專利名稱：馬達控制設備和圖像形成設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于控制直流(DC)馬達的馬達控制設備和包括該馬達控制設備的圖 像形成設備。
背景技術：
在紙張薄片上形成調色劑圖像時，一些復印機或打印機在感光鼓上形成調色劑圖 像，將該調色劑圖像轉印至中間轉印帶上，并將該調色劑圖像從中間轉印帶轉印至薄片上。 為了獲得高質量圖像，一些這種復印機或打印機采用用于驅動感光鼓和中間轉印帶的不同 的馬達。根據這種結構，當感光鼓的圓周速度不同于中間轉印帶的圓周速度時，由于感光鼓 在轉印位置處接觸中間轉印帶，因此可能對感光鼓或中間轉印帶造成表面缺陷。當以所控制的目標速度驅動感光鼓和中間轉印帶時，不會發(fā)生這種問題。然而，當 由不同的馬達(例如，DC馬達)驅動感光鼓和中間轉印帶時，由于難以控制從停止狀態(tài)直 到馬達獲得目標角速度為止的馬達的啟動，因此這些馬達將具有不同的啟動特性(例如， 過沖(overshoot))。除非馬達具有相同的啟動特性，否則在這些馬達啟動時，感光鼓和中間 轉印帶將具有不同的圓周速度。為了以小的過沖快速啟動DC馬達，日本特開平7-039181論述了使用于使馬達的 速度增大的脈沖寬度調制(PWM)信號從低的占空比起以預定增加率增加的方法。此外，日 本特開2007-156238論述了用于控制DC馬達的時鐘頻率的方法。當馬達啟動時，將DC馬 達的時鐘頻率控制為比目標頻率低的頻率。在馬達啟動之后，使時鐘頻率增加至目標頻率。 然而，即使在啟動DC馬達并使其加速時對該DC馬達進行控制、以使得控制值增加至目標控 制值，盡管DC馬達的角速度在一段時間內線性增加，但在控制值達到目標角速度附近時該 DC馬達的角速度也示出非線性轉變。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明的第一方面，一種用于控制直流馬達的馬達控制設備，所述馬達控制 設備包括第一檢測單元，用于檢測所述直流馬達的角速度；從動構件，被配置為由所述直 流馬達驅動；控制單元，用于在所述直流馬達的啟動期間，進行用于使用于控制所述直流 馬達的驅動的控制值從與比目標角速度小的角速度相對應的第一控制值改變?yōu)榕c所述目 標角速度相對應的第二控制值的前饋控制，并且將所述前饋控制改變?yōu)橛糜诨谒龅谝?檢測單元的檢測結果控制所述控制值的反饋控制，以保持所述直流馬達處于所述目標角速 度；以及第二檢測單元，用于檢測是否替換了所述從動構件，其中，如果所述第二檢測單元 沒有檢測到所述從動構件的替換，則所述控制單元將以前的反饋控制中使用的控制值設置 為所述第二控制值，并且如果所述第二檢測單元檢測到所述從動構件的替換，則所述控制 單元將與替換后的從動構件相對應的預定控制值設置為所述第二控制值。根據本發(fā)明的第二方面，一種圖像形成設備，包括如上所述的馬達控制設備，其 中，所述從動構件包括用于在薄片上形成圖像的感光鼓和中間轉印帶之一。
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根據以下參考附圖對典型實施例的詳細說明，本發(fā)明的其它特征和方面將變得明顯。


包含在說明書中并構成說明書的一部分的附圖示出本發(fā)明的典型實施例、特征和 方面，并和說明書一起用來解釋本發(fā)明的原理。圖1是根據本發(fā)明典型實施例的彩色復印機的橫截面圖。圖2示出感光鼓的驅動結構。圖3是用于控制馬達的控制單元的框圖。圖4示出由轉動速度檢測單元所進行的檢測。圖5A和5B示出轉動速度檢測單元的計數和角速度之間的關系。圖6示出由反饋(FB)控制單元所進行的處理。圖7A和7B示出由斜率生成單元所進行的處理。圖8A和8B示出控制值和角速度之間的關系。圖9是示出驅動信號生成單元的結構的框圖。圖10是示出當啟動馬達時由CPU所進行的操作的流程圖。圖11相對于累積圖像形成數量示出馬達的負荷。圖12A和12B是感光鼓和清潔裝置之間的接觸部分的放大圖。圖13是示出新感光鼓檢測電路的結構的框圖。圖14是示出新感光鼓的檢測的流程圖。圖15A 15D示出根據本發(fā)明典型實施例的控制值和角速度之間的關系。圖16A 16D示出根據相關技術的控制值和角速度之間的關系。
具體實施例方式以下解釋通過使用前饋控制和反饋控制來控制啟動特性的方法。在啟動DC馬達 并使其加速時，進行前饋控制(參加圖16B)。換言之，將用于控制PWM控制信號的控制值發(fā) 送至DC馬達，以使得該控制值從與比目標角速度低的角速度相對應的第一控制值Nsta起， 以恒定比率增加至與比目標角速度高的角速度相對應的第三控制值Nend。當DC馬達達到目 標角速度時，使控制值切換為控制值NTA(;，從而維持DC馬達的目標角速度，然后，根據DC馬 達的角速度的檢測結果開始反饋控制。這樣，當啟動DC馬達時，角速度顯示先急劇上升然后保持平穩(wěn)(參見圖16A)。這 意味著可以控制馬達的啟動特性。由此，可以將多個DC馬達的啟動特性控制為具有相同的 特性，因此可以消除感光鼓和中間轉印帶之間的圓周速度差。角速度已經達到DC馬達的目標角速度之后所使用的控制值是控制值NTA(;。該控制 值&4(；是上次通過反饋控制DC馬達以目標角速度穩(wěn)定運行時所使用的值(參見圖16B)。 因此，緊挨控制改變?yōu)榉答伩刂浦蟮目刂浦祵⑦m合于DC馬達的負荷。因而，可以根據該 控制值穩(wěn)定地控制已經達到預定角速度的DC馬達。由于該原因，即使隨著由DC馬達所驅 動的感光鼓和中間轉印帶的累積操作次數增加、該感光鼓和該中間轉印帶的負荷變化，也 可以使用與該負荷相對應的控制值。結果，控制改變?yōu)榉答伩刂茣r的角速度不會波動。
然而，當感光鼓或中間轉印帶劣化時利用新鼓或新帶替換該感光鼓或該中間轉印 帶時，該方法不適合。這是因為，新鼓或新帶的負荷與所替換的鼓或帶的負荷顯著不同。在 這種情況下，即使在啟動DC馬達時向該DC馬達應用該馬達上次工作時使用的控制值，該控 制值也不與實際負荷相對應。因而，在替換了鼓或帶之后啟動DC馬達時，作為控制改變?yōu)?反饋控制時使用的控制值的控制值NTA(;與替換感光鼓或中間轉印帶之后的負荷不一致(參 見圖16D)。結果，角速度波動(參見圖16C)。以下將參考附圖來詳細說明本發(fā)明的各種典型實施例、特征和方面。圖1是根據本發(fā)明典型實施例的圖像形成設備的截面圖。根據本典型實施例的彩 色復印機包括并列布置的多個圖像形成單元，并且采用中間轉印方法。該彩色復印機包括 圖像讀取單元1R和圖像輸出單元1P。圖像讀取單元1R光學讀取原稿圖像，將該原稿圖像轉換成電信號，并將該電信號 發(fā)送至圖像輸出單元1P。圖像輸出單元1P包括圖像形成單元10 (10a、10b、10c和10d)、紙 張進給單元20、中間轉印單元30、定影單元40和清潔單元50。現在將詳細說明各個單元。各個圖像形成單元10a、10b、10c和10d具有相同的結 構。由軸可轉動地支撐作為第一圖像承載構件的各個感光鼓lla、llb、llc和lld，并且各 個感光鼓11a、lib、11c和lid在箭頭的方向上轉動。以面向感光鼓11a lid的外周的方 式并且在轉動方向上，設置有一次充電裝置12a、12b、12c和12d、曝光單元13a、13b、13c和 13d、反射鏡16a、16b、16c和16d、顯影裝置14a、14b、14c和14d、以及清潔裝置15a、15b、15c 和 15d。各個一次充電裝置12a 12d在各個感光鼓11a lid的表面上提供均勻的電荷 量。各個曝光單元13a 13d根據從圖像讀取單元1R發(fā)送來的記錄圖像信號，在各個相應 的感光鼓11a lid上形成靜電潛像。各個曝光單元13a 13d在形成靜電潛像時，將激 光束經由反射鏡16a 16d引導至感光鼓11a lid上。由各自包含四種顏色(黃色、青色、品紅色和黑色)中的一種顏色的顯影劑(調色 劑)的顯影裝置14a 14d使形成在各個感光鼓11a lid上的靜電潛像可視?？梢晥D像 (調色劑圖像)在各個圖像轉印位置Ta、Tb、Tc和Td處被轉印至作為中間轉印單元30的 第二圖像承載構件的中間轉印帶31上。設置在圖像轉印位置Ta、Tb、Tc和Td下游處的清潔裝置15a、15b、15c和15d刮落 未被轉印至中間轉印帶31上的殘留在感光鼓11a lid上的調色劑，并清潔鼓表面。根據 上述處理，順次進行使用調色劑的圖像形成。進給單元20包括包含打印紙張P的盒21、用于從盒21逐一拾取打印紙張P的拾 取輥22、以及用于進給由拾取輥22所拾取的打印紙張P的紙張進給輥對23。此外，進給單 元20包括紙張進給引導件24、和用于在相對于中間轉印帶31上的圖像的適當時刻將打印 紙張P輸送至二次轉印位置Te的定位輥對25。接著，將詳細說明中間轉印單元30。由向中間轉印帶31傳遞驅動的驅動輥32、 根據中間轉印帶31的轉動而轉動的從動輥33、以及二次轉印相對輥34來支撐中間轉印帶 31。此外，在驅動輥32和從動輥33之間形成一次轉印平面A。由馬達(未示出)驅動驅動 棍320在中間轉印帶31的背側，在感光鼓11a lid面向中間轉印帶31的一次轉印位
5置Ta Td處，布置有一次轉印充電裝置35a 35d。另一方面，以與二次轉印相對輥34相 對的方式布置有二次轉印輥36。在中間轉印帶31和二次轉印輥36的輥隙部處形成二次轉 印位置Te。利用適度壓力將二次轉印輥36壓抵中間轉印帶31。此外，在中間轉印帶31的二次轉印位置Te的下游設置有清潔中間轉印帶31的圖 像形成側的清潔單元50。清潔單元50包括用于去除中間轉印帶31上的殘余調色劑的清潔 刮板51、和用于存儲由清潔刮板51所收集的廢調色劑的廢調色劑盒52。定影單元40包括包含鹵素加熱器等的熱源的定影輥41a、和被壓抵定影輥41a的 定影輥41b。此外，定影單元40包括將打印紙張P引導至定影輥41a和41b的輥隙部的輸 送引導件43、和阻擋由定影單元產生的熱的熱絕緣蓋46。此外，定影單元40包括全部用于 將從定影輥41a和41b排出的打印紙張P輸送至設備外部的排出輥44、垂直路徑輥45a和 45b以及排出輥48，并且還包括用于裝載所排出的打印紙張P的排出托盤47。接著，將說明具有上述結構的彩色復印機的操作。當由CPU發(fā)出圖像形成開始信 號時，從盒21開始紙張進給操作。例如，在從盒21進給紙張的情況下，首先，由拾取輥22 從盒21逐一拾取打印紙張P。然后，由紙張進給輥對23將打印紙張P通過紙張進給引導件 24輸送至定位輥對25。此時，由于定位輥對25沒有正在轉動，因此打印紙張P的前緣接觸 定位輥對25的輥隙部。之后，定位輥對25根據中間轉印帶31上所形成的圖像開始轉動。該轉動在如下 時刻開始該時刻使得可以將中間轉印帶31上的調色劑圖像在二次轉印位置Te處轉印到 打印紙張Pi。在圖像形成單元處，當發(fā)出圖像形成開始信號時，在一次轉印位置Td處，由一次 轉印充電裝置35d將感光鼓lid上所形成的調色劑圖像一次轉印到中間轉印帶31上。然 后，將該一次轉印的調色劑圖像輸送至一次轉印位置Tc。在一次轉印位置Tc處，在與將調 色劑圖像輸送至下一圖像形成單元所需的時間相等的時滯之后，進行圖像形成。在位置對 準之后，將調色劑圖像轉印到已經轉印了的圖像上。在下一圖像形成單元處進行相同的處 理。結果，將四色調色劑圖像一次轉印至中間轉印帶31上。之后，打印紙張P進入二次轉印位置Te并且接觸中間轉印帶31。當打印紙張P通 過二次轉印位置Te時，向二次轉印輥36施加高壓。根據上述處理，中間轉印帶31上所形 成的四色調色劑圖像被轉印至打印紙張Pi。之后，由輸送引導件43將打印紙張P輸送至 定影輥41a和41b的輥隙部。然后，根據定影輥41a和41b處的熱和輥隙壓力，調色劑圖像 被定影到打印紙張P上。然后，由排出輥44、垂直路徑輥45a和45b以及排出輥48輸送打 印紙張P，并且從設備排出打印紙張P。然后，打印紙張P被裝載到排出托盤47上。接著，將參考圖2來說明由圖像形成設備中所包括的馬達控制設備對感光鼓11的 驅動。根據本實施例，為作為從動構件的各個感光鼓11a lid設置DC無刷馬達等的馬達 100。由控制單元200控制馬達100。馬達100的驅動力經由齒輪101、驅動軸103和聯接 器102傳遞至感光鼓11。利用該驅動力使感光鼓11轉動。編碼輪111被固定至驅動軸103。編碼輪111以與驅動軸103的角速度相同的角 速度轉動。編碼器110包括編碼輪111和編碼器傳感器112。編碼輪111是透明盤，該透明 盤具有散開至該盤的邊緣的、以均勻間隔印制的黑線。編碼器傳感器112包括光發(fā)射部和光接收部，其中，編碼輪111置于二者之間。當盤的黑色部分到達光接收部的位置時，朝向光接收部的光被阻擋。另一方面，當盤的透明部 分到達光接收部的位置時，光入射至光接收部上。編碼器傳感器112根據光是否入射至光 接收部上生成信號。這樣，編碼器110向控制單元200發(fā)送基于驅動軸103的角速度的周 期信號。然后，控制單元200根據從編碼器110發(fā)送來的信號控制馬達100。圖3是控制單元200的框圖。轉動速度檢測單元203 (第一檢測單元)檢測從編碼 器110發(fā)送來的脈沖信號的周期。轉動速度檢測單元203通過對圖4所示的脈沖信號301 的一個周期(C1 從脈沖信號301的上升到下一上升)中的時鐘302的脈沖數量計數來檢 測脈沖信號301的周期。時鐘302是比脈沖信號301的周期短的恒定周期的脈沖信號。由 例如晶體振蕩器生成時鐘302，并且時鐘302被輸入至轉動速度檢測單元203中。轉動速度檢測單元203根據檢測到的脈沖寬度計算角速度。圖5A示出當啟動馬 達100時驅動軸103的角速度的變化。圖5B示出當啟動馬達100時由轉動速度檢測單元 203所統計的計數(脈沖周期)。如從圖5B可以看出，角速度與計數成反比。因而，可以根 據等式(1)計算角速度。系數K是任意系數。角速度=K/(計數)(1)差計算單元204計算從轉動速度檢測單元203輸出的檢測到的角速度與從CPU 201供給的目標角速度之間的差。FB控制單元205計算用于使驅動軸103以目標角速度轉 動的校正控制值。根據從差計算單元204輸出的差值和從CPU 201供給的反饋增益值(KP、 Tx和TD)，計算該校正控制值。驅動信號生成單元207生成具有如下占空比的PWM控制信號該占空比與通過將 從FB控制單元205輸出的校正控制值和從CPU 201輸出的目標控制值NTA(;相加所獲得的 控制值、或從斜率生成單元206輸出的控制值相對應。該PWM控制信號是用于進行馬達100 的PWM(脈沖寬度調制)控制的信號。斜率生成單元206輸出隨著時間經過以恒定比率增 加的控制值。當馬達100以恒定角速度轉動時，使用通過將從FB控制單元205輸出的校正控制 值和從CPU 201輸出的目標控制值隊4(；相加所獲得的控制值。此外，當啟動馬達100時，使 用從斜率生成單元206輸出的控制值。圖6示出由FB控制單元205所進行的處理。FB控制單元205根據從差計算單元 204輸出的差值“e”進行比例積分微分(PID)控制。根據以下等式(2)計算PID控制用的 控制值。KPe + ^T \edt + TD^
at (2)值KP、Tx和Td是PID控制的比例項401、積分項402和微分項403的反饋增益值， 并且由CPU 201根據驅動軸103的角速度確定這些反饋增益值。圖7A和7B示出由斜率生成單元206所進行的處理。斜率生成單元206生成隨著 時間經過以恒定比率線性增加的控制值(速度命令值)。如圖7A和7B所示，當斜率生成單 元206進行加速控制時，斜率生成單元206根據從CPU 201發(fā)送來的計數開始信號，使初始 控制值NSTA (第一控制值)每預定時間AT增加預定量AK，直至最大控制值Nend (第三控制 值)為止，并且將所獲得的結果作為控制值輸出。
CPU 201在向斜率生成單元206發(fā)送計數開始信號之前，設置斜率生成單元206中 的初始控制值Nsta和最大控制值Nend。當控制值達到最大控制值Nend時，斜率生成單元206 向CPU 201發(fā)送計數結束信號并停止遞增。當從斜率生成單元206發(fā)送以恒定比率線性增加的控制值時，驅動信號生成單元 207將占空比以恒定比率線性增加的PWM控制信號輸出至馬達100。如從圖8A中的時間tl t2可以看出，馬達100的角速度跟隨如從圖8B中的時 間tl t2可以看出的線性增加的控制值而線性增加。然而，加速時馬達100的角速度在 延遲的時刻應答PWM控制信號(占空比線性增加)。因而，馬達100的角速度與由PWM控制 信號所表示的角速度不一致。由于該原因，如果控制值如圖8B中的虛線所示變化、以使得 該變化表示先急劇上升然后保持平穩(wěn)，則由于在控制值的增加停止之后進行用于獲得與該 控制值相對應的角速度的反饋控制，因此如圖8A中的虛線所示，馬達100的角速度的啟動 特性將為非線性。因而，CPU 201將最大控制值Nend設置為如下值該值使得馬達100的角速度在至 少達到目標角速度之前，如圖8A所示線性增加。換言之，CPU 201將最大控制值Nend設置為 比目標控制值Ntm高預定百分比的值，以使得在增加的控制值達到最大控制值Nend之前，馬 達100的角速度達到目標角速度。根據本實施例，CPU 201將最大控制值Nend設置為用于獲 得比目標角速度高10%的角速度的控制值。這樣，馬達100用的控制值從與比目標角速度小的角速度相對應的第一控制值 起，以恒定比率向與比目標角速度大的角速度相對應的第三控制值線性增加。換言之，對于 馬達100所使用的控制值進行前饋控制，以使得控制值從與比目標角速度小的角速度相對 應的第一控制值起，向與比目標角速度大的角速度相對應的第三控制值線性增加。在馬達100的角速度達到目標角速度(圖8A中的時間t2)之前，如從圖8B中的 時間tl t2可以看出，CPU 201根據從斜率生成單元206輸出的控制值使馬達100加速。 當馬達100的角速度達到目標角速度時(圖8A中的時間t2)，如圖8B中從時間t2起的實 線所示，目標控制值Ntte(第二控制值)用于控制角速度，以使得馬達100以目標角速度運 行。然后，馬達100被控制為馬達100以目標角速度運行。換言之，當馬達100的角速度達到目標角速度時，用于使馬達100運行的控制值改 變?yōu)槟繕丝刂浦礜TAe。然后，將根據轉動速度檢測單元203的檢測結果的控制值用于馬達 100。換言之，當馬達100的角速度達到目標角速度時，進行前饋控制，以使得控制值臨時改 變?yōu)槟繕丝刂浦礜TAe。之后，進行反饋控制，并且將根據由轉動速度檢測單元203所進行的 檢測的結果的控制值用于使馬達100運行。根據馬達100的性能、轉矩負荷和慣性確定預定時間Δ T和預定量Δ K。例如，如 果30m · Nm的負荷和400g · cm2的慣性(包括馬達)連接至額定輸出為15W的馬達，則優(yōu) 選將預定時間Δ T和預定量Δ K設置為允許馬達100的速度在約300ms內從Orpm加速至 2000rpm的值。此外，優(yōu)選初始控制值Nsta處于可以啟動馬達100的水平。根據本實施例， PWM控制信號的占空比約為10% 20%。圖9是驅動信號生成單元207的框結構。由加法單元501將從FB控制單元205輸出的控制值和從CPU 201輸出的用于指 示目標角速度的控制值Ntte相加。將由加法單元501相加所得的控制值和由斜率生成單元
8206生成的控制值輸入至選擇器502中。選擇器502根據從CPU 201發(fā)送來的信號，選擇 從斜率生成單元206輸出的控制值或從加法單元501輸出的控制值。當使馬達100加速 時，CPU 201指示選擇器502選擇從斜率生成單元206輸出的控制值，直到轉動速度檢測單 元203判斷為馬達100已經達到目標角速度為止。當馬達100已經達到目標角速度時，CPU 201指示選擇器502選擇從加法單元501輸出的控制值。PWM信號生成單元503根據由選擇器502所選擇的控制值和從CPU 201發(fā)送來的 PWM頻率的信息，生成PWM控制信號，并將該PWM控制信號供給至馬達100。此外，CPU 201 對在選擇器502選擇來自加法單元501的控制值時(在由FB控制單元205進行反饋控制 時)的控制值(PWM占空比)求平均值，并將所獲得的平均控制值存儲在存儲器202中。然 后，在下次啟動馬達100時，CPU 201將存儲器202中所存儲的平均控制值輸入至加法單元 501中。當啟動馬達100時，CPU 201將該馬達上次工作時的平均控制值輸入至加法單元 501中。輸入加法單元501中的目標控制值是目標控制值NTAe。圖10是示出在馬達100的啟動期間由CPU 201所執(zhí)行的處理的流程圖。在步驟S 601中，CPU 201指示驅動信號生成單元207的選擇器502選擇來自斜 率生成單元206的控制值。在步驟S 602中，CPU201根據計數開始信號，指示斜率生成單 元206開始從初始控制值Nsta向最大控制值Nend增加。將由斜率生成單元206增加的控制 值發(fā)送至選擇器502。在步驟S603中，在斜率生成單元206進行增加時，CPU 201監(jiān)視斜率生成單元 206，并判斷增加后的控制值是否達到最大控制值NEm。CPU 201通過監(jiān)視是否已經從斜率 生成單元206輸出計數結束信號來進行判斷。如果CPU 201判斷為控制值尚未達到最大控 制值Nend (步驟S603中為“否”)，則處理進入步驟S604。在步驟S604中，CPU 201根據由 轉動速度檢測單元203所獲得的檢測結果，判斷馬達100的角速度是否已經達到目標角速 度。如果CPU 201判斷為角速度尚未達到目標角速度(步驟S604中為“否”)，則處理返回 至步驟S603。如果CPU 201判斷為角速度已經達到目標角速度(步驟S604中為“是”)，則 處理進入步驟S605。在步驟S605中，CPU 201指示驅動信號生成單元207的選擇器502選 擇來自加法單元501的控制值。如上所述，由CPU 201將目標角速度輸入至差計算單元204中并將目標控制值NTAe 輸入至加法單元501中。此外，如以下所述，當控制從前饋控制改變?yōu)榉答伩刂茣r，由于FB 控制單元205被復位，因此FB控制單元205中所存儲的差也被復位。因而，從加法單元501 獲得的控制值將是用于維持目標角速度的控制值。在步驟S603中，如果CPU 201判斷為控 制值已經達到最大控制值Nend (步驟S603中為“是”)，則處理進入步驟S605。在選擇器502選擇來自加法單元501的信號之后，在步驟S606中，CPU 201獲取從 加法單元501輸出的控制值，并計算平均控制值。在步驟S607中，CPU 201判斷馬達100是 否因異常事件已經停止。如果CPU 201判斷為馬達100沒有因異常事件而停止(步驟S607 中為“否”)，則處理進入步驟S608。在步驟S608中，CPU 201利用在步驟S606中計算出的 平均控制值替換存儲器202中所存儲的目標控制值NTAe。此外，如果CPU 201判斷為馬達100因異常事件已經停止(步驟S607中為“是”)， 則CPU 201不更新目標控制值NTAe。這種情況下的異常事件是，向馬達100施加過多負荷、 并且馬達100的角速度在預定時間段(例如，1秒以上)內相對目標角速度偏離預定量(例如，約士7% )的狀態(tài)，或者編碼器110在預定時間段(例如，100ms)內沒有輸入信號的狀 態(tài)。在進行馬達100的反饋控制時，在步驟S606中進行的平均控制值的計算繼續(xù)。此外，在選擇器502選擇由斜率生成單元206生成的控制值時，CPU 201繼續(xù)FB控 制單元205的復位操作(繼續(xù)向FB控制單元205輸出復位信號)。當選擇器502將控制值 改變?yōu)閺腇B控制單元502 (加法單元501)獲得的控制值時，CPU 201取消FB控制單元205 的復位操作。復位操作被取消的時刻是緊挨反饋控制開始之后的時刻或從反饋控制開始起經 過預定時間段(例如，50ms)的時刻。如果在從反饋控制開始起經過預定時間段時復位操作 被取消，則根據從反饋控制開始的時間到復位操作被取消的時間的比例項401進行控制。 由此，可以補充與目標控制值Ntm有關的極小的差。根據上述處理，當啟動馬達100時，可以開始馬達100的角速度，以使得馬達100 的角速度如圖8A所示先急劇上升然后變平。通過對驅動感光鼓11的馬達100和驅動使中 間轉印帶31轉動的驅動輥32的馬達應用該控制，各馬達的角速度均能夠先急劇上升然后 保持平穩(wěn)。如果感光鼓11的馬達或中間轉印帶31的馬達是步進馬達，則可以根據上述控 制啟動DC馬達，以使得DC馬達的角速度先急劇上升然后保持平穩(wěn)，并且還可以根據已知的 控制操作啟動步進馬達，以使得步進馬達的角速度先急劇上升然后保持平穩(wěn)。這樣，可以消 除感光鼓11和中間轉印帶31之間的圓周速度差，并且可以防止感光鼓和中間轉印帶之間 在一次轉印單元處的滑移。這有助于防止感光鼓或中間轉印帶上的表面缺陷。接著，將說明馬達100的負荷的變化。圖11相對于圖像形成設備的累積圖像形成 數量示出驅動感光鼓11的馬達100的負荷。如圖11所示，當圖像形成數量為A或D時，感 光鼓11的負荷最小。隨著累積圖像形成數量增加，負荷逐漸增大。圖11所示的圖像形成數 量A和D是當感光鼓11為新的時的累積圖像形成數量。在圖像形成數量D前后，換言之， 在利用新鼓替換感光鼓11前后，感光鼓11的負荷大幅改變?，F在將說明感光鼓11的負荷隨著累積圖像形成數量的增加而增大的原因。圖12A 和12B是感光鼓11的與清潔裝置15接觸的一部分的放大圖。當感光鼓11為新的或接近新的(例如，在圖11中的累積圖像形成數量B的狀態(tài) 下)時，如圖12A所示，感光鼓11的表面粗糙。然而，當由清潔裝置15重復進行用于從感 光鼓11的表面去除調色劑的調色劑去除操作時，感光鼓11的表面被逐漸磨損。圖12B示出在圖11中的累積圖像形成數量C的狀態(tài)下感光鼓11的表面狀態(tài)。當 刮擦感光鼓11的表面時，感光鼓11和清潔裝置15之間的接觸面積增大，并且相應地，二者 之間的摩擦增大。因而，根據累積圖像形成數量的增加，感光鼓11的負荷增大。因此，馬達 100的負荷也增大。如上所述，隨著感光鼓11的累積圖像形成數量增加，感光鼓11的負荷也逐漸增 大。當感光鼓11劣化并且利用新鼓替換感光鼓11時，新感光鼓11的負荷大幅減小。如 果感光鼓11的負荷逐漸變化，則通過使用馬達上次工作時的平均控制值作為目標控制值 Ntte，該目標控制值Ntm將是與感光鼓11的負荷的變化相對應的值。然而，如果感光鼓11的負荷大幅變化，則即使使用馬達上次工作時的平均控制值 作為目標控制值NTAe，也不能將該目標控制值Ntm看作為與感光鼓11的負荷的變化相對應 的控制值。因而，當利用新鼓替換感光鼓11時，不使用馬達上次工作時的平均控制值作為
10目標控制值Ntm，并且將使用(與新感光鼓11的負荷相對應的)預定控制值。圖13是用于判斷是否已經利用新鼓替換感光鼓11的電路圖的框圖。鼓單元700包括感光鼓11、清潔裝置15和熔斷器17。鼓單元700從圖像形成設備 10可移除。新的鼓單元700包括未被熔斷的熔斷器17。當將鼓單元700設置在圖像形成 設備10中時，熔斷器17連接至新鼓判斷電路701 (第二檢測單元)。新鼓判斷電路701包 括電阻器702和晶體管703。當將鼓單元700設置在圖像形成設備10中時，使熔斷器17、 電阻器702、以及晶體管703的集電極和發(fā)射極串聯連接。然后，施加3. 3V(伏特)的電壓。電阻器702用于限制電流，并且晶體管703用于判斷是否向熔斷器17供給電流。 CPU 201檢測熔斷器17和電阻器702的接觸電壓704，并控制晶體管703的導通/截止。 由于電阻器702用于限制熔斷器17被熔斷時的電流，因此優(yōu)選電阻為約10 Ω (歐姆)。此 外，優(yōu)選熔斷器17在約IOOmA時被熔斷。當感光鼓11進行了預定數量的圖像形成(例如， 5萬個圖像)、或感光鼓11的表面膜的厚度減小至比預定厚度薄的水平時，由服務人員替換 感光鼓11。圖14是示出由CPU 201所執(zhí)行的新感光鼓11的檢測的流程圖。在步驟S800中，接通圖像形成設備的電源。在步驟S801中，CPU 201判斷接觸電 壓704是否大于或等于閾值電壓，換言之，是否處于高電平。如果接觸電壓704處于高電平， 換言之，如果熔斷器17尚未被熔斷(步驟S801中為“是”)，則處理進入步驟S802。在步驟 S802中，CPU 201將目標控制值NtteS置為預定值。該預定值是與新感光鼓11的負荷(轉 矩)相對應的(適合于驅動替換后的感光鼓的)目標控制值。該預定值被預先存儲在存儲 器202中。在步驟S803中，CPU 201導通晶體管703并使熔斷器17熔斷。在步驟S804中， CPU 201判斷接觸電壓704是否低于閾值電壓，即是否處于低電平。如果接觸電壓704不 是處于低電平(步驟S804中為“否”)，則處理返回至步驟S803，并且使晶體管703連續(xù)導 通。如果熔斷器17被熔斷、并且CPU 201判斷為接觸電壓704處于低電平(步驟S804中 為“是”)，則處理進入步驟S805。在步驟S805中，CPU 201斷開晶體管703，并且新鼓檢測 的處理結束。盡管已經根據以上說明檢測了是否利用新鼓替換感光鼓，但本發(fā)明不限于這種檢 測。例如，可以檢測是否已經替換了感光鼓，而與替換鼓是否為新鼓無關。在這種情況下， 可以使用與替換感光鼓的負荷相對應的控制值作為目標控制值?？梢詾楦泄夤脑O置用于存 儲與感光鼓的負荷相對應的控制值的存儲器。然后，當替換感光鼓時，可以從替換后的感光 鼓的存儲器讀出控制值。如上所述，如果沒有利用新鼓替換感光鼓11，則通過將馬達上次工作時的平均控 制值設置為目標控制值Ntm，該目標控制值Ntm將與本感光鼓11的負荷相對應(參見圖 15B)，并且可以實現穩(wěn)定的馬達啟動(參見圖15A)。換言之，盡管感光鼓11的負荷根據感 光鼓11的累積操作次數的增加而增大，但CPU 201可以使用適合于該負荷的控制值。因此， 在啟動時使用的前饋控制改變?yōu)榉答伩刂浦?，馬達100的角速度不會波動。另一方面，如上所述，如果利用新鼓替換感光鼓11，則代替使用馬達上次工作時 的平均控制值，使用與新感光鼓11的負荷相對應的控制值(參見圖15D)作為目標控制值 NTAe。因此，可以實現穩(wěn)定的啟動(參見圖15C)。換言之，由于當角速度達到目標角速度時使用的控制值Ntte與替換后的感光鼓11的負荷相對應，因此在啟動時使用的前饋控制改變 為反饋控制時，馬達100的角速度不會波動。由此，即使在緊挨替換了感光鼓11之后，也可 以進行穩(wěn)定的啟動。盡管根據本典型實施例，由DC馬達驅動感光鼓11，但還可以將本典型實施例的控 制應用于用于驅動利用新構件要替換的從動構件的DC馬達。例如，當DC馬達驅動向中間 轉印帶31傳遞驅動的驅動輥32時，可以進行相同的控制。此外，盡管根據本實施例，通過使用熔斷器檢測感光鼓11是否是新鼓，但可以在 鼓單元700中設置存儲器，并且可以將鼓是新的還是舊的存儲在存儲器中。通過讀出該信 息，可以檢測鼓是新的還是舊的。此外，根據本實施例，將在感光鼓11是新鼓的情況下設置的目標控制值Ntm存儲 在存儲器202中。然而，通過在鼓單元700中設置存儲器，可以將控制值存儲在該存儲器中。 以這種方式，可以設置與各個感光鼓11的差異相對應的目標控制值。因此，可以實現更加 穩(wěn)定的啟動控制。此外，根據本實施例，將馬達上次工作時的平均控制值存儲在存儲器202中。然 而，可以在鼓單元700中設置存儲器，并且可以將平均控制值存儲在該存儲器中。然后，在 下次啟動馬達時，可以從存儲器讀出平均控制值。以這種方式，即使將鼓單元700從圖像形 成設備移除、并用于不同的圖像形成設備中，也可以實現穩(wěn)定的啟動控制。此外，根據本實施例，如果感光鼓11不是新鼓，則使用馬達100上次工作時的平均 控制值作為目標控制值NTAe。然而，還可以使用緊挨馬達100上次停止之前的控制值作為目 標控制值NTAe。換言之，可以使用以前的反饋控制中使用的控制值作為目標控制值NTAe。此外，盡管根據本實施例，由設置在驅動軸103上的編碼器110檢測馬達100的角 速度，但可以根據從馬達100輸出的頻率發(fā)生器(re)信號檢測該角速度。此外，可以通過 檢測感光鼓11或中間轉印帶31的圓周速度并通過使用檢測結果，來進行上述處理。此外，盡管根據本實施例，使用控制值通過PWM控制來控制馬達100，但還可以根 據該控制值使用電壓來控制馬達100。盡管已經參考典型實施例說明了本發(fā)明，但是應該理解，本發(fā)明不限于所公開的 典型實施例。所附權利要求書的范圍符合最寬的解釋，以包含所有這類修改、等同結構和功 能。
1權利要求
一種用于控制直流馬達的馬達控制設備，所述馬達控制設備包括第一檢測單元，用于檢測所述直流馬達的角速度；從動構件，被配置為由所述直流馬達驅動；控制單元，用于在所述直流馬達的啟動期間，進行用于使用于控制所述直流馬達的驅動的控制值從與比目標角速度小的角速度相對應的第一控制值改變?yōu)榕c所述目標角速度相對應的第二控制值的前饋控制，并且將所述前饋控制改變?yōu)橛糜诨谒龅谝粰z測單元的檢測結果控制所述控制值的反饋控制，以保持所述直流馬達處于所述目標角速度；以及第二檢測單元，用于檢測是否替換了所述從動構件，其中，如果所述第二檢測單元沒有檢測到所述從動構件的替換，則所述控制單元將以前的反饋控制中使用的控制值設置為所述第二控制值，并且如果所述第二檢測單元檢測到所述從動構件的替換，則所述控制單元將與替換后的從動構件相對應的預定控制值設置為所述第二控制值。
2.根據權利要求1所述的馬達控制設備，其特征在于，如果所述第二檢測單元沒有檢 測到所述從動構件的替換，則由所述控制單元所設置的以前的反饋控制中使用的控制值是 平均控制值。
3.根據權利要求1所述的馬達控制設備，其特征在于，所述第二檢測單元檢測是否利 用新構件替換了所述從動構件。
4.根據權利要求1所述的馬達控制設備，其特征在于，用于控制所述直流馬達的驅動 的控制值是速度命令值。
5.根據權利要求1所述的馬達控制設備，其特征在于，還包括信號生成單元，所述信號 生成單元用于基于由所述控制單元所指示的控制值，生成用于通過脈沖寬度調制控制來控 制所述直流馬達的信號。
6.根據權利要求1所述的馬達控制設備，其特征在于，所述控制單元在所述直流馬達 的啟動期間的所述前饋控制中，使所述控制值從所述第一控制值起以恒定比率向與比所述 目標角速度大的角速度相對應的第三控制值增加，在所述前饋控制期間所述第一檢測單元 的檢測結果達到所述目標角速度時將所述控制值改變?yōu)樗龅诙刂浦担缓髮⑺銮梆?控制改變?yōu)樗龇答伩刂啤?br> 7.根據權利要求1所述的馬達控制設備，其特征在于，與替換后的從動構件相對應的 預定控制值是與該替換后的從動構件的負荷相對應的控制值。
8.一種圖像形成設備，包括根據權利要求1所述的馬達控制設備，其中，所述從動構件 包括用于在薄片上形成圖像的感光鼓和中間轉印帶之一。
9.根據權利要求8所述的圖像形成設備，其特征在于，所述第一檢測單元包括用于檢 測所述感光鼓或所述中間轉印帶的驅動軸的角速度的編碼器。
全文摘要
本發(fā)明涉及馬達控制設備和圖像形成設備。一種用于控制直流馬達的馬達控制設備，所述馬達控制設備包括第一檢測單元，用于檢測所述直流馬達的角速度；從動構件，被配置為由所述直流馬達驅動；控制單元，用于在所述直流馬達的啟動期間，進行用于使用于控制所述直流馬達的驅動的控制值從與比目標角速度小的角速度相對應的第一控制值改變?yōu)榕c所述目標角速度相對應的第二控制值的前饋控制，并且將所述前饋控制改變?yōu)橛糜诨谒龅谝粰z測單元的檢測結果控制所述控制值的反饋控制，以保持所述直流馬達處于所述目標角速度；以及第二檢測單元，用于檢測是否替換了所述從動構件。
文檔編號G03G15/00GK101938235SQ20101021688
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月30日 優(yōu)先權日2009年6月30日
發(fā)明者前田賴嗣 申請人:佳能株式會社