(57)【要約】【課題】ＤＣモータの回転速度を短時間で所定の回転速度とすることができるＤＣモータ制御装置を提供する。【解決手段】ＤＣモータ制御装置は、ＤＣモータに電圧を供給することによって、ＤＣモータを所定の回転速度で回転させるＤＣモータ制御装置であって、目標速度に対応する電圧よりも高い電圧をＤＣモータに供給し（Ｓ１２）、ＤＣモータの回転により生じた逆起電圧を監視し（Ｓ１３）、監視された逆起電圧に応じて、目標速度を超えないように供給する電圧を制御する（Ｓ１４、Ｓ１５）。【選択図】図４
2009169000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣモータに電圧を供給することによって、前記ＤＣモータを所定の回転速度で回転させるＤＣモータ制御装置であって、
前記ＤＣモータに前記所定の回転速度に対応する電圧よりも高い電圧を供給する電圧供給手段と、
前記ＤＣモータの回転により生じた逆起電圧を監視する監視手段と、
前記監視手段により監視された前記逆起電圧に応じて、前記ＤＣモータの回転速度が前記所定の回転速度を超えないように、前記電圧供給手段により供給する電圧を制御する制御手段とを備える、ＤＣモータ制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記ＤＣモータの起動時に作動する、請求項１に記載のＤＣモータ制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記ＤＣモータの回転速度が前記所定の回転速度を超えた場合に、前記高い電圧よりも低くするよう前記電圧供給手段を制御する、請求項１または２に記載のＤＣモータ制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記ＤＣモータの回転速度が前記所定の回転速度を超えない場合に、前記高い電圧を維持するよう前記電圧供給手段を制御する、請求項１〜３のいずれかに記載のＤＣモータ制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記逆起電圧から前記ＤＣモータの回転速度を算出する算出手段を含む、請求項１〜４のいずれかに記載のＤＣモータ制御装置。
【請求項６】
ＤＣモータと、前記ＤＣモータによって回転する回転体とを含み、前記回転体の回転により、現像剤を収容する現像器内にトナーを供給する現像装置であって、
請求項１〜５のいずれかに記載のＤＣモータ制御装置を含む、現像装置。
【請求項７】
請求項６に記載の現像装置を含む、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＤＣモータ制御装置、現像装置および画像形成装置に関するものであり、特に、ＤＣモータの回転速度を制御可能なＤＣモータ制御装置、このようなＤＣモータ制御装置を備える現像装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置に含まれる現像装置は、読取った画像データを基に感光体上に静電潜像を形成し、これにトナー等の現像剤を供給して可視像を得、用紙に転写して出力する。トナーは画像を形成する毎に消費されていくため、現像器内に新たなトナーを補給する必要がある。トナーホッパー等に格納されたトナーは、トナー補給モータやモータによって回転するトナー補給ローラ等の回転体を回転させて、現像器内に供給される。この場合、トナーの消費量に応じて、安定してトナーを供給することが要求される。
【０００３】
ここで、トナー補給モータを回転させてトナーを補給する際に、駆動時間とトナー補給量が一定になるような画像形成装置が、特開２００１−１６６５７８号公報（特許文献１）に開示されている。特許文献１によると、駆動時間とトナー補給量が一定になるようなテーブルを有し、このテーブルを利用して、累積回転数から、トナー補給モータの駆動時間を決定することにしている。
【特許文献１】特開２００１−１６６５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モータの回転によりトナーを安定して供給するためには、短時間でモータの回転速度を目標とする所定の回転速度（以下、「目標速度」という）にする必要がある。ここで、モータの回転速度を短時間で目標速度にするためには、ステッピングモータや、ＤＣブラシレスモータを使用することが考えられる。しかし、これらのモータは、高価であり、コスト的に問題となる。
【０００５】
一方、供給した電圧に応じて回転する安価なＤＣブラシモータ（以下、単に「ＤＣモータ」という）を用いると、以下の問題がある。図６および図７は、従来におけるＤＣモータに供給する電圧の設定とＤＣモータの回転速度との関係を示す図である。図６および図７中、上段の太線がＤＣモータに供給する電圧の設定を示し、下段の細線がＤＣモータの回転速度を示す。なお、図６および図７中、点線で、ＤＣモータの目標速度を示している。また、紙面左右方向は時間軸を表し、図６および図７においては、左から右に向かって時間が進むものとする。
【０００６】
図６を参照して、ＤＣモータの電圧の設定を、目標速度に対応する電圧Ｖ１に設定すると、速度０の状態から目標速度に到達するまでに、時間Ｔ１で示す長時間を要することになる。また、図７を参照して、駆動の初期に目標速度に対応する電圧Ｖ１よりも高い電圧Ｖ２を予め供給し、短時間で目標速度に到達させるようにすると、ＤＣモータの回転速度が目標速度に対して大きくオーバーシュートしてしまい、結果として目標速度となるまでに時間Ｔ２で示す長時間を要することになる。特に、ＤＣモータの品質のばらつきを考慮すると、このオーバーシュートがさらに大きくなる虞もある。なお、この時間Ｔ１や時間Ｔ２は、具体的には、約２００〜３００ミリ秒程度である。
【０００７】
この発明の目的は、ＤＣモータの回転速度を短時間で所定の回転速度とすることができるＤＣモータ制御装置を提供することである。
【０００８】
この発明の他の目的は、画像の品質を向上することができる現像装置を提供することである。
【０００９】
この発明のさらに他の目的は、画像の品質をより向上することができる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係るＤＣモータ制御装置は、ＤＣモータに電圧を供給することによって、ＤＣモータを所定の回転速度で回転させるＤＣモータ制御装置であって、ＤＣモータに所定の回転速度に対応する電圧よりも高い電圧を供給する電圧供給手段と、ＤＣモータの回転により生じた逆起電圧を監視する監視手段と、監視手段により監視された逆起電圧に応じて、ＤＣモータの回転速度が所定の回転速度を超えないように、電圧供給手段により供給する電圧を制御する制御手段とを備える。
【００１１】
好ましくは、制御手段は、ＤＣモータの起動時に作動する。
【００１２】
制御手段は、ＤＣモータの回転速度が所定の回転速度を超えた場合に、高い電圧よりも低くするよう電圧供給手段を制御してもよい。また、制御手段は、ＤＣモータの回転速度が所定の回転速度を超えない場合に、高い電圧を維持するよう電圧供給手段を制御するようにしてもよい。
【００１３】
さらに好ましくは、制御手段は、逆起電圧からＤＣモータの回転速度を算出する算出手段を含む。
【００１４】
この発明の他の局面においては、現像装置は、ＤＣモータと、ＤＣモータによって回転する回転体とを含み、回転体の回転により、現像剤を収容する現像器内にトナーを供給する。ここで、現像装置は、上記したいずれかのモータ制御装置を含む。
【００１５】
この発明のさらに他の局面においては、画像形成装置は、上記した現像装置を含む。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によると、所定の回転速度に対応する電圧よりも高い電圧をＤＣモータに供給し、ＤＣモータの回転によって生じる逆起電圧を監視し、この逆起電圧に応じて、供給する電圧を制御する。そうすると、所定の回転速度に対応する電圧よりも高い電圧を供給して、短時間でＤＣモータを所定の回転速度に到達させることができる。この場合、ＤＣモータの回転によって生じる逆起電圧を監視し、この逆起電圧に応じて、供給する電圧を制御しているため、オーバーシュートをなくすことができる。したがって、ＤＣモータの回転速度を短時間で所定の速度とすることができる。
【００１７】
また、このような現像装置は、ＤＣモータの回転速度を短時間で目標速度とすることができるＤＣモータ制御装置を含むため、トナーをより安定して現像器内に供給することができ、画像の品質を向上することができる。
【００１８】
また、このような画像形成装置は、画像の品質を向上することができる現像装置を含むため、画像の品質を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１はこの発明の一実施形態に係るＤＣモータ制御装置を備える現像装置を含む画像形成装置を、デジタル複合機１０に適用した場合のデジタル複合機１０の構成を示すブロック図である。図１を参照して、デジタル複合機１０は、デジタル複合機１０全体を制御する制御部１１と、画像データ等の書込みや読出しを行うためのＤＲＡＭ１２と、デジタル複合機１０の有する情報を表示する表示画面を含み、デジタル複合機１０におけるユーザとのインターフェースとなる操作部１３と、原稿を自動的に所定の原稿読取り位置へ搬送する原稿送り装置１４と、原稿送り装置１４によって搬送されてきた原稿の画像を所定の読取り位置で読取る画像読取り部１５と、画像読取り部１５で読取られた原稿等からその画像を形成し、用紙に出力する現像装置１６と、画像データ等を格納するハードディスク１７と、公衆回線２０に接続されるＦＡＸ通信部１８と、ネットワーク２１と接続するためのネットワークＩＦ（インターフェース）部１９とを含む。
【００２０】
制御部１１は、画像読取り部１５から与えられる原稿データをＤＲＡＭ１２に圧縮符号化して書き込み、ＤＲＡＭ１２に書き込んだデータを読出し、伸張符号化して現像装置１６により出力する。
【００２１】
デジタル複合機１０は、画像読取り部１５により読取られた原稿を用いて、ＤＲＡＭ１２を介して現像装置１６において画像を形成することにより、複写機として作動する。また、デジタル複合機１０は、ネットワークＩＦ部１９を通じて、ネットワーク２１に接続されたパソコン２２から送信された画像データを用いて、ＤＲＡＭ１２を介して現像装置１６において画像を形成することにより、プリンターとして作動する。さらに、デジタル複合機１０は、ＦＡＸ通信部１８を通じて、公衆回線２０から送信された画像データを用いて、ＤＲＡＭ１２を介して現像装置１６において画像を形成することにより、また、画像読取り部１５により読取られた原稿の画像データを、ＦＡＸ通信部１８を通じて公衆回線２０に画像データを送信することにより、ファクシミリ装置として作動する。
【００２２】
なお、図１において太線の矢印は画像データの流れを示しており、細線の矢印は制御信号または制御データの流れを示している。
【００２３】
次に、現像装置１６の構成について説明する。図２は、デジタル複合機１０に備えられる現像装置１６の一部を示す概略図である。図２中において、用紙の流れを矢印で示している。図１および図２を参照して、現像装置１６は、フルカラーの画像を形成可能であり、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色に対応する現像器２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄと、各現像器２６ａ〜２６ｄにおいて現像された各色の画像を転写する中間転写体としての転写ベルト２７とを含む。
【００２４】
現像器２６ａは、感光体２５ａと、現像剤としてのトナー（図示せず）を感光体２５ａへ供給する現像スリーブ３１ａと、トナーを格納するトナーホッパー３３ａから現像器２６ａ内にトナーを補給するトナー補給ローラ３２ａと、ＤＣモータ（図示せず）によって回転するトナー補給ローラ３２ａの回転速度を制御するＤＣモータ制御装置（図示せず）を含む。感光体２５ａに最も近い位置に現像スリーブ３１ａが設けられており、その上方にトナー補給ローラ３２ａ、さらにその上方にトナーホッパー３３ａが設けられている。回転体としてのトナー補給ローラ３２ａは、ＤＣモータによって回転し、トナー補給ローラ３２ａの回転により、トナーホッパー３３ａ内のトナーが現像器２６ａ内にトナーに補給される。トナーの供給量は、トナー補給ローラ３２ａの回転速度に対応する。現像器２６ａ内に補給されたトナーは、現像器２６ａ内のキャリア（図示せず）と共に攪拌されて帯電され、その後、現像スリーブ３１ａから感光体２５ａへ供給されて現像される。このようにして、現像器２６ａで、画像を形成する。トナー補給ローラ３２ａの回転速度の制御については、後述する。
【００２５】
なお、その他の現像器２６ｂ〜２６ｄについても、トナーを感光体２５ｂ、２５ｃ、２５ｄへ供給する現像スリーブ３１ｂ、３１ｃ、３１ｄと、トナーを格納するトナーホッパー３３ｂ、３３ｃ、３３ｄから現像器２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ内にトナーを補給するトナー補給ローラ３２ｂ、３２ｃ、３２ｄとを含む。現像器２６ｂ〜２６ｄの構成は、現像器２６ａと同様であるため、その説明を省略する。
【００２６】
各現像器２６ａ〜２６ｄで形成された各色の画像は、転写ベルト２７上に順次重ね合わせるように転写される。このように４色の画像を重ね合わせて、転写ベルト２７上にフルカラー画像が形成される。すなわち、現像スリーブ３１ａ〜３１ｄ、およびマグネットローラ３２ａ〜３２ｄは、フルカラーの画像を形成するために用いられる。転写ベルト２７上に形成されたフルカラー画像は、カセット２４から転写部２８まで給紙された用紙Ｐに転写される。フルカラー画像を転写された用紙Ｐは、定着部（図示せず）を経て、排出トレイ２９に排出される。
【００２７】
ここで、トナー補給ローラ３２ａを回転させるＤＣモータの回転速度を制御するＤＣモータ制御装置の構成について説明する。図３は、ＤＣモータ制御装置４１の構成を示すブロック図である。図１〜３を参照して、ＤＣモータ制御装置４１は、トナー補給ローラ３２ａを回転させるＤＣモータ４２と、ＤＣモータ４２の動作を制御するＤＣモータ制御部４３と、ＤＣモータ制御部４３からの制御信号をＤＣモータ４２に送信するコンパレータ４４、およびＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）４５とを備える。ＤＣモータ制御部４３は、デジタル複合機１０に備えられる制御部１１により制御される。
【００２８】
ＤＣモータ制御部４３には、Ａ／ＤコンバータやＤ／Ａコンバータが内蔵されており、基準波等によりＤＣモータ４２に電圧を供給する。ＤＣモータ４２は供給する電圧に応じた回転速度で回転する。すなわち、高い電圧を供給すれば速い回転速度で回転し、低い電圧を供給すれば遅い回転速度で回転する。ＤＣモータ制御部４３は、ＰＷＭ４５等を含む非同期整流回路を利用することにより、ＤＣモータ４２に供給する電圧を可変にすることができる。具体的には、ＰＷＭ４５のデューティー比を制御して、ＤＣモータ４２に供給する電圧の高低を制御する。
【００２９】
ここで、ＤＣモータ制御装置４１においては、ＤＣモータ４２の回転によって生じる逆起電圧が、ＰＷＭ４５からＤＣモータ制御部４３にフィードバックされる。ＤＣモータ制御部４３は、フィードバックされた逆起電圧からＤＣモータ４２の回転速度を算出する。ここで、ＤＣモータ制御部４３は、算出手段として作動する。ＤＣモータ制御部４３は、算出されたＤＣモータ４２の回転速度を基に、供給する電圧を制御する。すなわち、フィードバックされた逆起電圧を監視して、ＤＣモータ４２に供給する電圧を制御する。ここで、ＤＣモータ制御部４３は、監視手段および制御手段として作動する。
【００３０】
次に、ＤＣモータ制御装置４１により、ＤＣモータ４２を目標速度で回転させる場合の動作について説明する。図４は、この場合におけるＤＣモータ制御部４３の動作を示すフローチャートである。図５は、ＤＣモータ４２に供給する電圧の設定と、ＤＣモータ４２の回転速度との関係を示した図であり、図６および図７に対応する。ここでは、ＤＣモータ４２の起動時、すなわち、ＤＣモータ４２が回転していない速度０の状態から、目標速度で回転させる場合とする。
【００３１】
図１〜図５を参照して、ＤＣモータ４２の起動時、目標速度でトナー補給ローラ３２ａを回転させるよう、ＤＣモータ４２の回転要求を受付ける（図４において、ステップＳ１１、以下、ステップを省略する）。そうすると、ＤＣモータ制御部４３は、目標速度に対応する電圧Ｖ１よりも高い電圧Ｖ２を供給する（Ｓ１２）。これは、供給する電圧を高くして、ＤＣモータ４２の回転速度が目標速度に短時間で到達するようにするためである。ここで、ＤＣモータ制御部４３は、電圧供給手段として作動する。その後、上記した方法で、ＤＣモータ４２の回転によって生じる逆起電圧を監視する（Ｓ１３）。具体的には、逆起電圧を基に算出されたＤＣモータ４２の回転速度を監視する。この監視は、数ミリ秒、例えば、１ミリ秒単位で繰り返して行なわれる。
【００３２】
次に、ＤＣモータ４２が目標速度を越えないか否か、すなわち、目標速度に到達したか否かを判断する（Ｓ１４）。目標速度に到達していない場合には（Ｓ１４において、ＮＯ）、供給する電圧を制御して（Ｓ１５）、電圧を供給する。具体的には、ＤＣモータ４２の回転速度が目標速度を超えた場合に、高い電圧を低くするように制御する。一方、目標速度を超えない場合には、高い電圧を維持するように制御する。時間ｔの経過後、ＤＣモータ４２の回転速度が目標速度に到達した場合には（Ｓ１４において、ＹＥＳ）、そのままＤＣモータ４２を目標速度で回転させる（Ｓ１６）。この時間ｔは、数十ミリ秒程度であり、上記した図６や図７に示す時間Ｔ１や時間Ｔ２よりも非常に短い時間である。
【００３３】
このように、ＤＣモータ制御装置４１によると、目標速度に対応する電圧Ｖ１よりも高い電圧Ｖ２をＤＣモータ４２に供給し、ＤＣモータ４２の回転によって生じる逆起電圧を監視し、この逆起電圧に応じて、供給する電圧を制御する。そうすると、目標速度に対応する電圧Ｖ１よりも高い電圧Ｖ２を供給して、短時間でＤＣモータ４２を目標速度に到達させることができる。この場合、ＤＣモータ４２の回転によって生じる逆起電圧、具体的には逆起電圧から算出されるＤＣモータ４２の回転速度を監視し、この逆起電圧から算出されたＤＣモータ４２の回転速度に応じて、供給する電圧を制御しているため、ＤＣモータ４２の回転速度がオーバーシュートをなくすことができる。したがって、このようなＤＣモータ制御装置４１によれば、ＤＣモータ４２の回転速度を短時間で目標速度とすることができる。
【００３４】
また、現像装置１６は、ＤＣモータ４２の回転速度を短時間で目標速度とすることができるＤＣモータ制御装置４１を含むため、トナー補給ローラ３２ａ〜３２ｄを用いて、トナーをより安定して現像器２６ａ〜２６ｄ内に供給することができ、画像の品質を向上することができる。
【００３５】
また、このようなデジタル複合機１０は、画像の品質を向上することができる現像装置１６を含むため、画像の品質を向上することができる。
【００３６】
なお、上記の実施の形態においては、ＤＣモータ制御装置は、トナー補給ローラを回転させるＤＣモータの回転速度を制御することにしたが、これに限らず、画像形成装置内における他の回転部材、例えば、用紙を排出する排出ローラや用紙をピックアップするピックアップローラ等を回転させる場合において適用してもよい。
【００３７】
また、上記の実施の形態においては、ＤＣモータ制御装置に備えられるＤＣモータ制御部は、デジタル複合機に備えられる制御部で制御されることとしたが、これに限らず、ＤＣモータ制御部単独で、ＤＣモータの回転速度の制御等を行なうよう構成してもよい。
【００３８】
なお、上記の実施の形態については、フィードバックした逆起電圧からＤＣモータの回転速度を算出することにしたが、これに限らず、逆起電圧や逆起電圧に対応するＤＣモータの回転数等を監視し、このＤＣモータの回転数等に応じて、ＤＣモータへの供給する電圧を制御することにしてもよい。
【００３９】
また、上記の実施の形態においては、ＤＣモータの起動時の場合について説明したが、これに限らず、予め所定の回転速度で回転しているＤＣモータの回転速度を異なる回転速度に変更する場合等においても適用される。
【００４０】
なお、上記の実施の形態においては、フルカラーのデジタル複合機について説明したが、これに限らず、モノクロのデジタル複合機等についても適用される。
【００４１】
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。図示し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】
【００４２】
【図１】この発明の一実施形態に係るＤＣモータ制御装置を備える現像装置を備えるデジタル複合機の全体構成を示すブロック図である。
【図２】現像装置の一部を示す概略図である。
【図３】ＤＣモータ制御装置の構成を示す概略図である。
【図４】ＤＣモータの起動時の回転速度を制御する場合の動作を示すフローチャートである。
【図５】ＤＣモータに供給する電圧の設定とＤＣモータの回転速度との関係を示す図である。
【図６】従来におけるＤＣモータに供給する電圧の設定とＤＣモータの回転速度との関係を示す図である。
【図７】従来においてオーバーシュートした際のＤＣモータに供給する電圧の設定とＤＣモータの回転速度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  デジタル複合機、１１  制御部、１２  ＤＲＡＭ、１３  操作部、１４  原稿送り装置、１５  画像読取り部、１６  現像装置、１７  ハードディスク、１８  ＦＡＸ通信部、１９  ネットワークＩＦ部、２０  公衆回線、２１  ネットワーク、２２  パソコン、２４  カセット、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ  感光体、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ  現像器、２７  転写ベルト、２８  転写部、２９  排出トレイ、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ  現像スリーブ、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ  トナー補給ローラ、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ  トナーホッパー、４１  ＤＣモータ制御装置、４２  ＤＣモータ、４３  ＤＣモータ制御部、４４  コンパレータ、４５  ＰＷＭ。
【図１】
2009169000.tif 000003
【図２】
2009169000.tif 000004
【図３】
2009169000.tif 000005
【図４】
2009169000.tif 000006
【図５】
2009169000.tif 000007
【図６】
2009169000.tif 000008
【図７】
2009169000.tif 000009