JP2012012186A - シート搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】減速時における速度変動を簡略な制御方式によって抑制するシート搬送装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】ＤＣブラシレスモータにて駆動されるシート搬送装置において、１周期内に、ＤＣブラシレスモータを構成するコイルに通電する通電期間を含む力行ＰＷＭ信号を生成すると共に、力行ＰＷＭ信号と同じ１周期内の非通電期間に、前記コイルを短絡する短絡期間を含むブレーキＰＷＭ信号を生成する。力行ＰＷＭ信号とブレーキＰＷＭ信号との両方を同時に用いて、ＰＷＭ信号の周期毎に前記コイルへの通電と前記コイルの短絡とを行い、ＤＣブラシレスモータの減速時において、回転速度が目標速度を下回る場合には通電期間を延長し、回転速度が目標速度を上回る場合には、通電期間を短縮する。
【選択図】図４

Description

本発明は、シート搬送装置及び画像形成装置に関し、特に、シート搬送速度を円滑に減速制御する技術に関する。

従来、画像形成装置がシート搬送制御においてはステッピングモータがよく利用されてきた。ステッピングモータはオープンループの位置制御が可能である一方、出力トルク以上の負荷トルクが印加されると脱調して停止するため、出力トルクを常に十分な大きくしなければならない。このため、入力した電力を回転エネルギーに変換する効率を高めることができず、省エネの観点からも好ましくない。また、振動による騒音も大きく、静粛な動作を求められるオフィスや家庭のニーズにそぐわない。このため、近年では、比較的低振動（低騒音）・高効率なＤＣブラシレスモータが用いられることが増えてきている。

ＤＣブラシレスモータは、ステッピングモータとは異なってオープンループの位置制御ができないので、起動、増速や定常制御を行う際にはエンコーダ等によってＤＣブラシレスモータの回転速度を検出しながら力行強度をフィードバック制御するのが一般的である。また、減速、停止制御を行う際には、目標速度を上回る場合にはブレーキ制御により減速し、目標速度を下回る場合には力行制御により増速するようにフィードバック制御される。

特開２００４−８５８３８号公報

しかしながら、シート搬送に要する負荷トルクはシートの種類（普通紙、厚紙など）やシートサイズ、温湿度などによって大きく異なり、装置の搬送路構成によっても大きく変動する。このように負荷トルクが変動する状況下で、減速、停止制御をする場合、シート搬送速度を目標速度に近づけるためにブレーキと力行とをダイナミックに切り替えると、切り替え時に大きな速度変動が生じて振動や騒音が発生する。

また、減速、停止制御をする場合には、上述のように、力行制御とブレーキ制御との双方を用いるので設定しなければならないパラメータが多く、処理も複雑になるという問題もある。
本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、減速時における速度変動を簡略な制御方式によって抑制するシート搬送装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るシート搬送装置は、ＤＣブラシレスモータにて駆動されるシート搬送装置であって、１周期内に、ＤＣブラシレスモータを構成するコイルに通電する通電期間を含む力行ＰＷＭ信号を生成する力行ＰＷＭ信号生成手段と、力行ＰＷＭ信号と同じ１周期内の非通電期間に、前記コイルを短絡する短絡期間を含むブレーキＰＷＭ信号を生成するブレーキＰＷＭ信号生成手段と、力行ＰＷＭ信号とブレーキＰＷＭ信号との両方を同時に受け付けて、ＰＷＭ信号の周期毎に前記コイルへの通電と前記コイルの短絡とを行う通電制御手段と、ＤＣブラシレスモータの減速時において、回転速度が目標速度を下回る場合には、通電期間と非短絡期間との少なくとも一方を延長し、回転速度が目標速度を上回る場合には、非通電期間と短絡期間との少なくとも一方を短縮する減速制御手段と、を備えることを特徴とする。

このようにすれば、ＰＷＭ信号の１周期毎に力行制御とブレーキ制御とを行うので減速時における速度変動を抑えることができると共に、速度変動の発生周波数が可聴周波数帯やＤＣブラシレスモータの機械的応答周波数よりも高いＰＷＭ信号の周波数レベルとなり、振動や騒音を抑えることができる。
この場合において、通電期間と非短絡期間とを一致させても良い。また、非通電期間と非短絡期間とを一部重複させれば、短絡期間のデューティを維持しながら、通電期間のデューティを増減することができるので、速度変動を更に抑えることができる。

また、１周期内に、通電期間と短絡期間との少なくとも一方を複数存在させ、通電期間と短絡期間とを交互に出現させても良い。このために、例えば、パルス密度変調器を用いて、力行ＰＷＭ信号とブレーキＰＷＭ信号を交互に出現させれば有効である。
また、本発明に係るシート搬送装置は、ＤＣブラシレスモータにて駆動されるシート搬送装置であって、１周期内に、ＤＣブラシレスモータを構成するコイルに通電する通電期間を含む力行ＰＷＭ信号を生成する力行ＰＷＭ信号生成手段と、１周期内に、前記コイルを短絡する短絡期間を含むブレーキＰＷＭ信号を生成するブレーキＰＷＭ信号生成手段と、力行ＰＷＭ信号とブレーキＰＷＭ信号との両方を同時に受け付けて、ＰＷＭ信号の周期毎に前記コイルへの通電と前記コイルの短絡とを行う通電制御手段と、ＤＣブラシレスモータの減速時において、回転速度が目標速度を下回る場合には、通電期間と非短絡期間との少なくとも一方を延長し、回転速度が目標速度を上回る場合には、非通電期間と短絡期間との少なくとも一方を短縮する減速制御手段と、を備え、前記通電制御手段は、通電期間と短絡期間とが重複する場合には、通電と短絡の何れか一方のみを行うことを特徴とする。

このようにすれば、力行ＰＷＭ信号の周期とブレーキＰＷＭ信号の周期とが互いに異なる場合でも、本発明の効果を得ることができる。
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係るシート搬送装置を備えることを特徴とする。このようにすれば、本発明に係るシート搬送装置の上述のような効果を得ることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の主要な構成を示す図である 制御部１１２とＤＣブラシレスモータとの関係を示すブロック図である。 制御部１１２の主要な構成を示すブロック図である。 力行ＰＷＭ信号とブレーキＰＷＭ信号とを例示するタイミングチャートである。 ＤＣブラシレスモータ２００の動作時における力行ＰＷＭ信号とブレーキＰＷＭ信号それぞれのＨｉ状態のデューティを起動（加速）、定常及び減速の各区間の目標速度と共に示すグラフである。 従来技術に係るＤＣブラシレスモータ２００の動作時における力行ＰＷＭ信号とブレーキＰＷＭ信号それぞれのＨｉ状態のデューティを起動（加速）、定常及び減速の各区間の目標速度と共に示すグラフである。 制御部１１２によるＰＷＭ信号の減速制御を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る制御部１１２の主要な構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置の減速時におけるブレーキＰＷＭ信号と力行ＰＷＭ信号とを例示するタイミングチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る減速制御を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係る制御部１１２の主要な構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装置の減速時におけるブレーキＰＷＭ信号と力行ＰＷＭ信号とを例示するタイミングチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係る減速制御を示すフローチャートである。 本発明の変形例に係る力行ＰＷＭ信号とブレーキＰＷＭ信号との一方を優先するための回路構成を例示する図であって、（ａ）では力行ＰＷＭ信号が優先され、（ｂ）ではブレーキＰＷＭ信号が優先される。 本発明の変形例に係るＰＩＤ制御を行うための構成を例示するブロック図である。

以下、本発明に係るシート搬送装置及び画像形成装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
［１］ 第１の実施の形態
本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置は、減速時において、力行ＰＷＭ信号とブレーキＰＷＭ信号を同時にＤＣブラシレスモータに入力することを特徴としている。このようにすれば、従来技術とは異なって、力行ＰＷＭ信号とブレーキＰＷＭ信号とを切り替えないので、速度変動に起因する振動等の問題を解決することができる。

（１） 画像形成装置の構成
まず、本実施の形態に係る画像形成装置の構成について説明する。
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の主要な構成を示す図である。図１に示されるように、画像形成装置１は、原稿読取部１００、画像形成部１１０及び給紙部１２０を備えている。原稿読取部１００は原稿を光学的に読み取って画像データを生成する。

画像形成部１１０は作像部１１１Ｙ〜１１１Ｋ、制御部１１２、中間転写ベルト１１３、２次転写ローラ対１１４、定着装置１１５、排紙ローラ対１１６、排紙トレイ１１７、クリーナ１１８及びタイミングローラ対１１９を備えている。
作像部１１１Ｙ〜１１１Ｋは、制御部１２０の制御の下、それぞれＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）のトナー像を形成し、各色のトナー像が重なり合うように中間転写ベルト１１３に静電転写（１次転写）する。中間転写ベルト１１３は無端状の回転体であって、矢印Ａ方向に回転し、トナー像を２次転写ローラ対１１４まで搬送する。

給紙部１２０は、それぞれ記録紙Ｐを紙サイズ毎に格納する給紙カセット１２１を備え、画像形成部１１０に記録紙Ｐを供給する。供給された記録紙Ｐは、中間転写ベルト１１３がトナー像を搬送するのに並行して、搬出され、タイミングローラ対１１９を経由して、２次転写ローラ対１１４まで搬送される。タイミングローラ対１１９は１対のローラからなっており、記録紙Ｐが２次転写ローラ対１１４に到達するタイミングを調整する。

２次転写ローラ対１１４は電位差を有する１対のローラからなっており、このローラ対は互いに圧接して転写ＮＩＰ部を形成している。この転写ＮＩＰ部において中間転写ベルト１１３上のトナー像が記録紙Ｐに静電転写（２次転写）される。トナー像を転写された記録紙Ｐは定着装置１１５へ搬送される。
定着装置１１５は電磁誘導加熱方式の定着装置であって、トナー像を加熱、溶融して、記録紙Ｐに圧着する。トナー像を融着された記録紙Ｐは排紙ローラ対１１６によって排紙トレイ１１７上に排出される。

制御部１１２は、上記を含む画像形成装置１の動作を制御する。
（２） 搬送ローラの制御系
次に、２次転写ローラ１１４やタイミングローラ１１９に代表される搬送ローラの制御系について説明する。
制御部１１２は、各搬送ローラの動作を監視制御する。搬送ローラはそれぞれＤＣブラシレスモータによって回転駆動される。図２は、制御部１１２とＤＣブラシレスモータとの関係を示すブロック図である。図２に示されるように、ＤＣブラシレスモータ２００は３相コイル２０１、パワー段２０２、ブリドライブＩＣ２０３及びエンコーダ２０４を備えている。

プリドライブＩＣ２０３には、制御部１１２から力行ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号、ブレーキＰＷＭ信号及び回転方向指示信号が入力される。プリドライブＩＣ２０３は、これらの信号に従って、パワー段２０２に含まれるＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）をオン、オフする。これによって、３相コイル２０１の通電状態が制御される。

エンコーダ２０４は、ＤＣブラシレスモータ２００の回転速度に応じたパルス信号を制御部１１２へ出力する。
図３は、制御部１１２の主要な構成を示すブロック図である。図３に示されるように、制御部１１２は、クロック３００、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）３０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）３０３、カウンタ３０４、制御回路３０５、比較回路３０６、反転回路３０７及びＡＮＤ回路３０８を備えている。

ＣＰＵ３０１は、電源投入時に起動され、クロック３００から入力されるクロック信号に同期して動作し、ＲＯＭ３０２から制御プログラムを読み出して、ＲＡＭ３０３を作業用記憶領域として制御プログラムを実行する。ＲＯＭには、ＤＣブラシレスモータ２００を駆動する際の目標速度を指定する運転マップも記憶されている。
また、力行ＰＷＭ信号を生成するための構成として、カウンタ３０４、制御回路３０５及び比較回路３０６が用いられ、クロック２００からのクロック信号とＣＰＵ３０１からのデューティ設定信号とから力行ＰＷＭ信号が生成される。なお、デューティ設定信号は上限カウント値としきい値とを含んでいる。

カウンタ３０４はクロック信号を入力されると、クロック信号の立ち上がり回数をカウントする。カウンタ３０４が出力するカウント値は比較回路３０６と制御回路３０５とに入力される。カウンタ３０４のカウント値がデューティ設定信号に含まれる上限カウント値に達すると、制御回路３０５はカウンタ３０４にリセット信号を入力して、カウンタ３０４のカウント値をゼロに初期化する。

比較回路３０６は、カウンタ３０４が出力するカウント値と制御回路３０５が出力するしきい値とを比較して、しきい値の方が大きい場合には力行ＰＷＭ信号としてＨｉ信号を出力する。また、しきい値の方が小さい場合には力行ＰＷＭ信号としてＬｏ信号を出力する。このようにして力行ＰＷＭ信号が生成される。
ブレーキＰＷＭ信号は力行ＰＷＭ信号を用いて生成される。ＣＰＵ３０１は、ブレーキＰＷＭ信号を出力する際にはブレーキＰＷＭ制御信号をＨｉとし、ブレーキＰＷＭ信号を出力しない際にはブレーキＰＷＭ制御信号をＬｏとする。ブレーキＰＷＭ制御信号は、反転回路３０７にて反転された力行ＰＷＭ信号とＡＮＤ回路３０８にて論理積が演算され、その結果としてブレーキＰＷＭ信号が生成する。

力行ＰＷＭ信号がＨｉ状態である場合には３相コイル２０１に電流が流され、Ｌｏ状態である場合には通電が停止される。また、ブレーキＰＷＭ信号がＨｉ状態である場合には３相コイルが短絡されて、閉ループ回路となる一方、Ｌｏ状態である場合には３層コイルが開放されて、通電可能になる。
図４は、力行ＰＷＭ信号とブレーキＰＷＭ信号とを例示するタイミングチャートである。図４に示されるように、力行ＰＷＭ信号とブレーキＰＷＭ信号は同期しており、同一の周期を有している。すなわち、力行ＰＷＭ信号とブレーキＰＷＭ信号とは同一の通電制御周期Ｔｃ内で交互にＨｉ状態となり、力行ＰＷＭ信号がＨｉ状態をとる期間ＴａとブレーキＰＷＭ信号がＨｉ状態をとる期間Ｔｂの和は常に一定であり、
Ｔｃ＝Ｔａ＋Ｔｂ
の関係にある。したがって、力行ＰＷＭ信号のＨｉ状態のデューティＤａとブレーキＰＷＭ信号のＨｉ状態のデューティＤｂはそれぞれ
Ｄａ＝Ｔａ／Ｔｃ、 Ｄｂ＝Ｔｂ／Ｔｃ
と表わされる。

回転方向指示信号は、ＨｉとＬｏとの何れかによってＤＣブラシレスモータ２００の回転方向を指示する信号であって、ＣＰＵ３０１から出力される。また、ＣＰＵ３０１はＤＣブラシレスモータ２００のエンコーダ２０４からパルス信号を受け付けて、ＤＣブラシレスモータ２００の回転速度を検出する。ＣＰＵ３０１は検出した回転速度と、運転マップに設定された目標速度との差に応じてデューティ設定信号を決定して、ＤＣブラシレスモータ２００の回転速度を目標速度に追従させるフィードバック制御を行う。

図５は、ＤＣブラシレスモータ２００の動作時における力行ＰＷＭ信号とブレーキＰＷＭ信号それぞれのＨｉ状態のデューティを起動（加速）、定常及び減速の各区間の目標速度と共に示すグラフである。図５に示されるように、起動（加速）区間、並びに定常区間においては、力行ＰＷＭ信号のデューティのみを制御することによって、ＤＣブラシレスモータ２００の回転速度を目標速度に追従させる。すなわち、回転速度が目標速度を下回る場合には力行ＰＷＭ信号のデューティを増加させ、上回る場合には減少させることによって速度制御がなされる。

減速区間においては、力行ＰＷＭ信号のデューティに加えて、ブレーキＰＷＭ信号のデューティが調整される。この調整は、上述のように、力行ＰＷＭ信号とブレーキＰＷＭ信号とのデューティの和が１になるように行われる。フィードバック制御としては、例えば、ＰＩ（Propotional Integral）制御やＰＩＤ（Propotional Integral Derivaive）制御を行えば良い。

ＰＷＭ信号は可聴周波数よりも高い周波数を有するので、本実施の形態のように、ＰＷＭ信号の１周期内で力行ＰＷＭ信号による増速とブレーキＰＷＭ信号よる減速を行えば、増速と減速の切り替え頻度が可聴周波数よりも高くなる。したがって、速度変動に起因する振動が騒音として知覚されるのを防止することができる。また、ＰＷＭ信号はＤＣブラシレスモータの機械的応答周波数帯域よりも高い周波数を有するので、ＤＣブラシレスモータが共振することによって生じる振動や騒音も防止することができる。

一方、従来技術においては、減速区間における速度変動が大きい。図６は、従来技術に係るＤＣブラシレスモータ２００の動作時における力行ＰＷＭ信号とブレーキＰＷＭ信号それぞれのＨｉ状態のデューティを起動（加速）、定常及び減速の各区間の目標速度と共に示すグラフである。
図６に示されるように、従来技術にでは、減速区間において、ＤＣブラシレスモータの回転速度をＣＰＵが監視して、目標速度を下回る場合には、ブレーキ制御が停止され、力行制御が実行される。また、目標速度を上回る場合には、力行制御が停止され、ブレーキ制御が停止される。また、この場合において、力行ＰＷＭ信号やブレーキＰＷＭ信号のＨｉ状態のデューティはそれぞれ固定である。

このため、力行制御とブレーキ制御の切り替え時に大きな速度変化が生じる。特に、ＤＣブラシレスモータの回転速度が低速まで減速されている場合には、速度変化の影響が大きくなるので、振動や騒音が著しくなる。また、切り替え周期がＤＣブラシレスモータの機械的応答周波数帯域内にある場合には共振による振動も発生する。
図７は、制御部１１２によるＰＷＭ信号の減速制御を示すフローチャートである。図７に示されるように、制御部１１２は減速制御に際しては、エンコーダ２０４からのパルス信号からＤＣブラシレスモータ２００の回転速度Ｖｒを取得する（Ｓ７０１）。この回転速度Ｖｒが０ならば（Ｓ７０２：ＹＥＳ）、ＤＣブラシレスモータ２００が停止したと判断されるので、減速制御を終了する。

また、回転速度Ｖｒが０でなければ（Ｓ７０２：ＮＯ）、目標速度Ｖｔを算出すると共に（Ｓ７０３）、回転速度Ｖｒと目標速度ＶｔとからＰＩ演算、若しくはＰＩＤ演算を用いて力行ＰＷＭ信号のデューティＤａを算出し（Ｐ７０４）、算出したＤａをデューティ設定信号として出力する（Ｓ７０５）。その後、ステップＳ７０１に進んで、上記の処理を繰り返す。

これによって、ＤＣブラシレスモータ２００の回転速度Ｖｒを目標速度Ｖｒに近づけることができる。
［２］ 第２の実施の形態
次に、本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置について説明する。
本実施の形態に係る画像形成装置は、上記第１の実施の形態に係る画像形成装置と概ね同様の構成を備える一方、ＰＷＭ信号のデューティ制御の仕方において相違している。以下、相違点に着目して説明する。

図８は、本実施の形態に係る制御部１１２の主要な構成を示すブロック図である。なお、図３に対応する部材がある部材には同じ符号が付与されている。
図８に示されるように、力行ＰＷＭ信号を生成するための構成として、カウンタ３０４、制御回路３０５及び比較回路８０１が用いられ、クロック２００からのクロック信号とＣＰＵ３０１からのデューティ設定信号とから力行ＰＷＭ信号が生成される。なお、デューティ設定信号は、上限カウント値、力行ＰＷＭ信号を生成するためのしきい値及びブレーキＰＷＭ信号を生成するためのしきい値を含んでいる。

上記第１の実施の形態と同様に、カウンタ３０４によるクロック信号の立ち上がり回数のカウント値を、比較回路８０１が力行ＰＷＭ信号生成用のしきい値と比較することによって、力行ＰＷＭ信号が生成される。一方、ブレーキＰＷＭ信号は、前記カウント値を比較回路８０２がブレーキＰＷＭ信号生成用のしきい値と比較して得られた信号を反転回路８０３にて反転することによって得られる。

図９は、本実施の形態に係る画像形成装置の減速時におけるブレーキＰＷＭ信号と力行ＰＷＭ信号とを例示するタイミングチャートである。図９に示されるように、ブレーキＰＷＭ信号と力行ＰＷＭ信号とは何れも周期が通電制御周期Ｔｃになっている。上記第１の実施の形態においては、ブレーキＰＷＭ信号と力行ＰＷＭ信号とが交互にＨｉ状態となる場合について説明したが、本実施の形態においては、減速制御の過程において、ブレーキＰＷＭ信号と力行ＰＷＭ信号とが共にＬｏ状態となる場合がある。

図１０は、本実施の形態に係る減速制御を示すフローチャートである。図１０に示されるように、制御部１１２はＤＣブラシレスモータ２００の回転速度Ｖｒを取得して（Ｓ１００１）、回転速度Ｖｒが０ならば（Ｓ１００２：ＹＥＳ）、減速制御を終了する。回転速度Ｖｒが０でなければ（Ｓ１００２：ＮＯ）、目標速度Ｖｔを算出する（Ｓ１００３）。そして、回転速度Ｖｒと目標速度ＶｔとからＰＩ演算、若しくはＰＩＤ演算を用いて力行ＰＷＭ信号のＨｉ状態のデューティＤａを算出して（Ｓ１００４）、最大値Ｄａｍａｘの１０％未満になっているか否かを確認する。なお、Ｄａｍａｘは減速制御の過程において変動し得る変数で、減速制御の開始時に運転マップから初期値が読み出され、使用される。

力行ＰＷＭ信号のＨｉ状態のデューティＤａがＤａｍａｘの１０％未満ならば（Ｓ１００５：ＹＥＳ）、ブレーキＰＷＭ信号のＨｉ状態のデューティＤｂを１０％増加させ、Ｄｂが１００％を越えた場合には、Ｄｂを１００％とする。更に、１００％からＤｂを減算した値を新たなＤａｍａｘとする（Ｓ１００６）。このようにすれば、Ｄｂを増加させることによって、ＤＣブラシレスモータ２００を減速させて回転速度Ｖｒを目標速度Ｖｔに近づけることができる。

また、力行ＰＷＭ信号のＨｉ状態のデューティＤａが最大値Ｄａｍａｘの１０％以上である場合には（Ｓ１００５：ＮＯ）、Ｄａｍａｘの９０％より大きくなっているか否かを確認する。ＤａがＤａｍａｘの９０％より大きい場合には（Ｓ１００７：ＹＥＳ）、Ｄｂを１０％減少させ、Ｄｂが０％を下回る場合には、Ｄｂを０％とする。更に、１００％からＤｂを減算した値を新たなＤａｍａｘとする（Ｓ１００８）。このようにすれば、Ｄｂを減少させることによって、ＤＣブラシレスモータ２００を減速させて回転速度Ｖｒを目標速度Ｖｔに近づけることができる。

その後、算出した力行ＰＷＭ信号のＨｉ状態のデューティＤａをデューティ設定信号として出力する（Ｓ１００９）。なお、ＤａとＤｂとの和を常に１００％にする必要がないので、デューティの変更に伴う速度変化が小さくなり、振動や騒音を更に抑えることができる。また、ＰＩ演算に代えて、ＰＩＤ演算を用いても良い。
［３］ 第３の実施の形態
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。

本実施の形態に係る画像形成装置は、上記第２の実施の形態に係る画像形成装置と概ね同様の構成を備える一方、ＰＷＭ信号のデューティ制御の仕方において相違している。以下、相違点に着目して説明する。
図１１は、本実施の形態に係る制御部１１２の主要な構成を示すブロック図である。なお、図８に対応する部材がある部材には同じ符号が付与されている。

図１１に示されるように、本実施の形態においては、力行ＰＷＭ信号を生成するための構成として、カウンタ３０４、制御回路３０５及び比較回路８０１に加えてパルス密度変調器（PDM: Pulse Density Modulator）１１０１並びにＡＮＤ回路１１０４が用いられ、パルス密度変調器１１０１が出力するパルス信号と比較回路８０１の出力信号とがＡＮＤ回路１１０４に入力される。これによって、パルス信号がＨｉ状態である場合にのみ力行ＰＷＭ信号がＨｉ状態をとることができ、ＤＣブラシレスモータ２００の回転を増速させることができる。

また、ブレーキＰＷＭ信号はカウンタ３０４、制御回路３０５及び比較回路８０２に加えてパルス密度変調器１１０１、反転回路１１０２及びＡＮＤ回路１１０３を用いて生成され、パルス信号と比較回路８０２の出力信号とがＡＮＤ回路１１０３に入力される。これによって、パルス信号がＬｏ状態である場合にのみブレーキＰＷＭ信号がＨｉ状態をとることができ、ＤＣブラシレスモータ２００の回転を減速させることができる。

図１２は、本実施の形態に係る画像形成装置の減速時におけるブレーキＰＷＭ信号と力行ＰＷＭ信号とを例示するタイミングチャートである。図１２に示されるように、ブレーキＰＷＭ信号と力行ＰＷＭ信号とは何れも周期が通電制御周期Ｔｃになっている。また、比較回路８０１、８０２の出力信号についてそれぞれパルス信号とその反転信号との論理積をＡＮＤ回路１４０２にて演算することによって、力行ＰＷＭ信号とブレーキＰＷＭが生成されるので、力行ＰＷＭ信号とブレーキＰＷＭ信号とは交互にＨｉ状態となる。

パルス密度変調器１１０１が出力するパルス信号のパルス密度をＣＰＵ３０１が増加させると、力行ＰＷＭ信号のデューティＤａが増加し、ブレーキＰＷＭ信号のデューティＤｂが減少して、増速する。逆にパルス信号のパルス密度が減少すると、力行ＰＷＭ信号のデューティＤａが減少する一方、ブレーキＰＷＭ信号のデューティＤｂが増加するので減速する。

図１３は、本実施の形態に係る減速制御を示すフローチャートである。図１３に示されるように、制御部１１２はＤＣブラシレスモータ２００の回転速度Ｖｒを取得して（Ｓ１３０１）、回転速度Ｖｒが０ならば（Ｓ１３０２：ＹＥＳ）、減速制御を終了する。回転速度Ｖｒが０でなければ（Ｓ１３０２：ＮＯ）、目標速度Ｖｔを算出する（Ｓ１３０３）。

次に、回転速度Ｖｒと目標速度ＶｔとからＰＩ演算、若しくはＰＩＤ演算を用いて密度値ＰＤ（Pulse Density）を算出して（Ｓ１３０４）、パルス密度変調器１１０１へ出力する（Ｓ１３０５）。このようにすれば、ＤＣブラシレスモータ２００の回転速度Ｖｒを目標速度Ｖｔに近づけることができる。
［４］ 変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の特に形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。

（１） 上記実施の形態においては、力行ＰＷＭ信号とブレーキＰＷＭ信号とが同一の周期を有する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、力行ＰＷＭ信号とブレーキＰＷＭ信号とが互いに異なる周期を有していても良い。
力行ＰＷＭ信号とブレーキＰＷＭ信号とが互いに異なる周期を有する場合であって、共にＨｉ状態をとる場合には、何れか一方を優先する必要がある。図１４は、力行ＰＷＭ信号とブレーキＰＷＭ信号との一方を優先するための回路構成を例示する図であって、（ａ）では力行ＰＷＭ信号が優先され、（ｂ）ではブレーキＰＷＭ信号が優先される。

何れも優先される方のＰＷＭ信号を反転回路１４０１にて反転し、優先されない方のＰＷＭ信号との論理積をとることによって、優先されるＰＷＭ信号がＨｉ状態にあるときに、優先されないＰＷＭ信号がＬｏ状態とされる。勿論、他の構成を用いてＰＷＭ信号の優先制御を行っても本発明の効果は同じである。
（２） 上記第３の実施の形態においては、ＤＣブラシレスモータ２００の回転速度Ｖｒと目標速度Ｖｔとを比較して、パルス密度を増減する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。

すなわち、力行制御がＤＣブラシレスモータ２００に作用する頻度（以下、「平均出現頻度」という。）は、力行ＰＷＭ信号のＨｉ状態のデューティＤａと、パルス密度変調器１１０１が出力するパルス信号のパルス密度ＰＤと、の積に等しい。また、ブレーキ制御がＤＣブラシレスモータ２００に作用する平均出現頻度は、ブレーキＰＷＭ信号のＨｉ状態のデューティＤｂと、パルス密度変調器１１０１が出力するパルス信号のパルス密度ＰＤを１００％とから減算した密度と、の積で与えられる。

この平均出現頻度を増減すればＤＣブラシレスモータ２００の減速制御を行うことができる。上記第３の実施の形態においてはＤａ、Ｄｂを共に固定した状態でパルス密度ＰＤを増減することによって平均出現頻度が増減されている。これ以外にも、平均出現頻度を増減するには、ＤａやＤｂを増減したり、Ｄａ、Ｄｂ及びＰＤすべてを調整する方法も有効である。また、上記第２の実施の形態のように、Ｄａｍａｘを併用した制御を行っても良い。平均出現頻度を増減させる方法の如何に関わらず本発明の効果を得ることができる。

（３） 上記実施の形態において示した数値は何れも例示に過ぎず、他の数値を用いても本発明の効果を得ることができる。
（４） 上記実施の形態においては、制御部１１２にＣＰＵ３０１を用いる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、ＣＰＵ３０１にＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）を用いても良い。また、ＤＣブラシレスモータ２００の回転速度Ｖｒを検出するために、上記実施の形態においてはエンコーダを用いたが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、他の手段を用いて回転速度Ｖｒを検出しても良い。例えば、ＤＣブラシレスモータ２００が備えるホール素子の出力を用いて回転速度Ｖｒを検出する方法を用いることもできる。

（５） 上記実施の形態においては、特に言及しなかったが、ＰＩＤ制御を行うために、例えば、次のような構成を採用しても良い。
図１５は、ＰＩＤ制御を行うための構成を例示するブロック図である。図１５に示されるように、ＤＣブラシレスモータ２００が出力するエンコーダパルスの周期をパルス周期カウンタ１５１２にて計数し、得られたカウント値を変換器１５０８にてモータ回転数（回転速度Ｖｒ）に変換する。この変換は、所与の定数をカウント値によって除算することによって行われる。

モータ回転数と目標回転数（目標速度Ｖｔ）とを差分器１５０１によって比較して、目標回転数からモータ回転数を減算した偏差を増幅器１５０４〜１５０６に入力する。なお、増幅器１５０５には積分器１５０２による偏差の積分値が入力され、増幅器１５０６には微分器１５０３による偏差の微分値が入力される。また、増幅器１５０４〜１５０６の増幅率はそれぞれＫｐ（ＰＷＭデューティ設定値）、Ｋｉ、Ｋｄとなっている。

増幅器１５０４〜１５０６の出力値は加算器１５０７にて加算された後、ＰＷＭデューティ値変換器１５０９によってＰＷＭデューティ設定値に変換される。この変換には、線形変換等を用いれば良い。力行ＰＷＭ生成器１５１１はＰＷＭデューティ設定値に応じて力行ＰＷＭ信号を生成し、これを出力することによってＤＣブラシレスモータ２００を駆動する。

このように、増幅器１５０４〜１５０６の出力をＤＣブラシレスモータ２００に印加することによって比例制御（Propotional control）、積分制御（Integral control）及び微分制御（Derivative control）を組み合わせたＰＩＤ制御が行われる。なお、偏差は、目標回転数よりもモータ回転数が遅い場合には正値となるので、ＤＣブラシレスモータ２００を加速する方向へ制御される。また、目標回転数よりもモータ回転数が速い場合には負値となるので、ＤＣブラシレスモータ２００を減速、若しくは加速を緩める方向へ制御される。

また、比例制御によれば偏差に比例してモータ回転数を補正することができるが、それだけではオフセット（モータ回転数と目標回転数のずれ）が残る。これに対して、更に積分制御を適用することによってオフセットを解消することができる。
また、微分制御によれば、偏差の変化に応じて偏差の変化の逆方向に補正をかけるので、応答性を高めることができる一方、モータ回転数が不安定になり易くなる場合がある。このため、微分制御を省いたＰＩ制御を採用しても良い。

なお、図１５において、破線により区画されたブロック１５００の部分はＣＰＵにてプログラムを実行することにより実装しても良いし、或いは、ブロック１５００のうちの一部または全部をハードウェアで構成しても良い。また、ブロック１５１０についても、専用のハードウェアで構成しても良いし、ワンチップマイコンの内蔵機能を利用しても良い。また、ＣＰＵに外付けのＡＳＩＣを用いても良い。

本発明に係るシート搬送装置及び画像形成装置は、シート搬送速度を円滑に減速制御する装置として有用である。

１………………………………………………画像形成装置
１１０…………………………………………画像形成部
１１２…………………………………………制御部
１１４…………………………………………２次転写ローラ対
１１６…………………………………………排紙ローラ対
１１９…………………………………………タイミングローラ対
２００…………………………………………ＤＣブラシレスモータ
２０１…………………………………………３相コイル
２０２…………………………………………パワー段
２０３…………………………………………ブリドライブＩＣ
２０４…………………………………………エンコーダ
３００…………………………………………クロック
３０１…………………………………………ＣＰＵ
３０２…………………………………………ＲＯＭ
３０３…………………………………………ＲＡＭ
３０４…………………………………………カウンタ
３０５…………………………………………制御回路
３０６、８０１、８０２……………………比較回路
３０７、８０３、１１０２、１４０１……反転回路
３０８、１１０３、１１０４、１４０２…ＡＮＤ回路
１１０１………………………………………パルス密度変調器

Claims (6)

1. ＤＣブラシレスモータにて駆動されるシート搬送装置であって、
   １周期内に、ＤＣブラシレスモータを構成するコイルに通電する通電期間を含む力行ＰＷＭ信号を生成する力行ＰＷＭ信号生成手段と、
   力行ＰＷＭ信号と同じ１周期内の非通電期間に、前記コイルを短絡する短絡期間を含むブレーキＰＷＭ信号を生成するブレーキＰＷＭ信号生成手段と、
   力行ＰＷＭ信号とブレーキＰＷＭ信号との両方を同時に受け付けて、ＰＷＭ信号の周期毎に前記コイルへの通電と前記コイルの短絡とを行う通電制御手段と、
   ＤＣブラシレスモータの減速時において、
   回転速度が目標速度を下回る場合には、通電期間と非短絡期間との少なくとも一方を延長し、
   回転速度が目標速度を上回る場合には、非通電期間と短絡期間との少なくとも一方を短縮する減速制御手段と、を備える
   ことを特徴とするシート搬送装置。
2. 通電期間と非短絡期間とが一致する
   ことを特徴とする請求項１に記載のシート搬送装置。
3. 非通電期間と非短絡期間とが一部重複する
   ことを特徴とする請求項１に記載のシート搬送装置。
4. １周期内に、通電期間と短絡期間との少なくとも一方が複数存在し、通電期間と短絡期間とが交互に出現する
   ことを特徴とする請求項１に記載のシート搬送装置。
5. ＤＣブラシレスモータにて駆動されるシート搬送装置であって、
   １周期内に、ＤＣブラシレスモータを構成するコイルに通電する通電期間を含む力行ＰＷＭ信号を生成する力行ＰＷＭ信号生成手段と、
   １周期内に、前記コイルを短絡する短絡期間を含むブレーキＰＷＭ信号を生成するブレーキＰＷＭ信号生成手段と、
   力行ＰＷＭ信号とブレーキＰＷＭ信号との両方を同時に受け付けて、ＰＷＭ信号の周期毎に前記コイルへの通電と前記コイルの短絡とを行う通電制御手段と、
   ＤＣブラシレスモータの減速時において、
   回転速度が目標速度を下回る場合には、通電期間と非短絡期間との少なくとも一方を延長し、
   回転速度が目標速度を上回る場合には、非通電期間と短絡期間との少なくとも一方を短縮する減速制御手段と、を備え、
   前記通電制御手段は、通電期間と短絡期間とが重複する場合には、通電と短絡の何れか一方のみを行う
   ことを特徴とするシート搬送装置。
6. 請求項１から５の何れかに記載のシート搬送装置を備える
   ことを特徴とする画像形成装置。

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