(57)【要約】【課題】  ＤＣモータにおける過剰トルクの付加をすみやかに検知してＤＣモータの回転駆動を停止させることができるモータ制御装置を提供する。【解決手段】  ＤＣモータ及び駆動回路からなるモータユニットに対し、ＤＣモータの回転駆動を許可する回転イネーブル信号を供給するモータ制御装置であって、モータユニットへの供給電流を検出し、過電流を検知する過電流検知部と、過電流の検知結果に基づいて、回転イネーブル信号を生成する回転イネーブル信号生成部により構成される。回転イネーブル信号生成部は、ＤＣモータの起動後の一定期間内において、過電流の検知結果にかかわらず回転イネーブル信号を出力し、一定期間の経過後において、過電流が検知された場合に回転イネーブル信号の出力を停止する。【選択図】  図５
2012200062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣモータ及び駆動回路からなるモータユニットに対し、上記ＤＣモータの回転駆動を許可する回転イネーブル信号を供給するモータ制御装置において、
上記モータユニットへの供給電流を検出し、過電流を検知する過電流検知部と、
上記過電流の検知結果に基づいて、上記回転イネーブル信号を生成する回転イネーブル信号生成部とを備え、
上記回転イネーブル信号生成部は、上記ＤＣモータの起動後の一定期間内において、上記過電流の検知結果にかかわらず上記回転イネーブル信号を出力し、上記一定期間の経過後において、過電流が検知された場合に上記回転イネーブル信号の出力を停止することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
上記ＤＣモータの起動時から一定時間が経過した後にタイムアップ信号を出力するタイマーを備え、
上記回転イネーブル信号生成部は、上記タイムアップ信号に基づいて、上記回転イネーブル信号を生成することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
上記過電流検知部は、上記モータユニット及びグランド間のグランドラインを流れる電流が一定レベルを越えた場合にオンする過電流検出用トランジスタと、上記過電流検出用トランジスタがオンすることによって、電圧レベルがハイレベルからローレベルへ切り替えられる過電流検出信号を生成する過電流信号生成回路とからなり、
上記回転イネーブル信号生成部及び上記タイマーは、上記過電流検出信号が入力ポートに入力される単一のプロセッサからなることを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
ＤＣモータ及び駆動回路からなるモータユニットに対し、上記ＤＣモータの目標速度を示す速度制御信号と、上記ＤＣモータの回転駆動を許可する回転イネーブル信号とを供給し、上記ＤＣモータの回転速度と目標速度との差が閾値以上であることを示す回転異常信号を受信するモータ制御装置において、
上記モータユニットへの供給電流を検出し、過電流を検知する過電流検知部と、
上記回転異常信号に基づいて、上記ＤＣモータを起動してから回転速度が目標速度に達するまでの起動期間を判定する起動期間判定部と、
上記起動期間及び上記過電流の検知結果に基づいて、上記回転イネーブル信号を生成する回転イネーブル信号生成部とを備え、
上記回転イネーブル信号生成部は、上記起動期間内において、上記過電流の検知結果にかかわらず上記回転イネーブル信号を出力し、上記起動期間の経過後において、過電流が検知された場合に上記回転イネーブル信号の出力を停止することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項５】
上記速度制御信号を生成する速度制御信号生成部を備え、
上記過電流検知部は、上記モータユニット及びグランド間のグランドラインを流れる電流が一定レベルを越えた場合にオンする過電流検出用トランジスタと、上記過電流検出用トランジスタがオンすることによって、電圧レベルがハイレベルからローレベルへ切り替えられる過電流検出信号を生成する過電流信号生成回路とからなり、
上記起動期間判定部は、上記起動期間の終了時に電圧レベルがハイレベルからローレベルへ切り替えられる期間終了信号を生成する期間終了信号生成回路からなり、
上記速度制御信号生成部及び上記回転イネーブル信号生成部は、上記過電流検出信号及び上記期間終了信号の論理和が入力ポートに入力される単一のプロセッサからなることを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置に係り、さらに詳しくは、ＤＣモータ及び駆動回路からなるモータユニットに対し、ＤＣモータの回転駆動を許可する回転イネーブル信号を供給するモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機、ＦＡＸ（ファクシミリ）装置には、給紙カセット内の記録紙を画像形成部へ搬送するための搬送装置が設けられ、搬送装置には、給紙ローラなどの各種ローラが設けられる。また、画像形成部にも、感光体ドラム、転写ローラ、定着ローラなどが設けられる。これらのローラは、ＤＣモータによって回転駆動され、ローター（rotor：回転子）の回転が減速ギヤを介して伝達される。この様な装置において、ペーパージャムと呼ばれる紙詰まりが生じた場合、ＤＣモータによって付勢されているにもかかわらず、ローラの回転が停止する。このため、紙詰まりによって停止したローラの減速ギヤには過剰な回転トルクが付加されることになる。
【０００３】
特に、ＤＣモータと、ローターが一定速度で回転するようにフィードバック制御を行う駆動回路とからなるモータユニットの場合、回転トルクを上げるために、ローターの回転が目標速度からずれればずれるほど、大きな電流が供給される。このため、紙詰まりによって停止したローラの減速ギヤにはより大きな回転トルクが付加されてしまうという課題があった。
【０００４】
さらに、複数のローラを１つのＤＣモータによって回転駆動させる場合、各ローラを個別に回転駆動させる場合に比べ、より大きな回転トルクを発生させるＤＣモータが必要になる。この様な駆動システムでは、１箇所で紙詰まりが発生すれば、紙詰まりによって停止したローラにＤＣモータの回転トルクが集中し、当該ローラの減速ギヤに過大な回転トルクが付加されてしまうという課題もあった。樹脂製の減速ギヤの場合、過剰トルクが付加されれば、破損することも考えられる。
【０００５】
そこで、記録紙の有無を検出する紙センサを記録紙の搬送経路に設け、紙詰まりの発生を紙センサの出力に基づいて検知し、紙詰まりの発生が検知されれば、ＤＣモータの回転駆動を停止させることが考えられる。しかしながら、この様な構成では、紙詰まりによってローラが停止してから、紙センサの出力によって紙詰まりの発生が検知されるまでのタイムラグが大きく、減速ギヤの破損を防ぐことができないという問題があった。
【０００６】
なお、特許文献１には、ローターの回転速度が制限速度を越えたことを検出するために、電機子を流れる電流を監視するＤＣモータの制御技術が開示されている。また、特許文献２には、ブラシ、整流子の磨耗を防ぐために、ＤＣモータを流れる電流を検出してＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）信号のデューティ比を調整する制御技術が開示されている。これらの特許文献に記載の技術は、紙詰まりの発生を検知するものではなく、減速ギヤの破損を防ぐことはできなかった。
【０００７】
特に、モータユニットには、ＤＣモータと、目標速度を示す速度制御信号、回転駆動を許可する回転イネーブル信号及び回転方向を示すディレクション信号に基づいて、ＤＣモータを制御する駆動回路とがパッケージ化されているものがある。従来、この様なパッケージ化されたモータユニットに関し、紙詰まりなどに起因する過剰トルクの付加を検知してＤＣモータの回転駆動を停止させる技術は知られていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２２９０２号公報
【特許文献２】特開平８−２７５５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ＤＣモータにおける過剰トルクの付加をすみやかに検知してＤＣモータの回転駆動を停止させることができるモータ制御装置を提供することを目的としている。また、紙詰まりなどに起因する過剰トルクの付加を正しく検知してＤＣモータの回転駆動を停止させることができるモータ制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の本発明によるモータ制御装置は、ＤＣモータ及び駆動回路からなるモータユニットに対し、上記ＤＣモータの回転駆動を許可する回転イネーブル信号を供給するモータ制御装置であって、上記モータユニットへの供給電流を検出し、過電流を検知する過電流検知部と、上記過電流の検知結果に基づいて、上記回転イネーブル信号を生成する回転イネーブル信号生成部とを備え、上記回転イネーブル信号生成部が、上記ＤＣモータの起動後の一定期間内において、上記過電流の検知結果にかかわらず上記回転イネーブル信号を出力し、上記一定期間の経過後において、過電流が検知された場合に上記回転イネーブル信号の出力を停止するように構成される。
【００１１】
この様な構成によれば、モータユニットへの供給電流によって過電流を検知し、回転イネーブル信号の出力を停止させるので、ＤＣモータにおける過剰トルクの付加をすみやかに検知してＤＣモータの回転駆動を停止させることができる。また、ＤＣモータの起動後の一定期間中に過電流が検知されても回転イネーブル信号の出力は停止されないので、紙詰まりなどに起因する過剰トルクの付加を正しく検知してＤＣモータの回転駆動を停止させることができる。
【００１２】
第２の本発明によるモータ制御装置は、上記構成に加え、上記ＤＣモータの起動時から一定時間が経過した後にタイムアップ信号を出力するタイマーを備え、上記回転イネーブル信号生成部が、上記タイムアップ信号に基づいて、上記回転イネーブル信号を生成するように構成される。
【００１３】
この様な構成によれば、タイマーがタイムアップするまでの時間を予め適切に指定しておくことにより、ＤＣモータの起動直後の過電流によって過剰トルクの付加を誤検知するのを抑制することができる。
【００１４】
第３の本発明によるモータ制御装置は、上記構成に加え、上記過電流検知部が、上記モータユニット及びグランド間のグランドラインを流れる電流が一定レベルを越えた場合にオンする過電流検出用トランジスタと、上記過電流検出用トランジスタがオンすることによって、電圧レベルがハイレベルからローレベルへ切り替えられる過電流検出信号を生成する過電流信号生成回路とからなり、上記回転イネーブル信号生成部及び上記タイマーが、上記過電流検出信号が入力ポートに入力される単一のプロセッサからなるように構成される。
【００１５】
この様な構成によれば、過電流検知部をハードウェアにより構成し、回転イネーブル信号生成部及びタイマーをソフトウェアにより構成することができる。また、過電流が検知された際に電圧レベルがローレベルへ切り替えられる過電流検出信号が入力されるので、過剰トルク検知用の入力ポートとしては、アナログ信号用の入出力ポートではなく、汎用の入出力ポートを使用することができる。
【００１６】
第４の本発明によるモータ制御装置は、ＤＣモータ及び駆動回路からなるモータユニットに対し、上記ＤＣモータの目標速度を示す速度制御信号と、上記ＤＣモータの回転駆動を許可する回転イネーブル信号とを供給し、上記ＤＣモータの回転速度と目標速度との差が閾値以上であることを示す回転異常信号を受信するモータ制御装置であって、上記モータユニットへの供給電流を検出し、過電流を検知する過電流検知部と、上記回転異常信号に基づいて、上記ＤＣモータを起動してから回転速度が目標速度に達するまでの起動期間を判定する起動期間判定部と、上記起動期間及び上記過電流の検知結果に基づいて、上記回転イネーブル信号を生成する回転イネーブル信号生成部とを備え、上記回転イネーブル信号生成部が、上記起動期間内において、上記過電流の検知結果にかかわらず上記回転イネーブル信号を出力し、上記起動期間の経過後において、過電流が検知された場合に上記回転イネーブル信号の出力を停止するように構成される。
【００１７】
この様な構成によれば、モータユニットへの供給電流によって過電流を検知し、回転イネーブル信号の出力を停止させるので、ＤＣモータにおける過剰トルクの付加をすみやかに検知してＤＣモータの回転駆動を停止させることができる。また、ＤＣモータの起動期間中に過電流が検知されても回転イネーブル信号の出力は停止されないので、紙詰まりなどに起因する過剰トルクの付加を正しく検知してＤＣモータの回転駆動を停止させることができる。特に、モータユニットから受信した回転異常信号によって起動期間を判定するので、ＤＣモータの起動直後の過電流によって過剰トルクの付加を誤検知するのを抑制することができる。
【００１８】
第５の本発明によるモータ制御装置は、上記構成に加え、上記速度制御信号を生成する速度制御信号生成部を備え、上記過電流検知部が、上記モータユニット及びグランド間のグランドラインを流れる電流が一定レベルを越えた場合にオンする過電流検出用トランジスタと、上記過電流検出用トランジスタがオンすることによって、電圧レベルがハイレベルからローレベルへ切り替えられる過電流検出信号を生成する過電流信号生成回路とからなり、上記起動期間判定部が、上記起動期間の終了時に電圧レベルがハイレベルからローレベルへ切り替えられる期間終了信号を生成する期間終了信号生成回路からなり、上記速度制御信号生成部及び上記回転イネーブル信号生成部が、上記過電流検出信号及び上記期間終了信号の論理和が入力ポートに入力される単一のプロセッサからなるように構成される。
【００１９】
この様な構成によれば、過電流検知部及び起動期間判定部をハードウェアにより構成し、速度制御信号生成部及び回転イネーブル信号生成部をソフトウェアにより構成することができる。また、プロセッサの入力ポートには、ＤＣモータの起動期間が終了した際に電圧レベルがローレベルへ切り替えられる期間終了検出信号と、過電流が検知された際に電圧レベルがローレベルへ切り替えられる過電流検出信号との論理和が入力される。このため、過剰トルク検知用の入力ポートとしては、アナログ信号用の入出力ポートではなく、汎用の入出力ポートを使用することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によるモータ制御装置では、モータユニットへの供給電流によって過電流を検知し、回転イネーブル信号の出力を停止させるので、ＤＣモータにおける過剰トルクの付加をすみやかに検知してＤＣモータの回転駆動を停止させることができる。また、ＤＣモータの起動後の一定期間中に過電流が検知されても回転イネーブル信号の出力は停止されないので、紙詰まりなどに起因する過剰トルクの付加を正しく検知してＤＣモータの回転駆動を停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１によるモータ制御装置１００を備えた複合機１の一例を示した斜視図である。
【図２】図１の複合機１を鉛直面により切断した場合の切断面の一例を示した断面図であり、本体部１３内の様子が示されている。
【図３】図１の複合機１内に配置されたローラ駆動ユニット６の構成例を示したブロック図であり、モータ制御装置１００及びモータユニット２００が示されている。
【図４】図３のモータユニット２００内の詳細な構成の一例を示したブロック図である。
【図５】図３のモータ制御装置１００の要部における構成例を示したブロック図であり、ＣＰＵ１１０内の機能構成の一例が示されている。
【図６】図３のＤＣモータ２２０における起動時の回転トルクＲｔの一例を模式的に示した説明図である。
【図７】図５のＣＰＵ１１０におけるＤＣモータ起動時の動作の一例を示したフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態２によるモータ制御装置１００を含むローラ駆動ユニット６の構成例を示したブロック図である。
【図９】図８のモータ制御装置１００の要部における構成例を示したブロック図であり、ＣＰＵ１１０内の機能構成の一例が示されている。
【図１０】図８のローラ駆動ユニット６におけるＤＣモータ２２０の起動時の動作の一例を示したタイミングチャートである。
【図１１】本発明によるモータ制御装置１００の他の構成例を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
実施の形態１．
＜複合機１＞
図１は、本発明の実施の形態１によるモータ制御装置１００を備えた複合機１の一例を示した斜視図である。複合機１は、スキャナ機能、プリンタ機能、ＦＡＸ送受信機能及び複写機能を有し、これらの機能を選択的に実行させることができる画像処理装置であり、原稿読取部１１、操作パネル１２及び本体部１３により構成される。
【００２３】
原稿読取部１１は、原稿を光学的に読み取る読取ユニットであり、原稿を収容する手差しトレイ、手差しトレイ内の原稿を読取位置へ搬送するＡＤＦ（オートドキュメントフィーダ）、読取位置の原稿に照明光を照射する照明装置、原稿による反射光を受光するイメージセンサなどからなる。
【００２４】
操作パネル１２には、操作情報などを表示するためのディスプレイと、スタートキーなどの各種操作キーが配置される。本体部１３は、画像データを記録紙に印刷する画像形成ユニットであり、搬送装置、印刷部などからなる。本体部１３の下部には、印刷前の記録紙を収容するための給紙カセット１４が設けられている。また、本体部１３の上部には、印刷後の記録紙を収容するための排紙トレイ１５が設けられている。また、本体部１３の前面には、フロントカバー２１が設けられ、右側面には、ジャムアクセスカバー２２が設けられている。
【００２５】
ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などの外部機器から印刷要求を受信し、或いは、画像データをＦＡＸ受信し、或いは、複写機能が選択されている場合においてスタートキーが押下されれば、給紙カセット１４内の記録紙が印刷部へ搬送され、印刷処理が実行される。印刷後の記録紙は、排紙トレイ１５内へ排出される。
【００２６】
＜ＤＣモータによって駆動されるローラ群＞
図２は、図１の複合機１を鉛直面により切断した場合の切断面の一例を示した断面図であり、本体部１３内の様子が示されている。本体部１３には、給紙カセット１４、排紙トレイ１５、搬送路１６、給紙ローラ１８、分離ローラ１９、レジストローラ２０、現像転写部３、定着部４、搬送ローラ５１及び排紙ローラ５２が配置されている。
【００２７】
給紙カセット１４内に収容されている記録紙２は、フラッパ１７によって持ち上げられ、最上段に配置された記録紙２が給紙ローラ１８によって搬送路１６内へピックアップされ、分離ローラ１９及びレジストローラ２０を介して現像転写部３へ搬送される。
【００２８】
現像転写部３は、感光体ドラム３１、帯電器３２、露光器３３、現像器３４、現像剤担持体３５、転写ローラ３６及びクリーナ３７からなり、帯電した感光体ドラム３１上に記録された静電潜像をトナーにより現像する。
【００２９】
定着部４は、ハロゲンヒータによって加熱されるヒートローラ４１と、プレスローラ４２及び分離爪４３とからなり、記録紙２に転写された未定着トナー像をヒートローラ４１及びプレスローラ４２によって加熱及び加圧し、定着させる。上述した印刷部は、この様な現像転写部３及び定着部４により構成される。
【００３０】
印刷後の記録紙２は、搬送ローラ５１によって搬送路１６内を搬送され、排紙ローラ５２によって排紙トレイ１５内へ排出される。この様な本体部１３内に配置される各種ローラのうち、複数のローラが１つのＤＣモータによって駆動される。例えば、給紙ローラ１８、分離ローラ１９、レジストローラ２０、感光体ドラム３１、ヒートローラ４１、搬送ローラ５１及び排紙ローラ５２が、減速ギヤなどを介し、１つのＤＣモータによって回転駆動される。
【００３１】
＜ローラ駆動ユニット６＞
図３は、図１の複合機１内に配置されたローラ駆動ユニット６の構成例を示したブロック図であり、モータ制御装置１００及びモータユニット２００が示されている。このローラ駆動ユニット６は、モータ制御装置１００及びモータユニット２００により構成され、本体部１３内の各種ローラを回転駆動する。
【００３２】
モータユニット２００は、外部端子部２０１、駆動回路２１０及びＤＣモータ２２０を備えた電動機ユニットである。ＤＣモータ２２０は、駆動回路２１０から供給される直流電圧によって回転駆動する直流電動機である。駆動回路２１０は、目標速度を示す所定の速度制御信号に基づいて、ＤＣモータ２２０が一定速度で回転するようにＤＣモータ２１０のフィードバック制御を行う。
【００３３】
外部端子部２０１は、直流電源（電源電圧Ｖ１）を駆動回路２１０へ供給するための電源端子と、速度制御信号などの各種制御信号を入出力するための複数の入出力端子からなる。このモータユニット２００は、駆動回路２１０に対する各種制御信号の入出力が外部端子部２０１を介して行われるようにパッケージ化されている。
【００３４】
モータ制御装置１００は、モータユニット２００に対し、直流電源、速度制御信号、回転イネーブル信号及びディレクション信号を供給する制御ユニットであり、回路基板１０１、外部端子部１０２、ＣＰＵ１１０及び過電流検知部１２０により構成される。外部端子部１０２は、電源端子と、各種制御信号を入出力するための複数の入出力端子からなる。
【００３５】
ＣＰＵ１１０は、速度制御信号、回転イネーブル信号及びディレクション信号を生成し、過電流検知部１２０から過電流検出信号が過剰トルク検知用の入力ポートに入力される単一のプロセッサである。このＣＰＵ１１０は、本体部１３内の他の制御部、例えば、印刷部からの指示に基づいて動作する。
【００３６】
速度制御信号は、ＤＣモータ２２０の目標速度を指示するための速度指示信号であり、例えば、その周波数が目標速度に対応するクロックパルス信号（ＣＬＫ）からなる。ディレクション信号は、ＤＣモータ２２０の回転方向を指示するための回転方向指示信号である。
【００３７】
回転イネーブル信号は、ＤＣモータ２２０の回転駆動を許可するための駆動許可信号であり、回転駆動を許可する期間中出力される。この様な回転イネーブル信号としては、例えば、許可期間の開始時に電圧レベルがハイレベルからローレベルへ切り替えられ、許可期間の終了時に電圧レベルがローレベルからハイレベルへ切り替えられる状態信号を用いることができる。
【００３８】
過電流検知部１２０は、モータユニット２００への供給電流を検出し、過電流を検知してその検知結果をＣＰＵ１１０へ出力するための検知回路、例えば、過電流検出用トランジスタＴｒ１と、過電流信号生成回路１２１からなる。
【００３９】
過電流検出用トランジスタＴｒ１は、モータユニット２００及びグランド間のグランドラインを流れる電流Ｉ１をモータユニット２００への供給電流として検出するためのスイッチング素子である。このトランジスタＴｒ１は、電源端子から抵抗素子Ｒ１を介してグランドへ流れる電流Ｉ１が一定レベルを越えた場合にオンする。すなわち、トランジスタＴｒ１は、電流Ｉ１が抵抗素子Ｒ１を流れることによって得られる電圧がゲート端子に印加され、その電圧値が一定値を越えることによってオンする。
【００４０】
過電流信号生成回路１２１は、直流電源（電源電圧Ｖ２）及び抵抗素子Ｒ２からなり、過電流検出用トランジスタＴｒ１がオンすることによって、電圧レベルがハイレベルからローレベルへ切り替えられる過電流検出信号を生成し、ＣＰＵ１１０へ出力する。過剰トルク検知用入力ポートは、過電流検出信号の入力により、過電流が検知された際に、電位Ｖ２から電位０へ駆動される。この様な外部端子部１０２、ＣＰＵ１１０及び過電流検知部１２０は、回路基板１０１上に配置される。
【００４１】
＜モータユニット２００＞
図４は、図３のモータユニット２００内の詳細な構成の一例を示したブロック図である。このモータユニット２００は、ＤＣモータ２２０が、３相のブラシレスモータからなる。具体的には、駆動回路２１０が、ＰＷＭ回路２１１、直流電圧出力回路２１２、励磁制御回路２１３及びＦＧセンサ２１４からなり、ＤＣモータ２２０が、ローター２２１及びステータ（stator：固定子）コイル２２２からなる。
【００４２】
ローター２２１は、ステータコイル２２２に対し、所定の回転軸を中心として回転する回転体からなり、各種ローラへ回転トルクを伝達するための減速ギヤが固定される。ローター２２１の周縁部には、ＦＧセンサ用のマグネットが配置されている。ＦＧ（周波数発電）センサ２１４は、ローター２２１の周面に対向させて配置され、ローター２２１の回転速度に応じた周波数のパルス信号（ＦＧパルス信号）を生成する磁気検出素子からなる。
【００４３】
ＰＷＭ回路２１１は、ＦＧセンサ２１４からＦＧパルス信号が入力され、モータ制御装置１００から入力されるクロックパルス信号に基づいて、ＰＷＭ信号を生成し、直流電圧出力回路２１２へ出力する。このＰＷＭ回路２１１は、クロックパルス信号が示す目標速度と、ローター２２１の回転速度とを比較し、これらが一致するように、ＰＷＭ信号のデューティ比を調整する。
【００４４】
直流電圧出力回路２１２は、モータ制御装置１００から直流電源Ｖ１が供給され、ＰＷＭ回路２１１から入力されるＰＷＭ信号によってスイッチング素子をスイッチング駆動することにより、所定の直流電圧Ｖｓを励磁制御回路２１３へ出力する。励磁制御回路２１３は、モータ制御装置１００から回転イネーブル信号及びディレクション信号が入力され、直流電圧出力回路２１２から入力される直流電圧Ｖｓによって、ステータコイル２２２を流れる電流を切り替える。ローター２２１の回転速度は、直流電圧Ｖｓによってコントロールされる。
【００４５】
励磁制御回路２１３では、回転イネーブル信号によって回転駆動が許可されている場合に、直流電圧Ｖｓに基づくローター２２１の回転駆動が行われる。一方、回転駆動が許可されていない場合には、ローター２２１の回転駆動を行わない。モータ制御装置１００において検出される電流Ｉ１は、励磁制御回路２１３からグランドラインへ出力される。
【００４６】
＜モータ制御装置１００内のＣＰＵ１１０＞
図５は、図３のモータ制御装置１００の要部における構成例を示したブロック図であり、ＣＰＵ１１０内の機能構成の一例が示されている。このＣＰＵ１１０は、速度制御信号生成部１１１、回転イネーブル信号生成部１１２、ディレクション信号生成部１１３及びタイマー１１４により構成される。
【００４７】
速度制御信号生成部１１１、回転イネーブル信号生成部１１２及びディレクション信号生成部１１３は、印刷部などからの指示に基づいて、それぞれクロックパルス信号、回転イネーブル信号及びディレクション信号を生成し、モータユニット２００へ出力する。
【００４８】
ここで、クロックパルス信号（ＣＬＫ）が示す目標速度は、回転イネーブル信号の出力期間中、一定である。また、回転イネーブル信号に関し、出力ポートの電位をハイレベルからローレベルへ駆動することによって、回転駆動の開始がモータユニット２００に指示され、出力ポートの電位をローレベルからハイレベルへ駆動することによって、回転駆動の終了が指示される。
【００４９】
回転イネーブル信号生成部１１２では、過電流検知部１２０による過電流の検知結果と、タイマー１１４のタイムアップ信号とに基づいて、回転イネーブル信号が生成される。すなわち、回転イネーブル信号生成部１１２は、ＤＣモータ２２０の起動後の一定期間（起動期間）内において、過電流の検知結果にかかわらず回転イネーブル信号を出力する。一方、起動期間の経過後においては、過電流が検知された場合に、回転イネーブル信号の出力を停止する動作が行われる。
【００５０】
タイマー１１４は、ＤＣモータ２２０が起動したときから一定時間Ｔｈ１が経過した後に、所定のタイムアップ信号を回転イネーブル信号生成部１１２へ出力する。ＤＣモータ２２０が起動したことは、例えば、回転イネーブル信号によって検知することができる。
【００５１】
回転イネーブル信号生成部１１２は、タイマー１１４から入力されるタイムアップ信号によって、起動期間の終了を検知する。そして、ＤＣモータ２２０の起動期間中は、過電流信号生成回路１２１から入力される過電流検出信号が無視され、回転イネーブル信号が出力される。これに対し、起動期間の終了後に過電流検出信号が入力されれば、回転イネーブル信号の出力が停止される。
【００５２】
＜起動時の回転トルク＞
図６は、図３のＤＣモータ２２０における起動時の回転トルクＲｔの一例を模式的に示した説明図である。ローラなどの所定の負荷がローター２２１に付加されている場合に、ＤＣモータ２２０を起動させれば、起動直後に大きなピーク（ピーク値＝Ｒｔ１）を有する回転トルクＲｔが発生する。
【００５３】
すなわち、ローター２２１に付加される回転トルクＲｔは、起動時刻０以降、０から急激に増加し、時刻ｔ１においてピーク値Ｒｔ１に達する。回転トルクＲｔは、時刻ｔ１以降、徐々に減少し、時刻ｔ２においてトルク値Ｒｔ２に達して以降安定している。
【００５４】
ＤＣモータ２２０は、時刻ｔ２以降、ローター２２１が一定速度で回転している状態（安定状態）である。一般に、モータユニット２００へ電源供給される電流Ｉ１は、この様な回転トルクに比例して変化する。そこで、起動時刻０から時刻ｔ２までをＤＣモータ２２０の起動期間であると判断し、この起動期間よりも長い時間Ｔｈ１でタイムアップするタイマー１１４が用いられる。この様に構成することにより、起動期間中における過電流によって過剰トルクの付加を誤検知するのを防ぐことができる。
【００５５】
タイマー１１４が時刻ｔ３においてタイムアップした後に過電流が検知されれば、回転イネーブル信号の出力は停止され、ローター２２１の回転駆動も停止される。ここで、時間Ｔｈ１は、固定値であっても良いし、ローター２２１の目標速度又は負荷状態、すなわち、トルク値Ｒｔ２に応じて異ならせても良い。
【００５６】
図７のステップＳ１０１〜Ｓ１０６は、図５のＣＰＵ１１０におけるＤＣモータ起動時の動作の一例を示したフローチャートである。まず、ＣＰＵ１１０は、印刷部などからＤＣモータ２２０の駆動開始が指示されれば、回転イネーブル信号を生成し、モータユニット２００へ出力する(ステップＳ１０１）。このとき、ＣＰＵ１１０は、タイマー１１４を起動させる（ステップＳ１０２）。
【００５７】
次に、ＣＰＵ１１０は、所定時間の経過によってタイマー１１４からタイムアップ信号が入力されれば、過剰トルク検知モードへ移行し、過剰トルク検知用入力ポートに入力される過電流検出信号を監視する（ステップＳ１０３）。そして、ＣＰＵ１１０は、過電流検出信号の入力によって過電流が検知されれば、回転イネーブル信号の出力を直ちに停止し、この処理を終了する（ステップＳ１０４，Ｓ１０５）。
【００５８】
一方、ＣＰＵ１１０は、ＤＣモータ２２０の駆動終了が指示されれば、回転イネーブル信号の出力を停止し、この処理を終了する（ステップＳ１０４，Ｓ１０６）。
【００５９】
本実施の形態によれば、モータユニット２００への供給電流によって過電流を検知し、回転イネーブル信号の出力を停止させるので、ＤＣモータ２２０における過剰トルクの付加をすみやかに検知してＤＣモータ２２０の回転駆動を停止させることができる。また、ＤＣモータ２２０の起動後の一定期間中に過電流が検知されても回転イネーブル信号の出力は停止されないので、紙詰まりなどに起因する過剰トルクの付加を正しく検知してＤＣモータ２２０の回転駆動を停止させることができる。
【００６０】
さらに、タイマー１１４がタイムアップするまでの時間を予め適切に指定しておくことにより、ＤＣモータ２２０の起動直後の過電流によって過剰トルクの付加を誤検知するのを抑制することができる。また、過電流検知部１２０をハードウェアにより構成し、回転イネーブル信号生成部１１２及びタイマー１１４をソフトウェアにより構成することができる。また、過電流が検知された際に電圧レベルがローレベルへ切り替えられる過電流検出信号が入力されるので、過剰トルク検知用入力ポートとしては、アナログ信号用の入出力ポートではなく、汎用の入出力ポートを使用することができる。
【００６１】
実施の形態２．
実施の形態１では、ＤＣモータ２２０の起動期間中における過電流によって過剰トルクの付加を誤検知するのを防止するために、ＤＣモータ２２０の起動時から一定時間が経過するまで過電流の検知結果を無視する場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、ＤＣモータ２２０の回転速度と目標速度との差が閾値以上であることを示す回転異常信号を利用して、ＤＣモータ２２０の起動期間を判定する場合について説明する。
【００６２】
図８は、本発明の実施の形態２によるモータ制御装置１００を含むローラ駆動ユニット６の構成例を示したブロック図である。このローラ駆動ユニット６では、モータユニット２００が、ＤＣモータ２２０の回転速度と目標速度との差が所定の閾値以上である場合に、回転異常信号を出力する。また、モータ制御装置１００は、図３のモータ制御装置１００と比較すれば、期間終了信号生成回路１３１及び過剰トルク判定回路１３２を備えている。
【００６３】
駆動回路２１０は、ＤＣモータ２２０の回転速度と、クロックパルス信号（ＣＬＫ）が示す目標速度とを比較し、その比較結果に基づいて、回転異常信号を生成する。ここでは、回転速度及び目標速度の差分が目標速度の５％以上であれば、回転異常信号が出力される。また、この様な回転異常信号をモータロック（Ｍｏｔｏｒ  Ｌｏｃｋ）信号と呼ぶことにする。
【００６４】
ＤＣモータ２２０を起動させた際には、ＤＣモータ２２０の回転速度が目標速度に達するまで電圧レベルがハイレベルのモータロック信号が出力され、目標速度に達した時点で電圧レベルがローレベルへ切り替えられる。
【００６５】
期間終了信号生成回路１３１は、回転イネーブル信号と、モータユニット２００から受信するモータロック信号とに基づいて、ＤＣモータ２２０を起動してから回転速度が目標速度に達するまでの起動期間を判定するための起動期間判定部である。
【００６６】
この期間終了信号生成回路１３１は、Ｖｃｃ端子、Ｄ端子、ＣＬＫ端子、／ＣＬＲ端子、Ｑ端子、及び、／Ｑ端子を有するＤフリップフロップ回路からなり、起動期間の終了時に電圧レベルがハイレベルからローレベルへ切り替えられる期間終了信号Ｘ２を生成する。Ｖｃｃ端子は、電源端子であり、直流電源（電源電圧Ｖ３）が供給されている。
【００６７】
Ｄ端子には、抵抗素子を介して電源電圧Ｖ３が印加されている。ＣＬＫ端子には、モータロック信号の反転信号が入力され、／ＣＬＲ端子には、回転イネーブル信号の反転信号が入力される。期間終了信号Ｘ２は、起動期間の終了を示す制御信号であり、／Ｑ端子から出力される。
【００６８】
期間終了信号生成回路１３１では、ＣＬＫ端子へ入力される信号の立ち上がりに同期して、Ｄ端子の入力信号がＱ端子から出力される。つまり、起動期間の終了時におけるモータロック信号のローレベルへの切り替えに同期して、／Ｑ端子の出力信号がハイレベルからローレベルへ切り替えられる。この様にして、上記期間終了信号Ｘ２が生成される。
【００６９】
過剰トルク判定回路１３２は、過電流信号生成回路１２１から入力される過電流検出信号Ｘ１と、期間終了信号生成回路１３１から入力される期間終了信号Ｘ２との論理和を生成し、過剰トルク検出信号Ｙとして出力するための論理回路である。過剰トルク検出信号Ｙは、ＣＰＵ１１０の過剰トルク検知用入力ポートに入力される。
【００７０】
この様に構成することにより、ＤＣモータ２２０を起動してから回転速度が目標速度に達するまでの起動期間中は、過剰トルク検知用入力ポートが、過電流によってローレベルにならないようにすることができる。また、モータロック信号の出力が一旦ローレベルとなった後には、それ以降のモータロック信号の論理にかかわらず、過電流を正しく検知することができる。
【００７１】
図９は、図８のモータ制御装置１００の要部における構成例を示したブロック図であり、ＣＰＵ１１０内の機能構成の一例が示されている。このＣＰＵ１１０では、回転イネーブル信号生成部１１２が、ＤＣモータ２２０の起動期間と、過電流検知部１２０による過電流の検知結果とに基づいて、回転イネーブル信号を生成する。
【００７２】
すなわち、回転イネーブル信号生成部１１２は、ＤＣモータ２２０の起動期間内において、過電流の検知結果にかかわらず回転イネーブル信号を出力し、起動期間の経過後において、過電流が検知された場合に回転イネーブル信号の出力を停止する。
【００７３】
具体的には、過剰トルク検知用入力ポートに入力される過剰トルク検出信号Ｙがハイレベルである間、回転イネーブル信号を出力し、過剰トルク検出信号Ｙがローレベルへ切り替えられれば、回転イネーブル信号の出力を停止する動作が行われる。
【００７４】
図１０は、図８のローラ駆動ユニット６におけるＤＣモータ２２０の起動時の動作の一例を示したタイミングチャートであり、ＤＣモータ２２０が起動してから紙詰まりに起因して過電流が検知されるまでの間の信号波形が示されている。
【００７５】
まず、ＣＰＵ１１０は、印刷部などからＤＣモータ２２０の駆動開始が指示されれば、回転イネーブル信号を生成し、モータユニット２００へ出力する。すなわち、回転イネーブル信号は、時刻ｔ１１において、ハイレベルからローレベルへ切り替えられ、回転駆動の許可期間が開始される。
【００７６】
一方、モータロック信号は、時刻ｔ１４において、ＤＣモータ２２０の回転速度が目標速度に達することによってローレベルへ切り替えられるまでの間、ハイレベルが維持されている。過電流検出用トランジスタＴｒ１は、許可期間の開始から少し遅れて時刻ｔ１２でオンし、時刻ｔ１３においてオフする。時刻ｔ１２からｔ１３までの間は、過電流が検知されているが、モータロック信号がハイレベルであるので、無視される。
【００７７】
期間終了信号生成回路１３１の／ＣＬＲ端子には、回転イネーブル信号の反転信号が入力されることから、生成回路１３１の内部状態が時刻ｔ１１においてクリア解除されている。一方、ＣＬＫ端子には、モータロック信号の反転信号が入力されることから、入力信号の電圧レベルが時刻ｔ１４においてローレベルからハイレベルへ切り替えられている。／Ｑ端子の電圧レベルは、この入力信号の立ち上がりに同期して、ハイレベルからローレベルへ切り替えられる。
【００７８】
この例では、時刻ｔ１５において、ＤＣモータ２２０の回転異常が発生している。このとき、モータロック信号が出力され、時刻ｔ１６において回転速度が正常に戻るまで、ハイレベルが維持されている。
【００７９】
時刻ｔ１７において、過電流が発生し、トランジスタＴｒ１がオンすれば、過電流検出信号Ｘ１がローレベルへ切り替えられる。過剰トルク検出信号Ｙは、過電流検出信号Ｘ１の立ち下がりに同期して、ハイレベルからローレベルへ切り替えられる。ＣＰＵ１１０は、過剰トルク検出信号Ｙがローレベルへ切り替えられることによって、過剰トルクの付加を検知し、回転イネーブル信号の出力を時刻ｔ１８で停止する。
【００８０】
／ＣＬＲ端子の電圧レベルは、回転イネーブル信号がハイレベルへ切り替えられることによってローレベルへ切り替えられ、／Ｑ出力がハイレベルに固定される。モータロック信号は、許可期間の終了（時刻ｔ１８）から少し遅れて時刻ｔ１９で出力されている。
【００８１】
本実施の形態によれば、モータユニット２００から受信したモータロック信号によって起動期間を判定するので、ＤＣモータ２２０の起動直後の過電流によって過剰トルクの付加を誤検知するのを抑制することができる。
【００８２】
また、過電流検知部１２０、期間終了信号生成回路１３１及び過剰トルク判定回路１３２をハードウェアにより構成し、速度制御信号生成部１１１、回転イネーブル信号生成部１１２及びディレクション信号生成部１１３をソフトウェアにより構成することができる。また、ＣＰＵ１１０の過剰トルク検知用入力ポートには、過剰トルク検出信号Ｙが入力されるので、アナログ信号用の入出力ポートではなく、汎用の入出力ポートを使用することができる。
【００８３】
なお、実施の形態１では、ＣＰＵ１１０が、ＤＣモータ２２０の起動期間内において、過電流の検知結果にかかわらず回転イネーブル信号を出力し、起動期間の経過後において、過電流が検知されれば回転イネーブル信号の出力を停止する場合の例について説明した。しかしながら、本発明は、この様な構成に限定されるものではない。例えば、ＣＰＵ１１０は、ＤＣモータ２２０の起動期間内であるか、或いは、起動期間の経過後であるかにかかわらず、過電流の検知結果に基づいて回転イネーブル信号を生成するような構成であっても良い。
【００８４】
図１１は、本発明によるモータ制御装置１００の他の構成例を示したブロック図である。このモータ制御装置１００は、図３のモータ制御装置１００と比較すれば、アンドゲート（ＡＮＤｇａｔｅ）回路１４１を備えている点で異なる。ＣＰＵ１１０は、過電流検知部１２０から入力される過電流検出信号に基づいて、回転イネーブル信号１４２を生成し、出力ポートからアンドゲート回路１４１へ出力する。すわわち、ＣＰＵ１１０は、印刷部などからの指示に基づいて、回転イネーブル信号１４２を出力する一方、過電流が検知されれば、回転イネーブル信号１４２の出力を停止する。
【００８５】
また、ＣＰＵ１１０内のタイマーは、ＤＣモータ２２０が起動したときから一定時間Ｔｈ１が経過すれば、所定のタイムアップ信号１４３を出力ポートからアンドゲート回路１４１へ出力する。アンドゲート回路１４１は、回転イネーブル信号１４２とタイムアップ信号１４３との論理積を生成し、モータユニット２００へ出力する論理回路である。この様な構成であっても、紙詰まりなどに起因する過剰トルクの付加を正しく検知してＤＣモータ２２０の回転駆動を停止させることができる。
【００８６】
また、実施の形態２では、過電流検知部１２０及び起動期間判定部（期間終了信号生成回路１３１）がハードウェアにより構成される場合の例について説明したが、本発明はこの様な構成に限られるものではない。例えば、過電流検知部１２０又は起動期間判定部をソフトウェアにより構成しても良い。
【符号の説明】
【００８７】
１  複合機
１１  原稿読取部
１２  操作パネル
１３  本体部
１４  給紙カセット
１５  排紙トレイ
１６  搬送路
１８  給紙ローラ
１９  分離ローラ
２０  レジストローラ
２  記録紙
３  現像転写部
３１  感光体ドラム
３６  転写ローラ
４  定着部
４１  ヒートローラ
４２  プレスローラ
５１  搬送ローラ
５２  排紙ローラ
６  ローラ駆動ユニット
１００  モータ制御装置
１０１  回路基板
１０２  外部端子部
１１０  ＣＰＵ
１１１  速度制御信号生成部
１１２  回転イネーブル信号生成部
１１３  ディレクション信号生成部
１１４  タイマー
１２０  過電流検知部
１２１  過電流信号生成回路
１３１  期間終了信号生成回路
１３２  過剰トルク判定回路
１４１  アンドゲート回路
２００  モータユニット
２０１  外部端子部
２１０  駆動回路
２１１  ＰＷＭ回路
２１２  直流電圧出力回路
２１３  励磁制御回路
２１４  ＦＧセンサ
２２０  ＤＣモータ
２２１  ローター
２２２  ステータコイル
【図１】
2012200062.tif 000003
【図２】
2012200062.tif 000004
【図３】
2012200062.tif 000005
【図４】
2012200062.tif 000006
【図５】
2012200062.tif 000007
【図６】
2012200062.tif 000008
【図７】
2012200062.tif 000009
【図８】
2012200062.tif 000010
【図９】
2012200062.tif 000011
【図１０】
2012200062.tif 000012
【図１１】
2012200062.tif 000013