(57)【要約】【課題】  減速応答を向上し、モータの回転速度を十分に安定させることができるモータ制御装置を提供する。【解決手段】  モータ制御装置（７００）であって、モータ（１０１）により回転される回転体（１）の回転速度を検出する検出手段（１０４）と、目標速度と前記回転速度との差に従って第１の制御量を求める第１制御量決定手段（２０２）と、前記第１の制御量の変化量から第２の制御量を求める第２制御量決定手段（２０３）と、前記第２の制御量に従って、前記モータの駆動を制御するモータ制御手段（２０４）と、を有するモータ制御装置。【選択図】  図７
2013219871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ制御装置であって、
モータにより回転される回転体の回転速度を検出する検出手段と、
目標速度と前記回転速度との差に従って第１の制御量を求める第１制御量決定手段と、
前記第１の制御量の変化量から第２の制御量を求める第２制御量決定手段と、
前記第２の制御量に従って、前記モータの駆動を制御するモータ制御手段と、
を有するモータ制御装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記回転体の回転軸の前記回転速度を検出する請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
モータ制御装置であって、
回転体を回転させるモータの回転速度を検出する検出手段と、
目標速度と前記回転速度との差に従って第１の制御量を求める第１制御量決定手段と、
前記第１の制御量の変化量から第２の制御量を求める第２制御量決定手段と、
前記第２の制御量に従って、前記モータの駆動を制御するモータ制御手段と、
を有するモータ制御装置。
【請求項４】
前記検出手段は、前記モータの回転軸の前記回転速度を検出する請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記第２制御量決定手段は、
前記第１の制御量の変化量に応じて前記第１の制御量を調整することにより前記第２の制御量を求め、
前記第１の制御量の変化量が減少を示している場合の調整は、前記第１の制御量の変化量が増加を示している場合の調整より大きいことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記モータ制御手段は、前記モータを駆動するための電流量を制御することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記第２制御量決定手段は、前記第１の制御量を所定の周期でサンプリングし、前記第１の制御量が、以前にサンプリングした第１の制御量に対して減少していると判断したときに、前記第１の制御量よりも小さい前記第２の制御量を求める請求項１ないし６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記第２制御量決定手段は、前記第１の制御量が、前記以前にサンプリングした第１の制御量に対して減少していないと判断したときに、前記第１の制御量を前記第２の制御量にする請求項７に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記モータ制御手段は、前記第２の制御量に従って、前記モータを駆動する電流量を調整するためのパルス幅変調信号を生成する請求項１ないし８のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
前記モータ制御装置は、前記モータ制御手段により生成された前記パルス幅変調信号に従って、前記モータを駆動する請求項９に記載のモータ制御装置。
【請求項１１】
前記モータ制御装置は、前記モータ制御手段により生成された前記パルス幅変調信号に従って、前記モータに電気制動をかける請求項９に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転速度を制御するモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の電子写真画像形成装置は、感光体ドラムや中間転写ベルトなどの像担持体にトナー像を形成し、像担持体上のトナー像を紙、ＯＨＰシート等の記録材に転写した後、記録材上のトナー像を定着させる機構を備えている。
感光体ドラムは、その上にトナー像が形成され、また、トナー像を中間転写ベルトへ転写するので、一般的に、感光体ドラムは、トナー像が伸縮してしまわぬように定速回転されている。
同様に、感光体ドラムからトナー像を転写され、記録材へトナー像を転写する中間転写ベルトもトナー像が伸縮してしまわぬように、搬送される記録材と等速になるように定速回転されている。
感光体ドラムまたは中間転写ベルトのどちらの速度変動も、記録材上に最終的に形成される画像の再現性に影響を与える。微小な回転速度ムラによる画像の伸縮であっても、バンディングと呼ばれる濃度の変動ムラとして、記録材上の画像に現れ、画像劣化の一因となる。
【０００３】
また、カラー電子写真画像形成装置は、４色分の感光体ドラムを直列に備え、画像が重なるようにタイミングを合わせて、中間転写ベルト上に画像を転写するタンデム方式が主流になっている。タンデム方式の場合、４色ドラム各色の速度変動は、本来の画像形成及び転写位置からのズレになり、中間転写ベルトの速度変動は、各感光体ドラムでの転写位置のズレになる。形成される画像は、各色画像が、本来の転写位置からずれた状態、いわゆる色ずれとなって記録材上に現れ、画像劣化の一因となる。色ずれは１００μｍになると、視認で十分画像劣化と確認できる。他の要因も含めて色ずれによる画像劣化を防止するために、色ずれを数十μｍより小さく抑制するといった設計がなされている。
【０００４】
従来、感光体ドラムや、中間転写ベルトを回転する駆動ローラは、ブラシレス直流モータを用いたＰＬＬ（位相同期回路）制御で駆動されている。ＰＬＬ制御では、モータの回転位置を示すＦＧ信号と呼ばれる回転速度情報を持った信号と、外部から与えられるクロック信号とを同期させるように制御することで、回転速度の安定性を高めている。ＰＬＬ制御は、安定した定周期のクロック信号とその定周期あたりの回転量を同期させるので、一定速が得られる。ＰＬＬ（位相同期回路）は、汎用のドライバＩＣとしても普及しているので、ＰＬＬ制御は、一般的に用いられている。
【０００５】
また、感光体ドラムや中間転写ベルトを駆動するために、モータ出力を低速高トルクに変換するための、ある減速比をもったギヤを１段、または、２段用いている画像形成装置がある。その場合は、単純にギヤを介さずモータ軸とドラムとが直接つながっている場合と比較して、ギヤ軸の偏心が原因で、モータ速度を一定にしてもドラム速度が一定にならないという問題がある。そこで、モータの回転位置を検知するＦＧ信号を用いずに、負荷軸（感光体ドラムや中間転写ベルト駆動ローラ）にエンコーダ等の速度検知センサを設け、ドラムの回転速度を制御する手法も用いられている。
【０００６】
上記制御方法はいずれも、負荷トルクが略一定である場合には十分に定速制御することができる。しかし、負荷変動が大きい系、または、微小な変動も許されない系（本件の数十μｍの色ずれが該当）において、モータ駆動方法上、加速応答と減速応答が線形な特性ではなく、減速応答が摩擦力に依存することから、高い周波数の応答ができなかった。
【０００７】
そこで、減速応答を向上させるために、摩擦ブレーキを追加することが行われている。しかし、摩擦ブレーキを追加することなく、減速応答を改善する方法として、特許文献１に示すものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１９７５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１は、速度偏差の正負によって制御器のゲインを独立に設定し、温度変化に応じてその値を変えることを開示している。しかし、定速駆動のために定常偏差を補正する積分動作を含んだ制御器において、特許文献１の制御装置では、モータの回転速度を十分に安定化させることができない。
【００１０】
そこで、本発明は、減速応答を向上し、モータの回転速度を十分に安定させることができるモータ制御装置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】
【００１１】
本発明は、モータ制御装置であって、モータにより回転される回転体の回転速度を検出する検出手段と、目標速度と前記回転速度との差に従って第１の制御量を求める第１制御量決定手段と、前記第１の制御量の変化量から第２の制御量を求める第２制御量決定手段と、前記第２の制御量に従って、前記モータの駆動を制御するモータ制御手段と、を有するモータ制御装置を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、減速応答を向上し、モータの回転速度を十分に安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】画像形成装置の概略構成図。
【図２】ブラシレス直流モータを駆動するＰＬＬ制御系のブロック図。
【図３】１２０°通電方式のＰＬＬ制御のタイミングチャート。
【図４】速度制御時の速度、ＰＷＭＤｕｔｙ、発生トルクの応答図。
【図５】減速応答の説明図。
【図６】実施例１によるモータ制御装置を使用した感光体ドラムの駆動部を示す図。
【図７】実施例１によるモータ制御装置のブロック図。
【図８】実施例１のＣＰＵの動作を示すフローチャート。
【図９】従来技術の積分動作において加速時と減速時で同じゲインを用いた場合の応答を示す図。
【図１０】従来技術の積分動作において速度偏差の符号に従って異なるゲインを用いた場合の応答を示す図。
【図１１】実施例１における積分動作の応答を示す図。
【図１２】実施例１の実測データ。
【図１３】実施例２によるモータ制御装置のブロック図。
【図１４】実施例２のＣＰＵの動作を示すフローチャート。
【図１５】モータのコイルに流れる電流を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（画像形成装置）
図１は、電子写真画像形成装置（以下、画像形成装置という。）１００の概略構成図である。画像形成装置１００は、４つの画像形成部ＰＣ（イエロー画像形成部ＰＣｙ、マゼンタ画像形成部ＰＣｍ、シアン画像形成部ＰＣｃ、およびブラック画像形成部ＰＣｂｋ）を有している。
図１において、接尾語ｙ、ｍ、ｃ、およびｂｋが付された符号は、それぞれイエロー画像形成部ＰＣｙ、マゼンタ画像形成部ＰＣｍ、シアン画像形成部ＰＣｃ、およびブラック画像形成部ＰＣｂｋの構成を示す。４つの画像形成部ＰＣの構成は同様であるので、以下の説明では、接尾語ｙ、ｍ、ｃ、およびｂｋを省略した符号を用いて説明する。
【００１５】
４つの画像形成部ＰＣのそれぞれは、感光体ドラム（像担持体）１、帯電ローラ２、露光装置３、現像器４、現像器４内の現像スリーブ４１、１次転写ローラ５３、およびドラムクリーナー６を有する。画像形成装置１００は、４つの感光体ドラム１を直列に備えたタンデム方式である。
４つの感光体ドラム１の下に中間転写ベルト５１が回転可能に配置されている。中間転写ベルト５１は、駆動ローラ５８、従動ローラ５９、および２次転写対向ローラ５６の周りに張り渡されている。中間転写ベルト５１は、感光体ドラム１と１次転写ローラ５３との間に挟まれて、感光体ドラム１と中間転写ベルト５１との間に一次転写部ＦＴを形成している。
【００１６】
ベルトクリーナー５５は、従動ローラ５９に対向して中間転写ベルト５１に接触して設けられている。２次転写ローラ５７は、２次転写対向ローラ５６に対向して中間転写ベルト５１に接触して設けられている。２次転写対向ローラ５６と２次転写ローラ５７は、中間転写ベルト５１を挟んで、中間転写ベルト５１と２次転写ローラ５７との間に２次転写部ＳＴを形成している。
【００１７】
紙やＯＨＰシートなどの記録材Ｐは、給送部（不図示）から２次転写部ＳＴへ給送される。２次転写部ＳＴの下流側に定着器７が配置されている。
【００１８】
上位ＣＰＵ４００（図２）は、画像形成装置１００の全体を制御する。上位ＣＰＵ４００は、画像形成命令を受けると、感光体ドラム１、中間転写ベルト５１の駆動ローラ５８、帯電ローラ２、現像スリーブ４１、１次転写ローラ５３、２次転写ローラ５７、および定着ローラ７の回転を始める。
【００１９】
帯電ローラ２には、高圧電源（不図示）が接続されている。高圧電源（不図示）は、帯電ローラ２に、直流電圧、又は、直流電圧に正弦波電圧を重畳した重畳電圧を印加する。帯電ローラ２は、感光体ドラム１の表面を均一に帯電する。露光装置３は、帯電された感光体ドラム１の表面に、画像信号に従って変調されたレーザー光Ｌを照射して、感光体ドラム１の表面上に静電潜像を形成する。
【００２０】
現像器４の現像スリーブ４１には、高圧電源（不図示）が接続されている。高圧電源（不図示）は、現像スリーブ４１に、直流電圧に交流電圧を重畳した重畳電圧を印加する。現像スリーブ４１は、現像剤（トナー）により、感光体ドラム１上の静電潜像をトナー像に現像する。
【００２１】
４つの感光体ドラム１上のトナー像は、それぞれの１次転写部ＦＴで、それぞれの１次転写ローラ５３によって中間転写ベルト５１の上に順次重ねて転写される。重ね合わされたトナー像は、２次転写部ＳＴで、２次転写ローラ５７によって記録材Ｐへ転写される。なお、１次転写ローラ５３および２次転写ローラ５７にも、トナー像を転写するための直流電圧が高圧電源（不図示）から印加されている。感光体ドラム１上に残った転写残トナーは，ドラムクリーナー６によって掻き取られて回収される。中間転写ベルト５１上に残った転写残トナーは，ベルトクリーナー５５によって掻き取られて回収される。記録材Ｐに転写されたトナー像は、定着器７によって加熱および加圧されてカラー画像として記録材Ｐに定着される。
【００２２】
（前提技術）
まず、本発明の前提技術としてのモータドライバ３００を説明する。前提技術に基づいて、三相ブラシレス直流モータ（以下、モータという。）１０１の駆動原理を説明し、その後、減速応答について説明する。
【００２３】
図２は、モータ１０１を駆動するＰＬＬ制御系のブロック図である。モータドライバ３００は、ＰＩＤ制御を使用したＰＬＬ制御によりモータ１０１を駆動する。モータ１０１の駆動方式は、１２０°通電矩形波駆動である。
モータ１０１は、コイル３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃおよびホール素子（回転位置検出手段）３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃを有するステータ（固定子）と、永久磁石を有するロータ（回転子）３０２とからなる。
【００２４】
永久磁石を組み込んだロータ３０２が回転することにより、ホール素子３０３（３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃ）を透過する磁束が変化する。ホール素子３０３は、磁束密度に比例した電圧を発生する。モータドライバ３００のヒステリシスコンパレータ３０４は、ホール素子３０３が発生する電圧を、ロータ３０２の位置を示す電圧信号Ｈ（Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃ）に変換する。ヒステリシスコンパレータ３０４は、電圧信号Ｈを、スイッチ論理回路３０５へ出力する。
【００２５】
スイッチ論理回路３０５は、ヒステリシスコンパレータ３０４の電圧信号Ｈ（Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃ）に基づいて、電流を流すコイル３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃの選択を行い、選択されたコイル３０１に電流を流すためのスイッチングパターンを生成する。スイッチ論理回路３０５へ入力されるＥＮＢ信号は、モータ１０１の駆動のＯＮ／ＯＦＦを指示する信号である。ＥＮＢ信号がＯＦＦのとき、スイッチ論理回路３０５は、すべてのコイル３０１への電流の流れをＯＦＦするスイッチングパターンとなる。
【００２６】
ロータ３０２の回転速度を検出するセンサとしてのＦＧパターン（検出手段）３０６は、ロータ３０２の永久磁石に対向して配置されている。ＦＧパターン３０６は、磁束の変化が電流を発生する原理を利用して、ロータ３０２の回転速度に対応する周波数の正弦波であるＦＧ信号を発生する。ＦＧ信号は、モータドライバ３００の波形整形回路３０７に入力される。波形整形回路３０７は、ＦＧ信号のゼロクロス時にＦＧパルスを発生する。波形整形回路３０７は、ＦＧパルスを位相差出力回路３０９へ出力する。
【００２７】
目標速度を指示する基準クロック信号（基準ＣＬＫ）は、外部から基準パルス発生回路３０８に入力される。基準パルス発生回路３０８は、基準クロック信号のエッジ（ＣＬＫエッジ）でＣＬＫパルス（基準クロックパルス）を発生する。基準パルス発生回路３０８は、ＣＬＫパルスを位相差出力回路３０９へ出力する。
位相差出力回路３０９は、ＦＧパルスとＣＬＫパルスとの位相差を偏差量に変換する。位相差出力回路３０９は、偏差量をＰＩＤ制御器３１０へ出力する。
【００２８】
ＰＩＤ制御器３１０は、偏差量の比例動作、積分動作、および微分動作を行い、偏差量から制御量を導出する。ＰＩＤ制御器３１０は、制御量をＰＷＭ信号発生回路３１１へ出力する。
三角波信号発生回路３１２は、パルス幅変調のための三角波信号を生成し、三角波信号をＰＷＭ信号発生回路３１１へ出力する。
【００２９】
ＰＷＭ信号発生回路３１１は、制御量と三角波信号とを比較してパルス幅変調信号（以下、ＰＷＭ信号という。）を生成する。ＰＷＭ信号発生回路３１１は、ＰＷＭ信号をＡＮＤ回路３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃへ出力する。ＰＷＭ信号は、モータ１０１を駆動するための駆動信号としてＡＮＤ回路３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃへ入力される。
ＡＮＤ回路３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃは、電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴという。）３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃにそれぞれ接続されている。また、ＡＮＤ回路３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃは、スイッチ論理回路３０５に接続されている。
【００３０】
ＦＥＴ３１３ａ、３１３ｂ、３１３ｃは、スイッチ論理回路３０５に接続されている。モータ１０１のコイル３０１ａは、ＦＥＴ３１３ａとＦＥＴ３１４ａとに接続されている。コイル３０１ｂは、ＦＥＴ３１３ｂとＦＥＴ３１４ｂとに接続されている。コイル３０１ｃは、ＦＥＴ３１３ｃとＦＥＴ３１４ｃとに接続されている。
ＦＥＴ３１３ａ、３１３ｂ、３１３ｃは、接地に接続されている。ＦＥＴ３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃは、電源Ｖｃｃに接続されている。
【００３１】
スイッチ論理回路３０５は、ヒステリシスコンパレータ３０４からの電圧信号Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃに従って、スイッチ信号ａ−、ｂ−、ｃ−をＦＥＴ３１３ａ、３１３ｂ、３１３ｃへ送信する。ＦＥＴ３１３ａ、３１３ｂ、３１３ｃは、スイッチ信号ａ−、ｂ−、ｃ−を受けると、ＯＮになる。
【００３２】
ＡＮＤ回路３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃは、スイッチ論理回路３０５からの信号に従って、スイッチ信号ａ＋、ｂ＋、ｃ＋をＦＥＴ３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃへ送信する。スイッチ信号ａ＋、ｂ＋、ｃ＋は、ＰＷＭ信号である。ＦＥＴ３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃは、スイッチ信号ａ＋、ｂ＋、ｃ＋を受けると、ＰＷＭ信号に従ってＯＮおよびＯＦＦを繰り返す。
【００３３】
すなわち、スイッチ論理回路３０５から得られたスイッチングパターンに基づいて、ＦＥＴ３１３ａ、３１３ｂ、３１３ｃは、スイッチ論理回路３０５からのスイッチ信号ａ−、ｂ−、ｃ−によりそれぞれ切り替えられる。ＦＥＴ３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃは、ＡＮＤ回路３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃにてコイル電流量を変化させるＰＷＭ信号とスイッチングパターンとの論理積をとったスイッチ信号ａ＋、ｂ＋、ｃ＋によりそれぞれ切り替えられる。電源Ｖｃｃの電圧は、モータ１０１の駆動に使われる。このようにして、ロータ３０２の位置すなわち磁石の位置に従って、コイル３０１ａ、３０１ｂ、 ３０１ｃに流す電流を切り替え、ＰＷＭ制御で電流量を制御することで、モータ１０１は、所望の速度で回転させられる。
スイッチングパターンの各信号のタイミングチャートを図３に示す。Ａ、Ｂ、Ｃは、それぞれコイル３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃに電流が流れるタイミングを示している。
【００３４】
図２に示したＰＬＬ制御系の減速応答が摩擦力に依存していることを以下に説明する。
外乱による速度変化に対する速度制御されたＰＷＭ信号のデューティ比（以下、ＰＷＭＤｕｔｙという。）と、発生トルクの変化を描くと図４のようになる。定速制御は、ステップ目標値追従制御なので、単純のため、Ｉ（積分）制御である。概略、発生トルクはコイル電流値に比例し、コイル電流値はＰＷＭＤｕｔｙに比例するという関係（発生トルク∝コイル電流値∝ＰＷＭｄｕｔｙの関係）がある。図４からわかるように、目標速度に対して実際の速度が超えた場合でも、発生トルクを回転方向に対して負のトルクで速度を下げる制御を行っていない。発生トルクを小さくして摩擦力によって速度低下するのを待つ構成となっている。
【００３５】
この手法のメリットは、負荷トルクにつりあうＰＷＭｄｕｔｙに収束することである。デメリットは、図５のように応答周波数が高くなると加速が応答できる周波数に対して、制御器の指令する制御量では、摩擦力が小さく減速ができない場合がある。
画像形成装置における定速駆動においては図５のように減速応答ができない現象が課題となり、別途、摩擦ブレーキを追加することが行われてきた。
以下に、新たに摩擦部材を追加することなく、減速応答を向上した実施例を説明する。
【実施例１】
【００３６】
図６から図１２を用いて、実施例１によるモータ制御装置７００を説明する。
図６は、実施例１によるモータ制御装置７００を使用した感光体ドラム（回転体）１の駆動部１５０を示す図である。図７は、実施例１によるモータ制御装置７００のブロック図である。図７において、図１に示す構造と同様の構造には、同様の参照符号が付されている。
【００３７】
図７に示すように、モータ制御装置７００は、モータ１０１を駆動するモータドライバ３１６と、モータドライバ３１６を制御するＣＰＵ（制御部）２００とを有する。
モータ１０１は、画像形成装置１００の感光体ドラム１を駆動する。モータ制御装置７００は、モータ１０１を制御して感光体ドラム１の定速制御を行う。
図７に示すように、モータ１０１は、３つのコイル３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃがスター結線（Ｙ結線）によって結線された巻き線を有する。モータ１０１は、１２０°通電方式で駆動される。モータ１０１の駆動は、６つのＦＥＴ（半導体素子）３１３ａ、３１３ｂ、３１３ｃ、３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃを用いてコイル３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃへ双方向電流を流すバイポーラ駆動である。
【００３８】
図６に示すように、モータ１０１とモータドライバ３１６は、同じ基板１０５の上に実装されている。感光体ドラム１のドラム軸（回転軸）１１には、ドラムギヤ１０２が取り付けられている。ドラムギヤ１０２は、モータ１０１のモータ軸（回転軸）１０６に取り付けられたモータギヤ１０３と係合している。モータ１０１の駆動は、モータ軸１０６、モータギヤ１０３、ドラムギヤ１０２、およびドラム軸１１を介して感光体ドラム１へ伝達され、感光体ドラム１は、回転する。また、ドラム軸１１には、回転速度検出手段としてのエンコーダ（検出手段）１０４が取り付けられている。エンコーダ１０４は、等間隔にプリントされた複数のスリット（光透過部）を備えた円盤１０４ａとフォトセンサ１０４ｂとを有する。エンコーダ１０４は、フォトセンサ１０４ｂを通過する円盤１０４ａのスリットを検出して、ＯＮ／ＯＦＦ信号（エンコーダ信号）を出力する。エンコーダ信号は、ＣＰＵ２００に入力される。ＣＰＵ２００は、エンコーダ信号を使用して、感光体ドラム１の回転速度を目標速度にあわせるためのＰＷＭ信号、及び、モータ１０１の駆動のＯＮ／ＯＦＦを決定するＥＮＢ信号を生成する。ＣＰＵ２００は、ＰＷＭ信号およびＥＮＢ信号をモータドライバ３１６へ出力する。
【００３９】
ＣＰＵ２００は、エッジカウント部２０１と、ＰＩＤ制御部（第１制御量決定手段）２０２と、制御量判断部（第２制御量決定手段）２０３と、ＰＷＭ信号生成部（モータ制御手段）２０４と、ＥＮＢ信号生成部２０５とを有する。
モータドライバ３１６は、ヒステリシスコンパレータ３０４と、スイッチ論理回路３０５と、ＡＮＤ回路３１５と、ＦＥＴ３１３、３１４とを有する。
【００４０】
図８は、実施例１のＣＰＵ２００の動作を示すフローチャートである。
上位ＣＰＵ４００は、ユーザーからの画像形成命令を受けると、駆動指令とパルスカウント値とをシリアル通信でＣＰＵ２００へ送る。パルスカウント値は、感光体ドラム１の目標速度（目標回転速度情報）を表す。ＣＰＵ２００は、上位ＣＰＵ４００から駆動指令とパルスカウント値を受信する（Ｓ０）。ＣＰＵ２００は、駆動指令を受信すると、ＥＮＢ信号生成部２０５からモータドライバ３１６へＥＮＢ信号を出力する（Ｓ１）。
【００４１】
エッジカウント部２０１は、エンコーダ１０４からのエンコーダ信号の立ち上がりエッジの間または立ち下がりエッジの間の時間をカウントして、カウント値を求める（Ｓ２）。カウント値は、感光体ドラム１の実際の回転速度を検出した検出速度（検出回転速度情報）を表す。
ＣＰＵ２００は、上位ＣＰＵ４００のパルスカウント値とエッジカウント部２０１のカウント値との差分を速度偏差（速度誤差）としてＰＩＤ制御器２０２へ入力する（Ｓ３）。速度偏差は、目標速度からエンコーダ１０４により検出された検出速度を引くことにより求められる。ＣＰＵ２００は、ＰＩＤ制御器２０２により速度偏差のＰＩＤ制御演算をして、第１の制御量Ｃ１を導出する（Ｓ４）。ＰＩＤ制御器２０２は、第１の制御量Ｃ１を制御量判断部２０３へ出力する。
【００４２】
制御量判断部２０３は、第１の制御量Ｃ１を所定の周期でサンプリングする。制御量判断部２０３は、サンプリングした第１の制御量Ｃ１を記憶する記憶装置を有していてもよい。制御量判断部２０３は、第１の制御量Ｃ１と１サンプリング前に導出された第１の制御量Ｃ１ｐａｓｔとの大小関係から、第２の制御量Ｃ２を導出する。
具体的には、ＣＰＵ２００は、制御量判断部２０３により、Ｃ１−Ｃ１ｐａｓｔが０（ゼロ）以上か否かを判断する（Ｓ５）。Ｃ１−Ｃ１ｐａｓｔが０以上であるとき（Ｓ５でＹＥＳ）、すなわち、第１の制御量Ｃ１が１サンプリング前に導出された第１の制御量Ｃ１ｐａｓｔ以上であるとき、第１の制御量Ｃ１を第２の制御量Ｃ２とする（Ｃ２＝Ｃ１ ）（Ｓ６）。
【００４３】
一方、制御量判断部２０３は、第１の制御量Ｃ１が、以前にサンプリングした第１の制御量Ｃ１ｐａｓｔに対して減少していると判断したときに、第１の制御量Ｃ１よりも小さい第２の制御量Ｃ２を求める。
具体的には、Ｃ１−Ｃ１ｐａｓｔが０より小さいとき（Ｓ５でＮＯ）、即ち、第１の制御量Ｃ１が１サンプリング前に導出された第１の制御量Ｃ１ｐａｓｔより小さいとき、Ｃ２＝Ｃ１−ｋ×（Ｃ１ｐａｓｔ−Ｃ１）の式により第２の制御量Ｃ２を求める（Ｓ７）。ここで、ｋは、加速時と減速時の第１の制御量Ｃ１の変化量の絶対値｜Ｃ１ｐａｓｔ−Ｃ１｜が等しいときに、加速応答と減速応答とが同等になるように調整した係数である。ｋは、正の整数であるが、これに限定されるものではない。
制御量判断部２０３は、第２の制御量Ｃ２をＰＷＭ信号生成部２０４へ出力する。
【００４４】
第２の制御量Ｃ２は、ＰＷＭ信号生成部２０４により生成されるＰＷＭ信号のデューティ比を変更するために使用される。ＰＷＭ信号のデューティ比ＰＷＭＤｕｔｙは、パルス幅τをパルス信号の周期Ｔで割ったものである。
【数１】
2013219871.tif 000003
ＰＷＭ信号生成部２０４は、パルス信号の一周期を０（ゼロ）から最大値までカウントするカウンタ（不図示）と、カウンタのカウント値と第２の制御量Ｃ２とを比較する比較器（不図示）とを有する。ＰＷＭ信号生成部２０４は、第２の制御量Ｃ２がカウント値以上のときにパルス信号の電圧レベルを高にし、第２の制御量Ｃ２がカウント値よりも小さいときにパルス信号の電圧レベルを低にして、ＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ信号生成部２０４は、第２の制御量Ｃ２に従って、モータ１０１を駆動する電流量を調整する調整手段として機能する。
【００４５】
ＣＰＵ２００は、ＰＷＭ信号をＰＷＭ信号生成部２０４からモータドライバ３１６のＡＮＤ回路（電流調整手段）３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃへ出力する（Ｓ８）。ＡＮＤ回路３１５は、ＰＷＭ信号に基づいてモータ１０１のコイル３０１に流れる電流量を変化させる。
ここで、制御量判断部２０３による第２の制御量Ｃ２の導出について、加速時と減速時のＣ１−Ｃ１ｐａｓｔの絶対値が等しい場合の例を挙げて、説明する。なお、第１の制御量Ｃ１および第２の制御量Ｃ２により制御されるＰＷＭ信号のデューティ比をＣ１およびＣ２の後ろのカッコ内に示す。
【００４６】
まず、加速時の第１の制御量Ｃ１の変化量の絶対値｜Ｃ１ｐａｓｔ−Ｃ１｜が１である場合の例を説明する。
ＰＩＤ制御器２０２から制御量判断部２０３へ入力された第１の制御量Ｃ１が、Ｃ１（５１％）であったとする。Ｃ１（５１％）は、ＰＷＭ信号のデューティ比を５１％にするための第１の制御量を表す。第１の制御量Ｃ１（５１％）の１サンプリング前に導出された第１の制御量Ｃ１ｐａｓｔが、Ｃ１ｐａｓｔ（５０％）であったとする。
【００４７】
ＣＰＵ２００は、制御量判断部２０３により、Ｃ１−Ｃ１ｐａｓｔが０（ゼロ）以上か否かを判断する。
Ｃ１（５１％）−Ｃ１ｐａｓｔ（５０％）＝５１−５０＝１≧０
上記計算から、Ｃ１−Ｃ１ｐａｓｔが０以上であるので、第１の制御量Ｃ１（５１％）を第２の制御量Ｃ２（５１％）にする。
すなわち、ＰＷＭ信号のデューティ比を５０％から５１％へ、第１の制御量Ｃ１の変化量の絶対値１と同じ１％だけ増加してモータ１０１を加速する。
【００４８】
次に、減速時の第１の制御量Ｃ１の変化量の絶対値｜Ｃ１ｐａｓｔ−Ｃ１｜が１である場合の例を説明する。
ＰＩＤ制御器２０２から制御量判断部２０３へ入力された第１の制御量Ｃ１が、Ｃ１（５０％）であったとする。第１の制御量Ｃ１（５０％）の１サンプリング前に導出された第１の制御量Ｃ１ｐａｓｔが、Ｃ１ｐａｓｔ（５１％）であったとする。
【００４９】
ＣＰＵ２００は、制御量判断部２０３により、Ｃ１−Ｃ１ｐａｓｔが０（ゼロ）以上か否かを判断する。
Ｃ１（５０％）−Ｃ１ｐａｓｔ（５１％）＝５０−５１＝−１＜０
上記計算から、Ｃ１−Ｃ１ｐａｓｔが０より小さいので、Ｃ２＝Ｃ１−ｋ×（Ｃ１ｐａｓｔ−Ｃ１）の式により第２の制御量Ｃ２を求める。ここで、ｋ＝２とする。
Ｃ１−ｋ×（Ｃ１ｐａｓｔ−Ｃ１）＝５０−２×（５１−５０）＝４８
上記計算から、第２の制御量Ｃ２（４８％）を求める。第２の制御量Ｃ２（４８％）は、第１の制御量Ｃ１（５０％）よりも小さい。
すなわち、ＰＷＭ信号のデューティ比を５１％から４８％へ、第１の制御量Ｃ１の変化量の絶対値１よりも大きい３％だけ減少してモータ１０１を減速する。
【００５０】
このように、第１の制御量Ｃ１の変化量の絶対値｜Ｃ１ｐａｓｔ−Ｃ１｜が加速時と減速時とで等しい場合であっても、加速時の制御量の変化量（この例では増加量１％）よりも減速時の制御量の変化量（この例では減少量３％）を大きくすることができる。これによって、減速応答を改善することができる。
ホール素子（回転位置検出手段）３０３（３０３ａ、３０３ｂ、３０３ｃ）は、ロータ３０２の回転により変化する電圧を発生する。ホール素子は、ロータ３０２の回転位置を検出する検出手段として機能する。
【００５１】
モータドライバ３１６のヒステリシスコンパレータ３０４は、ホール素子３０３が発生する電圧を、ロータ３０２の位置を示す電圧信号Ｈ（Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃ）に変換する。ヒステリシスコンパレータ３０４は、電圧信号Ｈを、スイッチ論理回路（電流切り替え手段）３０５へ出力する。
スイッチ論理回路３０５は、ホール素子３０３からの電圧信号Ｈに基づき、モータ１０１のコイル３０１に流れる電流の切り替えを指示する。すなわち、スイッチ論理回路３０５は、ヒステリシスコンパレータ３０４の電圧信号Ｈに基づいて、電流を流すコイル３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃの選択を行い、選択されたコイル３０１に電流を流すためのスイッチングパターンを生成する。
【００５２】
スイッチ論理回路３０５は、スイッチングパターンに基づき、ＡＮＤ回路３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃおよびＦＥＴ３１３ａ、３１３ｂ、３１３ｃへ信号を送信する。具体的には、スイッチ論理回路３０５は、ヒステリシスコンパレータ３０４からの電圧信号Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃに従って、スイッチ信号ａ−、ｂ−、ｃ−をＦＥＴ３１３ａ、３１３ｂ、３１３ｃへ送信する。ＦＥＴ３１３ａ、３１３ｂ、３１３ｃは、スイッチ信号ａ−、ｂ−、ｃ−を受けると、ＯＮになる。すなわち、スイッチ論理回路３０５から得られたスイッチングパターンに基づいて、ＦＥＴ３１３ａ、３１３ｂ、３１３ｃは、スイッチ論理回路３０５からのスイッチ信号ａ−、ｂ−、ｃ−によりそれぞれ切り替えられる。
【００５３】
また、ＡＮＤ回路３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃは、スイッチ論理回路３０５からの信号（スイッチングパターン）とＰＷＭ信号生成部２０４のＰＷＭ信号との論理積をとったスイッチ信号ａ＋、ｂ＋、ｃ＋をＦＥＴ３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃへ送信する。ＦＥＴ３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃは、スイッチ信号ａ＋、ｂ＋、ｃ＋によりそれぞれ切り替えられる。
ＦＥＴ３１３ａ、３１３ｂ、３１３ｃおよびＦＥＴ３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃを切り替えることにより、スイッチ論理回路３０５のスイッチングパターンに従ってコイル３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃに流す電流が切り替えられる。
【００５４】
このようにして、ロータ３０２の位置（磁石の位置）に従って、コイル３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃに流す電流を切り替えてモータ１０１を回転させる。また、ＰＷＭ信号生成部２０４により生成されるＰＷＭ信号により電流量を制御することができるので、モータ１０１は、上位ＣＰＵ４００からのパルスカウント値に相当する目標速度でドラム軸１１を定速回転させる。
【００５５】
図８のフローチャートへ戻って、ＣＰＵ２００は、上位ＣＰＵ４００から停止命令を受信したか否かを判断する（Ｓ９）。ＣＰＵ２００は、上位ＣＰＵ４００から停止命令を受信していないときは（Ｓ９のＮＯ）、Ｓ２からＳ８の工程を繰り返してモータ１０１の回転速度を制御する。ＣＰＵ２００は、上位ＣＰＵ４００から停止命令を受信したときは（Ｓ９でＹＥＳ）、制御演算を停止し、ＥＮＢ信号生成部２０５のＥＮＢ信号をＯＦＦにする（Ｓ１０）。ＥＮＢ信号は、ＣＰＵ２００のＥＮＢ信号生成部２０５からスイッチ論理回路３０５へ入力される。ＥＮＢ信号がＯＦＦのとき、スイッチ論理回路３０５は、すべてのコイル３０１への電流の流れをＯＦＦするスイッチングパターンとなる。
実施例１によれば、減速応答を改善し、制御帯域を広げることができる。
【００５６】
図９ないし図１１を用いて、実施例１と従来技術とを比較する。実際には、ＰＩＤ制御であるが、現象をわかりやすくするため、積分動作単独での応答の様子を模式的に示す。
図９は、従来技術の積分動作において加速時と減速時で同じゲインを用いた場合の応答を示す図である。図９（ａ）は、時間に対する速度の変化を示す図である。図９（ｂ）は、時間に対するＰＷＭ信号のデューティ比（ＰＷＭｄｕｔｙ）の変化を示す図である。
減速時のＰＷＭｄｕｔｙの変化量が加速時のＰＷＭｄｕｔｙの変化量と等価であっても、速度がゆるやかに低下するので、減速応答が遅くれていることがわかる。
【００５７】
図１０は、従来技術の積分動作において速度偏差の符号に従って異なるゲインを用いた場合の応答を示す図である。図１０（ａ）は、時間に対する速度の変化を示す図である。図１０（ｂ）は、時間に対するＰＷＭｄｕｔｙの変化を示す図である。
速度偏差が正のときのゲインは、１であり、速度偏差が負のときのゲインは、２である。白抜きの丸は、同じサンプリング時間でのゲイン補正がなかった場合のＰＷＭｄｕｔｙであり、同タイミングで白抜きの丸がないところは、黒丸に重なっている。
速度偏差の正負が変化したタイミングは、ＰＷＭｄｕｔｙの方向と必ずしも一致しないので発振する。比例動作のみであれば、このようなことは起きないが、目標速度での定速駆動を行う時、定常偏差を考えると、積分動作を用いないことは現実的でない。
【００５８】
図１１は、実施例１における積分動作の応答を示す図である。図１１（ａ）は、時間に対する速度の変化を示す図である。図１１（ｂ）は、時間に対するＰＷＭｄｕｔｙの変化を示す図である。
図１１は、第１の制御量Ｃ１＞Ｃ１ｐａｓｔのときのゲインを１とし、Ｃ２＝Ｃ１−ｋ×（Ｃ１ｐａｓｔ−Ｃ１）の式のｋを２とした場合の応答を示している。
白抜きの丸は、同じサンプリング時間でのゲイン補正がなかった場合のＰＷＭＤｕｔｙであり、同タイミングで白抜きの丸がないところは、黒丸に重なっている。
【００５９】
第１の制御量Ｃ１の変化量が負のときだけ、ＰＷＭｄｕｔｙが大きく下げられて減速応答が改善される。第１の制御量Ｃ１の変化量が０（ゼロ）以上のときは、ＰＩＤ制御器２０２からの第１の制御量Ｃ１の値は維持される（Ｃ２＝Ｃ１）。よって、実施例１によれば、ＰＷＭｄｕｔｙは、目標速度に対応する値にすばやく収束する。
このように、実施例１によれば、減速応答を改善し、かつ、ＰＷＭ信号のデューティ比の収束性を維持することも可能である。
【００６０】
図１２は、実施例１の実測データを示す。速度偏差をＦＦＴ解析にかけた結果であり、周波数ごとの速度偏差強度を表す。図１２（ａ）は、オープンループの固定ＰＷＭｄｕｔｙ、図１２（ｂ）は、ＰＩＤ制御のみ、図１２（ｃ）は、図１２（ｂ）と同一のＰＩＤ制御＋実施例１の結果である。図１２（ａ）の３．３Ｈｚ、６．６Ｈｚはドラムギヤ１０２の偏心周期とその２倍波である。３０Ｈｚはモータ１０１の１周回転ムラの周期である。制御をかけると、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）どちらも低周波に関しては、抑制している。しかしながら、図１２（ｂ）では、減速応答性が高周波までないので３０Ｈｚ以上で発振が見られる。実施例１によれば、図１２（ｃ）に示すように高周波においてもモータは、応答性を維持することができている。
【００６１】
実施例１によれば、摩擦部材を追加することなく減速応答を向上し、加速応答と同等の性能の減速応答を得ることができる。また、ＰＩＤ制御器の制御量には影響を与えないので、ＰＷＭｄｕｔｙを目標速度に相当する値に収束させて、実際の速度を目標速度で安定させることができる。
実施例１において、感光体ドラム１のドラム軸１１の回転速度を検知するために、エンコーダ１０４を用いている。しかし、感光体ドラム１のドラム軸１１の代わりに、モータ１０１のモータ軸１０６の回転速度を検出してもよい。モータ１０１のモータ軸１０６の回転速度を検出するために、ＦＧパターン（検出手段）によりモータ１０１の回転速度に対応する周波数の正弦波であるＦＧ信号を検出してもよい。または、モータ軸１０６に別途取り付けたエンコーダ（検出手段）からのエンコーダ信号をＣＰＵ２００のエッジカウント部２０１へ入力してもよい。
感光体ドラム１を回転させるモータ１０１のモータ制御装置７００を用いて、実施例１を説明した。しかし、本発明は、中間転写ベルト（回転体）５１を回転させるモータのモータ制御装置にも適応可能である。つまり、本発明は、対象物をブラシレス直流モータにより定速回転させるためのモータ制御装置に適応可能である。
【実施例２】
【００６２】
次に、図１３から図１５を用いて、実施例２によるモータ制御装置８００を説明する。実施例２の感光体ドラムの駆動部は、図６に示す実施例１の構成と同様であるので説明を省略する。図１３は、実施例２によるモータ制御装置８００のブロック図である。実施例２において、実施例１の構成と同様の構成には同様の参照符号を付して説明を省略する。
実施例１との差異は、実施例２においてＰＷＭ信号がＯＦＦの期間に、相間短絡、いわゆる電気制動を用いることである。相間短絡とは、図１３において、スイッチ論理回路３０５の選択によらず、ＦＥＴ３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃをＯＦＦし、ＦＥＴ３１３ａ、３１３ｂ、３１３ｃをＯＮした状態である。
【００６３】
図１３に示すように、モータ制御装置８００は、モータ１０１を駆動するモータドライバ６１６と、モータドライバ６１６を制御するＣＰＵ（制御部）５００とを有する。
ＣＰＵ５００は、エッジカウント部２０１と、ＰＩＤ制御部２０２と、制御量判断部２０３と、ＰＷＭ信号生成部２０４と、ＥＮＢ信号生成部２０５と、ＰＷＭ制動信号生成部（モータ制御手段）２０６とを有する。
モータドライバ６１６は、ヒステリシスコンパレータ３０４と、スイッチ論理回路３０５と、ＡＮＤ回路３１５と、制動論理回路（短絡切り替え手段）３１７と、ＦＥＴ３１３、３１４とを有する。
【００６４】
図１４は、ＣＰＵ５００の動作を示すフローチャートである。
上位ＣＰＵ４００は、ユーザーからの画像形成命令を受けると、駆動指令とパルスカウント値とをシリアル通信でＣＰＵ５００へ送る。パルスカウント値は、感光体ドラム１の目標速度（目標回転速度情報）を表す。ＣＰＵ５００は、上位ＣＰＵ４００から駆動指令とパルスカウント値を受信する（Ｓ００）。ＣＰＵ５００は、駆動指令を受信すると、ＥＮＢ信号生成部２０５からモータドライバ６１６へＥＮＢ信号を出力する（Ｓ１１）。
【００６５】
次に、ＣＰＵ５００は、ＰＷＭ信号生成部２０４からモータドライバ６１６へＰＷＭ信号を出力する（Ｓ１２）。ここで、ＰＷＭ信号のデューティ比は、１００％である。ただし、ＰＷＭ信号のデューティ比を固定の任意の値に設定してもよい。また、後述のＰＷＭ制動信号による電気制動スイッチングパターンの方が優先されるので、ＰＷＭ信号は、第２の制御量Ｃ２に従って制御量判断部２０３により生成されてもよい。
エッジカウント部２０１は、エンコーダ１０４からのエンコーダ信号の立ち上がりエッジの間または立ち下がりエッジの間の時間をカウントして、カウント値を求める（Ｓ１３）。カウント値は、感光体ドラム１の実際の回転速度を検出した検出速度（検出回転速度情報）を表す。
【００６６】
ＣＰＵ５００は、上位ＣＰＵ４００のパルスカウント値とエッジカウント部２０１のカウント値との差分を速度偏差（速度誤差）としてＰＩＤ制御器２０２へ入力する（Ｓ１４）。速度偏差は、目標速度からエンコーダ１０４により検出された検出速度を引くことにより求められる。ＣＰＵ５００は、ＰＩＤ制御器２０２により速度偏差のＰＩＤ制御演算をして、第１の制御量Ｃ１を導出する（Ｓ１５）。ＰＩＤ制御器２０２は、第１の制御量Ｃ１を制御量判断部２０３へ出力する。
制御量判断部２０３は、第１の制御量Ｃ１を所定の周期でサンプリングする。制御量判断部２０３は、サンプリングした第１の制御量Ｃ１を記憶する記憶装置を有していてもよい。制御量判断部２０３は、第１の制御量Ｃ１と１サンプリング前に導出された第１の制御量Ｃ１ｐａｓｔとの大小関係から、第２の制御量Ｃ２を導出する。
具体的には、ＣＰＵ５００は、制御量判断部２０３により、Ｃ１−Ｃ１ｐａｓｔが０（ゼロ）以上か否かを判断する（Ｓ１６）。Ｃ１−Ｃ１ｐａｓｔが０以上であるとき（Ｓ１６でＹＥＳ）、すなわち、第１の制御量Ｃ１が１サンプリング前に導出された第１の制御量Ｃ１ｐａｓｔ以上であるとき、第１の制御量Ｃ１を第２の制御量Ｃ２とする（Ｃ２＝Ｃ１）（Ｓ１７）。
【００６７】
一方、制御量判断部２０３は、第１の制御量Ｃ１が、以前にサンプリングした第１の制御量Ｃ１ｐａｓｔに対して減少していると判断したときに、第１の制御量Ｃ１よりも小さい第２の制御量Ｃ２を求める。
具体的には、Ｃ１−Ｃ１ｐａｓｔが０より小さいとき（Ｓ１６でＮＯ）、即ち、第１の制御量Ｃ１が１サンプリング前に導出された第１の制御量Ｃ１ｐａｓｔより小さいとき、Ｃ２＝Ｃ１−ｋ×（Ｃ１ｐａｓｔ−Ｃ１）の式より第２の制御量Ｃ２を求める（Ｓ１８）。ここで、ｋは、加速時と減速時の第１の制御量Ｃ１の変化量の絶対値｜Ｃ１ｐａｓｔ−Ｃ１｜が等しいときに、加速応答と減速応答とが同等になるように調整した係数である。ｋは、正の整数であるが、これに限定されるものではない。
制御量判断部２０３は、第２の制御量Ｃ２をＰＷＭ制動信号生成部２０６へ出力する。
第２の制御量Ｃ２は、ＰＷＭ制動信号生成部２０６により生成されるＰＷＭ制動信号のデューティ比を変更するために使用される。
【００６８】
ＰＷＭ制動信号生成部２０６は、パルス信号の一周期を０（ゼロ）から最大値までカウントするカウンタ（不図示）と、カウンタのカウント値と第２の制御量Ｃ２とを比較する比較器（不図示）とを有する。ＰＷＭ制動信号生成部２０６は、第２の制御量Ｃ２がカウント値以上のときにパルス信号の電圧レベルを低にし、第２の制御量Ｃ２がカウント値よりも小さいときにパルス信号の電圧レベルを高にして、ＰＷＭ制動信号を生成する。ＰＷＭ制動信号の電圧レベルが低のときは、モータ１０１に電気制動をかけない。ＰＷＭ制動信号の電圧レベルが高のときは、モータ１０１に電気制動をかける。ＰＷＭ制動信号生成部２０６は、第２の制御量Ｃ２に従って、モータ１０１を駆動する電流量を調整する調整手段として機能する。
【００６９】
ＣＰＵ５００は、ＰＷＭ制動信号をＰＷＭ制動信号生成部２０６からモータドライバ６１６の制動論理回路３１７へ出力する（Ｓ１９）。
ここで、制御量判断部２０３による第２の制御量Ｃ２の導出について、加速時と減速時のＣ１−Ｃ１ｐａｓｔの絶対値が等しい場合の例を挙げて、説明する。なお、第１の制御量Ｃ１および第２の制御量Ｃ２により制御されるＰＷＭ制動信号のデューティ比をＣ１およびＣ２の後ろのカッコ内に示す。
【００７０】
まず、加速時の第１の制御量Ｃ１の変化量の絶対値｜Ｃ１ｐａｓｔ−Ｃ１｜が１である場合の例を説明する。
ＰＩＤ制御器２０２から制御量判断部２０３へ入力された第１の制御量Ｃ１が、Ｃ１（５１％）であったとする。Ｃ１（５１％）は、ＰＷＭ信号のデューティ比を５１％にするための第１の制御量を表す。ＰＷＭ信号のデューティ比を５１％にするために、制御量判断部２０３は、４９％のデューティ比のＰＷＭ制動信号を生成する。第１の制御量Ｃ１（５１％）の１サンプリング前に導出された第１の制御量Ｃ１ｐａｓｔが、Ｃ１ｐａｓｔ（５０％）であったとする。
【００７１】
ＣＰＵ５００は、制御量判断部２０３により、Ｃ１−Ｃ１ｐａｓｔが０（ゼロ）以上か否かを判断する。
Ｃ１（５１％）−Ｃ１ｐａｓｔ（５０％）＝５１−５０＝１≧０
上記計算から、Ｃ１−Ｃ１ｐａｓｔが０以上であるので、第１の制御量Ｃ１（５１％）を第２の制御量Ｃ２（５１％）にする。
すなわち、ＰＷＭ信号のデューティ比を５０％から５１％へ、第１の制御量Ｃ１の変化量の絶対値１と同じ１％だけ増加してモータ１０１を加速する。具体的には、制御量判断部２０３は、第２の制御量Ｃ２（５１％）に従って、デューティ比が４９％のＰＷＭ制動信号を生成する。つまり、ＰＷＭ制動信号のデューティ比を５０％から４９％へ、第１の制御量Ｃ１の変化量の絶対値１と同じ１％だけ減少してモータ１０１を加速する。
【００７２】
次に、減速時の第１の制御量Ｃ１の変化量の絶対値｜Ｃ１ｐａｓｔ−Ｃ１｜が１である場合の例を説明する。
ＰＩＤ制御器２０２から制御量判断部２０３へ入力された第１の制御量Ｃ１が、Ｃ１（５０％）であったとする。第１の制御量Ｃ１（５０％）の１サンプリング前に導出された第１の制御量Ｃ１ｐａｓｔが、Ｃ１ｐａｓｔ（５１％）であったとする。
【００７３】
ＣＰＵ５００は、制御量判断部２０３により、Ｃ１−Ｃ１ｐａｓｔが０（ゼロ）以上か否かを判断する。
Ｃ１（５０％）−Ｃ１ｐａｓｔ（５１％）＝５０−５１＝−１＜０
上記計算から、Ｃ１−Ｃ１ｐａｓｔが０より小さいので、Ｃ２＝Ｃ１−ｋ×（Ｃ１ｐａｓｔ−Ｃ１）の式により第２の制御量Ｃ２を求める。ここで、ｋ＝２とする。
Ｃ１−ｋ×（Ｃ１ｐａｓｔ−Ｃ１）＝５０−２×（５１−５０）＝４８
上記計算から、第２の制御量Ｃ２（４８％）を求める。第２の制御量Ｃ２（４８％）は、第１の制御量Ｃ１（５０％）よりも小さい。
すなわち、ＰＷＭ信号のデューティ比を５１％から４８％へ、第１の制御量Ｃ１の変化量の絶対値１よりも大きい３％だけ減少してモータ１０１を減速する。具体的には、制御量判断部２０３は、第２の制御量Ｃ２（４８％）に従って、デューティ比が５２％のＰＷＭ制動信号を生成する。つまり、ＰＷＭ制動信号のデューティ比を４９％から５２％へ、第１の制御量Ｃ１の変化量の絶対値１よりも大きい３％だけ増加してモータ１０１を減速する。
【００７４】
このように、第１の制御量Ｃ１の変化量の絶対値｜Ｃ１ｐａｓｔ−Ｃ１｜が加速時と減速時とで等しい場合であっても、加速時の制御量の変化量（この例では増加量１％）よりも減速時の制御量の変化量（この例では減少量３％）を大きくすることができる。これによって、減速応答を改善することができる。
モータドライバ６１６のヒステリシスコンパレータ３０４は、ホール素子３０３が発生する電圧を、ロータ３０２の位置を示す電圧信号Ｈ（Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃ）に変換する。ヒステリシスコンパレータ３０４は、電圧信号Ｈをスイッチ論理回路３０５へ出力する。
【００７５】
スイッチ論理回路３０５は、ヒステリシスコンパレータ３０４の電圧信号Ｈに基づいて、電流を流すコイル３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃの選択を行い、選択されたコイル３０１に電流を流すためのスイッチングパターンを生成する。
スイッチ論理回路３０５は、スイッチングパターンに基づき、ＡＮＤ回路３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃおよび制動論理回路３１７へ信号を送信する。
スイッチ論理回路３０５は、ＦＥＴ３１３ａ、３１３ｂ、３１３ｃ用パターン信号を、そのまま制動論理回路３１７へ入力する。
【００７６】
スイッチ論理回路３０５は、ＦＥＴ３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ用パターン信号を、ＡＮＤ回路３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃへそれぞれ入力する。ＡＮＤ回路３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃは、スイッチ論理回路３０５からのＦＥＴ３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ用パターン信号（スイッチングパターン）とＰＷＭ信号生成部２０４のＰＷＭ信号との論理積をとった信号を制動論理回路３１７へ出力する。
【００７７】
また、ＣＰＵ５００は、ＰＷＭ制動信号生成部２０６から制動論理回路３１７へＰＷＭ制動信号を出力する。制動論理回路３１７は、スイッチ論理回路３０５によるコイル電流の切り替え動作と、相間短絡動作とを切り替える。
制動論理回路３１７は、ＰＷＭ制動信号がＯＮ（電圧レベルが高）のとき、スイッチ論理回路３０５のパターンにかかわらず、ＦＥＴ３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃをＯＦＦにし、ＦＥＴ３１３ａ、３１３ｂ、３１３ｃをＯＮにする。制動論理回路３１７は、ＰＷＭ制動信号がＯＦＦ（電圧レベルが低）のとき、スイッチ論理回路３０５から入力されたスイッチングパターンに基づいてスイッチ信号ａ−、ｂ−、ｃ−およびスイッチ信号ａ＋、ｂ＋、ｃ＋を出力する。スイッチ信号ａ−、ｂ−、ｃ−は、ＦＥＴ３１３ａ、３１３ｂ、３１３ｃへ入力される。スイッチ信号ａ＋、ｂ＋、ｃ＋は、ＦＥＴ３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃへ入力される。
【００７８】
スイッチ信号によりＦＥＴ３１３およびＦＥＴ３１４を切り替えることにより、スイッチ論理回路３０５のスイッチングパターンに従ってコイル３０１に流す電流を切り替えて、モータ１０１を回転させる。
このようにして、ロータ３０２の位置（磁石の位置）に従って、コイル３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃに流す電流を切り替えてモータ１０１を回転させる。また、ＰＷＭ制動信号生成部２０６により生成されるＰＷＭ制動信号により電流量を制御することができるので、モータ１０１は、上位ＣＰＵ４００からのパルスカウント値に相当する目標速度でドラム軸１１を定速回転させる。
【００７９】
図１４のフローチャートへ戻って、ＣＰＵ５００は、上位ＣＰＵ４００から停止命令を受信したか否かを判断する（Ｓ２０）。ＣＰＵ５００は、上位ＣＰＵ４００から停止命令を受信していないときは（Ｓ２０のＮＯ）、Ｓ１３からＳ１９の工程を繰り返してモータ１０１の回転速度を制御する。ＣＰＵ５００は、上位ＣＰＵ４００から停止命令を受信したときは（Ｓ２０でＹＥＳ）、制御演算を停止し、ＥＮＢ信号生成部２０５のＥＮＢ信号をＯＦＦにする（Ｓ２１）。ＥＮＢ信号は、ＣＰＵ５００のＥＮＢ信号生成部２０５からスイッチ論理回路３０５へ入力される。ＥＮＢ信号がＯＦＦのとき、スイッチ論理回路３０５は、すべてのコイル３０１への電流の流れをＯＦＦするスイッチングパターンとなる。
実施例２によれば、減速応答を改善し、制御帯域を広げることができる。
実施例２によれば、摩擦部材を追加することなく減速応答を向上し、加速応答と同等の性能の減速応答を得ることができる。また、ＰＩＤ制御器の制御量には影響を与えないので、ＰＷＭｄｕｔｙを目標速度に相当する値に収束させて、実際の速度を目標速度で安定させることができる。
【００８０】
図１５は、モータ１０１のコイル３０１に流れる電流を示す図である。図１５を用いて、ＰＷＭ信号をＯＦＦして電流量を制御する場合と、ＰＷＭ制動信号により電気制動で電流量を制御する場合の差異を説明する。
図１５（ａ）は、コイル３０１ａから３０１ｂに順方向電流を流すスイッチングパターンで、ＰＷＭ信号がＯＮの時の回路図である。ＦＥＴ３１４ａおよびＦＥＴ３１３ｂは、ＯＮされている。電圧Ｖｃｃは、ＦＥＴ３１４ａ、コイル３０１ａ、コイル３０１ｂ、およびＦＥＴ３１３ｂに印加されている。
図１５（ｂ）は、ＰＷＭ信号をＯＦＦした場合の回路図である。ＦＥＴ３１４ａは、ＯＦＦされている。コイル３０１ａおよび３０１ｂは、エネルギーを蓄えているので、ＦＥＴ３１４ａがＯＦＦされても、ＦＥＴ３１３ａの寄生ダイオードを通して、順方向電流が流れ続ける。コイルに蓄えられたエネルギーが消費されると、コイル電流は０Ａ（ゼロアンペア）になる。
【００８１】
図１５（ｃ）は、ＰＷＭ制動信号で相間短絡された場合の回路図である。ＦＥＴ３１４ａは、ＯＦＦされ、ＦＥＴ３１３ａは、ＯＮされている。コイル３０１ａおよび３０１ｂに蓄えられたエネルギーを消費する順方向電流は、ＰＷＭ信号をＯＦＦした場合と同じである。しかし、コイル電流が０Ａになると、逆起電圧によって、ＦＥＴ３１３ａを通って、逆方向電流が流れだす。この逆電流が、負のトルクを発生し、制動となる。
すなわち、実施例２によれば、速度偏差が小さいときは、制御量の変化量に基づいて加速と減速とで同等の応答になるように速度を制御することができる。また、大きな正方向の速度偏差、例えば、立ち上がりのオーバーシュートにおいては、電気制動により大きな制動力を発生することができる。
【００８２】
なお、上記実施例１および２において、制御量判断部２０３は、第１の制御量Ｃ１と、１サンプリング前の第１の制御量Ｃ１ｐａｓｔとの差から第１の制御量Ｃ１が減少しているか否かを判断した。しかし、本発明は、これに限るものではない。制御量判断部２０３は、１サンプリング前の第１の制御量Ｃ１ｐａｓｔに対する第１の制御量Ｃ１の比から第１の制御量Ｃ１が減少しているか否かを判断してもよい。
【００８３】
つまり、制御量判断部２０３は、（第１の制御量Ｃ１）／（１サンプリング前の第１の制御量Ｃ１ｐａｓｔ）≧１であるか否かを判断してもよい。（第１の制御量Ｃ１）／（１サンプリング前の第１の制御量Ｃ１ｐａｓｔ）≧１である場合、第１の制御量Ｃ１を第２の制御量Ｃ２とする。（第１の制御量Ｃ１）／（１サンプリング前の第１の制御量Ｃ１ｐａｓｔ）≧１ではない場合、第１の制御量Ｃ１よりも小さい第２の制御量Ｃ２を求めてもよい。第２の制御量Ｃ２を求めるために、第１の制御量Ｃ１と、１サンプリング前の第１の制御量Ｃ１ｐａｓｔに対する第１の制御量Ｃ１の比とから、第２の制御量を求めるための配列（ルックアップテーブル）を記憶装置に記憶させておいてもよい。
【００８４】
また、上記実施例１および２において、制御量判断部２０３は、第１の制御量Ｃ１と１サンプリング前に導出された第１の制御量Ｃ１ｐａｓｔとの大小関係から、第２の制御量Ｃ２を導出する。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。第１の制御量Ｃ１を２サンプリング以前に導出された第１の制御量と比較してもよい。あるいは、第１の制御量Ｃ１を以前の複数のサンプリングデータの平均値と比較してもよい。
【符号の説明】
【００８５】
７００、８００・・・モータ制御装置
１０１・・・ブラシレス直流モータ
１・・・感光体ドラム（回転体）
５１・・・中間転写ベルト（回転体）
１０４・・・エンコーダ（検出手段）
２０２・・・ＰＩＤ制御器（第１制御量決定手段）
２０３・・・制御量判断部（第２制御量決定手段）
２０４・・・ＰＷＭ信号生成部（モータ制御手段）
２０６・・・ＰＷＭ制動信号生成部（モータ制御手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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】
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【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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【図１５】
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