JP2018121523A5 - モータ制御装置、シート搬送装置、原稿給送装置、原稿読取装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータ制御装置、シート搬送装置、原稿給送装置、原稿読取装置及び画像形成装置におけるモータの回転の異常検知に関する。

ベクトル制御によってモータが制御されている状態において、回転子にかかる負荷トルクが急激に増大すると当該負荷トルクの変動に起因して回転子の回転速度が減少し、回転子の回転位相の推定精度が低下してしまう可能性がある。この結果、モータの制御が不安定になり、モータが脱調してしまう可能性がある。モータが脱調した状態においてモータを駆動させようとすると、モータから異音が発生する可能性がある。そのため、ベクトル制御において脱調判定を精度よく行うことができる構成が求められていた。

上記課題に鑑み、本発明は、モータの回転の異常判定を精度よく行うことを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明にかかるモータ制御装置は、
モータの巻線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出される駆動電流に基づいて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、
前記位相決定手段によって決定された回転位相の時間変化に基づいて前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
前記巻線に定電流を供給することによって前記モータを制御する第１の制御モードと、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回転位相との偏差が小さくなるように前記巻線に流れる駆動電流を制御する第２の制御モードと、を備える制御手段と、
前記制御手段が前記第２の制御モードを実行している状態において、前記速度決定手段によって決定された回転速度に基づいて前記モータの回転が異常であることを示す信号を出力する出力手段と、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、モータの回転の異常判定を精度よく行うことができる。

以下に図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の形状及びそれらの相対配置などは、この発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。なお、以下の説明においては、モータ制御装置が画像形成装置に設けられる場合について説明するが、モータ制御装置が設けられるのは画像形成装置に限定されるわけではない。例えば、モータ制御装置は記録媒体や原稿等のシートを搬送するシート搬送装置にも用いられる。

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、画像形成装置の形式はモノクロ及びカラーのいずれの形式であっても良い。

以下に、図１を用いて、画像形成装置１００の構成および機能について説明する。画像形成装置１００は、原稿給送装置２０１、読取装置２０２及び画像印刷装置３０１を有する。

原稿給送装置２０１の原稿積載部２０３に積載された原稿は、給紙ローラ２０４によって１枚ずつ給紙され、搬送ガイド２０６を経由して読取装置２０２の原稿ガラス台２１４に搬送される。更に、原稿は、搬送ベルト２０８によって一定速度で搬送され、排紙ローラ２０５によって装置外部へ排紙される。読取装置２０２の読取位置において照明２０９によって照明された原稿画像からの反射光は、反射ミラー２１０、２１１、２１２からなる光学系によって画像読取部１０１に導かれ、画像読取部１０１によって画像信号に変換される。画像読取部１０１は、レンズ、光電変換素子であるＣＣＤ、ＣＣＤの駆動回路等で構成される。画像読取部１０１から出力された画像信号は、ＡＳＩＣ等のハードウェアデバイスで構成される画像処理部１１２によって、各種補正処理が行われた後、画像印刷装置３０１へ出力される。前述の如くして、原稿の読取が行われる。即ち、原稿給送装置２０１及び読取装置２０２は、原稿読取装置として機能する。

画像印刷装置３０１の内部には、シート収納トレイ３０２、３０４が設けられている。シート収納トレイ３０２、３０４には、それぞれ異なる種類の記録媒体を収納することができる。例えば、シート収納トレイ３０２にはＡ４サイズの普通紙が収納され、シート収納トレイ３０４にはＡ４サイズの厚紙が収納される。なお、記録媒体とは、画像形成装置によって画像が形成されるものであって、例えば、用紙、樹脂シート、布、ＯＨＰシート、ラベル等が記録媒体に含まれる。

続いて、静電潜像が現像器３１４内のトナーによって現像され、感光ドラム３０９の外周面にトナー像が形成される。感光ドラム３０９に形成されたトナー像は、感光ドラム３０９と対向する位置（転写位置）に設けられた転写帯電器３１５によって記録媒体に転写される。この転写のタイミングに合わせて、レジストレーションローラ３０８は、記録媒体を転写位置へ送り込む。

図２は、画像形成装置１００の制御構成の例を示すブロック図である。システムコントローラ１５１は、図２に示すように、ＣＰＵ１５１ａ、ＲＯＭ１５１ｂ、ＲＡＭ１５１ｃを備えている。また、システムコントローラ１５１は、画像処理部１１２、操作部１５２、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１５３、高圧制御部１５５、モータ制御装置１５７、センサ類１５９、ＡＣドライバ１６０と接続されている。システムコントローラ１５１は、接続された各ユニットとの間でデータやコマンドの送受信をすることが可能である。

システムコントローラ１５１は、画像処理部１１２における画像処理に必要となる、画像形成装置１００の内部に設けられた各種装置の設定値データを画像処理部１１２に送信する。更に、システムコントローラ１５１は、センサ類１５９からの信号を受信して、受信した信号に基づいて高圧制御部１５５の設定値を設定する。高圧制御部１５５は、システムコントローラ１５１によって設定された設定値に応じて、高圧ユニット１５６（帯電器３１０、現像器３１４、転写帯電器３１５等）に必要な電圧を供給する。

これらの電流値ｉα及びｉβは、座標変換器５１１と誘起電圧演算器（誘起電圧決定手段）５１２に入力される。

誘起電圧演算器５１２によって演算された誘起電圧Ｅα及びＥβは、位相推定器（位相決定手段）５１３に入力される。位相推定器５１３は、Ａ相の誘起電圧ＥαとＢ相の誘起電圧Ｅβとの比から、次式によってモータ５０９の回転子４０２の回転位相θを推定する。
θ＝ｔａｎ＾−１（−Ｅβ／Ｅα） （９）

前述の如くして得られた回転子４０２の回転位相θは、位相制御器５０２、座標逆変換器５０５、座標変換器５１１及び速度推定器（速度決定手段）５１４に入力される。その後は、前述の制御を繰り返し行う。

Claims (25)

1. モータの巻線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出される駆動電流に基づいて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、
   前記位相決定手段によって決定された回転位相の時間変化に基づいて前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
   前記巻線に定電流を供給することによって前記モータを制御する第１の制御モードと、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回転位相との偏差が小さくなるように前記巻線に流れる駆動電流を制御する第２の制御モードと、を備える制御手段と、
   前記制御手段が前記第２の制御モードを実行している状態において、前記速度決定手段によって決定された回転速度に基づいて前記モータの回転が異常であることを示す信号を出力する出力手段と、
   を有することを特徴とするモータ制御装置。
2. モータの巻線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出される駆動電流に基づいて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、
   前記位相決定手段によって決定された回転位相の時間変化に基づいて前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
   前記巻線に定電流を供給することによって前記モータを制御する第１の制御モードと、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回転速度との偏差が小さくなるように前記巻線に流れる駆動電流を制御する第２の制御モードと、を備える制御手段と、
   前記制御手段が前記第２の制御モードを実行している状態において、前記速度決定手段によって決定された回転速度に基づいて前記モータの回転が異常であることを示す信号を出力する出力手段と、
   を有することを特徴とするモータ制御装置。
3. 前記制御手段は、前記モータの回転が異常であることを示す信号が前記出力手段から出力されると前記モータの駆動を停止することを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
4. 前記出力手段は、前記制御手段が前記第１の制御モードを実行し且つ前記回転子の回転速度に対応する値が閾値以上である状態において、前記速度決定手段によって決定された回転速度に基づいて前記モータの回転が異常であることを示す信号を出力することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
5. 前記制御手段は、前記回転子の回転速度に対応する値が前記閾値よりも小さい場合は、前記出力手段から出力された信号に基づいて前記モータの駆動を停止する制御を行わないことを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
6. 前記出力手段は、前記回転子の目標速度を表す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所定の範囲内の値でない場合は前記モータの回転が異常であることを示す信号を出力することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
7. 前記モータの回転の異常は、前記モータが脱調状態であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
8. モータの巻線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出される駆動電流に基づいて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、
   前記位相決定手段によって決定された回転位相の時間変化に基づいて前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
   前記巻線に定電流を供給することによって前記モータを制御する第１の制御モードと、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回転位相との偏差が小さくなるように前記巻線に流れる駆動電流を制御する第２の制御モードと、を備える制御手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、前記第２の制御モードを実行している状態において、前記回転子の目標速度を表す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所定の範囲内の値でない場合は前記モータの駆動を停止することを特徴とするモータ制御装置。
9. モータの巻線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出される駆動電流に基づいて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、
   前記位相決定手段によって決定された回転位相の時間変化に基づいて前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
   前記巻線に定電流を供給することによって前記モータを制御する第１の制御モードと、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回転速度との偏差が小さくなるように前記巻線に流れる駆動電流を制御する第２の制御モードと、を備える制御手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、前記第２の制御モードを実行している状態において、前記回転子の目標速度を表す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所定の範囲内の値でない場合は前記モータの駆動を停止することを特徴とするモータ制御装置。
10. 前記第２の制御モードは、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電流値の電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分に基づいて、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巻線に流れる駆動電流を制御する制御モードであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
11. 前記制御手段は、前記回転座標系において表される電流成分であって前記巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分である励磁電流成分の値を０になるように制御し、前記トルク電流成分の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１０に記載のモータ制御装置。
12. 前記制御手段は、前記第１の制御モードを実行している状態において、前記回転子の回転速度に対応する値が所定値よりも小さい値から前記所定値よりも大きい値へと変化すると、前記モータを制御する制御モードを前記第１の制御モードから前記第２の制御モードへと切り替えることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
13. 前記制御手段は、前記第２の制御モードを実行している状態において、前記回転子の回転速度に対応する値が前記所定値よりも大きい値から前記所定値よりも小さい値へと変化すると、前記制御モードを前記第２の制御モードから第１の制御モードへと切り替えることを特徴とする請求項１２に記載のモータ制御装置。
14. 前記所定値は、前記閾値以上の値であることを特徴とする請求項４又は請求項４を引用する請求項５乃至１３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
15. 前記モータ制御装置は、前記検出手段によって検出された駆動電流に基づいて、前記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を決定する誘起電圧決定手段を有し、
    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子の回転位相を決定す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モータ制御装置。
16. 前記回転子の回転速度に対応する値は、前記回転子の目標速度に対応する速度であることを特徴とする請求項４又は請求項４を引用する請求項５乃至１５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
17. 前記回転子の回転速度に対応する値は、前記速度決定手段によって決定された前記回転速度であることを特徴とする請求項４又は請求項４を引用する請求項５乃至１５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
18. モータの巻線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
    前記検出手段によって検出される駆動電流に基づいて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、
    前記巻線に定電流を供給することによって前記モータを制御する第１の制御モードと、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回転位相との偏差が小さくなるように前記巻線に流れる駆動電流を制御する第２の制御モードと、を備える制御手段と、
    前記制御手段が前記第２の制御モードを実行している状態において、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モータの回転が異常であることを示す信号を出力する出力手段と、
    を有することを特徴とするモータ制御装置。
19. モータの巻線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
    前記検出手段によって検出される駆動電流に基づいて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、
    前記位相決定手段によって決定された回転位相の時間変化に基づいて前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
    前記巻線に定電流を供給することによって前記モータを制御する第１の制御モードと、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回転速度との偏差が小さくなるように前記巻線に流れる駆動電流を制御する第２の制御モードと、を備える制御手段と、
    前記制御手段が前記第２の制御モードを実行している状態において、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モータの回転が異常であることを示す信号を出力する出力手段と、
    を有することを特徴とするモータ制御装置。
20. 前記制御手段は、前記モータの回転が異常であることを示す信号が前記出力手段から出力された場合は前記モータを停止することを特徴とする請求項１８又は１９に記載のモータ制御装置。
21. 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、
    請求項１乃至２０のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
    を有し、
    前記モータ制御装置は、前記搬送ローラを駆動する前記モータの駆動を制御することを特徴とするシート搬送装置。
22. 請求項２１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。
23. 請求項２２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。
24. 記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
    前記記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
    負荷を駆動するモータと、
    請求項１乃至２０のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
    を有し、
    前記モータ制御装置は、前記負荷を駆動する前記モータの駆動を制御することを特徴とする画像形成装置。
25. 前記負荷は前記シートを搬送する搬送ローラであり、
    前記画像形成手段は、前記搬送ローラによって搬送されるシートに画像を形成することを特徴とする請求項２４に記載の画像形成装置。

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