JP5983811B2 - 制御装置、駆動装置、搬送装置、画像処理装置及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、制御装置、駆動装置、搬送装置、画像処理装置及び制御方法に関し、詳細には、ホールド状態をロック状態と誤検出することを防止して、ホールド状態を安定して維持させる制御装置、駆動装置、搬送装置、画像処理装置及び制御方法に関する。

スキャナ装置、複写装置、ファクシミリ装置、複合装置等における画像読み取り装置や画像形成装置等の画像処理装置においては、画像読み取り動作や画像形成動作において、可動部を正確に動作させて、読み取り画像や形成画像の正確性を確保している。

例えば、画像読み取り装置は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）等の原稿搬送部で原稿を搬送させつつ、停止している画像読み取り部で該原稿の画像を読み取る場合、搬送される原稿に、画像読み取り部の光源から読み取り光を照射して、原稿で反射された反射光を該画像読み取り部のＣＣＤ（Charge Coupled Device ）等の光電変換素子で光電変換してライン毎に原稿の画像を読み取る。原稿搬送部は、駆動モータと原稿搬送ローラ等を用い、該駆動モータによって原稿搬送ローラを駆動させて、原稿を所定の搬送速度で等速度搬送する。

また、画像読み取り装置においては、コンタクトガラス上に固定的に設置された原稿を画像読み取り部を駆動モータ及びローラやベルト等の移動駆動部を介して副走査方向に等速移動させて、移動する該画像読み取り部の光源からコンタクトガラス上に固定されている原稿に読み取り光を照射して該原稿で反射された反射光を移動する該画像読み取り部のＣＣＤ等の光電変換素子で光電変換してライン毎に原稿の画像を読み取る。

さらに、例えば、インク噴射方式の画像形成装置においては、所定ライン分のインク吐出による画像形成と、駆動モータを用いて所定ライン分ずつの用紙の間欠的な搬送を繰り返し行って、用紙に画像形成している。

そして、近年、画像処理装置においては、駆動モータとして、ＤＣ（直流）モータ、特に、ブラシレスＤＣモータが用いられることが多くなってきている。

このブラシレスＤＣモータは、ロータに永久磁石が配設されており、ブラシを備えていないため、マグネットロータの位置を検出するために、位置検出素子として、一般的に、ホールＩＣを備えているか、ステータコイルに発生する誘起電圧をモータ制御部で検出して、マグネットロータの回転位置情報を推定している。

画像処理装置においては、用紙や原稿等の搬送に用いる場合、例えば、用紙や原稿等を搬送中に、たるみを持たせるために、モータ位置を保持したまま停止（以下、適宜、位置ホールド状態という。）させる必要があるが、制御信号に基づいてモータを駆動するドライバは、一般的に、制御信号の変化が一定期間ないと、ロック状態と認識し、ロック機能（ブラシレスＤＣモータへの出力を遮断する機能）を働かせるため、位置ホールド状態を維持させる必要があるにもかかわらず、ホールド状態をロック状態として誤認識してホールドできない状態が発生する。

そして、従来、通常回転状態であるのか、位置ホールド状態であるのか閾値を設定して判定し、出力極性を反転させて誤検知するのを回避しようとしている（特許文献１等参照）。

すなわち、従来技術は、出力極性の反転時間を閾値として設定して、通常回転状態であるのか、位置ホールド状態であるのかを判定している。

しかしながら、上記従来技術にあっては、出力極性の反転時間に閾値を設定して、通常回転状態と位置ホールド状態の判定を行なっているため、制御信号の変化が一定期間ないときに判定するロック状態と、位置ホールド状態とを判別することができず、ホールド状態をロック状態として誤認識してしまう。このホールド状態をロック状態と誤認識すると、ドライバは、モータ出力を停止してしまうため、用紙や原稿を意図した位置でホールドすることができず、適切な搬送を行なうことができないという問題があった。

そこで、本発明は、モータのホールド状態をロック状態と区別して正確に認識して、ホールド状態を維持することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の制御装置は、入力される制御信号の制御電圧が第１の時間以上変化しない場合にモータへの電力供給を遮断するドライバ部に対して前記制御信号を出力する制御装置であって、前記ドライバ部に対して前記制御信号を出力する出力部と、前記モータのロータ位置の変動により出力されるエンコーダ信号が入力される入力部と、を備え、前記モータのロータ位置を保持するように停止させる位置ホールド状態となると、前記制御信号の制御電圧を、前記モータの電気時定数よりも短い第２の時間、第１の制御電圧から第２の制御電圧に変更した後に前記第１の制御電圧に戻し、かつ当該第２の制御電圧への変更を前記第１の時間よりも短い間隔で行い、前記位置ホールド状態で前記入力部に前記エンコーダ信号が入力された場合に、当該エンコーダ信号に基づいて前記ロータ位置を元に戻すように前記制御信号を変化させる。

本発明によれば、モータのホールド状態をロック状態と区別して正確に認識して、ホールド状態を維持することができる。

本発明の一実施例を適用したデジタルカラー複写装置の正面概略構成図。 ＡＤＦの正面概略構成図。 ローラ駆動機構の斜視図。 図３のローラ駆動機構のブラシレスＤＣモータの後方側の斜視図。 ローラ駆動機構の概略構成図。 エンコーダに反射型フォトセンサを用いたローラ駆動機構の概略構成図。 モータ制御部のブロック図。 位置ホールド状態の説明図。 ロック状態の説明図。 ホールド時における目標位置、位置誤差及び制御電圧の関係を示す図。 ホールド時における目標位置、位置誤差及び制御電圧の他の例を示す図。

以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述べる実施例は、本発明の好適な実施例であるので、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明によって不当に限定されるものではなく、また、本実施の形態で説明される構成の全てが本発明の必須の構成要件ではない。

図１〜図１１は、制御装置、駆動装置、搬送装置、画像処理装置及び制御方法の一実施例を示す図であり、図１は、制御装置、駆動装置、搬送装置、画像処理装置及び制御方法の一実施例を適用したデジタルカラー複写装置１の正面概略構成図である。

図１において、デジタルカラー複写装置（画像処理装置）１は、下部から、給紙部１０、画像形成部２０、読み取り部５０及びＡＤＦ（Auto Document Feeder）６０が順に配設されており、図示しないが、操作表示部等が設けられている。

給紙部１０は、複数（図１では、４つ）の給紙トレイ１１ａ〜１１ｄが上下方向に並んで配設されており、各給紙トレイ１１ａ〜１１ｄには、それぞれ複数枚のシート状の用紙Ｐが収納されるとともに、用紙Ｐをその送り出し方向先端側を上方に傾斜させて載置する底板１２ａ〜１２ｄが収納されている。各給紙トレイ１１ａ〜１１ｄには、対応する給紙トレイ１１ａ〜１１ｄ内の用紙Ｐを１枚ずつ分離して送り出すローラ群（送り出しローラや分離ローラ等）１３ａ〜１３ｄが配設されている。給紙部１０は、用紙搬送路１４に沿って複数の搬送ローラ１５が配設されており、給紙トレイ１１ａ〜１１ｄから送り出されてきた用紙Ｐを搬送ローラ１５により用紙搬送路１４上を画像形成部２０に搬送する。

また、デジタルカラー複写装置１は、手差し給紙部１６が設けられており、手差し給紙部１６にセットされた用紙Ｐを画像形成部２０に搬送する。

画像形成部２０は、転写ベルト機構部３０、転写ベルト機構部３０の転写ベルト３１に沿って配設されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色の作像部４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ、光書き込み部２１、２次転写部２２、定着部２３、反転部２４、レジストローラ２５及び排紙トレイ２６等を備えており、これらの他に、図示しないが、モータ及びモータにより駆動される各部に駆動源を伝達する駆動機構部等を備えている。

各色の作像部４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋは、それぞれ、感光体４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの周囲に、各感光体４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの表面を一様に帯電させる帯電部（符号略）、光書き込み部２１によって光書き込みが行われて感光体４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの表面に形成された静電潜像を各色のトナーで可視像化してトナー画像を形成する現像部（符号略）及び感光体４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ上の各色のトナー画像を順次重ね合わせて転写ベルト３１に転写させる転写部（図示略）及び転写後の感光体４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ上に残留する残留トナーを除去・回収するクリーニング部（符号略）等を備えている。

画像形成部２０は、読み取り部５０の読み取った原稿の画像データまたは図示しないネットワーク等を介してパーソナルコンピュータ等のホスト装置から受信した画像データやファクシミリ受信した画像データ等の各色の画像データに基づいて光書き込み部２１が変調したレーザ光を各色の作像部４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋの感光体４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋに照射して、感光体４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋに各色用の静電潜像を形成する。

画像形成部２０は、各色の作像部４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋの感光体４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ上の静電潜像を、対応する現像部で各色のトナーを付着させることで現像して各色のトナー画像を形成し、該各色のトナー画像を、図１の時計方向に回転駆動される転写ベルト３１に順次重ねて転写して、転写ベルト３１上にカラーのトナー画像を形成する。画像形成部２０は、転写ベルト３１上のトナー画像を２次転写部２２で給紙部１０から搬送されてきて、レジストローラ２５でタイミング調整した用紙Ｐに転写する。すなわち、給紙部１０からの用紙Ｐは、レジストローラ２５に搬送され、レジストローラ２５で転写ベルト３１上のトナー画像とのタイミング調整が行われて、２次転写部２２と転写ベルト３１との間に送られる。

画像形成部２０は、転写ベルト３１上のトナー画像を２次転写部２２で用紙Ｐに転写し、トナー画像の転写された用紙Ｐを定着部２３に搬送して定着部２３で加熱・加圧しつつ搬送して用紙Ｐ上のトナー画像を用紙Ｐに定着させる。画像形成部２０は、トナー画像の定着の完了した用紙Ｐを装置外の排紙トレイ２６上に排出し、また、必要に応じて、トナー画像の定着の完了した用紙Ｐを反転部２４で反転させて再度レジストローラ２５を介して２次転写部２２と転写ベルト３１の間に搬送して裏面にトナー画像を転写させる。画像形成部２０は、この裏面にトナー画像の転写の完了した用紙Ｐを、上記同様に、定着部２３でトナー画像を定着させた後、排紙トレイ２６上に排出する。

読み取り部５０は、コンタクトガラス５１上にセットされた原稿を主走査及び副走査して該原稿の画像を読み取る。また、ＡＤＦ６０は、セットされた複数枚の原稿を読み取り部５０の読み取り位置に１枚ずつ順次搬送し、読み取り部５０は、ＡＤＦ６０によって読み取り位置に搬送されてくる原稿の画像を順次読み取る。また、ＡＤＦ６０は、デジタルカラー複写装置１の筐体に、コンタクトガラス５１の上面を開閉可能に取り付けられており、開くことで、コンタクトガラス５１上に原稿をセット可能となっていて、コンタクトガラス５１上に原稿がセットされた状態で閉じられると、当該原稿をコンタクトガラス５１に押しつける圧板の機能も有している。

そして、ＡＤＦ６０は、図２に示すように、原稿テーブル６１、ピックアップローラ６２、給紙ベルト６３、リバースローラ６４、プルアウトローラ６５、中間ローラ６６、読み取り入口ローラ６７、押し当てローラ６８、第１原稿ガラス６９、読み取り出口ローラ７０、第２読み取り部７１、第２押し当てローラ７２、第２読み取り出口ローラ７３及び排紙ローラ７４が、搬送路７５を構築する搬送ガイド板７６に沿って配置されており、さらに、セットセンサ７７、原稿長さセンサ７７ａ及び複数のセンサ７８が搬送路７５に沿って配設されている。ＡＤＦ６０は、原稿テーブル６１が、図２に両矢印で示す上下方向に回動する可動原稿テーブル６１ａを備えており、原稿テーブル６１の下方であって排紙ローラ７４の先に、排紙トレイ７９が配設されている。

デジタルカラー複写装置１は、ＡＤＦ６０によって搬送する原稿Ｇの読み取りを行う場合には、第１原稿ガラス６９の下方に読み取り部５０を位置させて、第１原稿ガラス６９上を搬送される原稿Ｇの画像を読み取り部５０によって読み取る。

ＡＤＦ６０は、可動原稿テーブル６１ａとピックアップローラ６２との間に、原稿面を上にして挿入する状態で原稿Ｇがセットされたことをセットセンサ７７及び原稿長さセンサ７７ａが検出すると、後述するブラシレスＤＣモータ１００（図３から図７参照）を回転駆動させて、ピックアップローラ６２によって原稿Ｇを給紙ベルト６３とリバースローラ６４との間に送り込み、給紙ベルト６３が原稿Ｇを送り出す方向、リバースローラ６４が原稿Ｇを引き戻す方向に、それぞれ回転することで、最上段の原稿Ｇのみを分離してプルアウトローラ６５へ送り出す。

ＡＤＦ６０は、プルアウトローラ６５へ送り出されてきた１枚の原稿Ｇを、中間ローラ６６及び読み取り入口ローラ６７によって第１原稿ガラス６９上へ送り、この第１原稿ガラス６９上に送り込まれる原稿Ｇを、第１原稿ガラス６９手前に配設されているセンサ７８が検出すると、読み取り入口ローラ６７、押し当てローラ６８及び読み取り出口ローラ７０によって原稿Ｇを第１原稿ガラス６９上を搬送しつつ、読み取り部５０による読み取り位置への原稿Ｇの搬送タイミングを見計らって、読み取り部５０によって原稿Ｇの原稿面の画像を読み取る。

読み取り出口ローラ７０は、原稿面の読み取られた原稿Ｇを第２読み取り部７１と第２押し当てローラ７２との間に搬送し、原稿Ｇの原稿面の裏面を読み取るときには、第２読み取り部７１と第２押し当てローラ７２との間を、読み取り出口ローラ７０、第２押し当てローラ７２及び第２読み取り出口ローラ７３によって搬送される原稿Ｇの裏面の画像を第２読み取り部７１によって読み取る。

この第２読み取り部７１は、例えば、ＣＣＤを利用した密着型イメージセンサが用いられている。

ＡＤＦ６０は、第２読み取り出口ローラ７３によって原稿Ｇを排紙ローラ７４へ搬送し、排紙ローラ７４によって原稿Ｇを排紙トレイ７９上に排出する。

そして、デジタルカラー複写装置１は、上記用紙Ｐや原稿Ｇの搬送等を行なう駆動モータとして、図３及び図４に読み取り入口ローラ６７のローラ駆動機構９０について示すように、ブラシレスＤＣモータ１００が用いられている。デジタルカラー複写装置１は、このようなローラ駆動機構９０が、読み取りローラ６７だけでなく、ＡＤＦ６０では、押し当てローラ６８、読み取り出口ローラ７０等の各種ローラの駆動に用いられている。また、用紙Ｐの搬送を行なうローラ群１３ａ〜１３ｄ、レジストローラ２５等の駆動にも用いられている。本実施例のデジタルカラー複写装置１の説明では、読み取り入口ローラ６７を駆動するブラシレスＤＣモータ１００について説明するが、各ローラやその他の可動部を駆動するブラシレスＤＣモータについても同様である。

ローラ駆動機構９０は、ブラシレスＤＣモータ１００の出力軸１００ａに複数のギヤからなるギヤ機構９１によってブラシレスＤＣモータ１００の回転を読み取り入口ローラ６７に伝達する。

ブラシレスＤＣモータ１００は、図４及び図５に示すように、エンコーダ（回転検出手段）１０１によって、ブラシレスＤＣモータ１００の回転方向と回転速度（回転量）が検出され、エンコーダ１０１は、ブラシレスＤＣモータ１００の出力軸１００ａに取り付けられたエンコーダディスク１０１ａと、透過型フォトセンサ１０１ｂと、を備えている。エンコーダディスク１０１ａは、周方向に所定の角度間隔で所定数のスリットが形成されており、透過型フォトセンサ１０１ｂは、略コの字型の保持部材によってエンコーダディスク１０１ａを挟み込んで相対向する状態で、発光素子（例えば、発光ダイオード）と受光素子（例えば、フォトトランジスタ）が配設されている。エンコーダ１０１は、透過型フォトセンサ１０１ｂの発光素子と受光素子の間に、出力軸１００ａに取り付けられたエンコーダディスク１０１ａが、出力軸１００ａの回転とともに回転し、発光素子から受光素子に向かって出射している検出光が、エンコーダディスク１０１ａのスリットを通過したときに、受光素子が該検出光を受光して、エンコーダパルス（実回転信号）Ａ、Ｂを、モータ制御部１１０のモータ駆動制御部１２０に出力する。

なお、エンコーダ１０１としては、透過型フォトセンサ１０１ｂを用いたものに限るものではなく、例えば、図６に示すように、反射型のエンコーダディスク１０１ｃと反射型フォトセンサ１０１ｄを用いたものであってもよい。なお、図６において、１０２は、ブラシレスＤＣモータ１００の出力軸１００ａとエンコーダディスク１０１ｃを同心軸上に連結するためのカップリングである。

この場合、エンコーダディスク１０１ｃは、周方向に所定の角度間隔で所定幅を有する所定数の反射板が形成されており、反射型フォトセンサ１０１ｄは、発光素子と受光素子が同じ面に設けられている。このエンコーダ１０１は、反射型フォトセンサ１０１ｄの発光素子からエンコーダディスク１０１ｃに検出光を出射し、エンコーダディスク１０１ｃの反射板で反射された検出光を受光素子が受光して、エンコーダパルスＡ、Ｂをモータ制御部１１０のモータ駆動制御部１２０に出力する。

なお、エンコーダ１０１に用いられているフォトセンサ１０１ｂ、１０１ｄは、２組の発光素子と受光素子を有し、２つの受光素子の出力するエンコーダパルスＡ、Ｂの位相差が所定量（例えば、π／２[rad]）となるように配置されている２チャンネルフォトセンサが用いられている。また、エンコーダディスク１０１ａ、１０１ｃには、１周１００パルスをフォトセンサ１０１ｂ、１０１ｄに出力させるスリットまたは反射板が設けられている。

そして、モータ制御部（モータ制御装置）１１０は、図７に示すようにブロック構成されており、モータ駆動制御部１２０、ドライバ部１３０、エンコーダ１０１、目標信号生成部１４０、ホールＩＣ１０２及び制御対象のブラシレスＤＣモータ１００等を備えている。

ブラシレスＤＣモータ１００は、ロータに永久磁石が配設されていて、ブラシを備えていないため、ロータの位置を検出するために、位置検出素子として、ホールＩＣ１０２が設けられていて、ホールＩＣ１０２は、位置検出結果をホール信号としてドライバ部１３０に出力している。なお、ブラシレスＤＣモータ１００のロータの位置検出は、ホールＩＣ１０２を用いる方法に限るものではなく、例えば、ステータコイルに発生する誘起電圧をドライバ１３０で検出して、ロータの回転位置を推定してもよい。

モータ駆動制御部（駆動制御手段）１２０は、目標位置・速度計算部１２１、モータ位置・速度計算部１２２及び位置・速度追従制御部１２３等を備えている。

目標位置・速度計算部１２１には、目標信号生成部１４０から回転方向信号と移動パルス数（目標回転量）からなる目標回転信号が入力され、目標信号生成部１４０は、例えば、カラーデジタル複合装置１の図示しないコントローラ等に設けられている。目標信号生成部１４０は、ブラシレスＤＣモータ１００の目標とする回転移動方向を示す移動方向信号と、目標とする回転位置を示す移動パルス数信号と、を生成して、モータ駆動制御部１２０の目標位置・速度計算部１２１に出力する。この移動方向信号と移動パルス数信号は、回転方向／目標到達速度／加速度（加速時間）等、時間毎の速度または位置が分かる情報であれば何でもよい。

目標位置・速度計算部１２１は、目標信号生成部１４０からの移動方向信号と移動パルス数信号及び図示しないオシレータの時間情報から、ブラシレスＤＣモータ１００の目標位置及び目標速度を導出し、位置・速度追従制御部１２３へ目標位置信号及び目標速度信号を出力する。

モータ位置・速度計算部１２２には、エンコーダ１０１の２チャンネルのフォトセンサ１０１ｂから上述のようにπ／２［rad］位相差を有する実回転信号であるエンコーダパルスＡ、Ｂが入力され、モータ位置・速度計算部１２２は、エンコーダパルスＡとエンコーダパルスＢの位相差を利用して、ブラシレスＤＣモータ１００の回転方向を検出する。モータ位置・速度計算部１２２は、検出した回転方向と図示しないオシレータの時間情報から、ブラシレスＤＣモータ１００の実際のモータ位置及びモータ速度（回転量）を算出し、算出した実際のモータ位置信号及びモータ速度信号を位置・速度追従制御部１２３へ出力する。

位置・速度追従制御部１２３は、目標位置・速度計算部１２１からの目標位置信号の示す目標位置とモータ位置・速度計算部１２２からのモータ位置信号の示す実際のモータ位置（現在位置）から両位置の位置誤差を算出して、両位置が一致するように、また、目標位置・速度計算部１２１からの目標速度信号の示す目標速度とモータ位置・速度計算部１２２からのモータ速度信号が示す実際のモータ速度が一致するように、反転制御信号であるＰＷＭ（Pulse Wide Modulation：パルス幅変調）信号、回転方向信号、スタート・ストップ信号、ブレーキ信号等の制御信号をドライバ部１３０へ出力する。

すなわち、モータ駆動制御部１２０は、目標回転信号とエンコーダパルスＡ、Ｂに基づいて、制御信号をドライバ部１３０へ出力するとともに、所定のホールド状態では、所定の反転周期Ｔ１で所定の反転時間だけ極性の反転するＰＷＭ信号をドライバ部１３０へ出力する。

ドライバ部（駆動手段）１３０は、位置・速度追従制御部１２３からのＰＷＭ信号を含む制御信号及びホールＩＣ１０２からのホール信号に基づいてブラシレスＤＣモータ１００へのモータ電流及びＰＷＭ電圧を制御するとともに、ロック状態を認識して、ロック状態であると認識すると、ブラシレスＤＣモータ１００への供給電力を遮断する。すなわち、ドライバ部１３０は、モータ駆動制御部１２０の出力する制御信号に基づいてブラシレスＤＣモータ１００に駆動電力を供給して回転駆動させるとともに、モータ駆動制御部１２０からＰＷＭ信号が所定のロック検知時間Ｔｒ以上入力されないと、ブラシレスＤＣモータ１００への該駆動電力の供給を遮断するロック状態へ移行する。

そして、モータ制御部１１０は、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory ）、ＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory ）、ＣＤ−ＲＷ（Compact
Disc Rewritable ）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＳＤ（Secure Digital）カード、ＭＯ（Magneto-Optical Disc）等のコンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されている本発明のモータ制御方法を実行するモータ制御プログラムを読み込んで、モータ制御部１１０内のＲＯＭ等の不揮発性メモリに導入することで、後述するモータのホールド状態をロック状態と区別して正確に認識して、ホールド状態を維持するモータ制御方法を実行するモータ制御装置として構築されている。このモータ制御プログラムは、アセンブラ、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｊａｖａ（登録商標）等のレガシープログラミング言語やオブジェクト指向ブログラミング言語等で記述されたコンピュータ実行可能なプログラムであり、上記記録媒体に格納して頒布することができる。

次に、本実施例の作用を説明する。ブラシレスＤＣモータ１００のホールド状態をロック状態と区別して正確に認識して、ホールド状態を維持する。

デジタルカラー複写装置１は、用紙Ｐの搬送や原稿Ｇの搬送を行なうために、図３から図６に読み取り入口ローラ６７を駆動するローラ駆動機構９０について示したが、このようなローラ駆動機構を、各部で使用している。

そして、デジタルカラー複写装置１は、用紙Ｐの搬送や原稿Ｇの搬送においては、用紙Ｐや原稿Ｇ等を搬送中に、たるみを持たせたり、タイミング調整を行うために、ブラシレスＤＣモータ１００の位置を保持したまま停止させる位置ホールド状態を維持する必要がある。

この位置ホールド状態では、例えば、図８に示すように、モータ駆動制御部１２０及びドライバ部１３０によって、ブラシレスＤＣモータ１００をその位置を保持させたまま停止させるのに必要なモータ電流及びＰＷＭ電圧を、ブラシレスＤＣモータ１００へ供給して、図８（ａ）に示すように、出力軸１００ａを矢印（実際には存在しない矢印）で示す方向で保持させたままの位置ホールド状態に入った状態で、図８（ｂ）に示すように、外乱等によって、ブラシレスＤＣモータ１００の出力軸１００ａが、上向き矢印の方向から円周方向の矢印で示す方向に回転すると、この出力軸１００ａの位置変動を、エンコーダ１０１が検出してエンコーダパルスＡとエンコーダパルスＢによってモータ駆動制御部１２０へ通知する。モータ駆動制御部１２０のモータ位置・速度計算部１２２は、変動したブラシレスＤＣモータ１００の出力軸１００ａの実際のモータ位置及びモータ速度を算出し、モータ位置信号及びモータ速度信号を位置・速度追従制御部１２３に出力する。そして、位置・速度追従制御部１２３が、このモータ位置信号及びモータ速度信号と、ブラシレスＤＣモータ１００の出力軸１００ａの目標位置信号の示すホールド位置（図８（ａ）の位置）に戻すのに必要なＰＷＭ信号、回転方向信号、スタート・ストップ信号、ブレーキ信号等の制御信号をドライバ部１３０へ出力し、位置・速度追従制御部１２３からの制御信号及びホールＩＣ１０２からのホール信号に基づいてブラシレスＤＣモータ１００へのモータ電流及びＰＷＭ電圧を制御して、ブラシレスＤＣモータ１００の出力軸１００ａを、図８（ｃ）に示すように、ホールド位置に戻す。

一方、モータ制御部１１０は、ドライバ部１３０が、モータ駆動制御部１２０から制御信号が予め設定されているロック検知時間Ｔｒ以上の間送られてこないと、ロック状態であると認識して、ブラシレスＤＣモータ１００へのモータ電流及びＰＷＭ電圧の出力を遮断する図９に示すロック状態へと移行する。

このロック状態では、ブラシレスＤＣモータ１００へのモータ電流及びＰＷＭ電圧の供給が遮断されているため、図９（ａ）に示す停止位置（図９（ａ）に、実際には存在しない上矢印で示す位置）でロック状態に入ると、図９（ｂ）に示すように、外乱等でロータが回転、すなわち、出力軸１００ａが回転変動しても、元の停止位置に戻す動作制御が行われず、図９（ｃ）に示すように、変動した位置で停止しつづける。

そこで、本実施例のモータ制御部１１０は、ドライバ部１３０が位置ホールド状態であるのか、ロック状態であるのかを正確に認識して、位置ホールド状態のときには、必要なホールド状態を維持することで、用紙Ｐや原稿Ｇの搬送の適切化を図っている。

そして、位置・速度追従制御部１２３からドライバ部１３０へ出力する制御信号の設定値を、以下に説明する設定値とすることで、ドライバ部１３０が、ホールド状態をロック状態と区別して正確に認識できるようにして、ホールド状態を維持させる。

すなわち、位置・速度追従制御部１２３は、制御信号、特に、ドライバ部１３０がブラシレスＤＣモータ１００へ出力するＰＷＭ電圧を制御するＰＷＭ信号をドライバ部１３０に出力し、このＰＷＭ信号によってドライバ部１３０がブラシレスＤＣモータ１００に出力するＰＷＭ電圧は、図１０及び図１１に示すように、ＰＷＭ信号に応じた極性反転周期Ｔ１で極性反転する。

そして、本実施例の位置・速度追従制御部１２３は、図１０及び図１１に示すように、ＰＷＭ信号の極性反転周期（反転周期）Ｔ１が、ドライバ部１３０がロック状態であると判定するロック検知時間Ｔｒよりも短い時間、すなわち、Ｔ１（極性反転周期）＜Ｔｒ（ロック検知時間）に設定されている。

また、位置・速度追従制御部１２３は、ＰＷＭ信号の極性が反転している時間、すなわち、極性反転時間（反転時間）Ｔ２を、図１０及び図１１に示すように、ドライバ部１３０がＰＷＭ信号の極性が反転していることを検出可能な時間、すなわち、極性反転検出可能時間Ｔｋよりも長く、かつ、ブラシレスＤＣモータ１００の電気時定数Ｔｅよりも短く、すなわち、Ｔｋ（極性反転検出可能時間）≦Ｔ２（極性反転時間）＜Ｔｅ（電気時定数）に設定されている。

この場合、図１０及び図１１に示すように、ブラシレスＤＣモータ１００の回転位置（出力軸１００ａの位置）が目標位置に到達して、出力軸１００ａの位置誤差が位置誤差許容幅（許容範囲）内に収まると、ＰＷＭ信号の電圧（図１０の制御電圧）が、ドライバ部１３０がロック判定するロック検知時間Ｔｒよりも短い極性反転周期Ｔ１で極性反転する。なお、ブラシレスＤＣモータ１００の電気時定数Ｔｅは、Ｔｅ＝Ｌ／Ｒａ（Ｌ：等価インダクタンス、Ｒａ：巻線抵抗）で表され、出力軸１００ａを拘束しておいて、コイルに定電圧を印加してから電流がその飽和値の６３％まで立ち上がるのに要する時間である。

したがって、ドライバ部１３０は、位置ホールド状態のときには、モータ駆動制御部１２０から入力されるＰＷＭ信号が、ロック検知時間Ｔｒよりも短い極性反転周期Ｔ１で極性反転するため、位置ホールド状態をロック状態であるとは誤認識しない。また、ドライバ部１３０は、極性反転時間Ｔ２が極性反転検出可能時間Ｔｋよりも長く、かつ、電気時定数Ｔｅよりも短く設定されているため、ロック状態であると誤判定することを確実に防止しつつ、振動することを防止することができる。

一方、位置・速度追従制御部１２３には、目標位置を示す目標位置信号が目標位置・速度計算部１２１から入力されるとともに、モータ位置・速度計算部１２２からモータ位置信号が入力されるため、図８に示したように、ブラシレスＤＣモータ１００の出力軸１００ａの位置が、目標位置から位置誤差許容幅を超えてずれると、位置・速度追従制御部１２３は、制御信号をドライバ部１３０に出力して、元の目標位置に戻すという位置ホールド状態を維持する。

そして、ブラシレスＤＣモータ１００に負荷がかかり、制御電圧が流れて位置ホールド状態が維持されているような場合、極性反転時に制御電圧が逆転して流れようとして、極性が元に戻ると、制御電圧が戻ることとなる。この場合、極性反転時間Ｔ２が長いと、連続して起こることで、ブラシレスＤＣモータ１００が僅かに振動するおそれがあるが、本実施例においては、Ｔｋ≦Ｔ２＜Ｔｅに設定されているため、このような振動を防止することができる。

なお、位置・速度追従制御部１２３は、図１０では、ブラシレスＤＣモータ１００の出力軸１００ａが目標位置に位置してその位置誤差が位置誤差許容幅内に収まると、極性反転周期Ｔ１で極性反転時間Ｔ２だけ極性反転させているが、図１１では、ブラシレスＤＣモータ１００の出力軸１００ａが目標位置に位置してその位置誤差が位置誤差許容幅内に収まると、一度、制御電圧の極性を、ロック検知時間Ｔｒ未満の時間で反転させた後に、極性反転周期Ｔ１で極性反転時間Ｔ２だけ極性反転させている。

すなわち、図１０と図１１のいずれの場合であっても、ドライバ部１３０が位置ホールド状態をロック状態と誤認識することを防止することができるとともに、振動することを防止することができる。

なお、上記説明では、Ｔｋ≦Ｔ２＜Ｔｅに設定しているが、Ｔｋ≦Ｔ１−Ｔ２＜Ｔｅの関係に設定してもよい。

すなわち、極性反転時間Ｔ２を長く設定し、極性反転周期Ｔ１から極性反転時間Ｔ２を減算した時間を、短くして、極性反転検出可能時間Ｔｋと電気時定数Ｔｅとの間に収まる時間に設定してもよい。

このようにしても、上記同様に、振動が発生することを防止することができる。

なお、上記極性反転周期Ｔ１及び極性反転時間Ｔ２は、ばらつきがあってもよい。

このように、本実施例のデジタルカラー複写装置１は、モータ制御部１１０が、ブラシレスＤＣモータ１００の出力軸１００ａの回転方向と回転量を検出してエンコーダパルス（実回転信号）Ａ、Ｂとして出力するエンコーダ（回転検出手段）１０１と、目標回転方向と目標回転量を指定する目標回転信号が入力され、該目標回転信号とエンコーダパルスＡ、Ｂに基づいて、制御信号を出力するとともに、所定のホールド状態では、所定の反転周期Ｔ１で所定の反転時間だけ極性の反転するＰＷＭ信号（反転制御信号）を出力するモータ駆動制御部（駆動制御手段）１２０と、モータ駆動制御部１２０の出力する制御信号に基づいてブラシレスＤＣモータ１００に駆動電力を供給して回転駆動させるとともに、モータ駆動制御部１２０からＰＷＭ信号が所定のロック検知時間Ｔｒ以上未出力であると、ブラシレスＤＣモータ１００への該駆動電力の供給を遮断するドライバ部（駆動手段）１３０と、を備え、前記反転周期Ｔ１が、前記ロック検知時間Ｔｒに対して、Ｔ１＜Ｔｒの関係に設定されている。

したがって、位置ホールド状態においては、ドライバ部１３０のロック検知時間Ｔｒよりも短い反転周期Ｔ１で反転するＰＷＭ信号をモータ駆動制御部１２０からドライバ部１３０に出力して、該ドライバ部１３０がロック検知時間Ｔｒ内にＰＷＭ信号を検出することができ、位置ホールド状態をロック状態と区別して正確に認識して、位置ホールド状態を維持することができる。

また、本実施例のデジタルカラー複写装置１は、モータ制御部１１０が、ブラシレスＤＣモータ１００の出力軸１００ａの回転方向と回転量を検出してエンコーダパルス（実回転信号）Ａ、Ｂとして出力する回転検出処理ステップと、目標回転方向と目標回転量を指定する目標回転信号が入力され、該目標回転信号とエンコーダパルスＡ、Ｂに基づいて、制御信号を出力するとともに、所定のホールド状態では、所定の反転周期Ｔ１で所定の反転時間だけ極性の反転するＰＷＭ信号（反転制御信号）を出力する駆動制御処理ステップと、該駆動制御処理ステップで出力される制御信号に基づいてブラシレスＤＣモータ１００に駆動電力を供給して回転駆動させるとともに、該駆動制御処理ステップからＰＷＭ信号が所定のロック検知時間Ｔｒ以上未出力であると、ブラシレスＤＣモータ１００への該駆動電力の供給を遮断する駆動処理ステップと、を有し、前記反転周期Ｔ１が、前記ロック検知時間Ｔｒに対して、Ｔ１＜Ｔｒの関係に設定されている。

したがって、位置ホールド状態においては、ドライバ部１３０のロック検知時間Ｔｒよりも短い反転周期Ｔ１で反転するＰＷＭ信号をモータ駆動制御部１２０からドライバ部１３０に出力して、該ドライバ部１３０がロック検知時間Ｔｒ内にＰＷＭ信号を検出することができ、位置ホールド状態をロック状態と区別して正確に認識して、位置ホールド状態を維持することができる。

さらに、本実施例のデジタルカラー複写装置１は、モータ制御部１１０が、コンピュータに、ブラシレスＤＣモータ１００の出力軸１００ａの回転方向と回転量を検出してエンコーダパルス（実回転信号）Ａ、Ｂとして出力する回転検出処理と、目標回転方向と目標回転量を指定する目標回転信号が入力され、該目標回転信号とエンコーダパルスＡ、Ｂに基づいて、制御信号を出力するとともに、所定のホールド状態では、所定の反転周期Ｔ１で所定の反転時間だけ極性の反転するＰＷＭ信号（反転制御信号）を出力する駆動制御処理と、該駆動制御処理で出力される制御信号に基づいてブラシレスＤＣモータ１００に駆動電力を供給して回転駆動させるとともに、該駆動制御処理からＰＷＭ信号が所定のロック検知時間Ｔｒ以上未出力であると、ブラシレスＤＣモータ１００への該駆動電力の供給を遮断する駆動処理と、を実行させ、前記反転周期Ｔ１が、前記ロック検知時間Ｔｒに対して、Ｔ１＜Ｔｒの関係に設定されているモータ制御プログラムを搭載している。

したがって、位置ホールド状態においては、ドライバ部１３０のロック検知時間Ｔｒよりも短い反転周期Ｔ１で反転するＰＷＭ信号をモータ駆動制御部１２０からドライバ部１３０に出力して、該ドライバ部１３０がロック検知時間Ｔｒ内にＰＷＭ信号を検出することができ、位置ホールド状態をロック状態と区別して正確に認識して、位置ホールド状態を維持することができる。

また、本実施例のデジタルカラー複写装置１は、ブラシレスＤＣモータ１００が、電気時定数Ｔｅを有し、前記反転制御信号の前記反転時間をＴ２、ドライバ部１３０が該反転制御信号の反転を検出可能な極性反転検出可能時間をＴｋとしたとき、該反転時間Ｔ２、該極性反転検出可能時間Ｔｋ及び前記電気時定数Ｔｅが、Ｔｋ≦Ｔ２＜Ｔｅの関係にある。

したがって、ブラシレスＤＣモータ１００に負荷がかかり、ブラシレスＤＣモータ１００に電力供給されてホールド状態が維持されていて、極性反転時に供給電力が逆転して流れようとして、極性が元に戻ると、供給電力が戻る際に、極性反転時間Ｔ２が長いと、上記動作が連続して起こることで、ブラシレスＤＣモータ１００が僅かに振動するおそれがあるが、Ｔｋ≦Ｔ２＜Ｔｅに設定されているため、この振動が発生することを防止することができる。

さらに、本実施例のデジタルカラー複写装置１は、ブラシレスＤＣモータ１００が、電気時定数Ｔｅを有し、前記反転制御信号の前記反転時間をＴ２、ドライバ部１３０が該反転制御信号の反転を検出可能な極性反転検出可能時間をＴｋとしたとき、該反転時間Ｔ２、該極性反転検出可能時間Ｔｋ及び前記電気時定数Ｔｅが、Ｔｋ≦Ｔ１−Ｔ２＜Ｔｅの関係にある。

したがって、ブラシレスＤＣモータ１００に負荷がかかり、ブラシレスＤＣモータ１００に電力供給されてホールド状態が維持されていて、極性反転時に供給電力が逆転して流れようとして、極性が元に戻ると、供給電力が戻る際に、極性反転時間Ｔ２が長いと、上記動作が連続して起こることで、ブラシレスＤＣモータ１００が僅かに振動するおそれがあるが、Ｔｋ≦Ｔ１−Ｔ２＜Ｔｅに設定されているため、この振動が発生することを防止することができる。

また、本実施例のデジタルカラー複写装置１は、モータ駆動制御部１２０が、前記目標回転信号の示す目標位置とエンコーダパルスＡ、Ｂの示す現在位置との位置誤差を算出し、該目標回転信号が所定の待ち時間Ｔｔ同じ値を継続し、該位置誤差が所定の位置誤差許容幅（許容範囲）内であると、前記ホールド状態であるとして、該ホールド状態が継続している間は、ＰＷＭ信号を連続して出力している。

したがって、位置ホールド状態が維持されている間、ＰＷＭ信号を連続して出力して、ドライバ部１３０が位置ホールド状態をロック状態と誤認識することを確実に防止することができ、利用性を向上させることができる。

さらに、本実施例のデジタルカラー複写装置１は、前記モータが、ブラシレスＤＣモータ１００であり、前記回転検出手段が、ブラシレスＤＣモータ１００の出力軸（出力軸）１００ａの回転量と回転方向を検出するエンコーダ１０１である。

したがって、ブラシレスＤＣモータ１００を駆動するドライバ部１３０が、位置ホールド状態をロック状態と誤認識することを確実にかつ安価に防止することができ、安価に利用性を向上させることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を好適な実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例で説明したものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

１ デジタルカラー複写装置
１０ 給紙部
１１ａ〜１１ｄ 給紙トレイ
１２ａ〜１２ｄ 底板
１３ａ〜１３ｄ ローラ群
１４ 用紙搬送路
１５ 搬送ローラ
１６ 手差し給紙部
２０ 画像形成部
２１ 光書き込み部
２２ ２次転写部
２３ 定着部
２４ 反転部
２５ レジストローラ
２６ 排紙トレイ
３０ 転写ベルト機構部
３１ 転写ベルト
４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ 作像部
４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ 感光体
５０ 読み取り部
５１ コンタクトガラス
６０ ＡＤＦ
６１ 原稿テーブル
６１ａ 可動原稿テーブル
６２ ピックアップローラ
６３ 給紙ベルト
６４ リバースローラ
６５ プルアウトローラ
６６ 中間ローラ
６７ 読み取り入口ローラ
６８ 押し当てローラ
６９ 第１原稿ガラス
７０ 読み取り出口ローラ
７１ 第２読み取り部
７２ 第２押し当てローラ
７３ 第２読み取り出口ローラ
７４ 排紙ローラ
７５ 搬送路
７６ 搬送ガイド板
７７ セットセンサ
７７ａ 原稿長さセンサ
７８ センサ
７９ 排紙トレイ
９０ ローラ駆動機構
１００ ブラシレスＤＣモータ
１００ａ 出力軸
１０１ エンコーダ
１０１ａ エンコーダディスク
１０１ｂ 透過型フォトセンサ
１０１ｃ エンコーダディスク
１０１ｄ 反射型フォトセンサ
１０２ ホールＩＣ
１１０ モータ制御部
１２０ モータ駆動制御部
１２１ 目標位置・速度計算部
１２２ モータ位置・速度計算部
１２３ 位置・速度追従制御部
１３０ ドライバ部
１４０ 目標信号生成部
Ｐ 用紙
Ｇ 原稿

特開２００４−３２４１０５号公報

Claims (8)

1. 入力される制御信号の制御電圧が第１の時間以上変化しない場合にモータへの電力供給を遮断するドライバ部に対して前記制御信号を出力する制御装置であって、
   前記ドライバ部に対して前記制御信号を出力する出力部と、
   前記モータのロータ位置の変動により出力されるエンコーダ信号が入力される入力部と、を備え、
   前記モータのロータ位置を保持するように停止させる位置ホールド状態となると、前記制御信号の制御電圧を、前記モータの電気時定数よりも短い第２の時間、第１の制御電圧から第２の制御電圧に変更した後に前記第１の制御電圧に戻し、かつ当該第２の制御電圧への変更を前記第１の時間よりも短い間隔で行い、
   前記位置ホールド状態において前記入力部に前記エンコーダ信号が入力された場合に、当該エンコーダ信号に基づいて前記ロータ位置を元に戻すように前記制御信号を変化させる
   ことを特徴とする制御装置。
2. 前記第２の時間は、前記ドライバ部が前記制御電圧の変化を検出可能な時間より長い
   ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記入力部に前記エンコーダ信号が入力されて前記ロータ位置が予め定められた位置誤差許容幅を超えた場合に、当該エンコーダ信号に基づいて前記ロータ位置を元に戻すように前記制御信号を変化させる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記モータの目標回転方向及び目標回転量を示す目標回転信号が入力され、前記位置ホールド状態でない場合には、当該目標回転信号及び前記エンコーダ信号に基づいて前記制御信号を変化させる
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の制御装置。
5. 請求項１から４の何れか一項に記載の制御装置と、前記モータと、前記ドライバ部とを備える駆動装置であって、
   前記モータの出力軸と同心軸上に設けられているエンコーダディスクを読み取って前記エンコーダ信号を出力するセンサを備える
   ことを特徴とする駆動装置。
6. 請求項５に記載の駆動装置と、
   前記駆動装置によって駆動される搬送手段と、を備える
   ことを特徴とする搬送装置。
7. 請求項５に記載の駆動装置と、
   前記駆動装置によって駆動される搬送手段と、を備える
   ことを特徴とする画像処理装置。
8. 入力される制御信号の制御電圧が第１の時間以上変化しない場合にモータへの電力供給を遮断するドライバ部に対して前記制御信号を出力する出力部と、
   前記モータのロータ位置の変動により出力されるエンコーダ信号が入力される入力部と、を備える制御装置における制御方法であって、
   前記モータのロータ位置を保持するように停止させる位置ホールド状態となると、前記制御信号の制御電圧を、前記モータの電気時定数よりも短い第２の時間、第１の制御電圧から第２の制御電圧に変更した後に前記第１の制御電圧に戻し、かつ当該第２の制御電圧への変更を前記第１の時間よりも短い間隔で行う電圧制御ステップと、
   前記位置ホールド状態において前記入力部に前記エンコーダ信号が入力された場合に、当該エンコーダ信号に基づいて前記ロータ位置を元に戻すように前記制御信号を変化させる位置制御ステップと、を備える
   ことを特徴とする制御方法。
   

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