CN1592083B

CN1592083B - 马达驱动方法，马达驱动控制装置及图像形成装置

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Publication number: CN1592083B
Application number: CN200410071308.1A
Authority: CN
Inventors: 松田雄二; 细川潤; 安藤俊幸; 筱原贤史; 小林和彦; 横川信人; 横山雅人; 三浦洋平; 高桥俊之
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-07-18
Filing date: 2004-07-19
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2024-07-19
Also published as: US7800335B2; US20050057209A1; JP4272565B2; JP2005063407A; US20070189815A1; US7330009B2; EP1521133A1; CN1592083A

Abstract

本发明涉及反馈控制系统中马达驱动方法，以及使用该马达驱动方法的马达驱动控制装置和图像形成装置，能抑制马达振动。马达驱动控制器包括驱动马达，检测器及控制器。驱动马达驱动移动体按目标移动速度移动。检测器检测该移动体的现在移动速度，输出检测结果作为检测器脉冲信号。控制器计算现在移动速度与目标移动速度的差，根据上述求得的差计算控制值，当将控制值控制在处于一预先设定值范围内之后，根据该控制值计算驱动脉冲信号的脉冲重复频率，根据该脉冲重复频率，反馈控制驱动马达。

Description

马达驱动方法,马达驱动控制装置及图像形成装置

技术领域

本发明涉及马达驱动方法及其装置，更详细地说，涉及反馈控制系统中马达驱动方法，以及使用该马达驱动方法的马达驱动控制装置和图像形成装置。

背景技术

步进马达在要求正确定位或驱动控制中例如，图像形成装置，照相机，汽车等得到了广泛应用。使用步进马达，通过使用反馈控制系统，很容易及正确地控制对象物的定位或驱动。

例如，反馈控制系统通常包括一步进马达，一被控制对象物，一检测器，以及一控制器。上述步进马达驱动对象物，检测器检测对象物的速度。为了控制对象物具有所要求的速度，控制器根据检测到的速度与要求速度之间的差异，计算控制值，根据上述控制值，生成驱动电流或电压，并将该驱动电流或电压施加到步进马达。通过该驱动电流或电压，步进马达实行步进运转，驱动对象物以所要求的速度运行。

反馈控制系统的一个问题在于，当生成大的控制值，接着变换为驱动电流或电压时，步进马达会发生振动。为了解决这个问题，通常使用微步驱动，其将1步进分成许多小的步进，称为微步。更详细地说，正弦波的驱动电流或电压被分成具有不同电平的阶梯状的电流或电压，并且，阶梯状的电流或电压以不同的位相供给绕组。通过这一技术，步进马达运转更平滑。但是，有时还能观察到振动。

例如，当在一个反馈控制系统中使用两个以上不同励磁模式时，会发生振动。例如，一个反馈控制系统以两个不同的2W1-2及4W1-2相励磁驱动方式驱动一个步进马达。在这样的系统中，在2W1-2方式中生成的控制值比在4W1-2方式中生成的控制值高。换句话说，以2W1-2方式运行的步进马达易发生速度变化，且易引起振动。

发明内容

本发明就是为解决上述先有技术所存在的问题而提出来的，本发明的目的在于，提供即使驱动马达的驱动方式不同场合也能良好地进行反馈控制，能抑制驱动马达振动的反馈控制系统中马达驱动方法，以及使用该马达驱动方法的马达驱动控制装置和图像形成装置。

这样的反馈控制系统通常包括驱动马达，检测器及控制部。驱动马达直接或间接地与移动体相连接，驱动该移动体按目标移动速度移动。

较好的是，驱动马达例如用步进马达构成，可以通过微步励磁驱动方法驱动该步进马达。

上述检测器直接或间接地与上述移动体相连接，检测该移动体的现在移动速度，输出检测结果作为检测器脉冲信号。较好的是，检测器由编码器实现，但是，也可以通过例如在移动体表面上形成色调剂标记等实现。

上述控制部与上述驱动马达以及上述检测器电气连接，接收上述检测器脉冲信号，计算上述现在移动速度与目标移动速度的差，根据上述求得的差计算控制值，当将控制值控制在处于一预先设定值范围内之后，根据该控制值计算驱动脉冲信号的脉冲重复频率，根据该脉冲重复频率，反馈控制驱动马达。

在一例中，控制部可以包括第一运算部，滤波器部，增益部，第二运算部。

第一运算部根据检测器脉冲信号，计算与上述差值相对应的位置偏移。滤波器部通过除去上述位置偏移的高频成分，生成经控制的位置偏移。为了除去上述高频成分，根据高频成分特征，可以使用任何型式的低通滤波器。上述增益部通过用一增益系数乘以上述经控制的位置偏移，生成控制值。更具体地说，控制值使用例如比例增益或积分增益或微分增益进行计算。第二运算部通过将上述控制值加到一预先设定的标准脉冲重复频率上，计算脉冲重复频率。上述本发明处理通过控制部根据预先存储在控制部的第一存储器中的程序实行。运算部还附设第二存储器，第二存储器存储各种能变换的数据，包括上述位置偏移，经控制的位置偏移，控制值，脉冲重复频率等。

控制部可以附设检测接口，驱动接口及马达驱动器。检测接口将检测器脉冲信号从模拟信号变换为数字信号。上述驱动接口，根据脉冲重复频率生成驱动脉冲信号。马达驱动器根据驱动脉冲信号，生成驱动电流或电压，并将该驱动电流或电压施加到驱动马达。

或者，控制部可以采用上述构成之外的结构，实行脉冲重复频率的运算处理，只要控制值被控制在预先设定值范围内就行。

系统使用时，可以有各种控制上述控制值的方法。

在一例中，控制器以与微步数成正比地增加增益系数，上述微步数根据微步励磁驱动方式确定。

在另一例中，控制器生成比较控制值，比较上述比较控制值和基准控制值，根据上述比较结果，将控制值控制在预先设定值范围内。

在这种情况下，设置第三存储器，其存储基准控制值。该基准控制值与一最大控制值相对应，其可以施加到驱动马达上，不会发生驱动马达振动。使用上述基准控制值，确定一增加基准控制值和一减少基准控制值。

上述比较控制值可以从现在样本周期得到的控制值和前样本周期得到的控制值之间的差计算。或者，上述比较控制值可以从现在样本周期得到的脉冲重复频率和前样本周期得到的脉冲重复频率之间的差计算。

在使用比较控制值控制上述控制值的一例中，当比较控制值等于增加基准控制值或减少基准控制值，或比较控制值处于增加基准控制值和减少基准控制值之间时，上述控制值被设定为在现在的样本周期计算而得的现在控制值。在另一例中，当比较控制值大于增加基准控制值时，上述控制值被设定为增加基准控制值；当比较控制值小于减少基准控制值时，上述控制值被设定为减少基准控制值。

根据下文所述，本发明的一个典型实施例适用在图像形成装置的纸转印装置中。但是，本发明并不局限于此，本发明也可以适用在许多场合，例如图像形成装置的载置体，照相机的自动调焦装置，在自动巡航系统中的节流机构等。

进一步说，本发明的实施例可以以公知的各种形式进行实施，例如装置，方法，系统，软件程序，记录媒体等。

附图说明

图1是适用本发明的图像形成装置一实施例的概略构成图；

图2表示该实施例的转印组件概略构成图；

图3是表示以往图像形成装置中时间和转印带的回转速度的关系图；

图4表示根据本发明实施例的马达驱动控制器的构成方框图；

图5表示该实施例的转印组件的主要部件构成斜视图；

图6是该实施例的右下辊及编码器的斜视图；

图7是该实施例的驱动控制装置方框图；

图8是在该实施例中实现环状带控制时间图；

图9A和9B表示图4的马达驱动控制器的处理流程图；

图10表示图4的马达驱动控制器的滤波器运算方框图；

图11表示图10的滤波器使用的系数一览表；

图12表示图10的滤波器振幅特性图；

图13表示图10的滤波器位相特性图；

图14表示图4的马达驱动控制器的增益部方框图；

图15表示当图1的图像形成装置以2W1-2相励磁驱动方式运行时，阶梯电流或电压的时间图；

图16表示当图1的图像形成装置以4W1-2相励磁驱动方式运行时，阶梯电流或电压的时间图；

图17表示实施本发明或不实施本发明时，时间与转印带的移动速度的关系图；

图18表示通过图4的马达驱动控制器实施控制增益系数的处理流程图；

图19表示根据本发明另一个实施例的马达驱动控制器的方框图；

图20表示在以往图像形成装置中，时间与转印带的移动速度关系另一例；

图21表示在以往图像形成装置中，时间与控制电压的关系图；

图22表示当实施图19的马达驱动控制器时，时间与控制电压的关系图；

图23表示当实施图19的马达驱动控制器时，时间与转印带的移动速度的关系图；

图24表示当实施图19的马达驱动控制器时，控制上述控制值的处理流程图；

图25表示当实施图19的马达驱动控制器时，控制上述控制值的另一处理流程图。

具体实施方式

下面参照附图，详细说明本发明较佳实施例，通过下面描述，本发明的目的、特征及优点将会更清楚。

图1是适用本发明的图像形成装置一实施例，系电子照相方式的彩色激光打印机(以下简记为“激光打印机”)100，其采用直接转印方式，图2表示该激光打印机的转印组件6的概略构成。

如图1所示，本激光打印机从黄(以下简记为“Y”)，青(以下简记为“C”)，品红(以下简记为“M”)，黑(以下简记为“K”)四色色调剂形成彩色图像，下面，在各符号后添加Y，M，C，K，分别表示黄色，青色，品红色，黑色用部件。

沿着转印纸P的移动方向，即环状带60上边的移动方向，四组色调剂像形成部1Y，1M，1C，1K从上游侧顺序配置。沿着上述转印纸P的移动方向，色调剂像形成部1Y，1M，1C，1K以所定间隔配列，且与各感光体鼓11Y，11M，11C，11K的回转轴平行。

本激光打印机100除了上述色调剂像形成部1Y，1M，1C，1K之外，还设有光写入组件2，供纸盒3，4，一对定位辊5，转印组件6，采用带定影方式的定影组件7，排纸台8，清洁装置18，85等。上述转印组件6包括环状转印运送带60作为转印运送部件，环状转印运送带60按图中箭头A方向移动，载置转印纸P将其运送通过各色调剂像形成部1Y，1M，1C，1K的转印位置。

本图像形成装置100进一步包括色调剂补给容器TC，手工供纸盘MF，操作面板(没有图示)，显示器(没有图示)。还在例如空间S中设有废色调剂罐，双面/翻转组件，及电源组件等(都没有图示)。

上述色调剂像形成部1Y，1M，1C，1K分别设有作为像载置体的感光体鼓11Y，11M，11C，11K，充电装置15，显影组件16，以及消电装置。充电装置15对感光体鼓11Y，11M，11C，11K的各表面进行充电，显影组件16以各色色调剂进行显影，形成各色色调剂像。

光写入组件2从光源(没有图示)发出根据各彩色图像数据的四线激光束。该激光束通过多面镜，f-θ透镜，反射镜，对各感光体鼓11Y，11M，11C，11K表面进行曝光，结果，在感光体鼓11Y，11M，11C，11K上分别形成Y，M，C，K色静电潜像。

供纸盒3，4收纳着记录纸P，从上述供纸盒3，4或手工供纸盘MF供给记录纸P，送向一对定位辊5，以便形成图像。一对定位辊5按所定时间将记录纸P送向上述转印组件6。

转印运送带60架设在若干支承辊上，使得该转印运送带60与感光体鼓11Y，11M，11C，11K密接。转印运送带60载置记录纸P运送到上述色调剂像形成部1Y，1M，1C，1K以及定影装置7。在上述色调剂像形成部1Y，1M，1C，1K，各色色调剂像顺序转印在记录纸P上，结果，在记录纸P上形成彩色色调剂像。

定影装置7包括一对加压辊31以及定影带32，当记录纸P通过加压辊31和定影带32构成的夹持部时，受到热和压力，彩色色调剂像定影在记录纸P上。

然后，记录纸P根据切换导向件G的位置，或者按图中箭头B所示方向排出到排纸台8，或者按图中箭头C所示方向被运送。当记录纸P按图中箭头B所示方向排出到排纸台8场合，记录纸P记录有彩色图像的面朝下。当记录纸P按图中箭头C所示方向被运送场合，记录纸P被送向其他装置，例如分类装置，或装订装置，进行后处理，或被运向双面/翻转组件，再次送向一对定位辊5，在记录纸P背面形成图像。

清洁装置85包括刷及清洁刮板，用于除去残留在转印运送带60上的色调剂。清洁装置18清洁各感光体鼓11Y，11M，11C，11K的表面，用于除去残留色调剂。消电装置对各感光体鼓11Y，11M，11C，11K表面进行消电，备作此后形成图像。

上面所述是形成彩色图像的动作，图像形成装置100也可以形成黑白图像，这种场合，转印运送带60与感光体鼓11Y，11M，11C脱离。

下面，参照图2详细说明本发明实施例的转印组件6。

在本实施例中，较好的是，转印运送带60为环状单层带，由聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride，以下简记为PVDF)制作，体积电阻率为10⁹～10¹¹Ωcm高电阻。如图2所示，转印运送带60架设在入口辊61，出口辊62，驱动辊63，压入辊64，张力辊65，右下辊66，偏压辊67Y，67M，67C，67K，支承辊68Y，68M，68C，68K上。

入口辊61设置在转印纸移动方向最上游，其与转印运送带60内周面接触，夹着转印运送带60，与静电吸附辊80对向，从电源80a向该静电吸附辊80施加所定电压，记录纸P通过入口辊61与静电吸附辊80之间时，因静电吸附辊80而带电，被静电吸附在转印运送带60上。

驱动马达(没有图示)驱动上述驱动辊63，使其按图中所示箭头方向回转。这样，驱动辊63摩擦驱动转印运送带60。

从转印偏压电源9Y，9M，9C，9K向偏压辊67Y，67M，67C，67K施加转印偏压，将转印电荷赋与转印运送带60。结果，在各转印位置，在转印运送带60与感光体鼓11Y，11M，11C，11K表面之间形成所定强度的转印电场。

通过支承辊68Y，68M，68C，68K的支承，使得记录纸P与感光体鼓11Y，11M，11C，11K之间能保持合适的接触。

偏压辊67Y，67M，67C，67K以及支承辊68Y，68M，68C，68K安装在摆动托架93上。凸轮76固定在凸轮轴77上，当凸轮76按箭头所示方向回转时，该摆动托架93能以回转轴94为中心按顺时钟方向回转。

入口辊61与静电吸附辊80安装在入口托架90上，当摆动托架93回转时，该入口托架90能以回转轴91为中心按顺时钟方向回转。如图2所示，在摆动托架93上设有孔95，在入口托架90上设有销92，通过销92嵌合到上述孔95中，入口托架90能随着摆动托架93回转而连动回转。通过摆动托架93和入口托架90的回转，偏压辊67Y，67M，67C以及支承辊68Y，68M，68C分别脱离感光体鼓11Y，11M，11C，入口辊61与静电吸附辊80也朝下方移动。这样，当仅仅形成黑色图像时，能避免感光体鼓11Y，11M，11C与转印运送带60接触。

偏压辊67K和支承辊68K可回转地安装在出口托架98上，轴99与出口辊62同轴，当转印组件6相对本图像形成装置本体装卸时，通过操作手柄(没有图示)，上述出口托架98能以轴99为中心按顺时钟方向回转，使得偏压辊67K和支承辊68K离开感光体鼓11K。

沿着转印运送带60移动方向，在驱动辊63的下游侧，设有压入辊64，其压入转印运送带60的外周面，以便确保转印运送带60卷绕在驱动辊63上的卷绕角。在比压入辊64更下游的转印运送带60圈内设有张力辊65，通过推压部件例如弹簧69给与带以张力。

上述各辊61-68支承转印运送带，理想的是，以相同的移动速度移动。但是，实际上，由于回转轴有公差，因此，不可避免地会发生轴的偏心。因此，如图3所示，图中0表示转印运送带60的回转目标速度，实际的转印运送带60的移动速度发生很大变化。结果，沿着副扫描方向，发生色偏移。

为了防止色偏移，在图4中表示根据本发明的一个较佳实施例的马达驱动控制器20。

马达驱动控制器20包括作为控制部的处理机21，第一存储器22，第二存储器23，驱动接口25，马达驱动器26，检测接口27，驱动马述302，以及编码器301。马达驱动控制器20使用反馈控制方法控制转印运送带60的回转速度。

如图5所示，驱动马达302通过同步带303与驱动辊63相连接。上述马达驱动器26施加驱动电流或电压，由驱动马达302驱动转印运送带60移动。在本实施例中，较好的是，当马达驱动器26是任何型式的半导体装置例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)时，驱动马达302为步进马达。

编码器301通过检测右下辊66检测转印运送带60的回转速度，以脉冲信号(下面简记为“编码器脉冲信号”)输出到检测接口27。在本实施例中，编码器301接触右下辊66，但是，该编码器301也可以接触上述辊61-68中的任一个，只要能实现检测转印运送带60的回转速度就行。

进一步说，上述编码器301的检测也可以用其他型式检测方法代替，例如在转印运送带60上设置标记进行检测等。

图6表示右下辊及编码器301的详细结构。编码器301由盘401，发光元件402，受光元件403，压入衬套404，405构成。

将压入衬套404，405压入到右下辊66的轴上，盘401固定到右下辊66的轴上，使得盘401与右下辊66一起回转。

盘401上设有许多沿径向以一定间隔配置的狭缝，能以数百单位分辨率透过光。发光元件402和受光元件403配置在盘401两侧。根据这种结构，盘401生成与右下辊66的回转量相对应的编码器脉冲信号，即接通/断开脉冲信号。换句话说，编码器301输出与右下辊66的位置变化相对应的编码器脉冲信号，其与转印运送带60的回转速度成正比。

再回到图4，检测接口27将该编码器脉冲信号从模拟信号变换成数字信号，通过总线存储在第二存储器23。第二存储器23可以包括例如随机存取存储器(Random Access Memory，以下简记为“RAM”)，但是，也可以使用任何型式的易失存储器，该第二存储器23作为处理机21的工作存储器。

处理机21包括微处理器或中央处理机(Central Process Unit，以下简记为“CPU”)，能通过使用存储在第一存储器22中的程序控制马达驱动控制器20。第一存储器22可以包括例如只读存储器(Read OnlyMemory，以下简记为“ROM”)，但是，也可以使用任何型式的非易失存储器，例如程控只读存储器(Programmable Read Only Memory，以下简记为“PROM”)。

处理机21根据从第二存储器23读取的编码器脉冲信号计算驱动脉冲信号的脉冲重复频率(pulse rate)，并将其存储在第二存储器23。

驱动接口25根据从第二存储器23读取的脉冲重复频率生成驱动脉冲信号，并将其施加到马达驱动器26。马达驱动器26根据该驱动脉冲信号生成驱动电流或电压，并将其施加到驱动马达302。于是，驱动马达302步进回转。上述反馈控制处理反复进行，直到转印运送带60的回转速度达到目标回转速度，例如至少在图3所示的A区域和B区域，保持转印运送带60的回转速度靠近目标回转速度。

图7表示通过处理机21实行的运算处理例，处理机21包括第一运算部101，滤波器102，增益器103，第二运算部104。

第一运算部101计算与转印运送带60的检测得到的回转速度和目标回转速度的差相对应的位置偏差e(n)。滤波器102对该位置偏差e(n)进行滤波，并将其作为经控制的位置偏差(以下简记为“控制位置偏差”)e’(n)输出。增益器103根据该控制位置偏差e’(n)计算控制值f(n)，输出到第二运算部104。第二运算部104使用控制值f(n)以及标准脉冲重复频率f0(n)计算脉冲重复频率f’(n)，并将其输出到驱动接口25。

参照图8和图9，说明计算f’(n)的处理例。在本实施例中，处理机21对每个样本周期进行计算，也就是说，在全部时间里处理机21从计时器(没有图示)接收中断信号。在本实施例中，样本周期被预先设定为1ms。

如图9所示，第一运算部101检测计时中断信号，在步骤S1，判断其是否驱动马达302起动及稳定时间后最初接收到的计时中断信号，如果是最初的计时中断信号(步骤S1的“是”)，处理就进入步骤S2，将编码器脉冲计数置“0”，在步骤S3，将计时器计数置“0”。该复位处理也表示在图8中。

再回到图9，在步骤S4，第一运算部101允许该计时中断信号，在步骤S5，开始计时器计数(参照图8)，返回步骤S1。

若在步骤S1，如果不是最初的计时中断信号(步骤S1的“否”)，处理就进入步骤S6，将编码器脉冲计数增加1。更具体地说，如图8所示，每当检测到编码器脉冲信号的上升缘边时，将编码器脉冲计数增加1。

接着，在步骤S7，第一运算部101取得计时器计数值q(参照图8的“取得q”)，在步骤S8，取得编码器脉冲计数Ne(参照图8的“取得Ne”)。在步骤S9，第一运算部101使用这些数值计算位置偏差e(n)如下：

e(n)[rad]＝θ0*q-θ1*Ne

其中，θ0表示每计时器计数的步进角，θ1表示每编码器脉冲计数的步进角。在本实施例中，如上式所示，该位置偏差e(n)根据右下辊66和驱动辊63之间的角度位移量之差进行计算。

进一步说，步进角θ0可以根据转印运送带60的目标回转速度以及右下辊66辊径进行计算，在本实施例中，右下辊66实际辊径为15.5mm，转印运送带60厚度为0.1mm，于是，按右下辊辊径+转印运送带60厚度的二分之一进行计算，作为计算用径，得到15.55mm。步进角θ1可以根据编码器301的分辨率得到，在本实施例中，编码器301具有每转200脉冲的分辨率。

接着，在步骤S10，滤波器102对上述计算而得的位置偏差e(n)进行滤波。这样，不需要的高频信号得到抑制，于是，驱动马达302的回转变得平滑。可以使用任何型式的低通滤波器作为上述滤波器102，例如，图10所示的低通滤波器，其具体数据如下：

低通滤波器型号：Butterworth IIR

样本频率：1KHz

通带波动(Rp)：0.01dB

阻带端衰减量(Rs)：2dB

通带端频率(Fp)：50Hz

阻带端频率(Fs)：100Hz

图11是图10的低通滤波器使用的系数一览表，图12表示图10的低通滤波器振幅响应，图13表示图10的低通滤波器位相响应。

如图10所示，低通滤波器为具有节点u1(n)，u1(n-1)，u1(n-2)，u2(n)，u2(n-1)，u2(n-2)的二级式结构，这里，n对应于现在样本周期得到的样本，(n-1)对应于现在样本周期的前一个周期得到的样本，(n-2)对应于再前一个周期得到的样本。

每当接收到位置偏移e(n)时，滤波器102使用下式计算被控制的位置偏移e’(n)：

u1(n)＝a11*u1(n-1)+a21*u1(n-2)+e(n)*ISF

e1(n)＝b01*u1(n)+b11*u1(n-1)+b21*u1(n-2)

u2(n)＝a12*u2(n-1)+a22*u2(n-2)+e1(n)

e’(n)＝b02*u2(n)+b12*u2(n-1)+b22*u2(n-2)

其中：

u1(n-2)＝u1(n-1)

u1(n-1)＝u1(n)

u2(n-2)＝u2(n-1)

u2(n-1)＝u2(n)

接着，在图9B的步骤S11，增益器103使用反馈控制计算控制值f(n)，作为上述反馈控制可以列举例如比例控制，比例积分(proportionalintegral，以后简记为“PI”)控制，比例积分微分(proportionalintegral differential，以后简记为“PID”)控制，H(Hardy space)无限控制。

为了简化计算，使用拉普拉斯变换，将时间区域函数变换成频率区域。于是，控制值F(S)可以使用以下式计算：

F(S)＝G(S)*E’(S)

其中，G(S)表示变换函数，在本实施例中，其与增益器103相对应。

如果使用PID控制，则控制值F(S)可以用下式表示：

F(S)＝Kp*E’(S)+Ki*E’(S)/S+Kd*S*E’(S)

其中，Kp表示比例增益值，Ki表示积分增益值，Kd表示微分增益值。于是，该控制值G(S)可以使用下面式(1)计算：

G(S)＝Kp+Ki/S+Kd*S (1)

为了进一步简化计算，使用S＝2T*(1-Z^-1)/(1+Z^-1)，对式(1)进行Z变换，得到式(2)：

G(Z)＝(b0+b1*Z^-1+b2*Z^-2)/(1-a1*Z^-1-a2*Z^-2)(2)

其中：

a1＝0

a2＝1

b0＝Kp+T*Ki/2+2*Kd/T

b1＝T*Ki-4*Kd/T

b2＝-Kp+T*Ki/2+2*Kd/T

图14表示根据上述式(2)进行计算的方框图，如图所示，输入离散数据的控制位置偏差e’(n)，以便得到离散数据的控制值f(n)。增益器103包括三个节点w(n)，w(n-1)，w(n-2)，这里，n对应于现在样本周期得到的样本，(n-1)对应于现在样本周期的前一个周期得到的样本，(n-2)对应于再前一个周期得到的样本。

增益器103对所接收到的控制位置偏移e’(n)，使用下面式(3)和(4)计算控制值f(n)：

w(n)＝a1*w(n-1)+a2*w(n-2)+e’(n)＝w(n-2)+e’(n)(3)

f(n)＝b0*w(n)+b1*w(n-1)+b2*w(n-2)(4)

在一例中，如果微分增益值Kd及积分增益值Ki都为0，由于b0＝Kp，b1＝0，b2＝-Kp，上述式(4)可以简化为下式：

f(n)＝Kp*w(n)-Kp*w(n-2)

由于e’(n)＝w(n)-w(n-2)可以从式(3)得到，因此，上述式可以进一步简化为式(5)：

f(n)＝Kp*e’(n)(5)

接着，第二运算部104通过对标准脉冲重复频率f0(n)增加控制值f(n)，计算脉冲重复频率f’(n)，得到式(6)如下：

f’(n)＝f(n)+f0(n)＝Kp*e’(n)+f0(n)(6)

在这种情况下，脉冲重复频率f’(n)可以从频率(Hz)或每秒脉冲数(pps)计算。

如果标准脉冲重复频率f0(n)预先设定为6117Hz，则脉冲重复频率f’(n)可以表示如下：

f’(n)＝Kp*e’(n)+6117

在步骤S11中，计算f’(n)，在步骤S12中，马达驱动器26施加与上述计算而得的脉冲重复频率f’(n)相对应的驱动电流或电压。同时，脉冲重复频率f’(n)被存储在第二存储器23。

在步骤S13中，计时器计数被增加1，如图8所示的“增加”。换言之，上述步骤S9-S11所描述的计算处理在一个样本周期内完成，在本实施例中，上述一个样本周期为1ms。在步骤S13增加计时数之后，上述步骤S1-S13的整个处理被反复进行，以便对转印运送带60进行反馈控制。

在本实施例中，驱动马达302以两种不同的励磁模式运行，即，2W1-2相励磁驱动方式(以下简记为“2W1-2方式”)，以及4W1-2相励磁驱动方式(以下简记为“4W1-2方式”)。更详细地说，当图像形成装置100被设定如图15所示，以低的记录分辨率方式例如以600dpi形成图像时，驱动马达302以2W1-2相励磁驱动方式运行；当图像形成装置100被设定如图16所示，以高的记录分辨率方式例如以1200dpi形成图像时，驱动马达302以4W1-2相励磁驱动方式运行。

如图15和图16所示，当相同脉冲重复频率f’(n)被施加到2W1-2方式或4W1-2方式时，与施加到4W1-2方式相比，施加到2W1-2方式场合，驱动马达302的回转速度(与微步数成正比)成为二倍。使用上述式(6)，2W1-2方式和4W1-2方式之间关系可表示如下：

2W1-2方式：f’(n)＝(Kp*e’(n)+f0)*2

4W1-2方式：f’(n)＝Kp*e’(n)+f0

由于在2W1-2方式中，比例增益值Kp和位置偏移e’(n)都倍增，因此，如图17中的曲线B所示，转印运送带60的回转速度相对目标回转速度0发生很大变化。

为了防止这种变化，处理机21在2W1-2方式中，以预先设定的定数乘以比例增益值Kp。在本实施例中，该定数与微步数成正比，而上述微步数由特定励磁模式规定，可以抑制比例增益值Kp增加，因为该比例增益值Kp会引起驱动马达302的振动，即转印运送带60的速度变化。

例如，驱动马达302以4W1-2方式运行，比例增益值Kp为1000，脉冲重复频率f’(n)可以用下式表示：

f’(n)＝1000*e(n)+f0(n)

如果驱动马达302将其模式转换成2W1-2方式，则处理机21以1/2乘以比例增益值Kp。在这种情况下，比例增益值Kp为2000，因此，脉冲重复频率f’(n)可以用下式表示：

f’(n)＝1/2*2000*e(n)+f0(n)

于是，如图17中的曲线A所示，即使励磁模式发生变换时，驱动马达302通常可以驱动转印运送带60靠近目标回转速度0，大致不发生速度变化。

图18表示根据励磁模式控制比例增益值Kp的处理。

图9的步骤S11之后，在步骤S110，处理机21判断驱动马达302是否以2W1-2方式运行。或者，如果自动地选择2W1-2方式作为低记录分辨率方式，处理机21可以判断驱动马达302是否以低记录分辨率方式例如600dpi运行。在步骤S110，若处理机21判断选择了2W1-2方式运行(步骤S110的“是”)，则处理进入步骤S111，自动地将比例增益值Kp乘以1/2，接着，在步骤S112，计算脉冲重复频率如下：

f’(n)＝1/2*Kp*e’(n)+f0

在步骤S110，若处理机21判断没有选择2W1-2方式运行，即选择4W1-2方式运行(步骤S110的“否”)，则处理进入步骤S113，计算脉冲重复频率如下：

f’(n)＝Kp*e’(n)+f0

上述实施例表示了实行微步驱动的例子，但是，当实行全步或半步驱动场合，也可以用相同或类似的方法控制比例增益值Kp。例如，如果驱动马达302变换成W1-2相励磁模式，则处理机21可以1/4乘以比例增益值Kp。在这种情况下，比例增益值Kp为4000。于是，计算脉冲重复频率如下：

f’(n)＝1/4*4000*e(n)+f0(n)

励磁模式或分辨率方式可以例如根据存储在第一存储器22中的程序自动设定，或者通过操作面板手工设定。

参照图19，说明作为本发明另一个实施例的马达驱动控制器30。除了增加第三存储器24及连接接口28之外，该马达驱动控制器30与图4所示的马达驱动控制器20在结构上相同。图19的第三存储器24包括可电消去程控只读存储器(Electrically Erasable Programmable ReadOnly Memory，以下简记为“EEPROM”)，但并不局限于此，也可以使用任何型式的存储器。上述第三存储器24存储各种数据，包括基准控制值Re f(n)，以供处理机21使用。连接接口28起着处理机21和其他外部装置例如计算机之间接口的作用，在本实施例中，使用串行接口例如RS232C。

马达驱动控制器30可以用上述相同方法组装在图像形成装置100的转印组件6中。此外，可以用其他公知的方法实现。

下面，简单描述组装在图像形成装置100的转印组件6中的马达驱动控制器30。

马达驱动控制器30以基本上与图4所示的马达驱动控制器20相同的方式运行。更详细地说，驱动马达302根据马达驱动器26施加的驱动电流或电压驱动转印运送带60。编码器301检测转印运送带60的回转速度作为编码器脉冲信号。处理机21根据该编码器脉冲信号计算驱动脉冲信号的脉冲重复频率。驱动接口25生成驱动脉冲重复频率，马达驱动器26根据该驱动脉冲重复频率生成驱动电流或电压。上述驱动电流或电压被施加到驱动马达302上，驱动马达302作步进回转。在这种情况下，转印运送带60的回转速度可以保持在目标回转速度附近。

但是，如图20所示，当施加到驱动马达302上的驱动电流或电压因大的控制值发生瞬间变化时，转印运送带60的回转速度相对目标回转速度发生变化。例如图21所示，当控制值f(n)大于基准控制值Ref(n)时，转印运送带60的回转速度发生大变化。在本实施例中，基准控制值Ref(n)与可以被施加到驱动马达302的最大控制值相对应，在上述最大控制值时，不会引起驱动马达振动，即，不会引起转印运送带60的速度变化。基准控制值Ref(n)可以通过与连接接口28相连接的外部装置例如计算机得到。在一实施例中，外部装置可以合适地设定基准控制值Ref(n)的值。使用该设定的基准控制值Ref(n)，使用图像形成装置100得到彩色色调剂像。在本实施例中，较好的是，将不会发生彩色偏移的值设定为基准控制值Ref(n)。

于是，为了防止驱动马达302振动，马达驱动控制器30将控制值f(n)的值保持在图22所示的基准控制值Ref(n)范围内。结果，如图23所示，驱动马达302可以驱动转印运送带60大致以目标速度0运行，不发生振动。

图24是控制上述控制值f(n)的处理流程图，在本实施例中，处理机21对各样本周期实行该处理，较好的是，上述周期设定为1ms。

图9的步骤S11后，在步骤S101，处理机21取得控制值f(n)。

在步骤S102，处理机21生成比较控制值fc(n)。该比较控制值fc(n)可以通过计算现在样本周期的控制值f(n)与前样本周期的控制值f(n)的差得到。或者，该比较控制值fc(n)可以通过计算现在样本周期的脉冲重复频率f’(n)与前样本周期的脉冲重复频率f’(n)的差得到。

在步骤S103，处理机21判断上述比较控制值fc(n)是否大于增加基准控制值Refp(n)。该增加基准控制值Refp(n)由基准控制值Ref(n)确定，其与最大控制值相对应，可以加到前样本周期的脉冲重复频率上，而不发生驱动马达302振动。该增加基准控制值Refp(n)预先存储在第三存储器24中。如果上述比较控制值fc(n)等于或小于增加基准控制值Refp(n)(步骤S103的“否”)，则进入步骤S104。

在步骤S104，处理机21判断上述比较控制值fc(n)是否小于减少基准控制值Refm(n)。该减少基准控制值Refm(n)由基准控制值Ref(n)确定，其与最大控制值相对应，可以从前样本周期的脉冲重复频率减去该值，而不发生驱动马达302振动。该减少基准控制值Refm(n)预先存储在第三存储器24中。如果上述比较控制值fc(n)等于或大于减少基准控制值Refm(n)(步骤S104的“否”)，则进入步骤S105。在步骤S105，处理机21将在步骤S102得到的控制值f(n)设定为现在样本周期的控制值f(n)。

在步骤S103，如果上述比较控制值fc(n)大于增加基准控制值Refp(n)(步骤S103的“是”)，则进入步骤S106，处理机21将增加基准控制值Refp(n)设定为现在样板周期的控制值f(n)。

在步骤S104，如果上述比较控制值fc(n)小于减少基准控制值Refm(n)(步骤S104的“是”)，则进入步骤S107，处理机21将减少基准控制值Refm(n)设定为现在样板周期的控制值f(n)。

这样，控制值f(n)被控制在基准控制值Ref(n)范围内，因此，如图23所示，驱动马达302可以驱动转印运送带60大致以目标速度0运行，不发生振动。

图25是控制上述控制值f(n)的处理流程另一例图，该图25处理流程例是在图24的处理流程例中增加了步骤S202和S205，其他与图24的处理流程例相同。在本流程例中，处理机21对各样本周期实行该处理，较好的是，上述周期同样设定为1ms。

在步骤S202，处理机21判断上述比较控制值fc(n)是否等于增加基准控制值Refp(n)。如果上述比较控制值fc(n)不等于增加基准控制值Refp(n)(步骤S202的“否”)，则进入步骤S104；如果上述比较控制值fc(n)等于增加基准控制值Refp(n)(步骤S202的“是”)，则进入步骤S103。

在步骤S103，处理机21判断上述比较控制值fc(n)是否大于增加基准控制值Refp(n)。如果判断结果是“否”的话，则进入步骤S205，处理机21将在步骤S102得到的控制值f(n)设定为现在样本周期的控制值f(n)。如果判断结果为“是”的话，则进入步骤S106。

上面描述的处理方法不过是例举，控制值f(n)被控制在基准控制值Ref(n)范围内的处理并不局限于上述图24及图25所示处理。

再有，计算位置偏移，控制位置偏移，控制值，脉冲重复频率的处理不局限于上述实施例。

因此，上面参照附图说明了本发明的实施例，但本发明并不局限于上述实施例。在本发明技术思想范围内可以作种种变更，它们都属于本发明的保护范围。

此外，上述不同实施例的要素和/或特征可以在本发明说明书及权利要求书范围内互相组合，和/或互相替换。例如，控制值可以通过控制增益系数保持在预先设定的范围内，或通过将比较控制值与基准控制值进行比较，将控制值保持在预先设定的范围内，或通过根据本发明的技术思想的任何其他技术，将控制值保持在预先设定的范围内。这些技术特征可以互相组合。

计算机领域的技术人员可以方便地通过使用按照本发明技术编程的通常数字式计算机实现本发明。软件领域的技术人员可以按照本发明技术进行编码，很容易准备合适的软件。本领域的技术人员也可以通过准备专用集成电路，或连接通常电路形成合适网络实现本发明。

本专利说明书基于向日本专利厅提出的日本专利申请JPAP2003-199340(2003年7月18日申请日)，JPAP2003-204287(2003年7月31日申请日)，JPAP2004-079288(2004年3月18日申请日)，上述申请的全部内容被合并在本申请中。

Claims

1.一种用于图像形成装置的马达驱动控制器，包括：

驱动马达，直接或间接地与一转印带相连接，驱动该转印带按目标移动速度移动；

检测器，直接或间接地与上述转印带相连接，检测该转印带的现在移动速度，输出检测结果作为检测器脉冲信号；

控制部，在图像形成期间，与上述驱动马达以及上述检测器电气连接，接收上述检测器脉冲信号，计算上述现在移动速度与目标移动速度的差，根据上述求得的差计算控制值，当将控制值控制在不会发生彩色偏移的基准控制值范围内之后，根据该控制值计算驱动脉冲信号的脉冲重复频率，根据该脉冲重复频率，反馈控制驱动马达，驱动马达包括步进马达，在所述图像形成装置的低记录分辨率场合和高记录分辨率场合，所述步进马达以两种不同的微步励磁驱动方式运行，控制部包括：

第一运算部，根据检测器脉冲信号，计算与上述差值相对应的位置偏移；

滤波器部，通过除去上述位置偏移的高频成分，生成经控制的位置偏移；

增益部，通过用一增益系数乘以上述经控制的位置偏移，计算控制值，所述增益系数包括比例增益值；

第二运算部，通过将上述控制值加到一预先设定的标准脉冲重复频率上，计算脉冲重复频率；

第一存储器，存储上述控制部使用的程序；

第二存储器，存储各种能变换的数据，包括上述差值，控制值，脉冲重复频率，

其中，在所述低记录分辨率场合，与微步数成正比的步进马达的回转速度增加，为了防止转印带的回转速度相对于目标回转速度变化太大，以一预先设定的定数乘以所述比例增益值，该定数与微步数成正比，且所述微步数由特定励磁模式确定，从而抑制所述比例增益值的增加。

2.根据权利要求1中所述的马达驱动控制器，其特征在于，进一步包括：

检测接口，将检测器脉冲信号从模拟信号变换为数字信号，以供上述控制部处理；

驱动接口，根据脉冲重复频率生成驱动脉冲信号；

马达驱动器，根据驱动脉冲信号，生成驱动电流或电压，并将该驱动电流或电压施加到驱动马达。

3.根据权利要求2中所述的马达驱动控制器，其特征在于，由微步励磁驱动确定微步数，上述增益系数根据微步数决定。

4.根据权利要求3中所述的马达驱动控制器，其特征在于，上述增益系数与微步数成正比。

5.根据权利要求2中所述的马达驱动控制器，其特征在于：

进一步包括第三存储器，存储预先设定的基准控制值；

控制器生成比较控制值，将该比较控制值与上述基准控制值比较，根据上述比较结果，控制上述控制值，使其处于一预定值范围内。

6.根据权利要求5中所述的马达驱动控制器，其特征在于，根据从第二存储器读取的上述控制值，计算上述比较控制值。

7.根据权利要求5中所述的马达驱动控制器，其特征在于，根据从第二存储器读取的上述脉冲重复频率，计算上述比较控制值。

8.根据权利要求5中所述的马达驱动控制器，其特征在于，基准控制值确定一增加基准控制值及一减少基准控制值。

9.根据权利要求8中所述的马达驱动控制器，其特征在于，上述增加基准控制值与最大控制值相对应，其能加到预先设定的标准脉冲重复频率上，足以抑制驱动马达振动；上述减少基准控制值与最大控制值相对应，能从预先设定的标准脉冲重复频率减去该减少基准控制值，能足以抑制驱动马达振动。

10.根据权利要求9中所述的马达驱动控制器，其特征在于：

当比较控制值等于增加基准控制值或减少基准控制值，或比较控制值处于增加基准控制值和减少基准控制值之间时，上述控制值被设定为在现在的样本周期计算而得的现在控制值；

当比较控制值大于增加基准控制值时，上述控制值被设定为增加基准控制值；

当比较控制值小于减少基准控制值时，上述控制值被设定为减少基准控制值。

11.一种图像形成装置，包括图像形成部及纸转印装置，该纸转印装置包括：

转印带，由若干辊支承，上述若干辊之中包括驱动辊和检测器辊，其以接近目标回转速度回转；

驱动马达，可与上述驱动辊一起动作，该驱动马达以一预先根据目标回转速度设定的励磁模式经驱动辊驱动转印带；

检测器，与上述检测器辊相连接，通过检测器辊检测上述转印带的现在回转速度，输出检测结果，作为检测器脉冲信号；

控制部，在图像形成期间，与上述驱动马达以及上述检测器电气连接，接收上述检测器脉冲信号，计算上述现在移动速度与目标移动速度的差，根据上述求得的差计算控制值，在根据上述励磁模式将增益系数限定在避免发生彩色偏移的增益系数之后，用该增益系数乘以上述控制值，计算驱动脉冲信号的脉冲重复频率，根据该脉冲重复频率，反馈控制驱动马达，

其中，所述驱动马达包括步进马达，在所述图像形成装置的低记录分辨率场合和高记录分辨率场合，所述步进马达以两种不同的微步励磁驱动方式运行；且

控制部包括：

第一存储器，存储上述控制部使用的程序；

12.根据权利要求11中所述的图像形成装置，其特征在于，目标回转速度根据图像形成装置的记录分辨率从至少两种不同的目标回转速度进行选择。

13.根据权利要求11中所述的图像形成装置，其特征在于，励磁方式从至少两种不同的励磁模式进行选择，各具有互相不同的微步数。

14.根据权利要求13中所述的图像形成装置，其特征在于，微步数根据目标回转速度确定。

15.根据权利要求14中所述的图像形成装置，其特征在于，微步数与目标回转速度成正比。

16.根据权利要求13中所述的图像形成装置，其特征在于，增益系数根据微步数确定。

17.根据权利要求16中所述的图像形成装置，其特征在于，增益系数与微步数成正比。

18.一种图像形成装置，包括图像形成部及纸转印装置，该纸转印装置包括：

驱动马达，可与上述驱动辊一起动作，驱动马达通过驱动辊驱动转印带；

检测部，与上述检测器辊相连接，在各样本周期，通过检测器辊周期地检测上述转印带的现在回转速度，输出检测结果，作为检测器脉冲信号；

控制器，在图像形成期间，与上述驱动马达以及上述检测器电气连接，接收上述检测器脉冲信号，在接收到上述检测器脉冲信号的各时间，计算比较控制值，将比较控制值控制在不会发生彩色偏移的基准控制值范围内，根据上述比较结果，生成驱动脉冲信号的脉冲重复频率，根据该脉冲重复频率，反馈控制驱动马达，所述驱动马达包括步进马达，在所述图像形成装置的低记录分辨率场合和高记录分辨率场合，所述步进马达以两种不同的微步励磁驱动方式运行，

所述控制部包括：

第一运算部，根据检测器脉冲信号，计算与目标回转速度和现在回转速度的差值相对应的位置偏移；

第一存储器，存储上述控制部使用的程序；

第二存储器，存储各种能变换的数据，包括上述差值，控制值，脉冲重复频率；

第三存储器，存储基准控制值，

19.根据权利要求18中所述的图像形成装置，其特征在于，预先设定的标准脉冲重复频率与在前样本周期计算的前脉冲重复频率相对应。

20.根据权利要求18中所述的图像形成装置，其特征在于：

比较控制值与现在控制值和前控制值的差值相对应，上述现在控制值和前控制值都从第二存储器读取；

上述现在控制值与在现在样本周期计算的控制值相对应，上述前控制值与在前样本周期计算的控制值相对应。

21.根据权利要求18中所述的图像形成装置，其特征在于：

比较控制值与现在脉冲重复频率和前脉冲重复频率的差值相对

应，上述现在脉冲重复频率和前脉冲重复频率都从第二存储器读取；

上述现在脉冲重复频率与在现在样本周期计算的脉冲重复频率相

对应，上述前脉冲重复频率与在前样本周期计算的脉冲重复频率相对应。

22.根据权利要求18中所述的图像形成装置，其特征在于，基准控制值确定增加基准控制值及减少基准控制值。

23.根据权利要求22中所述的图像形成装置，其特征在于，上述增加基准控制值与最大控制值相对应，其能加到预先设定的标准脉冲重复频率上，足以抑制驱动马达振动；上述减少基准控制值与最大控制值相对应，能从预先设定的标准脉冲重复频率减去该减少基准控制值，能足以抑制驱动马达振动。

24.根据权利要求23中所述的图像形成装置，其特征在于：

25.一种用于图像形成装置的马达驱动方法，包括以下步骤：

在图像形成期间，转印带按目标移动速度移动，检测转印带的现在回转速度，作为检测器脉冲信号；

第一计算步骤，计算现在回转速度和目标回转速度之间的差值，作为位置偏移；

第一生成步骤，通过除去上述位置偏移的高频成分，生成经控制的位置偏移；

第二生成步骤，用一增益系数乘以上述经控制的位置偏移，生成控制值，所述增益系数包括比例增益值；

将上述控制值控制在不会发生彩色偏移的基准控制值范围内；

第二计算步骤，通过将上述控制值加到一预先设定的标准脉冲重复频率上，计算驱动脉冲信号的脉冲重复频率；

根据驱动脉冲信号的脉冲重复频率输出驱动电流或电压；

将驱动电流或电压施加到驱动马达上，反馈控制驱动马达，

其中，所述驱动马达包括步进马达，在所述图像形成装置的低记录分辨率场合和高记录分辨率场合，所述步进马达以两种不同的微步励磁驱动方式运行，且

在所述低记录分辨率场合，与微步数成正比的步进马达的回转速度增加，为了防止转印带的回转速度相对于目标回转速度变化太大，以一预先设定的定数乘以所述比例增益值，该定数与微步数成正比，且所述微步数由特定励磁模式确定，从而抑制所述比例增益值的增加。

26.根据权利要求25中所述的马达驱动方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

第一存储步骤，存储各种能变换的数据，包括上述位置偏移，经控制的位置偏移，控制值，脉冲重复频率。

27.根据权利要求25中所述的马达驱动方法，其特征在于，驱动电流或电压被分为具有不同电平的阶梯状电流或电压。

28.根据权利要求27中所述的马达驱动方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

变换与步进电流或步进电压的数成正比的增益系数值。

29.根据权利要求27中所述的马达驱动方法，其特征在于：进一步包括以下步骤：

第二存储步骤，存储预先设定的基准控制值；

第三生成步骤，生成比较控制值；

将比较控制值与基准控制值进行比较；

其中，控制步骤根据比较结果进行控制。

30.根据权利要求29中所述的马达驱动方法，其特征在于，根据第一存储步骤的控制值计算上述比较控制值。

31.根据权利要求29中所述的马达驱动方法，其特征在于，根据第一存储步骤的脉冲重复频率计算上述比较控制值。

32.根据权利要求29中所述的马达驱动方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

第一确定步骤，确定一增加基准控制值，其是可以加到预先设定的标准脉冲重复频率上的最大控制值，可以将控制值控制在预先设定值范围内；

第二确定步骤，确定一减少基准控制值，其是可以从预先设定的标准脉冲重复频率减去的最大控制值，可以将控制值控制在预先设定值范围内。

33.根据权利要求32中所述的马达驱动方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

第一设定步骤，当比较控制值等于增加基准控制值或减少基准控制值，或比较控制值处于增加基准控制值和减少基准控制值之间时，上述控制值被设定为在现在的样本周期计算而得的现在控制值；

第二设定步骤，当比较控制值大于增加基准控制值时，上述控制值被设定为增加基准控制值；

第三设定步骤，当比较控制值小于减少基准控制值时，上述控制值被设定为减少基准控制值。