JP3633655B2 - モータ駆動装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、モータ駆動装置に関し、例えば、複写機やプリンターのような画像形成装置のチャージャーをクリーニングする装置に利用しうる。
【0002】
【従来の技術】
例えば、複写機やプリンターのような画像形成装置には感光体を帯電させるための帯電チャージャー(コロナ放電器)などが備わっている。この種のチャ−ジャに設けられるチャ−ジワイヤには、画像形成時の放電によって汚れが付着する。この汚れによって、チャージャーの特性は経時的に劣化する。従って、形成する画像の品質を維持するためには、定期的にチャ−ジワイヤをクリーニングする必要がある。
【0003】
チャ−ジワイヤのクリーニングを自動化するための技術が、特開昭62−246079号公報および特開昭63−229467号公報に開示されている。いずれにおいても、チャージャーに清掃部材を内蔵しており、この清掃部材を電気モータにより駆動して、清掃部材をチャ−ジワイヤに沿って往復移動させることによって、チャ−ジワイヤをクリ−ニングするように構成してある。また、特開昭62−246079号公報においては、モータの負荷である清掃部材の位置を検出するために、検出フィラーを設けている。また特開昭63−229467号公報では、モータの駆動電流を検出して、定常時とロック時との差から、負荷である摺動体(清掃部材)の位置を検出している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭62−246079号公報のように検出フィラーを設けると、機構が複雑になるのは避けられない。また、特開昭63−229467号公報の制御では、負荷をロックさせてからモータの駆動方向を反転することになるが、負荷がロックした後でそれを再び駆動する時には大きな起動トルクが必要であり、再起動時に起動に失敗することがある。
【0005】
従って本発明は、検出フィラーなどの機械的なセンサーを用いることなく負荷の位置を検出すること,電源電圧が低い場合でもモータ起動を確実にすること,および簡単な構成で安価なモータ駆動装置を提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1のモータ駆動装置は、
モータを正転及び逆転駆動するHブリッジ型駆動回路(Q1,Q2,Q3,Q4);
該Hブリッジ型駆動回路に接続され、前記モータの駆動電流が流れる電流検出抵抗(Rs);
該電流検出抵抗を短絡する切換え手段(Q5);及び
前記Hブリッジ型駆動回路を介して前記モータを逆転駆動し前記電流検出抵抗が検出する駆動電流が所定値を越えさらに所定時間継続したロック時に前記モータの逆転駆動を停止しそして前記ロック時よりも大きいトルクを出力するように前記切換え手段で前記電流検出抵抗を短絡して前記モータを正転駆動することにより前記モータの駆動電流を増加させ、モータが起動した後前記切換え手段による前記電流検出抵抗の短絡を解除する、制御手段(CPU);
を備える。
【0007】
また請求項2の、正転及び逆転するモータ(M)と、該モータで駆動されて所定区間の終端に往移動すると反転して復移動する負荷(CL)を有するモータ駆動装置は、
前記モータの駆動回路に接続され、該モータの駆動電流に応じた信号を出力する電流検出抵抗(Rs);
該電流検出抵抗で検出されるモータの駆動電流が所定値を越えさらに所定時間継続したロック時に前記モータの回転方向を反転する反転制御手段(CPU,62〜64,72〜74,76〜78);
前記電流検出抵抗を短絡する切換え手段(Q5);及び
前記モータの回転方向を反転した後の所定時間は、前記ロック時よりも大きいトルクを出力するように前記切換え手段を介して前記電流検出抵抗を短絡して前記モータの駆動電流を増加させ、少なくともモータの駆動電流を検出する時には前記切換え手段による前記電流検出抵抗の短絡を解除する、短絡制御手段(64,71,74,78);を設けたことを特徴とする。
【0008】
また請求項3のコロナ放電器のモータ駆動装置は、
部材Aと部材Bとの間にコロナ放電ワイヤがあり前記部材Aと部材Bの間を往復移動して前記チャージワイヤをクリーニングするクリーニング部材(CL)があり該クリーニング部材を往復駆動するためのモータがあるコロナ放電器の、前記モータを前記往復駆動のために正逆転するモータ駆動回路(Q1,Q2,Q3,Q4);
該モータ駆動回路に接続され、前記モータの駆動電流に応じた信号を出力する電流検出抵抗(Rs);
前記電流検出抵抗を短絡する切換え手段(Q5);および、
前記駆動回路を介して前記クリーニング部材が前記部材Bに向かう往方向に前記モータを回転駆動し前記電流検出抵抗で検出されるモータの駆動電流が所定値を越えさらに所定時間継続したロック時に前記モータの回転駆動を停止しそして前記ロック時よりも大きいトルクを出力するように前記切換え手段で前記電流検出抵抗を短絡して前記モータの駆動電流を増加させて前記クリーニング部材が前記部材Aに向かう復方向に前記モータを回転駆動し、モータが起動した後前記切換え手段による前記電流検出抵抗の短絡を解除する制御手段(CPU);
を備える。
【0009】
さらに請求項4のコロナ放電器のモータ駆動装置では、請求項3の前記制御手段が、前記部材Aに向かう復方向の前記モータの回転駆動を継続し前記電流検出抵抗で検出されるモータの駆動電流が所定値を越えさらに所定時間継続したロック時に前記モータの回転駆動を停止しそして前記ロック時よりも大きいトルクを出力するように前記切換え手段で前記電流検出抵抗を短絡して前記モータの駆動電流を増加させて前記クリーニング部材が前記部材Bに向かう往方向に前記モータを設定時間回転駆動してから前記電流検出抵抗の短絡を解除し該回転駆動を停止する、ものである。
【0010】
なお上記括弧内に示した記号は、後述する実施例中の対応する要素の符号を参考までに示したものであるが、本発明の各構成要素は実施例中の具体的な要素のみに限定されるものではない。
【0011】
【作用】
(1)請求項1のモータ駆動装置では、モータはHブリッジ型駆動回路(Q1,Q2,Q3,Q4)を介して通電され駆動される。電流検出抵抗(Rs)は、Hブリッジ型駆動回路を流れるモータの駆動電流を検出する。制御手段(CPU)は、電流検出抵抗が検出する駆動電流が所定値を越えさらに所定時間継続したときにモータの回転方向を逆転から正転に反転する。駆動電流の検出の際には、電流検出抵抗に電圧降下が生じる。この電圧降下の分だけ、モータの印加電圧は下がり、その分だけモータトルクが小さくなる。制御手段(CPU)が、モータの回転方向を反転した後の所定時間は切換え手段で電流検出抵抗を短絡するので、その時には駆動電流の検出ができなくなるが、モータの印加電圧は上がり、モータトルクが増大するので、起動の失敗が生じにくくなる。
【0012】
(2)また請求項2のモータ駆動装置では、負荷(CL)は、正転及び逆転するモータ(M)に駆動されて、所定区間の終端に往移動すると反転して復移動する。モータの駆動回路には、該モータの駆動電流に応じた信号を出力する電流検出抵抗(Rs)が接続されている。反転制御手段(CPU,62〜64,72〜74,76〜78)は、検出されるモータの駆動電流が所定値を越えさらに所定時間継続したときに前記モータの回転方向を正転から逆転に反転するように制御する。また、短絡制御手段(64,71,74,78)は、前記モータの回転方向を反転した後の所定時間は前記電流検出抵抗を短絡し、少なくともモータの駆動電流を検出する時には短絡を解除する。制御手段(CPU)が、モータの回転方向を反転した後の所定時間は切換え手段で電流検出抵抗を短絡するので、その時には駆動電流の検出ができなくなるが、モータの印加電圧は上がり、モータトルクが増大するので、起動の失敗が生じにくくなる。
【0013】
(3)また請求項3のコロナ放電器のモータ駆動装置では、制御手段(CPU)によって、コロナ放電器のクリーニング部材(CL)が部材Bに向かう往方向に移動し、そして部材Bに達したことによるクリーニング部材(CL)の駆動負荷の増大が電流検出抵抗(Rs)を用いて検出されてそこで往方向の駆動が停止される。そして引き続いて切換え手段(Q5)で電流検出抵抗(Rs)を短絡してクリーニング部材(CL)が部材Aに向かう復方向にモータが駆動され、電流検出抵抗(Rs)の短絡によりモータトルクが大きく、モータが起動する。モータが起動した後切換え手段による電流検出抵抗の短絡は解除される。
【0014】
このようにクリーニング部材(CL)の部材Bへの到達が電流検出抵抗(Rs)を用いて検出できると共に、クリーニング部材(CL)が部材Bへ到達してロックするときには電流検出抵抗(Rs)によってモータ電流が下がっているのでロックの力は弱く、反転してロックした部材Bから離れる駆動のときには電流検出抵抗(Rs)が短絡されているのでモータ電流があがるので上記ロックから脱出するためのモータトルクが大きいので、起動の失敗が生じにくくなる。
【0015】
(4)さらに請求項4のコロナ放電器のモータ駆動装置では、制御手段(CPU)によってクリーニング部材(CL)が、部材Aから部材Bに向かう往方向に設定時間(n秒間)移動したホームポジションから部材Bに向かって往移動し、部材Bに到達して反転して今度は部材Aに向けて復移動し、そして部材Aに到達して反転して設定時間(n秒間)移動してホームポジションで停止する。このホームポジションは、部材Aに達したときのロックから脱出した位置であるので、クリーニング部材(CL)の上記往復駆動の開始時の起動の失敗が生じにくくなる。
【0016】
【実施例】
一実施例のモータ駆動装置について、以下に説明する。この実施例のモータ駆動装置は、画像形成装置の帯電チャージャー(コロナ放電器)のチャ−ジワイヤの自動クリーニングに用いられるものであり、駆動源であるDCモータ(以下、モータと称す)Mの駆動軸には、チャ−ジワイヤをクリーニングする部材CLを含む負荷が連結されている。クリーニング部材(CL)は、図4に示すように、部材Aと部材Bの間を直線的に往復移動する。また、クリーニング部材は部材Aより左側及び部材Bより右側には移動できない。つまり、クリーニング部材の左側の限界位置は、それが部材Aと当接する位置であり、クリーニング部材の右側の限界位置は、それが部材Bと当接する位置である。
【0017】
このモータ駆動装置の電気回路の構成を図1に示す。図1を参照して説明する。モータMは、Hブリッジ型駆動回路を構成するトランジスタQ1,Q2,Q3及びQ4に接続してある。トランジスタQ1,Q2,Q3及びQ4のベース端子は、それぞれバッファB1,B2,B3及びB4を介して、制御手段であるマイクロコンピュータ(以下、マイコンと称す)CPUのポートPA,PBに接続してある。
【0018】
このHブリッジ型駆動回路と直列に、駆動電流を検出するための検出抵抗Rsが接続されている。直流電源Eのプラス側はトランジスタQ1及びQ3のエミッタ端子に接続され、直流電源Eのマイナス側は、検出抵抗Rsに接続されている。また、検出抵抗Rsを短絡するために用いるトランジスタQ5が、検出抵抗Rsと並列に接続してある。トランジスタQ5のベ−ス端子は、バッファB5を介して、マイコンCPUの出力ポ−トPCと接続されている。検出抵抗Rsの一端は、マイコンCPUのアナログ入力ポートAN(内蔵のA/D変換器の入力端子)に接続されている。
【0019】
この実施例においては、マイコンCPUの2つの出力ポートPA,PBは、制御上どちらか一方だけが、オンするようになっている。そして、出力ポートPAがオンのときには、トランジスタQ3とQ2がオンし、トランジスタQ1とQ4がオフするので、トランジスタQ3とQ2を通って駆動電流IBがモータMに流れ、モータMは正転する。また、ポートPBがオンのときには、トランジスタQ1とQ4がオンし、トランジスタQ3とQ2がオフするので、トランジスタQ1とQ4を通って駆動電流IAがモータMに流れ、モータMは逆転する。
【0020】
マイコンCPUの出力ポートPAがオンする時には、負荷CLは図4のa方向に移動し、出力ポートPBがオンする時には、逆に図4のb方向に移動するようになっている。
【0021】
モータMに流れる駆動電流に比例する電圧降下が検出抵抗Rsに生じ、この電圧が、マイコンCPUのA/D変換入力ポ−トANに検出信号Vsとして入力される。マイコンCPUは、検出信号Vs、即ちモータ駆動電流の大きさに応じてモータの動作を制御している。
【0022】
モータの駆動電流は負荷の重さに比例的に変化するので、負荷CLが部材Aまたは部材Bに当接して動かなくなり、モータの駆動軸がロック状態となったときに、モータ駆動電流は最大値(ロック電流)になる。そこで、マイコンCPUは、モータ駆動電流が所定値以上となったときに、負荷CLが部材Aまたは部材Bと当接する位置に居ると判断する。
【0023】
マイコンCPUの動作の主要部分を図6及び図7に示す。電源投入時には、マイコンCPUは図6のフローに従ってホーミング動作を行う。まず、最初のステップ61でポ−トPAをオンし、a方向に負荷CLを駆動する。次のステップ62では、検出信号Vsをしきい値Is(Vsの定常値より大きい値:過負荷時の値)と比較して、負荷CLと部材Aとの当接の有無を調べる。所定時間t0の間、Vs>Isであると、ステップ62から63に進む。ステップ63ではポ−トPAをオフしてa方向の駆動を停止する。次のステップ64では、n秒間、ポ−トPBをオンし、b方向に負荷CLを移動した後、ポ−トPBをオフし、負荷CLを停止する。この時の位置が負荷CLのホ−ムポジションになる。そして次のステップ65で所定のコピ−処理を実行する。つまり、コピ−処理を開始する時には、負荷CLの位置は、常に、部材Aの位置から部材B方向にn秒間駆動された時のホ−ムポジションにある。
【0024】
画像形成を実行していない時には、例えば定期的に、図7に示す処理が実施され、負荷CLの往復移動によってチャ−ジワイヤがクリ−ニングされる。図7を参照して説明する。ステップ71では、ポ−トPBをオンし、b方向に負荷CLを駆動する。ステップ72では、前記ステップ62と同様に、検出信号Vsを監視して、負荷CLが部材Bと当接したか否かを識別する。YESなら次にステップ73に進む。ステップ73では、ポ−トPBをオフし、次のステップ74では、ポ−トPAをオンし、a方向に負荷CLを駆動する。ステップ75では、a方向の駆動を開始してからn秒間経過したか否かを識別する。n秒間経過すると、ステップ75から76に進む。ステップ76では、前記ステップ62と同様に、検出信号Vsを監視して、負荷CLが部材Aと当接したか否かを識別する。YESなら次にステップ77に進む。ステップ77では、ポ−トPAをオフし、次のステップ78では、n秒間、ポ−トPBをオンし、b方向に負荷CLを駆動した後で停止する。
【0025】
従って、図7のフロ−を実行する毎に、負荷CLは1往復移動して、再びホ−ムポジションに停止する。この動作を実行する時の各部の状態を図5に示す。図7を参照して説明する。ポートBがオンした直後には、駆動電流にはロック電流とほぼ等しいスパイク状の電流Ipが流れる。そして、負荷CLが部材Bの方向に動き出す。
【0026】
モータの起動後は、駆動電流は定常状態の電流Id(Isより小)になる。そして負荷CLが移動して部材Bに当接すると、駆動電流にはロック電流Ip(Isより大)が流れる。この駆動電流がt0時間継続すると、負荷が部材Bに当接したと判断し、ポートPBをオフしモータの駆動を一旦停止する。次に、ポートPAをオンすると、起動電流Ipが流れ負荷CLの駆動方向が反転する。このとき、ロックした時と起動する時の電流が同一であれば、両方の場合のモータ駆動トルクも同じである。しかし実際には、負荷CLが部材Bに当接するときには、負荷の慣性(イナーシャ)があるため、起動時のモータトルクよりも強い力でロックする。このため、反転後に起動しないことがある。
【0027】
そこでこの実施例では、モータの起動を確実にするため、起動時に一時的にCPUの出力ポートPCをオンし、トランジスタQ5により検出抵抗Rsを短絡している。検出抵抗Rsを短絡すると、その電圧降下分だけモータの印加電圧が増大するので、モータの駆動トルクも、ロック時に比べて増大する。モータが起動した後は、CPUの出力ポートPCをオフし、検出抵抗Rsの短絡を解除している。これらの処理は、図示しないが、実際にはステップ74,75において実行している。
【0028】
この後、負荷CLが部材A方向に移動し、負荷CLが部材Aに当接したのを検出すると、ポートPAをオフし負荷CLを一旦停止する。それから初期時と同様に、n秒間b方向に負荷CLを移動してホームポジションに復帰する。図7のステップ77の部分においても、モータ起動時に一時的にCPUの出力ポートPCをオンし、トランジスタQ5により検出抵抗Rsを短絡している。
【0029】
モータの印加電圧を増やす手段について、図2および図3を参照して説明する。図2は、図1の駆動回路の一方向の駆動要素のみを抜き出したものである。モータMには、電源Eの電圧から、トランジスタQ3での電圧降下VQ3と、トランジスタQ2での電圧降下VQ2と、検出抵抗Rsでの電圧降下Vsを差し引いた電圧Vcが加わる。ここで、トランジスタQ2とQ3での電圧降下は、駆動電流IBの大きさに係わらずほぼ一定値である。
【0030】
検出抵抗Rsでの電圧降下は、モータ駆動電流に比例し、駆動電流は前述のようにモータの負荷の大きさに比例するので、Rsでの電圧降下Vsはモータのロック時及び起動時に最も大きくなる。このためモータの印加電圧Vcは、図3に示すように、定常時よりもロック時の方が印加電圧が低くなる。
【0031】
そこで、起動時にロック時よりも大きいトルクを出力するために、起動時に検出抵抗Rsを短絡する。これにより、Rsでの電圧降下Vsが下がり(ほぼ0Vになる)、その分だけモータMの印加電圧Vcが増加して駆動電流IBが増大する。
【0032】
検出抵抗Rsを短絡するために、この実施例では、トランジスタQ5とバッファB5からなる切換え手段が設けてある。この切換え手段は駆動回路とグランド間に接続してあるので、モータの回転方向に関わらず任意のタイミングで動作することができる。
【0033】
【発明の効果】
モータのロック後の反転起動のトルクを、ロック時よりも大きくすることができ、ロック後でも確実にモータを反転起動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のモータ駆動装置の電気回路を示すブロック図である。
【図2】図1の一部分を示すブロック図である。
【図3】図2の回路の動作を示すタイムチャ−トである。
【図4】モータが駆動する負荷を示す模式図である。
【図5】実施例の装置の動作を示すタイムチャ−トである。
【図6】CPUの処理を示すフロ−チャ−トである。
【図7】CPUの処理を示すフロ−チャ−トである。
【符号の説明】
Q1,Q2,Q3,Q4,Q5:トランジスタ
M:DCモータ
B1,B2,B3,B4,B5:バッファ
E:電源
CPU:マイクロコンピュ−タ
CL:負荷

Claims (4)

  1. モータを正転及び逆転駆動するHブリッジ型駆動回路;
    該Hブリッジ型駆動回路に接続され、前記モータの駆動電流が流れる電流検出抵抗;
    該電流検出抵抗を短絡する切換え手段;及び
    前記Hブリッジ型駆動回路を介して前記モータを逆転駆動し前記電流検出抵抗が検出する駆動電流が所定値を越えさらに所定時間継続したロック時に前記モータの逆転駆動を停止しそして前記ロック時よりも大きいトルクを出力するように前記切換え手段で前記電流検出抵抗を短絡して前記モータを正転駆動することによ前記モータの駆動電流を増加させ、モータが起動した後前記切換え手段による前記電流検出抵抗の短絡を解除する、制御手段;
    を備える、モータ駆動装置。
  2. 正転及び逆転するモータと、該モータで駆動されて所定区間の終端に往移動すると反転して復移動する負荷を有するモータ駆動装置において、
    前記モータの駆動回路に接続され、該モータの駆動電流に応じた信号を出力する電流検出抵抗;
    該電流検出抵抗で検出されるモータの駆動電流が所定値を越えさらに所定時間継続したロック時に前記モータの回転方向を反転する反転制御手段;
    前記電流検出抵抗を短絡する切換え手段;及び
    前記モータの回転方向を反転した後の所定時間は、前記ロック時よりも大きいトルクを出力するように前記切換え手段を介して前記電流検出抵抗を短絡して前記モータの駆動電流を増加させ、少なくともモータの駆動電流を検出する時には前記切換え手段による前記電流検出抵抗の短絡を解除する、短絡制御手段;
    を設けたことを特徴とするモータ駆動装置。
  3. 部材Aと部材Bとの間にコロナ放電ワイヤがあり前記部材Aと部材Bの間を往復移動して前記チャージワイヤをクリーニングするクリーニング部材があり該クリーニング部材を往復駆動するためのモータがあるコロナ放電器の、前記モータを前記往復駆動のために正逆転するモータ駆動回路;
    該モータ駆動回路に接続され、前記モータの駆動電流に応じた信号を出力する電流検出抵抗;
    前記電流検出抵抗を短絡する切換え手段;および、
    前記駆動回路を介して前記クリーニング部材が前記部材Bに向かう往方向に前記モータを回転駆動し前記電流検出抵抗で検出されるモータの駆動電流が所定値を越えさらに所定時間継続したロック時に前記モータの回転駆動を停止しそして前記ロック時よりも大きいトルクを出力するように前記切換え手段で前記電流検出抵抗を短絡して前記モータの駆動電流を増加させて前記クリーニング部材が前記部材Aに向かう復方向に前記モータを回転駆動し、モータが起動した後前記切換え手段による前記電流検出抵抗の短絡を解除する制御手段;
    を備える、コロナ放電器のモータ駆動装置。
  4. 前記制御手段は、前記部材Aに向かう復方向の前記モータの回転駆動を継続し前記電流検出抵抗で検出されるモータの駆動電流が所定値を越えさらに所定時間継続したロック時に前記モータの回転駆動を停止しそして前記ロック時よりも大きいトルクを出力するように前記切換え手段で前記電流検出抵抗を短絡して前記モータの駆動電流を増加させて前記クリーニング部材が前記部材Bに向かう往方向に前記モータを設定時間回転駆動してから前記電流検出抵抗の短絡を解除し該回転駆動を停止する;請求項3に記載の、コロナ放電 器のモータ駆動装置。
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