(57)【要約】【課題】適切な比例ゲインを算出することができる制御装置、制御プログラム及び制御方法を提供することである。【解決手段】デューティー比に応じた回転速度でモーター１６を動作させるための制御信号を生成する制御装置１０。制御装置１０は、時間Ｔ１でデューティー比をＤ１からＤ２に変化させて、Ｄ１からＤ２の間の各デューティー比に対応する複数の回転速度Ｒ１を得る。制御装置１０は、時間Ｔ１よりも時間Ｔ２でデューティー比をＤ１からＤ２に変化させて、Ｄ１からＤ２の間の各デューティー比に対応する複数の回転速度Ｒ２を得る。制御装置１０は、複数の回転速度Ｒ１及び複数の回転速度Ｒ２に基づいて、各回転速度Ｒ１に対応する比例ゲインＫｐを算出する。【選択図】図１
2013017350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指令値に応じた回転速度でモーターを動作させるための制御信号を生成する制御装置であって、
第１の時間で前記指令値を第１の値から第２の値に変化させて、該第１の値から該第２の値の間の各指令値に対応する複数の第１の回転速度を得る第１のステップと、
前記第１の時間よりも短い第２の時間で前記指令値を前記第１の値から前記第２の値に変化させて、該第１の値から該第２の値の間の各指令値に対応する複数の第２の回転速度を得る第２のステップと、
前記複数の第１の回転速度及び前記複数の第２の回転速度に基づいて、該各第１の回転速度に対応する比例ゲインを算出する第３のステップと、
を実行することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記第１の時間は、前記第１の値に応じた回転速度から前記第２の値に応じた回転速度に前記モーターの回転速度が到達する時間よりも長い時間であり、
前記第２の時間は、前記第１の値に応じた回転速度から前記第２の値に応じた回転速度に前記モーターの回転速度が到達する時間よりも短い時間であること、
を特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第３のステップにおいて、前記第１の回転速度を前記第２の回転速度で割って得られる値を該各第１の回転速度の比例ゲインとすること、
を特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の制御装置。
【請求項４】
指令値に応じた回転速度でモーターを動作させるための制御信号を生成する制御装置において実行される制御プログラムであって、
第１の時間で前記指令値を第１の値から第２の値に変化させて、該第１の値から該第２の値の間の各指令値に対応する複数の第１の回転速度を得る第１のプログラムステップと、
前記第１の時間よりも短い第２の時間で前記指令値を前記第１の値から前記第２の値に変化させて、該第１の値から該第２の値の間の各指令値に対応する複数の第２の回転速度を得る第２のプログラムステップと、
前記複数の第１の回転速度及び前記複数の第２の回転速度に基づいて、該各第１の回転速度に対応する比例ゲインを算出する第３のプログラムステップと、
を備えていることを特徴とする制御プログラム。
【請求項５】
指令値に応じた回転速度でモーターを動作させるための制御信号を生成するが制御装置において行われる制御方法であって、
第１の時間で前記指令値を第１の値から第２の値に変化させて、該第１の値から該第２の値の間の各指令値に対応する複数の第１の回転速度を得る第１のステップと、
前記第１の時間よりも短い第２の時間で前記指令値を前記第１の値から前記第２の値に変化させて、該第１の値から該第２の値の間の各指令値に対応する複数の第２の回転速度を得る第２のステップと、
前記複数の第１の回転速度及び前記複数の第２の回転速度に基づいて、該各第１の回転速度に対応する比例ゲインを算出する第３のステップと、
を備えていることを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、制御プログラム及び制御方法に関し、より特定的には、モーターの制御装置、制御プログラム及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置は、感光体ドラムや現像ローラ、中間転写ベルト等の回転体を回転させるためのモーターを備えている。このようなモーターは、制御部により適切な回転速度で動作するように制御されている。
【０００３】
ところで、モーターには製造ばらつきが存在するため、モーターの制御に用いられる比例ゲインを最適化する必要がある。しかしながら、制御部は、正確な比例ゲインを認識せずに、あらかじめ設定された比例ゲインによってモーターを制御する。その結果、制御部は、モーターの回転速度を正確に制御できない。
【０００４】
なお、モーターの制御に関する発明としては、例えば、特許文献１に記載の制御系のチューニング方法が知られている。該制御系のチューニング方法は、予め分かっているゲインを微調整する方法である。そのため、該制御系のチューニング方法では、未知の比例ゲインを算出することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３３３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、適切な比例ゲインを算出することができる制御装置、制御プログラム及び制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一形態に係る制御装置は、指令値に応じた回転速度でモーターを動作させるための制御信号を生成する制御装置であって、第１の時間で前記指令値を第１の値から第２の値に変化させて、該第１の値から該第２の値の間の各指令値に対応する複数の第１の回転速度を得る第１のステップと、前記第１の時間よりも短い第２の時間で前記指令値を前記第１の値から前記第２の値に変化させて、該第１の値から該第２の値の間の各指令値に対応する複数の第２の回転速度を得る第２のステップと、前記複数の第１の回転速度及び前記複数の第２の回転速度に基づいて、該各第１の回転速度に対応する比例ゲインを算出する第３のステップと、を実行することを特徴とする。
【０００８】
本発明の一形態に係る制御プログラムは、指令値に応じた回転速度でモーターを動作させるための制御信号を生成する制御装置において実行される制御プログラムであって、第１の時間で前記指令値を第１の値から第２の値に変化させて、該第１の値から該第２の値の間の各指令値に対応する複数の第１の回転速度を得る第１のプログラムステップと、前記第１の時間よりも短い第２の時間で前記指令値を前記第１の値から前記第２の値に変化させて、該第１の値から該第２の値の間の各指令値に対応する複数の第２の回転速度を得る第２のプログラムステップと、前記複数の第１の回転速度及び前記複数の第２の回転速度に基づいて、該各第１の回転速度に対応する比例ゲインを算出する第３のプログラムステップと、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の一形態に係る制御方法は、指令値に応じた回転速度でモーターを動作させるための制御信号を生成するが制御装置において行われる制御方法であって、第１の時間で前記指令値を第１の値から第２の値に変化させて、該第１の値から該第２の値の間の各指令値に対応する複数の第１の回転速度を得る第１のステップと、前記第１の時間よりも短い第２の時間で前記指令値を前記第１の値から前記第２の値に変化させて、該第１の値から該第２の値の間の各指令値に対応する複数の第２の回転速度を得る第２のステップと、前記複数の第１の回転速度及び前記複数の第２の回転速度に基づいて、該各第１の回転速度に対応する比例ゲインを算出する第３のステップと、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、適切な比例ゲインを算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御装置のブロック図である。
【図２】制御信号の波形図である。
【図３】ゲイン決定動作におけるデューティー比とモーターの回転速度との関係を示したグラフである。
【図４】ゲイン算出動作において制御装置が行う動作を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の一実施形態に係る制御装置、制御プログラム及び制御方法について説明する。
【００１３】
（制御装置の構成）
以下に、本発明の一実施形態に係る制御装置の構成について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置１０のブロック図である。図２は、制御信号の波形図である。
【００１４】
制御装置１０は、図１に示すように、モーター１６及び回転検知センサ１８に接続されて画像形成装置に用いられ、指令値に応じた回転速度でモーター１６を動作させる制御信号を生成する。また、制御装置１０は、比例ゲインＫｐが不明であるモーター１６の比例ゲインＫｐを算出するゲイン算出動作を実行する。ゲイン算出動作は、例えば、画像形成装置の組み立て後に実行される。
【００１５】
制御装置１０は、指令値発生部１２及びゲイン算出部１４を含んでおり、例えば、ＣＰＵにより実現される。指令値発生部１２は、モーター１６の回転速度に対応する指令値を有する制御信号を生成する。指令値とは、制御信号のデューティー比（以下、指令値をデューティー比と呼ぶ）である。より詳細には、制御信号は、図２に示すように、Ｖ１（Ｖ）と０（Ｖ）との間を変動する信号である。制御信号がＶ１である期間をＡ１と定義し、制御信号が０である期間をＡ２と定義する。このとき、デューティー比は、Ａ１／（Ａ１＋Ａ２）で表される。デューティー比が変動させられることにより、制御信号の実質的な電圧が変動する。その結果、モーター１６の回転速度も変動する。
【００１６】
ここで、ゲイン決定動作における指令値発生部１２の動作について図面を参照しながら説明する。図３は、ゲイン決定動作におけるデューティー比とモーター１６の回転速度との関係を示したグラフである。
【００１７】
指令値発生部１２は、ゲイン算出動作において、時間Ｔ１の間にデューティー比をＤ１からＤ２に変化させる。以下では、指令値発生部１２が時間Ｔ１の間にデューティー比を変化させる動作を第１のスイープ動作と呼ぶ。時間Ｔ１は、Ｄ１に応じた回転速度からＤ２に応じた回転速度にモーター１６の回転速度が到達する時間よりも十分に長い時間に設定されている。すなわち、モーター１６は、第１のスイープ動作では、制御信号のデューティー比の変化に追従して回転速度を変化させることができている。
【００１８】
更に、指令値発生部１２は、ゲイン算出動作において、時間Ｔ１よりも短い時間Ｔ２の間にデューティー比をＤ１からＤ２に変化させる。以下では、指令値発生部１２が時間Ｔ２の間にデューティー比を変化させる動作を第２のスイープ動作と呼ぶ。時間Ｔ２は、Ｄ１に応じた回転速度からＤ２に応じた回転速度にモーター１６の回転速度が到達する時間よりも短い時間に設定されている。すなわち、モーター１６は、第２のスイープ動作では、制御信号のデューティー比の変化に追従して回転速度を変化させることができていない。
【００１９】
モーター１６は、感光体ドラムや現像ローラ等の回転体を回転させるための動力源であり、制御信号のデューティー比に応じた回転速度で動作する。回転検知センサ１８は、モーター１６の回転速度を検知する。
【００２０】
ゲイン算出部１４は、ゲイン算出動作の第１のスイープ動作において、Ｄ１からＤ２の間の各デューティー比に対応する複数の回転速度Ｒ１を回転検知センサ１８から得る。これにより、ゲイン算出部１４は、図３の第１のスイープ動作のグラフを得ることができる。更に、ゲイン算出部１４は、ゲイン算出動作の第２のスイープ動作において、Ｄ１からＤ２の間の各デューティー比に対応する複数の回転速度Ｒ２を回転検知センサ１８から得る。これにより、ゲイン算出部１４は、図３の第２のスイープ動作のグラフを得ることができる。
【００２１】
更に、ゲイン算出部１４は、複数の回転速度Ｒ１及び複数の回転速度Ｒ２に基づいて、各回転速度Ｒ１に対応する比例ゲインＫｐを算出する。具体的には、ゲイン算出部１４は、回転速度Ｒ１を回転速度Ｒ２で割って得られる値を各回転速度Ｒ１における比例ゲインＫｐとする。例えば、回転速度Ｒ１が２５００ｒｐｍである場合には、デューティー比は、６０％である。そして、デューティー比が６０％である場合には、回転速度Ｒ２は、２０００ｒｐｍである。そこで、ゲイン算出部１４は、２５００ｒｐｍを２０００ｒｐｍで割って得られる１．２５を、２５００ｒｐｍにおける比例ゲインＫｐとする。なお、ゲイン算出部１４は、その他の回転速度Ｒ１についても同様の計算を行う。
【００２２】
（制御装置の動作）
次に、制御装置１０のゲイン算出動作について図面を参照しながら説明する。図４は、ゲイン算出動作において制御装置１０が行う動作を示したフローチャートである。以下の動作は、制御装置１０が所定の制御プログラムを実行することにより実現される。
【００２３】
まず、指令値発生部１２は、第１のスイープ動作を行う。具体的には、指令値発生部１２は、時間Ｔ１の間にデューティー比を０％から１００％に変化させる（ステップＳ１）。応じて、モーター１６の回転速度は、増加する。回転検知センサ１８は、モーター１６の回転速度を検知し、ゲイン算出部１４に出力する。これにより、ゲイン算出部１４は、第１のスイープ動作におけるデューティー比と回転速度との関係（図３参照）を得る。
【００２４】
次に、指令値発生部１２は、第２のスイープ動作を行う。具体的には、指令値発生部１２は、時間Ｔ２の間にデューティー比を０％から１００％に変化させる（ステップＳ２）。応じて、モーター１６の回転速度は、増加する。回転検知センサ１８は、モーター１６の回転速度を検知し、ゲイン算出部１４に出力する。これにより、ゲイン算出部１４は、第２のスイープ動作におけるデューティー比と回転速度との関係（図３参照）を得る。
【００２５】
次に、ゲイン算出部１４は、複数の回転速度Ｒ１及び複数の回転速度Ｒ２に基づいて、各デューティー比に対応する比例ゲインＫｐを算出する（ステップＳ３）。具体的には、ゲイン算出部１４は、回転速度Ｒ１を回転速度Ｒ２で割って得られる値を各回転速度Ｒ１における比例ゲインＫｐとする。ゲイン算出部１４は、算出した比例ゲインＫｐを図示しない記憶部（メモリやハードディスク等）に記憶させる。以上の動作により、制御装置１０は、比例ゲインＫｐを得る。
【００２６】
次に、モーター１６の回転速度が制御される際の制御装置１０の動作について説明する。以下では、回転速度の目標値が２０００ｒｐｍであり、回転速度の現在値が０ｒｐｍである場合の動作（起動動作）、及び、回転速度の現在値が目標値（２０００ｒｐｍ）付近に到達した場合の動作（安定動作）について説明する。
【００２７】
まず、軌道動作について説明する。制御装置１０は、現在の回転速度が０ｒｐｍであるので、回転速度の目標値の回転速度の現在値に対する偏差が２０００ｒｐｍであると判定する。この場合、制御装置１０は、現在の回転速度の目標の回転速度に対する偏差が±１０％以上であるので、１のデューティー比を有する制御信号を生成する。
【００２８】
次に、制御装置１０は、現在の回転速度の目標の回転速度に対する偏差が±１０％以内になったと判定したら、図３の第２のスイープ動作に基づいて、予め設定した時間内で追従できる回転速度を算出する。目標の回転速度が２０００ｒｐｍである場合には、予め設定した時間内で追従できる回転速度は１６００ｒｐｍである。よって、比例ゲインＫｐは、１．２５（１６００／２０００）となる。例えば、制御装置１０は、目標の回転速度の−１０％（すなわち、１８００ｒｐｍ）に到達したら、２２５０ｒｐｍ（１８００×１．２５）に対応するデューティー比の制御信号を生成する。これにより、モーター１６の回転速度は、目標値に近づいていく。
【００２９】
次に、安定動作について説明する。現在の回転速度が目標の回転速度に到達した後も、制御装置１０は、現在の回転速度の目標の回転速度に対する偏差が発生した場合には、比例ゲインで偏差を補うようにフィードバック制御を行う。具体的には、制御装置１０は、現在の回転速度が１９５０ｒｐｍとなった場合には、次の目標の回転速度を以下の手順により算出する。具体的には、制御装置１０は、２０００ｒｐｍから１９５０ｒｐｍを引き算して、偏差を５０ｒｐｍとして算出する。そして、制御装置１０は、偏差（５０ｒｐｍ）に比例ゲインＫｐ（１．２５）を掛け算して得られる値を現在の回転速度（１９５０ｒｐｍ）に加算して、次の目標の回転速度（２０１２．５ｒｐｍ）を得る。表１は、目標の回転速度を２０００ｒｐｍとし、比例ゲインを１．２５とした場合における現在の回転速度と次の目標の回転速度との関係を示した表である。
【００３０】
【表１】
2013017350.tif 000003
【００３１】
表１に示すように、現在の回転速度は、目標の回転速度に安定していく。
【００３２】
（効果）
以上のように構成された制御装置１０によれば、適切な比例ゲインを算出することができる。より詳細には、制御装置１０は、モーター１６が十分に追従できる時間Ｔ１で第１のスイープ動作を行うと共に、モーター１６が追従できない時間Ｔ２で第２のスイープ動作を行っている。これにより、制御装置１０は、第１のスイープ動作において目標値を得ることができ、第２のスイープ動作において実際の回転速度を得ることができる。よって、制御装置１０は、これらを割り算することによって、比例ゲインを得ることが可能である。
【００３３】
（その他の実施形態）
本発明に係る制御装置、制御プログラム及び制御方法は、前記実施形態に係る制御装置１０、制御プログラム及び制御方法に限らず、その要旨の範囲内において変更可能である。
【００３４】
なお、制御装置１０は、現在値と目標値との間に残留変差が存在する場合には、積文ゲインを算出してもよい。
【００３５】
また、同一の回転速度であっても、比例ゲインＫｐは、所定の幅を有しており、使用用途や負荷によって異なるゲインが設定される。一般的には、モーター１６は、作像系モーターと給搬送モーターとに大別される。作像系モーターでは、負荷変動の影響を受けにくくするために、比例ゲインＫｐが大きく設定される。より詳細には、現在の回転速度が図３においてより短い時間で追従していく必要がある。そこで、制御装置１０は、第２のスイープ動作を給搬送系モーターの比例ゲインＫｐとすると、第２のスイープ動作の時間よりも短い時間でスイープ動作を行って、作像系モーターの比例ゲインＫｐを決定する。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明は、制御装置、制御プログラム及び制御方法に有用であり、特に、適切な比例ゲインを算出することができる点において優れている。
【符号の説明】
【００３７】
１０  制御装置
１２  指令値発生部
１４  ゲイン算出部
１６  モーター
１８  回転検知センサ
【図１】
2013017350.tif 000004
【図２】
2013017350.tif 000005
【図３】
2013017350.tif 000006
【図４】
2013017350.tif 000007