JP7451309B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータを具備した、例えば、複写機、プリンタ、あるいはファクシミリ装置などの画像形成装置に関するものである。

画像形成装置の回転部材の駆動源には、ブラシレスモータや、ステッピングモータ等が用いられている。現像ローラにおいては、特許文献１のように駆動源と現像ローラ間の駆動伝達経路に現像ローラの駆動／非駆動を切り替える手段を配置し、画像形成の直前に現像ローラの回転を開始することで現像ローラの総回転量を短くするようにしている。又、画像形成装置内の現像ローラの総回転量を正確に測定するために現像ローラの回転を検出するセンサを配置することで、現像ローラの寿命を検出する特許文献２のようなものが提案されている。

特開２００６－２９２８６８号公報 特開２００１－１０９３４０号公報

特許文献１のように駆動源と現像ローラ間の駆動伝達経路に現像ローラの駆動／非駆動を切り替える手段を有している場合、駆動源の回転量と現像ローラの回転量は一致しない。従って、現像ローラの回転量を直接的に検出するセンサを配置しない構成においては、現像ローラの回転量を正確に見積もることが困難であるという課題がある。一方、特許文献２のように現像ローラの回転を検出するセンサを配置した場合には、センサ追加によるコストアップやセンサを配置するスペースが必要になることによる製品サイズアップという懸念がある。

そこで、本発明は、上記課題を鑑みてなされたものである。その目的は、省スペース・低コストで現像ローラの回転量或いはそれに相当する情報をより精度よく見積もることである。

上記目的を達成するために、本発明における画像形成装置は、
現像ローラと、
モータと、
前記モータを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現像ローラに伝達するように構成された駆動列と、
前記駆動列による前記モータの回転駆動力の前記現像ローラへの伝達、非伝達を切り替えるように構成された駆動切替手段と、
前記モータに流れる電流値を検知するように構成された電流検知手段と、
前記現像ローラの回転量に関わる情報を取得するように構成された取得手段と、
を有する画像形成装置において、
前記取得手段は、（ｉ）前記駆動切替手段によって前記回転駆動力が前記現像ローラへ伝達される状態となった伝達タイミングと、（ｉｉ）非伝達となった非伝達タイミングと、に基づいて、前記伝達タイミングから前記非伝達タイミングの間における前記現像ローラの回転量に関わる情報を取得するように構成され、
前記伝達タイミングと前記非伝達タイミングは、前記電流検知手段が検知する電流値の変化から取得されることを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明における画像形成装置は、
現像ローラと、
モータと、
前記モータを制御するように構成されたモータ制御部と、
前記モータの回転駆動力を前記現像ローラに伝達するように構成された駆動列と、
前記駆動列による前記モータの回転駆動力の前記現像ローラへの伝達、非伝達を切り替
えるように構成された駆動切替手段と、
前記モータに流れる電流値を検知するように構成された電流検知手段と、
前記現像ローラの回転量に関わる情報を取得するように構成された取得手段と、
を有する画像形成装置において、
前記取得手段は、（ｉ）第１のタイミングで取得される前記モータの回転に関わる第１の情報と、（ｉｉ）第２のタイミングで取得される前記モータの回転に関わる第２の情報と、に基づいて、前記第１のタイミングから前記第２のタイミングの間における前記現像ローラの回転量に関わる情報を取得するように構成され、
前記取得手段は、前記電流検知手段が検知する電流値の変化に基づいて前記第１のタイミングと前記第２のタイミングを決定するように構成されることを特徴とする。

現像ローラの回転を検出するセンサを無くすことによる省スペース化・低コスト化と正確に現像ローラの回転量を或いはそれに相当する情報をより精度良く見積もることの両立が可能になる。

実施例における画像形成装置の概略断面図 実施例におけるＡモータの駆動構成について説明する図 実施例における回路を説明する図 実施例のモータ構造について説明する図 実施例のシーケンスについて説明する図 実施例の制御について説明する図 実施例の制御フローチャート 実施例における回路を説明する図 実施例２の制御について説明する図 実施例２の制御フローチャート

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
以下、本発明の第１の実施例を図１～図７に基づいて説明する。但し、本実施例はあくまで例示であり、本発明はこれらの構成に限定されるものではない。

図１は電子写真プロセスを用いたタンデム方式のカラー画像形成装置の構成図である。同図を用い、画像形成装置の構成について画像形成動作を説明する。タンデム方式のカラー画像形成装置はイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ねあわせることでフルカラー画像を出力できるように構成されている。

そして各色の画像形成のために、レーザスキャナ（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ）とカートリッジ（１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ）が備えられている。カートリッジ（１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ）は、図中矢印の方向に回転する感光体（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）と、感光体に接するように設けられた感光体クリーナ（１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ）、帯電ローラ（１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ）、及び現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）を有した現像器から構成されている。

更に各色の感光体（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）には中間転写ベルト１９が接して設けられ、この中間転写ベルト１９を挟み、対向するように一次転写ローラ（１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ）が設置されている。

本実施例における画像形成装置は、Ａモータ１０１とＢモータ１０２、Ｃモータ１０３を有している。Ａモータ１０１は、現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）を回転させるためのモータであり、図２にて後述する。不図示のＢモータ１０２は、感光体（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ）を回転させるためのモータである。不図示のＣモータ１０３は、中間転写ベルト１９と感光体１３Ｋを回転させるためのモータである。Ａモータ１０１
、Ｂモータ１０２、Ｃモータ１０３ともに、ＤＣブラシレスモータであり、各ローラをどのモータが回転させるかについては本実施例に限定されるものではない。

用紙２１を格納するカセット２２の搬送下流には給紙ローラ２５、分離ローラ２６ａ、２６ｂ、レジローラ２７が設けられており、レジローラ２７の用紙搬送方向下流側近傍に搬送センサ２８が設けられている。さらに搬送経路下流側には、中間転写ベルト１９と接するように二次転写ローラ２９、そして二次転写ローラ２９の下流に定着器３０が配設されている。

また、レーザプリンタの制御部であるコントローラ３１が設けられており、ＲＯＭ３２ａ、ＲＡＭ３２ｂ、タイマ３２ｃ等を具備したＣＰＵ（中央演算処理装置）３２、及び各種入出力制御回路（不図示）等で構成されている。

次に電子写真プロセスについて簡単に説明する。カートリッジ（１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ）内の暗所にて、感光体（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）表面を帯電ローラ（１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ）により均一に帯電させる。感光体（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ）は、Ｂモータ１０２の駆動力が、ギアによって駆動伝達されることによって回転する構成になっている。同様に感光体１３Ｋ、中間転写ベルト１９は、Ｃモータ１０３の駆動力がギアによって駆動伝達されることによって回転する構成になっている。

次にレーザスキャナ（１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ）により画像データに応じて変調したレーザ光を感光体（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）表面に照射する。そして、レーザ光が照射された部分の帯電電荷が除去されることで、感光体（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）表面に静電潜像を形成する。現像器では一定量のトナー層が保持された現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）から現像バイアスによりトナーを感光体（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）上の前記静電潜像に付着させる。このようにすることで、各色のトナー画像を感光体（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）表面に形成する。

感光体（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）表面上に形成されたトナー画像は、感光体（１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋ）と中間転写ベルト１９とのニップ部において一次転写ローラ（１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ）に印加された一次転写バイアスにより中間転写ベルト１９に引きつけられる。

さらに、ＣＰＵ３２がベルト搬送速度に応じたタイミングにより各カートリッジ（１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ）における画像形成タイミングを制御し、それぞれのトナー像を中間転写ベルト１９上に順次転移させる。このようにすることにより、最終的に中間転写ベルト１９上にフルカラー画像が形成される。

一方、カセット２２内の用紙２１は給紙ローラ２５により搬送され、分離ローラ２６ａ、２６ｂにより、用紙２１が一枚だけレジローラ２７を通過して、二次転写ローラ２９へ搬送される。その後、レジローラの下流にある二次転写ローラ２９と中間転写ベルト１９とのニップ部において中間転写ベルト１９上のトナー像は用紙２１に転写され、最後に用紙２１上のトナー画像は定着器３０により加熱定着処理され、画像形成装置外に排出される。本実施例における画像形成装置は外気の環境温度を測定する環境温度センサ４０を備えており、測定された環境温度に応じた画像形成の設定を行うことが可能となっている。

次に図２を用いて、現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）を回転させるための駆動構成について説明する。現像ローラを回転させるための駆動構成は、単一の駆動源としてのＡモータ１０１と、駆動列としての、ギア列による駆動伝達手段（ＹＡ、ＹＢ、ＭＡ、ＭＢ、ＣＡ、ＣＢ、ＫＡ、ＫＢ）と、駆動切替手段としての、Ｄモータ１０４およ
びＤモータ１０４によって制御されるメカクラッチ（１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、１０５Ｋ）と、によって構成される。Ｄモータ１０４の駆動は、コントローラ３１（ＣＰＵ３２）により制御される。

Ａモータ１０１は、ブラシレスモータであり、Ａモータ１０１において発生した回転力は、ギア列による駆動伝達手段（ＹＡ、ＭＡ、ＣＡ、ＫＡ）によって、駆動列の途中のメカクラッチ（１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、１０５Ｋ）まで伝達される。Ｄモータ１０４は、回転位置制御が可能なモータ（例えばステッピングモータ）であり、Ｄモータを所定回転分回転させると、メカクラッチが接続状態になる。すると、Ａモータ１０１からメカクラッチ（１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、１０５Ｋ）まで伝達された回転駆動力は、ギア列による駆動伝達手段（ＹＢ、ＭＢ、ＣＢ、ＫＢ）を介して、順次、現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）まで駆動伝達される。その結果、現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）が回転する。

次に、Ａモータ１０１を回転させるためのモータ構成について説明する。まず、モータ制御部１２０について、より詳細に説明する。図３にモータ制御部１２０の構成を示す。モータ制御部１２０はＡモータ１０１を回転させるための回路である。モータ制御部１２０は、例えばマイコン１２１を用いた演算処理手段を備える。マイコン１２１は、ＣＰＵの他、通信ポート１２２、ＡＤコンバータ１２９、カウンタ１２３、不揮発メモリ１２４、基準クロック生成部１２５、ＰＷＭポート１２７、電流算出部１２８を内蔵する。

カウンタ１２３は、基準クロック生成部１２５が生成した基準クロックを基にカウント動作を行い、該カウント値により、入力されたパルスの周期の計測や、Ａモータ１０１の回転と同期したＰＷＭ信号の生成などを行う。ＰＷＭポート１２７は、６本の端子を備え、ハイ側信号３本（Ｕ－Ｈ、Ｖ－Ｈ、Ｗ－Ｈ）と、ロー側信号３本（Ｕ－Ｌ、Ｖ－Ｌ、Ｗ－Ｌ）のＰＷＭ信号を出力する。

モータ制御部１２０は、ハイ側３個、ロー側３個のスイッチング素子により構成された３相のインバータ１３１を備える。スイッチング素子としては、例えばトランジスタやＦＥＴが使用できる。各スイッチング素子は、ゲートドライバ１３２を介してＰＷＭポート１２７に接続され、ＰＷＭポート１２７から出力されるＰＷＭ信号によってＯＮ／ＯＦＦの制御が可能である。各スイッチング素子は、ＰＷＭ信号がＨでＯＮし、ＬでＯＦＦするものとする。

インバータ１３１のＵ、Ｖ、Ｗ相出力１３３は、モータのコイル１３５、１３６、１３７に接続されており、各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御により、各コイル１３５、１３６、１３７に流すコイル電流の通電を制御することができる。各コイル１３５、１３６、１３７に流れたコイル電流は、電流検知部により検知される。

電流検知部は、電流センサ１３０、アンプ部１３４、ＡＤコンバータ１２９、電流値算出部１２８から構成される。電流値算出部１２８は、マイコンに内蔵されたＣＰＵによる演算機能で達成されるが、電流値算出を行える専用ハードウェアを、マイコン内に設けても良い。

まず、コイルに流れた電流は、電流センサ１３０により電圧に変換される。該電圧は、アンプ部１３４で増幅およびオフセット電圧の印加が行われ、マイコンのＡＤコンバータ１２９に入力される。例えば、電流センサ１３０が、１Ａ当たり０．０１Ｖの電圧を出力し、アンプ部１３４での増幅率が１０倍、印加されるオフセット電圧が１．６Ｖとすると、－１０Ａ～＋１０Ａの電流が流れた際のアンプ部１３４の出力電圧は０．６～２．６Ｖとなる。

ＡＤコンバータ１２９は、例えば０～３Ｖの電圧を０～４０９５のＡＤ値として出力する。従って、－１０Ａ～＋１０Ａの電流が流れた際のＡＤ値は、おおよそ８１９～３５４９となる。なお、電流の正負は、電流が３相インバータ１３１からＡモータ１０１に流れる場合を＋とする。

電流値算出部１２８は、ＡＤ変換されたデータ（以後、ＡＤ値と記述する）に所定の演算を施し、電流値を算出する。すなわち、ＡＤ値から、オフセット値を減算し、さらに所定の係数を乗算して、電流値を求める。なお、ここで算出される電流値は実際の電流値そのものでなくとも、それに相関のある値を相当させることができ、ここではそのような値を求める場合にも電流値を求めると記載する。オフセット値は、オフセット電圧１．６ＶのＡＤ値となるので、おおよそ２１８４となり、係数は、おおよそ０．００７３３となる。オフセット値は、コイル電流を流していないときのＡＤ値を読み込み、記憶しておき使用する。係数は、あらかじめ不揮発メモリ１２４に標準係数として保存しておく。

マイコン１２１によってゲートドライバ１３２を介して３相インバータ１３１を制御することで、Ａモータ１０１のコイル１３５、１３６、１３７に電流を流す。マイコン１２１は、電流センサ１３０、アンプ部１３４、ＡＤコンバータ１２９によってコイルに流れる電流を検知し、検知したコイルに流れる電流からＡモータ１０１のロータ位置及び速度を算出する。以上により、マイコン１２１は、Ａモータ１０１を回転制御することができる。

続いて、図４を用いてＡモータ１０１の構造について説明する。Ａモータ１０１は、６スロットのステータ１４０と、４極のロータ１４１からなり、ステータ１４０は、それぞれステータコアに巻かれるＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイル１３５、１３６、１３７を備える。ロータ１４１は、永久磁石により構成され、２組のＮ極／Ｓ極を備える。Ｕ層、Ｖ層、Ｗ層の各コイル１３５、１３６，１３７は、インバータ出力６２と接続されている。

続いて図５を用いて本実施例における特徴的な部分であるＡモータ１０１とＡモータ１０１の負荷である現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）の動作について説明する。最初にタイミングＡで、モータ制御部１２０は、Ａモータ１０１を、Ａモータと現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）が非接続状態において、起動する。

続いて、コントローラ３１はＤモータを起動する。Ｄモータが回転することで、タイミングＢで、メカクラッチ１０５Ｙが接続し、現像ローラ１６Ｙが回転を開始する。メカクラッチ１０５は、駆動源からの駆動力を入力する入力部と、その駆動力の伝達先と接続されている出力部とから構成される。メカクラッチ１０５が接続状態になると、この入力部と出力部とが機械的／磁気的に接続され、入力部へ入力される駆動力が、出力部へ伝達される。この状態を接続状態とする。同様にタイミングＣ、Ｄ、Ｅにおいてそれぞれ、メカクラッチ１０５Ｍ、１０５Ｃ、１０５Ｋが接続することによって現像ローラ１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋが回転を開始する。Ａモータ１０１の負荷トルクは、伝達タイミングとしてのタイミングＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅにて順次大きくなっていく。

プリントジョブが完了した後、コントローラ３１はＤモータを回転させ、非伝達タイミングとしてのタイミングＦ、Ｇ、Ｈ、Ｉにて、メカクラッチ１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、１０５Ｋが非接続状態にする。これにより、現像ローラ１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋの回転は、順次停止する。最後に、タイミングＪにてＡモータ１０１の回転を停止させる。

このような構成とすることで、一つのモータであったとしても各ステーションの画像形
成の直前に、現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）の回転開始、回転終了をすることができる。さらには、現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）の回転量を短くすることができ、現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）の寿命を延ばすことが可能になる。

しかしながら、Ａモータ１０１の回転開始タイミングと現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）回転開始タイミングは異なる。このため、Ａモータ１０１の回転に関わる情報から、現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）の回転量を正確に算出することができない。ここで、Ａモータ１０１の回転量に関わる情報とは、Ａモータ１０１のモータ回転量そのものでも良いし、回転時間でも良い。また、予め用意されたシーケンスから、現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）の回転開始、回転停止タイミングを把握し、回転量を予測したとしても、メカクラッチ１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、１０５Ｋを用いた現像ローラ１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋの接続・非接続を切り替える機構の応答性にはばらつきが存在する。よって機構のばらつき分は、現像モータの回転数誤差となってしまう。

本実施例においては、機構のばらつきを出さずに現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）の回転量を測定する方法について図６を用いて説明する。

図６は、横軸を時間に、Ａモータ１０１の電流値とＡモータ１０１の回転量カウンタを表している。Ａモータ１０１に流れる電流値は、電流センサ１３０によって検出することが出来、Ａモータ１０１の電流値によって、Ａモータ１０１にかかるトルク及びトルク変化を検出することが可能である。即ち、図６に示されるＡモータ１０１の電流値の変化は、図５におけるＡモータ１０１の負荷トルク推移に対応する。

電流値Ａモータの１０１の電流値はタイミングＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅで上がる方向に変化しており、タイミングＦ、Ｇ、Ｈ、Ｉで減る方向に変化している。Ａモータの１０１の電流値の変化は、Ａモータ１０１にかかるトルクの変化を表している。

Ｂタイミングは、現像ローラ１６Ｙがメカクラッチ１０５Ｙによって接続されたタイミング、Ｆタイミングは、現像ローラ１６Ｙがメカクラッチ１０５Ｙによって非接続となったタイミングである。Ｃタイミングは、現像ローラ１６Ｍがメカクラッチ１０５Ｍによって接続されたタイミング、Ｇタイミングは、現像ローラ１６Ｍがメカクラッチ１０５Ｍによって非接続となったタイミングである。

Ｄタイミングは、現像ローラ１６Ｃがメカクラッチ１０５Ｃによって接続されたタイミング、Ｈタイミングは、現像ローラ１６Ｃがメカクラッチ１０５Ｃによって非接続となったタイミングである。Ｅタイミングは、現像ローラ１６Ｋがメカクラッチ１０５Ｋによって接続されたタイミング、Ｉタイミングは、現像ローラ１６Ｋがメカクラッチ１０５ＣＫよって非接続となったタイミングである。

現像ローラ１６Ｙの回転量Ｃｙは、ＦタイミングにおけるＡモータ１０１回転量カウンタ値Ｃｙ＿ＯＦＦからＢタイミングにおけるＡモータ１０１の転量カウンタ値Ｃｙ＿ＯＮを減算し、Ａモータ１０１の回転数に対する現像ローラ１６Ｙの回転数比率（減速比ｋ）を掛けることで求められる。以下、モータに対する現像ローラの減速比ｋとは、この回転数の比率のことを指す。

現像ローラ１６Ｍの回転量Ｃｍは、ＧタイミングにおけるＡモータ１０１回転量カウンタ値Ｃｍ＿ＯＦＦからＣタイミングにおけるＡモータ１０１回転量カウンタ値Ｃｍ＿ＯＮを減算し、減速比ｋを掛けることで求めることが可能である。ここでの減速比ｋは、Ａモ
ータ１０１に対する現像ローラ１６Ｍの減速比である。

現像ローラ１６Ｃの回転量Ｃｃは、ＨタイミングにおけるＡモータ１０１回転量カウンタ値Ｃｃ＿ＯＦＦからＤタイミングにおけるＡモータ１０１回転量カウンタ値Ｃｃ＿ＯＮを減算し、減速比ｋを掛けることで求めることが可能である。ここでの減速比ｋは、Ａモータ１０１に対する現像ローラ１６Ｃの減速比である。

現像ローラ１６Ｋの回転量Ｃｋは、ＩタイミングにおけるＡモータ１０１回転量カウンタ値Ｃｋ＿ＯＦＦからＥタイミングにおけるＡモータ１０１回転量カウンタ値Ｃｋ＿ＯＮを減算し、減速比ｋを掛けることで求めることが可能である。ここでの減速比ｋは、Ａモータ１０１に対する現像ローラ１６Ｋの減速比である。以上により、現像ローラ上に回転数を検出するようなセンサを無くしつつ、正確に現像ローラの総回転量を算出することの両立が可能になる。

続いて、本実施例を説明する制御に関して図７のフローチャートを用いて説明する。プリントシーケンスがスタートすると、ＣＰＵ３２は、Ｓ１０１においてモータ制御部１２０に対して、Ａモータ１０１を起動するように指示する。

続いて、ＣＰＵ３２は、Ｓ１０２でＡモータ１０１が起動完了を確認できたタイミングで、Ｓ１０３にてＤモータ１０４の回転を開始させる。ＣＰＵ３２は、Ｓ１０４にて現像ローラ１６Ｙが回転開始したＢタイミングを、Ａモータ１０１の電流値が上昇方向に変化したことにより検出する。Ａモータ１０１の電流値の上昇するＢタイミングは、ＣＰＵ３２が電流検知部からの検出データを読み込むことで判別する。

続いて、ＣＰＵ３２は、Ｓ１０５にてＢタイミングにおけるＡモータの回転量カウンタ値Ｃｙ＿ｏｎを取得する。本実施例においては、モータに流れる電流からＡモータ１０１のロータ位置を算出し、算出したロータ位置から回転量カウンタ値をカウントしている。しか、Ａモータ１０１上にセンサ（ＦＧ出力、ホール素子）を配置する等でも同様のことが達成でき、本実施例に記載された形態に限定されるものではない。

ＣＰＵ３２は、Ｓ１０６にて、現像ローラ１６Ｍが回転開始したＣタイミングをＡモータ１０１の電流値が上昇方向に変化したことにより検出する。また、Ｓ１０８にて、現像ローラ１６Ｃが回転開始したＤタイミングをＡモータ１０１の電流値が上昇方向に変化したことにより検出する。さらに、Ｓ１１０にて、現像ローラ１６Ｋが回転開始したＥタイミングをＡモータ１０１の電流値が上昇方向に変化したことにより検出する。

続いてＳ１０７、Ｓ１０９、Ｓ１１１にて、ＣＰＵ３２は、ＣタイミングにおけるＡモータの回転量カウンタ値Ｃｍ＿ｏｎ、ＤタイミングにおけるＡモータの回転量カウンタ値Ｃｃ＿ｏｎ、ＥタイミングにおけるＡモータの回転量カウンタ値Ｃｋ＿ｏｎを取得する。

続いて、ＣＰＵ３２は、Ｄモータ１０４を回転停止する。これによりメカクラッチの接続状態が維持される。ＣＰＵ３２は、Ｓ１１３においてプリントシーケンス終了処理開始タイミングになったところで、Ｓ１１４にて、Ｄモータ１０４を回転開始する。次に、ＣＰＵ３２は、Ｓ１１５にて現像ローラ１６Ｙが回転停止したＦタイミングを、Ａモータ１０１の電流値が減少方向に変化したことにより検出する。

続いて、Ｓ１１６にてＦタイミングにおけるＡモータの回転量カウンタ値Ｃｙ＿ｏｆｆを取得する。ＣＰＵ３２は、Ｓ１１７、Ｓ１１９、Ｓ１２１にて、現像ローラ１６Ｍが回転停止したＧタイミング、現像ローラ１６Ｃが回転停止したＨタイミング、現像ローラ１６Ｋが回転停止したＩタイミングをＡモータ１０１の電流値が減少方向に変化したタイミ
ングにより検出する。

続いてＣＰＵ３２は、Ｓ１１８、Ｓ１２０、Ｓ１２２にてＧタイミングのＡモータの回転量カウンタ値Ｃｍ＿ｏｆｆ、ＨタイミングにおけるＡモータの回転量カウンタ値Ｃｃ＿ｏｆｆ、ＩタイミングにおけるＡモータの回転量カウンタ値Ｃｋ＿ｏｆｆを取得する。

そして、Ｓ１２３で、ＣＰＵ３２は、Ｄモータ１０４を回転停止する。Ｓ１２４にて、以下の計算式を用いて現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）の回転量を算出することでプリントシーケンスは終了となる。
現像ローラ１６Ｙの回転量：Ｃｙ＝（Ｃｙ＿оｆｆ－Ｃｙ＿оｎ）＊ｋ
現像ローラ１６Ｍの回転量：Ｃｍ＝（Ｃｍ＿оｆｆ－Ｃｍ＿оｎ）＊ｋ
現像ローラ１６Ｃの回転量：Ｃｃ＝（Ｃｃ＿оｆｆ－Ｃｃ＿оｎ）＊ｋ
現像ローラ１６Ｋの回転量：Ｃｋ＝（Ｃｋ＿оｆｆ－Ｃｋ＿оｎ）＊ｋ

なお、上に説明したフローチャートでは、取得手段として、ＣＰＵ３２が、各現像ローラの回転量を取得するよう説明を行ってきたが、それに限定されない。例えばタイミングＢからタイミングＦの経過時間、つまり、現像ローラ１６Ｙがメカクラッチ１０５Ｙによって接続されたタイミングから、非接続になるまでの時間を回転量に相当させても良い。メカクラッチの接続－非接続間のＡモータ１０１の回転時間は、現像ローラの回転量に相関するからである。他の色の現像ローラについても同様である。そして、ＣＰＵ３２は、Ａモータ１０１からの回転駆動力が現像ローラへ伝達される状態となった伝達タイミングと、非伝達となった非伝達タイミングと、に基づいて、現像ローラの回転量に関わる情報を取得できる。

そして、本シーケンスによって算出された回転量をプリントシーケンスが発生する度に、積算していくことで、現像ローラの総回転量を算出することが可能になる。総回転量を算出することにより、現像ローラの寿命を把握することが可能になる。寿命の到達を把握した場合には、報知手段として、例えば、操作パネル５０に、現像ローラの寿命が尽きたことを表示してユーザに報知することができる。報知手段の制御はＣＰＵ３２が行う。

以上により、現像ローラ上に回転数を検出するようなセンサを無くしつつ、正確に現像ローラの総回転量を算出することの両立が可能になる。なお、本実施例においては、現像ローラの回転量、もしくは回転量に関わる情報を算出し取得する取得手段として、ＣＰＵ３２が機能していたが、これに限られない。すなわち、上述のようにマイコン１２１が検出した値に基づき、コントローラ３１のＣＰＵ３２が現像ローラの回転量に関わる情報を算出しても良い。もしくは、マイコン１２１が取得手段として、現像ローラの回転量に関わる情報を算出・取得しその算出結果をコントローラ３１にシリアル通信線を介して渡しても良い。或いは、現像ローラの回転量に関わる情報を算出する際の演算を、マイコン１２１とＣＰＵ３２で分業するような形態でも構わない。

（実施例２）
前述した実施例１では、Ａモータ１０１のコイルに流れる電流の変化から、現像ローラの回転開始タイミングと回転終了タイミングを検出し、Ａモータ１０１の回転量をカウントする手段によって現像ローラの回転量を算出する例について説明を行った。本実施例では、Ａモータ１０１上にホール素子を有するモータにおいて、モータに流れる電流の変化から、現像ローラの回転開始タイミングと回転終了タイミングを検出する。そして、現像ローラの回転時間とＡモータ１０１の速度からモータの回転量を算出する例について説明する。

以下では、本実施例について、実施例１と異なる点を主として説明し、共通する構成に
ついては、同一符号を付けて説明を省略する。

図８にモータ制御部１２０の構成を示す。モータ制御部１２０はＡモータ１０１を回転させるための回路である。電流検知部は、電流センサ２００、ＡＤコンバータ１２９、電流値算出部１２８から構成される。

まず、モータへの電流は、電流センサ２００により電圧に変換され、マイコンのＡＤコンバータ１２９に入力される。電流値算出部１２８は、ＡＤ値に所定の演算を施し、電流値を算出する。Ａモータ１０１上には、ロータの回転を検出するためのホール素子２０１、２０２、２０３を有し、ホール素子によって出力された電圧は、アンプ部１３４によって増幅された上で、マイコン１２１に入力される。

マイコン１２１は、回転速度取得手段としての、ホール素子２０１、２０２、２０３、アンプ部１３４、ＡＤコンバータ１２９によってＡモータ１０１のロータ位置及び速度を算出する。マイコン１２１は、ホール素子２０１、２０２、２０３によって検出したロータ位置情報を元に、ゲートドライバ１３２を介して３相インバータ１３１を制御する。そして、Ａモータ１０１のコイル１３５、１３６、１３７に電流を流し、Ａモータ１０１を回転させる。以上により、マイコン１２１は、Ａモータ１０１を回転制御することができる。

図９は、横軸を時間に、縦軸にＡモータ１０１の電流値を表している。Ｂタイミング、Ｃタイミング、Ｄタイミング、Ｅタイミングは現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）が回転開始したタイミングであり、このタイミングでの時間をＴｂ、Ｔｃ、Ｔｄ、Ｔｅとする。Ｆタイミング、Ｇタイミング、Ｈタイミング、Ｉタイミングは現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）が回転停止したタイミングであり、このタイミングでの時刻をＴｆ、Ｔｇ、Ｔｈ、Ｔｉとする。

以上により、現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）の回転時間は、以下式によって求めることができる。
現像ローラ１６Ｙ回転時間Ｔｙ＝Ｔｆ－Ｔｂ
現像ローラ１６Ｍ回転時間Ｔｍ＝Ｔｇ－Ｔｃ
現像ローラ１６Ｃ回転時間Ｔｃ＝Ｔｈ－Ｔｄ
現像ローラ１６Ｋ回転時間Ｔｋ＝Ｔｉ－Ｔｅ

現像ローラの回転量は、現像ローラの回転時間に対して、モータの回転速度ＶとＡモータ１０１に対する現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）の減速比ｋを掛けることで算出することができる。以上により、現像ローラ上に回転数を検出するようなセンサを無くしつつ、正確に現像ローラの総回転量を算出することの両立が可能になる。

続いて本実施例を説明する制御に関して図１０のフローチャートを用いて説明する。ＣＰＵ３２は、プリントシーケンスがスタートし、Ｓ１０１、Ｓ１０２にてＡモータ１０１を起動すると、Ｓ１０３にてＤモータ１０４を回転開始する。ＣＰＵ３２は、Ｓ２０１、Ｓ２０２、Ｓ２０３、Ｓ２０４にて現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）が回転開始したタイミングであるＢタイミング、Ｃタイミング、Ｄタイミング、Ｅタイミングにおける時刻Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｅ、Ｔｆを取得する。

ＣＰＵ３２は、Ｓ１１３にてプリントシーケンスの終了処理を開始し、Ｓ１１４にてＤモータ１０４を回転開始する。ＣＰＵ３２は、Ｓ２０５、Ｓ２０６、Ｓ２０７、Ｓ２０８にて現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）が回転停止したタイミングであるＦタイミング、Ｇタイミング、Ｈタイミング、Ｉタイミングにおける時刻Ｔｆ、Ｔｇ、Ｔｈ
、Ｔｉを取得する。

そして、Ｓ１２３で、ＣＰＵ３２はＤモータ１０４を回転停止する。Ｓ２０９にて、以下の計算式を用いて現像ローラ（１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ）の回転量を算出することでプリントシーケンスは終了となる。
現像ローラ１６Ｙの回転量：Ｃｙ＝（Ｔｆ－Ｔｂ）＊Ｖ＊ｋ
現像ローラ１６Ｍの回転量：Ｃｍ＝（Ｔｇ－Ｔｃ）＊Ｖ＊ｋ
現像ローラ１６Ｃの回転量：Ｃｃ＝（Ｔｈ－Ｔｄ）＊Ｖ＊ｋ
現像ローラ１６Ｋの回転量：Ｃｋ＝（Ｔｉ－Ｔｅ）＊Ｖ＊ｋ
本シーケンスによって算出された回転量をプリントシーケンスが発生する度に、積算していくことで、現像ローラの総回転量を算出することが可能になる。総回転量を算出することにより、現像ローラの寿命を把握することが可能になる。

以上により、現像ローラ上に回転数を検出するようなセンサを無くしつつ、正確に現像ローラの総回転量を算出することの両立が可能になる。なお、本実施例においても実施例１と同様に、現像ローラの回転量を算出し取得する取得手段として、ＣＰＵ３２が機能していたが、これに限られない。すなわち、上述のようにマイコン１２１が検出した値に基づき、コントローラ３１のＣＰＵ３２が現像ローラの回転量を算出しても良い。もしくは、マイコン１２１が取得手段として、現像ローラの回転量を算出・取得しその算出結果をコントローラ３１にシリアル通信線を介して渡しても良い。或いは、現像ローラの回転量を算出する際の演算を、マイコン１２１とＣＰＵ３２で分業するような形態でも構わない。

本実施例では、現像ローラを複数有するタンデム方式の画像形成装置を例示したが、現像ローラを一つ備えるモノクロ方式の画像形成装置に対しても本発明が適用可能なことは言うまでもない。また、本実施例においては、ブラシレスモータの電流の変化によってトルクの変化を検出し、ブラシレスモータの駆動力が駆動伝達切り替え手段によって伝達状態になったタイミングと非伝達になったタイミングを検出している。ステッピングモータやブラシモータにおいても、回転数を検出し、モータに流す電流にフィードバックするような構成であれば、電流を検出することで、トルクの変化を検出することが可能である。そのため、本発明は、ステッピングモータやブラシモータにおいても適用可能である。

１０１…Ａモータ、１０４…Ｄモータ、３２…ＣＰＵ、１２０…モータ制御部、１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、１０５Ｋ…メカクラッチ、１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ…現像ローラ

Claims (15)

1. 現像ローラと、
   モータと、
   前記モータを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現像ローラに伝達するように構成された駆動列と、
   前記駆動列による前記モータの回転駆動力の前記現像ローラへの伝達、非伝達を切り替えるように構成された駆動切替手段と、
   前記モータに流れる電流値を検知するように構成された電流検知手段と、
   前記現像ローラの回転量に関わる情報を取得するように構成された取得手段と、
   を有する画像形成装置において、
   前記取得手段は、（ｉ）前記駆動切替手段によって前記回転駆動力が前記現像ローラへ伝達される状態となった伝達タイミングと、（ｉｉ）非伝達となった非伝達タイミングと、に基づいて、前記伝達タイミングから前記非伝達タイミングの間における前記現像ローラの回転量に関わる情報を取得するように構成され、
   前記伝達タイミングと前記非伝達タイミングは、前記電流検知手段が検知する電流値の変化から取得されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記取得手段は、前記モータの回転量に関わる情報を取得するように構成され、
   前記取得手段は、前記伝達タイミングにおいて前記取得手段が取得した前記モータの前記回転量に関わる情報と、前記非伝達タイミングにおいて前記取得手段が取得した前記モータの前記回転量に関わる情報と、に基づいて、前記現像ローラの回転量に関わる情報を取得するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記モータは、ステータコアとステータコアに巻かれたコイルとを有するステータと、永久磁石を含むロータと、を有し、
   前記モータ制御部は、前記コイルの通電を制御するように構成されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御するように構成されたパルスを出力する出力手段と、を有し、
   前記取得手段は、前記モータの回転に同期して生成されるパルスをカウントすることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記取得手段は、前記電流検知手段が検知する電流値に基づいて取得される前記ロータの位置に基づいて、前記モータの回転量に相関する値をカウントするように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記モータの回転速度を取得するように構成された速度取得手段を有し、
   前記取得手段は、前記伝達タイミングから前記非伝達タイミングまでの時間から取得される前記現像ローラの回転時間と、前記速度取得手段が取得した前記回転速度と、に基づいて、前記現像ローラの回転量に関わる情報を取得するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 前記モータは、ステータコアとステータコアに巻かれたコイルとを有するステータと、永久磁石を含むロータと、を有し、
   前記モータ制御部は、前記コイルの通電を制御するように構成されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御するためのパルスを出力するように構成された出力手段と、を有し、
   前記速度取得手段は、前記ロータの速度を検出するように構成されたホール素子を有することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記現像ローラを複数有し、
   前記モータは、複数の前記現像ローラのための単一の駆動源であることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記駆動切替手段は、複数の前記現像ローラのそれぞれの前記伝達タイミングと前記非伝達タイミングが互いに異なるタイミングとなるように、前記伝達、非伝達を切り替えるように構成され、
   前記取得手段は、複数の前記現像ローラの減速比を用いて、複数の前記現像ローラそれぞれの回転量に関わる情報を取得するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記取得手段が取得した前記現像ローラの回転量に関わる情報に基づいて前記現像ローラが寿命に達したことを報知するように構成された報知手段を有することを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記駆動切替手段は、前記駆動列の途中に設けられたクラッチと、前記クラッチを制御するステッピングモータと、を有することを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 現像ローラと、
    モータと、
    前記モータを制御するように構成されたモータ制御部と、
    前記モータの回転駆動力を前記現像ローラに伝達するように構成された駆動列と、
    前記駆動列による前記モータの回転駆動力の前記現像ローラへの伝達、非伝達を切り替えるように構成された駆動切替手段と、
    前記モータに流れる電流値を検知するように構成された電流検知手段と、
    前記現像ローラの回転量に関わる情報を取得するように構成された取得手段と、
    を有する画像形成装置において、
    前記取得手段は、（ｉ）第１のタイミングで取得される前記モータの回転に関わる第１の情報と、（ｉｉ）第２のタイミングで取得される前記モータの回転に関わる第２の情報と、に基づいて、前記第１のタイミングから前記第２のタイミングの間における前記現像
    ローラの回転量に関わる情報を取得するように構成され、
    前記取得手段は、前記電流検知手段が検知する電流値の変化に基づいて前記第１のタイミングと前記第２のタイミングを決定するように構成されることを特徴とする画像形成装置。
12. 前記第１のタイミングは、前記電流検知手段によって検知された前記電流値が増加したタイミングであり、前記第２のタイミングは、前記電流検知手段によって検知された前記電流値が減少したタイミングであることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記第１の情報と前記第２の情報は、（ｉ）前記モータの回転量、（ｉｉ）前記モータの回転速度、および（ｉｉｉ）前記モータの回転時間、のうち少なくとも一つに関わる情報を含むことを特徴とする請求項１１または１２に記載の画像形成装置。
14. 前記第１のタイミングは、前記駆動切替手段によって、前記現像ローラに前記回転駆動力が伝達状態となったタイミングであり、前記第２のタイミングは、前記駆動切替手段によって、前記現像ローラに前記回転駆動力が非伝達状態となったタイミングであることを特徴とする請求項１１～１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
15. 前記現像ローラを複数有し、
    前記モータは、複数の前記現像ローラのための単一の駆動源であることを特徴とする請求項１１～１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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