JP2012034513A - 画像形成装置およびモータ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＣブラシモータのブラシの磨耗状態をより正確に検出し、ブラシの摩耗による駆動機構の振動や騒音といった異常動作を回避し、より安定したＤＣブラシモータ動作を行う。
【解決手段】ＤＣブラシモータのブラシの摩耗状態を検出出力の信号状態で検出することによって、ＤＣブラシモータのブラシの磨耗状態をより正確に検出し、この検出出力に基づいてＤＣブラシモータの電流値を補正する補正電流値を生成し、生成した補正電流値でＤＣブラシモータを駆動することによって、ＤＣブラシモータに流れる電流をブラシの摩耗状態に応じて抑制し、これによって、ブラシの摩耗による駆動機構の振動や騒音といった異常動作を回避し、より安定したＤＣブラシモータ動作を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置およびＤＣブラシモータ制御方法に関し、特に、キャリッジや搬送部等の駆動系の負荷を駆動する駆動機構の駆動源としてＤＣブラシモータを用いる画像形成装置、および、この画像形成装置が備えるＤＣブラシモータのモータ制御方法に関する。

従来のプリンタ等の画像形成装置では、印刷ヘッドを有するキャリッジ系や記録紙搬送系の駆動系の負荷を駆動する駆動機構の駆動源は、高速、高精度の動作が求められるためＤＣブラシモータが用いられている。

ＤＣブラシモータは、低騒音、低振動であり、高出力を得やすく、回転ムラが少ないため、多くの画像形成装置におけるキャリッジ系や搬送系などの駆動機構の駆動源に使われている。

一方、近年の画像形成装置においては画像形成の高速化のニーズが高まっており、そのため、上記駆動源の高速化がますます求められるようになっている。

ところで、ＤＣブラシモータには、上述したように、低騒音、低振動、高出力、低回転ムラ等の特長がある反面、ブラシが磨耗することによってモータ電流の増加やモータ回転数の増加等の問題があることが知られている。

ブラシ磨耗によりＤＣブラシモータの特性変化について図１１を参照して説明する。

図１１は、ＤＣブラシモータのＴ−Ｉ特性およびＴ−Ｎ特性の経時変化を示す図である。Ｔ−Ｉ特性の経時変化として、出荷時における電流値Ｉａ、耐久Ｔ時間経過後の電流値Ｉｂ、動作耐久時間Ｔ内に逆起ブレーキング制御を多用した場合の電流値Ｉｃ、動作耐久時間Ｔ内に逆起ブレーキング制御を多用し、かつ、動作耐久時の周囲温湿度が高温高湿環境下にあるときの電流値Ｉｄを示している。また、Ｔ−Ｎ特性の経時変化として、出荷時における回転数Ｎａ、耐久Ｔ時間経過後の回転数Ｎｂ、動作耐久時間Ｔ内に逆起ブレーキング制御を多用した場合の回転数Ｎｃ、動作耐久時間Ｔ内に逆起ブレーキング制御を多用し、かつ、動作耐久時の周囲温湿度が高温高湿環境下にあるときの回転数Ｎｄを示している。

Ｔ−Ｉ特性の経時変化は、動作耐久時間、逆起ブレーキング制御、高温高湿環境などの条件が嵩むほど、同一のトルクＴに対してＤＣブラシモータ電流Ｉは増加する。

これは、ＤＣブラシモータのブラシが磨耗することによって、ブラシ端子間の抵抗が低下することに起因するものである。このブラシ端子間抵抗の低下による電流の増加は、トルクおよびトルクリップルの増加を招き、ＤＣブラシモータを駆動源とするキャリッジ系や搬送系などの駆動機構の振動や騒音といった異常動作によるトラブルを発生させる要因となっている。

図１２はＤＣブラシモータのＴ−Ｉ特性およびＴ−Ｎ特性を説明するための図である。図１２（ａ）はＴ−Ｉ特性の経時変化を示し、動作点は初期時特性の動作点Ｐ１から所定時間経過後の動作点Ｐ２に移動し、電流およびトルクが増加する。

また、同様に、Ｔ−Ｎ特性の経時変化は、動作耐久時間、逆起ブレーキング制御、高温高湿環境などの条件が嵩むほど、同一のトルクＴに対してＤＣブラシモータの回転数Ｎは増加する。なお、ＤＣブラシモータの回転数も大きくなっているのは、ブラシ端子間抵抗が小さくなることで、ＤＣブラシモータ電流が多く流れることによるものである。

図１２（ｂ）はＴ−Ｎ特性の経時変化を示し、動作点は初期時特性の動作点Ｑ１から所定時間経過後の動作点Ｑ２に移動し、回転数およびトルクが増加する。

従来、この種の画像形成装置あるいはＤＣブラシモータ制御方法は、ＤＣブラシモータの起動回数および運転時間を積算した積算運転時間が所定時間になった時点で警告を出す時間管理を行い、警告時にブラシの磨耗チェックを促していた（特許文献１参照）。

特開昭６２−１５５７４４号公報（第２頁左下欄３行〜右下欄９行）

上記した従来の画像形装置では、ＤＣブラシモータの起動回数および運転時間の積算運転時間からブラシ磨耗度値を求める構成であるため、温湿度の影響やブレーキング動作時の逆起電力の影響による磨耗度値の増加を加味することができないため、ブラシの摩耗状態を正確に検出して適切な警告時期を報知することができないという問題がある。

また、従来の画像形装置は、ブラシの摩耗状態を単に時間管理するのみであるため、警告を受けた後にＤＣブラシモータについて操作者が何らかの調整を行わなければならないという問題もある。

本発明の目的は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、ＤＣブラシモータのブラシの磨耗状態をより正確に検出し、ブラシの摩耗による駆動機構の振動や騒音といった異常動作を回避し、より安定したＤＣブラシモータ動作を行うことにある。

上記目的を達成するために、本願発明は、ＤＣブラシモータのブラシの摩耗状態を検出出力の信号状態で検出することによって、ＤＣブラシモータのブラシの磨耗状態をより正確に検出し、この検出出力に基づいてＤＣブラシモータの電流値を補正する補正電流値を生成し、生成した補正電流値でＤＣブラシモータを駆動することによって、ＤＣブラシモータに流れる電流をブラシの摩耗状態に応じて抑制し、これによって、ブラシの摩耗による駆動機構の振動や騒音といった異常動作を回避し、より安定したＤＣブラシモータ動作を行う。

本願発明の画像形成装置は、ＤＣブラシモータを駆動機構の駆動源として備える画像形成装置であり、ＤＣブラシモータの起動履歴に応じた時点でブラシの摩耗状態を検出する検出部と、検出部の検出出力を設定電流値と比較し、この比較結果に基づいてＤＣブラシモータの電流値を補正する補正電流値を生成する電流値補正部とを備える。電流値補正部が生成した補正電流値でＤＣブラシモータを駆動し、ＤＣブラシモータに流れる電流をブラシの摩耗状態に応じて抑制する。

起動履歴をＤＣブラシモータの駆動回数とする。駆動回数は、例えばＤＣブラシモータを駆動するドライブ回路に入力する駆動指令信号の印加回数を計数することによって求めることができる。駆動回数は、ＤＣブラシモータのブラシの使用程度を表すものと推定することができるため、ＤＣブラシモータの駆動回数を計数することで、ブラシの摩耗状態を検出する測定時期を定めることができる。検出部は、ＤＣブラシモータの駆動回数が設定回数に達した時点でブラシの摩耗状態を検出する。

これは、ブラシの摩耗状態の検出は、画像形成装置の印刷動作による影響を避けるために、印刷状態が停止した状態で行う必要があって検出動作を常時行うことができないためである。そこで、本願発明は、ＤＣブラシモータの駆動回数を計数し、この計数値が設定回数に達した時点でブラシの摩耗状態を検出する。

本願発明において、ブラシの摩擦状態はブラシ端子間抵抗変化であり、検出部はこのブラシ端子間抵抗変化をブラシ端子間に流れる電流によって検出する。検出部は、所定負荷時にＤＣブラシモータに流れる電流を検出する。ここで、所定負荷時はＤＣブラシモータの回転を停止させた最大負荷時、又は、ＤＣブラシモータを所定回転数で回転させた所定回転負荷時とすることができる。

画像形成装置において、ＤＣブラシモータの最大負荷時は、例えばキャリッジを駆動する駆動機構の駆動源として用いる場合には、キャリッジをキャリッジの移動経路の端部に押し当てた状態とすることで、ＤＣブラシモータの回転を停止させた状態で得ることができ、また、搬送体を搬送経路の端部に押し当てた状態とすることで、ＤＣブラシモータの回転を停止させた状態で得ることができ、この時にＤＣブラシモータに流れるピーク電流を検出する。

また、画像形成装置において、ＤＣブラシモータの所定負荷時は、例えばキャリッジを駆動する駆動機構の駆動源として用いる場合には、キャリッジをキャリッジの移動経路にそって一定速度で移動している状態とすることで、ＤＣブラシモータの定常回転状態とすることで得ることができ、また、搬送体を搬送経路にそって一定速度で移動している状態とすることで、ＤＣブラシモータの定常回転状態とすることで得ることができ、この時にＤＣブラシモータに流れるピーク電流を検出する。

ピーク電流を検出することで、ＤＣブラシモータが回転変動することによる電流変動を避け、ブラシの摩耗状態による変化をより正確に検出することができる。

電流値補正部は、検出部の検出出力を設定電流値と比較し、比較結果に基づいてＤＣブラシモータの電流値を補正する補正電流値を生成する。設定電流値は、ブラシの摩耗状態に応じてＤＣブラシモータに流れる基準電流値であり、設定回数に応じて予め定めておくことができる。設定回数はブラシの摩耗の程度と正の関係を有し、設定回数が多いほどブラシの摩耗の程度は大きい。したがって、設定回数が多いほど設定電流値を大きく設定する。例えば、設定電流値は、設定回数の駆動を行った際に、ブラシが最小状態で摩耗した時にＤＣブラシモータに流れる電流値とすることができる。

検出部の検出出力が設定電流と比較してどの程度大きいかによって、ブラシの摩耗状態の程度を判別することができ、検出出力が設定電流よりも大きいほど、ブラシの摩耗状態の程度は甚だしいことを示している。

設定電流値は、標準的な駆動状態における測定電流値から実験的に求めることができる。

さらに、電流値補正部は、設定電流値に所定の加算電流値を加算して補正電流値を生成し、この補正電流値を用いてＤＣブラシモータに流れる電流を抑制することによって、ブラシ摩耗による電流増加を抑制する。

電流値補正部において、その設定回数における基準電流値である設定電流値よりも小さな電流値を用いてＤＣブラシモータに流れる電流を抑制すると、ＤＣブラシモータの回転数や発生トルクが駆動源として望ましい大きさを満たさなくなるおそれがある。そこで、設定電流値に所定の加算電流値を加算した電流値を補正電流値として生成する。

電流値補正部は、検出部が検出する電流値と設定電流値との差分電流を検出する。この差分電流は、ブラシの摩耗の程度を示している。差分電流が予め定めたしきい値以上である場合は、ブラシの摩耗の程度は大きいと判断し、しきい値と差分電流との間の電流値を加算電流値とする。そして、しきい値と設定電流値とを加算した加算値と、差分電流と設定電流値とを加算した加算値の２つの加算値の間で設定した電流値を補正電流値とする。

一方、差分電流が予め定めたしきい値よりも小さい場合は、ブラシの摩耗の程度は小さいと判断し、しきい値を加算電流値とし、しきい値と前記設定電流値とを加算した加算値を補正電流値とする。

本願発明の画像形成装置の駆動機構の駆動源であるＤＣブラシモータはＰＷＭ制御により駆動制御を行う。

ＤＣブラシモータの電流値を補正電流値に抑制する制御として、このＰＷＭ制御を適用することができ、ＤＣブラシモータに印加する電圧をＰＷＭ制御によって実効的な印加電圧を下げ、これによってＤＣブラシモータに流れる電流を抑制する。

本願発明のモータ制御方法は、ＤＣブラシモータを駆動機構の駆動源として備える画像形成装置のモータ制御方法において、ＤＣブラシモータの起動履歴に応じた時点でブラシの摩耗状態を検出する検出工程と、検出部の検出出力を設定電流値と比較し、比較結果に基づいてＤＣブラシモータの電流値を補正する補正電流値を生成する電流値補正工程とを有し、電流値補正工程で生成した補正電流値によってＤＣブラシモータを駆動し、ＤＣブラシモータに流れる電流をブラシの摩耗状態に応じて抑制する。

検出工程において、起動履歴はＤＣブラシモータの駆動回数とし、ＤＣブラシモータの駆動回数が設定回数に達した時点でブラシの摩耗状態を検出する。

また、ブラシの摩擦状態はブラシ端子間抵抗変化であり、検出工程において、ブラシ端子間抵抗変化をブラシ端子間に流れる電流により検出する。

また、検出工程において、所定負荷時にＤＣブラシモータに流れる電流を検出する。所定負荷時はＤＣブラシモータの回転を停止させた最大負荷時、又は、ＤＣブラシモータを所定回転数で回転させた所定回転負荷時とすることができ、検出工程は所定負荷時のピーク電流値を検出する。

電流値補正工程において、設定電流値は設定回数に応じて予め定めておき、設定電流値に所定の加算電流値を加算して補正電流値を生成し、ブラシ摩耗による電流増加を抑制する。

電流値補正工程において、検出部が検出する電流値と設定電流値との差分電流を検出し、差分電流が予め定めたしきい値以上である場合は、しきい値と前記差分電流との間の電流値を加算電流値とし、しきい値と前記設定電流値とを加算した加算値と、差分電流と設定電流値とを加算した加算値の２つの加算値の間の電流値を補正電流値とする。また、差分電流が予め定めたしきい値よりも小さい場合は、しきい値を加算電流値とし、しきい値と設定電流値とを加算した加算値を補正電流値とする。

駆動機構はＤＣブラシモータをＰＷＭ制御し、このＰＷＭ制御によってＤＣブラシモータの電流値を補正電流値に抑制する。

以上説明したように、本願発明によれば、ＤＣブラシモータのブラシの磨耗状態をより正確に検出し、ブラシの摩耗による駆動機構の振動や騒音といった異常動作を回避し、より安定したＤＣブラシモータ動作を行うことができる。

電流値補正部は、検出部で求めたブラシに流れる電流値に基づいて生成した補正電流値によって電流値を補正することによって、ブラシ磨耗によるブラシ端子間抵抗が小さくなることで増加するＤＣブラシモータのブラシ端子間電流を抑制し、モータ回転数の上昇を抑えて、安定したＤＣブラシモータの動作を実現する。

これにより、画像形成装置におけるＤＣブラシモータを駆動源とするキャリッジや搬送機構の振動や騒音の増大による異常動作を回避することができる。

本発明の画像形成装置によるＤＣブラシモータの電流制御の概略を説明するための概略図である。 本発明の画像形成装置によるＤＣブラシモータの電流制御の概略を説明するためのフローチャートである。 本発明の補正電流値の設定による電流抑制を説明するための図である。 本発明の画像形成装置の概略構成を説明するためのブロック図である。 本発明の画像形成装置の概略構成を説明するためのブロック図である。 ブラシの摩耗状態に応じて電流を抑制するための補正電流値を算出する手順を説明するためのフローチャートである。 ＣＲモータの負荷電流（ピーク電流）を検出する時期を説明するための図である。 本発明の補正電流値の設定を説明するための図である。 本発明の補正電流値の設定例を説明するための図である。 本発明の補正電流値の設定例を説明するための図である。 ＤＣブラシモータのＴ−Ｉ特性およびＴ−Ｎ特性の経時変化を示す図である。 ＤＣブラシモータのＴ−Ｉ特性およびＴ−Ｎ特性を説明するための図である。

以下、本発明の画像形成装置の実施形態について、図面を参照して説明する。

はじめに、本発明の画像形成装置によるＤＣブラシモータの電流制御の概略を、図１の概略図、および図２のフローチャートを用いて説明する。図１において、画像形成装置は、キャリッジや搬送機構を駆動する駆動機構５を備え、この駆動機構５は駆動源としてＤＣブラシモータ（図示していない）を備える。駆動機構５のＤＣブラシモータに流れる電流をブラシの摩耗状態に応じて抑制する構成として、ＤＣブラシモータの起動履歴に応じた時点でブラシの摩耗状態を検出する検出部６と、検出部６の検出出力を設定電流値と比較し、この比較結果に基づいてＤＣブラシモータの電流値を補正する補正電流値を生成する電流値補正部７と、電流値補正部７が生成した補正電流値を駆動機構５に設定する補正電流値設定器８を備える。駆動機構５は、補正電流値によってＤＣブラシモータを駆動することで、ＤＣブラシモータに流れる電流をブラシの摩耗状態に応じて抑制する。

電流値補正部７は、検出部６の検出出力を設定電流値と比較する比較部７ａと、比較部７ａの比較結果に基づいてＤＣブラシモータの電流値を補正する補正電流値を生成する補正電流値生成部７ｂを備える。

画像形成装置は駆動機構５を備え、駆動機構５はＤＣブラシモータを駆動源としてキャリッジや搬送機構を駆動する。画像形成装置が印刷処理を行う際は、この駆動機構５の駆動処理によってキャリッジを駆動してヘッドを移動したり、搬送機構を駆動して印刷媒体等を移動する。一方、ＤＣブラシモータのブラシの摩擦状態に応じてＤＣブラシモータに流れる電流を抑制する際には、駆動処理のモードから電流値補正処理のモードに切り替え、ブラシの摩擦状態に応じた補正電流値を求め、求めた補正電流値を駆動機構５に設定し、ブラシの摩耗による電流の増加を抑える。

この駆動処理モードから電流値補正処理モードへの切り替えは、図２のフローチャートにしたがって行われる。なお、ここでは、駆動機構が駆動処理モードの状態にあり、この状態から電流値補正処理モードに切り替える場合を示している。

画像形成装置が印刷処理を行う際、駆動機構５は駆動処理モードとし、印刷処理の内容に応じた指令に基づいてＰＷＭ制御によってＤＣブラシモータを制御する。

印刷処理の一ジョブが終了した時点や電源投入時等、印刷ジョブが開始あるいは再開される時点において、電流値補正処理モードへの切り替えが必要であるか否かを判定する。電流値補正処理モードへの切り替えの判定は、印刷履歴に基づいて行うことができる。印刷履歴は、例えば画像形成装置による印刷起動の回数をカウンタで計数しておき、その計数回数が予め定めた設定回数に達したか否かで判定することができる。印刷起動の回数の計数は、印刷ジョブの指令を受けた回数を計数したり、ＤＣブラシモータを駆動する駆動指令の回数を計数したりするなど、ＤＣブラシモータの駆動頻度に関連する任意の動作の回数を計数することで行うことができる（S1）。

S1の工程で電流値補正処理モードに切り替えが行われると、ＤＣブラシモータのブラシの摩耗状態を検出し、この検出結果に基づいてＤＣブラシモータに印加する電流を抑制する補正電流値を算出するための電流値補正処理を行う。この電流値補正処理では、ＤＣブラシモータに対して印刷ジョブに依らない予め定めておいた所定負荷を印加し、この所定負荷時においてブラシに流れる電流を測定することによってブラシの摩擦状態を検出する。さらに、検出した電流値に基づいて補正電流値を求め、求めた補正電流値を駆動機構に設定し、以後に行う駆動処理においてＤＣブラシモータに流れる電流値が補正電流値を越えないよう抑制する(S2)。

S2の電流値補正処理の後、電流値補正処理モードから駆動処理モードに戻して、駆動処理を行う（S3）。

S1の電流値補正処理モードへの切り替え、およびS2の電流値補正処理を繰り返す。この際、S1の工程において、ブラシの摩耗状態を判定する設定回数としてブラシの摩耗状態に応じて複数の値を定めると共に、ＤＣブラシモータの電流を抑制する補正電流値としてブラシの摩耗状態に応じて複数の値を定めておくことによって、ブラシの摩耗状態に応じて補正電流値を設定することができる(S14)。

図３は、本発明の補正電流値の設定による電流抑制を説明するための図であり、実線はＤＣブラシモータの初期特性を示し、波線はＤＣブラシモータの所定時間経過時点での特性を示している。

図３（ａ）はＴ−Ｉ特性を示している。所定時間経時特性上の動作点Ｐ２は、ＤＣブラシモータを所定時間駆動した時点におけるトルクＴおよび電流Ｉを示し、初期特性上の動作点Ｐ１（図１２（ａ））と比較して増加している。このとき補正電流値を設定し、この補正電流値によってＤＣブラシモータの動作点をＰ３に移す。この動作点Ｐ３によれば、ＤＣブラシモータに流れる電流Ｉが抑制される（図３（ａ）中のＡ）と共に、トルクＴが抑制される（図３（ａ）中のＣ）。

また、図３（ｂ）はＴ−Ｎ特性を示している。所定時間経時特性上の動作点Ｑ２は、ＤＣブラシモータを所定時間駆動した時点におけるトルクＴおよび回転数Ｎを示し、初期特性上の動作点Ｑ１（図１２（ｂ））と比較して増加している。このとき補正電流値を設定し、この補正電流値によってＤＣブラシモータの動作点をＱ３に移す。この動作点Ｑ３によれば、トルクＴが抑制される（図３（ｂ）中のＣ）と共に、回転数Ｎが抑制される（図３（ｂ）中のＢ）。

次に、本願発明の画像形成装置の概略構成について図４および図５を用いて説明する。図４は、画像形成装置の概略構成を説明するためのブロック図である。画像形成装置１は、画像形成装置を制御する制御部２、印刷媒体に検出する画像データを形成するための画像処理部３，画像処理部３で形成した画像データを用いて印刷媒体上に行う印刷処理を制御する印刷制御部４、ヘッドを駆動するキャリッジ（図示していない）や印刷用紙を搬送する搬送機構（図示していない）等を駆動する駆動機構５、ＤＣブラシモータのブラシの摩擦状態を検出する検出部６、駆動機構５の駆動源を構成するＤＣブラシモータに流す電流を抑制する補正電流値を求める電流値補正部７、電流値補正部７で求めた補正電流値を駆動機構５に設定する補正電流値設定器８を備える。

なお、制御部２は、ＣＰＵやＡＳＩＣによって構成することができ、駆動機構５は、駆動源としてＤＣブラシモータを備え、ＰＷＭ制御によって駆動制御が行われる。

図５において、ＣＰＵ１１は回路全体を制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１は、制御プログラムを格納したＲＯＭや、作業用・一時記憶用のメモリ領域を提供するＲＡＭを内蔵し、印刷起動の回数を計数するカウンタを備えている。カウンタは、例えば、印刷ジョブの間で形成される印刷起動の指令やリニアスケールの検出信号を計数し、この計数値によってＤＣブラシモータのブラシの摩耗状態を推定する。

ＡＳＩＣ１２は、ＣＰＵ１１の制御下でＣＲ（キャリッジ）モータドライバ１３の制御、フィルタ１７からの送られるブラシの摩耗状態を表す情報、ＣＲリニアエンコーダ１８からのキャリッジ位置情報、電流設定器１９に補正電流値を設定するための専用の制御回路である。

ＣＲモータドライバ１３はＣＲモータ１４を駆動するドライバであり、ＣＲモータ１４は、キャリッジを移動させるＤＣブラシモータである。

電流検出器１５はＣＲモータ１４に供給されている電流を検出する。図５では、ＣＲモータドライバ１３からＣＲモータ１４を駆動する駆動電流値を読み出し、抵抗Ｒ１によって電圧値に変換している。なお、駆動電流値として、所定負荷時に流れるピーク電流の電流値を用いることができる。所定負荷は、例えばキャリッジを移動端の一端に固定してＤＣブラシモータの回転を停止した時における最大負荷とする他、キャリッジを所定速度で移動させたときの負荷とすることができる。

差分算出器１６は、前記した駆動電流Ｉr（ピーク電流）と、予め設定しておいた設定電流値Ｉtとの差分を算出する回路であり、例えばオペレーションアンプによる比較回路で構成することができる。設定電流値Ｉtは、ブラシの摩耗状態を判定するために駆動電流Ｉrと比較するための基準値となる電流値であり、電流値補正処理を行う時点毎に予め定めておき、前記した計数値が電流値補正処理を行う時期となった時に、その時点に定められた設定電流値Ｉtを読み出す。

フィルタ１７は、差分算出器１６からの信号に含まれるノイズ分を除くことによって、ノイズ分による誤動作を避ける回路であり、電流検出信号をサンプリングしてフィルタリングする。

ＣＲリニアエンコーダ１８は、ＣＲモータ１４によって駆動されるキャリッジ等の位置を検出するリニアスケールの信号を取り出すエンコーダであり、検出した位置信号をＡＳＩＣ１２へのフィードバック制御に用いられる。なお、chAとchBは例えば９０度の位相が異なる検出信号であり、移動方向の検出に用いることができる。

キャリッジを移動させるべくＣＲモータ１４を回転させるために、ＣＰＵ１１はＡＳＩＣ１２に回転指令を出力する。ＡＳＩＣ１２は回転指令を受けて、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御信号を形成し、ＣＲモータドライバ１３にこのＰＷＭ制御信号を出力する。ＣＲモータドライバ１３はＰＷＭ制御信号によってＣＲモータ１４に駆動電流を供給して回転駆動する。

このとき、ＣＲモータドライバ１３は、電流設定器１９によって補正電流値が設定されて、ＣＲモータ１４に供給する駆動電流を抑制する。この駆動電流の抑制は、ＰＷＭ制御のデューテーを制御することで行うことができるし、電流測定器の設定でもできる。

ＣＲモータ１４の回転によりキャリッジは移動する。このキャリッジの移動状態は、リニアスケールからの信号によって検出される。ＣＲリニアエンコーダ１８からＡ相（chA），Ｂ相（chB）の９０°位相のずれた相信号がＡＳＩＣ１２に入力され、ＡＳＩＣ１２のカウンタによりカウント動作され、このカウント値に基づいて、フィードバック制御されることによりＣＲモータ１４の回転制御が行われている。カウント値は、リニアスケールからの信号を用いる他、ＣＰＵ１１からＡＳＩＣ１２に送られる駆動指令を用いてもよい。

次に、ＤＣブラシモータのブラシの摩耗状態に応じてＤＣブラシモータに流れる電流を抑制するための補正電流値を算出する手順について、図６のフローチャートを用いて説明する。なお、ここでは、画像形成装置の動作と関連づけて説明する。

電源投入時には、ＣＲモータ１４はＣＲリニアエンコーダ１８からの信号によってサーボフィードバック制御され、キャリッジを側板に設けた突き当て部材に突き当て、キャリッジの原点出しが行われる。このとき、キャリッジはロック状態となって待機状態となり、駆動処理モードとなる。

その後、ホストＰＣからの印刷動作の指示により移動指令がくるとキャリッジを動かすべく、ＣＲモータ１４を回転させるために、ＡＳＩＣ１２からＰＷＭ制御信号がＣＲモータドライバ１３に出力され、ＣＲリニアエンコーダ１８からのフィードバック信号と共にフィードバック処理が行われ、加速、等速、減速軌跡移動が行われ印刷動作が行われる。

電流値補正処理は、印刷を行う駆動処理モードから電流値補正処理のモードに切り替えて行う。この電流値補正処理のモードに切り替えるか否かの判定は、例えば電源投入時に行う他、印刷ジョブの終了時において行うことができる。

電流値補正処理モードへの切り替えは、印刷起動回数が予め定めておいた設定回数に達したか否かで行うことができる。設定回数は、ブラシの摩耗状態に応じて複数設定することができる。図６のフローチャートでは印刷起動回数としてＮ１、Ｎ２、Ｎｎを示している。

ＣＲモータ１４を駆動源とするキャリッジ動作による印刷起動回数がＮ１回になったところで電流値補正処理のモードに切り替え、所定負荷においてＤＣブラシモータに流れる電流を測定して、ブラシの摩耗状態を推定する。所定負荷は、ＤＣブラシモータの回転を停止させた最大負荷とすることができる（S11）。

最大負荷時における電流測定は、ＡＳＩＣ１２はＰＷＭＤｕｔｙ１００％の指定信号をＣＲモータドライバ１３に出力することで行うことができる。これによって、ＣＲモータ１４は最大電流で駆動処理され（S14）、電流検出器１５によってＣＲモータ１４の負荷電流検出処理が行われる。負荷電流の測定は、ピーク電流を測定することでノイズによる変動を排除する。また、キャリッジを停止した状態では最大負荷となるため、この最大負荷時の負荷電流が検出される(S15）。

次に、この負荷電流検出処理で求めた負荷電流（ピーク電流値）Ｉrと、予め内部メモリにテーブル化して格納しておいた印刷起動回数Ｎ１回到達時の設定電流値Ｉtとの差分を求める。この差分で求めた差分電流Ｉdは、ブラシ摩耗による電流の増分値であり、印刷起動回数がＮ１回の時点において、実際のＤＣブラシモータのブラシがどの程度磨耗しているかを、設定電流値Ｉtを基準として表している（S16）。

この差分電流Ｉdと電流閾値Ｉnとを比較することによってブラシの磨耗状態を推定し、磨耗状態に大小によって、補正電流値の大きさを変える。

差分電流Ｉdが電流閾値Ｉn以上である大きい場合には、印刷起動回数Ｎ１回到達時の設定電流値Ｉtに、S16で求めた差分電流値Ｉdに補正係数Ｋを乗じた値（Ｉd×Ｋ）を加算した電流補正値（Ｉt＋Ｉd×Ｋ）を補正電流値として設定する(S17)。一方、（差分電流Ｉdが電流閾値Ｉnよりも小さい場合には、印刷起動回数Ｎ１回到達時の設定電流値Ｉtに電流閾値Ｉを加算した電流補正値（Ｉt＋Ｉn）を補正電流値として設定する(S18)。

電流補正値の設定を行った後、印刷動作を行う。以降、ＣＲモータ１４の印刷起動回数がＮ２回（S12）、Ｎｎ回（S13）になった時に、上記したS14〜S18の処理を行う。

図７は、ＣＲモータ１４の負荷電流（ピーク電流）を検出する時期を説明するための図である。

本実施の形態では、ＣＲモータ１４を駆動源とするキャリッジ動作による印刷起動回数が１０００回ごとに電流値補正処理の検出動作を行う。

まず、ＡＳＩＣ１２からＰＷＭＤｕｔｙ１００％の出力をＣＲモータドライバ１３に出力して、ＣＲモータ１４を最大電流で動作させる。図７において、ＣＲモータ１４を最大電流で動作させると、ＣＲモータ１４のモータ回転速度は徐々に上がり、ＰＷＭＤｕｔｙ１００％時における回転速度となる。一方、ＣＲモータ１４の電流は一旦最大起動電流に上昇した後、徐々に時間と共に下がっていき、ＰＷＭＤｕｔｙ１００％時の所定電流値となる。

負荷電流の測定は、電流変化が落ち着いた後に行う。図７の例では、電流検出領域内において、ＣＲモータが所定の回転数に達した時の所定時間Ｔ内で電流検出器１５からのＣＲモータ４１の電流値をフィルタ１７を通してＡＳＩＣ１２によって検出する。なお、図５では、差分電流を検出する。

ＣＲモータ１４のブラシ摩耗によりブラシ端子間抵抗が小さくなることで、ＣＲモータ１４の電流が増大し、回転数が上昇するが、以上のようにＣＲモータ１４のピーク電流検出および電流値補正を行うことで、電流および回転数の増加を抑制し、ＣＲモータ１４を駆動源とするキャリッジの振動／騒音の増大による異常動作を回避する。これによって、より安定した印刷動作が可能となる。

図８を用いて、本発明の補正電流値の設定について説明する。ＤＣブラシモータに流れる電流値を抑制することで、ＤＣブラシモータの回転数やトルクを低下させることができるが、電流値を過度に低下させると、画像形成装置の駆動機構に求められる回転速度やトルクを満たさない場合が生じる。

図８において、所定時間経時特性上の動作点Ｑ２において、ＤＣブラシモータに流す電流を低下させると、回転数ＮおよびトルクＴが低下する。この電流抑制による動作点Ｑ４（回転数Ｎｃ、トルクＴｃ）が、基準動作点Ｑ０（回転数Ｎａ、トルクＴａ）よりも低い状態に抑制されると、回転数およびトルクに不足分（Ｎa−Ｎｃ，Ｔa−Ｔｃ）が生じ、キャリッジや搬送機構の駆動に支障が生じる場合がある。

そこで、本発明では、ブラシの磨耗状態に応じて補正電流値を設定することによって、電流抑制が過剰に行われないようにする。

本発明の補正電流値の設定例について、本願発明の図９，図１０を用いて説明する。

補正電流値の第１の設定例は、前記図６のフローチャートで説明した例である。図９（ａ）は、差分電流Ｉdが電流閾値Ｉnよりも小さい場合を示している。差分電流Ｉdが電流閾値Ｉnよりも小さい場合には、設定電流値Ｉtに電流閾値Ｉを加算した電流補正値（Ｉt＋Ｉn）を補正電流値として設定する。

図９（ｂ）は、差分電流Ｉdが電流閾値Ｉn以上である場合を示している。差分電流Ｉdが電流閾値Ｉn以上である場合には、設定電流値Ｉtに、差分電流値Ｉdに補正係数Ｋを乗じた値（Ｉd×Ｋ）を加算した電流補正値（Ｉt＋Ｉd×Ｋ）を補正電流値として設定する。

補正電流値の第２の設定例は、回転数およびトルクに下限値を定め、この下限値にマージン分を設定した動作点となるように補正電流値を設定する例である。

図１０において、補正電流値の設定値を変更すると、動作点は所定時間経時特性上の動作点Ｑ２から、回転数ＮおよびトルクＴが低下する方向に電流抑制時特性が変化する。

この動作点の変化において、回転数とトルクの下限値を定めると共にマージン分を設定して、下限値にマージン分を加算した動作点Ｑ５を設定する。

動作点Ｑ５となるように補正電流値を設定することによって、過剰な電流の低下を抑えることができる。

１ 画像形成装置
２ 制御部
３ 画像処理部
４ 印刷制御部
５ 駆動機構
６ 検出部
７ 電流値補正部
７ａ 比較部
７ｂ 補正電流値生成部
８ 補正電流値設定器
１３ モータドライバ
１４ モータ
１５ 電流検出器
１６ 差分算出器
１７ フィルタ
１８ リニアエンコーダ
１９ 電流設定器
Ｉａ 電流値
Ｉｂ 電流値
Ｉｃ 電流値
Ｉd 差分電流値
Ｉn 電流閾値
Ｉr 駆動電流
Ｉt 設定電流値
Ｋ 補正係数
Ｎ 回転数
Ｎ１ 印刷起動回数
Ｎａ 回転数
Ｎｂ 回転数
Ｎｃ 回転数
Ｎｄ 回転数
Ｐ１ 動作点
Ｐ２ 動作点
Ｐ３ 動作点
Ｑ０ 基準動作点
Ｑ１ 動作点
Ｑ２ 動作点
Ｑ３ 動作点
Ｑ４ 動作点
Ｑ５ 動作点
Ｒ１ 抵抗
Ｔ トルク

Claims (16)

1. ＤＣブラシモータを駆動機構の駆動源として備える画像形成装置において、
   前記ＤＣブラシモータの起動履歴に応じた時点でブラシの摩耗状態を検出する検出部と、
   前記検出部の検出出力を設定電流値と比較し、前記比較結果に基づいて前記ＤＣブラシモータの電流値を補正する補正電流値を生成する電流値補正部とを有し、
   前記電流値補正部が生成した補正電流値でＤＣブラシモータを駆動し、ＤＣブラシモータに流れる電流をブラシの摩耗状態に応じて抑制することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記起動履歴はＤＣブラシモータの駆動回数であり、
   前記検出部は、ＤＣブラシモータの駆動回数が設定回数に達した時点でブラシの摩耗状態を検出することを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記ブラシの摩擦状態はブラシ端子間抵抗であり、
   前記検出部はブラシ端子間に流れる電流を検出することを特徴とする、請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記検出部は、所定負荷時にＤＣブラシモータに流れる電流を検出することを特徴とする、請求項１から３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記所定負荷時はＤＣブラシモータの回転を停止させた最大負荷時、又は、ＤＣブラシモータを所定回転数で回転させた所定回転負荷時であり、
   前記検出部は所定負荷時のピーク電流値を検出することを特徴とする、請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記設定電流値は前記設定回数に応じて予め定めた値であり、
   前記電流値補正部は、前記設定電流値に所定の加算電流値を加算して前記補正電流値を生成し、ブラシ摩耗による電流増加を抑制することを特徴とする、請求項１から５の何れか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記電流値補正部は、前記検出部が検出する電流値と前記設定電流値との差分電流を検出し、
   前記差分電流が予め定めたしきい値以上である場合は、前記しきい値と前記差分電流との間の電流値を加算電流値とし、前記しきい値と前記設定電流値とを加算した加算値と、前記差分電流と前記設定電流値とを加算した加算値の２つの加算値の間の電流値を補正電流値とし、
   前記差分電流が予め定めたしきい値よりも小さい場合は、前記しきい値を加算電流値とし、前記しきい値と前記設定電流値とを加算した加算値を補正電流値とすることを特徴とする、請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記駆動機構はＤＣブラシモータをＰＷＭ制御し、当該ＰＷＭ制御によってＤＣブラシモータの電流値を前記補正電流値に抑制することを特徴とする、請求項１から７の何れか１項に記載の画像形成装置。
9. ＤＣブラシモータを駆動機構の駆動源として備える画像形成装置のモータ制御方法において、
   前記ＤＣブラシモータの起動履歴に応じた時点でブラシの摩耗状態を検出する検出工程と、
   前記検出部の検出出力を設定電流値と比較し、前記比較結果に基づいて前記ＤＣブラシモータの電流値を補正する補正電流値を生成する電流値補正工程とを有し、
   前記電流値補正工程で生成した補正電流値によってＤＣブラシモータを駆動し、ＤＣブラシモータに流れる電流をブラシの摩耗状態に応じて抑制することを特徴とするモータ制御方法。
10. 前記起動履歴はＤＣブラシモータの駆動回数であり、
    前記検出工程は、ＤＣブラシモータの駆動回数が設定回数に達した時点でブラシの摩耗状態を検出することを特徴とする、請求項９に記載のモータ制御方法。
11. 前記ブラシの摩擦状態はブラシ端子間抵抗であり、
    前記検出工程はブラシ端子間に流れる電流を検出することを特徴とする、請求項９又は１０に記載のモータ制御方法。
12. 前記検出工程は、所定負荷時にＤＣブラシモータに流れる電流を検出することを特徴とする、請求項９から１１の何れか１項に記載のモータ制御方法。
13. 前記所定負荷時はＤＣブラシモータの回転を停止させた最大負荷時、又は、ＤＣブラシモータを所定回転数で回転させた所定回転負荷時であり、
    前記検出工程は所定負荷時のピーク電流値を検出することを特徴とする、請求項１２に記載のモータ制御方法。
14. 前記設定電流値は前記設定回数に応じて予め定めた値であり、
    前記電流値補正工程は、前記設定電流値に所定の加算電流値を加算して前記補正電流値を生成し、ブラシ摩耗による電流増加を抑制することを特徴とする、請求項９から１３の何れか１項に記載のモータ制御方法。
15. 前記電流値補正工程は、前記検出部が検出する電流値と前記設定電流値との差分電流を検出し、
    前記差分電流が予め定めたしきい値以上である場合は、前記しきい値と前記差分電流との間の電流値を加算電流値とし、前記しきい値と前記設定電流値とを加算した加算値と、前記差分電流と前記設定電流値とを加算した加算値の２つの加算値の間の電流値を補正電流値とし、
    前記差分電流が予め定めたしきい値よりも小さい場合は、前記しきい値を加算電流値とし、前記しきい値と前記設定電流値とを加算した加算値を補正電流値とすることを特徴とする、請求項１４に記載のモータ制御方法。
16. 前記駆動機構はＤＣブラシモータをＰＷＭ制御し、当該ＰＷＭ制御によってＤＣブラシモータの電流値を前記補正電流値に抑制することを特徴とする、請求項９から１５の何れか１項に記載のモータ制御方法。