JP7489029B2 - 駆動装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
なお、本実施形態では、電子写真方式の画像形成装置において用紙を搬送する搬送用回転体の駆動源として用いられるDCモータの制御を例に説明するが、これに限らず、インクジェット方式等の他の画像形成装置の搬送用回転体やインクキャリッジの駆動手段、その他の電子機器が備える駆動源の駆動手段としても適用できることは勿論である。
本実施形態の画像形成装置100は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック(以下、それぞれ「Y」、「M」、「C」、「K」と記す。)の可視像たるトナー像を生成するため、4つの潜像担持体としての感光体ドラム1Y,1M,1C,1Kと、現像手段としての現像装置2Y,2M,2C,2Kとを備えている。現像装置2Y,2M,2C,2Kは、それぞれ、現像ローラ3Y,3M,3C,3Kを備えている。
図2に示す駆動装置150は、図1に示した画像形成装置100の何れかの搬送ローラを駆動するDCモータおよびその制御回路等からなるものである。以下の説明では、図1に示した給紙ローラ6及びレジストローラ対7を同じ駆動源によって駆動する駆動装置を例に挙げる。ただし、給紙ローラ6及びレジストローラ対7以外の搬送ローラ(排紙ローラ対18、増設紙収容カセットの給紙ローラなど)についても、同様に適用することができる。
目標速度設定部130は、DCモータ101の目標回転速度(以下、単に「目標速度」ともいう。)を設定するものである。また、異常判定部140は、異常判断手段として機能し、電磁クラッチ118,119の異常判定を行うための異常判定処理を実行するものである。目標速度設定部130や異常判定部140は、本体制御部30によって構成することができる。
本実施形態の電磁クラッチ118,119には、経時劣化などによって、連結時(伝達状態時)に滑り(DCモータ101からの駆動力が正確に伝達できない状態)などの異常(伝達状態時異常)が発生する。このような異常が発生した場合、DCモータ101のフィードバック制御に用いられるDCモータ101の駆動情報である検出回転速度、及び、その検出回転速度から生成される制御量には、正常時とは異なる変化が現れる。
また、ここでは、同じ駆動源(DCモータ101)からの駆動力を被駆動体である給紙ローラ6及びレジストローラ対7に伝達する駆動伝達経路上の駆動伝達切替手段である電磁クラッチ118,119が、2つの場合について説明するが、3つ以上の駆動伝達切替手段が存在する構成であってもよい。
以下、2つの電磁クラッチ118,119の中から異常判断対象の電磁クラッチを1つずつ順番に選択して、すべての電磁クラッチ118,119の異常の有無を判断する処理の一例(以下「故障診断モード1」という。)について説明する。
ユーザーやメンテナンス業者等の操作者が操作パネル等を操作して故障診断モード1の開始を指示する操作を行うと、異常判定部140は、故障診断モード1を開始し、まず、モータ制御ゲインの設定とモータ回転数(モータ速度)の設定を、通常駆動時(画像形成動作時)の設定から、故障診断モード用の設定へ変更する(S1)。本故障診断モード1では、通常駆動時の設定をそのまま用いることも可能であるが、異常の有無をより高精度に判断するために、故障診断モード用の設定を用いるものである。
図7(a)は、電磁クラッチが正常である場合において、モータ制御ゲインとして故障診断モード用の設定を用いた場合の積分制御量のデータを示すグラフである。
図7(b)は、電磁クラッチが正常である場合において、モータ制御ゲインとして通常稼働時の設定を用いた場合の積分制御量のデータを示すグラフである。
図8(a)は、電磁クラッチが正常である場合において、モータ回転数(モータ速度)として故障診断モード用の設定を用いた場合の積分制御量を示すグラフである。
図8(b)は、電磁クラッチが正常である場合において、モータ回転数(モータ速度)として通常稼働時の設定を用いた場合の積分制御量を示すグラフである。
異常判定部140は、まず、制御回路120のコントローラ121から、PID演算によって算出される積分制御(I制御)の制御量(積分制御量)のデータを特徴量として取得する。制御回路120の基板には、PID制御における各制御量を出力する出力端子が備わっており、異常判定部140は、この出力端子と電気的に接続され、この出力端子から出力される信号に基づいて制御量のデータを取得することができる。
次に、2つの電磁クラッチ118,119の中から選択される1つの電磁クラッチだけについて、異常の有無を判断する処理の一例(以下「故障診断モード2」という。)について説明する。
なお、以下の説明では、上述した故障診断モード1と同様の内容については、適宜説明を省略する。
ユーザーやメンテナンス業者等の操作者が操作パネル等を操作して故障診断モード2の開始を指示する操作を行うと、異常判定部140は、故障診断モード2を開始し、上述した故障診断モード1と同様、モータ制御ゲインの設定とモータ回転数(モータ速度)の設定を故障診断モード用の設定とする(S11)。そして、異常判定部140は、制御回路120を通じて、すべての電磁クラッチ118,119の連結をオフ(解放)にする(S12)。
次に、上述した故障診断モード1と同様に、2つの電磁クラッチ118,119の中から異常判断対象の電磁クラッチを1つずつ順番に選択して、すべての電磁クラッチ118,119の異常の有無を判断する処理の他の例(以下「故障診断モード3」という。)について説明する。
本故障診断モード3では、画像形成装置100の稼働中に用紙ジャムやマシンエラー等のエラーが発生した時のマシンリカバリー処理時に自動的に電磁クラッチの故障診断モードを実行する。より詳しくは、予め決められた種類(用紙ジャム種別)の用紙ジャムの連続発生回数が閾値を超えた場合や、予め決められた種類(マシンエラー番号)のマシンエラーが発生した場合などの所定の開始条件が満たされたら、電磁クラッチの故障診断処理を実行する。
なお、以下の説明では、上述した故障診断モードと同様の内容については、適宜説明を省略する。
画像形成装置100の稼働中(画像形成動作中)にエラーが発生し(S21)、そのエラーがマシンエラーである場合(S22-1)、エラーを解消するための処理としてマシンリブート動作を実行し(S23-1)、その後、異常判定部140は、発生したマシンエラーが所定のマシンエラー番号に該当するエラーであるかどうかを判断する(S24-1)。所定のマシンエラー番号は、例えば、異常判断対象となる電磁クラッチ118,119の異常によって発生し得るマシンエラーに対応する番号である。
次に、上述した故障診断モード2と同様に、2つの電磁クラッチ118,119の中から選択される電磁クラッチだけについて、異常の有無を判断する処理の他の例(以下「故障診断モード4」という。)について説明する。
本故障診断モード4では、画像形成装置100の稼働中に用紙ジャムやマシンエラー等のエラーが発生した時のマシンリカバリー処理時に自動的に電磁クラッチの故障診断処理を実行する。より詳しくは、予め決められた種類(用紙ジャム種別)の用紙ジャムの連続発生回数が閾値を超えた場合や、予め決められた種類(マシンエラー番号)のマシンエラーが発生した場合などの所定の開始条件が満たされたら、発生した用紙ジャムやマシンエラーに対応する電磁クラッチについて故障診断処理を実行する。
なお、以下の説明では、上述した故障診断モードと同様の内容については、適宜説明を省略する。
画像形成装置100の稼働中(画像形成動作中)にエラーが発生し(S31)、そのエラーがマシンエラーである場合(S32-1)、エラーを解消するための処理としてマシンリブート動作を実行し(S33-1)、その後、異常判定部140は、発生したマシンエラーが所定のマシンエラー番号に該当するエラーであるかどうかを判断する(S34-1)。
[第1態様]
第1態様は、駆動源(例えばDCモータ101)からの駆動力を被駆動体(例えば給紙ローラ6及びレジストローラ対7)に伝達する駆動伝達経路の状態を伝達状態と非伝達状態とに切り替える駆動伝達切替手段(例えば電磁クラッチ118,119)と、前記駆動伝達切替手段の伝達状態時異常の有無を判断する異常判断手段(例えば異常判定部140)とを有する駆動装置150であって、前記駆動伝達切替手段として、同じ駆動源(例えばDCモータ101)からの駆動力を互いに異なる被駆動体(例えば給紙ローラ6及びレジストローラ対7)にそれぞれ伝達する複数の駆動伝達経路にそれぞれ対応し、各駆動伝達経路の状態を伝達状態と非伝達状態とに切り替える複数の駆動伝達切替手段(例えば電磁クラッチ118,119)を備え、前記異常判断手段は、前記複数の駆動伝達切替手段の中から一部の駆動伝達切替手段を異常判断対象として選択し、選択した異常判断対象によって前記駆動伝達経路の状態を伝達状態にしているときの前記駆動源の駆動情報(例えば検出回転速度)又は該駆動情報から生成される前記駆動源の制御量情報(例えば積分制御量)を用いて、該異常判断対象についての伝達状態時異常の有無を判断することを特徴とするものである。
例えば、PID制御の比例制御量を用いて駆動伝達切替手段の滑り(伝達状態時異常)を判断する具体例で説明する。駆動伝達経路の状態が伝達状態である間、駆動源には、駆動伝達切替手段よりも被駆動体側から伝わる負荷が駆動負荷として常時加わった状態になる。このとき、駆動伝達切替手段に滑りが発生している場合、駆動源には、駆動伝達切替手段よりも被駆動体側の負荷が滑りによって伝わりにくく、駆動量が安定した後の駆動源に加わる駆動負荷は小さいものとなる。その結果、駆動源の駆動量が安定した後の駆動源の駆動情報が示す駆動量と目標駆動量との誤差(残差)が少なく、この駆動情報から生成される積分制御量は小さいものとなる。なお、被駆動体の駆動量については、滑りによって目標駆動量に達しないため、異常なものとなる。
一方で、駆動伝達切替手段が正常である場合には、滑りが発生しないので、駆動源には、駆動伝達切替手段よりも被駆動体側の負荷がダイレクトに伝わり、駆動量が安定した後の駆動源に加わる駆動負荷は、滑りが発生している場合よりも大きいものとなる。その結果、駆動源の駆動量が安定した後の駆動源の駆動情報が示す駆動量と目標駆動量との誤差(残差)は、滑りが発生している場合よりも大きく、この駆動情報から生成される積分制御量も大きいものとなる。
したがって、このような積分制御量の違いによって、駆動伝達切替手段における伝達状態時異常の有無を判断することができる。
前記複数の駆動伝達切替手段により全部の駆動伝達経路を伝達状態にしているとき、駆動源に接続される被駆動体の数が多くなるので、駆動源に接続される被駆動体全体の慣性が大きいものとなる。そのため、駆動伝達切替手段が正常である場合でも、このように被駆動体全体の慣性が大きいことで、駆動源の駆動量が安定した後の駆動源の駆動量は低下しにくく、目標駆動量からズレにくい。そのため、駆動源に接続される被駆動体の数が多いほど、駆動源の駆動量と目標駆動量との誤差(残差)が少なくなり、積分制御量が小さいものとなる。よって、複数の駆動伝達切替手段により全部の駆動伝達経路を伝達状態にして伝達状態時異常の有無を判断しようとすると、駆動伝達切替手段が正常である場合の積分制御量が、滑りの発生している場合の積分制御量に近い値をとるようになり、滑りの有無を高精度で判断することが難しい。
第2態様は、第1態様において、前記異常判断手段は、前記複数の駆動伝達切替手段の中から前記異常判断対象を1つずつ順番に選択することを特徴とするものである。
これによれば、上述した故障診断モード1のように、複数の駆動伝達切替手段の全部についての異常の有無を高精度に判断することができる。
第3態様は、第2態様において、前記異常判断手段は、前記被駆動体を稼働させる通常駆動時に発生したエラーの情報(例えば用紙ジャム、マシンエラー)が所定の開始条件を満たしたら、前記複数の駆動伝達切替手段について前記伝達状態時異常の有無の判断を行うことを特徴とするものである。
これによれば、上述した故障診断モード3のように、複数の駆動伝達切替手段についての異常が疑われる状況になった適切なタイミングで、複数の駆動伝達切替手段の全部についての異常の有無を高精度に判断することができる。
第4態様は、第1態様において、前記異常判断対象を選択するための選択情報(例えば作業者の選択指示の操作情報)を取得する取得手段(例えば操作パネル等)を有し、前記異常判断手段は、前記複数の駆動伝達切替手段の中から前記取得手段が取得した選択情報が示す異常判断対象を選択することを特徴とするものである。
これによれば、上述した故障診断モード2のように、複数の駆動伝達切替手段のうち異常が疑われる駆動伝達切替手段だけを選択して、異常の有無を高精度に判断することができ、処理時間の短縮化を図ることができる。
第5態様は、第1態様において、前記異常判断手段は、前記複数の駆動伝達切替手段のそれぞれについて、前記被駆動体を稼働させる通常駆動時に発生したエラーの情報(例えば用紙ジャム、マシンエラー)が所定の開始条件を満たすか否かを判断し、該所定の開始条件を満たした駆動伝達切替手段について前記伝達状態時異常の有無の判断を行うことを特徴とするものである。
これによれば、上述した故障診断モード4のように、複数の駆動伝達切替手段のうち異常が疑われる駆動伝達切替手段について、自動的に異常の有無を高精度に判断することができ、処理時間の短縮化を図ることができる。
第6態様は、第1乃至第5態様のいずれかにおいて、前記異常判断手段は、前記伝達状態時異常の有無の判断の際、前記被駆動体を稼働させる通常駆動時よりも大きい駆動量(例えば高い回転数、速い回転速度)で前記駆動源を駆動させた状態で、前記異常判断対象により前記駆動伝達経路の状態を伝達状態にしているときの前記駆動情報又は前記制御量情報を用いることを特徴とするものである。
これによれば、異常の兆候をより顕著に含む駆動情報又は制御量情報から駆動伝達切替手段の異常の有無を判断できるので、駆動伝達切替手段の異常の有無をより高精度に判断することができる。
第7態様は、第1乃至第6態様のいずれかにおいて、前記駆動制御手段は、前記駆動源の駆動情報(例えば検出回転速度)と制御調整値(例えばモータ制御ゲイン)から生成される制御量情報(例えば積分制御量)に基づいて前記駆動源を制御し、前記異常判断手段は、前記伝達状態時異常の有無の判断の際、前記被駆動体を稼働させる通常駆動時とは異なる制御調整値を用いて生成される制御量情報に基づいて前記駆動源を駆動させた状態で、前記駆動伝達切替手段により前記駆動伝達経路の状態を伝達状態にしているときの前記駆動情報又は前記制御量情報を用いることを特徴とするものである。
これによれば、異常の兆候をより顕著に含む駆動情報又は制御量情報から駆動伝達切替手段の異常の有無を判断できるので、駆動伝達切替手段の異常の有無をより高精度に判断することができる。
第8態様は、駆動源(例えばDCモータ101)からの駆動力を被駆動体(例えば給紙ローラ6及びレジストローラ対7)に伝達する駆動伝達経路の状態を伝達状態と非伝達状態とに切り替える駆動伝達切替手段(例えば電磁クラッチ118,119)と、前記駆動伝達切替手段の伝達状態時異常の有無を判断する異常判断手段(例えば異常判定部140)とを有する駆動装置150であって、前記異常判断手段は、前記被駆動体を稼働させる通常駆動時よりも大きい駆動量(例えば高い回転数、速い回転速度)で前記駆動源を駆動させた状態で、前記駆動伝達切替手段により前記駆動伝達経路の状態を伝達状態にしているときの前記駆動源の駆動情報(例えば検出回転速度)又は該駆動情報から生成される前記駆動源の制御量情報(例えば積分制御量)を用いて、該駆動伝達切替手段についての伝達状態時異常の有無を判断することを特徴とするものである。
本態様によれば、異常の兆候をより顕著に含む駆動情報又は制御量情報から駆動伝達切替手段の異常の有無を判断できるので、駆動伝達切替手段の異常の有無をより高精度に判断することができる。
第9態様は、駆動源(例えばDCモータ101)からの駆動力を被駆動体(例えば給紙ローラ6及びレジストローラ対7)に伝達する駆動伝達経路の状態を伝達状態と非伝達状態とに切り替える駆動伝達切替手段(例えば電磁クラッチ118,119)と、前記駆動源の駆動情報(例えば検出回転速度)から生成される制御量情報(例えば積分制御量)に基づいて前記駆動源を制御する駆動制御手段(例えば制御回路120及びドライバ回路125)と、前記駆動伝達切替手段の伝達状態時異常の有無を判断する異常判断手段(例えば異常判定部140)とを有する駆動装置150であって、前記異常判断手段は、前記被駆動体を稼働させる通常駆動時とは異なる制御調整値(例えばモータ制御ゲイン)を用いて生成される制御量情報(例えば積分制御量)に基づいて前記駆動源を駆動させた状態で、前記駆動伝達切替手段により前記駆動伝達経路の状態を伝達状態にしているときの前記駆動情報又は前記制御量情報を用いて、該駆動伝達切替手段についての伝達状態時異常の有無を判断することを特徴とするものである。
本態様によれば、異常の兆候をより顕著に含む駆動情報又は制御量情報から駆動伝達切替手段の異常の有無を判断できるので、駆動伝達切替手段の異常の有無をより高精度に判断することができる。
第10態様は、駆動装置によって駆動される被駆動体(例えば給紙ローラ6及びレジストローラ対7)を備えた画像形成装置100であって、前記駆動装置として、第1乃至第9態様のいずれかの駆動装置150を用いることを特徴とするものである。
本態様によれば、駆動伝達切替手段の伝達状態時異常を高精度で判断できる画像形成装置を提供することができる。
第11態様は、第10態様において、前記駆動装置における前記異常判断手段の判断結果を報知する報知手段(例えば操作パネル等)を有することを特徴とするものである。
これによれば、駆動伝達切替手段の伝達状態時異常の判断結果を作業者に知らせることができる。
2 :現像装置
4 :露光装置
5 :紙収容カセット
6 :給紙ローラ
7 :レジストローラ対
8 :中間転写ベルト
9 :一次転写バイアスローラ
16 :二次転写ローラ
17 :定着ユニット
18 :排紙ローラ対
23 :用紙
30 :本体制御部
31 :メモリ
100 :画像形成装置
101 :DCモータ
102 :出力軸
102a:ギヤ
103 :エンコーダ
111~117:駆動伝達ギヤ
118,119:電磁クラッチ
120 :制御回路
121 :コントローラ
122 :PWM変換部
123 :速度検出部
125 :ドライバ回路
130 :目標速度設定部
140 :異常判定部
150 :駆動装置
Claims (9)
- 駆動源からの駆動力を被駆動体に伝達する駆動伝達経路の状態を伝達状態と非伝達状態とに切り替える駆動伝達切替手段と、
前記駆動伝達切替手段の伝達状態時異常の有無を判断する異常判断手段とを有する駆動装置であって、
前記駆動伝達切替手段として、同じ駆動源からの駆動力を互いに異なる被駆動体にそれぞれ伝達する複数の駆動伝達経路にそれぞれ対応し、各駆動伝達経路の状態を伝達状態と非伝達状態とに切り替える複数の駆動伝達切替手段を備え、
前記異常判断手段は、前記複数の駆動伝達切替手段の中から一部の駆動伝達切替手段を異常判断対象として選択し、前記被駆動体を稼働させる通常駆動時よりも大きい駆動量で前記駆動源を駆動させた状態で、選択した異常判断対象によって前記駆動伝達経路の状態を伝達状態にしているときの前記駆動源の駆動情報又は該駆動情報から生成される前記駆動源の制御量情報を用いて、該異常判断対象についての伝達状態時異常の有無を判断することを特徴とする駆動装置。 - 請求項1に記載の駆動装置において、
前記異常判断手段は、前記複数の駆動伝達切替手段の中から前記異常判断対象を1つずつ順番に選択することを特徴とする駆動装置。 - 請求項2に記載の駆動装置において、
前記異常判断手段は、前記被駆動体を稼働させる通常駆動時に発生したエラーの情報が所定の開始条件を満たしたら、前記複数の駆動伝達切替手段について前記伝達状態時異常の有無の判断を行うことを特徴とする駆動装置。 - 請求項1に記載の駆動装置において、
前記異常判断対象を選択するための選択情報を取得する取得手段を有し、
前記異常判断手段は、前記複数の駆動伝達切替手段の中から前記取得手段が取得した選択情報が示す異常判断対象を選択することを特徴とする駆動装置。 - 請求項1に記載の駆動装置において、
前記異常判断手段は、前記複数の駆動伝達切替手段のそれぞれについて、前記被駆動体を稼働させる通常駆動時に発生したエラーの情報が所定の開始条件を満たすか否かを判断し、該所定の開始条件を満たした駆動伝達切替手段について前記伝達状態時異常の有無の判断を行うことを特徴とする駆動装置。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の駆動装置において、
前記駆動源の駆動情報と制御調整値から生成される制御量情報に基づいて前記駆動源を制御する駆動制御手段を有し、
前記異常判断手段は、前記伝達状態時異常の有無の判断の際、前記被駆動体を稼働させる通常駆動時とは異なる制御調整値を用いて生成される制御量情報に基づいて前記駆動源を駆動させた状態で、前記駆動伝達切替手段により前記駆動伝達経路の状態を伝達状態にしているときの前記駆動情報又は前記制御量情報を用いることを特徴とする駆動装置。 - 駆動源からの駆動力を被駆動体に伝達する駆動伝達経路の状態を伝達状態と非伝達状態とに切り替える駆動伝達切替手段と、
前記駆動伝達切替手段の伝達状態時異常の有無を判断する異常判断手段とを有する駆動装置であって、
前記異常判断手段は、前記被駆動体を稼働させる通常駆動時よりも大きい駆動量で前記駆動源を駆動させた状態で、前記駆動伝達切替手段により前記駆動伝達経路の状態を伝達状態にしているときの前記駆動源の駆動情報又は該駆動情報から生成される前記駆動源の制御量情報を用いて、該駆動伝達切替手段についての伝達状態時異常の有無を判断することを特徴とする駆動装置。 - 駆動装置によって駆動される被駆動体を備えた画像形成装置であって、
前記駆動装置として、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の駆動装置を用いることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項8に記載の画像形成装置において、
前記駆動装置における前記異常判断手段の判断結果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。
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