JP3976996B2 - 画像形成装置及び装着判別方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置および方法に関し、たとえば電子写真方式の画像形成装置および着脱可能なユニットの装着判別方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図12は、４色すなわち、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの画像形成手段を備えたカラー画像形成装置を示すもので、同図において、１は静電潜像を形成する感光ドラム（ａ、ｂ、ｃ、ｄは各々Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用を示す）で、６は各感光ドラムを駆動するモータである。
【０００３】
２は画像信号に応じて露光を行い感光ドラム１上に静電潜像を形成するレーザスキャナー、３は用紙を各色の画像形成部に順次搬送する、無端状の搬送ベルト、４はモータとギア等でなる駆動手段と接続されて搬送ベルト3を駆動する駆動ローラ、６ｅは駆動ローラ４を駆動するモータ、５は用紙に転写されたトナーを溶融、固着する定着器である。
【０００４】
ＰＣからプリントすべきデータがプリンタに送られ、プリンタエンジンの方式に応じた画像形成が終了しプリンタ可能状態となると、用紙カセットから用紙が供給され搬送ベルト３に到達し、搬送ベルト３により用紙が各色の画像形成部に順次搬送される。搬送ベルト３による用紙搬送とタイミングを合せて、各色の画像信号が各レーザスキャナー２に送られ、感光ドラム３上に静電潜像が形成され、図示しない現像器により、静電潜像がトナーで現像され、図示しない転写部で用紙上に転写される。同図においては、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順に順次画像形成される。その後用紙は搬送ベルトから分離され、定着器で熱によってトナー像が用紙上に定着され、外部へ排出される。
【０００５】
モータにはDCブラシレスモータが使用される。DCブラシレスモータの構成例を図１３に示す。ＤＣブラシレスモータ５０はＵ、Ｖ、Ｗの3相スター結線されたコイル５１とロータ５２をもつ。さらにロータの位置検出手段としてロータの磁極を検知する3個のホール素子５３を備え、その出力はアンプ５４で増幅される。また、ロータの外周上に設けられた磁気的パターン５５と磁気センサ５６からなる回転速度検知手段を持ち、その出力はアンプ５７で増幅され、速度制御部６０に入力される。
【０００６】
７０はＤＣブラシレスモータを駆動するドライバであり、ハイ側トランジスタ７１とロー側トランジスタ７２を各３個備え、それぞれコイル５１のＵ、Ｖ、Ｗに接続されている。５８は通電を制御する通電ロジック回路である。８０は電流リミッタ部である。
【０００７】
通電ロジック回路はホール素子が発生するロータ位置信号ＨＵ〜Ｗにより、ロータの位置を特定し、相切り替え信号を生成する。相切り替え信号ＵＵ〜Ｗ、ＬＵ〜Ｗは、ドライバの各トランジスタをオンオフ制御し励磁する相を順次切り替えロータを回転させる。
【０００８】
速度制御部は、F/Vコンバータ６１でモータ回転数に比例した電圧を生成したのち、比較器６２で基準電圧と比較し、その差動出力を得る。また、PLL部６３によりモータ回転周波数信号と基準周波数信号を位相比較し、位相のずれに応じた出力を得る。さらに、この２つの出力を混合器６４で混合し、PWM信号生成器６５でＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ信号は通電ロジック回路に入力されモータの回転速度を制御する。
【０００９】
電流リミッタは検出抵抗８１により、駆動電流を電圧に変換し、比較器８２で基準電圧と比較する。比較した結果、基準電圧より大きかった場合、駆動を停止するように通電ロジック回路に信号を出力する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、以下のような欠点があった。
【００１１】
本体に着脱可能なユニット、例えば、現像ユニット、ベルトユニット、定着ユニットなどの検知センサが必要となる。したがって、例えば、４色分の現像ユニットを持つカラープリンタでは、センサとして、現像ユニット用に４個、ベルトユニット、定着ユニットにそれぞれ、１個ずつ必要となる。さらにその出力から、各ユニットの有無を判断するために、CPU等に入力する必要がある。このため、CPU等の入力ポートが６個必要であり、一般的に多数のポートが必要なカラープリンタでは、ポート数が不足となり、CPUのスペックを上げなければならないことがある。結果、装置のコストアップ、消費電力の増大を招いていた。
【００１２】
さらには、各ユニット有無検知センサの故障のため、ユニットが装着されているにも関わらず、ユニット無しと判別され、プリント動作しないこともあり得る。このようなプリンタにとって致命的な故障で無いにも関わらず、プリント動作しないため、ユーザビリティの悪化をまねくおそれがあった。
【００１３】
また、センサを用いる代わりに、モータの駆動電流から負荷トルクを検知し、ユニットの着脱検知を行うという方法も提案されている。しかし、駆動電流による負荷トルクの検知では、ユニットの有無によるトルクの差が大きくないと、ユニットの着脱検知が困難であった。
【００１４】
本発明は係る課題を解決することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像形成装置は、着脱可能なユニット内の回転体を駆動するためのモータと、前記モータの回転速度を検知する速度検知手段と、前記速度検知手段の検知結果に応じて前記モータを制御する制御手段と、前記モータへ供給する駆動電力を変化させ、前記速度検知手段により検知される前記モータの回転速度がある値になるまでの時間情報を前記モータの負荷トルクに応じた情報として取得する負荷トルク検知手段と、前記負荷トルク検知手段の検知結果に基づいて前記着脱可能なユニットの装着及び未装着の何れかであることを判別する判別手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の装着判別方法は、画像形成装置に着脱可能なユニットの装着判別方法であって、前記ユニット内の回転体を駆動するためのモータへ供給する駆動電力を変化させる変化ステップと、前記変化ステップによる駆動電力の変化に応じて前記モータの回転速度がある値になるまでの時間情報を前記モータの負荷トルクに応じた情報として取得する取得ステップと、前記取得ステップの取得結果に基づいて前記着脱可能なユニットの装着及び未装着の何れかであることを判別する判別ステップとを有することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施例に基いて詳細に説明する。
【００１８】
（第１の実施例）
本発明の実施例に係る画像形成装置の構成は図９と同様である。
【００１９】
同図において、感光ドラム１ａ〜ｄについて、本発明によりトルク検知を行い、カートリッジの有無判別を行う。
【００２０】
他の構成および動作は従来例と同様なので説明を省略する。
【００２１】
図２は本装置の制御システムの概略構成を示す。
【００２２】
１０は画像形成装置としてのプリンタである。１１はプリンタ内の各装置を制御するプリンタ制御部である。１２はプリンタ内の各装置へ電力を供給する電源である。１３はプリンタ内の各部の状況を検知するセンサ類である。１４はプリンタ制御部の指示によりモータ類を制御するモータ制御部である。１５はプリンタ内の各装置の動力源であるモータ類である。１６はプリンタの動作状況をユーザに報知する表示部である。１７はプリンタとホストコンピュータとの通信を行う通信コントローラである。１８はプリンタに印刷するデータを転送するホストコンピュータである。
【００２３】
図３、４は本発明に係る主要部の構成を示す。
【００２４】
２０はＤＳＰ、４０はＤＣブラシレスモータ、３０はモータへの電力を制御するドライバ、４６はモータにより駆動される感光ドラム等の回転体である。ＤＳＰはＤＣブラシレスモータからのロータ位置信号により相切り替え制御、プリンタ制御部からの制御信号によるモータの始動、停止制御、およびプリンタ制御部からの速度信号と速度検知手段の出力とを比較し、ドライバを介して速度制御をおこなう。
【００２５】
ＤＳＰのブロック図を図５に示す。２１はプログラムコントローラ、２２ａは加減算や論理演算を行うＡＬＵ、２２ｂは積和演算をおこなうＭＡＣ、２３はデータ用メモリ、２４はプログラム用メモリ、２５はデータメモリバス、２６はプログラムメモリバス、２７はシリアルポート、２８はタイマ、２９はＩ／Ｏポートである。このように、メモリをデータ用とプログラム用に独立させ、バスもデータバスとプログラムバスに分離し、乗算と加算を１マシンサイクルで実行するＭＡＣを持つことで高速な演算を可能としている。
【００２６】
ＤＣブラシレスモータ４０はＵ、Ｖ、Ｗの3相スター結線されたコイル４３とロータ４４をもつ。さらにロータの位置検出手段としてロータの磁極を検知する3個のホール素子４２を備え、その出力はＤＳＰに接続されている。また、ロータの外周上に設けられた磁気的パターン４５と磁気センサ４１からなる回転速度検知手段を持ち、その出力はＤＳＰに接続されている。
【００２７】
３０はＤＣブラシレスモータを駆動するドライバであり、ハイ側トランジスタ３１とロー側トランジスタ３２を各３個備え、それぞれコイル４３のＵ、Ｖ、Ｗに接続されている。
【００２８】
３４は電流検出抵抗で、モータ駆動電流を電圧に変換する。発生した電圧はＤＳＰのＤ／Ａポートに取り込まれる。
【００２９】
ＤＳＰはホール素子が発生するロータ位置信号ＨＵ〜Ｗにより、ロータの位置を特定し、相切り替え信号を生成する。相切り替え信号ＵＵ〜Ｗ、ＬＵ〜Ｗは、ドライバの各トランジスタをオンオフ制御し励磁する相を順次切り替えロータを回転させる。
【００３０】
さらにＤＳＰは回転速度目標値と回転速度情報を比較し、ＰＷＭ信号を生成、出力する。ＰＷＭ信号は０でduty０、２５５でduty１００となる。ＰＷＭ信号は相切り替え信号ＵＵ〜Ｗとナンドゲート３３により論理積否定され駆動電流のチョッピングを行いモータの回転速度を制御する。なお、ナンドゲートを使わずにＤＳＰですべて処理してもよい。
【００３１】
駆動ローラ４および、モータ６ｅの構成も上記構成と同様なので説明を省略する。
【００３２】
次に、カートリッジ有無検知シーケンスの動作を図１に基づいて説明する。開ループ制御により、一定の投入電力でモータを駆動し、そのときのモータ回転数によりモータの負荷トルクの大きさを検知する。
【００３３】
プリンタ制御部からカートリッジ有無検知実行を指示されると（図１ステップ１）、モータ制御部は、一定の投入電力でモータの駆動するように、ＰＷＭ値を設定する（図１ステップ２）。例えば、ＰＷＭ値＝１００に固定する。
【００３４】
次に、時間計測用カウンタをセットする（図１ステップ３）。このカウント値は、モータ回転数が平衡状態に達するのに十分な時間としておく。
【００３５】
さらに、前記PWM値により、モータの駆動を開始し（図１ステップ４）、カウンタを一定周期ごとに減算する（図１ステップ５）。
【００３６】
カウンタ値が０になった時点で（図１ステップ６）、モータ回転数を測定する（図１ステップ７）。
【００３７】
測定終了後、検知したモータ回転数と基準となる回転数を比較し（図１ステップ８）、カートリッジの有無を判別する。検知した回転数が、基準回転数より大きければ、負荷トルク小となり、カートリッジ無しと判断する（図１ステップ９）。検知した回転数が、基準回転数より小さければ、負荷トルク大となり、カートリッジ有りと判断する（図１ステップ１０）。
【００３８】
判断終了後、カートリッジ有無検知シーケンスを終了する。
【００３９】
（第２の実施例）
本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００４０】
本装置の画像形成装置構成、制御システムの概略構成は第一実施例と同様なので説明を省略する。
【００４１】
モータを閉ループで制御し、一定の回転数で駆動したときの、投入電力の大きさにより負荷トルクを検知する。投入電力はＰＷＭ値により検知する。
【００４２】
本回路の動作を図６に基づいて説明する。
【００４３】
プリンタ制御部からカートリッジ有無検知実行を指示されると（図６ステップ１）、モータ制御部は、最終目標回転数をセットする。（図６ステップ２）
【００４４】
次に、閉ループ制御によりモータ駆動を開始後（図６ステップ３）、モータ回転数を検出し（図６ステップ４）、最終目標回転数でモータが回転するように制御する。
【００４５】
モータ回転数が、最終目標回転数に達すると（図６ステップ５）、カウント値の設定と、ＰＷＭ値加算用変数αのクリアを行う（図１ステップ６）。次に、ＰＷＭ値を記憶、加算し（図１ステップ７）、カウント値を減算する（図１ステップ８）。この動作をカウント値が０になるまで繰り返す（図１ステップ９）。
【００４６】
ＰＷＭ値加算終了後、加算したＰＷＭ値と基準となるＰＷＭ値を比較し（図６ステップ１０）、カートリッジの有無を判別する。記憶したＰＷＭ値が、基準ＰＷＭ値より大きければ、負荷トルク大となり、カートリッジ有りと判断する（図６ステップ１１）。記憶したＰＷＭ値が、基準ＰＷＭ値より小さければ、負荷トルク小となり、カートリッジ無しと判断する（図６ステップ１２）。
【００４７】
カートリッジ有無判別終了後、カートリッジ有無検知シーケンスを終了する。
【００４８】
（第３の実施例）
本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００４９】
本装置の画像形成装置構成、制御システムの概略構成は第一実施例と同様なので説明を省略する。
【００５０】
モータを閉ループで制御し、一定の回転数で駆動したときの、投入電力の大きさにより負荷トルクを検知する。投入電力は駆動電流により検知する。
【００５１】
本回路の動作を図７に基づいて説明する。
【００５２】
プリンタ制御部からカートリッジ有無検知実行を指示されると（図７ステップ１）、モータ制御部は、最終目標回転数をセットする。（図７ステップ２）
【００５３】
次に、閉ループ制御によりモータ駆動を開始後（図７ステップ３）、モータ回転数を検知し（図７ステップ４）、最終目標回転数でモータが回転するように制御する。
【００５４】
モータ回転数が、最終目標回転数にすると（図７ステップ５）、カウント値の設定と、電流値加算用変数αのクリアを行う（図７ステップ６）、次に、駆動電流を測定、加算し（図７ステップ７、８）、カウント値を減算する（図７ステップ９）。この動作をカウント値＝０まで継続する（図７ステップ１０）。
【００５５】
駆動電流測定終了後、測定した電流値と基準となる電流値を比較し（図７ステップ１１）、カートリッジの有無を判別する。測定した電流値が、基準電流値より大きければ、負荷トルク大となり、カートリッジ有りと判断する（図７ステップ１２）。測定した電流値が、基準電流値より小さければ、負荷トルク小となり、カートリッジ無しと判断する（図７ステップ１３）。
【００５６】
（第４の実施例）
本発明の第４の実施の形態を説明する。
【００５７】
本装置の画像形成装置構成、制御システムの概略構成は第一実施例と同様なので説明を省略する。
【００５８】
モータをある速度からある速度まで加速したときの投入電力の大きさから、負荷トルクを検知しカートリッジの有無を判別する。投入電力はＰＷＭ値から求める。
【００５９】
本回路の動作を図８にもとづいて説明する。
【００６０】
プリンタ制御部からカートリッジ有無検知実行を指示されると（図８ステップ１）、モータ制御部は、最終目標回転数の設定と、ＰＷＭ値加算用変数αのクリアを行う（図８ステップ２）。
【００６１】
次に、モータ駆動を開始し（図８ステップ３）、回転数＝０ｒｐｍから最終目標回転数までモータを加速する。
【００６２】
モータ加速中、一定周期でＰＷＭ値を検知し、ＰＷＭ値を加算していく（図８ステップ４）。
【００６３】
モータが最終目標回転数に達した時点で（図８ステップ５，６）、モータ駆動とＰＷＭ値の検知および加算処理を停止し、演算したＰＷＭ値の総和と基準値を比較し（図８ステップ７）、カートリッジの有無を判別する。演算したＰＷＭ値の総和が、基準値より大きければ、負荷トルク大となり、カートリッジ有りと判断する（図８ステップ８）。演算したＰＷＭ値の総和が、基準値より小さければ、負荷トルク小となり、カートリッジ無しと判断する（図８ステップ９）。
【００６４】
カートリッジ有無判別終了後、カートリッジ有無検知シーケンスを終了する。
【００６５】
（第５の実施例）
本発明の第５の実施の形態を説明する。
【００６６】
本装置の画像形成装置構成、制御システムの概略構成は第一実施例と同様なので説明を省略する。
【００６７】
モータをある速度からある速度まで加速したときの投入電力の大きさから、負荷トルクを検知しカートリッジの有無を判別する。投入電力は駆動電流から求める。
【００６８】
本回路の動作を図９にもとづいて説明する。
【００６９】
プリンタ制御部からカートリッジ有無検知実行を指示されると（図９ステップ１）、モータ制御部は、最終目標回転数の設定と電流値加算用変数αのクリアを行う。（図９ステップ２）
【００７０】
次に、モータ駆動を開始し（図９ステップ３）、回転数＝０ｒｐｍから最終目標回転数までモータを加速する。
【００７１】
モータ加速中、一定周期で駆動電流値を検知し（図９ステップ４）、駆動電流値を加算していく（図９ステップ５）。
【００７２】
モータが最終目標回転数に達した時点で（図９ステップ７）、演算した駆動電流値の総和と基準値を比較し（図９ステップ８）、カートリッジの有無を判別する。演算した駆動電流値の総和が、基準値より大きければ、負荷トルク大となり、カートリッジ有りと判断する（図９ステップ９）。演算した駆動電流値の総和が、基準値より小さければ、負荷トルク小となり、カートリッジ無しと判断する（図９ステップ１０）。
【００７３】
カートリッジ有無判別終了後、カートリッジ有無検知シーケンスを終了する。
【００７４】
（第６の実施例）
本発明の第６の実施の形態を説明する。
【００７５】
本装置の画像形成装置構成、制御システムの概略構成は第一実施例と同様なので説明を省略する。
【００７６】
モータへの投入電力を０から、ある値に変化させた場合に、モータの回転数が０ｒｐｍからある値になるまでの所要時間から、負荷トルクを検知しカートリッジの有無を判別する。
【００７７】
本回路の動作を図１０にもとづいて説明する。
【００７８】
プリンタ制御部からカートリッジ有無検知実行を指示されると（図１０ステップ１）、モータ制御部は、ＰＷＭ値、モータの基準回転数、およびカウンタの設定する（図１０ステップ２）。
【００７９】
さらに、前記PWM値により、モータの駆動を開始し（図１０ステップ３）、カウンタを一定周期ごとに加算するとともに（図１０ステップ４）、モータ速度を検知する（図１０ステップ５）。
【００８０】
モータ速度が目標回転数に達した時点で（図１０ステップ６）、時間計測用カウンタの値を記憶する（図１０ステップ７）。記憶終了後、記憶したカウンタ値と基準値を比較し（図１０ステップ８）、カートリッジの有無を判別する。記憶したカウンタ値が、基準値より小さければ、負荷トルク小となり、カートリッジ無しと判断する（図１０ステップ９）。記憶したカウンタ値が、基準値より大きければ、負荷トルク大となり、カートリッジ有りと判断する（図１０ステップ１０）。
【００８１】
判断終了後、カートリッジ有無検知シーケンスを終了する。
【００８２】
（第７の実施例）
本発明の第７の実施の形態を説明する。
【００８３】
本装置の画像形成装置構成、制御システムの概略構成は第一実施例と同様なので説明を省略する。
【００８４】
一定の回転数で駆動しているモータへの投入電力を０へ変化させた場合に、モータの回転数がある値以下になるまでの所要時間から、負荷トルクを検知しカートリッジの有無を判別する。
【００８５】
本回路の動作を図１１にもとづいて説明する。
【００８６】
プリンタ制御部からカートリッジ有無検知実行を指示されると（図１１ステップ１）、モータ制御部は、モータ回転数を設定し（図１１ステップ２）、閉ループ制御により、モータを一定の回転数まで加速する（図１１ステップ３，４）。
【００８７】
一定の回転数に達した（図１１ステップ５）後、時間計測用カウンタを０にセットする（図１１ステップ６）。
【００８８】
さらに、ＰＷＭ値を０にし（図１１ステップ７）、モータの駆動を切り、カウンタを一定周期ごとに加算するとともに（図１１ステップ８）、モータ速度を検知する（図１１ステップ９）。
【００８９】
モータ速度がある値以下になった時点で（図１１ステップ１０）、カウンタ値と基準値を比較し（図１１ステップ１１）、カートリッジの有無を判別する。記憶したカウンタ値が、基準値より大きければ、負荷トルク小となり、カートリッジ無しと判断する（図１１ステップ１２）。記憶したカウンタ値が、基準値より小さければ、負荷トルク大となり、カートリッジ有りと判断する（図１１ステップ１３）。
【００９０】
判断終了後、カートリッジ有無検知シーケンスを終了する。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願に係る発明によれば、フォトインタラプタなどのユニット着脱検出センサを設けることなく、着脱可能なユニットの装着又は未装着を判別することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施例の動作を説明する図
【図２】本発明の実施例に係る画像形成装置の制御システムの概略構成を説明する図
【図３】第一実施例の主要部の構成を説明する図
【図４】第一実施例の主要部の構成を説明する図
【図５】第一実施例の主要部の構成を説明する図
【図６】第二実施例の動作を説明する図
【図７】第三実施例の動作を説明する図
【図８】第四実施例の動作を説明する図
【図９】第五実施例の動作を説明する図
【図１０】第六実施例の動作を説明する図
【図１１】第七実施例の動作を説明する図
【図１２】画像形成装置の全体を説明する図
【図１３】 DCブラシレスモータを説明する図
【符号の説明】
１ 感光ドラム
２ レーザスキャナー
３ 搬送ベルト
４ 駆動ローラ
５ 定着器
６ モータ
１０ プリンタ
１１ プリンタ制御部
１２ 電源
１３ センサ類
１４ モータ制御部
１５ モータ類
１６ 表示部
１７ 通信コントローラ
１８ ホストコンピュータ
２０ ＤＳＰ
２１ プラグラムコントローラ
２２ａ ＡＬＵ
２２ｂ ＭＡＣ
２３ データメモリ
２４ プログラムメモリ
２５ データメモリバス
２６ プログラムメモリバス
２７ シリアルポート
２８ タイマ
２９ Ｉ／Ｏポート
３０ ドライバ
３１ ハイ側トランジスタ
３２ ロー側トランジスタ
３３ ナンドゲート
３４ 電流検出抵抗
４０ ＤＣブラシレスモータ
４１ 磁気センサ
４２ ホール素子
４３ コイル
４４ ロータ
４５ 磁気的パターン
４６ 回転体
５０ ＤＣブラシレスモータ
５１ コイル
５２ ロータ
５３ ホール素子
５４ アンプ
５５ 磁気的パターン
５６ 磁気センサ
５７ アンプ
５８ 通電ロジック回路
６０ 速度制御部
６１ Ｆ／Ｖコンバータ
６２ 比較器
６３ ＰＬＬ
６４ 混合器
６５ ＰＷＭ信号生成器
７０ ドライバ
７１ ハイ側トランジスタ
７２ ロー側トランジスタ
８０ 電流リミッタ
８１ 電流検出抵抗
８２ 比較器
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置および方法に関し、たとえば電子写真方式の画像形成装置および着脱可能なユニットの装着判別方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図12は、４色すなわち、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの画像形成手段を備えたカラー画像形成装置を示すもので、同図において、１は静電潜像を形成する感光ドラム（ａ、ｂ、ｃ、ｄは各々Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用を示す）で、６は各感光ドラムを駆動するモータである。
【０００３】
２は画像信号に応じて露光を行い感光ドラム１上に静電潜像を形成するレーザスキャナー、３は用紙を各色の画像形成部に順次搬送する、無端状の搬送ベルト、４はモータとギア等でなる駆動手段と接続されて搬送ベルト3を駆動する駆動ローラ、６ｅは駆動ローラ４を駆動するモータ、５は用紙に転写されたトナーを溶融、固着する定着器である。
【０００４】
ＰＣからプリントすべきデータがプリンタに送られ、プリンタエンジンの方式に応じた画像形成が終了しプリンタ可能状態となると、用紙カセットから用紙が供給され搬送ベルト３に到達し、搬送ベルト３により用紙が各色の画像形成部に順次搬送される。搬送ベルト３による用紙搬送とタイミングを合せて、各色の画像信号が各レーザスキャナー２に送られ、感光ドラム３上に静電潜像が形成され、図示しない現像器により、静電潜像がトナーで現像され、図示しない転写部で用紙上に転写される。同図においては、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順に順次画像形成される。その後用紙は搬送ベルトから分離され、定着器で熱によってトナー像が用紙上に定着され、外部へ排出される。
【０００５】
モータにはDCブラシレスモータが使用される。DCブラシレスモータの構成例を図１３に示す。ＤＣブラシレスモータ５０はＵ、Ｖ、Ｗの3相スター結線されたコイル５１とロータ５２をもつ。さらにロータの位置検出手段としてロータの磁極を検知する3個のホール素子５３を備え、その出力はアンプ５４で増幅される。また、ロータの外周上に設けられた磁気的パターン５５と磁気センサ５６からなる回転速度検知手段を持ち、その出力はアンプ５７で増幅され、速度制御部６０に入力される。
【０００６】
７０はＤＣブラシレスモータを駆動するドライバであり、ハイ側トランジスタ７１とロー側トランジスタ７２を各３個備え、それぞれコイル５１のＵ、Ｖ、Ｗに接続されている。５８は通電を制御する通電ロジック回路である。８０は電流リミッタ部である。
【０００７】
通電ロジック回路はホール素子が発生するロータ位置信号ＨＵ〜Ｗにより、ロータの位置を特定し、相切り替え信号を生成する。相切り替え信号ＵＵ〜Ｗ、ＬＵ〜Ｗは、ドライバの各トランジスタをオンオフ制御し励磁する相を順次切り替えロータを回転させる。
【０００８】
速度制御部は、F/Vコンバータ６１でモータ回転数に比例した電圧を生成したのち、比較器６２で基準電圧と比較し、その差動出力を得る。また、PLL部６３によりモータ回転周波数信号と基準周波数信号を位相比較し、位相のずれに応じた出力を得る。さらに、この２つの出力を混合器６４で混合し、PWM信号生成器６５でＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ信号は通電ロジック回路に入力されモータの回転速度を制御する。
【０００９】
電流リミッタは検出抵抗８１により、駆動電流を電圧に変換し、比較器８２で基準電圧と比較する。比較した結果、基準電圧より大きかった場合、駆動を停止するように通電ロジック回路に信号を出力する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、以下のような欠点があった。
【００１１】
本体に着脱可能なユニット、例えば、現像ユニット、ベルトユニット、定着ユニットなどの検知センサが必要となる。したがって、例えば、４色分の現像ユニットを持つカラープリンタでは、センサとして、現像ユニット用に４個、ベルトユニット、定着ユニットにそれぞれ、１個ずつ必要となる。さらにその出力から、各ユニットの有無を判断するために、CPU等に入力する必要がある。このため、CPU等の入力ポートが６個必要であり、一般的に多数のポートが必要なカラープリンタでは、ポート数が不足となり、CPUのスペックを上げなければならないことがある。結果、装置のコストアップ、消費電力の増大を招いていた。
【００１２】
さらには、各ユニット有無検知センサの故障のため、ユニットが装着されているにも関わらず、ユニット無しと判別され、プリント動作しないこともあり得る。このようなプリンタにとって致命的な故障で無いにも関わらず、プリント動作しないため、ユーザビリティの悪化をまねくおそれがあった。
【００１３】
また、センサを用いる代わりに、モータの駆動電流から負荷トルクを検知し、ユニットの着脱検知を行うという方法も提案されている。しかし、駆動電流による負荷トルクの検知では、ユニットの有無によるトルクの差が大きくないと、ユニットの着脱検知が困難であった。
【００１４】
本発明は係る課題を解決することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像形成装置は、着脱可能なユニット内の回転体を駆動するためのモータと、前記モータの回転速度を検知する速度検知手段と、前記速度検知手段の検知結果に応じて前記モータを制御する制御手段と、前記モータへ供給する駆動電力を変化させ、前記速度検知手段により検知される前記モータの回転速度がある値になるまでの時間情報を前記モータの負荷トルクに応じた情報として取得する負荷トルク検知手段と、前記負荷トルク検知手段の検知結果に基づいて前記着脱可能なユニットの装着及び未装着の何れかであることを判別する判別手段とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の装着判別方法は、画像形成装置に着脱可能なユニットの装着判別方法であって、前記ユニット内の回転体を駆動するためのモータへ供給する駆動電力を変化させる変化ステップと、前記変化ステップによる駆動電力の変化に応じて前記モータの回転速度がある値になるまでの時間情報を前記モータの負荷トルクに応じた情報として取得する取得ステップと、前記取得ステップの取得結果に基づいて前記着脱可能なユニットの装着及び未装着の何れかであることを判別する判別ステップとを有することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施例に基いて詳細に説明する。
【００１８】
（第１の実施例）
本発明の実施例に係る画像形成装置の構成は図９と同様である。
【００１９】
同図において、感光ドラム１ａ〜ｄについて、本発明によりトルク検知を行い、カートリッジの有無判別を行う。
【００２０】
他の構成および動作は従来例と同様なので説明を省略する。
【００２１】
図２は本装置の制御システムの概略構成を示す。
【００２２】
１０は画像形成装置としてのプリンタである。１１はプリンタ内の各装置を制御するプリンタ制御部である。１２はプリンタ内の各装置へ電力を供給する電源である。１３はプリンタ内の各部の状況を検知するセンサ類である。１４はプリンタ制御部の指示によりモータ類を制御するモータ制御部である。１５はプリンタ内の各装置の動力源であるモータ類である。１６はプリンタの動作状況をユーザに報知する表示部である。１７はプリンタとホストコンピュータとの通信を行う通信コントローラである。１８はプリンタに印刷するデータを転送するホストコンピュータである。
【００２３】
図３、４は本発明に係る主要部の構成を示す。
【００２４】
２０はＤＳＰ、４０はＤＣブラシレスモータ、３０はモータへの電力を制御するドライバ、４６はモータにより駆動される感光ドラム等の回転体である。ＤＳＰはＤＣブラシレスモータからのロータ位置信号により相切り替え制御、プリンタ制御部からの制御信号によるモータの始動、停止制御、およびプリンタ制御部からの速度信号と速度検知手段の出力とを比較し、ドライバを介して速度制御をおこなう。
【００２５】
ＤＳＰのブロック図を図５に示す。２１はプログラムコントローラ、２２ａは加減算や論理演算を行うＡＬＵ、２２ｂは積和演算をおこなうＭＡＣ、２３はデータ用メモリ、２４はプログラム用メモリ、２５はデータメモリバス、２６はプログラムメモリバス、２７はシリアルポート、２８はタイマ、２９はＩ／Ｏポートである。このように、メモリをデータ用とプログラム用に独立させ、バスもデータバスとプログラムバスに分離し、乗算と加算を１マシンサイクルで実行するＭＡＣを持つことで高速な演算を可能としている。
【００２６】
ＤＣブラシレスモータ４０はＵ、Ｖ、Ｗの3相スター結線されたコイル４３とロータ４４をもつ。さらにロータの位置検出手段としてロータの磁極を検知する3個のホール素子４２を備え、その出力はＤＳＰに接続されている。また、ロータの外周上に設けられた磁気的パターン４５と磁気センサ４１からなる回転速度検知手段を持ち、その出力はＤＳＰに接続されている。
【００２７】
３０はＤＣブラシレスモータを駆動するドライバであり、ハイ側トランジスタ３１とロー側トランジスタ３２を各３個備え、それぞれコイル４３のＵ、Ｖ、Ｗに接続されている。
【００２８】
３４は電流検出抵抗で、モータ駆動電流を電圧に変換する。発生した電圧はＤＳＰのＤ／Ａポートに取り込まれる。
【００２９】
ＤＳＰはホール素子が発生するロータ位置信号ＨＵ〜Ｗにより、ロータの位置を特定し、相切り替え信号を生成する。相切り替え信号ＵＵ〜Ｗ、ＬＵ〜Ｗは、ドライバの各トランジスタをオンオフ制御し励磁する相を順次切り替えロータを回転させる。
【００３０】
さらにＤＳＰは回転速度目標値と回転速度情報を比較し、ＰＷＭ信号を生成、出力する。ＰＷＭ信号は０でduty０、２５５でduty１００となる。ＰＷＭ信号は相切り替え信号ＵＵ〜Ｗとナンドゲート３３により論理積否定され駆動電流のチョッピングを行いモータの回転速度を制御する。なお、ナンドゲートを使わずにＤＳＰですべて処理してもよい。
【００３１】
駆動ローラ４および、モータ６ｅの構成も上記構成と同様なので説明を省略する。
【００３２】
次に、カートリッジ有無検知シーケンスの動作を図１に基づいて説明する。開ループ制御により、一定の投入電力でモータを駆動し、そのときのモータ回転数によりモータの負荷トルクの大きさを検知する。
【００３３】
プリンタ制御部からカートリッジ有無検知実行を指示されると（図１ステップ１）、モータ制御部は、一定の投入電力でモータの駆動するように、ＰＷＭ値を設定する（図１ステップ２）。例えば、ＰＷＭ値＝１００に固定する。
【００３４】
次に、時間計測用カウンタをセットする（図１ステップ３）。このカウント値は、モータ回転数が平衡状態に達するのに十分な時間としておく。
【００３５】
さらに、前記PWM値により、モータの駆動を開始し（図１ステップ４）、カウンタを一定周期ごとに減算する（図１ステップ５）。
【００３６】
カウンタ値が０になった時点で（図１ステップ６）、モータ回転数を測定する（図１ステップ７）。
【００３７】
測定終了後、検知したモータ回転数と基準となる回転数を比較し（図１ステップ８）、カートリッジの有無を判別する。検知した回転数が、基準回転数より大きければ、負荷トルク小となり、カートリッジ無しと判断する（図１ステップ９）。検知した回転数が、基準回転数より小さければ、負荷トルク大となり、カートリッジ有りと判断する（図１ステップ１０）。
【００３８】
判断終了後、カートリッジ有無検知シーケンスを終了する。
【００３９】
（第２の実施例）
本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００４０】
本装置の画像形成装置構成、制御システムの概略構成は第一実施例と同様なので説明を省略する。
【００４１】
モータを閉ループで制御し、一定の回転数で駆動したときの、投入電力の大きさにより負荷トルクを検知する。投入電力はＰＷＭ値により検知する。
【００４２】
本回路の動作を図６に基づいて説明する。
【００４３】
プリンタ制御部からカートリッジ有無検知実行を指示されると（図６ステップ１）、モータ制御部は、最終目標回転数をセットする。（図６ステップ２）
【００４４】
次に、閉ループ制御によりモータ駆動を開始後（図６ステップ３）、モータ回転数を検出し（図６ステップ４）、最終目標回転数でモータが回転するように制御する。
【００４５】
モータ回転数が、最終目標回転数に達すると（図６ステップ５）、カウント値の設定と、ＰＷＭ値加算用変数αのクリアを行う（図１ステップ６）。次に、ＰＷＭ値を記憶、加算し（図１ステップ７）、カウント値を減算する（図１ステップ８）。この動作をカウント値が０になるまで繰り返す（図１ステップ９）。
【００４６】
ＰＷＭ値加算終了後、加算したＰＷＭ値と基準となるＰＷＭ値を比較し（図６ステップ１０）、カートリッジの有無を判別する。記憶したＰＷＭ値が、基準ＰＷＭ値より大きければ、負荷トルク大となり、カートリッジ有りと判断する（図６ステップ１１）。記憶したＰＷＭ値が、基準ＰＷＭ値より小さければ、負荷トルク小となり、カートリッジ無しと判断する（図６ステップ１２）。
【００４７】
カートリッジ有無判別終了後、カートリッジ有無検知シーケンスを終了する。
【００４８】
（第３の実施例）
本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００４９】
本装置の画像形成装置構成、制御システムの概略構成は第一実施例と同様なので説明を省略する。
【００５０】
モータを閉ループで制御し、一定の回転数で駆動したときの、投入電力の大きさにより負荷トルクを検知する。投入電力は駆動電流により検知する。
【００５１】
本回路の動作を図７に基づいて説明する。
【００５２】
プリンタ制御部からカートリッジ有無検知実行を指示されると（図７ステップ１）、モータ制御部は、最終目標回転数をセットする。（図７ステップ２）
【００５３】
次に、閉ループ制御によりモータ駆動を開始後（図７ステップ３）、モータ回転数を検知し（図７ステップ４）、最終目標回転数でモータが回転するように制御する。
【００５４】
モータ回転数が、最終目標回転数にすると（図７ステップ５）、カウント値の設定と、電流値加算用変数αのクリアを行う（図７ステップ６）、次に、駆動電流を測定、加算し（図７ステップ７、８）、カウント値を減算する（図７ステップ９）。この動作をカウント値＝０まで継続する（図７ステップ１０）。
【００５５】
駆動電流測定終了後、測定した電流値と基準となる電流値を比較し（図７ステップ１１）、カートリッジの有無を判別する。測定した電流値が、基準電流値より大きければ、負荷トルク大となり、カートリッジ有りと判断する（図７ステップ１２）。測定した電流値が、基準電流値より小さければ、負荷トルク小となり、カートリッジ無しと判断する（図７ステップ１３）。
【００５６】
（第４の実施例）
本発明の第４の実施の形態を説明する。
【００５７】
本装置の画像形成装置構成、制御システムの概略構成は第一実施例と同様なので説明を省略する。
【００５８】
モータをある速度からある速度まで加速したときの投入電力の大きさから、負荷トルクを検知しカートリッジの有無を判別する。投入電力はＰＷＭ値から求める。
【００５９】
本回路の動作を図８にもとづいて説明する。
【００６０】
プリンタ制御部からカートリッジ有無検知実行を指示されると（図８ステップ１）、モータ制御部は、最終目標回転数の設定と、ＰＷＭ値加算用変数αのクリアを行う（図８ステップ２）。
【００６１】
次に、モータ駆動を開始し（図８ステップ３）、回転数＝０ｒｐｍから最終目標回転数までモータを加速する。
【００６２】
モータ加速中、一定周期でＰＷＭ値を検知し、ＰＷＭ値を加算していく（図８ステップ４）。
【００６３】
モータが最終目標回転数に達した時点で（図８ステップ５，６）、モータ駆動とＰＷＭ値の検知および加算処理を停止し、演算したＰＷＭ値の総和と基準値を比較し（図８ステップ７）、カートリッジの有無を判別する。演算したＰＷＭ値の総和が、基準値より大きければ、負荷トルク大となり、カートリッジ有りと判断する（図８ステップ８）。演算したＰＷＭ値の総和が、基準値より小さければ、負荷トルク小となり、カートリッジ無しと判断する（図８ステップ９）。
【００６４】
カートリッジ有無判別終了後、カートリッジ有無検知シーケンスを終了する。
【００６５】
（第５の実施例）
本発明の第５の実施の形態を説明する。
【００６６】
本装置の画像形成装置構成、制御システムの概略構成は第一実施例と同様なので説明を省略する。
【００６７】
モータをある速度からある速度まで加速したときの投入電力の大きさから、負荷トルクを検知しカートリッジの有無を判別する。投入電力は駆動電流から求める。
【００６８】
本回路の動作を図９にもとづいて説明する。
【００６９】
プリンタ制御部からカートリッジ有無検知実行を指示されると（図９ステップ１）、モータ制御部は、最終目標回転数の設定と電流値加算用変数αのクリアを行う。（図９ステップ２）
【００７０】
次に、モータ駆動を開始し（図９ステップ３）、回転数＝０ｒｐｍから最終目標回転数までモータを加速する。
【００７１】
モータ加速中、一定周期で駆動電流値を検知し（図９ステップ４）、駆動電流値を加算していく（図９ステップ５）。
【００７２】
モータが最終目標回転数に達した時点で（図９ステップ７）、演算した駆動電流値の総和と基準値を比較し（図９ステップ８）、カートリッジの有無を判別する。演算した駆動電流値の総和が、基準値より大きければ、負荷トルク大となり、カートリッジ有りと判断する（図９ステップ９）。演算した駆動電流値の総和が、基準値より小さければ、負荷トルク小となり、カートリッジ無しと判断する（図９ステップ１０）。
【００７３】
カートリッジ有無判別終了後、カートリッジ有無検知シーケンスを終了する。
【００７４】
（第６の実施例）
本発明の第６の実施の形態を説明する。
【００７５】
本装置の画像形成装置構成、制御システムの概略構成は第一実施例と同様なので説明を省略する。
【００７６】
モータへの投入電力を０から、ある値に変化させた場合に、モータの回転数が０ｒｐｍからある値になるまでの所要時間から、負荷トルクを検知しカートリッジの有無を判別する。
【００７７】
本回路の動作を図１０にもとづいて説明する。
【００７８】
プリンタ制御部からカートリッジ有無検知実行を指示されると（図１０ステップ１）、モータ制御部は、ＰＷＭ値、モータの基準回転数、およびカウンタの設定する（図１０ステップ２）。
【００７９】
さらに、前記PWM値により、モータの駆動を開始し（図１０ステップ３）、カウンタを一定周期ごとに加算するとともに（図１０ステップ４）、モータ速度を検知する（図１０ステップ５）。
【００８０】
モータ速度が目標回転数に達した時点で（図１０ステップ６）、時間計測用カウンタの値を記憶する（図１０ステップ７）。記憶終了後、記憶したカウンタ値と基準値を比較し（図１０ステップ８）、カートリッジの有無を判別する。記憶したカウンタ値が、基準値より小さければ、負荷トルク小となり、カートリッジ無しと判断する（図１０ステップ９）。記憶したカウンタ値が、基準値より大きければ、負荷トルク大となり、カートリッジ有りと判断する（図１０ステップ１０）。
【００８１】
判断終了後、カートリッジ有無検知シーケンスを終了する。
【００８２】
（第７の実施例）
本発明の第７の実施の形態を説明する。
【００８３】
本装置の画像形成装置構成、制御システムの概略構成は第一実施例と同様なので説明を省略する。
【００８４】
一定の回転数で駆動しているモータへの投入電力を０へ変化させた場合に、モータの回転数がある値以下になるまでの所要時間から、負荷トルクを検知しカートリッジの有無を判別する。
【００８５】
本回路の動作を図１１にもとづいて説明する。
【００８６】
プリンタ制御部からカートリッジ有無検知実行を指示されると（図１１ステップ１）、モータ制御部は、モータ回転数を設定し（図１１ステップ２）、閉ループ制御により、モータを一定の回転数まで加速する（図１１ステップ３，４）。
【００８７】
一定の回転数に達した（図１１ステップ５）後、時間計測用カウンタを０にセットする（図１１ステップ６）。
【００８８】
さらに、ＰＷＭ値を０にし（図１１ステップ７）、モータの駆動を切り、カウンタを一定周期ごとに加算するとともに（図１１ステップ８）、モータ速度を検知する（図１１ステップ９）。
【００８９】
モータ速度がある値以下になった時点で（図１１ステップ１０）、カウンタ値と基準値を比較し（図１１ステップ１１）、カートリッジの有無を判別する。記憶したカウンタ値が、基準値より大きければ、負荷トルク小となり、カートリッジ無しと判断する（図１１ステップ１２）。記憶したカウンタ値が、基準値より小さければ、負荷トルク大となり、カートリッジ有りと判断する（図１１ステップ１３）。
【００９０】
判断終了後、カートリッジ有無検知シーケンスを終了する。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本出願に係る発明によれば、フォトインタラプタなどのユニット着脱検出センサを設けることなく、着脱可能なユニットの装着又は未装着を判別することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施例の動作を説明する図
【図２】本発明の実施例に係る画像形成装置の制御システムの概略構成を説明する図
【図３】第一実施例の主要部の構成を説明する図
【図４】第一実施例の主要部の構成を説明する図
【図５】第一実施例の主要部の構成を説明する図
【図６】第二実施例の動作を説明する図
【図７】第三実施例の動作を説明する図
【図８】第四実施例の動作を説明する図
【図９】第五実施例の動作を説明する図
【図１０】第六実施例の動作を説明する図
【図１１】第七実施例の動作を説明する図
【図１２】画像形成装置の全体を説明する図
【図１３】 DCブラシレスモータを説明する図
【符号の説明】
１ 感光ドラム
２ レーザスキャナー
３ 搬送ベルト
４ 駆動ローラ
５ 定着器
６ モータ
１０ プリンタ
１１ プリンタ制御部
１２ 電源
１３ センサ類
１４ モータ制御部
１５ モータ類
１６ 表示部
１７ 通信コントローラ
１８ ホストコンピュータ
２０ ＤＳＰ
２１ プラグラムコントローラ
２２ａ ＡＬＵ
２２ｂ ＭＡＣ
２３ データメモリ
２４ プログラムメモリ
２５ データメモリバス
２６ プログラムメモリバス
２７ シリアルポート
２８ タイマ
２９ Ｉ／Ｏポート
３０ ドライバ
３１ ハイ側トランジスタ
３２ ロー側トランジスタ
３３ ナンドゲート
３４ 電流検出抵抗
４０ ＤＣブラシレスモータ
４１ 磁気センサ
４２ ホール素子
４３ コイル
４４ ロータ
４５ 磁気的パターン
４６ 回転体
５０ ＤＣブラシレスモータ
５１ コイル
５２ ロータ
５３ ホール素子
５４ アンプ
５５ 磁気的パターン
５６ 磁気センサ
５７ アンプ
５８ 通電ロジック回路
６０ 速度制御部
６１ Ｆ／Ｖコンバータ
６２ 比較器
６３ ＰＬＬ
６４ 混合器
６５ ＰＷＭ信号生成器
７０ ドライバ
７１ ハイ側トランジスタ
７２ ロー側トランジスタ
８０ 電流リミッタ
８１ 電流検出抵抗
８２ 比較器
Claims (10)
- 着脱可能なユニット内の回転体を駆動するためのモータと、
前記モータの回転速度を検知する速度検知手段と、
前記速度検知手段の検知結果に応じて前記モータを制御する制御手段と、
前記モータへ供給する駆動電力を変化させ、前記速度検知手段により検知される前記モータの回転速度がある値になるまでの時間情報を前記モータの負荷トルクに応じた情報として取得する負荷トルク検知手段と、
前記負荷トルク検知手段の検知結果に基づいて前記着脱可能なユニットの装着及び未装着の何れかであることを判別する判別手段とを有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記モータはＤＣモータであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、ソフトウェアサーボにより前記モータを制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、デジタル信号処理により前記モータの駆動制御を行うことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
- 前記負荷トルク検知手段は、デジタル信号処理により前記モータの負荷トルクを検知することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
- 前記デジタル信号処理にＤＳＰまたはマイコンを用いることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
- 前記着脱可能なユニットは、静電潜像の現像を行う現像ユニットであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
- 前記着脱可能なユニットは、ベルトユニットであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
- 前記着脱可能なユニットは、現像された画像を定着する定着ユニットであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
- 画像形成装置に着脱可能なユニットの装着判別方法であって、
前記ユニット内の回転体を駆動するためのモータへ供給する駆動電力を変化させる変化ステップと、
前記変化ステップによる駆動電力の変化に応じて前記モータの回転速度がある値になるまでの時間情報を前記モータの負荷トルクに応じた情報として取得する取得ステップと、
前記取得ステップの取得結果に基づいて前記着脱可能なユニットの装着及び未装着の何れかであることを判別する判別ステップとを有することを特徴とする装着判別方法。
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