JP2020137366A - Control apparatus, control method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、制御装置、制御方法、及びプログラムに関する。 The present application relates to control devices, control methods, and programs.
従来、ステッピングモータの駆動パルス信号と、ステッピングモータの回転角度の検出パルス信号とに基づき、両者の偏差がゼロになるように制御してステッピングモータの脱調を防止する技術が知られている。 Conventionally, there is known a technique for preventing step-out of a stepping motor by controlling the deviation between the drive pulse signal of the stepping motor and the detection pulse signal of the rotation angle of the stepping motor to be zero.
また、駆動パルス信号及び検出パルス信号のそれぞれのパルス幅の比率の増加、又は周期的な増減から、過負荷脱調または過振動脱調を検知した場合に、ステッピングモータを停止させ、また、脱調の状態から回復するようにステッピングモータの駆動を調整する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 In addition, when overload step-out or over-vibration step-out is detected from an increase in the ratio of the pulse widths of the drive pulse signal and the detection pulse signal, or a periodic increase or decrease, the stepping motor is stopped and de-stepped. A technique for adjusting the drive of a stepping motor so as to recover from a tuned state is disclosed (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1の技術では、検出パルス信号の立ち上がり等のエッジでチャタリングが発生すると、脱調を適切に検知できなくなる場合があった。 However, in the technique of Patent Document 1, if chattering occurs at an edge such as the rising edge of a detection pulse signal, step-out may not be properly detected.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、ステッピングモータの脱調を適切に検知することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to appropriately detect step-out of a stepping motor.
開示の技術の一態様に係る制御装置は、ステッピングモータの駆動パルス信号を生成する駆動パルス信号生成部と、前記ステッピングモ−タの回転角度の検出パルス信号を入力する検出パルス信号入力部と、前記駆動パルス信号における所定のエッジの時刻と、前記検出パルス信号における所定のエッジの時刻との時間差が、予め定められた所定期間内で変動した時間差変動を検出する時間差変動検出部と、前記時間差変動が予め定められた脱調閾値以上の場合に、脱調検知信号を出力する脱調検知部と、を有する。 The control device according to one aspect of the disclosed technique includes a drive pulse signal generation unit that generates a drive pulse signal of a stepping motor, a detection pulse signal input unit that inputs a detection pulse signal of a rotation angle of the stepping motor, and the above. A time difference variation detection unit that detects a time difference variation in which the time difference between a predetermined edge time in the drive pulse signal and a predetermined edge time in the detection pulse signal fluctuates within a predetermined predetermined period, and the time difference variation. It has a step-out detection unit that outputs a step-out detection signal when is equal to or higher than a predetermined step-out threshold value.
本発明の一実施形態によれば、ステッピングモータの脱調を適切に検知することができる。 According to one embodiment of the present invention, step-out of the stepping motor can be appropriately detected.
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、同一の構成部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。 Hereinafter, modes for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components may be designated by the same reference numerals and duplicate description may be omitted.
<実施形態に係る制御装置、ステッピングモータ及びロータリエンコーダの構成>
先ず、実施形態に係る制御装置とステッピングモータ及びロータリエンコーダの構成について説明する。図1は、実施形態に係る制御装置とステッピングモータ及びロータリエンコーダの構成の一例を説明する図であり、(a)は制御装置とステッピングモータ及びロータリエンコーダとの接続を示す図、(b)はロータリエンコーダの構成の一例を示す図である。
<Structure of control device, stepping motor and rotary encoder according to the embodiment>
First, the configurations of the control device, the stepping motor, and the rotary encoder according to the embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a control device, a stepping motor, and a rotary encoder according to an embodiment, (a) is a diagram showing a connection between the control device, a stepping motor, and a rotary encoder, and (b) is a diagram. It is a figure which shows an example of the structure of a rotary encoder.
図1(a)に示すように、ステッピングモータ1の回転軸1aには、ロータリエンコーダ2に含まれるスリット円盤21が取り付けられている。ステッピングモータ1の駆動による回転軸1aの回転に従い、スリット円盤21は回転軸1b回りに回転することができる。
As shown in FIG. 1A, a
図1(b)に示すように、スリット円盤21の外周部分には、円周方向の所定角度毎に複数のスリット211が設けられている。スリット211は、スリット円盤21をY方向に貫通する矩形孔等の孔である。なお、図1(b)では、スリット円盤21の外周の近傍の円盤部分にスリット211が設けられた例を示すが、スリット211は、スリット円盤21の外周に設けられていても良い。つまり、「スリット円盤21の外周部分」という用語は、スリット円盤21の外周と、外周近傍の円盤部分とを含む。
As shown in FIG. 1B, a plurality of
ロータリエンコーダ2に含まれるスリット検出部22は、スリット円盤21の外周部分の一部に設けられている。スリット検出部22は、一例として、スリット円盤21の平面部を挟むようにして設けられた光源と光電変換素子を備える。光源が光電変換素子に向けて光を照射すると、回転するスリット円盤21のスリット211が設けられた部分では、光が通過して光電変換素子は通過光を受光することができる。一方、スリット円盤21のスリット211が設けられていない部分では、光がスリット円盤21により遮られ、光電変換素子は光源からの光を受光することができない。
The
従って、スリット検出部22は、光電変換素子の出力電圧によりスリット211を検出することができる。スリット検出部22は、スリット211が設けられた部分では出力電圧はハイレベルとなり、スリット211が設けられた部分ではローレベルとなるパルス信号を出力する。このパルス信号のパルスの数をカウントすることで、スリット円盤21の回転角度を検出し、また、ステッピングモータ1の回転角度を検出することができる。或いは、単位時間当たりのパルス数をカウントすることで、スリット円盤21の回転速度を検出し、また、ステッピングモータ1の回転速度を検出することができる。
Therefore, the
ロータリエンコーダ2は、制御装置100に電気的に接続され、スリット検出部22の出力電圧をDA(Digital/Analog)変換したデジタルの検出パルス信号を、制御装置100に出力することができる。なお、上述したロータリエンコーダの構成は一例であり、インクリメンタル型、アブソリュート型等の公知の様々なタイプのロータリエンコーダを実施形態に適用することが可能である。
The
ステッピングモータ1に電気的に接続された制御装置100は、ステッピングモータ1を回転駆動させるモータ駆動電流を出力し、電流量に応じた回転トルクでステッピングモータ1を回転駆動させることができる。
The
ここで、ステッピングモータ1は、大きな回転負荷がかかる場合や、回転を急加速させる場合等に、十分な回転トルクを得ることができずに脱調する場合がある。ステッピングモータ1が脱調すると、駆動パルス信号とステッピングモータ1の回転との同期が取れなくなるため、ステッピングモータ1に所望の回転駆動をさせることが困難になる。 Here, the stepping motor 1 may step out without being able to obtain sufficient rotational torque when a large rotational load is applied or when the rotation is rapidly accelerated. When the stepping motor 1 is out of step, the drive pulse signal and the rotation of the stepping motor 1 cannot be synchronized with each other, so that it becomes difficult for the stepping motor 1 to drive the desired rotation.
<比較例に係る制御装置による脱調検知方法>
このようなステッピングモータの脱調を検知するために、実施形態の比較例として、以下に示す方法が用いられる場合がある。図2は、比較例に係る制御装置による脱調検知方法を説明する図である。図2では、上段、中段、下段のそれぞれに、電圧の時間変化であるパルス信号が示されている。
<Method of detecting step-out by the control device according to the comparative example>
In order to detect such stepping motor step-out, the following method may be used as a comparative example of the embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating a step-out detection method by the control device according to the comparative example. In FIG. 2, pulse signals, which are changes in voltage over time, are shown in each of the upper, middle, and lower stages.
図2の上段に示す信号Dは、パルス幅(電圧がハイレベルになる期間)t1を含むステッピングモータの駆動パルス信号である。図2の中段の信号Vは、パルス幅t2を含むロータリエンコーダによる検出パルス信号である。 The signal D shown in the upper part of FIG. 2 is a drive pulse signal of the stepping motor including the pulse width (period during which the voltage becomes high level) t 1 . The signal V in the middle stage of FIG. 2 is a pulse signal detected by the rotary encoder including the pulse width t 2 .
比較例に係る制御装置は、パルス幅t1とパルス幅t2の比t2/t1を取得し、比t2/t1の増加、或いは周期的な増減から、ステッピングモータの脱調を検知する。そして、脱調を検知した場合に、ステッピングモータを停止させ、また、脱調の状態から回復するように、ステッピングモータの駆動を調整する。 Control device according to the comparative example, obtains the ratio t 2 / t 1 of the pulse width t 1 and the pulse width t 2, an increase in the ratio t 2 / t 1, or a periodic increase and decrease, the step-out of the stepping motor Detect. Then, when step-out is detected, the stepping motor is stopped, and the drive of the stepping motor is adjusted so as to recover from the step-out state.
ここで、図2の下段の信号V'は、立ち上がりのエッジでチャタリングが発生した場合の回転速度の検出パルス信号である。なお、チャタリングとは、パルス信号の立ち上がり等のエッジで生じる高周波振動である。 Here, the signal V'in the lower part of FIG. 2 is a detection pulse signal of the rotation speed when chattering occurs at the rising edge. Chattering is high-frequency vibration generated at an edge such as a rising pulse signal.
比較例に係る制御装置では、信号V'のように、パルス信号のエッジでチャタリングが発生した場合、チャタリングの周期t2'を検出パルス信号のパルス幅t2であると誤って検出し、ステッピングモータの脱調を適切に検知できなくなる場合があった。 In the control device according to the comparative example, 'as if the chattering at the edge of the pulse signal is generated, the period t 2 of the chattering' signal V detected erroneously as the pulse width t 2 of the detection pulse signal, the stepping In some cases, the step-out of the motor could not be detected properly.
<実施形態に係る制御装置による脱調検知方法>
そこで、実施形態では、以下に示す方法でステッピングモータの脱調を検知する。図3は、実施形態に係る制御装置による脱調検知方法の一例を説明する図である。図3では、図2と同様に、上段、中段、下段に、3つのパルス信号が示されている。また、上段にはステッピングモータの駆動パルス信号である信号D、中段にはロータリエンコーダによる回転速度の検出パルス信号である信号V、下段には立ち上がりのエッジでチャタリングが発生した場合の回転速度の検出パルス信号である信号V'が示されている。
<Method of detecting step-out by the control device according to the embodiment>
Therefore, in the embodiment, the stepping motor step-out is detected by the method shown below. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a step-out detection method by the control device according to the embodiment. In FIG. 3, three pulse signals are shown in the upper, middle, and lower rows as in FIG. 2. In addition, the upper row is the signal D which is the drive pulse signal of the stepping motor, the middle row is the signal V which is the detection pulse signal of the rotation speed by the rotary encoder, and the lower row is the detection of the rotation speed when chattering occurs at the rising edge. The signal V', which is a pulse signal, is shown.
実施形態では、ステッピングモータが脱調した場合、または、脱調の兆候がある場合に、回転速度の検出パルス信号のエッジと、駆動パルス信号のエッジとの間の時間差の変動が大きくなることに着目し、この時間差変動Δt'が予め定められた脱調閾値以上になった場合に脱調を検知する。 In the embodiment, when the stepping motor is stepped out, or when there is a sign of stepping out, the variation in the time difference between the edge of the detection pulse signal of the rotation speed and the edge of the drive pulse signal becomes large. Focusing on this, step-out is detected when the time difference variation Δt'is equal to or higher than a predetermined step-out threshold value.
より詳しくは、駆動パルス信号の立ち上がりエッジの時刻と、検出パルス信号の立ち上がりエッジの時刻との時間差が、予め定められた所定期間内で変動した時間差変動Δt'を検出し、この時間差変動Δt'が予め定められた脱調閾値以上になった場合に脱調を検知する。 More specifically, a time difference variation Δt'in which the time difference between the time of the rising edge of the drive pulse signal and the time of the rising edge of the detection pulse signal fluctuates within a predetermined period is detected, and this time difference variation Δt' Detects step-out when is greater than or equal to a predetermined step-out threshold.
時間差変動Δt'は、所定期間内での上記の時間差変動の最大値と最小値の差により求めても良いし、所定期間内での上記の時間差変動の平均値、分散、又は標準偏差により求めても良い。「予め定められた所定期間」は、一例として、パルス信号の20周期に該当する期間である。この場合、20個のパルス信号のエッジの時間差変動Δt'が検出される。 The time difference variation Δt'may be obtained by the difference between the maximum value and the minimum value of the above time difference variation within a predetermined period, or by the mean value, variance, or standard deviation of the above time difference variation within a predetermined period. You may. The "predetermined predetermined period" is, for example, a period corresponding to 20 cycles of a pulse signal. In this case, the time difference variation Δt'of the edges of the 20 pulse signals is detected.
時間差変動Δt'が予め定められた脱調閾値以上になった場合に、制御装置は脱調検知信号を出力する。ここで、脱調検知信号とは脱調が発生したこと、又は脱調の兆候があることを示す信号である。 When the time difference fluctuation Δt'is equal to or greater than a predetermined step-out threshold value, the control device outputs a step-out detection signal. Here, the step-out detection signal is a signal indicating that step-out has occurred or there is a sign of step-out.
実施形態に係る制御装置による脱調検知方法では、比較例のように検出パルス信号のパルス幅の情報を用いないため、検出パルス信号でチャタリングが発生した場合にも、この影響を受けず、ステッピングモータ1の脱調を適切に検知することができる。 Since the step-out detection method by the control device according to the embodiment does not use the pulse width information of the detection pulse signal as in the comparative example, even if chattering occurs in the detection pulse signal, it is not affected by this and stepping. The step-out of the motor 1 can be appropriately detected.
なお、検出パルス信号の立ち上がりエッジは、ステッピングモータ1が脱調していない状態でも多少は変動する。図3の信号Vにおける時間差変動Δtは、ステッピングモータ1が脱調していない状態での時間差変動を示し、信号V'における時間差変動Δt'は、ステッピングモータ1が脱調した状態、又は脱調する兆候がある状態での時間差変動を示す。時間差変動Δt'は、時間差変動Δtに比較して大きくなる。 The rising edge of the detection pulse signal fluctuates to some extent even when the stepping motor 1 is not stepped out. The time difference variation Δt in the signal V of FIG. 3 indicates the time difference variation in the state where the stepping motor 1 is not stepped out, and the time difference variation Δt'in the signal V'is the state in which the stepping motor 1 is stepped out or stepped out. Shows time-lag fluctuations with signs of The time difference variation Δt'is larger than the time difference variation Δt.
また、検出パルス信号のエッジの時間差変動は、検出パルス信号の周期変動に起因するものと、検出パルス信号のパルス幅変動に起因するものの両方を含む。 Further, the time difference variation of the edge of the detection pulse signal includes both the one caused by the periodic variation of the detection pulse signal and the one caused by the pulse width variation of the detection pulse signal.
さらに、上述した例では、検出パルス信号の立ち上がりエッジについて説明したが、検出パルス信号の立ち下がりエッジでも同様であり、制御装置100は、立ち下がりエッジの時間差変動を検出しても良い。また、上述した例では、正論理の検出パルス信号について説明したが、負論理の検出パルス信号でも同様であり、制御装置100は、負論理の検出パルス信号の立ち上がりエッジ、又は立下がりエッジの時間差変動を検出しても良い。ここで、立ち上がりエッジは「所定のエッジ」の一例である。
Further, in the above-described example, the rising edge of the detection pulse signal has been described, but the same applies to the falling edge of the detection pulse signal, and the
また、実施形態におけるステッピングモータの脱調の検知は、ステッピングモータが脱調した後の状態の検知だけでなく、ステッピングモータが脱調する兆候がある状態の検知を含む。換言すると、実施形態におけるステッピングモータの脱調の検知は、ステッピングモータの脱調の予兆を含む。 Further, the detection of the stepping motor step-out in the embodiment includes not only the detection of the state after the stepping motor has stepped out, but also the detection of the state in which the stepping motor has a sign of step-out. In other words, the detection of stepping motor step-out in the embodiment includes a sign of stepping motor step-out.
<実施形態に係る制御装置のハードウェア構成>
図4は、実施形態に係る制御装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図4に示すように、制御装置100は、CPU(Central Processing Unit)101と、ROM(Read Only Memory)102と、RAM(Random Access Memory)103と、外部機器接続I/F(Interface)104と、モータ駆動回路105と、ロータリエンコーダI/F106とを有する。これらは、バス110を介して相互に電気的に接続されている。
<Hardware configuration of the control device according to the embodiment>
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the control device according to the embodiment. As shown in FIG. 4, the
これらのうち、CPU101は、制御装置100全体の動作を制御する。ROM102は、CPU101の駆動に用いられるプログラムを記憶する。RAM103は、CPU101のワークエリアとして使用される。
Of these, the
外部機器接続I/F104は、各種の外部機器を接続するためのインタフェースである。この場合の外部機器は、画像形成装置(後述)のコントローラやPC(Personal Computer)等である。
The external device connection I /
モータ駆動回路105は、ステッピングモータ1に電気的に接続され、ステッピングモータ1にモータ駆動電流を出力して、ステッピングモータ1を回転駆動させる電気回路である。
The
ロータリエンコーダI/F106は、ロータリエンコーダ2に電気的に接続され、ロータリエンコーダ2の出力するデジタルの検出パルス信号を入力するインタフェースである。
The rotary encoder I /
実施形態に係る制御装置100は、図2に示したハードウェア構成、及びCPU101の指令により次述する各種機能を実現することできる。
The
<実施形態に係る制御装置の機能構成>
図5は、実施形態に係る制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。図5に示すように、制御装置100は、駆動パルス信号生成部121と、モータ駆動部122と、検出パルス信号入力部123と、時間差変動検出部124と、脱調検知部125と、電流調整部126と、回転速度調整部127とを有する。
<Functional configuration of the control device according to the embodiment>
FIG. 5 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the control device according to the embodiment. As shown in FIG. 5, the
駆動パルス信号生成部121、時間差変動検出部124、脱調検知部125、電流調整部126、及び回転速度調整部127は、CPU101がプログラムを実行すること等により実現される。モータ駆動部122はモータ駆動回路105等により実現され、また、検出パルス信号入力部123はロータリエンコーダI/F106等により実現される。
The drive pulse
駆動パルス信号生成部121は、CPU101のクロックに基づいて駆動パルス信号を生成し、モータ駆動部122に出力する。モータ駆動部122は、ステッピングモータ1に電気的に接続され、駆動パルス信号に応じたモータ駆動電流をステッピングモータ1に出力し、ステッピングモータ1を回転駆動させる。
The drive pulse
検出パルス信号入力部123は、ロータリエンコーダ2に電気的に接続され、ロータリエンコーダ2の出力するデジタルの検出パルス信号を入力し、時間差変動検出部124に出力することができる。
The detection pulse
時間差変動検出部124は、駆動パルス信号生成部121から入力した駆動パルス信号の立ち上がりエッジの時刻と、検出パルス信号入力部123から入力した検出パルス信号の立ち上がりエッジの時刻との時間差が、予め定められた所定期間内で変動した時間差変動Δt'を検出し、脱調検知部125に出力する。
In the time difference
脱調検知部125は、時間差変動検出部124から入力した時間差変動Δt'と、予め定められた脱調閾値とを比較し、時間差変動Δt'が脱調閾値Δth以上の場合に、脱調検知信号を電流調整部126及び回転速度調整部127のそれぞれに出力する。
The step-out
電流調整部126は、脱調検知部125が脱調検知信号を出力した場合に、モータ駆動部122を介してステッピングモータ1に出力する電流量を増加させる処理を実行する。一例として、電流調整部126は、増加させる前の電流量の0.5アンペアに対し、0.5アンペア電流量を増加させた1アンペアの電流量を、モータ駆動部122を介してステッピングモータ1に出力する。ステッピングモータ1に出力する電流量の増加により、ステッピングモータ1の回転トルクを増加させることができ、これにより、ステッピングモータ1を脱調の状態から回復させることができる。また、電流調整部126は、ステッピングモータ1が脱調の状態から回復した場合に、ステッピングモータ1に出力する電流量を増加させる前の状態に戻すことができる。
The
回転速度調整部127は、脱調検知部125が脱調検知信号を出力した場合に、ステッピングモータ1の回転速度を減速させる処理を実行する。一例として、回転速度調整部127は、減速させる前の回転速度の3000pps(pulse per second)に対して500ppsだけ減速させた2500ppsの駆動パルス信号を、駆動パルス信号生成部121に生成させる。モータ駆動部122は、減速された駆動パルス信号に応じてステッピングモータ1を回転駆動させる。これにより、ステッピングモータ1の回転速度を減速させることができる。
The rotation
ステッピングモータ1の回転速度の減速により、ステッピングモータ1の負荷を低減させることができ、ステッピングモータ1を脱調の状態から回復させることができる。また、回転速度調整部127は、ステッピングモータ1が脱調の状態から回復した場合に、ステッピングモータ1の回転速度を減速させる前の状態に戻すことができる。
By decelerating the rotation speed of the stepping motor 1, the load on the stepping motor 1 can be reduced, and the stepping motor 1 can be recovered from the step-out state. Further, when the stepping motor 1 recovers from the step-out state, the rotation
ここで、上述したように、電流調整部126及び回転速度調整部127は、何れもステッピングモータ1を脱調の状態から回復させる機能を有する。そのため、制御装置100は、電流調整部126と回転速度調整部127の少なくとも一方を備える構成としても良い。そして、脱調検知部125が脱調検知信号を出力した場合に、電流調整部126と回転速度調整部127の少なくとも一方に処理を実行させても良い。
Here, as described above, both the
<実施形態に係る制御装置による処理>
次に、制御装置100による処理を説明する。図6は、実施形態に係る制御装置の処理の一例をフローチャートである。
<Processing by the control device according to the embodiment>
Next, the processing by the
先ず、ステップS61において、検出パルス信号入力部123は、ロータリエンコーダ2から検出パルス信号を入力し、時間差変動検出部124に出力する。
First, in step S61, the detection pulse
続いて、ステップS62において、駆動パルス信号生成部121から入力した駆動パルス信号の立ち上がりエッジの時刻と、検出パルス信号入力部123から入力した検出パルス信号の立ち上がりエッジの時刻との時間差が、予め定められた所定期間内で変動した時間差変動Δt'を検出し、脱調検知部125に出力する。
Subsequently, in step S62, the time difference between the rising edge time of the drive pulse signal input from the drive pulse
続いて、ステップS63において、脱調検知部125は、時間差変動検出部124から入力した時間差変動Δt'と、予め定められた脱調閾値とを比較し、時間差変動Δt'が脱調閾値Δth以上であるか否かを判定する。
Subsequently, in step S63, the step
ステップS63において、時間差変動Δt'が脱調閾値Δth以上であると判定された場合は(ステップS63、Yes)、ステップS64に移行する。また、時間差変動Δt'が脱調閾値Δth以上でないと判定された場合は(ステップS63、No)、ステップS66に移行する。 If it is determined in step S63 that the time difference variation Δt'is equal to or greater than the step-out threshold value Δth (step S63, Yes), the process proceeds to step S64. If it is determined that the time difference fluctuation Δt'is not equal to or greater than the step-out threshold value Δth (step S63, No), the process proceeds to step S66.
続いて、ステップS64において、脱調検知部125は、脱調検知信号を電流調整部126に出力する。電流調整部126は、モータ駆動部122を介してステッピングモータ1に出力する電流量を増加させる処理を実行する。
Subsequently, in step S64, the step-out
続いて、ステップS65において、脱調検知部125は、脱調検知信号を回転速度調整部127に出力する。回転速度調整部127は、ステッピングモータ1の回転速度を減速させる処理を実行する。
Subsequently, in step S65, the step-out
なお、ステップS64とステップS65の順番は適宜変更可能であり、ステップS64とステップS65が並行して実行されても良い。 The order of steps S64 and S65 can be changed as appropriate, and steps S64 and S65 may be executed in parallel.
続いて、ステップS66において、制御装置100は、処理を終了するか否かを判定する。
Subsequently, in step S66, the
ステップS66で、処理を終了すると判定された場合は(ステップS66、Yes)、電流調整部126は、ステッピングモータ1に出力する電流量を、増加させる前の状態に戻す。また、回転速度調整部127は、ステッピングモータ1の回転速度を、減速させる前の状態に戻す。その後、処理を終了する。
If it is determined in step S66 that the process is completed (step S66, Yes), the
一方、ステップS66で、処理を終了しないと判定された場合は(ステップS66、No)、ステップS61に戻り、ステップS61以降の処理が再度実行される。 On the other hand, if it is determined in step S66 that the process is not completed (step S66, No), the process returns to step S61, and the processes after step S61 are executed again.
このようにして、制御装置100はステッピングモータ1の脱調を検知することができ、また、脱調検知部125が脱調検知信号を出力した場合に、ステッピングモータ1を脱調の状態から回復させることができる。
In this way, the
<効果>
以上説明してきたように、実施形態では、駆動パルス信号の立ち上がりエッジの時刻と、検出パルス信号の立ち上がりエッジの時刻との時間差が、予め定められた所定期間内で変動した時間差変動Δt'を検出する。そして、この時間差変動が予め定められた脱調閾値以上になった場合に脱調検知信号を出力する。
<Effect>
As described above, in the embodiment, the time difference variation Δt'in which the time difference between the time of the rising edge of the drive pulse signal and the time of the rising edge of the detection pulse signal fluctuates within a predetermined predetermined period is detected. To do. Then, when the time difference fluctuation becomes equal to or higher than a predetermined step-out threshold value, a step-out detection signal is output.
検出パルス信号のパルス幅の情報を用いずに脱調の検知を行うため、検出パルス信号のチャタリングの影響を受けず、ステッピングモータ1の脱調を適切に検知することができる。 Since the step-out is detected without using the pulse width information of the detection pulse signal, the step-out of the stepping motor 1 can be appropriately detected without being affected by the chattering of the detection pulse signal.
また、実施形態に係る制御装置100は、脱調検知部125が脱調検知信号を出力した場合に、電流調整部126によるステッピングモータ1に出力する電流量を増加させる処理と、回転速度調整部127によるステッピングモータ1の回転速度を減速させる処理の少なくとも一方を実行する。これにより、ステッピングモータ1を脱調の状態から回復させることができる。
Further, the
[第2の実施形態]
次に、第2の実施形態に係る画像形成システムについて説明する。なお、既に説明した実施形態と同一の構成部についての説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, the image forming system according to the second embodiment will be described. The description of the same components as those in the embodiment described above will be omitted.
図7は、本実施形態に係る画像形成システムの構成の一例を示す図である。画像形成システム20は、画像形成装置10と、コンピュータ13とを有する。画像形成装置10とコンピュータ13は、インターネットやLAN(Local Area Network)等のネットワークを介して通信可能に接続されている。また、画像形成装置10は、操作パネル11を備えている。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of the image forming system according to the present embodiment. The
コンピュータ13は、一例として、画像形成装置10のサービスマンが在籍するオフィス等に設けられ、画像形成装置10の稼働状況等を管理するコンピュータである。ここで、コンピュータ13は「端末」の一例である。
As an example, the
<第2の実施形態に係る画像形成装置の構成>
次に、図8は、本実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を説明する図である。画像形成装置10は4色フルカラーの画像形成装置である。図8に示すように画像形成装置10は、転写ベルト30の走行方向に沿って配置された4個の画像形成ユニット31a、31b、31c、及び31dを備える。
<Structure of the image forming apparatus according to the second embodiment>
Next, FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the configuration of the image forming apparatus according to the present embodiment. The
画像形成ユニット31aは、像担持体としての感光ドラム32aと、帯電器33aと、露光装置34aと、現像器35aと、転写器36aと、クリーニング装置37aとを備える。画像形成ユニット31b〜31dも、画像形成ユニット31aと同様に構成されている。
The
画像形成ユニット31a〜31dは、例えば、31aがイエロー、31bがマゼンダ、31cがシアン、31dがブラック、とそれぞれ異なる色の画像を形成する。
The
感光ドラム32aは、コントローラ(図示を省略)から画像形成動作の開始指示信号を受けると、矢印Bの方向に回転を始め、画像形成動作が終了するまで回転を続ける。感光ドラム32aが回転を開始すると、帯電器33aに高電圧が印加され、感光ドラム32aの表面に負の電荷が均一に帯電される。
When the photosensitive drum 32a receives a start instruction signal for an image forming operation from a controller (not shown), the photosensitive drum 32a starts rotating in the direction of arrow B and continues to rotate until the image forming operation is completed. When the photosensitive drum 32a starts rotating, a high voltage is applied to the
そして、ドットイメージに変換された文字データや図形データが、露光装置34aのオン/オフ信号としてコントローラから送られると、感光ドラム32a表面に、露光装置34aよりレーザ光が照射される部分と照射されない部分とが形成される。露光装置34aからのレーザ光の照射により感光ドラム32a上の電荷の低下した部分が、現像器35aと対向する位置に到達すると、感光ドラム32a上の電荷の低下した部分に、負電荷に帯電したトナーが引き付けられてトナー像が形成される。
Then, when the character data or graphic data converted into the dot image is sent from the controller as an on / off signal of the exposure device 34a, the surface of the photosensitive drum 32a is not irradiated with the portion irradiated with the laser beam from the exposure device 34a. A part is formed. When the reduced charge portion on the photosensitive drum 32a reached a position facing the developing
感光ドラム32a上に形成されたトナー像が1次転写手段としての転写器36aに到達すると、そのトナー像は転写器36aに印加された高電圧の作用によって矢印Aの方向に回転している転写ベルト30上に転写される。なお、転写位置を通過後も感光ドラム32a上に転写されずに残留しているトナーは、クリーニング装置37aで清掃され、次の画像形成動作に備えられる。
When the toner image formed on the photosensitive drum 32a reaches the
画像形成ユニット31aに続いて画像形成ユニット31bでも同様に画像形成動作が行われ、感光ドラム32b上に形成されたトナー像が、転写器36bに印加された高電圧の作用により転写ベルト30上に転写される。このとき、画像形成ユニット31aにて形成され、転写ベルト30上に転写された画像が転写器36bに到達するタイミングと、感光ドラム32b上に形成されたトナー像が転写ベルト30に転写されるタイミングとを合わせることにより、画像形成ユニット3aと画像形成ユニット3bで形成されたトナー像が転写ベルト30上で重なる。同様に、画像形成ユニット31c、31dで形成されたトナー像を転写ベルト30上に重ねることによって、フルカラー画像が転写ベルト30上に形成される。
The image forming operation is similarly performed in the
転写ベルト30は、転写ベルト駆動ローラ40の速度と、転写ベルト30の表面速度を用いて制御される。或いは、上述した何れかの速度を用いて制御される。転写ベルト30の表面速度の検出は、転写ベルト30の内側にあるスケールを検出するための手段41によって行われる。また、転写ベルト30はベルト位置検出センサ42とステアリングローラ43によって寄り補正が行われる。
The transfer belt 30 is controlled by using the speed of the transfer
フルカラー画像が2次転写手段としての用紙転写器38に到達すると同時に、画像形成装置10の給紙トレイ(図示を省略)から矢印C方向に搬送されてきた記録媒体としての用紙Pが用紙転写器38に到達し、用紙転写器38に印加された高電圧の作用によって転写ベルト30上のフルカラー画像は用紙Pに二次転写される。そして用紙Pが定着装置39に搬送されると、用紙P上の未定着のトナー像が定着装置39内の定着手段によって加圧、加熱され、用紙P上の未定着のトナー像が用紙Pに溶融定着される。
At the same time that the full-color image reaches the
一方、フルカラー画像が用紙転写器38通過後、転写ベルト30上には転写されない残留トナーが付着しており、残留トナーはベルト清掃機構44によって清掃される。
On the other hand, after the full-color image passes through the
以上のようにして、画像形成装置10は、4色フルカラーの画像を用紙Pに形成することができる。
As described above, the
ここで、画像形成装置10は、感光ドラム32a〜32d、転写ベルト駆動ローラ40、及びステアリングローラ43等の回転駆動のために、複数のステッピングモータ1を備えている。また、画像形成装置10は、各ステッピングモータ1の駆動の制御のために、1つ、又は複数の制御装置100bを備えている。
Here, the
<第2の実施形態に係る画像形成装置の機能構成>
図9は、本実施形態に係る画像形成装置の機能構成の一例を示すブロック図である。画像形成装置10は、制御装置100bと、コントローラ14とを有する。
<Functional configuration of the image forming apparatus according to the second embodiment>
FIG. 9 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the image forming apparatus according to the present embodiment. The
制御装置100bに備えられた脱調検知部125aは、時間差変動Δt'が脱調閾値Δth以上の場合に、脱調検知信号を操作パネル11、及びコントローラ14の備える送信部141に出力する。
The step-out
操作パネル11に含まれる表示部111は、脱調検知部125aから脱調検知信号を入力すると、画像形成装置10におけるステッピングモータが脱調したこと、又は脱調する兆候があることを示すメッセージを表示し、画像形成装置10のユーザにこれを報知することができる。
When the step-out detection signal is input from the step-out
また、送信部141は、ネットワークI/F等により実現され、脱調検知部125aから脱調検知信号を入力すると、ネットワークを介して脱調報知信号をコンピュータ13に送信する。ここで、脱調報知信号とは、ステッピングモータ1が脱調したこと、又は脱調する兆候があることを報知する信号である。
Further, the
コンピュータ13は、受信部131と、表示部132とを有する。受信部131は、送信部141からネットワークを介して受信した脱調報知信号を表示部132に出力する。表示部132は、コンピュータ13のディスプレイ等であり、脱調報知信号に応じて、画像形成装置10におけるステッピングモータが脱調したこと、又は脱調する兆候があることを示すメッセージを表示し、サービスマンに報知することができる。
The
以上説明したように、本実施形態では、画像形成装置10で用いられているステッピングモータ1が脱調した場合、又は脱調の兆候がある場合に、ユーザやサービスマンにこれを報知することができる。報知により、ユーザやサービスマンに画像形成装置10のメンテナンスをいち早く促すことで、ステッピングモータ1の脱調に伴う画像形成装置10のダウンタイムを低減させることができる。
As described above, in the present embodiment, when the stepping motor 1 used in the
なお、上述した以外の効果は、第1の実施形態で説明したものと同様である。 The effects other than those described above are the same as those described in the first embodiment.
以上、実施形態について説明したが、本発明は、具体的に開示された上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。 Although the embodiments have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments specifically disclosed, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of claims. ..
また、実施形態は、制御方法も含む。例えば、制御方法は、ステッピングモータの駆動パルス信号を生成する駆動パルス信号生成ステップと、前記ステッピングモ−タの回転角度の検出パルス信号を入力する検出パルス信号入力ステップと、前記駆動パルス信号における所定のエッジの時刻と、前記検出パルス信号における所定のエッジの時刻との時間差が、予め定められた所定期間内で変動した時間差変動を検出する時間差変動検出ステップと、前記時間差変動が予め定められた脱調閾値以上の場合に、脱調検知信号を出力する脱調検知ステップ部と、を含む。このような制御方法により、上述した制御装置と同様の効果を得ることができる。 The embodiment also includes a control method. For example, the control method includes a drive pulse signal generation step of generating a drive pulse signal of the stepping motor, a detection pulse signal input step of inputting a detection pulse signal of the rotation angle of the stepping motor, and a predetermined drive pulse signal. A time difference variation detection step for detecting a time difference variation in which the time difference between the edge time and a predetermined edge time in the detection pulse signal fluctuates within a predetermined predetermined period, and a predetermined time difference deviation. Includes a step-out detection step unit that outputs a step-out detection signal when the tuning threshold is equal to or higher than the tuning threshold. By such a control method, the same effect as that of the control device described above can be obtained.
さらに、実施形態は、プログラムも含む。例えば、コンピュータを、ステッピングモータの駆動パルス信号を生成する駆動パルス信号生成部、前記ステッピングモ−タの回転角度の検出パルス信号を入力する検出パルス信号入力部、前記駆動パルス信号における所定のエッジの時刻と、前記検出パルス信号における所定のエッジの時刻との時間差が、予め定められた所定期間内で変動した時間差変動を検出する時間差変動検出部、及び前記時間差変動が予め定められた脱調閾値以上の場合に、脱調検知信号を出力する脱調検知ステップ部として機能させる。このようなプログラムにより、上述した制御装置と同様の効果を得ることができる。 In addition, embodiments also include programs. For example, the computer is equipped with a drive pulse signal generation unit that generates a drive pulse signal of a stepping motor, a detection pulse signal input unit that inputs a detection pulse signal of the rotation angle of the stepping motor, and a predetermined edge time in the drive pulse signal. And the time difference fluctuation detection unit that detects the time difference fluctuation in which the time difference from the time of the predetermined edge in the detection pulse signal fluctuates within a predetermined predetermined period, and the step-out threshold value or more in which the time difference fluctuation is predetermined. In this case, it functions as a step-out detection step unit that outputs a step-out detection signal. With such a program, the same effect as that of the control device described above can be obtained.
1 ステッピングモータ
2 ロータリエンコーダ
10 画像形成装置
11 操作パネル
111 表示部
13 コンピュータ(端末の一例)
131 受信部
132 表示部
14 コントローラ
141 送信部
21 スリット円盤
211 スリット
22 スリット検出部
100 制御装置
101 CPU
102 ROM
103 RAM
104 外部機器接続I/F
105 モータ駆動回路
106 ロータリエンコーダI/F
110 バス
121 駆動パルス信号生成部
122 モータ駆動部
123 検出パルス信号入力部
124 時間差変動検出部
125 脱調検知部
126 電流調整部
127 回転速度調整部
D 駆動パルス信号
V 検出パルス信号
V' 立ち上がりのエッジでチャタリングが発生した場合の検出パルス信号
Δt' 時間差変動
Δth 脱調閾値
1 Stepping
131
102 ROM
103 RAM
104 External device connection I / F
105
110
Claims (7)
前記ステッピングモ−タの回転角度の検出パルス信号を入力する検出パルス信号入力部と、
前記駆動パルス信号における所定のエッジの時刻と、前記検出パルス信号における所定のエッジの時刻との時間差が、予め定められた所定期間内で変動した時間差変動を検出する時間差変動検出部と、
前記時間差変動が予め定められた脱調閾値以上の場合に、脱調検知信号を出力する脱調検知部と、を有する
制御装置。 A drive pulse signal generator that generates a drive pulse signal for a stepping motor,
A detection pulse signal input unit that inputs a detection pulse signal of the rotation angle of the stepping motor,
A time difference fluctuation detection unit that detects a time difference variation in which the time difference between a predetermined edge time in the drive pulse signal and a predetermined edge time in the detection pulse signal fluctuates within a predetermined predetermined period.
A control device including a step-out detection unit that outputs a step-out detection signal when the time difference fluctuation is equal to or higher than a predetermined step-out threshold value.
請求項1に記載の制御装置。 The control device according to claim 1, further comprising a current adjusting unit that increases the amount of current output to the stepping motor when the step-out detection unit outputs the step-out detection signal.
請求項1、又は2に記載の制御装置。 The control device according to claim 1 or 2, further comprising a rotation speed adjusting unit that reduces the rotation speed of the stepping motor when the step-out detection unit outputs the step-out detection signal.
請求項4に記載の画像形成装置。 The image forming according to claim 4, further comprising a transmitting unit that transmits a step-out notification signal to a terminal communicably connected to the image forming apparatus when the step-out detection unit outputs the step-out detection signal. apparatus.
前記ステッピングモ−タの回転角度の検出パルス信号を入力する検出パルス信号入力ステップと、
前記駆動パルス信号における所定のエッジの時刻と、前記検出パルス信号における所定のエッジの時刻との時間差が、予め定められた所定期間内で変動した時間差変動を検出する時間差変動検出ステップと、
前記時間差変動が予め定められた脱調閾値以上の場合に、脱調検知信号を出力する脱調検知ステップ部と、を含む
制御方法。 A drive pulse signal generation step that generates a drive pulse signal for a stepping motor,
A detection pulse signal input step for inputting a detection pulse signal of the rotation angle of the stepping motor, and
A time difference variation detection step for detecting a time difference variation in which the time difference between a predetermined edge time in the drive pulse signal and a predetermined edge time in the detection pulse signal fluctuates within a predetermined predetermined period.
A control method including a step-out detection step unit that outputs a step-out detection signal when the time difference fluctuation is equal to or higher than a predetermined step-out threshold value.
ステッピングモータの駆動パルス信号を生成する駆動パルス信号生成部、
前記ステッピングモ−タの回転角度の検出パルス信号を入力する検出パルス信号入力部、
前記駆動パルス信号における所定のエッジの時刻と、前記検出パルス信号における所定のエッジの時刻との時間差が、予め定められた所定期間内で変動した時間差変動を検出する時間差変動検出部、及び
前記時間差変動が予め定められた脱調閾値以上の場合に、脱調検知信号を出力する脱調検知ステップ部
として機能させるためのプログラム。 Computer,
Drive pulse signal generator that generates the drive pulse signal of the stepping motor,
A detection pulse signal input unit that inputs a detection pulse signal of the rotation angle of the stepping motor.
A time difference fluctuation detection unit that detects a time difference variation in which the time difference between a predetermined edge time in the drive pulse signal and a predetermined edge time in the detection pulse signal fluctuates within a predetermined predetermined period, and the time difference. A program for functioning as a step-out detection step unit that outputs a step-out detection signal when the fluctuation is equal to or higher than a predetermined step-out threshold value.
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Cited By (1)
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WO2022249704A1 (en) * | 2021-05-27 | 2022-12-01 | ミネベアミツミ株式会社 | Communication system, diagnostic device, and diagnostic method |
-
2019
- 2019-02-25 JP JP2019031970A patent/JP2020137366A/en active Pending
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