(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
コピー機のような画像形成装置では、画像形成部や給紙搬送部にモーターが用いられている。例えば、コピー用紙を搬送する搬送ローラーは、DCブラシレスモーターによって駆動される。搬送ローラーを駆動するモーターの回転数は、制御装置によって既定値に維持され、用紙搬送方向の画像等倍度の精度が維持されている。
【0003】
搬送ローラー等の駆動対象物は経時劣化するため、画像形成装置の累積使用時間の増加に応じて、モーターに対する負荷トルクが増加する。当該負荷トルクが増加すると、モーターに供給される電流も増加する。
【0004】
画像形成装置の累積使用時間が、予定された製品寿命年数を超える前に、モーターに対する負荷トルクがモーターの出力トルクを上回ると、画像の品質が低下する等の不具合が生じる。そこで、画像形成装置の累積使用時間が製品寿命年数を超える前に、モーターに対する負荷トルクがモーターの出力トルクを上回ることがないように、モーターが設計されている。
【0005】
画像形成装置の累積使用時間が製品寿命年数を超えて、モーターに対する負荷トルクがモーターの出力トルクを上回ると、モーターに供給される電流の増加によってモーターの自己発熱量が異常に上昇する。その場合、一般的な画像形成装置では、表示部にサービスコールが表示されて動作が停止する。当該サービスコールが表示されると、画像形成装置のメンテナンスが終了するまで、画像形成装置が使用不可となる。
【0006】
特許文献1には、斯かる不具合の解消を目的とした画像形成装置が開示されている。特許文献1に開示の画像形成装置では、モーターに対する負荷トルクがモーターの出力トルクを上回った時点で、モーターを一旦停止させたり、又はモーターを一旦減速させたりし、モーターに対する負荷トルクを正常化させる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照して本発明による実施形態を説明する。
図1は、本発明の実施形態である画像形成装置1の概略構成を示す模式図であり、
図2は、画像形成装置1の概略構成を示すブロック図である。
【0014】
画像形成装置1は、画像形成部2と、給紙カセット3と、給紙搬送部4とを備える。
【0015】
画像形成部2は、記録媒体(例えば、コピー用紙、普通紙、再生紙、厚紙、及びOHPシート等の各種シート)に画像を形成する。画像形成部2の構成の詳細は後述する。
【0016】
給紙カセット3は、記録媒体を収容する。給紙搬送部4は、給紙カセット3に収容された記録媒体を画像形成部2に搬送する。給紙搬送部4には、給紙モーター42a、搬送モーター43a、レジストモーター44a、及び排出モーター45a等のモーター(以下、これらのモーターをまとめて「給紙搬送部4のモーター」と略す。)が設けられている。給紙搬送部4の構成の詳細は後述する。
【0017】
画像形成装置1は、制御装置5を更に備える。制御装置5は、画像形成装置1の各部を制御する。制御装置5はマイクロコンピューターにより構成され、CPU51と記憶部52とを有する。記憶部52はRAMとROMとを含む。RAMは外部から与えられる情報を一時的に記憶する。ROMはプログラムを格納する。CPU51は、RAMに記憶された情報を参照して、ROMに格納されたプログラムにしたがって所定の処理を実行する。
【0018】
制御装置5は、負荷トルク検出部52aと電流制御部52bとを有する。負荷トルク検出部52aと電流制御部52bとは、ROMに格納されたプログラムによって構成されている。負荷トルク検出部52aは、給紙搬送部4の各モーターに対する負荷トルクを検出する。電流制御部52bは、負荷トルク検出部52aが検出した負荷トルクに基づいて、給紙搬送部4の各モーターに供給される電流を制御する。
【0019】
より詳細には、電流制御部52bは、給紙搬送部4のモーターのうち、少なくとも1つのモーターの負荷トルクが当該モーターの出力トルクを超えた場合に、当該モーターの回転数が所定値(通常時におけるモーターの回転数であって、例えば、搬送モーター43aの場合は、1000rpm)よりも低くなるように、当該モーターに供給される電流を制御する。その結果、給紙搬送部4のモーターの自己発熱が抑制され、負荷トルクが出力トルクを恒久的に上回った状態でも、給紙搬送部4のモーターを継続して安全に駆動できる。
【0020】
本実施形態では、電流制御部52bは、給紙搬送部4のモーターの回転数が所定値よりも低い状態が所定時間以上継続した場合に、負荷トルクが出力トルクを超えたと判定する。例えば、給紙搬送部4のモーターの回転数が所定値よりも10%以上低い状態が2秒以上継続した場合に、電流制御部52bは、負荷トルクが出力トルクを超えたと判定する。
【0021】
また、電流制御部52bは、負荷トルクが出力トルクを超えた場合であって、且つ画像形成部2が画像形成中の場合には、給紙搬送部4のモーターの回転数が所定値になるように、給紙搬送部4のモーターに供給される電流を制御する。例えば、画像形成中に搬送モーター43aの回転数を所定値よりも低い回転数に切替えると、画像の等倍度が変わる。そこで、搬送モーター43aの負荷トルクが出力トルクを超えた場合であって、且つ画像形成部2が画像形成中の場合には、電流制御部52bは、搬送モーター43aの回転数が所定値となるように、搬送モーター43aに供給される電流を制御する。
【0022】
次に、画像形成部2の構成の詳細と給紙搬送部4の構成の詳細とを説明する。
【0023】
画像形成部2は、画像データに基づいてトナー像を形成し、搬送される記録媒体にトナー像を転写する。画像形成部2は、感光体ドラム21、帯電器22、露光装置23、現像装置24、転写ローラー25、及び清掃装置26を有する。
【0024】
感光体ドラム21は、メインモーターによって副走査方向に回転駆動される。帯電器22は、感光体ドラム21を所定電位に帯電させる。露光装置23は、画像データに基づいてレーザー光を出力し、感光体ドラム21の外周面を露光走査して静電潜像を形成する。
【0025】
露光装置23は、レーザーダイオードとポリゴンミラーとを有する。レーザーダイオードは、画像データに応じて変調された光ビームをポリゴンミラーに照射する。ポリゴンミラーはポリゴンモーターによって回転駆動される。ポリゴンミラーで反射された光ビームは、感光体ドラム21の外周面上にビームスポットとして結像する。当該ビームスポットは、ポリゴンミラーの回転によって感光体ドラム21の外周面上を主走査方向へ等速走査される。その結果、画像データが静電潜像として感光体ドラム21の外周面上に書き込まれる。画像データは、例えば、画像読取部8で得られた画像データ、又は外部のコンピューターから送信された画像データである。
【0026】
現像装置24は、感光体ドラム21の外周面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する。転写ローラー25は感光体ドラム21に圧接され、第1ニップ部が形成される。記録媒体が第1ニップ部に進入する際、転写ローラー25には所定の電圧が印加され、感光体ドラム21上のトナー像が記録媒体に転写される。清掃装置26は、転写後に感光体ドラム21に残留するトナーを除去する。
【0027】
給紙搬送部4は、排出トレイ41、給紙ローラー42、搬送ローラー対43、レジストローラー対44、及び排出ローラー対45を有する。給紙ローラー42は、給紙モーター42aによって回転駆動され、給紙カセット3内の記録媒体を一枚ずつ送り出す。搬送ローラー対43は、搬送モーター43aによって回転駆動され、給紙ローラー42が送り出した記録媒体を画像形成部2に向かって搬送する。レジストローラー対44は、レジストモーター44aによって回転駆動される。レジストローラー対44は、搬送ローラー対43によって搬送されてくる記録媒体を画像形成部2の手前で待機させ、画像形成部2によるトナー像形成のタイミングに合わせて記録媒体を画像形成部2に送る。排出ローラー対45は、排出モーター45aによって回転駆動され、トナー像定着後の記録媒体を排出トレイ41に排出する。
【0028】
制御装置5は、露光制御部52cを更に有する。露光制御部52cは、ROMに格納されたプログラムにより構成されている。給紙搬送部4のモーターのうちの少なくとも1つのモーターの負荷トルクが出力トルクを超えた場合であって、且つ当該モーターの回転数が所定値よりも低くなる場合には、露光制御部52cは、露光装置23による主走査方向の走査速度を当該モーターの回転数の低下に応じて増加させる。
【0029】
画像形成装置1は、定着部6と、原稿搬送装置7と、画像読取部8と、操作パネル9と、電源部10と、I/F部11とを更に備える。
【0030】
定着部6は、記録媒体に転写されたトナー像を記録媒体に定着させる。定着部6は、主として発熱体を内蔵する加熱ローラー61と加圧ローラー62とで構成される。加熱ローラー61と加圧ローラー62とは互いに圧接され、第2ニップ部を形成する。そして、記録媒体が第2ニップ部を通過することで、記録媒体の表面のトナー像が溶融・加熱され、記録媒体に定着される。トナー像定着後の記録媒体は排出トレイ41に排出される。
【0031】
原稿搬送装置7は、原稿トレイ71、原稿搬送ローラー対72、原稿搬送路73、原稿排出ローラー対74、原稿排出トレイ75、及びガイド部材76を有する。画像読取部8は、送り読取用コンタクトガラス81及び載置読取用コンタクトガラス82を有する。原稿トレイ71上に載置された原稿は、原稿搬送ローラー対72によって1枚ずつ原稿搬送路73に送り出される。送り出された原稿は、送り読取用コンタクトガラス81に接するように連続的に搬送される。そして、原稿排出ローラー対74は、読取済の原稿を原稿排出トレイ75に排出する。ガイド部材76は、原稿の搬送をガイドする。
【0032】
画像読取部8は、送り読取用コンタクトガラス81を通過する原稿、及び載置読取用コンタクトガラス82に載置された原稿に光を照射し、原稿からの反射光に基づいて原稿を読み取り、原稿の画像を示す画像データを生成する。
【0033】
操作パネル9は、液晶表示部91と操作キー群92とを備える。液晶表示部91は、画像形成装置1の状態や各種メッセージを表示する。操作キー群92は、ユーザーが各種情報を画像形成装置1に入力するために用いられる。
【0034】
電源部10は、画像形成装置1の各部に設置された電気部品に制御装置5を介して電力を供給する
【0035】
I/F部11は、コンピューター200(例えば、パーソナルコンピューターやサーバー)と制御装置5、又はFAX装置300と制御装置5とを通信可能に接続する。例えば、I/F部11は、画像データをコンピューター200と制御装置5との双方向に送信し、又は画像データをFAX装置300と制御装置5との双方向に送信することができる。
【0036】
次に、画像形成装置1の動作を説明する。給紙カセット3内の記録媒体が給紙ローラー42によって送り出されると、搬送ローラー対43が当該記録媒体をレジストローラー対44に向かって搬送する。記録媒体の先端がレジストローラー対44を構成する一対のローラーの間に当接すると、記録媒体の進行方向が補正される。すなわち、記録媒体の先端縁がレジストローラー対44を構成する一対のローラーの間に当接した状態で、搬送ローラー対43が更に回転し、搬送ローラー対43とレジストローラー対44との間で記録媒体が撓む。記録媒体の進行方向が所定方向に対して傾斜している場合、記録媒体の先端縁の一部のみがレジストローラー対44を構成する一対のローラーの間に当接する。その場合、記録媒体の撓みによって生じる力で、記録媒体の先端縁全体がレジストローラー対44を構成する一対のローラーの間に当接するように記録媒体の姿勢が変化するため、記録媒体の進行方向が補正される。このように、給紙ローラー42が記録媒体を送り出してからレジストローラー対44が記録媒体の進行方向の補正を行うまでの給紙動作を一次給紙と称する。
【0037】
次に、感光体ドラム21の回転タイミングに合わせてレジストローラー対44が回転し、記録媒体が更に撓みを形成しながら感光体ドラム21へ搬送される。このように、レジストローラー対44が記録媒体を送り出してから記録媒体が感光体ドラム21に到達するまでの給紙動作を二次給紙と称する。
【0038】
次に、感光体ドラム21の外周面に形成されたトナー像が転写ローラー25によって記録媒体に転写され、転写されたトナー像が定着部6によって記録媒体に定着される。そして、トナー像が定着された記録媒体は、排出ローラー対45によって排出トレイ41に排出される。
【0039】
図3は、搬送モーター43aに対する負荷トルクのトルクプロファイルである。横軸は時間を示し、縦軸は負荷トルクを示す。搬送モーター43aが起動されてから記録媒体が排出トレイ41に排出されるまでの間の搬送モーター43aに対する負荷トルクは、
図3に示されるように変化する。
【0040】
図4は、画像形成装置1の累積使用時間と搬送モーター43aに対する負荷トルクとの関係の説明図である。横軸は累積使用時間を示し、縦軸は負荷トルクを示す。画像形成装置1の累積使用時間の増加にしたがい、搬送モーター43aに対する負荷トルクTが増加する。画像形成装置1の累積使用時間が、予定された製品寿命N年を超えると、負荷トルクTが搬送モーター43aの出力トルクMを超える。その場合、搬送モーター43aの回転数が所定値よりも低くなるように、搬送モーター43aに供給される電流が制御される。搬送モーター43aの回転数が所定値よりも低くなることで、搬送モーター43aに対する負荷トルクT’は、搬送モーター43aの回転数が所定値である場合に対応する負荷トルクTよりも小さくなる。その結果、搬送モーター43aの自己発熱が抑制され、安全性が向上する。
【0041】
給紙ローラー42による記録媒体の送り出しが開始した後に、搬送モーター43aに対する負荷トルクが搬送モーター43aの出力トルクを超えた場合のモーター制御方法を、
図5に基づいて説明する。
図5は、画像形成装置1におけるモーター制御工程を示すフローチャートである。
【0042】
まず、ステップS10において、制御装置5は、搬送モーター43aに対する負荷トルクが搬送モーター43aの出力トルクを超えているか否かを判定する。すなわち、搬送モーター43aの回転数が所定値(例えば、1000rpm)よりも低い状態が所定時間(例えば、2秒)以上継続した場合に、制御装置5は、搬送モーター43aに対する負荷トルクが搬送モーター43aの出力トルクを超えたと判定する。搬送モーター43aに対する負荷トルクが搬送モーター43aの出力トルクを超えていないと制御装置5が判定した場合(NO)には、モーター制御工程はステップS20に進む。ステップS20において、搬送モーター43aは所定の回転数で駆動され、モーター制御工程は終了する。ステップS10において、搬送モーター43aに対する負荷トルクが搬送モーター43aの出力トルクを超えていると制御装置5が判定した場合(YES)には、モーター制御工程はステップS30に進む。
【0043】
ステップS30において、制御装置5は、画像形成部2が記録媒体に画像を形成中か否かを判定する。制御装置5が、画像形成部2が記録媒体に画像を形成中でないと判定した場合(NO)には、モーター制御工程はステップS40に進む。ステップS40において、搬送モーター43aは所定の回転数よりも低い回転数で駆動され、モーター制御工程はステップS50に進む。ステップS30において、制御装置5が、画像形成部2が記録媒体に画像を形成中であると判定した場合(YES)には、モーター制御工程はステップS20に進む。ステップS20において、搬送モーター43aは所定の回転数で駆動され、モーター制御工程は終了する。
【0044】
ステップS50において、露光制御部52cは、露光装置23による副走査方向の画像形成速度(露光装置23による感光体ドラム21上への副走査方向の画像形成速度)を搬送モーター43aの回転数の低下に応じて変更する。例えば、搬送モーター43aの回転数を所定の回転数の50%に低下させた場合、露光制御部52cは、副走査方向を200%に拡大した画像データを露光装置23に供給する。例えば、1走査ライン毎に1ラインの空白を挿入した画像データが露光装置23に供給されてもよい。その結果、画像の等倍度は、搬送モーター43aの回転数が所定の回転数の場合の画像の等倍度と等しくなる。
【0045】
ステップS40及びステップS50で実行される処理は、印刷ジョブ終了まで継続してもよいし、画像形成装置1の電源OFFまで継続してもよいし、恒久的に継続してもよい。一般に、画像形成装置1の周囲温度、記録媒体の坪量、記録媒体の吸湿度等の諸条件によって、搬送モーター43aの負荷トルクは変動する。したがって、ステップS40及びステップS50で実行される処理は、印刷ジョブの終了まで継続することが好ましい。
【0046】
あるいは、画像形成装置1の累積使用時間が製品寿命年数を超えているか否かによって、ステップS40及びステップS50で実行される処理をいつまで継続するかを決定してもよい。画像形成装置1の累積使用時間が製品寿命年数を超えていない場合は、ステップS40及びステップS50で実行される処理が印刷ジョブ終了まで継続され、画像形成装置1の累積使用時間が製品寿命年数を超えている場合は、ステップS40及びステップS50で実行される処理が恒久的に継続されることが好ましい。
【0047】
なお、ステップS30において、制御装置5が、画像形成部2が記録媒体に画像を形成中であると判定した場合(YES)には、モーター制御工程はステップS20に進み、搬送モーター43aが所定の回転数で駆動される。
【0048】
以上のように、画像形成装置1によれば、搬送モーター43aに対する負荷トルクが搬送モーター43aの出力トルクを超えた場合に、搬送モーター43aの回転数が所定値よりも低くなるように搬送モーター43aに供給される電流が制御される。その結果、搬送モーター43aの自己発熱が抑制され、搬送モーター43aを継続して安全に駆動できる。なお、給紙搬送部4のモーターのうち、搬送モーター43a以外のモーターについても、モーターに対する負荷トルクがモーターの出力トルクを超えた場合に、モーターの回転数が所定値よりも低くなるように、モーターに供給される電流が制御される。
【0049】
以上、図面(
図1〜
図5)を参照しながら本発明の実施形態について説明した。但し、本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。なお、図面を理解しやすくするために、それぞれの各構成要素の厚み、長さ、個数等は、図面作成の都合上から、実際とは異なる。また、上記の実施形態で示す各構成要素の形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【0050】
例えば、本実施形態では、電流制御部52bは、給紙搬送部4のモーターに供給される電流の大きさが所定値以上の状態が所定時間以上継続した場合に、モーターに対する負荷トルクがモーターの出力トルクを超えたと判定してもよい。
【0051】
また、負荷トルク検出部52aは、画像形成部2に設けられたモーター(例えば、感光体ドラム21の駆動モーター、又は、加熱ローラー61の駆動モーター)に対する負荷トルクを検出し、電流制御部52bは、当該モーターの回転数が所定値よりも低くなるように、当該モーターに供給される電流を制御してもよい。また、負荷トルク検出部52aは、給紙搬送部4に設けられたモーターと画像形成部2に設けられたモーターとの各々に対する負荷トルクを検出し、電流制御部52bは、当該モーターの回転数が所定値よりも低くなるように、当該モーターに供給される電流を制御してもよい。また、負荷トルク検出部52aは、1つのモーターに対する負荷トルクを検出し、電流制御部52bは、当該モーターの回転数が所定値よりも低くなるように、当該モーターに供給される電流を制御してもよい。
【0052】
また、モーターに対する負荷トルクがモーターの出力トルクを超えた場合であって、且つモーターの回転数が所定値よりも低くなる場合には、露光制御部52cは、露光装置23による副走査方向の画像形成速度をモーターの回転数の低下に応じて低下させてもよい。例えば、搬送モーター43aの回転数が所定の回転数の50%に低下した場合、露光装置23による副走査方向の画像形成速度を通常の画像形成速度の50%にすることが考えられる。
【0053】
また、画像形成部2は、電子写真方式の画像形成部に限定されない。画像形成部は電子写真方式以外の方式(例えば、インクジェット方式)であり得る。