JP4600804B2 - Motor control apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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本発明は、モータの回転を制御するモータ制御装置、及びこれを有する画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a motor control device that controls rotation of a motor and an image forming apparatus having the motor control device.
モータ制御装置として、モータの回転数を検出し、目標回転数との差分をフィードバックすることにより、モータの回転数を制御するものが知られている(特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art As a motor control device, a device that controls the rotational speed of a motor by detecting the rotational speed of the motor and feeding back a difference from the target rotational speed is known (see Patent Document 1).
しかしながら、モータを小型化すると、モータの回転数を示すデータが粗くなり、又は、データの精度が低くなり、モータの回転数制御が困難になることがある。 However, when the motor is downsized, the data indicating the motor rotation speed becomes coarse, or the data accuracy becomes low, and it may be difficult to control the motor rotation speed.
そこで、本発明は、モータを小型化しても、モータの回転数を精度よく制御することができるモータ制御装置、及び、これを有する画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a motor control device that can accurately control the rotation speed of a motor even if the motor is downsized, and an image forming apparatus having the motor control device.
本発明の第の特徴とするところは、モータと、このモータの回転に応じてパルスを発生し、前記モータの回転を検出する回転検出器と、この回転検出器が発生する複数のパルスのパルス幅及び前記回転検出器が発生する複数のパルスのパルス間隔をそれぞれ平均化する平均化手段と、この平均化手段が平均化したパルス幅及びパルス間隔を有するパルスに基づいて、前記モータに関する少なくとも2種類の回転数データを計数する計数手段と、この計数手段が計数した少なくとも2種類の回転数データそれぞれに基づいて、前記モータの目標回転数に対する回転数の差分を算出する差分算出手段と、この差分算出手段が算出した回転数の差分に基づいて変調したパルス幅のパルスを生成する変調パルス生成手段と、この変調パルス生成手段が生成したパルスに基づいて、前記モータを駆動する駆動手段とを有するモータ制御装置にある。即ち、回転検出器が発生する複数のパルスのパルス幅及び前記回転検出器が発生する複数のパルスのパルス間隔を平均化して計数されたモータの回転数データにより、モータの回転数を制御することができるので、モータが小型化され、回転検出器が発生するパルスがばらついても、モータの回転数を精度よく制御することができる。
According to a first aspect of the present invention, a motor, a rotation detector that generates a pulse according to the rotation of the motor and detects the rotation of the motor, and a plurality of pulses generated by the rotation detector are provided. and averaging means the width and the rotation detector respectively averaging a plurality of pulses of the pulse interval generated, based on a pulse having a pulse width and pulse interval the averaging means is averaged at least 2 about the motor A counting means for counting the number of rotation speed data, a difference calculation means for calculating a difference in rotation speed with respect to the target rotation speed of the motor based on each of at least two kinds of rotation speed data counted by the counting means, and A modulation pulse generating means for generating a pulse having a pulse width modulated based on the difference in rotation speed calculated by the difference calculating means; and Based on the form of pulses, in a motor control device and a driving means for driving the motor. That is, the number of rotations of the motor is controlled based on the rotation number data of the motor counted by averaging the pulse widths of the plurality of pulses generated by the rotation detector and the pulse intervals of the plurality of pulses generated by the rotation detector. Therefore, even if the motor is downsized and the pulses generated by the rotation detector vary, the rotational speed of the motor can be accurately controlled.
好適には、前記平均化手段は、前記回転検出器が発生する複数のパルスのパルス幅及び前記回転検出器が発生する複数のパルスのパルス間隔の少なくともいずれかを順次平均化する。即ち、回転検出器が発生する複数のパルスのパルス幅及び前記回転検出器が発生する複数のパルスのパルス間隔の少なくともいずれかを順次平均化して計数されたモータの回転数データにより、モータの回転数を制御することができるので、モータが小型化され、回転検出器が発生するパルスの精度が低い場合にも、モータの回転数を精度よく制御することができる。
Preferably, the averaging means, the rotation detector that is turn into successively average at least one pulse interval of a plurality of pulses the pulse widths of the plurality of pulses and the rotation detector is generated to occur. That is, the rotation of the motor is determined based on the motor rotation number data obtained by sequentially averaging at least one of the pulse widths of the plurality of pulses generated by the rotation detector and the pulse intervals of the plurality of pulses generated by the rotation detector. Since the number can be controlled, the number of rotations of the motor can be accurately controlled even when the motor is downsized and the accuracy of the pulses generated by the rotation detector is low.
好適には、前記差分算出手段は、0以上の差分を示す値、及び0以下の差分を示す値の2値からなる回転数の差分を算出する。したがって、モータの目標回転数に対する回転数の差分に基づく処理を簡易な構成で行うことができるので、変調パルス生成手段がパルスを生成するまでの遅延を短くすることができ、モータの回転数を精度よく制御することができる。 Preferably, the difference calculation means calculates a difference in the number of revolutions composed of a binary value including a value indicating a difference of 0 or more and a value indicating a difference of 0 or less. Therefore, since the processing based on the difference in the rotational speed with respect to the target rotational speed of the motor can be performed with a simple configuration, the delay until the modulation pulse generating means generates the pulse can be shortened, and the rotational speed of the motor can be reduced. It can be controlled with high accuracy.
また、好適には、前記モータが起動する場合に、前記変調パルス生成手段が生成するパルスの立ち上がりタイミング及び立ち下りタイミングの少なくともいずれかを調整するタイミング調整手段をさらに有する。したがって、モータの状態に応じてオーバーシュートの低減、及び脱調の防止をすることができる。 Preferably, the apparatus further includes timing adjusting means for adjusting at least one of a rising timing and a falling timing of a pulse generated by the modulation pulse generating means when the motor is started. Therefore, overshoot can be reduced and step-out can be prevented according to the state of the motor.
また、好適には、前記タイミング調整手段は、前記モータの負荷、サイズ及び目標回転数の少なくともいずれかに応じて、前記変調パルス生成手段が生成するパルスの立ち上がりタイミング及び立ち下りタイミングの少なくともいずれかを調整する。したがって、モータの負荷、サイズ及び目標回転数に応じてオーバーシュートの低減、及び脱調の防止をすることができる。 Preferably, the timing adjustment means is at least one of a rise timing and a fall timing of a pulse generated by the modulation pulse generation means according to at least one of a load, a size and a target rotation speed of the motor. Adjust. Therefore, overshoot can be reduced and step-out can be prevented according to the load, size and target rotational speed of the motor.
また、好適には、前記変調パルス生成手段が生成するパルスの周波数を変更する周波数変更手段をさらに有する。また、好適には、前記周波数変更手段は、前記モータの負荷、サイズ及び目標回転数の少なくともいずれかに応じて、前記変調パルス生成手段が生成するパルスの周波数を変更する。したがって、モータの負荷、サイズ及び目標回転数に応じてオーバーシュートの低減、及び脱調の防止をすることができる。 Preferably, the apparatus further includes frequency changing means for changing the frequency of the pulse generated by the modulation pulse generating means. Preferably, the frequency changing means changes the frequency of the pulse generated by the modulation pulse generating means in accordance with at least one of the load, size and target rotational speed of the motor. Therefore, overshoot can be reduced and step-out can be prevented according to the load, size and target rotational speed of the motor.
また、好適には、前記モータの目標回転数を変更する目標回転数変更手段と、前記目標回転数変更手段によって前記モータが回転中に目標回転数を変更された場合に、前記変調パルス生成手段が生成するパルスの周波数を所定の周波数に設定する周波数設定手段とをさらに有する。したがって、モータが回転中に目標回転数を変更されても、変調パルス生成手段が生成するパルスの周波数を所定の周波数に設定することができるので、目標回転数の変更前のパルスの周波数が残存してモータが脱調することを防止することができる。 Preferably, the target rotation speed changing means for changing the target rotation speed of the motor, and the modulation pulse generating means when the target rotation speed is changed while the motor is rotating by the target rotation speed changing means. And a frequency setting means for setting the frequency of the pulse generated by the signal to a predetermined frequency. Therefore, even if the target rotational speed is changed while the motor is rotating, the frequency of the pulse generated by the modulation pulse generating means can be set to a predetermined frequency, so the pulse frequency before the change of the target rotational speed remains. Thus, the motor can be prevented from stepping out.
また、好適には、前記変調パルス生成手段は、最大パルス間隔及び最大パルス幅の少なくともいずれかを規定されたパルスを生成する。即ち、変調パルス生成手段が生成するパルスが規定されるので、モータの回転が過剰に変化しても、脱調の防止又はオーバーシュートの低減をすることができる。 Preferably, the modulation pulse generation unit generates a pulse having at least one of a maximum pulse interval and a maximum pulse width. That is, since the pulse generated by the modulation pulse generating means is defined, even if the rotation of the motor changes excessively, step-out can be prevented or overshoot can be reduced.
また、好適には、前記差分算出手段が算出した回転数の差分を累積加算する加算部をさらに有し、前記変調パルス生成手段は、前記加算部が累積加算した回転数の差分に基づいて変調したパルス幅のパルスを生成する。したがって、モータの目標回転数に対する回転数の差分が急変しても、急変する前の回転数の差分が累積されるので、モータの回転数が急変して目標回転数に収束するまでの時間が長くなることを防止することができる。 Preferably, the apparatus further includes an adding unit that cumulatively adds the rotation speed difference calculated by the difference calculating unit, and the modulation pulse generating unit modulates based on the rotation number difference accumulated by the adding unit. A pulse with the specified pulse width is generated. Therefore, even if the difference in rotational speed with respect to the target rotational speed of the motor suddenly changes, the difference in rotational speed before the sudden change is accumulated, so the time until the rotational speed of the motor suddenly changes and converges to the target rotational speed is accumulated. It can be prevented from becoming longer.
また、好適には、前記加算部が累積加算した回転数の差分を丸める丸め手段をさらに有し、前記変調パルス生成手段は、前記丸め手段が丸めた回転数の差分に基づいて変調したパルス幅のパルスを生成する。即ち、累積加算した回転数の差分を丸めることにより、回転数の差分の誤差を小さくすることができ、モータの回転むらが生じることを低減することができる。 Preferably, the apparatus further includes rounding means for rounding a difference in rotational speed accumulated by the adding unit, and the modulation pulse generating means is configured to modulate a pulse width modulated based on the rotational speed difference rounded by the rounding means. Generate pulses. In other words, by rounding the cumulative difference of the rotational speeds, an error in the rotational speed difference can be reduced, and the occurrence of uneven rotation of the motor can be reduced.
また、好適には、前記丸め手段の丸め方を変更する丸め方変更手段をさらに有する。また、好適には、前記丸め方変更手段は、前記モータの負荷、サイズ及び目標回転数の少なくともいずれかに応じて、前記丸め手段の丸め方を変更する。したがって、モータの負荷、サイズ及び目標回転数などに応じてモータの回転むらが生じることを低減することができる。 Preferably, it further has rounding method changing means for changing the rounding method of the rounding means. Preferably, the rounding method changing unit changes the rounding method of the rounding unit in accordance with at least one of the load, size, and target rotational speed of the motor. Therefore, it is possible to reduce the occurrence of uneven motor rotation according to the motor load, size, target rotational speed, and the like.
また、好適には、前記モータをさらに1つ以上有し、前記タイミング調整手段は、前記変調パルス生成手段が生成するパルスの立ち上がりタイミング及び立ち下りタイミングの少なくともいずれかを前記モータそれぞれに対して記憶するタイミング記憶手段をさらに有し、前記周波数変更手段は、前記変調パルス生成手段が生成するパルスの周波数を前記モータそれぞれに対して記憶する周波数記憶手段をさらに有し、前記丸め手段は、丸め方を前記モータそれぞれに対して記憶する丸め方記憶手段をさらに有する。したがって、複数のモータそれぞれの状態に応じてオーバーシュートの低減、回転むらの低減、又は脱調などの防止をすることができる。 Preferably, the apparatus further includes one or more motors, and the timing adjusting unit stores at least one of a rising timing and a falling timing of a pulse generated by the modulation pulse generating unit for each of the motors. Timing storage means, and the frequency changing means further includes frequency storage means for storing the frequency of the pulse generated by the modulation pulse generation means for each of the motors, and the rounding means is a rounding method. Is further stored for each of the motors. Therefore, it is possible to prevent overshoot, rotation unevenness, or step-out according to the state of each of the plurality of motors.
また、本発明の第2の特徴とするところは、上記記載のモータ制御装置を有する画像形成装置にある。
A second feature of the present invention resides in an image forming apparatus having the motor control device described above.
本発明によれば、モータを小型化しても、モータの回転数を精度よく制御することができる。 According to the present invention, the rotational speed of the motor can be accurately controlled even if the motor is downsized.
次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1において、本発明の実施形態に係る画像形成装置10の概要が示されている。
なお、本実施形態では、中間転写ベルトなどの中間転写体64を用いたフルカラーの画像形成装置10を具体例として説明するが、これに限定されるものではなく、例えば、中間転写体を用いずに、1つの感光体から記録媒体に画像を直接転写するものであってもよい。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an outline of an
In this embodiment, the full-color
画像形成装置10は、画像形成装置本体12を有し、この画像形成装置本体12の上部には、回動支点14を中心に回動自在の開閉カバー16が設けられている。画像形成装置本体12の下部には、例えば1段の記録媒体供給ユニット18が配置されている。記録媒体供給ユニット18は、記録媒体供給ユニット本体20と、記録媒体が収納される記録媒体供給カセット22とを有する。記録媒体供給カセット22の奥端近傍上部には、記録媒体供給カセット22から記録媒体を供給するフィードロール24、及び、供給される記録媒体を1枚ずつ捌くリタードロール26が配置されている。
The
搬送路28は、フィードロール24から排出口30までの記録媒体通路であり、この搬送路28は、画像形成装置本体12の裏側(図1の右側面)近傍にあって、記録媒体供給ユニット18から後述する定着装置90まで略垂直に形成されている。この搬送路28の定着装置90の上流側に後述する二次転写ロール80と二次転写バックアップロール72とが配置され、二次転写ロール80と二次転写バックアップロール72の上流側にレジストロール32が配置されている。また、搬送路28の排出口30の近傍には排出ロール34が配置されている。
The
したがって、記録媒体供給ユニット18の記録媒体供給カセット22からフィードロール24により送り出された記録媒体は、リタードロール26により捌かれて最上部の記録媒体のみ搬送路28に導かれ、レジストロール32により一時停止され、タイミングをとって後述する二次転写ロール80と二次転写バックアップロール72との間を通ってトナー像が転写され、この転写されたトナー像が定着装置90により定着され、排出ロール34により排出口30から開閉カバー16の上部に設けられた排出部36へ排出される。この排出部36は、排出口部分が低く、正面方向(図1の左方向)に向けて徐々に高くなるよう傾斜している。
Therefore, the recording medium fed from the recording
画像形成装置本体12には、例えば略中央部にロータリ現像装置38が配置されている。ロータリ現像装置38は、現像器本体40内にイエロー(Yellow)、マゼンタ(Magenta)、シアン(Cyan)及び黒(Black)の4色のトナー像をそれぞれ形成する現像器42a〜42dを有し、ロータリ現像装置中心44を中心として左回り(図1において反時計回り)に回転する。現像器42a〜42dそれぞれは、現像ロール46a〜46dを有し、例えばコイルスプリングなどの弾性体48a〜48dにより、現像器本体40の法線方向に押圧されている。
In the image forming apparatus
ロータリ現像装置38には、例えば感光体からなる像担持体50が当接するように配置されており、現像ロール46a〜46dは、像担持体50に当接していない状態で、それぞれの外周の一部が現像器本体40の外周から半径方向に、例えば2mm突出している。また、現像ロール46a〜46dそれぞれの両端には、現像ロール46a〜46dの直径よりもわずかに大きい直径のトラッキングロール(図示せず)が現像ロール46a〜46dと同軸で回転するように設けられている。つまり、現像ロール46a〜46dのトラッキングロールが像担持体50の両端に設けられたフランジ(図示せず)に当接し、現像ロール46a〜46dと像担持体50との間に所定の隙間が形成され、像担持体50上の潜像がそれぞれの色のトナーで現像される。
The
像担持体50の下方には、該像担持体50を一様帯電する例えば帯電ロールからなる帯電装置52が設けられている。また、像担持体50には、該像担持体50の回転方向の帯電装置52よりも上流側に像担持体用クリーナ54が当接している。像担持体用クリーナ54は、例えば一次転写後に像担持体50に残留するトナーを掻き取るクリーニングブレード56と、クリーニングブレード56が掻き取ったトナーを回収するトナー回収ボトル58とから構成される。
なお、トナー回収ボトル58の背面側(図1において右側)は、例えばリブなどが形成され、記録媒体が滑らかに搬送されるように曲面にされて搬送路28の一部を形成している。
Below the
Note that, for example, a rib or the like is formed on the back side (right side in FIG. 1) of the
ロータリ現像装置38の下方には、帯電装置52により帯電された像担持体50に、レーザ光などの光線により潜像を書き込む露光装置60が配置されている。また、ロータリ現像装置38の上方には、ロータリ現像装置38によって可視化されたトナー像を一次転写位置で一次転写され、後述する二次転写位置まで搬送する中間転写装置62が設けられている。
Below the
中間転写装置62は、例えば中間転写ベルトなどの中間転写体64、一次転写ロール66、ラップインロール68、ラップアウトロール70、二次転写バックアップロール72、スクレーパバックアップロール74及びブラシバックアップロール76から構成される。中間転写体64は、例えば弾性を有し、ロータリ現像装置38の上方で長辺と短辺とを有するように略扁平に張られている。中間転写体64の上面側の長辺は、例えば画像形成装置本体12の上部に設けられた排出部36に対して略平行となるように張られている。また、中間転写体64は、該中間転写体64の長辺下方で一次転写ロール66の上流に配置されたラップインロール68と、一次転写ロール66の下流に配置されたラップアウトロール70との間で像担持体50にラップ状に当接する一次転写部(像担持体ラップ領域)を有し、像担持体50に所定の範囲だけ巻きついて、像担持体50の回転に従動する。このように、中間転写体64は、一次転写ロール66によって像担持体50上のトナー像を例えばイエロー、マゼンタ、シアン、黒の順に重ねて一次転写され、この一次転写されたトナー像を後述する二次転写ロール80に向けて搬送する。
なお、ラップインロール68及びラップアウトロール70は、像担持体50から離間している。
The
Note that the wrap-in
さらに、中間転写体64の裏側(図1の右側面)には、ラップアウトロール70及び二次転写バックアップロール72により、平面部(短辺)が形成されており、この平面部が二次転写部となって搬送路28に臨むようにされている。
なお、二次転写部において、中間転写体64と搬送路28との間が、例えば12°の角度になるように、ラップアウトロール70は配置されている。
Further, a flat surface portion (short side) is formed on the back side (right side surface in FIG. 1) of the
In the secondary transfer portion, the wrap-out roll 70 is arranged so that the
スクレーパバックアップロール74は、二次転写後に中間転写体64に残留するトナーを後述するスクレーパ84が掻き取ることを補助し、ブラシバックアップロール76は、二次転写後に中間転写体64に残留するトナーを後述するブラシロール86が掻き取ることを補助する。
The
中間転写体64の長辺上方には、例えば反射型フォトセンサなどのセンサ78が開閉カバー14の裏面(内側)に固定されることによって設けられている。センサ78は、中間転写体64上に形成されたトナーのパッチを読取り、中間転写体64の回転方向における位置を検出するとともに、トナーの濃度検知を行う。
Above the long side of the
中間転写装置62の二次転写バックアップロール72には、搬送路28を挟んで二次転写ロール80が対峙している。つまり、二次転写ロール80と二次転写バックアップロール72との間が二次転写部における二次転写位置となっており、二次転写ロール80は、二次転写バックアップロール72の補助により、中間転写体64に一次転写されたトナー像を二次転写位置で記録媒体に二次転写する。ここで、二次転写ロール80は、中間転写体64が3回転する間、すなわちイエロー、マゼンタ、シアンの3色のトナー像を搬送する間は中間転写体64から離間しており、黒のトナー像が転写されると中間転写体64に当接するようにされている。
A
中間転写体64の反像担持体側端には、中間転写体用クリーナ82が当接するように設けられている。中間転写体用クリーナ82は、例えば二次転写後に中間転写体64に残留するトナーを掻き取ってクリーニングするスクレーパ84、スクレーパ84によるクリーニング後に残ったトナーをさらに掻き取るブラシロール86、スクレーパ84及びブラシロール86によって掻き取られたトナーを回収するトナー回収ボトル88から構成される。スクレーパ84は、例えばステンレスの薄板からなり、トナーとは逆極性の電圧がかけられている。ブラシロール86は、例えば導電性の処理がなされたアクリルなどのブラシからなる。また、中間転写体64がトナー像を搬送する間は、スクレーパ84及びブラシロール86は、中間転写体64から離間しており、所定のタイミングでこれらが一体となって中間転写体64に当接するようにされている。
An intermediate
二次転写位置の上方には、定着装置90が配置されている。定着装置90は、加熱ロール92と加圧ロール94とを有し、二次転写ロール80及び二次転写バックアップロール72により記録媒体に二次転写されたトナー像を記録媒体に定着させ、排出ロール34に向けて搬送する。
A fixing
像形成ユニット96は、中間転写装置62、像担持体50、帯電装置52、像担持体用クリーナ54及び中間転写体用クリーナ82を一体化したものである。この像形成ユニット96は、開閉カバー16の排出部36の直近下方に配置され、画像形成装置本体12に対して着脱自在となっており、開閉カバー16を開くことにより着脱される。
The
画像形成装置10の内部には、画像形成装置10を構成する各部を制御する制御部98が設けられている。また、制御部98は、フィードロール24、リタードロール26及びレジストロール32などの記録媒体搬送系、現像ロール46a〜46dを有するロータリ現像装置38などの現像系、ブラシロール86を有する中間転写体用クリーナ82などのクリーナ系、及び、加熱ロール92と加圧ロール94とを有する定着装置90などの定着装置系に回転力を与えるモータ100a〜100d(図2を用いて後述)の回転数などを制御する。
Inside the
次に、制御部98によるモータ100a〜100dの制御について説明する。
図2において、制御部98、モータ100a〜100d及びその周辺が示されている。制御部98は、クロック発生部101、CPU102及び処理部104を有する。クロック発生部101は、例えば10MHzのクロック信号を発生し、CPU102及び処理部104に対して出力する。CPU102は、処理部104などにバス接続され、クロック発生部101から入力されたクロック信号に同期して処理部104などを制御する。処理部104は、例えば4つのデジタル処理回路106a〜106dを有し、ASIC(Application Specific Integrated circuit)として1チップ化されている。デジタル処理回路106a〜106dは、それぞれ同一の回路であり、クロック発生部101から処理部104に対して入力されたクロック信号に同期して動作し、それぞれ回転検出器(FG:Function Generator)108a〜108dを介してモータ100a〜100dの回転を受け入れ、ドライバ110a〜110dを介してモータ100a〜100dを制御する。
Next, control of the
In FIG. 2, the
ドライバ110a〜110dは、デジタル処理回路106a〜106dの制御により、モータ100a〜100dに対して電流を供給し、モータ100a〜100dは、例えばドライバ110a〜110dから供給される電流に応じて回転する。回転検出器108a〜108dは、例えばモータ100a〜100dの回転軸と同軸で共に回転するホール素子(図9参照)、発光素子及び受光素子(図示せず)などを有し、モータ100a〜100dの回転に応じてパルスを生成し、デジタル処理回路106a〜106dに対して出力する。
このように、モータ100a〜100dは、制御部98の制御にしたがって、それぞれ記録媒体搬送系、現像系、クリーナ系及び定着装置系に対して回転力を与える。
以下、モータ100a〜100dなど複数ある構成部分の、いずれかを特定せずに示す場合には、単に「モータ100」などと略記することがある。
The
As described above, the
Hereinafter, when a plurality of components such as the
図3において、デジタル処理回路106の詳細及びその周辺が示されている。
デジタル処理回路106は、カウンタ112、レジスタ114、差分算出部116、加算部118、乗算部120及び変調パルス生成部122から構成される。カウンタ112は、回転検出器108から入力されるパルスに対し、パルス幅をクロック信号に同期してカウントすることによって計測し、カウント値(デジタルデータ)として差分算出部116及びCPU102に対して出力する。例えば、図4に示すように、周期が500Hzでデューティー比が50%のパルスを回転検出器108が発生し、クロック発生部101から処理部104(図2)のデジタル処理回路106に10MHzのクロック信号が入力されると、カウンタ112は、1mS(半周期)のパルス幅を10MHzのクロック信号に同期してカウントし、カウント値10000(10進数)をCPU102及び差分算出部116に対して出力する。たたし、カウンタ112は、差分算出部116に対し、カウント値を例えば16bitのデジタルデータに変換して出力する。
FIG. 3 shows details of the
The
また、カウンタ112は、クロック信号に同期して個々のカウントをCPU102に対して出力する。したがって、CPU102は、カウンタ112から入力される個々のカウントにより、モータ100の負荷変動及び異常回転などを監視することができる。
図5において、モータ100の回転状態が異常であることをCPU102が判断するまでのタイミングが示されている。図5に示すように、回転検出器108が出力すべき最大のパルス幅(設計最大値)に対応するカウント値(設定最大カウント数)に対し、回転検出器108から出力されたパルスのパルス幅が長い場合、モータ100は、設計により設定された範囲外の状態(例えば回転停止)にある。ここで、CPU102は、図示しないメモリなどに記憶されている設定された異常カウント数に対し、カウンタ112から入力された個々のカウントが一致した場合に、モータ100の回転が異常であると判断し、画像形成装置10に設けられた例えばタッチパネルなどのユーザインターフェイス(図示せず)に対してモーターエラーの信号を出力する。
The
FIG. 5 shows the timing until the
レジスタ114は、ユーザインターフェイス(図示せず)及びCPU102を介して入力される初期値、及び設定値などを記憶し、デジタル処理回路106を構成する各部に所定の値を出力する。レジスタ114が記憶する値には、モータ100の目標周波数(目標回転数)、モータ100起動時のパルスを規定する起動信号、後述するフィードバックレート(FBレート)、及び、変調パルス生成部122に対する設定値がある。レジスタ114は、モータ100の目標周波数に対応するパルス幅の値(カウント値)を16bitのデータとして差分算出部116に対して出力し、モータ100の起動時のパルス(図6を用いて後述)を規定する起動信号を加算部118に対して出力し、変調パルス生成部122に対する設定値を設定制御信号により変調パルス生成部122に対して出力し、FBレートを乗算部120に対して出力する。なお、FBレートは、後述する加算部118の出力値を例えば乗算によって丸めるために1/2n(nは1〜16までの整数)で規定される。
なお、レジスタ114が記憶する値は、ユーザインターフェイス(図示せず)又はカウンタ112と、CPU102とを介して変更可能にされている。
The
The value stored in the
差分算出部116は、カウンタ112から入力されるカウント値と、レジスタ114から入力される目標周波数に対応するパルス幅の値(カウント値)とを比較し、回転検出器108により検出された回転周波数(回転数)の目標周波数に対する差分を算出し、加算部118に対して出力する。検出された回転周波数の目標周波数に対する差分は、検出された回転周波数が目標周波数よりも遅いことを示す差分(プラス側の差分)と、検出された回転周波数が目標周波数よりも速いことを示す差分(マイナス側の差分)との2値からなり、それぞれ18bitのデータとして加算部118に対して出力される。なお、プラス側の差分は0以上の値であり、マイナス側の差分は0以下の値である。つまり、検出された回転周波数が目標周波数よりも遅い場合には、マイナス側の差分は0となり、検出された回転周波数が目標周波数よりも速い場合には、プラス側の差分は0となるようにされている。
The difference calculation unit 116 compares the count value input from the
加算部118は、差分算出部116からプラス側の差分及びマイナス側の差分が入力されると、プラス側の差分及びマイナス側の差分を合わせて累積加算し、24ビットのデータとして乗算部120に対して出力する。ただし、加算部118は、レジスタ114から起動信号が入力された場合、即ち、モータ100の起動時の所定の期間(初期制御期間)には、差分算出部116から入力されたプラス側の差分及びマイナス側の差分を累積加算した結果でなく、起動信号に応じた所定の値を乗算部120に対して出力する。
When the plus side difference and the minus side difference are input from the difference calculating unit 116, the adder 118 cumulatively adds the plus side difference and the minus side difference together to the
乗算部120は、加算部118から入力される24bitのデータと、レジスタ114から入力されるFBレート(1/2n)とを乗算し、例えば20bitのデータとして変調パルス生成部122に対して出力する。即ち、乗算部120は、加算部118から入力される24bitのデータを2nで除算することによって丸め、変調パルス生成部122に対して出力する。
The
変調パルス生成部122は、乗算部120から入力される20bitのデータと、レジスタ114から入力される設定制御信号(所定の設定)により、パルス幅変調したパルスを生成し、ドライバ110に対して出力する。ただし、モータ100の起動時には、レジスタ114から入力される設定制御信号により、所定の期間(初期制御期間)に所定のパルスを出力するようにされてもよい。例えば、図6に示すように、初期制御期間には、変調パルス生成部122は、デューティ比が50%未満のパルスを少なくとも1回以上出力することにより、モータ100の目標周波数に対する回転周波数のオーバーシュートを低減する。
The modulation
上述したように、デジタル処理回路106a〜106dそれぞれは、同一の回路である。一方、デジタル処理回路106a〜106dそれぞれのレジスタ114は、CPU102の制御によって、個別の初期値及び設定値などを記憶する。つまり、デジタル処理回路106a〜106dそれぞれのレジスタ114に個別の初期値及び設定値などを記憶させることにより、制御部98は、モータ100a〜100dそれぞれに対して異なる制御をすることができる。例えば、図7に示すように、回転検出器108からデジタル処理回路106に入力されるパルスに対し、デジタル処理回路106は、レジスタ114の初期値及び設定値などを変更することにより異なる回転周波数又は異なるパルス幅のパルスを出力することができる。よって、モータ100a〜100dそれぞれの負荷などが異なる場合にも、デジタル処理回路106a〜106dは、モータ100a〜100dそれぞれの負荷などに応じてモータ100a〜100dの振動及び脱調を防止し、回転数及び応答性などを制御することができる。
As described above, the
次に、デジタル処理回路106の動作について説明する。
モータ100が回転すると、回転検出器108は、モータ100の回転に応じたパルスを発生し、カウンタ112に対して出力する。カウンタ112は、回転検出器108から入力されたパルスのパルス幅に対応するカウント値をカウントし、差分算出部116に対して出力する。差分算出部116は、カウンタ112から入力されたカウント値と、レジスタ114から入力されたモータ100の目標周波数に対応するカウント値とを比較し、プラス側の差分及びマイナス側の差分を算出する。
Next, the operation of the
When the
加算部118は、差分算出部116により算出されたプラス側の差分及びマイナス側の差分を累積加算して24bitのデータを算出し、乗算部120に対して出力する。乗算部120は、加算部118から入力された24bitのデータをレジスタ114から入力されたFBレートによって丸め、20bitのデータとして変調パルス生成部122に対して出力する。
The adder 118 calculates the 24-bit data by accumulatively adding the plus-side difference and the minus-side difference calculated by the difference calculating unit 116, and outputs the data to the multiplying
変調パルス生成部122は、乗算部120から入力される20bitのデータと、レジスタ114から入力される設定制御信号により、パルス幅変調したパルスを生成し、ドライバ110に対して出力する。ドライバ110は、変調パルス生成部122から入力されたパルスに従ってモータ100を駆動する。
このように、回転検出器108により検出されたモータ100の回転に対応するパルスからデジタル処理回路106がパルス幅変調したパルスを生成し、このパルス幅変調されたパルスによってモータ100の回転が制御されている。即ち、モータ100は、制御部98(図2)によってPWM(Pulse Width Modulation)制御されている。
The
In this way, the
ただし、モータ100の起動時には、レジスタ114が起動信号を加算部118に対して出力し、変調パルス生成部122からドライバ110に対して所定のパルスが出力されて、モータ100が駆動される。また、CPU102は、カウンタ112から入力されるカウント値などにより、モータ100の回転の状態を監視し、例えばモータ100が異常状態になった場合には、レジスタ114に記憶されている設定値などを変更する。
However, when the
次に、制御部98によるモータ100の制御の変形例について説明する。
図8において、回転検出器108が出力するパルスに対し、カウンタ112がカウント値(データ)をカウントする方法の第1の変形例が示されている。図8に示すように、回転検出器108が出力するデューティー比が50%のパルスに対し、カウンタ112は、パルス幅及びパルス間隔それぞれをクロック信号に同期してカウントすることによって計測し、それぞれカウント値(デジタルデータ)とする。このように、カウンタ112は、パルス幅からデータXを計数し、パルス間隔からデータYを計数することにより、回転検出器108が出力するパルスに対して2種類の回転数データを計数することができ、パルスの数に対して2倍のデータを計数することができる。
Next, a modified example of the control of the
FIG. 8 shows a first modification of the method in which the
図9において、ホールを3つ有するホール素子124が例示されている。ホール素子124が例えば回転検出器108(図2、図3)に設けられ、ホール素子124の回転軸126がモータ100の回転軸と共に回転する場合、モータ100が1回転すると、回転検出器108からパルスが3つ出力される。ここで、図8に示したように、回転検出器108から出力されるパルスに対し、カウンタ112がパルス幅及びパルス間隔それぞれをクロック信号に同期してカウントすると、モータ100の回転に対するデータを6つ計数することができる。このように、モータの回転数を制御するための回転数データの数をパルスの数よりも増やすことができ、モータ100の回転に伴う回転検出器108からのパルスが少ない場合にも、制御部98は、モータ100の回転を精度よく制御することができる。
In FIG. 9, a
図10において、回転検出器108が出力するパルスに対し、カウンタ112がカウント値(データ)をカウントする方法の第2の変形例が示されている。図10に示すように、回転検出器108から出力されるパルスに対し、カウンタ112は、例えば3つのパルスごとに、パルス幅を順次平均することによってパルス幅に対するカウント値(データ)を計数し、機械的な誤差を拡散する。また、回転検出器108から出力されるパルスに対し、カウンタ112は、例えば3つのパルスごとに、パルス間隔を順次平均することによってパルス間隔に対するカウント値を計数してもよいし、パルス幅及びパルス間隔それぞれを順次平均したものを組合わせてカウント値を計数するようにしてもよい。
FIG. 10 shows a second modification of the method in which the
図11において、モータ100の負荷の違いに対し、デジタル処理回路106が初期制御期間に調整するパルスの調整例が示されている。図11に示すように、デジタル処理回路106は、例えばレジスタ114から変調パルス生成部122に対して設定制御信号を出力することにより、変調パルス生成部122が生成するパルスの立ち上がりタイミングを調整する。例えばモータ100の負荷が大きい場合には、パルスの立ち上がりタイミングを早くし、モータ100の脱調を回避する。モータ100の負荷が小さい場合には、パルスの立ち上がりタイミングを遅くし、モータ100の目標周波数に対する回転周波数のオーバーシュートを低減する。
また、デジタル処理回路106は、変調パルス生成部122が生成するパルスの立ち下がりタイミングを調整してもよいし、立ち上がりタイミング及び立下りタイミングを組合わせて調整することにより、パルス幅を調整してもよい。
FIG. 11 shows an adjustment example of pulses that the
Further, the
図12において、モータ100が回転中にモータ100の目標回転数が切り替えられた場合に、デジタル処理回路106がドライバ110に対して出力するパルスが示されている。
図12に示すように、例えばモータ100が回転中にモータ100の目標回転数が切り替えられると、デジタル処理回路106は、レジスタ114から変調パルス生成部122に対して設定制御信号を出力することにより、変調パルス生成部122が生成するパルスを切り替えられた目標回転数に応じた所定のパルスに置換する。よって、目標回転数が切り替えられた場合に、目標回転数が切り替えられる以前に加算部118などが処理したデータが残留して出力されることによるモータ100の脱調を防止することができる。
FIG. 12 shows pulses that the
As shown in FIG. 12, for example, when the target rotational speed of the
図13において、デジタル処理回路106が出力するパルスの最大パルス間隔が規定されている場合に、デジタル処理回路106から出力されるパルスの例が示されている。
レジスタ114に記憶された設定により、変調パルス生成部122は、最小パルス幅及び最大パルス間隔が規定されたパルスを生成する。例えば、図13に示すように、回転検出器108から出力されたパルスが回転周波数の増加を示す場合、デジタル処理回路106から出力されるパルスの最大パルス間隔が規定されているので、モータ100の回転周波数を下げるために変調パルス生成部122から出力されるパルスのパルス間隔が長くなることによってモータ100が脱調すること防止する。
FIG. 13 shows an example of pulses output from the
Based on the settings stored in the
図14において、デジタル処理回路106が出力するパルスの最大パルス幅が規定されている場合に、デジタル処理回路106から出力されるパルスの例が示されている。レジスタ114に記憶された設定により、変調パルス生成部122は、最大パルス幅が規定されたパルスを生成する。例えば、図14に示すように、回転検出器108から出力されたパルスが回転周波数の減少を示す場合、デジタル処理回路106から出力されるパルスの最大パルス幅が規定されているので、モータ100の回転周波数を上げるために変調パルス生成部122から出力されるパルスのパルス幅が長くなり目標周波数に対する回転周波数のオーバーシュートが発生することを低減することができる。
FIG. 14 shows an example of a pulse output from the
図15において、モータ100の回転状態が異常であることをCPU102が判断するまでのタイミングの変形例が示されている。回転検出器108が出力したパルスに対し、カウンタ112がカウントしたカウント値が設計により設定された値の範囲外である場合、CPU102は、モータ100が不良回転をしていると判断する。例えばモータ100の回転周波数が目標周波数よりも過剰に高い場合に、CPU102は、モータ100が不良回転をしていると判断する。図15に示すように、回転検出器108が出力したパルスがモータ100の不良回転を示すものである場合、この不良回転を示すパルスが連続して発生し、不良回転を示すパルスの数が図示しないメモリなどに記憶されている所定の数に達すると、CPU102は、モータ100の回転が異常であると判断し、画像形成装置10に設けられた例えばタッチパネルなどのユーザインターフェイス(図示せず)に対してモーターエラーの信号を出力する。
FIG. 15 shows a modified example of timing until the
10 画像形成装置
38 ロータリ現像装置
50 像担持体
52 帯電装置
54 像担持体クリーナ
60 露光装置
62 中間転写装置
64 中間転写体
80 二次転写ロール
90 定着装置
96 像形成ユニット
98 制御部
100a〜100d モータ
101 クロック発生部
102 CPU
104 処理部
106a〜106d デジタル処理回路
108a〜108d 回転検出器
110a〜110d ドライバ
112 カウンタ
114 レジスタ
116 差分算出部
118 加算部
120 乗算部
122 変調パルス生成部
124 ホール素子
DESCRIPTION OF
104
Claims (15)
このモータの回転に応じてパルスを発生し、前記モータの回転を検出する回転検出器と、
この回転検出器が発生する複数のパルスのパルス幅及び前記回転検出器が発生する複数のパルスのパルス間隔をそれぞれ平均化する平均化手段と、
この平均化手段が平均化したパルス幅及びパルス間隔を有するパルスに基づいて、前記モータに関する少なくとも2種類の回転数データを計数する計数手段と、
この計数手段が計数した少なくとも2種類の回転数データそれぞれに基づいて、前記モータの目標回転数に対する回転数の差分を算出する差分算出手段と、
この差分算出手段が算出した回転数の差分に基づいて変調したパルス幅のパルスを生成する変調パルス生成手段と、
この変調パルス生成手段が生成したパルスに基づいて、前記モータを駆動する駆動手段と
を有することを特徴とするモータ制御装置。 A motor,
A rotation detector that generates a pulse according to the rotation of the motor and detects the rotation of the motor;
Averaging means for averaging the pulse widths of the plurality of pulses generated by the rotation detector and the pulse intervals of the plurality of pulses generated by the rotation detector;
Counting means for counting at least two types of rotation speed data relating to the motor based on pulses having a pulse width and a pulse interval averaged by the averaging means;
Based on this counting means each of the at least two rotational speed data is counted, and the difference calculating means for calculating a difference between the rotational speed to the target rotational speed of the motor,
A modulation pulse generating means for generating a pulse having a pulse width modulated based on the difference in rotation speed calculated by the difference calculating means;
A motor control device comprising: drive means for driving the motor based on the pulse generated by the modulation pulse generation means.
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