(57)【要約】【課題】  画像形成装置のモータ駆動回路に付随する素子異常時に動作する冗長回路を抑制することにより、部品点数、配置スペース及びコストアップの抑制を図る。【解決手段】  画像形成装置のエネルギー消費低減のためにのみ使用されていた切換手段に、駆動回路の故障によるモータの回転数異常時の負荷停止動作も兼用させる。または、コンバータを複数搭載した画像形成装置において駆動回路の故障によるモータの回転数異常時の負荷停止動作をコンバータの起動停止動作に兼用させる。【選択図】  図１
2010148228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の直流出力と、装置負荷を駆動するモータと、該モータの回転速度を検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段からの速度情報を計数処理し、目標速度との比較演算を行うことで前記モータを定速回転すべく、前記モータへの投入電力を制御する投入電力制御手段を制御する演算制御手段とで構成される画像形成装置のモータ制御装置において、
前記演算制御手段と回転数検出手段とモータは、前記複数の直流出力により動作し、少なくとも１つの直流出力には前記演算制御手段により導通制御される切換手段が配置され、前記モータは前記切換手段の後段に配置され、
前記回転数検出手段からの速度情報と、目標速度との差分が一定値以上になったときに前記切換手段を非導通とすることを特徴とする画像形成装置のモータ制御装置。
【請求項２】
複数の変換装置にて前記複数の直流出力が生成され、少なくとも１つの前記変換装置は前記演算制御手段から起動停止制御が可能な画像形成装置のモータ制御装置において、
前記演算制御手段と回転数検出手段とモータは、前記複数の直流出力により動作し、前記モータは前記演算制御手段から制御可能な前記変換装置の後段に配置され、
前記回転数検出手段からの速度情報と、目標速度との差分が一定値以上になったときに前記変換装置を停止状態とすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置のモータ制御装置。
【請求項３】
前記投入電力制御手段は半導体素子を用いたＰＷＭ制御手段による投入電力制御手段であり、前記回転数検出手段は回転数を電気信号に変換するエンコーダ手段であり、前記モータはＤＣブラシモータであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置における装置負荷駆動用モータの制御装置及び制御方法に関するものであり、特にモータ及びモータ駆動回路の異常検知方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のモータ及び駆動回路の回転数異常時の処理方法としてはモータのスイッチング動作を行う素子以外に別途用意した切換手段を非導通とすることで異常時の処理を施したものがある（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図６を用いて従来例について説明する。図６は従来例を簡易的に説明するためのものであり、モータ６０１の両側に切換手段６０２、スイッチング素子６０３が配置され、切換手段６０２にはコンバータ出力が入力されており、切換手段６０２が導通、スイッチング素子６０３がスイッチング動作を行うことでモータ６０１は回転駆動される。回転数検出信号６０４は、詳細は記載しないが回転数検出手段より出力され、回転数検出信号６０４と目標速度との比較演算を行うことでマイクロコントローラ６０５により定速制御が実行される。ＰＷＭ駆動信号６０６はスイッチング素子６０３をＰＷＭ駆動するためにマイクロコントローラ６０５から出力される駆動信号であり、切換信号６０７は切換手段の導通制御を行うための駆動信号である。ＰＷＭ駆動信号６０６による定速制御を実行しているにもかかわらず、回転数検出信号６０４が目標回転数よりも高い状態が継続した場合には切換信号６０７により切換手段６０２を非導通とすることで異常時の処理を行っている。
【特許文献１】特開２００２−２７６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、画像形成装置等の記録装置においては、ドキュメントのカラー化の進展、紙資源の節約を目指した両面印刷機能及びステイプラー等のユーザビリティ向上のためのオプションカセット機能の装着が進んでいる。このような背景から原稿搬送、潜像形成等に利用されるモータ及び駆動回路の数量が増加しており、システムの複雑化が進展している。また、動作異常に対しての保護を行うために従来例に示したようにモータ駆動回路に冗長回路を付加する必要性から、回路規模が増加している。
【０００５】
先に述べたように画像形成装置としての機能向上を実現するために装置１台あたりに使用されるモータ個数及び駆動回路の増加、冗長回路の増加により以下の課題が存在する。
【０００６】
・駆動回路の規模が増加するため、部品配置スペースの増加強いては装置自体の小型化実現の障害となる。
【０００７】
・回路規模の増加による部品点数の増加により、コストダウンが困難となるため不経済である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は
複数の直流出力と、装置負荷を駆動するモータと、該モータの回転速度を検出する回転数検出手段と、前記回転数検出手段からの速度情報を計数処理し、設定速度との比較演算を行うことで前記モータを定速回転すべく、前記モータへの投入電力を制御する投入電力制御手段を制御する演算制御手段とで構成される画像形成装置のモータ制御装置において、
前記演算制御手段と回転数検出手段とモータは、前記複数の直流出力により動作し、少なくとも１つの直流出力には前記演算制御手段により導通制御される切換手段が配置され、前記モータは前記切換手段の後段に配置され、前記回転数検出手段からの速度情報と、目標速度との差分が一定値以上になったときに前記切換手段を非導通とすることを特徴とする。
【０００９】
本出願に係る第２の発明は
複数の変換装置にて前記複数の直流出力が生成され、少なくとも１つの前記変換装置は前記演算制御手段から起動停止動作制御が可能な画像形成装置のモータ制御装置において、
前記モータは前記演算制御手段から制御可能な前記変換装置の後段に配置され、前記回転数検出手段からの速度情報と、目標速度との差分が一定値以上になったときに前記変換装置を停止状態とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上に説明したように、本出願に係る第１の発明によれば、従来は記録装置のエネルギー消費低減のためにのみ使用されていた切換手段に、駆動回路の故障によるモータの回転数異常時の負荷停止動作も兼用させることにより、部品点数の低減が図られ、コストダウン、実装スペースの確保強いては装置の小型化が実現可能となる。これらの効果は記録装置の機能向上に狙った駆動回路の増加に伴い、より顕著になる。
【００１１】
また、第２の発明によれば、エネルギー消費低減のためにコンバータを複数搭載した記録装置においては駆動回路の故障によるモータの回転数異常時の負荷停止動作をコンバータの起動停止動作に兼用させることにより、切換手段を有していない記録装置においても部品点数の増加を抑制することができ、コストダウン、実装スペースの確保が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【実施例１】
【００１３】
本発明の第１の実施例を説明する。図１は本発明の第１の実施例を説明する断面図であり、画像形成装置の例としてはレーザビームプリンタを示している。以下、構成及び動作について説明する。
【００１４】
画像形成装置であるレーザビームプリンタ本体１０１は、記録紙Ｐをセットする給紙カセット１０２を有し、給紙カセット１０２の記録紙Ｐの有無を検知する紙有無センサ１０３、給紙カセット１０２から図示しないがソレノイドの動作により記録紙Ｐを取り出す給紙ローラ１０４、給紙ローラ１０４の下流には記録紙Ｐがレジローラ１０５まで到達したことを検知するレジセンサ１０６、レジローラ１０５で整合された記録紙Ｐが画像書き出し位置まできたことを検知するＴＯＰセンサ１０７が設けられている。プロセスカートリッジ１０８は電子写真方式に必要な感光ドラム１０９、一次帯電ローラ１１０、現像器１１１、クリーナ１１２を具備している。レーザスキャナ部１１３内のレーザユニット１１４からのレーザ光をポリゴンミラー１１５に照射し、結像レンズ１１６及び折り返しミラー１１７を介して感光ドラム１０９上に潜像が形成され、現像器１１１によって感光ドラム１０９上に可視像化され、転写ローラ１１８により記録紙Ｐ上にトナー像が転写される。転写ローラの下流には記録紙Ｐ上に形成されたトナー像を熱定着する定着器１１９が設けられており、記録紙Ｐと共に回転するポリイミドフィルム１２０内に具備されたヒータ発熱体１２１と加圧ローラ１２２により記録紙Ｐ上のトナー像が記録紙Ｐ上に定着する。さらに定着器１１９の下流には紙の搬送状態を検知する排紙センサ１２３、記録紙Ｐを排紙する排紙ローラ１２４が設けられている。また、ファンモータ１２５はプリンタ本体１０１の機内の温度を下げる役割を果たしている。エンジンコントローラ１２６は後述するが、プリンタの各種動作を担う。メインモータ１２７は給紙ローラ１０４、感光ドラム１０９、定着器１１９、排紙ローラ１２４等の回転動作を司り、記録紙Ｐを搬送する動作を行っている。画像コントローラ１２８は、図示しないがホストコンピュータからの画像情報を２値化処理し、エンジンコントローラ１２６に処理データを転送する役割とホストコンピュータとの通信機能を有している。
【００１５】
図２は図１のレーザビームプリンタ本体１０１における各ユニット間、特にコンバータ出力からの直流電圧系統のブロック図の一例を示したものである。商用電源が整流フィルタを介してヒータ制御部、コンバータに入力され、商用電源から生成されたコンバータの直流出力には、マイクロコントローラ、画像コントローラ用の直流出力を生成するダウンコンバータＡ、ラインスイッチ、ファンモータが接続される。ラインスイッチの下流にはレーザ、各種センサ用の直流出力を生成するダウンコンバータＢ、ポリゴンミラーモータ、メインモータ、高圧電源、給紙ソレノイドが接続される。マイクロコントローラはスタンバイ動作中にラインスイッチを非導通とし、スキャナモータ、レーザドライバ、モータ駆動回路のアイドリング電流、センサ駆動電流による電力消費が発生しないようにしている。これによりレーザビームプリンタ１０１の動作待機時（スタンバイ時）におけるエネルギー消費が必要最小限になるように制御される。
【００１６】
また、図示しないがマイクロコントローラはラインスイッチ制御以外にも上述した画像形成を行うためにヒータ、高圧電源、各種モータ、ファン、ソレノイド、レーザ等の各種制御を行うともに、各センサからの情報を元にプリント動作を実現するための各種制御を行っている。また、エンジンコントローラ１２６上にはこれに限定したものではないが、高圧電源、ヒータ制御部、モータ駆動回路、ファン駆動回路、コンバータ、ダウンコンバータＡ、Ｂ等が配置される。また、各コンバータの直流出力の例としてはコンバータの出力として２４Ｖ、ダウンコンバータＡの出力として３．３Ｖ、ダウンコンバータＢの出力として５Ｖが挙げられるが、これに限ったものではないことを明記しておく。
【００１７】
図３−１はレーザビームプリンタ１０１、駆動回路、ラインスイッチ及びコントローラとの関係を明記したものである。図３−２にはＤＣブラシモータ、エンコーダと光学センサとによる回転数検出手段の概略図を示したが、以下は安価なシステムとして多用されるこれらＤＣブラシモータとエンコーダとの系を例に説明する。図３−１中の３０１はマイクロコントローラ、３０２は負荷遮断用のラインスイッチ素子（本実施例ではｐチャネルＭＯＳＦＥＴ）、３０３はメインモータ、３０４は上述したメインモータ３０３の速度検出用のエンコーダと光学センサとから出力される回転数検出信号を示している。マイクロコントローラ３０１からはメインモータ３０３のＰＷＭ駆動用としてＰＷＭ駆動信号３０５が出力され、プッシュプル駆動段３０６を介して、スイッチング素子３０７（本実施例ではｎチャネルＭＯＳＦＥＴ）の制御端子に各々制限抵抗３０８を介して接続されている。スイッチング素子３０７の電流流出端子はコンバータの低電位側（ＧＮＤ）に接続され、スイッチング素子３０７の電流流入端子はメインモータ３０３の一端に接続される。メインモータ３０３の他端はラインスイッチ素子３０２の電流流出端子に接続される。ラインスイッチ素子３０２の電流流入端子はコンバータの高電位側（Ｖｃｃ）に接続され、ラインスイッチ素子３０２の制御端子には抵抗３０９を介してマイクロコントローラ３０１から切換信号３１０が入力される。ラインスイッチ素子３０２の電流流入端子と制御端子との間には電位確定用に抵抗３１１が接続される。また、スイッチング素子３０７の制御端子と電流流出端子との間にはスイッチング素子３０７の制御端子の電位を確定するために抵抗３１２が接続される。メインモータ３０３の端子間にはモータ電流回生用ダイオード３１３のアノード端子がスイッチング素子３０７の電流流入端子側に、カソード端子がラインスイッチ素子３０２の電流流出端子側に接続される。
【００１８】
マイクロコントローラ３０１は回転数検出信号３０４からの時間情報を常に計数しており、目標回転数との比較演算を行い、ＰＷＭ駆動信号３０５のデューティを調整することでメインモータ３０３に投入する電力を調整する。マイクロコントローラ３０１は回転数検出信号３０４からの情報により速度上昇が検出された場合、ＰＷＭ駆動信号３０５のデューティを減少させ、速度下降が検出された場合、ＰＷＭ駆動信号３０５のデューティを増加させることで投入電力を制御する。また、一般的にメインモータ３０３はレーザビームプリンタ１０１の駆動負荷が最大になった状態でも駆動可能になるように設計されており、特にＰＷＭ駆動の場合にはデューティ１００％の状態におけるメインモータ３０３の駆動出力が、レーザビームプリンタ１０１の最大駆動負荷よりも大きくなるように設計される。一方で半導体素子が一般的に利用されるスイッチング素子３０７が静電気及び過負荷等により電流流入端子と電流流出端子間のインピーダンスが低下して破壊される場合にはコンバータの過負荷状態が継続されるばかりでなく、メインモータ３０３の回転速度の上昇によりプロセスカートリッジ１０８内の感光ドラム１０９をはじめ、各種ローラに過大な負荷が印加されることになる。また、当然のことながら目標回転数でメインモータ３０３が回転駆動しているわけではないので、正常な画像出力が得られるわけではなく、不必要な用紙ジャムでユーザを煩わすことになる。本実施例ではメインモータ３０３の回転速度上昇による上記弊害を回避するために、回転数検出信号３０４からの情報により速度上昇が検出された場合、レーザビームプリンタ１０１の動作待機時（スタンバイ時）におけるエネルギー消費を低減するために配置されているラインスイッチ素子３０２を非導通状態とすることで、メインモータ３０３への電力供給を遮断するという手法を提案する。
【００１９】
本実施例では１ドラムのレーザビームプリンタを例に説明したが、本出願はレーザビームプリンタに限定したものではなく、複写機をはじめとする各種記録装置に応用可能なものである。また、本実施例ではモータとしてＤＣブラシモータ、センサとして光学式センサ、回転数検出手段としてエンコーダを例とした。
【実施例２】
【００２０】
図４は本発明の第２の実施例を説明するためのものであり、第１の実施例との違いはラインスイッチ素子３０２の電流流出端子側に記録装置としての機能の異なる２つのモータ及び駆動回路が接続されているところにある。４０１はレーザビームプリンタの機能を拡張するためのものであり、例としてオプションカセットの駆動用モータが該当することになる。本実施例でも安価なシステムであるＤＣブラシモータを例に説明する。また、実施例１と同じ機能の箇所には同一符号を付してある。４０１はオプションモータ、４０２はオプションモータ４０１の速度検出用のエンコーダと光学センサとから出力される回転数検出信号を示している。マイクロコントローラ３０１からはオプションモータ４０１のＰＷＭ駆動用としてＰＷＭ駆動信号４０３が出力され、プッシュプル駆動段４０４を介して、スイッチング素子４０５（本実施例ではｎチャネルＭＯＳＦＥＴ）の制御端子に各々制限抵抗４０６を介して接続されている。スイッチング素子４０５の電流流出端子はコンバータの低電位側（ＧＮＤ）に接続され、スイッチング素子４０５の電流流入端子はそれぞれオプションモータ４０１の一端に接続される。オプションモータ４０１の他端はラインスイッチ素子３０２の電流流出端子に接続される。また、スイッチング素子４０５の制御端子と電流流出端子との間にはスイッチング素子４０５の制御端子の電位を確定するために抵抗４０７が接続される。本実施例では、回転数検出信号３０４が目標回転数よりも高い状態が継続した場合に、ラインスイッチ素子３０２を非導通状態とすることに加え、オプションモータ４０１の回転数検出信号４０２が目標回転数よりも高い状態が継続した場合にも、ラインスイッチ素子３０２を非導通状態とし、メインモータ３０３，オプションモータ４０１への電力供給を遮断するという手法を提案する。
【００２１】
なお、本実施例ではメインモータ３０３に加え、機能拡張の例としてオプションカセットを提案している。
【実施例３】
【００２２】
図５は本発明の第３の実施例を説明するためのものであり、第１、第２の実施例との違いは複数の直流出力生成用のコンバータを有し、少なくとも１つのコンバータにマイクロコントローラからの起動停止制御が可能な系において、モータの回転数上昇時にモータが電力供給を受けているコンバータの動作を停止させるところにある。
【００２３】
図５はレーザビームプリンタにおける各ユニット間、特にサブコンバータ、コンバータ構成における直流電圧系統のブロック図の一例を示したものである。商用電源が整流フィルタを介してヒータ制御部、コンバータ、サブコンバータに入力され、商用電源から生成されたサブコンバータの直流出力には、マイクロコントローラ、画像コントローラ用の直流出力を生成するダウンコンバータＡ、ファンモータが接続される。コンバータの下流にはレーザ、各種センサ用の直流出力を生成するダウンコンバータＢ、ポリゴンミラーモータ、メインモータ、高圧電源、給紙ソレノイドが接続される。マイクロコントローラはスタンバイ動作中にコンバータを停止状態とし、スキャナモータ、レーザドライバ、モータ駆動回路のアイドリング電流、センサ駆動電流による電力消費が発生しないようにしている。これによりレーザビームプリンタの動作待機時（スタンバイ時）におけるエネルギー消費が必要最小限になるように制御される。
【００２４】
図示しないが、マイクロコントローラは回転数検出信号からの時間情報を常に計数し、目標回転数との比較演算を行っており、回転数検出信号が目標回転数よりも高い状態が継続した場合に、コンバータの停止制御を実行し、コンバータからの電力供給を停止することでモータへの電力供給を停止するという手法を提案する。
【００２５】
なお、本実施例ではサブコンバータ、コンバータ構成を例に説明を行ったが、コンバータ内の直流出力を任意に起動停止制御を行えるような回路構成になっている場合も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施例を説明するための画像形成装置の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例を説明するための１コンバータ系統のブロック図である。
【図３】（３―１）本発明の第１の実施例を説明するためのモータ周辺の回路図である。（３−２）本発明の第１の実施例を説明するためのモータ、エンコーダ、センサの概略図である。
【図４】本発明の第２の実施例を説明するためのモータ周辺の回路図である。
【図５】本発明の第３の実施例を説明するための２コンバータ系統のブロック図である。
【図６】従来例を簡易的に説明するための図。
【符号の説明】
【００２７】
３０１  マイクロコントローラ
３０２  負荷遮断用のラインスイッチ
３０４  回転数検出信号
３０７  スイッチング素子
３１０  切換信号
【図１】
2010148228.tif 000003
【図２】
2010148228.tif 000004
【図３】
2010148228.tif 000005
【図４】
2010148228.tif 000006
【図５】
2010148228.tif 000007
【図６】
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