(57)【要約】【課題】画像形成装置において、トナーの供給量を低コストで適切なものにする。【解決手段】画像形成装置において、感光体ドラム２５に現像器のバッファ部２０２内のトナーを供給する部材（供給ローラ２０３，現像ローラ０２４）を駆動するステッピングモータの負荷に基づいて、当該バッファ部２０２内にトナーが過剰に存在するか否かを判断する。そして、過剰に存在すると判断すると、画像形成装置では、バッファ部２０２内にトナーを減らすために、テストパターンの画像形成が実行される。【選択図】図３
2008233351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に形成された潜像を現像してトナー像とし、当該トナー像を記録材に転写して、当該記録材上に画像を形成する画像形成装置であって、
トナーを収容する現像器と、
前記現像器内に設置され、前記像担持体に前記現像器内のトナーを供給する部材と、
前記部材を駆動するステッピングモータと、
前記ステッピングモータに、前記部材を駆動するための電力の供給を制御する制御手段と、
前記像担持体上に形成された潜像に対応した画像形成の開始時の前記ステッピングモータの負荷に基づいて、当該像担持体上に形成された潜像に対応した画像形成の終了時の前記ステッピングモータの負荷を予測する予測手段と、
前記ステッピングモータの負荷に関する値および或る画像を形成するためのデータを記憶する記憶手段とを含み、
前記制御手段は、前記予測手段が予測した負荷が前記記憶手段に記憶される値以上となった場合に、前記現像器に、前記記憶手段に記憶されたデータに基づく画像を形成させる、画像形成装置。
【請求項２】
前記現像器に収容されるトナーは１成分トナーである、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記予測手段が予測した負荷が前記記憶手段に記憶される値以上となった場合には、前記現像器の前記像担持体へのトナーの供給動作を停止させる、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
情報を表示する表示手段をさらに含み、
前記制御手段は、前記予測手段が予測した負荷が前記記憶手段に記憶される値以上となった場合には、前記表示手段にその旨を表示させる、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
印刷ジョブの入力を受付ける受付手段をさらに含み、
前記予測手段は、画像を形成される画像データの種類と前記印刷ジョブにおいて画像を形成される記録材の数量の情報に基づいて、前記印刷ジョブ終了時の前記ステッピングモータの負荷を予測する、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記記憶手段に記憶される前記データは、或る画像パターンについての画像データである、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は画像形成装置に関し、特に、像担持体上に形成された潜像を現像してトナー像とし、当該トナー像を記録材に転写して、当該記録材上に画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電子写真方式を利用した、複写機、プリンタ、ファクシミリ、および、これらの機能が複合されたＭＦＰ（Multi Function Peripheral）などの画像形成装置では、像担持体上に形成された潜像が現像されてトナー像とされ、当該トナー像が記録材に転写されることによって当該記録材上に画像が形成されている。
【０００３】
このような画像形成装置では、トナーを収容する容器におけるトナーの劣化や偏りなどにより、感光体（像担持体）に、画像濃度に対応した適切な量のトナーが供給されなくなるなどの現象が発生していた。
【０００４】
なお、このようなトナーを利用する従来の画像形成装置に関し、従来から種々の技術が開示されている。
【０００５】
たとえば特許文献１（特開平７−８４４５１号公報）では、画像形成装置において、現像器の重量パラメータの検知結果に基づいて現像器選択ユニットを駆動するモータの駆動電流値の制御を行なうこと等により、低コストの構成で大きな負荷変動に対して安定して現像器選択ユニットを駆動するが開示されている。
【０００６】
また、引用文献２（特開２００５−１５９２１５号公報）では、トナーとキャリアからなる２成分現像剤を用いて現像が行なわれる現像装置において、現像装置の駆動系が過負荷状態に陥った場合に、トナー濃度を検知するセンサの振幅により異常を判断し、異常であると判断された場合には駆動を停止させることにより、低コストで上記過負荷状態に対する対処を行なう技術が開示されている。
【特許文献１】特開平７−８４４５１号公報
【特許文献２】特開２００５−１５９２１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
なお、従来の画像形成装置では、モータに対する過負荷が生じた場合の対処を低コストで実現する点については種々検討がなされているが、上記したようなトナーの供給量を低コストで適切なものにする点については検討がなされていなかった。
【０００８】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、画像形成装置において、トナーの供給量を低コストで適切なものにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に従った画像形成装置は、像担持体上に形成された潜像を現像してトナー像とし、当該トナー像を記録材に転写して、当該記録材上に画像を形成する画像形成装置であって、トナーを収容する現像器と、前記現像器内に設置され、前記像担持体に前記現像器内のトナーを供給する部材と、前記部材を駆動するステッピングモータと、前記ステッピングモータに、前記部材を駆動するための電力の供給を制御する制御手段と、前記像担持体上に形成された潜像に対応した画像形成の開始時の前記ステッピングモータの負荷に基づいて、当該像担持体上に形成された潜像に対応した画像形成の終了時の前記ステッピングモータの負荷を予測する予測手段と、前記ステッピングモータの負荷に関する値および或る画像を形成するためのデータを記憶する記憶手段とを含み、前記制御手段は、前記予測手段が予測した負荷が前記記憶手段に記憶される値以上となった場合に、前記現像器に、前記記憶手段に記憶されたデータに基づく画像を形成させることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の画像形成装置では、前記現像器に収容されるトナーは１成分トナーであることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の画像形成装置では、前記制御手段は、前記予測手段が予測した負荷が前記記憶手段に記憶される値以上となった場合には、前記現像器の前記像担持体へのトナーの供給動作を停止させることが好ましい。
【００１２】
また、本発明の画像形成装置は、情報を表示する表示手段をさらに含み、前記制御手段は、前記予測手段が予測した負荷が前記記憶手段に記憶される値以上となった場合には、前記表示手段にその旨を表示させることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の画像形成装置は、印刷ジョブの入力を受付ける受付手段をさらに含み、前記予測手段は、画像を形成される画像データの種類と前記印刷ジョブにおいて画像を形成される記録材の数量の情報に基づいて、前記印刷ジョブ終了時の前記ステッピングモータの負荷を予測することが好ましい。
【００１４】
また、本発明の画像形成装置では、前記記憶手段に記憶される前記データは、或る画像パターンについての画像データであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、画像形成装置において、像担持体に現像器内のトナーを供給する部材を駆動するステッピングモータの負荷に基づいて、当該現像器内にトナーが過剰に存在するか否かを判断でき、そして、その判断結果に基づいて、適宜現像器に、本来の画像形成動作とは別に或る画像データについての画像形成動作を実行させることができる。
【００１６】
これにより、画像形成装置において、トナーの供給量を、現像器内にトナー量を検出するようなセンサを設置することなく現像器内のトナー量を調整できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。
【００１８】
本実施の形態においては、本発明にかかる画像形成装置をタンデム方式のデジタルカラー複写機（以下、複写機という）で適用する場合について説明する。しかしながら、本発明にかかる画像形成装置は複写機に限定されず、駆動機構にステッピングモータが用いられる画像形成装置であれば、プリンタやファクシミリ装置やそれらの複合機であるＭＦＰなどであってもよい。また、印刷方式もタンデム方式に限定されるものではなく、さらにデジタル方式に限定されるものでもない。さらに、カラー機でなくモノクロ機であってもよい。
【００１９】
カラータンデム方式の画像形成装置は、各々現像器を含んだ４色の作像部が中間転写体である中間転写ベルトに沿って列設されて構成され、それぞれに形成された各色のトナー画像を上記中間転写ベルトに転写し（一次転写）、各色トナーの重ね合わせにより多色画像を形成する。さらに、中間転写ベルト上で重ね合わされた画像を印刷媒体である用紙上に転写し（二次転写）、定着工程を経て出力する。
【００２０】
図１は、本発明にかかる画像形成装置が適用される、本実施の形態にかかる複写機１のハードウェア構成の概略を示す模式的断面図である。複写機１は、タンデム方式のデジタルカラー複写機であって、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｋ）の４色のトナーを順次重ね合わせることによってカラー画像を形成する。
【００２１】
図１を参照して、本実施の形態にかかる複写機１は、画像読取部１０と、用紙搬送部２０と、画像形成部３０と、用紙格納部４０とを含む。
【００２２】
画像読取部１０は、原稿をセットするための戴荷台３と、原稿台ガラス１１と、戴荷台３にセットされた原稿を原稿台ガラス１１に自動的に１枚ずつ搬送する搬送部２と、読取られた原稿を排出するための排出台４とを含む。さらに、原稿読取部１０は、図示しないスキャナを含む。スキャナは、スキャンモータによって原稿台ガラス１１と平行移動する。スキャナには、原稿を照射する露光ランプ、原稿からの反射光の向きを変える反射ミラー、反射ミラーからの光路を変えるミラー、反射光を集光するレンズ、および受光した反射光に応じて電気信号を発生する３列のＣＣＤ（Charge Coupled Device）などの光電変換素子が含まれる。
【００２３】
搬送部２によって搬送された原稿は原稿台ガラス１１上にセットされ、スキャナが原稿台ガラス１１と平行に移動するとき露光走査される。原稿からの反射光は光電変換素子によって電気信号に変換され、画像形成部３０に入力される。
【００２４】
画像形成部３０は、複数のローラ３２，３３，３４により弛まないように懸架され、これらのローラが図１中で反時計回り（図１中の矢印Ａ方向）に回転することで、所定速度で同方向に回転する無端ベルトである中間転写ベルト３１と、中間転写ベルト３１に沿って所定間隔で配置されるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｋ）各色トナーに対応する作像部２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋ（これらを代表させて作像部２１とする）と、各作像部２１に含まれる現像器２３と、感光体と中間転写ベルト３１を介して対をなす転写ローラ２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｋ（これらを代表させて転写ローラ２５とする）と、中間転写ベルト３１に転写されたトナー像を用紙に転写された後に定着させる定着器３６と、二次転写後に中間転写ベルト３１上に残留するトナーを除去するクリーニング装置２９と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１３（図４参照）などを含む情報処理装置１００と、情報処理装置１００で実行されるプログラムなどを記憶するメモリ１０１とを含む。なお、現像器２３の詳細な構造は、図１では省略されて示されているが、図２を参照して後述する。
【００２５】
用紙格納部４０は、印刷媒体である用紙Ｓを収納する給紙カセット４１を含み、用紙搬送部２０は、給紙カセット４１から用紙Ｓを搬送するためのローラ４２，４３，３５，３７、および印刷された用紙を排出する排紙トレイ３８を含む。
【００２６】
情報処理装置１００は、図示しない操作パネル等から入力される指示信号に基づいてメモリ１０１からプログラムを読出して実行し、上記各部を制御する。また、情報処理装置１００は内部にタイマなどの計時手段を備えて、所定時間が計時されたときにプログラムを実行してもよい。なお、情報処理装置１００およびメモリ１０１は画像形成部３０以外の画像読取部１０や用紙搬送部２０などに備えられてもよい。
【００２７】
情報処理装置１００は上記プログラムを実行することで、画像読取部１０や外部装置などから入力された画像信号に対して所定の画像処理を施し、イエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックの各色に色変換したデジタル信号を作成する。情報処理装置１００で作成された、上記画像を形成するための、シアン用の画像色データ、マゼンタ用の画像色データ、イエロー用の画像色データ、およびブラック用の画像色データは、各色に応じて情報処理装置１００から作像部２１の露光器に出力される。
【００２８】
図２は、現像器２３の詳細な構造を示す図である。
図２を参照して、現像器２３は、主に、トナーを保管するホッパ部２０１およびバッファ部２０２から構成される。一般の現像器は、ホッパ部からバッファ部へは、印字枚数に応じて一定圧力のトナー供給が行なわれるように制御される。なお、バッファ部２０２へのトナーの供給は、現像器駆動モータ（後述する現像器駆動モータＭ１）の回転に連動してホッパ部２０１内の供給マイラ２０７が回転することにより、行なわれる。なお、現像器２３は、バッファ部２０２にトナーが十分に補給されている状態であれば、バッファ部２０２内のトナーにより弁２０６に圧力が加わるため、ホッパ部２０１からバッファ部２０２へのトナーの供給が停止されるよう構成されている。
【００２９】
ホッパ部２０１からバッファ部２０２に供給されたトナーは、供給ローラ２０３によって現像ローラ２０４に供給されて、当該現像ローラ２０４から感光体ドラム２０５へと供給される。供給ローラ２０３と現像ローラ２０４は、現像器駆動モータ（後述する現像器駆動モータＭ１）によって駆動される。以下、駆動の際に当該モータが出力するトルクを現像トルク（ｔ）と呼ぶ。
【００３０】
なお、図２を参照して現像器２３の構造を説明したが、これは作像部２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋに含まれる各現像器２３の構造を代表して説明したものであって、各作像部２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋに含まれる現像器２３はそれぞれ図２に示された構成を備えている。
【００３１】
図３は、複写機１における制御ブロック図である。図３を参照して、複写機１は、当該複写機１の動作を全体的に制御する情報処理装置１００を含む。情報処理装置１００は、メモリ１０１等に記録されたプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）、当該ＣＰＵのワークエリアとなるＲＡＭ（Random Access Memory）、および、当該ＲＡＭへデータを書込むデータ書込み部を含む。
【００３２】
また、情報処理装置１００は、スキャナで生成した画像データまたは外部機器から受信した画像データを記憶する画像メモリ１０７、種々の情報を記憶する揮発メモリ１０６、外部機器との間での情報通信に関する制御動作を実行するデータ通信部１０４、および、外部からの操作を受付けたり情報の表示を行なうような操作パネル等のデータ入出力手段１０３を含む。
【００３３】
情報処理装置１００は、画像形成部３０に接続されている。画像形成部３０は、供給ローラ２０３、現像ローラ２０４、供給マイラ２０７、および、上記したようにこれらを駆動させる現像器駆動モータＭ１を含む。また、画像形成部３０は、感光体ドラム２０５、および、これを駆動させる感光体駆動モータＭ２を含む。現像器駆動モータＭ１および感光体駆動モータＭ２は、ステッピングモータによって構成される。
【００３４】
制御装置１０５は、印刷する画像に関する情報に基づいて、現像器駆動モータＭ１および感光体駆動モータＭ２の動作を制御することにより、用紙上に画像を形成させる。なお、現像器駆動モータＭ１は、作像部２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋのそれぞれにおける供給ローラおよび現像ローラを駆動する。
【００３５】
再度図１を参照して、露光器が、情報処理装置１００から入力された画像データに基づいて、感光体にレーザビームを出力することで、均一に帯電された感光体の表面が画像データに応じて露光され、静電潜像が形成される。現像ローラ２０４には現像バイアス電圧が印加されて、感光体の潜像電位との間に電位差が発生する。その状態において電荷を帯びたトナーが供給されることにとって、感光体の表面にトナー像が形成される。感光体の表面に形成されたトナー像は、定電圧もしくは定電流の転写ローラ２５によって、像担持体である中間転写ベルト３１に転写される。これを一次転写と言う。
【００３６】
中間転写ベルト３１に一次転写されたトナー像は、ローラ３４によって、給紙カセット４１から搬送された用紙Ｓに転写される。これを二次転写と言う。用紙に二次転写されたトナー像は、定着器３６によって用紙に定着され、電子写真画像として排紙トレイ３８に排紙される。
【００３７】
なお、以上の説明では、複写機１においてステッピングモータが利用されるのは現像器駆動モータＭ１および感光体駆動モータＭ２であるとされているが、複写機１には、他の箇所においてもステッピングモータが利用されていても良い。たとえば、複写機１の駆動機構のうち、たとえば感光体を駆動させる機構（以下、ＰＣ（Photo Conductor）駆動部と称する）や、定着器３６を駆動させる機構（以下、定着駆動部と称する）や、用紙搬送部２０のローラ４２，４３，３５，３７を駆動させる機構や、トナーユニットから作像部２１のトナーを感光体に供給する機構に対してトナーを補給するための機構（以下、トナー補給駆動部と称する）にステッピングモータが用いられ得る。また、上記機構のいずれか１つまたは２つで用いられていてもよい。本実施の形態では、用いられるステッピングモータが２相バイポーラタイプであるものとする。
【００３８】
本実施の形態に係る複写機１では、定電流駆動方式でステッピングモータの駆動が制御される。図４は、ステッピングモータの駆動を制御するための駆動回路の等価回路図の具体例であって、２相バイポーラタイプのステッピングモータの駆動回路の回路図の具体例を示す図である。
【００３９】
図４を参照して、本実施の形態にかかるステッピングモータの駆動回路は、ＣＰＵ１３に、ステッピングモータＭに接続されたモータドライバ回路１２の入力端子が接続される。モータドライバ回路１２はＣＰＵ１３からの制御信号に従って励磁信号をステッピングモータＭに出力し、ステッピングモータＭの駆動（回転）を制御する。ステッピングモータＭのトルクはモータドライバ回路１２のＶｒｅｆ端子の電圧を変化させることで設定される。なお、図４において、モータドライバ回路１２のＶｒｅｆ端子の電圧はＣＰＵ１３からの制御信号によって設定される回路構成が示されているが、抵抗の分圧で設定される構成であってもよい。
【００４０】
また、モータドライバ回路１２の出力端子の一端は接地され（ＧＮＤ）、他の一端であるｓｅｎｓｅ端子は、電流検出抵抗１４と、増幅回路１５を介してＣＰＵ１３とに接続される。この回路構成によって、Ｖｒｅｆ端子の電圧と接地された端子との電圧差（Ｖｒｅｆ電位）に応じた電流がステッピングモータＭに供給される。また、ｓｅｎｓｅ端子から流出する電流と電流検出抵抗１４とで得られる、ｓｅｎｓｅ端子と接地された端子との間の電圧、つまりｓｅｎｓｅ端子の電位がＣＰＵ１３においても検出される。ＣＰＵ１３においてｓｅｎｓｅ端子の電位の変化を検出することで、ステッピングモータＭに流れる電流の変化を検出することができる。
【００４１】
図５を用いて、ステッピングモータＭに流れる電流（モータ電流と言う）の増減率の変化を説明する。
【００４２】
図５（Ａ）を参照して、ステッピングモータＭにモータドライバ回路１２より、新たに励磁信号が入力されると、または現在励磁している相から他の相に切替って励磁信号が入力されると、モータコイルに電流が流れ始め、モータ電流が増加して電流波形が上昇する。
【００４３】
ＣＰＵ１３は、モータ電流が設定電流まで増加したことを検出すると、モータドライバ回路１２に制御信号を出力して、モータ電流のＯＮ，ＯＦＦを繰返すような励磁信号を出力させる。その結果、モータ電流は設定電流に維持される。
【００４４】
モータ電流波形において、新たに励磁信号が入力され、または現在励磁している相から他の相に切替って励磁信号が入力されて、電流値が上昇を始める点を「立上がり点」と称し、立上がり点から設定電流になるまで上昇する領域を「立上がり領域」と称し、設定電流が維持されている領域を「定電流制御領域」と称する。
【００４５】
立上がり領域では、励磁信号が入力された直後は、モータ電流の増減率（増加率）が低く、徐々に増減率が増大する。そして、定電流制御領域に近付くにつれて増減率が低くなるという傾向があることが分かっている。なお、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）に示された各例では、増減率は正の値で増加率であることが示されているが、ステッピングモータＭの特性や、ステッピングモータＭを駆動させるために必要な負荷トルクによっては増減率が負の値となり減少率となることがある。
【００４６】
さらに、上述の、増大する増減率が低くなるポイントと、装置でステッピングモータを駆動させるために必要な負荷トルクに対して現在設定されている定電流値でのモータ出力との関係について、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）を用いて説明する。立上がり領域において増減率が変化する（増大する増減率が一旦低くなる）ポイントを「変曲点」と称する。
【００４７】
複写機１でステッピングモータを駆動させるために必要な負荷トルクに対して現在設定されている定電流値でのモータ出力が大きい場合、言い換えると、現在設定されている定電流値でのモータ出力に対して必要な負荷トルクが軽い場合、図５（Ｃ）に示されるように、変曲点が定電流制御領域よりも立上がり点に近い位置に発生する。
【００４８】
複写機１で必要な負荷トルクに対して現在設定されている定電流値でのモータ出力が適正である場合、言い換えると、現在設定されている定電流値でのモータ出力に対して必要な負荷トルクが重くなると、図５（Ｂ）に示されるように、変曲点は図５（Ｃ）に示された位置よりも定電流制御領域に近付く。
【００４９】
複写機１で必要な負荷トルクに対して現在設定されている定電流値でのモータ出力が小さい場合、言い換えると、現在設定されている定電流値でのモータ出力に対して必要な負荷トルクがさらに重くなると、図５（Ａ）に示されるように、変曲点は図５（Ｂ）に示された位置よりも定電流制御領域により近付き、定電流制御領域に到達するまでに発生しなくなる。
【００５０】
なお、複写機１で必要な負荷トルクに対して現在設定されている定電流値でのモータ出力が極めて小さい場合、言い換えると、現在設定されている定電流値でのモータ出力に対して必要な負荷トルクをさらに重くなると、図５（Ｄ）に示されるように、電流波形の立上がりから定電流制御領域に到達するまでの時間が短くなる。これは、複写機１で必要な負荷トルクに対して現在設定されている定電流値でのモータ出力が小さすぎる状態、つまり必要な負荷トルクに対して現在の定電流値の設定では適切なモータ出力の駆動ではないことを示している。これは、信頼性のない状態でのモータ駆動、脱調状態であると言える。
【００５１】
本実施形態の複写機１では、以上の、変曲点と装置で必要な負荷トルクに対する現在設定されている定電流値でのモータ出力との関係より、立上がり領域での変曲点の発生位置に着目して、所定タイミングでの複写機１でステッピングモータを駆動させるために必要な負荷トルクに応じて定電流の設定値を変更する。
【００５２】
図６は、本実施の形態にかかる複写機１において定電流の設定値を変更するための機能構成の具体例を示すブロック図である。図６に示される機能は、ＣＰＵ１３がメモリ１０１からプログラムを読出して実行することによって主にＣＰＵ１３に形成される機能であるが、その中の少なくとも一部が図１に示されたハードウェア構成によって形成されてもよい。
【００５３】
図６を参照して、複写機１の定電流の設定値を変更するための機能は、制御部１３１０、モータ電流検出部１３１１、変曲点検出部１３１２、第１判断部１３１３、第１しきい値記憶部１３１４、第２判断部１３１５、第３判断部１３１６、履歴記憶部１３１７、演算部１３１８、信号出力部１３１９、および第２しきい値記憶部１３２０を含んで構成される。
【００５４】
モータ電流検出部１３１１は、図４に示されたモータドライバ回路１２のｓｅｎｓｅ端子と増幅回路１５を介して接続された構成によって、モータドライバ回路１２のｓｅｎｓｅ端子と接地点との間の電圧、つまりｓｅｎｓｅ端子の電位を検出する。検出された電圧は変曲点検出部１３１２に入力され、その電圧波形の変曲点が検出される。図４に示されたように、モータドライバ回路１２のｓｅｎｓｅ端子から流出する電流はステッピングモータＭに供給される電流に対応しているため、ｓｅｎｓｅ端子の電位変化による電圧波形は、モータ電流の電流波形とほぼ同様の形状である。変曲点の検出結果は、第１判断部１３１３および演算部１３１８、または第３判断部１３１７に入力される。
【００５５】
第１しきい値記憶部１３１４は主にメモリ１０１などに構成されて、変曲点の位置が適正な位置であるか否かを判断するために用いるしきい値を記憶する。第１判断部１３１３は、変曲点検出部１３１２においてモータ電流の電流波形に対応した電圧波形より変曲点が検出された場合に、第１しきい値記憶部１３１４に記憶されているしきい値を参照して検出された変曲点の位置が適正な位置であるか否かを判断し、判断結果を第２判断部１３１５に入力する。たとえば、図５（Ｂ）に示された位置に変曲点が検出された場合には、第１判断部１３１３は変曲点の位置が適正な位置であると判断する。また、図５（Ｂ）に示された位置よりも定電流制御領域により近付いた位置に変曲点が検出された場合や、図５（Ｃ）に示された位置に変曲点が検出された場合には、第１判断部１３１３は変曲点の位置が適正な位置でないと判断する。つまり、第１しきい値記憶部１３１４に記憶されているしきい値は、複写機１においてステッピングモータを駆動させるために必要とされる負荷に対してモータ出力が適切な場合にモータ電流の波形に発生する変曲点Ａの位置である、ねらいの位置ＮＡを示す値である。
【００５６】
ねらいの位置ＮＡであるしきい値は複写機１において必要とされる負荷に対して定められるものであり、予め第１しきい値記憶部１３１４に記憶されていてもよいし、図示しない操作パネルにおいて設定操作を受付けて、操作パネルからの操作信号に基づいて第１しきい値記憶部１３１４に格納されてもよい。ねらいの位置ＮＡの具体的な決め方としては、たとえば現在設定されている定電流の設定値を値Ｉｓ、複写機１において必要とされる負荷に対する安全率を安全率Ｈ１（たとえば１０％）とすると、定電流制御領域の電流値がＩｓ／Ｈ１（安全率が１０％のときには１．１）となるような電流波形における変曲点の位置として決めることができる。図示しない操作パネルにおいてこのようにして算出された変曲点の位置をねらいの位置ＮＡとして設定する操作を受付けて、操作パネルからの操作信号に基づいて第１しきい値記憶部１３１４に格納されてもよいし、安全率Ｈ１を設定する操作を受付け、その安全率Ｈ１に基づいて予め記憶されている必要なパラメータを用いてねらいの位置ＮＡが算出されて、第１しきい値記憶部１３１４に格納されてもよい。複写機１で必要とされる負荷に対して変曲点の位置がどこにあればその電圧波形のモータ出力でステッピングモータＭが安定して駆動（回転）できるかは、負荷の特徴、つまり、ステッピングモータＭが一定速度で駆動中に突発的に負荷が変更した場合に対応できる構成とするか否かに応じて、設計者が適宜設計することができる。
【００５７】
第２判断部１３１５は、第１判断部１３１３において変曲点の位置が適正な位置でないと判断された場合に、複写機１で必要な負荷トルクに対してモータ出力が小さい場合であるのか、大きい場合であるのかを判断する。つまり、図５（Ａ），（Ｃ）に示された変曲点と装置で必要な負荷トルクに対するモータ出力との関係を用いて、第１しきい値記憶部１３１４に記憶されているしきい値である変曲点の位置がねらいの位置ＮＡよりも定電流制御領域に近い位置であるか立上がり点に近い位置であるかを判断し、判断結果を演算部１３１８に入力する。
【００５８】
履歴記憶部１３１７および第２しきい値記憶部１３２０は主にメモリ１０１などに構成される。履歴記憶部１３１７は、後述する定電流駆動方式における定電流の設定値の変更の履歴を記憶する。第２しきい値記憶部１３２０は、脱調が発生しているか否かを判断するために用いるしきい値を記憶する。第３判断部１３１６は、変曲点検出部１３１２においてモータ電流より変曲点が検出されなかった場合に、履歴記憶部１３１７に記憶されている上記履歴を参照して過去に設定値を上昇させた履歴があるか否かを判断し、その履歴がなかった場合には、その判断結果を演算部１３１８に入力する。また、第３判断部１３１６は計時部１３０９を含み、過去に設定値を上昇させた履歴があった場合には、計時部１３０９で、変曲点検出部１３１２で得られたモータ電流の電流波形に対応した電圧波形より立上がり点から定電流制御領域に達するまでの時間を計時し、その時間が第２しきい値記憶部１３２０に記憶されているしきい値を越えているか否かを判断する。越えている場合にはその判断結果は演算部１３１８に入力され、越えていない場合には脱調であると判断されて、その判断結果は制御部１３１０に入力される。
【００５９】
演算部１３１８は、第２判断部１３１５から入力された判断結果または第３判断部１３１６から入力された判断結果に基づき、第１しきい値記憶部１３１４に記憶されているしきい値および変曲点検出部１３１２から入力された変曲点の検出結果を用いて変更すべき設定値を算出し、その結果を信号出力部１３１９に入力する。信号出力部１３１９は入力された演算結果に従って設定値をそのように変更するための制御信号をモータドライバ回路１２に対して出力する。また、設定値がそのように変更されたことが履歴として履歴記憶部１３１７に記憶される。
【００６０】
制御部１３１０は信号生成部１３０８を含み、第３判断部１３１６から入力された脱調であるとの判断結果に基づき、対象としているステッピングモータが用いられている部位に応じて、信号生成部１３０８において信号出力部１３１９から必要な各部に制御信号を出力させるために制御信号を生成し、信号出力部１３１９に入力する。
【００６１】
図７は、上記変曲点検出部１３１２のさらに詳細な構成の具体例を示すブロック図である。また、図９は、変曲点の検出方法を説明するための図であり、電圧波形の具体例を示す図である。
【００６２】
図７を参照して、変曲点検出部１３１２は、サンプリング部１３２１、関数設定部１３２２、差分算出部１３２３、および変曲点認識部１３２４を含んで構成される。
【００６３】
関数設定部１３２２は、設定されている定電流値と、履歴記憶部１３１７に記憶されている、前回のモータ電流検出において検出された立上がり点から定電流制御領域に達するまでの時間とを用いて、立上がり点から設定された定電流値にて定電流制御領域に達するまでの一次関数の係数Ａ（傾き）を算出し、図９に示される一次関数Ｙ１（ｎ）＝Ａ＊ｔ（ｎ）を設定する。なお、ｔ（ｎ）は、立上がり点から定電流制御領域に達するまでの時間を指す。
【００６４】
サンプリング部１３２１はモータ電流検出部１３１１において検出された電圧より、電圧波形の立上がり点から定電流制御領域到達までの立上がり領域のｓｅｎｓｅ端子と接地点との間の電圧を所定の時間間隔でｎ回サンプリングし、サンプリングされた電圧値をＹ２（ｎ）とする。
【００６５】
差分算出部１３２３は、サンプリング部１３２１でサンプリングされた電圧値Ｙ２（ｎ）と、関数設定部１３２２で設定された一次関数のＹ１（ｎ）との差分Ｄ（ｎ）を算出し、その結果を変曲点認識部１３２４に入力する。変曲点認識部１３２４はｎ回分の差分Ｄ（ｎ）を比較し、差分Ｄ（ｎ）が０である点、または差分Ｄ（ｎ）が＋から−あるいは−から＋に変化する点を変曲点Ｂとして認識し、認識された変曲点Ｂの位置ＮＢを第１判断部１３１３および演算部１３１８に入力する。または、差分Ｄ（ｎ）が常に０である場合、あるいは差分Ｄ（ｎ）の正負が変化しない場合にはその旨を第３判断部１３１６に入力する。
【００６６】
図８は、上記演算部１３１８のさらに詳細な構成の具体例を示すブロック図である。図８を参照して、演算部１３１８は、判定部１３３１、判定幅記憶部１３３２、演算部１３３３、第１係数記憶部１３３４、および第２係数記憶部１３３５を含んで構成される。
【００６７】
判定幅記憶部１３３２は主にメモリ１０１などに構成されて、モータ電流に対応する電圧値を複数回サンプリングした場合の、検出された変曲点における電圧値の最大値と最小値と差分が所定範囲内であるか否かを判定するために用いるしきい値としての、判定幅を記憶する。この判定幅は予め判定幅記憶部１３３２に記憶されていてもよい。また、実験によって求められるものであってもよく、その場合、図示しない操作パネルにおいて設定操作を受付けて、操作パネルからの操作信号に基づいて判定幅記憶部１３３２に格納されてもよい。
【００６８】
判定部１３３１は、変曲点検出部１３１２から入力された複数回のサンプリング結果で検出された変曲点における電圧値の最大値と最小値との差分Ｈ２を算出してその差分Ｈ２と上記判定幅とを比較することで、差分Ｈ２が上記判定幅内か否かを判定する。判定結果は、算出部１３３３に入力される。
【００６９】
第１係数記憶部１３３４および第２係数記憶部１３３５は主にメモリ１０１などに構成されて、後述する算出部１３３３での演算に用いられる第１係数Ｋ１および第２係数Ｋ２を記憶する。第１係数Ｋ１は増減係数であり、上述の安全率Ｈ１から定められる係数である。係数Ｋ１は予め第１係数記憶部１３３４に記憶されていてもよいし、図示しない操作パネルにおいて設定操作を受付けて、操作パネルからの操作信号に基づいて第１係数記憶部１３３４に格納されてもよい。または、安全率Ｈ１と係数Ｋ１との対応関係が記憶されており、安全率Ｈ１から自動的に設定されてもよい。第２係数Ｋ２は増減係数であり、複写機１において必要とされる負荷の変動が大きい場合にその変動に応じて用いられる係数、つまり上記差分Ｈ２から定められる係数である。係数Ｋ２もまた、予め第２係数記憶部１３３５に記憶されていてもよいし、図示しない操作パネルにおいて設定操作を受付けて、操作パネルからの操作信号に基づいて第２係数記憶部１３３５に格納されてもよい。または、差分Ｈ２と係数Ｋ２との対応関係が記憶されており、差分Ｈ２から自動的に設定されてもよい。
【００７０】
算出部１３３３は、判定部１３３１から入力された判定結果に従って、現在設定されている定電流の値Ｉｓから変更すべき設定値Ｉを算出する。演算部１３３３で用いられる演算式の具体例として、次の演算式（１），（２）が挙げられる。
【００７１】
つまり、判定部１３３１において上記差分Ｈ２が上記判定幅内と判定された場合には、
Ｉ＝Ｉｓ−（ＶＡ−ＶＢ）×Ｋ１          …演算式（１）、
判定部１３３１において上記差分Ｈ２が上記判定幅内でないと判定された場合には、
Ｉ＝Ｉｓ−（ＶＡ−ＶＢ）×Ｋ１×Ｋ２    …演算式（２）、
が用いられる。ただし、
Ｉｓは現在設定されている定電流値、
ＶＡはねらいの位置ＮＡである変曲点Ａでの電圧値、
ＶＢは位置ＮＢである変曲点Ｂでの電圧値、および
Ｋ１，Ｋ２は増減係数、を指す。
【００７２】
図１０および図１１は、本実施の形態にかかる複写機１における、ステッピングモータの駆動を制御する定電流の設定値を変更するための処理の具体例を示すフローチャートである。図１０および図１１のフローチャートに示される処理は、ＣＰＵ１３がメモリ１０１からプログラムを読出して実行することによって実現される処理であって、所定のタイミングで実行される処理である。この所定のタイミングとは本発明において特定のタイミングに限定されないが、好ましくは、複写機１の図示しない電源スイッチが押下されて複写機１に電源が投入されたタイミング（初期動作時）、画像安定化処理時（画像形成動作が行なわれていない期間中であって、メモリ１０１に記憶された条件に応じた時期）、予め設定した時間経過に応じた定期的なスパン、ジョブの実行を開始するとき、などのタイミングが挙げられる。なお、上記タイミングで以上の処理を行なう際には、処理に先だって、ステッピングモータＭを意図的に駆動させることが好ましい。具体的には、通紙させない状態で用紙搬送部２０のローラ４２，４３，３５，３７等を意図的に動作させることが好ましい。その際、用紙搬送等で用いられる電磁クラッチを強制的にＯＮする。
【００７３】
図１０を参照して、始めに、モータ電流検出部１３１１は、モータドライバ回路１２のｓｅｎｓｅ端子の電圧を検出し、ステッピングモータＭに流れる電流であるモータ電流に対応する電圧波形を得る（ステップＳ１０１）。次いで、変曲点検出部１３１２は、ステップＳ１０１で検出された電圧波形より変曲点を検出する処理を実行する（ステップＳ１０３）。
【００７４】
ステップＳ１０３での処理の結果、モータ電流に対応した電圧波形より変曲点が検出された場合（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、第１判断部１３１３において、その位置が適正位置であるか否かが判断される（ステップＳ１０７）。つまり、ステップＳ１０３で検出された変曲点Ｂの位置ＮＢと、第１しきい値記憶部１３１４に記憶されている変曲点のねらいの位置ＮＡとが比較されて、それらが一致するか否かが判断される。その結果、一致すると判断された場合には（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、以降の処理がスキップされて、処理が終了する。そうでない場合には（ステップＳ１０７でＮＯ）、ステップＳ１０９で、第２判断部１３１５において、さらに変曲点Ｂの位置ＮＢがねらいの位置ＮＡよりも定電流制御領域に近い位置であるか電圧波形の立上がり点に近い位置であるか、つまり図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示される関係より、現在設定されている定電流値でのモータ出力が複写機１で必要な負荷トルクに対して余剰であるか否かが判断される（ステップＳ１０９）。
【００７５】
ステップＳ１０９で第２判断部１３１５において、変曲点Ｂの位置ＮＢがねらいの位置ＮＡよりも定電流制御領域に近い位置である、つまり現在設定されている定電流値でのモータ出力が複写機１で必要な負荷トルクに対して余剰がないと判断された場合には（ステップＳ１０９でＮＯ）、演算部１３１８において変更すべき定電流の設定値を算出するための演算が行なわれ（ステップＳ１１１）、信号出力部１３１９よりモータドライバ回路１２に対して、現在設定されている定電流値をステップＳ１１１で算出された設定値に設定電流を上げるための制御信号が出力される（ステップＳ１１３）。
【００７６】
ステップＳ１０９で第２判断部１３１５において、変曲点Ｂの位置ＮＢがねらいの位置ＮＡよりも電圧波形の立上がり点に近い位置である、つまり現在設定されている定電流値でのモータ出力が複写機１で必要な負荷トルクに対して余剰があると判断された場合には（ステップＳ１０９でＹＥＳ）、演算部１３１８において変更すべき定電流の設定値を算出するための演算が行なわれ（ステップＳ１１５）、信号出力部１３１９よりモータドライバ回路１２に対して、現在設定されている定電流値をステップＳ１１５で算出された設定値に設定電流を下げるための制御信号が出力される（ステップＳ１１７）。
【００７７】
一方、上記ステップＳ１０３での処理の結果、モータ電流に対応した電圧波形より変曲点が検出されなかった場合（ステップＳ１０５でＮＯ）、定電流の設定値を大きく変更しすぎて変曲点が電圧波形の立上がり点に極めて近い位置に発生している、つまり複写機１で必要とされる負荷トルクに対して現在の設定値でのモータ出力が大きすぎる場合と、変曲点が定電流領域に到達するまで確認できない、つまり現在の設定値でのモータ出力に対して複写機１で必要とされる負荷トルクが大きすぎて脱調寸前である場合との、２種類の可能性が考えられる。そこで、この場合には、過去の定電流の設定値の変更履歴より、設定値を上げる変更が行なわれていた場合には脱調寸前の状態であることを判別する。つまり、図１１を参照して、第３判断部１３１６において、履歴記憶部１３１７に記憶されている履歴を参照して過去に定電流の設定値を上昇させた履歴があるか否かが判断される（ステップＳ１１９）。その結果、過去に定電流の設定値を上昇させた履歴がない場合には（ステップＳ１１９でＮＯ）、演算部１３１８において変更すべき定電流の設定値を算出するための演算が行なわれ（ステップＳ１２１）、信号出力部１３１９よりモータドライバ回路１２に対して、現在設定されている定電流値をステップＳ１２１で算出された設定値に設定電流を上げるための制御信号が出力される（ステップＳ１２３）。
【００７８】
ステップＳ１１９での判断において、過去に定電流の設定値を上昇させた履歴がある場合には（ステップＳ１１９でＹＥＳ）、さらに電圧波形の、励磁切換えから設定されている定電流制御領域に達するまでの時間が測定されて（ステップＳ１２５）、その時間が予め設定されている所定時間以上であるか否かが判断される（ステップＳ１２７）。
【００７９】
ステッピングモータＭやモータドライバ回路１２の特性に応じて設定可能な定電流値の上限値が定まる。そのため、設定値を上昇させるよう変更しても変曲点が生じない場合がある。変曲点がない電圧波形のモータ電流であってもステッピングモータＭは駆動する場合はあるが、図５（Ｄ）に示された状態である場合には、適正な安全率を確保して駆動している状態ではない。つまり、脱調寸前の状態であると言える。電圧波形の、励磁切換えから設定されている定電流制御領域に達するまでの時間を計測することで、このような状態であることは判定され得る。
【００８０】
モータ電流が設定されている定電流制御領域に到達するまでの時間が所定時間以内である場合には（ステップＳ１２７でＮＯ）、電圧波形は図５（Ｄ）に示された状態であり、第３判断部１３１６においてステッピングモータＭが脱調状態であることが判断されて（ステップＳ１２９）、制御部１３１０において、脱調状態に対処するために必要な制御信号が生成されて信号出力部１３１９より必要な各部に出力され（ステップＳ１３０）、処理が終了する。なお、ステップＳ１２９の判断結果は、ＣＰＵ１３において図示しない操作パネルなどに表示されてもよい。
【００８１】
ステップＳ１２７においてモータ電流が設定された定電流値に到達するまでの時間が所定時間以上である場合には（ステップＳ１２７でＹＥＳ）、第３判断部１３１６においてにおいて、電圧波形は図５（Ａ）に示された状態、つまり電圧波形の変曲点がより定電流制御領域に近い位置にあって定電流制御領域に吸収されてしまうことで現れておらず、現在設定されている定電流値でのモータ出力が複写機１で必要な負荷トルクに対して余剰がない状態であると判断され、演算部１３１８において変更すべき定電流の設定値を算出するための演算が行なわれて（ステップＳ１３１）、信号出力部１３１９よりモータドライバ回路１２に対して、現在設定されている定電流値をステップＳ１３１で算出された設定値に設定電流を上げるための制御信号が出力される（ステップＳ１３３）。
【００８２】
なお、上記ステップＳ１１１，Ｓ１１５，Ｓ１２１，Ｓ１３１では同様の演算処理が行なわれる。具体的には、上述のように、ステップＳ１０１，Ｓ１０３の処理が複数回行なわれる場合、判定部１３３１において、複数回のサンプリング結果で検出された変曲点における電圧値の最大値と最小値との差分Ｈ２が判定幅記憶部１３３２に格納されている判定幅内か否かが判定される。その結果、差分Ｈ２が上記判定幅内である場合には、複写機１において必要な負荷トルクの変動があまり大きくないと判断され、算出部１３３３において、上記演算式（１）を用いて変更する定電流値が算出される。差分Ｈ２が上記判定幅よりも大きい場合には、複写機１において必要な負荷トルクの変動が大きいと判断され、算出部１３３３において、上記演算式（２）を用いて変更する定電流値が算出される。
【００８３】
本実施の形態にかかる複写機１では、初期動作時や画像安定化処理時などのタイミングに、励磁切換え後の、設定されている定電流の設定値でのモータ電流の電圧波形の変曲点の位置より、現在の設定によるモータ出力が複写機１で必要とされている負荷トルクに対して適切であるか否か、つまり、定電流の設定値が適切であるか否かが判断され、その判断に応じて設定値が変更される。
【００８４】
このため、先述の複写機等の画像形成装置では、図１２においてＡとして示されるように時間経過に応じて装置でステッピングモータを駆動させるために必要とされる負荷トルクが上昇しているのに対して、図１２においてＣとして示されるように、上記処理時に必要とされる負荷トルクに対して所定の安全率を加味した定電流値が設定される。
【００８５】
本実施の形態にかかる複写機１において上述の制御が行なわれることで、複写機１においてステッピングモータを駆動させるために必要とされる負荷トルクに応じた定電流値が設定され、現在設定されているモータ出力を複写機１において必要とされる負荷トルクに応じて適切な出力に変更することができる。その結果、図１３に示されるような、必要なエネルギー以上の余剰エネルギーの消費を抑えることができる。図１３は、ステッピングモータを駆動させるために必要な負荷トルクの経時的変化と、設定される定電流値との関係を説明する図である。
【００８６】
図１３を参照して、負荷トルクは、時間経過に沿って上昇していき、使用初期時、耐久時（所定時間継続して印刷動作が実行されている場合）、および特定環境時やその組合わせなどの条件によって、装置本体の負荷が最大となる（図１３のＡ）。一般の定電流駆動方式では、画像形成装置がそのような条件となって負荷トルクが最大となった場合であっても、また、突発変化が発生して一時的に負荷トルクが上昇した場合であっても、モータを脱調させずに確実に動作させるため、最大の負荷トルクに応じた定電流値が設定されている（図１３のＢ）。図１３から理解されるように、一般の定電流駆動方式を適用された場合、必要な負荷トルクに対して過剰なモータ出力となる電流設定で動作していることになる。このような過剰なモータ出力は、駆動に必要なエネルギーの他に余剰エネルギーが生じ、この余剰エネルギーによって、ステッピングモータの振動が大きくなり、過剰にエネルギーを消費し、余剰エネルギーによりステッピングモータや駆動電源の発熱が多くなることが考えられる。
【００８７】
一方、本実施の形態の定電流駆動方式では、図１２に示されるように余剰エネルギーを削減できるため、ステッピングモータの振動を抑えることができる。その結果、複写機１の駆動時の騒音を抑えることができる。また、複写機１における消費エネルギーを抑えることができ、省エネルギーに効果的である。さらに、ステッピングモータや駆動電源の発熱を抑えることができ、複写機１に冷却機構を不要または簡略化することが可能になる。また、この制御を行なうことで、脱調の可能性または脱調しているか否かを判定することもできる。また、設定値の変更履歴を記憶させることで、複写機１で必要とされる負荷トルクの変動の推移が記憶される。
【００８８】
また、上記制御において、複写機１においてステッピングモータを駆動させるために必要とされる負荷トルクに対して所定の安全率を加味した設定値に変更するよう設定値が算出されるために、必要とされる負荷トルクが突発的に変化（増加）した場合であっても、所定の変化量である場合にはステッピングモータの駆動を制御することが可能である。
【００８９】
具体的には、図１４に示されるように、通常、通紙した場合には、電磁クラッチが作動するために発生する負荷トルクの変動（増加）（図１４のＡ）に加えて、印刷用紙が搬送されることによる負荷トルクの変動（増加）（図１４のＢ）が発生する。このような場合であっても、上述のように所定の安全率を加味して設定値を変更するように設定値が算出されるため、定電流領域でのステッピングモータの駆動で必要とされる負荷トルクの変動に応じることができる（図１４のＣ）。また、上述のように所定のタイミングでモータ電流に応じた電圧をサンプリングして設定値を算出して定電流の設定値を変更するため、上記変動に遅れずにステッピングモータの駆動を制御することができる（図１４のＤ）。
【００９０】
さらに、上記ステップＳ１１１，Ｓ１２１，Ｓ１３１での演算処理においては、予め設定されている上限値と、算出された上昇させる定電流の設定値とを比較し、上限値を越えていない場合に次のステップにて設定電流を上げるようにすることが好ましい。図１５に示されるように、複写機１に異常状態（たとえば紙詰まり等）が発生すると、ステッピングモータの駆動で必要とされる負荷トルクが極端に大きくなる場合がある（図１５のＡ）。その場合、上記制御に従って定電流の設定値を大きくしすぎると、ステッピングモータの破損等につながる。そのため、ＣＰＵ１３において予め上限値（図１５のＢ）を設定し、演算部１３１８において上記演算処理において算出された設定値が上記上限値を越えたことが判断されると、信号出力部１３１９よりモータドライバ回路１２に対して、上記上限値を越えるまでは算出された設定値に変更するよう制御信号が出力され（図１５のＣ）、越えた時点で、ステッピングモータの駆動を停止させるための制御信号がモータドライバ回路１２に対して出力されることが好ましい。つまり、必要とされる負荷トルクの増加に対応してステッピングモータの駆動を停止するように制御することが好ましい。このよにすることで、実際に画像形成装置で必要とされる負荷トルクに応じた定電流の設定値を最適な値に変更する場合であっても、上限以上に大きい設定値に変更することがなく、また、必要とされる負荷トルクが急増した場合にはステッピングモータの駆動を停止させるため、ステッピングモータの破損等を防ぐことができる。
【００９１】
本実施の形態の複写機１では、上記のようにステッピングモータの駆動電流を調整することもでき、これを利用して、現像器２３におけるトナーの劣化や偏りなどによる、感光体ドラム２０５へのトナーの供給量を適切なものにするための制御も可能である。以下に、トナーの供給量を適切なものにするための動作内容について、図２および図１６を参照して説明する。
【００９２】
図１６は、Ｃ／Ｗ比（用紙に形成する画像のデータにおける、トナーを供給するドット（Ｃ）に対するトナーの供給を要しない（背景色のままで残る）ドット（Ｗ）の比）が変化した場合の、印字枚数に対する現像トルク（現像器駆動モータＭ１の駆動トルク）の特性を示す図である。なお、この場合の駆動トルクとは、たとえば、図５（Ａ）〜図５（Ｄ）等を参照して説明したような、立ち上がり領域における変曲点におけるデータに基づいて算出される負荷とされる。
【００９３】
図１６では、Ｃ／Ｗ比について「１）普通」「２）低い」「３）著しく低い」という三段階の場合に分けて、印字枚数ｎに対する現像トルクｔが示されている。このようにＣ／Ｗ比を分ける具体的な数値は、複写機１における種々の性能に基づいて決定できるものである。なお、本実施の形態では、便宜上、Ｃ／Ｗの値が「Ｒ１」以上である場合に「普通」であるとし、Ｃ／Ｗの値が「Ｒ２」以上であって「Ｒ１」未満である場合には「低い」であるとし、Ｃ／Ｗの値が「Ｒ２」未満である場合には「著しく低い」であるとする。
【００９４】
なお、図１６では、画像むらが生じると考えられる現像トルクの下限値がＴａで示され、また、現像ローラ２０４から感光体ドラム２０５へのトナーの供給量が正規の量（画像データに対応した量）に対して不足するなどの異常を来たす現象が生じると考えられる現像トルクの下限値がＴｐで示されている。
【００９５】
正常に作像部２１においてトナーの供給（補給）が行なわれていれば、一定圧力制御によりホッパ部２０１からバッファ部２０２内に供給されるトナーが制限されるため、ホッパ部２０１やバッファ部２０２においてトナーの劣化や偏りが生じることはないと考えられる。このような場合、図１６において「１）」のようなトルク特性となり、ホッパ部２０１からバッファ部２０２に供給されるトナーと現像ローラ２０４から感光体ドラム２０５に供給されるトナーの量がほぼ同量となり、現像トルクは印字枚数ｎが増加してもほぼ一定の値となる。
【００９６】
ここで、現像器２３（のバッファ部２０２）に対してトナーを補給するための制御において、トナーの劣化や偏り等によりホッパ部２０１側から弁２０６にかかる圧力が大きくなった場合、またはバッファ部２０２から弁２０６に係る圧力が小さくなった場合であっても、印字濃度が通常の画像（Ｃ／Ｗが「普通」の画像）を印字すると、現像ローラ２０４から感光体ドラム２０５に、適切な量のトナーが供給されるため、ホッパ部２０１からバッファ部２０２に無理にトナーを押し込むような状態にはなりにくく、この場合も、現像トルクは、図１６に「１）」で示されるような特性を示すと考えられる。つまり、ホッパ部２０１からバッファ部２０２に供給されるトナーの量と、現像ローラ２０４から感光体ドラム２０５に供給されるトナーの量がほぼ同量となり、現像トルクは印字枚数ｎに対してほぼ一定の大きさとなる。
【００９７】
また、トナーの劣化や偏り等によりホッパ部２０１側から弁２０６にかかる圧力が大きくなった場合、またはバッファ部２０２側から弁２０６にかかる圧力が小さくなった状況下で、印字濃度の低い（Ｃ／Ｗ比の低い）画像についての画像形成が行なわれると、ホッパ部２０１からバッファ部２０２にある程度過剰にトナーが供給され、バッファ部２０２に収容されるトナーの量はある程度増えるものの、現像ローラ２０４から感光体ドラム２０５にある程度の量のトナーが供給されるため、ホッパ部２０１からバッファ部２０２に無理にトナーを押し込むような状態にまではなりにくい。つまり、現像トルクは、図１６において「２）」として示されたような特性を示すものの、バッファ部２０２から弁２０６に供給されるトナーの量が現像ローラ２０４から感光体２０５に供給されるトナーの量を上回るため、バッファ部２０４内のトナーの量は多くなり、印字枚数ｎに対して、現像トルクｔの値は、ある程度上昇するが、画像むらを生じるほどのものではないと考えられる。
【００９８】
しかしながら、トナーの劣化や偏り等によりホッパ部２０１側から弁２０６にかかる圧力が大きくなった場合、またはホッパ部２０１からバッファ部２０２にかかる圧力が小さくなった状況下で、印字濃度の著しく低い（Ｃ／Ｗ比の著しく低い）画像についての画像形成が行なわれ続けると、現像ローラ２０４から感光体ドラム２０５にあまりトナーが供給されない状態が続き、ホッパ部２０１からバッファ部２０２に過剰にトナーが供給され、バッファ部２０２に収容されるトナーの量は増え、ホッパ部２０１からバッファ部２０２に無理にトナーを押し込むような状態になる。つまり、現像トルクは、図１６において「３）」として示されたような特性を示し、ホッパ部２０１からバッファ部２０２に供給されるトナーの量が現像ローラ２０４から感光体２０５に供給されるトナーの量を大きく上回るため、バッファ部２０４内のトナーの量が、（現像器駆動モータＭ１の負荷を著しく大きくする程度まで）著しく多くなる。このような場合に、感光体ドラム２０５を介して行なわれる画像形成において、画像むらが生じたり、（現像ローラ２０４から）感光体ドラム２０５に正規の量のトナーが供給されない事態が発生すると考えられる。
【００９９】
そこで、本実施の形態の複写機１では、現像器駆動モータＭ１の駆動を制御する場合、必要に応じて、バッファ部２０２内のトナーを放出させるべく、情報処理装置１００は、画像形成部３０に、テストパターンの画像形成を実行させる。なお、テストパターンに基づく画像データは、たとえばメモリ１０１に適宜格納されている。また、このようなテストパターンの画像形成は、作像部２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋのそれぞれについて現像トルクを算出し、その値と、これから画像形成を行なう画像データについてのＣ／Ｗに対応する傾き（図１６中のグラフ参照）とに基づいて、その時点での印刷動作中に現像トルクがＴａ以上となる場合に、実行される。以下、このような処理の内容について、図１７および図１８を参照して説明する。
【０１００】
図１７は、制御部１３１０の、現像器駆動モータＭ１の制御に関する部分についてのさらに詳細な構成の具体例を示すブロック図である。図１７を参照して、この場合、制御部１３１０は、第１取得部１３４１、第１算出部１３４２、第２取得部１３４３、第２算出部１３４４、および決定部１３４５をさらに含む。
【０１０１】
第１取得部１３４１は印刷する画像に関する情報を取得する。印刷する画像に関する情報には、画像読取部１０や外部装置などから入力された画像信号や印刷枚数や印刷部数が含まれ、画像信号は第１算出部１３４２に、印刷枚数や印刷部数は決定部１３４５に入力される。
【０１０２】
第１算出部１３４２は、対応する色について、入力された画像信号より上記したＣ／Ｗ比を算出し、第２算出部１３４５に入力する。第２取得部１３４３は、上記したような態様で算出される現像トルクと、これから実行するジョブ（１回の画像形成指令において連続して印刷される画像データのかたまり）における印字枚数（印刷枚数と印刷部数の積）、図１６のグラフ中の、「１）」〜「３）」で示したグラフの傾き（印字枚数０から画像むら発生までの）の中でその時点で画像形成の対象となっている画像データのＣ／Ｗ比に対応した傾きを取得する。なお、このような傾きを特定する情報は、たとえばメモリ１０１に適宜格納されている。
【０１０３】
第２算出部１３４４は、第１算出部１３４２から入力されたＣ／Ｗ比と、第２取得部１３４３から入力された現像トルクの値および印字枚数に基づいて、現在の現像トルクに、印字枚数と現在のＣ／Ｗ比に対応する傾きから図１６において予測されるトルクの増加量を加算した値（予測値）を算出し、その値は決定部１３４５に入力される。
【０１０４】
そして、決定部１３４５は、入力された値が、Ｔａ以上となるか否かを判断し、そうであると判断すると現在実行中のジョブについての画像形成動作で画像むらが発生すると決定し、そうではないと判断すると現在実行中のジョブについての画像形成動作では画像むらや異常は発生しないと決定する。
【０１０５】
制御装置１０５は、決定部１３４５で画像むらが発生すると決定すると、画像形成部３０にテストパターンの画像形成を実行させる。テストパターンの画像形成はその時点で行なうことができるが、図１６におけるＴ１すなわち画像むらが発生すると考えられるＴａより現像トルクが若干下回る位置に到達したと考えられる位置に到達したと考えられる時点で行なっても良い。
【０１０６】
このようなテストパターンの画像形成の実行に関する処理の流れを、当該処理（トナー量調整処理）のフローチャートである図１８を参照して説明する。なお、このような処理は、たとえば複写機１において画像形成動作が開始されるときであって、画像形成動作の前に、実行されるものとする。
【０１０７】
図１８を参照して、制御装置１０５は、まずステップＳ１０で、複写機１において、上記したような必要に応じたテストパターンの画像形成を行なうことを、画像形成の対象となる画像データにおいてＣ／Ｗ比が上記した著しく低い状態である場合に限定して許可するモードとなっているか否かを判断し、そうであると判断すると、ステップＳ２０に処理を進め、そうではないと判断するとステップＳ３０へ処理を進める。なお、このような設定の内容を示す情報は、たとえばメモリ１０１に適宜格納されている。
【０１０８】
ステップＳ２０では、制御装置１０５は、Ｃ／Ｗ比が著しく低い状態にあるか否かを判断し、そうであると判断するとステップＳ３０へ処理を進め、そうではないと判断するとそのまま処理を終了させる。
【０１０９】
ステップＳ３０では、制御装置１０５は、これから実行するジョブの画像形成において現像器２３から感光体ドラム２０５に供給することを必要とされる、ＹＭＣＫのそれぞれのトナーの量をＣ／Ｗ比から算出し、ステップＳ４０へ処理を進める。
【０１１０】
ステップＳ４０では、制御装置１０５は、ＹＭＣＫのそれぞれについて、現像器駆動モータＭ１の現像トルクを算出し、ステップＳ５０へ処理を進める。
【０１１１】
ステップＳ５０では、制御装置１０５は、ＹＭＣＫのそれぞれについて、ステップＳ３０で算出したトナーの量と、ステップＳ４０で算出した現像トルクの値から、これから実行するジョブの画像形成の終了時に予測される、現像器駆動モータＭ１のトルクの値を算出する。なお、ここでの算出は、たとえば上記した予測値の算出方法に従って行なわれる。
【０１１２】
そして、ステップＳ６０で、制御装置１０５は、予測値がＴａ以上であるか否かを判断し、そうであると判断するとステップＳ７０で、ＹＭＣＫの作像部２１の中で、予測値がＴａ以上となると判断された作像部においてテストパターンを形成させて、処理をさせる。ここにおける処理は、例えば、感光体上のテストパターン像を中間転写ベルト３１に一次転写した後、クリーナ２９で除去する等の処理であり、実際に用紙Ｓに印刷を行なっても構わない。あるいは、感光体上のテストパターン像を中間転写ベルト３１に転写することなく感光体をクリーニングしても良い。一方、ステップＳ６０で予測値がＹＭＣＫのいずれについてもＴａ以上とはならないと判断すると、制御装置１０５は、そのまま処理を終了させる。
【０１１３】
以上説明した本実施の形態では、バッファ部２０２において過剰にトナーが存在する場合であっても、そのことを、特別なセンサ等を設置することなく、現像ローラ２０４を駆動するステッピングモータのトルクを検出することにより、検知して、対処することができる。
【０１１４】
また、以上説明した本実施の形態のトナー量調整処理では、ステップＳ７０（図１８参照）で形成される画像は（一般に利用される）テストパターンに限られるものではなく、どのような画像であってもよい。つまり、たとえば、画像の全体が均一に塗潰されたものであっても構わない。そして、このような場合には、メモリ１０１には、テストパターンに基づく画像データが格納される代わりに、上記したような画像の形成を行なうことを指示するプログラムが格納されていても良い。
【０１１５】
また、上記トナー量調整処理では、その時点で実行中のジョブについての画像形成動作で画像むらが発生しないと決定された場合であっても、たとえばＣ／Ｗ比が著しく低く印字枚数が多い、あるいは現在実行しているジョブの実行動作中に図１６のＴ１に到達する、等々の条件に基づき、次以降のジョブにおける画像形成動作終了後に複写機１の動作を停止したり、データ入出力手段１０３にメッセージを表示する等により利用者にその旨の報知を行なったりすることも可能である。
【０１１６】
なお、制御装置１０５は、バッファ部２０２において過剰にトナーが存在する場合には（現像トルクの予測値がＴａを越えた場合には）、その時点で、画像形成動作を停止し、図示せぬ表示部等においてエラーメッセージを表示させても良い。
【０１１７】
さらに、コンピュータを、画像形成装置を制御する制御装置として機能させて、上述の制御を実行させるプログラムを提供することもできる。このようなプログラムは、コンピュータに付属するフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびメモリカードなどのコンピュータ読取り可能な記録媒体にて記録させて、プログラム製品として提供することもできる。あるいは、コンピュータに内蔵するハードディスクなどの記録媒体にて記録させて、プログラムを提供することもできる。また、ネットワークを介したダウンロードによって、プログラムを提供することもできる。
【０１１８】
なお、本発明にかかるプログラムは、コンピュータのオペレーションシステム（ＯＳ）の一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なモジュールを所定の配列で所定のタイミングで呼出して処理を実行させるものであってもよい。その場合、プログラム自体には上記モジュールが含まれずＯＳと協働して処理が実行される。このようなモジュールを含まないプログラムも、本発明にかかるプログラムに含まれ得る。
【０１１９】
また、本発明にかかるプログラムは他のプログラムの一部に組込まれて提供されるものであってもよい。その場合にも、プログラム自体には上記他のプログラムに含まれるモジュールが含まれず、他のプログラムと協働して処理が実行される。このような他のプログラムに組込まれたプログラムも、本発明にかかるプログラムに含まれ得る。
【０１２０】
提供されるプログラム製品は、ハードディスクなどのプログラム格納部にインストールされて実行される。なお、プログラム製品は、プログラム自体と、プログラムが記録された記録媒体とを含む。
【０１２１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】複写機のハードウェア構成の概略を示す模式的断面図である。
【図２】図１の複写機の現像器の詳細な構造を示す図である。
【図３】図１の複写機における制御ブロック図である。
【図４】図１の複写機における、ステッピングモータの駆動を制御するための駆動回路の等価回路図の具体例を示す図である。
【図５】図１の複写機における、ステッピングモータの電圧波形における変曲点と、複写機でステッピングモータを駆動するために必要な負荷トルクに対する現在設定されている定電流値でのモータ出力との関係を説明する図である。
【図６】図１の複写機において定電流の設定値を変更するための機能構成の具体例を示すブロック図である。
【図７】図１の複写機における、変曲点検出部の構成の具体例を示すブロック図である。
【図８】図１の複写機における、演算部の構成の具体例を示すブロック図である。
【図９】図１の複写機における、変曲点の検出方法を説明するための図である。
【図１０】図１の複写機における、ステッピングモータの駆動を制御する定電流の設定値を変更するための処理の具体例を示すフローチャートである。
【図１１】図１の複写機における、ステッピングモータの駆動を制御する定電流の設定値を変更するための処理の具体例を示すフローチャートである。
【図１２】図１の複写機における、ステッピングモータを駆動させるために必要な負荷トルクの経時的変化と、設定される定電流値との関係を説明する図である。
【図１３】図１の複写機における、ステッピングモータを駆動させるために必要な負荷トルクの経時的変化と、設定される定電流値との関係を説明する図である。
【図１４】図１の複写機における、通紙時の、ステッピングモータを駆動させるために必要な負荷トルクの経時的変化を説明する図である。
【図１５】図１の複写機における、異常状態時のステッピングモータを駆動させるために必要な負荷トルクの経時的変化と、定電流の設定値との関係を説明する図である。
【図１６】図１の複写機において、印字枚数に対する現像トルクの特性を示す図である。
【図１７】図１の複写機における、現像器駆動モータの制御に関する部分についてのさらに詳細な構成の具体例を示すブロック図である。
【図１８】図１の複写機において実行されるトナー量調整処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２３】
１  複写機、３  戴荷台、２  搬送部、４  排出台、１０  画像読取部、１１  原稿台ガラス、１２  モータドライバ回路、１３  ＣＰＵ、１４  電流検出抵抗、１５  増幅回路、２０  用紙搬送部、２１，２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋ  作像部、２３  現像器、２５，２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｋ  転写ローラ、３０  画像形成部、３１  中間転写ベルト、３２，３３，３４，３５，３７，４２，４３  ローラ、３８  排紙トレイ、４０  用紙格納部、４１  給紙カセット、１００  情報処理装置、１０１  メモリ、２０１  ホッパ部、２０２  バッファ部、２０３  供給ローラ、２０４  現像ローラ、２０５  感光体ドラム、２０６  弁、２０７  供給マイラ、１３０８  信号生成部、１３０９  計時部、１３１０  制御部、１３１１  モータ電流検出部、１３１２  変曲点検出部、１３１３  第１判断部、１３１４  第１しきい値記憶部、１３１５  第２判断部、１３１６  第３判断部、１３１７  履歴記憶部、１３１８  演算部、１３１９  信号出力部、１３２０  第２しきい値記憶部、１，３２１  サンプリング部、１３２２  関数設定部、１３２３  差分算出部、１３２４  変曲点認識部、１３３１  判定部、１３３２  判定幅記憶部、１３３３  演算部、１３３４  第１係数記憶部、１３３５  第２係数記憶部、１３４１  第１取得部、１３４２  第１算出部、１３４３  第２取得部、１３４４  第２算出部、１３４５  決定部。
【図１】
2008233351.tif 000003
【図２】
2008233351.tif 000004
【図３】
2008233351.tif 000005
【図４】
2008233351.tif 000006
【図５】
2008233351.tif 000007
【図６】
2008233351.tif 000008
【図７】
2008233351.tif 000009
【図８】
2008233351.tif 000010
【図９】
2008233351.tif 000011
【図１０】
2008233351.tif 000012
【図１１】
2008233351.tif 000013
【図１２】
2008233351.tif 000014
【図１３】
2008233351.tif 000015
【図１４】
2008233351.tif 000016
【図１５】
2008233351.tif 000017
【図１６】
2008233351.tif 000018
【図１７】
2008233351.tif 000019
【図１８】
2008233351.tif 000020