JP2010019930A - 画像形成装置、画像形成装置の制御方法、プログラム及び記憶媒体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 パルスにより駆動するモータを制御するための制御手段を有する画像形成装置は、速度偏差を補正するための速度補正データを速度フィードフォワード制御指令として生成する速度補正データ生成部と、トルクの変動を補正するためのトルク補正データをトルクフィードフォワード制御指令として生成するトルク補正データ生成部と、速度フィードフォワード制御指令を用いて速度偏差を補正し、トルクフィードフォワード制御指令に基づき、トルクの変動を補正した状態で、トルクフィードフォワード制御指令に基づき、トルクを制御するための電流値を補正するトルクフィードバック制御部と、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図2
Description
中間転写ベルト101の搬送速度Vbを変動させる代表的な要因には、例えば、駆動ローラ104の偏心成分Δrと、中間転写ベルト101の厚みムラΔd(シームレスベルト製造時に発生)が挙げられる。また、駆動ギア103の偏心成分による駆動ローラ104の角速度変動分Δωも搬送速度Vbの変動要因として考えられる。こうした変動要因を考慮すると、搬送速度Vbは式(2)で表される。
=rω+Δrω+Δdω+(r+Δr+Δd)×Δω ・・・(2)
したがって、速度変動成分ΔVb(=Vb−rω)は式(3)で表される。
=ΔVr+ΔVd+ΔVω ・・・(3)
ただし、ΔVr=Δrω、ΔVd=Δdω、ΔVω=Δω×(r+Δr+Δd)とする。
位相差φd:永久磁石による磁束とモータ巻線電流による磁束とのなす角(=負荷角)
定電流制御により巻線電流が所定値に制御された場合、巻線電流により発生する磁束は固定値となる。そのため、図14のようにモータ軸に接続された負荷により印加される負荷トルクに応じて、位相差φd、つまり、負荷角がモータの駆動により自動調整されて、モータトルクが負荷トルクと釣り合う位置で回転することになる。これは設定した電流値で発生する最大トルク以上の負荷が印加された場合には、モータは同期駆動ができない状態、一般に『脱調』と呼ばれる状態に陥り、駆動不能の状態になることを意味する。
速度制御により前記モータを駆動するために生成された速度指令駆動パルスと、当該モータの速度を検出する検出手段により検出された検出速度情報と、に基づき前記モータの速度偏差を算出する速度偏差算出手段と、
前記速度偏差を補正するための速度補正データを速度フィードフォワード制御指令として生成する速度補正データ生成手段と、
前記速度フィードフォワード制御指令に基づき、前記速度偏差を補正する速度偏差補正手段と、
前記モータを駆動するためにモータドライバに入力される電流値と、当該モータを駆動するために前記ドライバに入力される速度指令駆動パルスとに基づき、当該モータを駆動するためのトルクを算出するトルク算出手段と、
前記モータの回転により生じるトルクの変動を算出するトルク変動データ算出手段と、
前記トルクの変動を補正するためのトルク補正データをトルクフィードフォワード制御指令として生成するトルク補正データ生成手段と、
前記トルクフィードフォワード制御指令に基づき、前記トルクの変動を補正するトルク補正手段と、
前記速度フィードフォワード制御指令を用いて前記速度偏差を補正し、前記トルクフィードフォワード制御指令に基づき、前記トルクの変動を補正した状態で、当該トルクフィードフォワード制御指令に基づき、前記電流値を補正するトルクフィードバック制御手段と、
を備えることを特徴とする。
速度制御により前記モータを駆動するために生成された速度指令駆動パルスと、当該モータの速度を検出する検出手段により検出された検出速度情報と、に基づき前記モータの速度偏差を算出する速度偏差算出手段と、
前記速度偏差を補正するための速度補正データを生成する速度補正データ生成手段と、
トナー像を形成するためのベルト上に予め定められた基準間隔で形成されている複数のパターン画像を、当該ベルトの搬送に従い、画像読取手段が読み取ったパターン画像の間隔と、前記基準間隔とに基づき、当該ベルトの搬送の1周分の厚みムラによる速度偏差を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された前記ベルトの搬送の1周分の厚みムラによる速度偏差を補正するための厚みムラ補正データを生成する厚みムラ補正データ生成手段と、
前記速度補正データ生成手段により生成された前記速度補正データと、前記厚みムラ補正データ生成手段により生成された前記厚みムラ補正データと、に基づき、前記速度偏差を補正するための速度フィードフォワード制御指令を生成する速度フィードフォワード制御指令生成手段と、
前記速度フィードフォワード制御指令に基づき、前記速度偏差を補正する速度偏差補正手段と、
前記速度フィードフォワード制御指令を用いて前記速度偏差が補正された状態で、前記厚みムラ補正データに基づき、前記モータを駆動するためにモータドライバに入力される電流値を補正して、当該モータの駆動トルクをフィードバック制御するトルクフィードバック制御手段と、
を備えることを特徴とする。
ASIC301はベルト駆動系の制御として、AD変換器302、位置・速度検出用カウンタ303、ベルト駆動ローラ位置・速度情報変換部306、指令値位置・速度情報変換部307を有する。AD変換器302は、中間転写ベルト(ITB)101の上方に設けられている画像読取センサ116により読み取られたアナログ出力信号をAD変換する。
ASIC301はドラム駆動系の制御として、位置・速度検出用カウンタ310、カウンタ312、ドラム軸位置・速度情報変換部313、指令値位置・速度情報変換部314、入力電流検出部206a、AD変換器315、負荷角換算部316を有する。位置・速度検出用カウンタ310は、感光ドラム105のドラム駆動軸の位置・速度を検出するためのエンコーダ117の出力信号をカウントする。ドラム軸位置・速度情報変換部313は、位置・速度検出用カウンタ310の計数値を、位置・速度情報に変換する。カウンタ312は、ステッピングモータ102aの駆動パルス(指令値情報)をカウントする指令値位置・速度情報変換部314は、カウンタ312の計数値を位置・速度情報に変換する。入力電流検出部206aは、ステッピングモータ102aの駆動回路(モータドライバ205a)への入力電流を検出するAD変換器315は、入力電流検出部206aにより検出された値をAD変換する。負荷角換算部316は、指令値位置・速度情報変換部314の出力とAD変換器315の出力とに基づきステッピングモータの負荷角換算(位相角の算出)を行う。
図2、図3を参照して、ASIC301によるドラム駆動系の制御を説明する。
図3において、制御ブロック801は、ステッピングモータの速度指令を補正する速度指令制御ブロックを示す。CPU201は、速度偏差算出手段として機能する。CPU201は、速度制御によりステッピングモータを駆動するために生成された速度指令駆動パルスと、速度を検出する検出手段として機能するエンコーダ117により検出された検出速度情報と、に基づき速度偏差を算出する。CPU201は、速度指令駆動パルス350に基づき感光ドラム105を駆動するためのステッピングモータ102aを、予め設定された所定の駆動周波数Vtにより駆動するための制御を行う。カウンタ312によりカウントされた、ステッピングモータ102aの駆動パルス(指令値情報)は、指令値位置・速度情報変換部314により位置・速度情報に変換される。この変換結果は、速度指令駆動パルス350に対応する。速度指令駆動パルス350に基づきクロック生成器311は駆動クロックを生成し、モータドライバ205aは、駆動クロックの周波数に基づいてステッピングモータ102aを駆動する。
制御ブロック901は、ステッピングモータの電流指令を補正する電流指令制御ブロックを示す。
図3に示すトルクフィードバック制御ブロック601のノード610において、速度指令駆動パルス350と、検出速度情報351との偏差が求められる。ノード620において、速度フィードフォワード制御指令が、ノード610で求められた偏差に加算される。この加算結果に電流補正ゲインKpが乗算される。ノード630において、トルクフィードフォワード制御指令353が加算される。
ASIC301によるベルト駆動系の制御を図4、図5を参照して説明する。
CPU201は、トルクフィードバック制御手段として機能し、速度フィードフォワード制御指令を用いて速度偏差が補正された状態で、検出速度情報551に基づき、モータドライバ205bに入力される電流値を補正する。モータドライバ205bに入力される電流値の補正により、ステッピングモータ102bの駆動トルクのフィードバック制御が実行される。
次に、本実施形態で使用するステッピングモータの駆動回路における負荷角換算に関して説明する。図6に示すように、ステッピングモータの駆動回路は、トルクフィードバック制御指令値に基づきトルク制御を行う定電流制御回路202と、入力電流検出回路260aで構成される。ドラム用のステッピングモータ駆動回路とベルト用のステッピングモータ駆動回路はそれぞれ同じ構成である。ドラム用の駆動回路には、図2に示すように入力電流検出部206aに接続され、ASIC301内へデジタルデータとして取り込むためのAD変換器315が設けられる。ドラム用の駆動回路には更に、ASIC301内に設けられた駆動パルス生成用のクロック生成器311、および、その生成された駆動パルスの周期検出を行うためのカウンタ312が接続された負荷角換算部316が設けられる。負荷角換算部316は、ステッピングモータ102bに対する位置、および、速度指令値とドライバへの入力電流値に基づき負荷角を演算するための回路である。
(R:巻線抵抗、L:巻線インダクタンス、eω:速度起電力)
より実際的には実測したモータ特性に基づき、最大負荷角時の電流値から決定する方が、モータ諸要素の影響も考慮することができる。以下、実測結果に基づく例を説明する。
なお、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録したコンピュータ可読の記憶媒体を、システムあるいは装置に供給することによっても、達成されることは言うまでもない。また、システムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
102a ステッピングモータ
102b ステッピングモータ
103 駆動ギア
104 駆動ローラ
105 感光ドラム
113 エンコーダ
116 画像読取センサ
Claims (8)
- パルスにより駆動するモータを制御するための制御手段を有する画像形成装置であって、前記制御手段は、
速度制御により前記モータを駆動するために生成された速度指令駆動パルスと、当該モータの速度を検出する検出手段により検出された検出速度情報と、に基づき前記モータの速度偏差を算出する速度偏差算出手段と、
前記速度偏差を補正するための速度補正データを速度フィードフォワード制御指令として生成する速度補正データ生成手段と、
前記速度フィードフォワード制御指令に基づき、前記速度偏差を補正する速度偏差補正手段と、
前記モータを駆動するためにモータドライバに入力される電流値と、当該モータを駆動するために前記ドライバに入力される速度指令駆動パルスとに基づき、当該モータを駆動するためのトルクを算出するトルク算出手段と、
前記モータの回転により生じるトルクの変動を算出するトルク変動データ算出手段と、
前記トルクの変動を補正するためのトルク補正データをトルクフィードフォワード制御指令として生成するトルク補正データ生成手段と、
前記トルクフィードフォワード制御指令に基づき、前記トルクの変動を補正するトルク補正手段と、
前記速度フィードフォワード制御指令を用いて前記速度偏差を補正し、前記トルクフィードフォワード制御指令に基づき、前記トルクの変動を補正した状態で、当該トルクフィードフォワード制御指令に基づき、前記電流値を補正するトルクフィードバック制御手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 前記モータは、感光体を駆動するためのステッピングモータであることを特徴とする請求項1に記載に画像形成装置。
- パルスにより駆動するモータを制御するための制御手段を有する画像形成装置であって、当該制御手段が、
速度制御により前記モータを駆動するために生成された速度指令駆動パルスと、当該モータの速度を検出する検出手段により検出された検出速度情報と、に基づき前記モータの速度偏差を算出する速度偏差算出手段と、
前記速度偏差を補正するための速度補正データを生成する速度補正データ生成手段と、
トナー像を形成するためのベルト上に予め定められた基準間隔で形成されている複数のパターン画像を、当該ベルトの搬送に従い、画像読取手段が読み取ったパターン画像の間隔と、前記基準間隔とに基づき、当該ベルトの搬送の1周分の厚みムラによる速度偏差を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された前記ベルトの搬送の1周分の厚みムラによる速度偏差を補正するための厚みムラ補正データを生成する厚みムラ補正データ生成手段と、
前記速度補正データ生成手段により生成された前記速度補正データと、前記厚みムラ補正データ生成手段により生成された前記厚みムラ補正データと、に基づき、前記速度偏差を補正するための速度フィードフォワード制御指令を生成する速度フィードフォワード制御指令生成手段と、
前記速度フィードフォワード制御指令に基づき、前記速度偏差を補正する速度偏差補正手段と、
前記速度フィードフォワード制御指令を用いて前記速度偏差が補正された状態で、前記厚みムラ補正データに基づき、前記モータを駆動するためにモータドライバに入力される電流値を補正して、当該モータの駆動トルクをフィードバック制御するトルクフィードバック制御手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 前記モータは、前記ベルトを駆動するためのステッピングモータであることを特徴とする請求項3に記載に画像形成装置。
- パルスにより駆動するモータを制御するための制御手段を有する画像形成装置の制御方法であって、
速度制御により前記モータを駆動するために生成された速度指令駆動パルスと、当該モータの速度を検出する検出手段により検出された検出速度情報と、に基づき前記モータの速度偏差を算出する速度偏差算出工程と、
前記速度偏差を補正するための速度補正データを速度フィードフォワード制御指令として生成する速度補正データ生成工程と、
前記速度フィードフォワード制御指令に基づき、前記速度偏差を補正する速度偏差補正工程と、
前記モータを駆動するためにモータドライバに入力される電流値と、当該モータを駆動するために前記ドライバに入力される速度指令駆動パルスとに基づき、当該モータを駆動するためのトルクを算出するトルク算出工程と、
前記モータの回転により生じるトルクの変動を算出するトルク変動データ算出工程と、
前記トルクの変動を補正するためのトルク補正データをトルクフィードフォワード制御指令として生成するトルク補正データ生成工程と、
前記トルクフィードフォワード制御指令に基づき、前記トルクの変動を補正するトルク補正工程と、
前記速度フィードフォワード制御指令を用いて前記速度偏差を補正し、前記トルクフィードフォワード制御指令に基づき、前記トルクの変動を補正した状態で、当該トルクフィードフォワード制御指令に基づき、前記電流値を補正するトルクフィードバック制御工程と、
を備えることを特徴とする画像形成装置の制御方法。 - パルスにより駆動するモータを制御するための制御手段を有する画像形成装置の制御方法であって、
速度制御により前記モータを駆動するために生成された速度指令駆動パルスと、当該モータの速度を検出する検出手段により検出された検出速度情報と、に基づき前記モータの速度偏差を算出する速度偏差算出工程と、
前記速度偏差を補正するための速度補正データを生成する速度補正データ生成工程と、
トナー像を形成するためのベルト上に予め定められた基準間隔で形成されている複数のパターン画像を、当該ベルトの搬送に従い、画像読取手段が読み取ったパターン画像の間隔と、前記基準間隔とに基づき、当該ベルトの搬送の1周分の厚みムラによる速度偏差を算出する算出工程と、
前記算出工程により算出された前記ベルトの搬送の1周分の厚みムラによる速度偏差を補正するための厚みムラ補正データを生成する厚みムラ補正データ生成工程と、
前記速度補正データ生成工程により生成された前記速度補正データと、前記厚みムラ補正データ生成工程により生成された前記厚みムラ補正データと、に基づき、前記速度偏差を補正するための速度フィードフォワード制御指令を生成する速度フィードフォワード制御指令生成工程と、
前記速度フィードフォワード制御指令に基づき、前記速度偏差を補正する速度偏差補正工程と、
前記速度フィードフォワード制御指令を用いて前記速度偏差が補正された状態で、前記厚みムラ補正データに基づき、前記モータを駆動するためにモータドライバに入力される電流値を補正して、当該モータの駆動トルクをフィードバック制御するトルクフィードバック制御工程と、
を備えることを特徴とする画像形成装置の制御方法。 - 請求項5または6に記載の画像形成装置の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
- 請求項7に記載のプログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ可読の記憶媒体。
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