JP2020016750A - 制御装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動部により回転駆動される部材に対して、当該駆動部のトルクの変化を伴う状態制御を開始するタイミングを適切に決定できる技術を提供する。【解決手段】制御装置は、回転駆動される部材と、前記部材を回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段にかかるトルクを検知する検知手段と、前記駆動手段及び前記部材を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記駆動手段にかかるトルクの変化を伴う前記部材の状態制御を行うと、前記検知手段の検知結果に基づき前記駆動手段にかかるトルクの変化タイミングと、当該変化タイミングにおいて前記駆動手段にかかるトルク値と、を判定し、前記変化タイミングと前記トルク値とに基づき、前記状態制御を前記部材に対して行う際の開始タイミングを決定する。【選択図】図４

Description

本発明は、回転駆動される部材と、当該部材を回転駆動する駆動源とを有し、駆動源にかかるトルクの変化を伴う状態制御を当該部材に対して行う際の制御技術に関する。

画像形成装置の駆動源として、ロータ位置検知用のセンサを搭載しないセンサレス制御方式のＤＣブラシレスモータが使用されている。センサレス制御において、画像形成装置のモータ制御部は、ロータが回転することにより生じる誘起電圧によりロータ位置を推定する。しかしながら、ロータの回転が遅い間、画像形成装置のモータ制御部は、誘起電圧を検出できない。したがって、停止状態のモータを起動する場合、モータ制御部は、強制転流を行う。強制転流とは、予め定められた通電パターンでモータの各コイルを順に通電し、これにより、ロータを強制的に回転させる制御である。なお、強制転流は、開ループ制御である。モータ制御部は、強制転流を繰り返し、誘起電圧を検出できる様になると、誘起電圧に基づき推定したロータ位置により閉ループ制御を行う。

また、画像形成装置には、画像形成を行っていない間、現像ローラを感光体から離間させるものがある。これは、感光体や現像ローラの塑性変形や、トナーの固着を防ぐこと等を目的としている。更に、感光体、現像ローラ、トナーの劣化を低減するため、画像形成装置には、画像形成を行っていない間、クラッチ等で現像ローラをモータから切り離し、現像ローラの回転を停止させるものもある。これらの場合、画像形成に要する時間を短くするには、現像ローラの感光体への当接を素早く行うことや、現像ローラの回転を素早く開始すること等が必要になる。

しかしながら、モータを開ループ制御している間や、モータの制御を開ループ制御から閉ループ制御に切り替えた直後に現像ローラを感光体に当接させたりすると、モータに大きなトルクが加わり、モータの回転が不安定になり得る。モータの回転が不安定になる原因の１つは、モータの負荷が大きくなることでロータの回転速度が低下して誘起電圧の検出が困難になるからである。また、ロータ位置を推定する際に大きな変動が生じると、ロータ位置の推定系が発振することも、モータの回転が不安定になる原因の１つである。この様に、モータ起動直後にモータにかかる負荷を増加させるとモータの回転を不安定にさせ得る。

特許文献１は、センサレスのＤＣブラシレスモータに印加する電圧を上昇させ、起動時にモータの回転が不安定になることを回避する構成を開示している。

特開平７−２９８６７８号公報 特開２００３−１６４１９７号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、モータの印加電圧を可変にする回路が追加で必要になり、モータの制御構成が複雑になる。

上述した様に、画像形成装置は、現像ローラの様なモータで駆動される部材を有し、画像形成処理において、モータにかかるトルクの変化を伴う状態制御を当該部材に対して行う。画像形成に要する時間を短くするには、この状態制御を開始するタイミングを早くすることが重要であるが、早くしすぎるとモータの回転が不安定になり得る。つまり、部材の状態制御を開始するタイミングを適切に設定することが必要になる。

本発明は、駆動部により回転駆動される部材に対して、当該駆動部のトルクの変化を伴う状態制御を開始するタイミングを適切に決定できる技術を提供するものである。

本発明の一態様によると、制御装置は、回転駆動される部材と、前記部材を回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段にかかるトルクを検知する検知手段と、前記駆動手段及び前記部材を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記駆動手段にかかるトルクの変化を伴う前記部材の状態制御を行うと、前記検知手段の検知結果に基づき前記駆動手段にかかるトルクの変化タイミングと、当該変化タイミングにおいて前記駆動手段にかかるトルク値と、を判定し、前記変化タイミングと前記トルク値とに基づき、再び前記部材に対して前記状態制御を行う場合における、前記状態制御の開始タイミングを決定することを特徴とする。

本発明によると、駆動部により回転駆動される部材に対して、当該駆動部のトルクの変化を伴う状態制御を開始するタイミングを適切に決定することができる。

一実施形態による画像形成装置の構成図。 一実施形態によるモータ及びソレノイドの制御構成を示す図。 一実施形態によるモータ及びソレノイドの制御における各タイミングの説明図。 一実施形態による画像形成処理のフローチャート。 一実施形態によるモータ及びクラッチの制御構成を示す図。 一実施形態によるモータ及びクラッチの制御における各タイミングの説明図。 一実施形態による画像形成処理のフローチャート。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。

＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態による画像形成装置１の構成図である。画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー像を重ね合わせてフルカラーの画像を形成する。図１において、参照符号の末尾のＹ、Ｍ、Ｃ及びＫは、参照符号により示される部材が形成に関わるトナー像の色が、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックであることを示している。なお、以下の説明において、色を区別する必要がない場合には、末尾のＹ、Ｍ、ＣおよびＫを除いた参照符号を使用する。感光体１１は、画像形成時、図の時計回り方向に回転駆動される。帯電部１２は、感光体１１の表面を一様な電位に帯電させる。露光部１３は、感光体１１の表面を光で露光して感光体１１に静電潜像を形成する。現像部の現像ローラ１５は、感光体１１の静電潜像をトナーで現像してトナー像として可視化する。一次転写部１６は、一次転写バイアスにより、感光体１１に形成されたトナー像を中間転写ベルト１７に転写する。なお、各感光体１１に形成されたトナー像を中間転写ベルト１７に重ねて転写することでフルカラーの画像が中間転写ベルト１７に形成される。

中間転写ベルト１７は、駆動ローラ２０により図の反時計回り方向に回転駆動される。これにより中間転写ベルト１７に転写されたトナー像は、二次転写部１９の対向位置へと搬送される。一方、カセット２に格納された記録材Ｐは、搬送路４に沿って搬送され、二次転写部１９の対向位置へと搬送される。搬送路４には、記録材Ｐを搬送するためのローラが設けられている。二次転写部１９は、二次転写バイアスにより中間転写ベルト１７のトナー像を記録材Ｐに転写する。その後、記録材Ｐは、定着部２１へと搬送される。定着部２１は、記録材Ｐを加熱・加圧してトナー像を記録材Ｐに定着させる。トナー像の定着後、記録材Ｐは、画像形成装置の外部に排出される。

本実施形態においては、モータ７は、その駆動力を、不図示のギア機構を介して感光体１１、帯電部１２、現像ローラ１５、一次転写部１６、駆動ローラ２０に伝達する。また、ソレノイド８は、不図示のギア機構を介して現像ローラ１５と感光体１１との当接・離間を行う。具体的には、ソレノイド８がＯＦＦ状態の間、現像ローラ１５は、感光体１１から離間される。一方、ソレノイド８がＯＮ状態の間、現像ローラ１５は感光体１１と当接する。さらに、クラッチ９は、モータ７の駆動力を現像ローラ１５に伝達させたり、モータ７の駆動力の現像ローラ１５への伝達を遮断したりすることができる。カートリッジ１４は、感光体１１、帯電部１２、現像ローラ１５を有し、画像形成装置１から着脱可能に構成される。ＣＰＵ５０を有する制御部３は、画像形成装置全体の制御を行う。なお、制御部３は、現像ローラ１５の状態制御を行う。現像ローラ１５の状態制御は、例えば、現像ローラ１５を感光体１１に当接させる制御や、現像ローラ１５を感光体１１から離間させる制御を含む。また、現像ローラ１５の状態制御は、例えば、モータ７の駆動力を現像ローラ１５に伝達させる制御や、モータ７の駆動力の現像ローラ１５への伝達を遮断する制御を含む。

図２は、モータ７及びソレノイド８の制御構成を示している。モータ７は、ロータ位置を検出するセンサを持たないセンサレスモータであり、モータ駆動部７０は、モータ７をセンサレス駆動する。なお、モータ７は、回転子であるロータ７２と、ステータに巻かれた各相のコイル７３Ｕ、７３Ｖ及び７３Ｗを有する。モータ駆動部７０は、ＣＰＵ５０、ゲートドライバ６１及びインバータ６０、抵抗部６３及び反転増幅部６７で構成される。なお、ＣＰＵ５０のメモリ５７は、ＣＰＵ５０が実行する種々の制御における一時的なデータ等を保存するために使用される。モータ駆動部７０を構成するＣＰＵ５０のＰＷＭポート５６は、ＰＷＭ信号を出力する。本実施形態において、ＣＰＵ５０は、モータ７の３つの相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）それぞれについて、ハイ側のＰＷＭ信号（Ｕ−Ｈ、Ｖ−Ｈ、Ｗ−Ｈ）と、ロー側のＰＷＭ信号（Ｕ−Ｌ、Ｖ−Ｌ、Ｗ−Ｌ）の計６つのＰＷＭ信号を出力する。このため、ＰＷＭポート５６は、６つの端子Ｕ−Ｈ、Ｖ−Ｈ、Ｗ−Ｈ、Ｕ−Ｌ、Ｖ−Ｌ、Ｗ−Ｌを有する。

ＰＷＭポート５６の各端子は、ゲートドライバ６１に接続され、ゲートドライバ６１は、ＰＷＭ信号に基づき、３相のインバータ６０の各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。なお、インバータ６０は、各相についてハイ側３個、ロー側３個の計６つのスイッチング素子を有し、ゲートドライバ６１は、各スイッチング素子を対応するＰＷＭ信号に基づき制御する。スイッチング素子としては、例えばトランジスタやＦＥＴを使用することができる。本実施形態においては、ＰＷＭ信号がハイであると、対応するスイッチング素子がＯＮとなり、ローであると、対応するスイッチング素子がＯＦＦになるものとする。インバータ６０の出力６２は、モータ７のＵ相のコイル７３Ｕ、Ｖ相のコイル７３Ｖ及びＷ相のコイル７３Ｗに接続されている。インバータ６０の各スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、各コイル７３Ｕ、７３Ｖ及び７３Ｗの励磁電流（コイル電流）を制御することができる。なお、以下の説明において、コイル７３Ｕ、７３Ｖ及び７３Ｗを纏めてコイル７３と表記する。

電流検知部７１は、各コイル７３に流れたコイル電流を検知する。具体的には、抵抗部６３は、各相のコイル電流を電圧に変換し、反転増幅部６７は、この電圧を増幅する。そして、ＣＰＵ５０のＡＤコンバータ５３は、反転増幅部６７が出力する電圧をデジタル値に変換する。ＣＰＵ５０は、ＡＤコンバータ５３が出力するデジタル値に基づき各相のコイル電流を検知する。

ＣＰＵ５０は、各相のコイル電流に基づきモータ７にかかるトルクを推定・算出する。３相ブラシレスモータの各相のコイル電流に基づきトルクを推定する方法は、例えば、特許文献２に記載されている様に公知であるため、ここでは説明を省略する。また、本実施形態のモータ７は、センサレス型であり、ロータ７２の位置（回転角度）を検知するセンサは有していない。したがって、ＣＰＵ５０は、電流検知部７１が検知したコイル電流に基づいてロータ７２の位置を推定する。コイル電流に基づきロータ７２の位置を推定する方法は、特許文献２に記載されている様に公知であるため、説明を省略する。

ソレノイド駆動部８０は、ソレノイド８を駆動する。ソレノイド駆動部８０は、ＣＰＵ５０と、抵抗８２と、トランジスタやＦＥＴ等のスイッチング素子８１で構成される。ソレノイド駆動部８０を構成するＣＰＵ５０のＩＯポート５８は、スイッチング素子をＯＮ・ＯＦＦするソレノイド駆動信号を出力する。本実施形態では、ソレノイド駆動信号がハイであると、スイッチング素子８１がＯＮとなり、ソレノイド駆動信号がローであると、スイッチング素子がＯＦＦになるものとする。スイッチング素子８１がＯＮになると、ソレノイド８に電流が流れ、ソレノイド８はＯＮ状態となり、不図示のフラッパを吸引する。スイッチング素子８１がＯＦＦになると、ソレノイド８はＯＦＦ状態になる。

図３は、制御部３による画像形成開始時のモータ７及びソレノイド８の制御処理の説明図である。画像形成開始後、所定の制御タイミングｔ＿ｍｏにおいて、制御部３は、モータ７の強制転流を開始し、ロータ７２を停止状態から回転させる。強制転流の期間は、開ループ制御となる。制御部３は、強制転流の開始後、開ループ制御期間Ｏが経過したタイミングｔ＿ｍｃにおいて、モータ７をセンサレス制御に切り替える。センサレス制御は、例えばベクトル制御による閉ループ制御である。なお、開ループ制御期間Ｏは、その経過時において、各コイル７３に生じる誘起電圧からロータ７２の回転速度を検出できるように予めＣＰＵ５０のメモリ５７に設定される。センサレス制御に切替後、制御部３は、ロータ７２を更に加速させ、ロータ７２を目標速度で回転させる。

また、画像形成開始時点において、ソレノイド駆動信号はローであり、よって、ソレノイド８はＯＦＦ状態である。つまり、現像ローラ１５は、感光体１１から離間している。制御部３は、所定の開始タイミングｔ＿ｓｏｎにおいてＩＯポート５８から出力するソレノイド駆動信号をハイにしてソレノイド８をＯＮ状態にする。これにより、タイミングｔ＿ｓｇにおいてソレノイド８のフラッパが吸引されてギアが動き出す。そして、タイミングｔ＿ｓｄにおいて、現像ローラ１５が感光体１１に当接する。この当接タイミングｔ＿ｓｄでモータ７にかかるトルクが大きくなる。以下では、現像ローラ１５が感光体１１に当接したときのトルクを当接トルクＴｑ１とする。感光体１１の静電潜像は、現像ローラ１５が感光体１１に当接するまで現像されない。したがって、現像ローラ１５を感光体１１に当接させるまでの時間が長くなれば、画像形成に要する時間も長くなる。

一方、モータ７の制御を開ループ制御から閉ループ制御に切り替えた直後に大きなトルクがモータ７に加わると、モータ７の回転が不安定になり易い。このため、モータ７を閉ループ制御に切り替えてから、感光体１１と現像ローラ１５とを接触させるまでには、所定のガード期間Ｇを確保する必要がある。つまり、閉ループ制御への切替タイミングｔ＿ｍｃよりガード期間Ｇだけ後のタイミングをガード終了タイミングｔ＿ｍｓとすると、感光体１１と現像ローラ１５の当接タイミングｔ＿ｓｄは、ガード終了タイミングｔ＿ｍｓ又は、その後となる様にする必要がある。なお、ガード期間Ｇは、当接トルクＴｑ１が大きい程、長くする必要がある。

しかしながら、ソレノイド駆動信号をハイにしてから現像ローラ１５が感光体１１に当接するまでの当接期間（遅延期間）Ｓは、画像形成装置の固体毎に異なる。その理由は、ソレノイド８の固体毎に応答時間のばらつきがあることや、画像形成装置１やカートリッジ１４を構成する部品や組み立ての寸法精度にばらつきがあるからである。例えば、画像形成装置毎の当接期間Ｓのばらつきは、数十ｍｓｅｃになる。

図４は、本実施形態による画像形成処理のフローチャートである。なお、図４は、画像形成装置１が、初めて画像形成処理を行う場合と、カートリッジ１４の交換後、初めて画像形成処理を行う場合のフローチャートを示している。Ｓ１０１において、制御部３は、画像形成を行った記録材の数を示す整数Ｎを０に初期化する。Ｓ１０２において、制御部３は、予め決められたガード期間Ｇ（０）と当接期間Ｓ（０）とに基づき、ソレノイド駆動信号をハイにする開始タイミングｔ＿ｓｏｎ（１）を、以下の式（１）により求める。
ｔ＿ｓｏｎ（Ｎ＋１）＝ｔ＿ｍｏ＋Ｏ＋Ｇ（Ｎ）−Ｓ（Ｎ）＋Ｍ１ （１）

なお、Ｇ（Ｎ）、Ｓ（Ｎ）は、それぞれ、Ｎ枚目の記録材に画像形成を行った際のガード期間Ｇ、当接期間Ｓである。また、ｔ＿ｓｏｎ（Ｎ）は、Ｎ枚目の記録材に画像形成を行う際の開始タイミングｔ＿ｓｏｎである。さらに、Ｍ１は、所定のマージンであり０以上の値とすることができる。例えば、Ｎ＋１枚目の記録材への画像形成の際の当接期間及びガード期間が、それぞれ、Ｓ（Ｎ）及びＧ（Ｎ）に等しく、上記式（１）で求められる開始タイミングｔ＿ｓｏｎ（Ｎ＋１）でソレノイド駆動信号をハイにするものとする。この場合、ガード期間Ｇの終了後、期間Ｍ１経過時に、現像ローラ１５は感光体１１に当接する。ここで、初期値であるＧ（０）は、当接トルクＴｑ１が、画像形成装置１で想定される最大値のときに必要な値に基づき設定される。なお、Ｇ（０）に対してマージンを見込み、当接トルクＴｑ１の最大値に必要なガード期間より大きい値をＧ（０）として設定することもできる。また、初期値であるＳ（０）は、想定される最短時間を設定する。具体的には、Ｓ（０）は、ソレノイド８の応答時間の最短値やギアが回転してから現像ローラ１５が感光体１１に当接するまでの時間のばらつきを考慮した最短時間とする。或いは、マージンを最大とするため、Ｓ（０）を０秒とすることもできる。

制御部３は、Ｓ１０２で、開始タイミングｔ＿ｓｏｎ（１）を決定すると、Ｓ１０３において、プリントが開始されるまで待機する。プリントが開始されると、制御部３は、Ｓ１０４で、Ｎを１だけ増加させる。制御部３は、Ｓ１０５において、モータ７及びソレノイド８を制御する。具体的には、図３に示す様に、タイミングｔ＿ｍｏでモータ７の開ループ制御を開始し、タイミングｔ＿ｍｏから開ループ制御期間Ｏが経過したタイミングｔ＿ｍｃでモータ７の制御を閉ループ制御に切り替える。また、開始タイミングｔ＿ｓｏｎ（Ｎ）で、ソレノイド駆動信号をハイにする。

Ｓ１０６において、制御部３は、電流検知部７１によりコイル７３に流れる電流値を監視し、これにより、現像ローラ１５が感光体１１に当接する当接タイミングｔ＿ｓｄ（Ｎ）を検出する。上述した様に、現像ローラ１５が感光体１１に当接すると、モータ７に加わるトルクが増加し、コイル７３に流れる電流も増加する。したがって、コイル７３に流れる電流が一時的に増加する変化タイミングを検出することで、制御部３は、当接タイミングｔ＿ｓｄ（Ｎ）を検出することができる。さらに、制御部３は、当接タイミングｔ＿ｓｄ（Ｎ）におけるコイル７３の電流値に基づき、当接トルクＴｑ１（Ｎ）の値（トルク値）を算出する。制御部３は、Ｓ１０７で、当接タイミングｔ＿ｓｄ（Ｎ）に基づき、当接期間Ｓ（Ｎ）を以下の式（２）で求める。
Ｓ（Ｎ）＝ｔ＿ｓｄ（Ｎ）−ｔ＿ｓｏｎ（Ｎ） （２）
また、制御部３は、Ｓ１０７において、当接トルクＴｑ１（Ｎ）に基づきガード期間Ｇ（Ｎ）を求める。なお、上述した様に、ガード期間Ｇは当接トルクＴｑ１に依存し、ガード期間Ｇと当接トルクＴｑ１との関係は予め制御部３に設定されている。制御部３は、Ｓ１０８で、Ｓ（Ｎ）及びＧ（Ｎ）から、式（１）により、開始タイミングｔ＿ｓｏｎ（Ｎ＋１）を求める。Ｓ１０９において、制御部３は、総ての記録材への画像形成が終了したかを判定する。総ての記録材への画像形成が終了していないと、制御部３は、Ｓ１０３から処理を繰り返す。一方、総ての記録材への画像形成が終了していると、制御部３は、図４の処理を終了する。なお、最後の画像形成の際のＳ１０８で求めた開始タイミングｔ＿ｓｏｎを制御部３は記憶しておく。そして、次のプリントジョブが開始されると、制御部３は、当該プリントジョブの最初の画像形成においては、記憶した開始タイミングｔ＿ｓｏｎでソレノイド駆動信号をハイにする。

従来の構成では、現像ローラ１５が感光体１１に当接したときの当接トルクＴｑ１の変動を考慮し、ガード期間Ｇとして十分長い時間を確保していた。また、ソレノイド８の固体のばらつきを考慮し、当接期間Ｓは、想定され得る最も短い期間としていた。つまり、現像ローラ１５と感光体１１との当接タイミングが、確実にガード期間Ｇの経過後になる様に、ソレノイド８の動作の開始タイミングｔ＿ｓｏｎを、想定される最も遅い期間としていた。一方、本実施形態では、記録材への画像形成の際に測定した、当接トルクＴｑ１と、当接タイミングｔ＿ｓｄと、に基づいて、ガード期間Ｇ及び当接期間Ｓを画像形成毎に判定する。そして、判定したガード期間Ｇ及び当接期間Ｓに基づき、次の画像形成において、ソレノイド８の制御を開始する開始タイミングｔ＿ｓｏｎを動的に決定する。例えば、当接トルクＴｑ１が大きいと、ガード期間Ｇが大きくなる。したがって、モータ７の制御タイミングｔ＿ｍｏを基準とすると、当接トルクＴｑ１が大きい程、開始タイミングｔ＿ｓｏｎを遅くする。この構成により、開始タイミングｔ＿ｓｏｎを、画像形成装置の状態に応じた適切なタイミングとすることができ、画像形成に要する時間を短くすることができる。

なお、ギアが動き出すタイミングｔ＿ｓｇから当接タイミングｔ＿ｓｄまでの時間は、ギアを回転させているモータ７の回転速度によって変化する。しかしながら、この変化の影響は小さいため、無視することができる。なお、この影響を厳密に考慮する場合は、当接期間Ｓを、タイミングｔ＿ｓｇまでの期間と、タイミングｔ＿ｓｇからの期間の２つの期間に分けて求めれば良い。ギアが回転してから現像ローラ１５が感光体１１に当接するまでのモータの回転角度θｃは既知であり、モータ７の回転速度ω（ｔ）を、タイミングｔ＿ｓｇからｔ＿ｓｄまで積分することで求められる。したがって、回転角度θｃと、回転速度ω（ｔ）の時系列情報からタイミングｔ＿ｓｇを求めることができる。

なお、本実施形態では、電流検知部７１によるコイル７３の電流の検知結果に基づいて当接トルクＴｑ１の変化タイミングと、そのときのトルク値を推定・算出していた。しかしながら、当接トルクＴｑ１のトルク値を直接検知するトルクセンサを使用する構成とすることもできる。また、本実施形態では、抵抗部６３、反転増幅部６７、ＡＤコンバータ５３によりコイル７３の電流を検知する電流検知部７１を構成していた。しかしながら、コイル７３に流れる電流を直接検知する電流センサを使用する構成であっても良い。また、本実施形態において、ソレノイド８の動作の開始タイミングｔ＿ｓｏｎは、モータ７の制御タイミングｔ＿ｍｏを基準とする相対的なタイミングであり、モータ７の制御タイミングを、モータ７の強制転流を開始するタイミングとしていた。しかしながら、強制転流から閉ループ制御に切り替えるタイミングｔ＿ｍｃを制御タイミングとし、この制御タイミングを基準にしてソレノイド８の動作の開始タイミングｔ＿ｓｏｎを設定する構成であっても良い。

＜第二実施形態＞
続いて、第二実施形態について第一実施形態との相違点を中心に説明する。図５は、本実施形態による、モータ７及びクラッチ９の制御構成を示している。なお、図５では、ソレノイド８の制御構成を省略している。また、図２に示す第一実施形態の制御構成と同様の構成については、同じ参照符号を付与してその説明は省略する。クラッチ駆動部９０はクラッチ９を駆動する。クラッチ駆動部９０は、ＣＰＵ５０と、抵抗９２と、トランジスタやＦＥＴ等のスイッチング素子９１で構成される。クラッチ駆動部９０を構成するＣＰＵ５０のＩＯポート５９は、スイッチング素子をＯＮ・ＯＦＦするクラッチ駆動信号を出力する。本実施形態では、クラッチ駆動信号がハイであると、スイッチング素子９１がＯＮとなり、クラッチ駆動信号がローであると、スイッチング素子９１がＯＦＦになるものとする。スイッチング素子９１がＯＮになると、クラッチ９に電流が流れ、クラッチ９はＯＮ状態となり、現像ローラ１５はモータ７により回転駆動されることになる。スイッチング素子９１がＯＦＦになると、クラッチ９はＯＦＦ状態になり、モータ７の駆動力は現像ローラ１５に伝達されなくなる。

図６は、制御部３による画像形成開始時のモータ７及びクラッチ９の制御処理の説明図である。なお、現像ローラ１５と感光体１１は離間している。まず、モータ７の制御に関しては第一実施形態と同様であるため、その説明については省略する。制御部３は、所定の開始タイミングｔ＿ｃｏｎにおいてＩＯポート５９から出力するクラッチ駆動信号をハイにし、クラッチ９をＯＮ状態にする。これにより、回転タイミングｔ＿ｃｄにおいて現像ローラ１５の回転が始まる。この回転タイミングｔ＿ｃｄにおいて、モータ７にかかるトルクは大きくなる。現像ローラ１５の回転タイミングｔ＿ｃｄにおいて、モータ７にかかるトルクを回転トルクＴｑ２とする。なお、クラッチ９から現像ローラ１５までのギアのバックラッシュは小さく、その時間は無視できるものとする。また、現像ローラ１５を回転させた後、ソレノイド８を駆動して、現像ローラ１５と感光体１１とを当接させる。現像ローラ１５への駆動力の伝達・遮断をクラッチ９で制御することにより、現像ローラ１５が回転する期間を短くでき、よって、現像ローラ１５やトナーの劣化を低減させることができる。また、現像ローラ１５が感光体１１に当接する前に、クラッチ９を駆動して現像ローラ１５を回転させておくことで、回転している感光体１１と現像ローラ１５とが当接するときの衝撃やトルク変動を小さくできる。

第一実施形態と同様に、回転タイミングｔ＿ｃｄは、ガード期間Ｇが経過した以降とする必要がある。ここで、クラッチ駆動信号をハイにしてから現像ローラ１５が回転を開始するまでの伝達期間（遅延期間）Ｔは、クラッチ９の固体による応答時間のばらつき等により、画像形成装置ごとにばらつく。伝達期間Ｔのばらつきは数〜数十ｍｓｅｃになる。

図７は、本実施形態による画像形成処理のフローチャートである。なお、図７は、画像形成装置１が、初めて画像形成処理を行う場合と、カートリッジ１４の交換後、初めて画像形成処理を行う場合のフローチャートを示している。Ｓ２０１において、制御部３は、画像形成を行った記録材の数を示す整数Ｎを０に初期化する。Ｓ２０２において、制御部３は、予め決められたガード期間Ｇ（０）と伝達期間Ｔ（０）とに基づき、クラッチ駆動信号をハイにする開始タイミングｔ＿ｃｏｎ（１）を、以下の式（３）により求める。
ｔ＿ｃｏｎ（Ｎ＋１）＝ｔ＿ｍｏ＋Ｏ＋Ｇ（Ｎ）−Ｔ（Ｎ）＋Ｍ２ （３）

なお、Ｇ（Ｎ）、Ｔ（Ｎ）は、それぞれ、Ｎ枚目の記録材に画像形成を行った際のガード期間Ｇ、伝達期間Ｔである。また、ｔ＿ｃｏｎ（Ｎ）は、Ｎ枚目の記録材に画像形成を行う際の開始タイミングｔ＿ｃｏｎである。さらに、Ｍ２は、所定のマージンであり、０以上の値とすることができる。伝達期間がＴ（Ｎ）であり、ガード期間がＧ（Ｎ）であると、上記式（３）で求められる開始タイミングｔ＿ｃｏｎ（Ｎ＋１）でクラッチ駆動信号をハイにすると、ガード期間の終了後、期間Ｍ２経過時に、現像ローラ１５の回転が始まることになる。なお、初期値であるＧ（０）は、回転トルクＴｑ２が、画像形成装置１で想定される最大値であるときに必要な値として設定される。なお、Ｇ（０）に対してマージンを見込み、画像形成装置１で想定される最大値のときに必要な値より大きい値をＧ（０）として設定することもできる。また、初期値であるＴ（０）は、クラッチ９の応答時間のばらつきを考慮した、想定される最短時間を設定する。或いは、マージンを最大とするため、Ｔ（０）を０秒とすることもできる。

制御部３は、Ｓ２０２で、開始タイミングｔ＿ｃｏｎ（１）を決定すると、Ｓ２０３において、プリントが開始されるまで待機する。プリントが開始されると、制御部３は、Ｓ２０４で、Ｎを１だけ増加させる。制御部３は、Ｓ２０５において、モータ７及びクラッチ９を制御する。具体的には、図６に示す様に、制御タイミングｔ＿ｍｏでモータ７の開ループ制御を開始し、制御タイミングｔ＿ｍｏから開ループ制御期間Ｏが経過したタイミングｔ＿ｍｃでモータ７の制御を閉ループ制御に切り替える。また、開始タイミングｔ＿ｃｏｎ（Ｎ）で、クラッチ駆動信号をハイにする。

Ｓ２０６において、制御部３は、電流検知部７１によりコイル７３に流れる電流値を監視し、これにより、現像ローラ１５の回転タイミングｔ＿ｃｄ（Ｎ）を検出する。上述した様に、現像ローラ１５が回転を開始すると、モータ７に加わるトルクが増加し、コイル７３に流れる電流も増加する。したがって、コイル７３に流れる電流が一時的に増加するタイミングを検出することで、制御部３は、回転タイミングｔ＿ｃｄ（Ｎ）を検出することができる。さらに、制御部３は、回転タイミングｔ＿ｃｄ（Ｎ）におけるコイル７３の電流値に基づき、回転トルクＴｑ２（Ｎ）を算出する。制御部３は、Ｓ２０７で、回転タイミングｔ＿ｃｄ（Ｎ）に基づき、伝達期間Ｔ（Ｎ）を以下の式（４）で求める。
Ｔ（Ｎ）＝ｔ＿ｃｄ（Ｎ）−ｔ＿ｃｏｎ（Ｎ） （４）
また、制御部３は、Ｓ２０７において、回転トルクＴｑ２（Ｎ）に基づきガード期間Ｇ（Ｎ）を求める。なお、第一実施形態と同様に、ガード期間Ｇと回転トルクＴｑ２との関係は予め制御部３に設定されている。制御部３は、Ｓ２０８で、Ｔ（Ｎ）及びＧ（Ｎ）から、式（３）により、開始タイミングｔ＿ｃｏｎ（Ｎ＋１）を求める。Ｓ２０９において、制御部３は、総ての記録材への画像形成が終了したかを判定する。総ての記録材への画像形成が終了していないと、Ｓ２０３から処理を繰り返す。一方、総ての記録材への画像形成が終了していると、制御部３は、図４の処理を終了する。なお、最後の画像形成の際のＳ２０８で求めた開始タイミングｔ＿ｃｏｎを制御部３は記憶しておく。そして、次のプリントジョブが開始されると、制御部３は、当該プリントジョブの最初の画像形成においては、記憶した開始タイミングｔ＿ｃｏｎでクラッチ駆動信号をハイにする。

［その他の実施形態］
なお、上記実施形態ではカラー画像形成装置に基づき実施形態の説明を行った。しかしながら、本発明をモノクロの画像形成装置に適用することもできる。さらに本発明を、画像形成装置以外の装置に適用することもできる。具体的には、回転駆動される部材と、当該部材を回転駆動する駆動部と、駆動部にかかるトルクの変化・変動を伴う状態制御を当該部材に対して行う制御部を含む任意の制御装置に対して本発明を適用することができる。

本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１５：現像ローラ、７：モータ、７０：モータ駆動部、５０：ＣＰＵ

Claims (22)

1. 回転駆動される部材と、
   前記部材を回転駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段にかかるトルクを検知する検知手段と、
   前記駆動手段及び前記部材を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記駆動手段にかかるトルクの変化を伴う前記部材の状態制御を行うと、前記検知手段の検知結果に基づき前記駆動手段にかかるトルクの変化タイミングと、当該変化タイミングにおいて前記駆動手段にかかるトルク値と、を判定し、前記変化タイミングと前記トルク値とに基づき、再び前記部材に対して前記状態制御を行う場合における、前記状態制御の開始タイミングを決定することを特徴とする制御装置。
2. 回転駆動される部材と、
   前記部材を回転駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段及び前記部材を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記駆動手段にかかるトルク値が第１トルクの場合、前記駆動手段にかかるトルクの変化を伴う前記部材の状態制御の開始タイミングを第１タイミングとし、前記駆動手段にかかる前記トルク値が前記第１トルクより大きい第２トルクの場合、前記状態制御の開始タイミングを前記第１タイミングより遅い第２タイミングとする様に制御することを特徴とする制御装置。
3. 前記開始タイミングは、前記制御手段による前記駆動手段の制御タイミングを基準とする相対的なタイミングであることを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記駆動手段は、モータであり、
   前記制御タイミングは、前記制御手段が前記モータの回転を開始させるタイミングであることを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
5. 前記駆動手段は、センサレスモータであり、
   前記制御タイミングは、前記制御手段が前記センサレスモータの開ループ制御を開始するタイミングであることを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
6. 前記駆動手段は、センサレスモータであり、
   前記制御タイミングは、前記制御手段が前記センサレスモータの閉ループ制御を開始するタイミングであることを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
7. 前記制御タイミングは、前記制御手段が前記センサレスモータの制御を、開ループ制御から前記閉ループ制御に切り替えるタイミングであることを特徴とする請求項６に記載の制御装置。
8. 前記制御手段は、前記トルク値に基づき前記駆動手段のガード期間を求め、前記ガード期間と前記駆動手段の前記制御タイミングとに基づきガード終了タイミングを求め、前記状態制御を前記部材に対して行う際の前記駆動手段にかかるトルクの変化のタイミングが前記ガード終了タイミングと同じ、又は、前記ガード終了タイミングより後になる様に、前記開始タイミングを決定することを特徴とする請求項３から７のいずれか１項に記載の制御装置。
9. 前記ガード終了タイミングは、前記駆動手段の前記制御タイミングより少なくとも前記ガード期間だけ後のタイミングであることを特徴とする請求項８に記載の制御装置。
10. 前記制御手段は、前記状態制御を前記部材に対して行うと、前記状態制御を開始したタイミングから前記駆動手段にかかるトルクの変化タイミングまでの遅延期間を求め、前記ガード終了タイミングと前記遅延期間とに基づき、前記開始タイミングを決定することを特徴とする請求項８又は９に記載の制御装置。
11. 前記制御手段が決定する前記開始タイミングは、前記ガード終了タイミングより前記遅延期間だけ早いタイミング、或いは、前記ガード終了タイミングより前記遅延期間だけ早いタイミングより後のタイミングであることを特徴とする請求項１０に記載の制御装置。
12. 前記部材は、記録材に画像を形成する画像形成処理で使用される部材であることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の制御装置。
13. 静電潜像が形成される感光体と、
    前記静電潜像を現像する現像ローラと、
    前記現像ローラを回転駆動する駆動手段と、
    前記駆動手段にかかるトルクを検知する検知手段と、
    前記駆動手段及び前記現像ローラを制御する制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、前記駆動手段にかかるトルクの変化を伴う前記現像ローラの状態制御を行うと、前記検知手段の検知結果に基づき前記駆動手段にかかるトルクの変化タイミングと、当該変化タイミングにおいて前記駆動手段にかかるトルク値と、を判定し、前記変化タイミングと前記トルク値とに基づき、再び、前記現像ローラに対して前記状態制御を行う場合における、前記状態制御の開始タイミングを決定することを特徴とする画像形成装置。
14. 静電潜像が形成される感光体と、
    前記静電潜像を現像する現像ローラと、
    前記現像ローラを回転駆動する駆動手段と、
    前記駆動手段及び前記現像ローラを制御する制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、前記駆動手段にかかるトルク値が第１トルクの場合、前記駆動手段にかかるトルクの変化を伴う前記現像ローラの状態制御の開始タイミングを第１タイミングとし、前記駆動手段にかかるトルク値が前記第１トルクより大きい第２トルクの場合、前記現像ローラの状態制御の開始タイミングを前記第１タイミングより遅い第２タイミングとする様に制御することを特徴とする画像形成装置。
15. 前記状態制御は、前記感光体とは離間している前記現像ローラを前記感光体に当接させる制御であることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の画像形成装置。
16. 前記制御手段により制御され、前記現像ローラを前記感光体に当接させる当接手段をさらに備えており、
    前記開始タイミングは、前記現像ローラを前記感光体に当接させるために、前記制御手段が、前記当接手段の制御を開始するタイミングであることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の画像形成装置。
17. 前記当接手段は、ソレノイドを含み、
    前記開始タイミングは、前記制御手段が前記ソレノイドに電流を流すタイミングであることを特徴とする請求項１６に記載の画像形成装置。
18. 前記駆動手段にかかるトルクの変化は、前記現像ローラが前記感光体に当接した際に生じることを特徴とする請求項１５から１７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
19. 前記状態制御は、前記現像ローラへの伝達が遮断されている前記駆動手段の駆動力を前記現像ローラに伝達させる制御であることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の画像形成装置。
20. 前記制御手段により制御され、前記駆動手段の駆動力を前記現像ローラに伝達し、かつ、前記駆動手段の駆動力の前記現像ローラへの伝達を遮断する伝達手段をさらに備えており、
    前記開始タイミングは、前記駆動手段の駆動力を前記現像ローラに伝達するために、前記駆動手段の駆動力の前記現像ローラへの伝達を遮断している前記伝達手段の制御を前記制御手段が開始するタイミングであることを特徴とする請求項１９に記載の画像形成装置。
21. 前記伝達手段は、電流で制御されるクラッチを含み、
    前記開始タイミングは、前記制御手段が前記クラッチに電流を流すタイミングであることを特徴とする請求項２０に記載の画像形成装置。
22. 前記駆動手段にかかるトルクの変化は、前記駆動手段の駆動力が前記現像ローラに伝達した際に生じることを特徴とする請求項１９から２１のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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