CN101938240A - 电动机控制设备和图像形成设备 - Google Patents

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Abstract

一种电动机控制设备和图像形成设备，该电动机控制设备用于控制DC电动机，包括：检测单元，用于检测DC电动机的角速度；从动构件，其被DC电动机驱动；以及控制单元，用于在开始驱动DC电动机时，将用于控制DC电动机的驱动的控制值以预定的增大率从第一控制值增大到第二控制值，其中，所述控制单元基于检测单元的检测结果，检测DC电动机的启动特性，并且根据所检测到的启动特性和预定启动特性的比较结果，校正第一控制值或增大率，从而使得DC电动机的启动特性变得更接近预定启动特性。

Description

电动机控制设备和图像形成设备
技术领域
本发明总的来说涉及电动机控制和图像形成，尤其涉及一种控制直流(DC)电动机的电动机控制设备和包括该电动机控制设备的图像形成设备。
背景技术
存在如下工作方式的复印机和打印机：在感光鼓上形成调色剂图像，将调色剂图像转印至中间转印带，然后将调色剂图像从中间转印带转印至记录材料。这样的复印机和打印机可以配置成通过不同的电动机驱动感光鼓和中间转印带来实现高图像质量。
上述复印机和打印机中的感光鼓和中间转印带在转印位置处相互接触。如果感光鼓和中间转印带的圆周速度不同，则它们可能因此而出现刮痕。
当以目标速度控制感光鼓和中间转印带的圆周速度时，不会发生这一问题。然而，如果通过不同的DC电动机驱动感光鼓和中间转印带，则各DC电动机的驱动启动不同，因此变得不稳定。
存在用于稳定DC电动机的驱动启动的各种方法。日本特开平7-039181号公报讨论了在开始驱动电动机时增大用于控制电动机的转动速度的脉冲宽度调制(PWM)信号。以预定比率从低占空比开始增大PWM信号，从而以较小过冲在较短时间内开始驱动DC电动机。
此外，日本特开2007-156238号公报讨论了在开始驱动DC电动机时控制输入给电动机的时钟频率以使其低于目标频率。然后，将时钟频率增大到目标频率。
如果在开始驱动电动机时进行控制以使得控制值从低控制值增大到目标控制值，则DC电动机的角速度线性增大到某一点。然而，当接近目标角速度时，角速度非线性增大。结果，在非线性增大期间，在感光鼓和中间转印带之间产生圆周速度差。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种电动机控制设备，所述电动机控制设备用于控制直流电动机即DC电动机，包括：检测单元，用于检测所述DC电动机的角速度；从动构件，其被所述DC电动机驱动；以及控制单元，用于在开始驱动所述DC电动机时，将用于控制所述DC电动机的驱动的控制值以预定的增大率从第一控制值增大到第二控制值，其中，所述控制单元基于所述检测单元的检测结果检测所述DC电动机的启动特性，并且根据所检测到的启动特性和预定启动特性的比较结果校正所述第一控制值或所述增大率，从而使得所述DC电动机的启动特性变得更接近所述预定启动特性。
根据本发明的另一方面，提供一种包括上述电动机控制设备的图像形成设备，该图像形成设备被配置成通过使用所述DC电动机来驱动用于在记录材料上形成图像的感光鼓或中间转印带。
通过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显而易见。
附图说明
包括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，并与说明书一起用来解释本发明的原理。
图1示出根据本发明典型实施例的彩色复印机的截面图；
图2示出根据本发明典型实施例用于驱动感光鼓11的结构；
图3是示出控制图2所示的电动机100的控制单元200的框图；
图4示出图3的转动速度检测单元203进行的检测；
图5A和5B是示出图3的转动速度检测单元203的计数数量和角速度之间的关系的图；
图6是示出图3的FB控制单元205所进行的处理的框图；
图7A和7B示出图3的斜率生成单元206所进行的处理；
图8A和8B是示出控制值和角速度之间的关系的图；
图9是示出图3的驱动信号生成单元207的框图；
图10是示出在开始驱动图2和3的电动机100时所进行的处理的流程图；
图11是示出图2和3的电动机100的角速度的启动特性的图；
图12的(A)～(D)是示出根据本发明典型实施例用于校正启动特性的截矩(intercept)和斜率(slope)的方法的图；
图13是示出根据本发明典型实施例用于校正启动特性的处理的流程图；
图14是示出根据本发明典型实施例控制电动机100a、100b、100c、100d和100e的控制单元200的框图。
具体实施方式
下面参考附图详细说明本发明的各种典型实施例、特征和方面。
图1是示出根据本发明典型实施例以彩色复印机作为例子的图像形成设备的截面图。该彩色复印机包括并列布置的多个图像形成单元，并且采用中间转印系统。该彩色复印机包括图像读取单元1R和图像输出单元1P。尽管示出彩色复印机作为根据本发明的图像形成设备的典型实施例的例子，但是本发明不仅仅局限于彩色复印机，并且可以设置在包括但不局限于复印机、打印机和/或彩色或单色多功能装置的各种其它结构中。
图像读取单元1R光学读取原稿图像，将读取的图像转换成电信号，并且将这些信号发送至图像输出单元1P。图像输出单元1P包括并列布置的多个图像形成单元10(10a、10b、10c和10d)、薄片进给单元20、中间转印单元30、定影单元40和清洁单元50。
各图像形成单元10(10a、10b、10c和10d)的结构相同。在各图像形成单元10的中心，可枢转地支持作为第一图像承载构件的各感光鼓11(11a、11b、11c和11d)，并且在图1所示箭头所表示的方向上转动驱动各感光鼓11。
在感光鼓11a、11b、11c和11d的转动方向上，面向感光鼓11a、11b、11c和11d的外周面布置一次充电装置12(12a、12b、12c和12d)、曝光单元13(13a、13b、13c和13d)、反射镜16(16a、16b、16c和16d)、显影设备14(14a、14b、14c和14d)和清洁设备15(15a、15b、15c和15d)。
一次充电装置12a、12b、12c和12d向感光鼓11a、11b、11c和11d的表面施加均一带电量的电荷。然后，曝光单元13a、13b、13c和13d利用根据记录图像信号调制后的激光束，通过反射镜16a、16b、16c和16d曝光感光鼓11a、11b、11c和11d。结果，在感光鼓11a、11b、11c和11d上形成静电潜像。
然后，分别包含黄色、青色、品红色和黑色四种颜色的显影剂(以下称为调色剂)的显影设备14a、14b、14c和14d可视化形成在感光鼓11a、11b、11c和11d上的静电潜像。分别在图像转印位置Ta、Tb、Tc和Td处，将可视化后的可视图像(调色剂图像)转印到中间转印单元30中作为第二图像承载构件的中间转印带31上。
布置在图像转印位置Ta、Tb、Tc和Td下游的清洁设备15a、15b、15c和15d刮掉未被转印到中间转印带31而残留在感光鼓11a、11b、11c和11d上的调色剂，以清洁鼓的表面。通过上述处理，利用各调色剂顺次形成图像。
薄片进给单元20包括用于容纳记录材料P的盒21、从盒21一次一张地送出记录材料P的搓纸辊22和进一步输送从搓纸辊22送出的记录材料P的薄片进给辊对23。此外，薄片进给单元20包括薄片进给导轨24和将记录材料P与中间转印带31上的图像同步送至二次转印位置Te的定位辊25。
通过向中间转印带31传送驱动力的驱动辊32、由中间转印带31的转动来驱动的从动辊33和二次转印相对辊34，支持中间转印单元30中的中间转印带31。在驱动辊32和从动辊33之间形成一次转印平面A。通过脉冲电动机(未示出)转动驱动驱动辊32。
在中间转印带31面向感光鼓11a、11b、11c和11d的各一次转印位置Ta、Tb、Tc和Td处，布置一次转印充电装置35(35a、35b、35c和35d)位于中间转印带31的内测。面向二次转印相对辊34布置二次转印辊36，从而通过中间转印带31和二次转印辊36之间的辊隙形成二次转印位置Te。向着中间转印带31以适度的压力对二次转印辊36加压。
将用于清洁中间转印带31的图像形成面的清洁单元50布置在中间转印带31上的二次转印位置Te的下游。清洁单元50包括用于刮掉残留在中间转印带31上的调色剂的刮板51和用于储存由清洁刮板51刮掉的废调色剂的废调色剂箱52。
定影单元40包括定影辊41a和41b，其中，定影辊41a包含卤素加热器等的内部加热源，并向着定影辊41a对定影辊41b加压。定影单元40还包括将转印材料P引导至定影辊对41a和41b的辊隙部的导轨43和将定影单元40的热限制在定影单元40内部的定影单元绝热罩46。定影单元40还包括将从定影辊对41a和41b排出的转印材料P进一步引导至该设备的外部的内部排出辊44、垂直路径辊45a和45b、排出辊48和用于堆叠转印材料P的排出托盘47。
下面将说明上述彩色复印机的操作。当中央处理单元(CPU，未示出)发出图像形成操作开始信号时，从盒21开始薄片进给操作。更具体地，搓纸辊22从盒21一次一张地送出转印材料P。然后，薄片进给辊对23沿着薄片进给导轨24引导转印材料P，以将其输送至定位辊25。
转印材料P的前端触及没有转动的定位辊25之间的辊隙部。然后，定位辊25与在中间转印带31上所形成的图像同步开始转动。设置定位辊25开始转动的定时，以使得转印材料P和中间转印带31上的调色剂图像正好在二次转印位置Te处相互会合。
此外，当CPU发出图像形成开始信号时，一次转印充电装置35d在一次转印位置Td处将在感光鼓11d上所形成的调色剂图像一次转印至中间转印带31。
然后，一次转印后的调色剂图像被输送至下一一次转印位置Tc。在一次转印位置Tc处，在延迟在各图像形成单元10之间输送调色剂图像所需的时间量之后，形成图像。然后，通过对准位置将下一调色剂图像转印在前一图像的上面。在其它图像形成单元中重复相同处理，从而将四种颜色的调色剂图像一次转印至中间转印带31。
然后，记录材料P进入二次转印位置Te，并且在接触中间转印带31时，在记录材料P通过二次转印位置Te的时刻，向二次转印辊36施加高压。结果，将通过上述处理被转印至中间转印带31的四种颜色的调色剂图像转印在记录材料P的表面上。
然后，输送导轨43将记录材料P引导至定影辊41a和41b的辊隙部，并且通过定影辊41a和41b的热和辊隙压力，将调色剂图像定影在记录材料P的表面上。排出辊44、垂直路径辊45a和45b以及排出辊48将记录材料P输送并排出至设备外部，以将其堆叠在排出托盘47上。
下面参考图2说明图像形成设备中所包括的电动机控制设备对感光鼓11的驱动。根据本典型实施例，对作为从动构件的各感光鼓11(11a、11b、11c和11d)和驱动辊32(驱动辊32驱动中间转印带31)，设置DC无刷电动机等的电动机100。
参考图2，由控制单元200控制电动机100。通过齿轮101、驱动轴103和联接器(coupling)102将电动机100的驱动力传送给感光鼓11。结果，使感光鼓11转动。
将编码器轮111固定在驱动轴103上，从而使得驱动轴103和编码器轮111以相同角速度转动。编码器110包括编码器轮111和编码器传感器112。编码器轮111是等角度印刷有黑色放射状线的透明圆盘。
编码器传感器112包括被布置成夹持编码器轮111的光发射单元和光接收单元。当该圆盘的黑色部分到达光接收单元的位置时，阻止光进入光接收单元。当该圆盘的透明部分到达光接收单元的位置时，光进入光接收单元。编码器传感器112根据光是否进入光接收单元生成信号。
如上所述，编码器110以与驱动轴103的角速度相对应的周期向控制单元200提供信号。然后，控制单元200基于来自编码器110的信号控制电动机100。
图3是示出控制单元200的框图。参考图3，转动速度检测单元203检测从编码器110输出的脉冲信号的周期。如图4所示，转动速度检测单元203通过计数脉冲信号301的一个周期(即从脉冲信号301的前沿到下一个前沿的C1)内的时钟302的数量，来检测脉冲信号301的周期。
时钟302是与脉冲信号301的周期相比较短的恒定频率的脉冲信号。通过晶体振荡器生成时钟302，并且将时钟302输入给图3的转动速度检测单元203。
然后，转动速度检测单元203根据所检测到的脉冲宽度计算角速度。图5A示出在开始驱动电动机100时驱动轴103的角速度的变化，并且图5B示出此时通过转动速度检测单元203计数出的计数数量(脉冲周期)。参考图5A，角速度随着时间而增大，并且参考图5B，相反地，计数数量随着时间而减少。
因此在角速度和计数数量之间存在反比关系，并且基于下述公式(1)计算角速度。然后，转动速度检测单元203将所检测到的角速度输出给差计算单元204和CPU 201。在公式(1)中，K是给定系数。
角速度＝K/计数数量            (1)
图3的差计算单元204计算从转动速度检测单元203输出的检测到的角速度和从CPU 201提供的目标角速度之间的差。反馈(FB)控制单元205计算使驱动轴103以目标角速度转动所需的校正控制值。FB控制单元205基于从差计算单元204输出的差值和从CPU 201提供的反馈增益值(Kp、KI和KD)来计算该校正控制值。
驱动信号生成单元207基于通过将从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NTAG相加所获得的控制值、或者从斜率生成单元206输出的控制值，生成占空(duty)的脉冲宽度调制(PWM)控制信号。PWM控制信号用于对电动机100进行PWM控制。
斜率生成单元206输出随着时间以恒定比率增大的控制值。当以恒定角速度转动电动机100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NTAG相加所获得的控制值。此外，当开始驱动电动机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基于从差计算单元204输出的差值，进行比例积分微分(PID)控制。基于公式(2)计算进行PID控制时所使用的控制值。
K P e + 1 T I ∫ edt + T D de dt - - - ( 2 )
在上述公式中，Kp、TI和TD是PID控制的比例部401、积分部402和微分部403中的反馈增益值。基于驱动轴103的角速度，通过CPU 201确定这些反馈增益值。
图7A和7B示出斜率生成单元206所进行的处理。斜率生成单元206生成随着时间以固定比率(即预定增大率)线性增大的控制值(即速度命令值)。参考图7A和7B，当进行加速控制时，斜率生成单元206在从CPU 201输入计数开始信号时开始增大控制值。斜率生成单元206将控制值从初始值NSTA(第一控制值)开始以每隔预定时间ΔT增大预定量ΔK(即以预定增大率增大控制值)的方式增大到最大值NEND(第二控制值)。然后，斜率生成单元206输出该结果作为控制值。
CPU 201在向斜率生成单元206输入计数开始信号之前对斜率生成单元206设置初始值NSTA和最大值NEND。在将控制值增大到最大值NEND时，斜率生成单元206向CPU 201输出计数结束信号来通知计数已结束，并且停止增大控制值。
斜率生成单元206向驱动信号生成单元207输入以固定比率线性增大的控制值。然后，驱动信号生成单元207将占空比以固定比率线性增大的PWM信号输出给电动机100。
图8A和8B是示出控制值和角速度之间的关系的图。参考图8A和8B，随着控制值从时刻t1到时刻t2的线性增大，电动机100的角速度从时刻t1到时刻t2线性增大。然而，当电动机100加速时，相对于占空比线性增大的PWM控制信号，电动机100的角速度的响应延迟。电动机100的角速度因此与由PWM控制信号所表示的角速度不一致。
如果以如图8B中示出的虚线所表示的梯形形状来改变控制值，则由于在停止控制值增大之后进行反馈控制以使角速度更接近与控制值相对应的角速度，因而电动机100的角速度的启动特性变成如图8A中示出的虚线所表示的非线性。
为解决这一问题，CPU 201设置最大值NEND以使得角速度如图8A中示出的实线所示线性增大，直到电动机100的角速度至少达到目标角速度为止。更具体地，将最大值NEND设置为比目标控制值NTAG大一定百分比的值，以使得在所增大的控制值达到最大值NEND之前，电动机的角速度达到了目标角速度。根据本典型实施例，CPU 201将指示比目标角速度大10％的角速度的控制值设置为最大值NEND。
如上所述，指示给电动机100的控制值从与小于目标角速度的角速度相对应的第一控制值以固定比率线性增大到与大于目标角速度的角速度相对应的第二控制值。换句话说，进行前馈控制，其中，指示给电动机100的控制值从与小于目标角速度的角速度相对应的第一控制值线性增大到与大于目标角速度的角速度相对应的第二控制值。
然后，CPU 201从如图8B所示的时刻t1到时刻t2，基于从斜率生成单元206输出的控制值加速电动机100，直到电动机100的角速度达到目标角速度(即图8A中的时刻t2)为止。当电动机100的角速度达到目标角速度(图8A中的时刻t2)时，CPU 201将控制值改变成预定第三控制值NTAG，在预定第三控制值NTAG，预期电动机100以目标角速度转动。这如通过图8B示出的时刻t2之后延续的实线所示。然后，CPU 201控制电动机100以目标角速度转动。
更具体地，一旦电动机100达到目标角速度，CPU 201就将要指示给电动机100的控制值改变成预定第三控制值NTAG。然后，CPU 201基于转动速度检测单元203的检测结果向电动机100指示第四控制值。
换句话说，一旦电动机100达到目标角速度，CPU 201就将控制值改变成预定第三控制值NTAG。然后，CPU 201切换成反馈控制，其中，基于转动速度检测单元203的检测结果，向电动机100指示第四控制值。
通过进行上述控制，在将电动机100的角速度线性增大到目标角速度之后，可以保持目标角速度，如图8A中示出的实线所示。电动机100的角速度的启动特性因此可以变成梯形形状。
基于电动机100的性能、负载转矩和惯性确定预定时间ΔT和预定量ΔK。例如，向额定输出为15W的电动机连接30m*Nm的负载和400g*cm2的惯性(包括电动机)。在这种情况下，期望将ΔT和ΔK设置成使得在约300ms的时间内将电动机100的转动频率从0rpm增大到2000rpm的值。
此外，期望初始值NSTA是电动机100可以开始转动的值。根据本典型实施例，将初始值NSTA设置成PWM控制信号的占空比约为10％～20％的值。
图9是示出控制单元200中的驱动信号生成单元207的框图。参考图9，加法单元501相加从FB控制单元205输出的控制值和指示目标角速度的从CPU 201输出的控制值NTAG。将由加法单元501相加后的控制值和由斜率生成单元206生成的控制值输入至选择器502。
选择器502基于从CPU 201输入的信号，选择从斜率生成单元206和加法单元501输入的控制值中的一个。当加速电动机100时，CPU 201使选择器502选择从斜率生成单元206输入的控制值，直到转动速度检测单元203的检测结果达到目标角速度为止。在达到目标角速度之后，CPU 201使选择器502选择从加法单元501输入的控制值。
PWM信号生成单元503基于从选择器502输入的控制值和从CPU 201接收到的与PWM频率有关的信息，生成PWM控制信号。然后，PWM信号生成单元503将生成的PWM信号提供给电动机100。此外，CPU 201平均选择器502选择从加法单元501输入的控制值期间(即FB控制单元205正在进行反馈控制时)的控制值(PWM占空)。然后，CPU 201将该平均控制值(即第四控制值)存储在存储器202中。
在随后驱动电动机100时，CPU 201将存储在存储器202中的平均控制值输入给加法单元501。换句话说，当开始驱动电动机100时，CPU 201向加法单元501输入电动机100的前一次的平均控制值(第四控制值)作为第三控制值。输入给加法单元501的目标控制值因此为NTAG。
图10是示出在CPU 201开始驱动电动机100时CPU 201所进行的处理的流程图。在步骤S601，CPU 201指示驱动信号生成单元207中的选择器502选择从斜率生成单元206输入的控制值。在步骤S602，CPU 201根据计数开始信号，使斜率生成单元206开始将控制值从初始值NSTA增大到最大值NEND。将通过斜率生成单元206增大后的控制值输入给选择器502。
在步骤S603，在斜率生成单元206增大控制值的同时，CPU201通过监视斜率生成单元206是否输出了计数结束信号，判断正增大的控制值是否达到了最大值NEND。如果CPU 201判断为没有达到最大值NEND(步骤S603为“否”)，则处理进入步骤S604。在步骤S604，CPU 201基于转动速度检测单元203的检测结果判断电动机100的角速度是否达到了目标角速度。
如果电动机100的角速度没有达到目标角速度(步骤S604为“否”)，则处理返回到步骤S603。另一方面，如果电动机100的角速度达到了目标角速度(步骤S604为“是”)，则处理进入步骤S605。在步骤S605，CPU 201指示驱动信号生成单元207中的选择器502选择从加法单元501输入的控制值。
如上所述，CPU 201将目标角速度输入至差计算单元204和加法单元501，并且将目标控制值NTAG输入给加法单元501。此外，当从前馈控制切换成反馈控制时，复位FB控制单元205，从而复位FB控制单元205中累积的差。
结果，从加法单元501输入的控制值变成用于保持目标角速度的控制值。如果在达到目标角速度之前控制值达到了最大值NEND(步骤S603为“是”)，则处理进入步骤S605。
在选择器502选择从斜率生成单元206输入的控制值时，CPU 201继续复位FB控制单元205(即继续向FB控制单元205输出复位信号)。当选择器502切换成选择来自FB控制单元205(即加法单元501)的控制值时，CPU 201解除对FB控制单元205的复位。在开始反馈控制之后，或者在从开始反馈控制时起预定时间(例如，50ms)之后，CPU 201直接解除该复位。
如果CPU 201在从开始反馈控制时起预定时间之后解除复位，则比例部401在开始反馈控制到解除复位之间的时间期间进行控制。因此可以校正目标控制值NTAG的微小误差。
如上所述，由于通过进行前馈控制来开始驱动电动机，因而电动机的启动特性的斜率和截矩根据电动机的负载而不同。如果多个电动机中的每一个驱动相互接触的多个从动构件中的每一个，则当各个电动机的启动特性不同时，从动构件可能相互滑动。
为避免这一情况，需要平衡各个电动机的启动特性以具有预定斜率和截矩。根据本典型实施例，检测电动机100的启动特性，然后校正该启动特性，以使其更接近预定启动特性。
下面说明用于检测电动机100的启动特性的方法。图11示出电动机100的角速度的启动特性。参考图11，水平轴表示从开始向电动机100输出驱动信号(PWM控制信号)起过去的时间，并且垂直轴表示电动机100的角速度。CPU 201在时刻t0开始驱动电动机，然后以固定时间间隔Δt(时刻t1～t10)对电动机100的角速度进行采样，并且将各采样得到的角速度ω1～ω10存储在存储器202中。
在图11所示的例子中，角速度线性增大到t7处的角速度ω7。此外，时刻t8～t10之间的角速度ω8、ω9和ω10是相同值，并且表示已达到了目标角速度。而且，由于时刻t1直接在开始驱动电动机100之后，因而对于角速度ω1可能不能获得稳定值。因此通过省略紧接在开始驱动电动机之后和达到目标角速度之后的角速度，通过使用时刻t2～时刻t7处采样得到的角速度ω2～ω7获得电动机100的启动特性。
将用于采样电动机100的角速度的时间间隔Δt设置成如下值：在除紧接在开始驱动电动机之后和达到目标角速度之后的时间以外的时间，可采样到至少两个角速度，优选可采样到六个角速度。例如，如果进行控制以在从开始驱动电动机100时起300ms之后达到目标角速度，则将Δt设置在30ms和40ms之间。
因此，CPU 201在除紧接在开始驱动电动机之后和达到目标角速度之后的时间以外的多个点处对角速度进行采样。然后，CPU 201基于采样时间和角速度计算电动机100的启动特性的截矩(即启动定时)。
CPU 201判断计算出的电动机100的启动特性的截矩和预定启动特性的截矩之间的差是否在预定值内。CPU 201还判断电动机100的启动特性的斜率和预定启动特性的斜率之间的差是否在预定值内。如果这些差超出预定值，则校正电动机100的启动特性。
下面说明用于校正电动机100的启动特性的截矩和斜率的方法。启动特性的截矩对应于开始向电动机100输出驱动信号(PWM控制信号)到实际开始驱动电动机100之间的时间。
下面参考图12的(A)和(B)说明用于校正启动特性的截矩的方法。
参考图12的(B)，通过将控制值的初始值从NSTA1(虚线)改变成NSTA2(实线)，改变启动特性的截矩。在图12的(B)中，斜率生成单元206用以增大控制值的(由图7所示的ΔT和ΔK确定的)斜率没有改变。通过如上所述改变初始值，实际开始驱动电动机100的时间(启动定时)从ta(虚线)改变成tb(实线)。
在这种情况下，启动特性的斜率在改变控制值的初始值前后几乎不改变。还可以通过移位驱动信号的输出定时来改变电动机的启动时间。然而，由于该控制复杂，因而上述方法是所期望的。
下面参考图12的(C)和(D)说明用于校正启动特性的斜率的方法。
参考图12的(D)，通过改变斜率生成单元206用以增大控制值的斜率，改变启动特性的斜率。例如，将图7所示的ΔT从ΔT1改变成ΔT2，或者将ΔK从ΔK1改变成ΔK2。在图12的(D)中，不改变控制值的初始值NSTA。参考图12的(C)，如果改变用以增大控制值的斜率以使其变成更大斜率，则电动机100达到目标角速度的时刻变成早于改变斜率之前的时刻tc的td(如虚线所示)。
如上所述，校正启动特性的截矩或斜率。然而，可以校正截矩和斜率两者。因此可以通过改变控制值的初始值NSTA和用以增大控制值的斜率(ΔT和ΔK)，校正电动机100的启动特性的截矩和斜率。
图13是示出由CPU 201所进行的用于校正电动机100的启动特性的处理的流程图。CPU 201并行进行图13所示的处理和图10所示的处理。
在步骤S 901，一旦开始驱动电动机100，CPU 201就以固定时间间隔Δt(时刻t1～时刻t10)对电动机100的角速度进行采样。CPU 201将各采样得到的角速度ω1～ω10存储在存储器202中。在步骤S902，排除紧接在开始驱动电动机100之后和达到目标角速度之后的时间，CPU 201使用在时刻t2～时刻t7采样得到的角速度ω2～ω7获取电动机100的启动特性的截矩(启动定时)ΩCAL和斜率SCAL。
在步骤S903，CPU 201停止电动机100。在步骤S904，CPU201判断电动机100是否异常停止。如果电动机100的负载变大从而使得电动机100的角速度在预定时间(例如1秒或更长时间)偏离目标角速度预定量(例如±7％)，则电动机100异常停止。此外，如果在预定时间(例如100ms)从编码器没有输入信号，则电动机100异常停止。
如果CPU 201判断为电动机没有异常停止(步骤S904为“否”)，则处理进入步骤S905。在步骤S905，CPU 201判断所检测到的启动特性的斜率SCAL和斜率的目标值STAG之间的差(即SCAL-STAG)是否小于预定值-SVAL。换句话说，CPU 201判断所检测到的启动特性的斜率是否比目标斜率小预定值以上。预定值SVAL是用于判断是否改变用以增大控制值的斜率的阈值。
如果所检测到的启动特性的斜率比目标斜率小预定值以上(步骤S905为“是”)，则处理进入步骤S906。在步骤S906，CPU201将预定值KVAL与存储在存储器202中的ΔK相加(即，将增大率增大预定量)，以增大启动特性的斜率。CPU 201将结果得到的和作为新的ΔK存储在存储器202中。
另一方面，如果该差(SCAL-STAG)大于或等于预定值-SVAL(步骤S905为“否”)，则处理进入步骤S907。在步骤S907，CPU 201判断该差(SCAL-STAG)是否大于预定值SVAL，即所检测到的启动特性的斜率是否比目标斜率大预定值以上。
如果所检测到的启动特性的斜率比目标斜率大预定值以上(步骤S907为“是”)，则处理进入步骤S908。在步骤S908，CPU201从存储在存储器202中的ΔK减去预定值KVAL(即，将增大率减小预定量)，以减小启动特性的斜率。CPU 201将结果得到的差作为新的ΔK存储在存储器202中。
如果该差(SCAL-STAG)小于或等于预定值SVAL(步骤S907为“否”)，则处理进入步骤S909。此外，在进行步骤S906和步骤S908的处理之后，处理进入步骤S909。在步骤S909，CPU 201判断所检测到的启动特性的截矩ΩCAL和截矩的目标值ΩTAG之间的差(即ΩCAL-ΩTAG)是否小于预定值-ΩVAL。换句话说，CPU 201判断所检测到的启动特性的截矩的值是否比目标截矩的值小预定值以上。预定值ΩVAL是用于判断是否改变控制值的初始值的阈值。
如果所检测到的启动特性的截矩值比目标截矩值小预定值以上(步骤S909为“是”)，则处理进入步骤S910。在步骤S910，CPU 201将预定值NVAL与存储在存储器202中的NSTA相加(即，将第一控制值增大预定量)，以增大启动特性的截矩值。CPU 201将结果得到的和作为新的NSTA存储在存储器202中。换句话说，如果用于检测截矩的定时比目标定时晚预定值以上，则将第一控制值增大预定量。
另一方面，如果该差(ΩCAL-ΩTAG)大于或等于预定值-ΩVAL(步骤S909为“否”)，则处理进入步骤S911。在步骤S911，CPU 201判断该差(ΩCAL-ΩTAG)是否大于预定值ΩVAL，即所检测到的启动特性的截矩值是否比目标截矩值大预定值以上。
如果所检测到的启动特性的截矩值比目标截矩值大预定值以上(步骤S911为“是”)，则处理进入步骤S912。在步骤S912，CPU 201从存储在存储器202中的NSTA减去预定值NVAL(即，将第一控制值减小预定量)，以减小启动特性的截矩值。CPU 201将结果得到的差作为新的NSTA存储在存储器202中。换句话说，如果所检测到的定时比目标定时早预定值以上，则将第一控制值减小预定量。
根据图13所示的处理，当驱动电动机一次时，仅可以在确定的范围内增大或减小斜率和截矩的值。然而，由于每一次驱动电动机时都进行用于增大和减小斜率和截矩的值的处理，因而可以充分进行根据负载变化的校正。此外，如果存在不能立即校正的负载变化，则可以通过多次启动电动机来校正该负载变化，以使得该期间所发生的划痕小到足以可以忽略。
如上所述，基于检测结果来检测开始驱动时的DC电动机的启动特性。然后，校正开始驱动DC电动机时作为控制值的初始值的第一控制值或者控制值的增大率，以使得所检测到的启动特性更接近预定启动特性。
此外，开始时检测DC电动机的启动特性的斜率。如果所检测到的斜率小于目标斜率，则增大增大率，并且如果所检测到的斜率大于目标斜率，则减小增大率。
更具体地，如果所检测到的斜率比目标斜率小预定值以上，则将增大率增大预定量。如果所检测到的斜率比目标斜率大预定值以上，则将增大率减小预定量。此外，检测开始驱动时的DC电动机的启动定时，并且如果所检测到的定时晚于目标定时，则增大第一控制值。如果所检测到的定时早于目标定时，则减小第一控制值。
更具体地，如果所检测到的定时比目标定时晚预定值以上，则将第一控制值增大预定量。如果所检测到的定时比目标定时早预定值以上，则将第一控制值减小预定量。
将上述控制应用于驱动各感光鼓11的电动机100和驱动用于转动中间转印带31的驱动辊32的电动机。结果，各电动机的启动特性变成如图8A所示。换句话说，可以与各电动机的负载无关地以预定梯形形状启动各电动机，并且可以使电动机的启动特性相一致。
图14是示出如图1所示分别驱动感光鼓11a、11b、11c和11d的DC电动机100a、100b、100c和100d以及驱动用来转动中间转印带31的驱动辊32的DC电动机100e的框图。
控制单元200基于从用来检测由DC电动机100a、100b、100c、100d和100e驱动的各从动构件的角速度的编码器110a、110b、110c、110d和110e输出的脉冲信号，检测各个角速度。然后，控制单元200检测DC电动机100a、100b、100c、100d和100e的启动特性，并且校正各启动特性的第一控制值或增大率，以使得特性相互一致。结果，可以避免感光鼓11和中间转印带31之间的圆周速度差。因此可以防止感光鼓和中间转印带在一次转印部处的滑动，并且可以防止感光鼓和中间转印带的刮擦。
此外，如果感光鼓11或中间转印带31的驱动电动机是步进电动机，则可以通过已知控制以梯形形状来启动步进电动机。因此，通过使DC电动机的启动特性与步进电动机的启动特性相一致，可以避免感光鼓11和中间转印带31之间的圆周速度差。
结果，因此可以防止感光鼓和中间转印带在一次转印部处的滑动，并且可以防止感光鼓和中间转印带刮擦。
根据本典型实施例，装配至驱动轴103的编码器110检测电动机100的角速度。然而，可以基于从电动机100输出的FB信号检测角速度。此外，可以基于用于检测感光鼓和中间转印带的圆周速度的结果来进行上述处理。
此外，根据本典型实施例，基于控制值对电动机100进行PWM控制。然而，可以基于控制值对电动机100进行电压控制。
尽管参考典型实施例说明了本发明，但是应该理解，本发明不局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，以包含所有修改、等同结构和功能。

Claims (11)

1.一种电动机控制设备，用于控制直流电动机即DC电动机，所述电动机控制设备包括：
检测单元，用于检测所述DC电动机的角速度；
从动构件，其被所述DC电动机驱动；以及
控制单元，用于在开始驱动所述DC电动机时，将用于控制所述DC电动机的驱动的控制值以预定的增大率从第一控制值增大到第二控制值，
其中，所述控制单元基于所述检测单元的检测结果检测所述DC电动机的启动特性，并且根据所检测到的启动特性和预定启动特性的比较结果校正所述第一控制值或所述增大率，从而使得所述DC电动机的启动特性变得更接近所述预定启动特性。
2.根据权利要求1所述的电动机控制设备，其特征在于，当开始驱动所述DC电动机时，所述控制单元将用于控制所述DC电动机的驱动的控制值以所述预定的增大率从与小于目标角速度的角速度相对应的所述第一控制值增大到与大于所述目标角速度的角速度相对应的所述第二控制值，并且根据所述检测单元检测到所述目标角速度，将所述控制值切换成与所述目标角速度相对应的第三控制值。
3.根据权利要求1所述的电动机控制设备，其特征在于，所述控制单元检测在开始驱动时所述DC电动机的启动特性的斜率，并且，如果所检测到的斜率小于目标斜率，则增大所述预定的增大率，如果所检测到的斜率大于所述目标斜率，则减小所述预定的增大率。
4.根据权利要求1所述的电动机控制设备，其特征在于，所述控制单元检测在开始驱动时所述DC电动机的启动特性的斜率，并且，如果所检测到的斜率比目标斜率小预定值以上，则将所述预定的增大率增大预定量，如果所检测到的斜率比所述目标斜率大预定值以上，则将所述预定的增大率减小预定量。
5.根据权利要求1所述的电动机控制设备，其特征在于，所述控制单元检测在开始驱动所述DC电动机时所述DC电动机的启动定时，并且，如果所检测到的定时晚于目标定时，则增大所述第一控制值，如果所检测到的定时早于所述目标定时，则减小所述第一控制值。
6.根据权利要求1所述的电动机控制设备，其特征在于，所述控制单元检测在开始驱动所述DC电动机时所述DC电动机的启动定时，并且，如果所检测到的定时比目标定时晚预定值以上，则将所述第一控制值增大预定量，如果所检测到的定时比所述目标定时早预定值以上，则将所述第一控制值减小预定量。
7.根据权利要求1所述的电动机控制设备，其特征在于，所述控制值是速度指示值。
8.根据权利要求1所述的电动机控制设备，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，生成用于对所述DC电动机进行脉冲宽度调制控制的信号。
9.根据权利要求2所述的电动机控制设备，其特征在于，在将用于控制所述DC电动机的驱动的控制值切换成所述第三控制值之后，所述控制单元切换成反馈控制，其中，所述反馈控制基于所述检测单元的检测结果控制所述控制值，以维持所述DC电动机的所述目标角速度。
10.一种图像形成设备，其包括根据权利要求1所述的电动机控制设备，所述图像形成设备被配置成通过使用所述DC电动机来驱动用于在记录材料上形成图像的感光鼓或中间转印带。
11.根据权利要求10所述的图像形成设备，其特征在于，所述检测单元是编码器，其中，所述编码器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。
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