(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＷＭ制御により制御対象の回転速度を制御する制御装置であって、
前記制御対象の現在の回転速度を検出して出力する検出手段と、
目標回転速度に対応する目標値から、前記検出手段の出力値を減算して得られた値を偏差値として出力するフィードバック手段と、
入力値に応じたＰＷＭ信号を生成し、当該ＰＷＭ信号を前記制御対象に入力するＰＷＭ信号生成手段と、
前記制御対象の回転を減速させる減速手段と、
前記フィードバック手段、前記ＰＷＭ信号生成手段、及び前記減速手段を制御する制御手段とを含み、
前記制御手段は、前記ＰＷＭ信号生成手段が、前記偏差値によりデューティを変化させてＰＷＭ信号を生成している期間に、所定の指示が入力されたことを受けて、
前記減速手段に、前記制御対象の回転の減速を開始させ、
前記フィードバック手段に、前記偏差値を０にして出力させ、
前記ＰＷＭ信号生成手段に、前記目標値に応じたデューティのＰＷＭ信号を生成させ、
前記制御手段は、前記減速手段に前記制御対象の回転の減速を開始させた後、前記検出手段の出力値が前記目標値に対応する所定の値になったことを受けて、
前記減速手段に、前記制御対象の回転の減速を停止させ、
前記フィードバック手段に、前記目標値から前記検出手段の出力値を減算して得られた値を前記偏差値として出力させ、
前記ＰＷＭ信号生成手段に、前記偏差値によりデューティを変化させてＰＷＭ信号を生成させ、
前記所定の指示は、前記目標回転速度を、前記制御対象の現在の回転速度よりも小さくする指示である、制御装置。
【請求項２】
入力値に対してＰＩＤ演算を行なって得られた結果値を出力するＰＩＤ演算手段をさらに含み、
前記偏差値は、前記ＰＷＭ信号生成手段に入力される代わりに、前記ＰＩＤ演算手段に入力され、
前記ＰＩＤ演算手段から出力される前記結果値は、前記ＰＷＭ信号生成手段に入力され、
前記ＰＷＭ信号生成手段は、前記結果値によりデューティを変化させてＰＷＭ信号を生成する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記所定の指示は、前記目標回転速度を、前記制御対象の現在の回転速度から所定値以上小さい値にする指示、又は、前記制御対象の現在の回転速度に対して所定比率以下の値にする指示である、請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載の制御装置と、
記録紙に画像を形成するための画像形成手段とを含み、
前記制御対象は、前記記録紙の搬送に使用されるモータである、画像形成装置。
【請求項５】
ＰＷＭ制御により制御対象の回転速度を制御する制御方法であって、
前記制御対象の現在の回転速度を検出して出力する検出ステップと、
目標回転速度に対応する目標値から、前記検出ステップによる出力値を減算して得られた値を偏差値として出力するフィードバックステップと、
前記偏差値によりデューティを変化させてＰＷＭ信号を生成し、当該ＰＷＭ信号を前記制御対象に入力するＰＷＭ信号生成ステップと、
前記ＰＷＭ信号生成ステップにより前記ＰＷＭ信号が生成されている期間に、所定の指示が成されたことを受けて、前記制御対象の回転の減速を開始し、前記偏差値を０にして出力し、且つ、前記目標値に応じたデューティのＰＷＭ信号を生成し、当該ＰＷＭ信号を、前記ＰＷＭ信号生成ステップにより生成されたＰＷＭ信号に代えて、前記制御対象に入力するステップと、
前記制御対象の回転の減速を開始した後、前記検出ステップによる出力値が前記目標値に対応する所定の値になったことを受けて、前記制御対象の回転の減速を停止し、且つ、前記フィードバックステップ及び前記ＰＷＭ信号生成ステップを実行するステップとを含み、
前記所定の指示は、前記目標回転速度を、前記制御対象の現在の回転速度よりも小さくする指示である、制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィードバック方式を採用したＰＷＭ制御によりモータ等の制御対象装置を減速制御するときに、オーバーシュート及びアンダーシュートの発生を抑制することができ、速度追従性能が高い、ＰＷＭを用いた制御装置、それを備えた画像形成装置、及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステッピングモータ等のモータの回転をＰＷＭ制御する場合に、モータの回転を検出するエンコーダの出力パルスをフィードバックして、モータの回転速度及び駆動量を、要望する設定量に応じて制御するモータ制御方法が知られている。フィードバック制御として、例えばＰＩＤ制御（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ−Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）が使用される。
【０００３】
下記特許文献１には、ＰＷＭ制御によるスピンドル・モータ等の回転制御回路が開示されている。この回転制御回路は、モータの回転速度の減速時におけるモータの追随性を改善するために、減速時には、ＰＷＭ周期Ｔにおいて、回転駆動期間及び回転減速期間を交互に設け、それぞれの期間のデューティ比を制御する。減速は、コイルの両端を短絡して、電磁誘導により回生電流を発生させることにより成される。
【０００４】
下記特許文献２には、減速時における速度変動を簡略な制御方式によって制御（抑制）できるシート搬送装置及び画像形成装置が開示されている。この装置は、ＤＣブラシレスモータを採用し、減速時にＰＷＭの１周期毎に力行制御及びブレーキ制御を行ない、デューティのフィードバックにはＰＩＤ制御を用いる。ブレーキ制御は、コイルを短絡して閉ループ回路を形成することにより行なう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３２７９２号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に、ブラシレスモータの制御には、エンコーダ等により回転速度を検出し、検出値を帰還させてモータの制御値を算出するフィードバック制御（例えば、ＰＩＤ制御）が利用される。ＰＩＤ制御は、制御工学におけるフィードバック制御の一種である。ＰＩＤ制御では、モータ等の制御対象への入力値（制御値）を、制御対象の状態（例えば回転数）を表す出力値と目標値との偏差、偏差の積分、及び偏差の微分の３つの要素によって、決定する。
【０００７】
ＰＩＤを用いてモータをＰＷＭ制御する場合、制御パルス（ＰＷＭ信号）のデューティ（Ｄｕｔｙ）を、加速時には増大させ、減速時には減少させることにより、モータを目標速度に追従させる。
【０００８】
減速時には、特許文献１及び２に開示されているように、ブレーキを使用して減速させる。しかし、ブレーキを使用してモータを急減速させると、図１に示すように、アンダーシュート、及びその後のオーバーシュートが非常に大きく、速度追従性能が低い問題がある。
【０００９】
図１は、通常のＰＩＤ制御における、ブレーキによるモータの急減速時（減速の程度が比較的大きい場合）の状態を示すグラフである。上段のグラフは、モータの回転速度（ｒｐｍ）の時間変化を表し、下段のグラフは、モータを制御するＰＷＭ信号のデューティ（％）を表す。上下のグラフに関して、時間軸は同じである。
【００１０】
モータを、一定速度Ｘ０で回転している状態から目標速度Ｘ１まで減速させる場合、時刻ｔ１においてブレーキを作動させ（以下、ブレーキのオン（ＯＮ）ともいう）、同時にＰＷＭ信号のデューティを０％にする。これによって、モータの速度は急激に減少する。時刻ｔ２において、目標速度Ｘ１に達したことにより、ブレーキを作動させない（以下、ブレーキのオフ（ＯＦＦ）ともいう）ようにする。
【００１１】
ブレーキを使用した場合における減速時のＰＩＤ演算結果により、出力（ＰＷＭ信号）のデューティは基本的に０％となる。ＰＩＤ演算は、目標値と現在値の差分に一定のゲインをかけたものであるため、差分が大きい場合には演算結果が負となり、出力のデューティが０％に固定されるからである。ＰＩＤ演算で使用するゲインに依存するが、わずかな減速の場合には当然デューティ０％までは下がらない。
【００１２】
したがって、ブレーキをオフした直後は、デューティが０％であるためモータを正常に駆動できず、図１に示すように大きなアンダーシュートが発生する。その後、一旦大きく減速した状態から、加速させることにより、オーバーシュートが発生する。
【００１３】
また、ＰＩＤは累積演算を行うため、負のリミットを設けていなければ、ブレーキをオフにしても演算結果が正になるまでに時間がかかり、応答性がさらに低下する。
【００１４】
これらの問題は、特許文献１及び２の何れによっても解決することはできない。
【００１５】
したがって、本発明は、フィードバック方式を採用したＰＷＭ制御によりモータ等の制御対象装置を減速制御するときに、オーバーシュート及びアンダーシュートの発生を抑制することができ、速度追従性能が高い、ＰＷＭを用いた制御装置、それを備えた画像形成装置、及び制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１の局面に係る制御装置は、ＰＷＭ制御により制御対象の回転速度を制御する制御装置である。この制御装置は、制御対象の現在の回転速度を検出して出力する検出部と、目標回転速度に対応する目標値から、検出部の出力値を減算して得られた値を偏差値として出力するフィードバック部と、入力値に応じたＰＷＭ信号を生成し、当該ＰＷＭ信号を制御対象に入力するＰＷＭ信号生成部と、制御対象の回転を減速させる減速部と、フィードバック部、ＰＷＭ信号生成部、及び減速部を制御する制御部とを含む。制御部は、ＰＷＭ信号生成部が、偏差値によりデューティを変化させてＰＷＭ信号を生成している期間に、所定の指示が入力されたことを受けて、減速部に、制御対象の回転の減速を開始させ、フィードバック部に、偏差値を０にして出力させ、ＰＷＭ信号生成部に、目標値に応じたデューティのＰＷＭ信号を生成させる。制御部は、減速部に制御対象の回転の減速を開始させた後、検出部の出力値が目標値に対応する所定の値になったことを受けて、減速部に、制御対象の回転の減速を停止させ、フィードバック部に、目標値から検出部の出力値を減算して得られた値を偏差値として出力させ、ＰＷＭ信号生成部に、偏差値によりデューティを変化させてＰＷＭ信号を生成させる。所定の指示は、目標回転速度を、制御対象の現在の回転速度よりも小さくする指示である。
【００１７】
これにより、制御対象の回転を減速させる場合に、回転速度がアンダーシュートし、その後にオーバーシュートすることを抑制でき、良好な回転速度の追従性能を実現できる。
【００１８】
好ましくは、制御装置は、入力値に対してＰＩＤ演算を行なって得られた結果値を出力するＰＩＤ演算部をさらに含む。偏差値は、ＰＷＭ信号生成部に入力される代わりに、ＰＩＤ演算部に入力され、ＰＩＤ演算部から出力される結果値は、ＰＷＭ信号生成部に入力され、ＰＷＭ信号生成部は、結果値によりデューティを変化させてＰＷＭ信号を生成する。
【００１９】
これにより、制御対象の回転速度を、速やかに所望の回転速度に追従させることができる。
【００２０】
より好ましくは、所定の指示は、目標回転速度を、制御対象の現在の回転速度から所定値以上小さい値にする指示、又は、制御対象の現在の回転速度に対して所定比率以下の値にする指示である。
【００２１】
これにより、制御対象の回転を急減速させる場合に、回転速度がアンダーシュートし、その後にオーバーシュートすることを抑制でき、良好な回転速度の追従性能を実現できる。
【００２２】
本発明の第２の局面に係る画像形成装置は、上記の制御装置と、記録紙に画像を形成するための画像形成部とを含む。制御対象は、記録紙の搬送に使用されるモータである。
【００２３】
これにより、画像形成装置において、追従性能が高く、良好な記録紙の搬送制御を実現することができる。
【００２４】
本発明の第３の局面に係る制御方法は、ＰＷＭ制御により制御対象の回転速度を制御する制御方法である。この制御方法は、制御対象の現在の回転速度を検出して出力する検出ステップと、目標回転速度に対応する目標値から、検出ステップによる出力値を減算して得られた値を偏差値として出力するフィードバックステップと、偏差値によりデューティを変化させてＰＷＭ信号を生成し、当該ＰＷＭ信号を制御対象に入力するＰＷＭ信号生成ステップと、ＰＷＭ信号生成ステップによりＰＷＭ信号が生成されている期間に、所定の指示が成されたことを受けて、制御対象の回転の減速を開始し、偏差値を０にして出力し、且つ、目標値に応じたデューティのＰＷＭ信号を生成し、当該ＰＷＭ信号を、ＰＷＭ信号生成ステップにより生成されたＰＷＭ信号に代えて、制御対象に入力するステップと、制御対象の回転の減速を開始した後、検出ステップによる出力値が目標値に対応する所定の値になったことを受けて、制御対象の回転の減速を停止し、且つ、フィードバックステップ及びＰＷＭ信号生成ステップを実行するステップとを含む。所定の指示は、目標回転速度を、制御対象の現在の回転速度よりも小さくする指示である。
【００２５】
これにより、制御対象の回転を減速させる場合に、回転速度がアンダーシュートし、その後にオーバーシュートすることを抑制でき、良好な回転速度の追従性能を実現できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、モータ等の制御対象の回転を減速させる場合、特に急減速させる場合において、回転速度がアンダーシュートし、その後にオーバーシュートすることを抑制でき、良好な回転速度の追従性能を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来のフィードバック方式（ＰＩＤ制御）のＰＷＭ制御における急減速時の状態を示すグラフである。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る制御装置を示すブロック図である。
【図３】第１の実施の形態に係る制御装置の状態制御部により実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施の形態に係る制御装置による急減速時の状態を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る制御装置を示すブロック図である。
【図６】第２の実施の形態に係る制御装置の状態制御部により実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下の実施の形態では、同一の部品には同一の参照番号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２９】
（第１の実施の形態）
図２を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る制御装置１００は、ＩＦ部１０２、速度検出部１０４、状態制御部１０６、差分生成部１０８、ＰＩＤ演算部１１０、ＰＷＭ生成部１１２及びブレーキ制御部１１４を含む。制御装置１００は、制御装置１００が装備される本体装置（図示せず）のＣＰＵ１３０による制御を受けて、制御対象であるモータ１４０を制御する。ここでは、モータ１４０は、公知の３相のブラシレスモータである。
【００３０】
制御装置１００において実行されるＰＩＤ制御は、連続時間制御（アナログ制御）ではなく、所定のクロックで動作する離散時間制御（デジタル制御）である。各部は、入力される共通のクロックに同期して、処理を実行する。
【００３１】
ＩＦ部１０２は、ＣＰＵ１３０から目標速度を表すデータ（以下、目標値ともいう）Ｖｔｇｔ及び動作モードを表すデータ（以下、単に動作モードともいう）ＳＤ＿Ｊが入力され、目標値Ｖｔｇｔを状態制御部１０６、差分生成部１０８及びＰＷＭ生成部１１２に出力し、動作モードＳＤ＿Ｊを状態制御部１０６に出力する。
【００３２】
モータ１４０の目標速度として、現在の速度よりも小さい値が設定された場合を、減速モードといい、それ以外の場合を、通常モードという。動作モードＳＤ＿Ｊは、減速モードでは“１”に設定され、通常モードでは“０”に設定されるとする。
【００３３】
目標値Ｖｔｇｔには、ＰＷＭ生成部１１２で採用されているＰＷＭ信号の生成方法に応じた値が設定される。例えば、三角波（のこぎり波を含む）を使用してＰＷＭ信号を生成する場合、目標値Ｖｔｇｔには、目標速度に対応するデューティのＰＷＭ信号を生成するための電圧が設定される。
【００３４】
速度検出部１０４は、制御対象であるモータ１４０のエンコーダ１４８から入力される、モータ１４０の現在の回転状態を表すデータＥＮＣＯＤＥに応じたデータＶａｃｔを生成して、状態制御部１０６及び差分生成部１０８に出力する。エンコーダ１４８は、モータ１４０の回転子１４６の回転を検出し、回転状態に応じたパルスを出力する。エンコーダ１４８は、公知のエンコーダ（例えば、光学式エンコーダ、又は、ホール素子を用いた磁気式エンコーダ等）である。速度検出部１０４は、例えば、公知のＦＶ変換器（ＦＶ変換ＩＣ）を備え、入力されるパルス（周波数）に応じた電圧を生成し、それに対応するデジタルデータＶａｃｔを出力する。
【００３５】
状態制御部１０６は、入力される動作モードＳＤ＿Ｊ及びデータＶａｃｔに応じて、制御データＭＯＤＥを生成して、差分生成部１０８、ＰＷＭ生成部１１２及びブレーキ制御部１１４に出力する。
【００３６】
ここでは、ＳＤ＿Ｊ＝１且つＶａｃｔ＞Ｖｔｇｔであれば、制御データＭＯＤＥは“１”に設定され、それ以外であれば、制御データＭＯＤＥは“０”に設定されるとする。即ち、ＳＤ＿Ｊ＝０、または、ＳＤ＿Ｊ＝１且つＶａｃｔ≦Ｖｔｇｔであれば、制御データＭＯＤＥは“０”に設定される。
【００３７】
差分生成部１０８は、ＩＦ部１０２から入力される目標値Ｖｔｇｔと、速度検出部１０４から入力される、制御対象であるモータ１４０の回転状態に対応するデータＶａｃｔとの差分（以下、偏差という）Ｖｅ（Ｖｅ＝Ｖｔｇｔ−Ｖａｃｔ）を生成する。差分生成部１０８の出力Ｖｏｕｔは、入力される制御データＭＯＤＥに応じて異なる。即ち、差分生成部１０８は、ＭＯＤＥ＝１（減速モード）であれば、“０”を出力する（Ｖｏｕｔ＝０。これは、偏差Ｖｅを“０”にして出力することに相当する。ＭＯＤＥ≠１（ＭＯＤＥ＝０（通常モード））であれば、偏差Ｖｅをそのまま出力（Ｖｏｕｔ＝Ｖｅ）する。
【００３８】
ＰＩＤ演算部１１０は、入力される偏差Ｖｅに対して公知のＰＩＤ演算を実行する。即ち、Ｐ値、Ｉ値及びＤ値を生成し、それらを加算して得られたデータＭＶを出力する。
【００３９】
ＰＷＭ生成部１１２は、入力される制御データＭＯＤＥに応じて異なる動作をする。具体的には、ＭＯＤＥ＝１であれば、ＰＷＭ生成部１１２は、目標値Ｖｔｇｔに応じた制御信号（ＰＷＭ信号）ＰＷＭを生成して出力する。ＭＯＤＥ≠１（ＭＯＤＥ＝０（通常モード））であれば、ＰＷＭ生成部１１２は、現在の制御信号ＰＷＭのデューティを、入力されるデータＭＶに応じて変化させて、新たなデューティの制御信号ＰＷＭを制御装置１００の制御ＩＣ１４２に出力する。例えば、現在の制御信号ＰＷＭを生成するための電圧レベルを、ＭＶだけ変化させた電圧レベルを用いて、制御信号ＰＷＭが生成される。これにより、制御ＩＣ１４２は、回転子１４６のコイルへの通電制御回路であるドライバ１４４を制御して、回転子１４６を回転させる。
【００４０】
ブレーキ制御部１１４は、入力される制御データＭＯＤＥに応じたレベルの信号ＢＲＡＫＥをモータ１４０の制御ＩＣ１４２に出力する。例えば、信号ＢＲＡＫＥは、ＭＯＤＥ＝１（減速モード）であれば、ハイレベルで出力され、ＭＯＤＥ≠１（ＭＯＤＥ＝０（通常モード））であれば、ローレベルで出力される。制御データＭＯＤＥがハイレベルになれば、制御ＩＣ１４２は、ブレーキがオンするように、ドライバ１４４を制御する。これにより、回転子１４６の回転速度が減速する。
【００４１】
図３を参照して、動作モードに応じた制御装置１００の動作に関して説明する。図３に示した制御プログラムは、制御装置１００の状態制御部１０６により実行される。この制御プログラムは、本体装置又は制御装置内の所定の不揮発性の記憶装置（ＲＯＭ等、図示せず）に記憶されており、本体装置の電源がオンされることにより、状態制御部１０６により記憶装置から読出されて実行される。
【００４２】
ステップ２００において、状態制御部１０６は、ＩＦ部１０２から動作モードの指令を受信したか否かを判定する。具体的には、状態制御部１０６は、動作モードＳＤ＿Ｊを受信したか否かを判定する。指令を受信したと判定された場合、制御はステップ２０２に移行する。そうでなければ、ステップ２００が繰返される。
【００４３】
ステップ２０２において、状態制御部１０６は、ステップ２０２で受信した指令が減速モードを表すか否かを判定する。具体的には、状態制御部１０６は、ＳＤ＿Ｊが“１”であるか否かを判定する。ＳＤ＿Ｊ＝１であれば、減速モードであると判定され、制御はステップ２０４に移行する。そうでなければ、制御はステップ２０８に移行する。
【００４４】
ステップ２０４において、状態制御部１０６は、減速モードに対応する制御データＭＯＤＥを出力する。具体的には、状態制御部１０６は、制御データＭＯＤＥとして“１”を出力する。
【００４５】
これにより、上記したように、ブレーキ制御部１１４は、信号ＢＲＡＫＥをハイレベルに設定し（モータのブレーキがオンされる）、ＰＷＭ生成部１１２は、目標値Ｖｔｇｔに応じたデューティの制御信号ＰＷＭを出力する。なお、差分生成部１０８の出力Ｖｏｕｔは“０”となり、ＰＩＤ演算部１１０は、入力される“０”を用いてＰＩＤ演算を実行する。
【００４６】
ステップ２０６において、状態制御部１０６は、ブレーキをオフするか否かを判定する。具体的には、状態制御部１０６は、上記したように、Ｖａｃｔ≦Ｖｔｇｔであるか否かを判定する。Ｖａｃｔ≦Ｖｔｇｔと判定された場合、制御はステップ２０８に移行する。そうでなければ、ステップ２０６が繰返される。
【００４７】
ステップ２０８において、状態制御部１０６は、通常モードに対応する制御データＭＯＤＥを出力する。具体的には、状態制御部１０６は、制御データＭＯＤＥとして“０”を出力する。これにより、ブレーキ制御部１１４は、信号ＢＲＡＫＥをローレベルで出力する。ステップ２０４の後にステップ２０６が実行された場合、ステップ信号ＢＲＡＫＥがハイレベルであるので、ローレベルに変更される（モータのブレーキがオフされる）。そうでなければ、信号ＢＲＡＫＥはローレベルのままであり、モータのブレーキはオフの状態が維持される。また、差分生成部１０８は、偏差Ｖｅを出力（Ｖｏｕｔ＝Ｖｅ）し、ＰＩＤ演算部１１０は偏差Ｖｅを用いてＰＩＤ演算を実行する。ＰＷＭ生成部１１２は、ＰＩＤ演算部１１０の出力ＭＶに応じて、現在のデューティを変更し、変更後の制御信号ＰＷＭを出力する。その後、制御はステップ２００に戻る。
【００４８】
図４を参照して、モータの急減速時の動作を具体的に説明する。図４において、上段のグラフは、モータの回転速度（ｒｐｍ）の時間変化を表し、下段のグラフは、モータを制御する制御信号（ＰＷＭ信号）ＰＷＭのデューティ（％）を表す。上下のグラフに関して、時間軸は同じである。
【００４９】
モータ１４０を、一定速度Ｘ０で回転している状態から所定の回転速度Ｘ１まで減速させる場合、制御装置１００には、ＣＰＵ１３０から、動作モードＳＤ＿Ｊとして“１”が入力され、目標値Ｖｔｇｔとして、回転速度Ｘ１に対応するデューティを生成するためのデータが入力される（ステップ２００及び２０２）。これを受けて、状態制御部１０６は、制御データＭＯＤＥを“１”に設定する（ステップ２０４）。これにより、時刻ｔ１において、ブレーキがオンされ、同時に、ＰＩＤ制御によらずに（ＰＩＤ演算部１１０の出力値ＭＶを使用せず）、指定された目標値Ｖｔｇｔに対応するデューティのＰＷＭ信号がモータ１４０に出力される。この状態は、ブレーキをオフするタイミング（時刻ｔ２）まで維持される。
【００５０】
このように、時刻ｔ１〜ｔ２の間、目標値Ｖｔｇｔから生成したＰＷＭ信号をモータ１４０に入力することにより、時刻ｔ２でブレーキがオフされると、モータ１４０は、直ちに目標速度に対応するデューティで駆動されるので、図４のように、モータの回転数は少しアンダーシュートするが、従来のように大きくアンダーシュート（図１参照）することはない。時刻ｔ２において、ＰＷＭ生成部において制御信号（ＰＷＭ信号）ＰＷＭの生成方法が切換るが、制御信号ＰＷＭに大きな変化は生じない。時刻ｔ２では、モータ１４０の速度はほぼ目標速度になっているので、偏差はほぼ“０”であり、ＰＩＤ演算部１１０の出力ＭＶを用いて生成された制御信号ＰＷＭのデューティは、時刻ｔ２以前の制御信号ＰＷＭのデューティとほぼ同じである。したがって、従来のように大きくオーバーシュートすることもない。このように、制御装置１００により、急減速時のアンダーシュート及びオーバーシュートを抑制し、モータ１４０の回転速度の追従性能を改善することができる。
【００５１】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、減速の程度によらず、減速モードであれば常に、ブレーキのオン期間にＰＩＤ制御によらずにＰＷＭ信号を生成した。これに対して、第２の実施の形態では、急減速の場合にのみ、ブレーキのオン期間にＰＩＤ制御によらずにＰＷＭ信号を生成する。
【００５２】
図５を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る制御装置３００は、ＩＦ部１０２、速度検出部１０４、状態制御部３０６、差分生成部１０８、ＰＩＤ演算部１１０、ＰＷＭ生成部１１２及びブレーキ制御部３１４を含む。制御装置３００は、制御装置３００が装備される本体装置（図示せず）のＣＰＵ１３０による制御を受けて、制御対象であるモータ１４０を制御する。ここでは、モータ１４０は、３相のブラシレスモータであるとする。
【００５３】
制御装置３００は、図１の制御装置１００において、状態制御部１０６及びブレーキ制御部１１４をそれぞれ状態制御部３０６及びブレーキ制御部３１４で代替したものである。制御装置３００における各部間の接続関係は、制御装置１００と同じである。図２及び図５において、同じ参照番号が付与された要素は、同じ動作をする。
【００５４】
本実施の形態では、第１の実施の形態と異なり、減速を２種類に区別する。現在のモータ１４０の回転速度Ｘ０に対して、所定値Ｘｔｈ以上の減速を行なう場合、即ち、現在速度Ｘ０と目標速度Ｘ１との差が所定値Ｘｔｈ以上である場合（Ｘ０−Ｘ１＞Ｘｔｈ）を「急減速」といい、所定値Ｘｔｈ未満の減速を行なう場合、即ち、Ｘ０−Ｘ１＜Ｘｔｈである場合を「通常減速」という。これらに対応するモードを、それぞれ急減速モード及び通常減速モードという。
【００５５】
状態制御部３０６は、ＩＦ部１０２から入力される動作モードＳＤ＿Ｊ及びデータＶａｃｔに応じて、制御データＭＯＤＥを生成して、差分生成部１０８、ＰＷＭ生成部１１２及びブレーキ制御部１１４に出力する。ここでは、ＳＤ＿Ｊ＝１且つＶａｃｔ−Ｖｔｇｔ≧Ｖｔｈであれば、制御データＭＯＤＥは“１”に設定され、ＳＤ＿Ｊ＝１且つ０＜Ｖａｃｔ−Ｖｔｇｔ＜Ｖｔｈであれば、制御データＭＯＤＥは“２”に設定され、それら以外であれば、制御データＭＯＤＥは“０”に設定されるとする。即ち、ＳＤ＿Ｊ＝０である場合、または、ＳＤ＿Ｊ＝１且つＶａｃｔ≦Ｖｔｇｔであれば、制御データＭＯＤＥは“０”に設定される。ここで、Ｖｔｈは、所定値Ｘｔｈ（回転数）に対応する正のデータである。
【００５６】
このように、制御装置３００では、第１の実施の形態の制御装置１００と異なり、差分生成部１０８及びＰＷＭ生成部１１２には、制御データＭＯＤＥとして“２”が入力される場合がある。しかし、差分生成部１０８及びＰＷＭ生成部１１２は、第１の実施の形態と同様に、制御データＭＯＤＥが“１”であるか否かにより、動作を決定する。即ち、差分生成部１０８及びＰＷＭ生成部１１２は、ＭＯＤＥ＝２の場合、ＭＯＤＥ＝０の場合と同じ動作をする。
【００５７】
ブレーキ制御部３１４は、入力される制御データＭＯＤＥに応じたレベルの信号ＢＲＡＫＥをモータ１４０の制御ＩＣ１４２に出力する。例えば、信号ＢＲＡＫＥは、ＭＯＤＥ＝１（急減速モード）又はＭＯＤＥ＝２（通常減速モード）であれば、ハイレベルで出力され、ＭＯＤＥ＝０（通常モード）であれば、ローレベルで出力される。制御データＭＯＤＥがハイレベルになれば、制御ＩＣ１４２は、ブレーキがオンするように、ドライバ１４４を制御する。これにより、回転子１４６の回転速度が減速する。
【００５８】
制御装置３００においては、状態制御部３０６により図６に示すプログラムが実行される。図６のフローチャートは、図３のフローチャートにおいて、ステップ４００及びステップ４０２が追加されたものである。図３及び図６において、同じ参照番号が付与されたステップにおける処理は同じである。
【００５９】
図６を参照して、動作モードに応じた制御装置３００の動作に関して説明する。この制御プログラムは、本体装置又は制御装置３００内の所定の不揮発性の記憶装置（ＲＯＭ等、図示せず）に記憶されており、本体装置の電源がオンされることにより、状態制御部３０６により記憶装置から読出されて実行される。
【００６０】
ＣＰＵから減速の指令が入力されると、ステップ４００において、状態制御部３０６は、ステップ２０２で受信した指令が急減速モードを表すか否かを判定する。具体的には、状態制御部３０６は、ＳＤ＿Ｊ＝１且つＶａｃｔ−Ｖｔｇｔ≧Ｖｔｈの条件が満たされるか否かを判定する。この条件が満たされる場合、急減速モードであると判定され、制御はステップ２０４に移行する。そうでなければ（ＳＤ＿Ｊ＝１且つ０＜Ｖａｃｔ−Ｖｔｇｔ＜Ｖｔｈ）、制御はステップ４０２に移行する。
【００６１】
急減速モードの場合、第１の実施の形態と同様にステップ２０４〜ステップ２０８が実行され、その後、制御はステップ２００に戻る。
【００６２】
一方、通常減速モードの場合、ステップ４０２において、状態制御部３０６は、制御データＭＯＤＥとして“２”を出力する。これにより、上記したように、ブレーキ制御部３１４は、信号ＢＲＡＫＥをハイレベルに設定する（モータのブレーキがオンされる）。差分生成部１０８は、偏差Ｖｅを出力（Ｖｏｕｔ＝Ｖｅ）し、ＰＩＤ演算部１１０は偏差Ｖｅを用いてＰＩＤ演算を実行する。ＰＷＭ生成部１１２は、ＰＩＤ演算部１１０の出力ＭＶに応じて、現在の制御信号ＰＷＭのデューティを変更し、変更後の制御信号ＰＷＭを出力する。その後、ステップ２０６及びステップ２０８が実行される。
【００６３】
このように、通常減速モードの場合、ステップ４０２、ステップ２０６及びステップ２０８により、従来と同様のブレーキ動作が実行される。これは急減速ではないので、図１に示したような大きなアンダーシュート及びオーバーシュートは発生しない。また、急減速時には、第１の実施の形態と同様に、ステップ２０４、ステップ２０６及びステップ２０８が実行されるので、図４に示したように、アンダーシュート及びオーバーシュートが抑制される。
【００６４】
モータによっては、ブレーキを一旦オンすると、直ちにはオフできないものもあるので、第１の実施の形態の制御装置１００であれば、減速の程度が小さい場合には、必要以上にブレーキがかかり、目標速度よりも大きく減少してしまうことが起こり得る（アンダーシュートの発生）。これに対して、制御装置３００では、減速の程度が小さい場合には、従来の減速制御が行なわれるので、目標速度よりも大きく減少してしまうようなことがない。
【００６５】
上記の第２の実施の形態では、所定値以上の減速を急減速としたが、どのような減速を急減速とするかは任意である。目標速度を、現在速度に対して所定比率以下に設定する場合を、急減速としてもよい。また、現在速度及び目標速度、それらの差、及び、それらの比率等を組合せて、急減速とする条件を決定してもよい。例えば、モータの回転数を２０００回転以上から８００回転以下に減速する場合を急減速とし、１０００回転から減速する場合には、通常減速としてもよい。
【００６６】
上記の第２の実施の形態では、急減速モードか否かを、状態制御部３０６が判定する場合を説明したが、これに限定されない。ＣＰＵ１３０が、急減速モードか否かを判定して、判定結果に応じたデータの動作モードＳＤ＿Ｊを、制御装置３００に入力してもよい。例えば、通常モードではＳＤ＿Ｊ＝０とし、急減速モードではＳＤ＿Ｊ＝１とし、通常減速モードではＳＤ＿Ｊ＝２とする。その場合、状態制御部３０６は、動作モードＳＤ＿Ｊに応じて、制御データＭＯＤＥを決定することができる。
【００６７】
上記の第１及び第２の実施の形態では、ＰＷＭ制御においてＰＩＤ制御を行なう場合を説明したが、これに限定されない。ＰＷＭ制御において、フィードバック制御を用いるものであればよい。ＰＩＤ演算部１１０を備えず、差分生成部１０８の出力Ｖｏｕｔが、ＰＷＭ生成部１１２に入力されてもよい。
【００６８】
上記の第１及び第２の実施の形態では、ブレーキのオン期間において、ＰＩＤ制御によらずにＰＷＭ生成部により生成されたＰＷＭ信号がモータ１４０に入力される場合を説明したが、これに限定されない。モータによっては、ブレーキをオンしている間に、ＰＷＭ信号が入力されても無視する。そのようなモータを制御する場合には、ＰＩＤ制御によらずに生成されたＰＷＭ信号をモータに入力しなくてもよい。但し、ＰＷＭ生成部は、ブレーキのオン期間にダミーＰＷＭ信号の生成を維持する。
【００６９】
上記の第１及び第２の実施の形態では、ブレーキをオンした後、ブレーキをオフするタイミングを、目標速度に達した時点としたが、これに限定されない。例えば、現在速度が、目標速度よりも少し大きい値になったときに、ブレーキをオフしてもよい。即ち、Ｖａｃｔ−Ｖｔｇｔ≦αを満たせば、ブレーキをオフする。αは適宜設定される値である。
【００７０】
上記の第１及び第２の実施の形態では、ブレーキをオンした後、ブレーキをオフするタイミングを、モータの回転速度の検出値を用いて決定したが、これに限定されない。時間経過により、モータの回転速度が目標値に達したか否かを判定してもよい。例えば、使用するモータの回転速度が限定されていれば（例えば、数種類の固定速度で使用される場合）、減速に要する所定時間を予め設定しておき、ブレーキをオンしてから所定時間が経過したときに、目標速度に達したとして、ブレーキをオフ（ＭＯＤＥを“０”に設定）してもよい。
【００７１】
上記の第１及び第２の実施の形態では、ＣＰＵ１３０が、制御装置１００又は３００の外部に配置されている場合を説明したが、これに限定されない。ＣＰＵ１３０が制御装置１００又は３００の内部に配置されていてもよい。
【００７２】
上記では、モータ１４０が３相のブラシレスモータである場合を説明したが、これに限定されない。ＰＷＭ制御により駆動される装置であればよい。
【００７３】
本発明は、記録紙に画像を形成する画像形成装置（代表的にはコピー機）に適用することができる。画像形成装置においては、種々のモータが使用されている。例えば、画像形成装置は、カセットから引出された記録紙を搬送するためのローラを駆動するためのモータを備えており、そのモータの制御に制御装置１００又は３００を用いることができる。
【００７４】
以上、実施の形態を説明することにより本発明を説明したが、上記した実施の形態は例示であって、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００７５】
１００、３００    制御装置
１０２    ＩＦ部
１０４    速度検出部
１０６、３０６    状態制御部
１０８    差分生成部
１１０    ＰＩＤ演算部
１１２    ＰＷＭ生成部
１１４、３１４    ブレーキ制御部
１３０    ＣＰＵ
１４０    モータ
１４２    制御ＩＣ
１４４    ドライバ
１４６    回転子
１４８    エンコーダ
【図１】
0006512915.tif 000002
【図２】
0006512915.tif 000003
【図３】
0006512915.tif 000004
【図４】
0006512915.tif 000005
【図５】
0006512915.tif 000006
【図６】
0006512915.tif 000007