JP6904664B2 - モータ接続検知装置及び方法、モータ駆動システム、並びにそれを適用した画像形成装置、及び搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータ接続検知装置及び方法、モータ駆動システム、並びにそれを適用した画像形成装置、及び搬送装置に関する。

従来、プリンタ機能、複写機機能、スキャナ機能、ファクシミリ機能等の複数の機能を一つの筐体に纏めたデジタル複合機である多機能周辺装置（ＭＦＰ：ＭｕｌｔｉＦｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）仕様や、ＬＰ（レーザプリンタ）等の画像形成装置では、用紙搬送用の給紙ローラを駆動するＤＣモータやトナー供給を行うドラムを回転駆動するドラム駆動モータ等に複数のステッピングモータが使用されている。

このステッピングモータでは、コネクタ抜け、ハーネスやモータ巻線の断線等の接続異常を検出する必要がある。こうしたステッピングモータの接続異常を検知する周知技術として、コネクタ抜け又はコネクタよりステッピングモータまでの配線の断線又は短絡を駆動回路側で検出する「ステッピングモータ接続検知回路」（特許文献１参照）が挙げられる。

上述した特許文献１に係るステッピングモータ接続検知回路の技術によれば、ユニポーラ型のステッピングモータにおいて、モータ巻線と接地との間に抵抗を挿入し、ステッピングモータに電流が流れていないモータＯＦＦ時にモータ巻線を介して抵抗で分圧した電源電圧を検出することにより接続異常を判断するものであるが、バイポーラ型のステッピングモータを対象にすると、ドライバ回路（モータドライバ）の構成上、モータＯＦＦ時にモータ巻線を介して電源電圧を検出することができず、結果として適用できないという問題がある。

本発明は、このような問題点を解決すべくなされたもので、その技術的課題は、バイポーラ型ステッピングモータを対象として、コネクタ抜け、ハーネスやモータ巻線の断線等の接続異常を適確に検出することができるモータ接続検知装置及び方法、モータ駆動システム、並びにそれを適用した画像形成装置、及び搬送装置を提供することにある。

上記技術的課題を解決するため、本発明の第１の手段は、バイポーラ型ステッピングモータと、前記バイポーラ型ステッピングモータへ供給する電流を制御するモータドライバと、前記バイポーラ型ステッピングモータと前記モータドライバとの間に接続され、当該バイポーラ型ステッピングモータに流れるモータＯＮ時の回生電流により発生する回生電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段で検出された前記回生電圧に基づいて前記バイポーラ型ステッピングモータの接続異常を判断する判断手段と、を備えたモータ接続検知装置であって、前記判断手段は、前記回生電流の電流減衰方式に係るファーストディケイ期間において前記モータＯＮ時に流れる前記回生電流により発生した前記回生電圧に基づいて前記バイポーラ型ステッピングモータの接続異常を判断することを特徴とする。

また、本発明の第２の手段は、モータドライバによりバイポーラ型ステッピングモータへ供給する電流を制御する電流制御ステップと、前記バイポーラ型ステッピングモータと前記モータドライバとの間に接続された電圧検出手段により当該バイポーラ型ステッピングモータに流れるモータＯＮ時の回生電流により発生する回生電圧を検出する電圧検出ステップと、判断手段により前記電圧検出ステップで検出された前記回生電圧に基づいて前記バイポーラ型ステッピングモータの接続異常を判断する判断ステップと、を有するモータ接続検知方法であって、前記判断ステップでは、前記回生電流の電流減衰方式に係るファーストディケイ期間において前記モータＯＮ時に流れる前記回生電流により発生した前記回生電圧に基づいて前記バイポーラ型ステッピングモータの接続異常を判断することを特徴とする。

更に、本発明の第３の手段は、上記第１の手段のモータ接続検知装置と、判断手段として働くと共に、モータドライバによる電流の制御量を指令する制御指令を生成する中央演算処理機能の制御部と、を備えたモータ駆動システムであることを特徴とする。

加えて、本発明の第４の手段は、上記第３の手段のモータ駆動システムのモータ接続検知装置におけるバイポーラ型ステッピングモータを、給紙ローラを駆動するＤＣモータとドラムを回転駆動するドラム駆動モータとの少なくとも一方に適用した画像形成装置であることを特徴とする。

その他、本発明の第５の手段は、上記第３の手段のモータ駆動システムのモータ接続検知装置におけるバイポーラ型ステッピングモータを、搬送ローラを駆動するモータに適用した搬送装置であることを特徴とする。

本発明によれば、上記構成又は処理プロセスにより、バイポーラ型ステッピングモータを対象として、コネクタ抜け、ハーネスやモータ巻線の断線等の接続異常を適確に検出することができるようになる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施例に係るモータ接続検知装置を含むモータ駆動システムの基本構成を示した回路ブロック図である。 図１に示すモータ駆動システムに備えられるモータドライバにおける回生電流の電流減衰方式に係る電流経路を示した模式図であり、（ａ）はファーストディケイ期間での電流経路を示す図、（ｂ）はスローディケイ期間での電流経路を示す図である。 図１に示すモータ駆動システムに備えられるモータドライバにおける回生電流の電流減衰方式に係る時間に対する出力波形として、スローディケイ／ファーストディケイ期間での出力電流に関する波形とスローディケイ／ファーストディケイ期間での出力電圧に関する波形とを対比して示した図である。 図１に示すモータ駆動システムに備えられる制御部でバイポーラ型ステッピングモータの接続異常の検出を行う際の動作処理を示すフローチャートである。 図１に示すモータ駆動システムを適用した画像形成装置の基本構成を側面方向から示した機構概略図である。

以下に、本発明のモータ接続検知装置及び方法、モータ駆動システム、並びにそれを適用した画像形成装置、及び搬送装置について、実施例を挙げ、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例に係るモータ接続検知装置を含むモータ駆動システムの基本構成を示した回路ブロック図である。

図１を参照すれば、このモータ駆動システムは、バイポーラ型ステッピングモータ（ＳＴＭ）５０２と、バイポーラ型ステッピングモータ５０２へ供給する電流を制御するモータドライバ５０１と、バイポーラ型ステッピングモータ５０２とモータドライバ５０１との間の接続構成として、モータドライバ５０１の出力端子ＯＵＴ１Ｂ、ＯＵＴ２Ｂにそれぞれ対応するモータ巻線と接地との間に挿入された抵抗５０３、５０４及び平滑コンデンサ５０５による第１系統のＣＲ回路と抵抗５０６、５０７及び平滑コンデンサ５０８による第２系統のＣＲ回路とで構成され、バイポーラ型ステッピングモータ５０２に電流が流れるモータＯＮ時の回生電流により発生する電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段で検出された電圧に基づいてバイポーラ型ステッピングモータ５０２の接続異常を判断する判断手段として働くと共に、モータドライバ５０１による電流の制御量を指令する制御指令を生成する中央演算処理機能の制御部（ＣＰＵ）５００と、を備えて構成される。このうち、制御部５００の判断手段は、後文で詳述するように回生電流の電流減衰方式に係るファーストディケイ期間で発生した電圧に基づいてバイポーラ型ステッピングモータ５０２の接続異常を判断する。因みに、このモータ駆動システムにおいて、制御部５００の判断手段の働きのみを留意した機能構成は、モータ接続検知装置とみなされて良いものである。

各部について詳細に説明すれば、制御部５００のタイマ出力端子ＴＩＭＥＲは、モータドライバ５０１のクロック端子ＣＬＫに接続され、モータドライバ５０１はクロック信号の周波数に同期したタイミングでバイポーラ型ステッピングモータ５０２の各相を励磁させる電圧を出力し、供給電流を制御する。制御部５００の入出力端子ＩＯは、モータドライバ５０１における各種制御信号端子ＣＷ₋ＣＣＷ、ＥＶＡＢＬＥ、ＰＳに接続され、モータドライバ５０１ではそれぞれ回転方向制御、イネーブル制御、リセット制御を実行する。第１系統のＣＲ回路に係る抵抗５０３、５０４と第２系統のＣＲ回路に係る抵抗５０６、５０７とは、モータドライバ５０１の出力端子ＯＵＴ１Ｂ、ＯＵＴ２Ｂの電圧を分圧して制御部５００のＡ／Ｄコンバータ端子Ａ／Ｄへ入力する。分圧比として、ここでは電源電圧端子ＶＣＣの電源電圧２４Ｖを３．３Ｖレベルに分圧する場合を例示でき、この場合に抵抗５０３、５０６の抵抗値を１００ｋΩ、抵抗５０４、５０７の抵抗値を１１ｋΩとする場合を例示できる。第１系統のＣＲ回路に係る平滑コンデンサ５０５及び第２系統のＣＲ回路に係る平滑コンデンサ５０８は、外来ノイズを除去する働きの他、後文で説明する回生電流の電流減衰方式に係るスローディケイ（ＳＬＯＷ ＤＥＣＡＹ）期間とファーストディケイ（ＦＡＳＴ ＤＥＣＡＹ）期間とで出力電圧の平滑化を行うもので、ここでは電荷容量０．０３３μＦとする場合を例示できる。尚、モータドライバ５０１における接地端子ＧＮＤと共に抵抗を介在させて接地されるその他の電流検出端子ＲＮＦ１、ＲＮＦ１５と電流検出端子ＲＮＦ２、ＲＮＦ２５とに係る４ピンは、後述するようにスローディケイ（ＳＬＯＷ ＤＥＣＡＹ）期間とファーストディケイ（ＦＡＳＴ ＤＥＣＡＹ）期間とでバイポーラ型ステッピングモータ５０２に流れる出力電流Ｉｏを検出し、その出力電流Ｉｏが最大出力電流Ｉｏｍａｘ以下の電流となるようにチョッピング制御駆動に用いられるものである。

図２は、上述したモータ駆動システムに備えられるモータドライバ５０１における回生電流の電流減衰方式に係る電流経路を示した模式図であり、同図（ａ）はファーストディケイ（ＦＡＳＴ ＤＥＣＡＹ）期間での電流経路を示す図、同図（ｂ）はスローディケイ（ＳＬＯＷ ＤＥＣＡＹ）期間での電流経路を示す図である。

図２（ａ）、（ｂ）を参照すれば、モータドライバ５０１では、バイポーラ型ステッピングモータ５０２に定電流を供給するため、４個の電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）Ｑ１〜Ｑ４を用いてＨブリッジ制御回路を構成しており、バイポーラ型ステッピングモータ５０２の電流を検出した結果から各電界効果型トランジスタＱ１〜Ｑ４のスイッチング動作を制御して出力をＯＮ・ＯＦＦ制御するチョッピング制御を行う。チョッピング制御では、Ｈブリッジ制御回路の出力ＯＦＦ時に回生電流の電流減衰方式に係るスローディケイ（ＳＬＯＷ ＤＥＣＡＹ）とファーストディケイ（ＦＡＳＴ ＤＥＣＡＹ）とが混在したミックスディケイ（ＭＩＸ ＤＥＣＡＹ）を行う。Ｈブリッジ制御回路の基本機能では、電界効果型トランジスタＱ１、Ｑ４を同時にＯＮ、又は電界効果型トランジスタＱ２、Ｑ３を同時にＯＮすることで、バイポーラ型ステッピングモータ５０２に流す電流経路を切り替えることができる。図２（ａ）、（ｂ）では、チョッピング制御による出力ＯＮ時には電界効果型トランジスタＱ１〜Ｑ４を選択的にＯＮ、出力ＯＦＦ時には電界効果型トランジスタＱ１〜Ｑ４を選択的にＯＦＦにすることを示している。図２（ａ）に示されるファーストディケイ（ＦＡＳＴ ＤＥＣＡＹ）期間は、出力ＯＦＦ制御時（電流減衰時）において、電界効果型トランジスタＱ２をＯＦＦに維持し、電界効果型トランジスタＱ３をＯＦＦからＯＮにし、電界効果型トランジスタＱ１、Ｑ４をＯＮからＯＦＦにした状態で得られる。図２（ｂ）に示されるスローディケイ（ＳＬＯＷ ＤＥＣＡＹ）期間は、出力ＯＦＦ制御時（電流減衰時）において、電界効果型トランジスタＱ４をＯＮに維持し、電界効果型トランジスタＱ２をＯＦＦに維持し、電界効果型トランジスタＱ３をＯＦＦからＯＮにし、且つ電界効果型トランジスタＱ１をＯＮからＯＦＦにした状態で得られる。何れの場合にもＯＦＦ制御時（電流減衰時）の回生電流はＨブリッジ制御回路において図中の点線の電流経路で示されるように流れる。

上述した図２（ａ）に示されるファーストディケイ（ＦＡＳＴ ＤＥＣＡＹ）期間では電源電圧＋２４Ｖに回生電流が流れるため、出力端子ＯＵＴ１Ｂ、ＯＵＴ２Ｂの電圧は、電源電圧＋２４Ｖとモータドライバ５０１のＨブリッジ制御回路内のダイオード電圧Ｖｆｐとの合計値になる。これに対し、図２（ｂ）に示されるスローディケイ（ＳＬＯＷ ＤＥＣＡＹ）期間では、電源電圧＋２４Ｖに回生電流が流れないため、出力端子ＯＵＴ１Ｂ、ＯＵＴ２Ｂの分圧ＯＵＴ１Ｂ／ＯＵＴ２Ｂの電圧は、ほぼ０Ｖ（モータ電流値×トランジスタＯＮ抵抗値）となる。因みに、図中に太実線で示した電流経路は、後述するようにバイポーラ型ステッピングモータ５０２を励磁ホールド状態としたときにＨブリッジ制御回路において電流が流れる様子を示している。

図３は、上述したモータ駆動システムに備えられるモータドライバ５０１における回生電流の電流減衰方式に係る時間ｔに対する出力波形として、スローディケイ／ファーストディケイ期間での出力電流Ｉｏに関する波形とスローディケイ／ファーストディケイ期間での出力電圧Ｖ_／Ａに関する波形とを対比して示した図である。

図３を参照すれば、実施例に係るモータ駆動システムでは、モータドライバ５０１の出力ＯＦＦ時には上述したミックスディケイ（ＭＩＸ ＤＥＣＡＹ）を行うチョッピング制御を実施することにより、出力端子ＯＵＴ１Ｂ、ＯＵＴ２Ｂの電圧は、出力電圧Ｖ_／Ａの矩形波のような挙動となり、そのときの出力電流Ｉｏは最大出力電流Ｉｏｍａｘと最小出力電流Ｉｏｍｉｎとの間でジグザグ波形となる。出力電圧Ｖ_／Ａの矩形波の最大値はダイオード電圧Ｖｆｐと電源電圧Ｖａａとの合計値となる。分圧ＯＵＴ１Ｂ／ＯＵＴ２Ｂの電圧は、第１系統のＣＲ回路に係る抵抗５０３、５０４及び平滑コンデンサ５０５と第２系統のＣＲ回路に係る抵抗５０６、５０７及び平滑コンデンサ５０８とのフィルタ機能で分圧・平滑化を行う。

ここでは、出力電圧Ｖ_／Ａの矩形波の最初の立下りで出力電流Ｉｏが最小出力電流Ｉｏｍｉｎから最大出力電流Ｉｏｍａｘに至るように一定の割合で増加するトランジスタＯＮ期間ｔ_ＯＮとその後に出力電流Ｉｏが緩やかに一定の割合で立ち下がるスローディケイ（ＳＬＯＷ ＤＥＣＡＹ）期間ｔ_{ＳＬＯＷ ＤＥＣＡＹ}とその後に出力電流Ｉｏが急峻に一定の割合で立ち下がるファーストディケイ（ＦＡＳＴ ＤＥＣＡＹ）期間ｔ_{ＦＡＳＴ ＤＥＣＡＹ}との合計に該当するチョッピング周期ｔ_ＣＨＯＰに対するファーストディケイ（ＦＡＳＴ ＤＥＣＡＹ）期間ｔ_{ＦＡＳＴ ＤＥＣＡＹ}のデューティ（Ｄｕｔｙ）が１７％であるため、制御部５００のＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）コンバータ端子Ａ／Ｄには０．４Ｖ程度の電圧が印加されて入力される。但し、この際、バイポーラ型ステッピングモータ５０２を駆動するモータドライバ５０１に対して、コネクタ抜け、ハーネスやモータ巻線の断線等の接続異常が発生した場合には、バイポーラ型ステッピングモータ５０２に電流が流れないため、図３に示す出力電圧Ｖ_／Ａの矩形波を発生せず、制御部５００のＡ／Ｄコンバータ端子Ａ／Ｄには０Ｖ程度の電圧が印加されて入力されることになる。これに伴い、制御部５００の判断手段の機能はファーストディケイ（ＦＡＳＴ ＤＥＣＡＹ）期間ｔ_{ＦＡＳＴ ＤＥＣＡＹ}で発生した電圧に基づいてバイポーラ型ステッピングモータ５０２の接続異常を判断することができる。因みに、実施例ではモータＯＮ状態の中にモータドライバ５０１の出力ＯＮ状態と出力ＯＦＦ状態とがあり、モータドライバ５０１の出力ＯＮ状態をモータドライバ５０１からバイポーラ型ステッピングモータ５０２に電流が供給されている状態［上述したトランジスタＯＮ期間ｔ_ＯＮが該当する］とし、モータドライバ５０１の出力ＯＦＦ状態をモータドライバ５０１からバイポーラ型ステッピングモータ５０２に電流が供給されていないが、バイポーラ型ステッピングモータ５０２に溜まったコイル電流のエネルギーによって回生電流が流れる状態［上述したスローディケイ(ＳＬＯＷ ＤＥＣＡＹ）期間ｔ_{ＳＬＯＷ ＤＥＣＡＹ}とファーストディケイ（ＦＡＳＴ ＤＥＣＡＹ）期間ｔ_{ＦＡＳＴ ＤＥＣＡＹ}とを合わせた期間が該当する］としている。

図４は、上述したモータ駆動システムに備えられる制御部５００でバイポーラ型ステッピングモータ５０２の接続異常の検出を行う際の動作処理を示すフローチャートである。

図４を参照すれば、異常の検出の動作処理では、最初にモータドライバ５０１によるバイポーラ型ステッピングモータ５０２のＯＦＦ時の制御部５００におけるＡ／Ｄコンバータ端子Ａ／ＤのＡ／Ｄポートを２ｍｓ周期で３回リードする故障検出用Ａ／Ｄポートリード×３回（ステップＳ１）の処理を行う。ここでは実際にバイポーラ型ステッピングモータ５０２の１つにつき、Ａ相／Ｂ相の２相分のデータをリードすることになる。この後、リードしたデータの中央値を保存することにより、励磁ホールド前Ａ／Ｄポートリード値を保存（ステップＳ２）する処理を行う。例えばＡ相中央値＝Ａ、Ｂ相中央値＝Ｂとする場合を例示できる。

次に、制御部５００は、モータドライバ５０１に指示してバイポーラ型ステッピングモータ５０２の励磁ホールドを開始（ステップＳ３）した後、最短時間ｍｉｎ２ｍｓ待機(ステップＳ４）してからＡ／Ｄコンバータ端子Ａ／ＤのＡ／Ｄポートを２ｍｓ周期で３回リードする故障検出用Ａ／Ｄポートリード×３回≪ステップＳ５）の処理を行う。ここでも実際にバイポーラ型ステッピングモータ５０２の１つにつき、Ａ相／Ｂ相の２相分のデータをリードすることになる。この後、リードしたデータの中央値を保存することにより、励磁ホールド後Ａ／Ｄポートリード値を保存（ステップＳ６）する処理を行う。例えばＡ相中央値＝Ａ′、Ｂ相中央値＝Ｂ′とする場合を例示できる。

引き続いて、制御部５００は、取得したＡ相中央値のＡ、Ａ′とＢ相中央値のＢ、Ｂ′とについて、故障判定下限値≦Ａ′−Ａ≦故障判定上限値であって、故障判定下限値≦Ｂ′−Ｂ≦故障判定上限であるか否か、並びにＡ′−Ａ＜故障判定下限値又はＡ′−Ａ＞故障判定上限値又はＢ′−Ｂ＜故障判定下限値又はＢ′−Ｂ＞故障判定上限値であるか否かを判断することにより故障検出であるか否かの判定（ステップＳ７）を行う。この判定の結果、故障判定下限値≦Ａ′−Ａ≦故障判定上限値であって、故障判定下限値≦Ｂ′−Ｂ≦故障判定上限に該当すれば正常と判断して励磁ホールド終了（ステップＳ８）の処理を行ってから動作処理を終了するが、Ａ′−Ａ＜故障判定下限値又はＡ′−Ａ＞故障判定上限値又はＢ′−Ｂ＜故障判定下限値又はＢ′−Ｂ＞故障判定上限値に該当すれば異常と判断して検出回数が連続３回であるか否かの判定（ステップＳ９）に移行する。因みに、Ａ相中央値のＡ、Ａ′とＢ相中央値のＢ、Ｂ′とに係るＡ′−ＡとＢ′−Ｂとの差分を計算するのは、制御部５００のＡ／Ｄコンバータ端子のオフセット誤差をキャンセルするためであり、故障判定の閾値として故障判定下限値を０．２Ｖ、故障判定上限値を０．８Ｖとする場合を例示できる。

上記検出回数が連続３回であるか否かの判定（ステップＳ９）の結果、異常の検出回数が連続３回未満であれば、先の励磁ホールド後Ａ／Ｄポートリード値を保存（ステップＳ６）する処理で保存したデータをクリア（ステップＳ１０）してから励磁ホールドを開始（ステップＳ３）する処理の前に戻ってそれ以降の処理を繰り返すが、異常の検出回数が連続３回に到達していれば励磁ホールドを終了（ステップＳ１１）してからバイポーラ型ステッピングモータ５０２の異常とみなしてステッピングモータ異常（ステップＳ１２）を検出した旨の処理を行う。

ところで、励磁ホールド状態で異常検出する理由は、モータドライバ５０１によるトランジスタＯＮでのバイポーラ型ステッピングモータ５０２に対する回転時には図２（ａ）、（ｂ）に示した電流経路とその逆の電流経路とで交互に電流が流れるが、逆の電流経路に流れた時には制御部５００のＡ／Ｄコンバータ端子Ａ／Ｄには０Ｖ程度の電圧が印加されて入力されるので、Ａ／Ｄコンバータ端子Ａ／Ｄに入力される平滑化した電圧のレベルは小さくなって検出精度が悪化するため、実施例では図２（ａ）、（ｂ）に示すＨブリッジ制御回路において太実線で示した電流経路に従ってのみ電流が流れる励磁ホールド状態で検出する。尚、図４を参照して説明した接続異常の検出に係る動作処理では、バイポーラ型ステッピングモータ５０２に電流が流れていない励磁ホールド前と電流が流れている励磁ホールド後とでそれぞれ電圧値を測定して差分を算出し、電流の流れの有無期間の差分に基づいてオフセットをキャンセルするようにしている他、励磁ホールド中はＡ相、Ｂ相同時に電流を供給して２相分の電圧値を測定している。

以上に説明した実施例に係るモータ接続検知装置を含むモータ駆動システムに係るバイポーラ型ステッピングモータ５０２の異常の検出機能は、モータドライバ５０１によりバイポーラ型ステッピングモータ５０２へ供給する電流を制御する電流制御ステップと,バイポーラ型ステッピングモータ５０２とモータドライバ５０１との間に接続された電圧検出手段によりバイポーラ型ステッピングモータ５０２に電流が流れるモータＯＮ時の回生電流により発生する電圧を検出する電圧検出ステップと、判断手段により電圧検出ステップで検出された電圧に基づいてバイポーラ型ステッピングモータ５０２の接続異常を判断する判断ステップと、を有するモータ接続検知方法として換言することができる。このモータ接続検知方法に係る技術的特徴は、判断ステップにおいて、回生電流の電流減衰方式に係るファーストディケイ（ＦＡＳＴ ＤＥＣＡＹ）期間ｔ_{ＦＡＳＴ ＤＥＣＡＹ}で発生した電圧に基づいてバイポーラ型ステッピングモータ５０２の接続異常を判断するものとなる。また、判断ステップでは、バイポーラ型ステッピングモータ５０２を励磁ホールド状態としたときの電圧に基づいてバイポーラ型ステッピングモータ５０２の接続異常を判断するものである。更に、電流制御ステップでは、バイポーラ型ステッピングモータをチョピング制御駆動するものであり、電圧検出ステップでは、電流制御ステップでのチョッピング制御駆動中のＯＦＦ期間を示すファーストディケイ（ＦＡＳＴ ＤＥＣＡＹ）期間ｔ_{ＦＡＳＴ ＤＥＣＡＹ}のタイミングで電圧を検出するものである。何れにしても、実施例のモータ接続検知に係る手法は、特許文献１の場合のようにモータＯＦＦ時にモータ巻線を介してモータ電源電圧を検出する手法とは異なり、モータＯＮ時の回生電流によって発生する電圧を検出しているため、バイポーラ型ステッピングモータ５０２を対象として、コネクタ抜け、ハーネスやモータ巻線の断線等の接続異常を適確に検出することができるようになる。

図５は、上述したモータ駆動システムを適用した画像形成装置１００の基本構成を側面方向から示した機構概略図である。

図５を参照すれば、この画像形成装置１００は、ＭＦＰ仕様のＬＰタイプのもので、中央に中間転写ユニットが配置され、中間転写ユニットには無端ベルトである中間転写ベルト１０が設けられている。中間転写ベルト１０は、例えば伸びの少ないフッ素樹脂や伸びの大きなゴム材料に帆布等の伸び難い材料で構成された基層に弾性層を設けた複層ベルトである。弾性層は、例えばフッ素系ゴムやアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムの表面に例えばフッ素系樹脂をコーティングして平滑性の優れたコート層を形成したものである。中間転写ベルト１０は、３つの支持ローラ１４〜１６に掛け廻されており、時計廻りに回動駆動される。

支持ローラ１６の左側に画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニングユニット１７が設けられている。支持ローラ１４、１５の間の中間転写ベルト１０には、その移動方向に沿って、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、及びシアン（Ｃ）の各色の感光体ユニット４０、チャージャユニット１８、現像ユニット及びクリーニングユニットから成る作像装置２０が設けられている。この作像装置２０は、ＩＣタグを備え、画像形成装置１００の本体に対して脱着可能に装着されている。作像装置２０の上方には、各色の感光体ユニット４０の感光体ドラムに画像形成するためのレーザ光を照射する書き込みユニット２１が設けられている。因みに、ここでの各色の感光体ドラムを回転駆動するドラム駆動モータには、実施例で説明したモータ駆動システムを適用させることができる。

中間転写ベルト１０の下方には、２つのローラ２３間に無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡して中間転写ベルト１０を押し上げて支持ローラ１６に押し当てるように配置された２次転写ユニット２２が設けられている。２次転写ベルト２４は、中間転写ベルト１０上の画像を用紙上に転写する。２次転写ユニット２２の横側には、用紙上の転写画像を定着する定着ユニット２５が設けられており、トナー像が転写された用紙がそこに送り込まれる。定着ユニット２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加熱・加圧ローラ２７を押し当てたものである。２次転写ユニット２２及び定着ユニット２５の下方には、表面に画像を形成した直後の用紙を裏面にも画像を記録するために表裏を反転して送り出すシート反転ユニット２８が設けられている。

略図する操作部ユニットのスタートスイッチが押されると、原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００の原稿給紙台３０上に原稿があるときは、それをコンタクトガラス３２上に搬送する。原稿給紙台３０上に原稿が無いときにはコンタクトガラス３２上の手置きの原稿を読むために、画像読み取りユニット３００のスキャナを駆動し、第１キャリッジ３３及び第２キャリッジ３４を読み取り走査駆動する。その後、第１キャリッジ３３上の光源からコンタクトガラス３２に光を発射すると共に、原稿面からの反射光を第１キャリッジ３３上の第１ミラーで反射して第２キャリッジ３４に向け、第２キャリッジ３４上のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサであるＣＣＤ３６に結像する。ＣＣＤ３６で得た画像信号に基づいて各色の記録データが生成される。

また、スタートスイッチが押されたときに、中間転写ベルト１０の回動駆動が開始されると共に、作像装置２０の各ユニットの作像準備が開始され、そして各色作像の作像シーケンスが開始され、各色の感光体ドラムに各色の記録データに基づいて変調された露光レーザが投射され、各色の作像プロセスにより、各色のトナー像が中間転写ベルト１０上に一枚の画像として重ね転写される。このトナー画像の先端が２次転写ユニット２２に進入するときに同時に先端が２次転写ユニット２２に進入するようにタイミングを計って用紙が２次転写ユニット２２に送り込まれ、これにより中間転写ベルト１０上のトナー像が用紙に転写する。トナー像が移った用紙は定着ユニット２５に送り込まれ、そこでトナー像が用紙に定着される。

上述した用紙は、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転駆動し、給紙ユニット４３に多段に備える給紙トレイ４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラ４５で１枚だけ分離して、給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して画像形成装置１００内の搬送コロユニット４８に導き、搬送コロユニット４８のレジストローラ４９に突き当てて止めてから、上述したタイミングで２次転写ユニット２２に送り出されるものである。用紙については手差しトレイ５１上に差し込んで給紙することもできる。ユーザが手差しトレイ５１上に用紙を差し込んでいるときには、画像形成装置１００が給紙ローラ５０を回転駆動して手差しトレイ５１上のシートの一枚を分離ローラ５２で分離して手差し給紙路５３に引き込み、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。因みに、ここでの搬送ローラ４７を駆動するＤＣモータにも、実施例で説明したモータ駆動システムを適用させることができる。

給紙テーブル２００には、例えばフォトセンサから成る各種センサが搭載されており、例えば給紙トレイ４４に収納されている用紙の残量や有無を検知するペーパーエンドセンサ、用紙のサイズや向きを検出するサイズ検知センサ、各給紙トレイ４４が画像形成装置１００に装着されているか否かを検出するトレイセット検知センサ等が挙げられる。その他、搬送中に用紙が好適に搬送されているか否か、搬送ジャム（紙詰まり）の発生の有無を検出する紙搬送センサが各給紙トレイ４４に設けられている。定着ユニット２５で定着処理を受けて排出される用紙は、切換爪５５で排出ローラ５６に案内して排紙トレイ５７上にスタックするか、或いは切換爪５５でシート反転ユニット２８に案内し、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。

ところで、画像転写後の中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーは、中間転写体クリーニングユニット１７で除去し、再度の画像形成に備える。レジストローラ４９は一般的には接地されて使用されることが多いが、用紙の紙粉除去のためにバイアス電圧を印加することも可能である。例えば導電性ゴムローラを用いてバイアスを印加するためには、直径１８ｍｍ、表面を１ｍｍ厚みの導電性ＮＢＲゴムとする場合を例示できる。電気抵抗はゴム材の体積抵抗で１０９Ωｃｍ程度である。このようにバイアスを印加したレジストローラ４９を通過した後の用紙の表面は、若干マイナス側に帯電している。このため、中間転写ベルト１０からシートへの転写では、レジストローラ４９に電圧を印加しなかった場合に比べて転写条件が変わることにより、転写条件を変更する場合がある。そこで、中間転写ベルト１０には、トナーを転写する側（表側）には−８００Ｖ程度の電圧を印加し、紙裏面側には転写ローラ６２によって＋２００Ｖ程度の電圧を印加する。

このような構成の画像形成装置１００における感光体ユニット４０の感光体ドラムを回転駆動するドラム駆動モータや搬送ローラ４７を駆動するＤＣモータについて、実施例で説明したモータ駆動システム（モータ接続検知装置）におけるバイポーラ型ステッピングモータ５０２を適用すれば、コネクタ抜け、ハーネスやモータ巻線の断線等の接続異常を適確に検出することができる。

本発明のモータ接続検知装置やモータ駆動システムは、上述した画像形成装置としての画像形成装置１００以外にも、自動車やロボット、或いはアミューズメント機器等の回転駆動系が必要とされる各種分野の機器へ適用させることができる。

その他、本発明のモータ駆動システムは、プリプレグやプラスチックシート、紙幣等のシートを搬送する搬送装置において、搬送ローラを駆動するモータ等に用いるものであっても良い。

１０ 中間転写ベルト
１４〜１６ 支持ローラ
１７ 中間転写体クリーニングユニット
１８ 作像関連機器
２０ 作像装置
２１ 書き込みユニット
２２ ２次転写ユニット
２３ ローラ
２４ ２次転写ベルト
２５ 定着ユニット
２６ 定着ベルト
２７ 加熱・加圧ローラ
２８ シート反転ユニット
３０ 原稿給紙台
３２ コンタクトガラス
３３ 第１キャリッジ
３４ 第２キャリッジ
３５ 結像レンズ
３６ ＣＣＤ
４０ 感光ユニット
４２ 給紙ローラ
４３ 給紙ユニット
４４ 給紙トレイ
４５、５２ 分離ローラ
４６ 給紙路
４７ 搬送ローラ
４８ 搬送コロユニット
４９ レジストローラ
５０ 給紙ローラ
５１ 手差しトレイ
５３ 手差し給紙路
５５ 切換爪
５６ 排出ローラ
５７ 排紙トレイ
６２次転写ローラ
１００ 画像形成装置
２００ 給紙テーブル
３００ 画像読み取りユニット
４００ 原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）
５００ 制御部（ＣＰＵ）
５０１ モータドライバ
５０２ バイポーラ型ステッピングモータ（ＳＴＭ）
５０３、５０４、５０６、５０７ 抵抗
５０５、５０８ 平滑コンデンサ
Ｑ１〜Ｑ４ 電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）

特開２０１１−１５８３３５号公報

Claims (7)

1. バイポーラ型ステッピングモータと、
   前記バイポーラ型ステッピングモータへ供給する電流を制御するモータドライバと、
   前記バイポーラ型ステッピングモータと前記モータドライバとの間に接続され、当該バイポーラ型ステッピングモータに流れるモータＯＮ時の回生電流により発生する回生電圧を検出する電圧検出手段と、
   前記電圧検出手段で検出された前記回生電圧に基づいて前記バイポーラ型ステッピングモータの接続異常を判断する判断手段と、を備えたモータ接続検知装置であって、
   前記判断手段は、前記回生電流の電流減衰方式に係るファーストディケイ期間において前記モータＯＮ時に流れる前記回生電流により発生した前記回生電圧に基づいて前記バイポーラ型ステッピングモータの接続異常を判断することを特徴とするモータ接続検知装置。
2. 請求項１記載のモータ接続検知装置において、
   前記モータドライバは、前記バイポーラ型ステッピングモータをチョッピング制御駆動するものであり、
   前記電圧検出手段は、前記モータドライバによるチョッピング制御駆動中のＯＦＦ期間を示す前記ファーストディケイ期間のタイミングで前記回生電圧を検出することを特徴とするモータ接続検知装置。
3. モータドライバによりバイポーラ型ステッピングモータへ供給する電流を制御する電流制御ステップと、
   前記バイポーラ型ステッピングモータと前記モータドライバとの間に接続された電圧検出手段により当該バイポーラ型ステッピングモータに流れるモータＯＮ時の回生電流により発生する回生電圧を検出する電圧検出ステップと、
   判断手段により前記電圧検出ステップで検出された前記回生電圧に基づいて前記バイポーラ型ステッピングモータの接続異常を判断する判断ステップと、を有するモータ接続検知方法であって、
   前記判断ステップでは、前記回生電流の電流減衰方式に係るファーストディケイ期間において前記モータＯＮ時に流れる前記回生電流により発生した前記回生電圧に基づいて前記バイポーラ型ステッピングモータの接続異常を判断することを特徴とするモータ接続検知方法。
4. 請求項３記載のモータ接続検知方法において、
   前記電流制御ステップでは、前記バイポーラ型ステッピングモータをチョッピング制御駆動するものであり、
   前記電圧検出ステップでは、前記電流制御ステップでのチョッピング制御駆動中のＯＦＦ期間を示す前記ファーストディケイ期間のタイミングで前記回生電圧を検出することを特徴とするモータ接続検知方法。
5. 請求項１又は２のいずれかに記載のモータ接続検知装置と、前記判断手段として働くと共に、前記モータドライバによる前記電流の制御量を指令する制御指令を生成する中央演算処理機能の制御部と、を備えたことを特徴とするモータ駆動システム。
6. 請求項５記載のモータ駆動システムにおける前記バイポーラ型ステッピングモータを、搬送ローラを駆動するＤＣモータとドラムを回転駆動するドラム駆動モータとの少なくとも一方に適用したことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項５記載のモータ駆動システムにおける前記バイポーラ型ステッピングモータを、搬送ローラを駆動するモータに適用したことを特徴とする搬送装置。
   

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