CN110635722A - 驱动装置、图像形成装置以及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及驱动装置、图像形成装置以及存储介质。提供在用2个马达驱动搬送辊的1个旋转轴的情况下兼具良好的加速减速特性的驱动装置。驱动装置(20)具备:第1马达(31),对用于搬送纸张的搬送辊(171)的旋转轴(a71)传递动力;第2马达(32),对搬送辊(171)的旋转轴(a71)传递动力;以及马达控制部(21),通过变更控制值,控制第1马达(31)、第2马达(32)的旋转速度,马达控制部(21)在加速时或者在减速时多级地控制第1马达(31)的控制值,并且与变更第1马达(31)的控制值的定时同步地,与第1马达(31)的控制值的变更幅度匹配地变更第2马达(32)的控制值。
Description
技术领域
本发明涉及驱动装置、图像形成装置以及存储介质。
背景技术
在电子照相式打印机等图像形成装置中,通过步进马达来驱动用于搬送纸张的搬送辊。根据步进马达,能够通过简单的控制结构进行准确的速度和位置控制。
但是,近年来,伴随图像形成装置的高速化,要求搬送辊的加速时间缩短、目标速度高旋转化。然而,图像形成装置中使用的通用的步进马达由于输出转矩不足而引起失步(step out),无法在短时间内使搬送辊加速。另外,在如使用高转矩的昂贵的步进马达的情况下,为了确保转矩安全系数而需要始终流过过剩的电流,存在功耗增大的问题。
与其关联地,在专利文献1中,公开了如下技术:在起动时将无刷马达的输出与步进马达的输出耦合,通过无刷马达在步进马达侧的驱动列使转矩产生,在之后的定速旋转时通过步进马达进行驱动。
在使停止状态的步进马达加速至目标速度的情况下,在立即以目标速度的控制时钟控制时,发生旋转锁定的失步的现象,所以一般通过使控制时钟的频率逐渐增加来防止发生这样的问题。
与其关联地,在专利文献2中,在直至驱动图像读取装置的滑架的步进马达的目标速度的加速时,使控制时钟的频率逐渐增加,并且在达到目标速度的跟前的基准速度A时,对控制时钟设置恒定部分(定速),之后在由于过冲(overshoot)后的速度降低而达到基准速度B水平时,再使控制时钟的频率增加至目标值,从而实现驱动开始时的速度的稳定化。
现有技术文献
专利文献1:日本特开2006-017988号公报
专利文献2:日本特开2002-259957号公报
发明内容
然而,在专利文献2公开的技术中,存在为了在多个基准速度的各个基准速度下进行速度控制而控制变得复杂的问题。另外,在专利文献1中,公开了在起动时使无刷马达的输出与步进马达的输出耦合的技术,但关于起动时的稳定化控制没有公开任何内容。
本发明是鉴于上述情形而完成的,提供一种在用2个马达驱动搬送辊的1个旋转轴的情况下兼具良好的加速减速特性的驱动装置以及图像形成装置。
本发明的上述目的通过下述的方法而实现。
(1)一种驱动装置,具备:
第1马达,对用于搬送纸张的搬送辊的旋转轴传递动力;
第2马达,对所述搬送辊的所述旋转轴传递动力;以及
马达控制部,通过变更控制值,控制所述第1马达、所述第2马达的旋转速度,
在加速时或者在减速时,所述马达控制部多级地控制所述第1马达的控制值,并且与变更所述第1马达的控制值的定时同步地,与所述第1马达的控制值的变更幅度匹配地变更所述第2马达的控制值。
(2)在上述(1)记载的驱动装置中,
所述第1马达是以与作为所述控制值的时钟信号的波长对应的旋转速度旋转的马达,
所述马达控制部与所述时钟信号反转的定时同步地变更所述第2马达的控制值。
(3)在上述(2)记载的驱动装置中,
所述驱动装置还具备存储器,该存储器关于针对所述第1马达的控制值,存储有在基于固定的加速度的线性的速度变更中使用的第1表以及在从旋转开始起的预定期间或者在直至目标速度的预定期间在非线性的速度变更中使用的第2表,
所述马达控制部根据与目标速度对应的拐点(infection point)的设定,针对所述第1马达进行使用所述第1表的速度变更,达到所述拐点的速度,从而切换为使用所述第2表的速度变更,
与变更所述第1马达的控制值的定时同步地变更所述第2马达的控制值。
(4)在上述(3)记载的驱动装置中,
在所述第1表中记载计数器值,在所述第2表中记载加速度值,
所述马达控制部具备通过以基准周期计数与输入的计数器值对应的量而生成所述时钟信号的定时器功能,
所述马达控制部将所述第1表的计数器值或者根据所述加速度值和所述第1表的计数器值或紧前面的计数器值计算出的计数器值输入到所述定时器功能。
(5)在上述(3)或者(4)记载的驱动装置中,
所述马达控制部在直至所述目标速度的加速控制时,针对所述第1马达进行使用所述第1表的速度变更,达到所述拐点的速度,从而切换为使用所述第2表的速度变更,进行直至所述目标速度的加速控制。
(6)在上述(3)至(5)中的任意一项记载的驱动装置中,
所述第1马达是以时钟信号的波长作为控制值的步进马达,所述第2马达是以PWM信号的占空比值作为控制值的DC无刷马达,
在所述存储器中,关于针对所述第2马达的控制值,存储有与所述第1表关联起来的第3表以及与所述第2表关联起来的第4表。
(7)在上述(6)记载的驱动装置中,
在所述第3表中,与所述第1表对应地记载有占空比值的绝对值,
所述马达控制部在所述第1马达的时钟信号反转的定时,指定所述第3表的偏移了1个后的读出地址,读出占空比值作为所述第2马达的所述控制值。
(8)在上述(6)记载的驱动装置中,
在所述第3表中,与所述第1表对应地记载有占空比值的变化率,
所述马达控制部在所述第1马达的时钟信号反转的定时,将所述第2马达的所述控制值变更所述变化率的量。
(9)在上述(6)记载的驱动装置中,
在所述第4表中,与所述第2表对应地记载有占空比值的绝对值,
所述马达控制部在所述第1马达的时钟信号反转的定时,指定所述第3表的偏移了1个后的读出地址,读出占空比值作为所述第2马达的所述控制值。
(10)在上述(6)记载的驱动装置中,
在所述第4表中,与所述第2表对应地记载有占空比值的变化率,
所述马达控制部在所述第1马达的时钟信号反转的定时,将所述第2马达的所述控制值变更所述变化率的量。
(11)在上述(3)至(5)中的任意一项记载的驱动装置中,
所述第1马达是以时钟信号的波长作为控制值的步进马达,所述第2马达是以PWM信号的占空比值作为控制值的DC无刷马达,
所述马达控制部包括寄存器,
所述马达控制部在直至所述目标速度的加速控制时,使所述寄存器保持加速开始时的速度、所述目标速度以及针对所述加速开始时的速度和所述目标速度的所述占空比值的最大值以及最小值,
在利用所述第1表变更所述第1马达的所述控制值时,根据所述第1表的变更量相对全部变化量的比例,计算占空比值的变更量,根据计算出的所述占空比值的变更量变更所述第2马达的控制值。
(12)在上述(1)至上述(5)中的任意一项记载的驱动装置中,
所述第1马达是步进马达,所述第2马达是DC无刷马达。
(13)在上述(1)至上述(5)中的任意一项记载的驱动装置中,
所述第1马达是步进马达,所述第1马达的所述控制值是时钟信号的波长,
所述第2马达的控制值是PWM信号的占空比值,
在变更所述第1马达的控制值的情况下,与所述第1马达的时钟信号反转的定时同步地,变更作为所述第2马达的控制值的所述占空比值。
(14)在上述(1)至上述(5)中的任意一项记载的驱动装置中,
所述第1马达以及所述第2马达是相对时钟信号的旋转角相互不同的步进马达,
与变更所述第1马达的控制值的定时同步地变更所述第2马达的控制值。
(15)在上述(1)至(5)中的任意一项记载的驱动装置中,
所述第1马达是搭载根据时钟信号的周期而变更旋转速度的驱动器的DC无刷马达,
所述第2马达是搭载根据PWM信号的占空比值而变更旋转速度的驱动器的DC无刷马达,
所述马达控制部与所述第1马达的所述时钟信号反转的定时同步地,以与所述时钟信号的周期的变更量对应的占空比值的变更量变更所述第2马达的控制值。
(16)在上述(12)记载的驱动装置中,
所述马达控制部在驱动开始时,在向所述步进马达输出时钟信号之前,使所述无刷马达的占空比值的输出开始。
(17)在上述(1)至上述(15)中的任意一项记载的驱动装置中,
所述马达控制部由硬件电路构成。
(18)一种图像形成装置,具有上述(1)~(17)中的任意一项所述的驱动装置。
(19)一种控制程序,由控制驱动装置的计算机执行,该驱动装置具备:第1马达,对用于搬送纸张的搬送辊的旋转轴传递动力;以及第2马达,对所述搬送辊的所述旋转轴传递动力,其中,通过变更控制值,所述第1马达、所述第2马达被变更旋转速度,
所述控制程序用于使计算机执行包括步骤(a)和步骤(b)的处理,
在步骤(a)中,在加速时或者在减速时,多级地变更所述第1马达的控制值而变更所述第1马达的旋转速度;以及
在步骤(b)中,与变更所述第1马达的控制值的定时同步地,与所述第1马达的控制值的变更幅度匹配地变更所述第2马达的控制值。
根据本发明,在具备对1个搬送辊的旋转轴传递动力的第1马达、第2马达的驱动装置中,在加速时或者在减速时,多级地控制第1马达的控制值,并且与变更第1马达的控制值的定时同步地,与第1马达的控制值的变更幅度匹配地变更第2马达的控制值。由此,能够使2个马达的动作高精度地同步,所以能够得到稳定的良好的加速减速特性。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的图像形成装置的概略结构的剖面图。
图2是示出第1实施方式的驱动装置的概略结构的示意图。
图3是示出驱动装置的结构的框图。
图4是示出马达控制部的硬件结构的框图。
图5是说明现有技术中的步进马达的加速时的旋转速度的过冲的图。
图6是示出现有技术中的多个目标速度的每个目标速度的多个加速度表的概念图。
图7是示出本实施方式中的速度表和加速度表的应用范围的概念图。
图8是示出在加速减速时使用的线性的速度变更用的速度表以及非线性的速度变更用的加速度表的图。
图9是示出与时钟信号的输出有关的电路动作的概念图。
图10A是示出由马达控制部执行的驱动控制的步骤的流程图。
图10B是示出接着图10A的驱动控制的步骤的流程图。
图11是示出加速控制时的寄存器设定的图。
图12是用于说明加速控制时的计数器值的推移的图。
图13是示出减速控制时的寄存器设定的图。
图14是用于说明减速控制时的计数器值的推移的图。
图15是示出第2实施方式的驱动装置的结构的框图。
图16是示出第3实施方式的驱动装置的结构的框图。
图17是示出变形例中的速度表和加速度表的应用范围的图。
(符号说明)
10:图像形成装置;11:控制部;12:存储部;13:图像读取部;14:图像形成部;15:定影部;16:供纸部;17:纸张搬送部;171:搬送辊;a71:旋转轴;20:驱动装置;21:马达控制部;211:SRAM;212:寄存器;213:控制电路;214:电流控制电路;215:寄存器;216:控制电路;22:马达驱动器;31:步进马达;32:无刷马达。
具体实施方式
以下,参照随附的附图说明本发明的实施方式。此外,在附图的说明中,对同一要素附加同一符号,省略重复的说明。另外,附图的尺寸比率存在为了便于说明被夸张而与实际的比率不同的情况。
图1是示出本发明的一个实施方式的图像形成装置10的概略结构的剖面图。如图1所示,图像形成装置10具备控制部11、存储部12、图像读取部13、图像形成部14、定影部15、供纸部16以及纸张搬送部17。
控制部11包括CPU(Central Processing Unit,中央处理单元),依照程序进行上述各部分的控制、各种运算处理。
存储部12由预先储存有各种程序、各种数据的ROM(Read Only Memory,只读存储器)、作为作业区域临时地存储程序、数据的RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)、储存各种程序、各种数据的硬盘等构成。
图像读取部13具备荧光灯等光源以及CCD(Charge Coupled Device,电荷耦合器件)图像传感器等拍摄元件。图像读取部13对设置于预定的读取位置的原稿从光源照射光,针对其反射光通过拍摄元件进行光电变换,根据其电信号生成图像数据。
图像形成部14具备与Y(黄色)、M(品红色)、C(青色)以及K(黑色)各颜色的调色剂对应的显影部件141Y~141K。通过各显影部件141Y~141K经由带电、曝光以及显影的工序而形成的调色剂像被依次叠合到中间转印带142上,通过2次转印辊143被转印到纸张S上。
定影部15具备加热辊以及加压辊,对被搬送到两个辊的定影夹持部的纸张S进行加热以及加压,使纸张S上的调色剂像在其表面融化定影。
供纸部16具备多个供纸托盘161、162,将收纳于供纸托盘161、162的纸张S逐张送出到下游侧的搬送路径。
纸张搬送部17具备用于搬送纸张S的多个搬送辊171,在图像形成部14、定影部15以及供纸部16的各部分之间搬送纸张S。通过驱动装置20(参照图2)驱动多个搬送辊171的全部或者一部分。
接下来,参照图2以及图3说明驱动搬送辊171的驱动装置20。图2是示出第1实施方式的驱动装置20的概略结构的示意图,图3是示出驱动装置20的结构的框图。
如图2、图3所示,驱动装置20具有控制部11、马达控制部21、马达驱动器22、步进马达31以及驱动器内置内DC无刷马达32(以下简称为“无刷马达32”)。步进马达31、无刷马达32分别设置有旋转轴a1、a2,在各旋转轴a1、a2的一端安装有齿轮。
作为“第1马达”的步进马达31经由多个齿轮(在图示中用1个齿轮表示)与搬送辊171的旋转轴(驱动轴)a71可传递动力地连结。另外,作为“第2马达”的无刷马达32经由多个齿轮与搬送辊171的旋转轴a71可传递动力地连结。这样,2个马达31、32构成为使搬送辊171的1个旋转轴a71旋转。此外,在图2、图3中,示出1个驱动装置20,但也可以构成为与多个搬送辊171各自对应地配置马达控制部21、马达驱动器22、步进马达31、无刷马达32。在该情况下,1个控制部11经由多个马达控制部21控制多组的马达31、32的驱动。
马达控制部21通过开环控制方式驱动步进马达31。具体而言,马达控制部21通过向步进马达31用的马达驱动器22发送设定为控制值的时钟信号(CLK),控制步进马达31的旋转速度。另外,马达控制部21通过向马达驱动器22发送设定电流信号(Vref),设定步进马达31的电流值,控制步进马达31产生的转矩。
马达控制部21向无刷马达32的内置驱动器输出PWM(Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制)信号,设定无刷马达32的控制值,从而控制无刷马达32的旋转速度。该控制值是PWM占空比值(还称为占空比),能够取0~100%的范围的值。另外,马达控制部21通过从无刷马达32的内置编码器接收旋转速度信号(未图示),执行无刷马达32的速度反馈控制。
(马达控制部21)
图4是示出马达控制部21的硬件结构的框图。马达控制部21包括SRAM(StaticRAM,静态RAM)211、寄存器212、控制电路213、电流控制电路214、寄存器215以及控制电路216。
马达控制部21从控制部11被输入基准时钟(CLK_B)以及控制信号。基准时钟由振子(未图示)生成,例如频率是30MHz,被用作后述定时器的计数的基准周期。
在SRAM211中,存储有在速度控制中使用的多个表。表包括在加速减速时(加速时或者减速时)使用的、储存连续的速度变化(线性的速度变化)自身(速度的绝对值)的表(以下称为“速度表”)和储存加速度的变化量(速度的变化率)的表(以下称为“加速度表”)。表由链接目的地地址信息和表值构成。在地址信息中,储存应在接下来的步骤中执行的SRAM211的物理地址信息。后述表的例子。
寄存器212由控制部11而设定,承担指定速度表的拐点的寄存器、指定加速度表的开始地址的寄存器、选择加速/减速的寄存器、设定目标速度的寄存器的作用。后述储存于寄存器212的数据的例子。
控制电路213生成用于控制步进马达31的旋转的时钟信号。控制电路213从速度表读入与波长(时钟频率)对应的计数器值,对计数器设置读入的计数器值,输出与计数器值对应的时钟信号。具体而言,使定时器以基准周期递增计数(count up),当达到计数器值时,使时钟信号的逻辑反转。另外,在以下的实施例中,设为将其针对1个计数器值各进行2次(时钟信号的ON/OFF的1周期量)。然而,不限于此,也可以各进行1次。另外,控制电路213具有读入加速度表的加速度值并根据读入的加速度值以及1步骤前的速度而运算接下来的步骤的速度来计算与速度对应的计数器值的运算功能。
电流控制电路214控制步进马达31的转矩。电流控制电路214根据输入的控制信号而生成设定电流信号(Vref),输出到马达驱动器22。
寄存器215、控制电路216具有与寄存器212、控制电路213同样的功能。它们向无刷马达32输出PWM信号而进行转速控制。控制电路216从控制电路213接收定时信号(时钟信号的逻辑反转定时),与该定时信号同步地进行PWM信号的占空比值的变更。
(速度控制)
在此,在说明速度表以及加速度表之前,说明现有技术中的问题。
图5是示出现有技术中的步进马达的加速时的旋转速度的过冲的图。图6是示出现有技术中的针对多个目标速度的每个目标速度准备有多个加速度表的情况的概念图。
步进马达无法突然地以目标速度起动,如果无法逐渐加速而达到稳定速度,则会发生旋转锁定的失步的现象。因此,需要进行逐渐减小向步进马达输入的时钟信号的上升沿间隔的控制、即逐渐提高时钟信号的频率的控制。进行加速控制的方法主要存在2个方式。(1)第1个是以固定加速度在时钟信号的上升沿时减去时钟信号的间隔而加速的方法。(2)第2个是将时钟信号的间隔作为表值预先保存到存储器并以时钟信号单位为变更时钟信号的间隔的方法。在(1)的方式中进行运算,所以速度以固定加速线性地增速。因此,无法进行精细的控制。另一方面,在(2)的方式中能够以任意的曲线设定速度,所以加速曲线的控制的灵活性高,但需要预先保持控制用的表而需要存储资源。一般而言,在(1)的方式中,通过利用硬件的运算而实现高速化,在(2)的方式中,通过利用软件的定时器值的改写(逐次设定)而实现加速控制。
然而,近年来,在纸张搬送中高速化的需求提高,所以在通过(1)的运算方式使加速度曲线为固定加速(线性)并想要以目标速度实现稳定时,步进马达自身引起速度的过冲。由此,在目标速度和时钟信号中产生差,取决于差的程度而有可能发生失步。在图5中,示出了时钟信号的输出和实际的马达速度的关系。
作为针对这样的问题的方法,考虑在到目标速度附近以前大致持续以固定加速进行加速的控制并在接近目标速度时使加速度逐渐减少的方式。在图5中,用“理想型”的控制曲线(CLK输出)表示。为了实现它,需要以(2)的表方式应对。
然而,在以表方式实现曲线的模式的情况下,可以举出以下的2个问题。
第1个问题是存储容量的增加。近年来,图像形成装置10由于被要求应对各种纸张,所以难以以相同的线速(纸张的搬送速度)应对全部而存在设定为多个阶段的纸张搬送速度的情况。例如,关于厚纸,根据克重而使纸张的搬送速度比普通纸的搬送速度慢。图6是示出与纸张对应的多个目标速度的每个目标速度的多个加速度表的概念图。这样,产生必须准备与多个搬送速度对应的多个模式的表而存储容量增加的问题。
第2个问题是CPU处理性能的界限。为了在高速化的搬送装置中提高控制性能,需要10个以上例如20个步进马达,但在采用表方式的情况下,针对时钟信号的每个上升沿而需要改写定时器值的中断处理,在要求实时处理的状况下,能够同时进行处理的马达数被限定。
为了解决这些问题,在本实施方式中进行以下的应对。图7是示出速度表T1和加速度表T2的应用范围的概念图。针对第1个问题(存储容量增加),如该图所示针对固定加速(线性)的部分共同利用1个速度表T1。另外,在各目标速度附近(少许前)设定拐点,对于拐点以后利用共同的加速度表T2进行变更(后述速度表T1、加速度表T2的具体例)。由此,在要求应对多个搬送速度的情况下,能够抑制存储容量的增加。
针对第2个问题(CPU性能的界限),应用如图4所示的硬件电路。由此,通过在硬件电路侧进行向CPU的中断处理,能够减少CPU的负载。
图8是示出在加速减速时使用的线性的速度变更用的速度表以及非线性的速度变更用的加速度表的图。图8的(a)是步进马达31用的速度表T1,图8的(b)是步进马达31用的加速度表T2。另外,在该图中,在各表的最右列示出了无刷马达用的速度表T3以及加速度表T4的一部分。在速度表T3中,省略了物理地址(“SDRAM addr”)以及下个地址(“next addr”)的列的显示,但具备与速度表T1同样的结构。在加速度表T4中也是同样的。此外,表T1~表T4分别是“第1表~第4表”。
在图8的例子中,在速度表T1中,记载了与时钟信号的间隔(波长)对应的计数器值的绝对值(“速度数据”(speed data))。在加速度表T2中,记载了计数器值的变化率。在速度表T3中,记载了与速度表T1对应的占空比值的绝对值。在加速度表T4中,记载了与加速度表T2对应的占空比值的变化率。另外,速度表T1的相邻的要素之间的变更幅度和速度表T3的相邻的要素之间的变更幅度被设定为大致相同。该计数器值、占空比值是各马达的“控制值”。利用该控制值控制各马达的旋转速度。
在图8的(a)中,最下行的针对步进马达31的计数器值“2147”和PWM表的占空比值“60%”在设计上旋转速度相同。另外,计数器值“2147”和与其相邻的计数器值“2201”下的步进马达31的旋转速度的变更幅度与占空比值“60%”至“57%”下的无刷马达32中的旋转速度的变更幅度大致相同。
加速度表T4与加速度表T2对应,记载了占空比值的变化率。此外,不限于此,也可以在速度表T3中记载变化率,还可以在加速度表T4中记载绝对值。
另外,作为进一步的变形例,也可以不设置速度表T3而将加速开始时的速度以及目标速度以及针对所述加速开始时的速度和所述目标速度的PWM占空比值的最大值以及最小值保持于寄存器,根据速度表T1的1个步骤的变化量相对全部变化量的比值,计算占空比值的变更量。例如,在图8的(a)中,如果初始速度是“13332”,目标速度是“2147”,与其对应的PWM占空比值的最小值是0%,最大值是60%,则占空比值的最小和最大的值根据相对全部变化量的比值通过插值而计算。
(使用计数器值的时钟信号的输出)
图9是示出与时钟信号的输出有关的控制电路213的电路动作(定时器功能)的概念图。在使用存储于SRAM211的速度表T1的情况下,读取存储于各地址的计数器值。然后,将其设置到计数器。例如,计数器值“4570”被设置到计数器。然后,将其以基准时钟(例如30MHz)的周期(基准周期)计数,在进行了与计数器值对应的量的计数(4570次)的情况下,使时钟信号的逻辑反转。在本实施方式中,该计数构成为以基准周期递增计数至计数器值,但不限于此,也可以构成为从计数器值递减计数(count down)至零。
(驱动控制)
接下来,参照图10A、图10B说明本实施方式的驱动搬送辊171的驱动装置20的驱动控制。图10A是示出由控制部11以及马达控制部21执行的驱动控制的步骤的流程图,图10B是示出接着图10A的步骤的流程图。
(步骤S101)
控制部11对寄存器212、215设置数据。图11是被设置到寄存器212的面向步进马达31的寄存器设定的例子。在该设定中,例如在开始印刷任务的执行时根据使用的纸张的克重而设定。此外,虽然省略说明,但还对寄存器215设置面向无刷马达32的数据。控制部11根据当前的速度以及目标速度而决定拐点,由此进行寄存器212的设定。
(步骤S102)
马达控制部21参照在步骤S101中进行了的寄存器设定,判定是否加速减速。如果是减速控制,则使处理进入到图10B的步骤S211。另一方面,如果是如图11所示的寄存器设定(d01:“加速”),则使处理进入到步骤S111,执行加速控制。
(加速控制)
(步骤S111)
马达控制部21改写拐点地址。图12是用于说明加速控制时的计数器值(控制值)的推移的图。该图与图8对应,通过该步骤S111的处理,根据图11的寄存器设定的d11、d21而改写与拐点地址对应的速度表T1的地址(网线区域内的粗字符部分)。此外,在图7中,时间t1下的速度与该拐点地址处的计数器值对应,该图的“目标速度1”与目标速度寄存器的计数器值“2410”对应。此外,在图12中,省略了对于关于无刷马达32的PWM信号的加速度表T2、T4的记载。
(步骤S112)
马达控制部21根据控制部11生成的触发送号,使步进马达31以及无刷马达32起动,开始加速。
(步骤S113)
马达控制部21从速度表T1、T3读入值,设置计数器值、占空比值。具体而言,将图12的SRAM211的地址0的计数器值“13332”设置到计数器(参照图9),以基准周期递增计数至该计数器值。另外,控制电路216设置与计数器值“13332”对应的占空比值(0%)作为向无刷马达32的控制值。此时,控制电路213和控制电路216同步。即,与控制电路213变更(设置)计数器值的定时同步地,控制电路216进行占空比值的变更(设置)。
(步骤S114)
在通过控制电路213递增计数至计数器值的情况下(“是”),使处理进入到步骤S115。
(步骤S115)
马达控制部21判定接下来的地址(图12的速度表T1的“next addr”)是被设定为速度表T1、还是被设定为加速度表T2。例如,在速度表T1的第4行的计数器值“5176”被设置到计数器而递增计数的情况下,接下来参照的地址是“4”,所以接下来的地址是速度表T1。在该情况下,使处理返回到步骤S113。另一方面,在第5行的“4570”被设置到计数器而递增计数的情况下,接下来参照的地址是“262”,所以接下来的地址是加速度表T2。在该情况下,使处理进入到步骤S116。
(步骤S116)
马达控制部21通过以下的步骤,使用加速度表T2计算接下来的步骤的控制值(旋转速度)而设置到计数器、占空比值。
在图12的右端的表中,示出了计数器值的控制的推移的例子。紧前面的计数器值是速度表T1的计数器值(d40:4570),利用该计数器值和存储于加速度表T2的地址262的加速度值(d51:28000)计算接下来的计数器值(d41:4194)。
V12=V02+2as式(1)
具体而言,计算成为满足上述式(1)的V1的计数器值。在此,V0是紧前面的旋转速度(与d40对应),as是加速度(与d51对应)。V1是与接下来的计数器值d41对应的旋转速度。
在加速度表T2中,参照的加速度值d51的地址沿箭头所示的方向逐一偏移。例如,在计数器值d42的计算中,使用计数器值d41和加速度值d52,在计数器值d43的计算中,使用计数器值d42和加速度值d53。
(步骤S117)
在通过控制电路213递增计数至计数器值的情况下(“是”),使处理进入到步骤S118。
(步骤S118)
马达控制部21判定由步骤S116计算出的速度是否达到目标值。目标值如图11所示记载于目标速度寄存器(d31:2410)。如果为目标值以下(“是”)、即当前的计数器值为目标速度寄存器的计数器值以下(目标速度以上),则使处理进入到步骤S119,如果依然超过了目标值(“否”),则使处理返回到步骤S116。
在图12的例子中,如果在步骤S16中计算出的计数器值是“2390”,则由于为目标速度寄存器的计数器值“2410”以下而使处理进入到步骤S119。
(步骤S119)
控制部21将作为目标值的计数器值“2410”设置到计数器。另外,设置与其对应的占空比值。另外,此时,对速度表T1等的拐点地址进行复位。
以上,结束加速控制的处理,以后,在从控制部10接受接下来的指示以前,马达控制部21将计数器值“2410”反复输入到计数器,以与该计数器值对应的目标速度(纸张的搬送速度)继续步进马达31以及无刷马达32的旋转。
(减速控制)
接下来,参照10B说明减速控制。如果在步骤S101中设置的寄存器设定是如图13所示的寄存器设定(d02:“减速”),则执行步骤S211以下的减速控制。
(步骤S211)
马达控制部21与步骤S111同样地改写拐点的地址。图14是用于说明减速控制时的计数器值(控制值)的推移的图。该图与图8、图12对应。通过该步骤S211的处理,根据图14的寄存器设定的d12、d32而改写速度表T1的地址(网线区域的粗字符部分)。在此,也与图12同样地,省略对于关于无刷马达32的PWM信号的加速度表T2、T4的记载。
(步骤S212)
马达控制部21开始减速。
(步骤S213)
马达控制部21读入速度表的开始速度,设置到计数器、占空比值。在图15的例子中,至此为止是计数器值“2410”,将其变更(设置)为开始速度的速度表T1的计数器值(d60:2468)以及与其对应的占空比值。
(步骤S214)
在通过控制电路213递增计数至计数器值的情况下(“是”),使处理进入到步骤S215。
(步骤S215)
马达控制部21使用加速度表T2、T4计算接下来的步骤的控制值,设置到计数器值、占空比值。
在图14的右端的表中,示出计数器值的推移。紧前面的计数器值如上所述是速度表T1的计数器值(d60:2468),利用该计数器值和存储于加速度表T2的地址277的加速度值(d71:21000)计算接下来的计数器值(d61:2488)。
V12=V02-2as 式(2)
具体而言,计算成为满足上述式(2)的V1的计数器值。在此,V0是紧前面的旋转速度(与d60对应),as是加速度(与d71对应)。V1是与接下来的计数器值d61对应的旋转速度。
在加速度表T2中,参照的加速度值d71的地址沿箭头所示的方向逐一偏移。例如,在计数器值d62的计算中,使用计数器值d61和加速度值d72,在计数器值d63的计算中,使用计数器值d62和加速度值d73。
(步骤S216)
在通过控制电路213递增计数至计数器值的情况下(“是”),使处理进入到步骤S217。
(步骤S217)
马达控制部21判断接下来的步骤的速度是否达到速度表的目标值。通过与步骤S215相同的处理,使用加速度表T2计算接下来的步骤的控制值(旋转速度)。然后,将计算结果与速度表的目标值进行比较。该目标值是与图13的目标点目的地寄存器d22中记载的地址4对应的图14的速度表T1的计数器值“4570”。如果为目标值以上(“是”)、即在本步骤中计算出的接下来的步骤的计数器值为目标值以上(目标速度以下),则使处理进入到步骤S218,如果依然小于目标值(“否”),则使处理返回到步骤S215。此外,在返回到了步骤S215的情况下,也可以将在本步骤中计算出的接下来的步骤的计数器值直接应用于步骤S215。
(步骤S218)
马达控制部21使参照目的地从加速度表T2(T4)转移到速度表T1(T3)。另外,读入速度表T1、T3,设置计数器、占空比值。在图14的例子中,将地址顺序反向遍历,从地址4的计数器值“4570”至地址0的计数器值“13332”依次读入。
(步骤S219)
在通过控制电路213递增计数至计数器值的情况下(“是”),使处理进入到步骤S220。
(步骤S220~S221)
马达控制部21在达到目标值以前,参照速度表T1(T3)进行减速控制,在达到最终的目标值即最终值时,设置计数器值“FFFF”以及占空比值0%而结束。另外,此时,对速度表T1等的拐点地址进行复位。
这样,根据第1实施方式,在构成为在作为第1马达而使用以时钟信号的波长作为控制值的步进马达31、作为第2马达而使用以PWM信号的占空比值作为控制值的无刷马达32并将这些马达的动力传递给搬送辊171的1个旋转轴a71的驱动装置中,马达控制部21多级地控制第1马达的控制值,并且与变更第1马达的控制值的定时同步地,与第1马达的控制值的变更幅度匹配地变更第2马达的控制值。
由此,能够在驱动搬送辊的旋转轴时使步进马达和无刷马达这两方的动作高精度地同步,所以能够得到稳定的良好的加速减速特性。
(第2实施方式)
图15是示出第2实施方式的驱动装置20的结构的框图。在第1实施方式中,示出了作为第1马达、第2马达而使用步进马达31、无刷马达32的例子。在第2实施方式中,作为第2马达而使用步进马达32b。另外,设置有驱动该步进马达32b的马达驱动器23。该步进马达31和步进马达32b相对时钟信号的旋转角相互不同。例如,步进马达31的时钟信号的每1脉冲(计数器值2次量的计数)的旋转角是1.8度/脉冲。步进马达32b的该旋转角是3.0度/脉冲。
即便是这样的第2实施方式的驱动装置20,通过与第1实施方式同样地利用马达控制部21进行控制,也能够得到与第1实施方式同样的效果。
(第3实施方式)
图16是示出第3实施方式的驱动装置20的结构的框图。在第1实施方式中,示出了作为第1马达、第2马达而使用步进马达31、无刷马达32的例子。在第3实施方式中,作为第1马达而使用通过时钟信号控制旋转速度的无刷马达。
即使是这样的第3实施方式的驱动装置20,通过与第1实施方式同样地利用马达控制部21进行控制,也能够得到与第1实施方式同样的效果。
(变形例)
在上述各实施方式中,如图7、图14所示那样在目标速度(搬送速度/停止速度)附近设定拐点,在拐点以后应用加速度表,从而实现减少了过冲的马达的驱动控制。然而,不限于此,也可以如以下的变形例那样进行控制。
图17是示出变形例中的速度表和加速度表的应用范围的图。如图17的(a)所示,也可以在加速控制时执行在起动时的固定加速(线性加速)为止的上升沿时(从停止速度至拐点的预定期间)使用加速度表T2、T4的驱动控制。另外,也可以执行在从目标速度(搬送速度)到停止的减速控制中在刚刚开始减速之后(从目标速度至拐点的预定期间)使用加速度表T2、T4的驱动控制。此外,图17的(b)所示的各表T1~T4的数值是用于表示概念的值,与在第1实施方式中使用的图8等的表值并不一致。
(其他变形例)
以上说明的驱动装置20以及具备该驱动装置20的图像形成装置10的结构是为了说明上述实施方式的特征而说明主要结构的结构,不限于上述结构,能够在权利要求的范围内如以下说明那样进行各种改变。另外,并不排除一般的驱动装置20、图像形成装置10具备的结构。
例如,如在图12、图14中说明的那样,利用寄存器设定的拐折地址在速度表T1(T3)中设定向加速度表T2(T4)的链接目的地地址,但不限于此。也可以预先与目标速度对应地设置多个速度表T1(T3)而在该各速度表T1(T3)中记载链接目的地地址。
另外,也可以在起动时在向步进马达31输出时钟信号之前,使无刷马达32的占空比值的输出开始。例如,在向步进马达31的时钟信号的几时钟之前,开始向无刷马达32的占空比值的输出。例如,通过使步进马达31的表T1的读出部位具有偏置而使偏置量、延迟产生,变更无刷马达32的开始定时。由此,能够防止在起动时发生失步。
进而,设为了用硬件电路实现马达控制部21的结构,但不限于此,也可以用由CPU执行的软件来实现马达控制部21的功能。
上述各实施方式以及各变形例的图像形成装置10或者驱动装置20中的进行各种处理的单元以及方法能够通过专用的硬件电路、或者被编程的计算机中的任意设备而实现。上述程序例如可以通过CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory,光盘只读存储器)等计算机可读取的记录介质来提供,也可以经由因特网等网络而在线地提供。在该情况下,记录于计算机可读取的记录介质的程序通常被转送到硬盘等存储部而存储。另外,上述程序可以作为单独的应用软件来提供,也可以作为控制系统的一个功能而被组装到该装置的软件。
Claims (35)
1.一种驱动装置,具备:
第1马达,对用于搬送纸张的搬送辊的旋转轴传递动力;
第2马达,对所述搬送辊的所述旋转轴传递动力;以及
马达控制部,通过变更控制值,控制所述第1马达、所述第2马达的旋转速度,
在加速时或者在减速时,所述马达控制部多级地控制所述第1马达的控制值,并且与变更所述第1马达的控制值的定时同步地,与所述第1马达的控制值的变更幅度匹配地变更所述第2马达的控制值。
2.根据权利要求1所述的驱动装置,其中,
所述第1马达是以与作为所述控制值的时钟信号的波长对应的旋转速度旋转的马达,
所述马达控制部与所述时钟信号反转的定时同步地变更所述第2马达的控制值。
3.根据权利要求2所述的驱动装置,其中,
所述驱动装置还具备存储器,该存储器关于针对所述第1马达的控制值,存储有在基于固定的加速度的线性的速度变更中使用的第1表以及在从旋转开始起的预定期间或者在直至目标速度的预定期间在非线性的速度变更中使用的第2表,
所述马达控制部根据与目标速度对应的拐点的设定,针对所述第1马达进行使用所述第1表的速度变更,达到所述拐点的速度,从而切换为使用所述第2表的速度变更,
与变更所述第1马达的控制值的定时同步地变更所述第2马达的控制值。
4.根据权利要求3所述的驱动装置,其中,
在所述第1表中记载计数器值,在所述第2表中记载加速度值,
所述马达控制部具备通过以基准周期计数与输入的计数器值对应的量而生成所述时钟信号的定时器功能,
所述马达控制部将所述第1表的计数器值或者根据所述加速度值和所述第1表的计数器值或紧前面的计数器值计算出的计数器值输入到所述定时器功能。
5.根据权利要求3或者4所述的驱动装置,其中,
所述马达控制部在直至所述目标速度的加速控制时,针对所述第1马达进行使用所述第1表的速度变更,达到所述拐点的速度,从而切换为使用所述第2表的速度变更,进行直至所述目标速度的加速控制。
6.根据权利要求3至5中的任意一项所述的驱动装置,其中,
所述第1马达是以时钟信号的波长作为控制值的步进马达,所述第2马达是以PWM信号的占空比值作为控制值的DC无刷马达,
在所述存储器中,关于针对所述第2马达的控制值,存储有与所述第1表关联起来的第3表以及与所述第2表关联起来的第4表。
7.根据权利要求6所述的驱动装置,其中,
在所述第3表中,与所述第1表对应地记载有占空比值的绝对值,
所述马达控制部在所述第1马达的时钟信号反转的定时,指定所述第3表的偏移了1个后的读出地址,读出占空比值作为所述第2马达的所述控制值。
8.根据权利要求6所述的驱动装置,其中,
在所述第3表中,与所述第1表对应地记载有占空比值的变化率,
所述马达控制部在所述第1马达的时钟信号反转的定时,将所述第2马达的所述控制值变更所述变化率的量。
9.根据权利要求6所述的驱动装置,其中,
在所述第4表中,与所述第2表对应地记载有占空比值的绝对值,
所述马达控制部在所述第1马达的时钟信号反转的定时,指定所述第3表的偏移了1个后的读出地址,读出占空比值作为所述第2马达的所述控制值。
10.根据权利要求6所述的驱动装置,其中,
在所述第4表中,与所述第2表对应地记载有占空比值的变化率,
所述马达控制部在所述第1马达的时钟信号反转的定时,将所述第2马达的所述控制值变更所述变化率的量。
11.根据权利要求3至5中的任意一项所述的驱动装置,其中,
所述第1马达是以时钟信号的波长作为控制值的步进马达,所述第2马达是以PWM信号的占空比值作为控制值的DC无刷马达,
所述马达控制部包括寄存器,
所述马达控制部在直至所述目标速度的加速控制时,使所述寄存器保持加速开始时的速度、所述目标速度以及针对所述加速开始时的速度和所述目标速度的所述占空比值的最大值以及最小值,
在利用所述第1表变更所述第1马达的所述控制值时,根据所述第1表的变更量相对全部变化量的比例,计算占空比值的变更量,根据计算出的所述占空比值的变更量变更所述第2马达的控制值。
12.根据权利要求1至5中的任意一项所述的驱动装置,其中,
所述第1马达是步进马达,所述第2马达是DC无刷马达。
13.根据权利要求1至5中的任意一项所述的驱动装置,其中,
所述第1马达是步进马达,所述第1马达的所述控制值是时钟信号的波长,
所述第2马达的控制值是PWM信号的占空比值,
在变更所述第1马达的控制值的情况下,与所述第1马达的时钟信号反转的定时同步地,变更作为所述第2马达的控制值的所述占空比值。
14.根据权利要求1至5中的任意一项所述的驱动装置,其中,
所述第1马达以及所述第2马达是相对时钟信号的旋转角相互不同的步进马达,
与变更所述第1马达的控制值的定时同步地变更所述第2马达的控制值。
15.根据权利要求1至5中的任意一项所述的驱动装置,其中,
所述第1马达是搭载根据时钟信号的周期而变更旋转速度的驱动器的DC无刷马达,
所述第2马达是搭载根据PWM信号的占空比值而变更旋转速度的驱动器的DC无刷马达,
所述马达控制部与所述第1马达的所述时钟信号反转的定时同步地,以与所述时钟信号的周期的变更量对应的占空比值的变更量变更所述第2马达的控制值。
16.根据权利要求12所述的驱动装置,其中,
所述马达控制部在驱动开始时,在向所述步进马达输出时钟信号之前,使所述无刷马达的占空比值的输出开始。
17.根据权利要求1至15中的任意一项所述的驱动装置,其中,
所述马达控制部由硬件电路构成。
18.一种图像形成装置,具有权利要求1~17中的任意一项所述的驱动装置。
19.一种储存有控制程序的计算机可读取的记录介质,该控制程序由控制驱动装置的计算机执行,该驱动装置具备:第1马达,对用于搬送纸张的搬送辊的旋转轴传递动力;以及第2马达,对所述搬送辊的所述旋转轴传递动力,其中,
通过变更控制值,所述第1马达、所述第2马达被变更旋转速度,
所述控制程序用于使计算机执行包括步骤(a)和步骤(b)的处理,
在所述步骤(a)中,在加速时或者在减速时,多级地变更所述第1马达的控制值而变更所述第1马达的旋转速度,
在所述步骤(b)中,与变更所述第1马达的控制值的定时同步地,与所述第1马达的控制值的变更幅度匹配地变更所述第2马达的控制值。
20.根据权利要求19所述的储存有控制程序的计算机可读取的记录介质,其中,
所述第1马达是以与作为所述控制值的时钟信号的波长对应的旋转速度旋转的马达,
与所述时钟信号反转的定时同步地变更所述第2马达的控制值。
21.根据权利要求20所述的储存有控制程序的计算机可读取的记录介质,其中,
所述驱动装置还具备存储器,该存储器关于针对所述第1马达的控制值,存储有在基于固定的加速度的线性的速度变更中使用的第1表以及在从旋转开始起的预定期间或者在直至目标速度的预定期间在非线性的速度变更中使用的第2表,
根据与目标速度对应的拐点的设定,针对所述第1马达进行使用所述第1表的速度变更,达到所述拐点的速度,从而切换为使用所述第2表的速度变更,
与变更所述第1马达的控制值的定时同步地变更所述第2马达的控制值。
22.根据权利要求21所述的储存有控制程序的计算机可读取的记录介质,其中,
在所述第1表中记载计数器值,在所述第2表中记载加速度值,
通过以基准周期计数与输入的计数器值对应的量,生成所述时钟信号,
输入所述第1表的计数器值或者根据所述加速度值和所述第1表的计数器值或紧前面的计数器值计算出的计数器值。
23.根据权利要求21或者22所述的储存有控制程序的计算机可读取的记录介质,其中,
在直至所述目标速度的加速控制时,针对所述第1马达进行使用所述第1表的速度变更,达到所述拐点的速度,从而切换为使用所述第2表的速度变更,进行直至所述目标速度的加速控制。
24.根据权利要求21至23中的任意一项所述的储存有控制程序的计算机可读取的记录介质,其中,
所述第1马达是以时钟信号的波长作为控制值的步进马达,所述第2马达是以PWM信号的占空比值作为控制值的DC无刷马达,
在所述存储器中,关于针对所述第2马达的控制值,存储有与所述第1表关联起来的第3表以及与所述第2表关联起来的第4表。
25.根据权利要求24所述的储存有控制程序的计算机可读取的记录介质,其中,
在所述第3表中,与所述第1表对应地记载有占空比值的绝对值,
在所述第1马达的时钟信号反转的定时,指定所述第3表的偏移了1个后的读出地址,读出占空比值作为所述第2马达的所述控制值。
26.根据权利要求24所述的储存有控制程序的计算机可读取的记录介质,其中,
在所述第3表中,与所述第1表对应地记载有占空比值的变化率,
在所述第1马达的时钟信号反转的定时,将所述第2马达的所述控制值变更所述变化率的量。
27.根据权利要求24所述的储存有控制程序的计算机可读取的记录介质,其中,
在所述第4表中,与所述第2表对应地记载有占空比值的绝对值,
在所述第1马达的时钟信号反转的定时,指定所述第3表的偏移了1个后的读出地址,读出占空比值作为所述第2马达的所述控制值。
28.根据权利要求24所述的储存有控制程序的计算机可读取的记录介质,其中,
在所述第4表中,与所述第2表对应地记载有占空比值的变化率,
在所述第1马达的时钟信号反转的定时,将所述第2马达的所述控制值变更所述变化率的量。
29.根据权利要求21至23中的任意一项所述的储存有控制程序的计算机可读取的记录介质,其中,
所述第1马达是以时钟信号的波长作为控制值的步进马达,所述第2马达是以PWM信号的占空比值作为控制值的DC无刷马达,
所述驱动装置包括寄存器,
在直至所述目标速度的加速控制时,使所述寄存器保持加速开始时的速度、所述目标速度以及针对所述加速开始时的速度和所述目标速度的所述占空比值的最大值以及最小值,
在利用所述第1表变更所述第1马达的所述控制值时,根据所述第1表的变更量相对全部变化量的比例,计算占空比值的变更量,根据计算出的所述占空比值的变更量变更所述第2马达的控制值。
30.根据权利要求19至23中的任意一项所述的储存有控制程序的计算机可读取的记录介质,其中,
所述第1马达是步进马达,所述第2马达是DC无刷马达。
31.根据权利要求19至23中的任意一项所述的储存有控制程序的计算机可读取的记录介质,其中,
所述第1马达是步进马达,所述第1马达的所述控制值是时钟信号的波长,
所述第2马达的控制值是PWM信号的占空比值,
在变更所述第1马达的控制值的情况下,与所述第1马达的时钟信号反转的定时同步地,变更作为所述第2马达的控制值的所述占空比值。
32.根据权利要求19至23中的任意一项所述的储存有控制程序的计算机可读取的记录介质,其中,
所述第1马达以及所述第2马达是相对时钟信号的旋转角相互不同的步进马达,
与变更所述第1马达的控制值的定时同步地变更所述第2马达的控制值。
33.根据权利要求19至23中的任意一项所述的储存有控制程序的计算机可读取的记录介质,其中,
所述第1马达是搭载根据时钟信号的周期而变更旋转速度的驱动器的DC无刷马达,
所述第2马达是搭载根据PWM信号的占空比值而变更旋转速度的驱动器的DC无刷马达,
与所述第1马达的所述时钟信号反转的定时同步地,以与所述时钟信号的周期的变更量对应的占空比值的变更量变更所述第2马达的控制值。
34.根据权利要求30所述的储存有控制程序的计算机可读取的记录介质,其中,
在驱动开始时,在向所述步进马达输出时钟信号之前,使所述无刷马达的占空比值的输出开始。
35.根据权利要求19至33中的任意一项所述的储存有控制程序的计算机可读取的记录介质,其中,
针对所述第1马达、所述第2马达的所述控制值的变更由硬件电路来进行。
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