(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣモータを制御するモータ制御装置において、
前記ＤＣモータの角速度を検知する第１の検知手段と、
前記ＤＣモータにより駆動される被駆動体と、
前記ＤＣモータの起動時に、前記ＤＣモータへ指示する制御値を、目標角速度より小さい角速度に対応する第１の制御値から前記目標角速度より大きい角速度に対応する第２の制御値まで増加させ、前記第１の検知手段の検知結果が前記目標角速度になったことに応じて、前記目標角速度に対応した第３の制御値に切り替え、その後、前記第１の検知手段の検知結果に基づく第４の制御値を前記ＤＣモータへ指示する制御手段と、
前記被駆動体が交換されたことを検知する第２の検知手段とを有し、
前記制御手段は、前記ＤＣモータを起動する際、前記第２の検知手段が前記被駆動体の交換を検知しない場合、過去の前記第４の制御値を前記第３の制御値とし、前記第２の検知手段が前記被駆動体の交換を検知した場合、交換された被駆動体の負荷に対応した予め決められた制御値を前記第３の制御値とすることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
ＤＣモータを制御するモータ制御装置において、
前記ＤＣモータの角速度を検知する第１の検知手段と、
前記ＤＣモータにより駆動される被駆動体と、
前記ＤＣモータの起動時に、前記ＤＣモータへ指示する制御値を、目標角速度より小さい角速度に対応する第１の制御値から前記目標角速度より大きい角速度に対応する第２の制御値まで増加させるフィードフォワード制御を行い、前記第１の検知手段の検知結果が前記目標角速度になったことに応じて、前記目標角速度に対応した第３の制御値に切り替え、その後、前記第１の検知手段の検知結果に基づく第４の制御値を前記ＤＣモータへ指示するフィードバック制御に切り替える制御手段と、
前記被駆動体が交換されたことを検知する第２の検知手段とを有し、
前記制御手段は、前記ＤＣモータを起動する際、前記第２の検知手段が前記被駆動体の交換を検知しない場合、過去の前記第４の制御値を前記第３の制御値とし、前記第２の検知手段が前記被駆動体の交換を検知した場合、交換された被駆動体の負荷に対応した予め決められた制御値を前記第３の制御値とすることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記ＤＣモータを起動する際、前記第２の検知手段が前記被駆動体の交換を検知しない場合、前記ＤＣモータを前回駆動したときの前記第４の制御値を前記第３の制御値とすることを特徴とする請求項１または２記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記第２の検知手段は、前記被駆動体が新品に交換されたことを検知することを特徴とする請求項１または２記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記制御値は速度指令値であることを特徴とする請求項１または２記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記制御手段により指示された前記制御値に基づいて、前記ＤＣモータをパルス幅変調制御するための信号を生成する信号生成手段を有することを特徴とする請求項１または２記載のモータ制御装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のモータ制御装置を有し、
前記被駆動体は、用紙に画像形成を行うための感光ドラムまたは中間転写ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記第１の検知手段は前記感光ドラムまたは前記中間転写ベルトの駆動軸の角速度を検知するエンコーダであることを特徴とする請求項７記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＣモータを制御するモータ制御装置及びこれを有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
感光ドラムにトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルトへ転写した後、中間転写ベルトから用紙へトナー像を転写する複写機やプリンタがある。高画質化などを目的として、感光ドラムと中間転写ベルトを別々のモータにより駆動する構成をとることがある。この場合、感光ドラムと中間転写ベルトは転写位置で接触しているため、これらが回転する際に感光ドラムと中間転写ベルトに周速差が生じると、感光ドラムや中間転写ベルトに傷が付くことがある。感光ドラムと中間転写ベルトの周速が目標速度で制御されているときはこのような問題はない。しかし、感光ドラムと中間転写ベルトを別々のモータ（例えばＤＣモータ）で駆動する場合、停止しているモータを目標角速度まで立ち上げる際の立ち上がり特性（オーバシュート等）を制御できないため、立ち上がり特性がそれぞれのモータで異なる。従って、それぞれのモータの立ち上がり特性を一致させることができない限り、モータの立ち上げ時に感光ドラムと中間転写ベルトに周速差が生じてしまう。
【０００３】
少ないオーバシュートで早くＤＣモータを立ち上げるために、モータ起動時に、回転数を制御するパルス幅変調（ＰＷＭ）信号を低いオンデューティ比から所定の増加率で増加させることが提案されている（特許文献１参照）。また、ＤＣモータの起動時に、モータに入力するクロック周波数を目標周波数よりも低いクロック周波数に制御し、その後、クロック周波数を目標周波数まで増加させることが提案されている（特許文献２参照）。しかしながら、ＤＣモータの起動時に低い制御値から目標制御値まで増加させる制御を行ったとしても、ＤＣモータの角速度の増加が途中までは線形的であるが、目標角速度に近くなると非線形的になってしまう。
【０００４】
そこで、本出願人は次のような関連技術について特許出願をした（特許文献３参照）。すなわち、ＤＣモータの起動時に、ＤＣモータへ出力するＰＷＭ制御信号を制御する制御値を、目標角速度より小さい角速度に対応する第１制御値ＮＳＴＡから目標角速度より大きい角速度に対応する第２制御値ＮＥＮＤまで一定比率で増加させるフィードフォワード制御を行う（図１６（ｂ））。そして、ＤＣモータが目標角速度になったことに応じて、ＤＣモータを目標角速度に維持するための制御値ＮＴＡＧに切り替え、ＤＣモータの角速度の検知結果に基づくフィードバック制御を開始する（図１６（ｂ））。これにより、ＤＣモータの角速度を台形状に立ち上げることが可能になる、すなわち、モータの立ち上がり特性を制御できるようになる（図１６（ａ））。従って、複数のＤＣモータの立ち上がり特性を一致させるよう制御できるようになり、感光ドラムと中間転写ベルトに周速差をなくすことができる。
【０００５】
ここで、ＤＣモータが目標角速度になった後に切り替える制御値は、前回のフィードバック制御の際に、ＤＣモータが目標角速度に安定しているときの制御値ＮＴＡＧとしている（図１６（ｂ））。これにより、フィードバック制御に切り替えた直後の制御値が、ＤＣモータの負荷に見合ったものとなり、過剰な制御値や、不足した制御値を指示することがなく、所定角速度に達したＤＣモータを安定的に制御することができる。従って、ＤＣモータの駆動対象である感光ドラムや中間転写ベルトの累積動作回数が増えるに従ってこれらの負荷が増加しても、これらの負荷に見合った制御値を指示することができ、フィードバック制御に切り替えた時の角速度がばたつかない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−０３９１８１号公報
【特許文献２】特開２００７−１５６２３８号公報
【特許文献３】特願２００９−０４６２１０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、感光ドラムや中間転写ベルトが劣化したとき、これらを新品に交換する。新品の感光ドラムや中間転写ベルトの負荷は、交換直前の感光ドラムや中間転写ベルトの負荷と大きく異なる。この場合、ＤＣモータを立ち上げる際に前回の制御値を使用しても、実際の負荷に対応していない。従って、感光ドラム等の交換後にＤＣモータを立ち上げると、フィードバック制御に切り替えた時の制御値ＮＴＡＧが交換後の感光ドラム等の負荷に対応しない過剰な値（図１６（ｄ））となってしまい、角速度がばたついてしまう（図１６（ｃ））。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は、ＤＣモータを制御するモータ制御装置において、前記ＤＣモータの角速度を検知する第１の検知手段と、前記ＤＣモータにより駆動される被駆動体と、前記ＤＣモータの起動時に、前記ＤＣモータへ指示する制御値を、目標角速度より小さい角速度に対応する第１の制御値から前記目標角速度より大きい角速度に対応する第２の制御値まで増加させ、前記第１の検知手段の検知結果が前記目標角速度になったことに応じて、前記目標角速度に対応した第３の制御値に切り替え、その後、前記第１の検知手段の検知結果に基づく第４の制御値を前記ＤＣモータへ指示する制御手段と、前記被駆動体が交換されたことを検知する第２の検知手段とを有し、前記制御手段は、前記ＤＣモータを起動する際、前記第２の検知手段が前記被駆動体の交換を検知しない場合、過去の前記第４の制御値を前記第３の制御値とし、前記第２の検知手段が前記被駆動体の交換を検知した場合、交換された被駆動体の負荷に対応した予め決められた制御値を前記第３の制御値とすることを特徴とするモータ制御装置を提供する。
【０００９】
また、本発明は、ＤＣモータを制御するモータ制御装置において、前記ＤＣモータの角速度を検知する第１の検知手段と、前記ＤＣモータにより駆動される被駆動体と、前記ＤＣモータの起動時に、前記ＤＣモータへ指示する制御値を、目標角速度より小さい角速度に対応する第１の制御値から前記目標角速度より大きい角速度に対応する第２の制御値まで増加させるフィードフォワード制御を行い、前記第１の検知手段の検知結果が前記目標角速度になったことに応じて、前記目標角速度に対応した第３の制御値に切り替え、その後、前記第１の検知手段の検知結果に基づく第４の制御値を前記ＤＣモータへ指示するフィードバック制御に切り替える制御手段と、前記被駆動体が交換されたことを検知する第２の検知手段とを有し、前記制御手段は、前記ＤＣモータを起動する際、前記第２の検知手段が前記被駆動体の交換を検知しない場合、過去の前記第４の制御値を前記第３の制御値とし、前記第２の検知手段が前記被駆動体の交換を検知した場合、交換された被駆動体の負荷に対応した予め決められた制御値を前記第３の制御値とすることを特徴とするモータ制御装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、被駆動体を駆動するＤＣモータの角速度を目標角速度までフィードフォワード制御で立ち上げた後の角速度の大きな変動を防止することができる。被駆動体が交換された直後も、角速度の大きな変動を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るカラー複写機の断面図。
【図２】感光ドラム１１の駆動構成を説明する図。
【図３】モータ１００を制御する制御部２００のブロック構成図。
【図４】回転速度検知部２０３における検知を説明する図。
【図５】回転速度検知部２０３におけるカウントと角速度の関係を示す図。
【図６】ＦＢ制御部２０５における処理を説明する図。
【図７】スロープ生成部２０６における処理を説明する図。
【図８】制御値と角速度の関係を示す図。
【図９】駆動信号生成部２０７のブロック構成図。
【図１０】モータ１００の起動時のフローチャート。
【図１１】累積画像形成枚数に対するモータ１００の負荷を示す図。
【図１２】感光ドラム１１とクリーニング装置１５の当接部分の拡大図。
【図１３】感光ドラム１１の新旧検知のブロック構成図。
【図１４】感光ドラム１１の新品検知のフローチャート。
【図１５】本実施形態における制御値と角速度の関係を示す図。
【図１６】関連技術における制御値と角速度の関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に関わる画像形成装置の断面図である。本実施形態のカラー複写機は、複数の画像形成部を並列に配し、且つ中間転写方式を採用している。カラー複写機は、画像読取部１Ｒと、画像出力部１Ｐとを有する。
【００１３】
画像読取部１Ｒは、原稿画像を光学的に読み取り、電気信号に変換して画像出力部１Ｐに送信する。画像出力部１Ｐは、複数並設された画像形成部１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）と、給紙ユニット２０と、中間転写ユニット３０と、定着ユニット４０と、クリーニングユニット５０とを有する。
【００１４】
更に、個々のユニットについて詳しく説明する。各画像形成部１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）のそれぞれは同じ構成である。第一の像担持体としての感光ドラム１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ）が回転自在に軸支され、矢印方向に回転駆動される。感光ドラム１１ａ〜１１ｄの外周面に対向してその回転方向に一次帯電器１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）、露光部１３（１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ）、折り返しミラー１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）、現像装置１４（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）、及びクリーニング装置１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）が配置されている。
【００１５】
一次帯電器１２ａ〜１２ｄは、感光ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に均一な帯電量の電荷を与える。次いで、露光部１３ａ〜１３ｄは、画像読取部１Ｒからの記録画像信号に応じて、レーザビームを折り返しミラー１６ａ〜１６ｄを介して感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に露光する。これによって、感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に静電潜像が形成される。
【００１６】
更に、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックといった４色の現像剤（以下、トナーという）をそれぞれ収納した現像装置１４ａ〜１４ｄによって、感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上の静電潜像を顕像化する。顕像化された可視画像（トナー画像）は画像転写位置Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄで、中間転写ユニット３０における第二の像担持体としての中間転写ベルト３１上に転写される。
【００１７】
画像転写位置Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄの下流に設けられたクリーニング装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは、中間転写ベルト３１に転写されずに感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に残されたトナーを掻き落としてドラム表面の清掃を行う。以上に示したプロセスにより、各トナーによる画像形成が順次行われる。
【００１８】
給紙ユニット２０は、用紙Ｐを収納するためのカセット２１と、カセット２１より用紙Ｐを一枚ずつ送り出すためのピックアップローラ２２と、ピックアップローラ２２から送り出された用紙Ｐを更に搬送するための給紙ローラ対２３とを有する。また、給紙ユニット２０は、給紙ガイド２４と、中間転写ベルト３１上の画像に合わせて用紙Ｐを二次転写位置Ｔｅへ送り出すためのレジストレーションローラ２５を有する。
【００１９】
中間転写ユニット３０について詳細に説明する。中間転写ベルト３１は、中間転写ベルト３１に駆動を伝達する駆動ローラ３２と、中間転写ベルト３１の回動に従動する従動ローラ３３と、二次転写対向ローラ３４によって保持されている。又、駆動ローラ３２と従動ローラ３３の間に一次転写平面Ａが形成される。駆動ローラ３２は、モータ（不図示）によって回転駆動される。
【００２０】
各感光ドラム１１ａ〜１１ｄと中間転写ベルト３１が対向する一次転写位置Ｔａ〜Ｔｄには、中間転写ベルト３１の裏に一次転写帯電器３５（３５ａ〜３５ｄ）が配置されている。一方、二次転写対向ローラ３４に対向して二次転写ローラ３６が配置され、中間転写ベルト３１とのニップによって二次転写位置Ｔｅを形成する。二次転写ローラ３６は、中間転写ベルト３１に対して適度な圧力で加圧されている。
【００２１】
また、中間転写ベルト３１の二次転写位置Ｔｅの下流には、中間転写ベルト  ３１の画像形成面をクリーニングするためのクリーニングユニット５０が設けられている。クリーニングユニット５０は、中間転写ベルト３１上のトナーを除去するためのクリーニングブレード５１と、クリーニングブレード５１により掻き取られた廃トナーを収納する廃トナーボックス５２とを備えている。
【００２２】
定着ユニット４０は、内部にハロゲンヒータなどの熱源を備えた定着ローラ４１ａと、そのローラに加圧される定着ローラ４１ｂとを有する。更に、定着ユニット４０は、定着ローラ対４１ａ、４１ｂのニップ部へ用紙Ｐを導くためのガイド４３、定着ユニットの熱を内部に閉じ込めるための定着断熱カバー４６を有する。また、定着ローラ対４１ａ、４１ｂから排出されてきた用紙Ｐをさらに装置外部に導き出すための排紙ローラ４４、縦パスローラ４５ａ、４５ｂ、排紙ローラ４８、及び、用紙Ｐを積載する排紙トレイ４７などを備えている。
【００２３】
次に、上記構成のカラー複写機の動作について説明する。ＣＰＵにより画像形成開始信号が発せられると、カセット２１から給紙動作を開始する。例えばカセット２１から給紙された場合について説明すると、先ず、ピックアップローラ２２により、カセット２１から用紙Ｐが一枚ずつ送り出される。そして、給紙ローラ対２３によって用紙Ｐが給紙ガイド２４の間を案内されてレジストレーションローラ２５まで搬送される。その時レジストレーションローラ２５は停止されており、用紙Ｐの先端はレジストレーションローラ２５のニップ部に突き当たる。その後、中間転写ベルト３１上に形成された画像に合わせてレジストレーションローラ２５は回転を始める。この回転開始タイミングは、用紙Ｐと中間転写ベルト３１上のトナー画像とが二次転写位置Ｔｅにおいて一致するようにそのタイミングが設定されている。
【００２４】
一方、画像形成部では、画像形成開始信号が発せられると、感光ドラム１１ｄ上に形成されたトナー画像が一次転写位置Ｔｄにおいて一次転写帯電器３５ｄによって中間転写ベルト３１に一次転写される。一次転写されたトナー像は次の一次転写位置Ｔｃまで搬送される。そこでは各画像形成部間をトナー像が搬送される時間だけ遅延して画像形成が行われており、前画像の上に位置を合わせて、その次のトナー像が転写される。他の画像形成部でも同様の工程が行われることにより、４色のトナー像が中間転写ベルト３１上に一次転写される。
【００２５】
その後、用紙Ｐが二次転写位置Ｔｅに進入し、中間転写ベルト３１に接触すると、用紙Ｐの通過タイミングに合わせて二次転写ローラ３６に高電圧を印加する。これにより、前述したプロセスにより中間転写ベルト３１上に形成された４色のトナー画像が用紙Ｐに転写される。その後、用紙Ｐは搬送ガイド４３によって定着ローラ４１ａ、ｂのニップ部まで案内される。そして、定着ローラ対４１ａ、４１ｂの熱及びニップの圧力によってトナー画像が用紙Ｐに定着される。その後、用紙Ｐは、排紙ローラ４４、縦パスローラ４５ａ，４５ｂ、排紙ローラ４８により搬送されて機外に排出され、排紙トレイ４７に積載される。
【００２６】
次に、画像形成装置に含まれるモータ制御装置による感光ドラム１１の駆動について、図２を参照しながら説明する。本実施形態では、被駆動体としての感光ドラム１１（１１ａ〜１１ｄ）それぞれに対してＤＣブラシレスモータ等のモータ１００が設けられている。モータ１００は制御部２００により制御される。モータ１００の駆動力は、ギア１０１、駆動軸１０３及びカップリング１０２を介して感光ドラム１１に伝達される。これにより、感光ドラム１１が回転する。
【００２７】
駆動軸１０３にはエンコーダホイール１１１が固定されており、駆動軸１０３とエンコーダホイール１１１は同じ角速度で回転する。エンコーダ１１０はエンコーダホイール１１１及びエンコーダセンサ１１２を有する。エンコーダホイール１１１は透明な円板であり、その上に黒色の放射線状の線が等間隔で円周に沿って印刷されている。エンコーダセンサ１１２は、エンコーダホイール１１１を挟むようにして設けられた発光部と受光部を有し、円板の黒色部分が受光部の位置に来ると受光部への光が遮られ、円板の透明部分が受光部の位置へ来ると受光部へ光が入射する。エンコーダセンサ１１２は受光部へ光が入射したか否かに応じて信号を発生する。このようにして、エンコーダ１１０は、駆動軸１０３の角速度に応じた周期の信号を制御部２００に供給する。そして、制御部２００は、エンコーダ１１０からの信号に基づいて、モータ１００を制御する。
【００２８】
図３は制御部２００のブロック構成図である。回転速度検知部２０３（第１の検知部）はエンコーダ１１０からのパルス信号の周期を検知する。回転速度検知部２０３は、図４に示すパルス信号３０１の１周期（Ｃ１：パルス信号３０１の立ち上がりから次の立ち上がり）内でクロック３０２の数をカウントすることにより、パルス信号３０１の周期を検知する。クロック３０２はパルス信号３０１の周期よりも短い一定周期のパルス信号であり、水晶振動子などにより生成され、回転速度検知部２０３に入力される。
【００２９】
そして、回転速度検知部２０３は、検知したパルス幅から角速度を演算する。図５（ａ）はモータ１００を立ち上げたときの駆動軸１０３の角速度の変化を示し、図５（ｂ）はそのときに回転速度検知部２０３でカウントしたカウント数（パルス周期）を示す。図からわかるように、角速度とカウント数は反比例の関係にある。よって、角速度は式１に基づいて算出される。なお、Ｋは任意の係数である。
【００３０】
【数１】
0005404212.tif 000002
【００３１】
差分演算部２０４は、回転速度検知部２０３から出力される検知角速度と、ＣＰＵ２０１から供給される目標角速度との差分を演算する。ＦＢ制御部２０５は、差分演算部２０４から出力された差分値、及び、ＣＰＵ２０１から供給されるフィードバックゲイン値（ＫＰ、ＴＩ、ＴＤ）に基づいて、駆動軸１０３が目標角速度で回転するために必要な補正制御値を演算する。
【００３２】
駆動信号生成部２０７は、ＦＢ制御部２０５から出力される補正制御値とＣＰＵ２０１から出力される目標制御値ＮＴＡＧを加算して得られた制御値、または、スロープ生成部２０６から出力される制御値に基づいたデューティのＰＷＭ制御信号を生成する。ＰＷＭ制御信号は、モータ１００をＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）するための信号である。スロープ生成部２０６は、時間経過に伴って一定比率で増加する制御値を出力する。モータ１００を一定の角速度で回転させるときは、ＦＢ制御部２０５から出力される補正制御値とＣＰＵ２０１から出力される目標制御値ＮＴＡＧを加算して得られた制御値が用いられる。また、モータ１００を立ち上げるときは、スロープ生成部２０６から出力される制御値が用いられる。
【００３３】
図６はＦＢ制御部２０５における処理を説明する図である。ＦＢ制御部２０５は、差分演算部２０４から出力された差分値ｅに基づいたＰＩＤ制御を行う。ＰＩＤ制御の制御値は式２に基づいて算出される。
【００３４】
【数２】
0005404212.tif 000003
【００３５】
ここで、ＫＰ，ＴＩ，ＴＤは、ＰＩＤ制御の比例項４０１、積分項４０２、微分項４０３におけるフィードバックゲイン値であり、駆動軸１０３の角速度に基づいてＣＰＵ２０１により決定される。
【００３６】
図７は、スロープ生成部２０６における処理を説明する図である。スロープ生成部２０６は、時間経過に伴って一定比率で線形的に増加する制御値（速度指令値）を生成する。図７に示すように、スロープ生成部２０６は加速制御を行う際、ＣＰＵ２０１から入力されるカウントスタート信号に応じて、初期値ＮＳＴＡ（第１の制御値）から最大値ＮＥＮＤ（第２の制御値）まで所定時間ΔＴ毎に所定量ΔＫをインクリメントし、この結果を制御値として出力する。ＣＰＵ２０１は、カウントスタート信号をスロープ生成部２０６へ入力する前に、初期値ＮＳＴＡと最大値ＮＥＮＤをスロープ生成部２０６に設定する。スロープ生成部２０６は、最大値ＮＥＮＤまでインクリメントを行ったとき、ＣＰＵ２０１にカウントが終ったことを伝えるカウントエンド信号を出力し、インクリメントを停止する。
【００３７】
駆動信号生成部２０７は、一定比率で線形的に増加する制御値がスロープ生成部２０６から入力されると、一定比率で線形的にオンデューティが増加するＰＷＭ制御信号をモータ１００に出力する。モータ１００の角速度は、図８（ａ）のｔ１〜ｔ２に示すように、図８（ｂ）のｔ１〜ｔ２に示す線形的に増加する制御値に追従して、線形的に増加する。但し、加速時のモータ１００の角速度は、線形的にオンデューティが増加するＰＷＭ制御信号に対して遅れて応答するため、ＰＷＭ制御信号が示す角速度とは一致していない。そのため、図８（ｂ）の点線で示すように制御値を台形状に変化させると、制御値の増加を止めた後は、制御値に対応する角速度に近づけるフィードバック制御を行うため、モータ１００の角速度の立ち上がり特性が非線形的（図８（ａ）の点線）になってしまう。
【００３８】
そこで、ＣＰＵ２０１は、最大値ＮＥＮＤを、モータ１００の角速度が少なくとも目標角速度に達するまでは、角速度が図８に示すように線形的に増加するような値に設定する。つまり、増加させる制御値が最大値ＮＥＮＤに達するよりも先にモータの角速度が目標角速度に達するように、目標制御値ＮＴＡＧに何割か増した値を最大値ＮＥＮＤとする。本実施形態では、ＣＰＵ２０１は、目標角速度に１０％増しした角速度を指示する制御値を最大値ＮＥＮＤとして設定する。このように、モータ１００へ指示する制御値を、目標角速度より小さい角速度に対応する第１の制御値から目標角速度より大きい角速度に対応する第２の制御値まで一定比率で線形的に増加させる。言い換えると、モータ１００へ指示する制御値を、目標角速度より小さい角速度に対応する第１の制御値から目標角速度より大きい角速度に対応する第２の制御値まで線形的に増加させるフィードフォワード制御を行う。
【００３９】
そして、ＣＰＵ２０１は、モータ１００の角速度が目標角速度に達するまで（図８のｔ２まで）は、図８（ｂ）のｔ１〜ｔ２に示すように、スロープ生成部２０６から出力される制御値に基づいてモータ１００を加速する。モータ１００の角速度が目標角速度に達したとき（図８のｔ２）、図８（ｂ）のｔ２以降の実線に示すように、目標角速度で回転すると期待された予め決められた第３の制御値ＮＴＡＧに変更し、その後目標各速度で回転するようモータ１００を制御する。つまり、モータ１００が目標角速度になったことに応じて、モータ１００へ指示する制御値を、一旦決められた第３の制御値ＮＴＡＧに変更し、その後回転速度検知部２０３の検知結果に基づく第４の制御値をモータ１００に指示する。言い換えれば、モータ１００が目標角速度になったことに応じて、一旦決められた第３の制御値ＮＴＡＧに変更し、その後回転速度検知部２０３の検知結果に基づく第４の制御値をモータ１００に指示するフィードバック制御に切り替える。
【００４０】
なお、所定時間ΔＴ及び所定量ΔＫは、モータ１００の性能や、負荷のトルク及びイナーシャに基づき決定される。例えば、定格出力１５Ｗのモータに、３０ｍ・Ｎｍの負荷、４００ｇ・ｃｍ２のイナーシャ（モータ含む）が接続されていた場合、ΔＴ、ΔＫは、約３００ｍｓでモータ１００の回転数が０ｒｐｍから２０００ｒｐｍまで増速可能な値に設定するのが好ましい。また、初期値ＮＳＴＡは、モータ１００が回転を開始できる程度の値が好ましく、本実施形態では、ＰＷＭ制御信号のオンデューティが約１０％〜約２０％となる制御値とする。
【００４１】
図９は駆動信号生成部２０７のブロック構成図である。ＦＢ制御部２０５からの制御値とＣＰＵ２０１からの目標角速度を指示する制御値ＮＴＡＧは、加算部５０１により加算される。加算部５０１にて加算された制御値、及び、スロープ生成部２０６にて生成された制御値はセレクタ５０２に入力される。セレクタ５０２は、ＣＰＵ２０１からの信号に基づいて、スロープ生成部２０６からの制御値及び加算部５０１からの制御値のいずれかを選択する。モータ１００を加速するとき、ＣＰＵ２０１は、回転速度検知部２０３の検知結果が目標角速度に達するまで、セレクタ５０２にスロープ生成部２０６からの制御値を選択させ、目標角速度に達した後はセレクタ５０２に加算部５０１からの制御値を選択させる。
【００４２】
ＰＷＭ信号生成部５０３は、セレクタ５０２からの制御値及びＣＰＵ２０１からのＰＷＭ周波数の情報に基づいて、ＰＷＭ制御信号を生成し、モータ１００へ供給する。また、ＣＰＵ２０１は、セレクタ５０２が加算部５０１からの制御値を選択している間（ＦＢ制御部２０５によるフィードバック制御を行っている間）の制御値（ＰＷＭデューティ）を平均化し、この平均制御値（第４の制御値）をメモリ２０２に記憶する。そして、次回モータ１００を起動する際、ＣＰＵ２０１はメモリ２０２に記憶された平均制御値を加算部５０１へ入力する。つまり、モータ１００を立ち上げる際、ＣＰＵ２０１は、モータ１００の前回の平均制御値（第４の制御値）を第３の制御値として加算部５０１へ入力する。この加算部５０１に入力される目標制御値がＮＴＡＧである。
【００４３】
図１０は、モータ１００の起動時にＣＰＵ２０１が実行する処理のフローチャートである。ＣＰＵ２０１は、駆動信号生成部２０７のセレクタ５０２にスロープ生成部２０６からの制御値を選択するよう指示する（Ｓ６０１）。そして、ＣＰＵ２０１は、カウントスタート信号によりスロープ生成部２０６により初期値ＮＳＴＡから最大値ＮＥＮＤまでのインクリメントを開始させる（Ｓ６０２）。スロープ生成部２０６がインクリメントした制御値はセレクタ５０２に入力される。
【００４４】
スロープ生成部２０６がインクリメントを行っている間、ＣＰＵ２０１は、スロープ生成部２０６からカウントエンド信号が出力されたかを監視することにより、インクリメントされている制御値が最大値ＮＥＮＤに達したかを判別する（Ｓ６０３）。ステップＳ６０３で最大値ＮＥＮＤに達していない場合、ＣＰＵ２０１は、回転速度検知部２０３の検知結果に基づいて、モータ１００の角速度が目標角速度に達したかを判別する（Ｓ６０４）。ステップＳ６０４で目標角速度に達していない場合はステップＳ６０３へ戻り、目標角速度に達した場合には駆動信号生成部２０７のセレクタ５０２に加算部５０１からの制御値を選択するよう指示する（Ｓ６０５）。前述したように、ＣＰＵ２０１から差分演算部２０４に目標角速度が入力され、ＣＰＵ２０１から加算部５０１に目標制御値ＮＴＡＧが入力される。また、後述するように、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わるとき、ＦＢ制御部２０５はリセットされるため、ＦＢ制御部２０５内での差分蓄積分はリセットされる。従って、加算部５０１からの制御値は、目標角速度を維持しようとする制御値となる。ステップＳ６０３で目標角速度に達する前に最大値ＮＥＮＤに達した場合は、ステップＳ６０５へ進む。
【００４５】
セレクタ５０２が加算部５０１からの信号を選択した後、ＣＰＵ２０１は加算部５０１から出力される制御値を取得し、平均制御値を演算する（Ｓ６０６）。そして、ＣＰＵ２０１は、モータ１００が異常停止したかどうか判断し（Ｓ６０７）、異常停止ではないと判断した場合は、メモリ２０２に記憶された目標制御値ＮＴＡＧをステップＳ６０６で演算した平均制御値に更新する（Ｓ６０７）。また、ステップＳ６０７で異常停止であると判断した場合は、目標制御値ＮＴＡＧの更新を行わない。ここで異常停止とは、モータ１００にかかる負荷が重くなり、所定時間（例えば１秒以上）モータ１００の角速度が目標角速度から所定量（例えば±７％程度）外れた状態が続いた状態や、エンコーダ１１０からの信号が所定時間（例えば１００ｍｓ）入力されなかった状態をいう。なお、ステップＳ６０６での平均制御値の演算は、モータ１００をフィードバック制御している間継続する。
【００４６】
また、セレクタ５０２がスロープ生成部２０６からの制御値を選択している間は、ＣＰＵ２０１はＦＢ制御部２０５をリセットし続ける（ＦＢ制御部２０５にリセット信号を出し続ける）。そして、セレクタ５０２がＦＢ制御部２０５（加算部５０１）からの制御値に切り替えたことに応じて、ＣＰＵ２０１はＦＢ制御部２０５に対するリセットを解除する。このリセット解除のタイミングは、フィードバック制御を開始した直後か、フィードバック制御を開始してから所定時間（例えば５０ｍｓ）後とする。フィードバック制御開始後所定時間してからリセット解除する場合は、フィードバック制御開始からリセット解除するまでの期間は比例項４０１の制御となり、目標制御値ＮＴＡＧの微小な誤差を補完することが可能である。
【００４７】
以上の処理を行うことにより、モータ１００の起動時、モータ１００の角速度は図８（ａ）のように台形状に立ち上げることができる。従って、この制御を、感光ドラム１１を駆動するモータ１００と、中間転写ベルト３１を回動させる駆動ローラ３２を駆動するモータに適用することにより、それぞれの角速度を台形状に立ち上げることができるようになる。感光ドラム１１のモータと中間転写ベルト３１のモータのいずれかがステッピングモータであれば、ＤＣモータは上述の制御により、ステッピングモータは周知の制御により、それぞれ台形状に立ち上げることができる。これにより、感光ドラム１１と中間転写ベルト３１の周速差をなくすことができ、一次転写部における感光ドラムと中間転写ベルトのスリップを防止して、感光ドラムや中間転写ベルトに傷が付くことを防止できる。
【００４８】
次に、モータ１００にかかる負荷の変化について説明する。図１１は、画像形成装置の累積画像形成枚数に対する感光ドラム１１を駆動するモータ１００の負荷を示す。図１１に示すように、感光ドラム１１の負荷は画像形成枚数Ａ、Ｄのとき最も小さく、累積画像形成枚数が増加するに従って徐々に増加する。図１１の累積画像形成枚数Ａ、Ｄは、感光ドラム１１が新品のときの累積画像形成枚数である。画像形成枚数Ｄの前後、すなわち、感光ドラム１１の交換の前後で感光ドラム１１の負荷が大きく変化していることがわかる。
【００４９】
ここで、感光ドラム１１の負荷が累積画像形成枚数の増加とともに増加する理由について説明する。図１２は、感光ドラム１１にクリーニング装置１５が当接している部分の拡大図である。感光ドラム１１が新品に近い状態のとき（例えば図１１の累積画像形成枚数Ｂのとき）、図１２（ａ）に示すように感光ドラム１１の表面には凹凸がある。ところが、感光ドラム１１の表面のトナーをクリーニング装置１５が掻き落すことを繰り返すうち、感光ドラム１１の表面の凸部分は削られてしまう。図１２（ｂ）は、図１１の累積画像形成枚数Ｃのときの感光ドラム１１の表面状態を示す。感光ドラム１１の表面が削られると、感光ドラム１１とクリーニング装置１５との接触面積は大きくなり、両者間の摩擦が大きくなる。このように、累積画像形成枚数が増加するにつれて感光ドラム１１の負荷が増大し、モータ１００にかかる負荷も増大する。
【００５０】
上述したように、感光ドラム１１の累積画像形成枚数の増加とともに感光ドラム１１の負荷が徐々に増加し、感光ドラム１１の劣化により新品の感光ドラム１１に交換したとき、感光ドラム１１の負荷が大きく減少する。感光ドラム１１の負荷が徐々に変動する場合は、目標制御値ＮＴＡＧ（第３の制御値）を前回の平均制御値（第４の制御値）とすることにより、目標制御値ＮＴＡＧが感光ドラム１１の負荷変動に対応した値となる。しかし、感光ドラム１１が大きく変動する場合は、前回の平均制御値を目標制御値ＮＴＡＧとしても、目標制御値ＮＴＡＧを感光ドラム１１の負荷変動に対応した値とすることができない。そこで、感光ドラム１１が新品に交換されたとき、目標制御値ＮＴＡＧ（第３の制御値）を前回の平均制御値（第４の制御値）とせず、予め決められた（新品の感光ドラム１１の負荷に対応した）制御値とする。
【００５１】
図１３は、感光ドラム１１が新品に交換されたことを検知するためのブロック構成図である。ドラムユニット７００は、感光ドラム１１、クリーニング装置１５、ヒューズ１７を有し、画像形成装置１０に着脱可能である。新品のドラムユニット７００には、未だ溶断されていないヒューズ１７が備えられるものとする。ドラムユニット７００が画像形成装置１０に装着されたとき、ヒューズ１７は新旧検知回路７０１（第２の検知部）に接続される。新旧検知回路７０１は、抵抗７０２、トランジスタ７０３を有し、ドラムユニット７００が画像形成装置１０に装着されたとき、ヒューズ１７、抵抗７０２、トランジスタ７０３のコレクタ及びエミッタは直列接続され、電圧３．３Ｖが印加される。抵抗７０２は電流制限に用い、トランジスタ７０３はヒューズ１７に電流を流すか否かを制御するために用いる。ＣＰＵ２０１は、ヒューズ１７と抵抗７０２の接点電圧７０４を検知するとともに、トランジスタ７０３のオン／オフを制御する。ここで抵抗７０２は、ヒューズ１７を溶断する際の電流制限用の抵抗であり、１０Ω程度が好ましい。またヒューズ１７は、１００ｍＡ程度で溶断するヒューズが好ましい。また、感光ドラム１１は、感光ドラム１１が所定枚数（例えば５万枚）画像形成した場合や、感光ドラム１１の表面膜厚が所定厚さ未満になった場合に、サービスマンにより交換されるものとする。
【００５２】
図１４は、ＣＰＵ２０１が実行する感光ドラム１１の新品検知のフローチャートを示す。画像形成装置の電源がオンされたら（Ｓ８００）、ＣＰＵ２０１は、接点電圧７０４が閾値電圧以上であるか、すなわちハイレベルであるか判別する（Ｓ８０１）。接点電圧７０４がハイレベルの場合、つまり、ヒューズ１７が未だ溶断されていない場合、目標制御値ＮＴＡＧを所定の値に設定する（Ｓ８０２）。この所定の値とは、交換された新品の感光ドラム１１の負荷（トルク）に対応した（交換後の感光ドラムを駆動するのに適した）目標制御値であり、メモリ２０２に予め記憶されている。続いて、ＣＰＵ２０１はトランジスタ７０３をオンし、ヒューズ１７を溶断する（Ｓ８０３）。次に、ＣＰＵ２０１は、接点電圧７０４が閾値電圧未満であるか、すなわちローレベルであるか判別する（Ｓ８０４）。ＣＰＵ２０１は、接点電圧７０４がローレベルになるまでステップＳ８０３へ戻り、トランジスタ７０３をオンし続ける。ヒューズ１７が溶断され、ステップＳ８０４でローレベルと判別したら、ＣＰＵ２０１はトランジスタ７０３をオフし（Ｓ８０５）、新品検知の処理を終了する。上述の説明では、新品の感光ドラムに交換されたかどうかを検知したが、新品かどうかは関係なく、感光ドラムが交換されたことを検知し、交換後の感光ドラムの負荷に対応した制御値を目標制御値とするようにしてもよい。この場合は、感光ドラムにメモリを持たせて、感光ドラムの負荷に対応した制御値を記憶しておき、感光ドラムが交換されると、交換後の感光ドラムのメモリから制御値を読み出すようにすればよい。
【００５３】
前述したように、感光ドラム１１が新品に交換されなかった場合は、前回の平均制御値を目標制御値ＮＴＡＧとすることにより、目標制御値ＮＴＡＧが感光ドラム１１の負荷に対応した値となり（図１５（ｂ））、立ち上がりが安定する（図１５（ａ））。つまり、感光ドラム１１の累積動作回数が増えるに従ってこの負荷が増加しても、この負荷に見合った制御値を指示することができ、立ち上げ時に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た後のモータ１００の角速度がばたつかない。一方、上述したように、感光ドラム１１が新品に交換された場合は、目標制御値ＮＴＡＧを前回の平均制御値とせず、新品の感光ドラム１１の負荷に対応した制御値とする（図１５（ｄ））ことにより、立ち上がりが安定する（図１５（ｃ））。つまり、フィードバック制御に切り替えた後の制御値ＮＴＡＧが、交換後の感光ドラム１１の負荷に対応しているので、立ち上げ時に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た時のモータ１００の角速度がばたつかない。このように、感光ドラム１１の交換直後も、安定した立ち上げが可能となる。
【００５４】
なお、本実施形態では、感光ドラム１１をＤＣモータにより駆動する構成について説明したが、新品に交換されることが予定されている被駆動体を駆動するＤＣモータの制御でも同様である。例えば、中間転写ベルト３１に駆動を伝達する駆動ローラ３２をＤＣモータにより駆動する場合に、同様の制御を行ってもよい。
【００５５】
また、本実施形態では、感光ドラム１１の新旧検知をヒューズで行ったが、ドラムユニット７００にメモリを設け、このメモリに新旧情報を記憶させ、これを読み出すことにより新旧検知を行ってもよい。
【００５６】
また、本実施形態では、感光ドラム１１が新品であった場合に設定する目標制御値ＮＴＡＧを、メモリ２０２に記憶しておいたが、ドラムユニット７００にメモリを設け、このメモリに制御値を記憶させてもよい。これによって、新品の感光ドラム１１の個体差に対応した目標制御値を設定することができ、より安定的な立ち上げ制御を行うことができる。
【００５７】
また、本実施形態では、前回の平均制御値をメモリ２０２に記憶したが、ドラムユニット７００にメモリを設け、このメモリに平均制御値を記憶させ、次の立ち上げ時にこのメモリから平均制御値を読み出すようにしてもよい。これにより、例えば、ドラムユニット７００を別の画像形成装置に移動させた場合にも、安定的な立ち上げ制御を行うことができる。
【００５８】
また、本実施形態では、感光ドラム１１が新品でないとき、モータ１００を前回駆動したときの平均制御値（第４の制御値）を目標制御値ＮＴＡＧ（第３の制御値）とした。しかし、前回モータ１００を停止させる直前の制御値（第４の制御値）を目標制御値ＮＴＡＧ（第３の制御値）としてもよい。つまり、過去のフィードバック制御時の制御値（第４の制御値）を目標制御値ＮＴＡＧ（第３の制御値）としてもよい。
【００５９】
また、本実施形態では、駆動軸１０３に取り付けられたエンコーダ１１０によってモータ１００の角速度を検知したが、モータ１００からのＦＧ信号に基づいて角速度を検知してもよい。また、感光ドラム１１や中間転写ベルト３１の周速を検知して、この検知結果に基づいて上述の処理を行うようにしてもよい。
【００６０】
また、本実施形態では、制御値に基づいてモータ１００をＰＷＭ制御する構成であったが、制御値に基づいてモータ１００を電圧制御する構成にしてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１１  感光ドラム
１００  モータ
１１０  エンコーダ
２０１  ＣＰＵ
２０５  ＦＢ（フィードバック）制御部
７０１  新旧検知回路
【図１】
0005404212.tif 000004
【図２】
0005404212.tif 000005
【図３】
0005404212.tif 000006
【図４】
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【図５】
0005404212.tif 000008
【図６】
0005404212.tif 000009
【図７】
0005404212.tif 000010
【図８】
0005404212.tif 000011
【図９】
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【図１０】
0005404212.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
0005404212.tif 000015
【図１３】
0005404212.tif 000016
【図１４】
0005404212.tif 000017
【図１５】
0005404212.tif 000018
【図１６】
0005404212.tif 000019