(57)【特許請求の範囲】
【請求項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を表す目標周期データを、３つ以上の第１データバッファーを有する第１リングバッファーにおける前記第１データバッファー各々に順次記録する目標周期記録部と、
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を表す計測周期データを、前記第１データバッファーの数と同数の第２データバッファーを有する第２リングバッファーにおける前記第２データバッファー各々に順次記録する計測周期記録部と、
前記第１リングバッファーおよび前記第２リングバッファーにおける相互に対応する前記第１データバッファーおよび前記第２データバッファー各々に順次記録される前記目標周期データおよび前記計測周期データの差分を積算することにより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。
【請求項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。
【請求項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に記載のモーター制御装置と、を備える画像形成装置。
【請求項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を表す目標周期データを、３つ以上の第１データバッファーを有する第１リングバッファーにおける前記第１データバッファー各々に順次記録する目標周期記録工程と、
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を表す計測周期データを、前記第１データバッファーの数と同数の第２データバッファーを有する第２リングバッファーにおける前記第２データバッファー各々に順次記録する計測周期記録工程と、
前記第１リングバッファーおよび前記第２リングバッファーにおける相互に対応する前記第１データバッファーおよび前記第２データバッファー各々に順次記録される前記目標周期データおよび前記計測周期データの差分を積算することにより位相誤差を算出する位相誤差算出工程と、
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電力調節工程と、を含むモーター制御方法。
【請求項５】
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を調節する工程が、
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を表す目標周期データを、３つ以上の第１データバッファーを有する第１リングバッファーにおける前記第１データバッファー各々に順次記録する目標周期記録工程と、
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を表す計測周期データを、前記第１データバッファーの数と同数の第２データバッファーを有する第２リングバッファーにおける前記第２データバッファー各々に順次記録する計測周期記録工程と、
前記第１リングバッファーおよび前記第２リングバッファーにおける相互に対応する前記第１データバッファーおよび前記第２データバッファー各々に順次記録される前記目標周期データおよび前記計測周期データの差分を積算することにより位相誤差を算出する位相誤差算出工程と、
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電力調節工程と、と含む、画像形成装置の制御方法。
【請求項６】
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を表す目標周期データを、３つ以上の第１データバッファーを有する第１リングバッファーにおける前記第１データバッファー各々に順次記録する目標周期記録部と、
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を表す計測周期データを、前記第１データバッファーの数と同数の第２データバッファーを有する第２リングバッファーにおける前記第２データバッファー各々に順次記録する計測周期記録部と、
前記第１リングバッファーおよび前記第２リングバッファーにおける相互に対応する前記第１データバッファーおよび前記第２データバッファー各々に順次記録される前記目標周期データおよび前記計測周期データの差分を積算することにより位相誤差を算出する位相誤差算出部と、
前記基準パルス信号に対する前記エンコーダーパルス信号の誤差パルスをカウントする誤差パルスカウント部と、
前記誤差パルスが前記第１データバッファーの数未満であるときに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第１電力調節部と、
前記誤差パルスが前記第１データバッファーの数以上であるときに前記モーターに供給する電力を前記誤差パルスが減少する方向へ調節する第２電力調節部と、を備えるモーター制御装置。
【請求項７】
前記第１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６に記載のモーター制御装置。
【請求項８】
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６に記載のモーター制御装置と、を備える画像形成装置。
【請求項９】
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を表す目標周期データを、３つ以上の第１データバッファーを有する第１リングバッファーにおける前記第１データバッファー各々に順次記録する目標周期記録工程と、
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を表す計測周期データを、前記第１データバッファーの数と同数の第２データバッファーを有する第２リングバッファーにおける前記第２データバッファー各々に順次記録する計測周期記録工程と、
前記第１リングバッファーおよび前記第２リングバッファーにおける相互に対応する前記第１データバッファーおよび前記第２データバッファー各々に順次記録される前記目標周期データおよび前記計測周期データの差分を積算することにより位相誤差を算出する位相誤差算出工程と、
前記基準パルス信号に対する前記エンコーダーパルス信号の誤差パルスをカウントする誤差パルスカウント工程と、
前記誤差パルスが前記第１データバッファーの数未満であるときに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第１電力調節工程と、
前記誤差パルスが前記第１データバッファーの数以上であるときに前記モーターに供給する電力を前記誤差パルスが減少する方向へ調節する第２電力調節工程と、を含むモーター制御方法。
【請求項１０】
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を調節する工程が、
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を表す目標周期データを、３つ以上の第１データバッファーを有する第１リングバッファーにおける前記第１データバッファー各々に順次記録する目標周期記録工程と、
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を表す計測周期データを、前記第１データバッファーの数と同数の第２データバッファーを有する第２リングバッファーにおける前記第２データバッファー各々に順次記録する計測周期記録工程と、
前記第１リングバッファーおよび前記第２リングバッファーにおける相互に対応する前記第１データバッファーおよび前記第２データバッファー各々に順次記録される前記目標周期データおよび前記計測周期データの差分を積算することにより位相誤差を算出する位相誤差算出工程と、
前記基準パルス信号に対する前記エンコーダーパルス信号の誤差パルスをカウントする誤差パルスカウント工程と、
前記誤差パルスが前記第１データバッファーの数未満であるときに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第１電力調節工程と、
前記誤差パルスが前記第１データバッファーの数以上であるときに前記モーターに供給する電力を前記誤差パルスが減少する方向へ調節する第２電力調節工程と、を含む、画像形成装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１６２６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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モーター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。【０００６】
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つの前記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。【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一の局面に係るモーター制御装置は、目標周期記録部と、計測周期記録部と、位相誤差算出部と、電力調節部とを備える。前記目標周期記録部は、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を表す目標周期データを、３つ以上の第１データバッファーを有する第１リングバッファーにおける前記第１データバッファー各々に順次記録する。前記計測周期記録部は、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を表す計測周期データを、前記第１データバッファーの数と同数の第２データバッファーを有する第２リングバッファーにおける前記第２データバッファー各々に順次記録する。前記位相誤差算出部は、前記第１リングバッファーおよび前記第２リングバッファーにおける相互に対応する前記第１データバッファーおよび前記第２データバッファー各々に順次記録される前記目標周期データおよび前記計測周期データの差分を積算することにより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。【０００９】
本発明の他の局面に係るモーター制御装置は、前記目標周期記録部と、前記計測周期記録部と、前記位相誤差算出部と、誤差パルスカウント部と、第１電力調節部と、第２電力調節部とを備える。前記誤差パルスカウント部は、前記基準パルス信号に対する前記エンコーダーパルス信号の誤差パルスをカウントする。前記第１電力調節部は、前記誤差パルスが前記第１データバッファーの数未満であるときに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。前記第２電力調節部は、前記誤差パルスが前記第１データバッファーの数以上であるときに前記モーターに供給する電力を前記誤差パルスが減少する方向へ調節する。【００１０】
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。【００１１】
本発明の他の局面に係るモーター制御方法は、目標周期記録工程と、計測周期記録工程と、位相誤差算出工程と、電力調節工程とを含む。前記目標周期記録工程は、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を表す目標周期データを、３つ以上の第１データバッファーを有する第１リングバッファーにおける前記第１データバッファー各々に順次記録する工程である。前記計測周期記録工程は、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を表す計測周期データを、前記第１データバッファーの数と同数の第２データバッファーを有する第２リングバッファーにおける前記第２データバッファー各々に順次記録する工程である。前記位相誤差算出工程は、前記第１リングバッファーおよび前記第２リングバッファーにおける相互に対応する前記第１データバッファーおよび前記第２データバッファー各々に順次記録される前記目標周期データおよび前記計測周期データの差分を積算することにより位相誤差を算出する工程である。前記電力調節工程は、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。【００１２】
本発明の他の局面に係るモーター制御方法は、前記目標周期記録工程と、前記計測周期記録工程と、前記位相誤差算出工程と、誤差パルスカウント工程と、第１電力調節工程と、第２電力調節工程とを含む。前記誤差パルスカウント工程は、前記基準パルス信号に対する前記エンコーダーパルス信号の誤差パルスをカウントする工程である。前記第１電力調節工程は、前記誤差パルスが前記第１データバッファーの数未満であるときに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。前記第２電力調節工程は、前記誤差パルスが前記第１データバッファーの数以上であるときに前記モーターに供給する電力を前記誤差パルスが減少する方向へ調節する工程である。【００１３】
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。
【発明の効果】
【００１４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の構成図である。
【図２】図２は、本発明の第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】図３は、本発明の第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】図４は、本発明の第１実施形態に係るモーター制御装置の位相比較部における第１リングバッファーのメモリーマップを表す図である。
【図５】図５は、本発明の第１実施形態に係るモーター制御装置の位相比較部における第２リングバッファーのメモリーマップを表す図である。
【図６】図６は、本発明の第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７】図７は、本発明の第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。
【図８】図８は、本発明の第３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９】図９は、本発明の第３実施形態に係るモーター制御装置の位相比較部における第１リングバッファーのメモリーマップを表す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３実施形態に係るモーター制御装置の位相比較部における第２リングバッファーのメモリーマップを表す図である。
【図１１】図１１は、本発明の第３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１２】図１２は、本発明の第３実施形態に係るモーター制御装置の制御モードが第１モードから第２モードへ切り替わるときの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１３】図１３は、本発明の第３実施形態に係るモーター制御装置の制御モードが第２モードから第１モードへ切り替わるときの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１４】図１４は、本発明の第４実施形態に係るモーター制御装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
［第１実施形態］
まず、図１を参照しつつ、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置１０の構成について説明する。前記画像形成装置１０は、電子写真方式の画像形成装置である。図１が示すように、前記画像形成装置１０は、筐体１００内にシート供給部２、シート搬送部３、画像形成部４、光走査部５、定着装置６および制御部８などを備える。
【００１８】
なお、前記画像形成装置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。前記複合機は、前記プリンターの機能および前記コピー機の機能などを併せ持つ装置である。
【００１９】
前記シート供給部２は、シート受部２１およびシート送出部２２を備えている。前記シート受部２１は、複数の記録シート９を重ねて載置可能に構成されている。前記記録シート９は、紙、コート紙、ハガキ、封筒、およびＯＨＰシートなどのシート状の画像形成媒体である。
【００２０】
前記シート送出部２２は、前記記録シート９に接して回転することにより前記記録シート９を前記シート受部２１から搬送路３０へ向けて送り出す。
【００２１】
前記シート搬送部３は、レジストローラー３１、搬送ローラー３２および排出ローラー３３などを備える。前記レジストローラー３１および前記搬送ローラー３２が、前記シート供給部２から供給される前記記録シート９を前記画像形成部４へ向けて搬送する。さらに、前記排出ローラー３３が画像形成後の前記記録シート９を前記搬送路３０の排出口から排出トレイ１０１上へ排出する。
【００２２】
前記画像形成部４は、前記シート送出部２２から供給されて前記搬送路３０を移動中の前記記録シート９の表面に画像を形成する。前記画像形成部４は、ドラム状の感光体４１、帯電部４２、現像部４３、転写部４５、クリーニング部４７、モーター４０、回転駆動機構４０１などを備える。なお、前記感光体４１は像担持体の一例である。
【００２３】
前記感光体４１が回転し、前記帯電部４２が前記感光体４１の表面を一様に帯電させる。前記帯電部４２において、前記帯電部４２が備える帯電ローラー４２１が、回転する前記感光体４１に対向して回転することによって前記感光体４１を帯電させる。
【００２４】
前記光走査部５は、レーザー光の照射によって前記感光体４１に静電潜像を書き込む。前記現像部４３は、現像剤を前記感光体４１に供給することによって前記静電潜像を現像する現像ローラー４３１を有する。
【００２５】
前記転写部４５は、前記感光体４１表面の画像（現像剤）を、前記搬送路３０を移動中の前記記録シート９に転写する。最後に、前記クリーニング部４７が前記感光体４１表面に残存する前記現像剤を除去する。
【００２６】
前記モーター４０は、前記感光体４１およびその周囲に配置された他の回転体などを駆動する。例えば、前記モーター４０は、前記感光体４１、前記帯電ローラー４２１および前記現像ローラー４３１などを駆動する駆動源である。前記回転駆動機構４０１は、前記モーター４０に連動するギア機構などであり、前記モーター４０の回転力を前記感光体４１およびその周囲の他の回転体などへ伝達する。
【００２７】
前記モーター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。前記モーター４０にはエンコーダー４００が取り付けられている。前記エンコーダー４００は、前記モーター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（図２参照）を出力する。
【００２８】
前記エンコーダーパルス信号Ｐｅは、前記モーター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、前記エンコーダー４００の分解能によって定まる。前記エンコーダーパルス信号は、前記制御部８に入力される。
【００２９】
前記定着装置６において、ヒーター６１１を内包する加熱ローラー６１とそれに対向する加圧ローラー６２とが、それらの間に画像が形成された前記記録シート９を挟み込みつつ後工程へ送り出す。これにより、前記定着装置６は、前記記録シート９上の前記現像剤を加熱し、前記記録シート９上に画像を定着させる。
【００３０】
前記制御部８は、前記モーター４０を制御するモーター制御装置８０を含む。さらに、前記制御部８は、前記画像形成装置１０が備える前記モーター４０以外の機器を制御するためのＭＰＵ（Micro Processor Unit）、メモリーおよび信号インターフェイスなども備えている。
【００３１】
前記モーター制御装置８０は、前記モーター４０への供給電力を調節することにより、前記モーター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、前記モーター制御装置８０は、前記モーター４０の目標位置と前記モーター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（図２参照）として与えられる。
【００３２】
ところで、前記基準パルス信号Ｐｓおよび前記エンコーダーパルス信号Ｐｅ各々のカウント数の差分が、前記モーター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モーター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４０の位置を高精度で制御することが難しい。
【００３３】
また、２つのパルス信号（前記基準パルス信号Ｐｓおよび前記エンコーダーパルス信号Ｐｅ）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つの前記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４０の起動時および停止時などに、前記モーター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、前記モーターの位置を制御することができない。
【００３４】
一方、本実施形態における前記モーター制御装置８０は、以下に示される構成を有することにより、前記モーター４０の回転速度が変更される場合でも前記モーター４０の回転方向の位置を高精度で制御することができる。
【００３５】
［モーター制御装置の詳細］
次に、図２〜６を参照しつつ、前記モーター制御装置８０の詳細について説明する。図２が示すように、前記モーター制御装置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を備える。
【００３６】
前記基準パルス生成部８１は、前記モーター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、前記基準パルス生成部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。前記目標速度演算部８１１は、前記感光体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前記モーター４０の回転速度である一次目標速度Ｖｘを算出する。
【００３７】
前記ローパスフィルター処理部８１２は、前記一次目標速度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。前記電圧制御発振器８１３は、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前記基準パルス信号Ｐｓを生成する。
【００３８】
前記位相比較部８２は、前記基準パルス信号Ｐｓと前記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。前記位相比較部８２の詳細については後述する。
【００３９】
前記モーター電力調節部８３は、前記モーター４０に供給する電力を前記位相誤差ＰＨＥが縮小する方向へ調節する。例えば、前記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、前記位相誤差ＰＨＥが縮小する方向は、前記位相誤差ＰＨＥを０に収束させる方向または前記位相誤差ＰＨＥを無くす方向と換言することができる。
【００４０】
前記比例要素増幅器８３１は、前記位相誤差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、前記位相誤差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。
【００４１】
前記積分器８３２は、前記位相誤差ＰＨＥに相当する信号に積分処理を施す。また、前記積分要素増幅器８３３は、前記位相誤差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、前記位相誤差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。
【００４２】
前記加算器８３４は、前記比例制御信号Ｘｐと前記積分制御信号Ｘｉとを加算することによって前記モーター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、前記比例要素増幅器８３１、前記積分器８３２、前記積分要素増幅器８３３および前記加算器８３４は、いわゆるＰＩ制御によって前記モーター４０への供給電力を調節する制御部である。
【００４３】
前記パルス幅変調部８３５は、前記給電量信号Ｘｏにパルス幅変調処理を施すことにより、前記給電量信号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。
【００４４】
前記モーター駆動回路８３６は、前記パルス幅変調信号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。前記駆動パルス信号Ｐｄは前記モーター４０に供給される。
【００４５】
即ち、前記パルス幅変調部８３５は、前記位相誤差ＰＨＥの比例要素および積分要素が反映される入力信号（前記給電量信号Ｘｏ）に応じて前記モーター４０に供給される前記駆動パルス信号Ｐｄのデューティー比を調節する。これにより、前記モーター４０への供給電力が、前記位相誤差ＰＨＥに応じて調節される。
【００４６】
なお、前記モーター電力調節部８３が前記モーター４０に供給する電力を調節する工程が、電力調節工程の一例である。また、前記パルス幅変調部８３５が前記駆動パルス信号Ｐｄのデューティー比を調節する工程が、パルス幅変調工程の一例である。
【００４７】
例えば、前記モーター制御装置８０における前記モーター駆動回路８３６以外の部分は、マイクロコンピューター、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit））、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、以下に示される各種の演算は、前記マイクロコンピューターが予め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。
【００４８】
図３が示すように、前記位相比較部８２は、メモリー８２０、目標周期記録部８２１、計測周期記録部８２２および位相誤差算出部８２３を有する。前記メモリー８２０は、前記目標周期記録部８２１、前記計測周期記録部８２２および前記位相誤差算出部８２３の各々からアクセスされるデータ記憶媒体である。前記メモリー８２０のデータ記憶領域は、第１リングバッファー８２４の領域および第２リングバッファー８２５の領域を含む。
【００４９】
図４，５は、前記第１リングバッファー８２４および前記第２リングバッファー８２５各々のメモリーマップの一例を表す図である。前記第１リングバッファー８２４は、３つ以上のデータバッファーを有する。また、前記第２リングバッファー８２５は、前記第１リングバッファー８２４のデータバッファーの数と同数のデータバッファーを有する。
【００５０】
以下の説明において、前記第１リングバッファー８２４が有する前記データバッファーのことを第１データバッファー８２４０と称する。同様に、前記第２リングバッファー８２５が有する前記データバッファーのことを第２データバッファー８２５０と称する。図４は、バッファー番号０〜１５までの１６個の前記第１データバッファー８２４０を有する前記第１リングバッファー８２４のメモリーマップを示す。同様に、図５は、バッファー番号０〜１５までの１６個の前記第２データバッファー８２５０を有する前記第２リングバッファー８２５のメモリーマップを示す。なお、図４，５において、バッファー番号３〜１２の部分が省略されている。
【００５１】
以下、図６のタイムチャートを参照しつつ前記目標周期記録部８２１、前記計測周期記録部８２２および前記位相誤差算出部８２３の処理についてより具体的に説明する。なお、図６が示す例は、前記基準パルス信号Ｐｓに対する前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの位相遅れが生じている場合の例である。
【００５２】
また、便宜状、図６が示す例では、前記基準パルス信号Ｐｓに対する前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの位相遅れが時間の経過とともに大きくなっている。しかしながら、実際は、前記モーター制御装置８０の制御によって位相差は縮小する。
【００５３】
以下の説明において、整数の変数ｉ，ｊ，ｋは、初期値０から順次１ずつカウントアップされるとともに０〜１５の範囲で循環する変数である。即ち、変数ｉ，ｊ，ｋは、１５から１つカウントアップされたときに０に戻る。換言すれば、ｉ＝０であるとき、ｉ−１＝１５である。
【００５４】
前記目標周期記録部８２１は、前記基準パルス信号Ｐｓが発生するごとに前回の前記基準パルス信号Ｐｓの発生時からの経過時間を表す目標周期データＴｒｅｆを、前記第１リングバッファー８２４における前記第１データバッファー８２４０各々に順次記録する。その際、前記目標周期記録部８２１は、最新の前記目標周期データＴｒｅｆを記録した前記第１データバッファー８２４０の番号を前記位相誤差算出部８２３へ通知する。
【００５５】
なお、前記目標周期記録部８２１が前記目標周期データＴｒｅｆを算出および記録する工程が目標周期記録工程の一例である。
【００５６】
図６の例では、前記基準パルス信号Ｐｓの立ち上がりエッジのタイミングｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ６，ｔ８，ｔ１０各々において、前記目標周期記録部８２１は、その時点で確定する前記目標周期データＴｒｅｆを前記バッファー番号０番から５番までの前記第１データバッファー８２４０各々に記録する。さらに、タイミングｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ６，ｔ８，ｔ１０各々において、前記目標周期記録部８２１は、各時点でのデータの記録先である前記第１データバッファー８２４０の番号０，１，２，３，４，５を前記位相誤差算出部８２３へ通知する。
【００５７】
ｉ番目の前記基準パルス信号Ｐｓ（ｉ）が発生したときに記録されるｉ番目の前記目標周期データＴｒｅｆ（ｉ）は、（ｉ−１）番目の前記基準パルス信号Ｐｓ（ｉ−１）が発生した時点からｉ番目の前記基準パルス信号Ｐｓ（ｉ）が発生した時点までの経過時間を表すデータである。但し、前記目標周期データの初期値である前記目標周期データＴｒｅｆ（０）は、処理を開始してから最初の（０番目の）前記基準パルス信号Ｐｓ（０）が発生するまでの経過時間である。
【００５８】
前記計測周期記録部８２２は、前記エンコーダーパルス信号Ｐｅが発生するごとに前回の前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの発生時からの経過時間を表す計測周期データＴｅｎｃを、前記第２リングバッファー８２５における前記第２データバッファー８２５０各々に順次記録する。その際、前記計測周期記録部８２２は、最新の前記計測周期データＴｅｎｃを記録した前記第２データバッファー８２５０の番号を前記位相誤差算出部８２３へ通知する。
【００５９】
なお、前記計測周期記録部８２２が前記計測周期データＴｅｎｃを算出および記録する工程が計測周期記録工程の一例である。
【００６０】
図６の例では、前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの立ち上がりエッジのタイミングｔ２，ｔ４，ｔ７，ｔ９各々において、前記計測周期記録部８２２は、その時点で確定する前記計測周期データＴｅｎｃを前記バッファー番号０番から３番までの前記第２データバッファー８２５０各々に記録する。さらに、タイミングｔ２，ｔ４，ｔ７，ｔ９各々において、前記計測周期記録部８２２は、各時点でのデータの記録先である前記第２データバッファー８２５０の番号０，１，２，３を前記位相誤差算出部８２３へ通知する。
【００６１】
ｊ番目の前記エンコーダーパルス信号Ｐｅ（ｊ）が発生したときに記録されるｊ番目の前記計測周期データＴｅｎｃ（ｊ）は、（ｊ−１）番目の前記エンコーダーパルス信号Ｐｅ（ｊ−１）が発生した時点からｊ番目の前記エンコーダーパルス信号Ｐｅ（ｊ）が発生した時点までの経過時間を表すデータである。但し、前記計測周期データの初期値である前記計測周期データＴｅｎｃ（０）は、処理を開始してから最初の（０番目の）前記エンコーダーパルス信号Ｐｅ（０）が発生するまでの経過時間である。
【００６２】
なお、前記目標周期データＴｒｅｆ（ｉ）および前記計測周期データＴｅｎｃ（ｊ）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。
【００６３】
前記位相誤差算出部８２３は、前記第１リングバッファー８２４および前記第２リングバッファー８２５における相互に対応する前記第１データバッファー８２４０および前記第２データバッファー８２５０各々に順次記録される前記目標周期データＴｒｅｆおよび前記計測周期データＴｅｎｃの差分を積算することにより前記位相誤差ＰＨＥを算出する。
【００６４】
前記第１データバッファー８２４０および前記第２データバッファー８２５０は、それぞれ前記目標周期データＴｒｅｆおよび前記計測周期データＴｅｎｃが記録される順番が同じものどうしが相互に対応している。前述の例では、０番目、１番目、２番目・・・１５番目の前記第１データバッファー８２４０各々と、０番目、１番目、２番目・・・１５番目の前記第２データバッファー８２５０各々とが相互に対応する関係にある。
【００６５】
前記位相誤差算出部８２３は、相互に対応する前記第１リングバッファー８２４および前記第２リングバッファー８２５の両方にデータが記録されるごとに、前記位相誤差ＰＨＥを算出する。
【００６６】
より具体的には、前記位相誤差算出部８２３は、ｋ番目（０〜１５）の前記第１リングバッファー８２４および前記第２リングバッファー８２５の両方にデータが記録されるごとに、次の（１）式に従って（ｋ＋１）番目の前記位相誤差ＰＨＥ（ｋ＋１）を算出する。但し、前記位相誤差ＰＨＥ（０）の初期値は０である。
【数１】
0005925403.tif 000002
【００６７】
（１）式は、相互に対応する前記第１データバッファー８２４０および前記第２データバッファー８２５０各々に順次記録される前記目標周期データＴｒｅｆおよび前記計測周期データＴｅｎｃの差分を積算する式である。前記差分の積算値である前記位相誤差ＰＨＥは、前記モーター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。前記位相誤差ＰＨＥは、前記基準パルス信号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、前記基準パルス信号Ｐｓの１周期分を超える範囲で変化し得る。
【００６８】
（１）式で算出される前記位相誤差ＰＨＥ（ｋ＋１）が０である場合、前記基準パルス信号Ｐｓの位相と前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの位相とが一致している。（１）式で算出される前記位相誤差ＰＨＥ（ｋ＋１）の値が正の値である場合、前記基準パルス信号Ｐｓの位相が前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの位相よりも進んでいる。（１）式で算出される前記位相誤差ＰＨＥ（ｋ＋１）の値が負の値である場合、前記基準パルス信号Ｐｓの位相が前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの位相よりも遅れている。
【００６９】
例えば、前記基準パルス信号Ｐｓの位相が前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの位相よりも進んでいるまたは両位相が同じである場合、前記位相誤差算出部８２３は、前記計測周期記録部８２２から番号ｊが通知されるごとに、ｋ＝ｊとして（ｋ＋１）番目の前記位相誤差ＰＨＥ（ｋ＋１）を算出する。
【００７０】
一方、前記基準パルス信号Ｐｓの位相が前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの位相よりも遅れている場合、前記位相誤差算出部８２３は、前記目標周期記録部８２１から番号ｉが通知されるごとに、ｋ＝ｉとして（ｋ＋１）番目の前記位相誤差ＰＨＥ（ｋ＋１）を算出する。
【００７１】
なお、前記位相誤差算出部８２３が前記位相誤差ＰＨＥを算出する工程が位相誤差算出工程の一例である。
【００７２】
図６が示す例では、タイミングｔ２の時点で０番目の前記第１データバッファー８２４０およびこれに対応する０番目の前記第２データバッファー８２５０の両方へのデータ記録が完了する。そのため、前記位相誤差算出部８２３は、（１）式に０番目の前記目標周期データＴｒｅｆ（０）および０番目の前記計測周期データＴｅｎｃ（０）を適用することにより、１番目の前記位相誤差ＰＨＥ（１）を算出する。
【００７３】
同様に、タイミングｔ４の時点で１番目の前記第１データバッファー８２４０およびこれに対応する１番目の前記第２データバッファー８２５０の両方へのデータ記録が完了する。そのため、前記位相誤差算出部８２３は、（１）式に１番目の前記目標周期データＴｒｅｆ（１）および１番目の前記計測周期データＴｅｎｃ（１）を適用することにより、２番目の前記位相誤差ＰＨＥ（２）を算出する。
【００７４】
また、タイミングｔ７，ｔ９の各時点においても、前記位相誤差算出部８２３は同様にして３番目および４番目の前記位相誤差ＰＨＥ（３）、ＰＨＥ（４）を算出する。
【００７５】
以上のようにして順次算出される最新の前記位相誤差ＰＨＥが、前記モーター電力調節部８３へ入力される。これにより、前記モーター電力調節部８３は、前記モーター４０に供給する電力を前記位相誤差ＰＨＥが縮小する方向へ調節する。
【００７６】
前記モーター制御装置８０が採用されれば、前記基準パルス信号Ｐｓおよび前記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前記位相誤差ＰＨＥが、前記モーター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、前記位相誤差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前記モーター４０への供給電力が調節される。そのため、前記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、前記モーター４０の位置を高精度で制御することができる。
【００７７】
さらに、それぞれ最近の３つ以上の前記目標周期データＴｒｅｆおよび前記計測周期データＴｅｎｃが２つのリングバッファーに保存される。そのため、前記基準パルス信号Ｐｓおよび前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの位相差（偏差）が、それら２つのパルス信号の一方の発生周期を超えても、正しい前記位相誤差ＰＨＥが算出される。
【００７８】
即ち、２つの前記リングバッファー８２４、８２５各々のデータバッファーがＮ個である場合、２つの前記パルス信号の位相差がそれら２つの前記パルス信号の一方の前記発生周期の（Ｎ−１）倍になっても、前記モーター４０の目標位置と計測位置との差分の情報が失われない。そのため、前記モーター４０の起動時および停止時など、前記モーター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、前記モーター４０の位置を正しく制御することができる。
【００７９】
また、前記モーター電力調節部８３において、前記パルス幅変調部８３５が、前記位相誤差ＰＨＥの比例要素が反映される入力信号（前記給電量信号Ｘｏ）に応じて前記モーター４０に供給される前記駆動パルス信号Ｐｄのデューティー比を調節する。このような制御は、前記位相誤差ＰＨＥを早く縮小させる制御として有効である。
【００８０】
本実施形態では、前記パルス幅変調部８３５は、さらに前記位相誤差ＰＨＥの積分要素も反映された入力信号（前記給電量信号Ｘｏ）に応じて前記モーター４０に供給される前記駆動パルス信号Ｐｄのデューティー比を調節する。これにより、前記モーター４０の位置制御にオフセットが生じることを防止できる。
【００８１】
［第２実施形態］
次に、図７を参照しつつ、本発明の第２実施形態に係るモーター制御装置８０Ａについて説明する。図７は、前記モーター制御装置８０Ａのブロック図である。図７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。以下、前記モーター制御装置８０Ａにおける前記モーター制御装置８０と異なる点について説明する。
【００８２】
前記モーター制御装置８０Ａは、前記モーター制御装置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。
【００８３】
前記目標速度検出部８４は、前記基準パルス信号Ｐｓの発生周期の逆数を算出することによって前記モーター４０の目標回転速度を検出（算出）する。同様に、前記実測度検出部８５は、前記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前記モーター４０の実回転速度を検出（算出）する。
【００８４】
前記減算器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。前記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。
【００８５】
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。
【００８６】
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、前記加算器８３４によって前記比例制御信号Ｘｐおよび前記積分制御信号Ｘｉとともに加算され、前記給電量信号Ｘｏに反映される。
【００８７】
なお、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置は、前記画像形成装置１０において前記モーター制御装置８０が前記モーター制御装置８０Ａに置き換えられた構成を備える。
【００８８】
以上に示されるように、前記モーター制御装置８０Ａは、前記位相誤差ＰＨＥに基づくフィードバック制御と並行して、前記モーター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、前記位相誤差ＰＨＥをより速やかに縮小させることができる。
【００８９】
［第３実施形態：モーター制御装置の詳細］
次に、図８〜１０を参照しつつ、第３実施形態に係る前記モーター制御装置８０Ｂの詳細について説明する。本実施形態において、前記画像形成装置１０の前記制御部８が、前記モーター制御装置８０の代わりに前記モーター４０を制御するモーター制御装置８０Ｂを含む。図８が示すように、前記モーター制御装置８０Ｂは、基準パルス生成部８１、位相比較部８２、第１電力調節部８３、誤差パルスカウント部８４、第２電力調節部８５、信号選択部８６、モーター駆動信号生成部８７を備える。以下、前記モーター制御装置８０Ｂにおける前記モーター制御装置８０と異なる点について説明する。
【００９０】
前述したように、前記基準パルス生成部８１は、前記モーター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。さらに、前述したように、前記位相比較部８２は、前記基準パルス信号Ｐｓと前記エンコーダーパルス信号Ｐｅとの位相差である位相誤差ＰＨＥを算出する（図８参照）。
【００９１】
前記第１電力調節部８３は、前記モーター４０に供給する電力を前記位相誤差ＰＨＥが縮小する方向へ調節する制御信号である第１制御信号Ｘ１を生成する。例えば、前記第１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および加算器８３４を備える。
【００９２】
前記比例要素増幅器８３１は、前記位相誤差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、前記位相誤差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。
【００９３】
前記積分器８３２は、前記位相誤差ＰＨＥに相当する信号に積分処理を施す。また、前記積分要素増幅器８３３は、前記位相誤差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、前記位相誤差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。
【００９４】
前記加算器８３４は、前記比例制御信号Ｘｐと前記積分制御信号Ｘｉとを加算することによって前記モーター４０への供給電力の大きさを表す第１制御信号Ｘ１を生成する。
【００９５】
前記第１制御信号Ｘ１は、前記モーター４０への供給電力の大きさを表す信号である。前記比例要素増幅器８３１、前記積分器８３２、前記積分要素増幅器８３３および前記加算器８３４は、いわゆるＰＩ制御によって前記モーター４０への供給電力を調節する制御部である。
【００９６】
前記誤差パルスカウント部８４は、前記基準パルス信号Ｐｓに対する前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの誤差パルスＥＰをカウントする。前記誤差パルスＥＰは、前記基準パルス信号Ｐｓの発生数に対する前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの発生数の差分である。前記誤差パルスＥＰは、前記第２電力調節部８５および前記信号選択部８６に入力される。さらに、前記誤差パルスＥＰが前記位相比較部８２に入力されることも考えられる。
【００９７】
前記誤差パルスＥＰは、前記モーター４０の回転方向における目標位置に対する計測位置の偏差をパルス数によって表すパラメーターである。前記誤差パルスＥＰは、溜りパルスまたは偏差パルスなどとも称される。なお、前記誤差パルスカウント部８４が前記誤差パルスＥＰをカウントする工程が、誤差パルスカウント工程の一例である。
【００９８】
前記第２電力調節部８５は、前記モーター４０に供給する電力を前記誤差パルスＥＰが減少する方向へ調節する制御信号である第２制御信号Ｘ２を生成する。前記第２制御信号Ｘ２は、前記モーター４０への供給電力の大きさを表す信号である。
【００９９】
例えば、前記第２電力調節部８５は、前記誤差パルスＥＰ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って前記第２制御信号Ｘ２を生成する増幅器などである。
【０１００】
前記信号選択部８６は、前記誤差パルスＥＰの大きさに応じて前記第１制御信号Ｘ１および前記第２制御信号Ｘ２の一方を選択し、選択した信号を後段の前記モーター駆動信号生成部８７へ出力する。以下、前記信号選択部８６が選択した信号のことを給電量信号Ｘｏと称する。
【０１０１】
前記信号選択部８６は、いわゆる信号切替器であるともいえる。前記信号選択部８６が前記誤差パルスＥＰに基づいて制御信号を選択する方法については後述する。
【０１０２】
前記モーター駆動信号生成部８７は、前記給電量信号Ｘｏに応じた電力を前記モーター４０に供給する。例えば、前記モーター駆動信号生成部８７は、ローパスフィルター処理部８７１、パルス幅変調部８７２およびモーター駆動回路８７３を備える。
【０１０３】
前記ローパスフィルター処理部８７１は、前記給電量信号Ｘｏに対してローパスフィルター処理を施す。ローパスフィルター処理後の前記給電量信号Ｘｏは、前記パルス幅変調部８７２へ入力される。前記ローパスフィルター処理部８７１は、前記信号選択部８６の選択状態が変化した場合における前記パルス幅変調部８７２の入力信号の急変を防ぐ。
【０１０４】
前記パルス幅変調部８７２は、ローパスフィルター処理後の前記給電量信号Ｘｏにパルス幅変調処理を施すことにより、前記給電量信号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。
【０１０５】
前記モーター駆動回路８７３は、前記パルス幅変調信号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。前記駆動パルス信号Ｐｄは前記モーター４０に供給される。
【０１０６】
以下の説明において、前記信号選択部８６が前記第１制御信号Ｘ１を選択しているときの前記モーター制御装置８０Ｂの制御モードのことを第１モードと称する。また、前記信号選択部８６が前記第２制御信号Ｘ２を選択しているときの前記モーター制御装置８０Ｂの前記制御モードのことを第２モードと称する。
【０１０７】
前記制御モードが前記第１モードである場合、前記パルス幅変調部８７２は、前記位相誤差ＰＨＥの比例要素および積分要素が反映される入力信号（前記第１制御信号Ｘ１）に応じて前記モーター４０に供給される前記駆動パルス信号Ｐｄのデューティー比を調節する。これにより、前記モーター４０への供給電力が、前記位相誤差ＰＨＥが縮小する方向へ調節される。なお、前記パルス幅変調部８７２が前記駆動パルス信号Ｐｄのデューティー比を調節する工程が、パルス幅変調工程の一例である。
【０１０８】
一方、前記制御モードが前記第２モードである場合、前記パルス幅変調部８７２は、前記誤差パルスＥＰの大きさが反映される入力信号（前記第２制御信号Ｘ２）に応じて前記モーター４０に供給される前記駆動パルス信号Ｐｄのデューティー比を調節する。これにより、前記モーター４０への供給電力が、前記誤差パルスＥＰが減少する方向へ調節される。
【０１０９】
例えば、前記モーター制御装置８０Ｂにおける前記モーター駆動回路８７２以外の部分は、マイクロコンピューター、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit））、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、以下に示される各種の演算は、前記マイクロコンピューターが予め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。
【０１１０】
図３が示すように、前記位相比較部８２は、メモリー８２０、目標周期記録部８２１、計測周期記録部８２２および位相誤差算出部８２３を有する。前記メモリー８２０は、前記目標周期記録部８２１、前記計測周期記録部８２２および前記位相誤差算出部８２３の各々からアクセスされるデータ記憶媒体である。前記メモリー８２０のデータ記憶領域は、第１リングバッファー８２４の領域および第２リングバッファー８２５の領域を含む。
【０１１１】
図９，１０は、前記第１リングバッファー８２４および前記第２リングバッファー８２５各々のメモリーマップの一例を表す図である。前記第１リングバッファー８２４は、３つ以上のデータバッファーを有する。また、前記第２リングバッファー８２５は、前記第１リングバッファー８２４のデータバッファーの数と同数のデータバッファーを有する。
【０１１２】
以下の説明において、前記第１リングバッファー８２４が有する前記データバッファーのことを第１データバッファー８２４０と称する。同様に、前記第２リングバッファー８２５が有する前記データバッファーのことを第２データバッファー８２５０と称する。図９は、バッファー番号０〜３までの４つの前記第１データバッファー８２４０を有する前記第１リングバッファー８２４のメモリーマップを示す。同様に、図１０は、バッファー番号０〜３までの４つの前記第２データバッファー８２５０を有する前記第２リングバッファー８２５のメモリーマップを示す。
【０１１３】
以下、図１１のタイムチャートを参照しつつ前記目標周期記録部８２１、前記計測周期記録部８２２および前記位相誤差算出部８２３の処理についてより具体的に説明する。なお、図１１が示す例は、前記基準パルス信号Ｐｓに対する前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの位相遅れが生じている場合の例である。
【０１１４】
また、便宜状、図１１が示す例では、前記基準パルス信号Ｐｓに対する前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの位相遅れが時間の経過とともに大きくなっている。しかしながら、実際は、前記モーター制御装置８０Ｂの制御によって位相差は縮小する。
【０１１５】
以下の説明において、整数の変数ｉ，ｊ，ｋは、初期値０から順次１ずつカウントアップされるとともに０〜３の範囲で循環する変数である。即ち、変数ｉ，ｊ，ｋは、３から１つカウントアップされたときに０に戻る。換言すれば、ｉ＝０であるとき、ｉ−１＝３である。
【０１１６】
前記目標周期記録部８２１は、前記基準パルス信号Ｐｓが発生するごとに前回の前記基準パルス信号Ｐｓの発生時からの経過時間を表す目標周期データＴｒｅｆを、前記第１リングバッファー８２４における前記第１データバッファー８２４０各々に順次記録する。その際、前記目標周期記録部８２１は、最新の前記目標周期データＴｒｅｆを記録した前記第１データバッファー８２４０の番号を前記位相誤差算出部８２３へ通知する。
【０１１７】
なお、前記目標周期記録部８２１が前記目標周期データＴｒｅｆを算出および記録する工程が目標周期記録工程の一例である。
【０１１８】
図１１の例では、前記基準パルス信号Ｐｓの立ち上がりエッジのタイミングｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ６，ｔ８，ｔ１０各々において、前記目標周期記録部８２１は、その時点で確定する前記目標周期データＴｒｅｆを前記バッファー番号０，１，２，３，０，１番の前記第１データバッファー８２４０各々に記録する。さらに、タイミングｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ６，ｔ８，ｔ１０各々において、前記目標周期記録部８２１は、各時点でのデータの記録先である前記第１データバッファー８２４０の番号０，１，２，３，０，１を前記位相誤差算出部８２３へ通知する。
【０１１９】
ｉ番目の前記基準パルス信号Ｐｓ（ｉ）が発生したときに記録されるｉ番目の前記目標周期データＴｒｅｆ（ｉ）は、（ｉ−１）番目の前記基準パルス信号Ｐｓ（ｉ−１）が発生した時点からｉ番目の前記基準パルス信号Ｐｓ（ｉ）が発生した時点までの経過時間を表すデータである。但し、前記目標周期データの初期値である前記目標周期データＴｒｅｆ（０）は、処理を開始してから最初の（０番目の）前記基準パルス信号Ｐｓ（０）が発生するまでの経過時間である。
【０１２０】
前記計測周期記録部８２２は、前記エンコーダーパルス信号Ｐｅが発生するごとに前回の前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの発生時からの経過時間を表す計測周期データＴｅｎｃを、前記第２リングバッファー８２５における前記第２データバッファー８２５０各々に順次記録する。その際、前記計測周期記録部８２２は、最新の前記計測周期データＴｅｎｃを記録した前記第２データバッファー８２５０の番号を前記位相誤差算出部８２３へ通知する。
【０１２１】
なお、前記計測周期記録部８２２が前記計測周期データＴｅｎｃを算出および記録する工程が計測周期記録工程の一例である。
【０１２２】
図１１の例では、前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの立ち上がりエッジのタイミングｔ２，ｔ４，ｔ７，ｔ９各々において、前記計測周期記録部８２２は、その時点で確定する前記計測周期データＴｅｎｃを前記バッファー番号０番から３番までの前記第２データバッファー８２５０各々に記録する。さらに、タイミングｔ２，ｔ４，ｔ７，ｔ９各々において、前記計測周期記録部８２２は、各時点でのデータの記録先である前記第２データバッファー８２５０の番号０，１，２，３を前記位相誤差算出部８２３へ通知する。
【０１２３】
ｊ番目の前記エンコーダーパルス信号Ｐｅ（ｊ）が発生したときに記録されるｊ番目の前記計測周期データＴｅｎｃ（ｊ）は、（ｊ−１）番目の前記エンコーダーパルス信号Ｐｅ（ｊ−１）が発生した時点からｊ番目の前記エンコーダーパルス信号Ｐｅ（ｊ）が発生した時点までの経過時間を表すデータである。但し、前記計測周期データの初期値である前記計測周期データＴｅｎｃ（０）は、処理を開始してから最初の（０番目の）前記エンコーダーパルス信号Ｐｅ（０）が発生するまでの経過時間である。
【０１２４】
なお、前記目標周期データＴｒｅｆ（ｉ）および前記計測周期データＴｅｎｃ（ｊ）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。
【０１２５】
前記位相誤差算出部８２３は、前記第１リングバッファー８２４および前記第２リングバッファー８２５における相互に対応する前記第１データバッファー８２４０および前記第２データバッファー８２５０各々に順次記録される前記目標周期データＴｒｅｆおよび前記計測周期データＴｅｎｃの差分を積算することにより前記位相誤差ＰＨＥを算出する。
【０１２６】
前記第１データバッファー８２４０および前記第２データバッファー８２５０は、それぞれ前記目標周期データＴｒｅｆおよび前記計測周期データＴｅｎｃが記録される順番が同じものどうしが相互に対応している。前述の例では、０番目、１番目、２番目、３番目の前記第１データバッファー８２４０各々と、０番目、１番目、２番目、３番目の前記第２データバッファー８２５０各々とが相互に対応する関係にある。
【０１２７】
前記位相誤差算出部８２３は、相互に対応する前記第１リングバッファー８２４および前記第２リングバッファー８２５の両方にデータが記録されるごとに、前記位相誤差ＰＨＥを算出する。
【０１２８】
例えば、前記位相誤差算出部８２３が、ｋ番目（０〜３）の前記第１リングバッファー８２４および前記第２リングバッファー８２５の両方にデータが記録されるごとに、先に示した（１）式に従って（ｋ＋１）番目の前記位相誤差ＰＨＥ（ｋ＋１）を算出することが考えられる。但し、前記位相誤差ＰＨＥ（０）の初期値は０である。
【０１２９】
また、前記基準パルス信号Ｐｓの位相（位置）に対して前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの位相（位置）が遅れている場合、前記位相誤差算出部８２３が、次の（２）式に従って（ｋ＋１）番目の前記位相誤差ＰＨＥ（ｋ＋１）を算出することも考えられる。但し、（２）式におけるｇ１は、計算時点において前記基準パルス信号Ｐｓに対して前記エンコーダーパルス信号Ｐｅが遅れているパルス数である。即ち、前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの位相（位置）が遅れているときの前記誤差パルスＥＰの大きさがｇ１である。
【数２】
0005925403.tif 000003
【０１３０】
同様に、前記基準パルス信号Ｐｓの位相（位置）に対して前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの位相（位置）が進んでいる場合、前記位相誤差算出部８２３が、次の（３）式に従って（ｋ＋１）番目の前記位相誤差ＰＨＥ（ｋ＋１）を算出することも考えられる。但し、（３）式におけるｇ２は、計算時点において前記基準パルス信号Ｐｓに対して前記エンコーダーパルス信号Ｐｅが進んでいるパルス数である。即ち、前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの位相（位置）が進んでいるときの前記誤差パルスＥＰの大きさがｇ２である。
【数３】
0005925403.tif 000004
【０１３１】
（１）式、（２）式および（３）式は、相互に対応する前記第１データバッファー８２４０および前記第２データバッファー８２５０各々に順次記録される前記目標周期データＴｒｅｆおよび前記計測周期データＴｅｎｃの差分を積算する式である。
【０１３２】
前記差分の積算値である前記位相誤差ＰＨＥは、前記モーター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。前記位相誤差ＰＨＥは、前記基準パルス信号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、前記基準パルス信号Ｐｓの１周期分を超える範囲で変化し得る。
【０１３３】
算出される前記位相誤差ＰＨＥ（ｋ＋１）が０である場合、前記基準パルス信号Ｐｓの位相と前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの位相とが一致している。前記位相誤差ＰＨＥ（ｋ＋１）の値が正の値である場合、前記基準パルス信号Ｐｓの位相が前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの位相よりも進んでいる。前記位相誤差ＰＨＥ（ｋ＋１）の値が負の値である場合、前記基準パルス信号Ｐｓの位相が前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの位相よりも遅れている。
【０１３４】
例えば、前記基準パルス信号Ｐｓの位相が前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの位相よりも進んでいるまたは両位相が同じである場合、前記位相誤差算出部８２３は、前記計測周期記録部８２２から番号ｊが通知されるごとに、ｋ＝ｊとして（ｋ＋１）番目の前記位相誤差ＰＨＥ（ｋ＋１）を算出する。
【０１３５】
一方、前記基準パルス信号Ｐｓの位相が前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの位相よりも遅れている場合、前記位相誤差算出部８２３は、前記目標周期記録部８２１から番号ｉが通知されるごとに、ｋ＝ｉとして（ｋ＋１）番目の前記位相誤差ＰＨＥ（ｋ＋１）を算出する。
【０１３６】
なお、前記位相誤差算出部８２３が前記位相誤差ＰＨＥを算出する工程が位相誤差算出工程の一例である。
【０１３７】
図１１が示す例では、タイミングｔ２の時点で０番目の前記第１データバッファー８２４０およびこれに対応する０番目の前記第２データバッファー８２５０の両方へのデータ記録が完了する。そのため、前記位相誤差算出部８２３は、（１）式に０番目の前記目標周期データＴｒｅｆ（０）および０番目の前記計測周期データＴｅｎｃ（０）を適用することにより、１番目の前記位相誤差ＰＨＥ（１）を算出する。
【０１３８】
同様に、タイミングｔ４の時点で１番目の前記第１データバッファー８２４０およびこれに対応する１番目の前記第２データバッファー８２５０の両方へのデータ記録が完了する。そのため、前記位相誤差算出部８２３は、（１）式に１番目の前記目標周期データＴｒｅｆ（１）および１番目の前記計測周期データＴｅｎｃ（１）を適用することにより、２番目の前記位相誤差ＰＨＥ（２）を算出する。
【０１３９】
また、タイミングｔ７の時点においても、前記位相誤差算出部８２３は同様にして３番目の前記位相誤差ＰＨＥ（３）を算出する。また、タイミングｔ９の時点において、前記位相誤差算出部８２３は同様にして０番目の前記位相誤差ＰＨＥ（０）を改めて算出する。
【０１４０】
以上のようにして順次算出される最新の前記位相誤差ＰＨＥが、前記第１電力調節部８３へ入力される。さらに、前記制御モードが前記第１モードである場合、前記第１電力調節部８３は、前記モーター４０に供給する電力を前記位相誤差ＰＨＥが縮小する方向へ調節する。
【０１４１】
前記制御モードが前記第１モードである場合、前記基準パルス信号Ｐｓおよび前記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前記位相誤差ＰＨＥが、前記モーター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、前記位相誤差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前記モーター４０への供給電力が調節される。そのため、前記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、前記モーター４０の位置を高精度で制御することができる。
【０１４２】
さらに、それぞれ最近の３つ以上の前記目標周期データＴｒｅｆおよび前記計測周期データＴｅｎｃが２つのリングバッファー８２４、８２５、それぞれに保存される。そのため、前記基準パルス信号Ｐｓおよび前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの位相差（偏差）が、それら２つのパルス信号の一方の発生周期を超えても、正しい前記位相誤差ＰＨＥが算出される。
【０１４３】
即ち、２つの前記リングバッファー８２４、８２５各々のデータバッファーがＮ個である場合、２つの前記パルス信号の位相差がそれら２つの前記パルス信号の一方の前記発生周期の（Ｎ−１）倍になっても、前記モーター４０の目標位置と計測位置との差分の情報が失われない。そのため、前記モーター４０の起動時および停止時など、前記モーター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、前記モーター４０の位置を正しく制御することができる。
【０１４４】
また、前記第１電力調節部８３において、前記パルス幅変調部８７１が、前記位相誤差ＰＨＥの比例要素が反映される入力信号（前記給電量信号Ｘｏ）に応じて前記モーター４０に供給される前記駆動パルス信号Ｐｄのデューティー比を調節する。このような制御は、前記位相誤差ＰＨＥを早く縮小させる制御として有効である。
【０１４５】
本実施形態では、前記パルス幅変調部８７１は、さらに前記位相誤差ＰＨＥの積分要素も反映された入力信号（前記給電量信号Ｘｏ）に応じて前記モーター４０に供給される前記駆動パルス信号Ｐｄのデューティー比を調節する。これにより、前記モーター４０の位置制御にオフセットが生じることを防止できる。
【０１４６】
ところで、前記モーター４０の起動時および停止時などにおいて、前記基準パルス信号Ｐｓおよび前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの位相差（前記位相誤差ＰＨＥ）が大きくなり得る。そのため、前記位相比較部８２において、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事態をより確実に防ぐためには、２つの前記リングバッファー８２４、８２５各々のデータバッファーの数をより多くする必要がある。
【０１４７】
一方、前記モーター制御装置８０Ｂの消費電力およびコストの低減のため、前記メモリー８２０の容量が極力小さいことが望ましい。また、前記位相誤差ＰＨＥが想定以上に大きくなった場合でも確実に制御が収束するように高いロバスト性が求められる。
【０１４８】
前述したように、前記モーター制御装置８０Ｂは、前記誤差パルスカウント部８４、前記第２電力調節部８５および前記信号選択部８６を備える。これにより、２つの前記リングバッファー８２４、８２５各々のデータバッファーの数が少なくても、前記モーター４０の位置制御を確実に収束させることができる。以下、そのことについて説明する。
【０１４９】
［制御モードの切替］
前記信号選択部８６は、前記誤差パルスＥＰが前記第１データバッファー８２４０の数以下の予め定められたしきい値ＳＬ未満であるときに、前記第１制御信号Ｘ１を選択する。これにより、前記制御モードが前記第１モードになる。前記誤差パルスＥＰが前記第１データバッファー８２４０の数未満である状態は、前記目標位置と前記計測位置との差分の情報が失われない状態である。例えば、前記しきい値ＳＬが前記第１データバッファー８２４０の数と等しいことが考えられる。但し、前記しきい値ＳＬは２以上である。
【０１５０】
また、前記信号選択部８６は、少なくとも前記誤差パルスＥＰが前記第１データバッファー８２４０の数以上であるときに、前記第２制御信号Ｘ２を選択する。前記誤差パルスＥＰが前記第１データバッファー８２４０の数以上である状態は、前記目標位置と前記計測位置との差分の情報が失われてしまう状態である。
【０１５１】
例えば、前記信号選択部８６は、前記誤差パルスＥＰが前記しきい値ＳＬ以上であるときに、前記第２制御信号Ｘ２を選択する。これにより、前記制御モードが前記第２モードになる。前記誤差パルスＥＰが前記第１データバッファー８２４０の数以上である状態は、前記目標位置と前記計測位置との差分の情報が失われてしまう状態である。
【０１５２】
従って、前記第１電力調節部８３は、前記誤差パルスＥＰが前記第１データバッファー８２４０の数未満であるときに前記モーター４０に供給する電力を前記位相誤差ＰＨＥが縮小する方向へ調節する。なお、前記第１電力調節部８３が前記第１制御信号Ｘ１を出力することによって前記モーター４０に供給する電力を調節する工程が、第１電力調節工程の一例である。
【０１５３】
一方、前記第２電力調節部８５は、前記誤差パルスＥＰが前記第１データバッファー８２４０の数以上であるときに前記モーター４０に供給する電力を前記誤差パルスＥＰが減少する方向へ調節する。また、前記第２電力調節部８５が前記第２制御信号Ｘ２を出力することによって前記モーター４０に供給する電力を調節する工程が、第２電力調節工程の一例である。
【０１５４】
［前記第１モードから前記第２モードへの切替］
以下、図１２を参照しつつ、前記制御モードが前記第１モードから前記第２モードへ切り替わるときの具体例について説明する。以下に示す例は、前記第１データバッファー８２４０の数Ｎおよび前記しきい値ＳＬはともに４である。
【０１５５】
図１２は、前記モーター制御装置８０Ｂの前記制御モードが前記第１モードから前記第２モードへ切り替わるときの前記基準パルス信号Ｐｓおよび前記エンコーダーパルス信号Ｐｅのタイムチャートの一例を表す。
【０１５６】
図１２の例では、前記基準パルス信号Ｐｓの立ち上がりエッジのタイミングｔ２，ｔ４，ｔ６，ｔ７，ｔ９各々において、前記目標周期記録部８２１は、その時点で確定する前記目標周期データＴｒｅｆを前記第１データバッファー８２４０各々に記録する。同様に、前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの立ち上がりエッジのタイミングｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ８，ｔ１０各々において、前記計測周期記録部８２２は、その時点で確定する前記計測周期データＴｅｎｃを前記第２データバッファー８２５０各々に記録する。
【０１５７】
また、タイミングｔ１の時点において、前記エンコーダーパルス信号Ｐｅが前記基準パルス信号Ｐｓに対して位相（位置）が遅れており、前記誤差パルスＥＰが３であるとする。
【０１５８】
図１２のタイムチャートにおいて、タイミングｔ１，ｔ３の間と、タイミングｔ３，ｔ５の間との各々において、前記基準パルス信号Ｐｓの立ち上がりエッジが１つずつ存在する。そのため、タイミングｔ３，ｔ５各々の時点の前記誤差パルスＥＰは、タイミングｔ１の時点の前記誤差パルスＥＰと変わらず３である。
【０１５９】
従って、タイミングｔ１からタイミングｔ５を経過するまでの期間において、前記誤差パルスＥＰが前記しきい値ＳＬ未満であり、前記信号選択部８６は前記第１制御信号Ｘ１を選択する。そのため、タイミングｔ１からタイミングｔ５を経過するまでの期間の前記制御モードは前記第１モードである。これにより、前記モーター４０が高い精度で制御される。
【０１６０】
次に、タイミングｔ５，ｔ８の間において、２つの前記基準パルス信号Ｐｓの立ち上がりエッジが存在する。さらに、タイミングｔ８，ｔ１０の間において、１つの前記基準パルス信号Ｐｓの立ち上がりエッジが存在する。そのため、タイミングｔ８の時点の前記誤差パルスＥＰは、タイミングｔ５の時点の前記誤差パルスＥＰから１つ増えて４になる。また、タイミングｔ１０の時点の前記誤差パルスＥＰは、タイミングｔ８の時点の前記誤差パルスＥＰと変わらず４である。
【０１６１】
従って、タイミングｔ８からタイミングｔ１０を経過するまでの期間において、前記誤差パルスＥＰが前記しきい値ＳＬ以上であり、前記信号選択部８６は前記第２制御信号Ｘ２を選択する。そのため、タイミングｔ８からタイミングｔ１０を経過するまでの期間の前記制御モードは前記第２モードである。
【０１６２】
タイミングｔ８からタイミングｔ１０を経過するまでの期間においては、前記誤差パルスＥＰが前記第１データバッファー８２４０の数Ｎ以上である。この場合、２つの前記リングバッファー８２４、８２５において前記目標位置と前記計測位置との差分の情報が失われている。そのため、前記誤差パルスＥＰを用いた前記第２モードでのフィードバック制御が行われる。これにより、前記モーターの位置を前記基準パルス信号Ｐｓに基づく前記目標位置へ収束させることができる。また、前記位相誤差ＰＨＥが想定以上に大きくなった場合でも確実に制御が収束し、ロバスト性が高まる。
【０１６３】
［前記第２モードから前記第１モードへの切替］
続いて、図１３を参照しつつ、前記制御モードが前記第２モードから前記第１モードへ切り替わるときの具体例について説明する。以下に示す例は、前記第１データバッファー８２４０の数Ｎおよび前記しきい値ＳＬはともに４である。
【０１６４】
図１３は、前記モーター制御装置８０Ｂの前記制御モードが前記第２モードから前記第１
モードへ切り替わるときの前記基準パルス信号Ｐｓおよび前記エンコーダーパルス信号Ｐｅのタイムチャートの一例を表す。
【０１６５】
図１３の例では、前記基準パルス信号Ｐｓの立ち上がりエッジのタイミングｔ２，ｔ４，ｔ７，ｔ９各々において、前記目標周期記録部８２１は、その時点で確定する前記目標周期データＴｒｅｆを前記第１データバッファー８２４０各々に記録する。同様に、前記エンコーダーパルス信号Ｐｅの立ち上がりエッジのタイミングｔ１，ｔ３，ｔ５，ｔ６，ｔ８各々において、前記計測周期記録部８２２は、その時点で確定する前記計測周期データＴｅｎｃを前記第２データバッファー８２５０各々に記録する。
【０１６６】
また、タイミングｔ１の時点において、前記エンコーダーパルス信号Ｐｅが前記基準パルス信号Ｐｓに対して位相（位置）が遅れており、前記誤差パルスＥＰが４であるとする。
【０１６７】
図１３のタイムチャートにおいて、タイミングｔ１，ｔ３の間と、タイミングｔ３，ｔ５の間との各々において、前記基準パルス信号Ｐｓの立ち上がりエッジが１つずつ存在する。そのため、タイミングｔ３，ｔ５各々の時点の前記誤差パルスＥＰは、タイミングｔ１の時点の前記誤差パルスＥＰと変わらず４である。
【０１６８】
従って、タイミングｔ１からタイミングｔ５を経過するまでの期間において、前記誤差パルスＥＰが前記しきい値ＳＬ以上であり、前記信号選択部８６は前記第２制御信号Ｘ２を選択する。そのため、タイミングｔ１からタイミングｔ５を経過するまでの期間の前記制御モードは前記第２モードである。これにより、前記モーター４０が前記誤差パルスＥＰに基づいて制御される。
【０１６９】
次に、タイミングｔ５，ｔ６の間において、前記基準パルス信号Ｐｓの立ち上がりエッジが存在しない。また、タイミングｔ６，ｔ８の間において、１つの前記基準パルス信号Ｐｓの立ち上がりエッジが存在する。そのため、タイミングｔ６の時点の前記誤差パルスＥＰは、タイミングｔ５の時点の前記誤差パルスＥＰから１つ減って３になる。また、タイミングｔ８の時点の前記誤差パルスＥＰは、タイミングｔ６の時点の前記誤差パルスＥＰと変わらず３である。
【０１７０】
従って、タイミングｔ６からタイミングｔ８を経過するまでの期間において、前記誤差パルスＥＰが前記しきい値ＳＬ未満であり、前記信号選択部８６は前記第１制御信号Ｘ１を選択する。そのため、タイミングｔ６からタイミングｔ８を経過するまでの期間の前記制御モードは前記第１モードである。
【０１７１】
タイミングｔ１からタイミングｔ６に至る前の期間においては、前記誤差パルスＥＰが前記第１データバッファー８２４０の数Ｎ以上である。この場合、２つの前記リングバッファー８２４、８２５において前記目標位置と前記計測位置との差分の情報が失われている。そのため、前記誤差パルスＥＰを用いた前記第２モードでのフィードバック制御が行われる。これにより、前記モーターの位置を前記基準パルス信号Ｐｓに基づく前記目標位置へ収束させることができる。
【０１７２】
一方、タイミングｔ６からタイミングｔ８を経過するまでの期間においては、前記誤差パルスＥＰが前記第１データバッファー８２４０の数Ｎ未満である。そのため、２つの前記リングバッファー８２４、８２５において、一旦失われた前記目標位置と前記計測位置との差分の情報が復活する。
【０１７３】
即ち、２つの前記リングバッファー８２４、８２５に記録されているデータを前出の（２）式または（３）式に適用することにより、正しい位置情報が反映された前記位相誤差ＰＨＥを算出することができる。これにより、正しい前記位相誤差ＰＨＥに基づいて前記モーターの位置を前記目標位置へ速やかに収束させることができる。
【０１７４】
また、２つの前記リングバッファー８２４、８２５の容量を小さくすることができ、ひいては前記モーター制御装置８０Ｂの消費電力およびコストを低減することができる。
【０１７５】
［第４実施形態］
次に、図１４を参照しつつ、本発明の第４実施形態に係るモーター制御装置８０Ｃについて説明する。図１４は、前記モーター制御装置８０Ｃのブロック図である。図１４において、図８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。以下、前記モーター制御装置８０Ｃにおける前記モーター制御装置８０Ｂと異なる点について説明する。
【０１７６】
前記モーター制御装置８０Ｃは、前記モーター制御装置８０Ｂの構成に目標速度検出部８８１、実速度検出部８８２、減算器８８３、速度フィードバック制御用増幅器８８４およびフィードフォワード制御用増幅器８８５が追加された構成を有している。
【０１７７】
前記目標速度検出部８８１は、前記基準パルス信号Ｐｓの発生周期の逆数を算出することによって前記モーター４０の目標回転速度を検出（算出）する。同様に、前記実速度検出部８８２は、前記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前記モーター４０の実回転速度を検出（算出）する。
【０１７８】
前記減算器８８３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。前記速度フィードバック制御用増幅器８８４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。
【０１７９】
前記フィードフォワード制御用増幅器８８５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。
【０１８０】
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、前記加算器８３４によって前記比例制御信号Ｘｐおよび前記積分制御信号Ｘｉとともに加算され、前記第１制御信号Ｘ１に反映される。
【０１８１】
なお、本発明の第４実施形態に係る画像形成装置は、前記画像形成装置１０において前記モーター制御装置８０が前記モーター制御装置８０Ｃに置き換えられた構成を備える。
【０１８２】
以上に示されるように、前記モーター制御装置８０Ｃは、前記位相誤差ＰＨＥに基づくフィードバック制御と並行して、前記モーター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、前記位相誤差ＰＨＥをより速やかに縮小させることができる。
【０１８３】
[応用例]
前記モーター制御装置８０，８０Ａ，８０Ｂ，８０Ｃにおいて、前記積分器８３２および前記積分要素増幅器８３３が省略されることも考えられなくはない。
【０１８４】
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。
【要約】
目標周期記録部（８２１）は、基準パルス信号（Ｐｓ）が発生するごとに目標周期データ（Ｔｒｅｆ）を第１リングバッファー（８２４）に順次記録する。計測周期記録部（８２２）は、エンコーダーパルス信号（Ｐｅ）が発生するごとに計測周期データ（Ｔｅｎｃ）を第２リングバッファー（８２５）に記録する。位相誤差算出部（８２３）は、２つのリングバッファーにおける相互に対応するデータバッファーの目標周期データ（Ｔｒｅｆ）および計測周期データ（Ｔｅｎｃ）の差分を積算することにより位相誤差ＰＨＥを算出する。【図１】
0005925403.tif 000005
【図２】
0005925403.tif 000006
【図３】
0005925403.tif 000007
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0005925403.tif 000012
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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