(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転，停止を制御するモータ制御装置であって、
回転軸に設けられ、回転位置の基準となる基準検出片と、少なくとも１つの検出片とを含み、前記モータの回転が伝達されて前記基準検出片と、前記少なくとも１つの検出片とを回転させ、それぞれの検出片が通過したことを検出する回転検出手段と、
前記モータの回転，停止指令信号を出力する信号出力手段と、
前記信号出力手段が回転指令信号を出力して前記モータを回転させ、前記回転検出手段の前記基準検出片を検出してから前記少なくとも１つの検出片を検出するまでの時間に基づいて、前記信号出力手段から停止指令信号が出力されるタイミングを制御して前記モータの停止位置を規定する制御手段とを備える、モータ制御装置。
【請求項２】
前記回転検出手段は、前記基準検出片と前記少なくとも１つの検出片との間が同じ角度を有して配置されている、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記モータの回転が伝達され、１回転中に負荷が大きくかかる部分と、負荷が小さくかかる部分とを有するカム部材を含み、
前記回転検出手段は、前記負荷の大きくかかる部分では前記基準検出片と前記少なくとも１つの検出片との間の角度が狭く設定され、前記負荷の小さくかかる部分では前記基準検出片と前記少なくとも１つの検出片との間の角度が広く設定される、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記基準検出片は、前記少なくとも１つの検出片よりも幅が広く形成されている、請求項２または３に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はモータ制御装置に関し、例えば、タンデム型のカラー複写機における中間ベルト離間機構を昇降させるモータを制御するモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は従来の４連タンデム型のカラー画像形成装置の一例のカラー複写機による４色カラー印刷時とモノクロ印刷時の状態を示す図である。
【０００３】
カラー画像形成装置１０は、図５(Ａ)に示すように、マゼンタ，シアン，イエロー，ブラックのそれぞれのトナーによる画像を形成する４つの感光体ドラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと、それらの４つの感光体ドラム１１ａ〜１１ｄにそれぞれ対向する転写ブラシ１２ａ〜１２ｄとからなる４つの画像形成部を有している。この４つの画像形成部には、反時計方向に回動する転写ベルト１３により図示しない転写紙が感光体ドラム１１ａから感光体ドラム１１ｄに向けて順次搬送される。
【０００４】
転写ベルト１３は、駆動ローラ１４，従動ローラ１５，補助ローラ１６，テンションローラ１７および４つのバックアップローラ１８ａ〜１８ｄに巻きつけられている。バックアップローラ１８ａ〜１８ｄは、それぞれ転写ブラシ１２ａ〜１２ｄの上流側に設けられており、転写ベルト１３を感光体ドラム１１ａ〜１１ｄにそれぞれ密着させている。テンションローラ１７は図示しないバネにより転写ベルト１３にテンションをかけるように付勢されている。
【０００５】
バックアップローラ１８ａ〜１８ｄと転写ブラシ１２ａ〜１２ｄは、ベルト離間機構を構成するアーム２０に取付けられており、アーム２０はバックアップローラ１８ｄの回転軸を支点として揺動自在に支持されている。アーム２０の上流側端部近傍には、昇降アーム２１の一端が回動自在に取付けられている。昇降アーム２１の他端には昇降機構３０が設けられている。
【０００６】
昇降機構３０は、カラー画像の印刷時には、昇降アーム２１を上昇させて、アーム２０により４つの感光体ドラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを転写ベルト１３に密着させるが、モノクロ画像の印刷時には、図５（Ｂ）に示すように、昇降アーム２１を下降させる。このために、アーム２０をバックアップローラ１８ｄの回転軸を中心にして他端側を引下げて、ブラックのトナーによる画像を形成する感光体ドラム１１ｄのみを転写ベルト１３に密着させて、ブラック以外のトナーによる画像を形成する感光体ドラム１１ａ〜１１ｃを転写ベルト１３から離間させる。
【０００７】
このようにベルト離間機構を設けるのは、ブラックトナーのみを用いた画像形成時には、ブラック以外のトナーを担当する感光体ドラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃを転写ベルト１３に密着させたままにすると、転写ベルト１３が汚れたり、ブラックトナーで形成された画像が乱れるなどの不具合が発生するからである。
【０００８】
図６は図５に示した昇降機構を示す図であり、図７は図６に示したカムの構成を示す図である。
【０００９】
昇降機構３０は、昇降アーム２１をガイド３１に沿って上下に昇降させるものである。昇降アーム２１の下端には底面が広くなるように形成された幅広部２２が設けられており、この幅広部２２の下面に偏心カム３２が当接する。偏心カム３２は図示しないＤＣモータの回転数が図示しない減速機構により減速されて駆動される回転軸３３に取付けられており、回転軸３３には遮光板３４が取付けられている。
【００１０】
センサ４０は、溝を介して発光ダイオードとフォトセンサとを対向して配置したホトカプラで構成されており、図７の矢印に示すように偏心カム３２が時計方向に回転して、発光ダイオードとフォトセンサとの間の溝を遮光板３４が通過したとき、発光ダイオードからフォトセンサに到達する光が遮られるのでそれを検知してセンサ遮蔽信号を出力する。
【００１１】
図８は昇降機構の動作を示すタイミング図である。図８を参照して、図６に示した昇降機構３０の動作について説明する。電源を投入すると、図示しない制御回路によりＤＣモータの回転，停止を指令するためのモータリモート信号を図８（Ｂ）に示すようにオンにする。これにより、ＤＣモータに図８（Ｃ）に示すようにＤＣ電圧が供給され、ＤＣモータが回転を開始する。ＤＣモータの回転により回転軸３３が回転し、偏心カム３２が１回転することで、図８（Ｄ）に示すように、昇降機構３０が１往復する。偏心カム３２が１回転するときに、遮光板３４も１回転し、遮光板３４がセンサ４０の溝を通過したときに、図８（Ａ）に示すようにパルス状でオンとなるセンサ遮蔽信号が出力される。遮光板３４がセンサ４０の溝を通過してから次に溝を通過するまでの時間Ｔ１を計測する。
【００１２】
次に、遮光板３４がセンサ４０の溝を通過してからモータリモート信号がオフになるまでの時間Ｔ２を求める。この時間Ｔ２は、昇降機構３０を上昇させて最大上昇位置で停止させたときの遮光板３４からの回転角に相当する。この時間Ｔ２は、Ｔ１×θ１／３６０°で求められる。角度θ１は図７に示すように、昇降機構３０が上昇したときの最大上昇位置から下降したときの最下位位置までに相当する偏心カム３２の回転角度である。時間Ｔ２を経過すると図８（Ｂ）に示すようにモータリモート信号をオフにすることでＤＣモータの動作を停止させる。このとき、惰性により、リモート信号がオフしてから時間Δｔ１経過後にＤＣモータがオフする。
【００１３】
下降時は、モータリモート信号をオンにして停止位置の時間がくるのを待ち、時間Ｔ３経過後にモータリモート信号をオフにする。この時間Ｔ３は、Ｔ１×（θ１−θ２）／３６０°で求められる。θ２は、図７に示すように、昇降機構３０が上昇を開始してから、下降して最下位位置まで到達するのに相当する偏心カム３２の回転角度である。下降動作時においても、惰性により、リモート信号がオフしてから時間Δｔ２経過後にＤＣモータが停止する。
【００１４】
ベルト離間機構は、カラー画像形成装置１０の主要部分ではないので、コストを削減するために安価なＤＣモータなどが使用されている。このため、前述のごとく、電源投入時に前処理として昇降システムを１往復以上動作させ、偏心カム３２が１回転する時間をセンサ４０のセンシングにより計測する。この時間よりセンサ４０から昇降機構３０を停止したい位置の回転角に相当する時間を求め、その時間にてモータ動作／停止の制御を行う必要がある。
【００１５】
このようにベルト離間機構は、安価なＤＣモータを使用することはできるが、前処理のために時間を要し、時間短縮には不利であるという問題がある。
【００１６】
特開平６−２５５８３５号公報（特許文献１）には、原稿送り装置において、カウンタ手段とブレーキと搬送クラッチを用いて原稿停止位置を精度よく定位させることが記載されている。
【００１７】
特開平１０−１７２０３号公報（特許文献２）には、多量給紙装置で上昇動作時に検知センサが上昇時間の計測を開始するときに、モータ回転数や電圧などのバラツキを考慮に入れて所定の時間に予備時間を加算して異常検知時間として設定し、この時間を超えてセンサがオンしなければ異常と判断することについて記載されている。
【特許文献１】特開平６−２５５８３５号公報（段落番号００２７、図５）
【特許文献２】特開平１０−１７２０３号公報（段落番号００１１〜００１５、図９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
特許文献１に記載されているようにブレーキ機構などを用いて昇降機構３０を構成すれば、所定の位置に停止させることができるが、システムの負荷などの条件が変わったりすると、設定した位置で停止させることができず、ＤＣモータの仕様を変えなければならない事態を生じたり、搬送クラッチやブレーキ機構などを設けるために構造が複雑になるばかりでなく、コスト的にも高くなってしまう。
【００１９】
特許文献２に記載されている予備時間を加算する場合、予備時間としてバラツキの最大値としているため、必ずしも所定の位置で停止させる場合に適用することができない。
【００２０】
そこで、この発明の目的は、前処理時間を短縮でき、安価なモータであっても簡単な構成で停止位置の精度を上げることのできるモータ制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
この発明は、モータの回転，停止を制御するモータ制御装置であって、回転軸に設けられ、回転位置の基準となる基準検出片と、少なくとも１つの検出片とを含み、モータの回転が伝達されて、基準検出片と少なくとも１つの検出片とを回転させ、それぞれの検出片が通過したことを検出する回転検出手段と、モータの回転，停止指令信号を出力する信号出力手段と、信号出力手段が回転指令信号を出力してモータを回転させ、回転検出手段の基準検出片を検出してから少なくとも１つの検出片を検出するまでの時間に基づいて、信号出力手段から停止指令信号が出力されるタイミングを制御してモータの停止位置を規定する制御手段とを備える。
【００２２】
具体的には、複数の検出片は、回転位置の基準となる基準片と、少なくとも１つの検出片とを含み、制御手段は、基準検出片を検出してから少なくとも１つの検出片を検出するまでの時間に基づいて、停止指令信号を出力してからモータが停止するまでのずれを考慮して、信号出力手段から停止指令信号を出力するタイミングを制御する。
【００２３】
一実施形態では、回転検出手段は、基準検出片と少なくとも１つの検出片との間が同じ角度を有して配置されている。
【００２４】
他の実施形態では、モータの回転が伝達され、１回転中に負荷が大きくかかる部分と、負荷が小さくかかる部分とを有するカム部材を含み、回転検出手段は、負荷の大きくかかる部分では基準検出片と少なくとも１つの検出片との間の角度が狭く設定され、負荷の小さくかかる部分では基準検出片と少なくとも１つの検出片との間の角度が広く設定される。
【００２５】
好ましくは、基準検出片は、少なくとも１つの検出片よりも幅が広く形成されている。
【発明の効果】
【００２６】
この発明によれば、信号出力手段が回転指令信号を出力してモータを回転させ、回転検出手段の複数の検出片のうちの隣接する一方の検出片と他方の検出片とを検出したことに応じて、信号出力手段から停止指令信号が出力されるタイミングを制御することにより、前処理に要する時間を短縮でき、安価なモータであっても精度よく停止させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、この発明の一実施形態におけるモータ制御装置のブロック図である。図１において、この実施形態におけるＤＣモータ３は、図６に示した昇降機構３０を駆動するために用いられるものとする。ただし、図６に示す遮光片３４に代えて、後述の図２に示す複数の遮光片３５〜３８が回転軸３３に取付けられている。
【００２８】
制御部１はＤＣモータ３の回転，停止指令を出力するモータリモート信号を制御する信号出力手段を構成しており、モータリモート信号はドライバ２を介してＤＣモータ３のリモート入力端に与えられる。モータリモート信号は「オン」がモータ回転指令信号となり、「オフ」がモータ停止指令信号となる。
【００２９】
なお、制御部１はモータリモート信号をオフにしてからＤＣモータ３が停止するまでのずれ時間を検出するずれ検出手段を構成するとともに、検出したずれ時間だけオフのモータリモート信号を早く出力するように制御するずれ検出手段を構成している。
【００３０】
ＤＣモータ３のリモート出力端からＤＣモータ３の停止を検出するための信号電流が出力される。この信号電流は、抵抗Ｒ１に流れて電圧に変換され、その電圧がＲ２を介して、ＤＣモータ３の停止を検出するＡ／Ｄコンバータ４に入力される。
【００３１】
Ａ／Ｄコンバータ４の入力端と接地間には、コンデンサＣ１が接続されており、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１とによりノイズが除去される。ＤＣモータ３にはスパーク防止用のダイオードＤ１が接続されている。制御部１は、Ａ／Ｄコンバータ４から与えられる信号が０Ｖであれば、ＤＣモータ３が停止しているものと判別する。
【００３２】
図２はこの発明の一実施形態のモータ制御装置に用いられるセンサ遮光板とセンサとを示す図である。図２において、回転軸３３には、図１に示したＤＣモータ３から図示しない減速機構を介して回転力が伝達される。回転軸３３には図７と同様にして偏心カム３２が取付けられているとともに樹脂で形成された４つの遮光板３５，３６，３７，３８が取付けられている。偏心カム３２の形状により、図５に示したアーム２０の遷移時の傾きが決められる。
【００３３】
従来例の図７では回転軸３３に１つの遮光板３４のみが取付けられていたのに対して、この実施形態では４つの遮光板３５〜３８が取付けられている点で異なっている。遮光板３５〜３８は、センサ４０の光路を遮るために、それぞれが例えば９０°の同じ角度を有して回転軸３３に取付けられているが、基準検出片としての１つの遮光板３８のみが他の３つの検出片としての遮光板３５，３６，３７に比べて幅が広く形成されている。これは図６に示した昇降機構３０の絶対的な昇降位置を知るため、基準遮光板とされる。
【００３４】
ＤＣモータ３は、図８の従来例で説明したように、リモート信号に対して起動時の立上り時間と、リモート信号の遮断時に過動時間が存在し、リモート信号をオフしてから実際に停止するまでにずれを生じている。このずれを検出するために、従来は昇降機構３０を複数回以上往復動作させ、偏心カム３２が１回転する時間をセンサ４０のセンシングにより計測し、この時間よりセンサ４０から昇降機構３０を停止したい位置の回転角に相当する時間を求め、その時間にてＤＣモータ３の動作／停止の制御せざるを得ず、前処理に時間を要していた。
【００３５】
そこで、この発明の一実施形態では、４つの遮光板３５〜３８を回転軸３３に設け、そのうちの隣接する２つの遮光板がセンサ４０を通過する時間Ｔ１／４を計測することにより、下降時および上昇時の停止位置のずれを検出することで、前処理時間を短縮し、昇降機構３０の起動時間を短くする。
【００３６】
図２において偏心カム３２が矢印方向に回転するものとすると、θ３は、昇降機構３０の上昇時に、基準となる遮光板３８がセンサ４０を通過してから偏心カム３２が上昇位置まで回転する回転角度であり、θ４は昇降機構３０の下降時に遮光板３５〜３８のうちの最寄の遮光板がセンサ４０を通過してから、偏心カム３２が降下位置まで回転する回転角度である。
【００３７】
図３は、この発明の一実施形態におけるモータ制御装置の動作を説明するためのタイミング図である。
【００３８】
図３を参照して、この発明の一実施形態の動作について説明する。制御部１は、図３（Ｂ）に示すようにモータリモート信号をオンにする。これにより図３（Ｃ）に示すようにＤＣモータ３が回転し、図２に示した偏心カム３２が回転し、図３（Ｄ）に示すように昇降アーム２１が下降と上昇を１回ずつ行う。
【００３９】
制御部１はセンサ４０の出力の遮蔽信号を監視している。図２に示したセンサ遮光板３５〜３８がセンサ４０の溝部分を通過したときに、図３（Ａ）に示すパルス状に立ち上がる遮蔽信号が出力される。この遮蔽信号のうち幅の広いパルスが基準となる遮光板３８を示しており、制御部１はその幅の広いパルスが入力されると昇降機構３０の絶対位置を知ることができる。
【００４０】
制御部１は基準となる遮光板３８に対応する遮蔽信号が出力されてから再度基準となる遮光板３８に対応する遮蔽信号が出力されると、偏心カム３２が１回転したことを判別できる。制御部１は、偏心カム３２が１回転する時間Ｔ１を予め計測しておく。続いて、基準となる遮光板３８に対応する遮蔽信号が出力された後、遮光板３７に対応する遮蔽信号が出力されると、時間Ｔ４経過後に図３（Ｂ）に示すようにリモート信号をオフにする。この時間Ｔ４は、ＤＣモータ３が停止するまでの過動時間が含まれており、次式で示される。
【００４１】
Ｔ４＝Ｔ１×（θ３ー９０°）／３６０
リモート信号がオフしたことにより、図３（Ｃ）に示すように、ＤＣモータ３が昇降機構３０の上昇時の停止位置で停止する。リモート信号がオフするタイミングと、ＤＣモータ３が実際に停止するタイミングとのずれが、ＤＣモータ３の過動時間であり、その過動時間分だけリモート信号を出力するタイミングを早くすることで、昇降機構３０を上昇時に所定の最大上昇位置で停止させることができる。
【００４２】
すなわち、センサ４０が基準となる遮光板３８を検知した後、偏心カム３２が１／４回転したとき、すなわち時間Ｔ１／４経過後に遮光板３７を検知するので、それから時間Ｔ４を経過後に、リモート信号をオフすることで、上昇時におけるＤＣモータ３のずれを解消できる。
【００４３】
下降時はセンサ４０が遮光板３５〜３８のうちの最寄の遮光板を検知してからリモート信号をオフにするまでの時間Ｔ５は、ＤＣモータ３が停止するまでの過動時間が含まれており、次式で示される。
【００４４】
Ｔ５＝Ｔ１×θ４／３６０°
リモート信号がオフしたことにより、図３（Ｃ）に示すように、ＤＣモータ３が昇降機構３０の下降時の停止位置で停止する。リモート信号がオフするタイミングと、ＤＣモータ３が実際に停止するタイミングとのずれが、ＤＣモータ３の過動時間であり、その過動時間分だけリモート信号を出力するタイミングを早くすることで、昇降機構３０を下降時に所定の最大下降位置で停止させることができる。すなわち、センサ４０が最寄の遮光板を検知した後、時間Ｔ５経過後に、リモート信号をオフすることで、下降時におけるＤＣモータ３のずれを解消できる。
【００４５】
上述のごとく、この実施形態によれば、回転軸３３に４つの遮光板３５〜３８を取付け、偏心カム３２が１回転する時間Ｔ１を予め計測しておき、上昇時には、センサ４０が基準の遮光板３８を検出してから遮光板３７を検出するまでの時間Ｔ１／４経過後に、時間Ｔ４を経過したときにリモート信号をオフにすることで、ＤＣモータ３のずれを解消できる。また、下降時にはセンサ４０が最寄の遮光板を検知した後、時間Ｔ５経過後に、リモート信号をオフすることで、下降時におけるＤＣモータ３のずれを解消できる。
【００４６】
図４は、この発明の他の実施形態におけるモータ制御装置に用いられるセンサ遮光板とセンサとを示す図である。
【００４７】
図６に示した昇降機構３０において、偏心カム３２の回転位置により負荷の変動が顕著な場合、安価なＤＣモータ３は負荷によって回転数が変わるので、所望の停止位置で停止しないことがある。このため、機械合わせの作業が発生してしまい、作業効率が悪くなってしまう。
【００４８】
そこで、図４に示した実施形態では、基準となる遮光板３８に対して、遮光板３５〜３７のそれぞれの間隔を負荷に応じて配分している。すなわち、上昇時における負荷が大きい部分に対応する遮光板３５，３６，３７のそれぞれの間隔は密に設定されており、下降時における負荷の軽い部分に対応する基準の遮光板３８と遮光板３５との間隔は粗に設定されている。ただし、各遮光板３５〜３８ごとの通過時間はＴ１／４になるように調整されている。
【００４９】
このように、遮光板３５〜３７のそれぞれの間隔を負荷に応じて配分することにより、所望の停止位置で停止するように制御することができるので、安価なシステムのままで精度を上げ、信頼性を向上できる。
【００５０】
なお、上述の図２および図３に示した実施形態では、回転軸３３に４つの遮光板を設けた例について説明したが、これに限ることなく基準遮光板３８と、他に少なくとも１つの遮光板があればよい。また、センサ４０としてホトカプラに限ることなく、遮光板に接触することで検知する機械センサを用いてもよい。
【００５１】
また、上述の説明では、この発明をカラー画像形成装置における離間機構を昇降させるＤＣモータ３の制御のために適用した例について説明したが、画像形成装置やその他の電子機器において、モータにより昇降動作，前後あるいは左右に移動させる機構のモータを制御するものにも適用可能である。
【００５２】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】この発明の一実施形態におけるモータ制御装置のブロック図である。
【図２】この発明の一実施形態のモータ制御装置に用いられるセンサ遮光板とセンサとを示す図である。
【図３】この発明の一実施形態におけるモータ制御装置の動作を説明するためのタイミング図である。
【図４】この発明の他の実施形態におけるモータ制御装置に用いられるセンサ遮光板とセンサとを示す図である。
【図５】従来の４連タンデム型のカラー画像形成装置による４色カラー印刷時とモノクロ印刷時の状態を示す図である。
【図６】図５に示した昇降機構を示す図である。
【図７】図５に示したカムの構成を示す図である。
【図８】昇降機構の動作を示すタイミング図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  制御部、２  ドライバ、３  ＤＣモータ、４  Ａ／Ｄコンバータ、３０昇降機構、３２  偏心カム、３５〜３８  遮光板、４０  センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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