JP2023109005A - モータ制御装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】モータの起動不良を抑えるモータの制御技術を提供する。【解決手段】モータ制御装置は、負荷を駆動するモータと、前記モータを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記モータを起動する場合、前記負荷の大きさの変動が生じていると判定する所定条件が満たされているかを判定し、前記所定条件が満たされていると前記モータを第1モードで起動し、前記所定条件が満たされていないと前記モータを第2モードで起動し、前記第1モードは、前記第2モードより前記モータの回転速度の上昇が緩やかなモードである。【選択図】図6
Description
本発明は、モータの制御技術に関する。
画像形成装置の駆動源として、ロータの回転位置(回転位相)を検知するセンサを搭載しないセンサレスタイプのモータ(以下、センサレスモータと表記する。)が使用されている。センサレスモータを制御するモータ制御装置は、当該モータを起動する際、まず、所定の方法でロータの停止位置(停止しているロータの回転位相)を検知する。特許文献1は、ロータの停止位置に応じてモータのコイルのインダクタンス値が変化する特性を利用して、ロータの停止位置を検知する構成を開示している。モータ制御装置は、検知したロータの停止位置に基づき強制転流制御でモータの駆動を開始する。ロータの回転速度が所定速度以上になると、特許文献2に記載されている様に、モータ制御装置は、コイルに生じる誘起電圧によりロータの回転位置及び回転速度を検知できる。このため、モータ制御装置は、ロータの回転速度が所定速度以上になった後、強制転流制御から、コイルに生じる誘起電圧に基づきロータの回転を制御するセンサレス制御に制御方法の切り替えを行う。
モータの負荷は、様々な理由で変化し得る。例えば、負荷が感光体であるものとする。この場合、感光体と、感光体上の残留トナーを除去するクリーニングブレードと、の間の摩擦状態によって負荷が変動し得る。また、負荷を交換した場合には、交換前後において負荷が変動し得る。強制転流制御においては、所定の電流値を使用してモータを制御するため、負荷トルクが当該所定の電流値で得られる出力トルクより重い場合には脱調等の起動不良が生じ得る。
本発明は、モータの起動不良を抑えるモータの制御技術を提供するものである。
本発明の一態様によると、モータ制御装置は、負荷を駆動するモータと、前記モータを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記モータを起動する場合、前記負荷の大きさの変動が生じていると判定する所定条件が満たされているかを判定し、前記所定条件が満たされていると前記モータを第1モードで起動し、前記所定条件が満たされていないと前記モータを第2モードで起動し、前記第1モードは、前記第2モードより前記モータの回転速度の上昇が緩やかなモードであることを特徴とする。
本発明によると、モータの起動不良を抑えることができる。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
<第一実施形態>
図1は、本実施形態による電子写真プロセスを用いたタンデム方式のカラー画像形成装置の構成図である。図1において、参照符号の末尾の文字Y、M、C、Kは、それぞれ、参照符号により示される部材が形成に関わるトナー像の色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックであることを示している。なお、部材が形成に関わるトナー像の色を区別する必要が無い場合には、末尾の文字を省略した参照符号を使用する。画像形成装置は、カートリッジ12を備えている。カートリッジ12は、画像形成装置の交換部品であり、画像形成装置の本体に対して着脱可能に構成される。各カートリッジ12の構成は同様であり、感光体13、帯電ローラ15、現像ローラ16、クリーニングブレード14を備え、かつ、対応する色のトナーを収容している。
図1は、本実施形態による電子写真プロセスを用いたタンデム方式のカラー画像形成装置の構成図である。図1において、参照符号の末尾の文字Y、M、C、Kは、それぞれ、参照符号により示される部材が形成に関わるトナー像の色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックであることを示している。なお、部材が形成に関わるトナー像の色を区別する必要が無い場合には、末尾の文字を省略した参照符号を使用する。画像形成装置は、カートリッジ12を備えている。カートリッジ12は、画像形成装置の交換部品であり、画像形成装置の本体に対して着脱可能に構成される。各カートリッジ12の構成は同様であり、感光体13、帯電ローラ15、現像ローラ16、クリーニングブレード14を備え、かつ、対応する色のトナーを収容している。
感光体13は、画像形成時、図の時計回り方向に回転駆動される。帯電ローラ15は、対応する感光体13の表面を帯電させる。走査部11は、対応するカートリッジ12の感光体13の表面を画像データに基づく光で走査・露光することで、当該感光体13に静電潜像を形成する。現像ローラ16は、現像電圧を出力することにより、対応する感光体13の静電潜像をトナーで現像し、これにより、対応する感光体13にトナー像を形成する。一次転写ローラ18は、一次転写電圧を出力することにより、対応する感光体13のトナー像を中間転写ベルト19に転写する。クリーニングブレード14は、中間転写ベルト19に転写されず、感光体13に残留したトナーを除去する。なお、各カートリッジ12の感光体13のトナー像を中間転写ベルト19に重ねて転写することで、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックとは異なる色を再現することができる。中間転写ベルト19は、画像形成時、図の反時計回り方向に回転駆動される。これにより、中間転写ベルト19のトナー像は、二次転写ローラ29の対向位置に搬送される。
一方、カセット22に格納されたシート21は、給送ローラ25によって搬送路に給送される。分離ローラ26a及び26bは、シートの重送を防ぐために設けられる。搬送路に給送されたシート21は、レジストレーションローラ27によって二次転写ローラ29の対向位置に搬送される。二次転写ローラ29は、二次転写電圧を出力することにより、中間転写ベルト19のトナー像をシート21に転写する。その後、シート21は、定着部30に搬送される。定着部30は、加圧ローラ及び加熱ローラ(加熱フィルム)を有し、シート21を加圧及び加熱することでトナー像をシート21に定着させる。トナー像の定着後、シート21は、画像形成装置の外部に排出される。
プリンタ制御部107は、CPU(中央演算処理装置)32を有し、画像形成装置の全体を制御する。プリンタ制御部107は、CPU32が実行する制御プログラムや、CPU32が画像形成装置の制御において使用する制御データ等を格納する不揮発性メモリ32aを有する。また、プリンタ制御部107は、CPU32が画像形成装置の制御の際にワークエリアとして使用する揮発性メモリ32bを有する。また、画像形成装置は、感光体13、中間転写ベルト19、現像ローラ16、定着部30の加圧ローラ、レジストレーションローラ27といったシート21を搬送するためのローラ等を駆動するための1つ以上のセンサレスモータ(図1には示さず)を有する。なお、以下の説明においては、センサレスモータを、単に"モータ"と表記する。
図2は、画像形成装置に設けられたモータ103の制御構成を示している。モータ制御部110は、プリンタ制御部107と通信し、プリンタ制御部107の制御の下、モータ103を制御する。マイクロコンピュータ(マイコン)201の不揮発性メモリ205には、マイコン201が実行するプログラムや、モータ103の制御に使用する各種データが格納される。メモリ207は、一時的なデータの記憶のためにマイコン201によって使用される。PWMポート208は、モータ103の3つの相(U、V、W)それぞれに対して2つのPWM信号(ハイ側、ロー側)を出力するための計6つの端子を有する。つまり、PWMポート208は、ハイ側の3つの端子(U-H、V-H、W-H)と、ロー側の3つの端子(U-L、V-L、W-L)を有する。
インバータ211は、モータ103の3つの相それぞれについて、ハイ側のスイッチング素子M1、M3及びM5と、ロー側のスイッチング素子M2、M4及びM6を有する。図2において、M1及びM2はU相のスイッチング素子であり、M3及びM4はV相のスイッチング素子であり、M5及びM6はW相のスイッチング素子である。スイッチング素子としては、例えば、トランジスタやFETを使用できる。ゲートドライバ210は、PWMポート208からのPWM信号に基づき、対応するスイッチング素子のON/OFFを制御する。例えば、ゲートドライバ210は、U-H端子から出力されるPWM信号に基づきスイッチング素子M1のゲートG1への印加電圧を制御することにより、スイッチング素子M1のON/OFFを制御する。
インバータ211のU、V、W相の出力217は、モータ103のコイル213(U相)、214(V相)、215(W相)に接続される。各スイッチング素子のON/OFFを制御することで、各コイル213、214、215に流れるコイル電流を制御することができる。この様に、インバータ211は、コイル電流を各コイル213、214及び215に供給する電流供給部として機能する。各コイル213、214、215に流れたコイル電流は、電流検出抵抗219、220、221により電圧に変換される。アンプ218は、コイル電流に対応する電流検出抵抗219、220、221の電圧を増幅して、マイコン201のADコンバータ203に出力する。ADコンバータ203は、アンプ218が出力する電圧をデジタル値に変換する。電流値算出部209は、ADコンバータ203が出力するデジタル値に基づき各相のコイル電流の電流値を判定する。
図3は、モータ103の構成図である。モータ103は、6スロットのステータ501と、4極のロータ502とを有する。ステータ501は、U相のコイル213と、V相のコイル214と、W相のコイル215と、を有する。ロータ502は、永久磁石で構成される。ロータ502の回転位相は、ロータ502が所定の状態であるときを基準に定義される。一例として、図3に示す様に、ロータ502のS極がU相のコイル213に対向している状態を基準、つまり、電気角0とし、反時計回り方向に電気角が増加すると定義することができる。本実施形態では、ロータ502の極数が4であるため、ロータが図3の状態から反時計回り方向に機械角でπ/2だけ回転した場合、電気角はπとなる。
図4は、強制転流制御の際のマイコン201の機能ブロック図である。なお、本実施形態において、マイコン201は、モータ103をベクトル制御する。電流制御部302は、不揮発性メモリ205に予め格納されている励磁分電流の指令値Id_ref及びトルク分電流の指令値Iq_refを取得する。また、電流制御部302には、座標変換部306から、励磁分電流の測定値Id及びトルク分電流の測定値Iqが入力される。なお、励磁分電流とは、コイル電流の内、磁束の生成に寄与する成分であり、トルク分電流とは、コイル電流の内、出力トルクに寄与する成分である。電流制御部302は、これら値に基づき、回転座標系における電圧指令値Vd_ref及びVq_refを出力する。座標変換部305は、回転座標系から静止座標系への座標変換を行い、さらに、2相-3相変換を行うことで、電圧指令値Vd_ref及びVq_refからU相、V相及びW相の電圧指令値Vu、Vv及びVwを生成して出力する。なお、回転座標系から静止座標系への座標変換は、角度演算部303から出力される電気角θ_refに基づき行われる。マイコン201は、電圧指令値Vu、Vv及びVwに基づきゲートドライバ210に出力するPWM信号を生成する。
また、アンプ218の出力に基づき電流値算出部209が検出したU相、V相及びW相のコイル電流の電流値Iu、Iv及びIwは、座標変換部306に入力される。座標変換部306は、3相-2相変換により、電流値Iu、Iv及びIwを静止座標系の電流値に変換し、さらに、静止座標系から回転座標系への座標変換を行うことで、励磁分電流の測定値Id及びトルク分電流の測定値Iqを求める。なお、静止座標系から回転座標系への座標変換は、角度演算部303から出力される電気角θ_refに基づき行われる。座標変換部306は、励磁分電流の測定値Id及びトルク分電流の測定値Iqを電流制御部302に出力する。
モータ103の起動時、検出部301は、ロータ502の初期位相、つまり、停止時の電気角(以下、停止角)θ_stdを判定する。ロータ502の停止時の電気角の検出には、例えば、特許文献1に記載の構成を適用することができる。この場合、検出部301は、電流値Iu、Iv及びIwに基づき各コイル213、214及び215のインダクタンスを検出することで、停止角θ_stdを検出する。検出部301は、検出した停止角θ_stdを減算器307に出力する。オフセット設定部304は、不揮発性メモリ205が保持しているオフセット量Δを減算器307に出力する。減算器307は、停止角θ_stdからオフセット量Δを減じた電気角を初期角θ_iniとして角度演算部303に出力する。なお、停止角θ_stdからオフセット量Δを減じた電気角を初期角θ_iniとするのは起動時の脱調を抑えるためである。
角度演算部303は、初期角θ_iniとプリンタ制御部107から入力された速度指令値ω_refとに基づきロータ502の電気角θ_refを求め、座標変換部305及び306に通知する。具体的には、角度演算部303は、初期角θ_iniを初期値とし、速度指令値ω_refに基づき電気角を増加させることで、ロータ502の電気角θ_refを求める。
図5は、センサレス制御の際のマイコン201の機能ブロック図である。なお、以下では、図4に示す強制転流制御の際の機能ブロック図と異なる点を中心に説明する。推定部801は、電流値Iu、Iv及びIwと、電圧指令値Vd_ref及びVq_refと、推定した回転速度ω_estと、に基づき、ロータ502の電気角θ_estと、回転速度ω_estを推定する。推定した電気角θ_estは、強制転流制御のときと同様に、座標変換部305及び306での座標変換に使用される。また、速度制御部802は、プリンタ制御部107からの速度指令値ω_refと、推定部801が推定した回転速度ω_estと、に基づき、回転速度ω_estを、速度指令値ω_refに追従させるための指令値Iq_refを算出する。強制転流制御のときとは異なり、速度制御部802が、指令値Iq_refを算出して電流制御部302に出力するため、電流制御部302は、指令値Id_refのみを、不揮発性メモリ205から取得して使用する。
図6(A)は、モータ103の起動時のモータ103の速度変化を示している。なお、点線は、速度指令値ω_refの時間変化を示している。モータ制御部110は、強制転流制御でモータ103の回転を開始する。そして、例えば、速度指令値ω_refが閾値に達した時刻Taにおいて、モータ制御部110は、モータの制御を強制転流制御からセンサレス制御に切り替えを行う。なお、センサレス制御は、モータ103の回転速度が閾値以上である場合に適用可能である。その後、速度指令値ω_refは、目標値まで上昇して目標値で一定となる。時刻Ta以降、モータ制御部110は、速度指令値ω_refに従いモータ103をセンサレス制御する。図6(B)は、モータ103の負荷変動によりモータ103の負荷が大きくなり過ぎたことによってモータ103の起動に失敗した場合を示している。ホール素子を有するモータの場合、負荷が重くなっても起動時の速度変化が緩やかになるだけである。しかしながら、ホール素子の無いモータ103に対する強制転流制御では、負荷トルクがモータ103の出力トルクを超えると脱調する。強制転流制御中のモータ103の出力トルクは、強制転流制御中のコイル電流、つまり、励磁分電流の指令値Id_ref及びトルク分電流の指令値Iq_refによって決まる。図4を用いて説明した様に、強制転流制御の間の励磁分電流の指令値Id_ref及びトルク分電流の指令値Iq_refは、予め不揮発性メモリ205に格納されている所定値である。なお、モータ103の負荷トルクは、ロータ502を加速するための加速トルクと、モータ103を一定速度で回転させるのに必要な定常トルクとの和である。
図6(C)は、図6(A)及び図6(B)と比較して、速度指令値ω_refの上昇率を緩やかにした場合のモータ103の速度変化を示している。図6(C)に示す様に、図6(A)及び図6(B)の場合と比較して、モータ103の加速度を小さく制御することで加速トルクが小さくなり、加速トルクと定常トルクとの和が出力トルクを超えて脱調することを抑えることができる。また、図6(C)では、センサレス制御に切り替える際、所定時間の間、加速を停止している。強制転流制御からセンサレス制御に切り替える際、モータ103の制御が不安定になり得るが、加速トルクを略0にして切り替えを行うことで起動不良のリスクを低くすることができる。なお、図6(C)の様に起動することで、図6(A)及び図6(B)の様に起動することと比較して脱調のリスクを抑えることができるが、モータ103の回転速度が目標速度に達するまでの時間、つまり、モータ103の起動が完了するまでの時間が長くなる。
以下の説明においては、モータ103の負荷を感光体13とする。まず、感光体13の負荷トルクについて説明する。上述した様に、感光体13の残留トナーを除去するために、クリーニングブレード(感光体クリーナ)14が設けられている。クリーニングブレード14と感光体13との間の摩擦力が大きくなると、感光体13を回転させるのに必要なトルクは大きくなる。したがって、感光体13の表面状態や、感光体13とクリーニングブレード14との間に存在するトナーの状態によって、モータ103の負荷トルクは変化する。例えば、印刷を行わない期間が長くなると、感光体13の表面状態が変化して、クリーニングブレード14との間の摩擦力が大きくなり得る。したがって、長時間放置後に図6(A)の様に起動すると、起動不良が生じ得る。
このため、本実施形態では、複数の起動モードを設ける。以下の説明において、図6(A)に示す、基本とする起動モードを"通常モード"と表記する。一方、図6(C)に示す様に、基本モードよりモータ103の速度上昇を緩やかにすることで、負荷が重い(大きい)場合でも起動できる様にする起動モードを"高トルクモード"と表記する。通常モードは、高トルクモードより起動時間(目標速度に達するまでの時間)は短いが、負荷が重くなると起動不良が生じる可能性が高いモードである。逆に、高トルクモードは、通常モードより起動時間は長いが、負荷が重くなっても起動不良が生じる可能性が低いモードである。
プリンタ制御部107は、モータ103を起動する場合、負荷の状態が、負荷の大きさの変動が生じていると判定する所定条件を満たしているか否かを判定する。そして、プリンタ制御部107は、所定条件が満たされていると高トルクモードに設定し、それ以外の場合には通常モードに設定する。図7は、所定条件の例を示している。図7に示す情報は、予め、プリンタ制御部107の不揮発性メモリ32aに格納されている。図7に示す様に、所定時間放置後、つまり、モータ103の起動時、それまでの停止時間が所定時間より長かった場合には高トルクモードを使用する。また、カートリッジ12の交換後の初めての起動時には、負荷トルクが重い可能性があるため高トルクモードを使用する。なお、カートリッジ12の交換は、新品のカートリッジ12への交換と、既に使用が開始されている他のカートリッジ12への交換を含む。高トルクモードを使用するか否かを判定するための所定条件は、負荷トルクが変動しているか否か、より詳しくは、負荷が基準値より重く(大きく)なっている可能性があるかを判定するための条件であり、図7に示す以外の条件を含み得る。なお、通常モードでの起動時のモータ103の加速度は、負荷の基準値に基づき決定され得る。プリンタ制御部107は、高トルクモードを使用する所定条件が満たされていると起動モードを高トルクモードに設定し、所定条件が満たされていないと起動モードを通常モードに設定する。
図8は、通常モードが設定された場合のモータ起動処理のフローチャートである。モータ制御部110は、S10において加速度Xでモータ103を強制転流制御する。つまり、プリンタ制御部107は、速度指令値ω_refを加速度Xに従い増加させる。モータ制御部110は、S11で速度指令値ω_refが閾値Th以上になると、S12でセンサレス制御に切り替える。その後、プリンタ制御部107は、目標速度に向けて加速度Xでモータ103を加速し、速度指令値ω_refが目標値に達すると、速度指令値ω_refを目標値で一定にする。
図9は、高トルクモードが設定された場合のモータ起動処理のフローチャートである。モータ制御部110は、S20において加速度Yでモータ103を強制転流制御する。つまり、プリンタ制御部107は、速度指令値ω_refを加速度Yに従い増加させる。なお、加速度Yは、通常モードで使用する加速度Xより小さい。プリンタ制御部107は、S21で速度指令値ω_refが所定値AVに達すると、S22で加速を停止、つまり、速度指令値ω_refを所定値AVで一定にする。なお、所定値AVは、センサレス制御が可能になる値、つまり、閾値Th以上の値である。モータ制御部110は、S23で期間P1だけ待機した後、S24でセンサレス制御に切り替える。その後、プリンタ制御部107は、S25で期間P2だけ待機した後、S26で目標速度に向けて加速度Yでモータ103を加速し、速度指令値ω_refが目標値に達すると、速度指令値ω_refを目標値で一定にする。なお、期間P1と期間P2は、同じ期間であっても異なる期間であっても良い。一例として、期間P1及び期間P2は、100ミリ秒である。
なお、図9の処理において、プリンタ制御部107は、強制転流制御からセンサレス制御に切り替える際に加速を停止していた(S22)。これは、上述した様に、強制転流制御からセンサレス制御に切り替える際に制御が不安定となり得るため、加速トルクを略0にして負荷トルクを減らすためであった。しかしながら、加速を停止するのではなく、加速度Yより小さい加速度Zに変更し、加速度Zで加速しながらセンサレス制御に切り替える構成であっても良い。さらに、加速度Yのままセンサレス制御に切り替える構成であっても良い。
また、図9の処理においては、センサレス制御に切り替えた後、プリンタ制御部107は、加速度Yでモータ103を加速していた。しかしながら、センサレス制御に切り替えた後においては、加速度Yより大きい加速度、例えば、通常モードと同じ加速度Xでモータ103を加速する構成とすることができる。さらに、通常モードでは加速度Xを使用し、高トルクモードでは加速度Yを使用していたが、本発明は、一定の加速度でモータ103を加速させることに限定されない。つまり、加速度X及び加速度Yは時間の関数であっても良い。この場合、加速度Yの最大値を、加速度Xの最大値より小さくする構成とし得る。或いは、加速度Yの最大値を、加速度Xの最小値や、平均値より小さくする構成とし得る。さらに、加速度Yの平均値を、加速度Xの平均値より小さくする構成とし得る。
以上、負荷が基準値より重くなっている可能性があると判定される場合、そうではないと判定される場合と比較して、起動時の速度上昇を緩やかにすることで加速トルクを小さくする。この構成により、起動不良の発生を抑えることができる。
なお、本実施形態では、モータ103の負荷を感光体13とした。しかしながら、本発明は、負荷の重さが変動し得る任意のモータの制御に適用することができ、モータの負荷は感光体13に限定されない。また、負荷の重さを判定する条件を設定し、当該条件に基づき負荷が基準値より重くなっていると判定されると高トルクモードを使用し、そうでない場合には通常モードを使用する構成とすることもできる。さらに、負荷の重さを判定し、負荷が基準値より重くなっていると高トルクモードを使用し、そうでない場合には通常モードを使用する構成とすることもできる。
<第二実施形態>
続いて、第二実施形態について第一実施形態との相違点を中心に説明する。図10(A)及び図10(B)は、通常モードでの起動時のタイミングチャートである。なお、図10の時刻T0は、印刷ジョブを画像形成装置が受信したタイミングに対応する。図10(A)は、時刻T0において、定着部30がある程度温まっている状態(以下、ウォーム状態と表記する)の場合を示している。一方、図10(B)は、時刻T0において、定着部30がウォーム状態より温度の低い状態(以下、コールド状態と表記する)の場合を示している。なお、プリンタ制御部107は、例えば、定着部30に設けられた温度センサの測定結果に基づき定着部30がコールド状態であるかウォーム状態であるかを判定することができる。具体的には、温度センサの測定結果が所定の温度より高いことを示しているとウォーム状態であると判定し、それ以外の場合にはコールド状態と判定し得る。また、プリンタ制御部107は、前回の印刷ジョブの完了タイミングからの経過時間に基づきコールド状態であるかウォーム状態であるかを判定することができる。具体的には、前回の印刷ジョブの完了タイミングからの経過時間が所定時間より長いとウォーム状態であると判定し、それ以外の場合にはコールド状態と判定し得る。
続いて、第二実施形態について第一実施形態との相違点を中心に説明する。図10(A)及び図10(B)は、通常モードでの起動時のタイミングチャートである。なお、図10の時刻T0は、印刷ジョブを画像形成装置が受信したタイミングに対応する。図10(A)は、時刻T0において、定着部30がある程度温まっている状態(以下、ウォーム状態と表記する)の場合を示している。一方、図10(B)は、時刻T0において、定着部30がウォーム状態より温度の低い状態(以下、コールド状態と表記する)の場合を示している。なお、プリンタ制御部107は、例えば、定着部30に設けられた温度センサの測定結果に基づき定着部30がコールド状態であるかウォーム状態であるかを判定することができる。具体的には、温度センサの測定結果が所定の温度より高いことを示しているとウォーム状態であると判定し、それ以外の場合にはコールド状態と判定し得る。また、プリンタ制御部107は、前回の印刷ジョブの完了タイミングからの経過時間に基づきコールド状態であるかウォーム状態であるかを判定することができる。具体的には、前回の印刷ジョブの完了タイミングからの経過時間が所定時間より長いとウォーム状態であると判定し、それ以外の場合にはコールド状態と判定し得る。
プリンタ制御部107は、時刻T0で印刷ジョブを受信すると、画像形成のための各種の準備処理を行う。この準備処理は、定着部30を所定の定着温度に上昇させる定着準備処理を含む。つまり、プリンタ制御部107は、印刷ジョブを受信すると定着部30の温度制御を開始する。プリンタ制御部107は、定着部30のウォームアップが完了(定着準備が完了)するとモータ103の起動を開始する。プリンタ制御部107は、例えば、定着部30の温度が所定温度に達すると、定着準備完了と判定する。なお、定着準備完了と判定する定着部30の所定温度は、定着部30によって定着処理を行う際の定着温度より低くすることができる。これは、トナー像が転写されたシートが定着部30に到達する際に定着温度に達していれば良いからである。なお、所定温度は、一定の温度である必要はない。例えば、定着温度は、シートの種類に応じて制御され得る。したがって、定着準備完了と判定する所定温度は、必要な定着温度に基づき決定され得る。
図10(A)では、時刻T11において定着準備が完了し、よって、プリンタ制御部107は、時刻T11にモータ103の起動を開始している。そして、時刻T12においてモータ103の起動が完了、つまり、モータ103の速度が目標速度になっている。プリンタ制御部107は、モータ103の起動が完了したタイミングから所定期間後に画像形成を開始する。一方、図10(B)では、時刻T0において定着部30がコールド状態であったため、ウォーム状態である図10(A)の場合と比較して、定着準備完了となるまでの時間が長くなり、時刻T11より後の時刻T21において定着準備が完了している。モータの起動に要する時間は、図10(A)の場合と同様であるが、定着部30の準備に要する時間が図10(A)より長いため、図10(B)の場合には、モータ103の起動が完了する時間T22は、図10(A)の場合より遅くなっている。この様に、定着部30がコールド状態である場合、印刷ジョブの受信から画像形成を開始できる様になるまでの期間が長くなり、よって、印刷ジョブの受信から画像形成されたシートを出力するまでの期間も長くなる。なお、定着準備が完了してからモータ103を起動するのは、感光体13の回転時間を短くし、感光体13の寿命を長くするためである。
図10(C)は、図10(A)及び図10(B)と同様のシーケンスにより高トルクモードでモータ103を起動した場合のタイミングチャートである。なお、時刻T0において定着部30はコールド状態であるものとする。定着部30の準備が完了するタイミングは、図10(B)の場合と同様に時刻T21である。しかしながら、高トルクモードではモータ103の加速度を通常モードでの加速度より低くするため、モータ103の起動時間は通常モードより長くなる。図10(C)では、時刻T22より遅い時刻T32においてモータ103の起動が完了している。したがって、印刷ジョブを受信してから画像形成を開始するまでの時間が図10(B)の場合より長くなってしまう。
このため、本実施形態では、印刷ジョブの受信時に定着部30がコールド状態で、かつ、高トルクモードでのモータ103の起動が必要な場合、プリンタ制御部107は、図10(D)に示す様に、定着準備の開始と共にモータ103の起動を開始する。図10(D)の例では、時刻T32より早い時刻T42においてモータ103の起動が完了している。なお、時刻T32と時刻T42との差は、時刻T0と時刻T21との差に対応する。この構成により、モータ103の起動を早く完了させることができる。よって、印刷ジョブの受信から画像形成の開始タイミングまでの期間や、印刷ジョブの受信から画像形成されたシートを画像形成装置が出力するタイミングまでの期間が長くなり過ぎることを抑えることができる。
図11及び図12は、印刷ジョブを受信した際にプリンタ制御部107が実行する処理のフローチャートである。なお、図11はモータ103を通常モードで起動する場合を示し、図12はモータ103を高トルクモードで起動する場合を示している。なお、図8及び図9のフローチャートと同様の処理ステップについては同じステップ番号を付与し、その説明については省略する。
通常モードで起動する場合、プリンタ制御部107は、印刷ジョブを受信すると、S30で定着準備を開始し、定着準備が完了するまで待機する。定着準備が完了すると、プリンタ制御部107は、図8のフローチャートと同様の処理を行う。一方、高トルクモードで起動する場合、プリンタ制御部107は、印刷ジョブを受信すると、S40で定着部30がコールド状態であるか否かを判定する。定着部30がコールド状態ではない場合、プリンタ制御部107は、S41で定着準備が完了するまで待機し、定着準備が完了するとS20において加速度Yでモータ103の起動を開始する。一方、S40において、定着部30がコールド状態の場合、プリンタ制御部107は、定着準備を開始すると共に、S20において加速度Yでモータ103の起動を開始する。
また、プリンタ制御部107は、S26の前のS42において定着準備が完了しているかを判定し、定着準備が完了してからS26でモータ103を再加速する。これは、S40においてYesの場合、定着準備が完了していないのにモータ103の起動が完了して画像形成が開始されることを防ぐためである。
なお、本実施形態では、高トルクモードが必要な場合において、印刷ジョブの受信時に定着部30がウォーム状態であると、定着準備の完了を待ってモータ103の起動を開始していた。しかしながら、高トルクモードの場合には、常に、定着準備の開始と共にモータ103の起動を開始する構成とすることもできる。さらに、高トルクモードの場合、定着準備の開始と共にモータ103の起動を開始するのではなく、定着準備の完了までにモータ103の起動を開始する構成とすることもできる。つまり、高トルクモードの場合、通常モードと比較して、モータ103の起動を開始するタイミングを早くする構成とすることもできる。
また、本実施形態ではモータ103の負荷を感光体13としていた。しかしながら、定着部30の状態によって起動開始タイミングが制御される他の負荷に対しても本実施形態を適用することができる。例えば、本実施形態は、シートに画像を形成するカートリッジ12と中間転写ベルト19を含む画像形成部のいずれかの部材を負荷とする場合に適用することができる。
<その他>
なお、上記各実施形態では、画像形成装置の一構成要素であるためモータ制御部110と表記したが、モータ制御部110を1つの装置としてモータ制御装置とすることもできる。また、プリンタ制御部107及びモータ制御部110を含む装置をモータ制御装置とすることもできる。また、本発明は、カートリッジ12や中間転写ベルト19等の画像形成に関わる画像形成部を駆動するモータや、シート21を搬送するためのローラ(回転部材)を駆動するモータ等、任意の部材を駆動するモータの制御に適用することができる。一例として、モータ103の負荷は、感光体13、現像ローラ16、中間転写ベルト19、定着部30の加圧ローラ、シート21を搬送するためのローラの1つ以上であり得る。また、モータ103の構成は、図3に示す構成に限定されず、他の極数や相数のモータであっても良い。さらに、高トルクモードを、必要と推定される出力トルクに応じて複数の段階とすることができる。例えば、第1高トルクモードから第3高トルクモードを設けることができる。第1高トルクモードから第3高トルクモードは、それぞれ、起動時の加速度が異なる。
なお、上記各実施形態では、画像形成装置の一構成要素であるためモータ制御部110と表記したが、モータ制御部110を1つの装置としてモータ制御装置とすることもできる。また、プリンタ制御部107及びモータ制御部110を含む装置をモータ制御装置とすることもできる。また、本発明は、カートリッジ12や中間転写ベルト19等の画像形成に関わる画像形成部を駆動するモータや、シート21を搬送するためのローラ(回転部材)を駆動するモータ等、任意の部材を駆動するモータの制御に適用することができる。一例として、モータ103の負荷は、感光体13、現像ローラ16、中間転写ベルト19、定着部30の加圧ローラ、シート21を搬送するためのローラの1つ以上であり得る。また、モータ103の構成は、図3に示す構成に限定されず、他の極数や相数のモータであっても良い。さらに、高トルクモードを、必要と推定される出力トルクに応じて複数の段階とすることができる。例えば、第1高トルクモードから第3高トルクモードを設けることができる。第1高トルクモードから第3高トルクモードは、それぞれ、起動時の加速度が異なる。
[その他の実施形態]
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
103:モータ、107:プリンタ制御部、110:モータ制御部
Claims (19)
- 負荷を駆動するモータと、
前記モータを制御する制御手段と、
を備えるモータ制御装置であって、
前記制御手段は、前記モータを起動する場合、前記負荷の大きさの変動が生じていると判定する所定条件が満たされているかを判定し、前記所定条件が満たされていると前記モータを第1モードで起動し、前記所定条件が満たされていないと前記モータを第2モードで起動し、
前記第1モードは、前記第2モードより前記モータの回転速度の上昇が緩やかなモードである、モータ制御装置。 - 負荷を駆動するモータと、
前記モータを制御する制御手段と、
を備え、前記モータを第1モード又は第2モードで起動するモータ制御装置であって、
前記第1モードにおける前記モータの負荷トルクより前記第2モードにおける前記モータの負荷トルクは大きく、
前記第1モードは、前記第2モードより前記モータの回転速度の上昇が緩やかなモードである、モータ制御装置。 - 前記制御手段は、前記第1モードで前記モータを起動する場合、前記モータの回転速度が所定値になるまで第1制御により前記モータを第1加速度で加速し、前記モータの回転速度が前記所定値になると、前記モータの加速を停止した後、又は、前記モータの加速度を前記第1加速度より低い第2加速度に変更した後、前記モータの制御を前記第1制御から第2制御に切り替える、請求項1又は2に記載のモータ制御装置。
- 前記制御手段は、前記モータの制御を前記第1制御から前記第2制御に切り替えた後、前記モータの回転速度が目標値となるまで前記モータを再加速する、請求項3に記載のモータ制御装置。
- 前記第2制御は、前記モータの回転速度が閾値以上の場合に適用可能であり、
前記所定値は、前記閾値に等しい、又は、前記閾値より大きい、請求項3又は4に記載のモータ制御装置。 - 前記制御手段は、前記第2モードで前記モータを起動する場合、前記第1制御により前記モータを前記第1加速度より大きい第3加速度で加速し、前記モータの回転速度が前記閾値以上になると、前記モータの制御を前記第1制御から前記第2制御に切り替える、請求項5に記載のモータ制御装置。
- 前記第2制御は、前記モータに生じる誘起電圧に基づく制御であり、
前記第1制御は、前記モータに生じる誘起電圧に基づかない制御である、請求項3から6のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 - 前記第1制御は、強制転流制御である、請求項7に記載のモータ制御装置。
- 前記所定条件は、前記モータを起動する際、それまでの前記モータの停止時間が所定時間より大きい場合に満たされる、請求項1に記載のモータ制御装置。
- 前記所定条件は、前記モータの負荷が交換されてから初めての前記モータの起動である場合に満たされる、請求項1に記載のモータ制御装置。
- 前記モータは、ロータの回転位置を検知するセンサを有さないセンサレスモータである、請求項1から10のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
- 前記負荷は、画像形成装置の感光体と、前記感光体に形成された静電潜像を現像することで前記感光体にトナー像を形成する現像ローラと、前記感光体に形成された前記トナー像が転写される中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトからシートに転写された前記トナー像を前記シートに定着するローラと、前記シートを搬送するためのローラと、の内の少なくとも1つを含む、請求項1から11のいずれか1項に記載のモータ制御装置。
- 搬送路に沿ってシートを搬送するための回転部材と、
前記搬送路を搬送される前記シートに画像を形成する画像形成手段と、
前記回転部材又は前記画像形成手段を駆動するモータと、
前記モータを起動する際、前記モータの負荷の大きさの変動が生じていると判定する所定条件が満たされているかを判定し、前記所定条件が満たされていると前記モータを第1モードで起動し、前記所定条件が満たされていないと前記モータを第2モードで起動する制御手段と、
を備え、
前記第1モードは、前記第2モードより前記モータの回転速度の上昇が緩やかなモードである、画像形成装置。 - 前記画像形成手段によって前記画像が形成された前記シートに前記画像を定着させる定着手段をさらに備え、
前記モータは、前記画像形成手段を駆動し、
前記制御手段は、印刷ジョブを受信すると前記定着手段の温度制御を開始し、前記印刷ジョブを受信した際に前記所定条件が満たされていない場合、前記温度制御を開始した後の第1タイミングで前記モータを前記第2モードで起動し、前記印刷ジョブを受信した際に前記所定条件が満たされていると、前記第1タイミングより前の第2タイミングで前記モータを前記第1モードで起動する、請求項13に記載の画像形成装置。 - 前記第2タイミングは、前記定着手段の温度制御を開始するタイミングである、請求項14に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記印刷ジョブを受信した際に前記定着手段の状態を判定し、前記所定条件が満たされ、かつ、前記定着手段の状態が第1状態である場合、前記第2タイミングで前記モータを前記第1モードで起動する、請求項14又は15に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記印刷ジョブを受信した際に前記所定条件が満たされ、かつ、前記定着手段が前記第1状態とは異なる第2状態である場合、前記第2タイミングより後の第3タイミングで前記モータを前記第1モードで起動する、請求項16に記載の画像形成装置。
- 前記第1状態の前記定着手段は、前記第2状態の前記定着手段より温度の低い状態である、請求項17に記載の画像形成装置。
- 前記第1タイミングは、前記定着手段の温度が所定温度になったタイミングである、請求項14から18のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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