JP4716158B2 - モータ制御装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

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。

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）。

特開平１０−３２７５９４号公報

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、特に複数の小型化されたモータの回転を制御する場合、これらの小型化されたモータの回転をそれぞれ同期させて制御するのが困難である。

そこで、本発明は、複数の小型化されたモータの回転を容易に同期させて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。

上記目的を達成するため、本発明の第１の特徴とするところは、複数のモータと、これらの複数のモータそれぞれの回転に応じてパルスを発生し、前記複数のモータの回転を検出する複数の回転検出器と、これらの複数の回転検出器それぞれが発生するパルスに基づいて、前記複数のモータに関する２種類以上の回転数データを計数する複数の計数手段と、これらの複数の計数手段それぞれが計数した２種類以上の回転数データに基づいて、前記複数のモータそれぞれの目標回転数に対する回転数の差分を算出する複数の差分算出手段と、これらの複数の差分算出手段それぞれ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複数の変調パルス生成手段と、前記複数のモータそれぞれの負荷に応じて、前記複数の変調パルス生成手段それぞれが生成するパルスを調整し、この調整されたパルスに基づいて、前記複数のモータそれぞれを駆動する複数の駆動手段とを有し、前記複数の駆動手段は、初期制御期間において、前記複数のモータの負荷が大きい場合、パルスのパルス幅を大きくするようにパルスを調整し、前記複数のモータの負荷が小さい場合、パルスのパルス幅を小さくするようにパルスを調整するモータ制御装置にある。

好適には、前記複数の回転検出器それぞれが発生する複数のパルスのパルス幅を平均化する複数の平均化手段をさらに有し、前記複数の計数手段は、前記複数の平均化手段それぞれがパルス幅を平均化したパルスに基づいて、前記複数のモータに関する２種類以上の回転数データを計数する。
即ち、複数の回転検出器それぞれが発生する複数のパルスのパルス幅をそれぞれ平均化して計数するので、複数の回転検出器それぞれが発生するパルスがばらついても、これらの複数のモータの回転を容易に同期させて精度よく制御することができる。
また、複数のパルスのパルス幅をそれぞれ平均化して計数し、複数の小型化されたモータそれぞれを制御するので、アナログデバイスによる制御のように温度特性による誤差を生じさせることなく、これらの複数のモータの回転を容易に同期させて精度よく制御することができる。

好適には、前記複数の駆動手段は、前記複数のモータそれぞれのサイズに応じて、前記複数の変調パルス生成手段それぞれが生成するパルスを調整し、この調整されたパルスに基づいて、前記複数のモータそれぞれを駆動する。また、好適には、前記複数の駆動手段は、前記複数のモータそれぞれの目標回転数に応じて、前記複数の変調パルス生成手段それぞれが生成するパルスを調整し、この調整されたパルスに基づいて、前記複数のモータそれぞれを駆動する。即ち、複数の小型化されたモータのサイズ及び目標回転数がそれぞれ異なっても、これらの複数のモータの回転を容易に同期させて精度よく制御することができる。

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。

本発明によれば、複数の小型化されたモータの回転を容易に同期させて精度よく制御することができる。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概要を示す側面図である。 制御部、モータ及びその周辺を示すブロック図である。 デジタル処理回路の詳細及びその周辺を示すブロック図である。 カウンタがクロック信号に同期してパルス幅に対応するカウント値を計測する状態を示す模式図である。 モータの回転状態が異常であることをＣＰＵが判断するまでのタイミングを示すタイミングチャートである。 初期制御期間に出力されるパルスにより、モータ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状態を示す模式図である。 回転検出器からデジタル処理回路に入力されるパルスに対し、デジタル処理回路が出力するパルスを示す模式図である。 回転検出器が出力するパルスに対し、カウンタがカウント値（データ）をカウントする方法の第１の変形例を示すタイミングチャートである。 ホールを３つ有するホール素子を示す正面図である。 回転検出器が出力するパルスに対し、カウンタがカウント値（データ）をカウントする方法の第２の変形例を示すタイミングチャートである。 モータの負荷の違いに対し、デジタル処理回路が初期制御期間に調整するパルスの調整例を示すグラフである。 モータが回転中にモータの目標回転数が切り替えられた場合に、デジタル処理回路がドライバに対して出力するパルスを示すタイミングチャートである。 デジタル処理回路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、デジタル処理回路から出力されるパルスを示すタイミングチャートである。 デジタル処理回路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、デジタル処理回路から出力されるパルスを示すタイミングチャートである。 モータの回転状態が異常であることをＣＰＵが判断するまでのタイミングの変形例を示すタイミングチャートである。

符号の説明

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

Claims (5)

1. 複数のモータと、
   これらの複数のモータそれぞれの回転に応じてパルスを発生し、前記複数のモータの回転を検出する複数の回転検出器と、
   これらの複数の回転検出器それぞれが発生するパルスに基づいて、前記複数のモータに関する２種類以上の回転数データを計数する複数の計数手段と、
   これらの複数の計数手段それぞれが計数した２種類以上の回転数データに基づいて、前記複数のモータそれぞれの目標回転数に対する回転数の差分を算出する複数の差分算出手段と、
   これらの複数の差分算出手段それぞれ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複数の変調パルス生成手段と、
   前記複数のモータそれぞれの負荷に応じて、前記複数の変調パルス生成手段それぞれが生成するパルスを調整し、この調整されたパルスに基づいて、前記複数のモータそれぞれを駆動する複数の駆動手段とを有し、
   前記複数の駆動手段は、初期制御期間において、前記複数のモータの負荷が大きい場合、パルスのパルス幅を大きくするようにパルスを調整し、前記複数のモータの負荷が小さい場合、パルスのパルス幅を小さくするようにパルスを調整することを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記複数の回転検出器それぞれが発生する複数のパルスのパルス幅を平均化する複数の平均化手段をさらに有し、
   前記複数の計数手段は、前記複数の平均化手段それぞれがパルス幅を平均化したパルスに基づいて、前記複数のモータに関する２種類以上の回転数データを計数することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
3. 前記複数の駆動手段は、前記複数のモータそれぞれのサイズに応じて、前記複数の変調パルス生成手段それぞれが生成するパルスを調整し、この調整されたパルスに基づいて、前記複数のモータそれぞれを駆動することを特徴とする請求項１又は２記載のモータ制御装置。
4. 前記複数の駆動手段は、前記複数のモータそれぞれの目標回転数に応じて、前記複数の変調パルス生成手段それぞれが生成するパルスを調整し、この調整されたパルスに基づいて、前記複数のモータそれぞれを駆動することを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載のモータ制御装置。
5. 請求項１乃至４いずれか記載のモータ制御装置を有する画像形成装置。

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