JP2016135042A - 駆動制御装置、搬送装置、画像形成装置及び駆動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動手段又は負荷に発生した異常を高精度に検出可能な駆動制御装置を提供すること。
【解決手段】目標信号から電圧指示信号を生成して駆動手段を制御する制御手段と、前記電圧指示信号を検出期間内にＭ（Ｍ≧２）回取得し、前記検出期間において前記電圧指示信号が所定範囲外となった回数がＮ（１≦Ｎ＜Ｍ）回以上である場合に、異常が発生していることを検出する異常検出手段と、を有する駆動制御装置。
【選択図】図７

Description

本発明は、駆動制御装置、搬送装置、画像形成装置及び駆動制御方法に関する。

例えば電子写真方式の画像形成装置には、用紙にトナー像を転写する転写ローラを回転させる転写モータ、用紙にトナー像を定着させる定着ローラを回転させる定着モータ、用紙を搬送する搬送ローラを回転させる搬送モータ等、様々なモータが設けられている。

このような画像形成装置において、モータの制御量が所定時間以上継続して閾値を超えた場合に、モータ又はモータに接続されている搬送ローラ等の負荷の異常を検出する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に係る技術では、モータ又は負荷に異常が生じて制御量が閾値以上になって所定時間が経過する前に、負荷の変動やノイズ等の影響により制御量が瞬間的にでも閾値以下になると、異常が検出されないことになる。このため、実際に発生しているモータ又は負荷の異常が検出されず、モータや負荷、その他の部品の故障等を未然に防ぐことができない可能性がある。

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、駆動手段又は負荷に発生した異常を高精度に検出可能な駆動制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の駆動制御装置によれば、目標信号から電圧指示信号を生成して駆動手段を制御する制御手段と、前記電圧指示信号を検出期間内にＭ（Ｍ≧２）回取得し、前記検出期間において前記電圧指示信号が所定範囲外となった回数がＮ（１≦Ｎ＜Ｍ）回以上である場合に、異常が発生していることを検出する異常検出手段と、を有する。

本発明の実施形態によれば、駆動手段又は負荷に発生した異常を高精度に検出可能な駆動制御装置が提供される。

実施形態における画像形成装置の概略構成を例示する図である。 実施形態における駆動制御装置の構成を例示する図である。 実施形態における位置・速度制御器の構成を例示する図である。 実施形態における駆動制御装置の構成を例示する図である。 実施形態における速度制御器の構成を例示する図である。 実施例１における異常検出処理のフローチャートを例示する図である。 実施例１における異常検出処理を説明するための図である。 実施例２における異常検出処理のフローチャートを例示する図である。 実施例３における異常検出処理のフローチャートを例示する図である。 実施例３における異常検出処理を説明するための図である。 実施例４における異常検出処理のフローチャートを例示する図である。 実施例５における異常検出処理のフローチャートを例示する図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

＜画像形成装置の構成＞
図１は、実施形態における画像形成装置１００の概略構成を例示する図である。画像形成装置１００は、電子写真方式のフルカラープリンタであり、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナーを用いて記録媒体にフルカラー画像を形成する。

画像形成装置１００に画像データが入力されると、現像ユニット５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ（以下の説明では、「Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ」の記載を省略する場合がある）において、回転する感光体ドラム１の表面が帯電装置３によって一様に帯電される。次に、露光装置４が画像データに対応するレーザ光を照射し、感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成する。

感光体ドラム１の表面に形成された静電潜像は、現像装置６によってトナーが付与されてトナー像となる。各現像ユニット５の感光体ドラム１に形成された各色のトナー像は、１次転写ローラ２４によって回転する中間転写ベルト２１の表面に重ねて転写され、中間転写ベルト２１の表面にフルカラートナー像が形成される。

一方、記録媒体としての用紙が、給紙カセット２から給紙ローラ２７によって搬送経路に供給される。用紙は、搬送ローラ２８によって搬送経路に沿って搬送され、中間転写ベルト２１と２次転写ローラ２５との間を通過する際に、中間転写ベルト２１上のフルカラートナー像が転写される。

フルカラートナー像が転写された用紙は、定着装置８に搬送され、加熱ローラと加圧ローラとの間で加熱及び加圧されてフルカラートナー像が定着した状態で、排紙ローラ２９により機外に排出される。

また、トナー像転写後の各感光体ドラム１上の残留トナーは、現像ユニット５に設けられているクリーニング装置１８によって除去される。また、トナー像転写後の中間転写ベルト２１上の残留トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置２６によって除去される。

画像形成によりトナーを消費する各現像装置６には、各色のトナーが充填されているトナーボトル７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋから不図示の搬送経路を介して所定の量のトナーが補給される。

画像形成装置１００では、現像ユニット５の現像ローラ、中間転写ベルト２１を回転駆動させる駆動ローラ、１次転写ローラ２４、２次転写ローラ２５、定着装置８の加熱ローラ及び加圧ローラ、搬送ローラ２８、排紙ローラ２９等の負荷が、それぞれ駆動手段としてのモータに接続されて設定された速度で回転するように構成されている。

＜駆動制御装置の構成＞
次に、本実施形態において画像形成装置１００に設けられているモータを制御する駆動制御装置の構成について説明する。駆動制御装置は、モータの駆動を制御すると共に、モータ又はモータに接続されている搬送ローラ２８等の負荷（以下、単に「負荷」という）の異常を検出する。

［モータの駆動制御］
まず、駆動制御装置がモータの駆動を制御する構成について説明する。

図２は、実施形態における駆動制御装置１２０の構成を例示する図である。図２には、画像形成装置１００に設けられている搬送ローラ２８等の負荷を駆動させるモータ２２０の位置及び速度をフィードバック制御する駆動制御装置１２０の構成が例示されている。

図２に例示される構成において、駆動制御装置１２０は、目標位置・速度計算回路１３０、モータ位置・速度計算回路１４０、位置・速度追従制御器１５０を有する。駆動制御装置１２０は、例えばＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等の集積回路であるが、以下で説明する駆動制御装置１２０が有する各機能を実現可能であればこれに限られるものではない。

目標位置・速度計算回路１３０は、画像形成装置１００に設けられている駆動信号生成手段１１０から回転方向信号及び移動パルス数といった駆動信号を受信する。目標位置・速度計算回路１３０は、受信した情報及び図示しないオシレータから取得した時間情報から、モータ２２０の目標位置及び目標速度を算出する。また、目標位置・速度計算回路１３０は、算出した目標位置及び目標速度を、目標信号として位置・速度追従制御器１５０に送信する。

モータ位置・速度計算回路１４０は、モータ２２０に設けられているエンコーダセンサ２２２から２相のエンコーダパルスＡ，Ｂを取得する。モータ位置・速度計算回路１４０は、エンコーダパルスＡ，Ｂ及び図示しないオシレータの時間情報から、モータ２２０の現在位置及び現在速度を算出する。また、モータ位置・速度計算回路１４０は、算出したモータ２２０の現在位置及び現在速度を、位置・速度追従制御器１５０に送信する。

位置・速度追従制御器１５０は、目標位置及び目標速度を含む目標信号と、モータ２２０の現在位置及び現在速度から、モータ２２０の位置及び速度がそれぞれ目標に一致するように算出した制御電圧Ｖｍを電圧指示信号としてモータドライバ２１０に送信する。

図３は、実施形態における位置・速度追従制御器１５０の構成を例示する図である。図３には、比例制御と積分制御との組み合わせにより、モータ２２０の位置及び速度を制御する位置・速度追従制御器１５０の構成が例示されている。

位置・速度追従制御器１５０には、目標位置・速度計算回路１３０から目標位置ｘｔ及び目標速度ｖｔが入力され、モータ位置・速度計算回路１４０からモータ２２０の現在位置ｘ及び現在速度ｖが入力される。

減算器１５５は、目標位置ｘｔと現在位置ｘとの差分を算出し、位置偏差信号ｘｅを出力する。減算器１５５によって算出された位置偏差信号ｘｅは、比例ゲインＧｐが乗算されて目標速度ｖｔとして減算器１５６に出力される。

減算器１５６は、目標速度ｖｔと現在速度ｖとの差分を算出し、速度偏差信号ｖｅを出力する。減算器１５６から出力された速度偏差信号ｖｅから、比例ゲインＧｐが乗算された比例演算値と、積分ゲインＧｉが乗算された値が積分された積分演算値とが算出される。加算器１５７は、算出された比例演算値及び積分演算値を加算し、制御電圧Ｖｍに変換して出力する。

位置・速度追従制御器１５０は、上記した構成によって、モータ２２０の目標位置及び目標速度から求められる制御電圧Ｖｍを出力し、モータ２２０の位置及び速度がそれぞれ目標位置及び目標速度に一致するようにモータ２２０を制御する。

なお、位置・速度追従制御器１５０は、電圧指示信号として、ＰＷＭ信号のデューティ比等をモータドライバ２１０に送信してもよい。また、位置・速度追従制御器１５０は、電圧指示信号、回転方向、スタートストップ、ブレーキといった信号を含む制御信号をモータドライバ２１０に送信する。

モータドライバ２１０は、位置・速度追従制御器１５０から送信される制御信号及びホールＩＣ２２１から送信されるホール信号に基づいて、モータ２２０に流す電流や回転方向等を制御する。

モータ２２０は、例えばＤＣモータであり、例えば複数のギヤ等で構成される伝達機構により、例えば画像形成装置１００に設けられている搬送ローラ２８等の負荷に接続されている。モータ２２０は、負荷が所定の速度で回転するように、位置・速度追従制御器１５０によって目標位置及び目標速度で回転するように制御される。

なお、モータ２２０に接続される負荷としては、例えば現像ローラ、駆動ローラ、１次転写ローラ２４、２次転写ローラ２５、加熱ローラ及び加圧ローラ、搬送ローラ２８、排紙ローラ２９等であってもよい。また、画像形成装置１００に設けられている他の構成要素であってもよい。

なお、モータ２２０の位置及び速度を制御する構成を例示したが、駆動制御装置１２０は、モータ２２０の位置、速度及びトルクの何れか又は２つ以上の組み合わせを制御する構成であってもよい。

図４は、モータ２２０を速度制御する駆動制御装置１２０の構成を例示する図である。

図４に例示される駆動制御装置１２０は、目標速度計算回路１３１、モータ速度計算回路１４１、速度追従制御器１５１を有する。また、図４に例示されるモータ２２０には、モータドライバ２１０が搭載されており、ロータの回転数に比例した周波数の速度検出信号（ＦＧ信号）を出力する。

目標速度計算回路１３１は、画像形成装置１００に設けられている駆動信号生成手段１１０から回転方向信号及び移動パルス数といった駆動信号を受信し、受信した情報及び図示しないオシレータから取得した時間情報から、モータ２２０の目標速度を算出する。また、目標速度計算回路１３１は、算出した目標速度を、目標信号として速度追従制御器１５１に送信する。

モータ速度計算回路１４１は、モータ２２０から取得したＦＧ信号及び図示しないオシレータの時間情報から、モータ２２０の現在速度を算出する。また、モータ速度計算回路１４１は、算出したモータ２２０の現在速度を、速度追従制御器１５１に送信する。

速度追従制御器１５１は、目標速度を含む目標信号から、モータ速度が目標に近付くように算出した制御電圧Ｖｍを制御信号としてモータドライバ２１０に送信する。

図５は、実施形態における速度追従制御器１５１の構成を例示する図である。

速度追従制御器１５１には、目標速度計算回路１３１から目標速度ｖｔと、モータ速度計算回路１４１から現在速度ｖとが入力される。

減算器１５８は、入力された目標速度ｖｔと現在速度ｖとの差分を算出し、速度偏差信号ｖｅを出力する。減算器１５８から出力された速度偏差信号ｖｅから、比例ゲインＧｐが乗算された比例演算値と、積分ゲインＧｉが乗算された値が積分された積分演算値と、微分ゲインＧｄが乗算された値が微分された微分演算値とが算出される。

加算器１５９は、算出された比例演算値、積分演算値及び微分演算値を加算し、制御電圧Ｖｍに変換して出力する。

速度追従制御器１５１は、上記した構成によって、モータ２２０の目標速度から求められる制御電圧Ｖｍをモータドライバ２１０に出力し、モータ２２０の速度が目標速度に一致するようにモータ２２０を制御する。

以上で説明したように、駆動制御装置１２０は、モータ２２０を位置・速度制御する構成であってもよく、速度制御する構成であってもよい。また、駆動制御装置１２０は、同様の構成によりモータ２２０を位置制御する構成であってもよく、トルク制御する構成であってもよい。トルク制御する場合には、駆動制御装置１２０に設けられるトルク追従制御器に目標トルクが入力され、トルク追従制御器が目標トルクに基づいて制御電圧Ｖｍを出力する。

なお、駆動制御装置１２０に設けられる制御器は、比例制御、微分制御及び積分制御の何れか、もしくは２つ以上の組み合わせでモータ２２０を制御してもよい。駆動制御装置１２０は、上記したようにモータ２２０の位置、速度及びトルクの少なくとも１つを制御することで、モータ２２０に接続されている負荷を画像形成装置１００に設定されている条件に応じて駆動させる。

［モータ又は負荷の異常検出］
次に、駆動制御装置がモータ又は負荷の異常を検出する構成について説明する。

本実施形態に係る駆動制御装置１２０は、図２又は図４に例示されるように、異常検出回路１６０、検出結果記憶手段１７０を有する。

異常検出回路１６０は、位置・速度追従制御器１５０から制御電圧Ｖｍを取得し、取得した制御電圧Ｖｍに基づいて、モータ２２０又は負荷の異常を検出する。また、異常検出回路１６０は、取得した制御電圧Ｖｍ等を記憶する記憶手段１６１を有する。

検出結果記憶手段１７０は、異常検出回路１６０による検出結果を記憶する。検出結果記憶手段１７０に記憶されている検出結果から、例えばモータ２２０及び負荷の故障予測等の解析を行うことが可能になる。

表示手段２３０は、例えば液晶ディスプレイであり、異常検出回路１６０によってモータ２２０又は負荷の異常が検出された場合に、画像形成装置１００において異常が発生したことをユーザに通知する。ユーザは、異常発生原因を調べて対応することで、モータ２２０又は負荷が故障に至るのを防止できる。

（異常検出処理）
異常検出回路１６０において実行される異常検出処理について、以下の各実施例に基づいて説明する。

（実施例１）
図６は、実施例１における異常検出処理のフローチャートを例示する図である。駆動制御装置１２０は、駆動信号生成手段１１０からの駆動信号に基づいてモータ２２０を駆動させると共に、異常検出処理を実行する。

実施例１における異常検出処理では、まずステップＳ１０１にて、異常検出回路１６０が、取得回数カウンタ及び異常回数カウンタをクリアする。取得回数カウンタは、異常検出回路１６０が制御電圧Ｖｍを取得した回数を示す値である。また、異常回数カウンタは、異常検出回路１６０が取得した制御電圧Ｖｍが所定範囲外であった回数を示す値である。

次にステップＳ１０２にて、異常検出回路１６０が、駆動制御装置１２０に設けられている制御器（図２に例示されている構成では位置・速度追従制御器１５０、図４に例示されている構成では速度追従制御器１５１）から、制御電圧Ｖｍを取得する。

異常検出回路１６０は、制御電圧Ｖｍを取得すると、続いてステップＳ１０３にて、取得した制御電圧Ｖｍが所定範囲内であるか否かを判定する。制御電圧Ｖｍを比較する電圧値の所定範囲は、例えばモータ２２０及び負荷が正常に動作している場合の制御電圧Ｖｍの値に基づいて予め設定されている。

制御電圧Ｖｍが所定範囲内である場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）には、ステップＳ１０４にて、異常検出回路１６０が取得回数カウンタをインクリメント（＋１）する。次にステップＳ１０５にて、異常検出回路１６０は、取得回数カウンタがＭ以上であるか否かを判定する。ここで、Ｍは、予め設定されている２以上の任意の値である。

取得回数カウンタがＭ未満である場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）には、ステップＳ１０２以降の処理が実行される。また、取得回数カウンタがＭ以上である場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）には、モータ２２０及び負荷が正常に駆動しているものと判断し、ステップＳ１０１以降の処理が再び実行される。

制御電圧Ｖｍが所定範囲外である場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）には、ステップＳ１０６にて、異常検出回路１６０が異常回数カウンタをインクリメント（＋１）する。次にステップＳ１０７にて、異常検出回路１６０が、異常回数カウンタがＮ以上であるか否かを判定する。ここで、Ｎは、予め設定されている１以上且つＭ未満の任意の値である。

異常回数カウンタがＮ未満である場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）には、制御電圧Ｖｍが所定範囲外となっているが、負荷の変動やノイズ等の可能性があることからモータ２２０及び負荷にはまだ異常が発生しているとは判定せず、ステップＳ１０４に進む。

異常回数カウンタがＮ以上である場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）には、モータ２２０又は負荷に何らかの異常が生じているものとして、ステップＳ１０８にて、異常検出回路１６０が異常フラグを立てて処理を終了する。このように、異常と判定した場合には、フラグを立てて異常検出処理を終了することで、同じ動作中に何度も異常判定を行う必要がなくなる。

図７は、実施例１における異常検出処理を説明するための図である。図７に例示されているグラフは、横軸が時間、縦軸が電圧値であり、Ｖｔｈ１及びＶｔｈ２は、異常検出処理において制御電圧Ｖｍが比較される所定範囲の閾値を表している。

駆動制御装置１２０からモータドライバ２１０に制御信号が送信されてモータ２２０が回転を開始すると、異常検出回路１６０が制御電圧Ｖｍの取得を開始する。異常検出回路１６０は、予め定められた検出期間Ｔにおいて制御電圧Ｖｍを所定回数取得するように、例えば一定の周期ｔで制御電圧Ｖｍを取得する。異常検出回路１６０が制御電圧Ｖｍを取得する周期ｔは、例えば駆動制御装置１２０における制御周期に関わらず任意の値に設定されてもよい。

ここで、異常検出回路１６０が制御電圧Ｖｍを取得する周期ｔは、位置・速度追従制御器１５０が制御信号を生成する周期以上に設定されることが好ましい。異常検出回路１６０が同一の制御電圧Ｖｍを繰り返し取得することがなくなり、処理負荷が軽減される。

また、異常検出回路１６０が制御電圧Ｖｍを取得する周期ｔは、位置・速度追従制御器１５０が制御信号を生成する周期の自然数倍であることが好ましい。位置・速度追従制御器１５０及び異常検出回路１６０を同一マイコンで制御する場合に設計が容易になる。

図７の例において、時間Ｔ１以降に異常検出回路１６０が取得した制御電圧Ｖｍが所定範囲内（Ｖｔｈ１≦Ｖｍ≦Ｖｔｈ２）で推移している間は、モータ２２０及び負荷が正常に動作していると判断され、取得回数カウンタのみインクリメントされる。

例えばモータ２２０又は負荷に何らかの異常が発生して制御電圧Ｖｍが上昇し、時間Ｔ２で異常検出回路１６０が取得した制御電圧Ｖｍが閾値Ｖｔｈ２を超えると、取得回数カウンタと共に異常回数カウンタがインクリメントされる。

同様に、例えば何らかの異常が発生して制御電圧Ｖｍが低下し、異常検出回路１６０が取得した制御電圧Ｖｍが閾値Ｖｔｈ１を下回ると、取得回数カウンタが及び異常回数カウンタがインクリメントされる。

異常検出回路１６０は、取得回数カウンタがＭ以上になり検出期間Ｔが経過するか、異常回数カウンタがＮ以上になるまで上記処理を繰り返し実行する。異常検出回路１６０は、異常回数カウンタがＮ未満の状態で取得回数カウンタがＭに達すると、モータ２２０及び負荷が正常に動作していると判断する。この場合には、取得回数カウンタ及び異常回数カウンタをクリアした上で、再び取得回数カウンタがＭ以上になって検出期間Ｔが経過するか、異常回数カウンタがＮ以上になるまで上記処理を繰り返し実行する。

また、異常検出回路１６０は、取得回数カウンタがＭに達する前に異常回数カウンタがＮ以上になった場合には、モータ２２０又は負荷に異常が発生したと判断し、異常フラグを立てて処理を終了する。

実施例１の異常検出処理によれば、例えば図７において、負荷の変動やノイズ等によって瞬間的に制御電圧Ｖｍが所定範囲内となり（時間Ｔ３）、時間Ｔ２以降継続して制御電圧Ｖｍが所定範囲外とならない場合であっても、モータ２２０等の異常を検出できる。したがって、実施例１に係る異常検出処理によれば、モータ２２０又は負荷の異常をより高精度に検出することが可能になる。

（実施例２）
図８は、実施例２における異常検出処理のフローチャートを例示する図である。

実施例２における異常検出処理では、まずステップＳ２０１にて、異常検出回路１６０が、取得回数カウンタ及び異常回数カウンタをクリアする。

次にステップＳ２０２にて、異常検出回路１６０が、例えば駆動信号生成手段１１０から送信される駆動信号又は目標位置・速度計算回路１３０から送信される目標信号を取得し、モータ２２０の駆動速度等の制御が変更されたか否かを判定する。

モータ２２０の制御が変更されていた場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）には、ステップＳ２０３にて、異常検出回路１６０が、駆動制御装置１２０に設けられている制御器から制御電圧Ｖｍを取得する周期を変更する。

異常検出回路１６０は、例えばモータ２２０の駆動速度や、駆動速度によって変化するモータ２２０の出力トルクに応じて、制御電圧Ｖｍの取得周期を変更する。異常検出回路１６０は、例えばモータ２２０の駆動速度や出力トルクに対応する取得周期のテーブルや関係式を有し、これらに基づいて制御電圧Ｖｍの取得周期を変更する。

異常検出回路１６０は、例えばモータ２２０の駆動速度低下時には制御電圧Ｖｍの取得周期を短くし、モータ２２０の駆動速度上昇時には制御電圧Ｖｍの取得周期を長くする。このように制御電圧Ｖｍの取得周期を変更することで、モータ２２０の同一回転量ごとに制御電圧Ｖｍを取得し、モータ２２０の駆動速度に関わらず異常検出精度を維持することが可能になる。

モータ２２０の制御が変更されていない場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）には、異常検出回路１６０は、制御電圧Ｖｍの取得周期を変更せずに、ステップＳ２０４に進む。

ステップＳ２０４では、異常検出回路１６０が、設定されている取得周期又はステップＳ２０３にて変更した取得周期で、制御器から制御電圧Ｖｍを取得する。続いてステップＳ２０５にて、異常検出回路１６０が、取得した制御電圧Ｖｍが所定範囲内であるか否かを判定する。

制御電圧Ｖｍが所定範囲内である場合（ステップＳ２０５：ＮＯ）には、ステップＳ２０６にて、異常検出回路１６０が取得回数カウンタをインクリメント（＋１）する。次にステップＳ２０７にて、異常検出回路１６０が、取得回数カウンタがＭ以上であるか否かを判定する。ここで、Ｍは、上記した各実施例と同様に、予め設定されている２以上の任意の値である。

取得回数カウンタがＭ未満である場合（ステップＳ２０７：ＮＯ）には、ステップＳ２０２以降の処理が実行される。また、取得回数カウンタがＭ以上である場合（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）には、モータ２２０及び負荷が正常に駆動しているものと判断し、ステップＳ２０１以降の処理が再び実行される。

制御電圧Ｖｍが所定範囲外である場合（ステップＳ２０５：ＹＥＳ）には、ステップＳ２０８にて、異常検出回路１６０が異常回数カウンタをインクリメント（＋１）する。次にステップＳ２０９にて、異常検出回路１６０が、異常回数カウンタがＮ以上であるか否かを判定する。ここで、Ｎは、実施例１と同様に、予め設定されている１以上且つＭ未満の任意の値である。

異常回数カウンタがＮ未満である場合（ステップＳ２０９：ＮＯ）には、制御電圧Ｖｍが所定範囲外となっているが、負荷の変動やノイズ等の可能性があることからモータ２２０及び負荷にはまだ異常が発生しているとは判定せず、ステップＳ２０６に進む。

異常回数カウンタがＮ以上である場合（ステップＳ２０９：ＹＥＳ）には、モータ２２０又は負荷に何らかの異常が生じているものとして、ステップＳ２１０にて、異常検出回路１６０が異常フラグを立てて処理を終了する。

実施例２の異常検出処理によれば、モータ２２０の制御が変更され、駆動速度が変化した場合であっても、制御電圧Ｖｍの取得周期が変更されることで、モータ２２０又は負荷の異常を高精度に検出し続けることが可能になる。

（実施例３）
図９は、実施例３における異常検出処理のフローチャートを例示する図である。

実施例３における異常検出処理では、まずステップＳ３０１にて、異常検出回路１６０が、取得回数カウンタ及び異常回数カウンタをクリアする。

次にステップＳ３０２にて、異常検出回路１６０が、例えば駆動信号生成手段１１０から送信される駆動信号又は目標位置・速度計算回路１３０から送信される目標信号を取得し、モータ２２０の駆動速度等の制御が変更されたか否かを判定する。

モータ２２０の制御が変更されていた場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）には、ステップＳ３０３にて、異常検出回路１６０が、異常判定において制御電圧Ｖｍを比較する所定範囲の閾値を変更する。

図１０は、実施例３における異常検出処理を説明するための図であり、時間Ｔ２においてモータ２２０の駆動速度の制御が変更された場合の制御電圧を例示するグラフである。

図１０に示されるように、モータ２２０の制御が変更されると、例えばモータ２２０の制御電圧が上昇又は低下する。このため、異常検出回路１６０が、制御が変更される前の閾値Ｖｔｈ１，Ｖｔｈ２に基づいて異常判定を実行すると、モータ２２０及び負荷が正常であるにも関わらず、異常であると判断してしまう可能性がある。

そこで、異常検出回路１６０は、例えばモータ２２０の制御が変更されて制御電圧が上昇する場合には、閾値Ｖｔｈ１及びＶｔｈ２をそれぞれ大きい値（図１０におけるＶｔｈ１'及びＶｔｈ２'）に変更する。このように異常検出に用いる所定範囲を変更（Ｖｔｈ１→Ｖｔｈ１'、Ｖｔｈ２→Ｖｔｈ２'）することで、異常の誤検出を防止できる。

なお、モータ２２０の制御変更内容に応じて、閾値Ｖｔｈ１及びＶｔｈ２は、上記したように両方共に制御変更前よりも大きい値に変更してもよく、両方共に制御変更前よりも小さい値に変更してもよい。また、閾値Ｖｔｈ１及びＶｔｈ２は、一方を制御変更前より大きい値に変更し、他方を制御変更前よりも小さい値に変更し、異常検出に用いられる所定範囲が大きく又は小さくなるように設定してもよい。

また、図１０に例示されるように、時間Ｔ２におけるモータ２２０の制御変更後は、制御電圧が大きく変動し、閾値Ｖｔｈ１'以下又は閾値Ｖｔｈ２'以上となる場合があり、異常検出精度が低下する可能性がある。そこで、異常検出回路１６０は、モータ２２０の制御が変更された場合には、時間Ｔ２から時間Ｔ３までの制御変更期間Ｔｃにおいて、制御電圧Ｖｍの取得を停止する。

上記した異常検出に用いる所定範囲の変更及び制御変更期間Ｔｃの設定は、例えば異常検出回路１６０が有するテーブル等に基づいて、モータ２２０の制御変更内容に応じて行われる。

このように、異常検出回路１６０は、モータ２２０の制御が変更された場合に、異常検出に用いる所定範囲の閾値Ｖｔｈ１及びＶｔｈ２を変更する。また、制御変更期間Ｔｃが経過するまで制御電圧Ｖｍの取得を停止することで、異常検出を精度良く行うことが可能になる。

図９に例示されるフローチャートにおいて、ステップＳ３０４では、異常検出回路１６０が、上記した様に制御変更期間Ｔｃが経過するまで、制御電圧Ｖｍの取得を停止して待機する。

モータ２２０の制御が変更されていない場合（ステップＳ３０２：ＮＯ）には、異常検出回路１６０は、異常検出に用いる所定範囲（閾値Ｖｔｈ１及びＶｔｈ２）を変更せずに、ステップＳ３０５に進む。

ステップＳ３０５では、異常検出回路１６０が、制御器から制御電圧Ｖｍを取得する。次にステップＳ３０６にて、異常検出回路１６０が、取得した制御電圧Ｖｍが設定されている所定範囲（閾値Ｖｔｈ１及びＶｔｈ２）内又は変更された所定範囲（閾値Ｖｔｈ１'及びＶｔｈ２'）内であるか否かを判定する。

制御電圧Ｖｍが所定範囲内である場合（ステップＳ３０６：ＮＯ）には、ステップＳ３０７にて、異常検出回路１６０が取得回数カウンタをインクリメント（＋１）する。次にステップＳ３０８にて、異常検出回路１６０が、取得回数カウンタがＭ以上であるか否かを判定する。ここで、Ｍは、上記した各実施例と同様に、予め設定されている２以上の任意の値である。

取得回数カウンタがＭ未満である場合（ステップＳ３０８：ＮＯ）には、ステップＳ３０２以降の処理が実行される。また、取得回数カウンタがＭ以上である場合（ステップＳ３０８：ＹＥＳ）には、モータ２２０及び負荷が正常に駆動していると判断し、ステップＳ３０１以降の処理が再び実行される。なお、モータ２２０の制御が変更されていた場合には、ステップＳ３０４にて、制御変更期間Ｔｃは制御電圧Ｖｍの取得を停止して待機するため、検出期間Ｔは制御変更期間Ｔｃだけ延長されることになる。

制御電圧Ｖｍが所定範囲外である場合（ステップＳ３０６：ＹＥＳ）には、ステップＳ３０９にて、異常検出回路１６０が異常回数カウンタをインクリメント（＋１）する。次にステップＳ３１０にて、異常検出回路１６０が、異常回数カウンタがＮ以上であるか否かを判定する。ここで、Ｎは、上記した各実施例と同様に、予め設定されている１以上且つＭ未満の任意の値である。

異常回数カウンタがＮ未満である場合（ステップＳ３１０：ＮＯ）には、制御電圧Ｖｍが所定範囲外となっているが、負荷の変動やノイズ等の可能性があることからモータ２２０及び負荷にはまだ異常が発生しているとは判定せず、ステップＳ３０７に進む。

異常回数カウンタがＮ以上である場合（ステップＳ３１０：ＹＥＳ）には、モータ２２０又は負荷に何らかの異常が生じているものとして、ステップＳ３１１にて、異常検出回路１６０が異常フラグを立てて処理を終了する。

実施例３の異常検出処理によれば、モータ２２０の制御が変更された場合であっても、制御電圧Ｖｍを比較する所定範囲の閾値Ｖｔｈ１及びＶｔｈ２を変更すると共に、制御変更期間は制御電圧Ｖｍの取得を停止することで、異常検出を高精度に実行できる。

なお、実施例３の異常検出処理において、モータ２２０の制御が変更された場合に、実施例２と同様に、異常検出回路１６０が制御電圧Ｖｍの取得周期を変更してもよい。

（実施例４）
図１１は、実施例４における異常検出処理のフローチャートを例示する図である。

実施例４における異常検出処理では、まずステップＳ４０１にて、異常検出回路１６０が、異常回数カウンタ及び記憶手段１６１に記憶されている判定結果をクリアする。次にステップＳ４０２にて、異常検出回路１６０が、制御器から制御電圧Ｖｍを取得する。異常検出回路１６０は、例えば設定されている検出期間Ｔにおいて制御電圧ＶｍをＭ回以上取得するように、所定の周期で制御器から制御電圧Ｖｍを取得する。ここで、Ｍは、上記した各実施例と同様に予め設定されている２以上の任意の値である。

次にステップＳ４０３にて、異常検出回路１６０が、取得した制御電圧Ｖｍが所定範囲内か否かを判定する。続いてステップＳ４０４にて、異常検出回路１６０が、ステップＳ４０３における判定結果と、記憶手段１６１に記憶されているＭ回前の判定結果とが同一か否かを判定する。

例えばステップＳ４０３にて制御電圧Ｖｍが所定範囲内と判定され、Ｍ回前にも制御電圧Ｖｍが所定範囲内と判定されていた場合には、判定結果が同一（ステップＳ４０４：ＹＥＳ）であり、ステップＳ４０５に進む。同様に、例えばステップＳ４０３にて制御電圧Ｖｍが所定範囲外と判定され、Ｍ回前にも制御電圧Ｖｍが所定範囲外と判定されていた場合には、判定結果が同一（ステップＳ４０４：ＹＥＳ）であり、ステップＳ４０５に進む。

ステップＳ４０５では、異常検出回路１６０においてステップＳ４０３における判定結果が記憶手段１６１に保存され、ステップＳ４０２以降の処理が実行される。

例えばステップＳ４０３にて制御電圧Ｖｍが所定範囲内と判定され、Ｍ回前には制御電圧Ｖｍが所定範囲外と判定されていた場合には、判定結果が異なるため（ステップＳ４０４：ＮＯ）、ステップＳ４０６に進む。同様に、例えばステップＳ４０３にて制御電圧Ｖｍが所定範囲外と判定され、Ｍ回前には制御電圧Ｖｍが所定範囲内と判定されていた場合には、判定結果が異なるため（ステップＳ４０４：ＮＯ）、ステップＳ４０６に進む。また、例えば記憶手段１６１にＭ回分の判定結果が保存されていない場合には、判定結果が異なるものとして（ステップＳ４０４：ＮＯ）、ステップＳ４０６に進む。

ステップＳ４０６では、ステップＳ４０２にて取得した制御電圧Ｖｍが所定範囲外であるか否かを判定する。制御電圧Ｖｍが所定範囲内である場合（ステップＳ４０６：ＮＯ）には、ステップＳ４０７にて、異常検出回路１６０が異常回数カウンタをデクリメント（−１）した後、ステップＳ４０５に進む。但し、制御電圧Ｖｍの取得回数がＭ回に達していない場合には、異常回数カウンタをデクリメントせずにステップＳ４０５に進む。

制御電圧Ｖｍが所定範囲外である場合（ステップＳ４０６：ＹＥＳ）には、ステップＳ４０８にて、異常検出回路１６０が異常回数カウンタをインクリメント（＋１）する。次にステップＳ４０９にて、異常検出回路１６０が、異常回数カウンタがＮ以上であるか否かを判定する。ここで、Ｎは、上記した各実施例と同様に、予め設定されている１以上且つＭ未満の任意の値である。

異常回数カウンタがＮ未満である場合（ステップＳ４０９：ＮＯ）には、制御電圧Ｖｍが所定範囲外となっているが、負荷の変動やノイズ等の可能性があることからモータ２２０及び負荷にはまだ異常が発生しているとは判定せず、ステップＳ４０５に進む。

異常回数カウンタがＮ以上である場合（ステップＳ４０９：ＹＥＳ）には、モータ２２０又は負荷に何らかの異常が生じているものとして、ステップＳ４１０にて、異常検出回路１６０が異常フラグを立てて処理を終了する。

なお、上記した異常検出処理は、異常検出回路１６０が所定周期で制御電圧Ｖｍを取得する度に、記憶手段１６１に記憶されている直近の検出期間Ｔにおける制御電圧に基づいて、モータ２２０又は負荷の異常を検出するという処理であってもよい。すなわち、記憶手段１６１に記憶されている直近の検出期間Ｔにおける制御電圧が所定範囲内であるか否かを判定し、所定範囲外となった回数がＮ回以上の場合にモータ２２０又は負荷の異常を検出するという処理であってもよい。

実施例４の異常検出処理によれば、制御電圧Ｖｍの取得周期で異常検出が実行されるため、異常検出間隔が短くなり、モータ２２０又は負荷の異常を高精度且つ感度良く検出することが可能になる。

なお、実施例４の異常検出処理において、モータ２２０の制御が変更された場合に、実施例２と同様に、異常検出回路１６０が制御電圧Ｖｍの取得周期を変更してもよい。また、実施例３と同様に、異常検出回路１６０が制御電圧Ｖｍを比較する所定範囲の閾値Ｖｔｈ１及びＶｔｈ２を変更すると共に、制御変更期間は制御電圧Ｖｍの取得を停止してもよい。モータ２２０又は負荷の異常をより高精度に検出することが可能になる。

（実施例５）
図１２は、実施例５における異常検出処理のフローチャートを例示する図である。

実施例５における異常検出処理では、まずステップＳ５０１にて、異常検出回路１６０が、制御電圧の総和Ｖｓｕｍ及び取得回数カウンタをクリアする。制御電圧の総和Ｖｓｕｍは、異常検出回路１６０が取得した制御電圧Ｖｍが積算された値である。

次にステップＳ５０２にて、異常検出回路１６０が、駆動制御装置１２０に設けられている制御器から、制御電圧Ｖｍを取得する。異常検出回路１６０は、例えば設定されている検出期間Ｔにおいて制御電圧ＶｍをＭ回以上取得するように、所定の周期で制御器から制御電圧Ｖｍを取得する。ここで、Ｍは、上記した各実施例と同様に予め設定されている２以上の任意の値である。

続いてステップＳ５０３にて、異常検出回路１６０は、取得した制御電圧Ｖｍを制御電圧の総和Ｖｓｕｍに加算し、ステップＳ５０４にて、取得回数カウンタをインクリメント（＋１）する。ステップＳ５０５では、異常検出回路１６０が、取得回数カウンタがＭ以上であるか否かを判定する。

取得回数カウンタがＭ未満である場合（ステップＳ５０５：ＮＯ）には、ステップＳ５０２以降の処理が実行される。また、取得回数カウンタがＭ以上である場合（ステップＳ５０５：ＹＥＳ）には、ステップＳ５０６に進む。

ステップＳ５０６では、異常検出回路１６０が、制御電圧の平均値（Ｖｓｕｍ／Ｍ）が所定範囲外であるか否かを判定する。制御電圧の平均値を比較する電圧値の範囲は、例えばモータ２２０及び負荷が正常に動作している場合の制御電圧Ｖｍの値に基づいて予め設定されている。

制御電圧の平均値が所定範囲内の場合（ステップＳ５０６：ＮＯ）には、モータ２２０及び負荷が正常に動作していると判断され、ステップＳ５０１以降の処理が繰り返し実行される。

また、制御電圧の平均値が所定範囲外の場合（ステップＳ５０６：ＹＥＳ）には、モータ２２０又は負荷に異常が発生している可能性がある。そこで、この場合には、ステップＳ５０７にて、異常検出回路１６０が異常フラグを立てて処理を終了する。

実施例５の異常検出処理によれば、実施例１と同様に、負荷の変動やノイズ等によって瞬間的に制御電圧Ｖｍが所定範囲内となり、継続して制御電圧Ｖｍが所定範囲外とならない場合であっても、モータ２２０又は負荷の異常を検出できる。また、制御電圧の平均値に基づいて異常を検出することで、負荷の変動やノイズ等の影響を低減し、モータ２２０又は負荷の異常を高精度に検出することが可能になる。

なお、実施例５の異常検出処理において、モータ２２０の制御が変更された場合に、実施例２と同様に、異常検出回路１６０が制御電圧Ｖｍの取得周期を変更してもよい。また、実施例３と同様に、異常検出回路１６０が制御電圧Ｖｍを比較する所定範囲の閾値Ｖｔｈ１及びＶｔｈ２を変更すると共に、制御変更期間は制御電圧Ｖｍの取得を停止してもよい。モータ２２０又は負荷の異常をより高精度に検出することが可能になる。

また、異常検出回路１６０は、制御電圧Ｖｍを取得する度に記憶手段１６１に保存し、記憶手段１６１に保存されている直近の検出期間Ｔにおける制御電圧Ｖｍの平均値に基づいて、モータ２２０又は負荷の異常を検出してもよい。このような処理によれば、制御電圧Ｖｍの取得周期で異常検出が実行されるため、異常検出間隔が短くなり、モータ２２０又は負荷の異常を高精度且つ感度良く検出することが可能になる。

以上で説明した本実施形態に係る駆動制御装置１２０では、上記した異常検出処理によってモータ２２０又は負荷の異常を高精度に検出できる。また、駆動制御装置１２０を有する画像形成装置１００は、モータ２２０、モータ２２０に接続されている現像ローラや転写ローラ等の負荷の異常を検出し、これらの構成要素の故障等を防止できる。同様に、駆動制御装置１２０、モータ２２０に接続される搬送ローラ２８を含む搬送装置によれば、モータ２２０又は搬送ローラ２８の異常を高精度に検出し、例えば記録媒体等の搬送状態を監視できる。

なお、異常検出回路１６０によってモータ２２０又は負荷の異常が検出された場合には、検出結果が検出結果記憶手段１７０に保存され、表示手段２３０に判定結果が表示される。また、異常検出回路１６０は、モータ２２０又は負荷の異常を検出した場合に、モータ２２０を停止させるように、目標位置・速度計算回路１３０、位置・速度追従制御器１５０等を制御してもよい。さらに、異常検出回路１６０は、判定結果を駆動信号生成手段１１０に送信し、画像形成装置１００又は搬送装置の全体システムを停止させてもよい。

このように、モータ２２０又は負荷の異常が検出された場合に、モータ２２０又は全体システムを停止することで、例えばモータ２２０及び負荷、その他の構成要素の破損等を最小限に抑えることが可能になる。

以上、実施形態に係る駆動制御装置、搬送装置、画像形成装置及び駆動制御方法について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

例えば、上記した実施形態では電子写真方式の画像形成装置を例示したが、例えばインクジェット方式等の異なる方式で画像を形成する画像形成装置であってもよい。また、駆動制御装置は、モータで負荷を回転させる構成を有する装置であれば、画像形成装置以外に設けられてもよい。

１００ 画像形成装置
１２０ 駆動制御装置
１５０ 位置・速度追従制御器（制御手段）
１５１ 速度追従制御器（制御手段）
１６０ 異常検出回路（異常検出手段）
１６１ 記憶手段
１７０ 検出結果記憶手段
２００ 表示手段
２１０ モータドライバ
２２０ モータ（駆動手段）

特開２０１３−１６２６８４号公報

Claims (19)

1. 目標信号から電圧指示信号を生成して駆動手段を制御する制御手段と、
   前記電圧指示信号を検出期間内にＭ（Ｍ≧２）回取得し、前記検出期間において前記電圧指示信号が所定範囲外となった回数がＮ（１≦Ｎ＜Ｍ）回以上である場合に、異常が発生していることを検出する異常検出手段と、を有する
   ことを特徴とする駆動制御装置。
2. 目標信号から電圧指示信号を生成して駆動手段を制御する制御手段と、
   前記電圧指示信号を検出期間内に複数回取得し、前記検出期間における前記電圧指示信号の平均値が所定範囲外となった場合に、異常が発生していることを検出する異常検出手段と、を有する
   ことを特徴とする駆動制御装置。
3. 前記異常検出手段は、前記電圧指示信号を所定の周期で取得する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の駆動制御装置。
4. 前記異常検出手段は、前記駆動手段の駆動速度に応じて、前記電圧指示信号を取得する周期を変更する
   ことを特徴とする請求項３に記載の駆動制御装置。
5. 前記異常検出手段は、前記電圧指示信号を取得する周期が、前記制御手段が前記電圧指示信号を生成する周期以上である
   ことを特徴とする請求項３又は４に記載の駆動制御装置。
6. 前記異常検出手段は、前記電圧指示信号を取得する周期が、前記制御手段が前記電圧指示信号を生成する周期の自然数倍である
   ことを特徴とする請求項３から５の何れか一項に記載の駆動制御装置。
7. 前記異常検出手段は、前記制御手段から取得した前記電圧指示信号を記憶する記憶手段を有し、前記制御手段から前記電圧指示信号を取得する度に、前記記憶手段に記憶されている直近の前記検出期間における前記電圧指示信号に基づいて異常を検出する
   ことを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の駆動制御装置。
8. 前記異常検出手段は、前記駆動手段の制御が変更された後の制御変更期間には前記電圧指示信号の取得を停止する
   ことを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の駆動制御装置。
9. 前記異常検出手段は、前記駆動手段の駆動速度に応じて、前記所定範囲を変更する
   ことを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の駆動制御装置。
10. 前記異常検出手段による検出結果を記憶する検出結果記憶手段を有する
    ことを特徴とする請求項１から９の何れか一項に記載の駆動制御装置。
11. 前記異常検出手段は、異常が発生していることを検出した場合に、異常検出処理を終了する
    ことを特徴とする請求項１から１０の何れか一項に記載の駆動制御装置。
12. 前記異常検出手段は、前記異常検出手段によって異常が検出された場合に、前記駆動手段を停止させる
    ことを特徴とする請求項１から１１の何れか一項に記載の駆動制御装置。
13. 前記異常検出手段による検出結果を表示する表示手段を有する
    ことを特徴とする請求項１から１２の何れか一項に記載の駆動制御装置。
14. 請求項１から１３の何れか一項に記載の駆動制御装置を有する
    ことを特徴とする搬送装置。
15. 前記異常検出手段によって異常が検出された場合に、全体システムを停止させるシステム停止手段を有する
    ことを特徴とする請求項１４に記載の搬送装置。
16. 請求項１から１３の何れか一項に記載の駆動制御装置を有する
    ことを特徴とする画像形成装置。
17. 前記異常検出手段によって異常が検出された場合に、全体システムを停止させるシステム停止手段を有する
    ことを特徴とする請求項１６に記載の画像形成装置。
18. 目標信号から電圧指示信号を生成して駆動手段を制御する駆動制御方法であって、
    前記電圧指示信号を検出期間内にＭ（Ｍ≧２）回取得し、前記検出期間において前記電圧指示信号が所定範囲外となった回数がＮ（１≦Ｎ＜Ｍ）回以上である場合に、異常が発生していることを検出する異常判定ステップを有する
    ことを特徴とする駆動制御方法。
19. 目標信号から電圧指示信号を生成して駆動手段を制御する駆動制御方法であって、
    前記電圧指示信号を検出期間内に複数回取得し、前記検出期間における前記電圧指示信号の平均値が所定範囲外となった場合に、異常が発生していることを検出する異常判定ステップを有する
    ことを特徴とする駆動制御方法。

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