JP5000342B2 - 回転体駆動装置及び回転体駆動装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転体駆動装置及び回転体駆動装置の制御方法に関する。

電子写真印刷装置の感光体ドラムや転写ベルト等の像担持体の角速度変動は、像のブレや伸び縮みといった印刷品質劣化の一因である。特に複数の感光体ドラムを持つタンデム方式のカラー電子写真印刷装置では、像担持体の角速度変動は色ずれの原因となり、印刷品質を著しく低下させる。

上記問題を解決する手段として、ギヤの精度や製造上の位置精度を高精度なものにする手段が考えられるが、大幅なコストアップとなる。

これに対し、回転体である感光体ドラムや転写ベルトの駆動ローラの駆動源の回転角速度を制御し、回転体に角速度変動の逆位相の変動成分を与えて、回転体の角速度変動を低減する制御方法が知られており、コストアップを抑えつつ上記問題を解決することができる。

例えば、無端移動する像担持体に像を形成する画像形成装置において、像担持体を移動する機構として整数比の歯数の減速歯車列を介して像担持体を駆動するステッピングモータと、前記歯車列最終段の歯車の１回転の回転変動を打ち消すパルス発生パターンを前記最終段１回転分について記憶しているメモリと、前記最終段歯車のホームポジションの検知手段とを有し、前記像担持体を移動させるとき前記パルス発生パターンに基づきパルスを発生させ、前記ステッピングモータを駆動するように構成した像担持体の駆動制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、上記像担持体の駆動制御装置の場合には、像担持体の回転変動を打ち消すためのパルス発生パターンが予めメモリに記憶された固定パターンであるため、環境変化や経時変化等によって生じる回転変動に対応できないという問題点が特許文献３において指摘されている。

また、上記問題点を解決する手段として例えば、共通の転写ロールに対して複数の像が多重転写される多重転写装置において、予め前記転写ロールを駆動するモータを一定角速度で回転させたときの前記転写ロールの角速度変化の情報を記憶手段に記憶させ、転写時に前記記憶手段から前記角速度変化の情報を読み出し、この情報に基づいて前記モータの角速度を変更すると共に、付設のロータリーエンコーダからの角速度情報を読込み、変化分を補正するように構成した多重転写装置における回転制御方法および装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

しかし、上記多重転写装置における回転制御方法および装置の場合には、転写ロールの角速度変化の情報をそのまま記憶手段に記憶させ、この記憶手段から前記角速度変化の情報を読み出して、この情報に基づいて前記モータの角速度を直接変更するものである。したがって、転写ロールの回転制御の高精度化を図る場合、高精度なロータリーエンコーダを使用する必要があるのでコストアップの要因となるという問題点と、角速度の分割数が大幅に増加し、補正による変化分が漸次的に大きくなり、モータからギヤを介して転写ロールに至る系に対する加振源となり、発振したり系の固有振動数の振幅が大きくなるおそれがあるという問題点が特許文献３において指摘されている。

また、感光体ドラムの回転変動を減少させる方法として例えば、感光体ドラムの回転軸を回転駆動する駆動モータと、この駆動モータから感光体ドラムの回転軸に駆動力を伝達するギヤ伝達駆動系とを有する画像形成装置において、感光体回転位置を検出する回転位置検出器と、感光体回転角速度を検出する回転速度検出器と、両検出器の出力に基づいて、実回転位置と目標回転位置とのずれ、及び実回転角速度と目標回転角速度とのずれを演算し、補正した回転制御信号を出力する制御手段とを備えた画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献４参照）。

しかし、上記画像形成装置の場合には、感光体回転位置と感光体回転角速度の２つの検出手段が必要であり、コストアップの要因になるということと、２つのパラメータで制御を行うため制御が複雑になるという問題があった。

また、回転体に角速度変動の逆位相の変動成分を与えて回転体の角速度変動を低減する回転体駆動機構として例えば、回転体と、前記回転体を回転駆動する駆動手段と、前記駆動手段の回転速度を制御する制御手段とを有する回転体駆動機構において、前記制御手段は、前記回転体の回転速度が予め定められた回転状態となるように、一定の回転速度指令値と少なくとも一つ以上の連続繰返関数値を合成して、前記駆動手段の回転速度を制御する回転体駆動機構が提案されている（例えば、特許文献５参照）。

しかし、感光体ドラム等の回転体には、クリーナや転写ベルト等の負荷が圧接しており、その角速度の変動パターンは、正弦波のような単純な変動パターンとはならない場合が多い。したがって、角速度変動の検出結果から連続繰返し関数を導き出すことが困難になるという問題があった。

また、特許文献６の実施例において、回転体である感光体ドラムの角速度変動を低減するために与える角速度変動の逆位相の変動成分の生成のアルゴリズムが記述されているが、具体的な逆位相の変動成分の算出方法は提案されていない。
特開昭６３−０７５７５９号公報 特許第２７５４５８２号公報 特許第３１０７２５９号公報 特開２００２−３７２９０３号公報 特開２００５−１７６４６７号公報 特開２００６−０２３５９８号公報

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、温度変化等の環境変化や長期間の使用に伴う経時変化によって、回転体の駆動装置の回転変動の状態が変化した場合も効果的に回転体の角速度変動を抑制し、回転体の回転制御を高精度に行った場合でも、回転体およびその駆動装置の振動やコストアップを抑制できる回転体駆動装置及び回転体駆動装置の制御方法を提供することを目的としている。

本発明の回転体駆動装置は、回転体と、該回転体の駆動軸に駆動力を与えるモータと、入力される速度制御信号に基づいて前記モータの速度を制御するモータ駆動手段と、前記回転体の角速度情報を検出する角速度検出手段と、前記速度制御信号を生成する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記角速度検出手段が検出した角速度情報と、前記角速度検出手段が角速度情報を検出した際に前記モータ駆動手段に入力された速度制御信号である角速度検出時速度制御信号と、前記回転体の角速度の目標値とに基づいて得られた角速度変化成分に、所定の制御係数を掛けて前記角速度検出時速度制御信号に重畳して第１の情報を生成し、前記第１の情報を前記駆動軸１回転分積算した値が前記駆動軸１回転分の速度制御信号の目標値と一致するように前記第１の情報を増減して調整して、当該調整して得られた値を前記速度制御信号とするものである。

また、角速度変化成分の演算は、前記制御係数の大きさを１とし、前記回転体の回転が安定した後で１回のみ行うようにするとよい。

また、角速度変化成分の演算は、前記制御係数の大きさを１以下として常時行い、前回の制御単位の速度制御信号に累積して重畳するようにするとよい。

また、角速度変化成分の大きさは、前記モータが追従可能な周波数範囲にローパスフィルタで前記角速度情報の帯域制限を行った上で演算を行うようにするとよい。

また、前記角速度検出手段の検出した前記回転体の角速度情報がサンプル数ｎであるデジタル値であり、前記速度制御信号を可変可能な速度制御区間の数がｍであると共に、ｎ＜ｍの関係が成り立ち、ｎ個の前記角速度情報を補完処理してｍ個のデータに変換した後、前記角速度検出時速度制御信号に重畳する角速度変化成分を演算するようにするとよい。

また、前記補完処理は、前記角速度情報と前記速度制御区間の関係を予め算出し、前記速度制御区間に対応する前記角速度情報の２点間を直線補完するようにするとよい。

本発明の回転体駆動装置の制御方法は、回転体と、該回転体の駆動軸に駆動力を与えるモータと、入力される速度制御信号に基づいて前記モータの速度を制御するモータ駆動手段と、前記回転体の角速度情報を検出する角速度検出手段と、前記速度制御信号を生成する制御手段とを備えた回転体駆動装置の制御方法であって、前記制御手段が、前記角速度検出手段が検出した角速度情報と、前記角速度検出手段が角速度情報を検出した際に前記モータ駆動手段に入力された速度制御信号である角速度検出時速度制御信号と、前記回転体の角速度の目標値とに基づいて得られた角速度変化成分に、所定の制御係数を掛けて前記角速度検出時速度制御信号に重畳して第１の情報を生成し、前記第１の情報を前記駆動軸１回転分積算した値が前記駆動軸１回転分の速度制御信号の目標値と一致するように前記第１の情報を増減して調整して、当該調整して得られた値を前記速度制御信号とするものである。

また、前記角速度変化成分を重畳した後に、前記回転体１回転あたりの回転速度が常に一定になるように前記速度制御信号の値を調整するようにしたものである。

したがって、本発明によれば、直前の回転体の角速度情報に基づいて速度制御信号に重畳する角速度変化成分の演算を行うことができ、環境変化や経時変化によって、回転体の駆動装置の回転変動の状態が変化した場合も効果的に回転体の角速度変動を抑制できるという効果を得る。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例にかかるカラープリンタ装置の画像形成系の一例を示している。この画像形成系は、複数の色成分の画像を形成する色成分画像形成部を、中間転写ベルトの移動方向に沿って配列し、この複数の色成分画像形成部で形成する色成分の画像を中間転写ベルトに順次重ねることで、その中間転写ベルト上にカラー画像を形成するタンデム型カラー画像形成手段を有している。

同図において、中間転写ベルト１は、搬送ローラ２，３，４に巻回されており、矢印方向に速度Ｖで無限駆動される。この中間転写ベルト２１の搬送ローラ３，４の間には、搬送方向の上流から下流に向けて、シアン色成分の画像を形成するシアン色成分画像形成部６、マゼンタ色成分の画像を形成するマゼンタ色成分画像形成部７、イエロー色成分の画像を形成するイエロー色成分画像形成部８、および、黒色成分の画像を形成する黒色成分画像形成部９がそれぞれ配設されている。

シアン色画像形成部６において、感光体ドラム６ａは、帯電器６ｂにより表面が帯電され、光書込ユニット１０から出力されるシアン画像光１０ａによりその表面が露光されて、シアン画像に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器６ｃによりトナー現像され、転写器６ｄにより、中間転写ベルト１の所定の転写位置の表面に転写される。また、感光体ドラム６ａ上の残留電荷は除電装置６ｅにより除電される。

また、マゼンタ色画像形成部７において、感光体ドラム７ａは、帯電器７ｂにより表面が帯電され、光書込ユニット１０から出力されるマゼンタ画像光１０ｂによりその表面が露光されて、シアン画像に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器７ｃによりトナー現像され、転写器７ｄにより、中間転写ベルト１の所定の転写位置の表面に転写される。これにより、中間転写ベルト１の所定の転写位置の表面には、シアン色成分トナー画像とマゼンタ色成分トナー画像が重ねて転写されることとなる。また、感光体ドラム７ａ上の残留電荷は除電装置７ｅにより除電される。

また、イエロー色画像形成部８において、感光体ドラム８ａは、帯電器８ｂにより表面が帯電され、光書込ユニット１０から出力されるイエロー画像光１０ｃによりその表面が露光されて、イエロー画像に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器８ｃによりトナー現像され、転写器８ｄにより、中間転写ベルト１の所定の転写位置の表面に転写される。これにより、中間転写ベルト１の所定の転写位置の表面には、シアン色成分トナー画像と、マゼンタ色成分トナー画像と、イエロー色成分トナー画像が重ねて転写されることとなる。また、感光体ドラム８ａ上の残留電荷は除電装置８ｅにより除電される。

また、黒色画像形成部９において、感光体ドラム９ａは、帯電器９ｂにより表面が帯電され、光書込ユニット１０から出力される黒（白黒）画像光１０ｄによりその表面が露光されて、黒（白黒）画像に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器９ｃによりトナー現像され、転写器９ｄにより、中間転写ベルト１の所定の転写位置の表面に転写される。これにより、中間転写ベルト１の所定の転写位置の表面には、シアン色成分トナー画像と、マゼンタ色成分トナー画像と、イエロー色成分トナー画像と、黒色成分トナー画像が重ねて転写され、それにより、フルカラートナー画像が中間転写ベルト１の所定の転写位置の表面上で完成することとなる。また、感光体ドラム９ａ上の残留電荷は除電装置９ｅにより除電される。

一方、給紙部（図示略）に載置されている転写紙１１は、給紙ローラ対（図示略）により一番上のものがピックアップされて矢印方向へ搬送され、中間転写ベルト１の表面のフルカラートナー画像と位置合わせされた状態で、搬送ローラ２に当接する転写ローラ１２へと送り出され、転写ローラ１２により、中間転写ベルト１の表面に形成されたフルカラートナー画像がその表面に転写される。

転写後の転写紙１１は、定着器１３へ送り込まれ、その表面に転写されたフルカラートナー画像が熱定着されて、排紙部へ搬送されて排出される。

また、転写紙１１の搬送速度は、中間転写ベルト１の移動速度Ｖと等しく、また、各感光体ドラム６ａ，７ａ，８ａ，９ａの表面の線速度は、移動速度Ｖに等しい。

また、シアン色成分画像形成部６、マゼンタ色成分画像形成部７、イエロー色成分画像形成部８、および、黒色成分画像形成部９のそれぞれの転写位置は、中間転写ベルト１の上での間隔はＬ１に設定されている。すなわち、各感光体ドラム６ａ，７ａ，８ａ，９ａの間隔は、Ｌ１である。

また、転写紙１１の間隔Ｌ２は、間隔Ｌ１よりも大きい値に設定されている。また、転写紙１１は、例えば、Ａ４サイズの用紙を長辺と直交方向に給紙（ＬＥＦ（Ｌｏｎｇ Ｅｄｇｅ Ｆｅｅｄ））されている。

また、図２は、感光体ドラム６ａ，７ａ，８ａ，９ａ（回転体）の駆動装置の一例を示している。

同図において、回転体である感光体ドラム２１（感光体ドラム６ａ，７ａ，８ａ，９ａ）、駆動軸２２、軸受２３および２４、ギヤ２５、フレーム２６、モータ２７、モータ出力軸２８が制御対象となる負荷とその駆動機構であり、コードホイール２９、ロータリーエンコーダ３０、角速度検出回路３１が角速度検出手段、メモリ３２、制御回路３３、演算回路３４、基準クロック発生回路３５、プログラマブルタイマ３６が制御手段である。

また、本実施例において、モータ２７はステッピングモータであり、モータ駆動手段であるモータドライバ３７に入力されるクロックパルスの立上りエッジで励磁相の切替えを行っている。

次に、本実施例における各ブロックの動作について簡単に説明する。感光体ドラム２１は、その駆動軸２２が軸受２３および２４を介して、フレーム２６に回転可能に支持されている。

モータ出力軸２８は歯切りされ、ギア２５に直接噛合せており、モータ２７で発生する駆動力はこのギア２５により前記駆動軸２２に伝達される。本実施例において、前記モータ２１は４００パルスで１回転する１−２相励磁駆動のステッピングモータである。

また、前記モータ出力軸２８と前記ギア２５の減速比は１４：１であり、モータドライバ３７に入力されるクロックパルス５６００発で前記駆動軸２２が１回転する。

前記駆動軸２２には、２８０個のスリットを円周方向に等間隔に形成したコードホイール２９を取り付けている。ロータリエンコーダ３０はこのコードホイール２９に形成されたスリットの有無を読み取って、前記駆動軸２２が１回転する間に２８０個のパルスを出力する。

ここで、前記コードホイール２９の任意のスリットをスリット番号０として仮の基準スリットとし、前記コードホイール２９の回転方向に従ってスリット番号を１、２、…、２７９と仮に割付ける。

スリット番号０、１、…、２７９に対応した前記ロータリエンコーダ３０の出力パルスの番号をそれぞれ、０、１、…、２７９とする。この場合、前記コードホイール２９は前記駆動軸２２に固定されているので、前記ロータリエンコーダ３０の出力パルス番号０は前記駆動軸２２の仮の回転角度０°を表し、出力パルス番号１は前記駆動軸２２の回転角度が約１．２８６°（＝３６０°／２８０）であることを表す。

また、出力パルス番号０と出力パルス番号１の間隔は、前記駆動軸２２が１．２８６°回転する間の平均角速度を表す。また、前記コードホイール２９のスリット番号０は任意に取ることができるので、例えば前記モータ２７が所定の回転速度到達後、最初に発生する前記ロータリエンコーダ３０の出力パルスをパルス番号０とするといった、制御が容易になる方法を選んで基準のスリットおよび出力パルスを決めることが出来る。

次に、角速度検出回路３１は前記ロータリエンコーダ３０が出力するパルス列の間隔を基準クロック発生回路３５が出力する基準クロックで計数して角速度情報に変換する。この角速度情報は前記基準クロックのカウント数で表され、制御回路３３で管理されているメモリ３２に一旦保存される。

本実施例ではこのメモリ３２の内部を、複数の角速度情報保存用テーブル、複数の速度制御信号設定値用テーブル、といった複数のデータテーブルに分割している。演算回路３４は前記角速度情報を前記制御回路３３を介して前記メモリ３２から任意のタイミングで読出し、ソフトウエアでデジタルフィルタ処理を実行して角速度情報の高周波成分を除去し、角速度情報の周波数帯域を前記モータ２７が追従できる範囲に制限する。また、角速度情報の周波数帯域が前記モータ２７の追従できる範囲である場合は帯域制限を行わないように、デジタルフィルタを無効にできるように構成している。

通常、マイクロプロセッサやデジタルシグナルプロセッサを演算回路３４として使用し、制御回路３３の機能やメモリ３２を取り込んでも良い。

本実施例では、前記駆動軸２２の１回転当たりの角速度情報のサンプル数２８０に対し、前記モータ２７の速度制御信号を構成するパルス数、即ち、速度制御信号を可変可能な区間（速度制御区間）の数は５６００であるため、前記帯域制限を行った２８０個の角速度情報を演算回路３４で補完処理して、５６００個の角速度情報Ｂにスケール変換する。

なお、角速度情報を補完処理する効果については後述する。

次に、演算回路３４は角速度情報Ｂから、前記駆動軸２２の角速度変動を打ち消すような角速度変化成分を演算し、速度制御信号を生成するプログラマブルタイマ３６の設定値に重畳し、前記制御回路３３を介して一旦前記メモリ３２にこの設定値を保存する。

前記プログラマブルタイマ３６は、前記角速度検出回路３１と同様に基準クロック発生回路３５の出力する前記基準クロックを計数し、前記メモリ３２に保存された速度制御信号設定値に応じた間隔のクロックパルスを速度制御信号として発生し、モータドライバ３７に出力する。

したがって、前記速度制御信号の設定値は前記基準クロックのカウント数で表される。本実施例では、前記プログラマブルタイマ３６の基準クロックを、前記角速度検出回路３１と共通とすることにより、角速度情報と速度制御信号設定値の関係が整数比になるようにし、前記駆動軸２２の角速度変動を打ち消す角速度変化成分の演算を容易にしている。

前記モータドライバ３７は、前記プログラマブルタイマ３６から入力されたクロックパルスにより前記モータ２７の相信号を切換えて、前記モータ２７の回転速度を制御する。したがって、前記プログラマブルタイマ３６の設定値を適切に調整することによって、前記駆動軸２２の角速度変動を打ち消す制御を行うことが出来る。

また、前記プログラマブルタイマ３６の出力するクロックパルスは前記制御回路３３にも入力されており、例えばこのクロックパルスの立下りエッジを検出して、前記メモリ３２に保存された次のクロックパルス発生のための設定値を前記プログラマブルタイマ３６に書き込む。

前記制御回路３３が読み出す前記メモリ３２上のデータテーブルを切換えることにより、前記駆動軸２２の角速度情報収集時の速度制御信号の生成と、この角速度情報から前記演算回路３４が算出した角速度変動成分を打ち消す速度制御信号の生成を、任意に切換えることが出来、前記駆動軸２２の角速度変動を打ち消す速度制御信号を前記モータドライバ３７に与えることが出来る。

また本実施例では、前記制御回路３３も基準クロック発生回路３５の出力する前記基準クロックで動作させることにより、前記角速度検出回路３１および前記プログラマブルタイマ３６と同期した動作を行う構成としている。

本実施例では、回転体を感光体ドラム２１としているが、例えば、転写ベルトの駆動ローラといった他の回転体にも本発明を実施することにより、感光体ドラム２１と同様に回転角速度の変動を抑制することが出来る。

本実施例では、コードホイール２９のスリット数を２８０としているが、例えば３６０や５６０といったように制御の要求精度に合わせて変更してもよい。

また、本実施例では、２８０個のスリットを円周方向に等間隔に形成したコードホイール２９と、このコードホイール２９のスリットの有無に応じたパルス列を出力するロータリエンコーダ３０と、このロータリエンコーダ３０の出力するパルス列の間隔を角速度情報に変換する角速度検出回路３１で、角速度検出手段を構成しているが、所定の回転角度における回転角速度を検出できる方法であれば、他の構成を用いてもよい。

また、本実施例では、３２ビットのマイクロプロセッサを演算回路３４として使用しているが、デジタルシグナルプロセッサや専用のハードウエアを演算回路３４として使用してもよい。

また、本実施例では、角速度変動成分の高周波成分除去をソフトウエアで行っているが、前記角速度検出回路３１または前記制御回路３３にローパスフィルタとして動作するデジタルフィルタ回路を含んでもよい。また本実施例では、制御回路３３と演算回路３４を独立したブロックとしているが、演算回路３４のマイクロプロセッサで制御回路３３の機能を実行する構成としてもよい。

また、本実施例では、制御手段とモータ駆動手段を別のブロックとして構成しているが、両者を１つのブロックと構成しても良い。

また、本実施例では、モータ２７としてステッピングモータを使用しているが、速度制御信号に相関を持つように速度を可変制御可能なモータであれば、例えばブラシレスモータを使用しても良い。

次に、角速度変化成分の演算方法について、図３を参照して説明する。

まず、前記メモリ３２に、前記角速度検出手段で検出した前記駆動軸２２の実際の角速度情報（実角速度）を保存する。本実施例では、この動作はハードウエアで自動的に行われる（ステップＳＴ１）。

次に、前記メモリ３２に蓄積された前記角速度情報に対して、前記演算回路３４でローパスフィルタの演算処理を実行する。本実施例では、５０次のＦＩＲフィルタをソフトウエアで実行している。前記メモリ３２には、前記駆動軸２２の１回転分以上の角速度情報が保存されており、前記演算回路３４は前記メモリ３２からローパスフィルタ処理を行いたい角速度情報およびその前後２５個の角速度情報、即ち５１個の角速度情報を読み出す。

この５１個の前記角速度情報にあらかじめ算出してある係数を掛けて加算し、前記演算回路３４のワークメモリに保存する。なお、ローパスフィルタ処理後の前記角速度情報を前記メモリ３２に保存する構成としても差し支えない。本実施例では、前記駆動軸２２の１回転分の前記角速度情報２８０個に対してこのローパスフィルタ処理を実行する（ステップＳＴ２）。

次に、ローパスフィルタ処理後の前記角速度情報を速度制御信号のパルス数に合わせるためにスケール変換処理を行う（ステップＳＴ３）。

本実施例では、
角速度情報（２８０個）＜速度制御信号（５６００パルス）
であり、角速度情報を直線補完して５６００個の角速度情報Ｂを生成する。

補完の開始点となる角速度情報をＹ（ｎ）、次の角速度情報をＹ（ｎ＋１）、補完の開始点での角速度情報ＢをＺ（Ｘ＝０）、Ｘ番目の補完点での角速度情報ＢをＺ（Ｘ）、補完の最終点での角速度情報ＢをＺ（Ｘ＝１９）、前記駆動軸２２の１回転当たりの速度制御信号数と角速度情報の数の比をMとすると、Ｚ（Ｘ）は次式で表すことができる。
Ｚ（Ｘ）＝Ｙ（ｎ）＋｛Ｙ（ｎ＋１）−Ｙ（ｎ）｝×Ｘ／Ｍ
ただし、Ｍ＝５６００／２８０＝２０

本実施例では、演算を簡単にするために直線補完を用いているが、より滑らかな補完を行うために高次の関数やスプライン関数等を用いてもよい。

次に前記駆動軸２２の角速度情報Ｂから速度制御信号に重畳する逆位相の角速度変化成分を算出する（ステップＳＴ４）。

補完処理されたｎ番目の角速度情報ＢをＺ（ｎ）、規定の角速度で前記駆動軸２２が回転した場合に検出される設計上の角速度情報の値、即ち前記回転体２の角速度の制御目標値（角速度目標値）をＺ０、角速度情報収集の際のｎ番目の速度制御信号の設定値をＣ（ｎ）、規定の角速度で前記駆動軸２２を回転させるための設計上の速度制御信号の設定値をＣ０、速度制御信号設定値Ｃ０の値を示す基準クロック数と角速度情報Ｚ０の値を示す基準クロック数との比である定数をＰｃｚ、ｎ番目の速度制御信号に対応する前記駆動軸２２の角速度変動を打ち消すような速度制御信号設定値の角速度変化成分をＤ（ｎ）として、このＤ（ｎ）の算出方法を説明する。前記モータ２７の速度制御信号設定値をＣ（ｎ）として回転させた場合、設計上の角速度情報はＺ０のＣ（ｎ）／Ｃ０倍になり、この値をｎ番目の角速度情報ＢであるＺ（ｎ）から引いた値が、ｎ番目の角速度変動の値である。したがって、Ｄ（ｎ）は下式により算出することができる。
Ｄ（ｎ）＝｛Ｚ（ｎ）−Ｚ０×Ｃ（ｎ）／Ｃ０｝×Ｐｃｐ
＝｛Ｚ（ｎ）−Ｚ０×Ｃ（ｎ）／Ｃ０｝×Ｃ０／Ｚ０
＝Ｃ（ｎ）×｛Ｚ（ｎ）−Ｚ０｝／Ｚ０

例えば、Ｚ０＝１６４２１４カウント、Ｃ０＝４２２９カウントとする。前記駆動軸２２の角速度が＋０．３％であった場合、Ｚ（ｎ）はＺ０よりも小さくなり、Ｚ（ｎ）＝１６３７２１となる。

Ｃ（ｎ）＝Ｃ０で角速度情報を収集したとすると、Ｄ（ｎ）＝−１２．６９である。前記駆動軸２２の角速度が−０．３％であった場合、Ｚ（ｎ）はＺ０よりも大きくなり、Ｚ（ｎ）＝１６４７０６となる。Ｃ（ｎ）＝Ｃ０で角速度情報を収集したとすると、Ｄ（ｎ）＝＋１２．６７である。

前記駆動軸２２の角速度が増加している場合は前記モータ２７を減速しなければならないのでＣ（ｎ）を増加させる必要があり、逆に前記駆動軸２２の角速度が減少している場合は前記モータ２７を増速しなければならないのでＣ（ｎ）を減少させる必要がある。

したがって、角速度情報収集の際のｎ番目の速度制御信号の設定値Ｃ（ｎ）からＤ（ｎ）を減算した値が、ｎ番目の速度制御信号の設定値に逆位相の角速度変化成分を重畳した設定値となる。本実施例では、上記演算を繰り返して実施した場合に、前記駆動軸２２の回転角速度変動が発振してしまわないように、前記Ｄ（ｎ）に１以下の定数Ｇを掛けて、Ｃ（ｎ）から減算している。

即ち、ｎ番目の速度制御信号の設定値に逆位相の変動成分を重畳した設定値をＣｎ（ｎ）とすると、
Ｃｎ（ｎ）＝Ｃ（ｎ）−Ｇ×Ｄ（ｎ）
＝Ｃ（ｎ）−Ｇ×Ｃ（ｎ）×｛Ｚ（ｎ）−Ｚ０｝／Ｚ０
＝Ｃ（ｎ）＋Ｇ×Ｃ（ｎ）×｛Ｚ０−Ｚ（ｎ）｝／Ｚ０
としている。

前述の例に示すように、Ｄ（ｎ）は少数点以下の成分が含まれており、本実施例では、Ｃｎ（ｎ）の演算結果に対し、小数点以下を四捨五入している。また、Ｃ（ｎ）≠Ｃ０で角速度情報を収集した場合も前述の式で示すようにＤ（ｎ）を算出可能である。即ち、角速度情報の収集は前記モータ２７を必ずしも一定速度で回転させる必要がない。またこのことは、速度制御信号の設定値に逆位相の変動成分を重畳した設定値を用いた場合でも角速度情報の収集可能であることを意味し、前記駆動軸２２の角速度変動をより小さくするために、本発明の制御を繰返し実施できることを示している。

次に、前記駆動軸２２の１回転当たりの回転速度、即ち、速度制御信号の設定値の前記駆動軸２２の１回転分の合計値が規定値となるように、Ｃｎ（ｎ）の値を調整する（ステップＳＴ５）。

前記Ｃｎ（ｎ）とＣ０の差を前記駆動軸２２の１回転分積算した場合、必ずしも０とはならなず、結果として前記駆動軸２２の１回転当たりの回転速度が規定値から外れてしまう。

本実施例では、前記駆動軸２２の角速度情報Ｂから速度制御信号に重畳する逆位相の変動成分を算出する際に、前記Ｃｎ（ｎ）とＣ０の差を積算する。この差の積算値をＥ、速度制御信号のパルス数をｍとすると、
｜Ｅ｜≧ｍ
の場合は
｜Ｅ｜＜ｍ
となるように全てのＣｎ（ｎ）を等しく増減させる。
｜Ｅ｜＜ｍ
となってからは、設定値を増減させるＣｎ（ｎ）同士の間隔ができるだけ等しくなるように割付けて、Ｃｎ（ｎ）の設定値を増減させ、
｜Ｅ｜＝０
となるように調整する。

次に、前記制御回路３３が読み出す前記メモリ３２上のデータテーブルを切換え、前記駆動軸２２の角速度変動を打ち消す速度制御信号を生成する（ステップＳＴ６）。

本実施例においては、前記プログラマブルタイマ３６への設定値の書き込みは前述の如くハードウエアで行われる。

本実施例では、図３のフローチャートの制御を前記モータ２７の回転が安定してから１回だけ実行することにより、制御による前記回転体２の角速度変動の振動を抑制している。

前記回転体２の角速度変動の経時変化が極短い期間で現れるような場合は、上記制御を繰返し行うことで対応することが出来る。この場合は、制御による前記回転体２の角速度変動の振動を抑制するために、前記制御係数Ｇを１以下にすることが好ましい。

また、本実施例では、前記速度制御信号に前記角速度変化成分を重畳した後で、前記回転体１回転あたりの回転速度が常に一定になるよう調整を行っているが、前記角速度変化成分を算出する段階で調整しても良い。

また、本実施例では図３のフローチャートの制御を順次行っているが、各ステートを個別のタスクに分割し、演算可能なデータが揃っているタスクから処理を行う制御方法を行っても差し支えない。

次に、図４は角速度情報を補完処理する効果の説明図である。角速度情報を補完処理しない場合、図４のＡ点（パルス番号：２０）において、角速度情報がＹ（０）からＹ（２０）に急激に変化する。

また、Ｂ点（パルス番号：４０）においては、Ｙ（２０）からＹ（４０）に急激に変化する。Ｙ（２０）とＹ（０）との差やＹ（４０）とＹ（２０）との差が大きい場合、これらの角速度情報から生成された逆位相の角速度変動成分も必然的に大きくなり、Ａ点やＢ点での角速度補正制御の結果が振動の要因となり、かえって角速度変動を大きくする結果となる場合がある。

また、本実施例のように前記モータ２７にステッピングモータを用いている場合、急激な速度変更は前記モータ２７が脱調する要因となる。これに対し、図４に示す補完処理後の角速度情報は緩やかに変化しており、角速度補正制御による速度変更も緩やかなものとなり、駆動系の振動を押さえることが出来ると共に、ステッピングモータの場合でも脱調を防ぐことが出来る。

次に、図５は、本発明を実施した場合の各速度変動の抑制効果を示すグラフである。制御前は最大で０．０２％であった回転角速度変動が、制御後は０．０００８％に抑制されている。

以上説明したように、本実施例では、回転体と、この回転体の駆動源であるモータと、速度制御信号に相関を持つように前記モータの速度を可変制御可能なモータ駆動手段と、前記回転体と前記モータとを連結する１または複数段のギヤ列と、前記回転体の角速度情報を検出する角速度検出手段と、前記速度制御信号を生成する制御手段とから成り、前記回転体の角速度の制御目標値（角速度目標値）を規定して、前記回転体１または複数回転中の前記角速度目標値に対する角速度変動を打ち消すような角速度変化成分を速度制御信号に重畳して前記回転体の角速度を一定に保つ制御を行う回転体駆動装置において、前記回転体が１回転する間に発生する複数の角速度情報の検出タイミングの内の１つのタイミングを起点として回転体の１または複数回転を１つの制御単位とすると共に、この制御の起点となるタイミングを速度制御信号を生成するタイミングの基準とし、前記回転体の角速度変動を打ち消すために速度制御信号に重畳する角速度変化成分の大きさを、前記角速度目標値と前記角速度検出手段で検出した前記回転体の実際の角速度情報（実角速度）との差の前記角速度目標値に対する比率および制御係数をこの実角速度を検出している期間における速度制御信号の大きさに掛けて算出しているので、直前の回転体の角速度情報に基づいて速度制御信号に重畳する角速度変化成分の演算を行うことが出来、環境変化や経時変化によって、回転体の駆動装置の回転変動の状態が変化した場合も効果的に回転体の角速度変動を抑制できるという利点がある。

また、前記制御係数の大きさを１として、前記回転体の速度制御信号に重畳する角速度変化成分の演算を、前記回転体の回転が安定した後で１回のみ行うことにより、回転体およびその駆動装置の振動やコストアップを抑制しつつ、高精度に回転体の回転制御を行うことができるという利点がある。

また、前記制御係数の大きさを１以下として、前記回転体の速度制御信号に重畳する角速度変化成分の演算を常時行い、前回の速度制御信号に累積して重畳することにより、直前の回転体の角速度情報に基づいて速度制御信号に重畳する角速度変化成分の演算を行うことが出来、環境変化や経時変化によって、回転体の駆動装置の回転変動の状態が変化した場合も効果的に回転体の角速度変動を抑制できるという利点がある。

また、前記モータが追従可能な周波数範囲にローパスフィルタで前記角速度情報の帯域制限を行い、前記回転体の速度制御信号に重畳する角速度変化成分を演算しているので、回転体およびその駆動装置の振動を抑制しつつ、高精度に回転体の回転制御を行うことができるという利点がある。

また、前記角速度検出手段の検出した前記回転体の角速度情報がサンプル数ｎであるデジタル値であり、前記速度制御信号を可変可能な区間（速度制御区間）の数がｍであると共に、ｎ＜ｍの関係が成り立つように構成し、ｎ個の前記角速度情報を補完処理してｍ個のデータに変換した後、前記速度制御信号に重畳する角速度変化成分を演算しているので、回転体およびその駆動装置の振動を抑制しつつ、高精度に回転体の回転制御を行うことができるという利点がある。

また、前記補完処理は、前記角速度情報と前記速度制御区間の関係を予め算出し、前記速度制御区間に対応する前記角速度情報の２点間を直線補完しているので、回転体およびその駆動装置の振動やコストアップを抑制しつつ、高精度に回転体の回転制御を行うことができるという利点がある。

また、前記速度制御信号に重畳する角速度変化成分を、前記回転体１回転あたりの累積値が０となるように調節し、前記回転体の１回転あたりの回転速度が常に一定になるようにしているので、環境変化や経時変化によって、回転体の駆動装置の回転変動の状態が変化した場合も効果的に回転体の角速度変動を抑制できるという利点があると共に、高精度に回転体の回転制御を行うことができるという利点がある。

また、前記角速度変化成分を重畳した後に、前記回転体１回転あたりの回転速度が常に一定になるように前記速度制御信号の値を調整しているので、環境変化や経時変化によって、回転体の駆動装置の回転変動の状態が変化した場合も効果的に回転体の角速度変動を抑制できるという利点があると共に、高精度に回転体の回転制御を行うことができるという利点がある。

また、上記の回転体駆動装置の制御方法のうち少なくとも１つを実施し、前記モータにはブラシレスモータを使用しているので、直前の回転体の角速度情報に基づいて速度制御信号に重畳する角速度変化成分の演算を行うので、環境変化や経時変化によって、回転体の駆動装置の回転変動の状態が変化した場合も効果的に回転体の角速度変動を抑制できるという利点があると共に、コストアップを抑制しつつ、高精度に回転体の回転制御を行うことができるという利点がある。

また、上記の回転体駆動装置の制御方法のうち少なくとも１つを実施し、前記モータにはステッピングモータを使用しているので、直前の回転体の角速度情報に基づいて速度制御信号に重畳する角速度変化成分の演算を行うので、環境変化や経時変化によって、回転体の駆動装置の回転変動の状態が変化した場合も効果的に回転体の角速度変動を抑制できるという利点があると共に、コストアップを抑制しつつ、高精度に回転体の回転制御を行うことができるという利点がある。

本発明の一実施例にかかるカラープリンタ装置の画像形成系の一例を示した概略構成図。 感光体ドラム６ａ，７ａ，８ａ，９ａ（回転体）の駆動装置の一例を示した概略構成図。 角速度変化成分の演算方法を説明するためのフローチャート。 角速度情報を補完処理する効果の説明図。 各速度変動の抑制効果を示すグラフ。

符号の説明

６ａ，７ａ，８ａ，９ａ，２１ 感光体ドラム
２７ モータ
２９ コードホイール
３０ ロータリーエンコーダ
３１ 角速度検出回路
３２ メモリ
３３ 制御回路
３４ 演算回路
３５ 基準クロック発生回路
３６ プログラマブルタイマ
３７ モータドライバ

Claims (7)

1. 回転体と、
   該回転体の駆動軸に駆動力を与えるモータと、
   入力される速度制御信号に基づいて前記モータの速度を制御するモータ駆動手段と、
   前記回転体の角速度情報を検出する角速度検出手段と、
   前記速度制御信号を生成する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、
   前記角速度検出手段が検出した角速度情報と、前記角速度検出手段が角速度情報を検出した際に前記モータ駆動手段に入力された速度制御信号である角速度検出時速度制御信号と、前記回転体の角速度の目標値とに基づいて得られた角速度変化成分に、所定の制御係数を掛けて前記角速度検出時速度制御信号に重畳して第１の情報を生成し、
   前記第１の情報を前記駆動軸１回転分積算した値が前記駆動軸１回転分の速度制御信号の目標値と一致するように前記第１の情報を増減して調整して、当該調整して得られた値を前記速度制御信号とすることを特徴とする回転体駆動装置。
2. 前記角速度変化成分の演算は、前記制御係数の大きさを１とし、前記回転体の回転が安定した後で１回のみ行うことを特徴とする請求項１記載の回転体駆動装置。
3. 前記角速度変化成分の演算は、前記制御係数の大きさを１以下として常時行い、前回の制御単位の速度制御信号に累積して重畳することを特徴とする請求項１記載の回転体駆動装置。
4. 前記角速度変化成分の大きさは、前記モータが追従可能な周波数範囲にローパスフィルタで前記角速度情報の帯域制限を行った上で演算を行うことを特徴とする請求項１乃至３いずれか一項に記載の回転体駆動装置。
5. 前記角速度検出手段の検出した前記回転体の角速度情報がサンプル数ｎであるデジタル値であり、前記速度制御信号を可変可能な速度制御区間の数がｍであると共に、ｎ＜ｍの関係が成り立ち、ｎ個の前記角速度情報を補完処理してｍ個のデータに変換した後、前記角速度検出時速度制御信号に重畳する角速度変化成分を演算することを特徴とする請求項１乃至４いずれか一項に記載の回転体駆動装置。
6. 前記補完処理は、前記角速度情報と前記速度制御区間の関係を予め算出し、前記速度制御区間に対応する前記角速度情報の２点間を直線補完することを特徴とする請求項５記載の回転体駆動装置。
7. 回転体と、
   該回転体の駆動軸に駆動力を与えるモータと、
   入力される速度制御信号に基づいて前記モータの速度を制御するモータ駆動手段と、
   前記回転体の角速度情報を検出する角速度検出手段と、
   前記速度制御信号を生成する制御手段とを備えた回転体駆動装置の制御方法であって、
   前記制御手段が、
   前記角速度検出手段が検出した角速度情報と、前記角速度検出手段が角速度情報を検出した際に前記モータ駆動手段に入力された速度制御信号である角速度検出時速度制御信号と、前記回転体の角速度の目標値とに基づいて得られた角速度変化成分に、所定の制御係数を掛けて前記角速度検出時速度制御信号に重畳して第１の情報を生成し、
   前記第１の情報を前記駆動軸１回転分積算した値が前記駆動軸１回転分の速度制御信号の目標値と一致するように前記第１の情報を増減して調整して、当該調整して得られた値を前記速度制御信号とすることを特徴とする回転体駆動装置の制御方法。