（発生トルク）Tmは、伝達効率ηに応じて、記録媒体の重量Ｍに対抗して給紙台１２１を上昇させる上昇力Ｆｕｐに変換される。なお、この時のモータ軸の回転運動方程式は、次式で表される。
【数１】
【００３０】
上式において、Tmo ［Ｎ・ｍ］は、静加重としてモータ軸に加わる負荷トルクであり、Jmは、モータの電機子慣性モーメント（モータ軸からみた慣性モーメントを無視した近似値）である。また、ωm ［ｒａｄ／Ｓｅｃ］は、モータの回転角速度である。なお、上記駆動トルクが負荷トルクよりも大きくなった（Tmo < Tmとなった）時点で、給紙台の上昇が開始される。
【００３１】
上部位置センサ４０１は、ピックアップローラ２２０ａ，２２０ｂの上方に設置され、給紙台１２１に積載された記録媒体１０の上面が最適な給紙位置の範囲内にあるかどうかを検出するセンサである。上部位置センサ４０１は、例えば、給紙台１２１上に積載された記録媒体１０の有無を検出する反射型センサであり、本実施形態では、記録媒体１０があるときＯＮ状態となり、記録媒体１０がないときＯＦＦ状態となる。なお、上部位置センサ４０１としては、本実施形態では反射型センサとするが、この形態に限られるものではなく、例えば、透過型センサを使用するようにしてもよい。
【００３２】
一方、下限位置センサ４０２は、サイド給紙トレイ１２０の下方に設置され、給紙台１２１の位置が下限位置にあるかどうかを検知するセンサである。
【００３３】
（演算処理部の構成）
そして、本実施形態において、給紙台１２１の上下動作の制御は、上述した演算処理部３３０で行われる。特に、本実施形態では、給紙台１２１の上昇の移動速度を調整することで、印刷処理の動作状態に応じた上下動の制御を行う。
【００３４】
図５は、演算処理部３３０の印刷処理及び給紙機構に係るモジュール及び周囲のモジュールとの関係を示すブロック図であり、図６は、駆動力の設定パターンの遷移図を示すグラフ図である。なお、説明中に用いられる「モジュール」とは、装置や機器等のハードウェア、或いはその機能を持ったソフトウェア、又はこれらの組み合わせなどによって構成され、所定の動作を達成するための機能単位を示す。
【００３５】
図５に示すように、演算処理部３３０は、印刷処理に関するモジュールとして、画像処理部３３８と、印刷処理動作検出部３３７とを有している。この画像処理部３３８は、画像処理に特化したディジタル信号処理を行う演算処理装置であり、印刷の処理単位であるジョブデータを受信し、このジョブデータに含まれる印刷に必要な画像データの変換等を行い、印刷を実行するモジュールである。
【００３６】
この画像処理部３３８は、ジョブデータを受信する通信インターフェースや、ＲＧＢ印刷画像をＣＭＹＫ印刷画像に変換する色変換回路、各色のインクヘッドの駆動及び搬送経路の駆動手段の動作を制御し、画像形成部３４１を通じて、画像形成処理全体を制御する画像形成制御機能が含まれる。この画像形成部３４１は、ヘッドユニット１１０や搬送経路の各駆動部の動作を制御し、画像形成を実行させるモジュールである。なお、この画像処理部３３８において印刷処理が実行されたときには、その処理動作を示す制御信号が、印刷処理動作検出部３３７に送出される。また、画像処理部３３８は、ジョブデータに含まれている画像処理に対する記録媒体１０の種別を識別するモジュールであり、その情報を用紙種別取得部３３６へ通知する。
【００３７】
用紙種別取得部３３６は、画像処理部３３８によって検出された、給紙に係る記録媒体１０のサイズ、種類又は厚さ等の用紙種別データとして取得するモジュールである。そして、用紙種別取得部３３６は、印刷処理に際し、取得した用紙種別データを遷移パターン選択部３３３ａに送信する。
【００３８】
印刷処理動作検出部３３７は、画像処理部３３８から送出された制御信号に基づいて、印刷装置１００における印刷処理の実行を検出するモジュールである。そして、印刷処理動作検出部３３７は、検出した印刷処理の実行状態を駆動制御部３３１に通知する。
【００３９】
また、演算処理部３３０は、給紙機構に係るモジュールとして、駆動制御部３３１と、タイミング算出部３３３と、上部位置検出部３３４と、測定値記憶部３３５と、遷移パターン記憶部３３２とを備えている。
【００４０】
上部位置検出部３３４は、給紙台上に積載された上部位置センサ４０１の検知結果に基づいて、給紙台上に積載された記録媒体１０の上面位置を検出するモジュールであり、この検出された信号をタイミング算出部３３３に通知する。また、上部位置検出部３３４は、給紙台１２１の上昇によって検出された測定値を、次回の切替タイミングの算出用として測定値記憶部３３５に記憶させる。
【００４１】
測定値記憶部３３５は、上部位置検出部３３４が上面位置を検出した時点における、駆動モータ３５１の駆動力の測定値を記憶するメモリ装置である。測定値記憶部３３５は、印刷動作毎に、前回の駆動モータ３５１の駆動力をタイミング算出部３３３に通知する。
【００４２】
タイミング算出部３３３は、測定値記憶部３３５に記憶された測定値に基づいて、駆動モータ３５１の動作速度を変化させる切替タイミングを算出するモジュールである。具体的には、タイミング算出部３３３は、前回の給紙動作で上部位置検出部３３４が取得した駆動モータ３５１の駆動力を、測定値記憶部３３５から読み出し、この読み出した前回の測定値に基づいて、所定の係数計算を行い、切替タイミングを算出する。
【００４３】
また、このタイミング算出部３３３には、遷移パターン選択部３３３ａが備えられている。この遷移パターン選択部３３３ａは、用紙種別取得部３３６からの用紙種別のデータと、タイミング算出部３３３が算出した切替タイミングに基づいて、給紙動作に最適な遷移パターンを遷移パターン記憶部３３２から選択して読み出すモジュールである。この読み出された遷移パターンは、駆動制御部３３１へ受け渡される。
【００４４】
遷移パターン記憶部３３２は、駆動モータ３５１の動作速度の遷移を設定する複数の遷移パターンと、駆動モータ３５１の駆動経過時間とを対応づけて記憶するメモリ装置である。この遷移パターンは、本実施形態では、図６（ａ）に示すように、駆動力の時間あたりの変化率を示す第１の傾斜データと、第２の傾斜データとを連結したパターンとなっており、これらの傾斜データは、駆動力と時間遷移との関係を定義する関数であり、第１の傾斜データと、第２の傾斜データとが切替タイミングを特異点として連結され、この切替タイミングで駆動力の上昇率が変化されるようになっている。
【００４５】
具体的に、本実施形態にかかる遷移パターンは、給紙台１２１を高速に移動させるべく、単位時間あたりの駆動力の上昇率を大きくした第一の傾斜データと、給紙台１２１を減速させるように、駆動力の上昇率を小さくした第２の傾斜データとを連結したパターンとなっている。また、切替タイミングは、前回（例えば、一枚前）の上限検出時制御量から、５％〜１０％程度低減させた制御量の値になった時間であり、その時間に第１の傾斜データから第２の傾斜データに切り換える。
【００４６】
なお、この遷移パターンは、記録媒体のサイズや紙質等の種別によって複数の種類が用意され、用紙種別に応じて適宜選択される。なお、この遷移パターンは、工場出荷時やメンテナンス時において、遷移パターン記憶部３３２に記憶させられる。
【００４７】
駆動制御部３３１は、各搬送経路を駆動させる各駆動部や切替機構１７０など、印刷装置１００内各機能の動作を制御するモジュールであり、特に、本実施形態においては、タイミング算出部３３３によって算出された切替タイミングに対応した遷移パターンが入力され、入力された遷移パターンに従って、駆動モータ３５１を制御し、給紙台１２１を上昇駆動させる。
【００４８】
これにより、駆動制御部３３１は、図６（ａ）に示すように、給紙台１２１に大量の記録媒体１０が積載されているときは、第一の傾斜による駆動力で、給紙台１２１を移動させ、給紙台１２１に積載された記録媒体１０の最上面が、給紙位置に到達する直前（切替タイミング）において、第２の傾斜に従い、動作速度を変化させる。
【００４９】
（給紙台の昇降動作）
上述した給紙台１２１の上昇動作は、上部位置センサ４０１により検知され、この検知の有無により、駆動モータが制御される。図４は、給紙機構に係る上部位置センサと駆動モータの動作の有無を示す説明図である。
【００５０】
具体的には、給紙台１２１に積載された記録媒体１０の最上面が、ピックアップ可能な位置にない場合は（Ｐ１）、上部位置センサ４０１からの上限位置信号はＯＦＦ状態となる。これに応じて、駆動モータ３５１に対する制御電流が上昇され、モータのトルクが、所定の値以上となった時点で、給紙トレイの位置遷移が開始される（Ｐ２）。すなわち、上述した数１で示した駆動トルク（Tm）が負荷トルク（Tmo）よりも大きくなった（Tmo < Tmとなった）時点で、給紙台の上昇が開始される。
【００５１】
この給紙台１２１の上昇途中、タイミング算出部３３３によって算出された切替タイミングに対応した遷移パターンに従って、駆動モータ３５１を制御され、切替タイミング（Ｐ３）において、給紙台１２１の上昇速度が２段階に切り換えられる。すなわち、切替タイミング（Ｐ３）を境界として、単位時間あたりの駆動力の上昇率を大きくした第一の傾斜から、駆動力の上昇率を小さくした第２の傾斜データに遷移し、給紙台１２１の上昇速度を低下させる。
【００５２】
次いで、給紙台１２１が上昇され、給紙台１２１に積載された最上面の記録媒体１０が、ピックアップ可能な位置に移動した場合（Ｐ４）、上部位置センサ４０１がＯＮ状態となる。これに応じて、駆動モータ３５１に対する制御電流が遮断され、上昇速度が減少するとともに、上昇位置の遷移が停止される（Ｐ５）。このとき、負荷トルク（Tmo）が大きいほど、減速傾斜（減速加速度）が大きくなることから、記録媒体の積載量が大きいほど、直ちに停止する。
【００５３】
その後、印刷動作が継続されると、給紙台１２１に積載された記録媒体１０の最上面がピックアップローラ２２０ａ，２２０ｂに取り込まれ、記録媒体１０は、搬送される。これにより、給紙台１２１に積載された記録媒体１０の最上面では、搬送された記録媒体の厚み分（ｄ）だけ間隙が生じ、上部位置センサ４０１がＯＦＦ状態となり（Ｐ６）、上述したＰ２〜Ｐ５と同様の動作が繰り返される（Ｐ７〜Ｐ１０）。このようにして、印刷動作の進行に伴って、駆動モータ３５１が制御され、記録媒体１０の給紙位置が維持される。
【００５４】
（給紙機構の制御方法）
以上の構成を有する給紙制御機構を動作させることによって、本実施形態にかかる給紙制御方法を実施することができる。図７は、本実施形態に係る給紙制御の概要を示すフローチャート図であり、図８は、本実施形態にかかる給紙制御の前置計測を示すフローチャート図である。
【００５５】
先ず、印刷指示がなされると、演算処理部３３０は、前回に給紙動作があるか否かを判断する（Ｓ１０１）。前回の給紙動作に関するデータが記憶されていない場合（Ｓ１０１における“Ｎ”）は、前置計測を行う（Ｓ１１２）。一方、前回に給紙動作があり、そのときのデータが記憶されている場合（Ｓ１０１における“Ｙ”）は、直ちに給紙動作を開始する（Ｓ１０２）。
【００５６】
給紙動作において、駆動制御部３３１は、先ず上部位置センサ４０１がＯＦＦ状態か否かを判断する（Ｓ１０３）。上部位置センサ４０１がＯＦＦ状態でない場合（Ｓ１０３における“Ｎ”）は、ループ処理によりその状態を維持し、給紙及び印刷処理を継続する。一方、ステップＳ１０３において、上部位置センサ４０１がＯＦＦ状態である場合（Ｓ１０３における“Ｙ”）は、駆動制御部３３１は、給紙台１２１を第１の傾斜で上昇させる（Ｓ１０４）。このとき、駆動制御部３３１は、前回の駆動力の測定値に基づいて、タイミング算出部３３３が算出した切替タイミングに対応した遷移パターンを読み出し、駆動制御部３３１は、切替タイミングまで給紙台１２１を上昇させた後（Ｓ１０５）、切替タイミングで遷移パターンに従って、駆動モータ３５１を制御し、第１の傾斜から第２の傾斜へ遷移パターンの切替を行う（Ｓ１０６）。
【００５７】
次いで、給紙台１２１が、第２の傾斜への遷移パターンで駆動されている状態において、駆動制御部３３１は、上部位置センサ４０１がＯＮ状態になるか否かを監視する（Ｓ１０７）。上部位置センサ４０１がＯＮ状態でない場合（Ｓ１０７における“Ｎ”）は、ループ処理により給紙台１２１の上昇動作を継続する。一方、上部位置センサ４０１がＯＮ状態となった場合（Ｓ１０７における“Ｙ”）は、駆動制御部３３１は、その際の駆動モータ３５１の駆動力を取得し、測定値記憶部３３５へ保存すると同時に上昇動作を停止する（Ｓ１０８及びＳ１０９）。
【００５８】
そして、設定印刷枚数が終了か否かを判断し（Ｓ１１０）、設定印刷枚数が終了していない場合（Ｓ１１０における“Ｎ”）は、次の給紙動作を開始する。このとき、タイミング算出部３３３は、第１の傾斜から第２の傾斜へ切り換える、切替タイミングの算出を、今回の給紙動作で取得した駆動力の測定値に基づいて算出する。一方、設定印刷枚数が終了している場合（Ｓ１１０における“Ｙ”）は、駆動制御部３３１は、給紙台１２１を下降させ、下限位置センサ４０２が検知することで停止し、終了する（Ｓ１１１）。
【００５９】
上述したステップＳ１１２における前置計測方法は、前回に印刷動作が行われていなかった場合に、給紙動作（Ｓ１０２）に先立って、以下の手順により、行われる。
【００６０】
先ず、図８に示すように、駆動制御部３３１は、上部位置センサ４０１がＯＦＦ状態か否かを判断（Ｓ２０１）し、上部位置センサ４０１がＯＦＦ状態でない場合（Ｓ２０１における“Ｎ”）、駆動制御部３３１は、上部位置センサ４０１がＯＦＦ状態になるまで、給紙台１２１を下降させる（Ｓ２０２）。一方、上部位置センサ４０１がＯＦＦ状態である場合（Ｓ２０１における“Ｙ”）は、駆動制御部３３１は、給紙台１２１の下降動作中であれば、それを停止して静止状態とし（Ｓ２０３）、第１の傾斜で給紙台１２１の上昇動作を開始する（Ｓ２０４）。
【００６１】
次いで、給紙台１２１が上昇動作を行っている状態で、駆動制御部３３１は、上部位置センサ４０１がＯＮ状態か否かを判断する（Ｓ２０５）。上部位置センサ４０１が、ＯＮ状態でない場合（Ｓ２０５における“Ｎ”）は、駆動制御部３３１は、上昇動作を継続する。一方、上部位置センサ４０１がＯＮ状態となった場合（Ｓ２０５における“Ｙ”）、駆動制御部３３１は、その際の駆動モータ３５１の駆動力を取得し、測定値記憶部３３５へ保存すると同時に上昇動作を停止する（Ｓ２０６及びＳ２０７）。そして、前置測定を終了し（Ｓ２０９）、給紙動作を開始する（図７におけるステップＳ１０２）。
【００６２】
これにより、次回の給紙動作において、タイミング算出部３３３は、第１の傾斜から第２の傾斜への切替タイミングを、今回の給紙動作で取得した測定値に基づいて算出することができる。したがって、遷移パターンを用いた給紙台１２１の駆動制御を、１枚目の給紙動作においても実行することができ、給紙位置のバラツキが少ない給紙台制御を行うことができる。
【００６３】
（作用・効果）
このような本実施形態によれば、駆動制御部３３１は、給紙動作において、前回の上部位置センサ４０１による検出結果に基づいて、遷移パターンを読み出し、遷移パターンにより、動作速度を変化させるので、上昇動作の開始時点では高速に給紙台を移動させ、記録媒体１０が給紙位置に到達する直前に、給紙台１２１を低速にさせることができる。これにより、給紙動作の進行に伴い、積載された記録媒体の最上面位置を一定の範囲内に保持することができ、安定した給紙動作を行うことができる。
【００６４】
図１０Ａ及び図１０Ｂに、従来制御と、本実施形態に係る制御との比較を示す。図１０Ａ（ａ）は、従来における駆動力の制御電流の遷移を示すグラフ図であり、図１０Ａ（ｂ）は、従来制御における給紙台の移動速度を示すグラフ図であり、図１０Ａ（ｃ）は、従来制御における給紙台の給紙位置からのズレ量を示すグラフ図である。また、図１０Ｂ（ａ）は、本実施形態における駆動力の制御電流の遷移を示すグラフ図であり、図１０Ｂ（ｂ）は、給紙台１２１の移動速度を示すグラフ図であり、図１０Ｂ（ｃ）は、給紙台１２１の給紙位置からのズレ量を示すグラフ図である。
【００６５】
なお、図１０Ａ及びＢ（ａ）の縦軸は、駆動モータの制御電流を示し、図１０Ａ及びＢ（ｂ）の縦軸は、給紙台１２１の移動速度を示し、図１０Ａ及びＢ（ｃ）の縦軸は、給紙位置からの偏差距離を示しており、これらの横軸は、制御開始からの時間経過を示している。
【００６６】
給紙トレイの上昇制御では、例えば、記録媒体１０の厚さを０．１ｍｍとしており、給紙トレイが給紙位置から０．１ｍｍを超えて上昇される場合は、オーバーランとなる。図１０Ａに示すように、単に時間経過に比例させて、モータの制御電流を上昇させる従来の制御では、積載用紙重量が軽い場合には、上限位置までの到達時間も短いが、軽い分上昇速度も速くなり、結果的に許容範囲外のオーバーラン量となる。
【００６７】
第１実施形態に係る制御では、図１０Ｂに示すように、切替タイミングの前後で、駆動力の上昇率を２段階に変化させるため、積載用紙重量が軽い場合であっても、上限位置までの到達直前で減速され、許容範囲内のオーバーラン量となる。
【００６８】
詳述すると、上記切替タイミングは、例えば、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、その時点での記録媒体の積載量に伴う負荷トルクに応じて、所定の範囲内となるように、条件を設定することができる。なお、図１１（ａ）は、ある瞬間の積載量における負荷トルクを基準とした場合を例示しており、その瞬間における切替タイミングの設定条件を示している。
【００６９】
具体的には、設定条件１により定まる切替タイミングＴ１を下限値とし、設定条件２により定まる切替タイミングＴ２を上限値とし、これらＴ１とＴ２との間が切替タイミングを設定可能な範囲（切替タイミング設定範囲）となる。この設定条件１及び２は、トルク制御量が負荷トルク以上となり給紙トレイが動き出すタイミングの前後に設定され、そのときのトルク制御量から、切替タイミングの下限値（最も早い）、上限値（最も遅い時間）を算定するための条件である。
【００７０】
設定条件１は、最小のトルク制御量から、第２の傾斜データに切り換えるまでの最短時間（最も早い時間）を求めるものであり、その時点の積載量に応じた負荷トルクよりも小さい制御量とし、負荷トルク以上の制御トルクになるまでに時間が長くなるようにする。この結果、給紙トレイは、上記数１に従って減速し、次の給紙時においては、上限が検出される位置に到達する前に停止する。
【００７１】
設定条件２は、最大のトルク制御量から、第２の傾斜データに切り換えるまでの最長時間（最も遅い時間）を求めるものであり、その時点の積載量に応じた負荷トルクよりも大きい制御量とし、第１の傾斜データ中に負荷トルク以上のトルク制御量が含まれるようにする。この結果、給紙トレイは、上記数１に従って減速するものの、加速度が大きくなりオーバーラン量が大きくなる。
【００７２】
このような範囲内で切替タイミングを設定することにより、図１１に示すように、各傾斜データの設定値に多少の幅を持たせても、積載量の変化に伴い、そのパターンが平行移動するのみで、移動速度、加速度、オーバーラン量、上限検出時における制御量は一定の比率となり、トレイの駆動動作を給紙動作の周期に追従させることができ、許容範囲内のオーバーラン量とすることができる。
【００７３】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。上述した第１実施形態では、給紙台制御を、前回の給紙時における測定値に基づいて切替タイミングを算出し、これに応じた遷移パターンを用いて給紙トレイの昇降制御を行ったが、この第２実施形態では、動作速度を変化させる時間関数に従って駆動モータ３５１を制御することを要旨とする。図９は、本変更例に係る演算処理部の給紙機構に係るモジュール及び周囲のモジュールとの関係を示すブロック図である。なお、本実施形態において、上述した実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その機能等は特に言及しない限り同一であり、その説明は省略する。
【００７４】
図９に示すように、本実施形態では、上述したタイミング算出部３３３や、遷移パターン選択部３３３ａ、測定値記憶部３３５、遷移パターン記憶部３３２に替えて、時間関数演算部３３９が設けられている。
【００７５】
この時間関数演算部３３９は、本実施形態では、駆動制御部３３１に備えられており、図６（ｂ）に示すような、動作速度を変化させる時間関数に従って、駆動モータ３５１を制御し、給紙台１２１を上昇駆動させるモジュールである。この時間関数は、時間経過と、駆動力の制御量との関係を定義する指数関数であり、本実施形態では、三乗関数である。具体的には、上部位置センサ４０１がＯＦＦの状態で、給紙台１２１の上昇が開始され、上部位置センサ４０１がＯＮの状態となり、ブレーキにより上昇動作が停止されるまでの時間Ｔにおける駆動力の変化を定義している。なお、この時間関数は、用紙種別に応じて複数用意されており、用紙種別取得部３３６からの記録媒体１０の種別データが入力され、適宜時間関数が選択される。
【００７６】
また、駆動制御部３３１には、上部位置検出部３３４からの検出信号が入力され、上部位置センサ４０１がＯＦＦで上昇動作を開始し、上部位置センサ４０１がＯＮで上昇動作を停止する。
【００７７】
（作用・効果）
本実施形態によれば、駆動制御部３３１は、駆動モータ３５１の動作速度を予め定めた時間関数に従って制御するので、給紙台１２１に積載された記録媒体１０に応じた最適の動作速度で給紙台１２１の上昇を制御することができる。
【００７８】
詳述すると、駆動制御部３３１は、駆動モータ３５１の駆動経過時間Ｔに応じて駆動部の動作速度を変化させるので、給紙台１２１に積載された記録媒体１０の積載量が多い場合は、その加重が大きくなり、給紙台１２１の上昇にトルクが必要となり、駆動経過時間が長くなる。時間関数は二次曲線的に上昇させるように定義していることから、駆動経過時間Ｔが長くなるにつれて、駆動モータ３５１駆動力が増大される。ここで、記録媒体１０の積載量が多い場合は、その加重により、上昇速度が上がり過ぎることはなく、適度な速度で積載用紙の給紙位置に到達させることができる。
【００７９】
一方、給紙台１２１に積載された記録媒体の積載量が少ない場合は、その加重が小さくなり、給紙台１２１の上昇における駆動経過時間Ｔｎは、Ｔよりも短くなる。時間関数は二次曲線的に上昇させるように定義していることから、駆動経過時間Ｔｎが短くなるにつれて、駆動モータ３５１駆動力は小さくてすむ。ここで、記録媒体１０の積載量が少ない場合は、その加重が小さいため、上昇速度が上がりやすくなるが、その分、短時間で給紙位置に到達することから、上昇速度が上がり過ぎることはなく、適度な速度で積載用紙の給紙位置に到達させることができる。
【００８０】
図１０Ａ及び図１０Ｃに、従来制御と、本実施形態に係る制御との比較を示す。図１０Ａ（ａ）は、従来における駆動力の制御電流の遷移を示すグラフ図であり、図１０Ａ（ｂ）は、従来制御における給紙台の移動速度を示すグラフ図であり、図１０Ａ（ｃ）は、従来制御における給紙台の給紙位置からのズレ量を示すグラフ図である。また、図１０Ｃ（ａ）は、本実施形態における駆動力の制御電流の遷移を示すグラフ図であり、図１０Ｃ（ｂ）は、給紙台１２１の移動速度を示すグラフ図であり、図１０Ｃ（ｃ）は、給紙台１２１の給紙位置からのズレ量を示すグラフ図である。
【００８１】
なお、図１０Ａ及びＣ（ａ）の縦軸は、駆動モータの制御電流を示し、図１０Ａ及びＣ（ｂ）の縦軸は、給紙台１２１の移動速度を示し、図１０Ａ及びＣ（ｃ）の縦軸は、給紙位置からの偏差距離を示しており、これらの横軸は、制御開始からの時間経過を示している。
【００８２】
給紙トレイの上昇制御では、上述した第１実施形態と同様に、例えば、記録媒体１０の厚さを０．１ｍｍとしており、給紙トレイが給紙位置から０．１ｍｍを超えて上昇される場合は、オーバーランとなる。図１０Ａに示すように、単に時間経過に比例させて、モータの制御電流を上昇させる従来の制御では、積載用紙重量が軽い場合には、上限位置までの到達時間も短いが、軽い分上昇速度も速くなり、結果的に許容範囲外のオーバーラン量となる。
【００８３】
第２実施形態に係る制御では、図１０Ｃに示すように、記録媒体１０の積載量が多い場合は、その加重が大きくなり、駆動経過時間Ｔが長くなるため、時間関数に従って、駆動モータ３５１駆動力が増大される。このとき、記録媒体１０の積載量が多くても、その加重により、上昇速度が上がり過ぎることはなく、許容範囲内のオーバーラン量となる。一方、記録媒体１０の積載量が少なくなるにつれ、その加重が小さくなり、駆動経過時間が短くなるため、時間関数に従って、駆動モータ３５１駆動力が低減される。このとき、記録媒体１０の積載量が少なく、上昇速度が上がりやすくても、経過時間が短くなることにより、上昇速度が上がり過ぎることはなく、許容範囲内のオーバーラン量となる。
【符号の説明】
【００８４】
ＣＲ…通常経路
ＤＲ…排紙経路
ＦＲ…給紙系搬送路
Ｒ…レジスト部
ＳＲ…反転経路
１０…記録媒体
１００…印刷装置
１１０…ヘッドユニット
１２０…サイド給紙トレイ
１２１…給紙台
１２２，１２２…両側壁
１２５…駆動力伝達部
１３０…給紙トレイ
１４０…排紙口
１５０…排紙台
１６０…搬送ベルト
１６１…従動ローラ
１６２…駆動ローラ
１７０，１７２…切替機構
２２０…サイド給紙駆動部
３３０…演算処理部
３３１…駆動制御部
３３２…遷移パターン記憶部
３３３…タイミング算出部
３３３ａ…遷移パターン選択部
３３４…上部位置検出部
３３５…測定値記憶部
３３６…用紙種別取得部
３３７…印刷処理動作検出部
３３８…画像処理部
３３９…時間関数演算部
３４０…操作パネル
３４１…画像形成部
３５１…駆動モータ
４０１…上部位置センサ
４０２…下限位置センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体が積載される給紙台と、
前記給紙台上に積載された前記記録媒体の上面位置を検出する上部位置検出部と、
前記給紙台を昇降させる駆動部と、
前記駆動部の動作を制御する駆動制御部と、
前記上部位置検出部が前記上面位置を検出した時点における、前記駆動部の駆動力の測定値を記憶する測定値記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記測定値に基づいて、前記駆動部の動作速度を変化させる切替タイミングを算出するタイミング算出部と、
前記駆動部の動作速度の遷移を設定する複数の遷移パターンと、前記駆動部の駆動経過時間とを対応づけて記憶する遷移パターン記憶部と
を備え、前記駆動制御部は、前記タイミング算出部によって算出された切替タイミングに対応した遷移パターンを読み出し、読み出した前記遷移パターンに従って、前記駆動部を制御し、前記給紙台を上昇駆動させ、この上昇駆動により前記上部位置検出部が検出した測定値を、次回の切替タイミングの算出用として前記測定値記憶部に記憶させる
ことを特徴とする給紙台昇降制御装置。
【請求項２】
記録媒体が積載される給紙台と、
前記給紙台上に積載された前記記録媒体の上面位置を検出する上部位置検出部と、
前記給紙台を昇降させる駆動部と、
前記駆動部の動作を制御する駆動制御部と
を備え、前記駆動制御部は、前記駆動部の動作速度を変化させる時間関数に従って、前記駆動部を制御し、前記給紙台を上昇駆動させる
ことを特徴とする給紙台昇降制御装置。
【請求項１】
記録媒体が積載される給紙台と、
前記給紙台上に積載された前記記録媒体の上面位置を検出する上部位置検出部と、
前記給紙台を昇降させる駆動部と、
前記駆動部の動作を制御する駆動制御部と、
前記上部位置検出部が前記上面位置を検出した時点における、前記駆動部の駆動力の測定値を記憶する測定値記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記測定値に基づいて、前記駆動部の動作速度を変化させる切替タイミングを算出するタイミング算出部と、
前記駆動部の動作速度の遷移を設定する複数の遷移パターンと、前記駆動部の駆動経過時間とを対応づけて記憶する遷移パターン記憶部と
を備え、前記駆動制御部は、前記タイミング算出部によって算出された切替タイミングに対応した遷移パターンを読み出し、読み出した前記遷移パターンに従って、前記駆動部を制御し、前記給紙台を上昇駆動させ、この上昇駆動により前記上部位置検出部が検出した測定値を、次回の切替タイミングの算出用として前記測定値記憶部に記憶させる
ことを特徴とする給紙台昇降制御装置。
【請求項２】
記録媒体が積載される給紙台と、
前記給紙台上に積載された前記記録媒体の上面位置を検出する上部位置検出部と、
前記給紙台を昇降させる駆動部と、
前記駆動部の動作を制御する駆動制御部と
を備え、前記駆動制御部は、前記駆動部の動作速度を変化させる時間関数に従って、前記駆動部を制御し、前記給紙台を上昇駆動させる
ことを特徴とする給紙台昇降制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１０Ｃ】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２６０６８９（Ｐ２０１０−２６０６８９Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１２８９０（Ｐ２００９−１１２８９０）
【出願日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【出願人】（０００２５０５０２）理想科学工業株式会社 (1,191)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【出願人】（０００２５０５０２）理想科学工業株式会社 (1,191)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]