(57)【要約】【課題】ＤＣモータにより搬送ローラを駆動するモータ駆動装置を提供する。【解決手段】モータ駆動装置は、ＩＢＬＤＣモータ１６０の回転を制御する。モータ駆動装置は、ＩＢＬＤＣモータ１６０の回転速度を検出する速度検出器１０５と、ＩＢＬＤＣモータ１６０の立ち上げ開始からの時間に対応する複数の補正値αiを格納するメモリ１０３と、速度検出値Ｖsnsと速度目標値Ｖtarとに基づき補正値αi’を算出するフィルタ１０２と、補正値αiと補正値αi’とを加算して補正値（αi‘＋αi）を出力する第１加算器１０８と、速度目標値Ｖtarと補正値（αi’＋αi）とに基づきＩＢＬＤＣモータ１６０を制御する制御器１０４とを備える。モータ駆動装置は、メモリ１０３に格納する補正値αiを、補正値（αi‘＋αi）に更新する。【選択図】図３
2017005901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣモータの回転を制御するモータ駆動装置であって、
前記ＤＣモータの回転速度を検出する検出手段と、
前記ＤＣモータの立ち上げ処理において、立ち上げ開始からの時間に対応させて複数の第１補正値を格納する格納手段と、
前記検出された回転速度と目標速度とに基づき第２補正値を算出する算出手段と、
前記第１補正値と前記第２補正値とを加算し、第３補正値を出力する加算手段と、
前記目標速度と前記第３補正値とに基づき前記ＤＣモータを制御する制御手段と、
前記格納手段に格納されている前記第１補正値を前記第３補正値に更新する更新手段と、を備えることを特徴とする、
モータ駆動装置。
【請求項２】
外部の装置から前記ＤＣモータの定常状態の回転速度を表す定常速度目標値を受信して、受信した前記定常速度目標値、ＤＣモータの加速度、及び前記ＤＣモータの駆動開始からの時間に応じて前記目標速度を算出する目標速度演算手段を備えることを特徴とする、
請求項１記載のモータ駆動装置。
【請求項３】
前記目標速度演算手段は、前記外部の装置から前記定常速度目標値とともに前記ＤＣモータに回転の開始を指示する駆動信号を受信して、前記ＤＣモータに回転の開始を指示することを特徴とする、
請求項２記載のモータ駆動装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記目標速度と前記第３補正値との和と、前記検出手段による検出値との差分に基づいて、前記ＤＣモータを制御することを特徴とする、
請求項１〜３のいずれか１項記載のモータ駆動装置。
【請求項５】
前記算出手段は、前記ＤＣモータの駆動開始から加速期間を内包する期間に、所定の周期で前記第２補正値を算出し、
前記格納手段は、前記期間の間に算出された前記第３補正値をデータ群として格納することを特徴とする、
請求項１〜４のいずれか１項記載のモータ駆動装置。
【請求項６】
前記ＤＣモータが所定の記録材を搬送するローラを駆動するものであり、
前記格納手段は、前記記録材の坪量に応じた複数の前記データ群を格納することを特徴とする、
請求項５記載のモータ駆動装置。
【請求項７】
前記ＤＣモータが所定の記録材を搬送するローラを駆動するものであり、
前記格納手段は、前記記録材の搬送速度に応じた複数の前記データ群を格納することを特徴とする、
請求項５記載のモータ駆動装置。
【請求項８】
前記ＤＣモータが所定の記録材を搬送するローラを駆動するものであり、
前記格納手段は、前記記録材の搬送経路に応じた複数の前記データ群を格納することを特徴とする、
請求項５記載のモータ駆動装置。
【請求項９】
前記検出手段は、前記ＤＣモータに設けられたエンコーダにより出力される前記ＤＣモータの回転量に応じたパルス信号から、前記ＤＣモータの回転速度を検出することを特徴とする、
請求項１〜８のいずれか１項記載のモータ駆動装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のモータ駆動装置と、
トナー像が形成される像担持体と、
前記トナー像を記録材に転写する転写手段と、
前記ＤＣモータにより駆動され、前記記録材を前記転写手段に搬送するローラと、
前記転写手段で前記トナー像が転写された前記記録材に、転写された前記トナー像を定着させる定着手段と、を備えることを特徴とする、
画像形成装置。
【請求項１１】
前記ローラは、前記記録材の搬送を一旦停止させ、前記像担持体に形成された前記トナー像が前記転写手段の位置まで搬送されるタイミングで前記記録材を前記転写手段に搬送することを特徴とする、
請求項１０記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記ローラは、停止した状態で前記記録材が突き当てられ、該記録材を撓んだ状態で一旦停止させて斜行を補正することを特徴とする、
請求項１１記載の画像形成装置。
【請求項１３】
ＤＣモータの立ち上げ開始からの時間に対応させて複数の第１補正値を格納する格納手段を備えたモータ駆動装置により実行される方法であって、
前記ＤＣモータの回転速度を検出して、
前記検出した回転速度と、回転速度の目標速度とに基づき第２補正値を算出し、
前記第１補正値と前記第２補正値とを加算して第３補正値を算出し、
前記目標速度と前記第３補正値とに基づいて前記ＤＣモータを制御し、
前記格納手段に格納されている前記第１補正値を前記第３補正値に更新することを特徴とする、
モータ駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタ等の画像形成装置において、用紙等の記録材を搬送する搬送ローラの駆動制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた画像形成装置は、感光体ドラムや中間転写ベルト等の像担持体にトナー像を形成し、このトナー像を記録材に転写することで、記録材に画像を形成する。記録材は、給紙カセットに収納されており、所定のタイミングで１枚ずつピックアップされて複数の搬送ローラにより搬送パスを搬送される。記録材の搬送速度は、搬送中の記録材の位置や画像形成処理のシーケンスに対するタイミングのずれに応じて、搬送ローラを駆動する駆動モータの回転速度、駆動開始及び停止のタイミングにより調整される。
【０００３】
画像形成処理のシーケンスに対するタイミングのずれには、記録材の搬送が遅い場合と早い場合とがある。記録材の搬送遅れは、生産性（単位時間当たりの出力枚数）低下の原因となる。逆に記録材の搬送が早ければ、先行する記録材に衝突或いは先行する記録材と重なることがある。そのために、記録材の搬送速度の調整は重要である。
【０００４】
画像形成装置は、多くの場合、記録材にトナー像を転写する転写位置の直前の搬送パス上に、レジストレーションローラ（以下、「レジローラ」という。）を備える。記録材は、搬送パスを搬送され、停止しているレジローラに突き当たることでループ状に撓んで停止する。これにより記録材は、斜行が補正される。レジローラは、トナー像が記録材の所定の位置に正確に転写されるようにタイミングを調整して記録材の転写位置への搬送を行う。記録材へのトナー像の転写位置を正確に調整するために、レジローラの駆動モータは、高精度に回転速度及び記録材の搬送距離の調整を行う必要がある。
【０００５】
レジローラや他の搬送ローラを駆動する駆動モータには、ステッピングモータが用いられることが多い。ステッピングモータは、回転速度や回転位置のフィードバック制御を必要とせず、巻線に流される電流に応じて、モータ構造により決まる角度で回転する。ステッピングモータは、回転角の精度が保証されているために、レジローラの制御に向いている。実際には、ステッピングモータのドライバを備えるコントローラが、進めたい回転角分のパルス信号を所定の周波数で出力することで、ステッピングモータは、正確に回転速度や回転位置が制御される。
【０００６】
ステッピングモータは「脱調」を起こす可能性がある。脱調は、ステッピングモータの出力トルクを負荷トルクが上回ることで回転停止してしまう現象であり、画像形成装置に用いられるモータとしては起きてはならない現象である。したがって、最大負荷トルクに対してマージンを持った出力トルクが得られるように、ステッピングモータに流される電流が決められる。このことは、負荷トルクが小さいときに余分な電流が流れて、電力損失の原因となっている。実際の運用時に脱調の可能性が高くなるほど負荷トルクが大きくなることは少なく、多くの期間、負荷トルクは出力トルクに比べて十分に小さい。そのために、ステッピングモータは、消費電力の点で課題を有している。
【０００７】
特許文献１には、ステッピングモータに代えて、消費電力の点で有利なブラシレスＤＣモータを用いた画像形成装置が提案されている。特許文献１では、ブラシレスＤＣモータの回転軸上にエンコーダ等の速度又は位置検知センサを設け、ブラシレスＤＣモータをフィードバック制御する。ロータがステータの内側に配置されたインナーブラシレスＤＣモータは、ロータのイナーシャが小さい分過渡応答性に優れ、従来のステッピングモータと等価な加減速応答が可能になるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−２１３３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ブラシレスＤＣモータは、スペックとして所望の加減速応答性が得られる性能であっても、フィードバック制御を行う場合、速度立ち上げ時の目標速度に対する誤差をステッピングモータと同等に低減することが困難である。具体的には、ブラシレスＤＣモータは、極低速回転ができないために動き出しのタイミングで挙動にばらつきが生じ、また、加速から定速への移行時にオーバシュートが発生してしまう。オーバシュート対策で加速度を低減すると、生産性が低下する。
【００１０】
図８は、ブラシレスＤＣモータにより搬送ローラを駆動したときの記録材の搬送速度の時間遷移図である。図８（ａ）は、ブラシレスＤＣモータの回転開始から２秒間の搬送速度の時間遷移を表す。搬送速度は、ブラシレスＤＣモータの回転速度に追従している。図８（ｂ）は、図８（ａ）の点線枠内（回転開始から０．１秒間）の波形の拡大図である。図８（ｂ）の破線は、目標速度を表す。図８により、目標速度に対して、ブラシレスＤＣモータの動き出し時の回転速度の偏差と、定速への移行時のオーバシュートが大きいことがわかる。図９は、目標速度と搬送速度との差分を表し、図１０はその差分の積算量を表す。図１０により、搬送速度が定速になるまでに、目標に対して搬送距離が０．４［ｍｍ］程度進んだことがわかる。すなわち記録材が目標よりも進んだ状態で搬送されることとなる。なお、搬送距離のずれは一例であり、ブラシレスＤＣモータの特性、搬送ローラの組み立て誤差、スリーブベアリング劣化や環境温度の変化によるモータから搬送ローラに至る駆動伝達体の特性変化（モータ特性、膨張等による回転部トルク上昇）で変化する。また、記録材の坪量、厚さ、搬送パスの条件によるレジローラに対する負荷の大きさにより、立ち上がり方は異なり、搬送距離のずれに差が生じる。
【００１１】
このように、インナーブラシレスＤＣモータによりフィードバック制御を行うと、ステッピングモータと同等の加減速追従性を得ることが困難である。また、立ち上がり時の速度の偏差が一様ではなく、速度の偏差により生じる誤差にもばらつきがある。
【００１２】
本発明は、上記の問題に鑑み、ＤＣモータにより搬送ローラを駆動するモータ駆動装置を提供することを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決する本発明のモータ駆動装置は、ＤＣモータの回転を制御するモータ駆動装置であって、前記ＤＣモータの回転速度を検出する検出手段と、前記ＤＣモータの立ち上げ処理において、立ち上げ開始からの時間に対応させて複数の第１補正値を格納する格納手段と、前記検出された回転速度と目標速度とに基づき第２補正値を算出する算出手段と、前記第１補正値と前記第２補正値とを加算し、第３補正値を出力する加算手段と、前記目標速度と前記第３補正値とに基づき前記ＤＣモータを制御する制御手段と、前記格納手段に格納されている前記第１補正値を前記第３補正値に更新する更新手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、目標値と検出値との差に、補正値を加算することで算出される新たな補正値により、ＤＣモータの回転速度を補正するために、速度の偏差により生じる誤差のばらつきを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】画像形成装置の概略構成図。
【図２】レジローラ駆動部の概略構成図。
【図３】駆動回路基板の回路構成図。
【図４】ＩＢＬＤＣモータの動作制御処理を表すフローチャート。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は、ＩＢＬＤＣモータの速度変化を表す例示図である。
【図６】駆動回路基板の回路構成図。
【図７】ＩＢＬＤＣモータの動作制御処理を表すフローチャート。
【図８】（ａ）、（ｂ）は搬送速度の時間遷移図。
【図９】目標速度と搬送速度との差分を表す図。
【図１０】差分の積算量を表す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して実施形態を詳細に説明する。
【００１７】
＜第１実施形態＞
図１は、電子写真方式を用いた画像形成装置の概略構成図である。画像形成装置は、画像読取装置２５を備えており、画像読取装置２５が原稿から読み取った画像に応じて画像形成処理を行う。画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの４色の画像を形成するために４つの像形成部を備えており、各色の画像を重畳することでカラー画像を用紙等の記録材に形成する。各像形成部は、同様の構成である。例えばイエローの像形成部は、像担持体である感光体ドラム１ａ、帯電ローラ２ａ、露光器３ａ、現像スリーブ４１ａを内蔵する現像器４ａ、一次転写ローラ５ａ、及び感光体クリーナ６ａを備える。符号の後に付される「ａ」はイエローに対応していることを表す。マゼンタの場合は「ｂ」、シアンの場合は「ｃ」、ブラックの場合は「ｄ」が、符号の後に付される。なお、色を分けて説明する必要がない場合には、ａ〜ｄは省略して説明する。
【００１８】
イエローの像形成部では、感光体ドラム１ａにイエローのトナー像が形成される。マゼンタの像形成部では、感光体ドラム１ｂにマゼンタのトナー像が形成される。シアンの像形成部では、感光体ドラム１ｃにシアンのトナー像が形成される。ブラックの像形成部では、感光体ドラム１ｄにブラックのトナー像が形成される。
【００１９】
画像形成装置は、各中間転写ベルト７、中間転写ベルト駆動ローラ８、二次転写ローラ対９、及び中間転写ベルトクリーナ１０を備える。中間転写ベルト７は、感光体ドラム１と一次転写ローラ５とに挟まれており、中間転写ベルト駆動ローラ８により回転駆動される。中間転写ベルト７は、感光体ドラム１と一次転写ローラ５とに挟まれるために、感光体ドラム１に形成されたトナー像が転写される。中間転写ベルト７は、各像形成部で形成されたトナー像が重畳して転写される。中間転写ベルト７は、二次転写ローラ対９にも挟まれる。
【００２０】
画像形成装置は、記録材Ｐを収容する複数の給紙カセット１１ｅ〜１１ｈを備える。各給紙カセット１１ｅ〜１１ｈは、それぞれ対応するピックアップローラ１２ｅ〜１２ｈにより記録材Ｐが１枚ずつピックアップされる。記録材Ｐは、ピックアップ後に、給紙ローラ対１３ｅ〜１３ｈ及び縦パス搬送ローラ対１４ｅ〜１４ｈにより、搬送パスをレジローラ対（レジストレーションローラ対）１６まで搬送される。給紙カセット１１ｅ〜１１ｈには、各々異なるサイズ、紙種の記録材Ｐを収容することができる。符号の後に付される「ｅ〜ｈ」はそれぞれ「１段目〜４段目」の給紙カセット１１に対応する。なお、給紙カセットを分けて説明する必要がない場合には、ｅ〜ｈを省略して説明する。記録材Ｐは、給紙カセット１１の他に、外部給紙トレイ２４からも供給可能である。外部給紙トレイ２４に載置される記録材Ｐは、マルチローラ対１５によりレジローラ対１６に搬送される。
【００２１】
レジローラ対１６は、記録材Ｐの搬送を一旦停止させ、中間転写ベルト７に転写されたトナー像が二次転写ローラ対９の位置まで搬送されるタイミングで、記録材Ｐを二次転写ローラ対９まで搬送する。記録材Ｐは、中間転写ベルト７とともに二次転写ローラ対９に挟まれることでトナー像が転写される。二次転写ローラ対９の搬送パスの下流側には、定着ローラ対１７、排紙フラッパ１８、及び排紙ローラ対１９が設けられる。定着ローラ対１７は、記録材Ｐに、転写されたトナー像を定着させる。排紙フラッパ１８は、記録材Ｐを排紙ローラ対１９側と両面パス側とに振り分ける。排紙ローラ対１９は、記録材Ｐを画像形成装置外に排出する。両面パスは、反転ローラ対２０及び両面ローラ対２１、２２、２３を備え、片面に画像が形成された記録材Ｐを反転させて、レジローラ対１６に搬送する。
【００２２】
画像形成装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えた不図示のコントローラの制御により画像形成処理を行う。コントローラは、例えば不図示の入力装置から記録材Ｐへの作像命令を受信すると画像形成処理を開始する。コントローラは、画像形成処理の開始時に、まず、感光体ドラム１、中間転写ベルト７、帯電ローラ２、現像スリーブ４１、一次転写ローラ５、二次転写ローラ対９、及び定着ローラ対１７の回転を開始する。
【００２３】
帯電ローラ２は、不図示の高圧電源が接続されており、直流電圧に正弦波電圧が重畳した高電圧が印加される。帯電ローラ２は、感光体ドラム１の表面を、印加される高電圧の直流電圧と同電位に帯電する。感光体ドラム１の表面は、露光器３から出射されるレーザ光Ｅにより照射され、静電潜像が形成される。露光器３は、例えば画像読取装置２５が原稿の画像を読み取ることで生成される画像信号に応じてレーザ光Ｅを出射する。これにより、静電潜像は原稿の画像に応じたものとなる。現像器４の現像スリーブ４１は、不図示の高圧電源が接続されており、直流電圧に正弦波電圧が重畳した高電圧が印加される。現像スリーブ４１は、高電圧の印加により、感光体ドラム１の表面にトナーを供給して静電潜像を現像する。静電潜像が現像されることで、感光体ドラム１にはトナー像が形成される。
【００２４】
感光体ドラム１が回転することで、トナー像は、一次転写ローラ５により中間転写ベルト７に転写される。感光体ドラム１ａ〜１ｄの各トナー像は、中間転写ベルト７上に重畳して転写される。これにより中間転写ベルト７には、フルカラーのトナー像が形成される。中間転写ベルト７の回転により、トナー像は二次転写ローラ対９まで搬送される。
【００２５】
その間、記録材Ｐは給紙カセット１１からピックアップローラ１２によりピックアップされて、給紙ローラ対１３に搬送される。ピックアップローラ１２は、給紙カセット１１に対して上下動可能となっており、記録材Ｐのピックアップ時に給紙カセット１１に接近し、記録材Ｐが給紙ローラ対１３に到達すると給紙カセット１１から離間するようになっている。給紙ローラ対１３は、上側のローラが記録材Ｐを搬送する方向、下側のローラが記録材Ｐを給紙カセット１１に戻す方向に回転するように駆動される。下側のローラは、トルクリミッタが入っており、記録材Ｐを１枚搬送するときは、摩擦により上側のローラの回転に応じた方向に回転する。記録材Ｐが２枚以上搬送された場合、下側のローラは、記録材Ｐの摩擦力が小さくなるために、記録材Ｐを給紙カセット１１側に押し戻す方向に回転する。このような構成により、記録材Ｐが一度に２枚以上搬送パスに供給されることを防止する。
【００２６】
給紙ローラ対１３は、記録材Ｐを縦パス搬送ローラ対１４に搬送する。縦パス搬送ローラ対１４は、搬送パスを介して、記録材Ｐを停止しているレジローラ対１６に搬送する。記録材Ｐは、停止するレジローラ対１６に突き当てられ、撓んだ状態で一旦停止する。記録材Ｐは、レジローラ対１６に突き当てられて撓むために、斜行が補正される。レジローラ対１６は、中間転写ベルト７に転写されたトナー像が二次転写ローラ対９に到達するタイミングで記録材Ｐが二次転写ローラ対９に到達するように回転駆動される。二次転写ローラ対９は、不図示の高圧電源から直流の高電圧が印加されており、中間転写ベルト７のトナー像を記録材Ｐに転写する。
【００２７】
トナー像が転写された記録材Ｐは、定着ローラ対１７によりトナー像が熱圧着される。これにより記録材Ｐにカラー画像が定着する。片面への画像形成或いは両面の画像形成が終了すると、記録材Ｐは、排紙フラッパ１８により排紙ローラ対１９側に誘導され、画像形成装置外に排出される。両面への画像形成が指示されて片面への画像形成が終了している場合、記録材Ｐは、排紙フラッパ１８により反転ローラ対２０側に誘導される。反転ローラ対２０は、記録材Ｐを挟んだ状態で停止し、逆方向に回転することで記録材Ｐを両面ローラ対２１に搬送する。両面ローラ対２１、２２、２３は、記録材Ｐをレジローラ対１６まで搬送する。これにより記録材Ｐは画像が形成された面が反転して、両面に画像が形成される。
【００２８】
このように画像形成装置は、コントローラから記録材Ｐへの作像命令を受け付けて、画像形成処理を実行する。なお、外部給紙トレイ２４から記録材Ｐが供給される場合、レジローラ対１６までの記録材Ｐの搬送経路が異なるのみで、レジローラ対１６以降は同様の処理が行われる。
【００２９】
図２は、レジローラ対１６を駆動するレジローラ駆動部の概略構成図である。レジローラ駆動部は、駆動源としてインナーブラシレスＤＣモータ（以下、「ＩＢＬＤＣモータ」という。）１６０を備える。ＩＢＬＤＣモータ１６０は、駆動回路基板１６１を内蔵する。駆動回路基板１６１は、コントローラから入力される信号によりＩＢＬＤＣモータ１６０の回転を制御するモータ駆動装置である。コントローラから入力される信号には、回転方向を決定する回転方向信号、ＩＢＬＤＣモータ１６０の駆動の開始及び終了を指示する駆動信号、ＩＢＬＤＣモータ１６０に流す電流量を制御する制御信号等がある。制御信号は、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号である。本実施形態では、コントローラから、ＩＢＬＤＣモータ１６０の定常動作時の回転速度（定常速度）の目標値（定常速度目標値）も駆動回路基板１６１に入力される。ＩＢＬＤＣモータ１６０の回転軸には、エンコーダ１６２が設けられる。エンコーダ１６２は、ＩＢＬＤＣモータ１６０の回転量に応じて９０°位相のずれたパルス信号であるＡ相信号及びＢ相信号を出力する。駆動回路基板１６１は、エンコーダ１６２から出力されるパルス信号により、ＩＢＬＤＣモータ１６０の回転速度を検出する。
【００３０】
ＩＢＬＤＣモータ１６０の回転軸には、ピニオンギヤ１６３が設けられる。ピニオンギヤ１６３は、ギヤベルト１６４により段ギヤ１６５に回転を伝達する。段ギヤ１６５は、ギヤ１６６が連結される。ギヤ１６６は、金属ローラ１６９に接続される。このような構造により、ＩＢＬＤＣモータ１６０は、金属ローラ１６９を回転駆動する。金属ローラ１６９は、ギヤ１６７が取り付けられる。ギヤ１６７は、ギヤ１６８に連結される。ギヤ１６８は、ローラ１７０に接続される。ギヤ１６７、１６８により、金属ローラ１６９の回転は、ローラ１７０に伝達される。金属ローラ１６９とローラ１７０とはレジローラ対１６を構成しており、記録材Ｐの搬送時には、金属ローラ１６９及びローラ１７０が記録材Ｐを搬送方向に搬送する。ローラ１７０は、金属軸に複数のゴムローラが設けられる。
【００３１】
図３は、駆動回路基板１６１の回路構成図である。駆動回路基板１６１は、ＣＰＵ１００を備える。ＣＰＵ１００は、画像形成装置の動作を制御するコントローラ２００から取得する信号及びエンコーダ１６２から出力されるパルス信号により、ＩＢＬＤＣモータ１６０の動作を制御するＰＷＭ信号を生成する。駆動回路基板１６１はＣＰＵ１００で生成したＰＷＭ信号をＩＢＬＤＣモータ１６０に供給することで、ＩＢＬＤＣモータ１６０の回転制御を行う。ＣＰＵ１００とコントローラ２００とはシリアル通信を行う。ＣＰＵ１００は、目標速度演算器１０１、フィルタ１０２、メモリ１０３、制御器１０４、速度検出器１０５、第１減算器１０６、第２減算器１０７、第１加算器１０８、第２加算器１０９、第１スイッチＳＷ１、及び第２スイッチＳＷ２を備える。
【００３２】
目標速度演算器１０１は、外部のコントローラ２００から駆動信号及び定常速度目標値を受信して、ＩＢＬＤＣモータ１６０に駆動信号を出力するとともに、所定の加速度に基づいて、目標速度である速度目標値Ｖtarを算出する。加速度は、例えばＩＢＬＤＣモータ１６０の特性に応じて予め設定されている。速度目標値Ｖtarは、定常速度目標値、ＩＢＬＤＣモータ１６０の加速度、及びＩＢＬＤＣモータ１６０の駆動開始（駆動開始を表す駆動信号を受信したタイミング）からの時間に応じて決まる。速度目標値Ｖtarは、ＩＢＬＤＣモータ１６０の加速期間中は加速に応じて変化する値である。ＩＢＬＤＣモータ１６０を理想的に加速したときの速度が、速度目標値Ｖtarとなる。加速期間が終了した定常動作時の速度目標値Ｖtarは、コントローラ２００から取得した定常速度目標値に同値となる。
【００３３】
フィルタ１０２は、駆動開始時から所定の立ち上げ期間（ＩＢＬＤＣモータ１６０の加速期間）を内包する期間Ｔにおいて、所定のサンプリング周期ｔｓ毎に速度目標値Ｖtarと速度検出値Ｖsnsとの差分に対してフィルタ演算を行い、補正値αi’を算出する。そのために目標速度演算器１０１とフィルタ１０２との間には、速度目標値Ｖtarと速度検出値Ｖsnsとの差を算出する第１減算器１０６が設けられる。速度検出値Ｖsnsは、エンコーダ１６２の検知結果から得られるＩＢＬＤＣモータ１６０の回転速度である。フィルタ１０２は、再現性の低い高周波信号を減衰するためにローパスフィルタを用いるが、ゲイン調整のみの定数としてもよく、制御性を上げるため調整された制御器構成としてもよい。
【００３４】
メモリ１０３には、期間Ｔにおけるサンプリング周期ｔｓ毎に補正値αi（ｉ＝１，２，３，…、Ｔ／ｔｓ）が格納されている。補正値αiは、ＩＢＬＤＣモータ１６０の立ち上げ開始からの時間に対応して設定され、速度検出値Ｖsnsを速度目標値Ｖtarに近づけるための補正量を表す。メモリ１０３に格納されている補正値αiはＩＢＬＤＣモータ１６０の立ち上げ処理を行う毎に更新される。
第１加算器１０８は、フィルタ１０２から出力された補正値αi’に、予めメモリ１０３に格納されている補正値αiを加算し、補正値（αi’＋αi）を出力する。補正値（αi’＋αi）は第２スイッチＳＷ２を介して第２加算器１０９に出力される。さらに、補正値（αi’＋αi）は、新たな補正値αiとしてメモリ１０３に格納される。つまり、メモリ１０３の補正値αiは、補正値（αi’＋αi）に更新される。
第２加算器１０９は、補正値（αi’＋αi）に速度目標値Ｖtarを加算して補正目標値Ｖcorを生成する。補正目標値Ｖcorは、サンプリング周期ｔｓ毎に算出される。
【００３５】
制御器１０４は、補正目標値Ｖvorと速度検出値Ｖsnsとの差分を偏差とするフィードバック制御器であり、本実施形態ではＰＩ（Proportional-Integral）制御器である。制御器１０４は、補正目標値Ｖvorと速度検出値Ｖsnsとの差分に応じてＰＷＭ信号を生成してＩＢＬＤＣモータ１６０に送信する。ＩＢＬＤＣモータ１６０は、ＰＷＭ信号により回転が制御される。第２減算器１０７は、補正目標値Ｖvorと速度検出値Ｖsnsとの差を算出する。
【００３６】
速度検出器１０５は、エンコーダ１６２が出力するパルス信号であるＡ相信号及びＢ相信号のパルスエッジ間の時間幅を内部クロックでカウントして、パルスエッジ毎にパルス間時間を導出する。速度検出器１０５は、所定の定数をパルス間の時間で除算して速度検出値Ｖsnsを導出する。さらに速度検出器１０５は、精度の低い高周波をカットするローパスフィルタ処理、サンプリング時間ｔｓ毎のサンプリング処理を行う。
【００３７】
第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２は、同時に導通、非導通が切り替えられる。期間Ｔの間、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２は導通状態になり、期間Ｔを経過すると第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２は非導通状態になる。第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２が非導通になると、フィルタ１０２、メモリ１０３、及び第１加算器１０８が駆動回路基板１６１の構成から切り離される。そのために速度目標値Ｖtarは、補正値αiが加算されずにそのまま補正目標値Ｖcorとなる。期間Ｔを経過すると、ＩＢＬＤＣモータ１６０が定常状態の動作となって速度目標値Ｖtarを補正する必要がなくなるために、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２は非導通状態になる。これにより、定常動作時のフィルタ１０２、メモリ１０３、及び第１加算器１０８による消費電力を削減することができる。
【００３８】
図４は、ＣＰＵ１００によるＩＢＬＤＣモータ１６０の動作制御処理を表すフローチャートである。ＣＰＵ１００は、不図示のＲＯＭに格納されたプログラムに基づき不図示のＲＡＭをワークメモリとして使用して図４に示される処理を実行する。
【００３９】
ＣＰＵ１００は、コントローラ２００から、駆動開始を表す駆動信号及び定常速度目標値を受信する（Ｓ１）。ＣＰＵ１００は、受信した駆動信号をＩＢＬＤＣモータ１６０に送信する（Ｓ２）。ＩＢＬＤＣモータ１６０は、駆動信号を受信して、その時点で制御器１０４から出力されるＰＷＭ信号に応じた回転速度で回転を開始する。
【００４０】
ＣＰＵ１００の目標速度演算器１０１は、所定の加速度に基づいて速度目標値Ｖtarを導出する（Ｓ３）。目標速度演算器１０１は、駆動信号による駆動開始のタイミングを開始時刻とした期間Ｔ内で、サンプリング周期ｔｓ毎に、逐次、速度目標値Ｖtarを導出する。
【００４１】
ＣＰＵ１００は、開始時刻からの駆動時間ｔが期間Ｔ未満であれば（Ｓ４：Y）、第１加算器１０８により、フィルタ１０２から出力された補正値αi’に、メモリ１０３に格納されている補正値αiを加算して、補正値（αi’＋αi）を算出する。補正値（αi’＋αi）は、新たな補正値αiとなる。新たな補正値αi（補正値（αi’＋αi））は、メモリ１０３に格納され、古い補正値αiが更新される。第２加算器１０９は、速度目標値Ｖtarに、第１加算器１０８で算出された新たな補正値αi（補正値（αi’＋αi））を加算して補正目標値Ｖcorを導出する（Ｓ５）。制御器１０４は、補正目標値Ｖcorをフィードバック目標値としてＰＷＭ信号を生成し、ＩＢＬＤＣモータ１６０の回転速度のフィードバック制御を行う（Ｓ６）。
【００４２】
ＣＰＵ１００は、開始時刻からの駆動時間ｔが期間Ｔ以上であれば（Ｓ４：N）、ＩＢＬＤＣモータ１６０の立ち上げ期間が終了して定常状態になったと判断する。ＣＰＵ１００は、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を非導通状態にする。制御器１０４は、速度目標値Ｖtarをフィードバック目標値としてＰＷＭ信号を生成し、ＩＢＬＤＣモータ１６０の回転速度のフィードバック制御を行う（Ｓ７）。ＩＢＬＤＣモータ１６０の立ち上げ期間が終了するために、ＩＢＬＤＣモータ１６０の回転速度は、定常速度目標値となる。
【００４３】
ＣＰＵ１００は、駆動停止を表す駆動信号を受信するまでステップＳ４〜Ｓ７の処理を繰り返す（Ｓ８：N）。駆動停止を表す駆動信号を受信すると（Ｓ８：Y）、ＣＰＵ１００は、受信した駆動信号に応じてＩＢＬＤＣモータ１６０の回転を停止する（Ｓ９）。駆動開始を表す駆動信号の受信から駆動停止を表す駆動信号の受信までの間が期間Ｔとなる。ＣＰＵ１００は、駆動の停止を表す駆動信号のＩＢＬＤＣモータ１６０への入力や、速度目標値Ｖtarを「０」にしたフィードバック制御により、ＩＢＬＤＣモータ１６０を停止する。なお、コントローラ２００は、搬送パスのレジローラ対１６の下流に設けられるセンサが記録材Ｐの通過を検出すると、次の記録材Ｐの停止のために駆動の停止を表す駆動信号をＣＰＵ１００に送信する。
【００４４】
図５は、以上のような処理によるＩＢＬＤＣモータ１６０の速度変化を表す例示図である。初期状態において、メモリ１０３に格納される補正値αiはすべて「０」であり、最初の動作でフィードバック制御は行われない。図５（ａ）はこの状態における速度変化を表す。図５（ａ）において実線は速度検出値Ｖsns、鎖線が速度目標値Ｖtarを表す。速度目標値Ｖtarは、補正値αiが「０」であるので補正目標値Ｖcorに等しい。
【００４５】
２回目の動作時には、メモリ１０３に格納される補正値αiが最初の動作で更新されている。図５（ｂ）は、最初の動作後のメモリ１０３に記憶される補正値αiを表す。そのために２回目以降の動作時には、速度目標値Ｖtarと補正値αiとから算出される補正目標値Ｖcorにより速度偏差が改善される。図５（ｃ）は、２回目の動作における速度変化を表す。図５（ｃ）において実線は速度検出値Ｖsns、鎖線が速度目標値Ｖtar、一点鎖線が補正目標値Ｖcorを表す。図５（ｄ）は、２回目の動作後のメモリ１０３に記憶される補正値αiを表す。
【００４６】
毎回の動作により補正値αiが更新されるため、動作を繰り返すうちに補正値αiの変動量が小さくなる。つまり、誤差が収束していく。画像形成処理を繰り返すことで、ＩＢＬＤＣモータ１６０の回転速度の誤差が収束し、レジローラ対１６による記録材Ｐの搬送距離のずれが小さくなる。なお、メモリ１０３は不揮発性であり、画像形成装置に電源電圧が供給されない場合でも最新の補正値αiを保持し続ける。
【００４７】
このような画像形成装置では、生産時における出荷検査の段階における画像形成処理により、十分立ち上がり時間の偏差が補正され、記録材Ｐに対する画像の先端位置ずれが良好に補正される。さらに、出荷後においても、スリーブベアリングの劣化や、各駆動部材の摩耗、環境変化、画像形成を行った回数、経時変化等に対して、画像形成処理毎の補正値αiの更新を行うことで、長期にわたり立ち上がり時の速度の応答を補正できる。そのために、記録材Ｐに対する画先の先端位置ずれを良好な精度に保つことができる。
【００４８】
本実施形態では、レジローラ駆動部に適用した例を説明したが、それに限定されることなく加速時の速度偏差及びそれにより生じる回転量の誤差を課題とする駆動装置に有効である。また、速度目標値の変化の形状が台形の場合について示したが、加速カーブの形状によらず適用できる。
【００４９】
＜第２実施形態＞
第２実施形態の画像形成装置は、第１実施形態の画像形成装置に対して駆動回路基板１６１の構成のみが相違しており、他の構成は同じである。ここでは、相違する構成について説明し、同じ構成については説明を省略する。
【００５０】
図６は、第２実施形態の駆動回路基板１６１の回路構成図である。第２実施形態では、画像形成装置の制御を行うコントローラ４００が、駆動信号及び定常速度目標値の他に、給紙情報をＣＰＵ３００に送信する。本実施形態で給紙情報は、記録材Ｐがレジローラ対１６に搬送される際の経路を表す。第２実施形態の駆動回路基板１６１の構成要素は第１実施形態の駆動回路基板１６１と変わらないが、コントローラ４００から給紙情報が入力されるメモリ３０３の処理が異なる。メモリ３０３以外の、同じ構成で同じ処理を行う構成要素には同じ符号を付しており、説明を省略する。
【００５１】
メモリ３０３は、コントローラ４００から定常速度目標値及び給紙情報が入力される。メモリ１０３は、ＩＢＬＤＣモータ１６０の立ち上げ開始からの時間に対応して、期間Ｔでサンプリング周期ｔｓ毎に生成される補正値αij（ｉ＝１，２，３，…、Ｔ／ｔｓ）（ｊ＝１，２，３…，Ｎ）を格納する。「Ｎ」は、定常速度目標値及び給紙情報により決まる数である。
【００５２】
本実施形態の画像形成装置は、レジローラ対１６から定着ローラ対１７に至る搬送パスにおける記録材Ｐの搬送時の定常速度を複数、例えば３通り備える。そのために、３通りの定常速度目標値がＣＰＵ３００に入力可能である。これは、記録材Ｐの坪量により定着に必要な熱量が異なることに起因する。例えば坪量が大きい場合、画像の定着時に記録材Ｐに奪われる熱量が大きいので、搬送速度を下げて定着ローラ対１７を通過する時間を長くする必要がある。なお、記録材Ｐの坪量は、ユーザによりユーザインターフェイスを介して設定される。コントローラ４００は、設定された記録材Ｐの坪量に応じて定常速度を決定して、ＣＰＵ３００に定常速度目標値を入力する。
【００５３】
また、レジローラ対１６に至る搬送パスは、４つの給紙カセット１１ｅ〜１１ｈ、外部給紙トレイ２４、及び両面ローラ対２３の６通りある。それぞれ、レジローラ対１６に至る経路の曲率が異なり、特に記録材Ｐの坪量が大きい場合にレジローラ対１６にかかる負荷トルクが大きく異なる。そのためにレジローラ対１６への給紙場所に対して、この６通りの条件を備える必要がある。
【００５４】
このように定常速度目標値が３通りあり、給紙情報として搬送パスが６通りあるために、これらの条件を満たすように本実施形態ではＮが「１８（＝３×６）」に設定される。メモリ３０３は、ＩＢＬＤＣモータ１６０の立ち上げ開始からの時間に対応して、期間Ｔにおける補正値αijとして、Ｔ／ｔｓ個のデータ群をＮ（１８）個格納する。メモリ３０３からは、定常速度目標値及び給紙情報により決まる「ｊ」に応じたデータ群から、サンプリング周期により決まる「ｉ」に応じた補正値αijが、第１加算器１０８に読み出される。
【００５５】
メモリ３０３に格納される補正値αijは、ＩＢＬＤＣモータ１６０の立ち上げ処理を行う毎に更新される。第１加算器１０８は、フィルタ１０２から出力された補正値αij’に、予めメモリ３０３に格納されている補正値αijを加算し、補正値（αij’＋αij）を出力する。補正値（αij’＋αij）は、第２スイッチＳＷ２を介して第２加算器１０９に出力される。さらに、補正値（αij’＋αij）は、新たな補正値αijとしてメモリ３０３に格納される。つまり、メモリ３０３の補正値αijは、補正値（αij’＋αij）に更新される。第２加算器１０９は、補正値（αji’＋αij）に速度目標値Ｖtarを加算して補正目標値Ｖcorを生成する。補正目標値Ｖcorは、サンプリング周期ｔｓ毎に算出される。
【００５６】
図７は、ＣＰＵ３００によるＩＢＬＤＣモータ１６０の動作制御処理を表すフローチャートである。
【００５７】
ＣＰＵ３００は、コントローラ４００から、駆動開始を表す駆動信号、定常速度目標値、及び給紙情報を受信する（Ｓ１０）。ＣＰＵ３００は、受信した定常速度目標値及び給紙情報により決まる「ｊ」に応じて、フィードバック制御に用いる補正値αijのデータ群を決定する（Ｓ１１）。ＣＰＵ３００は、受信した駆動信号をＩＢＬＤＣモータ１６０に送信する（Ｓ１２）。ＩＢＬＤＣモータ１６０は、駆動信号を受信して、その時点で制御器１０４から出力されるＰＷＭ信号に応じた回転速度で回転を開始する。
【００５８】
ＣＰＵ１００の目標速度演算器１０１は、所定の加速度に基づいて速度目標値Ｖtarを導出する（Ｓ１３）。目標速度演算器１０１は、駆動信号による駆動開始のタイミングを開始時刻とした期間Ｔ内で、サンプリング周期ｔｓ毎に、逐次、速度目標値Ｖtarを導出する。
【００５９】
ＣＰＵ１００は、開始時刻からの駆動時間ｔが期間Ｔ未満であれば（Ｓ１４：Y）、第１加算器１０８により、フィルタ１０２から出力された補正値αij’に、あらかじめメモリ１０３に格納されている補正値αijを加算する。これにより第１加算器１０８は、補正値（αij’＋αij）を算出する。補正値（αij’＋αij）は、新たな補正値αjiとなる。新たな補正値αij（補正値（αij’＋αij））は、メモリ３０３に格納され、古い補正値αijが更新される。第２加算器１０９は、速度目標値Ｖtarに、第１加算器１０８で算出された新たな補正値αij（補正値（αij’＋αij））を加算して補正目標値Ｖcorを導出する（Ｓ１５）。制御器１０４は、補正目標値Ｖcorをフィードバック目標値としてＰＷＭ信号を生成し、ＩＢＬＤＣモータ１６０の回転速度のフィードバック制御を行う（Ｓ１６）。
【００６０】
ＣＰＵ１００は、開始時刻からの駆動時間ｔが期間Ｔ以上であれば（Ｓ１４：N）、ＩＢＬＤＣモータ１６０の立ち上げ期間が終了して定常状態になったと判断する。ＣＰＵ１００は、第１スイッチＳＷ１及び第２スイッチＳＷ２を非導通状態にする。制御器１０４は、速度目標値Ｖtarをフィードバック目標値としてＰＷＭ信号を生成し、ＩＢＬＤＣモータ１６０の回転速度のフィードバック制御を行う（Ｓ１７）。ＩＢＬＤＣモータ１６０の立ち上げ期間が終了するために、ＩＢＬＤＣモータ１６０の回転速度は、定常速度目標値となる。
【００６１】
ＣＰＵ１００は、駆動停止を表す駆動信号を受信するまでステップＳ１４〜Ｓ１７の処理を繰り返す（Ｓ１８：N）。駆動停止を表す駆動信号を受信すると（Ｓ１８：Y）、ＣＰＵ１００は、受信した駆動信号に応じてＩＢＬＤＣモータ１６０の回転を停止する（Ｓ１９）。駆動開始を表す駆動信号の受信から駆動停止を表す駆動信号の受信までの間が期間Ｔとなる。なお、コントローラ２００は、搬送パスのレジローラ対１６の下流に設けられるセンサにより記録材Ｐの通過を判断し、次の記録材Ｐの停止のために駆動停止を表す駆動信号をＣＰＵ１００に送信する。
【００６２】
このような画像形成装置では、第１実施形態の画像形成装置と同様の効果の他に、目標とする定常速度及び記録材Ｐに関する給紙情報に応じた画像の形成位置ずれを補正することができる。給紙情報には、レジローラ対１６への記録材Ｐの搬送経路の他に、記録材Ｐのサイズを用いてもよい。また、さらに細かく条件を設定して、補正値の場合分けを行ってもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１００，３００…ＣＰＵ、１６０…ＩＢＬＤＣモータ、１６２…エンコーダ、２００，４００…コントローラ
【図１】
2017005901.tif 000003
【図３】
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【図４】
2017005901.tif 000005
【図５】
2017005901.tif 000006
【図６】
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【図７】
2017005901.tif 000008
【図８】
2017005901.tif 000009
【図９】
2017005901.tif 000010
【図１０】
2017005901.tif 000011
【図２】
2017005901.tif 000012