(57)【要約】【課題】クラッチの余命を従来よりも正確に判定する。【課題を解決するための手段】  画像形成装置１は、画像を形成するための回転体１４と、回転体１４を回転駆動するモータ３と、モータ３の回転駆動力を回転体へ伝達するクラッチ５と、モータ３をフィードバック制御するモータ制御部２５と、クラッチ５に対して連結／解放の切替えを指令するクラッチ制御部２０２と、クラッチ５が連結動作または解放動作を行うときに、モータ３のフィードバック制御に用いるフィードバック情報ω，Ｉｑをモータ制御部２５から取得して、当該フィードバック情報ω，Ｉｑに基づいてクラッチ５の余命を判定する判定部２０３と、を有する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シートに画像を形成する画像形成装置であって、
前記画像を形成するための回転体と、
前記回転体を回転駆動するモータと、
前記モータの回転駆動力を前記回転体へ伝達するクラッチと、
前記モータをフィードバック制御するモータ制御部と、
前記クラッチに対して連結／解放の切替えを指令するクラッチ制御部と、
前記クラッチが連結動作または解放動作を行うときに、前記モータのフィードバック制御に用いるフィードバック情報を前記モータ制御部から取得して、当該フィードバック情報に基づいて前記クラッチの余命を判定する判定部と、を有する、
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記フィードバック情報は、前記モータの回転速度であり、
前記判定部は、前記クラッチに対して連結／解放の切替えが指令されてから前記回転速度が安定するまでの時間がしきい値以上である場合に、前記クラッチの余命が短いと判定する、
請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記フィードバック情報は、前記モータの回転速度であり、
前記判定部は、前記クラッチに対して連結／解放の切替えが指令されてから前記回転速度の微分値が零になるまでの時間がしきい値以上である場合に、前記クラッチの余命が短いと判定する、
請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記フィードバック情報は、前記モータの回転速度であり、
前記判定部は、前記クラッチに対して連結／解放の切替えが指令されてから設定時間が経過するまでの前記回転速度の変化の周波数成分のうち設定周波数の成分値がしきい値未満である場合に、前記クラッチの余命が短いと判定する、
請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記モータは、ＤＣブラシレスモータであり、
前記モータ制御部は、目標速度で回転するよう前記モータをベクトル制御し、
前記フィードバック情報は、ベクトル制御における前記モータに回転トルクを生じさせる電流成分であるｑ軸電流値であり、
前記判定部は、前記クラッチに対して連結／解放の切替えが指令されてから設定時間が経過するまでの前記ｑ軸電流値の積分値がしきい値以上である場合に、前記クラッチの余命が短いと判定する、
請求項１記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記モータは、ＤＣブラシレスモータであり、
前記モータ制御部は、目標速度で回転するよう前記モータをベクトル制御し、
前記フィードバック情報は、前記ＤＣブラシレスモータの回転速度、およびベクトル制御における前記モータに回転トルクを生じさせる電流成分であるｑ軸電流値であり、
前記判定部は、
前記クラッチに対して連結／解放の切替えが指令されてから前記回転速度が安定するまでの第１の時間と、
前記クラッチに対して連結／解放の切替えが指令されてから前記回転速度の微分値が零になるまでの第２の時間と、
前記クラッチに対して連結／解放の切替えが指令されてから第１の設定時間が経過するまでの前記回転速度の変化の周波数成分のうち設定周波数の成分値と、
前記クラッチに対して連結／解放の切替えが指令されてから第２の設定時間が経過するまでの前記ｑ軸電流値の積分値と、
を重み付け加算する演算またはそれに相当する処理を行って重み付け加算値を算出し、算出した重み付け加算値がしきい値以上である場合に、前記クラッチの余命が短いと判定する、
請求項１記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記判定部は、前記目標速度の設定値に応じて前記重み付け加算の重み係数を変更する
請求項６記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機、複合機などの画像形成装置は、用紙収納部からシート状の用紙を取り出して搬送し、搬送中の用紙に所定の位置で画像を印刷する。画像形成装置の内部の搬送路には、用紙の長さよりも短い間隔でローラが配置されており、画像形成装置は、搬送路上の各位置を用紙が所定のタイミングで通過するようにローラの回転駆動を制御する。
【０００３】
ローラを回転させる駆動源としてブラシレスモータがしばしば用いられる。ブラシレスモータの捲線（コイル）に流す交流電流をｄ−ｑ座標系のベクトルの成分として制御するベクトル制御によると、ブラシレスモータを効率よく滑らかに回転させることができる。
【０００４】
ローラの回転駆動のオンオフするために、しばしばクラッチが用いられる。ローラとその駆動源であるモータとの間に回転駆動力の伝達を継断するクラッチを介在させることにより、モータを回転させたままローラを停止させることができる。クラッチは、例えば互いに回転のタイミングが異なる複数のローラの駆動源として１つのモータを兼用したい場合に用いられる。
【０００５】
クラッチには制御信号に対する応答遅れがある。すなわち、ローラとモータとを解放状態から連結状態へ切り替える際に、切替えが指令されてから連結が完了するまでに例えば数ｍｓ程度の連結時間がかかる。また、連結状態から解放状態へ切り替える際にも、同程度の解放時間がかかる。
【０００６】
そして、連結時間および開放時間は、一般に、クラッチ自体の経時変化またはクラッチに連結されるギアの摩耗などの影響により、次第に長くなる。連結時間または開放時間が過剰に長くなると、画像の位置ずれが目立ったり、用紙のジャムが発生しやすくなったりする。このため、連結時間または開放時間が過剰に長くなる前にクラッチを交換するのが好ましい。
【０００７】
画像形成装置の部品の交換時期を予測するための先行技術として、特許文献１に記載の技術がある。特許文献１には、電子写真方式の画像形成装置において、感光体を回転駆動するモータの負荷電流を駆動トルクとして検出し、感光体の表面を清掃するブレードの劣化の度合いを駆動トルクの検出値に基づいて判定することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−３５２８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の技術のようにモータの負荷電流を駆動トルクとして検出する手法では、クラッチの動作特性の良否を判定するのに必要な精度でモータの駆動トルクを検出するのは困難である。すなわち、クラッチの動作による電流変化は瞬間的であるのに対し、モータの負荷電流にはスイッチングノイズなどの多くの高周波ノイズが含まれる。このため、クラッチの動作による電流変化と高周波ノイズとの区別が難しい。
【００１０】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、クラッチの余命を従来よりも正確に判定することが可能な画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施形態に係る画像形成装置は、シートに画像を形成する画像形成装置であって、前記画像を形成するための回転体と、前記回転体を回転駆動するモータと、前記モータの回転駆動力を前記回転体へ伝達するクラッチと、前記モータをフィードバック制御するモータ制御部と、前記クラッチに対して連結／解放の切替えを指令するクラッチ制御部と、前記クラッチが連結動作または解放動作を行うときに、前記モータのフィードバック制御に用いるフィードバック情報を前記モータ制御部から取得して、当該フィードバック情報に基づいて前記クラッチの余命を判定する判定部と、を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、クラッチの余命を従来よりも正確に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成の概要を示す図である。
【図２】モータの回転駆動力をローラに伝達する機構の構成の例を模式的に示す図である。
【図３】モータのｄ−ｑ軸モデルを示す図である。
【図４】モータ制御装置の構成を示す図である。
【図５】クラッチの反応遅れを示す図である。
【図６】上位制御部の要部の機能的構成を示す図である。
【図７】クラッチの連結時におけるモータの回転速度の変化を模式的に示す図である。
【図８】クラッチの連結時におけるモータの回転速度の変化を模式的に示す図である。
【図９】クラッチの連結時におけるモータのｑ軸電流値の変化を模式的に示す図である。
【図１０】余命判定部における判定ブロックの機能的構成を示す図である。
【図１１】重みテーブルおよび判定テーブルの例を示す図である。
【図１２】画像形成装置におけるクラッチ余命判定処理の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１には本発明の一実施形態に係る画像形成装置１の構成の概要が示されている。画像形成装置１は、電子写真式のプリンタエンジン１０を備えたカラープリンタである。
【００１５】
プリンタエンジン１０は４個のイメージングステーション１１ｙ，１１ｍ，１１ｃ，１１ｋを有している。イメージングステーション１１ｙ〜１１ｋのそれぞれは、筒状の感光体、帯電チャージャ、現像器、クリーナ、および露光用の光源などを有している。
【００１６】
カラー印刷モードにおいて、４個のイメージングステーション１１ｙ〜１１ｋは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、およびＫ（ブラック）の４色のトナー像を並行して形成する。４色のトナー像は中間転写ベルト１６に一次転写される。そして、二次転写ローラ１５と対向するとき、用紙カセット１２から給紙ローラ１３によって引き出されてレジストローラ対１４を経て搬送されてきたシート（記録用紙）９に二次転写される。二次転写の後、定着器１７の内部を通って上部の排紙トレイ１８へ送り出される。定着器１７を通過するとき、加熱および加圧によってトナー像がシート９に定着する。
【００１７】
レジストローラ対１４は、シート９のスキューを補正して二次転写位置へシート９を送り出す。すなわち、用紙カセット１２から搬送されてきたシート９がレジストローラ対１４のニップ部に到着するとき、レジストローラ対１４は停止している。搬送中のシート９はニップ部に当接することにより撓む。シート９が適度に撓んでその先端縁がローラ軸と平行になったタイミングで、レジストローラ対１４が回転してシート９を搬送する。
【００１８】
レジストローラ対１４を回転駆動するモータ３は、例えばイメージングステーション１１ｋの感光体および現像器の駆動源としても用いられる。イメージングステーション１１ｋの回転制御と独立にレジストローラ対１４の回転をオンオフするために、レジストローラ対１４には、クラッチ５を介してモータ３の回転駆動力が伝達される。
【００１９】
レジストローラ対１４の上流側および下流側のそれぞれの近傍には、シート９の有無を示す信号を出力するシートセンサ１９Ａ，１９Ｂが設けられている。上流側のシートセンサ１９Ａによる信号は、レジストローラ対１４の回転を開始するタイミングの調整に用いられる。下流側のシートセンサ１９Ｂによる信号は、二次転写位置の手前でシート９を待機させる場合に、レジストローラ対１４の回転を一時的に停止するタイミングの調整に用いられる。
【００２０】
図２にはモータ３の回転駆動力をローラ１４Ａに伝達する機構の構成の例が模式的に示されている。図２（Ａ）には機構の全体の構成が示され、図２（Ｂ）にはクラッチ５の連結状態が示されている。
【００２１】
レジストローラ対１４の一方のローラ１４Ａにクラッチ５が連結されている。他方のローラ１４Ｂは、ローラ１４Ａに従動して回転する。
【００２２】
クラッチ５は、電磁摩擦クラッチであり、ローラ１４Ａの回転軸方向に移動可能はギヤ部（駆動部）５Ａおよびローラ１４Ａと一体に回転する被駆動部５Ｂを有する。ギヤ部５Ａに、モータ３からギヤ４ｂ，４ｆ，４ｇ，４ｉ，４ｊを順に経て回転駆動力が伝達される。ギヤ部５Ａは、ギヤ４ｊと噛み合った状態で回転軸方向に微小移動する。解放状態において、ギヤ部５Ａは被駆動部５Ｂから離れている。磁力が加わると、図２（Ｂ）に示すように、ギヤ部５Ａが移動して被駆動部５Ｂと密接し、クラッチ５は連結状態になる。
【００２３】
モータ３の回転シャフト３Ｓには、ギヤ４ｂと共にギヤ４ａ，４ｃが嵌入されている。ギヤ４ａは、イメージングステーション１１ｋの感光体に回転駆動力を伝達するためのギヤ４ｄと噛み合い、ギヤ４ｃは、現像器に回転駆動力を伝達するためのギヤ４ｅと噛み合っている。つまり、モータ３には、レジストローラ対１４による負荷トルクの他に、イメージングステーション１１ｋによる負荷トルクが加わる。
【００２４】
モータ３の回転は、プロセス速度に応じて切り替えられる。プロセス速度は、感光体の回転速度およびシート９の搬送速度などを規定する画像形成条件である。例えば、シート９として厚紙を使用する場合には、プロセス速度を普通紙を使用する場合よりも低速にする。すなわち、モータ３の回転速度を下げる。これにより、シート９が定着器１７を通過する時間が長くなるので、シート９を十分に加熱してトナー像の定着性を良好にすることができる。
【００２５】
モータ３は、ＤＣブラシレスモータであって、例えば永久磁石同期電動機（ＰＭＳＭ:Permanent Magnet Synchronous Motor)である。モータ３は、回転磁界を発生させる電機子としての固定子と、永久磁石を用いた回転子とを備えている。固定子は、１２０度間隔で配置されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコア、およびＹ結線された３つの捲線（コイル）３３，３４，３５を有している（図４参照）。Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３相交流電流を捲線３３〜３５に流してコアを順に励磁することによって回転磁界が生じる。回転子は、この回転磁界に同期して回転する。
【００２６】
モータ３を効率よく滑らかに回転させるため、モータ３に対して、ｄ−ｑ座標系を基本とした制御モデルを用いて回転磁界の磁束の方向および大きさを決めるベクトル制御が行われる。
【００２７】
図３にはモータ３のｄ−ｑ軸モデルが示されている。モータ３のベクトル制御では、モータ３の捲線３３〜３５に流れる３相の交流電流を、回転子である永久磁石と同期して回転している２相の捲線に流す直流電流に変換して制御を簡単化する。
【００２８】
永久磁石の磁束方向（Ｎ極の方向）をｄ軸とし、ｄ軸から電気角でπ／２［ｒａｄ］（９０°）進んだ方向をｑ軸とする。ｄ軸およびｑ軸はモデル軸である。Ｕ相の捲線３３を基準とし、これに対するｄ軸の進み角をθと定義する。この角度θは、Ｕ相の捲線３３に対する磁極の角度位置（磁極位置）を示す。ｄ−ｑ座標系は、Ｕ相の捲線３３を基準としてこれより角度θだけ進んだ位置にある。
【００２９】
捲線３３〜３５に流す電流のうち、ｑ軸の方向に流れるｑ軸成分は、誘起電圧定数に応じてモータ３を正転または逆転させる方向のトルク（回転トルク）に変換される。これに対して、ｄ軸の方向に流れるｄ軸成分（ｄ軸電流）は、トルクには変換されず、捲線３３〜３５において熱として消費される。
【００３０】
図４にはモータ制御装置２１の構成が示されている。モータ３は、モータ制御装置２１により駆動されかつベクトル制御される。ベクトル制御において、モータ３の回転速度ωをフィードバックして目標速度ω＊に一致させるＰＩＤ制御（比例積分微分制御）が行われる。本実施形態において、モータ３は、回転子の角度位置（磁極位置）を検出する角度センサ６１を有している。また、モータ３とモータ駆動部２６とを接続する３相のケーブルのうち、Ｕ相およびＶ相のそれぞれのケーブルには、当該ケーブルを流れる電流を検出する電流検出器が設けられている。
【００３１】
モータ制御装置２１は、モータ３に電力を供給するモータ駆動部２６と、モータ駆動部２６を制御することにより間接的にモータ３の回転を制御するベクトル制御部２５とを中心に構成される。
【００３２】
モータ駆動部２６は、モータ３の捲線３３〜３５に電流を流して回転子を駆動するためのインバータ回路である。モータ駆動部２６は、ベクトル制御部２５からの制御信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−に従って複数のトランジスタをオンオフすることにより、直流電源ライン２６０から接地ラインへ捲線３３〜３５を介して流れる駆動電流を制御する。詳しくは、捲線３３を流れる電流Ｉｕを制御信号Ｕ＋，Ｕ−に従って制御し、捲線３４を流れる電流Ｉｖを制御信号Ｖ＋，Ｖ−に従って制御し、捲線３５を流れる電流Ｉｗを制御信号Ｗ＋，Ｗ−に従って制御する。
【００３３】
ベクトル制御部２５には、上位制御部２０から目標速度（速度指令値）ω＊および電流指令値Ｉｄ＊が与えられる。電流指令値Ｉｄ＊は、回転子の磁極の目標位置に相当する。上位制御部２０は、画像形成装置１の全体の制御を受け持つコントローラであり、画像形成装置１をウォームアップするとき、プリントジョブを実行するとき、節電モードに移行するときなどにモータ３の回転または停止を指令する。また、上位制御部２０は、クラッチ駆動部５１に対して、クラッチ制御信号Ｓ５によってクラッチ５のオンオフを指令する。
【００３４】
ベクトル制御部２５は、速度制御部４１、電流制御部４２、出力座標変換部４３、ＰＷＭ変換部４４、Ａ／Ｄ変換部４５、入力座標変換部４６、および微分器４７を有する。
【００３５】
速度制御部４１は、上位制御部２０からの目標速度ω＊と微分器４７からの回転速度（検出速度値）ωとの差を零に近づけるＰＩＤ制御のための演算を行い、ｄ−ｑ座標系の電流指令値Ｉｑ＊を決定する。回転速度ωは、例えば１０〜５０μｓ程度の制御周期で入力される。速度制御部４１は、回転速度ωが入力されるごとに電流指令値Ｉｑ＊を決定する。
【００３６】
電流制御部４２は、上位制御部２０からの電流指令値Ｉｄ＊と入力座標変換部４６からのｄ軸電流値Ｉｄ（推定電流値）との差、および電流指令値Ｉｑ＊と同じく入力座標変換部４６からのｑ軸電流値Ｉｑ（推定電流値）との差を零に近づけるＰＩＤ制御のための演算を行う。そして、ｄ−ｑ座標系の電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を決定する。電流制御部４２は、電流指令値Ｉｑ＊およびｑ軸電流値Ｉｑが制御周期で入力されるごとに電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を決定する。
【００３７】
出力座標変換部４３は、角度センサ６１からの検出角度θに基づいて、電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊をＵ相、Ｖ相、およびＷ相の電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に変換する。つまり、電圧について２相から３相への変換を行う。
【００３８】
ＰＷＭ変換部４４は、電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいて制御信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−のパターンを生成し、モータ駆動部２６へ出力する。制御信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−は、モータ３に供給する３相交流電力の周波数および振幅をパルス幅変調（PWM: Pulse Width Modulation ）により制御するための信号である。
【００３９】
Ａ／Ｄ変換部４５は、電流検出器から入力されたＵ相の電流検出値ＩｕおよびＶ相の電流検出値ＩｖをＡ／Ｄ変換し、得られた値に基づいてＷ相の電流検出値Ｉｗを算出する。そして、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相のデジタルの電流検出値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを出力する。
【００４０】
入力座標変換部４６は、角度センサ６１からの検出角度θと３相の電流検出値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗとに基づいて、ｄ−ｑ軸座標系の推定電流値であるｄ軸電流値Ｉｄおよびｑ軸電流値Ｉｑを算出する。つまり、電流について３相から２相への変換を行う。ｄ軸電流値Ｉｄおよびｑ軸電流値Ｉｑは、フィードバック情報として電流制御部４２に入力される。また、ｑ軸電流値Ｉｑは、上位制御部２０にも入力される。
【００４１】
微分器４７は、角度センサ６１からの検出角度θを微分して回転速度ωを算出する。回転速度ωは、フィードバック情報として速度制御部４１に入力されるとともに、上位制御部２０にも入力される。
【００４２】
さて、画像形成装置１は、クラッチ５の余命（残り寿命）をモータ３のフィードバック制御に用いるフィードバック情報に基づいて判定する機能を有している。以下、この余命を判定する機能を中心に画像形成装置１の構成および動作を説明する。
【００４３】
図５にはクラッチ５の反応遅れが示されている。
【００４４】
クラッチ５は、モータ３がプロセス速度に応じた速度で回転している状態において、オンオフされる。クラッチ制御信号Ｓ５のＯＦＦレベルからＯＮレベルへの切替えが、クラッチ５に対する連結指令に相当し、ＯＮレベルからＯＦＦレベルベルへの切替えが、解放指令に相当する。
【００４５】
連結指令または解放指令が発令されると、実質的に直ちにクラッチ５の状態遷移（ギヤ部５Ａの移動）が始まる。そして、連結時間（係合時間）ＴＡまたは解放時間ＴＢが経過すると、状態遷移が完了する。連結時間ＴＡは、回転駆動力を伝達しない解放状態からの状態遷移において、連結指令の発令から伝達が定常になるまでのクラッチ動作（連結）の所要時間である。解放時間ＴＢは、伝達が定常である連結状態から解放状態になるまでのクラッチ動作（解放）の所要時間である。
【００４６】
連結時間ＴＡおよび解放時間ＴＢは、クラッチ５の応答性が経時変化により低下するにつれて長くなる。クラッチ５の寿命が尽きてまたは近づいて連結時間ＴＡまたは開放時間ＴＢが所定の上限値を超えると、クラッチ５を交換する必要がある。クラッチ５の交換の要否判断の目安として、クラッチ５の寿命が尽きるまでの余命をより正確に判定するのが望ましい。
【００４７】
そこで、画像形成装置１は、ベクトル制御部２５においてフィードバック情報として用いられる回転速度ωおよびｑ軸電流値Ｉｑの一方または両方に基づいてクラッチ５の余命を判定する。
【００４８】
図６には上位制御部２０の要部の機能的構成が示されている。図７および図８にはクラッチ５の連結時におけるモータ３の回転速度ωの変化が、図９にはクラッチ５の連結時におけるモータ３のｑ軸電流値Ｉｑの変化が、それぞれ模式的に示されている。また、図１０には余命判定部２０３における判定ブロック２３２の機能的構成が示されている。
【００４９】
図６において、上位制御部２０は、プロセス制御部２０１、搬送制御部２０２、余命判定部２０３、および報知処理部２０４などを有している。余命判定部２０３は、測定ブロック２３１と判定ブロック２３２とから構成される。これらの機能は、ＣＰＵ(Central Processing Unit) およびその周辺デバイスを含む上位制御部２０のハードウェア構成により、および制御プログラムがＣＰＵによって実行されることにより実現される。
【００５０】
プロセス制御部２０１は、プリンタエンジン１０による電子写真プロセスの進行を制御する。プロセス制御部２０１は、プロセス速度に応じた目標速度ω＊をベクトル制御部２５に与える。
【００５１】
搬送制御部２０２は、シート９の搬送を制御する。搬送制御部２０２は、シートセンサ１９Ａ，１９Ｂなどからの信号に基づいて搬送の進行状況を監視し、適切なタイミングでクラッチ駆動部５１にクラッチ５の連結／解放を指令する。
【００５２】
余命判定部２０３の測定ブロック２３１は、クラッチ制御信号Ｓ５がＯＦＦからＯＮに切り替わると、すなわちクラッチ５に対して解放状態から連結状態への切替えが指令されると、ベクトル制御部２５から回転速度ωおよびｑ軸電流値Ｉｑを取得する。取得した回転速度ωに基づいて、第１の時間Ｔ１および第２の時間Ｔ２を測定するとともに、周波数成分値Ｆ７を算出する。また、取得したｑ軸電流値Ｉｑの積分値Ｈを算出する。そして、得られた第１の時間Ｔ１、第２の時間Ｔ２、周波数成分値Ｆ７、および積分値Ｈを判定ブロック２３２に通知する。
【００５３】
なお、以下において、第１の時間Ｔ１、第２の時間Ｔ２、周波数成分値Ｆ７、および積分値Ｈを総称して「測定データ値Ｄｍ」と記すことがある。
【００５４】
第１の時間Ｔ１とは、クラッチ制御信号Ｓ５が切り替わってからクラッチ５の連結によりモータ３の負荷が増大することで乱れた回転速度ωが連結前の速度（目標速度ω＊）に戻って安定するまでの時間である。クラッチ５が劣化すると、すなわち応答性が低下すると、連結期間ＴＡが長くなるので、第１の時間Ｔ１は長くなる。
【００５５】
図７（Ａ）においては、回転速度ωが実線で示すように変化した場合の第１の時間Ｔ１ａと、破線で示すように変化した場合の第１の時間Ｔ１ｂとが示されている。
【００５６】
これらの第１の時間Ｔ１ａ，Ｔ１ｂのうち、一方の第１の時間Ｔ１ａは、余命判定の基準とされるしきい値Ｔ１ｔｈよりも短く、他方の第１の時間Ｔ１ｂは、しきい値Ｔ１ｔｈよりも長い。しきい値Ｔ１ｔｈは、画像形成装置１と同一構成の実験機を使用してクラッチ５の経時変化と第１の時間Ｔ１との関係を求める実験を行い、その結果に基づいて適宜定めることができる。
【００５７】
測定ブロック２３１は、クラッチ制御信号Ｓ５が切り替わったタイミングｔｓから第１の時間Ｔ１の測定を開始する。ベクトル制御部２５から、第１の時間Ｔ１の想定される下限（例えば１ｍｓ）よりも十分に短い上述の制御周期で回転速度ωが入力される。測定ブロック２３１は、入力される回転速度ωを逐次に取得する。回転速度ωを取得するごとに回転速度ωの変化率を求め、例えば変化率が連続して所定値以下である回数が設定数になったときに回転速度ωが安定したと判断して測定を終了する。そして、測定の開始から終了までの経過時間、つまり回転速度ωの取得回数と制御周期との積を第１の時間Ｔ１として判定ブロック２３２に通知する。
【００５８】
第２の時間Ｔ２とは、タイミングｔｓから回転速度ωの微分値（変化率）が零になるまでの時間である。クラッチ５が劣化すると、連結動作が遅れるので、第２の時間Ｔ２は長くなる。
【００５９】
図７（Ｂ）においては、回転速度ωが実線で示すように変化した場合の第２の時間Ｔ２ａと、破線で示すように変化した場合の第２の時間Ｔ２ｂとが示されている。これらの第２の時間Ｔ２ａ，Ｔ２ｂのうち、一方の第２の時間Ｔ２ａは、余命判定の基準とされるしきい値Ｔ２ｔｈよりも短く（小さく）、他方の第２の時間Ｔ２ｂは、しきい値Ｔ２ｔｈよりも長い（大きい）。
【００６０】
周波数成分値Ｆ７とは、タイミングｔｓから第１の設定時間Ｔ３が経過するまでの回転速度ωの変化の周波数成分のうちの設定周波数ｆ７の成分値Ｆである。クラッチ５が劣化すると、連結動作が緩慢になる。つまり、低周波成分値が大きくなり、周波数成分の分布が低周波側にシフトする。このため、クラッチ５が劣化すると、周波数成分値Ｆ７は小さくなる。
【００６１】
図８（Ｂ）においては、回転速度ωが図８（Ａ）に実線で示すように変化した場合の周波数スペクトルと周波数成分値Ｆ７ａとが示されている。図８（Ｃ）においては、回転速度ωが図８（Ａ）に破線で示すように変化した場合の周波数スペクトルと周波数成分値Ｆ７ｂとが示されている。
【００６２】
第１の設定時間Ｔ３としては、クラッチ５の寿命が尽きていない状態における第１の時間Ｔ１とすることができる。例えば、第１の設定時間Ｔ３を第１の時間Ｔ１のしきい値Ｔ１ｔｈとしてもよい。
【００６３】
設定周波数ｆ７は、例えばクラッチ５が新品であるときの周波数スペクトルを求め、周波数成分値Ｆが最も大きい周波数（図示の例ではｆ７）とすることができる。
【００６４】
図８に示される周波数成分値Ｆ７ａ，Ｆ７ｂのうち、一方の周波数成分値Ｆ７ａは、余命判定の基準とされるしきい値Ｆ７ｔｈよりも大きく、他方の周波数成分値Ｆ７ｂは、しきい値Ｆ７ｔｈよりも小さい。しきい値Ｆ７ｔｈは、適宜定めることができる。
【００６５】
測定ブロック２３１は、第１の設定時間Ｔ３が経過する間に取得した複数の回転速度ωを対象に高速フーリエ変換(fast Fourier transform: FFT) を行うことにより、周波数成分値Ｆ７を算出する。
【００６６】
ｑ軸電流値Ｉｑの積分値Ｈとは、タイミングｔｓから第２の設定時間Ｔ４が経過するまでのｑ軸電流値Ｉｑの積分値である。クラッチ５が劣化すると、トルクの伝達のロスが大きくなって、モータ３からみた仕事量が増える。このため、クラッチ５が劣化すると、積分値Ｈは増大する。
【００６７】
図９（Ｂ）においては、図９（Ａ）に実線で示すように変化したｑ軸電流値Ｉｑａの積分値Ｈａが示され、図９（Ｃ）においては、図９（Ａ）に破線で示すように変化したｑ軸電流値Ｉｑｂの積分値Ｈｂが示されている。
【００６８】
第２の設定時間Ｔ４としては、クラッチ５の寿命が尽きていない状態における第１の時間Ｔ１とすることができる。例えば、第２の設定時間Ｔ４を第１の設定時間Ｔ３と同じ長さとしてもよい。
【００６９】
図９に示される積分値Ｈａ，Ｈｂのうち、一方の積分値Ｈａは、余命判定の基準とされるしきい値Ｈｔｈよりも小さく、他方の積分値Ｈｂは、しきい値Ｈｔｈよりも大きい。
【００７０】
図１０に示すように、判定ブロック２３２は、４つの乗算部２５１，２５２，２５３，２５４、加算部２５７、重みテーブル２５５、および判定テーブル２５８を有する。
【００７１】
乗算部２５１〜２５４は、測定ブロック２３１から入力された第１の時間Ｔ１、第２の時間Ｔ２、周波数成分値Ｆ７、および積分値Ｈに対して、これらのそれぞれに対応する重み係数ａ１，ａ２，ａ３，ａ４を乗じる重み付け演算を行う。その際、予め記憶している重みテーブル２５５から重み係数ａ１〜ａ４を読み出して演算に用いる。
【００７２】
加算部２５７は、乗算部２５１〜２５４の演算結果の総和を算出する。つまり、乗算部２５１〜２５４と加算部２５７とにより、測定ブロック２３１からの４つの測定データ値Ｄｍ（Ｔ１、Ｔ２、Ｆ７、Ｈ）の重み付け加算値Ｄ２５７が算出される。なお、測定データ値Ｄｍは、重み付けが容易になるよう正規化されている。
【００７３】
判定テーブル２５８において、重み付け加算値Ｄ２５７の取り得る数値範囲を区分した複数の範囲にそれぞれクラッチ５の余命（判定結果Ｄ２０３）が対応づけられている。
【００７４】
判定ブロック２３２は、算出された重み付け加算値Ｄ２５７に対応する判定結果Ｄ２０３を判定テーブル２５８から読み出して報知処理部２０４に通知する。
【００７５】
判定ブロック２３２においては、重み係数ａ１〜ａ４を切り替えることにより、測定ブロック２３１からの４つの測定データ値Ｄｍの全部または一部を余命の判定に反映させることができる。すなわち、反映させない測定データ値Ｄｍに対応する重み係数ａのみを零とした複数の重みテーブル２５５を用意しておいて択一的に使用すればよい。そして、複数の重みテーブル２５５にそれぞれ対応する判定テーブル２５８を用意しておいて、選択した重みテーブル２５５に対応する判定テーブル２５８から判定結果Ｄ２０３を読み出せばよい。
【００７６】
例えば、４つの測定データ値Ｄｍのうちのいずれか１つを判定に反映させる場合は、その１つの測定データ値Ｄｍの重み係数ａを「１」とし、他の３つの測定データ値Ｄｍの重み係数ａを「０」とする。この場合において、判定テーブル２５８としては、例えば、測定データ値Ｄｍが取り得る数値範囲を１つのしきい値を境界として２分し、一方の範囲に「余命が長い」という判定結果Ｄ２０３を対応づけ、他方の範囲に「余命が短い」という判定結果Ｄ２０３を対応づけるテーブルを設ける。つまり、判定ブロック２３２は、次のようにクラッチ５の余命を判定する。
【００７７】
第１の時間Ｔ１に基づく判定において、判定ブロック２３２は、第１の時間Ｔ１がしきい値Ｔ１ｔｈ未満である場合に、クラッチの余命が長いと判定し、第１の時間Ｔ１がしきい値Ｔ１ｔｈ以上である場合に、クラッチの余命が短いと判定する。
【００７８】
第２の時間Ｔ２に基づく判定において、判定ブロック２３２は、第２の時間Ｔ２がしきい値Ｔ２ｔｈ未満である場合に、クラッチの余命が長いと判定し、第２の時間Ｔ２がしきい値Ｔ２ｔｈ以上である場合に、クラッチの余命が短いと判定する。
【００７９】
周波数成分値Ｆ７に基づく判定において、判定ブロック２３２は、周波数成分値Ｆ７がしきい値Ｆ７ｔｈ以上である場合に、クラッチの余命が長いと判定し、周波数成分値Ｆ７がしきい値Ｆ７ｔｈ未満である場合に、クラッチの余命が短いと判定する。
【００８０】
ｑ軸電流値Ｉｑの積分値Ｈに基づく判定において、判定ブロック２３２は、積分値Ｈがしきい値Ｈｔｈ未満である場合に、クラッチの余命が長いと判定し、積分値Ｈがしきい値Ｈｔｈ以上である場合に、クラッチの余命が短いと判定する。
【００８１】
図１１には重みテーブル２５５および判定テーブル２５８の例が示されている。図１１の例では、４つの測定データ値Ｄｍの全部を余命の判定に反映させる場合が想定されている。
【００８２】
図１１（Ａ）に示す重みテーブル２５５では、回転速度ωの高低により測定データ値Ｄｍにおけるクラッチ５の状態の反映の度合いが異なることを踏まえて、目標速度ω＊とされ得る複数の値それぞれに重み係数ａ１〜ａ４の組が対応付けられている。
【００８３】
詳しくは、目標速度ω＊が高い場合は、回転速度ωが変化する時間が短く、特に第２の時間Ｔ２にクラッチ５の状態が反映されにくいことから、重み係数ａ２は、目標速度ω＊が高いほど小さい値に設定されている。また、目標速度ω＊が低いときの重み係数ａ２は、他の重み係数ａ１，ａ３，ａ４と比べて大きめに設定されている。
【００８４】
図１１（Ｂ）において、判定テーブル２５８は、重み付け加算値Ｄ２５７の値の区分ごとに余命（判定結果）Ｄ２０３を示す。図１１（Ｂ）の例では、余命は、「長い（回転動作が安定している）」、「やや短い（不安定の徴候があり注意が必要）」、および「短い（回転部品の交換が必要）」の３段階に区分されている。ただし、４以上の段階に区分してもよいし、部品交換の要否に応じた２段階に区分してもよい。また、余命を数値で表わしてもよい。
【００８５】
図６に戻って、報知処理部２０４は、余命判定部２０３から通知された判定結果Ｄ２０３を画像形成装置１に備わる操作パネル７のディスプレイに表示させたり、通信インタフェース８を介して広域ネットワーク上のサービスセンタへ送信したりする。サービスパーソンが持参するメンテナンス用の端末装置に送信することもできる。
【００８６】
図１２には画像形成装置１におけるクラッチ余命判定処理の流れが示されている。
【００８７】
モータ３を起動し（＃２０１でＹＥＳ）、回転が安定した後にクラッチ５をオンする。クラッチ５をオンしたときに（＃２０２でＹＥＳ) 、クラッチ５の応答性に依存する複数の測定データ値Ｄｍを取得する（＃２０３）。
【００８８】
取得した複数の測定データ値Ｄｍのいずれかまたはこれらの重み付け加算値Ｄ２５７に基づいて、クラッチ５の余命を判定する（＃２０４）。余命が短いと判定した場合は、サービスパーソンにメンセナンスの実施を依頼するようユーザに薦めるメッセージをディスプレイにより表示する（＃２０５）。サービスパーソンにより指定されるメンテナンスモードにおいては、余命が短いと判定した場合もそうではない場合も判定結果Ｄ２０３をサービスパーソンに報知する。
【００８９】
以上の実施形態によると、モータ３の回転駆動力を駆動対象に伝達するクラッチ５の余命を従来よりも正確に判定することができる。モータ３の駆動電流と比べて駆動に伴うスイッチングノイズの影響が小さい回転速度ωに基づいて測定データ値Ｄｍを取得し、測定データ値Ｄｍを判定に反映させることにより、余命の判定の精度を高めることができる。
【００９０】
上に述べた実施形態によると、モータ３の回転制御用の角度センサ６１とは別にクラッチ５の応答性を測定するためだけの専用のセンサを設ける必要がないので、別途にセンサを設けることによる画像形成装置１のコストアップは生じない。
【００９１】
上に述べた実施形態では、クラッチ５をオンしたときに取得した測定データ値Ｄｍに基づいて余命を判定したが、クラッチ５をオフしたときに同様に測定データ値Ｄｍを取得して余命を判定してもよい。また、クラッチ５をオンしたときおよびオフしたときの測定データ値Ｄｍに基づいて、連結および解放の応答性を総合して余命を判定することができる。
【００９２】
上に述べた実施形態では、目標速度ω＊に応じて重み係数ａ１〜ａ４を切り替えるものとしたが、これに限らない。例えば、モータ３に連結される負荷の数が異なる複数のモードにおいてクラッチ５のオンオフが行われる場合には、モードに応じて重み係数ａ１〜ａ４を切り替える構成とすることができる。目標速度ω＊と負荷の数との組合せに応じて重み係数ａ１〜ａ４を切り替えてもよい。
【００９３】
上に述べた実施形態において、クラッチ５を介して駆動力が伝達される回転体はレジストローラ対１４に限らない。給紙ローラ１３、他の各種のローラ、感光体、またはトナー補給用のスクリューなどであってもよい。
【００９４】
上位制御部２０およびモータ制御装置２１などの構成は一例であり、ベクトル制御を行うために他の種々の構成を採用することが可能である。例えば、モータ制御装置２１は、センサレスベクトル制御を行うものであってよい。
【００９５】
その他、画像形成装置１の全体または各部の構成、処理の内容、順序、またはタイミング、モータ３の構成、重み係数ａ１〜ａ４の値、重み付け加算値Ｄ２５７を区分した数値範囲などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１  画像形成装置
３  モータ
５  クラッチ
９  シート
１４  レジストローラ対（回転体）
２５  ベクトル制御部（モータ制御部）
２０２  搬送制御部（クラッチ制御部）
２０３  余命判定部（判定部）
ω  回転速度（フィードバック情報）
ω＊  目標速度
ａ１，ａ２，ａ３，ａ４  重み係数
Ｄ２５７  重み付け加算値
ｆ７  設定周波数
Ｆ７，Ｆ７ａ，Ｆ７ｂ  周波数成分値（成分値）
Ｆ７ｔｈ  しきい値
Ｈ，Ｈａ，Ｈｂ  積分値
Ｈｔｈ  しきい値
Ｉｑ  ｑ軸電流値
Ｔ１，Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ  第１の時間（時間）
Ｔ１ｔｈ  しきい値
Ｔ２，Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ  第２の時間（時間）
Ｔ２ｔｈ  しきい値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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