马达控制设备和图像形成设备的制作方法

专利名称：马达控制设备和图像形成设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于控制直流(DC)马达的马达控制设备和包括该马达控制设备的图 像形成设备。
背景技术：
在纸张薄片上形成调色剂图像时，一些复印机或打印机在感光鼓上形成调色剂图 像，将该调色剂图像转印至中间转印带上，并将该调色剂图像从中间转印带转印至薄片上。 为了获得高质量图像，一些这种复印机或打印机采用用于驱动感光鼓和中间转印带的不同 的马达。根据这种结构，当感光鼓的圆周速度不同于中间转印带的圆周速度时，由于感光鼓 在转印位置处接触中间转印带，因此可能对感光鼓或中间转印带造成表面缺陷。当以所控制的目标速度驱动感光鼓和中间转印带时，不会发生这种问题。然而，当 由不同的马达(例如，DC马达)驱动感光鼓和中间转印带时，由于难以控制从停止状态直 到马达获得目标角速度为止的马达的启动，因此这些马达将具有不同的启动特性(例如， 过冲(overshoot))。除非马达具有相同的启动特性，否则在这些马达启动时，感光鼓和中间 转印带将具有不同的圆周速度。为了以小的过冲快速启动DC马达，日本特开平7-039181论述了使用于使马达的 速度增大的脉冲宽度调制(PWM)信号从低的占空比起以预定增加率增加的方法。此外，日 本特开2007-156238论述了用于控制DC马达的时钟频率的方法。当马达启动时，将DC马 达的时钟频率控制为比目标频率低的频率。在马达启动之后，使时钟频率增加至目标频率。 然而，即使在启动DC马达并使其加速时对该DC马达进行控制、以使得控制值增加至目标控 制值，尽管DC马达的角速度在一段时间内线性增加，但在控制值达到目标角速度附近时该 DC马达的角速度也示出非线性转变。

发明内容
根据本发明的第一方面，一种用于控制直流马达的马达控制设备，所述马达控制 设备包括第一检测单元，用于检测所述直流马达的角速度；从动构件，被配置为由所述直 流马达驱动；控制单元，用于在所述直流马达的启动期间，进行用于使用于控制所述直流 马达的驱动的控制值从与比目标角速度小的角速度相对应的第一控制值改变为与所述目 标角速度相对应的第二控制值的前馈控制，并且将所述前馈控制改变为用于基于所述第一 检测单元的检测结果控制所述控制值的反馈控制，以保持所述直流马达处于所述目标角速 度；以及第二检测单元，用于检测是否替换了所述从动构件，其中，如果所述第二检测单元 没有检测到所述从动构件的替换，则所述控制单元将以前的反馈控制中使用的控制值设置 为所述第二控制值，并且如果所述第二检测单元检测到所述从动构件的替换，则所述控制 单元将与替换后的从动构件相对应的预定控制值设置为所述第二控制值。根据本发明的第二方面，一种图像形成设备，包括如上所述的马达控制设备，其 中，所述从动构件包括用于在薄片上形成图像的感光鼓和中间转印带之一。
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根据以下参考附图对典型实施例的详细说明，本发明的其它特征和方面将变得明显。


包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出本发明的典型实施例、特征和 方面，并和说明书一起用来解释本发明的原理。图1是根据本发明典型实施例的彩色复印机的横截面图。图2示出感光鼓的驱动结构。图3是用于控制马达的控制单元的框图。图4示出由转动速度检测单元所进行的检测。图5A和5B示出转动速度检测单元的计数和角速度之间的关系。图6示出由反馈(FB)控制单元所进行的处理。图7A和7B示出由斜率生成单元所进行的处理。图8A和8B示出控制值和角速度之间的关系。图9是示出驱动信号生成单元的结构的框图。图10是示出当启动马达时由CPU所进行的操作的流程图。图11相对于累积图像形成数量示出马达的负荷。图12A和12B是感光鼓和清洁装置之间的接触部分的放大图。图13是示出新感光鼓检测电路的结构的框图。图14是示出新感光鼓的检测的流程图。图15A 15D示出根据本发明典型实施例的控制值和角速度之间的关系。图16A 16D示出根据相关技术的控制值和角速度之间的关系。
具体实施例方式以下解释通过使用前馈控制和反馈控制来控制启动特性的方法。在启动DC马达 并使其加速时，进行前馈控制(参加图16B)。换言之，将用于控制PWM控制信号的控制值发 送至DC马达，以使得该控制值从与比目标角速度低的角速度相对应的第一控制值Nsta起， 以恒定比率增加至与比目标角速度高的角速度相对应的第三控制值Nend。当DC马达达到目 标角速度时，使控制值切换为控制值NTA(;，从而维持DC马达的目标角速度，然后，根据DC马 达的角速度的检测结果开始反馈控制。这样，当启动DC马达时，角速度显示先急剧上升然后保持平稳(参见图16A)。这 意味着可以控制马达的启动特性。由此，可以将多个DC马达的启动特性控制为具有相同的 特性，因此可以消除感光鼓和中间转印带之间的圆周速度差。角速度已经达到DC马达的目标角速度之后所使用的控制值是控制值NTA(;。该控制 值&4(；是上次通过反馈控制DC马达以目标角速度稳定运行时所使用的值(参见图16B)。 因此，紧挨控制改变为反馈控制之后的控制值将适合于DC马达的负荷。因而，可以根据该 控制值稳定地控制已经达到预定角速度的DC马达。由于该原因，即使随着由DC马达所驱 动的感光鼓和中间转印带的累积操作次数增加、该感光鼓和该中间转印带的负荷变化，也 可以使用与该负荷相对应的控制值。结果，控制改变为反馈控制时的角速度不会波动。
然而，当感光鼓或中间转印带劣化时利用新鼓或新带替换该感光鼓或该中间转印 带时，该方法不适合。这是因为，新鼓或新带的负荷与所替换的鼓或带的负荷显著不同。在 这种情况下，即使在启动DC马达时向该DC马达应用该马达上次工作时使用的控制值，该控 制值也不与实际负荷相对应。因而，在替换了鼓或带之后启动DC马达时，作为控制改变为 反馈控制时使用的控制值的控制值NTA(;与替换感光鼓或中间转印带之后的负荷不一致(参 见图16D)。结果，角速度波动(参见图16C)。以下将参考附图来详细说明本发明的各种典型实施例、特征和方面。图1是根据本发明典型实施例的图像形成设备的截面图。根据本典型实施例的彩 色复印机包括并列布置的多个图像形成单元，并且采用中间转印方法。该彩色复印机包括 图像读取单元1R和图像输出单元1P。图像读取单元1R光学读取原稿图像，将该原稿图像转换成电信号，并将该电信号 发送至图像输出单元1P。图像输出单元1P包括图像形成单元10 (10a、10b、10c和10d)、纸 张进给单元20、中间转印单元30、定影单元40和清洁单元50。现在将详细说明各个单元。各个图像形成单元10a、10b、10c和10d具有相同的结 构。由轴可转动地支撑作为第一图像承载构件的各个感光鼓lla、llb、llc和lld，并且各 个感光鼓11a、lib、11c和lid在箭头的方向上转动。以面向感光鼓11a lid的外周的方 式并且在转动方向上，设置有一次充电装置12a、12b、12c和12d、曝光单元13a、13b、13c和 13d、反射镜16a、16b、16c和16d、显影装置14a、14b、14c和14d、以及清洁装置15a、15b、15c 和 15d。各个一次充电装置12a 12d在各个感光鼓11a lid的表面上提供均勻的电荷 量。各个曝光单元13a 13d根据从图像读取单元1R发送来的记录图像信号，在各个相应 的感光鼓11a lid上形成静电潜像。各个曝光单元13a 13d在形成静电潜像时，将激 光束经由反射镜16a 16d引导至感光鼓11a lid上。由各自包含四种颜色(黄色、青色、品红色和黑色)中的一种颜色的显影剂(调色 剂)的显影装置14a 14d使形成在各个感光鼓11a lid上的静电潜像可视。可视图像 (调色剂图像)在各个图像转印位置Ta、Tb、Tc和Td处被转印至作为中间转印单元30的 第二图像承载构件的中间转印带31上。设置在图像转印位置Ta、Tb、Tc和Td下游处的清洁装置15a、15b、15c和15d刮落 未被转印至中间转印带31上的残留在感光鼓11a lid上的调色剂，并清洁鼓表面。根据 上述处理，顺次进行使用调色剂的图像形成。进给单元20包括包含打印纸张P的盒21、用于从盒21逐一拾取打印纸张P的拾 取辊22、以及用于进给由拾取辊22所拾取的打印纸张P的纸张进给辊对23。此外，进给单 元20包括纸张进给引导件24、和用于在相对于中间转印带31上的图像的适当时刻将打印 纸张P输送至二次转印位置Te的定位辊对25。接着，将详细说明中间转印单元30。由向中间转印带31传递驱动的驱动辊32、 根据中间转印带31的转动而转动的从动辊33、以及二次转印相对辊34来支撑中间转印带 31。此外，在驱动辊32和从动辊33之间形成一次转印平面A。由马达(未示出)驱动驱动 棍320在中间转印带31的背侧，在感光鼓11a lid面向中间转印带31的一次转印位
5置Ta Td处，布置有一次转印充电装置35a 35d。另一方面，以与二次转印相对辊34相 对的方式布置有二次转印辊36。在中间转印带31和二次转印辊36的辊隙部处形成二次转 印位置Te。利用适度压力将二次转印辊36压抵中间转印带31。此外，在中间转印带31的二次转印位置Te的下游设置有清洁中间转印带31的图 像形成侧的清洁单元50。清洁单元50包括用于去除中间转印带31上的残余调色剂的清洁 刮板51、和用于存储由清洁刮板51所收集的废调色剂的废调色剂盒52。定影单元40包括包含卤素加热器等的热源的定影辊41a、和被压抵定影辊41a的 定影辊41b。此外，定影单元40包括将打印纸张P引导至定影辊41a和41b的辊隙部的输 送引导件43、和阻挡由定影单元产生的热的热绝缘盖46。此外，定影单元40包括全部用于 将从定影辊41a和41b排出的打印纸张P输送至设备外部的排出辊44、垂直路径辊45a和 45b以及排出辊48，并且还包括用于装载所排出的打印纸张P的排出托盘47。接着，将说明具有上述结构的彩色复印机的操作。当由CPU发出图像形成开始信 号时，从盒21开始纸张进给操作。例如，在从盒21进给纸张的情况下，首先，由拾取辊22 从盒21逐一拾取打印纸张P。然后，由纸张进给辊对23将打印纸张P通过纸张进给引导件 24输送至定位辊对25。此时，由于定位辊对25没有正在转动，因此打印纸张P的前缘接触 定位辊对25的辊隙部。之后，定位辊对25根据中间转印带31上所形成的图像开始转动。该转动在如下 时刻开始该时刻使得可以将中间转印带31上的调色剂图像在二次转印位置Te处转印到 打印纸张Pi。在图像形成单元处，当发出图像形成开始信号时，在一次转印位置Td处，由一次 转印充电装置35d将感光鼓lid上所形成的调色剂图像一次转印到中间转印带31上。然 后，将该一次转印的调色剂图像输送至一次转印位置Tc。在一次转印位置Tc处，在与将调 色剂图像输送至下一图像形成单元所需的时间相等的时滞之后，进行图像形成。在位置对 准之后，将调色剂图像转印到已经转印了的图像上。在下一图像形成单元处进行相同的处 理。结果，将四色调色剂图像一次转印至中间转印带31上。之后，打印纸张P进入二次转印位置Te并且接触中间转印带31。当打印纸张P通 过二次转印位置Te时，向二次转印辊36施加高压。根据上述处理，中间转印带31上所形 成的四色调色剂图像被转印至打印纸张Pi。之后，由输送引导件43将打印纸张P输送至 定影辊41a和41b的辊隙部。然后，根据定影辊41a和41b处的热和辊隙压力，调色剂图像 被定影到打印纸张P上。然后，由排出辊44、垂直路径辊45a和45b以及排出辊48输送打 印纸张P，并且从设备排出打印纸张P。然后，打印纸张P被装载到排出托盘47上。接着，将参考图2来说明由图像形成设备中所包括的马达控制设备对感光鼓11的 驱动。根据本实施例，为作为从动构件的各个感光鼓11a lid设置DC无刷马达等的马达 100。由控制单元200控制马达100。马达100的驱动力经由齿轮101、驱动轴103和联接 器102传递至感光鼓11。利用该驱动力使感光鼓11转动。编码轮111被固定至驱动轴103。编码轮111以与驱动轴103的角速度相同的角 速度转动。编码器110包括编码轮111和编码器传感器112。编码轮111是透明盘，该透明 盘具有散开至该盘的边缘的、以均勻间隔印制的黑线。编码器传感器112包括光发射部和光接收部，其中，编码轮111置于二者之间。当盘的黑色部分到达光接收部的位置时，朝向光接收部的光被阻挡。另一方面，当盘的透明部 分到达光接收部的位置时，光入射至光接收部上。编码器传感器112根据光是否入射至光 接收部上生成信号。这样，编码器110向控制单元200发送基于驱动轴103的角速度的周 期信号。然后，控制单元200根据从编码器110发送来的信号控制马达100。图3是控制单元200的框图。转动速度检测单元203 (第一检测单元)检测从编码 器110发送来的脉冲信号的周期。转动速度检测单元203通过对图4所示的脉冲信号301 的一个周期(C1 从脉冲信号301的上升到下一上升)中的时钟302的脉冲数量计数来检 测脉冲信号301的周期。时钟302是比脉冲信号301的周期短的恒定周期的脉冲信号。由 例如晶体振荡器生成时钟302，并且时钟302被输入至转动速度检测单元203中。转动速度检测单元203根据检测到的脉冲宽度计算角速度。图5A示出当启动马 达100时驱动轴103的角速度的变化。图5B示出当启动马达100时由转动速度检测单元 203所统计的计数(脉冲周期)。如从图5B可以看出，角速度与计数成反比。因而，可以根 据等式(1)计算角速度。系数K是任意系数。角速度=K/(计数)(1)差计算单元204计算从转动速度检测单元203输出的检测到的角速度与从CPU 201供给的目标角速度之间的差。FB控制单元205计算用于使驱动轴103以目标角速度转 动的校正控制值。根据从差计算单元204输出的差值和从CPU 201供给的反馈增益值(KP、 Tx和TD)，计算该校正控制值。驱动信号生成单元207生成具有如下占空比的PWM控制信号该占空比与通过将 从FB控制单元205输出的校正控制值和从CPU 201输出的目标控制值NTA(;相加所获得的 控制值、或从斜率生成单元206输出的控制值相对应。该PWM控制信号是用于进行马达100 的PWM(脉冲宽度调制)控制的信号。斜率生成单元206输出随着时间经过以恒定比率增 加的控制值。当马达100以恒定角速度转动时，使用通过将从FB控制单元205输出的校正控制 值和从CPU 201输出的目标控制值队4(；相加所获得的控制值。此外，当启动马达100时，使 用从斜率生成单元206输出的控制值。图6示出由FB控制单元205所进行的处理。FB控制单元205根据从差计算单元 204输出的差值“e”进行比例积分微分(PID)控制。根据以下等式(2)计算PID控制用的 控制值。KPe + ^T \edt + TD^
at (2)值KP、Tx和Td是PID控制的比例项401、积分项402和微分项403的反馈增益值， 并且由CPU 201根据驱动轴103的角速度确定这些反馈增益值。图7A和7B示出由斜率生成单元206所进行的处理。斜率生成单元206生成随着 时间经过以恒定比率线性增加的控制值(速度命令值)。如图7A和7B所示，当斜率生成单 元206进行加速控制时，斜率生成单元206根据从CPU 201发送来的计数开始信号，使初始 控制值NSTA (第一控制值)每预定时间AT增加预定量AK，直至最大控制值Nend (第三控制 值)为止，并且将所获得的结果作为控制值输出。
CPU 201在向斜率生成单元206发送计数开始信号之前，设置斜率生成单元206中 的初始控制值Nsta和最大控制值Nend。当控制值达到最大控制值Nend时，斜率生成单元206 向CPU 201发送计数结束信号并停止递增。当从斜率生成单元206发送以恒定比率线性增加的控制值时，驱动信号生成单元 207将占空比以恒定比率线性增加的PWM控制信号输出至马达100。如从图8A中的时间tl t2可以看出，马达100的角速度跟随如从图8B中的时 间tl t2可以看出的线性增加的控制值而线性增加。然而，加速时马达100的角速度在 延迟的时刻应答PWM控制信号(占空比线性增加)。因而，马达100的角速度与由PWM控制 信号所表示的角速度不一致。由于该原因，如果控制值如图8B中的虚线所示变化、以使得 该变化表示先急剧上升然后保持平稳，则由于在控制值的增加停止之后进行用于获得与该 控制值相对应的角速度的反馈控制，因此如图8A中的虚线所示，马达100的角速度的启动 特性将为非线性。因而，CPU 201将最大控制值Nend设置为如下值该值使得马达100的角速度在至 少达到目标角速度之前，如图8A所示线性增加。换言之，CPU 201将最大控制值Nend设置为 比目标控制值Ntm高预定百分比的值，以使得在增加的控制值达到最大控制值Nend之前，马 达100的角速度达到目标角速度。根据本实施例，CPU 201将最大控制值Nend设置为用于获 得比目标角速度高10%的角速度的控制值。这样，马达100用的控制值从与比目标角速度小的角速度相对应的第一控制值 起，以恒定比率向与比目标角速度大的角速度相对应的第三控制值线性增加。换言之，对于 马达100所使用的控制值进行前馈控制，以使得控制值从与比目标角速度小的角速度相对 应的第一控制值起，向与比目标角速度大的角速度相对应的第三控制值线性增加。在马达100的角速度达到目标角速度(图8A中的时间t2)之前，如从图8B中的 时间tl t2可以看出，CPU 201根据从斜率生成单元206输出的控制值使马达100加速。 当马达100的角速度达到目标角速度时(图8A中的时间t2)，如图8B中从时间t2起的实 线所示，目标控制值Ntte(第二控制值)用于控制角速度，以使得马达100以目标角速度运 行。然后，马达100被控制为马达100以目标角速度运行。换言之，当马达100的角速度达到目标角速度时，用于使马达100运行的控制值改 变为目标控制值NTAe。然后，将根据转动速度检测单元203的检测结果的控制值用于马达 100。换言之，当马达100的角速度达到目标角速度时，进行前馈控制，以使得控制值临时改 变为目标控制值NTAe。之后，进行反馈控制，并且将根据由转动速度检测单元203所进行的 检测的结果的控制值用于使马达100运行。根据马达100的性能、转矩负荷和惯性确定预定时间Δ T和预定量Δ K。例如，如 果30m · Nm的负荷和400g · cm2的惯性(包括马达)连接至额定输出为15W的马达，则优 选将预定时间Δ T和预定量Δ K设置为允许马达100的速度在约300ms内从Orpm加速至 2000rpm的值。此外，优选初始控制值Nsta处于可以启动马达100的水平。根据本实施例， PWM控制信号的占空比约为10% 20%。图9是驱动信号生成单元207的框结构。由加法单元501将从FB控制单元205输出的控制值和从CPU 201输出的用于指 示目标角速度的控制值Ntte相加。将由加法单元501相加所得的控制值和由斜率生成单元
8206生成的控制值输入至选择器502中。选择器502根据从CPU 201发送来的信号，选择 从斜率生成单元206输出的控制值或从加法单元501输出的控制值。当使马达100加速 时，CPU 201指示选择器502选择从斜率生成单元206输出的控制值，直到转动速度检测单 元203判断为马达100已经达到目标角速度为止。当马达100已经达到目标角速度时，CPU 201指示选择器502选择从加法单元501输出的控制值。PWM信号生成单元503根据由选择器502所选择的控制值和从CPU 201发送来的 PWM频率的信息，生成PWM控制信号，并将该PWM控制信号供给至马达100。此外，CPU 201 对在选择器502选择来自加法单元501的控制值时(在由FB控制单元205进行反馈控制 时)的控制值(PWM占空比)求平均值，并将所获得的平均控制值存储在存储器202中。然 后，在下次启动马达100时，CPU 201将存储器202中所存储的平均控制值输入至加法单元 501中。当启动马达100时，CPU 201将该马达上次工作时的平均控制值输入至加法单元 501中。输入加法单元501中的目标控制值是目标控制值NTAe。图10是示出在马达100的启动期间由CPU 201所执行的处理的流程图。在步骤S 601中，CPU 201指示驱动信号生成单元207的选择器502选择来自斜 率生成单元206的控制值。在步骤S 602中，CPU201根据计数开始信号，指示斜率生成单 元206开始从初始控制值Nsta向最大控制值Nend增加。将由斜率生成单元206增加的控制 值发送至选择器502。在步骤S603中，在斜率生成单元206进行增加时，CPU 201监视斜率生成单元 206，并判断增加后的控制值是否达到最大控制值NEm。CPU 201通过监视是否已经从斜率 生成单元206输出计数结束信号来进行判断。如果CPU 201判断为控制值尚未达到最大控 制值Nend (步骤S603中为“否”)，则处理进入步骤S604。在步骤S604中，CPU 201根据由 转动速度检测单元203所获得的检测结果，判断马达100的角速度是否已经达到目标角速 度。如果CPU 201判断为角速度尚未达到目标角速度(步骤S604中为“否”)，则处理返回 至步骤S603。如果CPU 201判断为角速度已经达到目标角速度(步骤S604中为“是”)，则 处理进入步骤S605。在步骤S605中，CPU 201指示驱动信号生成单元207的选择器502选 择来自加法单元501的控制值。如上所述，由CPU 201将目标角速度输入至差计算单元204中并将目标控制值NTAe 输入至加法单元501中。此外，如以下所述，当控制从前馈控制改变为反馈控制时，由于FB 控制单元205被复位，因此FB控制单元205中所存储的差也被复位。因而，从加法单元501 获得的控制值将是用于维持目标角速度的控制值。在步骤S603中，如果CPU 201判断为控 制值已经达到最大控制值Nend (步骤S603中为“是”)，则处理进入步骤S605。在选择器502选择来自加法单元501的信号之后，在步骤S606中，CPU 201获取从 加法单元501输出的控制值，并计算平均控制值。在步骤S607中，CPU 201判断马达100是 否因异常事件已经停止。如果CPU 201判断为马达100没有因异常事件而停止(步骤S607 中为“否”)，则处理进入步骤S608。在步骤S608中，CPU 201利用在步骤S606中计算出的 平均控制值替换存储器202中所存储的目标控制值NTAe。此外，如果CPU 201判断为马达100因异常事件已经停止(步骤S607中为“是”)， 则CPU 201不更新目标控制值NTAe。这种情况下的异常事件是，向马达100施加过多负荷、 并且马达100的角速度在预定时间段(例如，1秒以上)内相对目标角速度偏离预定量(例如，约士7% )的状态，或者编码器110在预定时间段(例如，100ms)内没有输入信号的状 态。在进行马达100的反馈控制时，在步骤S606中进行的平均控制值的计算继续。此外，在选择器502选择由斜率生成单元206生成的控制值时，CPU 201继续FB控 制单元205的复位操作(继续向FB控制单元205输出复位信号)。当选择器502将控制值 改变为从FB控制单元502 (加法单元501)获得的控制值时，CPU 201取消FB控制单元205 的复位操作。复位操作被取消的时刻是紧挨反馈控制开始之后的时刻或从反馈控制开始起经 过预定时间段(例如，50ms)的时刻。如果在从反馈控制开始起经过预定时间段时复位操作 被取消，则根据从反馈控制开始的时间到复位操作被取消的时间的比例项401进行控制。 由此，可以补充与目标控制值Ntm有关的极小的差。根据上述处理，当启动马达100时，可以开始马达100的角速度，以使得马达100 的角速度如图8A所示先急剧上升然后变平。通过对驱动感光鼓11的马达100和驱动使中 间转印带31转动的驱动辊32的马达应用该控制，各马达的角速度均能够先急剧上升然后 保持平稳。如果感光鼓11的马达或中间转印带31的马达是步进马达，则可以根据上述控 制启动DC马达，以使得DC马达的角速度先急剧上升然后保持平稳，并且还可以根据已知的 控制操作启动步进马达，以使得步进马达的角速度先急剧上升然后保持平稳。这样，可以消 除感光鼓11和中间转印带31之间的圆周速度差，并且可以防止感光鼓和中间转印带之间 在一次转印单元处的滑移。这有助于防止感光鼓或中间转印带上的表面缺陷。接着，将说明马达100的负荷的变化。图11相对于图像形成设备的累积图像形成 数量示出驱动感光鼓11的马达100的负荷。如图11所示，当图像形成数量为A或D时，感 光鼓11的负荷最小。随着累积图像形成数量增加，负荷逐渐增大。图11所示的图像形成数 量A和D是当感光鼓11为新的时的累积图像形成数量。在图像形成数量D前后，换言之， 在利用新鼓替换感光鼓11前后，感光鼓11的负荷大幅改变。现在将说明感光鼓11的负荷随着累积图像形成数量的增加而增大的原因。图12A 和12B是感光鼓11的与清洁装置15接触的一部分的放大图。当感光鼓11为新的或接近新的(例如，在图11中的累积图像形成数量B的状态 下)时，如图12A所示，感光鼓11的表面粗糙。然而，当由清洁装置15重复进行用于从感 光鼓11的表面去除调色剂的调色剂去除操作时，感光鼓11的表面被逐渐磨损。图12B示出在图11中的累积图像形成数量C的状态下感光鼓11的表面状态。当 刮擦感光鼓11的表面时，感光鼓11和清洁装置15之间的接触面积增大，并且相应地，二者 之间的摩擦增大。因而，根据累积图像形成数量的增加，感光鼓11的负荷增大。因此，马达 100的负荷也增大。如上所述，随着感光鼓11的累积图像形成数量增加，感光鼓11的负荷也逐渐增 大。当感光鼓11劣化并且利用新鼓替换感光鼓11时，新感光鼓11的负荷大幅减小。如 果感光鼓11的负荷逐渐变化，则通过使用马达上次工作时的平均控制值作为目标控制值 Ntte，该目标控制值Ntm将是与感光鼓11的负荷的变化相对应的值。然而，如果感光鼓11的负荷大幅变化，则即使使用马达上次工作时的平均控制值 作为目标控制值NTAe，也不能将该目标控制值Ntm看作为与感光鼓11的负荷的变化相对应 的控制值。因而，当利用新鼓替换感光鼓11时，不使用马达上次工作时的平均控制值作为
10目标控制值Ntm，并且将使用(与新感光鼓11的负荷相对应的)预定控制值。图13是用于判断是否已经利用新鼓替换感光鼓11的电路图的框图。鼓单元700包括感光鼓11、清洁装置15和熔断器17。鼓单元700从图像形成设备 10可移除。新的鼓单元700包括未被熔断的熔断器17。当将鼓单元700设置在图像形成 设备10中时，熔断器17连接至新鼓判断电路701 (第二检测单元)。新鼓判断电路701包 括电阻器702和晶体管703。当将鼓单元700设置在图像形成设备10中时，使熔断器17、 电阻器702、以及晶体管703的集电极和发射极串联连接。然后，施加3. 3V(伏特)的电压。电阻器702用于限制电流，并且晶体管703用于判断是否向熔断器17供给电流。 CPU 201检测熔断器17和电阻器702的接触电压704，并控制晶体管703的导通/截止。 由于电阻器702用于限制熔断器17被熔断时的电流，因此优选电阻为约10 Ω (欧姆)。此 外，优选熔断器17在约IOOmA时被熔断。当感光鼓11进行了预定数量的图像形成(例如， 5万个图像)、或感光鼓11的表面膜的厚度减小至比预定厚度薄的水平时，由服务人员替换 感光鼓11。图14是示出由CPU 201所执行的新感光鼓11的检测的流程图。在步骤S800中，接通图像形成设备的电源。在步骤S801中，CPU 201判断接触电 压704是否大于或等于阈值电压，换言之，是否处于高电平。如果接触电压704处于高电平， 换言之，如果熔断器17尚未被熔断(步骤S801中为“是”)，则处理进入步骤S802。在步骤 S802中，CPU 201将目标控制值NtteS置为预定值。该预定值是与新感光鼓11的负荷(转 矩)相对应的(适合于驱动替换后的感光鼓的)目标控制值。该预定值被预先存储在存储 器202中。在步骤S803中，CPU 201导通晶体管703并使熔断器17熔断。在步骤S804中， CPU 201判断接触电压704是否低于阈值电压，即是否处于低电平。如果接触电压704不 是处于低电平(步骤S804中为“否”)，则处理返回至步骤S803，并且使晶体管703连续导 通。如果熔断器17被熔断、并且CPU 201判断为接触电压704处于低电平(步骤S804中 为“是”)，则处理进入步骤S805。在步骤S805中，CPU 201断开晶体管703，并且新鼓检测 的处理结束。尽管已经根据以上说明检测了是否利用新鼓替换感光鼓，但本发明不限于这种检 测。例如，可以检测是否已经替换了感光鼓，而与替换鼓是否为新鼓无关。在这种情况下， 可以使用与替换感光鼓的负荷相对应的控制值作为目标控制值。可以为感光鼓设置用于存 储与感光鼓的负荷相对应的控制值的存储器。然后，当替换感光鼓时，可以从替换后的感光 鼓的存储器读出控制值。如上所述，如果没有利用新鼓替换感光鼓11，则通过将马达上次工作时的平均控 制值设置为目标控制值Ntm，该目标控制值Ntm将与本感光鼓11的负荷相对应(参见图 15B)，并且可以实现稳定的马达启动(参见图15A)。换言之，尽管感光鼓11的负荷根据感 光鼓11的累积操作次数的增加而增大，但CPU 201可以使用适合于该负荷的控制值。因此， 在启动时使用的前馈控制改变为反馈控制之后，马达100的角速度不会波动。另一方面，如上所述，如果利用新鼓替换感光鼓11，则代替使用马达上次工作时 的平均控制值，使用与新感光鼓11的负荷相对应的控制值(参见图15D)作为目标控制值 NTAe。因此，可以实现稳定的启动(参见图15C)。换言之，由于当角速度达到目标角速度时使用的控制值Ntte与替换后的感光鼓11的负荷相对应，因此在启动时使用的前馈控制改变 为反馈控制时，马达100的角速度不会波动。由此，即使在紧挨替换了感光鼓11之后，也可 以进行稳定的启动。尽管根据本典型实施例，由DC马达驱动感光鼓11，但还可以将本典型实施例的控 制应用于用于驱动利用新构件要替换的从动构件的DC马达。例如，当DC马达驱动向中间 转印带31传递驱动的驱动辊32时，可以进行相同的控制。此外，尽管根据本实施例，通过使用熔断器检测感光鼓11是否是新鼓，但可以在 鼓单元700中设置存储器，并且可以将鼓是新的还是旧的存储在存储器中。通过读出该信 息，可以检测鼓是新的还是旧的。此外，根据本实施例，将在感光鼓11是新鼓的情况下设置的目标控制值Ntm存储 在存储器202中。然而，通过在鼓单元700中设置存储器，可以将控制值存储在该存储器中。 以这种方式，可以设置与各个感光鼓11的差异相对应的目标控制值。因此，可以实现更加 稳定的启动控制。此外，根据本实施例，将马达上次工作时的平均控制值存储在存储器202中。然 而，可以在鼓单元700中设置存储器，并且可以将平均控制值存储在该存储器中。然后，在 下次启动马达时，可以从存储器读出平均控制值。以这种方式，即使将鼓单元700从图像形 成设备移除、并用于不同的图像形成设备中，也可以实现稳定的启动控制。此外，根据本实施例，如果感光鼓11不是新鼓，则使用马达100上次工作时的平均 控制值作为目标控制值NTAe。然而，还可以使用紧挨马达100上次停止之前的控制值作为目 标控制值NTAe。换言之，可以使用以前的反馈控制中使用的控制值作为目标控制值NTAe。此外，尽管根据本实施例，由设置在驱动轴103上的编码器110检测马达100的角 速度，但可以根据从马达100输出的频率发生器(re)信号检测该角速度。此外，可以通过 检测感光鼓11或中间转印带31的圆周速度并通过使用检测结果，来进行上述处理。此外，尽管根据本实施例，使用控制值通过PWM控制来控制马达100，但还可以根 据该控制值使用电压来控制马达100。尽管已经参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的 典型实施例。所附权利要求书的范围符合最宽的解释，以包含所有这类修改、等同结构和功 能。
1权利要求
一种用于控制直流马达的马达控制设备，所述马达控制设备包括第一检测单元，用于检测所述直流马达的角速度；从动构件，被配置为由所述直流马达驱动；控制单元，用于在所述直流马达的启动期间，进行用于使用于控制所述直流马达的驱动的控制值从与比目标角速度小的角速度相对应的第一控制值改变为与所述目标角速度相对应的第二控制值的前馈控制，并且将所述前馈控制改变为用于基于所述第一检测单元的检测结果控制所述控制值的反馈控制，以保持所述直流马达处于所述目标角速度；以及第二检测单元，用于检测是否替换了所述从动构件，其中，如果所述第二检测单元没有检测到所述从动构件的替换，则所述控制单元将以前的反馈控制中使用的控制值设置为所述第二控制值，并且如果所述第二检测单元检测到所述从动构件的替换，则所述控制单元将与替换后的从动构件相对应的预定控制值设置为所述第二控制值。
2.根据权利要求1所述的马达控制设备，其特征在于，如果所述第二检测单元没有检 测到所述从动构件的替换，则由所述控制单元所设置的以前的反馈控制中使用的控制值是 平均控制值。
3.根据权利要求1所述的马达控制设备，其特征在于，所述第二检测单元检测是否利 用新构件替换了所述从动构件。
4.根据权利要求1所述的马达控制设备，其特征在于，用于控制所述直流马达的驱动 的控制值是速度命令值。
5.根据权利要求1所述的马达控制设备，其特征在于，还包括信号生成单元，所述信号 生成单元用于基于由所述控制单元所指示的控制值，生成用于通过脉冲宽度调制控制来控 制所述直流马达的信号。
6.根据权利要求1所述的马达控制设备，其特征在于，所述控制单元在所述直流马达 的启动期间的所述前馈控制中，使所述控制值从所述第一控制值起以恒定比率向与比所述 目标角速度大的角速度相对应的第三控制值增加，在所述前馈控制期间所述第一检测单元 的检测结果达到所述目标角速度时将所述控制值改变为所述第二控制值，然后将所述前馈 控制改变为所述反馈控制。
7.根据权利要求1所述的马达控制设备，其特征在于，与替换后的从动构件相对应的 预定控制值是与该替换后的从动构件的负荷相对应的控制值。
8.一种图像形成设备，包括根据权利要求1所述的马达控制设备，其中，所述从动构件 包括用于在薄片上形成图像的感光鼓和中间转印带之一。
9.根据权利要求8所述的图像形成设备，其特征在于，所述第一检测单元包括用于检 测所述感光鼓或所述中间转印带的驱动轴的角速度的编码器。
全文摘要
本发明涉及马达控制设备和图像形成设备。一种用于控制直流马达的马达控制设备，所述马达控制设备包括第一检测单元，用于检测所述直流马达的角速度；从动构件，被配置为由所述直流马达驱动；控制单元，用于在所述直流马达的启动期间，进行用于使用于控制所述直流马达的驱动的控制值从与比目标角速度小的角速度相对应的第一控制值改变为与所述目标角速度相对应的第二控制值的前馈控制，并且将所述前馈控制改变为用于基于所述第一检测单元的检测结果控制所述控制值的反馈控制，以保持所述直流马达处于所述目标角速度；以及第二检测单元，用于检测是否替换了所述从动构件。
文档编号G03G15/00GK101938235SQ20101021688
公开日2011年1月5日 申请日期2010年6月30日 优先权日2009年6月30日
发明者前田赖嗣 申请人:佳能株式会社