JP2001245488A - モータのサーボ制御装置 - Google Patents
モータのサーボ制御装置Info
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Abstract
種類に対して迅速にかつ安定して対応できるモータのサ
ーボ制御装置を提供する。 【解決手段】 サーボモータをマイコンまたはDSPの
ソフトウエアによって、サーボ制御するモータのサーボ
装置、あるいはこれを用いた画像形成装置において、サ
ーボモータのタイプを識別する手段を備え、これをもと
にサーボ定数を決定しモータをサーボ制御する。あるい
は、サーボモータに記憶手段を備え、サーボ定数を格納
し、これを読み出してサーボ制御することによって、複
数種類のモータを接続して使用するような装置におい
て、おのおののモータに対し、常に最適なサーボ定数に
てモータをサーボ制御することができる。
Description
御装置に関し、特に、画像形成装置で用いる複数の駆動
モータをサーボ制御するのに適したモータのサーボ制御
装置に関する。
をマイコンによって行う従来例の回路ブロック図であ
り、このうち、図7は1つのマイコン300に同じ構成
の複数のモータユニット301が接続された回路全体を
示すブロック図であり、図8は、それらのうちの1つの
モータユニット301の内部回路構成を示すブロック図
である。
いて説明する。図7、図8において、300はマイコ
ン、301はモータユニット、302は制御IC、30
3は三相モータ、304はロータが備える主極の位置を
検知する3つのホールセンサ、305はロータに着磁さ
れたパターンを検出し、モータの1回転あたり36パル
スを出力するFGセンサ、306は発振器、307は電
流検出抵抗、308は制御部、309はドライバ部、3
10は電流リミッタ検出部、311は速度制御部、31
2は分周器、313は積分アンプ、314〜317は積
分フィルタである抵抗とコンデンサ、318はマイコン
300からモータの駆動/停止を行うための制御信号、
319はモータが所定の回転数に到達したときにアクテ
ィブとなるレディ信号である。
る。画像形成装置の制御を司るマイコン300より、信
号線318を介して、モータ駆動指示がなされると、制
御部308はホールセンサ304によって、モータ30
3のロータの主極の位置を検知し、所望の回転方向にモ
ータが回転するように三相の励磁パターンを作成し、ド
ライバ部309へ励磁信号を送信する。ドライバ部30
9は励磁信号に基づき、出力トランジスタ(図示せず)
を駆動させて、モータのコイルに対し、所望の励磁が形
成するように電流方向を切り替える。一方、モータ30
3のロータが回転すると、FGセンサ305によって所
定のパルスが発生し、速度制御部311へ送られる。速
度制御部311では発振器306と分周器312によっ
て作られた基準クロックと、FGセンサ305で検出し
たパルスを比較し、その差を出力する。
数になるように設定される。つまり、FGパルスがモー
タ1回転数あたり30パルス出力するとき、モータを6
00rpmで回転するには、(600/60)×30=
300Hzの基準クロックを与えればよい。
度との差は、積分アンプ313によって積分され、ドラ
イバ部309に送られる。このとき、314〜317の
抵抗およびコンデンサによって、ゲインおよび位相補償
値が決定する。これらの定数をサーボ定数と称してい
る。
のドライバ部309は、バイポーラ型トランジスタが用
いられており、このドライバ部の損失が大きく、放熱板
が備えられている。さらに、上記損失による発熱をでき
るだけ軽減するために、モータの効率を上げて、できる
だけ少ない電力で所望のパワーを出さなければならな
い。そこで、モータ303は効率のよいアウターロータ
式のDCブラシレスモータが用いられる。
イコン300からモータユニット301へSTOP/S
TART(停止/起動)信号のみを与えて、モータを制
御しており、モータユニット内部でサーボ制御ループを
構成していた。このことは、従来のマイコン300の処
理能力に限界があり、モータユニット301内でサーボ
制御する必要があったからである。マイコンあるいはD
SP(ディジタルシグナルプロセッサ)の処理能力が向
上するにつれて、モータのサーボ制御をマイコンあるい
はDSPによってディジタル制御することが可能になっ
てきた。また、DSPの処理能力の向上により、複数の
モータを独立してサーボ制御することが可能となってき
た。
えて、DSPを用いてモータをサーボ制御する回路が考
えられる。以下に、通常考えられるそのような回路例を
説明する。図9、図10は、通常考えられるモータのサ
ーボ制御回路を示す図であり、このうち、図9は、1つ
のDSPに複数のモータユニットが接続された回路全体
を示すブロック図であり、図10は、それらのうちの1
つのモータユニットの内部回路構成を示すブロック図で
ある。
あり、502は駆動回路を含むモータユニットであり、
DSP501は6つのモータ505を制御するようにな
っている。504はドライバ、505は三相DCブラシ
レスモータ、401はドライバ504のN−chMOS
のゲート電圧を生成するチャージポンプ回路、402〜
407はプリドライバ回路、408〜413は励磁切り
換え信号、414は電流センス信号、415〜417は
ホールセンサ信号、418はMRセンサ信号、419〜
421はホールセンサアンプ、422はMRセンサアン
プ、515〜520はドライバ部であるN−chMOS
トランジスタ、521は電流検出用抵抗、522はモー
タのU相コイルに接続するU相出力、523はV相コイ
ルに接続するV相出力、524はW相コイルに接続する
W相出力、525〜527はホールセンサ、528はM
Rセンサ、532は画像形成装置の制御CPU(図示せ
ず)とコミュニケーションを行うためのシリアル通信バ
スである。
について説明する。先ず、CPUよりシリアル通信線5
32を介し、モータ駆動コマンドが発行されると、DS
P501はホールセンサ525〜527によって検出し
たロータ位置をホールセンサ信号415〜417によっ
て認識し、所望の回転となるように切り換えタイミング
を決定するとともに、切り換え信号408〜413を用
いて所望の回転方向および所望の電流をモータコイルに
流すように制御する。
chMOSトランジスタ515〜520を切り換え制御
するとともに、所望の電流をコイルに流すようにN−c
hMOSトランジスタ515、517、519をPWM
スイッチングする。このとき、515、517、519
のN−chMOSのトランジスタのゲート電圧は、チャ
ージポンプ回路401によって、Vcc+10Vに昇圧
される。
5〜527およびホールセンサアンプ419〜421に
よって増幅されたホールセンサ信号415によって、モ
ータのロータ位置を認識し、所望の回転方向となるよう
にU相522からW相523への電流方向への切り換え
を行う場合、プリドライバ402〜407は、N−ch
MOSトランジスタ515をON、トランジスタ518
をONさせ、トランジスタ516、517、519、5
20をOFFさせる。その結果、電流経路は、Vccか
らトランジスタ515を介し、U相出力522、V相出
力523を経由して、トランジスタ518を介し、電流
検出抵抗521へ流れ、所定のコイルに磁力が発生す
る。このとき、DSP501より与えられるPWM信号
は切り換え信号408と合成され、プリドライバ402
によって、N−chMOSトランジスタ515をPWM
制御させる。
WM信号によって規定されたONデューティの電流が流
れる。このように、モータは、ロータが所定方向に回転
するように、U、V、W相への電流が切り換えられる励
磁切り換え制御がなされ、主極マグネット(図示せず)
とコイルの電磁相互作用によってトルクを発生する。
れ、ロータが回転すると、あらかじめ備えたMRセンサ
用着磁パターンをMRセンサ528が検出し、1回転に
360パルスのパルスを出力する。つまり、モータの回
転数に応じた周波数の信号が得られ、アンプ422を経
由して、MRセンサ信号418として、DSP501へ
入力される。
パルス間隔を計測し、モータの速度(rad/s)を求
め、目標制御速度と比較し、PIフィルタ(図示せ
ず)、ゲイン付加演算(図示せず)を行って、PWMパ
ルス幅を導き、これを切り換え信号408、410、4
12に合成させて、モータコイルへ流す電流をコンロー
ルし、目標速度でモータが回転するようにサーボ制御を
行う。
生成し、切り換え信号に合成させることによって、出力
段のN−chMOSトランジスタをスイッチングして、
所望の回転数でモータが回転するようにサーボ制御を行
う。一方、ホールセンサ525〜527で主極位置を検
出し、ホールセンサ信号415〜417によって、所望
の回転方向でロータが回転するように、切り換え制御を
行う。また、モータに流れる電流を電流検出抵抗521
で検出し、所定以上の電流が流れた場合は、電流制限を
かけるような保護手段を備える。
説明した従来例のモータのサーボ制御装置では、マイコ
ンが各駆動モータの駆動および停止制御を行うととも
に、駆動モータはサーボ制御ICを備えて、モータユニ
ット内でサーボ制御が行われる。つまり、フィードバッ
クループはモータユニット内でクローズされている。ま
た、各モータのサーボ制御の安定性は、回路の積分アン
プに接続する抵抗およびコンデンサの定数、つまりサー
ボ定数によって決まる。つまり、これらのサーボ定数
は、負荷のイナーシャおよび負荷トルクを考慮したと
き、あらゆる条件下においても最も安定して精度よくモ
ータが回転するように定数を設定する必要があった。
ボ制御装置を、例えば、トナーおよび感光ドラムを一体
としたカートリッジ構成を有する電子写真方式のカラー
画像形成装置の各種駆動手段として用いる場合には、ト
ナー容量の違いや、トナー種類の違い、またはカートリ
ッジの違いによって、感光ドラムを駆動する駆動モータ
の負荷イナーシャやトルクが大きく変わる場合において
は、すべての条件において安定したサーボ制御ができな
いといった課題があった。
の光沢性を上げるために、光沢印字モードにおいては、
通常の記録紙搬送速度よりも下げた速度で記録紙を搬送
して、定着器を通過する時間を長くし、トナー融着を上
げるモードを備えている。このため、各駆動モータは、
複数の速度で制御しなければならず、特に速度制御範囲
が大きい場合は、サーボ定数1系統ではすべての速度に
対し、安定したサーボ制御ができないといった課題があ
った。
て、積分アンプを複数備え、条件に応じてアンプを切換
えるようなものもあったが、コストが大幅にアップする
といった課題があった。
段はモータに備えられている。つまり、モータのロータ
の回転精度および安定性を上げることを目的として備え
られている。
おいて、例えば負荷変動に伴う回転変動がドラム軸に発
生した場合、その回転変動をモータのサーボ制御によっ
て、補正できればドラム軸の回転変動は低減でき、画像
が良好になる。しかし、従来のモータはアウターロータ
式DCブラシレスモータであり、回転するロータの主極
のマグネットを備えているため、ロータのイナーシャが
大きい。したがって、ドラム駆動軸で発生した回転変動
は、ドラム駆動モータの駆動軸には伝達されにくくな
る。その結果、ドラム駆動モータのサーボ制御を精度よ
く行ったとしても、ドラムの回転ムラは改善できず、画
像劣化を低減できないといった課題があった。
テッピングモータを用いた画像形成装置がある。しか
し、ステッピングモータはDCブラシレスモータと比較
し効率が悪く、特にカラー画像形成装置にようにモータ
を複数備える装置においては、すべてをステッピングモ
ータで構成すると装置の電源負荷が大きくなって、装置
のトータルコストが大幅に上がるといった課題があるば
かりでなく、ステッピングモータはステップ駆動に伴う
振動が大きく、複数備えると装置稼働音が非常に大きく
なるといった課題があった。
のサーボ制御装置の前述の諸欠点を改善するために通常
考えられる装置として、図9、図10を参照して説明し
たモータのサーボ制御装置がある。このサーボ制御装置
では、DSPに相切り換え制御、速度制御、電流制限制
御の全てを負わせることとなり、接続するモータユニッ
トの数が増えた場合には、十分に処理しきれないことが
予想される。また、多数の信号線がDSPとモータユニ
ットの間に必要となるので(例えば、1つのモータユニ
ットに対して、11本)、入出力ピンが多くなり、イン
ターフェースの制御能力が低下することが予想される。
また、電流制限を行う場合、電流検出電圧をモータユニ
ットからDSPに送るとき、それらの間に距離がある
と、ノイズが発生することも予想される。
定数は、接続されるモータのトルク定数、イナーシャ、
巻線抵抗によって予め決められた定数を用いる。
社購買するような場合においては、使用するすべてのモ
ータのトルク定数、イナーシャ、巻線抵抗条件におい
て、安定したサーボ制御ができるようにサーボ定数を設
定する必要があった。
ーロータ式モータでは、モータのイナーシャが大きく異
なる。この2種類のイナーシャのモータにおいて、適切
なサーボ定数を設定するのには限界があった。
定数を合わせ、アウターロータ式モータの場合のサーボ
安定性を上げると、インナーロータ式モータを使用した
場合には、サーボ制御の安定性が悪くなるといった問題
が発生する。
際、使用するすべてのモータに対し、サーボ制御の安定
性を上げるのにはおのずと限界があった。
ータのサーボ制御装置が有する欠点をなくし、モータの
種類に対して迅速にかつ安定して対応させることできる
モータのサーボ制御装置を提供することにある。
タのサーボ制御装置を改良するものとして通常考えられ
るサーボ制御装置に予想される諸欠点を生じさせないモ
ータのサーボ制御装置を提供することにある。
手段であるDSPによって複数のモータを一括制御する
ようにしたモータのサーボ制御装置を提供することにあ
る。
めに、本発明は、モータの種類を認識する認識手段と、
モータの回転速度に応じた回転速度信号を発生する回転
速度信号発生手段と、前記回転速度信号発生手段からの
回転速度信号に応じて前記モータのコイルに流す励磁電
流を決めるPWM信号を発生するデジタル制御手段と、
前記デジタル制御手段は、目標速度を設定する目標速度
設定手段と、前期目標速度設定手段からの目標速度と前
記回転速度信号発生手段からの回転速度との差並びに前
記認識手段の認識結果に応じてサーボ定数を付与するサ
ーボ演算手段とを有し、該サーボ演算手段の演算結果に
応じて前記モータの各コイルに流すPWM信号を発生す
ることを特徴とするモータのサーボ制御装置を採用する
ものである。
を認識する認識手段と、モータの回転速度に応じた回転
速度信号を発生する回転速度信号発生手段と、前記回転
速度信号発生手段からの回転速度信号に応じて前記モー
タのコイルに流す励磁電流を決めるPWM信号を発生す
るデジタル制御手段と、前記デジタル制御手段は、目標
速度を設定する目標速度設定手段と、前期目標速度設定
手段からの目標速度と前記回転速度信号発生手段からの
回転速度との差並びに前記認識手段の認識結果に応じて
サーボ定数を付与するサーボ演算手段とを有し、該サー
ボ演算手段の演算結果に応じて前記モータの各コイルに
流すPWM信号を発生させるとともに、前記モータのロ
ータ位置を検出するロータ位置検出手段と、該ロータ位
置検出手段からのロータ位置検出結果に応じて前記モー
タの各コイルに流す励磁電流を切り換える切換信号を形
成し、該切換信号にデジタル制御手段からのPWM信号
を重畳するプリドライバと、該プリドライバからPWM
信号を重畳した切換信号に基づいて前記モータを駆動す
るドライバと、を備えることを特徴とするモータのサー
ボ制御装置を採用するものである。
結果に応じて該モータの各コイルに流す励磁電流を切り
換えるるとともに、該モータの回転速度に応じた回転速
度信号に基づいて該モータの各コイルに流す励磁電流を
制御するモータのサーボ制御装置において、モータの種
類を認識する認識手段と、前記認識手段の認識結果に応
じてサーボ定数を決め、このサーボ定数並びに前記回転
速度信号に応じて前記モータのコイルに流す励磁電流を
決めるPWM信号を発生するデジタル制御手段とを備え
るとともに、前記ロータ位置検出結果に応じて前記モー
タの各コイルに流す励磁電流を切り換える切換信号を発
生する切換信号発生手段とを備え、該切換信号発生手段
からの切換信号と前記デジタル制御手段からのPWM信
号とに基づいて前記モータを駆動するドライバとを備え
ることを特徴とするモータのサーボ制御装置を採用する
ものである。
の説明に先立って、本発明のモータのサーボ制御装置を
適用するのに適した画像形成装置を説明する。
ある。図1において、201は画像形成装置、202は
用紙カセット、203は給紙ローラ、204は静電ベル
ト駆動ローラ、205は静電ベルト、206はイエロー
用感光ドラム、207はマゼンタ用感光ドラム、208
はシアン用感光ドラム、209はブラック感光ドラム、
210はイエロー用転写ローラ、211はマゼンタ用転
写ローラ、212はシアン用転写ローラ、213はブラ
ック用転写ローラ、214はイエローカートリッジ、2
15はマゼンタカートリッジ、216はシアンカートリ
ッジ、217はブラックカートリッジ、218はイエロ
ー用光学ユニット、219はマゼンタ用光学ユニット、
220はシアン用光学ユニット、221はブラック用光
学ユニット、222は定着ローラ、223は紙パスであ
る。
示せず)からの指示に基づいて電子写真プロセスを用
い、用紙上に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック
の画像を重ねて転写させる。また用紙ローラ203は給
紙モータ、静電ベルトはベルトモータ、感光ドラムは各
色ごとのドラムモータ、定着ローラは定着モータによっ
て駆動され、モータの駆動/停止は、画像形成装置内に
備えるサーボ制御装置によって制御される。
すモータのサーボ制御装置を示した図であり、図2は、
1つのDSPに図1に示す画像形成装置の6つのモータ
ユニットが接続された回路全体を示すブロック図であ
り、図3は、1つのモータユニットの内部回路構成を示
すブロック図である。
御装置であるDSP(ディジタルシグナルプロセッサ)
であり、このDSP501は積和演算を迅速に行うこと
ができるものである。502は駆動回路(プリドライ
バ、ドライバ)を含むモータユニットであり、上から、
イエロー用感光ドラムモータユニット、マゼンタ用感光
ドラムモータユニット、シアン用感光ドラムモータユニ
ット、ブラック用感光ドラムモータユニット、ベルト用
モータユニット、定着用モータユニットの順になってい
る。なお、給紙ローラ203はステッピングモータによ
って駆動され、本発明のサーボ制御装置とは無関係であ
る。DSP501は6つのモータ505を制御するよう
になっている。これらのモータはイナーシャが少なく、
制御精度を向上できるインナーロータ式のDCプラシレ
スモータが用いられる。503は後述の論理回路および
制御回路を有するプリドライバ、504はドライバ、5
05は三相DCブラシレスモータ、506はレギュレー
タ、507はドライバ504のN−chMOSのゲート
電圧を生成するチャージポンプ回路、508は、後述す
るDSP501からのPWM信号と切り換え信号を合成
する論理回路、509は論理回路からの出力を昇圧する
制御回路、510は電流リミッタ、511〜513はホ
ールセンサアンプ、514はMRセンサアンプ、515
〜520はドライバ部にあるN−chMOSトランジス
タ、521は電流検出用抵抗、522はモータのU相コ
イルに接続するU相出力、523はV相コイルに接続す
るV相出力、524はW相コイルに接続するW相出力、
525〜527はホールセンサ、528はMRセンサ、
529はDSPから出力されるモータ起動信号(STO
P/START信号)、530はDSPから出力される
PWM信号、531はモータの速度検出用MRセンサ信
号である。前記論理回路はホールセンサ525〜525
からのホールセンサアンプ511〜513を介して切り
換え信号とDSP501からのPWM信号を合成するも
のであり、前記制御回路509は論理回路508からの
出力信号を昇圧して電流制御信号としてドライバ504
へ出力するものである。532は画像形成装置の制御C
PU(図示せず)とコミュニケーションを行うためのシ
リアル通信バスである。
信号である。本実施例はサーボ制御装置に対し、モータ
の識別信号533及び534である識別信号線を設けた
もので、DSP501はモータの識別信号533及び534に
基づきサーボ定数を決定する。
4が、それぞれ“0”、“1”の場合はアウターロータモ
ータ、識別信号533及び534が、それぞれ“1”、
“1”の場合はインナーロータモータとすると、DSP501
は各モータ毎に予め記憶されたサーボ定数テーブルから
該当するサーボ定数を選択し、サーボ制御する。このモ
ータの識別信号533及び534によりモータのタイプ
を認識し、モータに最適なサーボ定数を選択し用いるこ
とによって、安定したモータのサーボ制御が実現でき
る。
いて説明する。
ーを示した図である。
れたか否かを判断し、未設定であれば402にてモータタ
イプを認識する。これは図3のモータの識別信号533
及び534を用いて認識する。
たサーボ定数をルックアップテーブルから導く。このル
ックアップテーブルはあらかじめDSPのメモリ(図示
せず)内に定義されている。また、このサーボ定数は後
述するPIフィルタの比例項および積分項の定数、ゲイ
ンの定数を示すものである。
ボ定数を演算式へ設定する。
た場合、再度、サーボ制御ルーチンが実行されたときに
401でサーボ定数が既に設定されたと判断し、405
へジャンプする。
停止を行うか否かの判定を行う。
動か停止かのフラグがセットされ、本サーボ制御ルーチ
ンが実行されると、405において前記フラグをチェッ
クし、405でモータ起動要求ありと認識したときは、
モータ駆動信号529をアクティブとし、407で所定
のPWM値を与え、モータを加速させる。一方、405
でモータ停止要求と認識したときは、406においてモ
ータ駆動信号529をディセーブルとしPWM信号をゼ
ロとし、モータは停止する。
無を監視する。このキャプチャ割り込みは図3で示すM
Rセンサ信号331のパルスの立ち下がりエッジが到来
するごとに割り込みが発生するようキャプチャ回路が構
成されている(図示せず)。
と、409で割り込みの間隔を計測し、モータの回転数
を導く。例えばMRセンサパルスが300パルス/回転
発生され、パルス間隔がt(s)とすると、モータ回転
速度は、(2π/300÷t)rad/sとなる。一
方、408でキャプチャ割り込みが無い場合はモータ速
度演算は行なわない。
これはサーボ制御ループが1KHzで制御する場合、1
KHzの割り込みが発生するよう設定する。割り込みが
発生すると411で予め設定した目標速度とキャプチャ
で検出した実際の速度とを比較し、その結果を412で
PI演算する。これによって、404で設定された比例
項定数および積分項定数とゲイン定数の演算をおこなっ
て、その結果を413でPWM演算して、PWM幅を導
く。これによって、1KHz周期で所望のPWM幅が出
力される。つまり、制御周波数が1KHzのサーボ制御
ループが実現できることになる。
て(図示せず)、20KHzごとの割り込みの発生を行
わせるものである。
15において、先に413で求めたPWM幅のパルスを
出力させる。一方、PWM割り込みの発生がないとPW
M出力は行なわない。これによって、キャリア周波数2
0kHzのPWMパルス出力を実現する。
ユニットに備えたタイプ識別信号によってDSPがモー
タタイプを認識し、これに基づき予め用意しているテー
ブルより、モータタイプに応じたサーボ定数を導き、こ
の定数を用いてサーボ制御する。
を実現できる特徴を有している。
動作について説明する。先ず、CPUよりシリアル通信
線532を介し、モータ駆動コマンドが発行されると、
プリドライバ503はホールセンサ525〜527によ
って検出したロータ位置を認識し、所望の回転となるよ
うに切り換えタイミングを決定するとともに、所望の回
転方向および所望の電流をモータコイルに流すように制
御する。
chMOSトランジスタ515〜520を切り換え制御
するとともに、所望の電流をコイルに流すようにN−c
hMOSトランジスタ515、517、519をPWM
スイッチングする。このとき、515、517、519
のN−chMOSのトランジスタのゲート電圧は、チャ
ージポンプ回路507によって、Vcc+10Vに昇圧
される。
サ525〜527およびホールセンサアンプ511〜5
13によって増幅されたホールセンサ信号によって、モ
ータのロータ位置を認識し、所望の回転方向となるよう
にU相522からW相523への電流方向への切り換え
を行う場合、プリドライバ503は、N−chMOSト
ランジスタ515をON、トランジスタ518をONさ
せ、トランジスタ516、517、519、520をO
FFさせる。その結果、電流経路は、Vccからトラン
ジスタ515を介し、U相出力522、V相出力523
を経由して、トランジスタ518を介し、電流検出抵抗
521へ流れ、所定のコイルに磁力が発生する。このと
き、DSP501より与えられるPWM信号530は切
り換え信号に合成され、プリドライバ503によって、
N−chMOSトランジスタ515をPWM制御させ
る。
WM信号によって規定されたONデューティの電流が流
れる。このように、モータは、ロータが所定方向に回転
するように、U、V、W相への電流が切り換えられる励
磁切り換え制御がなされ、主極マグネット(図示せず)
とコイルの電磁相互作用によってトルクを発生する。
れ、ロータが回転すると、あらかじめ備えたMRセンサ
用着磁パターンをMRセンサ528が検出し、1回転に
360パルスのパルスを出力する。つまり、モータの回
転数に応じた周波数の信号が得られ、アンプ514を経
由して、MRセンサ信号531として、DSP501へ
入力される。
パルス間隔を計測し、モータの速度(rad/s)を求
め、目標制御速度(変更可能な設定目標速度)と比較
し、PIフィルタ(図示せず)、ゲイン付加演算(図示
せず)を行って、PWMパルス幅を導き、PWM信号5
30としてプリドライバ503に送り、モータコイルへ
流す電流をコンロールし、目標速度でモータが回転する
ようにサーボ制御を行う。
生成し、このPWM信号と切り換え信号を合成させるこ
とによって、出力段のN−chMOSトランジスタをス
イッチングして、所望の回転数でモータが回転するよう
にサーボ制御を行う。一方、ホールセンサ525〜52
7で主極位置を検出し、プリドライバ503はそれらの
ホールセンサ信号を用いて、所望の回転方向でロータが
回転するように、切り換え制御を行う。また、プリドラ
イバ503はモータに流れる電流を電流検出抵抗521
で検出し、所定以上の電流が流れた場合は、電流リミッ
タ510によって電流制限をかけるような保護手段を備
える。
明するが、図3と同一部分には同一符号を付し、その具
体的説明は省略する。
別信号533及び534に代えてモータユニット502内
にメモリ535を備えたもので、DSP501とモータユニット5
02がシリアル通信によってコミュニケ−ションを行うも
のである。
図である。
れたか否かを判定し、設定が未であれば602におい
て、モータユニットに対し、シリアル通信を行なってモ
ータユニット内にあるメモリ内容を読み込み、モータユ
ニットの制御情報を認識する。
た情報、つまりサーボ定数を設定する。
た場合、再度、サーボ制御ルーチンが実行されたときに
601でサーボ定数が既に設定されたと判断し、604
へジャンプする。
停止を行なうか否かの判定を行なう。
動が停止かのフラグがセットされ、本サーボ制御ルーチ
ンが実行されると、604において前記フラグをチェッ
クし、604でモータ起動要求ありと認識したときは、
605でモータユニットに対し、シリアル通信でモータ
駆動コマンドを送出するとともに、所定のPWM値を与
え、モータを加速させる。
と認識したときは、606でモータユニットに対し、シ
リアル通信によってモータ停止コマンドを送出するとと
もに、PWM値をゼロとして、モータを停止させる。
の408〜415と同じ制御であるため、説明は割愛す
る。
ユニットがシリアル通信によってコミュニケーションを
行なうとともに、モータユニット内に記憶手段を設け、
前記記憶手段にモータの制御パラメータであるサーボ定
数情報を予め記憶しておく。
ータのサーボ定数を読み込み、この値に基づきサーボ制
御するものである。
ルックアップテーブルメモリが不要と成る他、モータユ
ニット側に多くの制御パラメータ情報を格納でき、より
サーボ制御精度を向上できる特徴を有す。
関して説明したが、複数のモータに限られるものではな
く、単一のモータにも適用できるものである。
はDSPとして説明したが、マイコンであってもよいもの
である。
サーボモータをマイコンまたはDSPのソフトウエアに
よって、サーボ制御するモータのサーボ装置、あるいは
これを用いた画像形成装置において、サーボモータのタ
イプを識別する手段を備え、これをもとにサーボ定数を
決定しモータをサーボ制御する。あるいは、サーボモー
タに記憶手段を備え、サーボ定数を格納し、これを読み
出してサーボ制御することによって、複数種類のモータ
を接続して使用するような装置において、おのおののモ
ータに対し、常に最適なサーボ定数にてモータをサーボ
制御することができる。
のモータを同じ駆動箇所で使用する場合において、接続
されたモータを識別し、あるいは直接そのモータに最適
なサーボ定数情報を入手し、これを基にサーボ制御を行
なうことによって、モータのサーボ制御の安定性向上が
図れるばかりでなく、画像形成装置の制御プログラムお
よび構成を全く変えずに、特性が異なる複数のメーカの
モータを同じように使用でき、生産性の向上、モータの
供給安定性が図れる利点を持つ。
Rセンサからの回転速度信号をDSPに入力してPWM
信号を得て、積和演算が迅速なDSPを用いているの
で、サーボ制御に適しており、負荷条件(トルク、イン
ーシャ、ゲイン等)に応じて制御条件がプログラマブル
であるので、制御が柔軟性がある。
切り換え信号をプリドライバで合成することにより、信
号線の本数(ピンの数)を少なくできる。さらに、複数
のモータを制御することにより、信号線の本数を少なく
できる効果が大きい。
によって一括して制御することによりシステムのトータ
ルコストを下げることができ、かつ複数のモータのシス
テム制御が容易となる。
ットが接続されたモータのサーボ制御装置のブロック図
である。
のモータユニットのうちの1つのモータユニットの内部
構成を示すブロック図である。
のモータユニットのうちの1つのモータユニットの内部
構成を示すブロック図である。
された従来のモータのサーボ制御装置のブロック図であ
る。
のモータユニットの内部構成を示すブロック図である。
れる1つのDSPに複数のモータユニットが接続されたブ
ロック図である。
つのモータユニットの内部構成を示すブロック図であ
る。
Claims (9)
- 【請求項1】 モータの種類を認識する認識手段と、モ
ータの回転速度に応じた回転速度信号を発生する回転速
度信号発生手段と、前記回転速度信号発生手段からの回
転速度信号に応じて前記モータのコイルに流す励磁電流
を決めるPWM信号を発生するデジタル制御手段と、前
記デジタル制御手段は、目標速度を設定する目標速度設
定手段と、前期目標速度設定手段からの目標速度と前記
回転速度信号発生手段からの回転速度との差並びに前記
認識手段の認識結果に応じてサーボ定数を付与するサー
ボ演算手段とを有し、該サーボ演算手段の演算結果に応
じて前記モータの各コイルに流すPWM信号を発生する
ことを特徴とするモータのサーボ制御装置。 - 【請求項2】 請求項1記載のモータのサーボ制御装置
において、前記認識手段は前記サーボモータのトルク定
数および前記サーボモータのイナーシャを認識すること
を特徴とするモータのサーボ制御装置。 - 【請求項3】 請求項1記載のモータのサーボ制御装置
において、前記デジタル制御手段はマイコンまたはDSP
であることを特徴とするモータのサーボ制御装置。 - 【請求項4】 請求項1記載のモータのサーボ制御装置
において、前記認識手段はモータの種類に応じた識別信
号発生手段を有し、該識別信号発生手段からの識別信号
に応じて前記デジタル制御手段のサーボ演算手段はサー
ボ定数を決めることを特徴とするモータのサーボ制御装
置。 - 【請求項5】 請求項1記載のモータのサーボ制御装置
において、前記認識手段はモータの種類に応じた識別信
号を格納したメモリを有し、該メモリからの識別信号に
応じて前記デジタル制御手段のサーボ演算手段はサーボ
定数を決めることを特徴とするモータのサーボ制御装
置。 - 【請求項6】 請求項1記載のモータのサーボ制御装置
において、前記モータは複数備えられ、前記回転速度信
号発生手段は複数備えられ、前記デジタル制御手段は前
記複数のモータのコイルに流す励磁電流を決めるPWM
信号をそれぞれ発生し、前記複数のモータを一括してサ
ーボ制御することを特徴とするモータのサーボ制御装
置。 - 【請求項7】 モータと、モータの種類を認識する認識
手段と、モータの回転速度に応じた回転速度信号を発生
する回転速度信号発生手段と、前記回転速度信号発生手
段からの回転速度信号に応じて前記モータのコイルに流
す励磁電流を決めるPWM信号を発生するデジタル制御
手段と、前記デジタル制御手段は、目標速度を設定する
目標速度設定手段と、前期目標速度設定手段からの目標
速度と前記回転速度信号発生手段からの回転速度との差
並びに前記認識手段の認識結果に応じてサーボ定数を付
与するサーボ演算手段とを有し、該サーボ演算手段の演
算結果に応じて前記モータの各コイルに流すPWM信号
を発生させるとともに、前記モータのロータ位置を検出
するロータ位置検出手段と、該ロータ位置検出手段から
のロータ位置検出結果に応じて前記モータの各コイルに
流す励磁電流を切り換える切換信号を形成し、該切換信
号にデジタル制御手段からのPWM信号を重畳するプリ
ドライバと、該プリドライバからPWM信号を重畳した
切換信号に基づいて前記モータを駆動するドライバと、
を備えることを特徴とするモータのサーボ制御装置。 - 【請求項8】 モータのロータ位置検出結果に応じて該
モータの各コイルに流す励磁電流を切り換えるるととも
に、該モータの回転速度に応じた回転速度信号に基づい
て該モータの各コイルに流す励磁電流を制御するモータ
のサーボ制御装置において、モータの種類を認識する認
識手段と、前記認識手段の認識結果に応じてサーボ定数
を決め、このサーボ定数並びに前記回転速度信号に応じ
て前記モータのコイルに流す励磁電流を決めるPWM信
号を発生するデジタル制御手段とを備えるとともに、前
記ロータ位置検出結果に応じて前記モータの各コイルに
流す励磁電流を切り換える切換信号を発生する切換信号
発生手段とを備え、該切換信号発生手段からの切換信号
と前記デジタル制御手段からのPWM信号とに基づいて
前記モータを駆動するドライバとを備えることを特徴と
するモータのサーボ制御装置。 - 【請求項9】 請求項1乃至8のいずれか1つに記載のモ
ータのサーボ制御装置が用いられることを特徴とする画
像形成装置。
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