JP2018087075A - シート搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
記録媒体を搬送する搬送ローラと、
前記搬送ローラを駆動するモータと、
前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記回転子の目標位相を表す指令位相と前記位相決定手段によって決定された前記回転位相との偏差が小さくなるように、前記回転位相を基準とした回転座標系の電流値に基づいて前記モータを制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記回転子が所定速度で回転する期間のうち、前記記録媒体が搬送される搬送方向において前記搬送ローラよりも上流側の所定位置に前記記録媒体の先端が到達した後の期間は、前記回転座標系の電流値であって前記回転子の磁束強度に影響する電流値である励磁電流成分の値が負の値である状態で前記モータを制御し、前記所定位置に前記記録媒体の先端が到達するまでの期間は、前記励磁電流成分の値が前記負の値よりも絶対値が小さい値である状態で前記モータを制御することを特徴とする。
[画像形成装置]
図1は、本実施形態で用いられるシート搬送装置を有するモノクロの電子写真方式の複写機(以下、画像形成装置と称する)100の構成を示す断面図である。なお、画像形成装置は複写機に限定されず、例えば、ファクシミリ装置、印刷機、プリンタ等であっても良い。また、記録方式は、電子写真方式に限らず、例えば、インクジェット等であっても良い。更に、画像形成装置はモノクロ及びカラーのいずれの形式であっても良い。
次に、本実施形態におけるモータ制御装置について説明する。本実施形態におけるモータ制御装置は、ベクトル制御を用いてモータを制御する。なお、以下の説明においては、負荷を駆動するモータとしてステッピングモータが用いられているが、DCモータ等の他のモータであっても良い。また、以下の説明においては、モータが2相モータである場合について説明するが、3相モータ等の他のモータであっても良い。更に、本実施形態におけるモータには、モータの回転子の回転位相を検出するためのロータリエンコーダなどのセンサは設けられていないが、ロータリエンコーダなどのセンサが設けられている構成であっても良い。
iα=I*cosθe (1)
iβ=I*sinθe (2)
id= cosθ*iα+sinθ*iβ (3)
iq=−sinθ*iα+cosθ*iβ (4)
Vα=cosθ*Vd−sinθ*Vq (5)
Vβ=sinθ*Vd+cosθ*Vq (6)
Eα=Vα−R*iα−L*diα/dt (7)
Eβ=Vβ−R*iβ−L*diβ/dt (8)
θ=tan^−1(−Eβ/Eα) (9)
ω=dθ/dt (10)
<従来の弱め界磁>
次に、弱め界磁について説明する。前述したように、モータの各相の巻線には、回転子が回転することによって誘起電圧が発生する。モータの巻線に誘起電圧が発生すると、モータの巻線に印加できる電圧(以下、使用可能電圧と称する)が小さくなってしまう。具体的には、例えば、電源1から出力される電圧値がVccである場合、使用可能電圧Vα´及びVβ´は、各相の巻線に誘起電圧が発生することに起因して、以下の式(11)及び(12)に示す値に制限されてしまう。
Vα´=Vcc−eα (11)
Vβ´=Vcc−eβ (12)
次に、本実施形態における弱め界磁について説明する。本実施形態におけるモータ制御装置157は、以下の2つの条件を満たす場合に弱め界磁を行う。
ω_ref´>ωth (13)
しかしながら、式(13)のみを、弱め界磁を行う条件としてしまうと、前述したように、搬送ローラが記録媒体を狭持していない期間においては、不要な電流を巻線に供給してしまう。この結果、消費電力が増大してしまう。
次に、弱め界磁を行う具体的な方法について説明する。
画像形成装置及びモータ制御装置の構成が第1実施形態と同様である部分については、説明を省略する。
157 モータ制御装置
307 搬送ローラ
402 回転子
502 位相制御器
509 ステッピングモータ
513 位相決定器
540 界磁制御器
シートを搬送する搬送ローラと、
前記搬送ローラを駆動するモータと、
前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記モータの回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
前記位相決定手段によって決定された回転位相を基準とした回転座標系において表される、前記回転子にトルクを発生させるトルク電流成分の値が前記トルク電流成分の目標値になるように前記モータの巻線に流れる駆動電流を制御し、前記回転座標系において表される、前記巻線を貫く磁束の強度に影響する励磁電流成分の値が前記励磁電流成分の目標値になるように前記巻線に流れる駆動電流を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記回転子の目標速度を表す指令速度と前記速度決定手段によって決定された前記回転速度との偏差が小さくなるように前記トルク電流成分の前記目標値を設定し、前記回転子が所定速度で回転する期間のうち、前記シートが搬送される搬送方向において前記搬送ローラよりも上流側の所定位置に前記シートの先端が到達したときより後の第1期間では、前記巻線を貫く磁束が前記回転子の磁束よりも弱くなるように前記励磁電流成分の前記目標値を設定し、前記所定位置に前記シートの先端が到達するときより前の第2期間では、前記巻線を貫く磁束が、前記第1期間において前記巻線を貫く磁束よりも強くなるように前記励磁電流成分の前記目標値を設定することを特徴とする。
Claims (25)
- 記録媒体を搬送する搬送ローラと、
前記搬送ローラを駆動するモータと、
前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記回転位相を基準とした回転座標系において表される、前記回転子にトルクを発生させるトルク電流成分と前記モータの巻線を貫く磁束の強度に影響する励磁電流成分とに基づいて前記モータを制御する制御手段であって、前記回転子の目標位相を表す指令位相と前記位相決定手段によって決定された前記回転位相との偏差が小さくなるように、前記トルク電流成分を制御することによって前記モータを制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記回転子が所定速度で回転する期間のうち、前記記録媒体が搬送される搬送方向において前記搬送ローラよりも上流側の所定位置に前記記録媒体の先端が到達したときより後の期間は、前記励磁電流成分の目標値を制御することによって、前記巻線を貫く磁束が前記回転子の磁束よりも弱い状態で前記モータを制御し、前記所定位置に前記記録媒体の先端が到達するときより前の期間は、前記励磁電流成分の目標値を制御することによって、前記巻線を貫く磁束が、前記所定位置に前記記録媒体の先端が到達したときより後の期間において前記巻線を貫く磁束よりも強い状態で前記モータを制御することを特徴とするシート搬送装置。 - 記録媒体を搬送する搬送ローラと、
前記搬送ローラを駆動するモータと、
前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
前記回転位相を基準とした回転座標系において表される、前記回転子にトルクを発生させるトルク電流成分と前記モータの巻線を貫く磁束の強度に影響する励磁電流成分とに基づいて前記モータを制御する制御手段であって、前記回転子の目標速度を表す指令速度と前記速度決定手段によって決定された前記回転速度との偏差が小さくなるように、前記トルク電流成分と前記励磁電流成分とを制御することによって前記モータを制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記回転子が所定速度で回転する期間のうち、前記記録媒体が搬送される搬送方向において前記搬送ローラよりも上流側の所定位置に前記記録媒体の先端が到達したときより後の期間は、前記励磁電流成分の目標値を制御することによって、前記巻線を貫く磁束が前記回転子の磁束よりも弱い状態で前記モータを制御し、前記所定位置に前記記録媒体の先端が到達するときより前の期間は、前記励磁電流成分の目標値を制御することによって、前記巻線を貫く磁束が、前記所定位置に前記記録媒体の先端が到達したときより後の期間において前記巻線を貫く磁束よりも強い状態で前記モータを制御することを特徴とするシート搬送装置。 - 前記制御手段は、前記回転子が所定速度で回転する期間のうち、前記記録媒体の先端が前記所定位置に到達してから前記搬送方向において前記搬送ローラよりも下流側の第2所定位置に前記記録媒体の後端が到達するまでの期間は、前記励磁電流成分の目標値を制御することによって、前記巻線を貫く磁束が前記回転子の磁束よりも弱い状態で前記モータを制御し、前記記録媒体の後端が前記第2所定位置に到達したときより後の期間は、前記励磁電流成分の目標値を制御することによって、前記巻線を貫く磁束が、前記所定位置に前記記録媒体の先端が到達したときより後の期間において前記巻線を貫く磁束よりも強い状態で前記モータを制御することを特徴とする請求項1又は2に記載のシート搬送装置。
- 前記制御手段は、前記回転子が前記所定速度よりも低い速度で回転する期間は、前記励磁電流成分の目標値を制御することによって、前記巻線を貫く磁束が、前記所定位置に前記記録媒体の先端が到達したときより後の期間において前記巻線を貫く磁束よりも強い状態で前記モータを制御することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項にシート搬送装置。
- 前記制御手段は、前記回転子が回転する期間のうち、前記記録媒体の先端が前記所定位置に到達してから前記記録媒体の後端が前記第2所定位置に到達するまでの期間は、前記励磁電流成分の目標値が負の値である状態で前記モータを制御し、前記記録媒体の先端が前記所定位置に到達するときより前の期間及び前記記録媒体の後端が前記第2所定位置に到達したときより後の期間は、前記励磁電流成分の目標値が前記負の値よりも大きい値である状態で前記モータを制御することを特徴とする請求項3又は4に記載のシート搬送装置。
- 前記回転子の回転速度が速度閾値未満の速度である場合は、前記励磁電流成分の値が前記負の値である状態において前記回転子に発生させることができるトルクは、前記励磁電流成分の値が0である状態において前記回転子に発生させることができるトルク以下の大きさであって、
前記回転子の回転速度が前記速度閾値以上の速度である場合は、前記励磁電流成分の値が前記負の値である状態において前記回転子に発生させることができるトルクは、前記励磁電流成分の値が0である状態において前記回転子に発生させることができるトルクよりも大きいトルクであって、
前記所定速度は、前記速度閾値よりも高い速度であることを特徴とする請求項5にシート搬送装置。 - 前記制御手段は、前記記録媒体の先端が前記所定位置に到達するタイミングにおいて、前記励磁電流成分の目標値を前記負の値よりも大きい値から前記負の値に切り替えることを特徴とする請求項5又は6に記載のシート搬送装置。
- 前記制御手段は、前記記録媒体の後端が前記第2所定位置に到達するタイミングにおいて、前記励磁電流成分の目標値を前記負の値から前記負の値よりも大きい値に切り替えることを特徴とする請求項5乃至7のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
- 前記画像形成装置は、前記搬送方向において前記ニップ部よりも上流側に設けられた、前記記録媒体の有無を検知する検知手段を有し、
前記制御手段は、前記検知手段が前記記録媒体の先端を検知したタイミングにおいて、前記励磁電流成分の目標値を前記負の値よりも大きい値から前記負の値に切り替えることを特徴とする請求項7又は8に記載のシート搬送装置。 - 前記制御手段は、前記搬送ローラの駆動が開始されてから所定時間が経過したタイミングにおいて、前記励磁電流成分の目標値を前記負の値よりも大きい値から前記負の値に切り替えることを特徴とする請求項7又は8に記載のシート搬送装置。
- 前記画像形成装置は、前記搬送方向において前記ニップ部よりも下流側に設けられた、前記記録媒体の有無を検知する第2の検知手段を有し、
前記制御手段は、前記第2の検知手段が前記記録媒体を検知しなくなったタイミングにおいて、前記励磁電流成分の目標値を前記負の値から前記負の値よりも大きい値に切り替えることを特徴とする請求項7乃至10のいずれか一項に記載のシート搬送装置。 - 前記制御手段は、前記搬送ローラの駆動が開始されてから第2の所定時間が経過したタイミングにおいて、前記励磁電流成分の目標値を前記負の値から前記負の値よりも大きい値に切り替えることを特徴とする請求項7乃至10のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
- 前記制御手段は、前記回転子が回転する期間のうち、前記記録媒体の先端が前記所定位置に到達するときより前の期間は、前記励磁電流成分の目標値が0である状態で前記モータを制御することを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
- 前記制御手段は、前記回転子が回転する期間のうち、前記記録媒体の後端が前記第2所定位置に到達したときより後の期間は、前記励磁電流成分の目標値が0である状態で前記モータを制御することを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
- 前記制御手段は、前記励磁電流成分の目標値を前記負の値と0との間で徐々に変化させることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
- 前記制御手段は、搬送される記録媒体の種類に応じて前記励磁電流成分の目標値を設定することを特徴とする請求項1乃至15のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
- 前記制御手段は、前記回転子の回転速度に応じて前記励磁電流成分の目標値を設定することを特徴とする請求項1乃至16のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
- 前記制御手段は、
前記モータの第1相の巻線及び第2相の巻線それぞれに駆動電流を供給する供給手段と、
前記供給手段を駆動する駆動電圧を生成する生成手段と、
前記供給手段によって前記モータの第1相の巻線及び第2相の巻線それぞれに供給された駆動電流の電流値を検出する検出手段と、
前記生成手段によって生成された駆動電圧と、前記検出手段によって検出された電流値とに基づいて、前記モータの回転子の回転によって前記第1相の巻線及び第2相の巻線に誘起される誘起電圧の大きさを決定する誘起電圧決定手段と、
を有し、
前記位相決定手段は、前記誘起電圧決定手段によって決定された前記第1相の誘起電圧の大きさと前記第2相の誘起電圧の大きさとに基づいて前記回転位相を決定することを特徴とする請求項1乃至17のいずれか一項に記載のシート搬送装置。 - 前記制御手段は、
前記指令位相と前記位相決定手段によって決定された回転位相との偏差が小さくなるように前記トルク電流成分の値を生成して出力する位相制御手段と、
前記位相決定手段によって決定された回転位相に基づいて、前記検出手段によって検出された静止座標系の電流値を前記回転座標系の電流値へと座標変換する座標変換手段と、
を有し、
更に、前記制御手段は、前記位相制御手段から出力された前記トルク電流成分の値と前記座標変換手段によって座標変換されたトルク電流成分の値との偏差及び前記切替手段から出力された前記励磁電流成分の値と前記座標変換手段によって座標変換された励磁電流成分の値との偏差が小さくなるように前記モータの第1相の巻線及び第2相の巻線それぞれに流れる駆動電流の電流値を制御することによって前記モータを制御することを特徴とする請求項1又は請求項1を引用する請求項18に記載のシート搬送装置。 - 前記生成手段は、前記位相制御手段から出力された前記トルク電流成分の値と前記座標変換手段によって座標変換されたトルク電流成分の値との偏差及び前記切替手段から出力された前記励磁電流成分の値と前記座標変換手段によって座標変換された励磁電流成分の値との偏差が小さくなるように前記回転座標系の駆動電圧を生成し、
前記制御手段は、前記位相決定手段によって決定された回転位相に基づいて、前記電圧生成手段によって生成された前記回転座標系の駆動電圧を前記静止座標系の駆動電圧に座標逆変換する座標逆変換手段を有し、
前記供給手段は、前記座標逆変換手段によって座標逆変換された駆動電圧によって駆動されることを特徴とする請求項19に記載のシート搬送装置。 - 前記制御手段は、
前記指令速度と前記速度決定手段によって決定された回転速度との偏差が小さくなるように前記トルク電流成分の値を生成して出力する速度制御手段と、
前記位相決定手段によって決定された回転位相に基づいて、前記検出手段によって検出された静止座標系の電流値を前記回転座標系の電流値へと座標変換する座標変換手段と、
を有し、
更に、前記制御手段は、前記速度制御手段から出力された前記トルク電流成分の値と前記座標変換手段によって座標変換されたトルク電流成分の値との偏差及び前記切替手段から出力された前記励磁電流成分の値と前記座標変換手段によって座標変換された励磁電流成分の値との偏差が小さくなるように前記モータの第1相の巻線及び第2相の巻線それぞれに流れる駆動電流の電流値を制御することによって前記モータを制御することを特徴とする請求項2又は請求項2を引用する請求項18に記載のシート搬送装置。 - 前記生成手段は、前記速度制御手段から出力された前記トルク電流成分の値と前記座標変換手段によって座標変換されたトルク電流成分の値との偏差及び前記切替手段から出力された前記励磁電流成分の値と前記座標変換手段によって座標変換された励磁電流成分の値との偏差が小さくなるように前記回転座標系の駆動電圧を生成し、
前記制御手段は、前記位相決定手段によって決定された回転位相に基づいて、前記生成手段によって生成された前記回転座標系の駆動電圧を前記静止座標系の駆動電圧に座標逆変換する座標逆変換手段を有し、
前記供給手段は、前記座標逆変換手段によって座標逆変換された駆動電圧によって駆動されることを特徴とする請求項21に記載のシート搬送装置。 - 請求項1乃至22のいずれか一項に記載のシート搬送装置と、
原稿を積載する原稿積載部と、
を有し、
前記原稿積載部に積載された前記原稿を前記シート搬送装置が給送することを特徴とする原稿給送装置。 - 請求項23に記載の原稿給送装置と、
前記原稿給送装置によって給送された前記原稿を読み取る読取手段と、
を有することを特徴とする原稿読取装置。 - 請求項1乃至22のいずれか一項に記載のシート搬送装置と、
記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
を有し、
前記画像形成手段は、前記シート搬送装置によって搬送された前記記録媒体に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
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