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技術 画像形成装置

出願人 京セラドキュメントソリューションズ株式会社
発明者 グェン・ソン・トゥン
出願日 2020年2月12日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2020-021589
公開日 2021年9月2日 (4ヶ月経過) 公開番号 2021-129358
状態 未査定
技術分野 電動機の制御一般 ステッピングモータの制御
主要キーワード 変換電圧値 モーター駆動装置 検知用コイル 負荷リレー エンジンメモリ 通信用メモリ 算出用データ 電流検知用
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (9)

課題

電流検知ICを用いずに、モーター電流監視し、異常の有無を判断する。

解決手段

画像形成装置は、ステッピングモータードライバー回路コア部材検知用コイル電流電圧変換回路制御回路を含む。ドライバー回路は、ステッピングモーターのコイルに電流を供給する。コア部材は筒状の磁性体である。ステッピングモーターへの電流供給線は筒の内側を通る。検知用コイルの巻線はコア部材の筒の内側を通る。電流電圧変換回路は検知用コイルに流れる電流を電圧に変換する。制御回路は、電流電圧変換回路が変換した電圧値に基づき、ステッピングモーターの電流を監視し、異常の有無を判断する。

概要

背景

モーターに流れる電流の大きさを検知することがある。例えば、電流の検知は、モーターの適切な制御のために行われる。電流の大きさの検知には、電流検知用ICが用いられる場合がある。電流検知用ICを用いたモーター駆動装置の一例が特許文献1に記載されている。

具体的に、特許文献1には、負電圧の入力が可能であるとともに増幅率切換え可能な差動増幅回路を備えた電流検知ICとシャント抵抗によりモーター電流を検出し、駆動するモーターに応じて負荷リレー電流検出ICの増幅率を切替えるモーター駆動装置が記載されている。電流検出回路の小型化、およびモーターごとに電流検出回路を実装する必要をなくそうとする(特許文献1:要約)。

概要

電流検知ICを用いずに、モーターの電流を監視し、異常の有無を判断する。画像形成装置は、ステッピングモータードライバー回路コア部材検知用コイル電流電圧変換回路制御回路を含む。ドライバー回路は、ステッピングモーターのコイルに電流を供給する。コア部材は筒状の磁性体である。ステッピングモーターへの電流供給線は筒の内側を通る。検知用コイルの巻線はコア部材の筒の内側を通る。電流電圧変換回路は検知用コイルに流れる電流を電圧に変換する。制御回路は、電流電圧変換回路が変換した電圧値に基づき、ステッピングモーターの電流を監視し、異常の有無を判断する。

目的

効果

実績

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牽制数
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請求項1

用紙を搬送するローラーを回転させるためのステッピングモーターと、前記ステッピングモーターのコイル電流を供給して、前記ステッピングモーターを回転させるドライバー回路と、筒状の磁性体であり、前記ステッピングモーターへの電流供給線が筒の内側を通るように設けられたコア部材と、巻線が前記コア部材の筒の内側を通る検知用コイルと、前記検知用コイルに流れる電流を電圧に変換する電流電圧変換回路と、前記電流電圧変換回路が変換した電圧である変換電圧が入力され、入力された前記変換電圧の電圧値である変換電圧値に基づき、前記ステッピングモーターに流れる電流を監視し、異常の有無を判断する制御回路と、を含むことを特徴とする画像形成装置

請求項2

前記電流供給線が設けられたモーター制御基板を含み、前記モーター制御基板は、2つの穴が設けられ、前記電流供給線は、前記モーター制御基板の2つの前記穴の間の部分である橋渡し部分を通り、前記コア部材は、筒内に前記橋渡し部分が通るように、前記モーター制御基板に取り付けられ、前記検知用コイルは、前記モーター制御基板にプリントされたコイルパターンであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。

請求項3

前記ステッピングモーターに供給する電流の大きさが予め定められた大きさを保つように、チョッピングを行う電流制御回路を含み、前記制御回路は、入力された前記変換電圧値の波形周波数を認識し、認識した前記周波数が予め定められた可聴周波数範囲に入ったとき、異音発生の異常があると判断することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。

請求項4

前記周波数が異常であると判断したとき、前記制御回路は、前記電流制御回路のチョッピング周波数を、異音発生の異常があると判断したときの前記チョッピング周波数よりも高い周波数に設定することを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。

請求項5

前記制御回路は、入力された前記変換電圧値が予め定められた閾値を超えているとき、前記ステッピングモーターの電流の大きさに異常があると判断することを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の画像形成装置。

技術分野

0001

本発明はステッピングモーターを含む画像形成装置に関する。

背景技術

0002

モーターに流れる電流の大きさを検知することがある。例えば、電流の検知は、モーターの適切な制御のために行われる。電流の大きさの検知には、電流検知用ICが用いられる場合がある。電流検知用ICを用いたモーター駆動装置の一例が特許文献1に記載されている。

0003

具体的に、特許文献1には、負電圧の入力が可能であるとともに増幅率切換え可能な差動増幅回路を備えた電流検知ICとシャント抵抗によりモーター電流を検出し、駆動するモーターに応じて負荷リレー電流検出ICの増幅率を切替えるモーター駆動装置が記載されている。電流検出回路の小型化、およびモーターごとに電流検出回路を実装する必要をなくそうとする(特許文献1:要約)。

先行技術

0004

特開2011−239515号公報

発明が解決しようとする課題

0005

複合機プリンター複写機ファクシミリ装置のような画像形成装置がある。画像形成装置では、搬送される用紙に印刷がなされる。用紙を搬送する回転体駆動源にモーターを用いることがある。

0006

モーターで異常が発生することがある。例えば、異音が発生することがある。また、モータに過剰な電流が流れることもある。これらの異常を検知するには、モーターにどのように電流が流れているか検知する必要がある。つまり、モーターに流れる電流について、一定期間監視し、解析したい場合がある。モーターの電流を監視する場合、電流検知用ICが用いられることがある。しかし、電流検知用ICは安価とはいえず、装置の製造コストが高くなる場合があるという問題がある。

0007

特許文献1記載の技術では、モーター電流を検出し、検知には、電流検知用ICが用いられている。特許文献1記載の技術では、上記の問題を解決することはできない。

0008

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、電流検知ICを用いずに、モーターの電流を監視し、異常の有無を判断する。

課題を解決するための手段

0009

上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、ステッピングモーター、ドライバー回路コア部材検知用コイル電流電圧変換回路制御回路を含む。前記ステッピングモーターは、用紙を搬送するローラーを回転させる。前記ドライバー回路は、前記ステッピングモーターのコイルに電流を供給して、前記ステッピングモーターを回転させる。前記コア部材は、筒状の磁性体であり、前記ステッピングモーターへの電流供給線が筒の内側を通るように設けられる。前記検知用コイルは、巻線が前記コア部材の筒の内側を通る。前記電流電圧変換回路は前記検知用コイルに流れる電流を電圧に変換する。前記制御回路は、前記電流電圧変換回路が変換した電圧である変換電圧が入力される。入力された前記変換電圧の電圧値である変換電圧値に基づき、前記制御回路は、前記ステッピングモーターに流れる電流を監視し、異常の有無を判断する。

発明の効果

0010

本発明によれば、電流検知ICを用いずに、ステッピングモーターのコイルに流れる電流を監視することができる。画像形成装置の製造コストを抑えることができる。正確に異常の有無を判断することができる。

図面の簡単な説明

0011

実施形態に係る画像形成装置の一例を示す図である。
実施形態に係る画像形成装置に設けられるステッピングモーターの一例を示す図である。
実施形態に係るステッピングモーターを回転させる構成の一例を示す図である。
実施形態に係るモーター制御基板の一面の一例を示す図である。
実施形態に係るモーター制御基板の他面の一例を示す図である。
実施形態に係るコア部材の一例を示す図である。
実施形態に係るステッピングモーターの異常有無の判断の一例を示す図である。
実施形態に係る変換電圧値の波形の一例を示す図である。

実施例

0012

以下、図1図8を用いて、本発明に係る画像形成装置100の一例を説明する。以下で説明する画像形成装置100は、いわゆるプリンターである。本発明は、複合機のようなプリンター以外の画像形成装置100にも適用することができる。本実施の形態に記載されている構成、配置等の各要素は、発明の範囲を限定するものではなく単なる説明例にすぎない。

0013

(画像形成装置100)
図1を用いて、実施形態に係る画像形成装置100を説明する。図1は、実施形態に係る画像形成装置100の一例を示す図である。

0014

図1に示すように、画像形成装置100は制御部1、記憶部2、操作パネル3、プリンター部4を含む。制御部1は基板である(メイン制御基板)。制御部1は画像形成装置100の動作を制御する。制御部1は、コピーや送信のようなジョブでの動作を制御する。制御部1は、CPU10、画像処理回路11、通信回路部12を含む。CPU10は、ジョブに関する処理、演算を行う。

0015

通信回路部12は通信用ハードウェア通信制御回路)と通信用メモリーを含む。通信用メモリーは通信用ソフトウェアを記憶する。通信回路部12はコンピューター200と通信する。例えば、コンピューター200はPCやサーバーである。通信回路部12はコンピューター200から印刷用データを受信する。印刷用データは、例えば、ページ記述言語記述されたデータを含む。画像処理回路11は、ページ記述言語で記述されたデータを解析して画像データを生成する。例えば、画像処理回路11はASICである。さらに、画像処理回路11は、生成した画像データの画像処理を行い、出力用画像データを生成する。出力用画像データに基づき、制御部1はプリンター部4に印刷させる。

0016

記憶部2はRAM、ROM、ストレージを含む。例えば、ストレージはHDD又はSSDである。制御部1は、記憶部2のプログラムやデータに基づき、各部を制御する。

0017

操作パネル3は使用者の設定を受け付ける。操作パネル3は、表示パネル31、タッチパネル32、ハードキー33を含む。制御部1は、メッセージや、設定用画面を表示パネル31に表示させる。制御部1は操作用画像を表示パネル31に表示させる。例えば、操作用画像はボタンキータブである。タッチパネル32の出力に基づき、制御部1は操作された操作用画像を認識する。ハードキー33はスタートキーテンキーを含む。タッチパネル32、ハードキー33は使用者の設定操作(ジョブに関する操作)を受け付ける。例えば、操作パネル3は、原稿の読取に関する設定を受け付ける。例えば、操作パネル3は、読み取る原稿サイズの設定を受け付ける。操作パネル3の出力に基づき、制御部1は設定内容を認識する。

0018

プリンター部4は、エンジン制御部40、給紙部4a、用紙搬送部4b、画像形成部4c、定着部4dを含む。エンジン制御部40は、エンジン制御回路5(制御回路に相当、図3参照)、エンジンメモリーを含む。エンジン制御回路5はCPU(プロセッサー)である。エンジンメモリーは、給紙部4a、用紙搬送部4b、画像形成部4c、定着部4dの動作を制御するためのプログラムとデータを記憶する。エンジン制御回路5は、給紙部4a、用紙搬送部4b、画像形成部4c、定着部4dの動作を制御する。印刷ジョブのとき、制御部1は給紙開始をエンジン制御部40に指示する。この指示に基づき、エンジン制御部40は、用紙を給紙部4aに供給させる。

0019

給紙部4aは用紙束を収容する。給紙部4aは給紙ローラー42を含む。給紙ローラー42は給紙部4a内にセットされた用紙のうち、最上位の用紙と接する。給紙ローラー42を回転させる給紙モーター(不図示)が設けられる。印刷ジョブのとき、エンジン制御部40は給紙モーターを回転させて給紙ローラー42を回転させる。これにより、用紙が給紙部4aから用紙搬送部4bに送り出される。

0020

用紙搬送部4bは、用紙搬送用搬送ローラー対搬送モーター用紙搬送ガイドを含む。搬送ローラー対は用紙を搬送する。搬送モーターは搬送ローラー対を回転させる。搬送ガイドに沿って、用紙が搬送される。制御部1は、用紙搬送をエンジン制御部40に指示する。この指示に基づき、エンジン制御部40は搬送ローラー対、搬送モーターを回転させる。

0021

画像形成部4cは、例えば、感光体ドラム帯電装置露光装置現像装置転写ローラーを含む。制御部1は画像形成をエンジン制御部40に指示する。この指示と制御部1から供給される出力用画像データに基づき、エンジン制御部40は、トナー像を画像形成部4cに形成させる。エンジン制御部40は搬送用紙へのトナー像の転写を画像形成部4cに行わせる。定着部4dは、ヒーター定着用回転体定着用モーターを含む。ヒーターは定着用回転体を熱する。用紙は定着用回転体と接する。これにより、トナー像が用紙に定着する。制御部1はトナー像の定着をエンジン制御部40に指示する。この指示に基づき、エンジン制御部40は転写されたトナー像の用紙への定着を定着部4dに行わせる。用紙搬送部4bの排出ローラー対印刷済み用紙機外に排出する。

0022

(ステッピングモーター6)
次に、図2を用いて、実施形態に係る画像形成装置100に設けられるステッピングモーター6の一例を説明する。図2は、実施形態に係る画像形成装置100に設けられるステッピングモーター6の一例を示す図である。

0023

図2に示すように、画像形成装置100には、複数のステッピングモーター6を設けることができる。ステッピングモーター6は、用紙を搬送するローラーを回転させる。図2は、搬送ローラー41(搬送ローラー対のうちの一方)、給紙ローラー42、排出ローラー43(排出ローラー対のうちの一方)のそれぞれを別のステッピングモーター6で回転させる例を示す。例えば、ステッピングモーター6のシャフトに第1ギア61が設けられる。第1ギア61はローラーの回転軸に設けられた第2ギア62と噛み合う。これにより、ステッピングモーター6を回転させると、ローラーが回転する。なお、1つのステッピングモーター6で複数のローラーを回転させてもよい。この場合、複数の歯車つなぐことにより、駆動力が各ローラーに伝達される。

0024

なお、画像形成装置100の全ての回転体の駆動源にステッピングモーター6を用いる必要はない。例えば、給紙ローラー42にDCブラシモーターを用いてもよい。

0025

(ステッピングモーター6を回転させる構成)
次に、図3を用いて、実施形態に係るステッピングモーター6を回転させる構成の一例を説明する。図3は、実施形態に係るステッピングモーター6を回転させる構成の一例を示す図である。

0026

画像形成装置100は、ステッピングモーター6を回転させる構成として、エンジン制御回路5、ドライバー回路71、周波数設定回路72、電流制御回路73を含む。エンジン制御回路5は、エンジン制御部40に設けられる制御回路である。画像形成装置100が複数のステッピングモーター6を含む場合、ステッピングモーター6ごとに周波数設定回路72、電流制御回路73を設けてもよい。

0027

図3に示すステッピングモーター6は、2相型である。周波数設定回路72は、ドライバー回路71にパルス信号クロック信号)を入力する。入力されるパルス信号が立ち上がる(又は立ち下がる)ごとに、ドライバー回路71はコイルに流す電流を切り替える。切り替え方式は採用する励磁方式各相の電流の流し方の違い)により異なる。例えば、エンジン制御回路5(ドライバー回路71)は、2相励磁、又は、1−2相励磁でステッピングモーター6を回転させる。

0028

加速するとき、周波数設定回路72は、パルス信号(クロック信号)の周波数を、次第に高くする。定速回転するとき(用紙搬送が所定の速度となる回転速度のとき)、周波数設定回路72は、パルス信号(クロック信号)の周期数を、維持する。減速、又は、停止するとき、周波数設定回路72は、パルス信号(クロック信号)の周期数を、次第に低くする。

0029

ドライバー回路71は、第1Hブリッジ回路71aと第2Hブリッジ回路71bを含む。第1Hブリッジ回路71aは、ステッピングモーター6のA相のコイルに電流を流す回路である。第2Hブリッジ回路71bは、B相のコイルに電流を流す回路である。各ブリッジ回路は、複数のスイッチング素子を含む。各ブリッジ回路は、コイルに流す電流の向きを切り替えることができる。

0030

第1Hブリッジ回路71aは、順方向にA相のコイルに電流を流せる(A相)。第1Hブリッジ回路71aは、逆方向にA相のコイルに電流を流せる(/A相)。第2Hブリッジ回路71bは、順方向にB相のコイルに電流を流せる(B相)。第2Hブリッジ回路71bは、逆方向にB相のコイルに電流を流せる(/B相)。

0031

電流制御回路73は、ステッピングモーター6のコイルに流す電流の大きさを制御する回路である。電流制御回路73は、電源回路74と接続される。電源回路74は、ステッピングモーター6の定格電圧よりも大きい電圧を出力する。電流制御回路73は、電源回路74からステッピングモーター6に向けて流れる電流の大きさを制御する。電流制御回路73は、ステッピングモーター6のコイルに所定の大きさの電流(例えば、定格電流)が流れるように制御する。

0032

具体的に、電流制御回路73は電流検出用抵抗を含む。A相のコイルとB相のコイルにつき、1つの電流検出用抵抗が設けられる。電流検出用抵抗は、モーター(コイル)に流れる電流を電圧に変換し、モーターに流れる電流の大きさを検出するための抵抗である。また、電流制御回路73は、基準電圧生成回路を含む。基準電圧生成回路は、2つの抵抗の直列である。2つの抵抗の間の電圧値が基準電圧として取り出される。所定の大きさの電流が流れるように基準電圧が設定される。

0033

また、電流制御回路73はコンパレーターを含む。コンパレーターは、A相のコイルとB相のコイルに対し、1ずつ設けられる。コンパレーターの一方の入力端子には基準電圧が入力される。A相のコイルのコンパレーターの他方の入力端子には、A相のコイルに流れる電流を変換した電圧が入力される。B相のコイルのコンパレーターの他方の入力端子には、B相のコイルに流れる電流を変換した電圧が入力される。コンパレーターは、入力される電圧を比較する。A相、B相のそれぞれについて、電源回路74とコイルをつなぐスイッチ(半導体スイッチ)が設けられる。基準電圧が電流変換電圧V1以上のとき、コンパレーターは、スイッチをオンし、コイルに電流を流す。基準電圧が電流変換電圧V1を超えているとき、コンパレーターは、スイッチをOFFし、コイルへの電圧印加電流供給)を停止する。

0034

チョッピングすることによって、電流制御回路73は、ほぼ一定の大きさの電流をステッピングモーター6のコイルに流す。電流制御回路73はタイマーを含む。タイマーに設定された時間の経過後、スイッチのON/OFFが行われる。電流制御回路73は、所定の周期でスイッチをONすべきか、OFFすべきかを確認する。つまり、チョッピング周波数は、タイマーの設定値に基づき定まる。チョッピング周波数は、数十kHzである(例えば、40kHz)。

0035

(ステッピングモーター6の異常を検知するための構成)
次に、図3図6を用いて、実施形態に係るステッピングモーター6の異常を検知するための構成の一例を説明する。図4は、実施形態に係るモーター制御基板8の一面の一例を示す図である。図5は、実施形態に係るモーター制御基板8の他面の一例を示す図である。図6は、実施形態に係るコア部材81の一例を示す図である。

0036

エンジン制御回路5(エンジンCPU)はステッピングモーター6の異常を検知する、画像形成装置100は、コア部材81、検知用コイル82、電流電圧変換回路83を含む。画像形成装置100が複数のステッピングモーター6を含む場合、コア部材81、検知用コイル82、電流電圧変換回路83はステッピングモーター6ごとに設けられる。

0037

コア部材81は筒状の磁性体である。具体的に、コア部材81は、円柱形状であり、中央が貫通している。例えば、コア部材81の素材フェライトである(フェライトコア)。ステッピングモーター6(のコイル)に電流を供給する電流供給線84が設けられる。電流供給線84は、コア部材81の筒内を通る。コア部材81の筒内を通る電流供給線84は、ステッピングモーター6の複数の相のうち、何れか1つの相(コイル)の電流供給線84である。コア部材81は、電流が流れることによって電流供給線84から生ずる磁界(磁束)を集める。

0038

検知用コイル82は巻線の一部がコア部材81の筒内を通る。具体的には、コア部材81の筒を検知用コイル82の巻線で数周巻くように、検知用コイル82が設けられる。電流供給線84に電流が流れると、誘導された電流が検知用コイル82にも流れる。

0039

電流電圧変換回路83は、検知用コイル82に流れる電流を電圧(変換電圧V1)に変換する回路である。例えば、電流電圧変換回路83は抵抗を含む。電流電圧変換回路83(抵抗)の一端は検知用コイル82に接続され、他端はグランドに接続される。つまり、検知用コイル82の一端は、抵抗を介して、グランドに接続される。この抵抗によって、電流が流れ、電流が電圧に変換される。

0040

コア部材81、検知用コイル82、電流電圧変換回路83は、モーター制御基板8上に設けられる。コア部材81は、モーター制御基板8に取り付けられる。図4図5は、モーター制御基板8の一例を示す。このモーター制御基板8上に、周波数設定回路72、電流制御回路73、ドライバー回路71を設けてもよい。図4図5では、周波数設定回路72、電流制御回路73、ドライバー回路71の図示を省略している。画像形成装置100が複数のステッピングモーター6を含むとき、ステッピングモーター6ごとにモーター制御基板8が設けられる。

0041

図4に示すように、モーター制御基板8の一面に、電流供給線84が設けられる。電流供給線84は、最終的にステッピングモーター6のコイルに接続される。モーター制御部1には、2つの穴85が設けられる。図4は、電流供給線84を挟むように、同じ大きさの矩形の穴85を設ける例を示す。各穴85は貫通している。電流供給線84は、2つの穴85の間の部分(橋渡し部分86)を通る。

0042

コア部材81は、筒内に橋渡し部分86が通るように(筒内に電流供給線84が収まるように)、モーター制御基板8に取り付けられる。図6に示すように、コア部材81は分割できる。コア部材81には、筒の軸方向に沿って切り目が入れられている。切り目に沿ってコア部材81を開けることができる。コア部材81を開き、開いたコア部材81の内側に橋渡し部分86を位置させ、その後、コア部材81が閉じられる。これにより、橋渡し部分86の電流供給線84をコア部材81で囲うことができる。電流供給線84から生ずる磁力線漏れなく拾うことができる。

0043

検知用コイル82は、モーター制御基板8に印刷されたパターンである。検知用コイル82はパターンコイルである。検知用コイル82のパターンは、電流供給線84と平行、かつ、橋渡し部分86を通るように、複数本描かれる。検知用コイル82の巻線は、図4の一方側でコア部材81の筒内を複数回通る。さらに、検知用コイル82の巻線はモーター制御基板8を貫通する。図5に示すように、コア部材81の筒内で他面に出る。他面でも、検知用コイル82のパターンは、電流供給線84と平行、かつ、橋渡し部分86のうち電流供給線84の裏側を通るように、複数本描かれる。検知用コイル82の巻線は、図4の他方側でもコア部材81の筒内を複数回通る。つまり、検知用コイル82の巻線は、コア部材81に複数回巻かれる。これにより、電流供給線84に電流が流れるのにあわせて、たとき、十分な誘導電流が検知用コイル82に流れる。

0044

検知用コイル82、電流電圧変換回路83、周波数設定回路72、電流制御回路73、ドライバー回路71はモーター制御基板8に実装されている。コア部材81を取り付ければ、異常の有無を判断する準備が完了する。

0045

エンジン制御回路5には、電流電圧変換回路83が変換した変換電圧V1の電圧値(変換電圧値)が入力される。言い換えると、エンジン制御回路5は、電流電圧変換回路83の抵抗にかかる変換電圧V1が入力される。具体的には、エンジン制御回路5の端子ADC端子)と、抵抗の一端(検知用コイル82)が接続される。入力された変換電圧値に基づき、エンジン制御回路5はステッピングモーター6の異常の有無を判断する。

0046

電流供給線84に流れる電流が大きいほど、検知用コイル82に流れる電流と変換電圧値(電流電圧変換回路83が変換した電圧値)も大きい。電流供給線84に流れる電流が小さいほど、検知用コイル82に流れる電流と変換電圧値も小さい。電流供給線84に流れる電流の大きさと、変換電圧値の大きさには、相関関係がある。従って、変換電圧値に基づき、電流供給線84に流れる電流の大きさを認識することができる。

0047

例えば、電流算出用データD1を記憶部2(ストレージ)に不揮発的に記憶させてもよい(図1参照)。電流算出用データD1は、変換電圧値に対応する電流供給線84に流れる電流の大きさを定義したテーブルである。例えば、実験によって電流算出用データD1に定義する値を定めることができる。変換電圧値と電流算出用データD1に基づき、エンジン制御回路5は、電流供給線84に流れる電流の大きさを認識してもよい。

0048

電流供給線84に流れる電流が減ると、検知用コイル82に流れる電流と変換電圧値も減る。電流供給線84に流れる電流が増えると、検知用コイル82に流れる電流と変換電圧値も増える。つまり、電流供給線84に流れる電流に追随して、検知用コイル82に流れる電流と変換電圧値も変化する。電流供給線84に流れる電流の波形と、変換電圧値の波形は近似する。

0049

(異常の有無の判断)
次に、図7図8を用いて、実施形態に係るステッピングモーター6の異常の有無の判断の一例を説明する。図7は、実施形態に係るステッピングモーター6の異常の有無の判断の一例を示す図である。図8は、実施形態に係る変換電圧値の波形の一例を示す図である。

0050

図7スタートは、ステッピングモーター6の回転中の何れかの時点である。例えば、印刷ジョブの実行開始時、又は、実行中である。異常の有無の判断は、印刷ジョブの実行中、複数回行ってもよい。画像形成装置100がステッピングモーター6を複数含む場合、エンジン制御回路5は、ステッピングモーター6ごとに図7の処理を行ってもよい。

0051

まず、エンジン制御回路5は、変換電圧値に基づき、変換電圧値の波形(ステッピングモーター6のコイルに流れる電流、電流供給線84に流れる電流)の周波数を認識する(ステップ♯1)。エンジン制御回路5は、予め定められた測定期間、変換電圧値の大きさを複数回認識する(サンプリングする)。測定期間は、チョッピング周期複数周期分(例えば、5〜10周期)の期間としてもよい。チョッピングの1周期中に変換電圧値を認識する回数も予め定められてもよい(例えば、数十〜数百回)。

0052

図8は、変換電圧値の波形の一例を示す。電流制御回路73はチョッピングを行っているので、電流供給線84の電流の大きさ、検知用コイル82の電流の大きさ、及び、変換電圧値の振幅の波形は、波打つ。チョッピングによって、のこぎり歯のように、上下動を繰り返す波形となる。

0053

エンジン制御回路5は、この上下動を繰り返す波形の周波数を認識する。エンジン制御回路5は、波形の傾きが正から負、又は、負から正に変わる周期を認識し、認識した周期に基づき、変換電圧値の波形の周波数を認識してもよい。また、エンジン制御回路5は、離散フーリエ変換処理を行って、周波数スペクトルを解析して、波形の周波数を認識してもよい。

0054

ここで、変換電圧値(ステッピングモーター6のコイルに流れる電流)は、チョピング周波数の整数分の1の周期で変化する(上下動する)場合がある(例えば、1/2)。例えば、チョッピング(スイッチング)の2周期分、連続してスイッチをONし、その反動で、チョッピングの2周期分、連続してスイッチをOFFする状態になることがある。この場合、変換電圧値の波形の周波数は、チョピング周波数の1/2となる。この現象(問題)は比較的よく発生する。

0055

実質的に1/2になったチョピング周波数が人間の可聴周波数域に入ることがある。例えば、チョピング周波数が40kHzの場合、40kHzの1/2は、20kHzとなる。その結果、異音がステッピングモーター6のあたりから聞こえる場合がある。そこで、エンジン制御回路5は、認識した周波数が予め定められた可聴周波数範囲内か否かを確認する(ステップ♯2)。例えば、可聴周波数範囲は20Hz〜20kHzとされる。

0056

認識した周波数が可聴周波数範囲に入っているとき(ステップ♯2のYes)、エンジン制御回路5は異音発生の異常があると判断する(ステップ♯3)。このとき、エンジン制御回路5は、電流制御回路73のチョッピング周波数を、異音発生の異常と判断したときのチョピング周波数よりも高い周波数に設定する(ステップ♯4)。例えば、エンジン制御回路5は、電流制御回路73のタイマーの周期の設定値を短くする。例えば、チョピング周波数が2倍となるように、エンジン制御回路5は、電流制御回路73のタイマーの周期の設定値を短くする。

0057

認識した周波数が可聴周波数範囲に入っていないとき(ステップ♯2のNo)、又は、チョピング周波数の設定を変更した後(ステップ♯4)、入力された変換電圧値に基づき、エンジン制御回路5は、ステッピングモーター6のコイルに流れる電流(電流供給線84に流れる電流)の大きさを認識する(ステップ♯5)。

0058

そして、エンジン制御回路5は、認識した電流の大きさが予め定められた閾値Thを超えているか否かを確認する(ステップ♯6)。閾値Thは、ステッピングモーター6の定格電流値でもよいし、定格電流値よりも大きい値でもよい。記憶部2は閾値Thを不揮発的に記憶する(図1参照)。閾値Thは、ステッピングモーター6を停止させるか否かを判定するための値である。ステッピングモーター6の故障、過剰な発熱の回避のためである。

0059

認識した電流の大きさが閾値Thを超えていないとき(ステップ♯6のNo)、異常は見られない。エンジン制御回路5は、本フローチャートの処理を終了する(エンド)。

0060

認識した電流の大きさが閾値Thを超えているとき(ステップ♯6のYes)、エンジン制御回路5は、ステッピングモーター6のコイルに流れる電流の大きさに異常があると判断する(ステップ♯7)。このとき、エンジン制御回路5は、印刷を停止させる(ステップ♯8)。例えば、エンジン制御回路5は、プリンター部4の動作を停止させる。これにより、給紙、用紙搬送、画像形成、定着が全て停止する。そして、エンジン制御回路5は、制御部1に異常発生印刷停止通知する(ステップ♯9)。このとき、制御部1は、表示パネル31にステッピングモーター6の異常により印刷を停止したことを表示パネル31に表示させる(ステップ♯10→エンド)。

0061

このようにして、実施形態に係る画像形成装置100は、ステッピングモーター6、ドライバー回路71、コア部材81、検知用コイル82、電流電圧変換回路83、制御回路(エンジン制御回路5)を含む。ステッピングモーター6は、用紙を搬送するローラーを回転させる。ドライバー回路71は、ステッピングモーター6のコイルに電流を供給して、ステッピングモーター6を回転させる。コア部材81は、筒状の磁性体であり、ステッピングモーター6への電流供給線84が筒の内側を通るように設けられる。検知用コイル82は、巻線がコア部材81の筒の内側を通る。電流電圧変換回路83は検知用コイル82に流れる電流を電圧に変換する。制御回路は、電流電圧変換回路83が変換した電圧である変換電圧V1が入力される。入力された変換電圧V1の電圧値である変換電圧値に基づき、制御回路は、ステッピングモーター6に流れる電流を監視し、異常の有無を判断する。

0062

変換電圧値は、ステッピングモーター6のコイルに流れる電流が大きいほど、大きくなる。ステッピングモーター6のコイルに流れる電流の量の変化に追随して、変換電圧値の大きさが変わる。ステッピングモーター6のコイルの電流の状態を把握、監視できる電圧値(変換電圧値)を制御回路に入力することができる。電流検知ICを用いずに、制御回路は、ステッピングモーター6に流れる電流の大きさや波形を認識することができる。画像形成装置100の製造コストを抑えることができる。制御回路は、モーターに流れる電流の状態を監視して、モーターに流れる電流の異常の有無を判断することができる。

0063

画像形成装置100は、電流供給線84が設けられたモーター制御基板8を含む。モーター制御基板8は、2つの穴85が設けられる。電流供給線84は、モーター制御基板8の2つの穴85の間の部分である橋渡し部分86を通る。コア部材81は、筒内に橋渡し部分86が通るように、モーター制御基板8に取り付けられる。検知用コイル82は、モーター制御基板8にプリントされたコイルパターンである。モーター制御基板8に検知用コイル82がプリントされているので、コア部材81を取り付けるだけでよい。ステッピングモーター6での電流の状態を監視するための構成は極めて安価である。画像形成装置100の製造コストを抑えることができる。

0064

画像形成装置100は、ステッピングモーター6に供給する電流の大きさが予め定められた大きさを保つように、チョッピングを行う電流制御回路73を含む。制御回路は、入力された変換電圧値の波形の周波数を認識する。制御回路は、認識した周波数が予め定められた可聴周波数範囲に入ったとき、異音発生の異常があると判断する。ステッピングモーター6周辺からの異音発生を検知することができる。

0065

周波数が異常であると判断したとき、制御回路は、電流制御回路73のチョッピング周波数を、異音発生の異常があると判断したときのチョッピング周波数よりも高い周波数に設定する。ステッピングモーター6周辺からの異音の鳴りを解消することができる。

0066

制御回路は、入力された変換電圧値が予め定められた閾値Thを超えているとき、ステッピングモーター6の電流の大きさに異常があると判断する。ステッピングモーター6のコイルに大きな電流が流れている異常を検知することができる。

0067

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

0068

本発明は、ステッピングモーターを備えた画像形成装置に利用可能である。

0069

100画像形成装置41搬送ローラー
5エンジン制御回路(制御回路) 6ステッピングモーター
71ドライバー回路73電流制御回路
8モーター制御基板81コア部材
82検知用コイル83電流電圧変換回路
84電流供給線85 穴
86 橋渡し部分 V1 変換電圧

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