JP5736934B2 - Drive control apparatus, image forming apparatus, drive control method, and program - Google Patents

Drive control apparatus, image forming apparatus, drive control method, and program Download PDF

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本発明は、電動機の駆動を制御する駆動制御技術に関し、特に、着脱可能に設置されたユニットを駆動させる電動機の加速領域での駆動を安定化させる駆動制御技術に関する。   The present invention relates to a drive control technique for controlling the drive of an electric motor, and more particularly to a drive control technique for stabilizing the drive in an acceleration region of an electric motor that drives a unit that is detachably installed.

レーザプリンタ、複写機といった電子写真方式を用いた画像形成装置では、光書き込みによって静電潜像を感光体上に形成し、当該静電潜像にトナーを付着させて顕像化を行う。その後、感光体上に形成されたトナー画像は用紙に転写され、熱及び圧力を加えられることで用紙上に印刷画像が形成される。   In an image forming apparatus using an electrophotographic method such as a laser printer or a copying machine, an electrostatic latent image is formed on a photosensitive member by optical writing, and toner is attached to the electrostatic latent image to make a visible image. Thereafter, the toner image formed on the photosensitive member is transferred to a sheet, and a print image is formed on the sheet by applying heat and pressure.

また、フルカラーの画像形成装置では、中間転写体上に異なる色の複数のトナー画像を重ねて転写(一次転写)した後、中間転写体上のトナー像を用紙に転写(二次転写)するプロセスを経て最終的なフルカラー画像を形成する方式がある。   In a full-color image forming apparatus, a process of transferring (primary transfer) a plurality of toner images of different colors on an intermediate transfer member and then transferring (secondary transfer) the toner image on the intermediate transfer member to a sheet. There is a method of forming a final full-color image through the above.

画像形成装置に設けられた一次転写や二次転写、定着といったプロセスを実行する各ユニットはメンテナンス等のために脱着可能に設けられるのが一般的である。これらの脱着機構には、ギヤやカップリングの噛合いによるバックラッシュ等の大きなガタがあり、ユニット自体には剛性の低いシャフトやブレードが使用されていることによるバネ成分や摩擦成分といった変動成分を有している。   In general, each unit that performs processes such as primary transfer, secondary transfer, and fixing provided in an image forming apparatus is detachably provided for maintenance or the like. These attachment / detachment mechanisms have large backlash and other backlash due to the engagement of gears and couplings, and the unit itself has variable components such as spring components and friction components due to the use of low-rigidity shafts and blades. Have.

そのため、各ユニットをメンテナンス等のために脱着させると、各部位の応力が一旦開放状態になったことや、ギヤ等の噛合わせによってユニットの駆動方向に対するガタが大きな状態になる場合がある。この様な状態でユニットを駆動させると、ギヤやカップリング等が噛合う衝撃等によって、各ユニットの速度等を検出するエンコーダが異常速度を検知してしまうことがある。   For this reason, when each unit is detached and attached for maintenance or the like, the stress at each part may be once released, or there may be a large amount of play in the driving direction of the unit due to meshing of gears or the like. When the unit is driven in such a state, an encoder that detects the speed or the like of each unit may detect an abnormal speed due to an impact with which a gear, a coupling, or the like meshes.

エンコーダを使用した駆動装置のフィードバック制御系に上記した変動成分等の非線形要素を原因とする異常速度等が発生すると、場合によっては制御が振動的になり、不安定化してしまう可能性がある。画像形成装置によっては、例えば各ユニットが規定時間内に所定速度で駆動されない場合には、装置異常と判定されてエラー表示されるという問題が生じることもある。   If an abnormal speed or the like caused by a nonlinear element such as the above-described fluctuation component occurs in the feedback control system of the drive device using the encoder, the control may become oscillating and unstable in some cases. Depending on the image forming apparatus, for example, when each unit is not driven at a predetermined speed within a specified time, there is a problem that it is determined that the apparatus is abnormal and an error is displayed.

ユニットの脱着後であっても、一度起動されればギヤが一方向に当たることでバックラッシュが低減し、各部位のねじれ等が定常状態になる。そこで、モータ起動時のみフィードバック(閉ループ)による制御をせず、フィードフォワード(開ループ)による制御によって駆動制御装置を安定化させることも考えられる。   Even after the unit is detached and attached, once it is started, the backlash is reduced by the gear hitting in one direction, and the torsion of each part becomes a steady state. Therefore, it is conceivable that the drive control device is stabilized by feedforward (open loop) control without performing feedback (closed loop) control only when the motor is started.

しかしながら、この場合にはフィードバックによる補償をしていないため負荷の状態によっては立上げ時間に大きなばらつきが出てしまったり、フィードフォワード制御からフィードバック制御に切り替えるときの過渡応答がスムーズでなくなる(非連続的になる)等の問題がある。   However, since compensation by feedback is not performed in this case, the start-up time varies greatly depending on the load state, or the transient response when switching from feedforward control to feedback control is not smooth (discontinuous) Problem).

そこで、例えば特許文献1には、電動機に連結された制御対象の剛性が低いことを原因とする振動の発生を防止するために、電動機へのトルク指令値に対して振動を励起する周波数の利得を下げる特性と、励起周波数よりも高域周波数の利得を抑える特性と、を併せ持つフィルタリングを行う電動機の制御方法が開示されている。   Therefore, for example, Patent Document 1 discloses a gain of a frequency for exciting vibration with respect to a torque command value to the electric motor in order to prevent generation of vibration due to low rigidity of a control target connected to the electric motor. Has disclosed a method for controlling an electric motor that performs filtering having both a characteristic for lowering the frequency and a characteristic for suppressing a gain at a higher frequency than the excitation frequency.

上記の制御方法によれば、電動機へのトルク指令値が過大な値になることを自動的に防止できるため、制御対象の特性等によらず、常に自動的に電動機及び制御対象の振動を抑制することができる。   According to the above control method, it is possible to automatically prevent the torque command value to the motor from becoming an excessive value, so that the vibration of the motor and the controlled object is always automatically suppressed regardless of the characteristics of the controlled object. can do.

しかしながら、特許文献1に係る方法によれば、制御対象の剛性が低いことを原因とする機械共振の防止には有効であるが、バックラッシュ等の非線形要素によって電動機の駆動を検知するエンコーダ等が誤検知すると、制御が不安定化してしまう場合があった。   However, according to the method according to Patent Document 1, it is effective in preventing mechanical resonance caused by low rigidity of the controlled object, but an encoder or the like that detects the driving of the motor by a non-linear element such as backlash. If it is detected incorrectly, the control may become unstable.

そこで本発明では、電動機の起動時において、機構のバックラッシュ等のギヤの噛合いで生じる衝撃によってエンコーダ等の検出系が加振され、機構の速度や位置が誤検出された場合であっても、フィードバック制御系が安定となるような駆動制御装置、画像形成装置、駆動制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。   Therefore, in the present invention, at the time of starting the electric motor, even when the detection system such as the encoder is vibrated by the impact generated by the meshing of the gear such as the backlash of the mechanism, and the speed and position of the mechanism are erroneously detected, An object of the present invention is to provide a drive control device, an image forming apparatus, a drive control method, and a program in which a feedback control system becomes stable.

本発明は、上記課題に鑑み、電動機と、前記電動機の出力を伝達する伝達機構部と、前記伝達機構部に連結することで前記電動機の出力により駆動される従動機構部と、前記電動機、前記伝達機構部又は前記従動機構部のいずれか1つの速度又は位置を検出する検出部と、前記検出部の出力値と目標値との偏差の値に基づき、補償器を用いて所定の演算を行う補償器演算部と、前記補償器演算部の演算結果に基づいて前記電動機を駆動させる電動機駆動部と、前記補償器演算部に入力する前記偏差の値制限る偏差制限部と、を有し、前記補償器演算部は、前記補償器の出力に基づく前記電動機の駆動方向が、前記電動機に設定されている駆動方向と異なる場合に、前記補償器に所定の積分値を設定し、前記電動機駆動部に所定の値を設定することを特徴とする。 In view of the above problems, the present invention provides an electric motor, a transmission mechanism that transmits the output of the electric motor, a driven mechanism that is driven by the output of the electric motor by being connected to the transmission mechanism, the electric motor, Based on a detection unit that detects the speed or position of either the transmission mechanism unit or the driven mechanism unit, and a deviation value between the output value of the detection unit and the target value, a predetermined calculation is performed using a compensator. Yes and compensator calculating section, a motor drive unit for driving the motor based on the calculation result of the compensator calculating unit, said compensator that limits the value of the deviation to be input to the arithmetic unit deviation limiting section, the The compensator computing unit sets a predetermined integral value in the compensator when the driving direction of the electric motor based on the output of the compensator is different from the driving direction set in the electric motor, Set a predetermined value to the motor drive Characterized in that that.

本発明の実施形態によれば、駆動機構の制御が不安定化するような、例えばギヤやカップリングの噛合わせによるバックラッシュや、着脱するユニットのシャフトやブレードの捩れ等による変動成分といった非線形要素を有する駆動制御装置であっても、短時間で高精度に加速させて定常状態の速度に到達させることができる。   According to the embodiment of the present invention, non-linear factors such as backlash due to meshing of gears and couplings, fluctuation components due to torsion of shafts and blades of units to be attached and detached, etc., which cause the control of the drive mechanism to become unstable. Even a drive control device having the above can be accelerated with high accuracy in a short time to reach a steady state speed.

特に、上記の非線形要素が原因となってエンコーダ等の検出系が駆動速度等を誤検知した場合であっても、駆動開始から定常状態に至るまでの起動時間がばらつくことがなく、また、制御が振動的になることがない、安定的な駆動制御による立上げを可能にする。   In particular, even when a detection system such as an encoder misdetects the drive speed due to the nonlinear element described above, the startup time from the start of driving to the steady state does not vary, and control This makes it possible to start up by stable drive control without causing vibration.

実施形態に係る画像形成装置の概略を示す図1 is a diagram schematically illustrating an image forming apparatus according to an embodiment. 実施形態に係る二次転写部及び中間転写ベルトクリーニング部の構成を示す図FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a secondary transfer unit and an intermediate transfer belt cleaning unit according to the embodiment. 実施形態に係る二次転写ローラ及び中間転写ベルトクリーニングローラの駆動機構の概略を示す図FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a drive mechanism of a secondary transfer roller and an intermediate transfer belt cleaning roller according to the embodiment. 実施形態に係る駆動制御装置のフィードバック制御系の構成例を示す図The figure which shows the structural example of the feedback control system of the drive control apparatus which concerns on embodiment. 駆動制御装置のフィードバック制御のブロック線図を示す図The figure which shows the block diagram of the feedback control of a drive control apparatus 第1の実施形態に係る駆動制御装置のフィードバック制御のブロック線図を示す図The figure which shows the block diagram of the feedback control of the drive control apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第3の実施形態に係る駆動制御装置のフィードバック制御のブロック線図を示す図The figure which shows the block diagram of the feedback control of the drive control apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 実施形態に係る補償器のフィルタ演算を説明する図The figure explaining the filter calculation of the compensator concerning an embodiment 第2の実施形態に係る積分ゲインの制御例を示す図The figure which shows the example of control of the integral gain which concerns on 2nd Embodiment 駆動制御装置の駆動制御結果の例を示す図The figure which shows the example of the drive control result of a drive control apparatus 非線形要素により駆動制御が不安定化した例を示す図Diagram showing an example of unstable drive control due to nonlinear elements 第1の実施形態に係る駆動制御装置の駆動制御結果の例を示す図The figure which shows the example of the drive control result of the drive control apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る偏差制限部の処理例を示すフローチャートThe flowchart which shows the process example of the deviation limiting part which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る補償器演算部の処理例を示すフローチャートThe flowchart which shows the process example of the compensator calculating part which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る加速判定部の処理例を示すフローチャートThe flowchart which shows the process example of the acceleration determination part which concerns on 3rd Embodiment.

以下、本発明の好適な実施の形態(以下「実施形態」という)について、図面を用いて詳細に説明する。
<画像形成装置の概要>
図1に、本実施形態に係るカラー画像形成装置100の構成を示す。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described in detail with reference to the drawings.
<Outline of image forming apparatus>
FIG. 1 shows a configuration of a color image forming apparatus 100 according to the present embodiment.

画像形成装置100は、感光体40、感光体40を帯電させる帯電装置18、帯電された感光体40上に形成された静電潜像にトナーを付着させる現像装置61等を含む現像部を、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、黒(K)の各色ごとに複数有する、いわゆるタンデム方式の画像形成装置である。   The image forming apparatus 100 includes a developing unit including a photoreceptor 40, a charging device 18 that charges the photoreceptor 40, a developing device 61 that attaches toner to an electrostatic latent image formed on the charged photoreceptor 40, and the like. This is a so-called tandem type image forming apparatus having a plurality of colors for each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K).

各色の現像部の感光体40に形成されたトナー画像は、中間転写ベルト10に一次転写されて色重ねされ、二次転写ローラ23及び対向ローラ24の間を用紙Pが搬送される間にバイアスを印加されることによって用紙P上に二次転写される。   The toner images formed on the photoconductors 40 of the developing portions of the respective colors are primarily transferred to the intermediate transfer belt 10 and are overlaid with colors, and are biased while the paper P is conveyed between the secondary transfer roller 23 and the opposing roller 24. Is secondarily transferred onto the paper P.

カラートナー画像を乗せた用紙Pは、さらに搬送されて定着装置25を通過する際に熱と圧力を加えられて用紙P上にトナー画像が定着され、機外に排出される。
<二次転写部及び中間転写ベルトクリーニングの概要>
図2に、本実施形態に係る二次転写部及び中間転写ベルトクリーニング部の構成例を示す。
The paper P on which the color toner image is placed is further conveyed and applied with heat and pressure when passing through the fixing device 25, whereby the toner image is fixed on the paper P and discharged outside the apparatus.
<Outline of secondary transfer and intermediate transfer belt cleaning>
FIG. 2 shows a configuration example of the secondary transfer unit and the intermediate transfer belt cleaning unit according to the present embodiment.

二次転写部は、二次転写ローラ23と二次転写対向ローラ24とで構成される。2つのローラ23,24の間を用紙Pが搬送されて通過する際に、圧力及び電位差を与えることで、中間転写ベルト10上のトナー画像101が用紙Pに転写される。   The secondary transfer unit includes a secondary transfer roller 23 and a secondary transfer counter roller 24. When the paper P is conveyed and passed between the two rollers 23 and 24, a toner image 101 on the intermediate transfer belt 10 is transferred to the paper P by applying a pressure and a potential difference.

二次転写部において、用紙Pは二次転写ローラ23と中間転写ベルト10との間で挟持搬送される。そのため、二次転写ローラ23の回転速度は用紙Pの搬送速度に関わり、回転速度にばらつきが生じると、用紙Pの搬送速度にもばらつきが発生するため、結果として画像むらや画像倍率の変動といった問題が発生してしまう。従って、二次転写ローラ23の駆動制御は、画像品質を維持するためにも高精度に行う必要がある。   In the secondary transfer portion, the paper P is nipped and conveyed between the secondary transfer roller 23 and the intermediate transfer belt 10. For this reason, the rotational speed of the secondary transfer roller 23 is related to the transport speed of the paper P. If the rotational speed varies, the transport speed of the paper P also varies. A problem will occur. Accordingly, the drive control of the secondary transfer roller 23 needs to be performed with high accuracy in order to maintain the image quality.

二次転写ローラ23に付着したトナーは、クリーニングブレード111によって掻き取られて除去される。クリーニングブレード111はゴム等の弾性材料が用いられ、二次転写ローラ23に接触して設けられているため、二次転写ローラ23を脱着後に駆動開始する際には、駆動を不安定化させる要因になる場合がある。また、二次転写ローラ23のクリーニングは、付着トナーを除去できれば良く、クリーニングブラシ等を用いることもできる。   The toner adhering to the secondary transfer roller 23 is scraped off by the cleaning blade 111 and removed. The cleaning blade 111 is made of an elastic material such as rubber and is provided in contact with the secondary transfer roller 23. Therefore, when the drive starts after the secondary transfer roller 23 is detached, a factor that destabilizes the drive. It may become. The secondary transfer roller 23 may be cleaned as long as the adhered toner can be removed, and a cleaning brush or the like can be used.

二次転写部において用紙Pに転写されず、中間転写ベルト10上に残留したトナーは、クリーニングローラ22によって回収され、未転写トナーが除去された中間転写ベルト10は、次の画像形成に供される。   The toner that is not transferred to the paper P in the secondary transfer portion and remains on the intermediate transfer belt 10 is collected by the cleaning roller 22, and the intermediate transfer belt 10 from which the untransferred toner has been removed is used for the next image formation. The

中間転写ベルト10のクリーニングローラ22は、ゴムローラ、ブラシローラ及びスポンジローラ等で構成することができる。いずれの場合にも中間転写ベルト10に付着した転写残トナーを回収し、回収されたトナーは不図示の機構により廃トナーボトルまで搬送される。
<二次転写駆動機構の概略>
図3に、本実施形態に係る二次転写ローラ23及び中間転写ベルト10のクリーニングローラ22を含む駆動機構の概略を示す。
The cleaning roller 22 of the intermediate transfer belt 10 can be constituted by a rubber roller, a brush roller, a sponge roller, or the like. In any case, the transfer residual toner adhering to the intermediate transfer belt 10 is collected, and the collected toner is conveyed to a waste toner bottle by a mechanism (not shown).
<Outline of secondary transfer drive mechanism>
FIG. 3 schematically shows a drive mechanism including the secondary transfer roller 23 and the cleaning roller 22 of the intermediate transfer belt 10 according to the present embodiment.

電動機であるモータ110の駆動力は、伝達機構部107を介して、従動機構部である二次転写ローラ23及びクリーニングローラ22に伝達される。   The driving force of the motor 110 that is an electric motor is transmitted to the secondary transfer roller 23 and the cleaning roller 22 that are driven mechanisms via the transmission mechanism 107.

モータ110はDCブラシレスモータや、DCブラシ付モータでも良く、フィードバック制御が可能なモータであれば好適である。   The motor 110 may be a DC brushless motor or a DC brush motor, and is preferably a motor capable of feedback control.

二次転写ローラ23及びクリーニングローラ22にはカップリング等の脱着機構106が設けられており、各ユニットのメンテナンス等のために脱着することが出来る様に構成されている。二次転写ローラ23とクリーニングブレード111を含むユニットと、クリーニングローラ22を有するユニットは、図中に点線102、103で示した部分で脱着可能に設けられている。   The secondary transfer roller 23 and the cleaning roller 22 are provided with an attachment / detachment mechanism 106 such as a coupling so that the attachment / detachment can be performed for maintenance of each unit. A unit including the secondary transfer roller 23 and the cleaning blade 111 and a unit including the cleaning roller 22 are provided so as to be detachable at portions indicated by dotted lines 102 and 103 in the drawing.

二次転写ローラ23の回転速度は用紙Pの搬送速度に関与するため、画像品質に影響を及ぼす。そのため、検出部であるエンコーダ109を用いて位置又は速度に基づいてフィードバック制御を行い、駆動を高精度に制御している。   Since the rotation speed of the secondary transfer roller 23 is related to the conveyance speed of the paper P, it affects the image quality. Therefore, feedback control is performed based on the position or speed using the encoder 109 which is a detection unit, and the drive is controlled with high accuracy.

本実施形態に係る画像形成装置100では、モータ110から伝達機構において一段減速後のギヤにエンコーダ109を設けている。検出部としてのエンコーダ109を設ける位置は、モータ110の軸や、従動機構部107である二次転写ローラ23及びクリーニングローラ22の軸等に設けることもできる。   In the image forming apparatus 100 according to the present embodiment, the encoder 109 is provided in the gear after the first reduction in the transmission mechanism from the motor 110. The position where the encoder 109 serving as the detection unit is provided may be provided on the shaft of the motor 110, the shafts of the secondary transfer roller 23 and the cleaning roller 22 which are the driven mechanism unit 107, or the like.

二次転写ローラ23等の各ユニットは、メンテナンス等のために脱着可能に設けられるため、駆動源となるモータ110、伝達機構部107及び駆動を検出するエンコーダ109とは切り離せる構造とするのが一般的である。   Since each unit such as the secondary transfer roller 23 is detachably provided for maintenance or the like, the unit can be separated from the motor 110 serving as a drive source, the transmission mechanism 107, and the encoder 109 detecting the drive. It is common.

エンコーダ109は、スリットが刻まれたコードホイール108と、スリットを光学的に読み取るエンコーダセンサ103とで構成される。本実施形態においては、光学式のエンコーダ109を用いたが、磁気式のエンコーダを用いることもできる。また、アナログ式やデジタル式を用いることもできる。さらに、レゾルバや位置ではなく速度として検出するタコジェネレータでも良い。   The encoder 109 includes a code wheel 108 with a slit and an encoder sensor 103 that optically reads the slit. In the present embodiment, the optical encoder 109 is used, but a magnetic encoder can also be used. Also, an analog type or a digital type can be used. Furthermore, a tachometer that detects a speed instead of a resolver or a position may be used.

エンコーダ109による実速度の検出は、エンコーダパルスの間隔を基準クロックで計測する周期カウント方式や、エンコーダパルスをアップダウンカウンタでカウントし、その差分から算出する方式、高い周波数のエンコーダパルスをローパスフィルタ等で平滑化する方法等、どの様な方法でも良い。
<フィードバック制御系について>
図5に、一般的に用いられている駆動制御装置のフィードバック制御のブロック線図の例を示す。ここでは、速度を制御する速度制御系の例を示す。
The actual speed is detected by the encoder 109, such as a period counting method in which the interval between encoder pulses is measured with a reference clock, a method in which encoder pulses are counted with an up / down counter and calculated from the difference, a high-frequency encoder pulse with a low-pass filter, etc. Any method such as a smoothing method may be used.
<About feedback control system>
FIG. 5 shows an example of a block diagram of feedback control of a commonly used drive control device. Here, an example of a speed control system for controlling the speed is shown.

目標速度と、エンコーダ109によって検出された実速度は、比較器201によって比較され、速度偏差が出力される。この速度偏差は補償器202で所定のフィルタ演算が行われ、電動機駆動部であるモータドライバ126にモータ電圧値又は電流値の指示を行う。   The target speed and the actual speed detected by the encoder 109 are compared by the comparator 201, and a speed deviation is output. The speed deviation is subjected to a predetermined filter calculation by the compensator 202, and a motor voltage value or a current value is instructed to the motor driver 126 which is an electric motor driving unit.

モータ110はモータドライバ126によって駆動され、伝達機構部107及び二次転写ローラ23等の従動機構部203を駆動させる。駆動時の速度は、伝達機構部107に取り付けたエンコーダ109によって検出される。   The motor 110 is driven by a motor driver 126 to drive the driven mechanism unit 203 such as the transmission mechanism unit 107 and the secondary transfer roller 23. The speed at the time of driving is detected by the encoder 109 attached to the transmission mechanism unit 107.

前記した補償器202のフィルタ演算は、比例+積分補償器(PIフィルタ)や、比例+積分+微分補償器(PIDフィルタ)や、位相補償器等の古典制御理論に基づいて行うことができる。また、状態フィードバック等の現代制御理論や、H∞等のロバスト制御理論に基づいても良く、どの様な形式の補償器でも用いることができる。   The filter operation of the compensator 202 can be performed based on a classical control theory such as a proportional + integral compensator (PI filter), a proportional + integral + differential compensator (PID filter), a phase compensator, or the like. Further, it may be based on a modern control theory such as state feedback or a robust control theory such as H∞, and any type of compensator can be used.

図8に、一般的なPIフィルタを用いた場合の補償器のフィルタ演算を説明する図を示す。   FIG. 8 is a diagram for explaining the filter operation of the compensator when a general PI filter is used.

PIフィルタは、図8(a)及び(b)に示した様なブロック線図で表され、比例ゲインKp、積分ゲインKiもしくはKi´を調整することにより、制御系の応答特性を制御できる。   The PI filter is represented by a block diagram as shown in FIGS. 8A and 8B, and the response characteristic of the control system can be controlled by adjusting the proportional gain Kp and the integral gain Ki or Ki ′.

モータドライバ126は、PWM入力、アナログ入力、数値入力のいずれでも良く、出力形式もPWM出力でもアナログ出力等でも良い。ここでは、電圧制御型のモータドライバ126として説明するが、電流制御型のモータドライバを用いることもできる。電流制御型の場合は、電流とモータトルクが比例することになる。   The motor driver 126 may be any of PWM input, analog input, and numerical input, and the output format may be PWM output or analog output. Here, the voltage control type motor driver 126 will be described, but a current control type motor driver can also be used. In the case of the current control type, the current and the motor torque are proportional.

また、位置制御フィードバック系の場合には、検出してフィードバックする値がエンコーダ109による位置を示す値となり、補償器202をそれに合わせる形に構成し、図5に示した制御系の外側に位置のフィードバックループが付くだけであり、基本的構成は同様である。
<駆動制御装置のフィードバック制御系の構成>
図4に、本実施形態に係る駆動制御装置のフィードバック制御系の構成例を示す。
Further, in the case of the position control feedback system, the value detected and fed back becomes a value indicating the position by the encoder 109, and the compensator 202 is configured so as to match it, and the position of the position outside the control system shown in FIG. Only the feedback loop is attached, and the basic configuration is the same.
<Configuration of feedback control system of drive control device>
FIG. 4 shows a configuration example of a feedback control system of the drive control apparatus according to the present embodiment.

CPU120は、シーケンス動作や各種フィルタ演算等を行い、各種CPU周辺器はバス129で接続されている。   The CPU 120 performs a sequence operation, various filter operations, and the like, and various CPU peripheral devices are connected by a bus 129.

ROM121はCPU120における演算に使用するプログラムを格納している。   The ROM 121 stores a program used for calculation in the CPU 120.

RAM122はCPU120の外部記憶部であり、演算用の変数等が格納されている。   A RAM 122 is an external storage unit of the CPU 120 and stores variables for calculation.

周期カウンタ123は、エンコーダ109のパルス間隔を基準クロックで計測するものであり、その結果の逆数の演算をCPU120で行うことにより、速度が算出される。   The period counter 123 measures the pulse interval of the encoder 109 using a reference clock, and the CPU 120 performs a reciprocal calculation of the result to calculate the speed.

PIO124は、周辺機器からの入出力用のデジタルポートであり、モータドライバ126のON/OFF等に使用される。   The PIO 124 is a digital port for input / output from a peripheral device, and is used for ON / OFF of the motor driver 126 and the like.

PWM発振器125は、モータドライバ126へモータ電圧相当のPWM値の設定を行う。PWM発振器125以外にも、アナログ入力のモータドライバ126であれば、ADコンバータ等のアナログ出力を用いることができる。   The PWM oscillator 125 sets a PWM value corresponding to the motor voltage to the motor driver 126. In addition to the PWM oscillator 125, an analog output such as an AD converter can be used in the case of an analog input motor driver 126.

モータドライバ126は、モータ110のロータ位置をホール出力HU、HV、HWで検出し、U相、V相、W相のコイルに電圧を印加して電流を流し、モータ110を駆動する。   The motor driver 126 detects the rotor position of the motor 110 with the hall outputs HU, HV, and HW, applies a voltage to the U-phase, V-phase, and W-phase coils to drive current, and drives the motor 110.

モータ110が駆動することにより、伝達機構部107を介して従動機構部203が駆動される。本実施形態では、伝達機構部107が駆動する速度をエンコーダ109によって検出している。
<起動時の駆動制御について>
図10に、駆動制御装置の駆動制御結果の例を示す。図中の点線は目標速度であり、実線はエンコーダ109によって検出された実速度である。
When the motor 110 is driven, the driven mechanism unit 203 is driven via the transmission mechanism unit 107. In this embodiment, the encoder 109 detects the speed at which the transmission mechanism unit 107 is driven.
<About drive control at startup>
FIG. 10 shows an example of the drive control result of the drive control device. The dotted line in the figure is the target speed, and the solid line is the actual speed detected by the encoder 109.

図示した様に、時間t0にて起動されると、モータ110が目標速度に追従する様に駆動することで、エンコーダ109によって検出された実速度が急速に立ち上がっている。続けてモータ110は加速され、時間t1にて検出速度が目標速度に到達し、その速度を維持する様に制御されている。   As illustrated, when the motor 110 is started at time t0, the actual speed detected by the encoder 109 is rapidly increased by driving the motor 110 so as to follow the target speed. Subsequently, the motor 110 is accelerated, and the detected speed reaches the target speed at time t1 and is controlled so as to maintain the speed.

起動時において機構部が問題無く駆動し、エンコーダ109によって異常値が検出される様なことがなければ、図示した様な目標速度に沿った駆動制御を行うことができる。   If the mechanism unit is driven without any problem at the time of startup and no abnormal value is detected by the encoder 109, drive control along the target speed as shown in the figure can be performed.

しかしながら、図3に示した駆動機構には、多くの非線形要素が含まれている。非線形要素としては、例えば、ギヤの噛合わせやカップリングによるバックラッシュ、二次転写ローラ23やクリーニングローラ105等の軸の捩れ、二次転写ローラ23をクリーニングするクリーニングブレード111の変形、クリーニングローラ105表面のブラシの変形等が挙げられる。これらの非線形要素は、モータ110の起動時にエンコーダ109の検出値に影響を与え、制御系が不安定化する要因となる。   However, the drive mechanism shown in FIG. 3 includes many nonlinear elements. Nonlinear elements include, for example, backlash due to gear meshing and coupling, twisting of shafts such as the secondary transfer roller 23 and the cleaning roller 105, deformation of the cleaning blade 111 that cleans the secondary transfer roller 23, and the cleaning roller 105. For example, deformation of the surface brush may be mentioned. These non-linear elements affect the detection value of the encoder 109 when the motor 110 is started, and cause the control system to become unstable.

例えば、一つのモータ110から伝達機構部107を介して複数の従動機構部203を駆動させる構成において、エンコーダ109を伝達機構部107に設けた場合に、上記した非線形要素の影響を受け易くなる。   For example, in a configuration in which a plurality of driven mechanism units 203 are driven from one motor 110 via the transmission mechanism unit 107, when the encoder 109 is provided in the transmission mechanism unit 107, it is easily affected by the above-described nonlinear elements.

本実施形態の構成では、メンテナンス等のために従動機構部203の一つである二次転写ローラ23を一旦取り外し、調整動作後に再度組み付けた様な場合に、伝達機構部107のギヤの当たりが変化したり、応力が一度開放される等によって、定常駆動時とは制御対象の特性が変化してしまう。その状態で起動すると、ギヤのバックラッシュ等による衝撃によって伝達機構部107に取り付けられたエンコーダ109が加振されて異常速度が検出され、制御が不安定化してしまう場合がある。   In the configuration of the present embodiment, when the secondary transfer roller 23 which is one of the driven mechanism portions 203 is temporarily removed for maintenance or the like and is reassembled after the adjustment operation, the gear of the transmission mechanism portion 107 is hit. The characteristic of the controlled object changes from that at the time of steady driving due to change or release of stress once. When activated in this state, the encoder 109 attached to the transmission mechanism 107 is vibrated by an impact caused by a gear backlash or the like, whereby an abnormal speed is detected, and the control may become unstable.

この場合において、従動機構部203の脱着によってモータ110に従動する機構部のイナーシャが変化し、制御が不安定化することも考えられるが、本実施形態においては減速機構を用いているためにイナーシャの変化が駆動制御に与える影響はほぼ無いものと考えられる。   In this case, the inertia of the mechanism portion driven by the motor 110 may change due to the attachment / detachment of the driven mechanism portion 203, and the control may become unstable. However, in this embodiment, since the deceleration mechanism is used, the inertia is used. It is considered that there is almost no influence on the drive control due to the change of.

次に図11に、上記した非線形要素による影響を受けた場合の駆動制御結果の例を示す。   Next, FIG. 11 shows an example of a drive control result in the case of being affected by the above-described nonlinear element.

ユニットの脱着を経て時間t0にて起動した後、時間t1で目標速度を大きく超えた値がエンコーダ109によって検出されている。   After starting up at time t0 after the unit is detached, the encoder 109 detects a value that greatly exceeds the target speed at time t1.

この様な大きな速度変化は、補償器202の積分器に積算されてしまうため、その後の応答に遅れが生じ、時間t2にて目標速度に到達するまでに振動的な動作を繰り返すことになる。   Since such a large speed change is integrated in the integrator of the compensator 202, a delay occurs in the subsequent response, and the oscillatory operation is repeated until the target speed is reached at time t2.

振動的な動作が収束するまでに時間を要すると、装置異常が発生したとして装置の起動が失敗したものと判断される場合や、振動的な動作によって機構部が壊れてしまう、といった問題が生じる場合がある。   If it takes time for the vibrational operation to converge, problems such as the case where it is determined that the device has failed to start up due to the occurrence of a device abnormality or the mechanism part is broken due to the vibrational operation occur. There is a case.

エンコーダ109によって異常値が検出された場合であっても、起動時にフィードバック制御を行わなければ、非線形要素による影響を受けた後でも不安定化することは無いと考えられる。しかし、負荷の大きさによっては起動時間にばらつきが生じたり、起動後にフィードバック制御に切り替えた際に応答遅れが生じる可能性があるため好ましくない。   Even if an abnormal value is detected by the encoder 109, it is considered that if the feedback control is not performed at the time of activation, the encoder 109 does not become unstable even after being influenced by the nonlinear element. However, depending on the size of the load, the startup time may vary, and a response delay may occur when switching to feedback control after startup.

また、制御を安定化するために、定常駆動時に速度偏差が小さく(制御性能が高く)なるように設計された補償器202をそのまま使用しても、制御が振動的になってしまったり、最悪の場合には発振して制御系を壊してしまうことがある。
[第1の実施形態]
図6に、第1の実施形態に係る駆動制御装置のフィードバック制御のブロック線図の例を示す。
Also, even if the compensator 202 designed so that the speed deviation is small (high control performance) during steady driving is used to stabilize the control, the control becomes oscillating or worst. In this case, the control system may be broken due to oscillation.
[First Embodiment]
FIG. 6 shows an example of a block diagram of feedback control of the drive control apparatus according to the first embodiment.

第1の実施形態に係る駆動制御装置では、図5に示した駆動制御装置に加えて、目標速度とエンコーダ109によって検出された実速度を比較する比較器201の後段に、偏差制限部204を有する。また、伝達機構部107を有し、従動機構部203は伝達機構部107を介してモータ110によって駆動される様に構成している。補償器演算部205は、補償器202を用いて所定の補償器演算を行う。   In the drive control apparatus according to the first embodiment, in addition to the drive control apparatus shown in FIG. 5, a deviation limiting unit 204 is provided at the subsequent stage of the comparator 201 that compares the target speed and the actual speed detected by the encoder 109. Have. Moreover, it has the transmission mechanism part 107, and the driven mechanism part 203 is comprised so that it may be driven by the motor 110 via the transmission mechanism part 107. The compensator operation unit 205 performs a predetermined compensator operation using the compensator 202.

図13に、偏差制限部の処理例のフローチャートを示す。   FIG. 13 shows a flowchart of a processing example of the deviation limiting unit.

まず、ステップS1にて比較器201で求められた速度偏差が±100mm/sであるか否かを判定する。速度偏差が±100mm/s以内であれば、偏差制限部204から速度偏差の値がそのまま補償器演算部205に入力される。   First, it is determined whether or not the speed deviation obtained by the comparator 201 in step S1 is ± 100 mm / s. If the speed deviation is within ± 100 mm / s, the value of the speed deviation is input from the deviation limiting unit 204 to the compensator computing unit 205 as it is.

速度偏差が±100mm/sを超える場合には、ステップS2にて速度偏差の値の正負判定を行う。速度偏差の値が+100mm/sよりも大きい場合には、ステップS3にて速度偏差の値を+100mm/sに制限し、補償器演算部205に入力する。   If the speed deviation exceeds ± 100 mm / s, whether the speed deviation value is positive or negative is determined in step S2. If the value of the speed deviation is larger than +100 mm / s, the value of the speed deviation is limited to +100 mm / s in step S3 and input to the compensator computing unit 205.

ステップS2にて速度偏差の値が−100mm/sよりも小さい場合には、速度偏差の値を−100mm/sに制限した上で、補償器演算部205に入力する。   If the speed deviation value is smaller than −100 mm / s in step S <b> 2, the speed deviation value is limited to −100 mm / s and then input to the compensator computing unit 205.

偏差制限部204の上記処理により、機構部の非線形要素によって発生する大きな速度偏差を制限することができ、補償器演算部205における補償器202の積分器に積算される値が小さくなる。そのため、補償器202における積算値が所定の定常値に収束されるまでの時間を短くすることができ、応答が振動的になることを回避することができる。   The above processing of the deviation limiting unit 204 can limit a large speed deviation caused by a nonlinear element of the mechanism unit, and a value integrated in the integrator of the compensator 202 in the compensator calculating unit 205 becomes small. Therefore, the time until the integrated value in the compensator 202 converges to a predetermined steady value can be shortened, and the response can be avoided from being vibrated.

なお、定常状態における積分器の積分値は定常負荷を補償するため、ほぼ一定値となる。積分値がこの値から大きく外れると実速度が目標速度を超えるオーバーシュートが生じたり、制御が振動的になること等によって駆動が安定化するまでの収束時間が長くなってしまう。   Note that the integral value of the integrator in the steady state is almost constant to compensate for the steady load. If the integrated value deviates greatly from this value, an overshoot occurs in which the actual speed exceeds the target speed, or the convergence time until the drive is stabilized becomes longer due to the vibration of the control.

第1の実施形態に係る偏差制限部204では、速度偏差を制限する値を±100mm/sとしたが、通常の加速領域で生じる可能性がある速度偏差の範囲で制限すれば良い。   In the deviation limiting unit 204 according to the first embodiment, the value for limiting the speed deviation is set to ± 100 mm / s. However, the value may be limited within the range of the speed deviation that may occur in the normal acceleration region.

図12に、第1の実施形態に係る駆動制御装置の駆動制御結果の例を示す。点線は目標速度であり、実線はエンコーダ109にて検出された機構部の実速度である。   FIG. 12 shows an example of the drive control result of the drive control apparatus according to the first embodiment. The dotted line is the target speed, and the solid line is the actual speed of the mechanism detected by the encoder 109.

時間t0において起動した後、目標速度に沿う形でモータ110によって機構部が駆動するが、ギヤのバックラッシュ等の非線形要素によって時間t1にて目標速度を大きく上回る値がエンコーダ109によって検出されている。   After starting at time t0, the mechanism is driven by the motor 110 along the target speed, but the encoder 109 detects a value that greatly exceeds the target speed at the time t1 due to nonlinear elements such as gear backlash. .

しかし、偏差制限部204が比較器201によって求められた速度偏差の値に制限をかけることによって、補償器202における演算が不安定化するのを防止する処理を行う。その結果、機構部の制御が振動的になることなく、目標速度に沿って加速制御され、時間t2において目標速度に到達し、その速度が維持されている。   However, the deviation limiting unit 204 performs processing to prevent the calculation in the compensator 202 from becoming unstable by limiting the value of the speed deviation obtained by the comparator 201. As a result, acceleration control is performed along the target speed without vibration of the control of the mechanism unit, the target speed is reached at time t2, and the speed is maintained.

以上の様に、第1の実施形態に係る駆動制御装置によれば、機構部の脱着等によって非線形要素による影響を受けた場合においても、偏差制限部204が速度偏差の値を制限することによって制御が不安定化するのを防止し、安定的な駆動制御を実現することが可能になる。
[第2の実施形態]
次に、第2の実施形態に係る駆動制御装置の制御について説明する。
As described above, according to the drive control apparatus according to the first embodiment, even when the influence of the nonlinear element is caused by the attachment or detachment of the mechanism unit, the deviation limiting unit 204 limits the speed deviation value. It is possible to prevent the control from becoming unstable and to realize stable drive control.
[Second Embodiment]
Next, control of the drive control apparatus according to the second embodiment will be described.

第2の実施形態に係る駆動制御装置では、第1の実施形態に加えて、補償器演算部205が以下に説明する処理を行う。   In the drive control apparatus according to the second embodiment, in addition to the first embodiment, the compensator computing unit 205 performs the processing described below.

図14に補償器演算部205の処理例のフローチャートを示す。以下の説明において、モータ110の正方向の回転をCW、負方向の回転をCCWとする。   FIG. 14 shows a flowchart of a processing example of the compensator computing unit 205. In the following description, the rotation of the motor 110 in the positive direction is CW, and the rotation in the negative direction is CCW.

画像形成装置100が起動し、二次転写ローラ23等の駆動が開始されると、補償器演算部205にて加速領域であるか否かの判定が行われる。加速領域であるか否かの判定は、エンコーダ109によって検出された速度が一定値に到達したか否かで判定しても良く、起動から一定時間を加速領域であると判定しても良い。   When the image forming apparatus 100 is activated and the driving of the secondary transfer roller 23 and the like is started, the compensator calculating unit 205 determines whether or not it is an acceleration region. The determination as to whether or not the vehicle is in the acceleration region may be made based on whether or not the speed detected by the encoder 109 has reached a certain value, or may be determined to be a certain time from the start of the acceleration region.

加速領域である場合には、まずステップS11にてモータ110の目標回転方向の判定を行う。回転方向がCWの場合には、ステップS12にてモータドライバ126の駆動方向をCWに設定する。続いて、ステップS13で補償器演算部205に、偏差制限部204から制限された速度偏差が入力され、補償器202によって演算された結果を判定し、補償器202の出力が正であった場合には、ステップS14にて補償器202の出力をモータドライバ126に設定する。   If it is in the acceleration region, first, in step S11, the target rotation direction of the motor 110 is determined. If the rotation direction is CW, the driving direction of the motor driver 126 is set to CW in step S12. Subsequently, in step S13, the speed deviation limited from the deviation limiting unit 204 is input to the compensator calculating unit 205, the result calculated by the compensator 202 is determined, and the output of the compensator 202 is positive. In step S14, the output of the compensator 202 is set to the motor driver 126.

ステップS13にて補償器202の出力がモータ110の回転方向と異なる場合には、ステップS15で補償器202に含まれる積分器の積分値を所定の値にリセットする。第2の実施形態においては、所定の値を0とする。次にステップS16にて所定の値をモータドライバ126に設定する。   If the output of the compensator 202 is different from the rotation direction of the motor 110 in step S13, the integral value of the integrator included in the compensator 202 is reset to a predetermined value in step S15. In the second embodiment, the predetermined value is 0. Next, a predetermined value is set in the motor driver 126 in step S16.

この様な積分値の設定は、積分器に異なる方向の値が積分されることによる応答の遅れを抑えるための処理であり、モータドライバ126に所定値を設定するのは、振動的な動作を防ぐための処理である。   Such setting of the integral value is a process for suppressing a delay in response due to integration of values in different directions by the integrator. Setting the predetermined value in the motor driver 126 is an oscillatory operation. This is a process to prevent.

ステップS11にてモータ110の目標回転方向がCCWだった場合には、ステップS17でモータドライバ126の駆動方向をCCWに設定する。   If the target rotation direction of the motor 110 is CCW in step S11, the drive direction of the motor driver 126 is set to CCW in step S17.

次に、ステップS18にて偏差制限部204から制限された速度偏差に基づいて補償器演算した結果を判定し、補償器202の出力がモータ110の回転方向と同一であった場合には、ステップS19にて補償器202の出力をモータドライバ126に設定する。   Next, the result of the compensator calculation is determined based on the speed deviation limited from the deviation limiting unit 204 in step S18, and if the output of the compensator 202 is the same as the rotation direction of the motor 110, the step In S19, the output of the compensator 202 is set to the motor driver 126.

ステップS18にて補償器202の出力がモータ110の回転方向と異なった場合には、ステップS20にて補償器202に含まれる積分器の積分値に所定の値を設定する。次に、ステップS21にて、所定の値をモータドライバ126に設定する。第2の実施形態においては、所定の値をそれぞれ0とする。   If the output of the compensator 202 is different from the rotation direction of the motor 110 in step S18, a predetermined value is set as the integral value of the integrator included in the compensator 202 in step S20. Next, a predetermined value is set in the motor driver 126 in step S21. In the second embodiment, each predetermined value is 0.

以上の処理において、補償器202の積分値に設定する所定の値を0としたが、応答を改善するための値であれば0でなくとも良く、定常状態における積分値等を設定するようにしても良い。   In the above processing, the predetermined value set to the integral value of the compensator 202 is set to 0. However, it may not be 0 as long as it is a value for improving the response, and the integral value in the steady state is set. May be.

また、モータ110の回転方向と補償器202の出力の回転方向が異なる場合にモータドライバ126に設定する所定の値を0としたが、駆動系が振動又は発振しない値であれば0でない値を用いても良い。   In addition, when the rotation direction of the motor 110 and the rotation direction of the output of the compensator 202 are different, a predetermined value set in the motor driver 126 is set to 0. However, if the drive system does not vibrate or oscillate, a non-zero value is set. It may be used.

補償器演算部205において上記した処理を行うことによって、補償器202の出力がモータ110の駆動方向と異なる場合であっても、モータ110の駆動方向を固定し、補償器202における積分値をリセットすることによって、起動時に安定的な駆動制御を実現することができる。   By performing the above-described processing in the compensator computing unit 205, even if the output of the compensator 202 is different from the driving direction of the motor 110, the driving direction of the motor 110 is fixed and the integral value in the compensator 202 is reset. By doing so, stable drive control can be realized at the time of startup.

また、補償器202の動作を図8及び図9を用いて説明する。   The operation of the compensator 202 will be described with reference to FIGS.

補償器202のフィルタ演算をPIフィルタとすると、補償器202における演算は、上記した通り図8の(a)もしくは(b)の様なブロック線図で表される。   Assuming that the filter operation of the compensator 202 is a PI filter, the operation in the compensator 202 is represented by a block diagram as shown in FIG.

ここで、図8(a)における伝達関数は式1、図8(b)の伝達関数は式2で表され、比例ゲインKiとKi´とはKi=Kp×Ki´の関係を有し、同じ特性を示すものである。   Here, the transfer function in FIG. 8A is expressed by Equation 1, the transfer function in FIG. 8B is expressed by Equation 2, and the proportional gain Ki and Ki ′ have a relationship of Ki = Kp × Ki ′. It shows the same characteristics.

PI=Kp+Ki/s ・・・(式1)
PI=Kp(1+Ki´/s) ・・・(式2)
ここで、上述した様に補償器演算部205にてモータ110が加速領域であると判定した場合には、例えば数式中の比例ゲインKpを小さくし、補償器202の応答周波数が低くなる様に設定する。モータ110の加速領域が終了し、定常領域になった場合には、比例ゲインKpを高くすることで応答周波数が高くなる様に制御する。
K PI = Kp + Ki / s (Formula 1)
K PI = Kp (1 + Ki ′ / s) (Formula 2)
Here, as described above, when the compensator computing unit 205 determines that the motor 110 is in the acceleration region, for example, the proportional gain Kp in the equation is decreased, and the response frequency of the compensator 202 is decreased. Set. When the acceleration region of the motor 110 ends and becomes a steady region, control is performed so as to increase the response frequency by increasing the proportional gain Kp.

図9に比例ゲインKpの制御例を示す。モータ110の加速領域では比例ゲインKpをKpとして応答周波数が低くなるように設定し、定常領域では比例ゲインKpがKpよりも大きいKpに制御し、応答周波数が高くなるように制御する。 FIG. 9 shows an example of controlling the proportional gain Kp. In the acceleration region of the motor 110, the proportional gain Kp is set to Kp 0 and the response frequency is set to be low. In the steady region, the proportional gain Kp is controlled to Kp 1 which is larger than Kp 0 and the response frequency is controlled to be high. .

例えば、加速領域の比例ゲインKpを定常領域における比例ゲインKpの1/10に設定することで、応答周波数を加速領域では5Hz、定常領域では50Hzに制御することができる。 For example, by setting the proportional gain Kp 0 in the acceleration region to 1/10 of the proportional gain Kp 1 in the steady region, the response frequency can be controlled to 5 Hz in the acceleration region and 50 Hz in the steady region.

また、式1の場合には、比例ゲインKpだけを変化させて補償器202の応答周波数を制御することもできるが、制御系の安定性を考慮して比例ゲインKpだけでなく積分ゲインKiも同じ割合で変化させることが一般的である。   In the case of Equation 1, it is possible to control the response frequency of the compensator 202 by changing only the proportional gain Kp, but not only the proportional gain Kp but also the integral gain Ki in consideration of the stability of the control system. It is common to change at the same rate.

第2の実施形態における補償器202で、例えばPIフィルタを用いた場合において、積分値を所定の値にリセットするとしたが、補償器202が状態方程式で記述される場合は、状態量を所定の値にリセットすることになる。   When the compensator 202 in the second embodiment uses, for example, a PI filter, the integral value is reset to a predetermined value. However, when the compensator 202 is described by a state equation, the state quantity is set to a predetermined value. Will reset to the value.

上記した様に、モータ110の加速領域では、補償器演算部205における補償器202の比例ゲイン等を下げることで応答周波数を低下させるように制御を行う。この様に制御することにより、フィードバック制御系が安定で、且つ、定常状態に到達するまでの時間にばらつきが少ない立上げが可能な駆動制御装置を得ることができる。   As described above, in the acceleration region of the motor 110, control is performed so as to lower the response frequency by lowering the proportional gain or the like of the compensator 202 in the compensator computing unit 205. By controlling in this way, it is possible to obtain a drive control device that can be started up with a stable feedback control system and little variation in the time to reach a steady state.

以上説明した様に、第2の実施形態に係る駆動制御装置では、モータ110の加速領域において補償器202の出力がモータ110の駆動方向と異なる場合には、モータ110の駆動方向を固定し、補償器202における積分値をリセットする処理を補償器演算部205が行う。また、補償器202の比例ゲイン等を下げることで応答周波数を低下させる制御を行う。   As described above, in the drive control device according to the second embodiment, when the output of the compensator 202 is different from the drive direction of the motor 110 in the acceleration region of the motor 110, the drive direction of the motor 110 is fixed. The compensator operation unit 205 performs processing for resetting the integral value in the compensator 202. Also, control is performed to lower the response frequency by lowering the proportional gain of the compensator 202 and the like.

第2の実施形態に係る駆動制御装置によれば、上記した制御により機構部を安定的に駆動制御することができ、且つ、立上げ時間にばらつきの少ない制御をすることができる。
[第3の実施形態]
図7に、第3の実施形態に係る駆動制御装置のフィードバック制御のブロック線図の例を示す。
According to the drive control apparatus which concerns on 2nd Embodiment, a mechanism part can be stably drive-controlled by above-described control, and control with little dispersion | variation in start-up time can be performed.
[Third Embodiment]
FIG. 7 shows an example of a block diagram of feedback control of the drive control apparatus according to the third embodiment.

第3の実施形態に係る駆動制御装置は、従動機構部203が伝達機構部107を介してモータ110により駆動される構成であり、第1及び第2の実施形態と同様の構成だが、加速判定部206を有している点で異なっている。   The drive control device according to the third embodiment has a configuration in which the driven mechanism unit 203 is driven by the motor 110 via the transmission mechanism unit 107, and has the same configuration as the first and second embodiments, but acceleration determination The difference is that it has a portion 206.

加速判定部206には目標速度と、エンコーダ109によって検出された実速度とが入力され、モータ110が加速領域にあるか否かの判定を行う。   The acceleration determination unit 206 receives the target speed and the actual speed detected by the encoder 109, and determines whether or not the motor 110 is in the acceleration region.

図15に、加速判定部206の処理例のフローチャートを示す。   FIG. 15 shows a flowchart of a processing example of the acceleration determination unit 206.

画像形成装置100が起動し、モータ110の駆動が開始されると、加速判定部206では、まずステップS31にてエンコーダ109にて検出された速度プロファイルが定常値に達したか否かの判定を行う。   When the image forming apparatus 100 is activated and the motor 110 starts to be driven, the acceleration determination unit 206 first determines whether or not the speed profile detected by the encoder 109 has reached a steady value in step S31. Do.

速度プロファイルが定常値に達したか否かの判定は、エンコーダ109によって検出される速度が所定の周期で一定の値になったか否かで判断される。   Whether or not the speed profile has reached a steady value is determined by whether or not the speed detected by the encoder 109 has become a constant value at a predetermined period.

速度プロファイルが定常値に達したと判断された場合には、ステップS32にてエンコーダにて検出された速度が目標値の所定の範囲内であるか、例えば300mm/s±5%の範囲内に入っているか否かの判定を行う。ステップS31にて速度プロファイルが定常値に達し、ステップS32にて目標速度の±5%以内にあると判定された場合には、ステップS33にて加速領域にあると判定される。   If it is determined that the speed profile has reached a steady value, the speed detected by the encoder in step S32 is within a predetermined range of the target value, for example, within a range of 300 mm / s ± 5%. Judge whether it is in or not. If the speed profile reaches a steady value in step S31 and it is determined in step S32 that it is within ± 5% of the target speed, it is determined in step S33 that it is in the acceleration region.

ステップS31又はステップS32の条件を満たさない場合には、ステップS34にて加速領域であると判定される。   If the condition of step S31 or step S32 is not satisfied, it is determined in step S34 that the region is the acceleration region.

第3の実施形態に係る駆動制御装置は、加速判定部206によってモータ110が加速領域にあるか否かの判定を精度良く行うことができる。そのため、偏差制限部204において制限する値、補償器演算部205における応答周波数の制御、積分値及びモータドライバ126に設定する値の制御等を、加速領域と定常領域とで精度良く切り替えて制御することが可能となる。   In the drive control apparatus according to the third embodiment, the acceleration determination unit 206 can accurately determine whether or not the motor 110 is in the acceleration region. Therefore, the value limited in the deviation limiting unit 204, the control of the response frequency in the compensator calculating unit 205, the control of the integral value and the value set in the motor driver 126, and the like are controlled by switching between the acceleration region and the steady region with high accuracy. It becomes possible.

従って、二次転写ローラ23等の駆動が定常領域に達した後に、必要以上の処理をしない様に設定等することで、定常領域における駆動時には処理にかかる負荷を軽減することができる。   Therefore, after the driving of the secondary transfer roller 23 and the like reaches the steady region, the load applied to the processing can be reduced when driving in the steady region by setting so as not to perform unnecessary processing.

また、二次転写ローラ23等のユニット脱着後の最初の起動時にのみ、偏差制限部204によって偏差の値に制限を設け、補償器202の積分値のリセットやモータドライバ126への所定値の設定、応答周波数の制御、加速判定等を行う様にすることもできる。初回起動時にのみ安定駆動のための処理を行い、一度でも安定して駆動した後は、上記した処理を行わない様に設定することで、その後の駆動制御にかかる負荷を低減できる。   Further, only when the secondary transfer roller 23 or the like is first activated after the unit is attached / detached, the deviation limit unit 204 limits the deviation value, resets the integral value of the compensator 202, and sets a predetermined value to the motor driver 126. Also, response frequency control, acceleration determination, and the like can be performed. By performing the process for stable driving only at the time of the first activation, and setting so as not to perform the above-described process after the stable driving is performed once, the load on the subsequent drive control can be reduced.

以上で説明した第1から第3の実施形態に係る駆動制御装置では速度制御系の場合について説明したが、速度偏差に変えて位置偏差とすれば、位置制御系に関しても同様の構成及び処理にて駆動を安定制御することができる。   In the drive control apparatus according to the first to third embodiments described above, the case of the speed control system has been described. However, if the position deviation is used instead of the speed deviation, the same configuration and processing are performed for the position control system. Thus, the drive can be stably controlled.

また、画像形成装置100において、モータ110が伝達機構部107を介して二次転写ローラ23及び中間転写ベルトクリーニングローラ22を駆動させる構成に基づいて説明したが、感光体ユニットや、定着ユニットの駆動制御、その他モータを用いて機構を駆動させる駆動制御装置に本発明を適用することができる。
<まとめ>
本発明の実施形態によれば、従動機構部である二次転写ローラ23等が脱着された後に、ギヤの噛合いや軸の捩れ等といった非線形要素を原因として駆動開始後にエンコーダ109によって異常値が検出された場合であっても、制御が振動的になって不安定化することなく、安定した駆動の立ち上がりを実現することができる。
The image forming apparatus 100 has been described based on the configuration in which the motor 110 drives the secondary transfer roller 23 and the intermediate transfer belt cleaning roller 22 via the transmission mechanism 107. However, the driving of the photosensitive unit and the fixing unit is described. The present invention can be applied to control and other drive control devices that drive a mechanism using a motor.
<Summary>
According to the embodiment of the present invention, an abnormal value is detected by the encoder 109 after the start of driving due to non-linear factors such as gear meshing and shaft twisting after the secondary transfer roller 23 or the like as the driven mechanism is detached. Even in such a case, it is possible to realize a stable driving start-up without causing the control to become oscillating and unstable.

なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。   It should be noted that the present invention is not limited to the configuration shown here, such as a combination with other elements in the configuration described in the above embodiment. These points can be changed without departing from the gist of the present invention, and can be appropriately determined according to the application form.

22 クリーニングローラ(従動機構部)
23 二次転写ローラ(従動機構部)
100 画像形成装置
107 伝達機構部
109 エンコーダ(検出部)
110 モータ(電動機)
126 モータドライバ(電動機駆動部)
202 補償器
204 偏差制限部
205 補償器演算部
206 加速判定部
22 Cleaning roller (driven mechanism)
23 Secondary transfer roller (driven mechanism)
100 Image forming apparatus 107 Transmission mechanism unit 109 Encoder (detection unit)
110 Motor (electric motor)
126 Motor driver (motor drive unit)
202 Compensator 204 Deviation Limiting Unit 205 Compensator Computing Unit 206 Acceleration Determination Unit

特許第4294344号公報Japanese Patent No. 4294344

Claims (6)

電動機と、
前記電動機の出力を伝達する伝達機構部と、
前記伝達機構部に連結することで前記電動機の出力により駆動される従動機構部と、
前記電動機、前記伝達機構部又は前記従動機構部のいずれか1つの速度又は位置を検出する検出部と、
前記検出部の出力値と目標値との偏差の値に基づき、補償器を用いて所定の演算を行う補償器演算部と、
前記補償器演算部の演算結果に基づいて前記電動機を駆動させる電動機駆動部と、
前記補償器演算部に入力する前記偏差の値制限る偏差制限部と、を有し、
前記補償器演算部は、前記補償器の出力に基づく前記電動機の駆動方向が、前記電動機に設定されている駆動方向と異なる場合に、前記補償器に所定の積分値を設定し、前記電動機駆動部に所定の値を設定する
ことを特徴とする駆動制御装置。
An electric motor,
A transmission mechanism for transmitting the output of the motor;
A driven mechanism that is driven by the output of the electric motor by connecting to the transmission mechanism;
A detector that detects the speed or position of any one of the electric motor, the transmission mechanism, or the driven mechanism;
Based on the deviation value between the output value of the detection unit and the target value, a compensator operation unit that performs a predetermined operation using a compensator;
An electric motor drive unit for driving the electric motor based on a calculation result of the compensator calculation unit;
Have a, a deviation limiting section that limits a value of the deviation to be input to the compensator calculating unit,
The compensator computing unit sets a predetermined integral value in the compensator when the drive direction of the motor based on the output of the compensator is different from the drive direction set in the motor, and drives the motor A drive control device characterized in that a predetermined value is set in the unit.
前記電動機の加速領域における前記補償器の応答周波数を、
前記電動機の定常領域における応答周波数よりも低くする
ことを特徴とする請求項に記載の駆動制御装置。
The response frequency of the compensator in the acceleration region of the electric motor,
The drive control device according to claim 1 , wherein the drive control device is set to be lower than a response frequency in a steady region of the electric motor.
前記検出部によって検出される速度又は位置プロファイルが定常値になり、且つ、前記検出部によって検出される速度又は位置が所定範囲に入るまでを、前記電動機の加速領域と判定する加速判定部を備える
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の駆動制御装置。
An acceleration determination unit that determines that the speed or position profile detected by the detection unit becomes a steady value and the speed or position detected by the detection unit falls within a predetermined range as an acceleration region of the electric motor; The drive control apparatus according to claim 1 or 2 , wherein
請求項1からのいずれか一項に記載の駆動制御装置を有することを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus, comprising a drive controller according to any one of claims 1 to 3. 電動機と、
前記電動機の出力を伝達する伝達機構部と、
前記伝達機構部に連結することで前記電動機の出力により駆動される従動機構部と、
補償器を用いた補償器演算の結果に基づいて、前記電動機を駆動させる電動機駆動部と、
を有する駆動制御装置の駆動制御方法であって、
前記電動機、前記伝達機構部又は前記従動機構部のいずれか1つの速度又は位置を検出する検出ステップと、
前記検出された出力値と目標値との偏差の値に基づき、前記補償器演算を行う演算ステップと、
前記補償器演算に入力する前記偏差の値制限する制限ステップと、を有し、
前記演算ステップは、前記補償器の出力に基づく前記電動機の駆動方向が、前記電動機に設定されている駆動方向と異なる場合に、前記補償器に所定の積分値を設定し、前記電動機駆動部に所定の値を設定する
ことを特徴とする駆動制御方法。
An electric motor,
A transmission mechanism for transmitting the output of the motor;
A driven mechanism that is driven by the output of the electric motor by connecting to the transmission mechanism;
Based on the result of compensator calculation using a compensator, an electric motor drive unit that drives the electric motor,
A drive control method for a drive control device comprising:
A detection step of detecting the speed or position of any one of the electric motor, the transmission mechanism section, or the driven mechanism section;
A calculation step for performing the compensator calculation based on a deviation value between the detected output value and the target value;
Have a, and limiting step of limiting the value of the deviation to be input to the compensator operation,
The calculation step sets a predetermined integral value in the compensator when the driving direction of the electric motor based on the output of the compensator is different from the driving direction set in the electric motor. A drive control method characterized by setting a predetermined value .
請求項5に記載の駆動制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。 A program for causing a computer to execute the drive control method according to claim 5 .
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