(57)【要約】【課題】モータの加速中における回転信号のチャタリングの影響を簡便に除去して、モータの速度制御を安定的に行えるようにする。【解決手段】モータ制御装置１１０は、モータの回転に応じた回転信号に基づき、モータの速度に対応する速度検出値を検出する検出部１２０と、検出部１２０により検出された速度検出値と目標速度に対応する目標値とに基づいて、モータを駆動制御する駆動制御部１３０と、を備える。駆動制御部１３０は、モータの加速中に検出された速度検出値が、モータの加速後の目標速度である最終目標速度よりも速い速度に対応する閾値を超過した場合、閾値を超過する前に検出された過去の速度検出値または閾値を速度検出値としてモータを駆動制御する。【選択図】図４
2016092895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転に応じた回転信号に基づき、前記モータの速度に対応する速度検出値を検出する検出部と、
前記検出部により検出された速度検出値と目標速度に対応する目標値とに基づいて、前記モータを駆動制御する駆動制御部と、を備え、
前記駆動制御部は、前記モータの加速中に検出された速度検出値が、前記モータの加速後の目標速度である最終目標速度よりも速い速度に対応する閾値を超過した場合、前記閾値を超過する前に検出された過去の速度検出値または前記閾値を速度検出値として前記モータを駆動制御することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記駆動制御部は、前記モータの加速中に検出された速度検出値が前記検出部による検出下限値であった場合、前記検出下限値または前記モータの速度が０の場合に相当する値を速度検出値として前記モータを駆動制御することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記検出部は、前記回転信号の１周期の長さをカウントするカウンタの値に基づいて速度検出値を検出し、前記カウンタの値がオーバーフローした場合に前記検出下限値を前記駆動制御部に出力することを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記モータの加速中の目標速度が、初期速度から前記最終目標速度まで一定の加速度で増加するように設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
モータと、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、を備えることを特徴とする駆動装置。
【請求項６】
請求項５に記載の駆動装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
加速中のモータの駆動を制御するモータ制御方法であって、
前記モータの回転に応じた回転信号に基づき、前記モータの速度に対応する速度検出値を検出するステップと、
検出された速度検出値を、前記モータの加速後の目標速度である最終目標速度よりも速い速度に対応する閾値と比較するステップと、
検出された速度検出値が前記閾値を超過した場合に、前記閾値を超過する前に検出された過去の速度検出値または前記閾値を速度検出値とし、該速度検出値と目標速度に対応する目標値とに基づいて、前記モータを駆動制御するステップと、を含むことを特徴とするモータ制御方法。
【請求項８】
コンピュータに、
モータの回転に応じた回転信号に基づき、前記モータの速度に対応する速度検出値を検出する検出部の機能と、
前記検出部により検出された速度検出値と目標速度に対応する目標値とに基づいて、前記モータを駆動制御する駆動制御部の機能と、を実現させるプログラムであって、
前記駆動制御部は、前記モータの加速中に検出された速度検出値が、前記モータの加速後の目標速度である最終目標速度よりも速い速度に対応する閾値を超過した場合、前記閾値を超過する前に検出された過去の速度検出値または前記閾値を速度検出値として前記モータを駆動制御することを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置、駆動装置、画像形成装置、モータ制御方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの速度制御技術として、モータの回転に応じた回転信号（例えばエンコーダ信号）に基づいてモータ速度に対応する速度検出値を検出し、この速度検出値と目標速度に対応する目標値とに基づきモータ駆動電圧を決定するフィードバック制御が知られている。
【０００３】
このような制御技術では、例えば回転信号のチャタリングによる影響で誤った速度検出値が検出されるとモータを正しく制御できない。このため、回転信号のチャタリングをマスクする方法が種々検討されている。例えば特許文献１には、モータが低速時で且つ加減速中のチャタリングをマスクする技術が提案されている。この特許文献１に記載の技術では、過去の所定回数分の速度情報を履歴として保持し、新たに速度情報が検出されると、履歴として保持している最新の速度情報と新たに検出された速度情報との差を、過去の所定回数分の速度検出値から求めた閾値と比較する。そして、差が閾値を超える場合は、新たに検出された速度情報はチャタリングの影響による誤った情報と判断して破棄し、履歴の更新を行わないようにしている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の技術では、新たに検出された速度情報が正常と判定されて履歴が更新されるたびにチャタリングをマスクするための閾値を変更する必要があり、演算負荷が大きい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明は、モータの回転に応じた回転信号に基づき、前記モータの速度に対応する速度検出値を検出する検出部と、前記検出部により検出された速度検出値と目標速度に対応する目標値とに基づいて、前記モータを駆動制御する駆動制御部と、を備え、前記駆動制御部は、前記モータの加速中に検出された速度検出値が、前記モータの加速後の目標速度である最終目標速度よりも速い速度に対応する閾値を超過した場合、前記閾値を超過する前に検出された過去の速度検出値または前記閾値を速度検出値として前記モータを駆動制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、モータの加速中における回転信号のチャタリングの影響を簡便に除去して、モータの速度制御を安定的に行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施形態の画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図２は、実施形態の駆動装置の概略構成図である。
【図３】図３は、回転信号生成部の一例であるロータリエンコーダを説明する図である。
【図４】図４は、実施形態のモータ制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】図５は、検出部の動作を説明するタイミングチャートである。
【図６】図６は、回転信号に生じるチャタリングを説明する図である。
【図７】図７は、モータが定常状態のときのモータ制御装置による制御例を説明する図である。
【図８】図８は、目標速度プロファイルの一例を示す図である。
【図９】図９は、モータ立ち上げ時のチャタリング閾値を説明する図である。
【図１０】図１０は、速度検出値の取得タイミングを説明する図である。
【図１１】図１１は、カウンタのオーバーフローを説明するタイミングチャートである。
【図１２】図１２は、駆動制御部による処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１３】図１３は、実施形態の効果を説明する図である。
【図１４】図１４は、実施形態のモータ制御装置のハードウェア構成の一例を概略的に示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照して、本発明に係るモータ制御装置、駆動装置、画像形成装置、モータ制御方法およびプログラムの実施形態を詳細に説明する。以下では、本発明を適用可能な画像形成装置の一例として、中間転写方式のタンデム型カラー複写機を例示して説明する。
【０００９】
図１は、本実施形態の画像形成装置１の概略構成図である。図１に示すように、画像形成装置１は、ＡＤＦ（Auto  Document  Feeder）１Ａと、装置本体１Ｂとを備える。また、装置本体１Ｂは、給紙部３と、画像読取部４と、画像形成部５とから構成されている。
【００１０】
ＡＤＦ１Ａは、原稿トレイ２０と、原稿給紙ローラ２１と、原稿搬送ベルト２２と、原稿排紙ローラ２３と、原稿排紙トレイ２４とを含んで構成されている。ＡＤＦ１Ａは、画像読取部４に対し、ヒンジなどの開閉機構を介して開閉自在に取り付けられている。
【００１１】
原稿給紙ローラ２１は、原稿トレイ２０に載置された原稿束から原稿を１枚ずつ分離して、画像読取部４に向かって搬送する。原稿搬送ベルト２２は、原稿給紙ローラ２１によって分離された原稿を画像読取部４に搬送する。原稿排紙ローラ２３は、原稿搬送ベルト２２によって画像読取部４から排紙される原稿を、原稿トレイ２０の下方の原稿排紙トレイ２４に排紙する。
【００１２】
画像読取部４は、筐体４０と、走査光学ユニット４１と、コンタクトガラス４２と、駆動手段とを含んで構成されている。走査光学ユニット４１は、筐体４０の内部に設けられるとともに、ＬＥＤユニットを備えている。走査光学ユニット４１は、ＬＥＤユニットから主走査方向に光を照射するとともに、駆動手段によって全照射領域内において副走査方向に走査される。これにより、走査光学ユニット４１は、原稿の二次元カラー画像を読み取るようになっている。
【００１３】
コンタクトガラス４２は、画像読取部４の筐体４０の上部に設けられ、筐体４０の上面部を構成している。駆動手段は、走査光学ユニット４１に固定された不図示のワイヤと、このワイヤに橋架される複数の従動プーリおよび駆動プーリと、駆動プーリを回転させるモータとを備えている。
【００１４】
給紙部３は、給紙カセット３０と、給紙手段３１とを備えている。給紙カセット３０は用紙サイズの異なる記録媒体としての用紙を収容する。給紙手段３１は、給紙カセット３０に収納された用紙を画像形成部５の主搬送路７０まで搬送する。
【００１５】
また、画像形成部５の側面には、手差しトレイ３２が画像形成部５に対して開閉可能に配設されており、画像形成部５に対して開いた状態でトレイ上面に紙束が手差しされる。手差しされた紙束における一番上の用紙は、手差しトレイ３２の送出ローラによって主搬送路７０に向けて送り出される。
【００１６】
主搬送路７０には、レジストローラ対７０ａが配設されている。レジストローラ対７０ａは、主搬送路７０内を搬送されてくる用紙をローラ間に挟み込んだ後、所定のタイミングで二次転写ニップに向けて送り込む。
【００１７】
画像形成部５は、露光ユニット５１、タンデム作像ユニット５０、中間転写ベルト５４、中間転写ローラ５５、二次転写装置５２、定着ユニット５３などを有している。また、画像形成部５は、主搬送路７０、反転搬送路７３、排紙路６０などを有している。
【００１８】
図１に示すように、露光ユニット５１は、タンデム作像ユニット５０に隣接して配置されている。露光ユニット５１は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に対応して設けられた感光体ドラム７４に露光を行うようになっている。
【００１９】
タンデム作像ユニット５０は、中間転写ベルト５４の上であって、中間転写ベルト５４の回転方向に沿って配置されたイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４つの作像ユニット７５から構成されている。個々の作像ユニット７５は、詳細な図示を省略するが、上記各色に対応して設けられた感光体ドラム７４の周りに帯電装置、現像装置、感光体クリーニング装置、除電装置などを備えている。そして、各感光体ドラム７４とその周りに設けられる上記各装置がユニット化されて１つのプロセスカートリッジを構成している。
【００２０】
タンデム作像ユニット５０は、画像読取部４によって読み取られて色別分解された画像情報に基づいて、各感光体ドラム７４に色分けしてトナーにより形成された可視画像（トナー画像）を形成するようになっている。また、各感光体ドラム７４に形成された可視画像は、各感光体ドラム７４と中間転写ローラ５５との間で中間転写ベルト５４に転写されるようになっている。
【００２１】
一方、中間転写ベルト５４を挟んでタンデム作像ユニット５０の反対側には、二次転写装置５２が設けられている。二次転写装置５２は、転写部材としての二次転写ローラ５２１を有している。この二次転写ローラ５２１を中間転写ベルト５４に押し当てることにより、二次転写ニップを形成している。この二次転写ニップには、中間転写ベルト５４に形成されたトナー画像が、給紙部３から主搬送路７０を介して搬送された用紙に転写されるように構成されている。
【００２２】
二次転写ニップでトナー画像が転写された用紙は、２つの支持ローラ５７に張架された用紙搬送ベルト５６により定着ユニット５３へ送り込まれる。
【００２３】
定着ユニット５３は、無端ベルトである定着ベルト５８に加圧ローラ５９を押し当てて構成している。そして、定着ユニット５３は、加圧ローラ５９により用紙に熱と圧力を加えることにより、用紙に転写されたトナー画像のトナーを溶融して、用紙にカラー画像として定着するようになっている。
【００２４】
このようにしてカラー画像が定着された用紙は、排紙搬送路としての排紙路６０を経由して機外の排紙トレイ６１上にスタックされる。
【００２５】
また、図１に示すように、反転搬送路７３が、二次転写装置５２および定着ユニット５３の下側に設けられている。反転搬送路７３は、用紙の両面に画像を形成するために、定着ユニット５３から排出された用紙の表裏を反転させて再度、主搬送路７０を介して二次転写装置５２に供給するためのものである。
【００２６】
また、主搬送路７０や反転搬送路７３には、搬送経路に沿って複数の紙詰まり検知手段としての用紙検知センサが配置されている。なお、用紙検知センサの数や配置箇所は適宜設定される。各用紙検知センサが、それぞれ予め決められた時間内に用紙の通過を検知しないとき、用紙ジャムが発生したことを把握し、画像形成装置１の表示部などにジャムが発生したことを通知する。
【００２７】
以上のように構成される画像形成装置１には、例えば、感光体ドラム７４を駆動するモータ、中間転写ベルト５４を駆動するモータ、レジストローラ対７０ａを駆動するモータ、二次転写ローラ５２１を駆動するモータなどの転写駆動系モータが設けられている。これらのモータはいずれも画像に影響するモータであり、高速かつ安定した立ち上げ特性、速度ムラの少ない定常特性などの高精度かつ確実な制御が求められる。そこで、本実施形態の画像形成装置１では、これらのモータを後述のモータ制御装置によるフィードバック制御により安定的に駆動制御するようにしている。このモータ制御装置と制御対象となるモータとの組み合わせを、以下では駆動装置と呼ぶ。本実施形態の画像形成装置１は、このような駆動装置を備えている。
【００２８】
図２は、本実施形態の画像形成装置１が備える駆動装置１００の概略構成図である。図２に示すように、駆動装置１００は、モータＭと、回転信号生成部１０１と、駆動回路１０２と、モータ制御装置１１０と、を備える。
【００２９】
回転信号生成部１０１は、モータＭの回転に応じた回転信号を生成して出力する。回転信号生成部１０１としては、例えばロータリエンコーダを用いることができる。図３は、回転信号生成部１０１の一例であるロータリエンコーダを説明する図である。ロータリエンコーダは、図３（ａ）に示すように、モータＭの回転軸と同軸に設けられてこの回転軸と一体に回転するエンコーダホイール１０５と、所定位置に固定して配置されたセンサ１０６とを備える。エンコーダホイール１０５には、等間隔でスリット１０７が設けられており、モータＭが回転するとセンサ１０６の位置をスリット１０７が順次通過する。センサ１０６は、例えば透過型光センサであり、スリット１０７の有無に応じた図３（ｂ）のようなパルス信号を出力する。このパルス信号は、モータＭの速度（回転速度）に応じて周期（図３（ｂ）中のＰ）の長さが変動する。回転信号生成部１０１としてロータリエンコーダを用いた場合、このセンサ１０６が出力するパルス信号が回転信号である。
【００３０】
なお、回転信号生成部１０１は、モータＭの回転に応じた回転信号を生成して出力する構成であればよく、上述したロータリエンコーダのほか、例えばホール素子を用いた構成やレゾルバを用いた構成など、モータＭの回転に応じた回転信号を生成して出力する様々な構成のものを用いることができる。
【００３１】
駆動回路１０２は、モータ制御装置１１０から出力される電圧指令値に応じた電圧をモータＭに印加して、モータＭを駆動する回路である。
【００３２】
モータ制御装置１１０は、回転信号生成部１０１から出力される回転信号を用いて、モータＭを目標速度で回転させるための電圧指令値を生成して出力する。このモータ制御装置１１０は、回転信号生成部１０１が出力する回転信号のチャタリングをマスクする機能を持ち、特に、モータＭが起動されてから定常状態（一定速度で回転している状態）になるまでの加速中においても、回転信号のチャタリングをマスクする。以下、このモータ制御装置１１０の具体例について詳しく説明する。
【００３３】
図４は、実施形態のモータ制御装置１１０の構成例を示すブロック図である。図４に示すように、モータ制御装置１１０は、検出部１２０と、駆動制御部１３０とを備える。
【００３４】
検出部１２０は、回転信号生成部１０１から出力される回転信号に基づき、モータＭの速度に対応する速度検出値を検出する。以下では、回転信号生成部１０１として上述したロータリエンコーダを用い、センサ１０６から出力されるパルス信号が回転信号としてモータ制御装置１１０に入力されるものとして説明する。
【００３５】
検出部１２０は、図４に示すように、立ち上がり検知部１２１と、カウンタ１２２と、保持部１２３とを備える。
【００３６】
立ち上がり検知部１２１は、回転信号生成部１０１から出力される回転信号（パルス信号）の立ち上がりエッジを検知して、立ち上がり検知信号をカウンタ１２２および保持部１２３に供給する。
【００３７】
カウンタ１２２は、例えばモータ制御装置１１０の内部クロックを示すクロック信号と、立ち上がり検知部１２１から供給される立ち上がり検知信号とに基づいて、回転信号の１周期の長さをカウントする。すなわち、カウンタ１２２は、回転信号の立ち上がり検知時にクロックのカウントアップを開始し、次の立ち上がり検知時までのクロック数を回転信号の１周期の長さとしてカウントする。次の立ち上がり検知時にはカウンタ１２２はクリアされ、さらに次の立ち上がり検知時までのクロック数をカウントする。カウンタ１２２は、以上の処理を繰り返すことで、回転信号の周期ごとにその長さをカウントする。
【００３８】
保持部１２３は、回転信号の周期ごとにカウンタ１２２がカウントした値を保持する。保持部１２３は、立ち上がり検知部１２１から供給される立ち上がり検知信号に基づき、回転信号の立ち上がり検知時に、カウンタ１２２がカウントした値を取得して保持する。保持部１２３が保持する値は、回転信号の立ち上がりが検知されるたびに更新される。保持部１２３が保持する値は、その時点における回転信号の周期長さを表しており、モータＭの速度に対応した値である。本実施形態では、この保持部１２３が保持する値を、速度検出値として使用する。なお、この速度検出値は、回転信号の周期が長いほど高い値、つまり、モータＭが低速であるほど高い値となる点に留意する必要がある。
【００３９】
保持部１２３が保持する速度検出値は、速度検出値の取得タイミングごとに発生する所定の割り込み信号に応じて保持部１２３から読み出され、駆動制御部１３０に供給される。なお、以下では、取得タイミングで保持部１２３から読み出されて駆動制御部１３０に供給される速度検出値を、便宜上、「実検出値」と表記する場合がある。
【００４０】
図５は、検出部１２０の動作を説明するタイミングチャートである。検出部１２０は、図５に示すように、立ち上がり検知部１２１で回転信号の立ち上がりを検知するたびに、それまでにカウンタ１２２でカウントした値を保持部１２３に格納し、カウンタ１２２をクリアするという処理を繰り返す。これにより、保持部１２３には、現時点でのモータＭの速度に対応する速度検出値（モータＭが低速であるほど高い値となる速度検出値）が保持される。
【００４１】
駆動制御部１３０は、検出部１２０により検出された速度検出値とモータＭの目標速度に対応する目標値とに基づいて、モータＭを駆動制御する。駆動制御部１３０は、図４に示すように、チャタリング判定部１３１と、指令値算出部１３２とを備える。
【００４２】
チャタリング判定部１３１は、回転信号のチャタリングをマスクするためのフィルタである。図６は、回転信号に生じるチャタリングを説明する図である。回転信号生成部１０１から出力される回転信号には、機械的なバックフラッシュやノイズ等の影響により、図６に示すように、短い周期でオンオフが繰り返されるチャタリングが生じる場合がある。そして、回転信号にチャタリングが生じていると、検出部１２０により、回転信号の実際の周期（図６中のＰａ）よりも短い周期（図６中のＰｂ）の長さがカウントされて速度検出値が検出されることになり、この誤った速度検出値を用いてモータＭを駆動制御すると、正しい制御を行うことができない。そこで、本実施形態のモータ制御装置１１０では、チャタリング判定部１３１によって回転信号のチャタリングをマスクすることにより、このような不具合を回避する。
【００４３】
チャタリング判定部１３１は、速度検出値の取得タイミングで検出部１２０の保持部１２３から読み出されて駆動制御部１３０に供給される速度検出値（実検出値）をチャタリング判定用の閾値（以下、「チャタリング閾値」という。）と比較する。ここで、実検出値がチャタリング閾値を超過した場合は、実検出値が回転信号のチャタリングの影響によって正しい速度検出値になっていないものと推察される。そこで、チャタリング判定部１３１は、実検出値がチャタリング閾値を超過している場合は、その時点の実検出値は破棄し、実検出値とは異なる値を速度検出値として、指令値算出部１３２に供給する。一方、実検出値がチャタリング閾値を超過していなければ、チャタリング判定部１３１は、実検出値をそのまま速度検出値として指令値算出部１３２に供給する。なお、以下では、チャタリング判定部１３１から指令値算出部１３２に供給される速度検出値を、実検出値と区別して「演算用検出値」と表記する場合がある。
【００４４】
実検出値がチャタリング閾値を超過する場合にチャタリング判定部１３１が指令値算出部１３２に供給する演算用検出値としては、例えば、チャタリング閾値を超過していないと判定された過去の実検出値を用いることができる。この場合、チャタリング判定部１３１は、例えば、演算用検出値として指令値算出部１３２に供給した実検出値を、次の制御タイミングで演算用検出値を指令値算出部１３２に供給するまで保持しておく。そして、次の制御タイミングで実検出値がチャタリング閾値を超過していれば、保持していた実検出値を指令値算出部１３２に再度供給する。
【００４５】
また、チャタリング判定部１３１は、実検出値がチャタリング閾値を超過する場合に、チャタリング閾値を演算用検出値として指令値算出部１３２に供給するようにしてもよい。この場合、チャタリング判定部１３１は過去の実検出値を保持しておく必要はない。
【００４６】
チャタリング閾値は、モータＭの目標速度よりも速い所定速度である閾値速度に対応する値である。つまり、本実施形態のように、回転信号の周期長さのカウント値を速度検出値として用いる場合、モータＭの目標速度よりも速い閾値速度を回転信号の周期長さに変換した値がチャタリング閾値となる。したがって、本実施形態では、実検出値がチャタリング閾値よりも小さい値である場合に、実検出値がチャタリング閾値を超過したと判定されることになる。
【００４７】
指令値算出部１３２は、チャタリング判定部１３１から供給される演算用検出値と、モータＭの目標速度に対応する目標値との偏差に応じた電圧指令値を算出し、駆動回路１０２に出力する。本実施形態では、上述したように、回転信号の周期長さのカウント値を速度検出値（演算用検出値）として用いるため、モータＭの目標速度を回転信号の周期長さに変換した値が目標値となる。指令値算出部１３２が制御周期ごとに算出した電圧指令値に従って駆動回路１０２がモータＭを駆動することにより、モータＭが目標速度で定速回転するように、モータＭがフィードバック制御される。
【００４８】
図７は、モータＭが定常状態のときの本実施形態のモータ制御装置１１０による制御例を説明する図である。なお、図７に示す例では、説明を分かり易くするために、検出部１２０により検出された速度検出値およびチャタリング閾値を、便宜上、速度に置き換えて示している。
【００４９】
図７に示すように、本実施形態のモータ制御装置１１０では、検出部１２０により検出された速度検出値（図７の実線のグラフ）がモータＭの目標速度よりも速い閾値速度に対応するチャタリング閾値を超過すると、その時点の速度検出値は破棄されて、チャタリング閾値を超過する前の速度検出値またはチャタリング閾値（図７の太線）に基づいて電圧指令値が算出される。これにより、回転信号のチャタリングがマスクされ、回転信号のチャタリングの影響でモータＭに急激な速度変動が生じて制御が不安定になる不具合を回避できる。
【００５０】
本実施形態のモータ制御装置１１０は、モータＭが起動されてから定常状態になるまでの加速中（以下、この期間を「立ち上げ期間」という。）においても、定常状態のときと同様に回転信号のチャタリングのマスク（フィルタ処理）を行う。モータＭの加減速時において回転信号のチャタリングをマスクする従来技術（特許文献１参照）では、モータＭの速度変化に応じてチャタリング判定用の閾値を随時変更する必要があり、演算負荷が大きい。これに対して本実施形態のモータ制御装置１１０では、モータＭが定常状態のときのチャタリング閾値を立ち上げ期間においても適用する。つまり、モータＭが定常状態のときのチャタリング閾値を用いて、立ち上げ期間における回転信号のチャタリングをマスクする。これにより、モータＭの加速中における回転信号のチャタリングの影響を簡便に除去して、モータＭの速度制御を安定的に行うことができる。
【００５１】
立ち上げ期間におけるモータＭの駆動方式としては、ステップ駆動方式とプロファイル駆動方式とがある。ステップ駆動方式は、モータＭをフルパワーで起動した後、モータＭの速度が定常状態のときの目標速度である最終目標速度に近づくとフィードバック制御を開始する方式である。一方、プロファイル駆動方式は、立ち上げ期間における目標速度を目標速度プロファイルとして設定し、モータＭの起動直後からフィードバック制御を行う方式である。
【００５２】
図８は、目標速度プロファイルの一例を示す図である。プロファイル駆動方式では、図８に例示するように、モータＭの起動時の目標速度である初期速度が、検出部１２０での検出下限値に対応する検出下限速度と最終目標速度との間の値に設定される。そして、モータＭの加速中の目標速度は、初期速度から最終目標速度まで一定の加速度で増加するように設定される。したがって、モータＭの速度が目標速度に落ち着くまでの速度変動であるオーバーシュートを小さく抑えることができ、電流消費量も小さい。さらに、立ち上げ期間の長さを目標速度プロファイルにより任意に設定できるといった利点がある。
【００５３】
ステップ駆動方式は、起動時間の短縮が可能になる反面、モータＭをフルパワーで起動するために消費電力量が大きくなることや、オーバーシュートが大きくなるなどの欠点がある。特に、回転信号のチャタリングをマスクする構成においては、オーバーシュートが大きいと、回転信号のチャタリングとオーバーシュートによる速度変動とを区別できずに制御が不安定になる懸念がある。そこで、本実施形態ではプロファイル駆動方式によりモータＭを起動する。
【００５４】
図９は、モータＭの立ち上げ期間におけるチャタリング閾値を説明する図である。なお、図９では、説明を分かり易くするために、図７に示した例と同様にチャタリング閾値を速度に置き換えて示している。
【００５５】
本実施形態のモータ制御装置１１０は、モータＭの立ち上げ期間においても、図９に示すように、最終目標速度に対して一定の割合で設定される閾値速度に対応するチャタリング閾値を用いて回転信号のチャタリングをマスクする。すなわち、モータＭの立ち上げ期間（加速中）において検出部１２０により検出された実検出値がチャタリング閾値を超過している場合、駆動制御部１３０は、その時点の実検出値は破棄し、チャタリング閾値を超える前に検出された過去の実検出値またはチャタリング閾値を演算用検出値として、駆動回路１０２に供給する電圧指令値を算出する。これにより、モータＭの立ち上げ期間においても定常状態のときと同様に、回転信号のチャタリングの影響でモータの速度制御が不安定になることを有効に回避できる。また、本実施形態のモータ制御装置１１０では、モータＭの立ち上げ期間におけるチャタリング閾値を実検出値の変化に応じて随時変更する必要がないため、モータＭの加速中における回転信号のチャタリングの影響を簡便に除去して、モータの速度制御を安定的に行うことができる。
【００５６】
本実施形態のモータ制御装置１１０は、このように、モータＭの立ち上げ期間に定常状態のときと同等のチャタリング閾値を用いて、回転信号のチャタリングをマスクする構成である。この構成の場合、モータＭの立ち上げ期間の特に起動直後において、目標速度プロファイルで規定される目標速度とチャタリング閾値との乖離が大きくなる。そのため、回転信号にチャタリング閾値未満のチャタリングが生じた場合にこれをマスクすることができず、モータＭの速度を急激に低下させるような制御になり、モータＭが停止する懸念がある。そこで、本実施形態のモータ制御装置１１０では、さらに、検出部１２０のオーバーフロー対策を行うことで、モータＭが停止した状態となり続けることを防止する。
【００５７】
オーバーフローとは、上述した検出部１２０のカウンタ１２２のカウント値が上限値に達することをいう。オーバーフロー対策は、カウンタ１２２のカウント値が上限値に達した場合に、その上限値、つまり検出部１２０による検出下限値を速度検出値とすることで、モータＭの速度を上昇させるように制御する対策である。オーバーフロー対策は、速度検出値（実検出値）の取得タイミングの違いにより、方法が異なる。
【００５８】
ここで、速度検出値の取得タイミングについて説明する。図１０は、速度検出値の取得タイミングを説明する図である。速度検出値は、上述したように、所定の割り込み信号に応じて検出部１２０の保持部１２３から読み出され、駆動制御部１３０に供給される。速度検出値の取得タイミングを定める割り込み信号としては、駆動制御部１３０が電圧指令値を算出する周期である制御周期ごとに発生する制御周期割り込みと、検出部１２０の立ち上がり検知部１２１により回転信号の立ち上がりエッジが検知された際に発生する回転信号割り込みとがある。つまり、駆動制御部１３０が検出部１２０から速度検出値を取得するタイミングとして、制御周期ごとに速度検出値を取得する方法と、回転信号の立ち上がりエッジが検知されるたびに速度検出値を取得する方法とがある。
【００５９】
図１０（ａ）は、制御周期ごとに速度検出値を取得する例を示している。この例では、所定周期で制御周期割り込みが発生するたびに、駆動制御部１３０が、検出部１２０から速度検出値を取得する（図中の「ａ」の処理）。そして、駆動制御部１３０は、制御周期ごとに検出部１２０から取得した速度検出値をチャタリング閾値と比較し、チャタリング閾値を超過していなければその速度検出値を用い、チャタリング閾値を超過していれば過去の速度検出値またはチャタリング閾値を用いて電圧指令値を算出する（図中の「ｂ」の処理）。
【００６０】
図１０（ｂ）は、回転信号の立ち上がりエッジが検知されるたびに速度検出値を取得する例を示している。この例では、モータＭの速度に応じて回転信号割り込みが発生するたびに、駆動制御部１３０が、検出部１２０から速度検出値を取得する（図中の「ａ」の処理）。そして、駆動制御部１３０は、回転信号の立ち上がり検知時に検出部１２０から取得した速度検出値をチャタリング閾値と比較し、チャタリング閾値を超過していなければその速度検出値を用い、チャタリング閾値を超過していれば過去の速度検出値またはチャタリング閾値を用いて電圧指令値を算出する（図中の「ｂ」の処理）。
【００６１】
図１１は、検出部１２０のカウンタ１２２のオーバーフローを説明するタイミングチャートである。検出部１２０は、上述したように、回転信号の周期長さをカウンタ１２２でカウントし、そのカウント値を保持部１２３で保持する。保持部１２３が保持するカウンタ１２２のカウント値（図中の一点鎖線で示すグラフ）は、上述したように、立ち上がり検知部１２１が回転信号の立ち上がりエッジを検知するたびに更新される。ここで、モータＭの立ち上げ期間における制御では、例えば、回転信号にチャタリング閾値未満のチャタリングが生じてモータＭの速度を急激に低下させた場合、図１１に示すように、回転信号の立ち上がりエッジが検知される前にカウンタ１２２のカウント値が上限値（ＦＦＦＦ）に達することがある。この場合、カウンタ１２２のカウント値が上限値に達したタイミングでオーバーフローフラグが立ち、次の回転信号の立ち上がりエッジ検知時に、保持部１２３が保持するカウント値が、カウンタ１２２の上限値（検出部１２０による検出下限値）に更新される。
【００６２】
図１０（ａ）に示した制御例の場合、速度検出値の取得は制御周期ごとに行われるため、カウンタ１２２がオーバーフローした場合に、検出下限値を速度検出値として電圧指令値を算出して、モータＭの速度を上昇させるように制御することができる。ただし、図１０（ａ）の制御例では、速度検出値の取りこぼしがあるため、モータＭの位置を制御する方式としては向いていない。
【００６３】
一方、図１０（ｂ）に示した制御例では、回転信号の立ち上がりエッジが検知されるたびに速度検出値を取得するため、速度検出値の取りこぼしがなく、モータＭをきめ細かく制御することができる。しかし、図１０（ｂ）の制御例では、モータＭの立ち上げ期間において、回転信号にチャタリング閾値未満のチャタリングが発生してモータＭを急激に速度低下させたことによりモータＭが停止すると、モータＭが停止し続ける場合がある。つまり、モータＭが停止して回転信号生成部１０１が回転信号を出力しなくなると、回転信号割り込みが発生しないため、新たな速度検出値が取得されずにモータＭが停止し続ける懸念がある。
【００６４】
そこで、本実施形態のモータ制御装置１１０では、検出部１２０のカウンタ１２２のカウンタ値が上限値に達してオーバーフローフラグが立ったときに割り込みを発生させて、このオーバーフロー割り込みの発生時は、検出部１２０の検出下限値（カウンタ１２２のカウント値の上限値）を速度検出値として、駆動制御部１３０に出力する構成とする。これにより、駆動制御部１３０は、モータＭが停止したことにより回転信号割り込みが発生しない状況であっても、検出部１２０の検出下限値を速度検出値として電圧指令値を算出し、モータＭの速度を上昇させるように制御することができる。
【００６５】
図１２は、本実施形態のモータ制御装置１１０の駆動制御部１３０による処理手順の一例を示すフローチャートである。以下、この図１２に示すフローチャートを参照しながら、本実施形態のモータ制御装置１１０の動作の概要を説明する。
【００６６】
駆動制御部１３０は、モータＭの起動時に、まず、図８に示したような目標速度プロファイルを設定するとともに（ステップＳ１０１）、最終目標速度よりも速い速度である閾値速度に対応するチャタリング閾値を設定し（ステップＳ１０２）、モータＭを起動させる。
【００６７】
次に、駆動制御部１３０は、速度検出値の取得タイミングになるのを待機し（ステップＳ１０３）、検出値の取得タイミングになると（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、検出部１２０から速度検出値を取得する（ステップＳ１０４）。速度検出値の取得タイミングは、上述したように、回転信号割り込みの発生時または制御周期割り込みの発生時である。また、駆動制御部１３０は、速度検出値の取得タイミングを待機している間にオーバーフロー割り込みの発生を監視し（ステップＳ１０５）、オーバーフロー割り込みが発生すると（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０４で、カウンタ１２２の上限値（検出部１２０による検出下限値）を速度検出値として取得する。なお、速度検出値の取得タイミングになっておらず（ステップＳ１０３：Ｎｏ）、オーバーフロー割り込みも発生していない間は（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、駆動制御部１３０は割り込み信号の監視を続ける。
【００６８】
駆動制御部１３０は、ステップＳ１０４で速度検出値を取得すると、次に、電圧指令値を算出するタイミングになったか否かを判定する（ステップＳ１０６）。電圧指令値を算出するタイミングは、上述したように、制御周期割り込みの発生時である。図１０（ａ）に示した制御例では、速度検出値の取得タイミングと電圧指令値を算出するタイミングが同期するため、ここでの判定はＹｅｓになる。一方、図１０（ｂ）に示した制御例では、速度検出値の取得タイミングと電圧指令値を算出するタイミングが異なるため、電圧指令値を算出するタイミングになる前に、速度検出値の取得タイミングとなる場合がある。この場合は、ステップＳ１０６の判定はＮｏになり、ステップＳ１０３に戻って速度検出値の取得タイミングになるとステップＳ１０４で速度検出値が再度取得される。
【００６９】
次に、駆動制御部１３０は、ステップＳ１０４で取得した速度検出値をステップＳ１０２で設定したチャタリング閾値と比較する（ステップＳ１０７）。その結果、ステップＳ１０４で取得した速度検出値がチャタリング閾値を超過している場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、駆動制御部１３０は、ステップＳ１０４で取得した速度検出値を破棄し、例えば前回の制御周期で電圧指令値の算出に用いた速度検出値などの過去の速度検出値またはチャタリング閾値を演算用検出値として用い、この演算用検出値とステップＳ１０１で設定した目標速度プロファイルとに基づいて、モータＭを駆動制御するための電圧指令値を算出する（ステップＳ１０８）。
【００７０】
一方、ステップＳ１０４で取得した速度検出値がチャタリング閾値を超過していなければ（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、駆動制御部１３０は、ステップＳ１０４で取得した速度検出値をそのまま演算用検出値として用い、この演算用検出値とステップＳ１０１で設定した目標速度プロファイルとに基づいて、モータＭを駆動制御するための電圧指令値を算出する（ステップＳ１０９）。そして、駆動制御部１３０は、ステップＳ１０８またはステップＳ１０９で算出した電圧指令値を駆動回路１０２に出力する（ステップＳ１１０）。
【００７１】
その後、モータＭを停止させるための停止制御指令が入力されたか否かが判断され（ステップＳ１１１）、停止制御指令が入力されるまで（ステップＳ１１１：Ｎｏ）、ステップＳ１０３以降の処理が繰り返される。これにより、モータＭの速度が目標速度プロファイルに追従するように制御され、モータＭの速度が最終目標速度に到達すると、立ち上げ期間が終了して定常状態に移行する。そして、モータＭを停止させる停止制御命令が入力されると（ステップＳ１１１：Ｙｅｓ）、図１２のフローチャートで示す一連の処理が終了する。
【００７２】
図１３は、本実施形態の効果を説明する図である。図１３（ａ）は、モータＭの立ち上げ期間に本実施形態の制御を行わない場合のモータＭの速度変化を比較例として示す図であり、図１３（ｂ）は、モータＭの立ち上げ期間に本実施形態の制御を行った場合のモータＭの速度変化を実施例として示す図である。なお、図１３では、説明を分かり易くするために、図７や図９に示した例と同様に、速度検出値およびチャタリング閾値を速度に置き換えて示している。
【００７３】
図１３（ａ）に示す比較例のように、モータＭの立ち上げ期間に本実施形態の制御を行わない場合、モータＭの立ち上げ期間に回転信号のチャタリングが発生すると、モータＭの速度を急激に落とそうとして、速度が振動的となり、狙いの収束タイミングまでにモータＭの速度が収束しない懸念がある。また、回転信号の立ち上がりエッジが検知されるたびに速度検出値を取得する構成の場合、急激に速度を落とすことでモータＭが瞬時に停止した場合に、回転信号割り込みが発生せずに、モータＭの速度を落とそうとする電圧指令値を出し続け、モータＭが停止したままになる懸念もある。
【００７４】
これに対し、図１３（ｂ）に示す実施例のように、モータＭの立ち上げ期間に本実施形態の制御を行った場合は、モータＭの立ち上げ期間に回転信号のチャタリングが発生しても速度検出値の上限が制限されるため、モータＭの急峻な速度低下が生じることがなく、モータＭの速度を短時間で目標速度に収束させることができる。さらに、上述したオーバーフロー対策を施すことにより、仮にチャタリング閾値未満のチャタリングが発生してモータＭの速度が低下したとしても、モータＭが停止したままになる不具合を有効に回避することができる。
【００７５】
以上、具体的な例を挙げながら詳細に説明したように、本実施形態のモータ制御装置１１０では、モータＭの立ち上げ期間（モータＭの加速中）においても、定常状態のときと同様のチャタリング閾値を用いて回転信号のチャタリングをマスクするようにしている。したがって、本実施形態のモータ制御装置１１０によれば、モータＭの加速中における回転信号のチャタリングの影響で速度制御が不安定になることを有効に回避することができる。しかも、本実施形態のモータ制御装置１１０では、従来技術のようにモータＭの加速中にチャタリング閾値を随時変更する必要がないため、モータＭの加速中におけるチャタリング除去を簡便に行って、モータＭの速度制御を安定的に行うことができる。
【００７６】
さらに、本実施形態のモータ制御装置１１０では、上述したオーバーフロー対策を施すことにより、モータＭの加速中の回転信号にマスクされないチャタリング閾値未満のチャタリングが発生した場合であっても、モータＭが停止したままになる不具合を有効に回避することができる。
【００７７】
また、本実施形態の駆動装置１００では、以上のようなモータ制御装置１１０を用いてモータＭの駆動を制御するため、モータＭの出力を安定化させることができる。さらに、本実施形態の画像形成装置１は、このような駆動装置１００により転写駆動系モータなどの画像に影響するモータＭの出力を安定化させることができるため、高品位な画像の形成を適切に行うことができる。
【００７８】
なお、本実施形態のモータ制御装置１１０は、例えば、一般的なコンピュータシステムとしてのハードウェア構成を採用し、コンピュータシステム上で動作するソフトウェア（プログラム）によって上述した検出部１２０および駆動制御部１３０の機能を実現することができる。図１４は、この場合のモータ制御装置１１０のハードウェア構成を概略的に示すブロック図である。モータ制御装置１１０は、例えば図１４に示すように、ＣＰＵ２０１、ＲＡＭ２０２、ＲＯＭ２０３、入出力インタフェース２０４およびこれらを接続するバス２０５を備える。そして、ＣＰＵ２０１が、ＲＡＭ２０２をワークエリアとして利用して、例えば予めＲＯＭ２０３に組み込まれて提供される制御プログラムを実行することで、上述した検出部１２０および駆動制御部１３０の機能を実現する。
【００７９】
なお、モータ制御装置１１０のＣＰＵ２０１が実行する制御プログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。また、モータ制御装置１１０のＣＰＵ２０１が実行する制御プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。さらに、モータ制御装置１１０のＣＰＵ２０１が実行する制御プログラムを、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。
【００８０】
モータ制御装置１１０のＣＰＵ２０１が実行する制御プログラムは、上述した検出部１２０および駆動制御部１３０を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしては、例えばＣＰＵ２０１がＲＯＭ２０３から制御プログラムを読み出して実行することにより上述した検出部１２０および駆動制御部１３０がＲＡＭ２０２上にロードされ、上述した検出部１２０および駆動制御部１３０がＲＡＭ２０２上に生成されるようになっている。
【００８１】
なお、モータ制御装置１１０は、検出部１２０および駆動制御部１３０のいずれか一方または双方の機能を、例えばＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）やＦＰＧＡ（Field-Programmable  Gate  Array）などの専用のハードウェアを用いて実現することもできる。
【００８２】
以上、本発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を加えながら具体化することができる。
【００８３】
例えば、上述した実施形態では、オーバーフロー対策として、オーバーフロー割り込みが発生すると検出部１２０の検出下限値（カウンタ１２２の上限値）を速度検出値として電圧指令値を算出するようにしているが、これに限らない。例えば、オーバーフロー割り込みが発生した際に、検出部１２０の速度下限値に代えて、モータＭの速度が０の場合に相当する値を速度検出値（演算用検出値）として用い、電圧指令値を算出するように構成してもよい。
【００８４】
また、上述した実施形態では、本発明を適用可能な画像形成装置の一例として、中間転写方式のタンデム型カラー複写機として構成された画像形成装置１を例示したが、本発明は、あらゆるタイプの画像形成装置に対して広く適用することができる。また、本発明は、画像形成装置に限らず、一定速度で回転することが要求されるモータを備えた機器に対して広く適用することができる。
【符号の説明】
【００８５】
１  画像形成装置
１００  駆動装置
１０１  回転信号生成部
１０２  駆動回路
１２０  検出部
１２１  立ち上がり検知部
１２２  カウンタ
１２３  保持部
１３０  駆動制御部
１３１  チャタリング判定部
１３２  指令値算出部
Ｍ  モータ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８６】
【特許文献１】特開２００６−１７４６０４号公報
【図１】
2016092895.tif 000003
【図２】
2016092895.tif 000004
【図３】
2016092895.tif 000005
【図４】
2016092895.tif 000006
【図５】
2016092895.tif 000007
【図６】
2016092895.tif 000008
【図７】
2016092895.tif 000009
【図８】
2016092895.tif 000010
【図９】
2016092895.tif 000011
【図１０】
2016092895.tif 000012
【図１１】
2016092895.tif 000013
【図１２】
2016092895.tif 000014
【図１３】
2016092895.tif 000015
【図１４】
2016092895.tif 000016