JP2018203424A - 画像形成装置およびその保守作業を支援する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ジャムの発生を防ぐための保守作業の効率を高める。【解決手段】シートに画像を形成する画像形成装置は、シートを搬送するためのローラと、ローラを回転駆動するためのモータ３と、モータ３をベクトル制御するモータ制御部２１と、モータの回転駆動力を前記ローラへ伝達するクラッチ５と、モータ３に流れて回転トルクを生じさせる電流の検出値Ｉｑをモータ制御部２１から取得して当該検出値Ｉｑに基づいてクラッチ５の連結時間Ｔａを測定する測定部２０３と、連結時間Ｔａの測定値に応じて、保守作業を支援するための支援処理を行う支援処理部２０４と、を有する。【選択図】図６

Description

本発明は、画像形成装置およびその保守作業を支援する方法に関する。

プリンタ、複写機、複合機などの画像形成装置は、用紙収納部からシート状の用紙を取り出して搬送し、搬送中の用紙に所定の位置で画像を印刷する。画像形成装置の内部の搬送路には、用紙の長さよりも短い間隔でローラが配置されており、画像形成装置は、搬送路上の各位置を用紙が所定のタイミングで通過するようにローラの回転駆動を制御する。

ローラを回転させる駆動源としてブラシレスモータが用いられている。ブラシレスモータの捲線（コイル）に流す交流電流をｄ−ｑ座標系のベクトルの成分として制御するベクトル制御によると、ブラシレスモータを効率よく滑らかに回転させることができる。

ローラの回転駆動のオンオフするために、しばしばクラッチが用いられる。ローラとその駆動源であるモータとの間に回転駆動力の伝達を継断するクラッチを介在させることにより、モータを回転させたままローラを停止させることができる。クラッチは、例えば互いに回転のタイミングが異なる複数のローラの駆動源として１つのモータを兼用したい場合に用いられる。

クラッチには制御信号に対する応答遅れがある。すなわち、ローラとモータとを解放状態から連結状態へ切り替える際に、切替えが指令されてから連結が完了するまでに例えば数ｍｓ程度の連結時間がかかる。また、連結状態から解放状態へ切り替える際にも、同程度の解放時間がかかる。

画像形成装置の部品の交換時期を予測するための先行技術として、特許文献１、２に記載の技術がある。

特許文献１には、電子写真方式の画像形成装置において、感光体を回転駆動するモータの負荷電流を駆動トルクとして検出し、感光体の表面を清掃するブレードの劣化の度合いを駆動トルクの検出値に基づいて判定することが記載されている。

特許文献２には、特許文献１の技術の改良として、感光体の表面に現像剤が有る状態および現像剤が無い状態のそれぞれの駆動トルクを検出し、これらの検出値の差（トルク差）に基づいてブレードの交換時期を予測することが記載されている。

他方、クラッチの応答遅れのばらつきに因る用紙上の画像形成位置のばらつきを低減するための先行技術として、特許文献３に記載の技術がある。特許文献３には、ローラにその回転を検出するセンサを設け、クラッチのオンからローラが回転を開始するまでの時間を連結時間として測定し、その結果に基づいてクラッチのオンのタイミングを修正して用紙搬送精度を均一化することが記載されている。

特開平１１−３５２８５２号公報 特開２００５−２０２０９９号公報 特開２０００−２８１２３５号公報

画像形成装置においては、搬送路内で用紙が停滞するジャムが発生することがある。従来、特に再現性が低い場合に、ジャムの真の発生原因を特定して再発を防ぐ保守作業に手間取ることがある、という問題があった。

再現性が低いジャムの発生原因の１つとして、クラッチの不調またはローラ表面のすべりなどに因る用紙搬送のタイミングのずれが考えられる。しかし、サービスパーソンは、クラッチが動作しなかったり明らかに動作が遅かったりする場合にはクラッチが不調であると分かるが、連結時間または解放時間が適正値より長めまたは短めになっているといった動作特性の微妙な経時変化を容易に知ることができなかった。ローラの表面状態の良否の程度を判断することも容易ではなかった。

上述の特許文献１、２の技術のようにモータの負荷電流を駆動トルクとして検出する手法では、クラッチの動作特性の良否判定に必要な精度でモータの駆動トルクを検出するのは困難である。すなわち、モータの負荷電流には、モータ内部で生じる損失分が含まれ、この損失分は回転速度に応じて変化する。したがって、クラッチの継断に伴う回転速度の変動を検出して回転速度に応じた損失補正を行わなければならない。

また、上述の特許文献３の技術による場合には、ローラの回転を高精度に検出可能な高価なセンサが必要である。センサを設けることにより、部品点数が増加してコストアップとなる。センサを実装するスペースを確保する必要もある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、ジャムの発生を防ぐための保守作業の効率を高めることが可能な画像形成装置および保守作業を支援する方法を提供することを目的としている。

本発明の実施形態に係る画像形成装置は、シートに画像を形成する画像形成装置であって、前記シートを搬送するためのローラと、前記ローラを回転駆動するためのモータと、前記モータをベクトル制御するモータ制御部と、前記モータの回転駆動力を前記ローラへ伝達するクラッチと、前記モータに流れて回転トルクを生じさせる電流の検出値を前記モータ制御部から取得して当該検出値に基づいて前記クラッチの連結時間を測定する測定部と、前記連結時間の測定値に応じて、保守作業を支援するための支援処理を行う支援処理部と、を有する。

本発明の実施形態に係る保守作業を支援する方法は、シートを搬送するローラにモータの回転駆動力を伝達するクラッチを有しかつ前記モータをベクトル制御する画像形成装置の保守作業を支援する方法であって、前記画像形成装置が、前記ベクトル制御において取得する前記モータに流れて回転トルクを生じさせる電流の検出値に基づいて、前記クラッチの連結時間を測定し、前記画像形成装置が、前記連結時間の測定値を複数のしきい値と比較することにより、前記シートの搬送に関わる部品群のうちの少なくとも前記クラッチについて動作特性の良否を判別するとともに、その判別結果を報知するものである。

本発明によると、ジャムの発生を防ぐための保守作業の効率を高めることができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成の概要を示す図である。 モータの回転駆動力をローラに伝達する機構の構成の例を模式的に示す図である。 モータのｄ−ｑ軸モデルを示す図である。 モータ制御装置の機能的構成を示す図である。 クラッチの反応遅れを示す図である。 上位制御部の要部の機能的構成を示す図である。 クラッチの連結時におけるモータの回転トルクの変化を模式的に示す図である。 クラッチの解放時におけるモータの回転トルクの変化を模式的に示す図である。 クラッチの連結動作特性の判別の例を示す図である。 クラッチの解放動作特性の判別の例を示す図である。 サービスパーソンによる保守点検における処理の流れの例を示す図である。 画像形成装置における状態監視処理の流れを示す図である。

図１には本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の構成の概要が示されている。画像形成装置１は、電子写真式のプリンタエンジン１０を備えたカラープリンタである。

プリンタエンジン１０は４個のイメージングステーション１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｋを有している。イメージングステーション１１ｙ〜１１ｋのそれぞれは、筒状の感光体、帯電チャージャ、現像器、クリーナ、および露光用の光源などを有している。

カラー印刷モードにおいて、４個のイメージングステーション１１ｙ〜１１ｋは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、およびＫ（ブラック）の４色のトナー像を並行して形成する。４色のトナー像は中間転写ベルト１６に一次転写される。そして、二次転写ローラ１５と対向するとき、用紙カセット１２から給紙ローラ２１によって引き出されてレジストローラ対１４を経て搬送されてきたシート（記録用紙）９に二次転写される。二次転写の後、定着器１７の内部を通って上部の排紙トレイ１８へ送り出される。定着器１７を通過するとき、加熱および加圧によってトナー像がシート９に定着する。

レジストローラ対１４は、シート９のスキューを補正して二次転写位置へシート９を送り出す。すなわち、用紙カセット１２から搬送されてきたシート９がレジストローラ対１４のニップ部に到着するとき、レジストローラ対１４は停止している。搬送中のシート９はニップ部に当接することにより撓む。シート９が適度に撓んでその先端縁がローラ軸と平行になったタイミングで、レジストローラ対１４が回転してシート９を搬送する。

レジストローラ対１４を回転駆動するモータ３は、例えばイメージングステーション１１ｋの感光体および現像器の駆動源としても用いられる。イメージングステーション１１ｋの回転制御と独立にレジストローラ対１４の回転をオンオフするために、レジストローラ対１４には、クラッチ５を介してモータ３の回転駆動力が伝達される。

レジストローラ対１４の上流側および下流側のそれぞれの近傍には、シート９の有無を示す信号を出力するシートセンサ１９Ａ，１９Ｂが設けれれている。上流側のシートセンサ１９Ａによる信号は、レジストローラ対１４の回転を開始するタイミングの調整に用いられる。下流側のシートセンサ１９Ｂによる信号は、二次転写位置の手前でシート９を待機させる場合に、レジストローラ対１４の回転を一時的に停止するタイミングの調整に用いられる。

図２にはモータ３の回転駆動力をローラ１４Ａに伝達する機構の構成の例が模式的に示されている。図２（Ａ）には機構の全体の構成が示され、図２（Ｂ）にはクラッチ５の連結状態が示されている。

レジストローラ対１４の一方のローラ１４Ａにクラッチ５が連結されている。他方のローラ１４Ｂは、ローラ１４Ａに従動して回転する。

クラッチ５は、電磁摩擦クラッチであり、ローラ１４Ａの回転軸方向に移動可能はギヤ部（駆動部）５Ａおよびローラ１４Ａと一体に回転する被駆動部５Ｂを有する。ギヤ部５Ａに、モータ３からギヤ４ｂ，４ｆ，４ｇ，４ｉ，４ｊを順に経て回転駆動力が伝達される。ギヤ部５Ａは、ギヤ４ｊと噛み合った状態で回転軸方向に微小移動する。解放状態において、ギヤ部５Ａは被駆動部５Ｂから離れている。磁力が加わると、図２（Ｂ）に示すように、ギヤ部５Ａが移動して被駆動部５Ｂと密接し、クラッチ５は連結状態になる。

モータ３の回転シャフト３Ｓには、ギヤ４ｂと共にギヤ４ａ，４ｃが嵌入されている。ギヤ４ａは、イメージングステーション１１ｋの感光体に回転駆動力を伝達するためのギヤ４ｄと噛み合い、ギヤ４ｃは、現像器に回転駆動力を伝達するためのギヤ４ｅと噛み合っている。つまり、モータ３には、レジストローラ対１４による負荷トルクの他に、イメージングステーション１１ｋによる負荷トルクが加わる。

モータ３の回転は、プロセス速度に応じて切り替えられる。プロセス速度は、感光体の回転速度およびシート９の搬送速度などを規定する画像形成条件である。例えば、シート９として厚紙を使用する場合には、プロセス速度を普通紙を使用する場合よりも低速にする。すなわち、モータ３の回転速度を下げる。これにより、シート９が定着器１７を通過する時間が長くなるので、シート９を十分に加熱してトナー像の定着性を良好にすることができる。

モータ３は、ＤＣブラシレスモータであって、例えばセンサレス型の永久磁石同期電動機（ＰＭＳＭ:Permanent Magnet Synchronous Motor)である。モータ３は、回転磁界を発生させる電機子としての固定子と、永久磁石を用いた回転子とを備えている。固定子は、１２０度間隔で配置されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコア、およびＹ結線された３つの捲線（コイル）３３，３４，３５を有している（図４参照）。Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３相交流電流を捲線３３〜３５に流してコアを順に励磁することによって回転磁界が生じる。回転子は、この回転磁界に同期して回転する。

モータ３を効率よく滑らかに回転させるため、モータ３に対して、ｄ−ｑ座標系を基本とした制御モデルを用いて回転速度および磁極位置の推定を行うベクトル制御（センサレスベクトル制御）が行われる。

図３にはモータ３のｄ−ｑ軸モデルが示されている。モータ３のベクトル制御では、モータ３の捲線３３〜３５に流れる３相の交流電流を、回転子である永久磁石と同期して回転している２相の捲線に流す直流電流に変換して制御を簡単化する。

永久磁石の磁束方向（Ｎ極の方向）をｄ軸とし、ｄ軸から電気角でπ／２［ｒａｄ］（９０°）進んだ方向をｑ軸とする。ｄ軸およびｑ軸はモデル軸である。Ｕ相の捲線３３を基準とし、これに対するｄ軸の進み角をθと定義する。この角度θは、Ｕ相の捲線３３に対する磁極の角度位置（磁極位置）を示す。ｄ−ｑ座標系は、Ｕ相の捲線３３を基準としてこれより角度θだけ進んだ位置にある。

モータ３は回転子の角度位置（磁極位置）を検出する位置センサを有していないので、回転子３２の磁極位置（すなわち角度θ）を推定し、その推定した角度θである推定角度θｍを用いて回転子の回転を制御する。

捲線３３〜３５に流す電流のうち、ｑ軸の方向に流れるｑ軸成分は、誘起電圧定数に応じてモータ３を正転または逆転させる方向のトルク（回転トルク）に変換される。これに対して、ｄ軸の方向に流れるｄ軸成分（ｄ軸電流）は、トルクには変換されず、捲線３３〜３５において熱として消費される。

図４にはモータ制御装置２１の機能的構成が示されている。モータ３は、モータ制御装置２１により駆動されかつ制御される。モータ制御装置２１は、ベクトル制御部２５、モータ駆動部２６、および電流検出部２７などを有している。

モータ駆動部２６は、モータ３の捲線３３〜３５に電流を流して回転子を駆動するためのインバータ回路である。モータ駆動部２６は、ベクトル制御部２５からの制御信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−に従って複数のトランジスタをオンオフすることにより、直流電源ライン２６０から接地ラインへ捲線３３〜３５を介して流れる電流を制御する。詳しくは、捲線３３を流れる電流Ｉｕを制御信号Ｕ＋，Ｕ−に従って制御し、捲線３４を流れる電流Ｉｖを制御信号Ｖ＋，Ｖ−に従って制御し、捲線３５を流れる電流Ｉｗを制御信号Ｗ＋，Ｗ−に従って制御する。

電流検出部２７は、捲線３３，３４に流れる電流Ｉｕ，Ｉｖを検出する。Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０であるので、検出した電流Ｉｕ，Ｉｖの値から計算によって電流Ｉｗを求めることができる。なお、Ｗ相電流検出部を有してもよい。

電流検出部２７は、電流Ｉｕ，Ｉｖの流路に挿入されているシャント抵抗による電圧降下を増幅してＡ／Ｄ変換し、電流Ｉｕ，Ｉｖの検出値として出力する。すなわち、２シャント方式の検出を行う。シャント抵抗の抵抗値は１／１０Ωオーダーの小さい値である。

ベクトル制御部２５には、上位制御部２０から目標速度（速度指令値）ω＊を示す速度指令Ｓ１が入力される。上位制御部２０は、画像形成装置１の全体の制御を受け持つコントローラであり、画像形成装置１をウォームアップするとき、プリントジョブを実行するとき、節電モードに移行するときなどにモータ３の回転または停止を指令する。また、上位制御部２０は、クラッチ駆動部５１に対して、クラッチ制御信号Ｓ５によってクラッチ５のオンオフを指令する。

ベクトル制御部２５は、速度制御部４１、電流制御部４２、出力座標変換部４３、ＰＷＭ変換部４４、入力座標変換部４５、および速度・位置推定部４６を有する。

速度制御部４１は、上位制御部２０からの目標速度ω＊と速度・位置推定部４６からの推定速度ωｍとの差を零に近づける比例積分制御（ＰＩ制御）のための演算を行い、ｄ−ｑ座標系の電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を決定する。推定速度ωｍは周期的に入力される。速度制御部４１は、推定速度ωｍが入力されるごとに電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を決定する。

電流制御部４２は、電流指令値Ｉｄ＊と入力座標変換部４５からの推定電流値（ｄ軸電流値）Ｉｄとの差、および電流指令値Ｉｑ＊と同じく入力座標変換部４５からの推定電流値（ｑ軸電流値）Ｉｑとの差を零に近づける比例積分制御のための演算を行う。そして、ｄ−ｑ座標系の電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を決定する。

出力座標変換部４３は、速度・位置推定部４６からの推定角度θｍに基づいて、電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊をＵ相、Ｖ相、およびＷ相の電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に変換する。つまり、電圧について２相から３相への変換を行う。

ＰＷＭ変換部４４は、電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいて制御信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−のパターンを生成し、モータ駆動部２６へ出力する。制御信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−は、モータ３に供給する３相交流電力の周波数および振幅をパルス幅変調（PWM: Pulse Width Modulation ）により制御するための信号である。

入力座標変換部４５は、電流検出部２７により検出されたＵ相の電流ＩｕおよびＶ相の電流Ｉｖの各値からＷ相の電流Ｉｗの値を算出する。そして、速度・位置推定部５６からの推定角度θｍと３相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの値とに基づいて、ｄ−ｑ軸座標系の推定電流値であるｄ軸電流値Ｉｄおよびｑ軸電流値Ｉｑを算出する。つまり、電流について３相から２相への変換を行う。ｑ軸電流値Ｉｑは、モータ３に流れて回転トルクを生じさせる電流の検出値の例である。

速度・位置推定部４６は、入力座標変換部４５からの推定電流値（Ｉｄ，Ｉｑ）と電流制御部５２からの電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊とに基づいて、いわゆる電圧電流方程式に従って速度推定値ωｍおよび推定角度θｍを求める。求められた速度推定値ωｍは、速度制御部４１に入力される。求められた推定角度θｍは、出力座標変換部４３および入力座標変換部４５に入力される。

さて、画像形成装置１は、シート９のジャムの予防に有用な情報をサービスパーソンに提供する機能を有している。以下、この機能を中心に画像形成装置１の構成および動作を説明する。

図５にはクラッチ５の反応遅れが示されている。

クラッチ５は、モータ３がプロセス速度に応じた速度で回転している状態において、オンオフされる。クラッチ制御信号Ｓ５のＯＦＦレベルからＯＮレベルへの切替えが、クラッチ５に対する連結指令に相当し、ＯＮレベルからＯＦＦレベルベルへの切替えが、解放指令に相当する。

連結指令または解放指令が発令されると、実質的に直ちにクラッチ５の状態遷移（ギヤ部５Ａの移動）が始まる。そして、連結時間Ｔａまたは解放時間Ｔｂが経過すると、状態遷移が完了する。連結時間（係合時間）Ｔａは、回転駆動力を伝達しない解放状態からの状態遷移において、状態遷移が始まってから伝達が定常になるまでのクラッチ動作（連結）の所要時間である。解放時間Ｔｂは、伝達が定常である連結状態から解放状態になるまでのクラッチ動作（解放）の所要時間である。

連結時間Ｔａおよび解放時間Ｔｂは、クラッチ５の個体差およびコンディションによって微妙に変化する。したがって、連結時間Ｔａおよび解放時間Ｔｂの少なくとも一方を正確に測定（計測）することにより、クラッチ５のコンディションの良否を判別したりコンディションの変化の兆候を検知したりすることができる。そして、清掃、修理、交換などの処置を実施することができる。

そこで、画像形成装置１は、ベクトル制御部２５において得られるｑ軸電流値Ｉｑに基づいて連結時間Ｔａおよび解放時間Ｔｂを測定する。ｑ軸電流値Ｉｑは、直流電源ライン２６０からモータ３に流れる電流（モータ電流）のうち、モータ３に加わる負荷トルクの変化に応じて、モータ３の回転速度を目標速度（ω＊）に保つよう回転トルクを増減させるｑ軸電流成分の大きさを表わす。モータ電流からｄ軸電流成分を除いた成分であるｑ軸電流成分によると、ｄ軸電流成分を含むモータ電流による場合と比べて、正確にモータ３の負荷トルクの変化を検知することができる。連結または解放が完了した瞬間に負荷トルクが急激に変化するので、クラッチ制御信号Ｓ５の切替えから負荷トルクの急激な変化までの時間を連結時間Ｔａまたは解放時間Ｔｂとして測定すればよい。

なお、連結時間Ｔａや解放時間Ｔｂの測定において、必ずしも時間を単位とする測定値を得る必要はなく、他の単位または無名数の値またはこれに関連するデータであってもよい。

図６には上位制御部２０の要部の機能的構成が示されている。図７にはクラッチ５の連結時におけるモータ３の回転トルクＭｔの変化が、図８にはクラッチ５の解放時におけるモータ３の回転トルクＭｔの変化が、それぞれ模式的に示されている。また、図９にはクラッチ５の連結動作特性の判別の例が、図１０にはクラッチ５の解放動作特性の判別の例が、それぞれ示されている。

図６において、上位制御部２０は、プロセス制御部２０１、搬送制御部２０２、測定部２０３、および支援処理部２０４などを有している。これらの機能は、ＣＰＵ(Central Processing Unit) およびその周辺デバイスを含む上位制御部２０のハードウェア構成により、および制御プログラムがＣＰＵによって実行されることにより実現される。

プロセス制御部２０１は、プリンタエンジン１０による電子写真プロセスの進行を制御する。プロセス制御部２０１は、プロセス速度に応じた目標速度ω＊をベクトル制御部２５に与える。

搬送制御部２０２は、シート９の搬送を制御する。搬送制御部２０２は、シートセンサ１９Ａ，１９Ｂなどからの信号に基づいて搬送の進行状況を監視し、適切なタイミングでクラッチ駆動部５１にクラッチ５の連結／解放を指令する。

測定部２０３は、モータ３に流れて回転トルクＭｔを生じさせるｑ軸電流の検出値であるｑ軸電流値（推定電流値）Ｉｄを、ベクトル制御部２５から取得する。そして、取得したｑ軸電流値Ｉｄに基づいてクラッチ５の連結時間Ｔａを測定する。詳しくは次の通りである。

搬送制御部２０２が連結を指令すると、連結時間Ｔａの測定を開始する。ベクトル制御部２５において連結時間Ｔａの想定される下限（例えば１ｍｓ）よりも十分に短い周期（例えば１０〜５０μｓ）で出力されるｑ軸電流値Ｉｑを逐次に取得し、取得するごとにｑ軸電流値Ｉｑの変化率を求める。つまり、取得の周期である単位時間当たりの変化量を求める。ｑ軸電流値Ｉｑの変化は、モータ３の出力軸における回転トルクＭｔの変化を表わす。

図７に示すように、クラッチ制御信号Ｓ５がオフの状態のとき、ローラ１４Ａ以外の負荷（感光体など）を駆動するための所定量の回転トルクＭｔが発生している。クラッチ５のギヤ部５Ａと被駆動部５Ｂとが摺動しだすと、回転トルクＭｔが増大し始める。ギヤ部５Ａと被駆動部５Ｂとの動摩擦力の増大に伴ってローラ１４Ａの回転速度がギヤ部５Ａの回転速度に近づく。回転トルクＭｔは増大を続ける。

ローラ１４Ａの回転速度がギヤ部５Ａの回転速度と等しくなると、すなわちギヤ部５Ａと被駆動部５Ｂとが静止摩擦力により一体に回転しだすと、回転トルクＭｔは急激に所定の値まで増大して一定になる。

そこで、測定部２０３は、測定を開始してからｑ軸電流値Ｉｑの変化率が急激に増大したタイミングまでの時間Ｔａ１，Ｔａ２，Ｔａ３を連結時間Ｔａとして測定する。変化率が急激に増大したか否かは、例えば単位時間当たりの変化量がしきい値を超えたか否かによって判断することができる。外乱によるｑ軸電流値Ｉｑの変動などを考慮する分析手法を用いて連結の完了を見極める処理を行って判断してもよい。

なお、想定される連結時間Ｔａに対して極端に長い所定の時間Ｔｚが経過しても連結が完了しない場合があり得る。

このようにして連結時間Ｔａを測定する際に、測定部２０３は、クラッチ５の連結前と連結後とのｑ軸電流値Ｉｑの差を、回転トルクＭｔの変化量として取得する。この変化量は、モータ３に対してレジストローラ対１４が負荷として加わったことにより生じるものであって、クラッチ５に加わる負荷トルクをモータ３の出力軸に換算した負荷トルクＣｔに対応する。つまり、測定部２０３は、クラッチ５の連結時に、連結時間Ｔａと負荷トルクＣｔ（回転トルクＭｔの変化量）とを測定（検出）する。負荷トルクＣｔの測定では、連結時間Ｔａの測定において最初に取得したｑ軸電流値Ｉｑを、連結前のｑ軸電流値Ｉｑとして記憶しておく。

図７においては、連結時間Ｔａ１，Ｔａ２，Ｔａ３および負荷トルクＣｔ１，Ｃｔ２，Ｃｔ３が異なる３つの場合が示されている。一般に、負荷トルクＣｔが大きい（重い）ときには、負荷トルクＣｔが小さい（軽い）ときよりも、連結時間Ｔａが長い。

また、測定部２０３は、クラッチ５の解放時において、連結時と同様にベクトル制御部２５からｑ軸電流値Ｉｑを取得し、取得したｑ軸電流値Ｉｑに基づいて解放時間Ｔｂを測定する。その際に、クラッチ５の解放前と解放後とのｑ軸電流値Ｉｑの差を、回転トルクＭｔの変化量（すなわち負荷トルクＣｔ）として取得する。

図８に示すように、解放時には、クラッチ制御信号Ｓ５がオンからオフに切り替わってから暫くはｑ軸電流値Ｉｑが解放前の値に保たれ、その後に急激に減少する。詳しくは、クラッチ駆動部５１によるクラッチ５の駆動が停止すると、クラッチ５内のコイルに流れる電流が徐々に減少し、これに伴って、クラッチ５が発生するトルク、つまりギヤ部５Ａから被駆動部５Ｂに伝達される回転トルクが低下する。被駆動部５Ｂに加わっている負荷トルクよりもクラッチ５が発生するトルクが小さくなると、ギヤ部５Ａと被駆動部５Ｂとが離れる。つまり、解放が完了する。このとき、ｑ軸電流値Ｉｑが負荷トルクＣｔの分だけ一気に減少する。クラッチ制御信号Ｓ５のオフからｑ軸電流値Ｉｑが一気に減少するまでの時間Ｔｂ１，Ｔｂ２が解放時間Ｔｂである。一般に、負荷トルクＣｔ２が小さい（軽い）ときの連結時間Ｔｂ２は、負荷トルクＣｔ１が大きい（重い）ときの連結時間Ｔａ１よりも長い。

図６に戻って、測定部２０３は、シートセンサ１９Ａ，１９Ｂからの信号に基づいて、シート９がレジストローラ対１４を通過するのに要した時間である通過時間Ｔｐを測定する。通過時間Ｔｐは、レジストローラ対１４による搬送におけるシート９のすべりにより変化するので、レジストローラ対１４の表面状態の良否判断の目安の１つとなる。

支援処理部２０４は、連結時間Ｔａの測定値に応じて、画像形成装置１の保守作業、特にクラッチ５およびその周辺部の不具合によるジャムを予防する作業を支援するための支援処理を行う。支援処理部２０４は、判別部２４１、報知処理部２４２、データ蓄積部２４３、およびデータ処理部２４４などから構成される。

判別部２４１は、図９に示すように、連結時間Ｔａの測定値としきい値ｔｈ１，ｔｈ２，ｔｈ３とを比較するとともに、負荷トルクＣｔの測定値としきい値ｔｈ１１，ｔｈ１２とを比較することにより、クラッチ５の連結動作特性の良否を判別する。

図９においては、連結時間Ｔａについて、しきい値ｔｈ１（例えば３ｍｓ）からしきい値ｔｈ２（例えば８ｍｓ）までが適正時間範囲ＲＴａとされている。負荷トルクＣｔについては、しきい値ｔｈ１１からしきい値ｔｈ１２までが適正トルク範囲ＲＣｔとされている。適正トルク範囲ＲＣｔは、適正変化量範囲の例である。

また、判別部２４１は、図１０に示すように、解放時間Ｔｂの測定値としきい値ｔｈ２１とを比較するとともに、負荷トルクＣｔの測定値としきい値ｔｈ３１とを比較することにより、クラッチ５の解放動作特性の良否を判別する。

報知処理部２４２は、測定部２０３により得られた各種の測定値、判別部２４１による判別の結果、および測定値に基づいて算出される保守必要度Ｑなど、ジャムの予防に関わる状況情報Ｄ５をサービスパーソンに知らせるための報知処理を支援処理として行う。

報知処理は、次の（１）〜（３）の処理を含む。
（１）メンテナンスモードにおいて、画像形成装置１の操作パネル７またはサービスパーソンが携帯する端末装置に状況情報を表示させる処理
（２）適時に通信インタフェース８を用いてサービスセンターへ状況情報Ｄ５を送信する処理
（３）サービスパーソンに対処を依頼するようユーザにメッセージを伝える処理
図９（Ｂ）を参照して、報知処理部２４２は、クラッチ５の連結動作が適正時間範囲ＲＴａの上限（しきい値ｔｈ２）よりも長い時間Ｔｚが経過しても完了しない場合には、クラッチ５に不具合があることをサービスパーソンに知らせる報知処理を行う。

報知処理部２４２は、連結時間Ｔａの測定値がしきい値ｔｈ２よりも大きくかつ負荷トルクＣｔの測定値が適正トルク範囲ＲＣｔの上限（しきい値ｔｈ１２）よりも大きい場合に、モータ３の負荷トルクが増大する傾向にあることをサービスパーソンに知らせる。

報知処理部２４２は、連結時間Ｔａの測定値がしきい値ｔｈ２よりも大きく、かつ負荷トルクＣｔの測定値がしきい値ｔｈ１２よりも小さい場合に、クラッチの動作特性が劣化し始めていることをサービスパーソンに知らせる。

報知処理部２４２は、連結時間Ｔａの測定値が適正時間範囲ＲＴａの下限（しきい値ｔｈ１）よりも小さく、かつ負荷トルクＣｔの測定値が適正トルク範囲ＲＣｔの下限（しきい値ｔｈ１１よりも小さい場合に、レジストローラ対１４の負荷が軽くなりだしていることサービスパーソンに知らせる。

図１０を参照して、報知処理部２４２は、解放時間Ｔｂの測定値がしきい値２１よりも大きい場合に、レジストローラ対１４の停止時間が長くなっていることをサービスパーソンに知らせる。詳しくは次の通りである。

解放時間Ｔｂの測定値がしきい値２１よりも大きく、かつ負荷トルクＣｔの測定値がしきい値３１よりも小さい場合に、クラッチ５の負荷トルクが軽くなることによりレジストローラ対１４の停止時間が長くなっていることを知らせる。

また、解放時間Ｔｂの測定値がしきい値２１よりも大きく、かつ負荷トルクＣｔの測定値がしきい値３１よりも大きい場合に、クラッチ５内の摺動抵抗が大きくなることによりレジストローラ対１４の停止時間が長くなっていることを知らせる。この場合には、摺動抵抗の増大の原因として、ギヤ部５Ａの噛み合い面への異物の混入または軸受けの汚れの蓄積などがある旨を知らせてもよい。

データ蓄積部２４３は、連結時間Ｔａの測定値が適正時間範囲ＲＴａ外の値である場合に、または負荷トルクＣｔの測定値が適正トルク範囲ＲＣｔ外の値である場合に、状態監視処理を支援処理として行う。状態監視処理とは、少なくとも連結時間Ｔａの測定値および負荷トルクＣｔの測定値を監視データＤ５０として蓄積する処理である。

データ蓄積部２４３は、状態監視処理において、通過時間Ｔｐの測定値を監視データＤ５０の一部として蓄積する。

データ蓄積部２４３は、状態監視処理の実行中に連結時間Ｔａの測定値がしきい値ｔｈ１よりも小さく、かつ負荷トルクＣｔの測定値がしきい値ｔｈ１１よりも大きくなったときに、クラッチ５およびその周辺の状態が正常と判断して状態監視処理を終了する。

また、状態監視処理の実行中に連結時間Ｔａの測定値が適正時間範囲ＲＴａ内となり、かつ負荷トルクＣｔが適正トルク範囲ＲＣｔ内となったときに、クラッチ５およびその周辺の状態が正常と判断して状態監視処理を終了する。

データ処理部２４４は、状態監視処理の一部として、監視データＤ５０に基づいてクラッチ５およびレジストローラ対１４の動作特性の変化を予測するデータ処理を行う。詳しくは、監視データＤ５０における連結時間Ｔａの測定値がしきい値ｔｈ２よりも大きい設定値（しきい値ｔｈ３：例えば２０〜３０ｍｓ）を超える頻度および超える量に基づいて、保守必要度Ｑを算出する。保守必要度Ｑは、シート９のジャムの発生しやすさ、すなわちジャムを予防する対処作業の緊急度を表わす情報である。保守必要度Ｑの算出には、過去のジャムの発生事例の統計分析により導いた演算式を用いる。

図１１にはサービスパーソンによる保守点検における処理の流れの例が示されている。図１１では、サービスパーソンが画像形成装置１の設置場所にて作業を行う状況が想定されている。

サービスパーソンは、画像形成装置１にテスト印刷を実行させる。最近においてジャムが発生したことが分かっている場合には、ジャムの再現試験としてテスト印刷を実行させる。

画像形成装置１は、テスト印刷において少なくとも連結時間Ｔａおよび負荷トルクＣｔを測定し（＃３０１）、得られた測定値をサービスパーソンに報知する（＃３０２）。連結動作特性を判別してその結果を測定値とともにまたは測定値に代えて報知してもよい。

サービスパーソンは、報知された情報に応じて、ジャムの発生させた疑いまたは発生させるおそれが大きい部位に重点をおいてクラッチ５とその近辺を対象とする周辺調査を実施する（＃３０３〜＃３０９）。

この周辺調査においては、基本的には、負荷トルクＣｔが比較的に軽いか重いかによって調査の手順を変える。

すなわち、負荷トルクＣｔが軽い場合には、搬送力が低下している可能性があるので、ローラ１４Ａ，１４Ｂの表面状態、およびローラ１４Ａ，１４Ｂによるシート９に対する押圧力を設定するバネの状態の調査から始める。

負荷トルクＣｔが重い場合には、負荷がさらに増大する可能性があるので、ローラ１４Ａ，１４Ｂの表面状態、およびクラッチ５とモータ３とを連結するギヤ群（ギヤ部５Ａを含む）への異物の付着および傷がないかどうかの調査から始める。

周辺調査は、連結時間Ｔａの測定値に応じて、次のように行われる。

連結時間Ｔａの測定値がしきい値ｔｈ１よりも小さい場合は（＃３０３でＹＥＳ）、特に負荷トルクＣｔが軽いときに念入りに調査する（＃３０９）。それは、負荷トルクＣｔが重いときは、連結時間Ｔａの短いことがクラッチ５の摩擦面のいわゆる馴染みによる好ましい現象を示しているので、クラッチ５とその近辺に不具合があることはほとんどないからである。

周辺調査により何らかの不具合を見つけた場合には、清掃、修理、部品交換などの必要な処置を施す。

その後、画像形成装置１は、例えばメンテナンスモードを終了する所定の操作がなされたことを契機として状態監視処理を開始する（＃３１２）。現時点ではクラッチ５は正常に動作しているが、連結時間Ｔａの測定値は適正時間範囲ＲＴａ外であるので、状態監視処理を行うことにより今後のコンディションを示す情報を収集する。

連結時間Ｔａの測定値が適正時間範囲ＲＴａ内の値である場合には（＃３０３でＮＯ、＃３０４でＹＥＳ）、周辺調査において各部の状態を確認する（＃３０６）。

連結時間Ｔａの測定値がしきい値ｔｈ２よりも大きくかつしきい値ｔｈ３以下である場合には（＃３０４でＮＯ、＃３０５でＹＥＳ）、連結完了が遅れぎみであることに留意して周辺調査を行う（＃３０８）。特に、負荷が重い場合にその原因とない得る部位を念入りに調べる。その後、画像形成装置１は状態監視処理を開始する。

連結時間Ｔａの測定値がしきい値ｔｈ３よりも大きい場合は（＃３０５でＮＯ）、周辺調査を行うにあたり、負荷が重いかどうかを確認する（＃３０７）。負荷が重いときは、クラッチ５以外に負荷を重くする原因が無いかを念入りに調べる。原因が見つからなければクラッチ５に不具合があると判断してクラッチ５を交換する（＃３１０）。

サービスパーソンは、周辺調査を行った後、シート９の搬送の様子を確認する必要があると判断すると（＃３１３）、再度、画像形成装置１にテスト印刷を行わせる。

図１２には画像形成装置１における状態監視処理の流れが示されている。

状態監視モードを設定し（＃４０１）、印刷ジョブを実行するごとに、連結時間Ｔａ、負荷トルクＣｔ、解放時間Ｔｂ、および通過時間Ｔｐなどを測定し（＃４０２）、得られた測定値を監視データＤ５０として蓄積する（＃４０３）。また、シート９の紙種などの搬送条件を測定値と対応づけて記録する。

定期的に保守必要度Ｑを算出するデータ処理を行い（＃４０４）、処理結果をサービスパーソンによる読出しが可能に記録する（＃４０５）。

処理結果が早々の保守作業の必要がない設定範囲内のものでありかつ測定値が監視を終了する条件を満たすものでない場合には（＃４０６でＹＥＳ、＃４０７でＮＯ）、ステップ＃４０２に戻って状態監視を続ける。

データ処理の結果が設定範囲外、例えば保守必要度Ｑが８０％以上である場合は（＃＃４０６でＮＯ）、メンテナンス・フラグをオンとし（＃４０８）、ユーザにサーピスパーソンへの連絡を促すサービスコール処理を行う（＃４０９）。

以上の実施形態によると、ｑ軸電流値Ｉｑに基づいて連結時間Ｔａを測定するので、モータ３に流れる全電流の値に基づいて測定するよりも正確な測定値を容易に得ることができる。連結時間Ｔａの正確な測定値に基づいてクラッチ５のコンディションを判別して必要な対処を行うことができるので、ジャムの発生を防ぐための保守作業の効率が高まる。

ｑ軸電流値Ｉｑに基づいて負荷トルクＣｔを容易に測定し、負荷トルクＣｔに基づいてクラッチ５に加わる負荷トルクを容易に求めることができるので、クラッチ５だけでなく、ローラ１４Ａおよびそれに駆動力を伝達する機構の各部のコンディションを負荷トルクＣｔの測定値に基づいて判別して必要な対処を行うことができる。これにより保守作業の効率がより高まる。

上に述べた実施形態において、連結時間Ｔａおよび負荷トルクＣｔなどの測定値、並びに監視データＤ５０を通信回線を介してサービスセンターへ随時にアップロードするようにしてもよい。その場合において、サービスパーソンは、サービスセンターに居ながら画像形成装置１のクラッチ５のコンディションを把握することができる。クラッチ５のコンディションに応じて保守作業の実施時期を決めたり、遠隔操作によりシート９の搬送のタイミングを調整したりすることができる。

上に述べた実施形態において、連結時間Ｔａのしきい値ｔｈ１〜ｔｈ３および時間Ｔｚの値は例示の値に限らない。クラッチ５の負荷トルクに対応した値でもよい。

クラッチ５を介して回転駆動するローラはレジストローラ対１４以外のローラであってもよい。

その他、画像形成装置１の全体または各部の構成、処理の内容、順序、またはタイミング、連結時間Ｔａおよび負荷トルクＣｔの判別に用いるしきい値の個数、モータ３の構成などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

１ 画像形成装置
３ モータ
５ クラッチ
９ シート
１４ レジストローラ対（ローラ）
１９Ａ、１９Ｂ シートセンサ（センサ）
２１ モータ制御装置（モータ制御部）
２０３ 測定部
２０４ 支援処理部
Ｃｔ 負荷トルク（回転トルクの変化量）
Ｄ５０ 監視データ
Ｉｑ ｑ軸電流値（電流の検出値）
Ｍｔ 回転トルク
Ｑ 保守必要度
ＲＣｔ 適正トルク範囲（適正変化量範囲）
ＲＴａ 適正時間範囲
ｔｈ２１ しきい値
Ｔａ 連結時間
Ｔｂ 解放時間
Ｔｐ 通過時間
Ｔｚ 時間

Claims (17)

1. シートに画像を形成する画像形成装置であって、
   前記シートを搬送するためのローラと、
   前記ローラを回転駆動するためのモータと、
   前記モータをベクトル制御するモータ制御部と、
   前記モータの回転駆動力を前記ローラへ伝達するクラッチと、
   前記モータに流れて回転トルクを生じさせる電流の検出値を前記モータ制御部から取得して当該検出値に基づいて前記クラッチの連結時間を測定する測定部と、
   前記連結時間の測定値に応じて、保守作業を支援するための支援処理を行う支援処理部と、を有する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記支援処理部は、前記クラッチの連結動作が適正時間範囲の上限よりも長い所定の時間が経過しても完了しない場合には、前記クラッチに不具合があることをサービスパーソンに知らせるための報知処理を前記支援処理として行う、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記測定部は、前記連結時間を測定する際に、前記クラッチの連結前と連結後との前記検出値の差を前記回転トルクの変化量として取得し、
   前記支援処理部は、前記連結時間の測定値が適正時間範囲外の値である場合に、前記連結時間の測定値および前記変化量を監視データとして蓄積する状態監視処理を、前記支援処理として行う、
   請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記測定部は、前記連結時間を測定する際に、前記クラッチの連結前と連結後との前記検出値の差を前記回転トルクの変化量として取得し、
   前記支援処理部は、前記変化量が適正変化量範囲外の値である場合に、前記連結時間の測定値および前記変化量を監視データとして蓄積する状態監視処理を、前記支援処理として行う、
   請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記支援処理部は、前記連結時間の測定値が前記適正時間範囲の上限よりも大きく、かつ前記変化量が前記適正変化量範囲の上限よりも大きい場合に、前記モータの負荷トルクが増大する傾向にあることをサービスパーソンに知らせるための報知処理を前記支援処理として行う、
   請求項３または４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記支援処理部は、前記連結時間の測定値が前記適正時間範囲の上限よりも大きく、かつ前記変化量が前記適正変化量範囲の上限よりも小さい場合に、前記クラッチの動作特性が劣化し始めていることをサービスパーソンに知らせるための報知処理を前記支援処理として行う、
   請求項３ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記支援処理部は、前記連結時間の測定値が前記適正時間範囲の下限よりも小さく、かつ前記変化量が前記適正変化量範囲の下限よりも小さい場合に、前記ローラの負荷が軽くなりだしていることサービスパーソンに知らせるための報知処理を前記支援処理として行う、
   請求項３ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記状態監視処理は、前記監視データに基づいて前記クラッチおよび前記ローラの動作特性の変化を予測するデータ処理を含む、
   請求項３ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記支援処理部は、前記監視データにおける前記連結時間の測定値が前記適正時間範囲の上限よりも大きい設定値を超える頻度および超える量に基づいて、前記シートのジャムの発生しやすさを保守必要度として算出する処理を前記データ処理として行うとともに、算出した当該保守必要度をサービスパーソンに知らせるための報知処理を前記支援処理として行う、
   請求項８記載の画像形成装置。
10. 前記シートの搬送経路における前記ローラの上流側と下流側とに設けられて前記シートの有無を示す信号を出力するセンサを有し、
    前記測定部は、前記センサからの前記信号に基づいて前記シートが前記ローラを通過するのに要した時間である通過時間を測定し、
    前記支援処理部は、前記状態監視処理において、前記通過時間の測定値を監視データの一部として蓄積する、
    請求項８記載に画像形成装置。
11. 前記支援処理部は、前記監視データにおける前記通過時間の測定値が所定値を超える頻度および超える量に基づいて、前記シートのジャムの発生しやすさを保守必要度として算出する処理を前記データ処理として行うとともに、算出した当該保守必要度をサービスパーソンに知らせるための報知処理を前記支援処理として行う、
    請求項１０記載の画像形成装置。
12. 前記支援処理部は、前記状態監視処理の実行中に前記連結時間の測定値が前記適正時間範囲の下限よりも小さく、かつ前記変化量が前記適正変化量範囲の下限よりも大きくなったときに、前記状態監視処理を終了する、
    請求項３記載の画像形成装置。
13. 前記支援処理部は、前記状態監視処理の実行中に前記連結時間の測定値が前記適正時間範囲内となり、かつ前記変化量が前記適正変化量範囲内となったときに、前記状態監視処理を終了する、
    請求項３記載の画像形成装置。
14. 前記測定部は、前記電流の検出値に基づいて、前記クラッチの解放時間を測定し、
    前記支援処理部は、前記解放時間の測定値がしきい値よりも大きい場合に、前記ローラの停止時間が長くなっていることをサービスパーソンに知らせるための報知処理を前記支援処理として行う、
    請求項１ないし１３のいずれかに記載の画像形成装置。
15. 前記測定部は、前記解放時間を測定する際に、前記クラッチの解放前と解放後との前記検出値の差を前記変化量として取得し、
    前記支援処理部は、前記解放時間の測定値が前記しきい値よりも大きく、かつ解放時の前記変化量がしきい値よりも小さい場合に、前記クラッチの負荷トルクが軽くなることにより前記ローラの停止時間が長くなっていることをサービスパーソンに知らせるための報知処理を前記支援処理として行う、
    請求項１４記載の画像形成装置。
16. 前記支援処理部は、前記解放時間の測定値が前記しきい値よりも大きく、かつ解放時の前記変化量が前記しきい値よりも大きい場合に、前記クラッチ内の摺動抵抗が大きくなることにより前記ローラの停止時間が長くなっていることをサービスパーソンに知らせるための報知処理を前記支援処理として行う、
    請求項１４または１５に記載の画像形成装置。
17. シートを搬送するローラにモータの回転駆動力を伝達するクラッチを有しかつ前記モータをベクトル制御する画像形成装置の保守作業を支援する方法であって、
    前記画像形成装置が、前記ベクトル制御において取得する前記モータに流れて回転トルクを生じさせる電流の検出値に基づいて、前記クラッチの連結時間を測定し、
    前記画像形成装置が、前記連結時間の測定値を複数のしきい値と比較することにより、前記シートの搬送に関わる部品群のうちの少なくとも前記クラッチについて動作特性の良否を判別するとともに、その判別結果を報知する、
    ことを特徴とする保守作業を支援する方法。

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