JP2010051149A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 制御元における誤動作等に起因してモータ速度指示信号が予期しない設定値になっても、モータの脱調を防止し、安定した回転制御を図れるようにする。
【解決手段】 記憶部１は、モータ１１の速度を指示するために制御元９から入力された速度指示信号を逐次記憶する。検出制御部５は、記憶部１に逐次記憶された速度指示信号に基づき、検出された指示態様が予め設定された設定態様を超えるものであるとき、その指示態様に応じて設定された速度制御信号を出力制御する。モータ駆動部７は、速度制御信号に基づきモータを駆動する。
【選択図】 図１

Description

本発明はモータ制御装置に係り、例えば複写機、複合機（ＭＦＰ：Multi Function Peripheral）等の画像形成装置その他電子機器に用いられるモータを回転制御するモータ制御装置の改良に関する。

画像形成装置その他電子機器においては、複数のモータが用いられる場合、その電子機器を制御する制御装置によってそれらのモータも回転制御される構成が多い。

ところが、その電子機器を制御する制御装置は、ＣＰＵ、このＣＰＵの動作プログラムを格納したメモリおよび入出力インターフェースを主体として形成された制御元から、ＡＳＩＣ（application specified integrated circuit：カスタムＩＣ）を介してモータが回転制御されるが、その動作プログラムのバグ等に起因してＣＰＵが暴走する可能性があり、ＡＳＩＣに例えばウォッチドッグタイマ機能を搭載し、ＣＰＵの動作を監視しながら正常なモータ制御動作を確保する構成が提案されている。

このウォッチドッグタイマは、ＣＰＵを利用するＡＳＩＣ側において、ＣＰＵ側から所定のデータを定期的に取り込んでメモリの特定領域に記憶し、特定領域への正常な記憶状態から正常動作を検出する一方、その特定領域のオーバーフロー等の異常記憶状態を検出したとき、ＣＰＵにおける無限ループや暴走が発生したとして、何らかの対処をしようとするものである。

例えば、特開平２−１４４７２８号公報（特許文献１）のデータ処理装置はこの種のものである。
特開平２−１４４７２８号公報

しかしながら、上述した特許文献１を含めた従来技術では、ウォッチドッグタイマ機能を搭載したＡＳＩＣにより、ある程度、モータを所望の回転速度で回転制御可能であるが、モータは定常回転の他に、回転速度を徐々に上げるスローアップや回転速度を徐々に下げるスローダウン等の種々の回転制御が必要であり、ＣＰＵにおける無限ループや暴走に対処しつつ、それらモータ回転制御を行うには、更なる改善の余地がある。

本発明はそのような課題を解決するためになされたもので、制御対象としてのモータに対する予期せぬ回転設定値に対し、当該モータを安定的に回転制御することが可能なモータ制御装置の提供を目的とする。

そのような課題を解決するために本発明に係るモータ制御装置は、モータの速度を指示するために入力された速度指示信号を逐次記憶する記憶部と、この記憶部に逐次記憶された速度指示信号から指示態様を検出し、検出された指示態様が予め設定された設定態様と異なるとき、その指示態様に応じて設定された速度制御信号を出力制御する検出制御部と、その速度制御信号に基づきモータを駆動するモータ駆動部と、を具備している。

本発明のモータ制御装置では、上記検出制御部が、その指示態様として、その速度指示信号の変化幅が所定の制限幅を超えた大きい変化状態を検出したとき、その制限幅の限界値を速度制御信号として出力制御する構成も可能である。

本発明のモータ制御装置では、上記検出制御部が、その指示態様として、個々の速度指示信号が所定の制限値を超えた大きい値状態を検出したとき、その制限値を速度制御信号として出力制御する構成も可能である。

本発明のモータ制御装置では、上記検出制御部が、その指示態様として、その速度指示信号間の間隔が所定の間隔より短い状態を検出したとき、変化した当該速度指示信号前に出力したその速度制御信号をそのまま出力制御する構成も可能である。

本発明のモータ制御装置では、上記検出制御部が、変化した当該速度指示信号前に出力した速度制御信号をそのまま出力制御し、所定期間経過後に、短い間隔で変化した速度指示信号に基づく速度制御信号を出力制御する構成も可能である。

本発明のモータ制御装置では、上記検出制御部が、その指示態様として、その速度指示信号が同じ内容で連続する状態を検出したとき、そのモータを減速させる速度制御信号を出力制御する構成も可能である。

本発明のモータ制御装置では、上記モータ駆動部が、複数のモータを個別の速度制御信号に基づきを駆動するよう形成され、上記検出制御部が、複数のモータのうち一部が他と同時駆動許可されないよう制御するとき、その指示態様として、同時駆動許可されないモータに対する駆動指示状態を速度指示信号から検出したとき、同時駆動許可されるモータのみに対する速度制御信号を出力制御する構成も可能である。

このような本発明に係るモータ制御装置では、上記検出制御部が、制御元から記憶部に記憶されたモータ速度指示信号を逐次読み出してその指示態様を検出し、検出された指示態様が予め設定された設定態様と異なるとき、その指示態様に応じて設定された速度制御信号を出力制御し、モータ駆動部がその速度制御信号に基づきモータを駆動するから、制御対象としてのモータに対する予期せぬモータ速度指示信号が回転設定値として入力されても、当該モータを安定的に回転制御することが可能である。

本発明のモータ制御装置において、上記検出制御部が、その速度指示信号の変化幅が所定の制限幅を超えた大きい変化状態をその指示態様として検出したとき、その制限幅の限界値を速度制御信号として出力制御する構成では、制御元からのモータ速度指示信号の変化幅が所定の制限幅を超えて大きくても、モータの脱調を防止するとともに、モータその他のデバイスの破損を防止可能である。

本発明のモータ制御装置において、上記検出制御部が、個々の速度指示信号が所定の制限値を超えた大きい値状態をその指示態様として検出したとき、その制限値を速度制御信号として出力制御する構成では、制御元からのモータ速度指示信号が所定の制限値を超えた大きい値であっても、モータの脱調を防止したり、モータその他のデバイスの破損を防止可能である。

本発明のモータ制御装置において、上記検出制御部が、その速度指示信号間の間隔が所定の間隔より短い状態をその指示態様として検出したとき、変化した当該速度指示信号前に出力した速度制御信号をそのまま出力制御する構成では、制御元からのモータ速度指示信号の入力タイミングが所定の間隔より短くても、モータの安定した回転制御が可能で、モータその他のデバイスの破損を防止可能である。

本発明のモータ制御装置において、上記検出制御部が、変化した当該速度指示信号前に出力した速度制御信号をそのまま出力制御し、所定期間経過後に、短い間隔で変化した速度指示信号に基づく速度制御信号を出力制御する構成では、制御元からのモータ速度指示信号の入力タイミングが短いとき、変化した当該速度指示信号前に出力した速度制御信号をそのまま出力してから、変化した速度指示信号に基づく速度制御信号を出力制御するので、より一層安定したモータの回転制御が可能で、モータの安定制御や、モータその他のデバイスの破損防止が可能である。

本発明のモータ制御装置において、上記検出制御部が、その速度指示信号が同じ内容で連続する状態をその指示態様として検出したとき、そのモータを減速させる速度制御信号を出力制御する構成では、制御元の異常動作を検出してモータを減速させるから、モータその他のデバイスの破損を防止可能である。

本発明のモータ制御装置において、上記検出制御部が、複数のモータのうち一部が他と同時駆動許可されないよう制御するとき、その指示態様として、同時駆動許可されないモータに対する駆動指示状態を速度指示信号から検出したとき、同時駆動許可されるモータのみに対する速度制御信号を出力制御する構成では、複数のモータのうち同時駆動許可されないモータに対する速度指示信号が入力されても、当該モータへの速度制御信号を出力制御しないから、不必要なモータを回転起動させず、モータその他のデバイスの破損を防止可能である。

以下、本発明に係る実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明に係るモータ制御装置Ａの実施の形態を示す概略ブロック図である。

図１において、モータ制御装置Ａは、記憶部１、設定部３、検出制御部５およびモータ駆動部７を有して形成されており、制御元９からの速度指示信号に基づき、モータ例えばステッピングモータ１１を回転制御するものである。

制御元９は、ＣＰＵおよびこの動作プログラムを格納したメモリ（いずれも図示せず。）を主体として形成されており、ステッピングモータ１１に対する外部からの速度指令に基づき、ＣＰＵの演算動作によってステッピングモータ１１の速度を可変指示する速度指示信号を順次出力する機能を有している。

速度指令としては、ステッピングモータ１１を定常回転（定速度回転）させる定常回転指令、徐々に回転速度を上げるスローアップ回転指令、徐々に回転速度を下げるスローダウン回転指令等がある。

制御元９は、スローアップ回転指令、スローダウン回転指令において、一度に目標回転速度値を出力するのではなく、図２に示すように、所定の一定サンプリングタイミング周期ｔ（例えばｔ＝数ｍｓｅｃ期間）で目標回転速度値Ｐ１に近づくよう、変化する速度指示信号を順次出力する機能を有している。

モータ制御装置Ａの記憶部１は、検出制御部５の制御の下、制御元９から順次入力される速度指示信号を所定領域に逐次記憶する他、後述する所定の制限幅、制限値（最大制限値）、所定の間隔等を記憶する機能を有する読み書き可能なメモリである。なお、速度指示信号は、直近の複数個を記憶部１の固定容量領域に上書き記憶される。

設定部３は、検出制御部５の制御の下、所定の制限幅、制限値（最大制限値）、所定の間隔等を、外部から入力して記憶部１に記憶して設定制御するものである。

検出制御部５は、記憶部１に逐次記憶された速度指示信号を読み出すとともに、読み出された速度指示信号から指示態様を検出し、検出された指示態様が予め設定された設定態様を超えない範囲のものであるとき、その速度指示信号を速度制御信号としてモータ駆動部７に順次出力制御する機能を有している。

検出制御部５は、検出された指示態様が予め設定された設定態様を超えるものであるとき、その指示態様に応じて設定された値を速度制御信号としてモータ駆動部７に出力制御する機能を有している。

すなわち、検出制御部５は、記憶部１に逐次記憶された速度指示信号を順次読み出し、図２に示すように、周期ｔ毎の個々の速度指示信号の速度値の変化幅が、Ｐ２からＰ３のように制限幅Ｂを超えて大きい状態を検出したとき、その制限幅Ｂを規定する限界値Ｐ４を速度制御信号（制限値）として出力制御する機能を有している。なお、Ｐ５は制限幅Ｂ内の速度値である。

また、検出制御部５は、記憶部１に逐次記憶された速度指示信号に基づき、最終の目標回転速度値Ｐ１が所定の最大値を超え大きい速度値状態を検出したとき、その目標回転速度値Ｐ１を速度制御信号（制限値）として出力制御する機能を有している。すなわち、これ以上早く回転させたらステッピングモータ１１等のデバイスの破損等を発生させる回転速度（周波数）の絶対値を監視する。

さらに、検出制御部５は、記憶部１に逐次記憶された速度指示信号間の間隔が所定の間隔ｔより短いｔ’状態（ｔ＞ｔ’）を検出したとき（例えば、ｔ３とｔ４間が短いとき）、変化した当該速度指示信号前のｔ３時点で出力した速度制御信号Ｐ２をそのまま維持して出力制御するとともに、所定期間経過後に、短い間隔ｔ’で変化した速度指示信号に基づく例えば速度制御信号Ｐ５を出力制御する機能を有している。

モータ駆動部７は、速度制御信号に基づく回転速度に応じた周波数の駆動信号をステッピングモータ１１に出力し、それを回転駆動する機能を有している。

ステッピングモータ１１は、その駆動信号の周波数に応じた回転速度で回転する従来公知のものである。速度制御信号の周波数を上げれば回転速度が上がり、周波数を下げれば回転速度が下がる。

このように構成された本発明に係るモータ制御装置の動作を、一例としてスローアップ回転指令動作について簡単に説明する。

制御元９に対し、外部からの速度指令としてスローアップ回転指令を指示入力すると、制御元９が、スローアップ回転指令に基づき、所定のサンプリングタイミング間隔ｔで目標回転速度値Ｐ１に近づくよう変化する速度指示信号を、モータ制御装置Ａへ順次出力する。

モータ制御装置Ａでは、制御元９から順次入力される速度指示信号が記憶部１に逐次記憶され、検出制御部５が、記憶部１に逐次記憶された速度指示信号から指示態様を検出し、検出された指示態様が予め設定された設定態様を超えなければ、その速度指示信号として速度制御信号をモータ駆動部７に順次出力制御する。

そのため、モータ駆動部７では、速度制御信号に基づき、指示された回転速度変化に応じた周波数の駆動信号をステッピングモータ１１に出力し、ステッピングモータ１１が、その駆動信号の周波数に応じて回転速度を上げる。

他方、検出制御部５が、記憶部１に逐次記憶された速度指示信号から指示態様を検出し、例えば、図２において、速度指示信号Ｐ２が所定の限界値Ｐ４を超えてＰ３のように大きい変化幅であるとき、その制限幅を規定する限界値Ｐ４を速度制御信号としてモータ駆動部７に出力制御する。

モータ駆動部７が、限界値Ｐ４に応じた周波数の駆動信号をステッピングモータ１１に出力し、ステッピングモータ１１が、その限界値Ｐ４の周波数に応じて回転速度を上げる。

また、検出制御部５は、最終の目標回転速度値Ｐ１が所定の最大値を超え大きい速度値状態を検出したとき、その目標回転速度値Ｐ１を速度制御信号としてステッピングモータ１１を回転制御する。

さらに、検出制御部５は、図２において、速度指示信号間の間隔ｔが所定の間隔より短くｔ’（ｔ＞ｔ’）の状態を検出したとき、前のｔ期間で出力した速度制御信号をそのまま維持して出力し、所定期間経過後に、ｔ’間隔変化による速度指示信号に基づく速度制御信号を出力制御する。

モータ駆動部７は、それら速度制御信号に応じた周波数の駆動信号をステッピングモータ１１に出力し、ステッピングモータ１１がその駆動信号の周波数に応じた回転速度で回転する。

なお、スローダウン回転指令動作は、上述したスローアップ回転指令動作に比べ、図２の右上がりの傾斜が右下がりの傾斜になる点で異なるが、回転速度動作制御は同様である。

このように、本発明に係るモータ制御装置では、ステッピングモータ１１の速度を指示するために制御元９から入力された速度指示信号を逐次記憶する記憶部１と、この記憶部１に逐次記憶された速度指示信号に基づき、この変化幅が所定の制限幅を超えた大きい変化状態を検出したとき、又は個々の速度指示信号が所定の制限値を超えて大きい値状態を検出したとき、制限幅の限界値又はその制限値を速度制御信号として出力制御する検出制御部５と、その速度制御信号に基づきステッピングモータ１１を駆動するモータ駆動部７と、を具備している。

そのため、制御元９からの速度指示信号を一旦バッファして制御元９を監視し、制御元９が異常状態でなければ、速度指示信号をそのまま速度制御信号としてモータ駆動部７へ渡す一方、例えば、制御元９における動作プログラムのバグ等に起因して、制御元９からのモータ速度指示信号の変化幅が所定の制限幅を超えた大きいとき、又は、個々の速度指示信号が所定の制限値を超えて大きいとき、制御元９が異常状態であると検出し、予め設定した制御幅の限界値や制限値を指示態様に応じた速度制御信号としてモータ駆動部７へ出力制御される。

従って、ステッピングモータ１１に対する予期せぬ回転速度設定値に対し、当該ステッピングモータ１１が暴走したり停止する等の脱調を生じ難く、安定した回転変化制御が可能で、当該ステッピングモータ１１やこれによって回転される被回転機構等のデバイスの破損を防止可能である。

さらに、上記検出制御部５が、その速度指示信号間の間隔が所定の間隔より短い状態をその指示態様として検出したとき、変化した当該速度指示信号前に出力したその速度制御信号をそのまま出力制御するから、制御元９の動作異常によってモータ速度指示信号が所定の間隔より短くなっても、ステッピングモータ１１が安定制御され、ステッピングモータ１１その他のデバイスの破損を防止可能である。

さらにまた、上記検出制御部５が、変化した当該速度指示信号前に出力した速度制御信号をそのまま出力制御し、所定期間経過後に、短い間隔で変化した速度指示信号に基づく速度制御信号を出力制御する構成では、制御元９からのモータ速度指示信号が所定の間隔より短いとき、変化した当該速度指示信号前に出力した速度制御信号をそのまま出力制御してから、変化した速度指示信号に基づく速度制御信号を出力制御するので、ステッピングモータ１１の急激な回転制御が抑えられて安定制御が可能で、ステッピングモータ１１その他のデバイスの破損を防止可能である。

ところで、上述した本発明のモータ制御装置は、一例としてスローアップ回転指令動作およびスローダウン回転指令動作について説明したが、ローアップ回転指令動作およびスローダウン回転指令動作に定常回転指令を含めた動作中においても、実施可能である。

すなわち、制御元９からの速度指示信号が同じ内容で連続する状態であるとき、上記検出制御部５がこれを検出し、ステッピングモータ１１を減速させる速度制御信号をモータ駆動部７に出力制御する構成である。他の構成は上述した構成と同様である。

この構成においても、制御元９からのモータ速度指示信号が同じ内容で連続したとき、ステッピングモータ１１を安定的に減速させて脱調防止が可能である。

さらに、制御元９からの複数のステッピングモータ１１を個別の速度制御信号に基づき駆動するよう形成され、検出制御部５が、複数のステッピングモータ１１のうち一部が他と同時駆動許可されないよう制御するとき、同時駆動許可されないステッピングモータ１１に対する駆動指示状態を速度指示信号から検出したとき、同時駆動許可されるステッピングモータ１１のみに対する速度制御信号をモータ駆動部７に出力制御する構成も可能である。

このような構成においても、複数のステッピングモータ１１のうち一部が他と同時駆動許可されないとき、同時駆動許可されないステッピングモータ１１に対する速度指示信号が入力されても、当該ステッピングモータ１１への速度制御信号を出力制御しないから、不必要なステッピングモータ１１を回転起動させず、ステッピングモータ１１その他のデバイスの破損を防止可能である。

本発明に係るモータ制御装置においては、設定態様として上述したように速度指示信号の変化幅、制限値、期間、連続の有無、更に、モータ同時起動指示等があり、速度指示信号から得られた指示態様がそれらと異なるとき、指示態様に応じて設定された限界値、制限値、維持出力値、同時駆動許可状態を速度制御信号として出力制御する構成であれば、本発明の目的達成が可能である。

そして、本発明に係るモータ制御装置においては、ステッピングモータ１１に限らず、種々のモータ、特に速度制御信号によって回転速度制御し易い観点から、ステッピングモータ１１やブラシレスモータ等の直流モータで実施することが好ましい。

また、本発明に係るモータ制御装置では、ＡＳＩＣに限らず、種々の電子回路に構成可能であるし、複写機、複合機等の画像形成装置その他、モータを有する電子機器に広く応用可能である。

本発明に係るモータ制御装置を搭載した複合機の概略を示す概略ブロック図である。 本発明に係るモータ制御装置の動作を説明する図である。

符号の説明

１ 記憶部
３ 設定部
５ 検出制御部
７ モータ駆動部
９ 制御元（ＣＰＵ）
１１ ステッピングモータ（モータ）
Ａ モータ制御装置

Claims (7)

1. モータの速度を指示するために入力された速度指示信号を逐次記憶する記憶部と、
   この記憶部に逐次記憶された前記速度指示信号から指示態様を検出し、検出された前記指示態様が予め設定された設定態様と異なるとき、前記指示態様に応じて設定された速度制御信号を出力制御する検出制御部と、
   前記速度制御信号に基づき前記モータを駆動するモータ駆動部と、
   を具備することを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記検出制御部は、前記指示態様として、前記速度指示信号の変化幅が所定の制限幅を超えた大きい変化状態を検出したとき、前記制限幅の限界値を前記速度制御信号として出力制御する請求項１記載のモータ制御装置。
3. 前記検出制御部は、前記指示態様として、個々の前記速度指示信号が所定の制限値を超えた大きい値状態を検出したとき、前記制限値を前記速度制御信号として出力制御する請求項１記載のモータ制御装置。
4. 前記検出制御部は、前記指示態様として、前記速度指示信号間の間隔が所定の間隔より短い状態を検出したとき、変化した当該速度指示信号前に出力した前記速度制御信号をそのまま出力制御する請求項１記載のモータ制御装置。
5. 前記検出制御部は、変化した当該速度指示信号前に出力した前記速度制御信号をそのまま出力制御し、所定期間経過後に、短い間隔で変化した前記速度指示信号に基づく前記速度制御信号を出力制御する請求項４記載のモータ制御装置。
6. 前記検出制御部は、前記指示態様として、前記速度指示信号が同じ内容で連続する状態を検出したとき、前記モータを減速させる前記速度制御信号を出力制御する請求項１記載のモータ制御装置。
7. 前記モータ駆動部は、複数の前記モータを個別の前記速度制御信号に基づき駆動するよう形成され、前記検出制御部は、複数の前記モータのうち一部が他と同時駆動許可されないよう制御するとき、前記指示態様として、同時駆動許可されない前記モータに対する駆動指示状態を前記速度指示信号から検出したとき、同時駆動許可される前記モータのみに対する前記速度制御信号を出力制御する請求項１記載のモータ制御装置。

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