JP2018125909A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像形成装置において、安価な構成でＤＣモーターのロック状態を正確に検出する。【解決手段】 モーター４１は、ブラシ付きＤＣモーターであり、モーター駆動部４２は、モーター制御信号に基づいてモーター４１のモーター導通電流を制御する。ブラシノイズ検出部４４は、モーター４１の導通電流からブラシノイズを検出し、ブラシノイズの検出タイミングを示すブラシノイズ検出信号を出力する。速度特定部４５は、ブラシノイズ検出信号に基づいてブラシノイズの時間間隔を特定し、その時間間隔に基づいてモーター４１の回転速度を特定する。そして、モーター制御部４３は、モーター４１を動作させるためのモーター制御信号をモーター駆動部４２に供給しているときに、特定された回転速度に基づいて、モーター４１がロック状態であるか否かを判定する。【選択図】 図２

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

一般的に、プリンター、複合機などの画像形成装置では、現像装置、用紙の給紙搬送系、原稿の給紙搬送系などの駆動源としてＤＣ（Direct Current）モーターが使用されている。

ある画像処理装置は、ＤＣサーボモーターを備え、モーター導通電流に基づいてモーターの誤動作を検出している（例えば特許文献１参照）。

また、あるプリンターは、ＤＣモーターを備え、ＤＣモーターの回転速度をエンコーダーで検出し、その検出した回転速度を目標値に一致させるようにＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御のデューティを変化させており、そのデューティが一定時間継続して最大値となった場合に、ＤＣモーターがロック状態であると判定している（例えば特許文献２参照）。

特開２００１−４２４５２号公報 特開２００２−３４７２９６号公報

しかしながら、上述の画像処理装置では、ロック状態でのモーター導通電流と定常状態でのモーター導通電流との差が小さい場合には、モーター導通電流に基づいてＤＣモーターのロック状態を正確に検出できない可能性がある。

また、上述のプリンターでは、モーターの回転速度のフィードバック制御によってモーターの速度が制御されており、回転速度の検出のためにエンコーダーが必要となり、装置コストが比較的大きい。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、安価な構成でＤＣモーターのロック状態を正確に検出する画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、ブラシ付きＤＣモーターと、モーター制御信号に基づいて前記ブラシ付きＤＣモーターのモーター導通電流を制御するモーター駆動部と、前記モーター駆動部に前記モーター制御信号を供給して前記ブラシ付きＤＣモーターを制御するモーター制御部と、前記ブラシ付きＤＣモーターの導通電流からブラシノイズを検出し、前記ブラシノイズの検出タイミングを示すブラシノイズ検出信号を出力するブラシノイズ検出部と、前記ブラシノイズ検出信号に基づいて前記ブラシノイズの時間間隔を特定し、前記時間間隔に基づいて前記ブラシ付きＤＣモーターの回転速度を特定する速度特定部とを備える。そして、前記モーター制御部は、前記ブラシ付きＤＣモーターを動作させるための前記モーター制御信号を前記モーター駆動部に供給しているときに、前記速度特定部により特定された前記回転速度に基づいて、前記ブラシ付きＤＣモーターがロック状態であるか否かを判定する。

本発明によれば、安価な構成でＤＣモーターのロック状態を正確に検出する画像形成装置が得られる。

本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。 図２は、図１に示す画像形成装置内の駆動源としてのモーターを制御するモーター制御装置の構成例を示す回路図である。 図３は、図２に示すモーター制御装置により検出されるブラシノイズおよびブラシノイズ検出信号を説明するタイミングチャートである。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。図１に示す画像形成装置は、プリンター、ファクシミリ装置、複写機、複合機などといった印刷機能を有する装置である。

この実施の形態の画像形成装置は、タンデム方式のカラー現像装置を有する。このカラー現像装置は、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、露光装置２ａ〜２ｄおよび現像装置３ａ〜３ｄを有する。感光体ドラム１ａ〜１ｄは、４色（シアン、マゼンタ、およびブラック）のトナー用の感光体である。

露光装置２ａ〜２ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄへレーザー光を走査しつつ照射して静電潜像を形成する装置である。レーザー光は、感光体ドラム１ａ〜１ｄの回転方向（副走査方向）に垂直な方向（主走査方向）に走査される。露光装置２ａ〜２ｄは、レーザー光の光源であるレーザーダイオード、およびそのレーザー光を感光体ドラム１ａ〜１ｄへ導く光学素子（レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなど）を含むレーザースキャニングユニットを有する。

さらに、感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲には、帯電器、クリーニング装置、除電器などが配置されている。クリーニング装置は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の残留トナーを除去し、除電器は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄを除電する。

現像装置３ａ〜３ｄは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色のトナーがそれぞれ充填されるトナーカートリッジと、トナーカートリッジ内のトナーホッパーから搬送されてくるトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄへ付着させる現像器とを有し、そのトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像にそれぞれ付着させてトナー画像を形成する。

感光体ドラム１ａ、露光装置２ａおよび現像装置３ａにより、印刷すべき画像のマゼンタ成分の現像が行われ、感光体ドラム１ｂ、露光装置２ｂおよび現像装置３ｂにより、印刷すべき画像のシアン成分の現像が行われ、感光体ドラム１ｃ、露光装置２ｃおよび現像装置３ｃにより、印刷すべき画像のイエロー成分の現像が行われ、感光体ドラム１ｄ、露光装置２ｄおよび現像装置３ｄにより、印刷すべき画像のブラック成分の現像が行われる。

中間転写ベルト４は、感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー画像を１次転写される環状の像担持体（中間転写体）である。中間転写ベルト４は、駆動ローラー５に張架され、駆動ローラー５からの駆動力によって、感光体ドラム１ｄとの接触位置から感光体ドラム１ａとの接触位置への方向へ周回していく。

転写ローラー６は、後述するように搬送されてくる用紙を中間転写ベルト４に接触させ、中間転写ベルト４上のトナー画像を用紙に２次転写する。なお、トナー画像を転写された用紙は、定着器９へ搬送され、トナー画像が用紙へ定着される。

ローラー７は、クリーニングブラシを有し、クリーニングブラシを中間転写ベルト４に接触させ、用紙へのトナー画像の転写後やキャリブレーション後に中間転写ベルト４に残ったトナーを除去する。

センサー８は、中間転写ベルト４に光線を照射し、中間転写ベルト４の表面またはその表面上のトナーパターンからの反射光を検出する。例えば、センサー８は、トナー階調のキャリブレーションの際に使用される。

さらに、この実施の形態に係る画像形成装置は、複数の給紙カセット１１，１２を備えている。

給紙カセット１１，１２は、用紙１０１，１０２を収容可能となっており、リフト板２１，２４で用紙１０１，１０２を上方に押し上げてピックアップローラー２２，２５に当接させる。給紙カセット１１，１２に載置された用紙１０１，１０２は上側から１枚ずつピックアップローラー２２，２５によって給紙ローラー２３，２６へピックアップされる。給紙ローラー２３，２６は、給紙カセット１１，１２からピックアップローラー２２，２５によって給紙された用紙１０１，１０２を１枚ずつ搬送路上へ搬送するローラーである。

搬送ローラー２７は、給紙カセット１１，１２から搬送されてくる用紙１０１，１０２に共通な搬送路上の搬送ローラーである。レジストローラー２８は、搬送されてくる用紙を一時停止させ、２次給紙タイミングでその用紙を中間転写ベルト４および転写ローラー６による転写位置へ搬送する。

上述の感光体ドラム１ａ〜１ｄ、各種ローラーなどは、モーターなどの駆動源により駆動される。

図２は、図１に示す画像形成装置内の駆動源としてのモーターを制御するモーター制御装置の構成例を示す回路図である。

図２に示すモーター制御装置は、図１に示す画像形成装置に内蔵され、モーター４１を制御する。

モーター４１は、画像形成装置に内蔵されているブラシ付きＤＣモーターである。例えば、モーター４１は、給紙カセット１１，１２に収容されている用紙１０１，１０２をリフトアップさせるためのリフトアップ機構（リフト板２１，２４など）の駆動源である。なお、モーター４１は、上述のローラーなどの他の部位の駆動源でもよい。

例えば、リフト板２１，２４が所定位置までリフトアップされたことを検出するセンサーが故障すると、そのセンサーからの検出信号が得られないため、リフト板２１，２４が限界位置に到達しても（例えば筐体などへ接触しても）モーター４１が継続して駆動し続けロック状態になる。そのため、そのようなモーター４１には、ロック状態を検出する手段が必要となる。

モーター駆動部４２は、モーター４１のモーター導通電流を制御する。ここでは、モーター駆動部４２は、モーター制御信号に基づいて、トランジスターＴｒによるリニア制御で、モーター導通電流を制御している。なお、モーター駆動部４２は、モーター制御信号に基づいて、ＰＷＭ制御でモーター導通電流を制御してもよい。

モーター制御部４３は、モーター駆動部４２にモーター制御信号を供給してモーター４１を制御する。モーター制御部４３は、モーター制御信号で、モーター４１の回転のオン／オフや回転速度をセットする。

ブラシノイズ検出部４４は、モーター４１の導通電流からブラシノイズを検出し、ブラシノイズの検出タイミングを示すブラシノイズ検出信号を出力する。

この実施の形態では、ブラシノイズ検出部４４は、モーター４１に対して直列に接続された電流検出抵抗Ｒｓと、電流検出抵抗Ｒｓの一端に接続されたコンデンサーＣと、波形整形部５１とを備える。波形整形部５１は、コンデンサーＣを透過してくるブラシノイズに対応するパルスを生成しブラシノイズ検出信号として出力する。このコンデンサーＣにより、直流成分および低周波成分はカットされ、ブラシノイズの周波数成分が波形整形部５１へ選択的に出力されてくる。

図３は、図２に示すモーター制御装置により検出されるブラシノイズおよびブラシノイズ検出信号を説明するタイミングチャートである。

例えば、波形整形部５１は、コンデンサーＣの出力電圧と基準電圧Ｔｈとを（例えばコンパレーターなどで）比較し、コンデンサーＣの出力電圧が基準電圧Ｔｈより高い場合には、ブラシノイズ検出信号の電圧を所定のハイレベルとし、そうではない場合には、ブラシノイズ検出信号の電圧を所定のローレベルとする。これにより、ブラシノイズに対応する矩形パルスがブラシノイズ検出信号として生成される。

そして、ブラシノイズは、モーター４１のブラシと整流子との接触関係が変化したときに発生するため、モーター４１の所定の回転角度で発生する。したがって、図３に示すように、モーター４１の回転速度が高いほど、ブラシノイズの時間間隔が短くなり、ブラシノイズ検出信号におけるパルスの時間間隔Ｔｉが短くなる。

速度特定部４５は、ブラシノイズ検出信号に基づいてブラシノイズの時間間隔を特定し、その時間間隔に基づいてモーターの回転速度を特定する。なお、波形整形部５１により例えば図３に示すようなパルスが生成される場合には、速度特定部４５は、そのパルスの時間間隔Ｔｉを測定し、その時間間隔Ｔｉに基づいてブラシ付きＤＣモーターの回転速度を特定する。

そして、モーター制御部４３は、モーター４１を動作させるためのモーター制御信号をモーター駆動部に供給しているときに、速度特定部４５により特定された回転速度に基づいて、モーター４１がロック状態であるか否かを判定する。なお、モーター制御部４３は、速度特定部４５により特定された回転速度に基づいて、モーター４１の回転速度制御を行うようにしてもよい。

例えば、ロック状態ではブラシノイズ（つまり、ブラシノイズ検出信号内のパルス）は生成されないため、速度特定部４５は、ブラシノイズ検出信号において最後に検出されたパルスからの経過時間が閾値を超えた時点で、モーター４１の回転速度をゼロと特定し、モーター制御部４３は、モーター４１を動作させるためのモーター制御信号をモーター駆動部４２に供給しているときに、速度特定部４５により特定された回転速度がゼロとなった時点で、モーター４１がロック状態であると判定する。

なお、この閾値は、固定値でもよいし、上述の時間間隔Ｔｉに基づいて（例えば、最後のパルスの直前の時間間隔Ｔｉの２倍）設定されるようにしてもよい。

上述のモーター制御部４３および速度特定部４５は、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などとして実現される。

次に、上記画像形成装置の動作について説明する。

印刷などのジョブを実行する際に、必要に応じて、図示せぬコントローラーなどからモーター制御部４３へ動作指令が供給され、モーター制御部４３は、その動作指令に従って、モーター制御信号を出力して、モーター駆動部４２でモーター４１を回転させる。

モーター４１が回転すると、回転速度に応じた時間間隔でブラシノイズが発生する。ブラシノイズ検出部４４は、上述のように、そのブラシノイズを検出し、ブラシノイズ検出信号を出力する。速度特定部４５は、ブラシノイズ検出信号に基づいてモーター４１の回転速度を特定し、特定した回転速度を示す回転速度信号をモーター制御部４３に提供する。

その際、モーター制御部４３は、モーター制御信号を出力しつつ、回転速度信号を監視し、回転速度信号が回転速度ゼロを示す場合には、モーター４１がロック状態であると判定する。例えば、モーター４１がロック状態であると判定した場合、モーター制御部４３は、モーター制御信号でモーター４１を強制停止させ、エラー通知を図示せぬコントローラーへ出力する。そのコントローラーは、例えば、そのロック状態をユーザーに通知する。

なお、モーター制御部４３は、回転速度信号が回転速度ゼロを示さなければ、動作指令に基づく動作が終了まで、動作指令に従ってモーター制御信号の出力を継続する。また、モーター制御部４３は、モーター制御信号でモーター４１を動作させていない期間においては、回転速度信号が回転速度ゼロを示していても、エラー通知などを行わない。

以上のように、上記実施の形態によれば、モーター４１は、ブラシ付きＤＣモーターであり、モーター駆動部４２は、モーター４１のモーター導通電流を制御する。モーター制御部４３は、モーター駆動部４２にモーター制御信号を供給してモーター４１を制御する。ブラシノイズ検出部４４は、モーター４１の導通電流からブラシノイズを検出し、ブラシノイズを検出したタイミングを示すブラシノイズ検出信号を出力する。速度特定部４５は、ブラシノイズ検出信号に基づいてブラシノイズの時間間隔を特定し、その時間間隔に基づいてモーター４１の回転速度を特定する。そして、モーター制御部４３は、モーター４１を動作させるためのモーター制御信号をモーター駆動部４２に供給しているときに、速度特定部４５により特定された回転速度に基づいて、モーター４１がロック状態であるか否かを判定する。

これにより、ＤＣモーターの回転速度に応じた周期で発生するブラシノイズを利用して、エンコーダーを使用せずに安価な構成で、ＤＣモーターのロック状態が正確に検出される。

なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。

本発明は、例えば、画像形成装置に適用可能である。

１１，１２ 給紙カセット
４１ モーター
４２ モーター駆動部
４３ モーター制御部
４４ ブラシノイズ検出部
４５ 速度特定部
５１ 波形整形部

Claims (5)

1. ブラシ付きＤＣモーターと、
   モーター制御信号に基づいて前記ブラシ付きＤＣモーターのモーター導通電流を制御するモーター駆動部と、
   前記モーター駆動部に前記モーター制御信号を供給して前記ブラシ付きＤＣモーターを制御するモーター制御部と、
   前記ブラシ付きＤＣモーターの導通電流からブラシノイズを検出し、前記ブラシノイズの検出タイミングを示すブラシノイズ検出信号を出力するブラシノイズ検出部と、
   前記ブラシノイズ検出信号に基づいて前記ブラシノイズの時間間隔を特定し、前記時間間隔に基づいて前記ブラシ付きＤＣモーターの回転速度を特定する速度特定部とを備え、
   前記モーター制御部は、前記ブラシ付きＤＣモーターを動作させるための前記モーター制御信号を前記モーター駆動部に供給しているときに、前記速度特定部により特定された前記回転速度に基づいて、前記ブラシ付きＤＣモーターがロック状態であるか否かを判定すること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記ブラシノイズ検出部は、前記ブラシ付きＤＣモーターに対して直列に接続された電流検出抵抗と、前記電流検出抵抗の一端に接続されたコンデンサーと、前記コンデンサーを透過してくる前記ブラシノイズに対応するパルスを生成し前記ブラシノイズ検出信号として出力する波形整形部とを備え、
   前記速度特定部は、前記パルスの時間間隔を特定し、前記時間間隔に基づいて前記ブラシ付きＤＣモーターの回転速度を特定すること、
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記速度特定部は、前記ブラシノイズ検出信号において最後に検出された前記パルスからの経過時間が閾値を超えた時点で、前記回転速度をゼロと特定し、
   前記モーター制御部は、前記ブラシ付きＤＣモーターを動作させるための前記モーター制御信号を前記モーター駆動部に供給しているときに、前記速度特定部により特定された前記回転速度がゼロとなった時点で、前記ブラシ付きＤＣモーターがロック状態であると判定すること、
   を特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記閾値は、前記時間間隔に基づいて設定されることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 印刷用紙を収容可能な給紙カセットをさらに備え、
   前記ブラシ付きＤＣモーターは、前記給紙カセットに収容されている前記印刷用紙をリフトアップさせるためのリフトアップ機構の駆動源であること、
   を特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。

Images