モータ駆動装置、画像形成装置、モータ駆動方法、及びコンピュータプログラム
【課題】ダウンタイムが発生するような故障が発生する前に、その故障の原因を検出してその原因に対処し、ダウンタイムの発生を防止する。
【解決手段】エンコーダによって検出されたモータの回転速度に基づいてモータの速度変動を速度変動部で検出し、その検出結果に基づいてモータの回転異常を検出したとき、モータの速度制御部は、異常が発生した周波数帯域が自身で制御不能な領域であるとき、当該異常を自身が制御可能な領域に移行させる処理、例えば、速度制御部自身が制御可能な値までゲインを下げる処理を行い（ステップＳ１０１〜Ｓ１０４）、異常に対処し、ダウンタイムの発生を防止する。
【解決手段】エンコーダによって検出されたモータの回転速度に基づいてモータの速度変動を速度変動部で検出し、その検出結果に基づいてモータの回転異常を検出したとき、モータの速度制御部は、異常が発生した周波数帯域が自身で制御不能な領域であるとき、当該異常を自身が制御可能な領域に移行させる処理、例えば、速度制御部自身が制御可能な値までゲインを下げる処理を行い（ステップＳ１０１〜Ｓ１０４）、異常に対処し、ダウンタイムの発生を防止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの負荷異常、モータ異常を検知してこれらの異常に対処するモータ駆動装置、このモータ駆動装置を備えた画像形成装置、モータ駆動方法、及びモータ駆動方法をコンピュータで実行するためのコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機あるいはプリンタなどのオフィス機器においては高い生産性が要求されるため、故障によるマシンの停止や画質の劣化が許容されず、故障を速やかに検知して、事前に解決することが求められている。これについて、例えば特許文献１には、特別な故障検知回路を追加することなく、モータやギヤの故障を診断できるようにする発明が記載されている。この発明は、電流供給を受けて回転動作する回転駆動部材や当該回転駆動部材の回転駆動力を他の部材に伝達する動力伝達部材などの構成部材を含む回転駆動機構を有する装置に生じる故障を診断する故障診断装置であって、回転駆動部材の回転動作に伴って出力される回転駆動部材の回転動作状態を示す動作信号の特徴量を解析して、回転駆動機構を構成する個々の構成部材についての故障診断を行うというものである。
【特許文献１】特開２００７−２１２７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１記載の発明では、回転駆動部材の動作信号の特徴量を解析して回転駆動機構を構成する個々の構成部材について故障診断を行うようになっているが、故障検出後、サービスマンの到着を待たないと、しばらくマシンが使えない状態となる場合、あるいは、使用できるにしても品質が悪化したままの状態でプリントが継続される場合がある。すなわち、この公知例では、エンコーダ信号について、立ち上がり時間あるいは周波数等の特徴量を解析して故障診断を行うが、故障を診断した後、その診断した故障内容を通知するだけであるので、故障発生時にダウンタイムが発生してしまう。
【０００４】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ダウンタイムが発生するような故障が発生する前に、その故障の原因を検出してその原因に対処し、ダウンタイムの発生を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するため、第１の手段は、負荷を駆動するモータと、前記モータを駆動するモータ駆動手段と、前記モータの回転速度を検出するモータ速度検出手段と、前記モータ速度検出手段によって検出されたモータの回転速度に基づいてモータの速度変動を検出するモータ速度変動検出手段と、前記モータ速度変動検出手段の検出結果に基づいてモータの回転異常を検出する異常判定手段と、前記モータ駆動手段を介して前記モータの回転速度を制御するモータ速度制御手段と、を備え、前記モータ速度制御手段は、前記異常判定手段によって制御帯域外の近傍に変動成分があることが検出され、通常の制御では当該制御の影響でその変動が悪化してしまう場合に、悪化しないように処理することを特徴とする。
【０００６】
第３の手段は、第１又は第２の手段において、前記処理が、ゲインを複数回切り替え、前記モータ速度制御手段自身が制御可能な最適ゲインを選択する処理であることを特徴とする
第４の手段は、第１の手段において、前記処理が、前記モータ速度制御手段自身が制御可能速度まで回転速度を下げて安定回転を維持する処理であることを特徴とする。
【０００７】
第５の手段は、第１の手段において、前記処理が、前記モータ速度制御手段自身が制御可能な値まで異常な変動成分を低減するフィルタ処理であることを特徴とする。
【０００８】
第６の手段は、第１ないし第５のいずれかの手段において、前記異常判定手段は、回転異常を検出したとき、前記モータ速度制御手段に目標速度指令を出力する本体制御部に異常が発生した旨通知することを特徴とする。
【０００９】
第７の手段は、第１ないし第６のいずれかの手段に係るモータ駆動装置を画像形成装置が備えていることを特徴とする。
【００１０】
第８の手段は、第４の手段に係るモータ駆動装置を画像形成装置が備え、画像形成装置は、異常検出時には装置全体の速度を下げることを特徴とする。
【００１１】
第９の手段は、第７又は第８の手段において、異常検出時には、操作部に異常が発生した旨表示することを特徴とする。
【００１２】
第１０の手段は、第７又は第８の手段において、異常検出時には、通信回線を通じて遠隔故障診断保守システムに異常が発生した旨通知することを特徴とする。
【００１３】
第１１の手段は、第７ないし第１１のいずれかの手段において、異常検出時にプリント中の用紙をパージトレイに排出することを特徴とする。
【００１４】
第１２の手段は、負荷を駆動するモータと、前記モータを駆動するモータ駆動手段と、前記モータの回転速度を検出するモータ速度検出手段と、前記モータ速度検出手段によって検出されたモータの回転速度に基づいてモータの速度変動を検出するモータ速度変動検出手段と、前記モータ速度変動検出手段の検出結果に基づいてモータの回転異常を検出する異常判定手段と、前記モータ駆動手段を介して前記モータの回転速度を制御するモータ速度制御手段と、を備えたモータ駆動装置のモータ駆動方法であって、前記異常判定手段によって制御帯域外の近傍に変動成分があることが検出され、通常の制御では当該制御の影響でその変動が悪化してしまう場合に、悪化しないように処理することを特徴とする。
【００１５】
第１３の手段は、負荷を駆動するモータと、前記モータを駆動するモータ駆動手段と、前記モータの回転速度を検出するモータ速度検出手段と、前記モータ速度検出手段によって検出されたモータの回転速度に基づいてモータの速度変動を検出するモータ速度変動検出手段と、前記モータ速度変動検出手段の検出結果に基づいてモータの回転異常を検出する異常判定手段と、前記モータ駆動手段を介して前記モータの回転速度を制御するモータ速度制御手段と、を備えたモータ駆動装置のモータの駆動制御をコンピュータで実行するためのコンピュータプログラムであって、前記異常判定手段によって制御帯域外の近傍に変動成分があることが検出され、通常の制御では当該制御の影響でその変動が悪化してしまう場合に、悪化しないように処理する手順を備えていることを特徴とする。
【００１６】
なお、後述の実施形態では、モータは中間転写ベルト駆動モータ１５０に、モータ駆動手段はモータ駆動部１４０に、モータ速度検出手段は速度検出部（エンコーダ）１７０に、モータ速度変動検出手段は速度変動検出部１３２に、異常判定手段は異常判定部１３３に、モータ速度制御手段は速度制御部１３１に、本体制御部はメイン制御部１００に、操作部は符号１１０に、それぞれ対応する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、異常が発生した周波数帯域がモータ速度制御手段自身で制御不能な領域であるとき、前記異常を自身の制御下に置く処理を実行し、当該異常に対処するので、当該異常が原因となるダウンタイムの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施形態に係る画像形成装置全体の概略構成を示す図である。図１において、本実施形態に係る画像形成装置は、プリンタ部１、スキャナ部２、自動原稿給送部３、給紙部４から構成され、プリンタ部１が給紙部４の上に、スキャナ部２がプリンタ部１の上に自動原稿給送部３がスキャナ部２の上に設けられ、プリンタ機能、複写機能、ファクシミリ機能などの複数の機能を備えたデジタル複合機ＭＦＰとして構成されている。
【００２０】
プリンタ部１は間接転写方式のタンデム型のカラープリンタで、ＹＭＣＫ各色の作像ステーション１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ（総括的には符号１１で示す）と、中間転写ベルト１２と、各ステーション毎に設けられた１次転写ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ（総括的には、符号１３で示す）と、１次転写部１３の下方に設けられた２次転写部１４、２次転写部１４に続く搬送部１５、搬送部１５の下流側に設けられた定着ユニット１６、定着ユニット１６の下流側に設けられた両面ユニット１７、及び前記各ステーション１１毎に光書き込みを行う書き込みユニット１８から基本的に構成されている。
【００２１】
スキャナ部２はコンタクトガラス上の原稿に光源からの照明光を照射し、反射光をＣＣＤに導いて光学的に原稿を読み取る。自動原稿給送部３は原稿給紙台に置かれた原稿をスキャナ部２のコンタクトガラス上に自動的に給送する。給紙部４は４段の給紙段を備え、その１つの給紙段から転写紙を引き出し、縦搬送路から２次転写部１４の直前のレジストローラ１９まで送り、レジストローラ１９から中間転写ベルト１２上の画像とタイミングを合わせて転写紙を送り込む。
【００２２】
なお、本実施形態では、各色の作像ステーションは中間転写ベルト１２の回転方向上流側からＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの順で並置されているが、Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの順でも、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの順でも、設計条件に応じて適宜設定されるものであり、図の構成は一例に過ぎない。
【００２３】
前記作像ステーション１１は、感光体ドラムと、この感光体ドラムの外周に沿って設けられた帯電ユニット、現像ユニット、１次転写ユニット、クリーニングユニット及び除電ユニットとからなり、前記帯電ユニットと現像ユニットの間にスキャナ部２からのレーザ光によって露光される露光部が設けられている。なお、これらの構成自体は公知の構造である。
【００２４】
このように構成された画像形成装置ＭＦＰでは、スキャナ部２が、光源から出射された照明光を原稿に照射しながら原稿を走査して、原稿からの反射光を３ラインＣＣＤセンサにより画像を読み取る。読み取った画像データは、画像処理ユニットでスキャナγ補正、色変換、画像分離、階調補正処理等の画像処理がされた後、画像書き込みユニット１８へ送られる。画像書き込みユニット１８では画像データに応じてＬＤ（レーザダイオード）の駆動を変調する。作像ステーション１１では一様に帯電された回転する感光体ドラムに前記ＬＤからのレーザビームにより潜像を書き込み、現像ユニットによりトナーを付着させて顕像化させる。
【００２５】
各色毎に感光体ドラム上に作られたトナー画像は、１次転写ユニット１３によって色毎に中間転写ベルト１２上に転写される。中間転写ベルト１２上にはフルカラーコピーであれば、ＹＭＣＫの４色のトナーが順次重ねられ、フルカラーのトナー画像が形成される。ＹＭＣＫのトナー画像が重畳され、中間転写ベルト１２への転写工程が終了した時点で、画像先端とタイミングを合わせてレジストローラ１９部で停止していた転写紙が送り出され、２次転写部１４で中間転写ベルト１２から転写紙上にフルカラーのトナー画像が転写される。トナーが転写された転写紙は搬送部１５を経て定着ユニット１６に送られ、定着ローラと加圧ローラによって熱定着され排紙される。
【００２６】
中間転写ベルト１２は駆動ローラ１２ａと２つの従動ローラ１２ｂ，１２ｃ間に掛け回され、テンションローラ１２ｄによって所定の張力を得ている。これにより、駆動ローラ１２ａの駆動力が中間転写ベルト１２に伝達され、中間転写ベルト１２は回転する。
【００２７】
転写紙の裏面にも画像を形成する場合には、定着ユニット１６から両面ユニット１７側に搬送され、表裏を反転させて再度レジストローラ１９側に転写紙を送り出し、前述と同様の動作により裏面に画像を転写紙、定着後、排紙する。
【００２８】
以下、本実施形態の制御構成を各実施例に分けて説明する。
【実施例１】
【００２９】
図２は、本実施形態の実施例１における画像形成装置ＭＦＰの制御回路を示すブロック図である。この制御回路は、中間転写ベルトの駆動のための制御構成である。
【００３０】
図２において、制御回路は、画像形成装置ＭＦＰ本体のメイン制御部（本体制御部）１００、モータ制御部１３０、モータ駆動部１４０、速度検出部（エンコーダ）１７０からなり、エンコーダ１７０はモータ駆動部１４０によって駆動される中間転写ベルト駆動モータ１５０の歯車減速機構１６０の回転を検出する。メイン制御部１００には、操作部１１０が接続され、中間転写ベルト駆動モータ１５０以外の負荷１２０の制御も実行する。
【００３１】
モータ制御部１３０は速度制御部１３１、速度変動検出部１３２、及び異常判定部１３３を含む。速度制御部１３１は、加算部１３１ａ、ゲイン乗算部１３１ｂ、ループフィルタ１３１ｃ、ＰＭＷ部１３１ｄを含む。モータ制御部１４０はプリドライバ１４１、ＦＥＴ１４２を含み、プリドライバ１４１はさらに３相出力制御部１４１ａ及びプリアンプ１４１ｂを含む。
【００３２】
メイン制御部１００から目標速度が速度制御部１３１に出力され、速度制御部１３１から速度制御信号がモータ駆動部１４０に入力され、モータ駆動部１４０から中間転写ベルト１２が掛け回された前記駆動軸１２ａを駆動するモータ１５０への駆動信号が出力される。中間転写ベルト駆動モータ１５０の回転はギヤ減速機構１６０の減速ギヤ１６０の回転をエンコーダ１７０によって検出し、回転信号を速度制御部１３１にフィードバックする。
【００３３】
すなわち、中間転写ベルト駆動モータ１５０は、メイン制御部１００からの速度指示に従って、モータ制御基板のモータ制御部１３０及びモータ駆動部１４０によって駆動される。メイン制御部１００からの速度指示は、一般的にＣＬＫ信号で指示され、指示された信号に基づいて逐次、ゲイン乗算部１３１ｂでゲイン乗算を、フィルタ処理部１３１ｃでフィルタ処理をそれぞれ行い、処理結果をＰＷＭ部１３１ｄでＰＷＭ化し、プリドライバ１４１の３相出力制御部１４１ａで３相出力信号に変換し、ＦＥＴ１４２（またはトランジスタ）で中間転写ベルト駆動モータ１５０を駆動する。
【００３４】
中間転写ベルト駆動モータ１５０の速度は、エンコーダ１７０の検出値を加算部１３１ａ及び速度変動検出部１３２にフィードバックし、速度制御部１５で制御される。本実施例においては、エンコーダ１７０の検出信号を速度変動検出部１３２でＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を行い、速度変動を周波数ごとに抽出する。異常判定部１３３では、速度変動を逐次観測し、異常を検出した場合は、ゲイン乗算部１３１ｂにゲインの変更を指示する。
【００３５】
なお、メイン制御部１００は図示しない中央制御装置（ＣＰＵ）を備え、ＣＰＵは図示しないＲＯＭに格納されたプログラムを図示しないＲＡＭに展開し、当該ＲＡＭをワークエリアとして使用しながら実行する。これにより各種制御がメイン制御部１００によって実行されることになる。
【００３６】
図３は、速度変動検出部１３２におけるＦＦＴ処理後の周波数成分ごとの速度変動の計測値の一例を示す図である。ＦＦＴ処理後の周波数成分ごとの速度変動を検出すると、例えば図３のようになる。図３では、横軸が周波数、縦軸が周波数をパラメータに取ったときの速度変動の割合を示す。
【００３７】
図４は、速度変動検出部１３２におけるＦＦＴ処理後の周波数成分ごとの速度変動の計測値とゲイン変更時の効果を示す図である。同図は速度制御部１３１の制御コントローラの周波数特性（開ループ特性）を表している。外乱による速度変動の影響を説明するため、速度変動成分も同じ図に表示している。
【００３８】
同図において、交差周波数ＸＨｚまでが制御コントローラで制御可能な制御帯域となるが、制御帯域を少し越えた周波数ＹＨｚの速度変動（図では外乱による速度変動成分として示す）が発生すると、ゲインが持ち上げられ、ゲイン０を再び越えてしまう。このとき、位相遅れは−１８０°を越えているので、制御が不安定となり発振してしまう。発振を起こさないようにするには、速度変動の周波数ＹＨｚと交差周波数ＸＨｚを十分に離す必要がある。そこで、本実施例では、ゲインを図４鎖線で示すように下げ、交差周波数ＸＨｚと変動成分の周波数ＹＨｚを制御による悪影響が出ない領域に変動成分Ｙと公差周波数Ｘを遠ざけるようにした。
【００３９】
図５は、この実施例１におけるメイン制御部１００とモータ制御部１３０による処理手順を示すフローチャートである。モータ制御部１３０はスタート信号がメイン制御部１００から送られると、中間転写ベルト駆動モータ１５０の回転を開始し、エンコーダ１７０によって速度を検出し（ステップＳ１０１）、速度指示値（目標値）になるようにフィードバック制御を行う。フィードバック制御では、フィードバックされたエンコーダ信号を速度変動検出部１３２でＦＦＴにかけ周波数成分に変換する（ステップＳ１０２）。次に、異常判定部１３３で交差周波数ＸＨｚから交差周波数より大きな周波数ＹＨｚの間の速度変動が通常の状態より高い値（一例としてはＺ＝０．２％以上−図３における太い実線で示した値）を検出した場合、異常が発生していると判断し（ステップＳ１０３−ｙｅｓ）、ゲイン乗算部１３１ｂにゲインを下げる指示を行う（ステップＳ１０４）。ゲインを下げる値については、メカ機構によって異なってくるので、ゲインを下げても極端に画質が劣化しない程度の値をあらかじめ設定しておく。また、Ｙの値についても機構によって設定値が異なってくるので、設計時にシミュレーションを行いＹの値を設定する。
【実施例２】
【００４０】
図６は、実施例２におけるメイン制御部１００とモータ制御部１３０による処理手順を示すフローチャートである。なお、制御回路自体は図２に示した実施例１と同等なので、重複する説明は省略する。
【００４１】
図６において、ステップＳ１０１からステップＳ１０３までは実施例１と同様に処理するが、異常判定部１３３において交差周波数ＸＨｚから交差周波数より大きな周波数ＹＨｚの間の速度変動が通常の状態より高い値を検出した場合、異常が発生していると判断し（ステップＳ１０３−ｙｅｓ）、ゲイン乗算部１３１ｂにゲインを下げる指示を行う。ここで、下げるゲインを例えば現在のゲインの３／４倍、１／２倍、１／４倍といった複数回実施して、それぞれのゲイン設定時のときの速度変動を検出する（ステップＳ１０４ａ，Ｓ１０５，Ｓ１０６，Ｓ１０７，Ｓ１０８，Ｓ１０９）。複数回のうち最も速度変動の状態の良いものを次回以降のゲインとして設定する（ステップＳ１１０）。ゲインは、例えば、速度変動の最悪値が最も低いもの、全周波数帯の速度変動の平均を取り最も速度変動が低いもの、画像となったときに視覚的にバンディングが見えやすい領域の速度変動が小さいものの１つから選ぶようにする。
【００４２】
その他、特に説明しない各部は前述の実施例１と同等に構成され、同等に機能する。
【実施例３】
【００４３】
図７は、実施例３における画像形成装置ＭＦＰの制御回路を示すブロック図である。実施例３は、実施例１では異常判定部１３３からゲイン乗算部１３１ｂに異常通知を行っていたのに対し、異常判定部１３３からメイン制御部１００に異常通知を行うようにしたものである。その他の各部は実施例１と同等に構成されている。
【００４４】
この実施例３では、エンコーダ信号を速度変動検出部１３２にてＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を行い、速度変動を周波数ごとに抽出し、異常判定部１３３で速度変動を逐次観測し、異常を検出した場合は、メイン制御部１００に通知する。 図８は、実施例３におけるメイン制御部１００とモータ制御部１３０による処理手順を示すフローチャートである。
【００４５】
図８において、ステップＳ２０１からステップＳ２０３間では、実施例１と同一の処理を実行し、異常判定部１３３で交差周波数ＸＨｚから交差周波数より大きな周波数ＹＨｚの間の速度変動が通常の状態より高い値（精密制御を行う場合の一例としては０．２％以上など）を検出した場合、異常が発生していると判断し（ステップＳ２０３−ｙｅｓ）、異常をメイン制御部１００に通知する（ステップＳ２０４）。メイン制御部１００は異常の通知を受けると、機械全体を半速で駆動させるように制御する（ステップＳ２０５）。
【００４６】
図９は、実施例３におけるＦＦＴ処理後の周波数成分ごとの速度変動の計測値の例と半速時の効果を示す図である。横軸に周波数、縦軸にゲインを取っている。同図から分かるように、半速で駆動するように制御することにより、交差周波数ＸＨｚより高く、制御不能な帯域にあった外乱を制御帯域内に入れることができる。その結果、前記外乱を制御コントローラの制御で抑圧することが可能となる。
【００４７】
本実施例３においては、生産性は下がるが、制御パラメータは変更しないので、画質を逆に劣化させるような副作用は発生しない。
【００４８】
その他、特に説明しない各部は前述の実施例１と同等に構成され、同等に機能する。
【実施例４】
【００４９】
図１０は、実施例４における画像形成装置ＭＦＰの制御回路を示すブロック図である。実施例４は、実施例１では異常判定部１３３からゲイン乗算部１３１ｂに異常通知を行っていたのに対し、異常判定部１３３から速度制御部１３１のフィルタ１３１ｅに異常通知を行うようにしたものである。フィルタ１３１ｅはループフィルタ１３１ｃの後段であってＰＷＭ部１３１ｄの前段に設けられ、異常の周波数帯のみ低感度化させる機能を備えたものである。その他の各部は実施例１と同等に構成され、同等に機能する。
【００５０】
図１１は実施例４におけるメイン制御部１００とモータ制御部１３０による処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ３０１からステップＳ３０３までは実施例１のステップＳ１０１からステップＳ１０３と同様に処理するが、異常判定部１３３において交差周波数ＸＨｚから交差周波数より大きな周波数ＹＨｚの間の速度変動が通常の状態より高い値を検出した場合、異常が発生していると判断し（ステップＳ３０３−ｙｅｓ）、前記フィルタ１３１ｅに異常通知を行う。フィルタ１３１ｅは、ループフィルタ１３１ｃの出力に対して、異常の発生している周波数のゲインのみ低感度化させる（ステップＳ３０４）。これにより、ゲインの盛り上がりを防ぎ、発振を防止することができる。
【００５１】
図１２は、実施例４におけるＦＦＴ処理後の周波数成分ごとの速度変動の計測値の例とフィルタの効果を示す図である。横軸に周波数、縦軸にゲインを取っている。同図から分かるように、フィルタ１３１ｅによって変動の発生している周波数帯のみ、図１２においてＡに示すような特性を付加することにより、外乱による速度変動成分を低感度化させることが可能となり、発振を防止することができる。
【実施例５】
【００５２】
図１３は、実施例５における画像形成装置ＭＦＰの制御回路を示すブロック図である。実施例５は、実施例１と実施例２を組み合わせたもので、異常判定部１３３は異常と判定したとき、異常をゲイン乗算部１３１ａとメイン制御部１００に通知するようにしたものである。その他の各部は実施例１と同等に構成され、同等に機能する。
【００５３】
このように異常通知をゲイン乗算部１３１ａとメイン制御部１００に行うと、必要に応じて、操作部１３に異常を通知したり、ネットワーク回線や電話回線等を通じてサービスマンに異常を通知したりすることができる。
【００５４】
図１４は実施例５におけるメイン制御部１００とモータ制御部１３０による処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ４０１からステップＳ４０４までは実施例１のステップＳ１０１からステップＳ１０４と同様に処理し、ステップＳ４０４でゲインを一定量下げた後、メイン制御部１００に異常を通知し（ステップＳ４０５）、操作部１３に異常を通知し、あるいはネットワーク回線や電話回線等を通じてサービスマンに異常を通知する。また、パージトレイのある機種については、異常発生を検知した際に通紙中だった場合はその通紙中の紙をパージトレイに排出する（ステップＳ４０６）。
【００５５】
これにより、実施例１では、画像形成装置ＭＦＰ内で処理していたものを、外部に通知して以降のメンテナンスの一助とし、あるいは異常発生が原因となるシートジャムの発生を防止することができる。
【００５６】
以上のように本実施形態によれば、
（１）モータ駆動系の負荷異常、メカ機構の磨耗等による駆動系の変化をモータの回転速度を検出するエンコーダ信号の周波数解析により検出し、異常が発生した周波数帯域がモータ速度制御手段自身で制御不能な領域であるとき、前記異常を自身の制御下に置く処理を実行し、当該異常に対処するので、当該異常が原因となるダウンタイムの発生を防止することができる。
【００５７】
（２）また、前記モータ駆動系を複写機、プリンタ、デジタル複合機等の画像形成装置ＭＦＰに適用した場合、画像形成のための駆動系の負荷異常、メカ機構の磨耗等による駆動系の変化をモータの回転速度を検出するエンコーダ信号の周波数解析により検出し、異常が特定の周波数帯に検出された場合に、マシンを停止させずにゲインの変更、モータ回転速度の低速化、フィルタ処理による異常な変動成分の低減化などの処理を実行することにより画質の劣化を防ぐことができる。
等の効果を奏する。
【００５８】
なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが対象となる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置全体の概略構成を示す図である。
【図２】本実施形態の実施例１における画像形成装置の制御回路を示すブロック図である。
【図３】図２の速度変動検出部におけるＦＦＴ処理後の周波数成分ごとの速度変動の計測値の一例を示す図である。
【図４】図２の速度変動検出部におけるＦＦＴ処理後の周波数成分ごとの速度変動の計測値とゲイン変更時の効果を示す図である。
【図５】実施例１におけるメイン制御部とモータ制御部による処理手順を示すフローチャートである。
【図６】実施例２におけるメイン制御部とモータ制御部による処理手順を示すフローチャートである。
【図７】実施例３における画像形成装置の制御回路を示すブロック図である。
【図８】実施例３におけるメイン制御部とモータ制御部による処理手順を示すフローチャートである。
【図９】実施例３におけるＦＦＴ処理後の周波数成分ごとの速度変動の計測値の例と半速時の効果を示す図である。
【図１０】実施例４における画像形成装置の制御回路を示すブロック図である。
【図１１】実施例４におけるメイン制御部とモータ制御部による処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】実施例４におけるＦＦＴ処理後の周波数成分ごとの速度変動の計測値の例とフィルタの効果を示す図である。
【図１３】実施例５における画像形成装置の制御回路を示すブロック図である。
【図１４】実施例５におけるメイン制御部とモータ制御部による処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
１ プリンタ部
２ スキャナ部
３ 自動原稿給送部
４ 給紙部
１２ 中間転写ベルト
１２ａ 駆動ローラ
１２ｂ，１２ｃ 従動ローラ
１００ メイン制御部
１１０ 操作部
１３０ モータ制御部
１３１ 速度制御部
１３２ 速度変動検出部
１３３ 異常判定部
１４０ モータ駆動部
１４１ プリドライバ
１４２ ＦＥＴ
１５０ 中間転写ベルト駆動モータ
１６０ 減速機構
１７０ 速度検出部（エンコーダ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの負荷異常、モータ異常を検知してこれらの異常に対処するモータ駆動装置、このモータ駆動装置を備えた画像形成装置、モータ駆動方法、及びモータ駆動方法をコンピュータで実行するためのコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機あるいはプリンタなどのオフィス機器においては高い生産性が要求されるため、故障によるマシンの停止や画質の劣化が許容されず、故障を速やかに検知して、事前に解決することが求められている。これについて、例えば特許文献１には、特別な故障検知回路を追加することなく、モータやギヤの故障を診断できるようにする発明が記載されている。この発明は、電流供給を受けて回転動作する回転駆動部材や当該回転駆動部材の回転駆動力を他の部材に伝達する動力伝達部材などの構成部材を含む回転駆動機構を有する装置に生じる故障を診断する故障診断装置であって、回転駆動部材の回転動作に伴って出力される回転駆動部材の回転動作状態を示す動作信号の特徴量を解析して、回転駆動機構を構成する個々の構成部材についての故障診断を行うというものである。
【特許文献１】特開２００７−２１２７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１記載の発明では、回転駆動部材の動作信号の特徴量を解析して回転駆動機構を構成する個々の構成部材について故障診断を行うようになっているが、故障検出後、サービスマンの到着を待たないと、しばらくマシンが使えない状態となる場合、あるいは、使用できるにしても品質が悪化したままの状態でプリントが継続される場合がある。すなわち、この公知例では、エンコーダ信号について、立ち上がり時間あるいは周波数等の特徴量を解析して故障診断を行うが、故障を診断した後、その診断した故障内容を通知するだけであるので、故障発生時にダウンタイムが発生してしまう。
【０００４】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、ダウンタイムが発生するような故障が発生する前に、その故障の原因を検出してその原因に対処し、ダウンタイムの発生を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するため、第１の手段は、負荷を駆動するモータと、前記モータを駆動するモータ駆動手段と、前記モータの回転速度を検出するモータ速度検出手段と、前記モータ速度検出手段によって検出されたモータの回転速度に基づいてモータの速度変動を検出するモータ速度変動検出手段と、前記モータ速度変動検出手段の検出結果に基づいてモータの回転異常を検出する異常判定手段と、前記モータ駆動手段を介して前記モータの回転速度を制御するモータ速度制御手段と、を備え、前記モータ速度制御手段は、前記異常判定手段によって制御帯域外の近傍に変動成分があることが検出され、通常の制御では当該制御の影響でその変動が悪化してしまう場合に、悪化しないように処理することを特徴とする。
【０００６】
第３の手段は、第１又は第２の手段において、前記処理が、ゲインを複数回切り替え、前記モータ速度制御手段自身が制御可能な最適ゲインを選択する処理であることを特徴とする
第４の手段は、第１の手段において、前記処理が、前記モータ速度制御手段自身が制御可能速度まで回転速度を下げて安定回転を維持する処理であることを特徴とする。
【０００７】
第５の手段は、第１の手段において、前記処理が、前記モータ速度制御手段自身が制御可能な値まで異常な変動成分を低減するフィルタ処理であることを特徴とする。
【０００８】
第６の手段は、第１ないし第５のいずれかの手段において、前記異常判定手段は、回転異常を検出したとき、前記モータ速度制御手段に目標速度指令を出力する本体制御部に異常が発生した旨通知することを特徴とする。
【０００９】
第７の手段は、第１ないし第６のいずれかの手段に係るモータ駆動装置を画像形成装置が備えていることを特徴とする。
【００１０】
第８の手段は、第４の手段に係るモータ駆動装置を画像形成装置が備え、画像形成装置は、異常検出時には装置全体の速度を下げることを特徴とする。
【００１１】
第９の手段は、第７又は第８の手段において、異常検出時には、操作部に異常が発生した旨表示することを特徴とする。
【００１２】
第１０の手段は、第７又は第８の手段において、異常検出時には、通信回線を通じて遠隔故障診断保守システムに異常が発生した旨通知することを特徴とする。
【００１３】
第１１の手段は、第７ないし第１１のいずれかの手段において、異常検出時にプリント中の用紙をパージトレイに排出することを特徴とする。
【００１４】
第１２の手段は、負荷を駆動するモータと、前記モータを駆動するモータ駆動手段と、前記モータの回転速度を検出するモータ速度検出手段と、前記モータ速度検出手段によって検出されたモータの回転速度に基づいてモータの速度変動を検出するモータ速度変動検出手段と、前記モータ速度変動検出手段の検出結果に基づいてモータの回転異常を検出する異常判定手段と、前記モータ駆動手段を介して前記モータの回転速度を制御するモータ速度制御手段と、を備えたモータ駆動装置のモータ駆動方法であって、前記異常判定手段によって制御帯域外の近傍に変動成分があることが検出され、通常の制御では当該制御の影響でその変動が悪化してしまう場合に、悪化しないように処理することを特徴とする。
【００１５】
第１３の手段は、負荷を駆動するモータと、前記モータを駆動するモータ駆動手段と、前記モータの回転速度を検出するモータ速度検出手段と、前記モータ速度検出手段によって検出されたモータの回転速度に基づいてモータの速度変動を検出するモータ速度変動検出手段と、前記モータ速度変動検出手段の検出結果に基づいてモータの回転異常を検出する異常判定手段と、前記モータ駆動手段を介して前記モータの回転速度を制御するモータ速度制御手段と、を備えたモータ駆動装置のモータの駆動制御をコンピュータで実行するためのコンピュータプログラムであって、前記異常判定手段によって制御帯域外の近傍に変動成分があることが検出され、通常の制御では当該制御の影響でその変動が悪化してしまう場合に、悪化しないように処理する手順を備えていることを特徴とする。
【００１６】
なお、後述の実施形態では、モータは中間転写ベルト駆動モータ１５０に、モータ駆動手段はモータ駆動部１４０に、モータ速度検出手段は速度検出部（エンコーダ）１７０に、モータ速度変動検出手段は速度変動検出部１３２に、異常判定手段は異常判定部１３３に、モータ速度制御手段は速度制御部１３１に、本体制御部はメイン制御部１００に、操作部は符号１１０に、それぞれ対応する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、異常が発生した周波数帯域がモータ速度制御手段自身で制御不能な領域であるとき、前記異常を自身の制御下に置く処理を実行し、当該異常に対処するので、当該異常が原因となるダウンタイムの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施形態に係る画像形成装置全体の概略構成を示す図である。図１において、本実施形態に係る画像形成装置は、プリンタ部１、スキャナ部２、自動原稿給送部３、給紙部４から構成され、プリンタ部１が給紙部４の上に、スキャナ部２がプリンタ部１の上に自動原稿給送部３がスキャナ部２の上に設けられ、プリンタ機能、複写機能、ファクシミリ機能などの複数の機能を備えたデジタル複合機ＭＦＰとして構成されている。
【００２０】
プリンタ部１は間接転写方式のタンデム型のカラープリンタで、ＹＭＣＫ各色の作像ステーション１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ（総括的には符号１１で示す）と、中間転写ベルト１２と、各ステーション毎に設けられた１次転写ユニット１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ（総括的には、符号１３で示す）と、１次転写部１３の下方に設けられた２次転写部１４、２次転写部１４に続く搬送部１５、搬送部１５の下流側に設けられた定着ユニット１６、定着ユニット１６の下流側に設けられた両面ユニット１７、及び前記各ステーション１１毎に光書き込みを行う書き込みユニット１８から基本的に構成されている。
【００２１】
スキャナ部２はコンタクトガラス上の原稿に光源からの照明光を照射し、反射光をＣＣＤに導いて光学的に原稿を読み取る。自動原稿給送部３は原稿給紙台に置かれた原稿をスキャナ部２のコンタクトガラス上に自動的に給送する。給紙部４は４段の給紙段を備え、その１つの給紙段から転写紙を引き出し、縦搬送路から２次転写部１４の直前のレジストローラ１９まで送り、レジストローラ１９から中間転写ベルト１２上の画像とタイミングを合わせて転写紙を送り込む。
【００２２】
なお、本実施形態では、各色の作像ステーションは中間転写ベルト１２の回転方向上流側からＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの順で並置されているが、Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの順でも、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの順でも、設計条件に応じて適宜設定されるものであり、図の構成は一例に過ぎない。
【００２３】
前記作像ステーション１１は、感光体ドラムと、この感光体ドラムの外周に沿って設けられた帯電ユニット、現像ユニット、１次転写ユニット、クリーニングユニット及び除電ユニットとからなり、前記帯電ユニットと現像ユニットの間にスキャナ部２からのレーザ光によって露光される露光部が設けられている。なお、これらの構成自体は公知の構造である。
【００２４】
このように構成された画像形成装置ＭＦＰでは、スキャナ部２が、光源から出射された照明光を原稿に照射しながら原稿を走査して、原稿からの反射光を３ラインＣＣＤセンサにより画像を読み取る。読み取った画像データは、画像処理ユニットでスキャナγ補正、色変換、画像分離、階調補正処理等の画像処理がされた後、画像書き込みユニット１８へ送られる。画像書き込みユニット１８では画像データに応じてＬＤ（レーザダイオード）の駆動を変調する。作像ステーション１１では一様に帯電された回転する感光体ドラムに前記ＬＤからのレーザビームにより潜像を書き込み、現像ユニットによりトナーを付着させて顕像化させる。
【００２５】
各色毎に感光体ドラム上に作られたトナー画像は、１次転写ユニット１３によって色毎に中間転写ベルト１２上に転写される。中間転写ベルト１２上にはフルカラーコピーであれば、ＹＭＣＫの４色のトナーが順次重ねられ、フルカラーのトナー画像が形成される。ＹＭＣＫのトナー画像が重畳され、中間転写ベルト１２への転写工程が終了した時点で、画像先端とタイミングを合わせてレジストローラ１９部で停止していた転写紙が送り出され、２次転写部１４で中間転写ベルト１２から転写紙上にフルカラーのトナー画像が転写される。トナーが転写された転写紙は搬送部１５を経て定着ユニット１６に送られ、定着ローラと加圧ローラによって熱定着され排紙される。
【００２６】
中間転写ベルト１２は駆動ローラ１２ａと２つの従動ローラ１２ｂ，１２ｃ間に掛け回され、テンションローラ１２ｄによって所定の張力を得ている。これにより、駆動ローラ１２ａの駆動力が中間転写ベルト１２に伝達され、中間転写ベルト１２は回転する。
【００２７】
転写紙の裏面にも画像を形成する場合には、定着ユニット１６から両面ユニット１７側に搬送され、表裏を反転させて再度レジストローラ１９側に転写紙を送り出し、前述と同様の動作により裏面に画像を転写紙、定着後、排紙する。
【００２８】
以下、本実施形態の制御構成を各実施例に分けて説明する。
【実施例１】
【００２９】
図２は、本実施形態の実施例１における画像形成装置ＭＦＰの制御回路を示すブロック図である。この制御回路は、中間転写ベルトの駆動のための制御構成である。
【００３０】
図２において、制御回路は、画像形成装置ＭＦＰ本体のメイン制御部（本体制御部）１００、モータ制御部１３０、モータ駆動部１４０、速度検出部（エンコーダ）１７０からなり、エンコーダ１７０はモータ駆動部１４０によって駆動される中間転写ベルト駆動モータ１５０の歯車減速機構１６０の回転を検出する。メイン制御部１００には、操作部１１０が接続され、中間転写ベルト駆動モータ１５０以外の負荷１２０の制御も実行する。
【００３１】
モータ制御部１３０は速度制御部１３１、速度変動検出部１３２、及び異常判定部１３３を含む。速度制御部１３１は、加算部１３１ａ、ゲイン乗算部１３１ｂ、ループフィルタ１３１ｃ、ＰＭＷ部１３１ｄを含む。モータ制御部１４０はプリドライバ１４１、ＦＥＴ１４２を含み、プリドライバ１４１はさらに３相出力制御部１４１ａ及びプリアンプ１４１ｂを含む。
【００３２】
メイン制御部１００から目標速度が速度制御部１３１に出力され、速度制御部１３１から速度制御信号がモータ駆動部１４０に入力され、モータ駆動部１４０から中間転写ベルト１２が掛け回された前記駆動軸１２ａを駆動するモータ１５０への駆動信号が出力される。中間転写ベルト駆動モータ１５０の回転はギヤ減速機構１６０の減速ギヤ１６０の回転をエンコーダ１７０によって検出し、回転信号を速度制御部１３１にフィードバックする。
【００３３】
すなわち、中間転写ベルト駆動モータ１５０は、メイン制御部１００からの速度指示に従って、モータ制御基板のモータ制御部１３０及びモータ駆動部１４０によって駆動される。メイン制御部１００からの速度指示は、一般的にＣＬＫ信号で指示され、指示された信号に基づいて逐次、ゲイン乗算部１３１ｂでゲイン乗算を、フィルタ処理部１３１ｃでフィルタ処理をそれぞれ行い、処理結果をＰＷＭ部１３１ｄでＰＷＭ化し、プリドライバ１４１の３相出力制御部１４１ａで３相出力信号に変換し、ＦＥＴ１４２（またはトランジスタ）で中間転写ベルト駆動モータ１５０を駆動する。
【００３４】
中間転写ベルト駆動モータ１５０の速度は、エンコーダ１７０の検出値を加算部１３１ａ及び速度変動検出部１３２にフィードバックし、速度制御部１５で制御される。本実施例においては、エンコーダ１７０の検出信号を速度変動検出部１３２でＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を行い、速度変動を周波数ごとに抽出する。異常判定部１３３では、速度変動を逐次観測し、異常を検出した場合は、ゲイン乗算部１３１ｂにゲインの変更を指示する。
【００３５】
なお、メイン制御部１００は図示しない中央制御装置（ＣＰＵ）を備え、ＣＰＵは図示しないＲＯＭに格納されたプログラムを図示しないＲＡＭに展開し、当該ＲＡＭをワークエリアとして使用しながら実行する。これにより各種制御がメイン制御部１００によって実行されることになる。
【００３６】
図３は、速度変動検出部１３２におけるＦＦＴ処理後の周波数成分ごとの速度変動の計測値の一例を示す図である。ＦＦＴ処理後の周波数成分ごとの速度変動を検出すると、例えば図３のようになる。図３では、横軸が周波数、縦軸が周波数をパラメータに取ったときの速度変動の割合を示す。
【００３７】
図４は、速度変動検出部１３２におけるＦＦＴ処理後の周波数成分ごとの速度変動の計測値とゲイン変更時の効果を示す図である。同図は速度制御部１３１の制御コントローラの周波数特性（開ループ特性）を表している。外乱による速度変動の影響を説明するため、速度変動成分も同じ図に表示している。
【００３８】
同図において、交差周波数ＸＨｚまでが制御コントローラで制御可能な制御帯域となるが、制御帯域を少し越えた周波数ＹＨｚの速度変動（図では外乱による速度変動成分として示す）が発生すると、ゲインが持ち上げられ、ゲイン０を再び越えてしまう。このとき、位相遅れは−１８０°を越えているので、制御が不安定となり発振してしまう。発振を起こさないようにするには、速度変動の周波数ＹＨｚと交差周波数ＸＨｚを十分に離す必要がある。そこで、本実施例では、ゲインを図４鎖線で示すように下げ、交差周波数ＸＨｚと変動成分の周波数ＹＨｚを制御による悪影響が出ない領域に変動成分Ｙと公差周波数Ｘを遠ざけるようにした。
【００３９】
図５は、この実施例１におけるメイン制御部１００とモータ制御部１３０による処理手順を示すフローチャートである。モータ制御部１３０はスタート信号がメイン制御部１００から送られると、中間転写ベルト駆動モータ１５０の回転を開始し、エンコーダ１７０によって速度を検出し（ステップＳ１０１）、速度指示値（目標値）になるようにフィードバック制御を行う。フィードバック制御では、フィードバックされたエンコーダ信号を速度変動検出部１３２でＦＦＴにかけ周波数成分に変換する（ステップＳ１０２）。次に、異常判定部１３３で交差周波数ＸＨｚから交差周波数より大きな周波数ＹＨｚの間の速度変動が通常の状態より高い値（一例としてはＺ＝０．２％以上−図３における太い実線で示した値）を検出した場合、異常が発生していると判断し（ステップＳ１０３−ｙｅｓ）、ゲイン乗算部１３１ｂにゲインを下げる指示を行う（ステップＳ１０４）。ゲインを下げる値については、メカ機構によって異なってくるので、ゲインを下げても極端に画質が劣化しない程度の値をあらかじめ設定しておく。また、Ｙの値についても機構によって設定値が異なってくるので、設計時にシミュレーションを行いＹの値を設定する。
【実施例２】
【００４０】
図６は、実施例２におけるメイン制御部１００とモータ制御部１３０による処理手順を示すフローチャートである。なお、制御回路自体は図２に示した実施例１と同等なので、重複する説明は省略する。
【００４１】
図６において、ステップＳ１０１からステップＳ１０３までは実施例１と同様に処理するが、異常判定部１３３において交差周波数ＸＨｚから交差周波数より大きな周波数ＹＨｚの間の速度変動が通常の状態より高い値を検出した場合、異常が発生していると判断し（ステップＳ１０３−ｙｅｓ）、ゲイン乗算部１３１ｂにゲインを下げる指示を行う。ここで、下げるゲインを例えば現在のゲインの３／４倍、１／２倍、１／４倍といった複数回実施して、それぞれのゲイン設定時のときの速度変動を検出する（ステップＳ１０４ａ，Ｓ１０５，Ｓ１０６，Ｓ１０７，Ｓ１０８，Ｓ１０９）。複数回のうち最も速度変動の状態の良いものを次回以降のゲインとして設定する（ステップＳ１１０）。ゲインは、例えば、速度変動の最悪値が最も低いもの、全周波数帯の速度変動の平均を取り最も速度変動が低いもの、画像となったときに視覚的にバンディングが見えやすい領域の速度変動が小さいものの１つから選ぶようにする。
【００４２】
その他、特に説明しない各部は前述の実施例１と同等に構成され、同等に機能する。
【実施例３】
【００４３】
図７は、実施例３における画像形成装置ＭＦＰの制御回路を示すブロック図である。実施例３は、実施例１では異常判定部１３３からゲイン乗算部１３１ｂに異常通知を行っていたのに対し、異常判定部１３３からメイン制御部１００に異常通知を行うようにしたものである。その他の各部は実施例１と同等に構成されている。
【００４４】
この実施例３では、エンコーダ信号を速度変動検出部１３２にてＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理を行い、速度変動を周波数ごとに抽出し、異常判定部１３３で速度変動を逐次観測し、異常を検出した場合は、メイン制御部１００に通知する。 図８は、実施例３におけるメイン制御部１００とモータ制御部１３０による処理手順を示すフローチャートである。
【００４５】
図８において、ステップＳ２０１からステップＳ２０３間では、実施例１と同一の処理を実行し、異常判定部１３３で交差周波数ＸＨｚから交差周波数より大きな周波数ＹＨｚの間の速度変動が通常の状態より高い値（精密制御を行う場合の一例としては０．２％以上など）を検出した場合、異常が発生していると判断し（ステップＳ２０３−ｙｅｓ）、異常をメイン制御部１００に通知する（ステップＳ２０４）。メイン制御部１００は異常の通知を受けると、機械全体を半速で駆動させるように制御する（ステップＳ２０５）。
【００４６】
図９は、実施例３におけるＦＦＴ処理後の周波数成分ごとの速度変動の計測値の例と半速時の効果を示す図である。横軸に周波数、縦軸にゲインを取っている。同図から分かるように、半速で駆動するように制御することにより、交差周波数ＸＨｚより高く、制御不能な帯域にあった外乱を制御帯域内に入れることができる。その結果、前記外乱を制御コントローラの制御で抑圧することが可能となる。
【００４７】
本実施例３においては、生産性は下がるが、制御パラメータは変更しないので、画質を逆に劣化させるような副作用は発生しない。
【００４８】
その他、特に説明しない各部は前述の実施例１と同等に構成され、同等に機能する。
【実施例４】
【００４９】
図１０は、実施例４における画像形成装置ＭＦＰの制御回路を示すブロック図である。実施例４は、実施例１では異常判定部１３３からゲイン乗算部１３１ｂに異常通知を行っていたのに対し、異常判定部１３３から速度制御部１３１のフィルタ１３１ｅに異常通知を行うようにしたものである。フィルタ１３１ｅはループフィルタ１３１ｃの後段であってＰＷＭ部１３１ｄの前段に設けられ、異常の周波数帯のみ低感度化させる機能を備えたものである。その他の各部は実施例１と同等に構成され、同等に機能する。
【００５０】
図１１は実施例４におけるメイン制御部１００とモータ制御部１３０による処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ３０１からステップＳ３０３までは実施例１のステップＳ１０１からステップＳ１０３と同様に処理するが、異常判定部１３３において交差周波数ＸＨｚから交差周波数より大きな周波数ＹＨｚの間の速度変動が通常の状態より高い値を検出した場合、異常が発生していると判断し（ステップＳ３０３−ｙｅｓ）、前記フィルタ１３１ｅに異常通知を行う。フィルタ１３１ｅは、ループフィルタ１３１ｃの出力に対して、異常の発生している周波数のゲインのみ低感度化させる（ステップＳ３０４）。これにより、ゲインの盛り上がりを防ぎ、発振を防止することができる。
【００５１】
図１２は、実施例４におけるＦＦＴ処理後の周波数成分ごとの速度変動の計測値の例とフィルタの効果を示す図である。横軸に周波数、縦軸にゲインを取っている。同図から分かるように、フィルタ１３１ｅによって変動の発生している周波数帯のみ、図１２においてＡに示すような特性を付加することにより、外乱による速度変動成分を低感度化させることが可能となり、発振を防止することができる。
【実施例５】
【００５２】
図１３は、実施例５における画像形成装置ＭＦＰの制御回路を示すブロック図である。実施例５は、実施例１と実施例２を組み合わせたもので、異常判定部１３３は異常と判定したとき、異常をゲイン乗算部１３１ａとメイン制御部１００に通知するようにしたものである。その他の各部は実施例１と同等に構成され、同等に機能する。
【００５３】
このように異常通知をゲイン乗算部１３１ａとメイン制御部１００に行うと、必要に応じて、操作部１３に異常を通知したり、ネットワーク回線や電話回線等を通じてサービスマンに異常を通知したりすることができる。
【００５４】
図１４は実施例５におけるメイン制御部１００とモータ制御部１３０による処理手順を示すフローチャートである。ステップＳ４０１からステップＳ４０４までは実施例１のステップＳ１０１からステップＳ１０４と同様に処理し、ステップＳ４０４でゲインを一定量下げた後、メイン制御部１００に異常を通知し（ステップＳ４０５）、操作部１３に異常を通知し、あるいはネットワーク回線や電話回線等を通じてサービスマンに異常を通知する。また、パージトレイのある機種については、異常発生を検知した際に通紙中だった場合はその通紙中の紙をパージトレイに排出する（ステップＳ４０６）。
【００５５】
これにより、実施例１では、画像形成装置ＭＦＰ内で処理していたものを、外部に通知して以降のメンテナンスの一助とし、あるいは異常発生が原因となるシートジャムの発生を防止することができる。
【００５６】
以上のように本実施形態によれば、
（１）モータ駆動系の負荷異常、メカ機構の磨耗等による駆動系の変化をモータの回転速度を検出するエンコーダ信号の周波数解析により検出し、異常が発生した周波数帯域がモータ速度制御手段自身で制御不能な領域であるとき、前記異常を自身の制御下に置く処理を実行し、当該異常に対処するので、当該異常が原因となるダウンタイムの発生を防止することができる。
【００５７】
（２）また、前記モータ駆動系を複写機、プリンタ、デジタル複合機等の画像形成装置ＭＦＰに適用した場合、画像形成のための駆動系の負荷異常、メカ機構の磨耗等による駆動系の変化をモータの回転速度を検出するエンコーダ信号の周波数解析により検出し、異常が特定の周波数帯に検出された場合に、マシンを停止させずにゲインの変更、モータ回転速度の低速化、フィルタ処理による異常な変動成分の低減化などの処理を実行することにより画質の劣化を防ぐことができる。
等の効果を奏する。
【００５８】
なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが対象となる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置全体の概略構成を示す図である。
【図２】本実施形態の実施例１における画像形成装置の制御回路を示すブロック図である。
【図３】図２の速度変動検出部におけるＦＦＴ処理後の周波数成分ごとの速度変動の計測値の一例を示す図である。
【図４】図２の速度変動検出部におけるＦＦＴ処理後の周波数成分ごとの速度変動の計測値とゲイン変更時の効果を示す図である。
【図５】実施例１におけるメイン制御部とモータ制御部による処理手順を示すフローチャートである。
【図６】実施例２におけるメイン制御部とモータ制御部による処理手順を示すフローチャートである。
【図７】実施例３における画像形成装置の制御回路を示すブロック図である。
【図８】実施例３におけるメイン制御部とモータ制御部による処理手順を示すフローチャートである。
【図９】実施例３におけるＦＦＴ処理後の周波数成分ごとの速度変動の計測値の例と半速時の効果を示す図である。
【図１０】実施例４における画像形成装置の制御回路を示すブロック図である。
【図１１】実施例４におけるメイン制御部とモータ制御部による処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】実施例４におけるＦＦＴ処理後の周波数成分ごとの速度変動の計測値の例とフィルタの効果を示す図である。
【図１３】実施例５における画像形成装置の制御回路を示すブロック図である。
【図１４】実施例５におけるメイン制御部とモータ制御部による処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
１ プリンタ部
２ スキャナ部
３ 自動原稿給送部
４ 給紙部
１２ 中間転写ベルト
１２ａ 駆動ローラ
１２ｂ，１２ｃ 従動ローラ
１００ メイン制御部
１１０ 操作部
１３０ モータ制御部
１３１ 速度制御部
１３２ 速度変動検出部
１３３ 異常判定部
１４０ モータ駆動部
１４１ プリドライバ
１４２ ＦＥＴ
１５０ 中間転写ベルト駆動モータ
１６０ 減速機構
１７０ 速度検出部（エンコーダ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷を駆動するモータと、
前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
前記モータの回転速度を検出するモータ速度検出手段と、
前記モータ速度検出手段によって検出されたモータの回転速度に基づいてモータの速度変動を検出するモータ速度変動検出手段と、
前記モータ速度変動検出手段の検出結果に基づいてモータの回転異常を検出する異常判定手段と、
前記モータ駆動手段を介して前記モータの回転速度を制御するモータ速度制御手段と、
を備え、
前記モータ速度制御手段は、前記異常判定手段によって制御帯域外の近傍に変動成分があることが検出され、通常の制御では当該制御の影響でその変動が悪化してしまう場合に、悪化しないように処理することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載のモータ駆動装置において、
前記処理が、前記モータ速度制御手段自身が制御可能な値までゲインを下げる処理であることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のモータ駆動装置において、
前記処理が、前記モータ速度制御手段がゲインを複数回切り替え、自身が制御可能な最適ゲインを選択する処理であることを特徴とするモータ駆動装置
【請求項４】
請求項１記載のモータ駆動装置において、
前記処理が、前記モータ速度制御手段自身が制御可能速度まで回転速度を下げて安定回転を維持する処理であることを特徴とするモータ駆動装置
【請求項５】
請求項１記載のモータ駆動装置において、
前記処理が、前記モータ速度制御手段自身が制御可能な値まで異常な変動成分を低減するフィルタ処理であることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のモータ駆動装置において、
前記異常判定手段は、前記モータの回転異常を検出したとき、前記モータ速度制御手段に目標速度指令を出力する本体制御部に異常が発生した旨通知することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のモータ駆動装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項４記載のモータ駆動装置を備え、異常検出時には装置全体の速度を下げることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項７又は８記載の画像形成装置において、
異常検出時には、操作部に異常が発生した旨表示することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項７又は８記載の画像形成装置において、
異常検出時には、通信回線を通じて遠隔故障診断保守システムに異常が発生した旨通知することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
異常検出時にプリント中の用紙をパージトレイに排出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
負荷を駆動するモータと、
前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
前記モータの回転速度を検出するモータ速度検出手段と、
前記モータ速度検出手段によって検出されたモータの回転速度に基づいてモータの速度変動を検出するモータ速度変動検出手段と、
前記モータ速度変動検出手段の検出結果に基づいてモータの回転異常を検出する異常判定手段と、
前記モータ駆動手段を介して前記モータの回転速度を制御するモータ速度制御手段と、
を備えたモータ駆動装置のモータ駆動方法であって、
前記異常判定手段によって制御帯域外の近傍に変動成分があることが検出され、通常の制御では当該制御の影響でその変動が悪化してしまう場合に、悪化しないように処理することを特徴とするモータ駆動方法。
【請求項１３】
負荷を駆動するモータと、
前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
前記モータの回転速度を検出するモータ速度検出手段と、
前記モータ速度検出手段によって検出されたモータの回転速度に基づいてモータの速度変動を検出するモータ速度変動検出手段と、
前記モータ速度変動検出手段の検出結果に基づいてモータの回転異常を検出する異常判定手段と、
前記モータ駆動手段を介して前記モータの回転速度を制御するモータ速度制御手段と、
を備えたモータ駆動装置のモータの駆動制御をコンピュータで実行するためのコンピュータプログラムであって、
前記異常判定手段によって制御帯域外の近傍に変動成分があることが検出され、通常の制御では当該制御の影響でその変動が悪化してしまう場合に、悪化しないように処理する手順を備えていることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１】
負荷を駆動するモータと、
前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
前記モータの回転速度を検出するモータ速度検出手段と、
前記モータ速度検出手段によって検出されたモータの回転速度に基づいてモータの速度変動を検出するモータ速度変動検出手段と、
前記モータ速度変動検出手段の検出結果に基づいてモータの回転異常を検出する異常判定手段と、
前記モータ駆動手段を介して前記モータの回転速度を制御するモータ速度制御手段と、
を備え、
前記モータ速度制御手段は、前記異常判定手段によって制御帯域外の近傍に変動成分があることが検出され、通常の制御では当該制御の影響でその変動が悪化してしまう場合に、悪化しないように処理することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載のモータ駆動装置において、
前記処理が、前記モータ速度制御手段自身が制御可能な値までゲインを下げる処理であることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のモータ駆動装置において、
前記処理が、前記モータ速度制御手段がゲインを複数回切り替え、自身が制御可能な最適ゲインを選択する処理であることを特徴とするモータ駆動装置
【請求項４】
請求項１記載のモータ駆動装置において、
前記処理が、前記モータ速度制御手段自身が制御可能速度まで回転速度を下げて安定回転を維持する処理であることを特徴とするモータ駆動装置
【請求項５】
請求項１記載のモータ駆動装置において、
前記処理が、前記モータ速度制御手段自身が制御可能な値まで異常な変動成分を低減するフィルタ処理であることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のモータ駆動装置において、
前記異常判定手段は、前記モータの回転異常を検出したとき、前記モータ速度制御手段に目標速度指令を出力する本体制御部に異常が発生した旨通知することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のモータ駆動装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項４記載のモータ駆動装置を備え、異常検出時には装置全体の速度を下げることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項７又は８記載の画像形成装置において、
異常検出時には、操作部に異常が発生した旨表示することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項７又は８記載の画像形成装置において、
異常検出時には、通信回線を通じて遠隔故障診断保守システムに異常が発生した旨通知することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
異常検出時にプリント中の用紙をパージトレイに排出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
負荷を駆動するモータと、
前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
前記モータの回転速度を検出するモータ速度検出手段と、
前記モータ速度検出手段によって検出されたモータの回転速度に基づいてモータの速度変動を検出するモータ速度変動検出手段と、
前記モータ速度変動検出手段の検出結果に基づいてモータの回転異常を検出する異常判定手段と、
前記モータ駆動手段を介して前記モータの回転速度を制御するモータ速度制御手段と、
を備えたモータ駆動装置のモータ駆動方法であって、
前記異常判定手段によって制御帯域外の近傍に変動成分があることが検出され、通常の制御では当該制御の影響でその変動が悪化してしまう場合に、悪化しないように処理することを特徴とするモータ駆動方法。
【請求項１３】
負荷を駆動するモータと、
前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
前記モータの回転速度を検出するモータ速度検出手段と、
前記モータ速度検出手段によって検出されたモータの回転速度に基づいてモータの速度変動を検出するモータ速度変動検出手段と、
前記モータ速度変動検出手段の検出結果に基づいてモータの回転異常を検出する異常判定手段と、
前記モータ駆動手段を介して前記モータの回転速度を制御するモータ速度制御手段と、
を備えたモータ駆動装置のモータの駆動制御をコンピュータで実行するためのコンピュータプログラムであって、
前記異常判定手段によって制御帯域外の近傍に変動成分があることが検出され、通常の制御では当該制御の影響でその変動が悪化してしまう場合に、悪化しないように処理する手順を備えていることを特徴とするコンピュータプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−７４８８７（Ｐ２０１０−７４８８７Ａ）
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３６６０７（Ｐ２００８−２３６６０７）
【出願日】平成２０年９月１６日（２００８．９．１６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１６日（２００８．９．１６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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