JP5215568B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明はモータ制御装置に係り、例えば複写機、複合機（ＭＦＰ：Multi Function Peripheral）等に搭載して好適するモータ制御装置に関する。

例えば複写機では、給紙カセットから給紙した印刷用紙に対してトナー画像を転写するとともに定着部にて定着し、この定着された用紙を外部に排紙するのが良く知られており、給紙カセットから給紙されて排紙されるまでの印刷用紙は、モータから直接又は間接的に回転駆動されたローラによって搬送される。

また、複写機等において、複数枚の印刷用紙を１枚づつ自動給紙する機構においても、同様に、モータで回転駆動されたローラによって給紙搬送される。

ところが、複写機等において、搬送中の印刷用紙の折れ曲がりや異物の噛み込み等不測の事態が発生し、印刷用紙の正常な搬送動作が行われず、ローラ部分に印刷用紙の詰まる現象（ジャム：ＪＡＭ）が発生した場合、その異常を検出して動作停止するようになっている。

そして、動作が停止した場合、ユーザがこのジャムした印刷用紙を取り除くために、本体ケースに配置された開閉扉等を開き、所定のダイヤルやつまみを回転させたり移動させ、印刷用紙を取り除くことが良く行われている。

なお、特開平５−１３４５００号公報（特許文献１）もこの種のものである。
特開平５−１３４５００号公報

しかしながら、上述したようにジャムした印刷用紙を取り除く場合、複写機等の電源を切ってから印刷用紙を取り除くが、所定のダイヤルやつまみを回転させて印刷用紙を取り除かずに、印刷用紙を手で引き抜いてジャム改善処理を行うと、引き抜かれる印刷用紙の移動に従ってローラが追随回転し、この回転動作によってモータも回転する。

そのため、この回転によってモータが発電機として機能してモータのコイル両端に起電圧が発生するし、その起電圧は回転速度に比例するから、印刷用紙を引き抜く速度によっては、その起電圧が大きくなって複写機の動作に不具合を引き起こすことがある。

例えば、複写機等では、マイクロコンピュータ等によって種々の電子回路を制御するのが一般的であるが、複写機等の電源を切っても、モータからの起電力によってマイクロコンピュータ等が動作して予期しない動作が行われる心配がある。

もっとも、印刷用紙を強制的に引き抜く場合に、引き抜かれる印刷用紙の移動に従ってローラを介してモータが追随回転しないよう、ローラを空転させる機構を具備すれば良いが、機械的機構が複雑化するとともに、従来構成において実現しようとすれば構成の変更が必要となる難点がある。

本発明はそのような課題を解決するためになされたもので、モータへの回転伝達機構を空転させなくとも、簡単な構成によってモータの起電圧を上昇させず、その影響を受け難くすることが可能なモータ制御装置の提供を目的とする。

そのような課題を解決するために本発明に係るモータ制御装置は、直流モータと、このモータによる起電力に基づく起電圧を検知する検知部と、そのモータを駆動する駆動制御信号を出力する駆動制御部と、直流駆動電源からそのモータへの直流駆動電流をその駆動制御信号に基づき切換え通電してそのモータを回転駆動する切換え部とを具備し、その駆動制御部では、その直流駆動電源の遮断を検知して当該モータの回転駆動を停止させた状態で、その検知部が起電圧を検知したとき、その起電力による一時的な起電流をその切換え部の共通電位に流すようその切換え部を制御する構成を有している。

本発明のモータ制御装置では、上記駆動制御部が、その検知部で起電圧を検知したとき、当該モータへのその起電流を通電してそのモータを回転駆動させるようその切換え部を制御する構成も可能である。

本発明のモータ制御装置では、上記検知部が、その直流駆動電源より小さいレベルでの起電力を検知する構成も可能である。

本発明のモータ制御装置では、上記モータが、画像データから画像形成する画像形成装置における搬送用モータである構成も可能である。

このような本発明に係るモータ制御装置では、直流モータによる起電力に基づく起電圧を検知部で検知し、そのモータを駆動する駆動制御信号を駆動制御部から出力し、直流駆動電源からの直流駆動電流をその駆動制御信号に基づき切換え部で切換え通電してそのモータを回転駆動し、その検知部が起電圧を検知したときその起電力による起電流をその切換え部の共通電位に流すようその駆動制御部で切換え部を制御するから、モータからの起電圧を上昇させず、その影響を受け難くすることが可能であり、モータへの回転伝達機構を空転させる機械的構成を設ける必要もない。

本発明のモータ制御装置では、その検知部で起電圧を検知したときその起電流を通電してモータを回転駆動させるよう、上記駆動制御部がその切換え部を制御する構成では、より確実に、モータからの起電圧を上昇させず、モータの回転を確保して印刷用紙等を損傷し難い。

本発明のモータ制御装置において、その直流駆動電源の遮断を検知してモータの回転駆動を停止させた状態で、上記検知部がその起電圧を検知したとき、上記駆動制御部がその切換え部を制御するから、モータの停止状態の下で発生した起電力を確実に消費させ、モータからの起電圧を上昇させず、その影響を小さく抑えることが可能である。

本発明のモータ制御装置において、上記検知部が直流駆動電源より小さいレベルでの起電力を検知する構成では、モータからの起電圧が直流駆動電源の直流電圧に至る前に起電力を検知するから、直流駆動電源がモータの起電圧によって印加されたとの誤動作を生じさせ難い。

本発明のモータ制御装置において、上記モータが、画像データから画像形成する画像形成装置における用紙搬送用モータである構成では、ジャムした印刷用紙を強制的に引き抜いても、印刷用紙を痛め難い。

以下、本発明に係るモータ制御装置の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明に係るモータ制御装置の実施の形態を示す概略回路図である。

図１において、駆動制御部１は、後述するステッピングモータ（単にモータと称する。）ＳＭを所定の回転速度で回転させる駆動制御信号を、切換え部３のＦＥＴトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６、Ｑ７、Ｑ８の各ゲートに出力する機能を有している。

駆動制御部１は、制御演算機能を主要部をなすＣＰＵ、このＣＰＵの動作ソフトウエアを格納したＲＯＭ、入出力インターフェースＩＯからなり、直流電源ＤＣ１で動作するが、詳細な機能は後述する。

切換え部３を形成するトランジスタＱ１〜Ｑ８のうち、トランジスタＱ１のドレインは接続点Ｐ１からスイッチＳＷを介して直流駆動電源ＤＣ２に接続されており、トランジスタＱ１のソースはトランジスタＱ２のドレインに接続され、トランジスタＱ２のソースがグランドＧＮＤに接続されるとともに、トランジスタＱ１とＱ２の接続点Ｐ２がモータＳＭの図示しないバイポーラ巻線（以下同じ。）に接続されている。グランドＧＮＤは切換え部３の共通電位（アース）である。

トランジスタＱ３のドレインは接続点Ｐ１に接続されており、トランジスタＱ３のソースはトランジスタＱ４のドレインに接続され、トランジスタＱ４のソースがグランドＧＮＤに接続されるとともに、トランジスタＱ３とＱ４の接続点Ｐ３がモータＳＭのバイポーラ巻線に接続されている。このバイポーラ巻線は、上述したように一端が接続点Ｐ２に接続されている。

トランジスタＱ５のドレインは接続点Ｐ４およびスイッチＳＷを介して直流駆動電源ＤＣ２に接続されており、トランジスタＱ５のソースはトランジスタＱ６のドレインに接続され、トランジスタＱ６のソースがグランドＧＮＤに接続されるとともに、トランジスタＱ５とＱ６の接続点Ｐ５がモータＳＭの別のバイポーラ巻線に接続されている。

トランジスタＱ７のドレインは接続点Ｐ４に接続されており、トランジスタＱ７のソースはトランジスタＱ８のドレインに接続され、トランジスタＱ８のソースがグランドＧＮＤに接続されるとともに、トランジスタＱ７とＱ８の接続点Ｐ６がモータＳＭのバイポーラ巻線に接続されている。このバイポーラ巻線も、上述したように一端が接続点Ｐ５に接続されている。

各トランジスタＱ１〜Ｑ８において、ドレインとソース間に駆動電流と逆方向に並列接続されたダイオードＤは、各々トランジスタＱ１〜Ｑ８の切換え駆動時の保護用のものである。

モータＳＭは、ステッピングタイプのもので、複数のモータバイポーラ巻線への駆動電流の切換え通電によって回転する従来公知のものであり、ステッピングタイプに限定されない。

直流駆動電源ＤＣ２と接続点Ｐ１、Ｐ４間の直流駆動電源ラインに挿入されたスイッチＳＷは、モータＳＭ側への直流駆動電源ＤＣ２を通電、遮断するものであり、例えば、図示しない画像形成装置の開閉扉の開閉を検知する機能を有している。開閉扉の開閉に連動して閉状態でオン（ＯＮ）動作し、開状態でオフ（ＯＦＦ）動作するようになっている。

検知部５は、スイッチＳＷにおける接続点Ｐ１、Ｐ４（モータＳＭ）側の電源電圧Ｖｍｍと基準電圧Ｖｆとを比較するオペアンプＯＰを有して形成されており、電源電圧Ｖｍｍが基準電圧Ｖｆを超えるとき、検知信号Ｓを駆動制御部１に出力する機能を有している。

基準電圧Ｖｆは、正規の直流駆動電源ＤＣ２よりレベル（電圧）が小さくモータＳＭによる起電圧程度に選定されている。

すなわち、図２に示すように、直流駆動電源ＤＣ２より小さく、トランジスタＱ１〜Ｑ８をオフさせる電圧Ｖ１より大きい基準電圧Ｖｆに設定されている。なお、図２中の符号Ａは例えば印刷用紙を引き抜くことにより発生する起電力である。

駆動制御部１は、接続点Ｐ１、Ｐ４（モータＳＭ）側の電源電圧Ｖｍｍが正規の直流駆動電源ＤＣ２であれば、切換え部３のトランジスタＱ１とＱ４、Ｑ５とＱ８の各ゲートと、トランジスタＱ３とＱ２、Ｑ７とＱ６の各ゲートとを交互にオン動作するよう切換え動作させ、切換え部３の動作を介してモータＳＭを所定の回転速度で回転駆動する。

駆動制御部１は、スイッチＳＷがオフ（ＯＦＦ）動作されて接続点Ｐ１、Ｐ４（モータＳＭ）側の電源電圧Ｖｍｍが低下又はなくなれば、トランジスタＱ１〜Ｑ８の各ゲートをオフ動作させて、モータＳＭの回転を停止させる。

このようにモータＳＭの回転停止状態下で、接続点Ｐ１、Ｐ４（モータＳＭ）側の電源電圧Ｖｍｍが基準電圧Ｖｆを超えて検知信号Ｓが出力されると、駆動制御部１は、トランジスタＱ１とＱ４、Ｑ５とＱ８の各ゲートと、トランジスタＱ３とＱ２、Ｑ７とＱ６の各ゲートとを交互に切換えオン動作させて、モータＳＭを回転状態にする機能を有している。

次に、本発明に係るモータ制御装置の動作を簡単に説明する。

まず、通常の動作を説明する。この状態では、スイッチＳＷがオン（閉）動作して直流駆動電源ＤＣ２が接続点Ｐ１、Ｐ４に印加され、検知部５が検知信号Ｓ１を駆動制御部１に出力する。

そのため、駆動制御部１が、切換え部３のトランジスタＱ１とＱ４、Ｑ５とＱ８の各ゲートと、トランジスタＱ３とＱ２、Ｑ７とＱ６の各ゲートとを交互に切換えオン動作させる。

そのため、切換え部３では、トランジスタＱ１とＱ４、Ｑ５とＱ８のオン動作時には、一方の駆動電流が接続点Ｐ１、トランジスタＱ１、モータＳＭ、トランジスタＱ４を介してグランドＧＮＤに流れ、他方の駆動電流が接続点Ｐ４、トランジスタＱ５、モータＳＭ、トランジスタＱ８を介してグランドＧＮＤに流れる。

トランジスタＱ３とＱ２、Ｑ７とＱ６のオン動作時には、一方の駆動電流が接続点Ｐ１、トランジスタＱ２、モータＳＭ、トランジスタＱ３を介してグランドＧＮＤに流れ、他方の駆動電流が接続点Ｐ４、トランジスタＱ６、モータＳＭ、トランジスタＱ７を介してグランドＧＮＤに流れる。そのため、モータＳＭが所定の回転速度で回転駆動する。

そして、印刷用紙のジャムが発生し、例えば複写機の開閉扉を開いてこれに連動するスイッチＳＷが開（ＯＦＦ）動作されると、トランジスタＱ１〜Ｑ８への直流駆動電圧ＤＣ２が遮断されてモータＳＭの回転駆動が停止制御される。

その後、印刷用紙が引き抜かれると、図２に示すように、モータＳＭが強制的に回転駆動されて起電圧Ａが発生し、図１の回路構成において、その起電圧Ａによる起電流がトランジスタＱ１、Ｑ３、Ｑ５、Ｑ７に並列接続されたダイオードＤを介してスイッチＳＷ側に流れ、モータＳＭへの直流駆動電源ライン（Ｐ１、Ｐ４）の電圧Ｖｍｍが上昇する。

すると、検知部５は、スイッチＳＷの接続点Ｐ１、Ｐ４側の電圧Ｖｍｍが上昇して基準電圧Ｖｆを超えたことを検知し、検知信号Ｓを駆動制御部１に出力するから、駆動制御部１が切換え部３に駆動制御信号を出力し、切換え部３のトランジスタＱ１とＱ４、Ｑ５とＱ８のオン動作と、トランジスタＱ３とＱ２、Ｑ７とＱ６のオン動作が交互に繰返される。

その結果、一方の駆動電流が接続点Ｐ１、トランジスタＱ２、モータＳＭ、トランジスタＱ４を介してグランドＧＮＤに流れ、他方の駆動電流が接続点Ｐ４、トランジスタＱ６、モータＳＭ、トランジスタＱ８を介してグランドＧＮＤに流れ、モータＳＭが回転状態になる。

モータＳＭの強制的回転による起電圧は、一時的なものであって継続されないから、モータＳＭが停止に落ち着くことになる。

このような本発明に係るモータの制御装置では、直流駆動電源ＤＣ２で回転駆動されるモータＳＭと、そのモータＳＭによる起電力に基づく起電圧とを検知する検知部５と、直流駆動電源ＤＣ２からモータＳＭへの直流駆動電流をその駆動制御信号に基づき切換え通電してモータＳＭを回転駆動する切換え部３と、その検知部５が起電圧を検知したとき、その起電力による起電流を通電してモータＳＭを回転駆動させるよう切換え部３を制御する駆動制御部１とを具備している。

そのため、印刷用紙が引き抜かれると、モータＳＭが強制的に回転駆動されて起電圧が発生するものの、検知部５における基準電圧Ｖｆを適当に選定すれば、発生した起電圧を検知して、モータＳＭを回転状態にすることにより、その起電力に基づく起電流をグランドＧＮＤに流し、モータＳＭへの直流駆動電源ラインにおける起電圧の上昇を抑え、駆動制御部１が誤動作し難い。

しかも、駆動制御部１の動作の変更、例えば動作プログラムの変更のみで対応可能であるから、簡単な構成変更で対応可能であり、機械構成によってモータＳＭへの回転伝達機構を空転させる必要がない。

さらに、モータＳＭを回転状態にすることによってモータＳＭのブレーキ力も解除され、印刷用紙を傷め難いうえ、構成デバイスの保護が可能でもある。

また、駆動制御部１がその駆動電源電圧の遮断を検知してモータＳＭの回転駆動を停止させた状態で、上記検知部５がモータＳＭの起電圧を検知して当該モータＳＭを回転駆動させるから、モータＳＭの起電圧を確実に消費することが可能で、モータＳＭへの電源ラインに挿入されたスイッチＳＷの閉（ＯＮ）状態を誤検知し難く、動作の安全性を確保可能である。

ところで、本発明のモータ制御装置では、検知部５が起電圧を検知したとき当該モータＳＭを回転駆動させるようその切換え部３を制御する構成に限定されない。

すなわち、モータＳＭからの起電流をアース側に流すようトランジスタＱ２やＱ４、Ｑ６とＱ８のオン動作させる構成も可能であり、これに合わせて駆動制御部１にて切換え部３を制御するよう形成すれば良い。

もっとも、上述したように、モータＳＭを回転駆動させるようその切換え部３を制御する構成にした方が、モータＳＭのブレーキ力も解除され、印刷用紙を傷め難い利点がある。

さらに、切換え部３も、上述した構成に限定されず、直流駆動電源ＤＣ２からモータＳＭへの直流駆動電流を切換え通電して当該モータＳＭを回転駆動するよう形成すれば良い。

本発明に係るモータ制御装置の実施の形態を示す概略ブロック図である。 図１のモータ制御装置の動作を説明する図である。

１ 駆動制御部
３ 切換え部
５ 検知部
ＤＣ１ 直流電源
ＤＣ２ 直流駆動電源
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４ 接続点
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６、Ｑ７、Ｑ８ トランジスタ
ＳＭ モータ
ＳＷ スイッチ

Claims (4)

1. 直流モータと、
   このモータによる起電力に基づく起電圧を検知する検知部と、
   前記モータを駆動する駆動制御信号を出力する駆動制御部と、
   直流駆動電源から前記モータへの直流駆動電流を前記駆動制御信号に基づき切換え通電して前記モータを回転駆動する切換え部と、
   を具備し、
   前記駆動制御部は、前記直流駆動電源の遮断を検知して前記モータの回転駆動を停止させた状態で、前記検知部が前記起電圧を検知したとき一時的な前記起電力による起電流を前記切換え部の共通電位に流すよう前記切換え部を制御することを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記駆動制御部は、前記検知部が前記起電圧を検知したとき、前記モータへの前記起電流を通電して前記モータを回転駆動させるよう前記切換え部を制御する請求項１記載のモータ制御装置。
3. 前記検知部は、前記直流駆動電源より小さいレベルでの前記起電力を検知する請求項１又は２記載のモータ制御装置。
4. 前記モータは、画像データから画像形成する画像形成装置における搬送用モータである請求項１〜３いずれか１記載のモータ制御装置。

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