JP2001037273A - 振動波モータの制御装置、振動波モータを有する装置、振動型モータの制御装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】振動波モータの回転状態を検出するエンコーダ
等の手段が故障していても、振動波モータを停止させる
ことなく駆動できるようにする。 【解決手段】振動波モータと共に回転する回転盤に対
し、回転軸対称の位置に配置した２つのセンサーの一方
からの速度情報の信頼性が低い場合には、他方のセンサ
ーの速度情報に基づいて前記振動波モータを制御し、両
方のセンサーの速度情報の信頼性が低い場合には速度目
標値によりオープンループにより振動波モータを制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動波を発生さ
せ、その振動エネルギーにより駆動力を与える振動波モ
ータの制御装置、振動波モータを有する装置、振動型モ
ータの制御装置及び画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】振動波モータの例として、進行波タイプ
の振動波モータがあり、該モータは２相の交流電圧を振
動体に加えることによって、振動体に進行波を発生さ
せ、振動体の駆動面と加圧手段を介して接触する接触体
が接触している部分での摩擦により相対移動を行うもの
である。

【０００３】この型式のモータの速度制御方法には、様
々な方法がある。例えば、振動体を構成する電気−機械
エネルギー変換素子としての圧電素子に印加する交流電
圧の周波数や振幅を変化させたり、駆動用圧電素子に印
加する２つの駆動信号の位相差を変化させる方法などが
ある。また、一般的には、モータの回転速度を略所定の
速度に制御するために、回転速度を検知する速度検知手
段を備えている。

【０００４】また、一層高精度の回転速度制御を求めら
れる場合には、エンコーダの回転の偏心成分を相殺する
ために、互いに対向する位置に２つの速度検知手段を設
けるようにしたものも提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た２つの速度検知手段を設けた制御方式の場合、少なく
とも１つの速度検出手段に故障が生じたり、速度情報に
誤りが生じた場合には、正常な駆動信号を発生できなく
なり、モータ回転を所定の回転速度で制御できず、著し
く不安定になったり、最悪の場合、停止してしまうこと
があった。特に、回転させるべきときに、所定回転速度
で回転できないことがモータを使用する装置に著しいダ
メージを与えたり、ユーザに不利益を被る結果となる場
合には、問題であった。

【０００６】例えば、電子写真式プリンタの感光ドラム
や転写ベルト等の像担持体の駆動に用いる場合、作像プ
ロセス中などの稼動中に駆動停止すると、装置にダメー
ジを招くおそれがあった。

【０００７】高精度の回転速度制御のためには、一般的
なパルスモータやＤＣブラシレスモータよりは、振動波
モータが優れているが、速度検知によるフィードバック
制御を行う場合には、フィードバック系の異常対策が十
分でない場合、種々の不具合を生ずるのである。

【０００８】つまり、単に、稼動中の回転が停止してし
まうだけではなく、振動波モータの場合には、振動体の
励振を行なわないときには、振動体と移動体（接触体）
との間に強力な加圧力が加わっているため、その強力な
摩擦力により容易に手動でモータを回すことができな
い。

【０００９】従って、プリント動作以外にモータを回転
させようとしても、駆動制御なしに、モータ回転させる
ことはできない。メンテナンスや、ジャム処理等のプリ
ント動作以外のあらゆる事態でも、モータ回転できない
という問題が生じていた。

【００１０】本出願に係る発明の目的は、振動波モータ
の回転状態を検出するエンコーダ等の手段が故障してい
ても、振動波モータを停止させることなく駆動できる振
動波モータの制御装置、振動波モータを有する装置、振
動型モータの制御装置および画像形成装置を提供しよう
とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本出願に係る発明の目的
を実現する振動波モータの制御装置の第１の構成は、電
気−機械エネルギー変換素子に周波信号を印加すること
で駆動力を得る振動波モータの回転状態を検知する回転
状態検知手段と、前記回転状態検知手段からの検知情報
に基づいて前記振動波モータに供給する駆動信号を通常
制御モードで制御する制御手段を有する振動波モータの
制御装置において、前記回転状態検知手段の検知情報の
信頼性を判定する判定手段を有し、前記制御手段は、前
記判定手段の判定結果に基づいて、前記通常制御モード
と異なる駆動モードで前記振動波モータに駆動信号を供
給するようにしたものである。

【００１２】本出願に係る発明の目的を実現する振動波
モータの制御装置の第２の構成は、前記回転状態検知手
段を、前記振動波モータの回転速度を検知する速度検知
手段か、基準速度との差を比較して速度差を検知する速
度検知手段とするものである。

【００１３】本出願に係る発明の目的を実現する振動波
モータの制御装置の第３の構成は、前記回転状態検知手
段を、互いに独立した複数の検知装置で構成したもので
ある。

【００１４】本出願に係る発明の目的を実現する振動波
モータの制御装置の第４の構成は、前記回転状態検知手
段は、振動波モータと共に回転する回転部材に対して、
該回転部材の回転を検知する２個一組のセンサーを少な
くとも１組配置し、前記２個１組のセンサーは前記回転
部材の回転中心に対して対称位置に配置したものであ
る。

【００１５】本出願に係る発明の目的を実現する振動波
モータの制御装置の第５の構成は、前記判定手段は、前
記通常制御モードにおける目標値と前記速度情報とを比
較し、その差が所定範囲を超えると検知情報に信頼性が
ないと判定するようにしたものである。

【００１６】本出願に係る発明の目的を実現する振動波
モータの制御装置の第６の構成は、前記判定手段は、前
記２つのセンサーからの個々の速度情報を前記通常制御
モードにおける目標値とそれぞれ比較し、その差が所定
範囲を超えると前記各センサー毎に検知情報に信頼性が
ないと判断するようにしたものである。

【００１７】本出願に係る発明の目的を実現する振動波
モータの制御装置の第７の構成は、前記制御手段は、前
記判定手段がいずれか一方のセンサーの信頼性がないと
判定した場合、いずれか他方のセンサーからの速度情報
に基づいて振動波モータへ駆動信号を供給する第１の駆
動モードと、前記判定手段が前記両方のセンサーの信頼
性がないと判定した場合、前記両方のセンサーからの速
度情報に基づかずに前記振動波モータへ駆動信号を供給
する第２の駆動モードを有するようにしたものである。

【００１８】本出願に係る発明の目的を実現する振動波
モータの制御装置の第８の構成は、前記制御手段は、前
記通常制御モードで振動波モータを駆動中に、前記判定
手段が回転状態検知手段の検知情報に信頼性がないと判
定すると、該判定手段の判定結果に応じて駆動モードを
前記第１のモードまたは前記第２のモードに移行するよ
うにしたものである。

【００１９】本出願に係る発明の目的を実現する振動波
モータの制御装置の第９の構成は、前記制御手段は、起
動時に前記判定手段が回転状態検知手段の検知情報に信
頼性がないと判定すると、該判定手段の判定結果に応じ
て駆動モードを前記第１のモードまたは前記第２のモー
ドにより起動するようにしたものである。

【００２０】本出願に係る発明の目的を実現する振動波
モータの制御装置の第１０の構成は、前記制御手段は、
前記第１のモードで駆動中に前記判定手段が検知情報の
信頼性がないと判定すると、前記第１のモードから前記
第２のモードに移行するようにしたものである。

【００２１】本出願に係る発明の目的を実現する振動波
モータの制御装置の第１１の構成は、前記振動波モータ
を複数有し、前記複数の各振動波モータごとに前記回転
状態検知手段、前記制御手段および前記判定手段を有す
るものである。

【００２２】本発明の目的を実現する振動波モータを有
する装置の構成は、上記したいずれかの振動波モータの
制御装置を備え、前記振動波モータにより被駆動体駆動
するようにしたものである。

【００２３】本発明の目的を実現する画像形成装置は、
上記したいずれかの振動波モータの制御装置を有し、前
記振動波モータにより画像形成のための手段を駆動する
ようにしたものである。

【００２４】本発明の目的を実現する振動型モータの制
御装置の第１の構成は、電気−機械エネルギー変換素子
部に対して周波信号を印加して駆動力を得る振動型モー
タの回転状態をそれぞれ独立して検知する第１と第２の
検知手段と、前記第１の検知手段の出力と第２の検知手
段の出力をそれぞれ独立して所定の基準に基づいて判定
し、モータの回転状態の異常又は検知手段の異常の発生
を判定する判定手段と、該判定手段にて以上を判定され
ない時には、前記第１と第２の検知手段にて検知された
それぞれの出力に基づいて駆動制御を行い、前記第１の
検知手段の出力に対しての判定で異常と判定され、前記
第２の検知手段の出力に対しての判定で異常と判定され
ない時は、前記第２の検知手段の出力に基づいて駆動制
御を行い、前記第２の検知手段の出力に対しての判定で
異常と判定され、前記第１の検知手段の出力に対しての
判定で異常と判定されない時は、前記第１の検知手段の
出力に基づいて駆動制御を行い、前記第１及び第２の検
知手段の出力に対しての判定で両者が異常であると判定
された時は、前記第１及び第２の検知手段の出力に基づ
く駆動制御を禁止する制御手段を設けたものである。

【００２５】本発明の目的を実現する振動型モータの制
御装置の第２の構成は、上記第１の構成で、前記制御手
段は、判定手段にて異常を判定されない時には、前記第
１と第２の検知手段にて検知されたそれぞれの出力によ
り得られる駆動速度情報と目標速度情報との差に基づい
て駆動速度が目標速度となるようにフィードバック制御
を行い、前記第１の検知手段の出力に対しての判定で異
常と判定され、前記第２の検知手段の出力に対しての判
定で異常と判定されない時は、前記第２の検知手段の出
力により得られる駆動速度情報と目標情報との差に基づ
いて駆動速度が目標速度となるようにフィードバック駆
動制御を行い、前記第２の検知手段の出力に対しての判
定で異常と判定され、前記第１の検知手段の出力に対し
ての判定で異常と判定されない時は、前記第１の検知手
段の出力により得られる駆動速度情報と目標速度情報と
の差に基づいて駆動速度が目標速度となるようにフィー
ドバック駆動制御を行い、前記第１及び第２の検知手段
の出力に対しての判定で両者が異常であると判定された
時は、オープンループ駆動制御を行うものである。

【００２６】本発明の目的を実現する振動型モータの制
御装置の第３の構成は、上記第２の構成で、前記制御手
段は、前記判定手段にて異常を判定されない時には、前
記第１と第２の検知手段にて検知されたそれぞれの出力
の加算値又は平均値に基づいた駆動速度情報と目標速度
情報との差に基づいて駆動速度が目標速度となるように
フィードバック制御を行うものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１〜図８は本発明の一実施の形
態を示す。

【００２８】図２はカラー画像形成装置の全体の概略構
成を示す。

【００２９】まず、カラーリーダ部の構成について説明
する。

【００３０】１０１はＣＣＤ、３１１はＣＣＤ１０１の
実装された基板、３１２はプリンタ処理部、３０１は原
稿台硝子（プラテン）、３０２は原稿給紙装置（なお、
この原稿給紙装置３０２の代わりに不図示の鏡面圧板も
しくは白色圧板を装着する構成も有る）、３０３及び３
０４は原稿を照明するハロゲンランプ又は蛍光灯の光
源、３０５及び３０６は光源３０３・３０４の光を原稿
に集光する反射傘、３０７から３０９はミラー、３１０
は原稿からの反射光又は投影光をＣＣＤ１０１上に集光
するレンズ、３１４はハロゲンランプ３０３・３０４と
反射傘３０５・３０６とミラー３０７を収容するキャリ
ッジ、３１５はミラー３０８・３０９を収容するキャリ
ッジ、３１３は他のＩＰＵ等とのインターフェイス（Ｉ
／Ｆ）部である。なお、キャリッジ３１４は速度Ｖで、
キャリッジ３１５は速度Ｖ／２で、ＣＣＤ１０１の電気
的走査（主走査）方向に対して垂直方向に機械的に移動
することによって、原稿の全面を走査（副走査）する。

【００３１】次に、図２におけるプリンタ部の構成を説
明する。

【００３２】３１７はマゼンタ（Ｍ）画像形成部、３１
８はシアン（Ｃ）画像形成部、３１９はイエロウ（Ｙ）
画像形成部、３２０はブラック（Ｋ）画像形成部で、そ
れぞれの構成は同一なのでＭ画像形成部３１７を詳細に
説明し、他の画像形成部の説明は省略する。

【００３３】Ｍ画像形成部３１７において、３４２は感
光ドラムで、ＬＥＤ記録ヘッド２１０からの光によっ
て、その表面に潜像が形成される。３１２は一次帯電器
で、感光ドラム３４２の表面を所定の電位に帯電させ、
潜像形成の準備をする。３２２は現像器で感光ドラム３
４２上の潜像を現像して、トナー画像を形成する。な
お、現像器３２２には、現像バイアスを印加して現像す
るためのスリーブ３４５が含まれている。

【００３４】３２３は転写帯電器で転写材搬送ベルト３
３３の背面から放電を行い、感光ドラム３４２上のトナ
ー画像を、転写材搬送ベルト３３３上の記録紙などへ転
写する。本実施の形態は転写効率がよいため、クリーナ
部が配置されていないが、クリーナ部を装着しても問題
無いことは言うまでもない。

【００３５】次に、記録紙等の転写材上へのトナー画像
を転写する手順を説明する。カセット３４０・３４１に
格納された記録紙等の転写材はピックアップローラ３３
９・３３８により１枚毎給紙ローラ３３６・３３７で転
写材搬送ベルト３３３上に供給される。供給された記録
紙は、吸着帯電機３４６で帯電させられる。３４８は転
写材搬送ベルトローラで、転写材搬送ベルト３３３を駆
動し、かつ、吸着帯電器３４６と対になって記録紙等を
帯電させ、転写材搬送ベルト３３３に記録紙等を吸着さ
せる。なお、転写材搬送ベルトローラ３４８を転写材搬
送ベルト３３３を駆動するための駆動ローラとしても良
く、また反対側に転写材搬送ベルト３３３を駆動するた
めの駆動ローラを配置するようにしても良い。

【００３６】３４７は紙先端センサで、転写材搬送ベル
ト３３３上の記録紙等の先端を検知する。なお、紙先端
センサ３４７の検出信号はプリンタ部からカラーリーダ
部へ送られて、カラーリーダ部からプリンタ部にビデオ
信号を送る際の副走査同期信号として用いられる。

【００３７】この後、記録紙等は、転写材搬送ベルト３
３３によって搬送され、画像形成部３１７〜３２０にお
いてＭＣＹＫの順にその表面にトナー画像が形成され
る。Ｋ画像形成部３２０を通過した記録紙等の転写材
は、転写材搬送ベルト３３３からの分離を容易にするた
め、除電帯電器３４９で除電された後、転写材搬送ベル
ト３３３から分離される。３５０は剥離帯電機で、記録
紙等が転写材搬送ベルト３３３から分離する際の剥離放
電による画像乱れを防止するものである。分離された記
録紙等は、トナーの吸着力を補って画像乱れを防止する
ために、定着前帯電器３５１・３５２で帯電された後、
定着器３３４でトナー画像が熱定着された後、３３５の
排紙トレーに排紙される。また、各ドラム、搬送ベルト
は後述の振動波モータにて駆動される。

【００３８】ここで、ＬＥＤ記録ヘッド２１０〜２１３
は、複数のＬＥＤ発光素子を直線状にならべたＬＥＤア
レイ方式の記録ヘッドを例に述べたが、勿論、レーザビ
ーム走査系などの露光手段など他の方法であってもよ
い。

【００３９】また、本実施の形態では、電子写真方式の
画像形成装置を例に述べたが、他の応用は可能であるこ
とは言うまでもない。

【００４０】図１に本発明の一実施の形態を示す振動波
モータの制御装置のブロック図を示す。図において太い
線は複数本のバスラインを表している。

【００４１】１は処理回路としてのＣＰＵであり、速度
情報に基づき振動波モータの駆動周波数やパルス巾を決
定している。２は例えば水晶発振器等の発振器（以下Ｏ
ＳＣと略す）であり、２０〜４０ＭＨｚ程度の周波数で
発振し、駆動周波数やパルス巾を生成する際の基準クロ
ックを形成する。３は分周回路であり、ＯＳＣ２のパル
スをＣＰＵ１の指令に基づいた分周率で分周している。
４はパルス巾発生器であり、ＣＰＵ１で指令されたパル
ス巾を分周回路３からの信号に同期した出力と９０度位
相のずれた信号の２相を生成している。

【００４２】図３に２相の信号のタイムチャートを示
す。図３の同期周期Ｔを分周回路３で決定し、パルス巾
Ｄをパルス巾発生器４で決定している。５ａおよび５ｂ
は昇圧器であり、例えば図４に示すような構成になって
おり、各昇圧器に対して図３のパルスＡ，Ｂが入力され
る。

【００４３】図４は振動波モータに印加する２相の駆動
信号のうち１相分の昇圧器５ａを示したものであり、１
１はトランス、６ａは振動波モータの電気−機械エネル
ギー変換素子で、例えば圧電素子、電歪素子等の周波信
号の印加にて振動する素子である。尚本実施の形態では
圧電素子が用いられているものとする。

【００４４】１２はＦＥＴであり、トランス１１の電流
をスイッチングするスイッチング手段を構成する。９は
チョークコイルであり、トランスに流れ込む電流を制限
している。１０はスナバ回路であり、ＦＥＴ１２の保護
およびノイズの除去を行っている。この回路において、
入力パルスの周波数に応じた交流波が入力パルスのパル
ス巾に応じた電圧で圧電素子６ａに加わる。

【００４５】図１に戻り、７Ａ，７Ｂは、のモータの回
転状態を検出する駆動状態検知手段のセンサーとしての
エンコーダであり、振動波モータ６の回転軸と同軸上に
１つの回転部が取り付けられており、光学的あるいは磁
気的に該回転部に対してエンコーダ７Ａと７Ｂが配置さ
れ、モータ６の回転に応じたパルス信号を各エンコーダ
７Ａと７Ｂから得ることができる。

【００４６】図７に２つのエンコーダ７Ａ、７Ｂの配置
例を示す。図７に示すように、振動波モータの回転軸３
２において、駆動に用いるのと反対側の軸側に、高精度
で細かいスリットを形成した円盤３１を取付けている。
回転軸３２が回転するのに伴い、円盤３１も回転するた
め、スリットの有り無しにより、光が透過するか、遮光
されるかを光検知センサで検知するようにしたものが、
エンコーダ７Ａ，７Ｂである。エンコーダ７Ａ，７Ｂ
は、回転軸３２に対して、対向する位置に配置される。
すなわち、モータの回転位相の逆相（１８０°）となる
ように配置される。

【００４７】なお、従来は、１つのエンコーダを用いて
いたが、このように対向位置に２つのエンコーダを配置
して、各エンコーダから得られるパルス信号Ｌ７Ａ，Ｌ
７Ｂを利用して、回転検出用の円盤３１の偏心成分をキ
ャンセルさせる。

【００４８】８はモータの速度を検出する速度カウンタ
を備えた速度検出器であり、Ａエンコーダ７ＡとＢエン
コーダ７Ｂから出力されるモータの速度に応じた周波数
のパルスの１周期の時間を計測し速度データを出力して
いる。この速度情報がＣＰＵ１にフィードバックされ
る。

【００４９】なお、速度検出器８の速度カウンタでは、
エンコーダ７Ａ，７Ｂからのパルスの周期と目標とする
パルス周期の差を検出し、出力値はパルス周期により検
出するので、駆動速度の逆数と目標速度の逆数の差に比
例した数値になる。

【００５０】図５は速度検出器８の速度カウンタの回路
構成を表すブロック図を示す。なお、説明の簡単化のた
め、１つのエンコーダについてのみ説明する。

【００５１】図５において、１３は立ち上がりエッジを
検出するブロックで、エンコーダパルスの立ち上がりエ
ッジが入るとクロックの１周期の間ハイレベルとなるよ
うな信号が出力される。立ち上がりエッジ検出１３は図
示しないフリップフロップやアンドゲートなどで構成さ
れる。１４は８ビットダウンカウンタであり、ロード入
力がハイレベルとなると目標とするエンコーダパルスの
周期に相当する目標速度データをロードする。ロード入
力がローレベルの時は１づつカウントダウンされ、次の
エンコーダパルスの立ち上がりエッジまでの時間をカウ
ントする。

【００５２】１５はイネーブル付きのレジスタであり、
イネーブル入力がハイレベルの時に８ビットの入力（Ｄ
［７．．０］）がレジスタに書き込まれ、イネーブル入
力がローレベルの時はレジスタの値が保持されるような
構成になっている。

【００５３】図５のような構成により、エンコーダパル
ス入力がローレベルからハイレベルになったときに、８
ビットダウンカウンタ１４の値がレジスタ１５に書き込
まれると同時に、８ビットダウンカウンタ１４のデータ
がロードされる。

【００５４】すなわち、エンコーダパルスの周期と目標
周期の差をクロックでカウントした値が常にレジスタ１
５に更新されることになる。

【００５５】図８は速度検出器８の構成を示し、エンコ
ーダ７Ａ，７Ｂからのパルス信号Ｌ７Ａ，Ｌ７Ｂは、速
度カウンタ部内の速度カウンタ８Ａ，８Ｂにより、目標
速度との速度差情報Ｌ８Ａ，Ｌ８Ｂがそれぞれ独立に生
成される。

【００５６】速度差情報Ｌ８Ａ，Ｌ８Ｂは加算器８Ｃで
加算され、割り算器８Ｄで１／２に割り算され、速度差
情報Ｌ８を生成する。なお、割り算器８Ｄの代わりに、
加算結果Ｌ８Ｃの最下位ビットを使用せずに、Ｌ８Ｃの
データを１ビット右シフトしてもよい。いずれにせよ、
情報Ｌ８Ａ、Ｌ８Ｂの加算値や平均値により偏心成分を
キャンセルした情報が得られる。

【００５７】また、このようにして、対向するエンコー
ダ７Ａ，７Ｂからのパルス信号に基づいて、円盤３１の
偏心成分をキャンセルした速度差情報Ｌ８を用いて、振
動波モータの速度制御を行うことにより、一層高精度
に、安定した回転を実現できるようになる。

【００５８】ここで、エンコーダ７Ａが故障し、エンコ
ーダ７Ａのパルス信号Ｌ７Ａ＝Ｌｏｗ（一定）であった
場合、速度カウンタ８Ａにおいては、立ち上がりエッジ
が検出できなくなり、８ビットダウンカウンタ１４のロ
ード入力にはローレベルが入力されることになり、目標
速度データがロードされない。従って、不定の初期値か
ら８ビットダウンカウントを繰り返すことになる。ま
た、８ビットレジスタ１５はイネーブル入力にハイレベ
ルが入力されないことになり、８ビットレジスタの値は
不定となる。

【００５９】従って、速度カウンタ８Ａからは不定の速
度差情報Ｌ８Ａが出力される。Ｌ８Ａの値は、電源投入
時に速度カウンタ８Ａ内の８ビットレジスタ１５がどの
ような値をとるかどうかに依存し、電源投入時の８ビッ
トレジスタの値を維持し続ける。

【００６０】このような誤った固定値の速度差情報Ｌ８
Ａと、円盤３１の偏心成分を含んだ速度差情報Ｌ８Ｂと
が加算され、１／２に割り算されるため、円盤３１の偏
心成分をキャンセルできない。更に、速度カウンタ８Ａ
からの速度差情報Ｌ８Ａは電源投入時に目標速度と異な
る値がセットされてしまう場合は、速度差情報Ｌ８は目
標速度と異なる速度差データとなり、かつ、円盤３１の
偏心成分を含んだものになるため、振動波モータの回転
速度は目標速度と異なり、ワウ／フラッタの大きなもの
になる。

【００６１】また、速度差情報Ｌ８が目標速度と大きく
異なる場合には、振動体の共振周波数に近づくように圧
電素子への交流波の周波数を更新され、ついには共振周
波数を越えるような交流波の周波数設定が行われてしま
う。このようなときには、振動波モータは、回転速度が
急激に低下してしまう特性を有しているため、突然、停
止してしまうような不具合を生じていた。

【００６２】更に、エンコーダ７Ａ，７Ｂが両方とも故
障した場合には、例えば、パルス信号Ｌ７Ａ＝Ｌｏｗ、
Ｌ７Ｂ＝Ｌｏｗであるような故障のときには、速度カウ
ンタ８Ａ，８Ｂともに、その速度差情報は不定となる。
電源投入時に誤った値が各８ビットレジスタにセットさ
れ、速度差情報Ｌ８Ａ，Ｌ８Ｂともに固定値となるた
め、速度カウンタ８からの速度差情報Ｌ８は、電源投入
時に目標速度と異なる誤った値を取り、その値を維持し
続ける。

【００６３】通常、振動波モータの起動は、低速から徐
々に回転速度を上げていくため、起動時から回転速度と
かけ離れた速度差情報を生成してしまう場合があり、こ
のため起動時には徐々に目標速度を高速側へ更新させる
構成をとる。しかしながら徐々に目標速度を更新して
も、速度差情報Ｌ８の値は更新されないため、やはり、
圧電素子へ印加される交流波の周波数が共振周波数を越
えてしまい、振動波モータが停止してしまう不具合を招
く。

【００６４】なお、エンコーダの故障により検知信号が
正常な値を示さない場合に加え、エンコーダは正常であ
るが回転状態が正常ではない場合、速度検出器８からは
フィードバック制御における目標速度と相当異なる検知
信号が出力されることになるので、これら両者の場合に
おける検出器８からの信号は信頼性が低いと判定し、フ
ィードバック制御に供しないようにする。

【００６５】図１に戻り、前記各相に対して設けられる
圧電素子は振動体上の異なる位置に配設され、それぞれ
昇圧器５ａ，５ｂの出力が印加される。

【００６６】振動波モータ（ＵＳＭ）６は、例えばリン
グ状の金属等の弾性体の片面側に前記圧電素子が接着剤
により接合したものを振動体とし、前記弾性体の他面側
を駆動面として移動体（ローター）をバネ等の加圧手段
により加圧接触させ、また前記移動体の回転中心に配置
した回転軸と前記移動体とを連結させている。そして、
前記圧電素子に駆動信号を印加することにより前記弾性
体の他面に形成した振動波（例えば曲げ振動同士の合成
により形成される進行波）を形成し、該振動体に接触す
る移動体としてのローターを振動体に対して回転駆動
し、前記回転軸を回転させる。

【００６７】次にＣＰＵ１が行っている制御を図６のフ
ローチャートに基づき説明する。

【００６８】本実施の形態において、ＣＰＵ１の図６に
示す動作は、制御装置の始動時点からある時間間隔で発
生するタイマー割り込みで行っており、ＳＴＥＰ１でタ
イマー割り込みが発生するまで待つ。タイマー割り込み
が発生すると、ＳＴＥＰ２に進み、速度カウンタ８から
の速度情報を取り込む。

【００６９】速度カウンタ８からは、対向する位置に配
置された各エンコーダからのパルス信号から、目標速度
との速度差情報Ｌ８Ａ，Ｌ８Ｂの夫々を検知すると共
に、円盤３１の偏心成分をキャンセルした速度差情報Ｌ
８とを取り込み、ＳＴＥＰ１０に進む。

【００７０】ＳＴＥＰ１０以降では、速度差情報Ｌ８
Ａ，Ｌ８Ｂが所定範囲以内であるかどうかをチェックす
る。即ち、エンコーダ７Ａ，７Ｂによる速度差情報Ｌ８
Ａ，Ｌ８Ｂと目標速度情報ＶＸとの差の絶対値を計算
し、エラー情報ＶＥと比較する。

【００７１】ＳＴＥＰ１０では、エンコーダ７Ａについ
てチェックする。

【００７２】｜Ｌ８Ａ−ＶＸ｜≦ＶＥ が真であるとき、エンコーダ７Ａは正常であり、ＳＴＥ
Ｐ１２でエラーフラグＥＲＡ＝０とする。偽であると
き、エンコーダ７Ａは故障であり、ＳＴＥＰ１１でエラ
ーフラグＥＲＡ＝１とする。

【００７３】次に、ＳＴＥＰ１３では、エンコーダ７Ｂ
についてチェックする。

【００７４】｜Ｌ８Ｂ−ＶＸ｜≦ＶＥ が真であるとき、エンコーダ７Ｂは正常であり、ＳＴＥ
Ｐ１５でエラーフラグＥＲＢ＝０とする。偽であると
き、エンコーダ７Ｂは故障であり、ＳＴＥＰ１４でエラ
ーフラグＥＲＢ＝１とする。

【００７５】次にＳＴＥＰ１６でエンコーダ７Ａ，７Ｂ
が共に正常か否かチェックする。

【００７６】ＥＲＡ＝ＥＲＢ＝０ が真であるとき、エンコーダ７Ａ，７Ｂは両方とも正常
にパルス信号Ｌ７Ａ，Ｌ７Ｂを生成していることにな
り、ＳＴＥＰ３に進む。ＳＴＥＰ１６が偽であるときＳ
ＴＥＰ１７の異常モード処理に進む。

【００７７】ＳＴＥＰ１７では１つまたは２つのエンコ
ーダが故障であるかどうかに応じて、振動波モータの異
常モード処理を適切に行う。

【００７８】なお、エラー情報ＶＥは、円盤３１の偏心
による回転速度のみかけの変動分より大きな値とする。
従って、目標速度ＶＸと各エンコーダ７Ａ，７Ｂからの
速度差情報Ｌ８Ａ，Ｌ８Ｂとが大きく異なる場合、エン
コーダが故障していると判断できる。

【００７９】ステップ１０、１３での異常検出方法の他
の例としては、速度差情報Ｌ８Ａ、Ｌ８Ｂのそれぞれの
絶対値が所定値よりも大きい時に異常であると判定して
もよいし、速度差情報Ｌ８Ａ、Ｌ８Ｂが所定時間の間変
化しないときに異常であると判定し、速度差情報Ｌ８
Ａ、Ｌ８Ｂが目標速度を更新しても変化しない時に異常
であると判定しても良い。

【００８０】（異常モード） ：１つ又は両方のエンコーダが故障した場合の異常モ
ードについて説明する。

【００８１】まず、エンコーダ７Ａが故障し、エンコー
ダ７Ｂは正常であるときについて説明する。

【００８２】従来、エンコーダ７Ａが故障し、エンコー
ダ７Ａのパルス信号Ｌ７Ａ＝Ｌｏｗ（一定）であった場
合、速度カウンタ８Ａにおいては、立ち上がりエッジが
検出できなくなり、８ビットダウンカウンタ１４のロー
ド入力にはローレベルが入力されることになり、目標速
度データがロードされない。

【００８３】従って、不定の初期値から８ビットダウン
カウントを繰り返すことになる。また、８ビットレジス
タ１５はイネーブル入力にハイレベルが入力されないこ
とになり、８ビットレジスタの値は不定となる。

【００８４】このため速度カウンタ８Ａからは不定の速
度差情報Ｌ８Ａが出力される。速度差情報Ｌ８Ａの値
は、電源投入時に速度カウンタ８Ａ内の８ビットレジス
タ１５がどのような値をとるか否かに依存し、電源投入
時の８ビットレジスタの値を維持し続ける。

【００８５】このような誤った固定値の速度差情報Ｌ８
Ａと、円盤３１の偏心成分を含んだ速度差情報Ｌ８Ｂと
が加算され、１／２に割り算されるため、円盤３１の偏
心成分をキャンセルできない。

【００８６】更に、速度カウンタ８Ａからの速度差情報
Ｌ８Ａに電源投入時に目標速度と異なる値がセットされ
てしまう場合は、速度差情報Ｌ８は目標速度と異なる速
度差データとなり、かつ、円盤３１の偏心成分を含んだ
ものになるため、振動波モータの回転速度は目標速度と
異なり、ワウ／フラッタの大きなものになる。

【００８７】また、速度差情報Ｌ８が目標速度と大きく
異なる場合には、振動体の共振周波数に近づくように圧
電素子への交流波の周波数が更新され、ついには共振周
波数を越えるような交流波の周波数設定が行われてしま
う。このようなときには、振動波モータは、回転速度が
急激に低下してしまう特性を有しているため、突然、停
止してしまうような不具合を生じていた。

【００８８】そこで、ＳＴＥＰ１０でエンコーダ７Ａ、
ＳＴＥＰ１３でエンコーダ７Ｂのチェックをした結果、
ＥＲＡ＝１かつＥＲＢ＝０であり、ＳＴＥＰ１６からＳ
ＴＥＰ１７に進む。

【００８９】ＳＴＥＰ１７では、エンコーダ７Ａが故
障、エンコーダ７Ｂが正常であることより、ＣＰＵ１
は、正常時には速度情報Ｌ８に基づいて、速度制御を行
うところを、速度情報Ｌ８Ｂのみに基づいて、振動波モ
ータの速度制御を行うようにし、ＳＴＥＰ３に進む。

【００９０】このようにして、１つの正常なエンコーダ
に基づく速度制御を行うことにより、円盤３１の偏心成
分は除去されないが、目標速度に略等しい回転速度に制
御可能であることから、突然、振動波モータが停止して
しまうような不具合を防止できる。

【００９１】同様に、エンコーダ７Ａは正常で、エンコ
ーダ７Ｂが故障した場合には、ＥＲＡ＝０かつＥＲＢ＝
１であり、速度情報Ｌ８Ａのみに基づいて、振動波モー
タの速度制御を行うようにし、ＳＴＥＰ３に進むように
すればよい。

【００９２】例えば、ＣＰＵ１では、フラグＥＲＡ，Ｅ
ＲＢを記憶手段に記憶しておき、ＥＲＡ，ＥＲＢの値に
応じて、速度情報Ｌ８，Ｌ８Ａ，Ｌ８Ｂのいずれか１つ
を選択して、速度制御するようにすればよい。そこで、
少なくとも１つ以上のエンコーダが正常であれば、正常
なエンコーダを適切に活用して、振動波モータ制御する
ことが可能となる。

【００９３】：エンコーダ７Ａ，７Ｂともに故障であ
るときについて説明する。

【００９４】エンコーダ７Ａ，７Ｂが両方とも故障した
場合には、例えば、パルス信号Ｌ７Ａ＝Ｌｏｗ，Ｌ７Ｂ
＝Ｌｏｗであるような故障のときには、速度カウンタ８
Ａ，８Ｂともに、その速度差情報は不定となる。電源投
入時に誤った値が各８ビットレジスタにセットされ、速
度差情報Ｌ８Ａ，Ｌ８Ｂともに固定値となるため、速度
カウンタ８からの速度差情報Ｌ８は、電源投入時に目標
速度と異なる誤った値を取り、その値を維持し続ける。

【００９５】通常、振動波モータの起動は、低速から徐
々に回転速度を上げていくため、起動時から回転速度と
かけ離れた速度差情報を生成してしまう場合があり、徐
々に目標速度を更新しても、速度差情報Ｌ８の値は更新
されていないため、やはり、圧電素子へ印加される交流
波の周波数が共振周波数を越えてしまい、振動波モータ
が停止してしまう不具合を招く。

【００９６】エンコーダ７Ａ，７Ｂが両方とも故障した
場合には、ＥＲＡ＝１かつＥＲＢ＝１であり、速度情報
Ｌ８，Ｌ８Ａ，Ｌ８Ｂのどれに基づいて振動波モータの
速度制御を行うようにしても、回転速度が著しく不安定
になったり、目標速度とはかけ離れた回転速度で回転し
たり、更には、突然停止してしまうことになるため、Ｅ
ＲＡ及びＥＲＢ＝１の時はステップ１７Ａに進み目標速
度そのものを速度差情報として、オープンループ制御を
行う。

【００９７】即ち、エンコーダが２つとも故障している
ため、振動波モータのフィードバック制御は不可能な状
態であるが、オープンループ制御でとにかく振動波モー
タを回転可能とすることも有用なことが多い。

【００９８】例えば、装置稼働中に突然振動波モータが
停止することにより、画像形成プロセス条件によって
は、著しい装置ダメージを引き起こす場合がある。ま
た、ジャムが発生した場合には、ジャム処理し易い所ま
で、プリント用紙を搬送する必要がある場合があり、こ
のようなときには、回転速度の精度は多少悪化したとし
ても、振動波モータを駆動できるメリットは大きい。

【００９９】そこで、例えば、共振周波数を越えない程
度に（共振周波数よりも高い周波数領域を使用してい
る）設定目標速度を設定することなどが有用であろう。
また、画像品位を多少犠牲にしてでも、装置ダウンさせ
ないために、オープンループで画像形成することも可能
である。

【０１００】また、１つのエンコーダが故障し、正常な
もう１つのエンコーダに基づいて振動波モータの回転制
御を行っているところで、正常なエンコーダのほうも故
障してしまった場合についても、先に述べた２つのエン
コーダが故障した場合のオープンループ制御に切り替え
ることにより、振動波モータを停止させることなく回転
させられるようにできることは言うまでもない。ＥＲＡ
＝ＥＲＢ＝１となったら、オープンループ制御に切り替
えればよい。

【０１０１】次に、ＳＴＥＰ３に進み、周波数が固定さ
れているか否かを調べる。起動直後の初期状態では周波
数は固定されていないのでＳＴＥＰ４に進む。

【０１０２】なお、振動波モータの始動に際してＣＰＵ
１は、分周回路３及びパルス巾発生器４に対して所定の
初期周波数で所定のパルス巾のパルスを前記パルスＡ，
Ｂとして形成させ、昇圧器５ａ，５ｂに供給する。

【０１０３】ＳＴＥＰ４ではＳＴＥＰ２にて取り込んだ
速度情報が目標速度に達しているか否かを判断し、達し
ていなければ上記周波数を所定量低い方向にシフトし共
振周波数方向に近づけモータ６の回転速度が速くなるよ
うにし、達していれば周波数を固定してＳＴＥＰ９に進
みタイマー割り込みを待つ。

【０１０４】上記の各ステップによりモータの速度が目
標速度となるまでの間は、ＳＴＥＰ２，ＳＴＥＰ３，Ｓ
ＴＥＰ４，ＳＴＥＰ５が繰り返し実行され、徐々に周波
数が初期周波数から低周波数方向へ移行し、目標速度に
達したときにその周波数シフトを中止しその周波数に固
定される。

【０１０５】なお、周波数が固定されていないときは、
上記所定のパルス巾としては許容最大値と最小値の間に
固定されているものとする。

【０１０６】周波数が固定された後は、ＳＴＥＰ３から
ＳＴＥＰ７に進む。ＳＴＥＰ７では取り込んだ速度情報
と目標速度を比較し、現在の速度が速ければＳＴＥＰ８
ａに進みパルス巾を減らし（デューティを減少し）、遅
ければＳＴＥＰ８ｂに進みパルス巾を増やす（デューテ
ィを増大し）。そしてＳＴＥＰ９に進み、次のタイマー
割り込みを待つ。

【０１０７】ＳＴＥＰ５での周波数の変更量及びＳＴＥ
Ｐ８ａ，ＳＴＥＰ８ｂでのパルス巾の変更量はある一定
の量でも良いし、目標速度と現在の速度の速度差に応じ
た量でも良い。

【０１０８】

【発明の効果】請求項１〜１３に係る発明によれば、振
動波モータの回転状態を検知し、検知情報の信頼性の有
無を判定し、この判定結果に応じて振動波モータを所定
の回転動作モードで制御することにより、振動波モータ
を駆動源として用いる装置にダメージを与えないように
したり、モータを回転させられない事態を防止すること
ができる。

【０１０９】特に、モータの回転速度検知系の信頼性が
低い場合には効果的であり、この時には、少なくとも、
検知情報の信頼性が低い場合に用意された駆動モードで
駆動可能であるような構成とすることにより、ユーザに
著しい不利益を与えない装置を提供できるメリットがあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す制御装置の構成を
示すブロック図。

【図２】本発明の一実施の形態を示す画像形成装置の概
略図。

【図３】パルス発生器の出力波形を示すタイムチャー
ト。

【図４】図１の昇圧器を示す回路図。

【図５】図１の速度検出器を構成する速度カウンタのブ
ロック図

【図６】本発明の一実施の形態の制御動作を示すフロー
チャート。

【図７】図１のエンコーダの取り付け状態を示す図。

【図８】図１の速度検出器のブロック図。

【符号の説明】 １ ＣＰＵ ２ 発振器 ３ 分周回路 ４ パルス巾発生器 ６ 振動波モータ ７ エンコーダ ８ 速度検出器

フロントページの続き (72)発明者 鈴木 一可 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 山口 純 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 渡部 高廣 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 福坂 哲郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H071 CA01 CA02 CA05 DA09 DA15 DA21 DA27 DA32 EA18 5H680 AA00 AA02 AA09 BB03 BB16 BC00 BC04 BC05 CC07 DD01 DD15 DD23 DD53 DD66 DD73 DD87 EE23 FF08 FF23 FF25 FF29 FF30 FF33 FF38

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気−機械エネルギー変換素子に周波信
   号を印加することで駆動力を得る振動波モータの回転状
   態を検知する回転状態検知手段と、前記回転状態検知手
   段からの検知情報に基づいて前記振動波モータに供給す
   る駆動信号を通常制御モードで制御する制御手段を有す
   る振動波モータの制御装置において、 前記回転状態検知手段の検知情報の信頼性を判定する判
   定手段を有し、前記制御手段は、前記判定手段の判定結
   果に基づいて、前記通常制御モードと異なる駆動モード
   で前記振動波モータに駆動信号を供給することを特徴と
   する振動波モータの制御装置。
2. 【請求項２】 前記回転状態検知手段は、前記振動波モ
   ータの回転速度を検知する速度検知手段か、基準速度と
   の差を比較して速度差を検知する速度検知手段であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の振動波モータの制御装
   置。
3. 【請求項３】 前記回転状態検知手段は、互いに独立し
   た複数の検知装置で構成されていることを特徴とする請
   求項１または２に記載の振動波モータの制御装置。
4. 【請求項４】 前記回転状態検知手段は、振動波モータ
   と共に回転する回転部材に対して、該回転部材の回転を
   検知する２個一組のセンサーを少なくとも１組配置し、
   前記２個１組のセンサーは前記回転部材の回転中心に対
   して対称位置に配置したことを特徴とする請求項１また
   は２に記載の振動波モータの制御装置。
5. 【請求項５】 前記判定手段は、前記通常制御モードに
   おける目標値と前記速度情報とを比較し、その差が所定
   範囲を超えると検知情報に信頼性がないと判定すること
   を特徴とする請求項１、２または３に記載の振動波モー
   タの制御装置。
6. 【請求項６】 前記判定手段は、前記２つのセンサーか
   らの個々の速度情報を前記通常制御モードにおける目標
   値とそれぞれ比較し、その差が所定範囲を超えると前記
   各センサー毎に検知情報に信頼性がないと判断すること
   を特徴とする請求項４に記載の振動波モータの制御装
   置。
7. 【請求項７】 前記制御手段は、前記判定手段がいずれ
   か一方のセンサーの信頼性がないと判定した場合、いず
   れか他方のセンサーからの速度情報に基づいて振動波モ
   ータへ駆動信号を供給する第１の駆動モードと、前記判
   定手段が前記両方のセンサーの信頼性がないと判定した
   場合、前記両方のセンサーからの速度情報に基づかずに
   前記振動波モータへ駆動信号を供給する第２の駆動モー
   ドを有することを特徴とする請求項６に記載の振動波モ
   ータの制御装置。
8. 【請求項８】 前記制御手段は、前記通常制御モードで
   振動波モータを駆動中に、前記判定手段が回転状態検知
   手段の検知情報に信頼性がないと判定すると、該判定手
   段の判定結果に応じて駆動モードを前記第１のモードま
   たは前記第２のモードに移行することを特徴とする請求
   項７に記載の振動波モータの制御装置。
9. 【請求項９】 前記制御手段は、起動時に前記判定手段
   が回転状態検知手段の検知情報に信頼性がないと判定す
   ると、該判定手段の判定結果に応じて駆動モードを前記
   第１のモードまたは前記第２のモードにより起動するこ
   とを特徴とする請求項７に記載の振動波モータの制御装
   置。
10. 【請求項１０】 前記制御手段は、前記第１のモードで
    駆動中に前記判定手段が検知情報の信頼性がないと判定
    すると、前記第１のモードから前記第２のモードに移行
    することを特徴とする請求項７、８または９に記載の振
    動波モータの制御装置。
11. 【請求項１１】 前記振動波モータを複数有し、前記複
    数の各振動波モータごとに前記回転状態検知手段、前記
    制御手段および前記判定手段を有することを特徴とする
    請求項１ないし１０のいずれか一つに記載の振動波モー
    タの制御装置。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし１１のいずれか一つに
    記載の振動波モータの制御装置を備え、前記振動波モー
    タにより被駆動体駆動することを特徴とする振動波モー
    タを有する装置。
13. 【請求項１３】 請求項１ないし１１のいずれか一つに
    記載の振動波モータの制御装置を有し、前記振動波モー
    タにより画像形成のための手段を駆動することを特徴と
    する画像形成装置。
14. 【請求項１４】 電気−機械エネルギー変換素子部に対
    して周波信号を印加して駆動力を得る振動型モータの回
    転状態をそれぞれ独立して検知する第１と第２の検知手
    段と、前記第１の検知手段の出力と第２の検知手段の出
    力をそれぞれ独立して所定の基準に基づいて判定し、モ
    ータの回転状態の異常又は検知手段の異常の発生を判定
    する判定手段と、該判定手段にて以上を判定されない時
    には、前記第１と第２の検知手段にて検知されたそれぞ
    れの出力に基づいて駆動制御を行い、前記第１の検知手
    段の出力に対しての判定で異常と判定され、前記第２の
    検知手段の出力に対しての判定で異常と判定されない時
    は、前記第２の検知手段の出力に基づいて駆動制御を行
    い、前記第２の検知手段の出力に対しての判定で異常と
    判定され、前記第１の検知手段の出力に対しての判定で
    異常と判定されない時は、前記第１の検知手段の出力に
    基づいて駆動制御を行い、前記第１及び第２の検知手段
    の出力に対しての判定で両者が異常であると判定された
    時は、前記第１及び第２の検知手段の出力に基づく駆動
    制御を禁止する制御手段を設けたことを特徴とする振動
    型モータの制御装置。
15. 【請求項１５】 前記制御手段は、判定手段にて異常を
    判定されない時には、前記第１と第２の検知手段にて検
    知されたそれぞれの出力により得られる駆動速度情報と
    目標速度情報との差に基づいて駆動速度が目標速度とな
    るようにフィードバック制御を行い、前記第１の検知手
    段の出力に対しての判定で異常と判定され、前記第２の
    検知手段の出力に対しての判定で異常と判定されない時
    は、前記第２の検知手段の出力により得られる駆動速度
    情報と目標情報との差に基づいて駆動速度が目標速度と
    なるようにフィードバック駆動制御を行い、前記第２の
    検知手段の出力に対しての判定で異常と判定され、前記
    第１の検知手段の出力に対しての判定で異常と判定され
    ない時は、前記第１の検知手段の出力により得られる駆
    動速度情報と目標速度情報との差に基づいて駆動速度が
    目標速度となるようにフィードバック駆動制御を行い、
    前記第１及び第２の検知手段の出力に対しての判定で両
    者が異常であると判定された時は、オープンループ駆動
    制御を行うことを特徴とする請求項１４に記載の振動型
    モータの制御装置。
16. 【請求項１６】 前記制御手段は、前記判定手段にて異
    常を判定されない時には、前記第１と第２の検知手段に
    て検知されたそれぞれの出力の加算値又は平均値に基づ
    いた駆動速度情報と目標速度情報との差に基づいて駆動
    速度が目標速度となるようにフィードバック制御を行う
    ことを特徴とする請求項１５に記載の振動型モータの制
    御装置。