JP6981303B2 - 異常検出装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
駆動される感光体の異常、及び前記モータの異常を検出する異常検出装置であっ
て、前記モータから出力される回転数出力信号を取得する回転数出力信号取得手
段と、前記回転数出力信号取得手段が取得した回転数出力信号から演算されるモ
ータ回転数を取得するモータ回転数取得手段と、前記モータに出力される回転数
指示信号を取得する回転数指示信号取得手段と、前記回転数出力信号、前記モー
タ回転数、及び前記回転数指示信号に基づいて、前記感光体の高負荷異常、前記
感光体のロック異常及び前記モータの異常とを区別して判定する判定手段と、を
有することを特徴とする。
まず、本画像形成装置の基本的な構成について説明する。
図1は、本画像形成装置を示す概略構成図である。
同図において、この画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、黒(以下、それぞれを「Y」、「M」、「C」、「K」と記す。)のトナー像を生成するための4つの作像ユニット6Y,6M,6C,6Kを備えている。これらは、色材として、互いに異なる色のトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。Yトナー像を作像するための作像ユニット6Yを例にすると、これは図2に示されるように、潜像担持体としてのドラム状の感光体1Y、ドラムクリーニング装置2Y、帯電装置4Y、現像器5Y等を有している。作像手段としての作像ユニット6Yは、ユニットの状態で画像形成装置本体に対して脱着される。感光体1Yは、駆動手段によって回転駆動する。
図3(a)に示す構成例は、モータユニット110のモータを駆動源とし、モータの出力軸に設けられたモータギヤ111に、感光体1の回転軸に設けられた感光体ギヤ101を接続させて、感光体1を回転駆動させる構成である。
図3(b)に示す構成例は、モータユニット110のモータを駆動源とし、アイドラギヤ102を介して、モータギヤ111と感光体ギヤ101とを接続させ、感光体1を回転駆動させる構成である。
図3(c)に示す構成例は、モータユニット110のモータを駆動源とし、ジョイント104の一方に設けられたギヤ103がモータギヤ111に接続され、ジョイント104の他方が感光体1の回転軸に設けられ、ジョイント104を介して感光体1を回転駆動させる構成である。
図3(d)に示す構成例は、モータユニット110のモータを駆動源とし、ジョイント104の一方とモータの回転軸とがタイミングベルト105によって接続され、ジョイント104の他方が感光体1の回転軸に設けられ、ジョイント104を介して感光体1を回転駆動させる構成である。
図3(e)に示す構成例は、モータユニット110のモータを駆動源とし、アイドラギヤ102の回転軸とモータの回転軸とがタイミングベルト105によって接続され、アイドラギヤ102が感光体ギヤ101に接続され、感光体1を回転駆動させる構成である。
モータ112が起動したら、この起動をトリガーとして、モータ112の駆動に関する複数の信号を取得し始める。具体的には、異常検出装置130の通信部131は、モータ制御装置120の検出値計算回路部122から出力されるモータ回転数及び回転数出力信号(FG信号)を取得するとともに、モータユニット110のドライバ回路113から出力される回転数指示信号を取得する(S1)。そして、本実施形態では、取得した回転数指示信号、回転数出力信号、モータ回転数のそれぞれについて、所定の時間間隔で繰り返される同じ判定検出タイミングt1,t2,t3,・・・に、異常検出処理を開始する(S2−1〜S2−3)。
「感光体ロック異常」は、感光体1に当接するクリーニングブレードが捲れたり、駆動伝達部材のギヤやジョイント等に異物が混入したり破損したりして、感光体1の回転がロックされた状態、あるいは、感光体1の回転数(速度)を正常な範囲に維持できないほどの超高負荷が加わった状態である。
本実施形態において、判定部135に入力された回転数出力信号、モータ回転数、回転数指示信号の異常検出結果の組み合わせにおいて、回転数指示信号のみ異常である場合(S4のYes)、図9(b)及び(c)に示すように、回転数出力信号及びモータ回転数は正常であるため、モータ112は目標回転数(速度)に追従駆動できている。しかしながら、図9(a)に示すように、回転数指示信号が異常であるため、感光体1や駆動伝達部材には通常よりも高い負荷がかかった状態であると考えることができる。したがって、この場合、判定部135は、前記表1に示すように、「感光体異常」のうちの「感光体高負荷異常」であると判定する(S5)。
検出タイミングt3の後であって検出タイミングt4の前の時点で、モータ異常が発生した場合、検出タイミングt3における回転数指示信号、回転数出力信号、モータ回転数の各異常検出処理では、そのすべてで異常が検出される。詳しくは、モータ異常が発生した場合、その直前の段階から、モータ回転数を目標回転数に追従させるために回転数指示信号のデューティ比が大きくなることが多く、図10(a)に示すように、検出タイミングt1以降、回転数指示信号について異常が検出されている。
検出タイミングt3の後であって検出タイミングt4の前の時点で、感光体ロック異常が発生した場合、図11(a)及び(c)に示すように、検出タイミングt3において、モータ回転数は異常であると検出されるが、回転数出力信号は正常であると検出される。これは次の理由による。
(態様A)
モータ112により駆動伝達部材(例えば、感光体ギヤ101、アイドラギヤ102、ジョイント104、タイミングベルト105、モータギヤ111)を介して駆動される駆動対象(例えば、感光体1)の異常を検出する異常検出装置130であって、前記モータから出力される回転数出力信号(例えばFG信号)を取得する出力信号取得手段(例えば通信部131)と、前記出力信号取得手段が取得した回転数出力信号から演算されるモータ回転数を取得する回転数取得手段(例えば通信部131)と、前記出力信号取得手段が取得した回転数出力信号及び前記回転数取得手段が取得したモータ回転数に基づいて、前記駆動対象の異常と前記モータの異常とを区別して判定する判定手段(例えば、判定部135)とを有することを特徴とする。
モータの回転数だけでモータの異常と駆動対象の異常とを区別して判定しようとする従来の装置では、モータの回転数が所定の閾値(前記第一閾値等)を下回る場合に、モータが故障状態(モータの異常)であると判定する。しかしながら、この場合であっても、実際には、モータの異常であるとは限らない。例えば、駆動対象の駆動をロック(停止)させるほどの高い負荷が駆動対象にかかった場合には、モータの回転数が前記所定の閾値を下回る。このような場合、モータの異常ではないので、これをモータの異常であると判定してしまうと、例えば、異常のないモータを交換してしまう、モータを交換しても状況が改善されないなどの問題を生じさせることになる。
本発明者は、研究により、モータの異常であるか、駆動対象の異常であるかの違いについて、モータから出力される回転数出力信号に着目し、以下のような知見を得た。
モータの異常が発生した場合、モータから出力される回転数出力信号には、モータの異常発生直後から、モータ回転数が急激に落ち込むような異常な信号値が現れる。これは、回転数出力信号を出力するモータに異常が発生すると、その異常が回転数出力信号に即座に反映されるからである。一方、駆動対象の異常が発生した場合には、駆動対象の異常発生直後から、モータ回転数が徐々に落ち込むような信号値が現れ、しばらくしてから異常な信号値を示すようになる。これは、駆動対象の駆動をロック(停止)させるほどの高い負荷が駆動対象にかかった場合でも、駆動伝達部材等の隙間(遊び)等によって、僅かながらモータは回転を継続するからである。そして、回転数異常検出手段がモータ回転数の異常を検出するタイミングは、モータの異常が発生した場合と駆動対象の異常が発生した場合とでおおよそ同じタイミングである。
このような知見によれば、モータ回転数の異常が検出される時期と、回転数出力信号の異常が検出される時期との時間差が大きければ、駆動対象の異常であり、この時間差が小さければ、モータの異常であると区別して判定することが可能である。したがって、本態様によれば、回転数取得手段が取得したモータ回転数だけでなく、出力信号取得手段が取得した回転数出力信号も用いて、駆動対象の異常とモータの異常との判定を行うため、上述のような時間差の違いを利用して当該判定を行うことができ、従来はモータの異常であると誤判定されていた駆動対象の異常を、モータの異常と区別して適切に判定することができる。
なお、本明細書において、「モータの異常」とは、モータから駆動伝達部材を介して駆動対象へ駆動力が伝達される駆動伝達経路において駆動伝達部材よりも上流側で発生する異常を意味する。具体的には、例えば、モータ自体が故障した状態のほか、モータは回転しているが回転数出力信号が出力されない状態、モータ制御回路の故障でモータ制御回路からモータへの駆動信号がモータへ入力されない状態などが挙げられる。
また、本明細書において、「駆動対象の異常」とは、駆動伝達経路においてモータよりも下流側で発生する異常を意味する。具体的には、例えば、駆動対象自体が故障した状態のほか、駆動対象に接触する部材との接触状態の異常によって駆動対象に異常な高負荷がかった状態、駆動対象と駆動伝達部材との間の駆動伝達経路上に異物が混入するなどして駆動伝達が阻害されて駆動対象が正常に駆動しない状態などが挙げられる。
前記態様Aにおいて、前記判定手段は、前記回転数取得手段が取得したモータ回転数が異常であると最初に判断した時、前記出力信号取得手段が取得した回転数出力信号が異常であれば前記モータの異常であると判定し、前記出力信号取得手段が取得した回転数出力信号が異常でなければ前記駆動対象の異常であると判定することを特徴とする。
これによれば、モータ回転数の異常が検出されたとき、このモータ回転数の異常が、モータの異常に起因するものか、それとも、駆動対象の異常に起因するものかを、簡易に、区別して判定することができる。
前記態様A又はBにおいて、前記出力信号異常検出手段により前記回転数出力信号が異常であるか否かを検出する期間(例えば、判定時間T1)は、前記回転数異常検出手段により前記モータ回転数が異常であるか否かを検出する期間(例えば、判定時間T2)以下であることを特徴とする。
これによれば、駆動対象の異常が発生した場合において、モータ回転数が異常であると検出された時に、回転数出力信号が異常ではないと検出されるようにする調整が容易になる。その結果、モータ回転数の異常を検出したとき、このモータ回転数の異常が、モータの異常に起因するものか、それとも、駆動対象の異常に起因するものかを、簡易に、区別して判定することが可能となる。
前記態様A〜Cのいずれかにおいて、前記モータは、前記回転数取得手段が取得したモータ回転数を目標回転数に近づけるフィードバック制御によって制御されるものであり、前記フィードバック制御で生成されるモータ駆動指示信号(例えば、回転数指示信号)を取得する指示信号取得手段(例えば、通信部131)を有し、前記判定手段は、前記回転数取得手段が取得したモータ回転数及び前記指示信号取得手段が取得したモータ駆動指示信号に基づいて、前記駆動対象が高負荷異常であるか否かを判定することを特徴とする。
モータの回転数だけで異常を判定する従来の装置では、モータをフィードバック制御する場合、高負荷異常を適切に判定することが困難である。すなわち、モータをフィードバック制御する場合、高負荷異常が発生しても、モータ回転数を目標回転数に近づけるようにモータ駆動指示信号が生成される結果、モータ回転数の落ち込みが抑えられる。そのため、高負荷異常が発生しても、モータ回転数は異常を示さないので、モータの回転数だけで異常を判定する従来の装置では、異常でないと判定されてしまう。ここでの高負荷異常は、フィードバック制御によってモータ回転数を維持できる程度の比較的軽微な異常ではあるものの、その高負荷異常が継続的に発生すると故障につながるものであることから、駆動対象の異常の一種として判定することが望ましい。
高負荷異常が発生したときに生成されるモータ駆動指示信号は、正常な負荷状態のときよりも高いモータ回転数で駆動するように指示するものとなる。本態様によれば、指示信号異常検出手段により、モータ駆動指示信号が正常な負荷状態のときよりも高いモータ回転数で駆動するように指示するものである場合に異常であることを検出することができる。本態様では、回転数取得手段が取得したモータ回転数だけでなく、出力信号取得手段が取得した回転数出力信号も用いるため、モータ回転数の異常が検出されない状態であっても、モータ駆動指示信号の異常を検出した場合には、駆動対象が高負荷異常であるというように判定を行うことができる。よって、従来は正常であると判定されていた駆動対象の高負荷異常を、適切に判定することができる。
モータ回転数を目標回転数に近づけるフィードバック制御によって制御されるモータ112により駆動される駆動対象(例えば、感光体1)が高負荷異常であることを検出する異常検出装置130であって、前記モータのモータ回転数を取得する回転数取得手段(例えば、通信部131)と、前記フィードバック制御で生成されるモータ駆動指示信号(例えば、回転数指示信号)を取得する指示信号取得手段(例えば、通信部131)と、前記回転数取得手段が取得したモータ回転数及び前記指示信号取得手段が取得したモータ駆動指示信号に基づいて、前記駆動対象が高負荷異常であるか否かを判定する判定手段(例えば、判定部135)とを有することを特徴とする。
モータの回転数だけで異常を判定する従来の装置では、モータをフィードバック制御する場合、高負荷異常を適切に判定することが困難である。すなわち、モータをフィードバック制御する場合、高負荷異常が発生しても、モータ回転数を目標回転数に近づけるようにモータ駆動指示信号が生成される結果、モータ回転数の落ち込みが抑えられる。そのため、高負荷異常が発生しても、モータ回転数は異常を示さないので、モータの回転数だけで異常を判定する従来の装置では、異常でないと判定されてしまう。ここでの高負荷異常は、フィードバック制御によってモータ回転数を維持できる程度の比較的軽微な異常ではあるものの、その高負荷異常が継続的に発生すると故障につながるものであることから、駆動対象の異常の一種として判定することが望ましい。
高負荷異常が発生したときに生成されるモータ駆動指示信号は、正常な負荷状態のときよりも高いモータ回転数で駆動するように指示するものとなる。本態様によれば、指示信号異常検出手段により、モータ駆動指示信号が正常な負荷状態のときよりも高いモータ回転数で駆動するように指示するものである場合に異常であることを検出することができる。本態様では、回転数取得手段が取得したモータ回転数だけでなく、出力信号取得手段が取得した回転数出力信号も用いるため、モータ回転数の異常が検出されない状態であっても、モータ駆動指示信号の異常を検出した場合には、駆動対象が高負荷異常であるというように判定を行うことができる。よって、従来は正常であると判定されていた駆動対象の高負荷異常を、適切に判定することができる。
前記態様D又はEにおいて、前記判定手段は、前記回転数取得手段が取得したモータ回転数が異常でないと判断した時、前記指示信号取得手段が取得したモータ駆動指示信号が異常であれば前記高負荷異常であると判定し、前記指示信号取得手段が取得したモータ駆動指示信号が異常でなければ前記高負荷異常でないと判定することを特徴とする。
これによれば、モータ回転数の異常が検出されないときでも、高負荷異常であるか否かを判定することができる。
モータ112によって駆動される駆動体(例えば、感光体1)を備えた画像形成装置であって、前記駆動体の異常を検出する異常検出手段を有し、前記異常検出手段として、前記態様A〜Fのいずれかの態様に係る異常検出装置130を用いたことを特徴とする。
これによれば、駆動対象の異常を適切に判定することのできる画像形成装置を実現できる。
前記態様Gにおいて、前記異常検出装置が異常を検出したときに異常発生の旨を報知する報知手段(例えば、表示部142)を有することを特徴とする。
これによれば、異常発生の旨をユーザー等に報知でき、異常に対して迅速に対応することが可能となる。
前記態様G又はHにおいて、異常の内容を記憶する記憶手段(例えば、記憶部144)と、異常の内容を表示する表示手段(例えば、表示部142)と、操作を受け付ける操作受付手段(例えば、操作受付部143)と、前記異常検出装置が異常を検出したときに該異常の内容を前記記憶手段に記憶させる処理を行うとともに、前記操作受付手段が所定の操作を受け付けることで、該所定の操作に対応する異常の内容を前記記憶手段から読み出して前記表示手段に表示させる処理を行う処理手段(例えば、処理部141)とを有することを特徴とする。
これによれば、ユーザー等の要求に応じて、発生した異常の内容をユーザー等に知らせることができる。
101 感光体ギヤ
102 アイドラギヤ
103 ギヤ
104 ジョイント
105 タイミングベルト
110 モータユニット
111 モータギヤ
112 モータ
113 ドライバ回路
114 FG信号出力部
120 モータ制御装置
121 目標値計算回路部
122 検出値計算回路部
123 誤差算出回路部
124 回転数指示信号生成部
130 異常検出装置
131 通信部
132 出力信号異常検出部
133 回転数異常検出部
134 指示信号異常検出部
135 判定部
136 記憶部
137 目標信号生成部
140 本体制御部
141 処理部
142 表示部
143 操作受付部
144 記憶部
Claims (8)
- モータにより駆動伝達部材を介して駆動される感光体の異常、及び前記モータの
異常を検出する異常検出装置であって、
前記モータから出力される回転数出力信号を取得する回転数出力信号取得手段と、
前記回転数出力信号取得手段が取得した回転数出力信号から演算されるモータ回
転数を取得するモータ回転数取得手段と、
前記モータに出力される回転数指示信号を取得する回転数指示信号取得手段と、
前記回転数出力信号、前記モータ回転数、及び前記回転数指示信号に基づいて、
前記感光体の高負荷異常、前記感光体のロック異常及び前記モータの異常とを区
別して判定する判定手段と、を有することを特徴とする異常検出装置。 - 請求項1に記載の異常検出装置において、
前記判定手段は、前記モータ回転数が異常であると最初に判断した時、前記回転
数出力信号が異常であれば前記モータの異常であると判定し、前記回転数出力信
号が異常でなければ前記感光体のロック異常であると判定することを特徴とする
異常検出装置。 - 請求項1又は2に記載の異常検出装置において、
前記判定手段は、前記回転数指示信号のみが異常であれば前記感光体の高負荷異
常であると判定し、前記回転数指示信号のみが異常でなければ前記感光体の高負
荷異常でないと判定することを特徴とする異常検出装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の異常検出装置において、
前記回転数出力信号が異常であるか否かを検出する期間は、前記モータ回転数が
異常であるか否かを検出する期間以下であることを特徴とする異常検出装置。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の異常検出装置において、
前記モータは、前記回転数取得手段が取得したモータ回転数を目標回転数に近づ
けるフィードバック制御によって制御されるものであり、
前記回転数指示信号取得手段は、前記フィードバック制御で生成される前記回転
数指示信号を取得することを特徴とする異常検出装置。 - モータによって駆動される感光体を備えた画像形成装置であって、
前記感光体の異常を検出する異常検出手段を有し、
前記異常検出手段として、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の異常検出装置
を用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6に記載の画像形成装置において、
前記異常検出装置が異常を検出したときに異常発生の旨を報知する報知手段を有
することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項6又は7に記載の画像形成装置において、
異常の内容を記憶する記憶手段と、
異常の内容を表示する表示手段と、
操作を受け付ける操作受付手段と、
前記異常検出装置が異常を検出したときに該異常の内容を前記記憶手段に記憶さ
せる処理を行うとともに、前記操作受付手段が所定の操作を受け付けることで、
該所定の操作に対応する異常の内容を前記記憶手段から読み出して前記表示手段
に表示させる処理を行う処理手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
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