JP6471718B2 - モーター制御装置、画像形成装置、モーター制御方法、画像形成装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、モーター制御装置、像担持体を駆動するモーターをそのモーター制御装置によって制御する画像形成装置、モーター制御方法および画像形成装置の制御方法に関する。

電子写真方式の画像形成装置において、ドラム状の像担持体を駆動するモーターに対する供給電力が調節され、これにより、前記像担持体の回転速度および回転方向の位置（向き）が制御される。

例えば、前記モーターが、前記モーターの目標位置と前記モーターの計測位置（検出位置）との差分が縮小する方向へ前記供給電力を調節するフィードバック制御によって制御されることが知られている（例えば、特許文献１参照）。前記目標位置は、基準パルス信号のエッジをカウントすることにより得られる。また、前記計測位置は、前記モーターの回転に同期したエンコーダーパルス信号のエッジをカウントすることにより得られる。前記エンコーダーパルス信号は、前記モーターに取り付けられたエンコーダーが出力する。

特開２０１３−１６２６９４号公報

ところで、前記基準パルス信号および前記エンコーダーパルス信号各々のカウント数の差分が、前記モーターのフィードバック制御の偏差として用いられる場合、１パルス未満の前記偏差が前記フィードバック制御における不感帯となる。この場合、前記偏差を１パルス未満に維持することが難しく、前記エンコーダーパルス信号に基づく位置計測の分解能が制約となり、前記モーターの位置を高精度で制御することが難しい。

一方、２つのパルス信号各々の発生周期の差分が、前記モーターのフィードバック制御の偏差として用いられることも考えられる。この場合、前記偏差が２つのパルス信号の一方の前記発生周期を超えると、前記目標位置と前記計測位置との差分の情報が失われる。そのため、前記モーターの起動時および停止時など、前記モーターの速度が変更される際に前記目標位置と前記計測位置との差分が大きくなると、前記モーターの位置を制御することができない。

本発明の目的は、モーターの回転速度が変更される場合でもモーターの位置を高精度で制御することができるモーター制御装置、画像形成装置、モーター制御方法および画像形成装置の制御方法を提供することにある。

本発明の一の局面に係るモーター制御装置は、目標周期検出部と、計測周期検出部と、偏差カウンター更新部と、周期記録部と、位相誤差算出部と、電力調節部とを備える。前記目標周期検出部は、基準パルス信号が発生するごとに、前回の前記基準パルス信号の発生時からの経過時間である目標周期を検出する。前記計測周期検出部は、モーターの回転に同期したエンコーダーパルス信号が発生するごとに、前回の前記エンコーダーパルス信号の発生時からの経過時間である計測周期を検出する。前記偏差カウンター更新部は、前記基準パルス信号が発生するごとに、予め定められた変数である偏差カウンターの値を予め定められた単位数値を加算した値に更新し、前記エンコーダーパルス信号が発生するごとに、前記偏差カウンターの値を、前記単位数値を減算した値に更新する。前記周期記録部は、前記基準パルス信号が発生するごとに、前記偏差カウンターの値が、前記エンコーダーパルス信号の位相に対して前記基準パルス信号の位相が遅れている位相遅れ状態を表す場合に、新たに検出された前記目標周期のデータをＦＩＦＯバッファーに記録し、前記エンコーダーパルス信号が発生するごとに、前記偏差カウンターの値が、前記エンコーダーパルス信号の位相に対して前記基準パルス信号の位相が進んでいる位相進み状態を表す場合に、新たに検出された前記計測周期のデータを前記ＦＩＦＯバッファーに記録する。前記位相誤差算出部は、前記エンコーダーパルス信号が発生するごとに、前記偏差カウンターの値が前記位相遅れ状態を表す場合に、前回算出された位相誤差と、前記ＦＩＦＯからの読み出しデータが表す周期と、新たに検出された前記計測周期とを予め定められた第１計算式に適用することによって前記位相誤差を算出する。さらに、前記位相誤差算出部は、前記基準パルス信号が発生するごとに、前記偏差カウンターの値が前記位相進み状態を表す場合に、前回算出された前記位相誤差と、前記ＦＩＦＯバッファーからの読み出しデータが表す周期と、新たに検出された前記目標周期と、を予め定められた第１計算式に適用することによって前記位相誤差を算出する。前記電力調節部は、前記モーターに供給する電力を前記位相誤差が縮小する方向へ調節する。

本発明の他の局面に係る画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体を駆動するモーターと、エンコーダーと、前記モーター制御装置とを備える。前記エンコーダーは、前記モーターの回転に同期したエンコーダーパルス信号を出力する。前記モーター制御装置は、前記モーターに供給する電力を調節する。

本発明の他の局面に係るモーター制御方法は、以下に示される複数の工程を含む。前記複数の工程の１つは、基準パルス信号が発生するごとに、前回の前記基準パルス信号の発生時からの経過時間である目標周期を検出する工程である。前記複数の工程の他の１つは、モーターの回転に同期したエンコーダーパルス信号が発生するごとに、前回の前記エンコーダーパルス信号の発生時からの経過時間である計測周期を検出する工程である。前記複数の工程の他の１つは、前記基準パルス信号が発生するごとに、予め定められた変数である偏差カウンターの値を予め定められた単位数値を加算した値に更新し、前記エンコーダーパルス信号が発生するごとに、前記偏差カウンターの値を、前記単位数値を減算した値に更新する工程である。前記複数の工程の他の１つは、前記基準パルス信号が発生するごとに、前記偏差カウンターの値が、前記エンコーダーパルス信号の位相に対して前記基準パルス信号の位相が遅れている位相遅れ状態を表す場合に、新たに検出された前記目標周期のデータをＦＩＦＯバッファーに記録し、前記エンコーダーパルス信号が発生するごとに、前記偏差カウンターの値が、前記エンコーダーパルス信号の位相に対して前記基準パルス信号の位相が進んでいる位相進み状態を表す場合に、新たに検出された前記計測周期のデータを前記ＦＩＦＯバッファーに記録する工程である。前記複数の工程の他の１つは、前記エンコーダーパルス信号が発生するごとに、前記偏差カウンターの値が前記位相遅れ状態を表す場合に、前回算出された位相誤差と、前記ＦＩＦＯからの読み出しデータが表す周期と、新たに検出された前記計測周期とを予め定められた第１計算式に適用することによって前記位相誤差を算出する工程である。前記複数の工程の他の１つは、前記基準パルス信号が発生するごとに、前記偏差カウンターの値が前記位相進み状態を表す場合に、前回算出された前記位相誤差と、前記ＦＩＦＯバッファーからの読み出しデータが表す周期と、新たに検出された前記目標周期と、を予め定められた第２計算式に適用することによって前記位相誤差を算出する工程である。前記複数の工程の他の１つは、前記モーターに供給する電力を前記位相誤差が縮小する方向へ調節する工程である。

本発明の他の局面に係る画像形成装置の制御方法は、像担持体と、前記像担持体を駆動するモーターと、前記モーターの回転に同期したエンコーダーパルス信号を出力するエンコーダーとを備える画像形成装置を制御する方法である。この制御方法において、前記モーターに供給する電力が、前記モーター制御方法によって調節される。

本発明によれば、モーターの回転速度が変更される場合でもモーターの位置を高精度で制御することができるモーター制御装置、画像形成装置、モーター制御方法および画像形成装置の制御方法を提供することが可能になる。

図１は、第１実施形態に係る画像形成装置の構成図である。 図２は、第１実施形態に係るモーター制御装置のブロック図である。 図３は、第１実施形態に係るモーター制御装置における位相比較部のブロック図である。 図４は、第１実施形態に係るモーター制御装置の位相比較部が入力する基準パルス信号およびエンコーダーパルス信号のタイムチャートの一例を表す図である。 図５Ａは、図４のタイムチャートにおける１つ目の基準パルス信号が入力されたときのＦＩＦＯバッファーのメモリーマップの一例を表す図である。 図５Ｂは、図４のタイムチャートにおける２つ目の基準パルス信号が入力されたときのＦＩＦＯバッファーのメモリーマップの一例を表す図である。 図６Ａは、図４のタイムチャートにおける３つ目のエンコーダーパルス信号が入力されたときのＦＩＦＯバッファーのメモリーマップの一例を表す図である。 図６Ｂは、図４のタイムチャートにおける４つ目のエンコーダーパルス信号が入力されたときのＦＩＦＯバッファーのメモリーマップの一例を表す図である。 図６Ｃは、図４のタイムチャートにおける５つ目のエンコーダーパルス信号が入力されたときのＦＩＦＯバッファーのメモリーマップの一例を表す図である。 図７Ａは、図４のタイムチャートにおける４つ目の基準パルス信号が入力されたときのＦＩＦＯバッファーのメモリーマップの一例を表す図である。 図７Ｂは、図４のタイムチャートにおける６つ目のエンコーダーパルス信号が入力されたときのＦＩＦＯバッファーのメモリーマップの一例を表す図である。 図７Ｃは、図４のタイムチャートにおける５つ目の基準パルス信号が入力されたときのＦＩＦＯバッファーのメモリーマップの一例を表す図である。 図８は、第２実施形態に係るモーター制御装置のブロック図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格を有さない。

［第１実施形態］
第１実施形態に係る画像形成装置１０は、電子写真方式の画像形成装置である。画像形成装置１０は、例えば、プリンター、コピー機、ファクシミリーまたは複合機などである。

図１に示されるように、画像形成装置１０において、シート供給部２が、シート９を１枚ずつ送り出し、シート搬送部３が、シート供給部２から供給されるシート９を搬送路３０に沿って搬送する。シート９は、紙または封筒などのシート状の画像形成媒体である。

さらに、画像形成装置１０において、画像形成部４が、搬送路３０を移動中のシート９に画像を形成する。画像形成部４において、感光体４１が回転し、帯電部４２の帯電ローラー４２１が、感光体４１に対向して回転することによって感光体４１を帯電させる。なお、感光体４１は像担持体の一例である。

さらに、光走査部５が、帯電した感光体４１に静電潜像を書き込み、現像部４３で回転する現像ローラー４３１が、前記静電潜像をとトナー像として現像する。さらに、転写部４５が、感光体４１上の前記トナー像を、搬送路３０を移動中のシート９に転写する。さらに、定着部４６が、シート９に形成された前記トナー像を加熱することによって前記トナー像をシート９に定着させる。

感光体４１、帯電ローラー４２１および現像ローラー４３１などの回転体は、ギア機構４０１を介して連結されたモーター４０によって駆動される。

モーター４０は、サーボモーターであり、例えばＤＣブラシレスモーターなどのＤＣモーターである。モーター４０にはエンコーダー４００が取り付けられている。エンコーダー４００は、モーター４０の回転に同期したパルス信号であるエンコーダーパルス信号Ｐｅを出力する。

エンコーダーパルス信号Ｐｅは、モーター４０が単位角度ずつ回転するごとに発生する。前記単位角度は、エンコーダー４００の分解能によって定まる。エンコーダーパルス信号Ｐｅは、制御部８に入力される。

制御部８は、モーター４０を制御するモーター制御装置８０およびモーター４０以外の機器を制御するその他制御部を含む。制御部８は、例えばＭＰＵ（Micro Processor Unit）、その他の半導体デバイスおよびその他の電子回路などの組合せにより構成される。また、制御部８が実行する各種の演算は、前記ＭＰＵが非一時的かつコンピューター読み取り可能なメモリーに記憶されたプログラムを実行することによって実現されることの他、論理演算回路などのハードウェアによって実現されることも考えられる。

モーター制御装置８０は、モーター４０への供給電力を調節することにより、モーター４０の回転速度および回転方向の位置（向き）を制御する。即ち、モーター制御装置８０は、モーター４０の目標位置とモーター４０の計測位置（検出位置）との差分が縮小する方向へ前記供給電力を調節するフィードバック制御を行う。前記目標位置は、後述する基準パルス信号Ｐｓとして与えられる（例えば、図２参照）。

ところで、基準パルス信号Ｐｓおよびエンコーダーパルス信号Ｐｅ各々のカウント数の差分が、モーター４０のフィードバック制御の偏差として用いられる場合、１パルス未満の前記偏差が前記フィードバック制御における不感帯となる。この場合、前記偏差を１パルス未満に維持することが難しく、エンコーダーパルス信号Ｐｅに基づく位置計測の分解能が制約となり、モーター４０の位置を高精度で制御することが難しい。

一方、２つのパルス信号Ｐｓ，Ｐｅの差分が、モーター４０の前記フィードバック制御の偏差として用いられることも考えられる。この場合、前記偏差が２つの前記パルス信号Ｐｓ，Ｐｅの一方の前記発生周期を超えると、前記目標位置と前記計測位置との差分の情報が失われる。そのため、モーター４０の起動時および停止時など、モーター４０の速度が変更される際に前記目標位置と前記計測位置との差分が大きくなると、モーター４０の位置を制御することができない。

一方、モーター制御装置８０は、モーター４０の回転速度が変更される場合でもモーター４０の回転方向の位置を高精度で制御することができる。

［モーター制御装置８０の詳細］
図２に示されるように、モーター制御装置８０は、基準パルス生成部８１、位相比較部８２およびモーター電力調節部８３などを備える。

基準パルス生成部８１は、モーター４０の回転方向の目標位置の基準となる基準パルス信号Ｐｓを生成する。例えば、基準パルス生成部８１は、目標速度演算部８１１とローパスフィルター処理部８１２と電圧制御発振器８１３とを備える。目標速度演算部８１１は、感光体４１を予め定められた規則に従って動作させるために必要なモーター４０の回転速度である一次目標速度Ｖｘを算出する。

ローパスフィルター処理部８１２は、一次目標速度Ｖｘに相当するレベルの信号に対してローパスフィルター処理を施す。電圧制御発振器８１３は、前記ローパスフィルター処理後の二次目標速度Ｖｙの信号に相当する周波数のパルス信号である基準パルス信号Ｐｓを生成する。

位相比較部８２は、基準パルス信号Ｐｓとエンコーダーパルス信号Ｐｅとの位相差の積算値である位相誤差ＰＨＥを算出する。位相比較部８２の詳細については後述する。

モーター電力調節部８３は、モーター４０に供給する電力を位相誤差ＰＨＥが縮小する方向へ調節する。例えば、モーター電力調節部８３は、比例要素増幅器８３１、積分器８３２、積分要素増幅器８３３、加算器８３４、パルス幅変調部８３５およびモーター駆動回路８３６を備える。なお、位相誤差ＰＨＥが縮小する方向は、位相誤差ＰＨＥを０に収束させる方向または位相誤差ＰＨＥを無くす方向と換言することができる。

比例要素増幅器８３１は、位相誤差ＰＨＥに相当する信号を予め設定された比例ゲインで増幅することにより、位相誤差ＰＨＥの比例要素が反映される比例制御信号Ｘｐを生成する増幅器である。

積分器８３２は、位相誤差ＰＨＥに相当する信号に積分処理を施す。また、積分要素増幅器８３３は、位相誤差ＰＨＥの積分値に相当する信号を予め設定された積分ゲインで増幅することにより、位相誤差ＰＨＥの積分要素が反映される積分制御信号Ｘｉを生成する増幅器である。

加算器８３４は、比例制御信号Ｘｐと積分制御信号Ｘｉとを加算することによってモーター４０への供給電力の大きさを表す給電量信号Ｘｏを生成する。即ち、比例要素増幅器８３１、積分器８３２、積分要素増幅器８３３および加算器８３４は、いわゆるＰＩ制御によってモーター４０への供給電力を調節する制御部である。

パルス幅変調部８３５は、給電量信号Ｘｏにパルス幅変調処理を施すことにより、給電量信号Ｘｏのレベルに相当するデューティー比でパルス幅が調節されたパルス幅変調信号Ｐｃを生成する。

モーター駆動回路８３６は、パルス幅変調信号Ｐｃと同期したパルス状のモーター駆動用の電力信号である駆動パルス信号Ｐｄを生成する回路である。駆動パルス信号Ｐｄは前記モーター４０に供給される。

即ち、パルス幅変調部８３５は、位相誤差ＰＨＥの比例要素および積分要素が反映される入力信号である給電量信号Ｘｏに応じてモーター４０に供給される駆動パルス信号Ｐｄのデューティー比を調節する。これにより、モーター４０への供給電力が、位相誤差ＰＨＥに応じて調節される。

なお、前述したように、モーター電力調節部８３は、モーター４０に供給する電力を位相誤差ＰＨＥが縮小する方向へ調節する工程を実行する。また、パルス幅変調部８３５は、モーター４０に供給する電力を調整する工程において、少なくとも位相誤差ＰＨＥの比例要素が反映される入力信号である比例制御信号Ｘｐに応じて、モーター４０に供給される駆動パルス信号Ｐｄのデューティー比を調節する工程を実行する。

［位相比較部８２］
図３に示されるように、位相比較部８２は、ＦＩＦＯバッファー８２０、目標周期検出部８２１、計測周期検出部８２２、偏差カウンター更新部８２３、位相状態判定部８２４、周期記録部８２５および位相誤差算出部８２６を含む。

ＦＩＦＯバッファー８２０は、複数のデータ格納部８２００を有するファーストイン・ファーストアウト方式のデータ記憶媒体である（例えば、図５Ａ，図５Ｂ参照）。例えば、ＦＩＦＯバッファー８２０が、少なくとも３つのデータ格納部８２００を有することが考えられる。

周期記録部８２５が最新のデータをＦＩＦＯバッファー８２０に記録し、位相誤差算出部８２６が、最古のデータをＦＩＦＯバッファー８２０から読み出す。位相誤差算出部８２６によって読み出された最古のデータは、ＦＩＦＯバッファー８２０から消去される。

なお、前記最古のデータとは、ＦＩＦＯバッファー８２０に記憶されている有効なデータのうち、最初に記録されたデータのことである。

図５Ａ，図５Ｂなどに示される例では、ＦＩＦＯバッファー８２０は、バッファー番号０〜１５の１６個のデータ格納部８２００を含む。図５Ａ，図５Ｂなどに示されるメモリーマップにおいて、バッファー番号４〜１４のデータ格納部８２００が省略されている。

なお、ＦＩＦＯ方式でデータの記録および読み出しが行われるリングバッファーなども、ＦＩＦＯバッファー８２０の一例である。

以下の説明において、整数ｉ，ｊ，ｋは、それぞれ発生した基準パルス信号Ｐｓの番号、発生したエンコーダーパルス信号Ｐｅの番号および順次計算される位相誤差ＰＨＥの番号を表す。

目標周期検出部８２１は、基準パルス信号Ｐｓが発生するごとに前回の基準パルス信号Ｐｓの発生時からの経過時間である目標周期Ｔｒｅｆを検出する。即ち、目標周期検出部８２１は、ｉ番目の基準パルス信号Ｐｓが発生したときに、（ｉ−１）番目の（図６参照）基準パルス信号Ｐｓの発生時点からの経過時間である目標周期Ｔｒｅｆ（ｉ）を検出する。

計測周期検出部８２２は、エンコーダーパルス信号Ｐｅが発生するごとに前回のエンコーダーパルス信号Ｐｅの発生時からの経過時間である計測周期Ｔｅｎｃを検出する。即ち、計測周期検出部８２２は、ｊ番目の基準パルス信号Ｐｓが発生したときに、（ｊ−１）番目のエンコーダーパルス信号Ｐｅの発生時点からの経過時間である計測周期Ｔｅｎｃ（ｊ）を検出する。

目標周期検出部８２１が実行する工程は、目標周期Ｔｒｅｆを検出する工程の一例である。また、計測周期検出部８２２が実行する工程は、計測周期Ｔｅｎｃを検出する工程の一例である。

なお、目標周期Ｔｒｅｆおよび計測周期Ｔｅｎｃのデータが、例えばミリ秒などの時間の単位の数値データであることの他、所定のクロック信号のカウントアップ数を表す数値データなどであることなども考えられる。

偏差カウンター更新部８２３は、基準パルス信号Ｐｓが発生するごとに、予め定められた変数である偏差カウンターＣＴの値を予め定められた単位数値を加算した値に更新する。さらに、偏差カウンター更新部８２３は、エンコーダーパルス信号Ｐｅが発生するごとに、偏差カウンターＣＴの値を、前記単位数値を減算した値に更新する。

本実施形態において、前記単位数値は１である。なお、前記単位数値が、例えば−１などの他の数値であることも考えられる。偏差カウンター更新部８２３が実行する工程は、偏差カウンターＣＴの値を更新する工程の一例である。

以下の説明において、エンコーダーパルス信号Ｐｅの位相に対して基準パルス信号Ｐｓの位相が進んでいる状態のことを位相進み状態と称し、エンコーダーパルス信号Ｐｅの位相に対して基準パルス信号Ｐｓの位相が遅れている状態のことを位相遅れ状態と称する。

前記位相進み状態および前記位相遅れ状態は、エンコーダーパルス信号Ｐｅの位相と基準パルス信号Ｐｓの位相との相対関係の一例である。

なお、エンコーダーパルス信号Ｐｅと基準パルス信号Ｐｓとが完全に同期している状態も考えられるが、便宜上、完全同期の状態は、前記位相進み状態であると仮定する。なお、前記完全同期の状態が、前記位相遅れ状態であると仮定されてもよい。

ここで、偏差カウンターＣＴの初期値が０であり、モーター制御装置８０の初期状態が前記位相進み状態であるとする。この場合、基準パルス信号Ｐｓが発生するごとに、偏差カウンター更新部８２３によって更新された偏差カウンターＣＴの値が０より大きいことは前記位相遅れ状態を表し、同値が０以下であるであることは前記位相進み状態を表す。

一方、エンコーダーパルス信号Ｐｅが発生するごとに、偏差カウンター更新部８２３によって更新された偏差カウンターＣＴの値が０以上であることは前記位相遅れ状態を表し、同値が０未満であることは前記位相進み状態を表す。

なお、偏差カウンターＣＴの初期値が０であり、前記単位数値が−１である場合、基準パルス信号Ｐｓ発生ごとの更新後の偏差カウンターＣＴの値が０未満である、または、エンコーダーパルス信号Ｐｅ発生ごとの更新後の偏差カウンターＣＴの値が０以下である状態は前記位相遅れ状態であり、その他の状態が前記位相進み状態である。

位相状態判定部８２４は、偏差カウンターＣＴの値が前記位相遅れ状態および前記位相進み状態のいずれを表すかを判定する。便宜上、図４において、位相状態判定部８２４の判定結果ＳＴが前記位相遅れ状態であることが１と表記され、判定結果ＳＴが前記位相進み状態であることが０と表記されている。

具体的には、位相状態判定部８２４は、基準パルス信号Ｐｓが発生するごとに偏差カウンター更新部８２３によって更新された偏差カウンターＣＴの値が０より大きい、または、エンコーダーパルス信号Ｐｅが発生するごとに偏差カウンター更新部８２３によって更新された偏差カウンターＣＴの値が０以上である場合、前記位相遅れ状態が生じていると判定する。

一方、位相状態判定部８２４は、基準パルス信号Ｐｓが発生するごとに偏差カウンター更新部８２３によって更新された偏差カウンターＣＴの値が０以下、または、エンコーダーパルス信号Ｐｅが発生するごとに偏差カウンター更新部８２３によって更新された偏差カウンターＣＴの値が０未満である場合、前記位相進み状態が生じていると判定する。

周期記録部８２５は、基準パルス信号Ｐｓが発生するごとに、位相状態判定部８２４の判定結果ＳＴが前記位相遅れ状態である場合に、新たに検出された目標周期ＴｒｅｆのデータをＦＩＦＯバッファー８２０に記録する。

さらに、周期記録部８２５は、エンコーダーパルス信号Ｐｅが発生するごとに、位相状態判定部８２４の判定結果ＳＴが前記位相進み状態である場合に、新たに検出された計測周期ＴｅｎｃのデータをＦＩＦＯバッファー８２０に記録する。

周期記録部８２５が実行する工程は、データをＦＩＦＯバッファー８２０に記録する工程の一例である。

位相誤差算出部８２６は、エンコーダーパルス信号Ｐｅが発生するごとに、位相状態判定部８２４の判定結果ＳＴが前記位相遅れ状態である場合に、ＦＩＦＯバッファー８２０からデータを読み出す。読み出されるデータは、ＦＩＦＯバッファー８２０に格納されている有効なデータのうち最古のデータである。

さらに、前記位相遅れ状態において、位相誤差算出部８２６は、前回算出された位相誤差ＰＨＥ（ｋ−１）と、ＦＩＦＯバッファー８２０からの読み出しデータが表す周期Ｔｏｕｔと、計測周期検出部８２２によって新たに検出された計測周期Ｔｅｎｃ（ｊ）とを（１）式に適用することによって位相誤差ＰＨＥ（ｋ）を算出する。

位相誤差ＰＨＥの初期値は０である。なお、（１）式は、予め定められた第１計算式の一例である。

また、位相誤差算出部８２６は、基準パルス信号Ｐｓが発生するごとに、位相状態判定部８２４の判定結果ＳＴが前記位相進み状態である場合にも、ＦＩＦＯバッファー８２０からデータを読み出す。読み出されるデータは、ＦＩＦＯバッファー８２０に格納されている有効なデータのうち最古のデータである。

さらに、前記位相進み状態において、位相誤差算出部８２６は、前回算出された位相誤差ＰＨＥ（ｋ−１）と、ＦＩＦＯバッファー８２０からの読み出しデータが表す周期Ｔｏｕｔと、目標周期検出部８２１によって新たに検出された目標周期Ｔｒｅｆ（ｉ）とを次の（２）式に適用することによって位相誤差ＰＨＥ（ｋ）を算出する。なお、（２）式は、予め定められた第２計算式の一例である。

位相誤差算出部８２６が実行する以上の工程は、位相誤差ＰＨＥを算出する工程の一例である。

以下、図４のタイムチャートに示される基準パルス信号Ｐｓおよびエンコーダーパルス信号Ｐｅの例に基づいて、位相比較部８２の具体的な処理の一例について説明する。

図４の例では、まず、１番目（ｉ＝１）の基準パルス信号Ｐｓが発生する。このとき、偏差カウンターＣＴの値が、初期値０から１にカウントアップされる。更新後の偏差カウンターＣＴが０より大きいため、位相状態判定部８２４の判定結果ＳＴが前記位相遅れ状態（＝１）となる。

従って、周期記録部８２５が、新たに検出された１番目の目標周期Ｔｒｅｆ（１）のデータをＦＩＦＯバッファー８２０に記録する（図５Ａ参照）。

次に、図４の例では、１番目（ｊ＝１）のエンコーダーパルス信号Ｐｅが発生する。このとき、偏差カウンターＣＴの値が、１から０にカウントダウンされる。更新後の偏差カウンターＣＴの値が０以上であるため、位相状態判定部８２４の判定結果ＳＴが前記位相遅れ状態（＝１）に維持される。

従って、位相誤差算出部８２６が、前回の位相誤差ＰＨＥ（０）と、ＦＩＦＯバッファー８２０からの読み出しデータが表す周期Ｔｏｕｔである目標周期Ｔｒｅｆ（１）と、新たに検出された１番目の計測周期Ｔｅｎｃ（１）とを（１）式に適用することによって位相誤差ＰＨＥ（１）を算出する。データが読み出された後のＦＩＦＯバッファー８２０は空になる。

なお、位相誤差ＰＨＥ（ｉ）を示す矢印が、図６の紙面に向かって右向きであることは前記位相遅れ状態を表し、位相誤差ＰＨＥ（ｉ）を示す矢印が、図６の紙面に向かって左向きであることは前記位相進み状態を表す。

次に、図４の例では、２番目（ｉ＝２）の基準パルス信号Ｐｓが発生する。このとき、偏差カウンターＣＴの値が、０から１にカウントアップされる。更新後の偏差カウンターＣＴの値が０より大きいため、位相状態判定部８２４の判定結果ＳＴが前記位相遅れ状態（＝１）に維持される。

従って、周期記録部８２５が、新たに検出された２番目の目標周期Ｔｒｅｆ（２）のデータをＦＩＦＯバッファー８２０に記録する（図５Ｂ参照）。

次に、図４の例では、２番目（ｊ＝２）のエンコーダーパルス信号Ｐｅが発生する。このとき、偏差カウンターＣＴの値が、１から０にカウントダウンされる。更新後の偏差カウンターＣＴの値が０以上であるため、位相状態判定部８２４の判定結果ＳＴが前記位相遅れ状態（＝１）に維持される。

従って、位相誤差算出部８２６が、前回算出された位相誤差ＰＨＥ（１）と、ＦＩＦＯバッファー８２０からの読み出しデータが表す周期Ｔｏｕｔである目標周期Ｔｒｅｆ（２）と、新たに検出された２番目の計測周期Ｔｅｎｃ（２）とを（１）式に適用することによって位相誤差ＰＨＥ（２）を算出する。また、データが読み出された後のＦＩＦＯバッファー８２０は空になる。

次に、図４の例では、３番目（ｊ＝３）のエンコーダーパルス信号Ｐｅが発生する。このとき、偏差カウンターＣＴの値が、０から−１にカウントダウンされる。更新後の偏差カウンターＣＴの値が０未満であるため、位相状態判定部８２４の判定結果ＳＴが前記位相進み状態（＝０）になる。

従って、周期記録部８２５が、新たに検出された３番目の計測周期Ｔｅｎｃ（３）のデータをＦＩＦＯバッファー８２０に記録する（図６Ａ参照）。

次に、図４の例では、３番目（ｉ＝３）の基準パルス信号Ｐｓが発生する。このとき、偏差カウンターＣＴの値が−１から０へカウントアップされる。更新後の偏差カウンターＣＴの値が０以下であるため、位相状態判定部８２４の判定結果ＳＴが前記位相進み状態（＝０）に維持される。

従って、位相誤差算出部８２６が、前回算出された位相誤差ＰＨＥ（２）と、ＦＩＦＯバッファー８２０からの読み出しデータが表す周期Ｔｏｕｔである計測周期Ｔｅｎｃ（３）と、新たに検出された３番目の目標周期Ｔｒｅｆ（３）とを（２）式に適用することによって位相誤差ＰＨＥ（３）を算出する。また、データが読み出された後のＦＩＦＯバッファー８２０は空になる。

次に、図４の例では、４番目（ｊ＝４）のエンコーダーパルス信号Ｐｅが発生する。このとき、偏差カウンターＣＴの値が、０から−１にカウントダウンされる。更新後の偏差カウンターＣＴの値が０未満であるため、位相状態判定部８２４の判定結果ＳＴが前記位相進み状態（＝０）に維持される。

従って、周期記録部８２５が、新たに検出された４番目の計測周期Ｔｅｎｃ（４）のデータをＦＩＦＯバッファー８２０に記録する（図６Ｂ参照）。

次に、図４の例では、５番目（ｊ＝５）のエンコーダーパルス信号Ｐｅが発生する。このとき、偏差カウンターＣＴの値が、−１から−２にカウントダウンされる。更新後の偏差カウンターＣＴの値が０未満であるため、位相状態判定部８２４の判定結果ＳＴが前記位相進み状態（＝０）に維持される。

従って、周期記録部８２５が、新たに検出された５番目の計測周期Ｔｅｎｃ（５）のデータをＦＩＦＯバッファー８２０に記録する（図６Ｃ参照）。

次に、図４の例では、４番目（ｉ＝４）の基準パルス信号Ｐｓが発生する。このとき、偏差カウンターＣＴの値が−２から−１へカウントアップされる。更新後の偏差カウンターＣＴの値が０以下であるため、位相状態判定部８２４の判定結果ＳＴが前記位相進み状態（＝０）に維持される。

従って、位相誤差算出部８２６が、前回算出された位相誤差ＰＨＥ（３）と、ＦＩＦＯバッファー８２０からの読み出しデータが表す周期Ｔｏｕｔである計測周期Ｔｅｎｃ（４）と、新たに検出された４番目の目標周期Ｔｒｅｆ（４）とを（２）式に適用することによって位相誤差ＰＨＥ（４）を算出する。また、データが読み出された後のＦＩＦＯバッファー８２０には、５番目の計測周期Ｔｅｎｃ（５）のみが残る（図７Ａ参照）。

次に、図４の例では、６番目（ｊ＝６）のエンコーダーパルス信号Ｐｅが発生する。このとき、偏差カウンターＣＴの値が、−１から−２にカウントダウンされる。更新後の偏差カウンターＣＴの値が０未満であるため、位相状態判定部８２４の判定結果ＳＴが前記位相進み状態（＝０）に維持される。

従って、周期記録部８２５が、新たに検出された６番目の計測周期Ｔｅｎｃ（６）のデータをＦＩＦＯバッファー８２０に記録する（図７Ｂ参照）。

次に、図４の例では、５番目（ｉ＝５）の基準パルス信号Ｐｓが発生する。このとき、偏差カウンターＣＴの値が−２から−１へカウントアップされる。更新後の偏差カウンターＣＴの値が０以下であるため、位相状態判定部８２４の判定結果ＳＴが前記位相進み状態（＝０）に維持される。

従って、位相誤差算出部８２６が、前回算出された位相誤差ＰＨＥ（４）と、ＦＩＦＯバッファー８２０からの読み出しデータが表す周期Ｔｏｕｔである計測周期Ｔｅｎｃ（５）と、新たに検出された５番目の目標周期Ｔｒｅｆ（５）とを（２）式に適用することによって位相誤差ＰＨＥ（５）を算出する。また、データが読み出された後のＦＩＦＯバッファー８２０には、６番目の計測周期Ｔｅｎｃ（６）のみが残る（図７Ｃ参照）。

次に、図４の例では、６番目（ｉ＝６）の基準パルス信号Ｐｓが発生する。このとき、偏差カウンターＣＴの値が−１から０へカウントアップされる。更新後の偏差カウンターＣＴの値が０以下であるため、位相状態判定部８２４の判定結果ＳＴが前記位相進み状態（＝０）に維持される。

従って、位相誤差算出部８２６が、前回算出された位相誤差ＰＨＥ（５）と、ＦＩＦＯバッファー８２０からの読み出しデータが表す周期Ｔｏｕｔである計測周期Ｔｅｎｃ（６）と、新たに検出された６番目の目標周期Ｔｒｅｆ（６）とを（２）式に適用することによって位相誤差ＰＨＥ（６）を算出する。また、データが読み出された後のＦＩＦＯバッファー８２０は空になる。

次に、図４の例では、７番目（ｊ＝７）のエンコーダーパルス信号Ｐｅが発生する。このとき、偏差カウンターＣＴの値が、０から−１にカウントダウンされる。更新後の偏差カウンターＣＴの値が０未満であるため、位相状態判定部８２４の判定結果ＳＴが前記位相進み状態（＝０）に維持される。

従って、周期記録部８２５が、新たに検出された７番目の計測周期Ｔｅｎｃ（７）のデータをＦＩＦＯバッファー８２０に記録する。これ以降、位相比較部８２は、基準パルス信号Ｐｓおよびエンコーダーパルス信号Ｐｅの発生状況に応じて同様の処理を繰り返す。

（１）式および（２）式は、順次検出される目標周期Ｔｒｅｆ（ｉ）および計測周期Ｔｅｎｃ（ｊ）の差分を積算する式である。前記位相遅れ状態において、位相誤差ＰＨＥ（ｋ）の値が０以上となり、前記位相進み状態において、位相誤差ＰＨＥ（ｋ）の値が０未満となる。

前記差分の積算値である位相誤差ＰＨＥ（ｋ）は、モーター４０の回転方向における目標位置に対する計測位置の誤差（位置誤差）に相当する。位相誤差ＰＨＥは、基準パルス信号Ｐｓの１周期未満の範囲内でのみ変化する一般的な位相差とは異なり、基準パルス信号Ｐｓの１周期分を超える範囲で変化し得る。

そして、順次算出される最新の位相誤差ＰＨＥ（ｋ）が、モーター電力調節部８３へ入力される。これにより、モーター電力調節部８３は、モーター４０に供給する電力を位相誤差ＰＨＥ（ｋ）が縮小する方向へ調節する。なお、モーター電力調節部８３が実行する工程は、モーター４０に供給する電力を調節する工程の一例である。

モーター制御装置８０が採用されれば、基準パルス信号Ｐｓおよびエンコーダーパルス信号Ｐｅの発生周期の差の積算値である位相誤差ＰＨＥが、モーター４０のフィードバック制御の偏差として用いられる。そのため、位相誤差ＰＨＥ（偏差）が１パルス未満の時間差であっても、その時間差が無くなる方向へモーター４０への供給電力が調節される。そのため、エンコーダーパルス信号Ｐｅに基づく位置計測の分解能が制御性能の制約とならず、モーター４０の位置を高精度で制御することができる。

さらに、前記位相遅れ状態または前記位相進み状態の拡大に応じて、複数の目標周期Ｔｒｅｆまたは複数の計測周期Ｔｅｎｃの一方を表す複数のデータがＦＩＦＯバッファー８２０に保存される。そのため、基準パルス信号Ｐｓおよびエンコーダーパルス信号Ｐｅの位相差（偏差）が、それら２つのパルス信号Ｐｓ，Ｐｅの一方の発生周期を超えても、正しい位相誤差ＰＨＥが算出される。

従って、モーター４０の起動時および停止時など、モーター４０の速度が比較的大きく変更される場合、即ち、前記目標位置と前記計測位置との差分が大きくなる場合でも、モーター４０の位置を正しく制御することができる。

また、偏差カウンターＣＴが前記位相遅れ状態および前記位相進み状態のいずれを表すかに応じて、目標周期Ｔｒｅｆおよび計測周期Ｔｅｎｃの一方のデータが、選択的にＦＩＦＯバッファー８２０に保存される。そのため、目標周期Ｔｒｅｆおよび計測周期Ｔｅｎｃを保存するためのバッファーのサイズを小さくすることができる。

また、モーター電力調節部８３において、パルス幅変調部８３５が、位相誤差ＰＨＥの比例要素が反映される入力信号（給電量信号Ｘｏ）に応じてモーター４０に供給される駆動パルス信号Ｐｄのデューティー比を調節する。このような制御は、位相誤差ＰＨＥを早く縮小させる制御として有効である。

本実施形態では、パルス幅変調部８３５は、さらに位相誤差ＰＨＥの積分要素も反映された入力信号（給電量信号Ｘｏ）に応じてモーター４０に供給される駆動パルス信号Ｐｄのデューティー比を調節する。これにより、モーター４０の位置制御にオフセットが生じることを防止できる。

［第２実施形態］
次に、図８を参照しつつ、第２実施形態に係るモーター制御装置８０Ａにおけるモーター制御装置８０と異なる点について説明する。図８において、図２に示される構成要素と同じ構成要素は、同じ参照符号が付されている。

モーター制御装置８０Ａは、モーター制御装置８０の構成に目標速度検出部８４、実測度検出部８５、減算器８６、速度フィードバック制御用増幅器８７およびフィードフォワード制御用増幅器８８が追加された構成を有している。

目標速度検出部８４は、基準パルス信号Ｐｓの発生周期の逆数を算出することによってモーター４０の目標回転速度を検出（算出）する。同様に、実測度検出部８５は、エンコーダーパルス信号Ｐｅの発生周期の逆数を算出することによってモーター４０の実回転速度を検出（算出）する。

減算器８６は、前記目標回転速度と前記実回転速度との差分である速度偏差を算出する。速度フィードバック制御用増幅器８７は、前記速度偏差に相当する信号を予め設定されたゲインで増幅することにより、前記速度偏差が反映される速度制御信号を生成する増幅器である。

前記フィードフォワード制御用増幅器８８は、前記目標回転速度に相当する信号を予め設定されたゲインで増幅することにより、前記目標回転速度の変化の要素が反映されるフィードフォワード制御信号を生成する増幅器である。

前記速度制御信号および前記フィードフォワード制御信号は、加算器８３４によって比例制御信号Ｘｐおよび積分制御信号Ｘｉとともに加算され、給電量信号Ｘｏに反映される。

なお、第２実施形態に係る画像形成装置は、画像形成装置１０においてモーター制御装置８０がモーター制御装置８０Ａに置き換えられた構成を備える。

以上に示されるように、モーター制御装置８０Ａは、位相誤差ＰＨＥに基づくフィードバック制御と並行して、モーター４０の回転速度に基づくフィードバック制御およびフィードフォワード制御を行う。これにより、位相誤差ＰＨＥをより速やかに縮小させることができる。

[応用例]
モーター制御装置８０，８０Ａにおいて、積分器８３２および積分要素増幅器８３３が省略されることも考えられなくはない。

なお、本発明に係るモーター制御装置、画像形成装置、モーター制御方法および画像形成装置は、各請求項に記載された発明の範囲において、以上に示された実施形態及び応用例を自由に組み合わせること、或いは実施形態及び応用例を適宜、変形する又は一部を省略することによって構成されることも可能である。

２ ：シート供給部
３ ：シート搬送部
４ ：画像形成部
５ ：光走査部
８ ：制御部
９ ：シート
１０ ：画像形成装置
３０ ：搬送路
４０ ：モーター
４１ ：感光体
４２ ：帯電部
４３ ：現像部
４５ ：転写部
４６ ：定着部
８０，８０Ａ：モーター制御装置
８１ ：基準パルス生成部
８２ ：位相比較部
８３ ：モーター電力調節部
８４ ：目標速度検出部
８５ ：実測度検出部
８６ ：減算器
８７ ：速度フィードバック制御用増幅器
８８ ：フィードフォワード制御用増幅器
４００ ：エンコーダー
４０１ ：ギア機構
４２１ ：帯電ローラー
４３１ ：現像ローラー
８１１ ：目標速度演算部
８１２ ：ローパスフィルター処理部
８１３ ：電圧制御発振器
８２０ ：ＦＩＦＯバッファー
８２１ ：目標周期検出部
８２２ ：計測周期検出部
８２３ ：偏差カウンター更新部
８２４ ：位相状態判定部
８２５ ：周期記録部
８２６ ：位相誤差算出部
８３１ ：比例要素増幅器
８３２ ：積分器
８３３ ：積分要素増幅器
８３４ ：加算器
８３５ ：パルス幅変調部
８３６ ：モーター駆動回路
８２００ ：データ格納部
ＣＴ ：偏差カウンター
ＰＨＥ ：位相誤差
Ｐｃ ：パルス幅変調信号
Ｐｄ ：駆動パルス信号
Ｐｅ ：エンコーダーパルス信号
Ｐｓ ：基準パルス信号
Ｔｅｎｃ ：計測周期
Ｔｒｅｆ ：目標周期

Claims (6)

1. 基準パルス信号が発生するごとに、前回の前記基準パルス信号の発生時からの経過時間である目標周期を検出する目標周期検出部と、
   モーターの回転に同期したエンコーダーパルス信号が発生するごとに、前回の前記エンコーダーパルス信号の発生時からの経過時間である計測周期を検出する計測周期検出部と、
   前記基準パルス信号が発生するごとに、予め定められた変数である偏差カウンターの値を予め定められた単位数値を加算した値に更新し、前記エンコーダーパルス信号が発生するごとに、前記偏差カウンターの値を、前記単位数値を減算した値に更新する偏差カウンター更新部と、
   前記基準パルス信号が発生するごとに、前記偏差カウンターの値が、前記エンコーダーパルス信号の位相に対して前記基準パルス信号の位相が遅れている位相遅れ状態を表す場合に、新たに検出された前記目標周期のデータをＦＩＦＯバッファーに記録し、前記エンコーダーパルス信号が発生するごとに、前記偏差カウンターの値が、前記エンコーダーパルス信号の位相に対して前記基準パルス信号の位相が進んでいる位相進み状態を表す場合に、新たに検出された前記計測周期のデータを前記ＦＩＦＯバッファーに記録する周期記録部と、
   前記エンコーダーパルス信号が発生するごとに、前記偏差カウンターの値が前記位相遅れ状態を表す場合に、前回算出された位相誤差と、前記ＦＩＦＯバッファーからの読み出しデータが表す周期と、新たに検出された前記計測周期とを予め定められた第１計算式に適用することによって前記位相誤差を算出し、前記基準パルス信号が発生するごとに、前記偏差カウンターの値が前記位相進み状態を表す場合に、前回算出された前記位相誤差と、前記ＦＩＦＯバッファーからの読み出しデータが表す周期と、新たに検出された前記目標周期と、を予め定められた第２計算式に適用することによって前記位相誤差を算出する位相誤差算出部と、
   前記モーターに供給する電力を前記位相誤差が縮小する方向へ調節する電力調節部と、を備えるモーター制御装置。
2. 前記電力調節部は、少なくとも前記位相誤差の比例要素が反映される入力信号に応じて前記モーターに供給される駆動パルス信号のデューティー比を調節するパルス幅変調部を有する、請求項１に記載のモーター制御装置。
3. 像担持体と、
   前記像担持体を駆動するモーターと、
   前記モーターの回転に同期したエンコーダーパルス信号を出力するエンコーダーと、
   前記モーターに供給する電力を調節する請求項１または請求項２に記載のモーター制御装置と、を備える画像形成装置。
4. 基準パルス信号が発生するごとに、前回の前記基準パルス信号の発生時からの経過時間である目標周期を検出する工程と、
   モーターの回転に同期したエンコーダーパルス信号が発生するごとに、前回の前記エンコーダーパルス信号の発生時からの経過時間である計測周期を検出する工程と、
   前記基準パルス信号が発生するごとに、予め定められた変数である偏差カウンターの値を予め定められた単位数値を加算した値に更新し、前記エンコーダーパルス信号が発生するごとに、前記偏差カウンターの値を、前記単位数値を減算した値に更新する工程と、
   前記基準パルス信号が発生するごとに、前記偏差カウンターの値が、前記エンコーダーパルス信号の位相に対して前記基準パルス信号の位相が遅れている位相遅れ状態を表す場合に、新たに検出された前記目標周期のデータをＦＩＦＯバッファーに記録し、前記エンコーダーパルス信号が発生するごとに、前記偏差カウンターの値が、前記エンコーダーパルス信号の位相に対して前記基準パルス信号の位相が進んでいる位相進み状態を表す場合に、新たに検出された前記計測周期のデータを前記ＦＩＦＯバッファーに記録する工程と、
   前記エンコーダーパルス信号が発生するごとに、前記偏差カウンターの値が前記位相遅れ状態を表す場合に、前回算出された位相誤差と、前記ＦＩＦＯバッファーからの読み出しデータが表す周期と、新たに検出された前記計測周期とを予め定められた第１計算式に適用することによって前記位相誤差を算出する工程と、
   前記基準パルス信号が発生するごとに、前記偏差カウンターの値が前記位相進み状態を表す場合に、前回算出された前記位相誤差と、前記ＦＩＦＯバッファーからの読み出しデータが表す周期と、新たに検出された前記目標周期と、を予め定められた第２計算式に適用することによって前記位相誤差を算出する工程と、
   前記モーターに供給する電力を前記位相誤差が縮小する方向へ調節する工程と、を含むモーター制御方法。
5. 前記モーターに供給する電力を調整する工程は、少なくとも前記位相誤差の比例要素が反映される入力信号に応じて前記モーターに供給される駆動パルス信号のデューティー比を調節する工程を含む、請求項４に記載のモーター制御方法。
6. 像担持体と、前記像担持体を駆動するモーターと、前記モーターの回転に同期したエンコーダーパルス信号を出力するエンコーダーとを備える画像形成装置の制御方法であって、
   前記モーターに供給する電力が、請求項４または請求項５に記載のモーター制御方法によって調節される、画像形成装置の制御方法。

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