JP2001136774A - モータ制御装置、画像形成装置、モータ制御方法および記憶媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 感光ドラムや中間転写体などの画像形成のた
めの被駆動体の駆動制御を高精度に実現することができ
る画像形成装置を提供する。 【解決手段】 ＭＲセンサからのパルスを計測して速度
を算出し（Ｓ１）、ドラム１回転分の速度情報をＲＡＭ
１１４に記憶する（Ｓ４）。この速度データをフィルタ
処理して高周波成分を除去し（Ｓ６）、その結果をＲＡ
Ｍ１１４に記憶する。このフィルタ処理された速度デー
タから補正データを算出する（Ｓ７）。算出した補正デ
ータに対して、位相を１８０゜ずらし、かつ定数倍した
値を速度ターゲットとして生成し（Ｓ８）、生成された
速度ターゲットをＲＡＭ１１４に記憶する（Ｓ９）。記
憶された速度ターゲット情報（ｏｍｇｔｇｔ）は、ドラ
ムカウンタの値に応じた速度ターゲットとして速度制御
に用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光ドラムや中間
転写体などの画像形成のために用いられる被駆動体の駆
動ムラ（回転変動など）を抑えるように、モータを制御
するモータ制御装置、画像形成装置、モータ制御方法お
よび記憶媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来のカラー画像形成装置の構成
を示す図である。図において、２０１はカラー画像形成
装置である。２０２は画像データを図示しないレーザ光
に変換し、レーザ光をポリゴンミラーによって感光ドラ
ム面上に走査させるスキャナユニットである。２０３は
感光ドラムである。２０４は感光ドラム面上に形成され
たトナー画像を転写する中間転写体であり、感光ドラム
面上に形成された各色に対応したトナー画像は中間転写
体上に順次重なって転写される。

【０００３】２０５はイエロー、シアン、マゼンダ、ブ
ラックの各色の現像ユニットを備え、所望の現像ユニッ
トを感光ドラム２０３に離接させるロータリユニットで
ある。２０６は現像ユニットである。２０７は転写紙で
ある。２０８は転写紙有無検知センサである。２０９は
転写紙給紙ローラである。２１０は搬送ローラである。
２１１は転写紙先端検知センサである。２１２は搬送ロ
ーラである。２１３は二次転写ローラである。２１４は
搬送ローラである。

【０００４】２１５は転写紙上に形成されたトナー画像
を熱と圧で融着させる定着ユニットである。２１６は排
紙センサである。２１７、２１８は排紙ローラである。
２１９は一次転写ローラである。２２０は中間転写体に
あらかじめ具備された基準マークを読み取る基準位置検
知センサである。２２１は現像ユニットが有するトナー
を感光体上に現像させる現像スリーブローラである。２
２２はトナーを均一に現像スリーブローラ２２１上に補
給するためのコートローラである。

【０００５】図示しないホストコンピュータから送られ
たカラー画像は、画像形成装置内部で画像展開される
と、各色毎に画像データとしてスキャナユニット２０２
によって変換されたレーザ光により、回転駆動される感
光ドラム２０３上を走査・露光する。ロータリーユニッ
ト２０５は４色の現像ユニット２０６を備えており、回
転制御によって所望の色の画像に対する現像ユニットを
感光ドラム２０３に当接させる。

【０００６】感光ドラム２０３上に現像されたトナー画
像は、一次転写ローラ２１９によって中間転写体２０４
上に転写される。このとき、転写位置は、基準位置検知
センサ２２０によって制御される。１色の転写が終了す
ると、ロータリユニット２０５は回転し、次の色の現像
ユニット２０６を感光体２０３に当接させる。そして、
次の色の画像データはスキャナユニット２０２によって
レーザ光に変換され、レーザ光により回転駆動される感
光ドラム２０３上を走査・露光する。

【０００７】このような動作を４色繰り返すことによっ
て、中間転写体２０４上には、４色のトナー画像が重な
って形成され、給紙・搬送された転写紙２０７上に二次
転写ローラ２１３によって一括転写される。転写紙上の
トナー画像は定着ユニット２１５によって融着される
と、排紙が行われて一連のカラー画像形成動作を終了す
る。

【０００８】このようなカラー画像形成装置は複数の制
御モータ（図示せず）を有しており、図中、転写紙給紙
ローラ２０９、搬送ローラ２１０、２１２、二次転写ロ
ーラ２１３、搬送ローラ２１４、定着ユニット２１５お
よび排紙ローラ２１７、２１８は給紙搬送モータ（図示
せず）によって駆動されている。中間転写体２０４およ
び感光ドラム２０３はドラムモータ（図示せず）で駆動
されている。ロータリユニット２０５はロータリモータ
（図示せず）で駆動されている。また、現像ユニットの
スリーブローラ２２１およびコートローラ２２２はスリ
ーブモータ（図示せず）で駆動されている。各モータに
は、あらかじめ設定された速度情報に基づき、ソフトウ
ェアによって一定回転となるようにディジタルサーボ制
御されるＤＣサーボモータなどが用いられる。

【０００９】また、中間転写体２０４と二次転写ローラ
２１３の離間・当接を行う離間機構が設けられており、
中間転写体２０４上にトナー画像を転写している時は離
間し、中間転写体２０４上に４色分のトナー画像が転写
された後には、中間転写体２０４と二次転写ローラ２１
３は当接し、転写紙に一括転写が行われる。

【００１０】つぎに、各モータのソフトウェアによるデ
ィジタルサーボ制御について示す。図８はモータおよび
制御回路の構成を示す図である。図において、３０１は
モータ制御を行うＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａ
ｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）である。

【００１１】３０２はトランジスタアレイである。３０
３はモータユニットである。３０４はＰＷＭ制御線であ
る。３０５、３０６、３０７はＰＷＭ用スイッチングト
ランジスタである。３０８、３０９、３１０は電流制限
抵抗である。３１１、３１２、３１３はトランジスタア
レイの上側トランジスタを制御する制御線である。３１
４、３１５、３１６はトランジスタアレイの下側トラン
ジスタを制御する制御線である。

【００１２】３１７、３１８、３１９はトランジスタア
レイの上側トランジスタである。３２０、３２１、３２
２はトランジスタアレイの下側トランジスタである。３
２３はモータ駆動電源である＋２４Ｖ電源である。３２
４はモータのＵ相コイルに接続される出力線である。３
２５はモータのＶ相コイルに接続される出力線である。
３２６はモータのＷ相コイルに接続される出力線であ
る。

【００１３】３２７は電流検出抵抗である。３２８は電
流検出信号である。３２９は三相ブラシレスモータであ
る。３３０はモータコイルである。３３１、３３２、３
３３はホールセンサであり、図示しないロータに予め備
えられたマグネットの位置を検出する。３３４はＭＲセ
ンサであり、図示しないロータに予め備えられた速度制
御用の着磁パターンを検出する。

【００１４】３５４〜３６２はモータ制御線である。３
６３〜３６５はモータのロータ位置を検出するＭＲセン
サである。３３５はホールセンサ３３１の検出信号であ
る。３３６はホールセンサ３３２の検出信号である。３
３７はホールセンサ３３３の検出信号である。３３８は
ＭＲセンサ３３４の検出信号である。

【００１５】上記構成を有する制御回路の制御動作につ
いて示す。ＤＳＰ３０１は、ホールセンサ３３１、３３
２、３３３によってモータのロータ位置を検知すると、
所望の回転方向となるように制御線３１１〜３１６を用
いて、トランジスタアレイ３０２のトランジスタ３１７
〜３２２をスイッチング動作させ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の
出力線３２４、３２５、３２６を用いて、モータのコイ
ルに所望の電流を供給する。

【００１６】例えば、モータのコイルのＵ相からＶ相へ
電流を流したいときは、制御線３１３をアクティブと
し、ＰＷＭ制御線３０４によって所望の電流値を設定
し、トランジスタ３０７をＯＮにすると、トランジスタ
アレイ３０２内のトランジスタ３１７がＯＮし、＋２４
ＶラインからＵ相コイルへと電流が流れる。一方、制御
線３１５がアクティブとなって、トランジスタアレイ３
０２内のトランジスタ３２１がＯＮし、Ｕ相コイル電流
はＶ相コイルを経由して、電流検出抵抗３２７を介して
ＧＮＤに流れる。

【００１７】ＤＳＰ３０１は、電流検出信号３２８から
コイルに流れる電流値を検出し、所定の電流となるよう
に、ＰＷＭ制御線３０４を用いてトランジスタ３０７を
ＯＮ／ＯＦＦにする。また、ＤＳＰ３０１はＭＲセンサ
３３４によってモータの回転速度を検出し、所定の速度
でモータが回転するように、ＰＷＭ制御線３０４を用い
てトランジスタ３０７をＯＮ／ＯＦＦにし、必要な電流
をコイルに供給させる。

【００１８】例えば、ＭＲセンサ３３４によってＭＲセ
ンサの出力パルスの間隔をタイマによって計測し、モー
タ回転を検出し、その結果、モータ回転が所定回転より
遅いと判断すると、ＰＷＭ制御線３０４を用いてＯＮデ
ューティを長くし、モータの回転が上がるようにモータ
コイルに流れる電流を増やす。

【００１９】同時に、モータのロータが回転することに
よって、ホールセンサ３３１、３３２、３３３によって
検出されるロータのマグネット位置が変化する。そし
て、所望の回転となるモータコイルの電流方向を決定
し、制御線３１１〜３１６を用いてトランジスタ３１７
〜３２２をＯＮ／ＯＦＦにする。

【００２０】さらに、ＤＳＰ３０１は、電流検出抵抗３
２７によって検出された電圧値を電流検出信号３２８と
してＡ／Ｄポートに入力し、モータコイルに流れる電流
値をモニタし、所望の電流が流れるように電流制御を行
う。

【００２１】図９はモータのサーボ制御の構成を示す図
である。図において、４０１はモータのターゲット回転
値（ｏｍｇｔｇｔ）であり、角速度（ｒａｄ／ｓｅｃ）
で定義される。４０２は速度制御ループにおける速度制
御用ＰＩ（比例積分制御）部（Ｓｐｅｅｄ−ＰＩ）であ
る。４０３は速度制御用ゲインである。４０４はモータ
のコイルに流れる電流値を検出し、電流制御ループを構
成する部分における電流制御用ＰＩ部（Ｃｕｒｒｅｎｔ
−ＰＩ）である。

【００２２】４０５は電流制御用ＰＩ部の演算結果から
ＰＷＭ制御幅を決定するＰＷＭ発生部である。４０６は
ＰＷＭ制御信号であり、図８のＰＷＭ制御線３０４の信
号に相当する。４０７は出力ポート制御部である。４０
８〜４１３は出力信号であり、図８の制御線３１３、３
１４、３１２、３１５、３１１、３１６の信号に相当す
る。

【００２３】４１４は位置検出制御部であり、図８のホ
ールセンサ３３１、３３２、３３３によって検出された
ロータのマグネット位置をホールセンサ出力線４１５、
４１６、４１７によって検出し、その結果を出力ポート
制御部４０７に出力する。これにより、所望の回転方向
となるように、出力ポート論理が決定される。

【００２４】４１８は図８のＭＲセンサ３３４の出力線
である。４１９はキャプチャであり、ＭＲセンサ３３４
の出力パルスをハードウェアによって計測する。４２０
は速度演算部であり、計測された結果から角速度を算出
する。例えば、ＭＲセンサの出力がモータ１回転当たり
２０００パルス出力され、ＭＲパルス間隔が５０μｓｅ
ｃであるとすると、モータ回転数は、１／（５０μｓｅ
ｃ×２０００）＝１０ｒｐｓとなり、角速度は、２π×
１０≒６２．８３ｒａｄ／ｓｅｃとなる。

【００２５】４２１はＡ／Ｄ変換部である。電流制御ル
ープでは、１０ｋＨｚの周波数でフィードバック制御が
行われ、速度制御ループでは、１ｋＨｚの周波数でフィ
ードバック制御が行われる。いずれの場合もモータの種
類、負荷に対して安定なサーボ制御となるように、周波
数が決定される。

【００２６】そして、予め設定されているターゲット
（目標）角速度（ｏｍｇｔｇｔ）４０１を与えると、速
度演算部４２０の結果（ｏｍｇ）とターゲット角速度
（ｏｍｇｔｇｔ）４０１を比較し、その差が速度制御用
ＰＩ部４０２に送り込まれる。つまり、ターゲット角速
度４０１が速度演算部４２０の結果より大きい場合、モ
ータ回転数は、ターゲット値に達していないことにな
り、速度制御用ＰＩ部４０２にはプラスの値が入力され
る。

【００２７】一方、ターゲット角速度４０１が速度演算
部４２０の結果より小さい場合、モータの回転数はター
ゲット値よりも大きく、速度制御用ＰＩ部４０２にはマ
イナスの値が入力される。また、どのくらい早いか、あ
るいはどのくらい遅いかの値は、あらかじめ制御範囲を
定義した数値によって決められる。

【００２８】速度制御用ＰＩ部４０２では、ターゲット
角速度より早いか、あるいは遅いかの情報に基づき、比
例積分制御を行うことによって制御系の安定化を図って
いる。そして、ゲイン４０３を与えて制御系を調整し、
安定化を図る。

【００２９】速度制御用ＰＩ部４０２の出力を経て、ゲ
イン４０３によってターゲット電流情報に変換した後、
Ａ／Ｄ変換部４２１によって検出されたモータ電流値と
前述したターゲット電流情報とを比較する。

【００３０】その比較結果は、電流制御用ＰＩ部４０４
に入力され、比例積分制御を行うことによって制御系の
安定化を図った後、ＰＷＭ発生部４０５に送られる。つ
まり、速度制御ループによって得られたターゲット角速
度と実際の角速度との比較結果は、速度制御用ＰＩ部４
０２を介してターゲット電流値に置換され、速度差に応
じた制御電流が決定された後、次に電流制御ループによ
ってターゲット電流値と実際のモータ電流とを比較し、
電流制御用ＰＩ部４０４を介してその結果がＰＷＭパル
スに変換される。これにより、所望の制御電流が確実に
モータに供給されるように制御される。

【００３１】一方、ホールセンサ３３１、３３２、３３
３によって検出されたモータのロータ位置に基づき、位
置検出制御部４１４と出力ポート制御部４０７によっ
て、所望の回転方向となるように、出力信号４０８〜４
１３が設定される。

【００３２】つぎに、実際に発生する回転ムラについて
示す。図１０は感光ドラム軸の回転ムラとこれを駆動す
るモータに現れる回転ムラを示すタイミングチャートで
ある。図において、５０１は感光ドラム軸の回転速度波
形であり、例えば、感光ドラム軸に取り付けられたエン
コーダ（図示せず）によって検出されたパルスをＦ−Ｖ
変換して得られた波形である。

【００３３】５０２は感光ドラムを駆動するモータの回
転速度を表すＦ−Ｖ変換波形である。５０１と５０２で
波形の振幅（速度）が異なるのは、感光ドラム軸上で確
認された回転ムラは、駆動ギアによってモータ軸上に伝
達されるためであり、駆動ギアの伝達ロスが存在するた
めである。５０３は感光ドラム１周の周期であり、主に
ドラム駆動軸ギアの全歯成分の精度によって発生する。
５０４は感光ドラム駆動ギアの１歯の周期である。

【００３４】図１１は感光ドラムの駆動部分の構成を示
す図である。図において、９０１は感光ドラムであり、
図７の感光ドラム２０３に相当する。９０２はドラム軸
である。９０３はドラム軸９０２に取り付けられた駆動
（伝達）ギアであり、モータ速度を減速する。９０４は
モータである。９０５はモータ軸である。モータ９０４
は駆動ギア９０３を介してドラム軸９０２および感光ド
ラム９０１を駆動すると、モータ速度は減速して感光ド
ラム９０１が回転する。つまり、モータ軸９０５のギア
数が８歯、駆動ギア９０３が８０歯である場合、減速比
は、１／１０となり、モータ速度が１０００ｒｐｍであ
るとすると、ドラム回転数は１００ｒｐｍとなる。

【００３５】このようなギア構成では、駆動ギア９０３
の精度、あるいはドラム軸９０２の芯ずれによって、駆
動ギア９０３の周速が１周期成分で変動すると、モータ
軸９０５には、駆動ギア９０３の周速が１周期成分であ
る感光ドラム１周期成分の回転変動が現れることにな
る。また、このとき、ドラム軸９０２とモータ軸９０５
の回転変動量の差は、駆動ギア９０３とモータ軸９０５
のギアとの伝達ロスによって生じ、ドラム軸９０２上で
検出される回転変動量はモータ軸９０５上に比べて少な
くなる。

【００３６】このように、従来の画像形成装置における
感光ドラム回転制御では、モータ駆動軸９０５からの動
力を伝達させる駆動ギア９０３、ドラムギアの精度ある
いはドラム軸９０２の芯ずれなどによって、感光ドラム
９０１が１回／回転の周期で速度変動が発生し、回転ム
ラとなって画像劣化を招く要因となっていた。

【００３７】つぎに、このような回転ムラによる画像劣
化を解消するための従来のモータ制御方法について示
す。図１２は感光ドラムの回転ムラを補正するために提
案された従来の感光ドラムの駆動部分の構成を示す図で
ある。図において、１００１は感光ドラムである。１０
０２はドラム軸である。１００３はドラム軸１００２に
取り付けられたエンコーダホイールであり、１回転２０
０パルスを発生するスリットを有する。１００４は光検
出器であり、発光素子および受光素子が光軸上に対向し
て配置され、この光軸をスリットを持ったエンコーダホ
イール１００３が回転して遮ることによって、１回転２
００パルスを検出する。１００５はドラム駆動ギアであ
る。１００６はモータ軸である。１００７はモータであ
る。

【００３８】このように、ドラム回転ムラを補正するた
めには、直接、ドラム軸１００２にエンコーダホイール
１００３を取り付け、ドラム軸１００２の回転を検出
し、この結果が一定となるように、モータの回転を補正
して制御する。

【００３９】以上示したことをまとめると、従来の画像
形成装置では、感光ドラムの駆動ギアの精度（１周期成
分の精度）、感光ドラムの偏芯、ドラム軸の芯ずれなど
によって感光ドラムの１周期（１回／回転成分）の回転
ムラが発生し、画像劣化をもたらしていた。

【００４０】そして、このような感光ドラムの１周期成
分の回転ムラを補正するために、従来では感光ドラムの
駆動軸（ドラム軸）にエンコーダホイールを取り付けて
回転速度を検出し、その結果を基に、ドラム軸の回転が
一定となるように、モータの回転を補正する制御が行わ
れていた。

【００４１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のモータ制御方法では、ドラム軸に取り付けら
れるエンコーダホイールが必要となるので、取り付けス
ペースの制約、取り付け工数の必要、装置のコストアッ
プといった問題が生じていた。

【００４２】特に、４つの感光ドラム（イエロー、マゼ
ンタ、シアン、ブラック）を備えたタンデム構造の画像
形成装置では、エンコーダ検出ユニットを４ステーショ
ン分設けなければならず、装置として大幅なコストアッ
プをもたらしていた。

【００４３】他方、上述の様なフィードバックループに
よる制御では、応答性に限界があり、高速の制御が困難
であるという問題があった。

【００４４】そこで、本発明は、感光ドラムや中間転写
体などの画像形成のための被駆動体の駆動制御を高精度
に実現することができるモータ制御装置、画像形成装
置、モータ制御方法および記憶媒体を提供することを目
的とする。

【００４５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に記載のモータ制御装置は、被駆
動体を駆動するモータの回転速度を検出し、該検出され
た回転速度にしたがって前記モータを制御するモータ制
御装置において、前記検出された回転速度に基づき、前
記被駆動体の駆動変動を予測する駆動変動予測手段と、
該予測された駆動変動に基づき、前記モータの回転制御
情報を取得する制御情報取得手段とを備え、該取得した
回転制御情報にしたがって、前記モータを制御すること
を特徴とする。

【００４６】請求項２に記載の画像形成装置は、像担持
体と、該像担持体を駆動するモータと、該モータの回転
速度を検出する速度検出手段とを備え、前記像担持体に
担持された画像を形成する画像形成装置において、前記
検出された回転速度に基づき、前記像担持体の駆動変動
を予測する回転変動予測手段と、該予測された駆動変動
に基づき、前記モータの回転制御情報を取得する制御情
報取得手段とを備え、該取得した回転制御情報にしたが
って、前記モータを制御することを特徴とする。

【００４７】請求項３に記載の画像形成装置では、請求
項２に係る画像形成装置において、前記回転変動予測手
段は、画像形成動作期間以外の学習制御期間で前記像担
持体の回転変動を予測することを特徴とする。

【００４８】請求項４に記載の画像形成装置は、請求項
２に係る画像形成装置において、前記学習制御期間で
は、前記モータの制御ゲインを前記画像形成動作期間よ
り低くすることを特徴とする。

【００４９】請求項５に記載の画像形成装置は、請求項
２に係る画像形成装置において、前記画像形成動作期間
に前記像担持体と当接して画像形成に関与する接触部材
を、該像担持体から離間自在に設け、前記学習制御期間
では、前記接触部材を前記像担持体から離間させること
を特徴とする。

【００５０】請求項６に記載の画像形成装置は、請求項
２に係る画像形成装置において、前記速度検出手段によ
って検出される、少なくとも前記像担持体の１回転分に
相当するモータの回転速度を記憶する記憶手段を備えた
ことを特徴とする。

【００５１】請求項７に記載の画像形成装置では、請求
項３に係る画像形成装置において、前記学習制御期間
は、前記画像形成装置の電源投入毎、前記像担持体の交
換毎、あるいは現像器の交換毎に一定期間設定されるこ
とを特徴とする。

【００５２】請求項８に記載の画像形成装置では、請求
項２に係る画像形成装置において、前記速度検出手段
は、前記モータの回転軸が１回転する毎に所定数のパル
スを発生することを特徴とする。

【００５３】請求項９に記載の画像形成装置では、請求
項２に係る画像形成装置において、前記回転制御情報
は、前記予測した回転変動を補正するように、前記モー
タの回転を制御する情報であることを特徴とする。

【００５４】請求項１０に記載の画像形成装置は、請求
項８に係る画像形成装置において、前記速度検出手段、
前記回転変動予測手段および前記制御情報取得手段を演
算処理装置を用いて実現し、該演算処理装置は、前記発
生したパルスを基に前記回転速度を演算するとともに、
前記回転変動を予測し、該予測した回転変動を補正する
ように前記回転制御情報を演算することを特徴とする。

【００５５】請求項１１に記載のモータ制御方法は、被
駆動体を駆動するモータの回転速度を検出し、該検出さ
れた回転速度にしたがって、前記モータを制御するモー
タ制御方法において、前記検出された回転速度に基づ
き、前記被駆動体の駆動変動を予測する工程と、該予測
された駆動変動に基づき、前記モータの回転制御情報を
取得する工程と、該取得した回転制御情報にしたがっ
て、前記モータを制御する工程とを有することを特徴と
する。

【００５６】請求項１２に記載の記憶媒体は、被駆動体
を駆動するモータの回転速度を検出し、該検出された回
転速度にしたがって、前記モータを制御する、コンピュ
ータによって実行可能なプログラムが格納された記憶媒
体において、前記プログラムは、前記検出された回転速
度に基づき、前記被駆動体の駆動変動を予測する手順
と、該予測された駆動変動に基づき、前記モータの回転
制御情報を取得する手順と、該取得した回転制御情報に
したがって、前記モータを制御する手順とを含むことを
特徴とする。

【００５７】

【発明の実施の形態】本発明のモータ制御装置、画像形
成装置、モータ制御方法および記憶媒体の実施の形態に
ついて説明する。本実施形態における画像形成装置は、
従来の技術の項で説明した図７の画像形成装置と同様の
構成を有するので、その説明を省略し、モータのサーボ
制御について説明する。

【００５８】［第１の実施形態］図１は第１の実施形態
におけるモータのサーボ制御の構成を示す図である。感
光ドラムを駆動するモータは、図１のサーボ制御に則っ
てＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅ
ｓｓｏｒ）により制御される。

【００５９】図において、１０１はモータのターゲット
速度（ｏｍｇｔｇｔ）であり、角速度（ｒａｄ／ｓｅ
ｃ）で表される。モータは予め与えられたターゲット速
度１０１に対し、回転数が追従するようにサーボ制御さ
れる。

【００６０】１０２は速度制御ＰＩ（比例積分制御）部
である。１０３はゲインである。１０４は電流制御ＰＩ
部である。１０５はＰＷＭパルス発生部である。１０６
はＰＷＭ制御線である。１０７はモータ電流を検出する
Ａ／Ｄ変換部である。１０８はＭＲセンサから出力され
る所定数のパルスからなる速度情報であり、アウターロ
ータ型ＤＣモータのロータ部にあらかじめ着磁された着
磁パターンをＭＲセンサによって検出することによって
生成される。

【００６１】１０９はＭＲセンサからのパルスを計測す
るキャプチャである。１１０は角速度を演算する速度演
算部である。１１１は感光ドラム１回転分の速度データ
を記憶するために制御を切り換える切り換え制御部であ
る。１１２は記憶された感光ドラム１回転分の速度デー
タから補正対象となる感光ドラムの回転ムラを予測する
学習制御部である。１１３は学習制御部１１２のデータ
から感光ドラムの回転が一定となる補正データを生成す
る補正データ生成部である。１１４は学習結果を一時的
に記憶するＲＡＭである。

【００６２】つぎに、このサーボ制御の動作について示
す。通常、モータのターゲット速度（ｏｍｇｔｇｔ）１
０１には、モータの回転数が所望の回転数となるような
値が設定される。モータが回転すると、ＭＲセンサの出
力パルスの周波数は、回転に応じた周波数で信号線１０
８を介して、ＤＳＰ内のキャプチャ１０９に入力され
る。キャプチャ１０９によって、ＭＲセンサのパルス間
隔が計測されると、この計測結果を基に、速度演算部１
１０は速度演算を行う。

【００６３】制御切換え論理（切り換え制御部）１１１
がオープンのとき、先に設定したターゲット速度１０１
と速度演算部１１０の結果とを比較し、その差分が速度
制御ＰＩ部１０２に入力される。一方、制御切換え論理
（切り換え制御部）１１１がクローズのとき、速度演算
部１１０で計測された速度情報は、学習制御部１１２に
送られる。学習制御部１１２はドラム１周分の速度情報
をＲＡＭ１１４に一時的に記憶する。

【００６４】また、学習制御部１１２は、この記憶され
たドラム１周分の速度情報をフィルタ処理して、モータ
が補正できない高周波成分、例えばギア１歯成分などを
フィルタ処理によって除去し、ドラム１周分の低周波成
分を抽出する。

【００６５】学習制御部１１２の結果、ドラム１周分の
回転ムラ情報がＲＡＭ１１４に記憶される。補正データ
生成部１１３は、先に記憶された回転ムラに対して位相
を１８０゜ずらし、かつ振幅が定数倍となる演算を行っ
てデータを生成する。この振幅の定数倍の値は、ドラム
軸上の回転変動に対するモータ軸上の回転変動の関係に
よって予め設定される。つまり、ドラム軸上で発生した
回転変動は、ギアを介してモータ軸上へと伝達されるわ
けであるから、ギア伝達ロス分などを考慮してドラムの
回転変動を予測し、これを補正するように、定数が決め
られる。

【００６６】補正データ生成部１１３によって生成され
たデータは、モータのターゲット速度（ｏｍｇｔｇｔ）
として、速度制御ループおよび電流制御ループによるＰ
ＷＭ信号の生成に寄与する。

【００６７】まず、速度制御ＰＩ部１０２で演算された
結果は、ゲイン１０３が与えられると、制御の安定化を
図った後にモータに流れる電流をＤＳＰ内のＡ／Ｄ変換
部１０７によって検出した検出結果と比較される。

【００６８】この比較結果は、電流制御ＰＩ部１０４で
演算されると、その演算結果を基に、ＰＷＭ発生部１０
５はＰＷＭパルス（ＰＷＭ信号）を生成する。ＰＷＭ信
号は信号線１０８を介して、従来と同様、ＰＷＭ制御線
に出力される。この結果、モータがターゲット速度に追
従するように、所望の電流がＰＷＭによって制御され
る。

【００６９】つぎに、学習制御と補正データの生成につ
いて示す。図２はモータの速度変動波形およびターゲッ
ト速度を示すタイミングチャートである。図において、
６０１はモータの速度変動波形であり、速度検出手段と
してのＭＲセンサの出力から算出した速度情報である。
６０２は、速度情報６０１の波形からフィルタ処理によ
って高周波成分を除去した波形である。この高周波成分
は、例えばギア１歯成分など、モータによって補正でき
ない成分である。６０３は波形６０２を、モータの速度
制御周波数である１ｋＨｚでサンプリングした結果のデ
ータである。つまり、速度制御ループを１ｋＨｚとする
と、データ６０３は１ｍｓ周期で演算される。したがっ
て、１ｍｓの速度制御周期でモータのターゲット速度
（ｏｍｇｔｇｔ）を決定すればよいことになる。

【００７０】６０４は、データ６０３に対して位相を１
８０゜ずらし、かつ振幅を定数倍としたデータである。
このデータがモータのターゲット速度（ｏｍｇｔｇｔ）
となる。

【００７１】６０５はドラム１周分のデータを示し、こ
の区間の速度情報がＲＡＭ１１４に記憶される。６０６
は補正する前のデータ６０３のｔ１時間における振幅で
ある。６０７は補正後のｔ１時間における振幅である。
定数倍の値は｜振幅６０７｜／｜振幅６０６｜で表され
る。

【００７２】つぎに、学習制御について示す。図３は学
習制御処理手順を示すフローチャートである。この処理
プログラムはＤＳＰ内のＲＯＭに格納されており、ＤＳ
Ｐによって実行される。

【００７３】まず、キャプチャ１０９でＭＲセンサから
のパルスを計測して速度を算出する（ステップＳ１）。
つづいて、ドラム１回転分のカウンタを設定する（ステ
ップＳ２）。例えばモータに備わるＭＲセンサが１０パ
ルス／回転、ドラム軸への減速比１／１０である場合、
ドラム１回転分のカウンタでＭＲセンサからのパルスを
１００パルス計測すると、ドラムが１回転することにな
る。本実施形態では、カウンタに「１００」をセットす
る。

【００７４】カウンタの値を１デクリメントし（ステッ
プＳ３）、速度情報をＲＡＭ１１４に記憶する（ステッ
プＳ４）。この速度情報を記憶する際、２πｒａｄを１
００で割った値（ｒａｄ）およびキャプチャで計測した
パルス間隔時間（ｓｅｃ）より速度（ｒａｄ／ｓｅｃ）
を求め、この値をＲＡＭ１１４に記憶する。ＲＡＭ１１
４には、ドラム１回転分に相当する１００ヶの速度デー
タが記憶される。

【００７５】この後、カウンタが値０であるか否かを判
別し（ステップＳ５）、値０でない場合、ステップＳ３
の処理に戻る。このステップＳ３〜Ｓ５の処理を繰り返
し、ステップＳ５でカウンタが値０であると判別される
と、ＲＡＭ１１４には、前述したようにドラム１周分で
ある１００ヶの速度データが記憶される。この１００ヶ
の速度データは、速度変動波形６０１に相当する。

【００７６】この後、この速度データをフィルタ処理し
て高周波成分を除去する（ステップＳ６）。この結果を
ＲＡＭ１１４に記憶する。このフィルタ処理された速度
データは、波形６０２に相当する。そして、補正データ
を算出する（ステップＳ７）。例えば、速度制御ループ
の制御がモータ１回転あたり２回、ドラム１回転あたり
２０回行われるとすると、速度制御ループの速度ターゲ
ットは、ドラム１周分につき２０ヶのデータでよいこと
になるため、先に記憶した１００ヶの速度データから２
０ヶのデータを算出する。この結果は、データ６０３に
相当する。

【００７７】そして、速度ターゲットを生成する（ステ
ップＳ８）。ここでは、ステップＳ７で算出した補正デ
ータに対して、位相を１８０゜ずらし、かつ定数倍した
値を速度ターゲットとして生成する。この生成された結
果はデータ６０４に相当する。最後に、速度ターゲット
をＲＡＭ１１４に記憶し（ステップＳ９）、学習制御ル
ーチンを終了する。

【００７８】このようにして記憶された速度ターゲット
情報（ｏｍｇｔｇｔ）は、ドラムカウンタの値に応じた
速度ターゲットとして速度制御に用いられる。

【００７９】図４はＲＡＭ１１４に記憶された速度ター
ゲット情報（ｏｍｇｔｇｔ）を表として示す図である。
図において、８０１は制御カウンタのカウンタ値であ
り、ドラム１周分のＭＲセンサからのパルス数である
「１００」に対応したカウンタ値である。カウンタ値
「１４ｈ」は、ＭＲセンサのパルスカウンタ「１００」
に対応する。

【００８０】８０２はＲＡＭ１１４のアドレスである。
８０３は速度ターゲットデータである。ドラムカウンタ
（ＭＲセンサのパルスカウンタ）が「１００」の場合、
制御カウンタのカウンタ値８０１は「１４ｈ」である。
ドラムカウンタが５カウントづつインクリメントされる
と、カウンタ８０１は１カウントづつインクリメントさ
れていき、ドラムカウンタが値１の場合、制御カウンタ
の値８０１は「１ｈ」となる。

【００８１】このように、ドラム１回転分のドラムカウ
ンタのカウント値と制御カウンタのカウント値８０１と
を対応させることで、ドラム１周分の速度変動の位相に
対し、補正データの位相を合わせることができる。

【００８２】このような学習制御は、画像形成動作を行
う以前に実際に画像形成動作が行われる条件の下で実行
されていればよい。例えば、画像形成装置の電源投入毎
に、あるいは感光ドラムが交換可能である場合、ドラム
の交換毎に一定期間実行することが望ましい。さらに
は、現像器の交換毎に一定期間実行するようにしてもよ
い。

【００８３】また、本実施形態では、感光ドラムの回転
変動に対し、これを補正するように学習制御を行うこと
について述べたが、感光ドラムの回転変動以外でも、モ
ータが制御可能な周波数以下である場合、例えば、現像
スリーブローラの１周期成分の補正についても、同様に
この制御を行うことが可能である。

【００８４】さらに、中間転写ドラムや中間転写ベルト
などの中間転写体を駆動するモータにおいても、中間転
写体の１周期成分、あるいはモータが制御できる変動周
期が存在する場合、同様の学習制御によって、中間転写
体の回転変動を補正可能である。

【００８５】［第２の実施形態］図５は第２の実施形態
における学習制御処理手順を示すフローチャートであ
る。この処理プログラムはＤＳＰ内のＲＯＭに格納され
ており、ＤＳＰによって実行される。第２の実施形態で
は、前記第１の実施形態に対し、学習制御において精度
よく補正データを算出するようにしたものである。

【００８６】まず、速度ゲインを変更してゲインを落と
す（ステップＳ１１）。これは、図１のゲイン１０３の
定数を小さくすることによって実現させる。これによ
り、制御系のゲインは下がり、負荷の変動がよりモータ
軸に伝達しやすくなる。

【００８７】ステップＳ１２〜ステップＳ２０の処理
は、前記第１の実施形態で説明した学習制御と同等であ
るので、その説明を省略する。そして、学習した後、速
度ゲインを変更して元のゲインに戻す（ステップＳ２
１）。これも、前述した図１のゲイン１０３の定数を元
の値に戻すことによって実現させる。

【００８８】このように、モータが駆動する負荷の回転
変動（回転ムラ）を補正するように、モータの回転を制
御しなければならないので、負荷の回転変動が効率よく
モータ軸に伝達されなければならない。このとき、モー
タのゲインが高いと、モータは一定に回転するものの、
負荷が変動するといったことが発生する。これは、モー
タから負荷への伝達系の伝達ロスによって生じる。

【００８９】これをなくすために、第２の実施形態で
は、負荷（例えば感光ドラム）の回転変動を学習する制
御期間において、モータの制御ゲインを一時的に落と
し、負荷の回転変動をよりモータ軸に伝達しやすく、モ
ータが備える速度検出手段で負荷の回転変動が確認しや
すいような系にする。このような制御によって、学習制
御の正確さ、精度の向上を図ることができる。

【００９０】［第３の実施形態］第３の実施形態は、前
記第１の実施形態で示した学習制御期間で、制御対象と
する負荷の回転変動に対し、該当する負荷以外の負荷要
因をできるだけ切り離して学習させることを特徴とす
る。

【００９１】例えば、図７に示す画像形成装置では、感
光ドラム２０３は中間転写体２０４および現像スリーブ
ローラ２２１と当接している。

【００９２】感光ドラム２０３を駆動するモータに対
し、前記第１の実施形態と同様の学習制御を行い、感光
ドラムだけの回転変動を補正しようとする場合、学習期
間においては、中間転写体およびスリーブローラによる
回転変動要因を排除することが望ましい。

【００９３】したがって、学習制御期間では、スリーブ
ローラ２２１と中間転写体２０４を感光ドラム２０３か
ら離間させた状態で学習制御を行う。

【００９４】このように、第３の実施形態では、負荷の
回転変動を学習制御で補正する場合、補正対象とする回
転変動成分を学習期間で的確に検出することができ、補
正対象以外の変動要因を学習制御期間では排除できる。

【００９５】尚、前述したスリーブローラの離間はロー
タリーユニット２０５が回転することによって、また、
中間転写体２０４の離間は転写ローラ２１９が機械的に
移動して中間転写体２０４から離れることによって容易
に実現可能である。

【００９６】［第４の実施形態］これまでの各実施形態
では、モータが駆動する負荷、例えば感光ドラムの回転
変動をモータが備える速度検出手段の速度情報により、
学習して補正制御する場合を示したが、第４の実施形態
では、モータ自身が有する回転変動、例えばロータのバ
ランス乱れによるモータ１回／回転の成分の回転ムラに
よって、感光ドラムに対し、モータ１周期の回転変動が
現れる場合の回転変動補正について示す。

【００９７】この場合も、前記第１の実施形態と同様の
方法で、モータ１回転分の速度データをＲＡＭに記憶さ
せ、このデータを基に補正データを生成することによっ
て容易に実現できる。

【００９８】尚、本発明は装置にプログラムを供給する
ことによって達成される場合にも適用できることはいう
までもない。この場合、本発明を達成するためのソフト
ウェアによって表されるプログラムを格納した記憶媒体
を装置に読み出すことによってその装置が本発明の効果
を享受することが可能となる。

【００９９】図６は記憶媒体としてのＤＳＰ内のＲＯＭ
のメモリマップを示す図である。ＲＯＭには、図３の学
習制御処理プログラムモジュール、図５の学習制御処理
プログラムモジュールなどが格納されている。プログラ
ムモジュールを供給する記憶媒体としては、ＲＯＭの代
わりに、例えばフロッピーディスク、ハードディスク、
不揮発性のメモリカードなどを用いることができる。

【０１００】また、上述のモータによる駆動の対象は、
感光ドラムや転写ドラム等の回転体に限らず、感光ベル
ト、転写ベルト等のベルト状の像担持体であってもよ
い。

【０１０１】本発明の上述の実施の形態によれば、感光
ドラムの回転変動（回転ムラ）に対して学習制御を行
い、感光ドラムの回転が一定となるように補正した形で
モータの回転制御を行うことで、感光ドラムの一定回転
制御を低コストかつ高精度に実現することができる。

【０１０２】また、学習制御期間では、モータの制御ゲ
インを落とし、感光ドラムの回転変動をモータ軸に効率
よく伝達させる構成にすることで、より精度を高めるこ
とができる。特に、学習制御を画像形成動作前の所定タ
イミングで実行することにより、一層精度が高くなる。

【０１０３】また、感光ドラム軸にエンコーダを取り付
け、その結果に基づき、モータ制御にフィードバックを
かける従来の構成に比べ、エンコーダ分のコストを省く
ことができる。さらに、感光ドラム軸にイナーシャを装
着して回転ムラを低減していた従来の構成に比べ、イナ
ーシャ分のコストを省くことができる。

【０１０４】

【発明の効果】本発明によれば、感光ドラムや中間転写
体などの画像形成のための被駆動体の駆動制御を高精度
に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態におけるモータのサーボ制御の
構成を示す図である。

【図２】モータの速度変動波形およびターゲット速度を
示すタイミングチャートである。

【図３】学習制御処理手順を示すフローチャートであ
る。

【図４】ＲＡＭ１１４に記憶された速度ターゲット情報
（ｏｍｇｔｇｔ）を表として示す図である。

【図５】第２の実施形態における学習制御処理手順を示
すフローチャートである。

【図６】記憶媒体としてのＤＳＰ内のＲＯＭのメモリマ
ップを示す図である。

【図７】従来のカラー画像形成装置の構成を示す図であ
る。

【図８】モータおよび制御回路の構成を示す図である。

【図９】モータのサーボ制御の構成を示す図である。

【図１０】感光ドラム軸の回転ムラとこれを駆動するモ
ータに現れる回転ムラを示すタイミングチャートであ
る。

【図１１】感光ドラムの駆動部分の構成を示す図であ
る。

【図１２】感光ドラムの回転ムラを補正するために提案
された従来の感光ドラムの駆動部分の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０１ ターゲット速度 １０２ 速度制御ＰＩ部 １０４ 電流制御ＰＩ部 １０９ キャプチャ １１０ 速度演算部 １１１ 切り換え制御部 １１２ 学習制御部 １１３ 補正データ生成部 １１４ ＲＡＭ ２０３、９０１ 感光ドラム ９０３ 駆動ギア ９０４ モータ ９０５ モータ軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H027 DA17 ED02 ED24 EE01 EE03 EE04 EE08 EF01 2H035 CG01 2H071 CA01 CA02 CA05 DA09 DA15 DA31 5H560 AA03 BB04 BB07 DA02 DA19 DB01 DB07 DC12 EB01 GG04 SS01 TT12 TT13 XA12

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被駆動体を駆動するモータの回転速度を
   検出し、該検出された回転速度にしたがって前記モータ
   を制御するモータ制御装置において、 前記検出された回転速度に基づき、前記被駆動体の駆動
   変動を予測する駆動変動予測手段と、 該予測された駆動変動に基づき、前記モータの回転制御
   情報を取得する制御情報取得手段とを備え、 該取得した回転制御情報にしたがって、前記モータを制
   御することを特徴とするモータ制御装置。
2. 【請求項２】 像担持体と、該像担持体を駆動するモー
   タと、該モータの回転速度を検出する速度検出手段とを
   備え、前記像担持体に担持された画像を形成する画像形
   成装置において、 前記検出された回転速度に基づき、前記像担持体の駆動
   変動を予測する回転変動予測手段と、 該予測された駆動変動に基づき、前記モータの回転制御
   情報を取得する制御情報取得手段とを備え、 該取得した回転制御情報にしたがって、前記モータを制
   御することを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記回転変動予測手段は、画像形成動作
   期間以外の学習制御期間で前記像担持体の回転変動を予
   測することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記学習制御期間では、前記モータの制
   御ゲインを前記画像形成動作期間より低くすることを特
   徴とする請求項２記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記画像形成動作期間に前記像担持体と
   当接して画像形成に関与する接触部材を、該像担持体か
   ら離間自在に設け、 前記学習制御期間では、前記接触部材を前記像担持体か
   ら離間させることを特徴とする請求項２記載の画像形成
   装置。
6. 【請求項６】 前記速度検出手段によって検出される、
   少なくとも前記像担持体の１回転分に相当するモータの
   回転速度を記憶する記憶手段を備えたことを特徴とする
   請求項２記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記学習制御期間は、前記画像形成装置
   の電源投入毎、前記像担持体の交換毎、あるいは現像器
   の交換毎に一定期間設定されることを特徴とする請求項
   ３記載の画像形成装置。
8. 【請求項８】 前記速度検出手段は、前記モータの回転
   軸が１回転する毎に所定数のパルスを発生することを特
   徴とする請求項２記載の画像形成装置。
9. 【請求項９】 前記回転制御情報は、前記予測した回転
   変動を補正するように、前記モータの回転を制御する情
   報であることを特徴とする請求項２記載の画像形成装
   置。
10. 【請求項１０】 前記速度検出手段、前記回転変動予測
    手段および前記制御情報取得手段を演算処理装置を用い
    て実現し、 該演算処理装置は、前記発生したパルスを基に前記回転
    速度を演算するとともに、前記回転変動を予測し、該予
    測した回転変動を補正するように前記回転制御情報を演
    算することを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
11. 【請求項１１】 被駆動体を駆動するモータの回転速度
    を検出し、該検出された回転速度にしたがって、前記モ
    ータを制御するモータ制御方法において、 前記検出された回転速度に基づき、前記被駆動体の駆動
    変動を予測する工程と、 該予測された駆動変動に基づき、前記モータの回転制御
    情報を取得する工程と、 該取得した回転制御情報にしたがって、前記モータを制
    御する工程とを有することを特徴とするモータ制御方
    法。
12. 【請求項１２】 被駆動体を駆動するモータの回転速度
    を検出し、該検出された回転速度にしたがって、前記モ
    ータを制御する、コンピュータによって実行可能なプロ
    グラムが格納された記憶媒体において、 前記プログラムは、 前記検出された回転速度に基づき、前記被駆動体の駆動
    変動を予測する手順と、 該予測された駆動変動に基づき、前記モータの回転制御
    情報を取得する手順と、 該取得した回転制御情報にしたがって、前記モータを制
    御する手順とを含むことを特徴とする記憶媒体。