JP6900145B2 - Motor control device and image forming device - Google Patents
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Description
本発明は、モータ温度の推定技術に関する。 The present invention relates to a technique for estimating motor temperature.
複写機、複合機、プリンタ等の画像形成装置は、搬送される記録材に印刷、つまり画像形成を行う。この様な画像形成装置において、記録材の搬送のための駆動源や、画像形成のための各部材を回転させるための駆動源としてモータが使用される。モータはその駆動により発熱するため、モータ温度が許容値を超えない様に制御する必要がある。しかしながら、モータ温度を測定する温度センサを設けるとコストアップに繋がる。このため、特許文献1は、モータ温度と相関のあるパラメータ値に基づきモータ温度を推定する構成を開示している。具体的には、逐次最小二乗法によりモータのコイル抵抗値を推定し、推定したコイル抵抗値に基づき、モータ温度を推定している。 Image forming devices such as copiers, multifunction devices, and printers print, that is, form images on the recorded material to be conveyed. In such an image forming apparatus, a motor is used as a driving source for transporting a recording material and a driving source for rotating each member for image forming. Since the motor generates heat when driven, it is necessary to control the motor temperature so that it does not exceed the permissible value. However, providing a temperature sensor for measuring the motor temperature leads to an increase in cost. Therefore, Patent Document 1 discloses a configuration in which the motor temperature is estimated based on a parameter value that correlates with the motor temperature. Specifically, the coil resistance value of the motor is estimated by the sequential least squares method, and the motor temperature is estimated based on the estimated coil resistance value.
特許文献1に記載の構成では、コイル抵抗値を推定するために電流センサを使用する必要がありコストアップとなる。 In the configuration described in Patent Document 1, it is necessary to use a current sensor to estimate the coil resistance value, which increases the cost.
本発明は、モータの温度を測定する温度センサ及び電流センサを使用することなくモータ温度を推定するモータの制御装置及び画像形成装置を提供するものである。 The present invention provides a motor control device and an image forming device that estimate a motor temperature without using a temperature sensor and a current sensor that measure the temperature of the motor.
本発明の一側面によると、モータの制御装置は、前記モータの回転速度を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した前記モータの回転速度に基づき前記モータの回転速度を制御する制御手段と、前記制御装置の雰囲気温度を検出する温度検出手段と、第1温度を示す情報と、前記第1温度における第1のトルク定数を示す情報を保持する保持手段と、を備えており、前記制御手段は、前記制御装置の電源が投入されたとき、或いは、前記制御装置が省エネモードから復帰したときに、2つの異なる回転速度で前記モータを回転させて、前記モータに出力したそれぞれの平均電圧から第1逆起電力定数を求め、前記第1逆起電力定数に基づき前記第1のトルク定数を求め、前記温度検出手段が検出する温度を前記第1温度とし、前記第1のトルク定数及び前記第1温度を前記保持手段に保持させ、前記モータの温度を推定する際、2つの異なる回転速度で前記モータを回転させて、前記モータに出力したそれぞれの平均電圧から第2逆起電力定数を求め、求めた前記第2逆起電力定数に基づき第2のトルク定数を求め、前記第1温度、前記第1のトルク定数、前記第2のトルク定数、及び、前記モータが有する磁石の温度係数のみから前記モータの温度を推定することを特徴とする。
According to one aspect of the present invention, the motor control device includes a detection means for detecting the rotation speed of the motor and a control means for controlling the rotation speed of the motor based on the rotation speed of the motor detected by the detection means. a temperature detection means for detecting the ambient temperature of the control device comprises information indicating a first temperature, holding means for holding the previous SL information indicating a first torque constant at the first temperature, wherein the The control means rotates the motor at two different rotation speeds when the power of the control device is turned on or when the control device returns from the energy saving mode, and the average of each output to the motor. The first countercurrent power constant is obtained from the voltage, the first torque constant is obtained based on the first countercurrent power constant, the temperature detected by the temperature detecting means is defined as the first temperature, and the first torque constant is defined as the first temperature. And when the holding means holds the first temperature and estimates the temperature of the motor, the motor is rotated at two different rotation speeds, and the second back torque is obtained from the average voltage of each output to the motor. A constant is obtained, and a second torque constant is obtained based on the obtained second backlash power constant, and the first temperature, the first torque constant , the second torque constant, and the magnet possessed by the motor are obtained. It is characterized in that the temperature of the motor is estimated only from the temperature coefficient.
本発明によると、モータの温度を測定する温度センサ及び電流センサを使用することなくモータ温度を推定することができる。 According to the present invention, the motor temperature can be estimated without using a temperature sensor and a current sensor for measuring the temperature of the motor.
以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are examples, and the present invention is not limited to the contents of the embodiments. Further, in each of the following figures, components that are not necessary for the description of the embodiment will be omitted from the drawings.
<第一実施形態>
以下では、本実施形態によるモータの制御装置を備えた装置が画像形成装置であるものとして本実施形態の説明を行う。図1は、本実施形態による画像形成装置100の構成図である。感光体5は、像担持体であり、画像形成時、回転駆動される。帯電部6は、感光体5の表面を所定電位に帯電させる。露光部14は、帯電された感光体5を光13により露光して静電潜像を形成する。現像部7は、感光体5の静電潜像にトナーを付着させてトナー像とする。一方、収納部からピックアップローラ2により搬送路に給紙された記録材1は、ローラ3及び4により、感光体5の対向位置へと搬送される。転写ローラ10は、感光体5のトナー像を記録材1に転写する。定着ローラ11及び加圧ローラ12は、トナー像が転写された記録材1を加熱・加圧し、記録材1にトナー像を定着させる。トナー像の定着後、記録材1は、排紙トレイ19に排出される。なお、本実施形態の画像形成装置100において、感光体5、帯電部6及び現像部7は、画像形成装置100から着脱可能なカートリッジ9内に構成されている。DCブラシモータ18(以下、単にモータ18と呼ぶ。)は、画像形成装置100の回転部材の駆動源であり、例えば、感光体5や、ローラ3及び4等を回転させる。なお、モータ18が回転させる部材は、1つであっても、複数であっても良い。エンコーダ21は、モータ18の回転速度を検出するために設けられる。コントローラ20は、画像形成装置100の制御を行う。
<First Embodiment>
Hereinafter, the present embodiment will be described assuming that the device provided with the motor control device according to the present embodiment is an image forming device. FIG. 1 is a configuration diagram of an
図2は、モータ18の制御構成を示す図である。コントローラ20は、画像形成装置を統括的に制御する制御部であり、CPU26、ROM27、RAM28、EEPROM29を備えている。CPU26は、ROM27が保持するプログラムを実行して画像形成装置を制御するための各処理を行う。また、その際、CPU26は、RAM28をワークエリアとして使用する。さらに、CPU26は、画像形成装置の電源がオフとなっても保持すべき各種データをEEPROM29に保存する。コントローラ20は、駆動回路23にPWM信号を出力し、駆動回路23は、PWM信号に基づきモータ18を回転させるための電圧をモータ18に出力する。
FIG. 2 is a diagram showing a control configuration of the
エンコーダ21は、モータ18の回転速度を検出する検出部であり、発光部32及び受光部33を含むフォトセンサ31と、モータ18と共に回転し、1つ以上のスリットが設けられたスリット部34と、を備えている。発光部32から受光部33への光路上にスリット部34のスリットがくると、受光部33は発光部32からの光を受光してハイレベルの信号を出力する。一方、発光部32から受光部33の光路上にスリット部34のスリットが形成されていない位置がくると、受光部33は、発光部32からの光を受光せず、ローレベルの信号を出力する。したがって、スリット部34がモータ18と共に回転すると、受光部33は、スリットの回転により、ハイレベルとローレベルの信号を交互に出力する。したがって、コントローラ20は、例えば、受光部33が出力するハイレベルのタイミングからモータ18の回転速度を求めることができる。コントローラ20は、エンコーダ21の出力からモータ18の回転速度を求め、モータ18が目標回転速度となる様に、駆動回路23に出力するPWM信号を制御する。温度センサ30は、画像形成装置100が設置されている雰囲気温度を検出する温度検出部である。なお、図2のモータ18を除く構成要素は、モータ18の制御装置を構成する。
The
図3は、駆動回路23の構成図である。駆動回路23のFET24は、コントローラ20からのPWM信号に基づいてON/OFFされる。なお、PWM信号がハイであると、FET24がON状態となり、電圧VaがDCブラシモータ18に出力される。コントローラ20は、モータ18の回転速度を速くするときには、PWM信号の1周期あたりのハイレベルの時間を増加させる。つまり、PWM信号のOnデューティ比を増やす。なお、Onデューティ比とは、PWM信号の1周期に占めるハイレベルの時間の割合である。逆に、モータ18の回転速度を遅くする場合、コントローラ20は、PWM信号のOnデューティ比を減らす。コントローラ20は、エンコーダ21の出力に基づき、モータ18の回転速度を検出し、目標とする回転速度となる様にPWM信号のOnデューティ比を制御する。
FIG. 3 is a configuration diagram of the
一般に、モータ18に出力する平均電圧Vと、モータの端子間抵抗Rと、モータ電流Iと、モータの逆起電力定数Keと、モータの角速度ωには、式(1)の関係がある。ただし、モータの角速度ωの周波数成分は、モータの電気的な応答特性に比べ十分に低いものとする。
V=(R・I+Ke・ω) (1)
端子間抵抗R及びモータ電流Iが固定値であると式(1)より、モータ18の逆起電力定数Keを算出することができる。しかしながら、逆起電力定数Keのみならず、端子間抵抗R及びモータ電流Iも温度によって変化する。そこで本実施形態では、逆起電力定数Ke、端子間抵抗R及びモータ電流Iの温度変化がほぼ無視できる短い時間において2つの回転速度でモータ18を駆動させることで、温度により変化するパラメータである逆起電力定数Keを推定する。以下に本実施形態の詳細な説明を示す。
Generally, the average voltage V output to the
V = (RI + Ke ・ ω) (1)
When the inter-terminal resistance R and the motor current I are fixed values, the counter electromotive force constant Ke of the
図4は、モータの温度が雰囲気温度と同等であるときの逆起電力定数Ke0を算出する処理のフローチャートである。このため、図4の処理は、例えば、画像形成装置100の設置時等、画像形成装置を所定期間以上動作させていない後の電源投入時や、省エネモードからの復帰時に行う構成とすることができる。S10において、コントローラ20は、第1目標速度でモータ18を回転させる。一例として、第1目標速度は、400rpmである。S11で、コントローラ20は、第1目標速度でモータ18を回転させている所定期間中においてモータ18に出力した平均電圧V1と平均角速度ω1を取得する。なお、平均電圧V1は、当該所定期間中におけるPWM信号のOnデューティ比をO1とすると、
V1=Va・O1 (2)
である。また、式(1)より、
ω1=(V1−R・I)/Ke0 (3)
となる。
FIG. 4 is a flowchart of a process for calculating the counter electromotive force constant Ke0 when the temperature of the motor is equivalent to the atmospheric temperature. Therefore, the process of FIG. 4 may be performed when the power is turned on after the image forming apparatus has not been operated for a predetermined period of time, such as when the
V1 = Va · O1 (2)
Is. Also, from equation (1),
ω1 = (V1-RI) / Ke0 (3)
It becomes.
次に、コントローラ20は、S12において、第2目標速度でモータ18を回転させる。一例として、第2目標速度は、画像形成時のモータ18の目標回転速度であり、例えば、2000rpmとすることができる。S13で、コントローラ20は、第2目標速度でモータ18を回転させている所定期間においてモータ18に出力した平均電圧V2と平均角速度ω2を取得する。なお、平均電圧V2は、当該所定期間中におけるPWM信号のOnデューティ比をO2とすると、
V2=Va・O2 (4)
である。また、式(1)より、
ω2=(V2−R・I)/Ke0 (5)
である。
Next, the
V2 = Va · O2 (4)
Is. Also, from equation (1),
ω2 = (V2-RI) / Ke0 (5)
Is.
なお、S11からS13の処理までにかかる時間は、通常、数百m秒程度であり、式(3)及び式(5)における端子間抵抗R、モータ電流I、逆起電力定数Ke0は温度変化の影響を受けず、同じ値と見做せる。したがって、コントローラ20は、式(2)〜式(5)より、S14において、雰囲気温度での逆起電力定数Ke0を以下の式により求める。
Ke0=(V2−V1)/(ω2−ω1) (6)
The time required for the processing from S11 to S13 is usually about several hundred msec, and the inter-terminal resistance R, the motor current I, and the counter electromotive force constant Ke0 in the equations (3) and (5) are temperature changes. It can be regarded as the same value without being affected by. Therefore, the
Ke0 = (V2-V1) / (ω2-ω1) (6)
コントローラ20は、算出した逆起電力定数Ke0と、Ke0を算出した時の雰囲気温度T0を示す情報を、S15でEEPROM29に格納する。なお、雰囲気温度T0は、温度センサ30が検出する。
The
続いて、モータ18の温度の推定について説明する。一般に、DCブラシモータ18の出力トルクTはトルク定数Ktとモータ電流Iから以下の式により求めることができる。
T=Kt・I (7)
また、トルク定数Ktは、モータ18の巻線の巻数をN、発生する磁束をφとすると以下の式で表わされる。
Kt=N・φ/π (8)
Subsequently, the estimation of the temperature of the
T = Kt ・ I (7)
Further, the torque constant Kt is expressed by the following equation, where N is the number of turns of the winding of the
Kt = N · φ / π (8)
さらに、本実施形態ではPWM信号によりモータ18を駆動する。つまり、方形波駆動である。方形波駆動の場合のトルク定数Ktと逆起電力定数Keには以下の関係が成り立つ。
Kt=Ke (9)
式(8)及び式(9)より、以下の式が得られる。
Ke=N・φ/π (10)
Further, in the present embodiment, the
Kt = Ke (9)
From the formulas (8) and (9), the following formulas can be obtained.
Ke = N · φ / π (10)
式(10)から、逆起電力定数Keは磁束φと比例関係にある。ここで、モータ18に使用されている磁石で発生する磁束には温度依存性がある。例えば、磁石がフェライト磁石であると、その温度係数は、−0.19%/℃である。したがって、本実施形態では、図4の処理で推定した雰囲気温度での逆起電力定数Ke0と、所定のタイミングで算出した逆起電力定数Kezの変化量からモータ18の巻線温度を推定し、これをモータ18の温度と推定する。
From the equation (10), the counter electromotive force constant Ke is proportional to the magnetic flux φ. Here, the magnetic flux generated by the magnet used in the
図5は、所定タイミングにおいて逆起電力定数Kezを求めてモータ18の温度を推定する処理のフローチャートである。なお、この所定タイミングにおける温度での端子間抵抗及びモータ電流を、それぞれ、Rz及びIzとする。コントローラ20は、S20で印刷を開始する。本実施形態の画像形成装置においては、上述した様に印刷処理におけるモータ18の回転速度の目標値は第2目標速度である。つまり、コントローラ20は、S21でモータ18を第2目標速度で回転させる。コントローラ20は、S22において、第2目標速度で回転しているモータ18の所定期間中においてモータ18に出力した平均電圧V3と平均角速度ω3を取得する。当該所定期間中におけるPWM信号のOnデューティ比をO3とすると、平均電圧V3は、
V3=Va・O3 (11)
である。また、式(1)より、
ω3=(V3−Rz・Iz)/Kez (12)
である。
FIG. 5 is a flowchart of a process of estimating the temperature of the
V3 = Va · O3 (11)
Is. Also, from equation (1),
ω3 = (V3-Rz · Iz) / Kez (12)
Is.
コントローラ20は、S23において印刷処理が終了するまでS21からの処理を繰り返す。つまり、印刷処理中において、平均電圧V3と平均角速度ω3を繰り返し取得する。なお、コントローラ20は、後述するS26の処理においては、最後に取得した平均電圧V3と平均角速度ω3を使用する。印刷処理が終了すると、コントローラ20は、S24でモータ18を第1目標速度で回転させる。コントローラ20は、S25において、第1目標速度で回転しているモータ18の所定期間中においてモータ18に出力した平均電圧V4と平均角速度ω4を取得する。当該所定期間中におけるPWM信号のOnデューティ比をO4とすると、平均電圧V4は、
V4=Va・O4 (13)
である。また、式(1)より、
ω4=(V4−Rz・Iz)/Kez (14)
である。
The
V4 = Va · O4 (13)
Is. Also, from equation (1),
ω4 = (V4-Rz · Iz) / Kez (14)
Is.
最後のS22の処理からS25の処理までにかかる時間は、通常、数百m秒程度であり、式(12)及び式(14)における端子間抵抗Rz、モータ電流Iz、逆起電力定数Kezは温度変化の影響を受けず、同じ値と見做せる。したがって、コントローラ20は、式(11)〜式(14)より、S26において、逆起電力定数Kezを以下の式により求める。
Kez=(V4−V3)/(ω4−ω3) (15)
The time required from the final processing of S22 to the processing of S25 is usually about several hundred msec, and the inter-terminal resistance Rz, motor current Iz, and counter electromotive force constant Kez in the equations (12) and (14) are It is not affected by temperature changes and can be regarded as the same value. Therefore, the
Kez = (V4-V3) / (ω4-ω3) (15)
モータ18のフェライトマグネットの磁力は温度によって変化し、上述した様にその変化率は−0.19%/℃である。また、モータ18のマグネットと巻線はごく近傍にあり、マグネットの温度と巻線の温度はほぼ同等である。よって、式(15)で求められる逆起電力定数Kez、EEPROM29に格納された雰囲気温度T0での逆起電力定数Ke0と、推定対象である巻線温度Tzには、以下の関係がある。
Kez=Ke0・(1−0.0019・(Tz−T0)) (16)
式(16)より、コントローラ20は、S27において巻線温度Tzを以下の式により求める。
Tz=T0+(1−Kez/Ke0)/0.0019 (17)
巻線温度Tzは、モータ18の温度と見做すことができ、これによりコントローラ20は、巻線温度Tzをモータ温度Tzと推定する。
The magnetic force of the ferrite magnet of the
Kez = Ke0 · (1-0.0019 · (Tz-T0)) (16)
From the equation (16), the
Tz = T0 + (1-Kez / Ke0) /0.0019 (17)
The winding temperature Tz can be regarded as the temperature of the
例えば、式(6)及び式(15)より、
Kez/Ke0=((V4−V3)・(ω2−ω1))/((V2−V1)・(ω4−ω3)) (18)
である。ここで、ω2=ω3=2000rpmであり、ω1=ω4=400rpmとすると、式(18)は、
Kez/Ke0=(V3−V4)/(V2−V1) (19)となる。
例えば、(V3−V4)/(V2−V1)=0.9905とすると、式(17)は、
Tz=T0+0.0095/0.0019
=T0+5
であり、T0を25度とすると、モータ温度Tzは30度となる。
For example, from equations (6) and (15),
Kez / Ke0 = ((V4-V3) · (ω2-ω1)) / ((V2-V1) · (ω4-ω3)) (18)
Is. Here, assuming that ω2 = ω3 = 2000 rpm and ω1 = ω4 = 400 rpm, the equation (18) is
Kez / Ke0 = (V3-V4) / (V2-V1) (19).
For example, if (V3-V4) / (V2-V1) = 0.9905, the equation (17) is
Tz = T0 + 0.0095 / 0.0019
=
If T0 is 25 degrees, the motor temperature Tz is 30 degrees.
なお、本実施形態ではモータ18がフェライト磁石を使用しているものとし、その磁束の温度による変化率を−0.19%/℃とした。しかしながら、本変化率の値は例示であり、磁束の変化率としては、使用する磁石により決まる値を使用する。また、S23において印刷終了まで待機し、印刷終了後にS24以下の処理を行っていたが、例えば、印刷処理を中断して行うクリーニング処理の開始によりS24以下の処理を行う構成とすることもできる。
In this embodiment, it is assumed that the
また、図5の処理においては、印刷開始後、まず、第1目標速度で回転させ、その後、第2目標速度で回転させて巻線温度Tzを推定する構成であっても良い。また、印刷の途中においても一時的に第1目標速度で回転させ、その後、第2目標速度で回転させて巻線温度Tzを繰り返し推定する構成であっても良い。コントローラ20は、モータ温度Tzが規定温度を超えそうな場合には、画像形成速度を落としたり、画像形成処理を一時的に中断したりすることで、モータ温度を規定温度以下に制御することができる。以上の構成により、センサを追加することなくモータ18の温度を推定することが可能になり、モータ温度が使用可能温度を超えることによるモータ特性の劣化を防止することができる。さらに、本実施形態では、図4の処理及び図5の処理の両方において、同じ目標速度でモータ18を回転させたが、図4の処理での2つの回転速度と、図5の処理での2つの回転速度は異なるものであっても良い。
Further, in the process of FIG. 5, after the start of printing, the winding temperature Tz may be estimated by first rotating at the first target speed and then rotating at the second target speed. Further, the winding temperature Tz may be repeatedly estimated by temporarily rotating at the first target speed and then rotating at the second target speed even in the middle of printing. When the motor temperature Tz is likely to exceed the specified temperature, the
以上、本実施形態では温度により変化するモータ18のパラメータを、2つの異なる回転速度でモータ18を回転させることにより取得する。なお、2つの異なる回転速度で回転させてパラメータを取得する処理は、当該パラメータや、他の温度変化するパラメータの温度変化が生じない程度の所定時間以内に行う。コントローラ20は、モータ18の温度を推定できるタイミングにおいて、当該パラメータの値を取得して温度と共にEEPROM29に保持しておく。そして、コントローラ20は、モータ18の温度を取得するタイミングにおいて当該パラメータの値を取得し、取得したパラメータの値と、EEPROM29に保持されたパラメータの値及び温度と当該パラメータの温度変化率からモータ18の温度を推定する。本構成においては、モータ18の温度を検出するセンサや、電流センサを使用することなくモータ温度を推定することができる。なお、雰囲気温度を検出する温度センサ30は、通常、画像形成装置が有するものであり、温度センサ30によるコストアップは生じない。
As described above, in the present embodiment, the parameters of the
<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。本実施形態においては、第一実施形態と同様に、所定タイミングにおける逆起電力定数Kezを推定し、これによりモータ温度Tzを推定する。その後、モータ温度が閾値温度Tthとなるまでの時間taを算出し、時間taに基づきモータ温度が閾値温度Tthを超えない様に制御する。このため、本実施形態においては、巻線温度の温度上昇プロファイルと閾値温度Tthを予めEEPROM29に格納しておく。なお、温度上昇プロファイルとは、ある回転速度でモータ18を回転させた場合の巻線温度の温度上昇率を示す情報である。
<Second embodiment>
Subsequently, the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment. In the present embodiment, as in the first embodiment, the counter electromotive force constant Kez at a predetermined timing is estimated, and the motor temperature Tz is estimated accordingly. After that, the time ta until the motor temperature reaches the threshold temperature Tth is calculated, and the motor temperature is controlled so as not to exceed the threshold temperature Tth based on the time ta. Therefore, in the present embodiment, the temperature rise profile of the winding temperature and the threshold temperature Tth are stored in the
例えば、所定速度において、モータの巻線温度が25℃から150℃になるのに120分かかるとする。この場合、巻線温度が25℃から閾値温度Tthに上昇するまでの時間tは、以下の式で表される。
t=−120・LOG(1−(Tth−25)/(150−25)) (20)
式(20)から、巻線温度Tzから閾値温度Tthになるまでの時間taは、以下の式で表される。
ta=−120・LOG(1−(Tth−Tz)/(150−Tz)) (21)
For example, suppose it takes 120 minutes for the winding temperature of the motor to change from 25 ° C to 150 ° C at a predetermined speed. In this case, the time t until the winding temperature rises from 25 ° C. to the threshold temperature Tth is expressed by the following equation.
t = -120 · LOG (1- (Tth-25) / (150-25)) (20)
From the equation (20), the time ta from the winding temperature Tz to the threshold temperature Tth is expressed by the following equation.
ta = -120 · LOG (1- (Tth-Tz) / (150-Tz)) (21)
図6は、本実施形態における処理のフローチャートである。なお、本実施形態においても、事前に図4の処理により雰囲気温度での逆起電力定数Ke0を推定し、その時の雰囲気温度T0をEEPROM29に格納しておく。なお、図4の処理は、画像形成装置100の電源OFF状態や省電力状態などが長時間続いた後に実施しておく。これは、モータ18の特性は経年変化し、よって、雰囲気温度での逆起電力定数Ke0も経時変化するからである。
FIG. 6 is a flowchart of the process according to the present embodiment. Also in this embodiment, the counter electromotive force constant Ke0 at the atmospheric temperature is estimated in advance by the process of FIG. 4, and the atmospheric temperature T0 at that time is stored in the
S30において、コントローラ20が印刷動作を開始すると、コントローラ20は、S31において第1目標速度でモータ18を回転させる。コントローラ20は、S32において、第1目標速度でモータ18を回転させている所定期間中の平均電圧V5と平均角速度ω5を取得する。なお、平均電圧V5は、当該所定期間中におけるPWM信号のOnデューティ比をO5とすると、
V5=Va・O5 (22)
である。また、式(1)より、
ω5=(V5−Rz・Iz)/Kez (23)
となる。なお、Rz、Iz及びKezは、それぞれ、S32の処理を行っている際のモータ18の端子間抵抗、モータ電流及び逆起電力定数である。
When the
V5 = Va · O5 (22)
Is. Also, from equation (1),
ω5 = (V5-Rz · Iz) / Kez (23)
It becomes. Rz, Iz, and Kez are the inter-terminal resistance, the motor current, and the counter electromotive force constant of the
次に、コントローラ20は、S33において、第2目標速度でモータ18を回転させる。S34で、コントローラ20は、第2目標速度でモータ18を回転させている所定期間中の平均電圧V6と平均角速度ω6を取得する。なお、平均電圧V6は、当該所定期間中におけるPWM信号のOnデューティ比をO6とすると、
V6=Va・O6 (24)
である。また、式(1)より、
ω6=(V6−Rz・Iz)/Kez (25)
である。
Next, the
V6 = Va · O6 (24)
Is. Also, from equation (1),
ω6 = (V6-Rz · Iz) / Kez (25)
Is.
なお、S32からS34の処理までにかかる時間は、通常、数百m秒程度であり、この間の端子間抵抗Rz、モータ電流Iz、逆起電力定数Kezは温度変化の影響を受けず、同じ値と見做せる。したがって、コントローラ20は、式(22)〜式(25)より、S35において、現在の温度での逆起電力定数Kezを以下の式により求める。
Kez=(V6−V5)/(ω6−ω5) (26)
The time required for the processing from S32 to S34 is usually about several hundred msec, and the inter-terminal resistance Rz, the motor current Iz, and the counter electromotive force constant Kez during this period are not affected by the temperature change and have the same values. Can be regarded as. Therefore, the
Kez = (V6-V5) / (ω6-ω5) (26)
S36において、コントローラ20は、式(21)により印刷可能時間taを判定する。なお、印刷可能時間taとは、モータ18を第2目標速度で回転させ続けた場合に、現在からモータ18の温度が閾値温度Tthに達するまでの時間である。コントローラ20は、S37で印刷が終了したかを判定し、印刷が終了していれば処理を終了する。一方、印刷が終了していなければ、S38で時間taが経過したかを判定し、時間taが経過していなければ、S37からの処理を繰り返す。一方、印刷が終了する前に、時間taが経過すると、コントローラ20は、S39でモータ18の温度を低下させる様にモータ18を制御し、その後、S31から処理を繰り返す。なお、モータ18の温度を低下させる制御とは、モータ18の回転速度を第2目標速度より遅い速度に変更する処理や、モータ18の回転を一時的に停止する処理を意味する。
In S36, the
以上、本実施形態では、モータ温度が閾値温度となるまでの時間を推測することで、モータ温度が閾値温度となることを抑え、これにより、ブラシの摩耗を抑えて、モータ18を長寿命化させることができる。
As described above, in the present embodiment, by estimating the time until the motor temperature reaches the threshold temperature, it is possible to suppress the motor temperature from reaching the threshold temperature, thereby suppressing the wear of the brush and extending the life of the
[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。
[Other Embodiments]
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by the processing to be performed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
21:エンコーダ、20:コントローラ、29:EEPROM 21: Encoder, 20: Controller, 29: EEPROM
Claims (10)
前記モータの回転速度を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した前記モータの回転速度に基づき前記モータの回転速度を制御する制御手段と、
前記制御装置の雰囲気温度を検出する温度検出手段と、
第1温度を示す情報と、前記第1温度における第1のトルク定数を示す情報を保持する保持手段と、
を備えており、
前記制御手段は、前記制御装置の電源が投入されたとき、或いは、前記制御装置が省エネモードから復帰したときに、2つの異なる回転速度で前記モータを回転させて、前記モータに出力したそれぞれの平均電圧から第1逆起電力定数を求め、前記第1逆起電力定数に基づき前記第1のトルク定数を求め、前記温度検出手段が検出する温度を前記第1温度とし、前記第1のトルク定数及び前記第1温度を前記保持手段に保持させ、前記モータの温度を推定する際、2つの異なる回転速度で前記モータを回転させて、前記モータに出力したそれぞれの平均電圧から第2逆起電力定数を求め、求めた前記第2逆起電力定数に基づき第2のトルク定数を求め、前記第1温度、前記第1のトルク定数、前記第2のトルク定数、及び、前記モータが有する磁石の温度係数のみから前記モータの温度を推定することを特徴とする制御装置。 It is a motor control device
A detection means for detecting the rotation speed of the motor and
A control means that controls the rotation speed of the motor based on the rotation speed of the motor detected by the detection means, and
A temperature detecting means for detecting the atmospheric temperature of the control device, and
Holding means for holding information indicating the first temperature, the information indicating the first torque constant before Symbol first temperature,
Is equipped with
The control means rotates the motor at two different rotation speeds when the power of the control device is turned on or when the control device returns from the energy saving mode , and outputs the motor to the motor. The first countercurrent power constant is obtained from the average voltage, the first torque constant is obtained based on the first countercurrent power constant, the temperature detected by the temperature detecting means is set as the first temperature, and the first torque is set. When the holding means holds a constant value and the first temperature and estimates the temperature of the motor, the motor is rotated at two different rotation speeds, and a second backlash is generated from the average voltage of each output to the motor. The power constant is obtained, and the second torque constant is obtained based on the obtained second countercurrent power constant, and the first temperature, the first torque constant , the second torque constant, and the magnet possessed by the motor are obtained. A control device characterized in that the temperature of the motor is estimated only from the temperature coefficient of.
前記モータの回転速度を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した前記モータの回転速度に基づき前記モータの回転速度を制御する制御手段と、
前記制御装置の雰囲気温度を検出する温度検出手段と、
を備えており、
前記制御手段は、前記温度検出手段が検出する雰囲気温度により前記モータの温度を判定できる第1タイミングにおいて、2つの異なる回転速度で前記モータを回転させて、前記モータに出力したそれぞれの平均電圧から第1逆起電力定数を求め、前記第1逆起電力定数に基づき第1のトルク定数を求め、前記モータの温度を推定する第2タイミングにおいて、2つの異なる回転速度で前記モータを回転させて、前記モータに出力したそれぞれの平均電圧から第2逆起電力定数を求め、前記第2逆起電力定数に基づき第2のトルク定数を求め、前記雰囲気温度により判定した前記モータの温度、前記第1のトルク定数、前記第2のトルク定数、及び、前記モータが有する磁石の温度係数のみから前記第2タイミングにおける前記モータの温度を推定することを特徴とする制御装置。 It is a motor control device
A detection means for detecting the rotation speed of the motor and
A control means that controls the rotation speed of the motor based on the rotation speed of the motor detected by the detection means, and
A temperature detecting means for detecting the atmospheric temperature of the control device, and
Is equipped with
The control means rotates the motor at two different rotation speeds at a first timing in which the temperature of the motor can be determined by the atmospheric temperature detected by the temperature detecting means, and from the average voltage of each output to the motor. The first countercurrent power constant is obtained, the first torque constant is obtained based on the first countercurrent power constant, and the motor is rotated at two different rotation speeds at the second timing for estimating the temperature of the motor. , The second countercurrent power constant is obtained from each average voltage output to the motor, the second torque constant is obtained based on the second countercurrent power constant, and the temperature of the motor determined by the atmospheric temperature, the first A control device characterized in that the temperature of the motor at the second timing is estimated only from the torque constant of 1, the second torque constant, and the temperature coefficient of the magnet of the motor.
前記制御手段は、前記モータが目標速度で回転する様に制御し、前記モータの温度を推定すると、前記目標速度における温度上昇率に基づき、前記モータの温度が、前記推定した温度から前記閾値温度に達するまでの時間を推定することを特徴とする請求項6に記載の制御装置。 Further, it is provided with a storage means for storing information indicating the rate of temperature rise with respect to the rotation speed of the motor.
The control means controls the motor to rotate at a target speed, and when the temperature of the motor is estimated, the temperature of the motor is the threshold temperature from the estimated temperature based on the temperature rise rate at the target speed. The control device according to claim 6 , wherein the time required to reach the temperature is estimated.
画像形成に係る回転部材と、
前記回転部材を回転させるためのモータと、
前記モータの回転速度を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した前記モータの回転速度に基づき前記モータの回転速度を制御する制御手段と、
前記画像形成装置の雰囲気温度を検出する温度検出手段と、
第1温度を示す情報と、前記第1温度における第1のトルク定数を示す情報を保持する保持手段と、
を備えており、
前記制御手段は、前記画像形成装置の電源が投入されたとき、或いは、前記画像形成装置が省エネモードから復帰したときに、2つの異なる回転速度で前記モータを回転させて、前記モータに出力したそれぞれの平均電圧から第1逆起電力定数を求め、前記第1逆起電力定数に基づき前記第1のトルク定数を求め、前記温度検出手段が検出する温度を前記第1温度とし、前記第1のトルク定数及び前記第1温度を前記保持手段に保持させ、前記モータの温度を推定する際、2つの異なる回転速度で前記モータを回転させて、前記モータに出力したそれぞれの平均電圧から第2逆起電力定数を求め、求めた前記第2逆起電力定数に基づき第2のトルク定数を求め、前記第1温度、前記第1のトルク定数、前記第2のトルク定数、及び、前記モータが有する磁石の温度係数のみから前記モータの温度を推定することを特徴とする画像形成装置。 It is an image forming device
Rotating members related to image formation and
A motor for rotating the rotating member and
A detection means for detecting the rotation speed of the motor and
A control means that controls the rotation speed of the motor based on the rotation speed of the motor detected by the detection means, and
A temperature detecting means for detecting the atmospheric temperature of the image forming apparatus, and
Holding means for holding information indicating the first temperature, the information indicating the first torque constant before Symbol first temperature,
Is equipped with
The control means rotates the motor at two different rotation speeds and outputs the motor to the motor when the power of the image forming apparatus is turned on or when the image forming apparatus returns from the energy saving mode. The first countercurrent power constant is obtained from each average voltage, the first torque constant is obtained based on the first countercurrent power constant, the temperature detected by the temperature detecting means is defined as the first temperature, and the first temperature is defined as the first temperature. When the holding means holds the torque constant and the first temperature of the motor and estimates the temperature of the motor, the motor is rotated at two different rotation speeds, and the second is obtained from the average voltage of each output to the motor. obtains counter electromotive force constant, it obtains a second torque constant based on the second back electromotive force constant obtained, the first temperature, the first torque constant, pre Symbol second torque constant, and the motor An image forming apparatus characterized in that the temperature of the motor is estimated only from the temperature coefficient of the magnet possessed by the motor.
画像形成に係る回転部材と、
前記回転部材を回転させるためのモータと、
前記モータの回転速度を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した前記モータの回転速度に基づき前記モータの回転速度を制御する制御手段と、
前記画像形成装置の雰囲気温度を検出する温度検出手段と、
を備えており、
前記制御手段は、前記温度検出手段が検出する雰囲気温度によりモータの温度を判定できる第1タイミングにおいて、2つの異なる回転速度で前記モータを回転させて、前記モータに出力したそれぞれの平均電圧から第1逆起電力定数を求め、前記第1逆起電力定数に基づき第1のトルク定数を求め、前記モータの温度を推定する第2タイミングにおいて、2つの異なる回転速度で前記モータを回転させて、前記モータに出力したそれぞれの平均電圧から第2逆起電力定数を求め、前記第2逆起電力定数に基づき第2のトルク定数を求め、前記雰囲気温度により判定した前記モータの温度、前記第1のトルク定数、前記第2のトルク定数、及び、前記モータが有する磁石の温度係数のみから前記第2タイミングにおけるモータの温度を推定することを特徴とする画像形成装置。 It is an image forming device
Rotating members related to image formation and
A motor for rotating the rotating member and
A detection means for detecting the rotation speed of the motor and
A control means that controls the rotation speed of the motor based on the rotation speed of the motor detected by the detection means, and
A temperature detecting means for detecting the atmospheric temperature of the image forming apparatus, and
Is equipped with
The control means rotates the motor at two different rotation speeds at a first timing in which the temperature of the motor can be determined by the atmospheric temperature detected by the temperature detecting means, and the first is from the average voltage of each output to the motor. 1 The counter electromotive force constant is obtained, the first torque constant is obtained based on the first counter electromotive force constant, and the motor is rotated at two different rotation speeds at the second timing for estimating the temperature of the motor. The second countercurrent power constant is obtained from each average voltage output to the motor, the second torque constant is obtained based on the second countercurrent power constant, and the temperature of the motor determined by the atmospheric temperature, the first An image forming apparatus, characterized in that the temperature of the motor at the second timing is estimated only from the torque constant of the above, the second torque constant, and the temperature coefficient of the magnet of the motor.
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