JP2001128474A - ベルト駆動制御回路及び電子写真装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、ベルトに加わる外部負荷が大きく変
動する装置においても、最適値で制御されるソフトウェ
アサーボを実現するベルト駆動回路を提供することを課
題とする。 【解決手段】Ｌ．Ｕ．Ｔ．（ルック・アップ・テーブ
ル）３なるメモリを備え、Ｌ．Ｕ．Ｔ．３には、プリン
トシーケンス毎に変動するベルトの負荷状態に応じて、
予め実験及び評価によって最適化して求められたサーボ
定数及びサーボパラメータが格納されている。ベルト駆
動制御回路１０を司るサーボコントローラ２は、ＣＰＵ
１からベルトモータ（ＤＣモータ）７の回転指令ととも
にベルトの負荷情報を受信し、受信した負荷情報に対応
するサーボ定数及びサーボパラメータをＬ．Ｕ．Ｔ．３
から読み取り、演算式に代入して演算し、回転速度情報
をモータドライブ信号生成回路４に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベルト駆動制御回
路に関し、特に、近年の電子写真装置のように負荷変動
の激しいベルト駆動機構を制御するベルト駆動制御回路
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ベルト駆動装置は、複数のロー
ラと、前記複数のローラに巻き掛けられたベルトと、前
記複数のローラのうち一のローラに駆動力を与えるベル
トモータを主たる要素として構成され、目標速度で一定
回転するよう制御される。しかし、ベルト駆動装置への
仕事の負荷量に応じ、ベルトモータによって駆動される
ベルトには、変動する外部負荷が加わるのが常である。
そのため、ベルトローラには各処理プロセスによって異
なる外部負荷が加わる。例えば、電子写真プリンタにお
けるベルト駆動装置には、現像器や転写器などの構成ユ
ニットからの外部負荷が、帯電、露光、現像、転写、清
掃などの各処理プロセスよって異なってくる。したがっ
て、ベルトを目標速度で一定回転するよう制御するため
に、ベルトモータの出力を迅速・的確に最適値に合わせ
る必要がある。

【０００３】図４に従来のベルト駆動制御回路の制御フ
ローチャートを示す。ベルト駆動ルーチンＲ１１ではベ
ルトは無負荷状態であり、現像器駆動ルーチンＲ１２で
は現像ローラ（図３参照）によってベルトに負荷がかか
り、転写ローラ駆動ルーチンＲ１３では現像ローラに加
え、転写ローラ（図３参照）によってベルトに負荷がか
かり最大負荷状態となる。従来のベルトモータの制御方
法では、図４に示すように、ベルト駆動ルーチンＲ１１
における「シーケンス１１」でサーボ定数及びサーボパ
ラメータが設定されており、その値は、最大負荷時に最
適化された値がサーボ演算式に組み込まれて実行されて
いた。後続の現像器駆動ルーチンＲ１２及び転写ローラ
駆動ルーチンＲ１３においてはサーボ定数及びパラメー
タを改めて設定していなかった。したがって、最大負荷
時と無負荷時の負荷変動が少ないサーボ系で有れば、十
分に一定速度での回転制御が可能であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カラー
化を図る電子写真プリンタの場合などは特に、装置の構
成ユニットが増大したり、複雑・大型化したりして、前
記最大負荷時と無負荷時の差が大きくなる傾向にある。
このため、いかなる負荷状態でも一定速度で回転制御す
るためには、ソフトウェアサーボを構成するサーボ演算
式が複雑で大規模化したり、それに伴ってサーボコント
ローラを高速化して演算処理時間を早くせざるを得ない
などの弊害が発生しつつある。

【０００５】本発明は以上の従来技術における問題に鑑
みてなされたものであって、ベルトに加わる外部負荷が
大きく変動する装置においても、最適値で制御されるソ
フトウェアサーボを実現するベルト駆動回路を提供する
ことを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本出
願第１の発明のは、ローラと前記ローラに巻き掛けられ
るベルトとからなるベルト駆動機構を駆動するＤＣモー
タをソフトウエアサーボ制御するベルト駆動制御回路に
おいて、前記ベルトの負荷変動に応じて、サーボ定数及
びサーボパラメータを可変して制御する制御手段を備え
ることを特徴とするベルト駆動制御回路である。

【０００７】したがって本出願第１の発明のベルト駆動
制御回路によれば、ベルトの負荷変動があっても、ベル
トの負荷変動に応じて、サーボ定数及びサーボパラメー
タを可変して制御する制御手段を備えるので、ある特定
のベルトの負荷度にとって最適のサーボ定数及びサーボ
パラメータに基づきＤＣモータを制御し、ＤＣモータに
よって駆動されるベルト駆動機構又はベルト駆動機構に
連動する他のユニットを精度良く駆動することができる
という利点がある。また、ソフトウエアサーボ制御にあ
たって、既存の演算式を変更することがなく、演算処理
への負担が小さい。その結果、演算装置のグレードアッ
プを図ることなく駆動精度を高水準に維持できるという
利点がある。

【０００８】本出願第１の発明のベルト駆動制御回路を
より限定した発明を本出願第２の発明として以下に開示
する。すなわち本出願第２の発明は、本出願第１の発明
のベルト駆動制御回路において、前記制御手段は、前記
ベルトの負荷情報とこれに対応するサーボ定数及びサー
ボパラメータが複数組み格納された記憶部と、中央処理
装置から前記ベルトの負荷情報を受信し、受信した負荷
情報に対応する前記サーボ定数及びサーボパラメータを
記憶部から読み取り、読み取ったサーボ定数及びサーボ
パラメータを代入値としてサーボ演算式を実行し、回転
速度情報を算出する演算部とを備えて構成されることを
特徴とする。

【０００９】本出願第１の発明又は本出願第２の発明の
ベルト駆動制御回路を電子写真装置に適用する場合に
は、例えば以下の本出願第３の発明ような構成をとると
良い。すなわち本出願第３の発明は、感光体ベルトと、
前記感光体ベルトを駆動するＤＣモータと、前記感光体
ベルトに対して各独立に外接・乖離可能にされた複数の
外接ローラと、前記外接・乖離を含めて統括する中央処
理装置とを備える電子写真装置において、前記感光体ベ
ルトを制御対象として本出願第１の発明又は本出願第２
の発明のベルト駆動制御回路が備えられ、前記中央処理
装置は、前記感光体ベルトへの負荷状態の異なる各駆動
プロセス毎に前記感光体ベルトに外接する前記外接ロー
ラの数に基づき前記感光体ベルトの負荷情報を算出し、
その負荷情報を前記ベルト駆動制御回路に送信可能にさ
れてなることを特徴とする電子写真装置である。

【００１０】したがって本出願第３の発明のベルト駆動
制御回路によれば、本出願第１の発明の利点があるとと
もに、帯電、露光、現像、転写、清掃などの電子写真方
式における各処理プロセスのいずれであるかに拘わら
ず、ベルト駆動機構又はベルト駆動機構に連動する他の
ユニットを精度良く駆動することができるという利点が
ある。その結果、電子写真の品質を維持、向上できると
いう利点がある。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態のベル
ト駆動制御回路につき図面を参照して説明する。

【００１２】以下の説明において、本発明の一実施形態
のベルト駆動制御回路は、電子写真プリンタの感光体ベ
ルトを駆動制御するために用いられる。まず、本発明の
一実施形態のベルト駆動制御回路につき、図１を参照し
て説明する。 図１は本発明の一実施形態のベルト駆動
制御回路を示す概略ブロック図である。

【００１３】図１に示すように、本発明の一実施形態の
ベルト駆動制御回路１０は、サーボコントローラ２と、
Ｌ．Ｕ．Ｔ．（ルック・アップ・テーブル）３なるメモ
リと、モータドライブ信号生成回路４と、Ｈブリッジド
ライバ回路５と、エンコーダカウント回路６からなる。
サーボコントローラ２は、ベルト駆動制御回路１０を司
り、内部ＲＯＭにはベルトを駆動するに当たって、その
制御方式のアルゴリズムがプログラミングされており、
いわゆるソフトウェアサーボ方式で制御するための演算
式等が格納されている。Ｌ．Ｕ．Ｔ．３には、サーボコ
ントローラ２がサーボ演算する際に用いるサーボ定数や
サーボパラメータが格納されている。その内容は、必要
に応じてサーボコントローラ２によって読み出され、演
算式に代入される。モータドライブ信号生成回路４は、
サーボコントローラ２から出力される演算結果をベルト
駆動モータへのドライブ信号に変換する。Ｈブリッジド
ライバ回路５は、モータドライブ信号生成回路４から出
力されたモータドライブ信号を、モータ駆動電圧に変換
するドライバＩＣ等で構成される。ベルトモータ７から
フィードバックされるエンコーダ８の速度情報を計測す
るエンコーダカウント回路６は、その計測結果をサーボ
コントローラ２に出力する。以上説明した様に、ベルト
駆動制御回路１０は、ベルトモータ制御系をクローズド
ループで構成して、ベルトモータを一定速度で回転させ
る制御を行う。

【００１４】次に、本発明のベルト駆動制御回路がどの
様な仕組みで機能するかについて図１により説明する。
本ベルト駆動制御回路の上位に位置するＣＰＵ１は、電
子写真プリンタのプリントシーケンス全体を統括して制
御する。ＣＰＵ１は、操作者からオペレーションパネル
等よりプリントリクエストを受け付けた時、電子写真プ
リンタを構成するユニットに対してそれぞれ駆動制御指
令を送信する。サーボコントローラ２は、ＣＰＵ１から
ベルトモータ回転指令と合わせて、ベルトにかけられた
負荷情報を受け取る。前記負荷情報とは、ＣＰＵ１がプ
リントシーケンスを実行する中で、現在どのユニットが
ベルトに圧接して負荷を与えているかをビット情報に変
換して表されたものである。例えば、ベルトに圧接する
ユニットの数が「８」で有れば、１ビット／１ユニット
として８ビットの情報がサーボコントローラ２に送られ
る。サーボコントローラ２は、ベルト回転指令を受ける
と、予め内部にプログラミングされたサーボ演算式を実
行し、モータドライブ信号生成回路４にベルトモータに
与える回転速度情報を出力する。サーボコントローラ２
は、ベルト回転指令と共に受け取った負荷情報から、最
適なサーボ定数とサーボパラメータをＬ．Ｕ．Ｔ．３か
ら読み出して、前記サーボ演算式を実行する際に、これ
らの値を代入する。ここで、Ｌ．Ｕ．Ｔ．３には、プリ
ントシーケンス毎に変動する負荷状態に応じて、予め実
験及び評価によって最適化して求められたサーボ定数及
びサーボパラメータが、格納されている。次に、モータ
ドライブ信号生成回路４は、サーボコントローラ２から
受け取った回転速度の情報を、Ｈブリッジで構成された
ドライバ回路５を駆動するための信号に変換して出力す
る。Ｈブリッジドライバ回路５は、受け取った駆動信号
をモータ駆動電圧に変換して、ベルトモータ７に出力す
ることにより、ベルトモータ７は回転運動を開始する。
ベルトモータ７の回転速度はエンコーダにて速度情報と
して検出され、エンコーダカウント回路６でデジタル情
報に変換された後、サーボコントローラ２にフィードバ
ックする。サーボコントローラ２は、フィードバックさ
れたベルトモータ７の実際の回転情報をもとにして、目
標速度に対する比較を行った後、再びサーボ演算式を実
行して、ベルトモータ７が一定速度で回転するように、
モータドライブ信号生成回路４へ回転速度情報を出力す
る。以降、同様の制御を繰り返し行うことにより、ベル
トモータ７はクローズドループされたソフトウェア制御
によって一定速度で回転する。

【００１５】次に、本発明の一実施形態のベルト駆動制
御回路につき図２及び図３を参照して説明する。図３に
は、電子写真プリンタにおけるベルト駆動部周辺の外部
負荷構成を示す。本発明の一実施形態のベルト駆動制御
回路の制御対象となるベルト駆動部は、プリントシーケ
ンスが実行されることによって、現像ローラ１０１〜１
０４及び転写ローラ１０７等の外部負荷が、ベルト１０
８に圧接される構成となっている。図３に示すように、
ベルト１０８はドライブローラ１００やステアリングロ
ーラ１０５、バックアップローラ１０６をはじめとする
複数のローラに巻き掛けられて保持され、一定速度で回
転可能に構成されている。すなわち、ベルトモータ７
（図１参照）の駆動力がギアを介してドライブローラ１
００に伝達されることによって、ベルト１０８は回転す
る。ここで、ステアリングローラ１０５はベルトの蛇行
性を補正するものである。また、バックアップローラ１
０６は転写ローラ１０７とベルト１０８を介して対向す
る位置に配設され、ベルト１０８を介して転写ローラ１
０７を受け、ベルト１０８に伝導された駆動力を転写ロ
ーラ１０７に伝導するためのものである。転写ローラ１
０７は、トナー像を用紙に転写するためのものである。
また、電子写真プリンタ内には給紙トレイ１０９や、排
紙トレイ１１０、両トレイ間を結ぶ用紙搬送経路１１１
に沿って配置されたガイドローラ、駆動ローラ等が設置
される。

【００１６】次に、本発明の一実施形態のベルト駆動制
御回路につき図２の制御フローチャート及び図１、図２
を参照して説明する。本フローチャートは、図１に示す
ＣＰＵが実行する制御フローについて示したものであ
る。また、シーケンス１〜８は、ＣＰＵ１からの命令や
情報を受けたサーボコントローラ２が実行する制御につ
いて示したものである。このフローチャートを参照しな
がら、順を追って詳細に説明する。はじめに、プリント
リクエストを要求されたＣＰＵ１は、「プリント」ルー
チンから、ベルト駆動ルーチンＲ１に移行する。

【００１７】[シーケンス１]サーボコントローラ２は、
ＣＰＵ１から現在ベルト上で発生する負荷情報を受け取
る。ここでは、まだ外部負荷が圧接されていない状態の
ため、無負荷状態の情報を得る。外部負荷無しの時の
「サーボ定数及びサーボパラメータＡ」をＬ．Ｕ．Ｔ．
３より読み出して、サーボ演算式に代入する。

【００１８】[シーケンス２]ベルト回転指令をＣＰＵ１
から受け取ったサーボコントローラ２は、予め内部にプ
ログラミングされたサーボ演算式を、先程シーケンス１
にて代入された「サーボパラメータＡ」を用いて実行す
る。この後、サーボコントローラ２は、図１を参照して
上述したように制御処理を行い、ベルトモータ７を目標
速度で回転するように制御する。ベルト１０８が回転し
た後、次に、ＣＰＵ１は、現像器駆動ルーチンＲ２に移
行する。

【００１９】[シーケンス３]サーボコントローラ２は、
ＣＰＵ１から現像ローラ１０１〜１０４がベルトに圧接
する負荷情報を受け取り、現像ローラ負荷有りの時の
「サーボ定数及びサーボパラメータＢ」をＬ．Ｕ．Ｔ．
３より読み出して、サーボ演算式に代入する。ＣＰＵ１
は、現像ローラ１０１〜１０４を順次ベルトに圧接す
る。

【００２０】[シーケンス４]サーボコントローラ２は、
予め内部にプログラミングされたサーボ演算式を、先程
シーケンス３にて代入された「サーボパラメータＢ」を
用いて実行する。この後、サーボコントローラ２は、図
１を参照して上述したように制御処理を行い、ベルトモ
ータ７を目標速度で回転するように制御する。現像ロー
ラ１０１〜１０４が圧接した後、次に、ＣＰＵ１は、転
写ローラ駆動ルーチンＲ３に移行する。

【００２１】[シーケンス５]サーボコントローラ２は、
ＣＰＵ１から転写ローラ１０７がベルト１０８に圧接す
る負荷情報を受け取り、現像ローラ負荷に加えて転写ロ
ーラ負荷有りの時の「サーボ定数及びサーボパラメータ
Ｃ」をＬ．Ｕ．Ｔ．３より読み出して、サーボ演算式に
代入する。ＣＰＵ１は、転写ローラ１０７をベルト１０
８に圧接する。

【００２２】[シーケンス６]サーボコントローラ２は、
予め内部にプログラミングされたサーボ演算式を、先程
シーケンス５にて代入された「サーボパラメータＣ」を
用いて実行する。この後、サーボコントローラ２は、図
１を参照して上述したように制御処理を行い、ベルトモ
ータ７を目標速度で一定回転するように制御する。転写
ローラ１０７が圧接した後、ＣＰＵ１は、プリントシー
ケンスに移行して、電子写真方式のプロセスを実行し、
用紙に画像を出力印刷する。

【００２３】[シーケンス７]サーボコントローラ２は、
負荷状態が最大時の「サーボ定数及びサーボパラメータ
Ｃ」の状態で、ベルトモータ７を目標速度で一定回転す
るよう制御する。プリントシーケンスが終了した後、Ｃ
ＰＵ１は、終了シーケンスに移行して、電子写真方式の
プロセスを停止する。

【００２４】[シーケンス８]サーボコントローラ２は、
ＣＰＵ１からの動作停止指令を受けて、ベルト１０８を
停止する。ＣＰＵ１はベルト１０８への外部負荷を含
め、全てのユニットの動作を停止して、次のプリントリ
クエスト要求が入力されるまで、ウエイト状態となる。
以降プリントリクエストを受ける毎に、同様の制御処理
が行われる。

【００２５】以上説明した本発明の一実施形態では、回
路構成をより明確にするために、サーボ定数やサーボパ
ラメータを格納するＬ．Ｕ．Ｔ．３を外付けメモリとし
たが、製品等に適用する場合には、例えば、サーボコン
トーラ２内に設けられたメモリ領域に格納しておくこと
も可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のベルト駆
動制御回路によれば、ベルトの負荷変動に応じて、サー
ボ定数及びサーボパラメータを可変して制御する制御手
段を設けたので、構成ユニットによって大きく負荷状態
が変動する大型装置においても、最適値で制御されるソ
フトウェアサーボを実現できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態のベルト駆動制御回路を
示す概略ブロック図である。

【図２】 本発明の一実施形態のベルト駆動制御回路の
制御フローチャートである。

【図３】 本発明の一実施形態のベルト駆動制御回路の
適用対象となる電子写真プリンタにおけるベルト駆動部
周辺の外部負荷構成を示す断面図である。

【図４】 従来のベルト駆動制御回路の制御フローチャ
ートである。

【符号の説明】

１ ＣＰＵ ２ サーボコントローラ ３ Ｌ．Ｕ．Ｔ．（ルック・アップ・テーブル） ４ モータドライブ信号生成回路 ５ Ｈブリッジドライバ回路 ６ エンコーダカウント回路 ７ ベルトモータ（ＤＣモータ） ８ エンコーダ １０ ベルト駆動回路 １００ ドライブローラ １０１〜１０４ 現像ローラ １０５ ステアリングローラ １０６ バックアップローラ １０７ 転写ローラ １０８ ベルト １０９ 給紙トレイ １１０ 排紙トレイ １１１ 用紙搬送経路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ローラと前記ローラに巻き掛けられるベ
   ルトとからなるベルト駆動機構を駆動するＤＣモータを
   ソフトウエアサーボ制御するベルト駆動制御回路におい
   て、前記ベルトの負荷変動に応じて、サーボ定数及びサ
   ーボパラメータを可変して制御する制御手段を備えるこ
   とを特徴とするベルト駆動制御回路。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記ベルトの負荷情報
   とこれに対応するサーボ定数及びサーボパラメータが複
   数組み格納された記憶部と、中央処理装置から前記ベル
   トの負荷情報を受信し、受信した負荷情報に対応する前
   記サーボ定数及びサーボパラメータを記憶部から読み取
   り、読み取ったサーボ定数及びサーボパラメータを代入
   値としてサーボ演算式を実行し、回転速度情報を算出す
   る演算部とを備えて構成されることを特徴とする請求項
   １に記載のベルト駆動制御回路。
3. 【請求項３】 感光体ベルトと、前記感光体ベルトを駆
   動するＤＣモータと、前記感光体ベルトに対して各独立
   に外接・乖離可能にされた複数の外接ローラと、前記外
   接・乖離を含めて統括する中央処理装置とを備える電子
   写真装置において、前記感光体ベルトを制御対象として
   請求項１又は請求項２に記載のベルト駆動制御回路が備
   えられ、前記中央処理装置は、前記感光体ベルトへの負
   荷状態の異なる各駆動プロセス毎に前記感光体ベルトに
   外接する前記外接ローラの数に基づき前記感光体ベルト
   の負荷情報を算出し、その負荷情報を前記ベルト駆動制
   御回路に送信可能にされてなることを特徴とする電子写
   真装置。