CN1221248A - 电动机控制设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动机控制设备,它能几乎无速度变化地控制多台电动机的速度,直到达到最终目标速度为止。在一种用于控制多台电动机的驱动的电动机控制设备的布置中,把直到最终目标速度的速度范围分成n步(n是n≥2范围内的整数)来设定目标速度,并且在所有电动机达到当前分步目标速度之后,设定下一个目标速度。

Description

电动机控制设备

本发明涉及一种用于控制多台电动机的电动机控制方法和电动机控制设备，以及一种成像设备。

常规电动机控制设备要求同步旋转和停止多台电动机，它通常使用由相同控制方法所控制的，并且由于它们的个别差异所引起的旋转特性变化相对小的多台电动机，例如脉冲电动机、直流电动机，以及其他类似电动机。

例如，在使用电子照相术的成像设备中，不仅在把感光元件上的调色剂图像转印到转印元件上的转印期间，而且在感光元件旋转的开始或结束(停止)时，都必须同步旋转用于驱动感光元件的电动机和用于驱动传送装置的电动机，这里感光元件用作载像装置，而传送装置用来把传送转印元件，例如记录纸张或其他类似元件，传送到感光元件的转印位置处。在这样情况下，由于使用由相同控制方法所控制的，并且由它们的个别差异所引起的旋转特性变化相对小的多台电动机，所以这些电动机的同步控制相对容易。

另一方面，特别是在使用电子照相术的成像设备中，要求一台具有高旋转精度的电动机来驱动感光元件或转印元件，以便形成高分辨率图像。为了满足这样的要求，已经提出了下列技术。例如，和由不同控制方法所控制的其他电动机一起，把一台为振动式电动机的振动波电动机用作多台电动机中的一台，以驱动感光元件或转印元件。

如由Japanese Patent Application Laid-Open No.58-14682所提出，振动式电动机在一个振动部件中以可闻范围之外的频率激发多个振动，并且通过合成这些振动而获得一个驱动力。至于其驱动性能，如在Japanese Patent Application Laid-Open No.63-1379,60-176470,59-204477，以及其他类似申请中所详细叙述，振动式电动机以恒定速度实现稳定旋转。

然而，振动式电动机遭受由电动机的个别差异所引起的旋转特性的变化，并且它必须和一个速度探测装置所输出的信号，例如编码信号相一致地周期调节驱动频率和驱动电压及驱动电压的脉冲宽度，以便保持稳定的旋转。

当同步控制多台振动式电动机或一台振动式电动机和一台由不同控制方法所控制的电动机时，则特别是在旋转开始和停止时，这些电动机根据旋转特性的个别差异或个别电动机的不同控制方法，沿不同的速度过渡曲线加入同步旋转。

在这个过渡期间，由于在由这些电动机所驱动的元件之间产生相对速度，所以在这些受驱动元件之间产生摩擦，结果对这些受驱动元件造成磨损或损坏。

更具体地说，如图10所示，起动操作所需的时间通常由于电动机的变化而变化。在图10情况下，在两台电动机之间使电动机达到目标速度所需的时间具有差T2-T1，并且在总移动量中的差对应于以实线和点划线为界的面积。因此，如果不控制电动机的起动操作，则在起动时电动机之间的速度差增加，并且可能加速受驱动元件的磨损。

本申请的一个方面是提供一种电动机控制设备，它能几乎无速度变化地控制多台电动机的速度，直到它们达到最终的目标速度。

本申请的一个方面是提供一种成像设备，它能几乎无速度变化地控制用作多个载像装置的感光鼓的速度，以及把转印元件传送到各感光鼓的转印位置处的转印元件传送装置的速度，直到它们达到最终的目标速度为止。

本申请的一个方面是提供一种控制设备，它根据速度探测装置所探测的多台电动机的速度数据，把多台电动机的速度控制为目标速度，这种控制设备包括目标速度设定装置和控制装置，目标速度设定装置通过把直到多台电动机的最终目标速度的速度范围分成n步(n是n≥2范围内的整数)来设定各目标速度，而控制装置在把多台电动机的速度调节为由目标速度设定装置所设定的分步目标速度的同时，使速度逐步控制到最终目标速度为止。

本发明的其他目的将从以下连同附图所作的实施例的叙述中变得显而易见。

图1是表示按照本发明的第一实施例的起动操作的流程图；

图2是按照本发明的第一实施例的彩色成像设备的示意断面图；

图3是按照本发明的第一实施例的多台振动式电动机的驱动电路的方框图；

图4是图3所示振动电动机的控制部分的方框图；

图5是表示图1所示起动操作中n个分步目标速度与速度设定步之间关系的曲线图；

图6是表示按照图1起动流程图的控制中旋转速度与速度设定步之间关系的曲线图；

图7是表示按照本发明的另一个实施例的起动操作中n个分步目标速度与速度设定步之间关系的曲线图；

图8是表示按照本发明的另一个实施例的起动操作中n个分步目标速度与速度设定步之间关系的曲线图；

图9是表示按照本发明的另一个实施例的起动操作中n个分步目标速度与速度设定步之间关系的曲线图；以及

图10是表示由于电动机变化所引起的起动时间变化的曲线图。

(第一实施例)

图1和图2表示本发明的第一实施例。

图2表示整个彩色成像设备的示意布置，首先将说明彩色读出器装置的布置。

彩色读出器装置包括CCD 101，安装在CCD 101上的电路板311，印刷机处理器312，原件工作台玻璃(台板)301，文件供给器302(可以代替文件供给器302而附着一个镜面压板(未示出))，用于照射原件的光源303和304，例如卤素灯、荧光灯或其他类似灯，用于把光源303和304发射的光束聚焦到原件的反射器305和306，反光镜307至309，用于把原件反射或投射的光聚焦到CCD 101上的透镜310，承载卤素灯303和304、反射器305和306及反光镜307的托架314，承载反光镜308和309的托架315，以及具有另一个IPU的接口(I/F)313等等。注意托架314和315分别以速度V和V/2沿与CCD 101的电扫描(主扫描)方向相垂直的方向机械运动，因此扫描(次扫描)原件的整个表面。

以下将说明图2中的印刷机装置的布置。印刷机装置由一个深红色(M)图像形成组件317、一个蓝绿色(C)图像形成组件318、一个黄色(R)图像形成组件319和一个黑色(K)图像形成组件320构成。由于这些图像形成组件具有相同的布置，所以以下将详细叙述M图像形成组件317，其他图像形成组件的详细叙述将省略。

M图像形成组件317包括一个感光鼓342，在其表面上由来自LED阵列210的光形成潜像。主充电装置321使感光鼓342的表面充电到预定电位，以准备形成潜像。显影装置322对感光鼓342表面上所形成的潜像显影，以形成调色剂图像。注意显影装置322包括一个套筒345，以在显影时施加一个显影偏压。

转印充电装置323从转印元件传送带333的背面放电，以把感光鼓342表面上的调色剂图像转印到转印元件传送带333上的记录纸张或其他类似元件上。本实施例由于高转印效率而无清除器。然而，可以安装一个清除器。

以下将说明把调色剂图像转印到转印元件例如记录纸张上的过程。存储在盒340或341中的转印元件，例如记录纸张或其他类似元件由拾起辊339或338一张接一张地拾起，并且拾起的转印元件通过供纸辊336和337供到转印元件传送带333上。供给的记录纸张由吸力充电装置346充电。转印元件传送带辊348驱动转印元件传送带333，并且和引力充电装置346一起对记录纸张或其他类似元件充电，以使转印元件传送带333吸引记录纸张或其他类似元件。注意转印元件传送带辊348可以用作驱动转印元件传送带333的驱动辊，或驱动转印元件传送带333的驱动辊可以安排在对侧。并且，在辊348附近可以安排一个驱动辊348a。

纸张前端传感器347探测转印元件传送带333上的记录纸张或其他类似元件的前端。注意纸张前端传感器347输出的探测信号从印刷机装置发送到彩色读出器装置，并且在从彩色读出器装置向印刷机装置发送视频信号时用作次扫描同步信号。

然后由转印元件传送带333传送记录纸张或其他类似元件，并且在图像形成组件317至320中按M、C、Y和K的次序在其表面上形成调色剂图像。使离开K图像形成组件320的转印元件，例如记录纸张或其他类似元件在充电消去装置349中经受充电消去，以便容易从转印元件传送带333上剥离，然后使转印元件从转印元件传送带333上剥离。剥离充电装置350在从转印元件传送带333上剥去记录纸张或其他类似元件时，防止由剥离充电消去所引起的图像干扰。剥去的记录纸张或其他类似元件由预固定充电装置351和352充电，以补偿调色剂吸力，并且防止图像干扰，然后使其供给固定装置334，以热固定其上形成的调色剂图像。然后使记录纸张或其他类似元件排出到一个排出盘335上。

注意本实施例使用振动式电动机作为驱动电动机，以旋转感光鼓342至345，并且还使用一台振动式电动机作为驱动电动机，以旋转用于驱动转印元件传送带333的驱动辊。

重新陈述，振动式电动机利用在一个振动部件中通常以超声波范围内的各种频率所激发的多个振动(即通过对振动部件上的机电能量转换元件施加周期信号，以使振动部件振动，其中机电能量转换元件，例如压电部件或其他类似元件安排在一个弹性部件上，以便获得驱动力)。驱动频率和驱动电压及驱动电压的脉冲宽度按照速度探测信号来控制，速度探测信号由用于探测各电动机的驱动速度的速度传感器来探测，并且用来以恒定速度稳定地旋转电动机。

图1表示振动式电动机的控制流程。图3表示本实施例中振动式电动机的控制方框，而图4表示用于一台振动式电动机的控制部分。

在本实施例中，振动式电动机601-1至601-4(M1至M4)用来驱动感光鼓，而振动式电动机(M5)601-5用来驱动转印元件传送带。

在本实施例中，把从起动操作开始直到达到稳定速度(最终目标速度)为止的起动过程分成n步(n是n≥2范围内的整数)，并且Sn表示分步目标速度(规定速度值)，如图5所示。

图4表示用于各振动式电动机的控制部分600。由外部设定目标速度608在目标速度设定部分605的存储器a中设定目标旋转速度。速度控制电路604根据来自目标速度设定部分605的速度信息和附于振动式电动机601的轴上的编码器606所输出的信号，对脉冲宽度设定电路602和频率设定电路603发出指令。脉冲宽度设定电路602根据来自速度控制电路604的指令和来自频率设定电路603的信息，产生用于控制振动式电动机601的脉冲，以便控制振动式电动机的旋转速度。

当旋转锁定在目标速度时，速度控制电路604对CPU 607输出一个用于控制所有振动式电动机的速度锁定信号，并且CPU 607检查旋转是否已锁定在目标速度。注意如图3所示，上述控制部分600是为各电动机而提供的(501-1至501-5)。

图1是表示由CPU 607控制的所有振动式电动机(M1至M5)的起动操作的流程图。

注意由于这些感光鼓具有相等的外径，所以控制电动机的旋转速度，以便使四个感光鼓的圆周速度设定相等。用于驱动转印元件传送带的电动机的速度控制将使转印元件传送带333的圆周速度等于各感光鼓的圆周速度。

参考图1，如果发出电动机旋转起动请求(#1)，则CPU 607对图3所示的振动式电动机的控制部分501-1至501-5设定速度(#2)。

把步#2设定的速度存储在相应的存储器a中，并且各振动式电动机的控制部分按照其存储器a中所存储的值进行速度控制。在起动操作的第一步中，对各电动机供给第一目标速度S1。振动式电动机的控制部分然后起动相应振动式电动机的起动处理。

在本实施例中，在起动各振动式电动机时，按照附于振动式电动机的编码器606所输出的信号来控制旋转速度，同时从预定频率开始逐渐降低频率，并且控制驱动频率和驱动脉冲，以达到规定速度Sn。当达到预定速度(规定速度)时，速度控制电路604输出一个速度锁定信号，并且CPU 607能根据这个信号测定该电动机的速度已达到预定速度。

执行速度控制，以便使各电动机达到其作为分步目标速度的设定速度a(#3-1,#3-2,#3-3,…)，并且检查各电动机的速度是否已达到该设定速度(#4-1,#4-2,#4-3,…)。如果各电动机的速度已达到该设定速度，则使个别电动机的速度获得标记f1,f2,f3,…,fn设定为1，以指示已达到设定速度(#5-1,#5-2,#5-3,…)，然后流程转到步#6。

在步#6检查是否所有速度获得标记f1至f5为1。如果在步#6为否，则流程返回到步#4-1,…，以重复上述操作，直到所有速度获得标记成为1为止。

如果所有速度获得标记为1，由于所有电动机旋转控制在相同的分步目标速度下，所以在步#7检查当前目标速度是否为最终速度。

如果在步#7确定当前目标速度不是最终速度，则把所有速度获得标记设定为0，以执行下一个分步目标速度下的速度控制(#8)。使分步目标速度增加一步(n+1)(#9)，并且设定个别电动机的速度(a=Sn；#10)，以在各电动机中设定下一个目标速度Sn=S2。然后流程转到步#3-1,#3-2,#3-3,…，以重复相同操作。

另一方面，如果在步#7确定当前目标速度为最终速度，则流程转到步#11，以完成电动机起动操作。

更具体地说，即使施加交变信号作为驱动信号，例如相同频率的驱动脉冲信号，由于振动式电动机的个别差异，则所有电动机也不总是以相等速度旋转。然而，把直到各电动机的最终目标速度(对所有电动机相等)为止的速度范围分成n步，并且控制各电动机的速度，以达到各分步的目标速度。在所有电动机的速度达到该目标速度之后，逐步进行下一个速度控制，以达到下一个目标速度。这样，能容易获得对所有电动机为相等的最终目标速度，并且能使所有电动机经过几乎相同的速度起动达到最终的稳定速度。在本实施例中，在这个起动操作期间，转印元件传送带333与各感光鼓分开。

在上述这个实施例的控制下，电动机速度如图6所示那样变化。图6中点划线表示具有最低响应速度的振动式电动机的速度特性，而实线表示具有较高响应速度的振动式电动机的速度特性。与图10所示常规速度控制比较，应用这个控制能使速度差最小。

在上述第一实施例中，所有受控电动机为振动式电动机。然而，即使一起使用振动式电动机和直流电动机，电动机速度也和第一实施例那样如图6所示变化。

在第一实施例中，电动机起动曲线为直线变化，但是也可以如图8和图9所示那样为非直线变化。也就是，振动式电动机根据它们的尺寸和控制方法具有不同的起动特性。由于这个原因，当起动特性和使多台电动机的起动特性中速度差最小的特性相一致地变化时，能容易实现速度控制。

在图7中，对在较低速度下具有不良起动特性的电动机细致地设定较低速度下的分步目标速度。在图8中，对在较高速度下具有不良起动特性的电动机细致地设定较高速度下的分步目标速度。此外，在图9中，对在较低和较高两种速度下具有不良起动特性的电动机细致地设定较低和较高速度下的分步目标速度。

在上述实施例中，各电动机的驱动速度和受驱动元件的驱动速度比为1∶1。然而，当插入可变速度机械装置时，设定速度和受驱动各元件的可变速度比相一致地变化，以使受驱动元件的任何速度差最小。在上述实施例中，在各电动机中设定共设定速度值。如果这些鼓具有不同外径，那么即使电动机以相等速度旋转，它们的圆周速度也不同。由于这个原因，以电动机为单位设定目标速度。

上述实施例举例说明了起动五台电动机时的速度控制。例如，本发明还能应用于一种情况，其中稳定速度(最终目标速度)和改变成像设备中成像过程速度的情况类似地改变。

此外，可以一起控制直流电动机和振动式电动机。

扼要重述，在执行振动式电动机、直流电动机或交流电动机的速度控制时，当把直到最终速度的速度设定范围Sn分成n步时(n≥2)，参考使所有电动机保证稳定旋转的最低速度，把最低速度S1与最终速度Sn之间的范围分成n步，并且在所有电动机达到速度设定值之后，把下一个速度设定值供给电动机。这样，能实现电动机起动操作，这些起动操作能保证在最低速度下的起动特性具有低损失，并且能使速度差最小。由于在电动机起动时电动机之间的速度差最小，所以能降低由速度差所产生的受驱动元件的磨损。

Claims (12)

1．一种用于同时驱动多台电动机的电动机驱动设备，包括：

一个目标速度设定电路，通过顺序选择多个分步速度，以把速度设定到一个为多台电动机所设定的目标速度为止，多个分步速度是通过把直到目标速度的速度范围分成N个速度而获得的(N是N≥2范围内的整数)；

一个速度控制电路，以把电动机的速度控制为由所述目标速度设定电路所设定的速度；以及

一个改变电路，以在所有电动机的速度达到设定速度之后，把所述目标速度设定电路所设定的速度变为下一个分步速度。

2．一种按照权利要求1的设备，其中由所述目标速度设定电路所设定的速度使受电动机驱动的部件的速度相互相等。

3．一种按照权利要求2的设备，其中受驱动部件的速度为受驱动部件的圆周速度。

4．一种按照权利要求1至3中任何一项的设备，其中所有电动机为振动式电动机。

5．一种按照权利要求1至3中任何一项的设备，其中多台电动机包括振动式电动机和其他类型的电动机的组合。

6．一种按照权利要求1至5中任何一项的设备，其中不均匀地划分分步速度。

7．一种按照权利要求1至5中任何一项的设备，其中均匀地划分分步速度。

8．一种按照权利要求1至7中任何一项的设备，其中成像设备包括所述驱动设备，在所述驱动设备中，用于成像的多个受驱动部件由多台电动机驱动。

9．一种按照权利要求8的设备，其中所述成像设备为复制机，并且受驱动部件为鼓。

10．一种按照权利要求8的设备，其中所述成像设备为复制机，并且受驱动部件为鼓和传送带。

11．一种按照权利要求4的设备，其中所述速度控制电路具有一个探测电路，用于探测驱动速度，一个比较器，用于比较由所述探测电路所探测的速度和由所述目标速度设定电路所设定的速度，以及一个频率改变电路，以按照比较器的比较结果来改变施加在振动式电动机上的周期信号的频率，直到所探测速度与设定速度相匹配为止。

12．一种按照权利要求1至11中任何一个的设备，其中所述目标速度设定电路以电动机为单位来设定速度，并且所述速度控制电路把电动机的速度控制到以电动机为单位所设定的速度为止。

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