(57)【要約】【課題】用紙を給紙するためのローラの摩擦係数の変化量を経時的に観測することにより、高精度のローラ寿命値の予測を可能とする画像形成装置等を提供する。【解決手段】用紙を給紙するためのローラ１１３、１２３と、ローラを回転駆動させるためのモータ１２１、１２１と、ローラの回転距離の累積値を取得する累積値取得手段１０１と、ローラの摩擦係数値を取得する摩擦係数取得手段１０１と、取得されたローラの回転距離の累積値に対する、取得された複数点の摩擦係数値に基づいて、寿命閾値を下回るローラの回転距離の累積値をローラ寿命値として予測する予測手段１０１を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙を給紙するためのローラと、
前記ローラを回転駆動させるためのモータと、
前記ローラの回転距離の累積値を取得する累積値取得手段と、
前記ローラの摩擦係数値を取得する摩擦係数取得手段と、
前記累積値取得手段により取得された前記ローラの回転距離の累積値に対する、前記摩擦係数値取得手段により取得された複数点の摩擦係数値に基づいて、寿命閾値を下回る前記ローラの回転距離の累積値をローラ寿命値として予測する予測手段と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記予測手段は、給紙される用紙の紙種が第１の紙種から第２の紙種に変更された時には、第２の紙種の摩擦係数値と前記ローラの回転距離の累積値と、第１の紙種における摩擦係数の変動の傾きとを用いて前記ローラ寿命値を予測し、第２の紙種の摩擦係数値が複数点取得された時には、第２の紙種の複数点の摩擦係数値から前記ローラ寿命値を予測する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記予測手段は、給紙される用紙の紙種が第１の紙種から第２の紙種に変更された時には、変更後の第２の紙種と同一の紙種が過去に使用されていたかを判別し、同一の紙種が使用されていた場合には、第２の紙種の摩擦係数値とローラ回転距離の累積値と、過去の第２の紙種における摩擦係数の変動の傾きとを用いて前記ローラ寿命値を予測し、第２の紙種の摩擦係数値が複数点取得された時には、第２の紙種の複数点の摩擦係数値から前記ローラ寿命値を予測する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記摩擦係数取得手段は、センサレスベクトル制御モータの電流変化量から、閾値を超える通紙時間を検出し、その時の電流平均値から換算して前記ローラの摩擦係数値を取得する請求項１〜３の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記累積値取得手段は、センサレスベクトル制御モータの電流変化量から閾値を超える通紙時間を検出し、通紙時間と前記ローラの回転速度を乗算した値の積算値、または、出力した用紙サイズ、通紙方向に基づいた大きさと、出力した枚数を乗算した値の積算値から、前記ローラの回転距離の累積値を取得する請求項１〜４の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
通紙時において、センサレスベクトル制御モータの電流の変動量が閾値以下になったこと、または、モータ電流値が閾値以下になった時間、単位時間あたりの頻度回数から前記ローラの異常状態を判別する異常状態判別手段を備えている請求項１〜５の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記用紙を収容する複数の給紙カセットと、各給紙カセットに対応する複数のローラについての前記ローラ寿命値の差が所定値以上の場合は、前記給紙カセットの優先順位を変更する変更手段を備えている請求項１〜６の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記摩擦係数取得手段は、センサレスベクトル制御モータの電流変化量から換算して、前記ローラの摩擦係数値を取得する請求項１〜７の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記摩擦係数取得手段は、前記ローラの回転距離の累積値に応じて、取得したローラの摩擦係数値を補正する請求項１〜８の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
用紙の紙種の変更が繰り返される場合には、各紙種ごとで寿命予測したローラ寿命値のうち、最も短いローラ寿命値を通知する請求項１〜９の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項１１】
非通紙時における前記ローラの摩擦係数を取得し、前記ローラの回転距離の累積値に対する摩擦係数の複数点の取得結果から、非通紙時を基準としたローラ寿命値を予測する請求項１〜１０の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項１２】
用紙を給紙するためのローラと、前記ローラを回転駆動させるためのモータと、を備えた画像形成装置が、
前記ローラの回転距離の累積値を取得する累積値取得ステップと、
前記ローラの摩擦係数値を取得する摩擦係数取得ステップと、
前記累積値取得ステップにより取得された前記ローラの回転距離の累積値に対する、前記摩擦係数値取得ステップにより取得された複数点の摩擦係数値に基づいて、寿命閾値を下回る前記ローラの回転距離の累積値をローラ寿命値として予測する予測ステップと、
を実行することを特徴とする画像形成装置におけるローラの寿命予測方法。
【請求項１３】
用紙を給紙するためのローラと、前記ローラを回転駆動させるためのモータと、を備えた画像形成装置のコンピュータに、
前記ローラの回転距離の累積値を取得する累積値取得ステップと、
前記ローラの摩擦係数値を取得する摩擦係数取得ステップと、
前記累積値取得ステップにより取得された前記ローラの回転距離の累積値に対する、前記摩擦係数値取得ステップにより取得された複数点の摩擦係数値に基づいて、寿命閾値を下回る前記ローラの回転距離の累積値をローラ寿命値として予測する予測ステップと、
を実行させるためのローラの寿命予測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、用紙を給紙するためのローラの寿命を予測可能な画像形成装置、同装置で実行されるローラの寿命予測方法及び寿命予測プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、画像形成装置には１段又は複数段の給紙カセットが備えられており、各給紙カセットに用紙がセットされている。この給紙カセットの近傍には、給紙カセットから用紙を給紙するためのローラ、例えば給紙ローラ、ピックアップローラ等が設けられている。このローラは消耗品であり寿命が近付くと交換の必要があり、このためローラ交換寿命が定値で設定されている。
【０００３】
このローラ交換寿命を規定する際、ローラの表面の劣化状態を精度良く検出できないため、耐久試験結果に応じマージンを持たせて寿命値を規定しているのが一般的である。つまり、ローラの寿命予測にばらつきが大きいことを見込んで、ローラの交換寿命値を規定している。
【０００４】
ユーザー毎の画像形成装置の使用状況は様々であるが、現状では、実力的にはまだ使用できるにも関わらず、ユーザーからのクレームを抑えるためにローラを早期交換されており、交換コストが高くなってしまうという課題がある。このため、寿命の限界まで使用することにより交換時期を極力遅らせ、交換コストを低減したいという要求がある。
【０００５】
このような要求に応え、ローラ寿命の限界付近でローラを交換するためには、ユーザー毎の使用状況からローラの交換時期までを予測し、残りどの程度使用できるかをサービスマン等が把握する必要がある。つまり、ユーザーの使用状況に応じたローラ寿命値の予測が必要となる。
【０００６】
給紙ローラが劣化するとスリップによる紙詰まり（ジャム）の発生頻度が増加するが、これは給紙ローラの表面劣化による摩擦係数が低下することが原因である。このため、ローラの劣化度合いを把握するには、摩擦係数の変化量を経時的に観測することが有効である。
【０００７】
なお、特許文献１には、電子写真式複写機等において、装置の使用経過と共に、記録材搬送ローラの摩擦力低下等により搬送状態に遅れを生じたとき、ローラ交換時期を早期に知って、装置の停止による最終的な生産性の低下を防止する技術が提案されている。
【０００８】
また特許文献２には、複数の給紙部において、給紙開始時点から、センサによって用紙の到達が検出されるまでの搬送時間を測定し、搬送時間が目標搬送時間よりも大きい場合に給紙部からの給紙に異常があると判定して、給紙ローラ及び搬送ローラを劣化しているローラ部材として特定する技術が開示されている。
【０００９】
また、特許文献３には、複数枚の用紙を収納する給紙カセットと、ピックアップローラを有し、用紙を給紙カセットからピックアップローラにより一枚毎送り出す給紙手段と、を備えた給紙装置において、給紙手段の用紙に対する押圧力を調整する押圧力調整手段と、ピックアップローラおよび／または用紙の摩擦抵抗を計測する摩擦抵抗計測手段と、摩擦抵抗計測手段で計測した摩擦抵抗に基づいて押圧力調整手段の押圧力を決定する制御手段とを設け、制御手段は、入力された摩擦抵抗に基づいて押圧力調整手段を制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−１００１４８号公報
【特許文献１】特開２０１３−４９４９７号公報
【特許文献１】特開２００６−２１９２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記の各特許文献に記載された技術は、ローラの摩擦係数の変化量を経時的に観測してローラの劣化度合いを把握するものではなく、高精度のローラ寿命値の予測は困難であった。
【００１２】
この発明は、このような技術的背景に鑑みてなされたものであって、用紙を給紙するためのローラの摩擦係数の変化量を経時的に観測することにより、高精度のローラ寿命値の予測を可能とする画像形成装置を提供し、さらには同装置で実行されるローラの寿命予測方法及び寿命予測プログラムの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題は、以下の手段によって解決される。
（１）用紙を給紙するためのローラと、前記ローラを回転駆動させるためのモータと、前記ローラの回転距離の累積値を取得する累積値取得手段と、前記ローラの摩擦係数値を取得する摩擦係数取得手段と、前記累積値取得手段により取得された前記ローラの回転距離の累積値に対する、前記摩擦係数値取得手段により取得された複数点の摩擦係数値に基づいて、寿命閾値を下回る前記ローラの回転距離の累積値をローラ寿命値として予測する予測手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
（２）前記予測手段は、給紙される用紙の紙種が第１の紙種から第２の紙種に変更された時には、第２の紙種の摩擦係数値と前記ローラの回転距離の累積値と、第１の紙種における摩擦係数の変動の傾きとを用いて前記ローラ寿命値を予測し、第２の紙種の摩擦係数値が複数点取得された時には、第２の紙種の複数点の摩擦係数値から前記ローラ寿命値を予測する前項１に記載の画像形成装置。
（３）前記予測手段は、給紙される用紙の紙種が第１の紙種から第２の紙種に変更された時には、変更後の第２の紙種と同一の紙種が過去に使用されていたかを判別し、同一の紙種が使用されていた場合には、第２の紙種の摩擦係数値とローラ回転距離の累積値と、過去の第２の紙種における摩擦係数の変動の傾きとを用いて前記ローラ寿命値を予測し、第２の紙種の摩擦係数値が複数点取得された時には、第２の紙種の複数点の摩擦係数値から前記ローラ寿命値を予測する前項１に記載の画像形成装置。
（４）前記摩擦係数取得手段は、センサレスベクトル制御モータの電流変化量から、閾値を超える通紙時間を検出し、その時の電流平均値から換算して前記ローラの摩擦係数値を取得する前項１〜３の何れかに記載の画像形成装置。
（５）前記累積値取得手段は、センサレスベクトル制御モータの電流変化量から閾値を超える通紙時間を検出し、通紙時間と前記ローラの回転速度を乗算した値の積算値、または、出力した用紙サイズ、通紙方向に基づいた大きさと、出力した枚数を乗算した値の積算値から、前記ローラの回転距離の累積値を取得する前項１〜４の何れかに記載の画像形成装置。
（６）通紙時において、センサレスベクトル制御モータの電流の変動量が閾値以下になったこと、または、モータ電流値が閾値以下になった時間、単位時間あたりの頻度回数から前記ローラの異常状態を判別する異常状態判別手段を備えている前項１〜５の何れかに記載の画像形成装置。
（７）前記用紙を収容する複数の給紙カセットと、各給紙カセットに対応する複数のローラについての前記ローラ寿命値の差が所定値以上の場合は、前記給紙カセットの優先順位を変更する変更手段を備えている前項１〜６の何れかに記載の画像形成装置。
（８）前記摩擦係数取得手段は、センサレスベクトル制御モータの電流変化量から換算して、前記ローラの摩擦係数値を取得する前項１〜７の何れかに記載の画像形成装置。
（９）前記摩擦係数取得手段は、前記ローラの回転距離の累積値に応じて、取得したローラの摩擦係数値を補正する前項１〜８の何れかに記載の画像形成装置。
（１０）用紙の紙種の変更が繰り返される場合には、各紙種ごとで寿命予測したローラ寿命値のうち、最も短いローラ寿命値を通知する前項１〜９の何れかに記載の画像形成装置。
（１１）非通紙時における前記ローラの摩擦係数を取得し、前記ローラの回転距離の累積値に対する摩擦係数の複数点の取得結果から、非通紙時を基準としたローラ寿命値を予測する前項１〜１０の何れかに記載の画像形成装置。
（１２）用紙を給紙するためのローラと、前記ローラを回転駆動させるためのモータと、を備えた画像形成装置が、前記ローラの回転距離の累積値を取得する累積値取得ステップと、前記ローラの摩擦係数値を取得する摩擦係数取得ステップと、前記累積値取得ステップにより取得された前記ローラの回転距離の累積値に対する、前記摩擦係数値取得ステップにより取得された複数点の摩擦係数値に基づいて、寿命閾値を下回る前記ローラの回転距離の累積値をローラ寿命値として予測する予測ステップと、を実行することを特徴とする画像形成装置におけるローラの寿命予測方法。
（１３）用紙を給紙するためのローラと、前記ローラを回転駆動させるためのモータと、を備えた画像形成装置のコンピュータに、前記ローラの回転距離の累積値を取得する累積値取得ステップと、前記ローラの摩擦係数値を取得する摩擦係数取得ステップと、前記累積値取得ステップにより取得された前記ローラの回転距離の累積値に対する、前記摩擦係数値取得ステップにより取得された複数点の摩擦係数値に基づいて、寿命閾値を下回る前記ローラの回転距離の累積値をローラ寿命値として予測する予測ステップと、を実行させるためのローラの寿命予測プログラム。
【発明の効果】
【００１４】
前項（１）に記載の発明によれば、用紙を給紙するためのローラであって、モータによって回転駆動されるローラの回転距離の累積値に対する複数点の摩擦係数値に基づいて、寿命閾値を下回るローラの回転距離の累積値をローラ寿命値として予測する。つまり、ローラの回転距離の累積値とローラの摩擦係数の変化量を経時的に観測することにより、ローラの回転距離の累積値に対して複数点の摩擦係数値を取得し、取得された複数点の摩擦係数値に基づいてローラ寿命値を予測するから、高精度のローラ寿命値の予測が可能となる。
【００１５】
前項（２）に記載の発明によれば、給紙される用紙の紙種が第１の紙種から第２の紙種に変更された場合においても、変更前の紙種における摩擦係数の変動の傾きを利用することにより、ローラ寿命値の確実な予測が可能となる。
【００１６】
前項（３）に記載の発明によれば、給紙される用紙の紙種が第１の紙種から第２の紙種に変更された場合においても、変更後の第２の紙種と同一の紙種が過去に使用されていれば、この過去の同一の紙種における摩擦係数の変動の傾きを利用することにより、ローラ寿命値の確実な予測が可能となる。
【００１７】
前項（４）に記載の発明によれば、センサレスベクトル制御モータの電流変化量から、閾値を超える通紙時間が検出され、その時の電流平均値から換算してローラの摩擦係数値が取得される。
【００１８】
前項（５）に記載の発明によれば、センサレスベクトル制御モータの電流変化量から閾値を超える通紙時間が検出され、通紙時間とローラの回転速度を乗算した値の積算値、または、出力した用紙サイズ、通紙方向に基づいた大きさと、出力した枚数を乗算した値の積算値から、ローラの回転距離の累積値が取得される。
【００１９】
前項（６）に記載の発明によれば、センサレスベクトル制御モータの電流の変動量が閾値以下になったこと、または、モータ電流値が閾値以下になった時間、単位時間あたりの頻度回数からローラの異常状態が判別されるから、異常状態の判別時には例えばローラをすぐに交換する等の対策を講じることができる。
【００２０】
前項（７）に記載の発明によれば、複数の給紙カセットのそれぞれ対応する複数のローラについてのローラ寿命値の差が所定値以上の場合は、例えば、ローラ寿命値の大きいローラが優先的に使用されるように、給紙カセットの優先順位を変更することにより、ローラ寿命値が均等化されるような各給紙カセットの使用が可能となる。
【００２１】
前項（８）に記載の発明によれば、センサレスベクトル制御モータの電流変化量から換算して、ローラの摩擦係数値が取得される。
【００２２】
前項（９）に記載の発明によれば、ローラの回転距離の累積値に応じて、取得したローラの摩擦係数値が補正されるから、より精度の高いローラ寿命値の予測が可能となる。
【００２３】
前項（１０）に記載の発明によれば、用紙の紙種の変更が繰り返される場合には、各紙種ごとで寿命予測したローラ寿命値のうち、最も短いローラ寿命値が例えばサービスマン等のユーザーに通知される。
【００２４】
前項（１１）に記載の発明によれば、非通紙時におけるローラの摩擦係数を取得し、ローラの回転距離の累積値に対する摩擦係数の複数点の取得結果から、非通紙時を基準としたローラ寿命値を予測することができる。
【００２５】
前項（１２）に記載の発明によれば、用紙を給紙するためのローラであって、モータによって回転駆動されるローラの回転距離の累積値に対する複数点の摩擦係数値に基づいて、寿命閾値を下回るローラの回転距離の累積値をローラ寿命値として予測するから、高精度のローラ寿命値の予測が可能となる。
【００２６】
前項（１３）に記載の発明によれば、用紙を給紙するためのローラであって、モータによって回転駆動されるローラの回転距離の累積値に対する複数点の摩擦係数値に基づいて、寿命閾値を下回るローラの回転距離の累積値をローラ寿命値として予測する処理を、画像形成装置のコンピュータに実行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体図である。
【図２】給紙部の構成を示すブロック図である。
【図３】ローラの摩擦係数とローラの回転距離の累積値の関係を示す図である。
【図４】図３で説明したローラの寿命予測方法を実施する場合の画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】紙種を第１の紙種から第２の紙種に変更した時のローラの摩擦係数と累積ローラ回転距離との関係を示す図である。
【図６】図５で説明した紙種を第１の紙種から第２の紙種に変更した時のローラの予測方法を実施する場合の画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】紙種を第１の紙種から第２の紙種に変更し、さらに第１の紙種に再変更した時のローラの摩擦係数と累積ローラ回転距離との関係を示す図である。
【図８】図７で説明した紙種を第１の紙種から第２の紙種に変更したのち、さらに第１の紙種に再変更した時のローラの寿命予測方法を実施する場合の画像形成装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】通紙タイミングに対する摩擦係数の関係を示した図である。
【図１０】ローラの状態に何らかの突発的な異常が発生した時の摩擦係数の変動についての説明図である。
【図１１】複数段の給紙カセットにおける各ローラのローラ摩擦係数と累積ローラ回転距離の関係図である。
【図１２】図１１で説明した複数の給紙カセットの優先順位の入れ替え処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
図１は、この発明の一実施形態に係る画像形成装置１０の全体図である。画像形成装置１０は、装置本体１０Ａの下部に給紙部２００が、中央部にカラー画像形成部２０が、上部に排紙部６００がそれぞれ配されて構成されている。給紙部２００から排紙部６００に渡っては給紙部２００から給紙ローラ１１３（１２３）を介して繰り出されたシート（用紙）Ｓを上方へ搬送するシート搬送路２０６が設けられている。
【００３０】
カラー画像形成部２０は、装置本体１０Ａの上下方向の略中央に配置された駆動ローラ５１及び従動ローラ５０と、これら駆動および従動ローラ５１，５０間に水平に掛設されて矢印方向へ走行する中間転写ベルト６０と、この走行方向に沿って配置されたイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の各色の作像ユニット６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋとを備えている。
【００３１】
各作像ユニット６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋで作成されたトナー画像を重ね合わせて転写ベルト６０に転写し、シート搬送路２０６を搬送されてくるシート（用紙）Ｓに対して転写ベルト６０の搬送端（図中右端）で２次転写を行い、シートＳを定着部３００に送給してトナー画像の定着を行うようになっている。
【００３２】
各作像ユニット６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋは、静電複写方式により作像するもので、それらの周囲に配設された帯電器、４個のレーザーダイオード、ポリゴンミラー、および走査レンズ等を有するプリントヘッド２１ならびに４つの反射ミラー２２等を備えた露光部４０と、現像器６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋと、感光体ドラムと、転写器等とを備えている。
【００３３】
また、各作像ユニット６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋの現像器６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋにトナーを補給する補給機構として、トナーカートリッジ７０Ｙ，７０Ｍ，７０Ｃ，７０Ｋおよびサブホッパ８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋが前記作像ユニット６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋの上方位置に配置されている。
【００３４】
給紙部２００は、この実施形態では図２に示すように、１段目の給紙カセット１１０と２段目の給紙カセット１２０という上下２段の給紙カセットを備えている。また、各給紙カセット１１０、１２０には、それぞれ、用紙を給紙するためのローラ（給紙ローラ、ピックアップローラ、分離ローラ）１１３、１２３と、ローラ１１３、１２３を回転駆動させるためのモータ１１１、１２１と、モータ１１１、１２１の駆動をローラ１１３、１２３に伝達するため駆動伝達手段（ギアやプーリ等）１１２、１２２等の構成部品が備えられており、これらを制御するためにモータ制御部１００が備えられている。なお、この実施形態では、モータ１１１、１２１としてセンサレスベクトル制御方式の３相ブラシレスモータが用いられている。
【００３５】
給紙カセット１１０、１２０は複数段（この実施形態では２段）であり、それぞれ同種の部品で構成されるが、モータ制御部１００は１つである。
【００３６】
モータ制御部１００は、上位制御部（図示せず）から駆動命令や目標回転速度を受け取る。また、モータ制御部１００内には、各段の給紙カセット１１０、１２０における各モータ１１１、１２１に対応して、それぞれ２つの駆動素子制御部１０２、１０５、２つの３相インバータ回路部１０３、１０６、２つの電流検出部１０４、１０７が設けられている。また、回転速度制御部１０１は、モータ制御部１００、給紙カセット１１０及び１２０の全体を制御するＣＰＵ１０１ａと、ＣＰＵ１０１ａの動作プログラム等を格納するＲＯＭ１０１ｂと、ＣＰＵ１０１が動作プログラムに従って動作する際の作業領域を提供するＲＡＭ１０１ｃを備えている。この実施形態では、モータ制御部１０１は機能的に、ローラ１１３、１２３の回転距離の累積値を取得する累積値取得手段、ローラ１１３、１２３の摩擦係数値を取得する摩擦係数取得手段、ローラの回転距離の累積値をローラ寿命値として予測する予測手段等として機能する。
【００３７】
駆動命令や目標回転速度を受け取った回転速度制御部１０１は、目標回転速度と、ブラシレスモータの電流や電圧から推定された位置を受け取ってＰＷＭ信号のデューティ比（PWM Duty）を決定する。モータ制御部１００内の駆動素子制御部１０２、１０５はそのPWM Dutyと、電流から推定された磁極位置をもとに、ＰＷＭ信号を駆動素子である３相インバータ回路部１０３、１０６に出力して、ブラシレスモータ１１１、１１２を駆動させる。３相インバータ回路部１０３、１０６では、ＵＶＷの３相ブラシレスモータ１１１、１１２を駆動させる電圧信号を形成する。
【００３８】
電流検出部１０４、１０７は、センサレスベクトル制御方式における電流検出のうち、２シャント方式と呼ばれる方式で電流検出を行う。２シャント方式では、３相のうちＵ相とＶ相の電流を検出して、Ｗ相は計算で求めることが知られている(Ｕ相電流＋Ｖ相電流＋Ｗ相電流＝０)。電流は、微少な値（１／１０Ωオーダー）の抵抗を用い、電流が流れたときに生じる起電圧を駆動素子制御部１０２、１０５内のアンプで増幅し、Ａ／Ｄ変換で取り込むことで検出が可能である。
【００３９】
検出された電流を用いて摩擦係数を検出可能である。この理由は下式からわかる。即ち、一般的に、
トルク（Ｔ）＝μ×Ｎ×Ｒ  （Ｎ：荷重、μ：摩擦係数、Ｒ：ローラ半径）・・・式（１）
で示される。
また、モータ電流との関係では、
Ｔ＝Ｉ×α（Ｉ：モータ電流、α：相関係数）・・・式（２）
でも示させる。これらの式（１）、式（２）より、
μ×Ｎ×Ｒ＝Ｉ×α⇒μ＝（Ｉ×α）÷（Ｎ×Ｒ）・・・式（３）
と展開可能である。つまり、式（３）より、モータ１１１、１２１に連結されたローラ１１３、１２３の摩擦係数は、モータ１１１、１２１の電流を検出することで可能であることがわかる。また電流検出においては、微少抵抗を用いることで高精度の検出が可能であるため、摩擦係数も高精度で検出することができる。
【００４０】
図３は、ローラ１１３、１２３の摩擦係数とローラ１１３、１２３の回転距離の累積値の長時間にわたる関係を示す図である。なお、以下の説明では、ローラの回転距離の累積値を累積ローラ回転距離ともいう。図３を参照して、ローラの摩擦係数の変動推移からローラ寿命値を予測する方法の一つを説明する。
【００４１】
まず、初回データ取得制御では、初回の摩擦係数値（μ１）及びローラ回転距離（Ｌ１）及び用紙の紙種についての情報を取得する。
【００４２】
次に、図３の寿命予測制御（丸数字１）に示すように、摩擦計数の観測点が２点以上における、摩擦係数値、ローラ回転距離を取得し、ローラ１１３、１２３についての累積ローラ回転距離を算出する。この時、取得した摩擦係数、累積ローラ回転距離の変動推移から、今後推移するであろう摩擦係数の予測直線を作成する。
【００４３】
そして、図３の寿命予測制御（丸数字２）に示すように、作成した予測直線を用いて、ローラ１１３、１２３の劣化を判別するため、摩擦係数が寿命閾値を下回ったときの累積ローラ回転距離をローラ寿命値として算出する。従って、測定に基づく累積ローラ回転距離がローラ寿命値としての累積ローラ回転距離に近付くか達するかあるいは下回ると、ローラ１１３、１２３が寿命に達したと判断され、ローラ１１３、１２３が交換されることになる。このような制御により、ローラ１１３、１２３の寿命値を予測することが可能である。
【００４４】
なお、この実施形態では、ローラ回転距離を通紙時間×ローラ速度で算出取得しており、これは先に示したモータ１１１、１２１の電流検出をすることで可能となるが、ローラ回転距離の取得はこれに限定されることはない。この点については後述する。
【００４５】
図４は、図３で説明したローラ１１３、１２３の寿命予測方法を実施する場合の画像形成装置１０の動作を示すフローチャートである。このフローチャート及び図６以降のフローチャートに示される動作は、モータ制御部１００の回転速度制御部１０１におけるＣＰＵ１００ａがＲＯＭ１０１ｂ等に格納された動作プログラムに従って動作することにより実行される。
【００４６】
ステップＳ１１において摩擦係数値（μ1）を計測（取得）し、ステップＳ１２でローラ回転距離（Ｌ1）を通紙時間×ローラ速度により計測（取得）し、ステップＳ１３で、計測した摩擦係数値（μ1）とローラ回転距離（Ｌ1）と紙種を記録する。ステップＳ１１〜ステップＳ１３が初回データ取得制御処理である。
【００４７】
次に、ステップＳ１４で、摩擦係数値（μn）を計測（取得）し、ステップＳ１５でローラ回転距離（Ｌn）を計測（取得）し、ステップＳ１６で累積ローラ回転距離をＬn＝Ｌn＋Ｌn-1から算出したのち、ステップＳ１８で、計測した摩擦係数値（μn）とローラ回転距離（Ｌn）と紙種を記録する。
【００４８】
次いで、ステップＳ１８で、前回の累積ローラ回転距離と摩擦係数の測定値（Ｌn-1、μn-1）と、今回の累積ローラ回転距離と摩擦係数の測定値（Ｌn、μn）から、ローラ寿命値の予測直線を作成する。予測直線の式はμ＝ａ×Ｌ＋ｂ（ａ、ｂは定数）である。なおステップＳ１４〜ステップＳ１８が寿命予測制御（丸数字１）処理である。
【００４９】
次いで、寿命予測制御（丸数字２）処理として、ステップＳ１９で、予測直線と摩擦計数の寿命閾値と交点から、累積ローラ回転距離をローラ寿命値として算出する。
【００５０】
ローラ寿命値の算出後は、ステップＳ１４に戻り、ステップＳ１４〜ステップＳ１９の処理を繰り返すが、定期的に繰り返しても良いし、寿命値に近くなるほど繰り返しの回数を増加させても良い。
【００５１】
このようにこの実施形態では、モータ１１１、１２１によって回転駆動されるローラ１１３、１２３の累積ローラ回転距離に対する複数点の摩擦係数値に基づいて予測直線を作成し、摩擦計数の寿命閾値を下回る累積ローラ回転距離をローラ寿命値として予測する。つまり、累積ローラ回転距離とローラ１１３、１２３の摩擦係数の変化量を経時的に観測することにより、累積ローラ回転距離に対して複数点の摩擦係数値を取得し、取得された複数点の摩擦係数値に基づいてローラ寿命値を予測するから、高精度のローラ寿命値の予測が可能となる。
【００５２】
次に、ローラの摩擦係数の変動推移からローラ寿命値を予測する他の方法を図５を参照して説明する。この方法は、用紙の紙種が第１の紙種Ａから第２の紙種Ｂに変更されたときの予測方法である。
【００５３】
図５は、紙種を第１の紙種Ａから第２の紙種Ｂに変更した時のローラ１１３、１２３の摩擦係数と累積ローラ回転距離との長時間にわたる関係を示す図である。
【００５４】
第１の紙種Ａを用いた場合のローラ寿命値の予測方法は、図３及び図４で説明したのと同じである。
【００５５】
ユーザーが給紙カセット（例えば給紙カセット１１０）にセットされている用紙の紙種を、紙種Ａから紙種Ｂに変えた時には、紙種とローラ（例えばローラ１１３）との関係で摩擦係数が変わるため、紙種に応じた寿命予測が必要になる。
【００５６】
紙種が変更された時には、まず紙種Ｂにおける摩擦係数、累積ローラ回転距離を計測する。このとき、観測点が１点であるため、紙種Ｂの寿命の正確な予測はできないが、直近まで寿命予測してきた紙種Ａについての予測直線Ａにおける傾き値を用いることで、概ねの寿命予測が可能になる。
【００５７】
紙種Ｂにおける観測点が２点以上になった時には、図３及び図４で説明したのと同様に、寿命予測制御（丸数字１）を行って予測直線Ｂを作成し、続いて寿命予測制御（丸数字２）を行い、紙種Ｂにおけるローラ寿命値を算出する。
【００５８】
図６は、図５で説明した紙種を第１の紙種Ａから第２の紙種Ｂに変更した時のローラ１１３、１２３の寿命予測方法を実施する場合の画像形成装置１０の動作を示すフローチャートである。
【００５９】
ステップＳ２１において、図４のステップＳ１１〜Ｓ１３と同じ初回データ取得制御処理を実行した後、ステップＳ２２で、直近の予測直線があるかどうかを判断する。直近の予測直線が無ければ（ステップＳ２２でＮＯ）、ステップＳ２３で、紙種が同じかどうかを判断する。同じであれば（ステップＳ２３でＹＥＳ）、ステップＳ２４で、図４のステップＳ１４〜Ｓ１８と同じ寿命予測制御（丸数字１）を実行し、さらにステップＳ２５で、図４のステップＳ１９と同じ寿命予測制御（丸数字２）を実行したのち、ステップＳ２３に戻る。
【００６０】
ステップＳ２３で、紙種が異なる場合換言すれば紙種が変更されている場合は（ステップＳ２３でＮＯ）、ステップＳ２１に戻って、その紙種について初回データ取得処理を実行する。
【００６１】
ステップＳ２２において、直近の予測直線があれば（ステップＳ２２でＹＥＳ）、ステップＳ２６で、初回データと直近の予測直線の傾きを用いて予測直線を作成した後、ステップＳ２５に進み、寿命予測制御（丸数字２）を実行する。
【００６２】
このように、この実施形態では、給紙される用紙の紙種が第１の紙種から第２の紙種に変更された場合においても、変更前の紙種における摩擦係数の変動の傾きを利用することにより、ローラ寿命値の確実な予測が可能となる。
【００６３】
次に、ローラの摩擦係数の変動推移からローラ寿命値を予測するさらに他の方法を図７を参照して説明する。この方法は、用紙の紙種が第１の紙種Ａから第２の紙種Ｂに変更され、さらに第１の紙種Ａに変更されたときの予測方法である。
【００６４】
図７は、紙種を第１の紙種Ａから第２の紙種Ｂに変更し、さらに第１の紙種Ａに再変更した時のローラ１１３、１２３の摩擦係数と累積ローラ回転距離との長時間にわたる関係を示す図である。
【００６５】
第１の紙種Ａから第２の紙種Ｂに変更されたときの第２の紙種Ｂについてのローラ寿命値の予測方法は、図５及び図６で説明したのと同じである。
【００６６】
ユーザーが給紙カセット（例えば給紙カセット１１０）にセットされている用紙の紙種を、紙種Ｂから紙種Ａに再変更された時には、まず紙種Ｂにおける摩擦係数、累積ローラ回転距離を計測する。このとき、観測点が１点であるため、紙種Ａの寿命の正確な予測はできないが、過去の紙種Ａにおける予測直線があるので、その予測直線の傾き値を用いて予測直線を作成することにより、概ねの寿命予測が可能になる。
【００６７】
紙種Ａにおける観測点が２点以上になった時には、図３及び図４で説明したのと同様に、寿命予測制御（丸数字１）を行って予測直線Ａ’を作成し、続いて寿命予測制御（丸数字２）を行い、紙種Ａにおけるローラ寿命値を算出する。
【００６８】
図８は、図７で説明した紙種を第１の紙種Ａから第２の紙種Ｂに変更したのち、さらに紙種Ａに再変更した時のローラ１１３、１２３の寿命予測方法を実施する場合の画像形成装置１０の動作を示すフローチャートである。
【００６９】
ステップＳ３１において、図４のステップＳ１１〜Ｓ１３と同じ初回データ取得制御処理を実行した後、ステップＳ３２で、直近の予測直線があるかどうかを判断する。直近の予測直線が無ければ（ステップＳ３２でＮＯ）、ステップＳ３３で、過去に同じ紙種の使用実績があるかどうかを調べる。過去に同じ紙種の使用実績がない場合（ステップＳ３３でＮＯ）、ステップＳ３４で、紙種が同じかどうかを判断する。同じであれば（ステップＳ３４でＹＥＳ）、ステップＳ３５で、図４のステップＳ１４〜Ｓ１８と同じ寿命予測制御（丸数字１）を実行し、さらにステップＳ３６で、図４のステップＳ１９と同じ寿命予測制御（丸数字２）を実行したのち、ステップＳ３４に戻る。
【００７０】
ステップＳ３４で、紙種が異なる場合換言すれば紙種が変更されている場合は（ステップＳ３４でＮＯ）、ステップＳ３１に戻って、その紙種について初回データ取得処理を実行する。
【００７１】
ステップＳ３２において、直近の予測直線があれば（ステップＳ３２でＹＥＳ）、ステップＳ３７で、初回データと直近の予測直線の傾きを用いて予測直線を作成した後、ステップＳ３６に進み、寿命予測制御（丸数字２）を実行する。
【００７２】
ステップＳ３３において、過去に同じ紙種の使用実績がある場合（ステップＳ３３でＹＥＳ）、ステップＳ３７で、初回データと過去の予測直線の傾きを用いて予測直線を作成した後、ステップＳ３６に進み、寿命予測制御（丸数字２）を実行する。
【００７３】
このようにこの実施形態では、給紙される用紙の紙種が変更された場合においても、変更後の紙種と同一の紙種が過去に使用されていれば、この過去の同一の紙種における摩擦係数の変動の傾きを利用することにより、ローラ寿命値の確実な予測が可能となる。
【００７４】
予測されたローラ寿命値は、例えば操作パネル部５００に表示されることにより、サービスマン等に通知される。この場合、ユーザーが紙種を頻繁に変更した場合には、各紙種のローラ寿命値のうち最も短い予測寿命値を通知するようにするのが良い。これは、通知を受ける側（サービスマン等）が、何度となく寿命予測値の通知を受けたのでは混乱することから、最低限の準備をサービスマンが対応できるようにさせるため、最短の予測寿命値を通知させるものである。
【００７５】
以上の説明では、長時間のローラの状態監視について示してきたが、次では、短時間のローラの状態監視から、どのように摩擦係数を取得するかについて説明する。
【００７６】
まず、ローラ１１３、１２３の摩擦係数値の検出タイミングについて説明する。図９は、通紙タイミングに対する摩擦係数の関係を示したものである。ローラ１１３、１２３の摩擦係数は、モータ電流量から換算できることは前述の式（３）で示した通りなので、これ以降は摩擦係数として説明する。
【００７７】
区間Ａはローラ（例えばローラ１１３）への用紙Ｓの通紙前の状態を示すが、ここでは、上下のローラ対１１３ａ、１１３ｂともに接触物がなく、摩擦が発生しない。区間Ｂは通紙前ではあるが給紙圧が加わり、ローラ対１１３ａ、１１３ｂが接触し、摩擦係数が上昇する。区間Ｃの通紙時では、用紙Ｓがローラ対１１３ａ、１１３ｂに接触し、摩擦係数がさらに上昇する。区間Ｄでは、通紙が終わると、区間Ｂと同じ摩擦係数に下降する。
【００７８】
ここで、ローラ寿命値の予測に使用する摩擦係数は、区間Ｃにおける値の平均値を適用する。通紙枚数や通紙時間が異なるため、平均値にて摩擦係数の変化量を長期的に観測していく。
【００７９】
また、ローラ１１３、１２３の速度は、モータ１１１、１２１の回転速度と比例関係で算出できるので、ローラ速度と通紙時間を乗算することで、ローラ１１３、１２３の回転距離も算出できる。別法としては、用紙サイズ、用紙向きから通紙サイズを割り出し、そのサイズに複写枚数を乗算することでも、ローラの回転距離を算出できる。
【００８０】
このように算出したローラ１１３、１２３の回転距離を積算することで、累積ローラ回転距離を取得することができる。
【００８１】
上述のように、摩擦係数の観測点を通紙時として説明したが、通紙時のみに限定されるわけではない。相対的な摩擦係数の変動を把握できれば良いので、観測する条件が同じであればよく、例えば区間Ｂのような非通紙時における摩擦係数の変動を観測してもよい。
【００８２】
次に、ローラ１１３、１２３の状態監視及び異常状態の判別について説明する。
【００８３】
通常は、ローラ１１３、１２３の経時的な摩擦係数を観測していれば、ローラ１１３、１２３の劣化度合いを観測できるが、急激な環境変化等によるローラ１１３、１２３の変化を、図９に示した区間Ｃにおける通紙時の摩擦係数を観測することで、ローラの状態監視が可能になる。
【００８４】
ローラ１１３、１２３の状態に何らかの突発的な異常が発生した時の摩擦係数の変動について、図１０を参照して説明する。
【００８５】
図１０＜I＞のような微少な摩擦係数値の変動があった場合には、ローラ表面に異物があると推測される。閾値以下になる時間や、単位時間あたりの頻度回数を観測することで、図１０＜II＞では、突発的なスリップが発生し、ローラの表面に部分的に摩擦力が低下していることがわかる。また、図１０＜III＞では、閾値以下になる回数が増し、スリップ力の低下が著しくなってきていることがわかる。図１０＜IV＞では、閾値以下になった後、閾値まで復帰しないので、ローラ表面の劣化が急速に進んだことがわかる。そして、例えば図１０＜III＞又は＜IV＞の状態が発生したときに、ローラ１１３、１２３に異常が発生したと判断し、その旨をサービスマン等に通知することにより、サービスマン等はローラ１１３、１２３の交換等の措置を採ることができる。
【００８６】
次に、ローラ１１３、１２３の回転距離に応じた摩擦係数値を補正について説明する。
【００８７】
前述の説明において、式（３）（μ＝（Ｉ×α）÷（Ｎ×Ｒ））においては、モータ１１１、１２１に連結されたローラ１１３、１２３の摩擦係数は、モータ１１１、１２１の電流を観測することで、検出できることを示した。この式におけるＲ：ローラ半径は、長時間使用すると摩耗により小さくなる。つまり、Ｒ：ローラ半径は定値ではなくなるために、Ｒに補正値（β：１未満）を乗算して、補正することが望ましい。つまり、補正を行う場合の式（３）は、μ＝（Ｉ×α）÷（Ｎ×β×Ｒ）となる。
【００８８】
このように、累積ローラ回転距離に応じて、取得したローラ１１３、１２３の摩擦係数値を補正することで、より精度の高いローラ寿命値の予測が可能となる。
【００８９】
次に、各給紙カセット１１０、１２０に備えられているローラ１１３、１２３の寿命予測値に基づいて、給紙カセット１１０、１２０の優先順位を変更する処理について説明する。
【００９０】
図１１は、複数段の給紙カセット１１０、１２０における各ローラ１１３、１２３のローラ摩擦係数と累積ローラ回転距離の関係図である。
【００９１】
ここまでの説明においては、単一の給紙カセット１１０、１２０におけるローラ１１３、１２３の摩擦係数の変動より、１つのローラ１１３、１２３の寿命予測する方法について説明してきた。
【００９２】
この実施形態に係る画像形成装置１０においては、複数の給紙カセット１１０、１２０が備えられているので、ローラ寿命予測は単一の給紙カセット１１０、１２０内のローラのみではなく、複数段の各ローラ１１３、１２３において可能である。
【００９３】
図１１に示すように、それぞれの給紙カセット１１０、給紙カセット１２０毎のローラ１１３、１２３の寿命予測値をそれぞれ比較することで、給紙カセット１１０、１２０の偏った使用頻度を予測できる。
【００９４】
つまり、それぞれのローラ寿命予測値（図１１の寿命予測値１と寿命予測値２）の差が、ある所定値以上であった場合には、著しく一方の給紙カセットが使われていることがわかるので、それに応じて、給紙カセット内の給紙の優先順位を、寿命予測値の大きいつまり寿命の長いローラを有する給紙カセットを高く変更することで、この給紙カセットの使用頻度が高まる結果、ローラ寿命の短いローラの寿命を延ばすことができ、各給紙カセット１１０、１２０のローラ１１３、１２３の寿命値を均等化することができる。
【００９５】
図１２は、図１１で説明した複数の給紙カセット１１０、１２０の優先順位の入れ替え処理を示すフローチャートである。
【００９６】
ステップＳ４１では、給紙カセット１１０のローラ１１３について予測制御を行い、寿命予測値１を取得する。ステップＳ４２では、給紙カセット１２０のローラ１２３について予測制御を行い、寿命予測値２を取得する。
【００９７】
ステップＳ４３では、寿命予測値１と寿命予測値２の差が、所定値以上かどうかを判断する。所定値以上でなければ（ステップＳ４３でＮＯ）、ステップＳ４１及びステップＳ４２に戻る。所定値以上であれば（ステップＳ４３でＹＥＳ）、ステップＳ４４で、給紙カセットの優先順位を入れ替え、ステップＳ４５で入れ替えたことを操作パネル部５００に表示してユーザーに通知したのち、ステップＳ４１及びステップＳ４２に戻る。
【符号の説明】
【００９８】
１０    画像形成装置
１００  モータ制御部
１０１  回転速度制御部
１０１ａ  ＣＰＵ
１０１ｂ  ＲＯＭ
１０１ｃ  ＲＡＭ
１０２、１０５  振動素子制御部
１０３、１０６  ３相インバータ回路部
１０４、１０７  電流検出部
１１０、１２０  給紙カセット
１１１、１２１  モータ
１１２、１２２  駆動伝達手段
１１３、１２３  ローラ
Ｓ  用紙
【図１】
2019085222.tif 000003
【図２】
2019085222.tif 000004
【図３】
2019085222.tif 000005
【図４】
2019085222.tif 000006
【図５】
2019085222.tif 000007
【図６】
2019085222.tif 000008
【図７】
2019085222.tif 000009
【図８】
2019085222.tif 000010
【図９】
2019085222.tif 000011
【図１０】
2019085222.tif 000012
【図１１】
2019085222.tif 000013
【図１２】
2019085222.tif 000014