(57)【要約】【課題】サーボ帯域を調整する画像形成装置を提供する。【解決手段】目標速度を設定する（ステップＳ０）。そして、次に、ＰＩＤ演算に用いるゲインを設定する（ステップＳ１）。そして、次に、目標速度に基いて、デジタルフィルタのフィルタ係数Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃを設定する。具体的には、画像形成スピードに応じてメモリに予め登録してあるフィルタ係数を読み出して設定する。そして、モータ駆動を開始（ステップＳ４）して、ＰＩＤ演算処理を実行する。【選択図】図７
2009145743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流ブラシレスモータと、
前記直流ブラシレスモータを駆動させるために、前記直流ブラシレスモータに目標速度に従う指令信号に応じた電流を供給するモータドライバ回路と、
前記モータドライバ回路から出力される回転信号の入力を受けて、前記モータドライバ回路が前記目標速度に追従するように前記指令信号を出力する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
前記目標速度を示す目標速度信号と前記回転信号である回転パルス信号との比較に基いて目標誤差を検知して、検知した誤差に基いてＰＩＤ演算処理を実行するＰＩＤ演算処理部と、
前記ＰＩＤ演算処理結果に対してサーボ帯域の周波数を調整するためのフィルタ部とを含み、
前記フィルタ部のフィルタ定数は、目標速度に従って調整される、画像形成装置。
【請求項２】
前記フィルタ部のフィルタ定数は、前記サーボ帯域の周波数が前記直流ブラシレスモータが駆動することにより生じる振動周波数を含まない範囲となるように調整される、請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記振動周波数は、前記目標速度に従って算出される、請求項２記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は画像形成装置に関し、特に、駆動機構にＤＣブラシレスモータが用いられている画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やプリンタやそれらの複合機であるＭＦＰ（Multi Function Peripheral）などの画像形成装置において、駆動構成にＤＣブラシレスモータ、ＡＣモータあるいはステッピングモータをそれぞれ目的に応じて選択して用いられている場合がある。
【０００３】
駆動構成にＤＣブラシレスモータを用いる場合、ＤＣブラシレスモータのモータ制御基板内でハード的にフィードバックゲインおよび位相補償定数等が設定されている場合がある。
【０００４】
図８は、従来のＤＣブラシレスモータの構成を説明する図である。
図８を参照して、制御基板１０００内のコントロール回路１００５は、目標速度（回転数）に設定するために指令信号であるコントロール信号（クロック信号）を出力する。モータ制御基板１０１０内のモータドライバ回路１０２０は、コントロール信号（クロック信号）の入力を受けて目標速度となるようにＤＣブラシレス（ＤＣＢＬ）モータ部１０１５に供給する電流を制御する。そして、モータ制御基板１０１０内において、ＤＣブラシレスモータが一定回転するようにフィードバック制御が実行される。
【０００５】
図９は、モータ制御基板内の構成を説明する図である。
図９を参照して、モータ制御基板内においては、ＤＣブラシレスモータ部１０１５と、モータドライバ回路１０２０が設けられるとともに、抵抗素子および容量素子を外付けでモータドライバ回路１０２０と接続できるように設計されている。
【０００６】
ＤＣブラシレスモータ部１０１５は、モータ１０１６と、モータ１０１６の回転速度（回転数）を検出するためのＦＧセンサ１０１７とを含む。ＦＧセンサ１０１７は、モータ１０１６の回転子の回転速度（回転数）に従う磁束変化に基いて回転信号であるＦＧ信号（ＦＧパルス）を生成する。
【０００７】
ＦＧパルス周波数＝モータ回転数（ｒｐｍ）÷６０×ＦＧパルス数
ここで、ＦＧパルス数は、モータ１回転当たりのいわゆるＦＧパターンから出力されるパルス数である。
【０００８】
モータドライバ回路１０２０は、モータ１０１６の回転信号であるＦＧセンサ１０１７からのＦＧパルスを検出する速度検出部１０２５と、速度検出部１０２５の検出結果を受けてＦＧパルスの周波数と目標速度に対応するコントロール回路から入力されるコントロール信号（クロック信号）との周波数偏差信号を生成する周波数偏差信号生成部１０２２と、速度検出部１０２５の検出結果を受けてＦＧパルスの位相とコントロール回路から入力されるコントロール信号（クロック信号）の位相との位相偏差信号を生成する位相偏差信号生成部１０２４と、オペアンプＡＭＰ１と、オペアンプＡＭＰ１の出力信号を受けて電流供給部１０２８に供給する電流量を設定するためのＰＷＭ（Pules Width Modulation）信号を生成するＰＷＭチョッパ部１０２６と、ＰＷＭチョッパ部１０２６のＰＷＭ信号に従ってモータ１０１６に供給する電流を調整する電流供給部１０２８とを含む。
【０００９】
オペアンプＡＭＰ１は、抵抗素子および容量素子を接続することにより比例積分回路を形成する。具体的には、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２が周波数偏差信号生成部１０２２および位相偏差信号生成部１０２４とオペアンプの入力ノードとの間にそれぞれ並列に設けられる。また、抵抗素子Ｒ３と容量素子Ｃ１とが直列に接続され、オペアンプの入力ノードと出力ノードとの間に接続される。また、並列に容量素子Ｃ２が入力ノードと出力ノードとの間に接続される。オペアンプの他方の入力ノードは基準電圧Ｖｒｅｆの供給を受ける。
【００１０】
なお、比例ゲインは、抵抗素子Ｒ１，Ｒ２の抵抗値と抵抗素子Ｒ３の抵抗値との比に基き設定される。例えば抵抗素子Ｒ１，Ｒ２の抵抗値が１０ｋΩ、抵抗素子Ｒ３が２０ｋΩの場合には、比例ゲインＫｐは２となる。
【００１１】
当該構成により、比例積分回路が形成されいわゆるフィードバック制御手法の一つであるＰＩ（Propotional and Integral）制御が実行される。
【００１２】
具体的には、周波数偏差信号および位相偏差信号が加算されて偏差が増幅され、ＰＷＭチョッパ部１０２６のＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比が調整されてモータ１０１６に供給される電流量が制御される。
【００１３】
しかしながら、このようなハードウェアを用いた比例積分回路を形成する場合、従来のＤＣブラシレスモータにおいては、例えば各機種、各用途での負荷変動は異なるため負荷変動に対応してそれぞれ部品を変更して比例積分回路のゲインチューニングを実行していた。
【００１４】
したがって、例えば比例積分回路のゲインチューニングを実行するため煩雑な作業を必要としていた。
【００１５】
それゆえＣＰＵを用いてモータ制御する種々の方式が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平９−２３３８７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
一方、モータを回転させる場合、モータとギヤとが噛み合うことにより発生する噛み合い振動およびモータに設けられたＮ極およびＳ極の磁石の配置パターンに従って回転子が回転する際の磁極変化に起因するいわゆるコギング振動が発生することが知られている。
【００１７】
図１０は、図９の構成の閉ループ特性を説明する図である。
図１０を参照して、ここでは、上から位相特性、データ信頼性、ゲイン特性がそれぞれ示されている。そして、ゲイン特性に着目すると７０Ｈｚ〜２００Ｈｚの間においてゲインの変動が生じている。ここで、ゲイン特性のピークが３ｄＢ以下であるならば制御は安定状態であると判別することが可能である。上記の周波数帯に含まれる周波数はゲイン特性が３ｄＢ以上であり制御が不安定状態であるため制御共振周波数とも呼ばれる。
【００１８】
この制御共振周波数に噛み合い振動およびコギング振動の周波数（振動周波数）が重なると、サーボ帯域において噛み合い振動およびコギング振動が増幅されて安定に制御するのが難しくなる可能性がある。
【００１９】
また、制御共振周波数は経時変化に伴う負荷トルクの増減に応じて変動するため初期状態において制御共振周波数と重ならないように調整されている場合でも経時変化に伴って重なる可能性が存在する。すわわち初期状態においてピッチむらが発生しない場合であっても経時変化後においてはピッチむらが発生する可能性がある。
【００２０】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、サーボ帯域を調整する画像形成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】
【００２１】
本発明の請求項に係る画像形成装置は、直流ブラシレスモータと、直流ブラシレスモータを駆動させるために、直流ブラシレスモータに目標速度に従う指令信号に応じた電流を供給するモータドライバ回路と、モータドライバ回路から出力される回転信号の入力を受けて、モータドライバ回路が目標速度に追従するように指令信号を出力する制御回路とを備える。制御回路は、目標速度を示す基準パルス信号と回転信号である回転パルス信号との比較に基いて目標誤差を検知して、検知した誤差に基いてＰＩＤ演算処理を実行するＰＩＤ演算処理部と、ＰＩＤ演算処理結果に対してサーボ帯域の周波数を調整するためのフィルタ部とを含む。フィルタ部のフィルタ定数は、目標速度に従って調整される。
【００２２】
好ましくは、フィルタ部のフィルタ定数は、サーボ帯域の周波数が直流ブラシレスモータが駆動することにより生じる振動周波数を含まない範囲となるように調整される。
【００２３】
特に、振動周波数は、目標速度に従って算出される。
【発明の効果】
【００２４】
上記本発明の請求項に係る画像形成装置は、ＰＩＤ演算処理結果に対してサーボ帯域の周波数を調整するためのフィルタ部を含み、フィルタ部のフィルタ定数は、目標速度に従って調整される。従って、フィルタ定数を調整することによりサーボ帯域の周波数が調整することが可能であり、いわゆる噛み合い振動周波数およびコギング振動周波数と制御共振周波数が重ならないように調整することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。
【００２６】
本実施の形態においては、本発明にかかる画像形成装置をタンデム方式のデジタルカラー複写機（以下、複写機という）で適用する場合について説明する。
【００２７】
しかしながら、本発明にかかる画像形成装置は複写機に限定されず、駆動機構にＤＣブラシレスモータが用いられる画像形成装置であれば、プリンタやファクシミリ装置やそれらの複合機であるＭＦＰ（Multi Function Peripheral）などであってもよい。また、印刷方式もタンデム方式に限定されるものではなく、さらにデジタル方式に限定されるものでもない。さらに、カラー機でなくモノクロ機であってもよい。
【００２８】
カラータンデム方式の画像形成装置は、各々現像器を含んだ４色の作像部が中間転写体である中間転写ベルトに沿って列設されて構成され、それぞれに形成された各色のトナー画像を上記中間転写ベルトに転写し（一次転写）、各色トナーの重ね合わせにより多色画像を形成する。さらに、中間転写ベルト上で重ね合わされた画像を印刷媒体である用紙上に転写し（二次転写）、定着工程を経て出力する。
【００２９】
図１は、本発明にかかる画像形成装置が適用される、本実施の形態にかかる複写機１のハードウェア構成の概略を示す模式的断面図である。
【００３０】
複写機１は、タンデム方式のデジタルカラー複写機であって、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｋ）の４色のトナーを順次重ね合わせることによってカラー画像を形成する。
【００３１】
図１を参照して、本実施の形態にかかる複写機１は、画像読取部１０と、用紙搬送部２０と、画像形成部３０と、用紙格納部４０とを含む。
【００３２】
画像読取部１０は、原稿をセットするための戴荷台３と、原稿台ガラス１１と、戴荷台３にセットされた原稿を原稿台ガラス１１に自動的に１枚ずつ搬送する搬送部２と、読取られた原稿を排出するための排出台４とを含む。さらに、原稿読取部１０は、図示しないスキャナを含む。スキャナは、スキャンモータによって原稿台ガラス１１と平行移動する。スキャナには、原稿を照射する露光ランプ、原稿からの反射光の向きを変える反射ミラー、反射ミラーからの光路を変えるミラー、反射光を集光するレンズ、および受光した反射光に応じて電気信号を発生する３列（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のＣＣＤ（Charge Coupled Device
）などの光電変換素子が含まれる。
【００３３】
搬送部２によって搬送された原稿は原稿台ガラス１１上にセットされ、スキャナが原稿台ガラス１１と平行に移動するとき露光走査される。原稿からの反射光は光電変換素子によって電気信号に変換され、画像形成部３０に入力される。
【００３４】
画像形成部３０は、複数のローラ３２，３３，３４により弛まないように懸架され、これらのローラが図１中で反時計回り（図１中の矢印Ａ方向）に回転することで、所定速度で同方向に回転する無端ベルトである中間転写ベルト３１と、中間転写ベルト３１に沿って所定間隔で配置されるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｋ）各色トナーに対応する作像部２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋ（これらを代表させて作像部２１とする）と、各作像部２１に含まれる現像器と、感光体と中間転写ベルト３１を介して対をなす転写ローラ２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｋ（これらを代表させて転写ローラ２５とする）と、中間転写ベルト３１に転写されたトナー像が用紙に転写された後に定着させる定着器３６と、図示しないがＣＰＵ（Central Processing Unit）などを含むコントローラ１００と、コントローラ１００で実行されるプログラムなどを記憶するメモリ１０１とを含む。
【００３５】
用紙格納部４０は、印刷媒体である用紙Ｓを収納する給紙カセット４１を含み、用紙搬送部２０は、給紙カセット４１から用紙Ｓを搬送するためのローラ４２，４３，３５，３７、および印刷された用紙を排出する排紙トレイ３８を含む。
【００３６】
コントローラ１００は、図示しない操作パネル等から入力される指示信号に基づいてメモリ１０１からプログラムを読出して実行し、上記各部を制御する。また、コントローラ１００は内部にタイマなどの計時手段を備えて、所定時間が計時されたときにプログラムを実行してもよい。なお、コントローラ１００およびメモリ１０１は画像形成部３０以外の画像読取部１０や用紙搬送部２０などに備えられてもよい。
【００３７】
コントローラ１００は上記プログラムを実行することで、画像読取部１０や外部装置などから入力された画像信号に対して所定の画像処理を施し、イエロー、マゼンタ、シアン、およびブラックの各色に色変換したデジタル信号を作成する。コントローラ１００で作成された、上記画像を形成するための、シアン用の画像色データ、マゼンタ用の画像色データ、イエロー用の画像色データ、およびブラック用の画像色データは、各色に応じてコントローラ１００から作像部２１の露光器に出力される。
【００３８】
露光器が、コントローラ１００から入力された画像データに基づいて、感光体にレーザビームを出力することで、均一に帯電された感光体の表面が画像データに応じて露光され、静電潜像が形成される。現像ローラには現像バイアス電圧が印加されて、感光体の潜像電位との間に電位差が発生する。その状態において電荷を帯びたトナーが供給されることによって、感光体の表面にトナー像が形成される。感光体の表面に形成されたトナー像は、定電圧もしくは定電流の転写ローラ２５によって、像担持体である中間転写ベルト３１に転写される。これを一次転写と言う。
【００３９】
中間転写ベルト３１に一次転写されたトナー像は、ローラ３４によって、給紙カセット４１から搬送された用紙Ｓに転写される。これを二次転写と言う。用紙に二次転写されたトナー像は、定着器３６によって用紙に定着され、電子写真画像として排紙トレイ３８に排紙される。
【００４０】
複写機１の上記構成のうち、駆動機構として、たとえば作像部２１内の感光体や各種のローラを駆動させる機構や定着器３６を駆動させる機構や用紙搬送部２０のローラ４２，４３，３５，３７を駆動させる機構などにＤＣブラシレスモータが用いられ得る。本発明においては、ＤＣブラシレスモータがいずれの駆動機構で用いられるかについては限定されず、いずれで用いられていてもよい。また、その他の機構で用いられていてもよい。
【００４１】
本実施の形態にかかる複写機１では、コントローラ１００内のＣＰＵ２００でＤＣブラシレスモータの駆動が制御される。
【００４２】
図２は、コントローラ１００内のＣＰＵ２００によりＤＣブラシレスモータの駆動が制御される構成を説明する図である。
【００４３】
図２を参照して、ＣＰＵ２００に示される機能は、ＣＰＵ２００がメモリ１０１からプログラムを読出して実行することによって主にＣＰＵ２００に形成される機能であるが、その中の少なくとも一部が図１に示されたハードウェア構成によって形成されてもよい。
【００４４】
そして、ＣＰＵ２００により制御されるモータ部６０と、モータ部６０のモータ６２を駆動するためのモータドライバ回路３００とがハードウェア構成として示されている。
【００４５】
モータ部６０は、モータ６２と、モータ６２の回転子の回転速度に従う磁束変化に基いて回転信号であるＦＧパルスを生成するＦＧセンサ６４とを含む。
【００４６】
モータドライバ回路３００は、ＣＰＵ２００からのコントロール信号の入力を受けて、ＰＷＭ（Pules Width Modulation）信号を生成するＰＷＭチョッパ部３１０と、ＰＷＭチョッパ部３１０のＰＷＭ信号に従ってモータ６２に供給する電流を調整する電流供給部３０５とを含む。
【００４７】
ＣＰＵ２００は、ＦＧセンサ６４からのＦＧパルスを検出するパルス検出部２１５と、目標速度信号（周期時間信号）とパルス検出部２１５において検出されるＦＧパルスとを比較して、誤差値を検出し、検出された誤差値に従って比例項Ｐ、積分項Ｉおよび微分項Ｄに対して演算処理するＰＩＤ演算処理部２１０と、ＰＩＤ演算処理した結果をモータドライバ回路３００に出力するための信号を生成する信号出力部２２０と、目標速度信号である周期時間信号を生成する目標速度信号生成部２０５とを含む。
【００４８】
目標速度信号生成部２０５は、図示しないがコントローラに内蔵された発振回路等を用いてクロック信号を生成し、当該クロック信号に基づいて目標速度信号である周期時間信号を生成する。なお、目標速度信号は、外部から入力することも可能である。なお、目標速度信号である周期時間信号を生成するために必要な情報は、メモリ１０１に格納されているものとする。
【００４９】
図３は、本発明の実施の形態に従うサーボ機構のブロック線図を説明する図である。
図３を参照して、ここで示されるようにフィードバック制御系で構成される。具体的には、目標速度信号に対応する、ＣＰＵ内部のクロック信号のカウント期間に相当する周期時間信号が入力されて、現在のモータのＦＧパルスの立ち下がりから立ち上がりまでの期間をＣＰＵ内部のクロックでカウントしたカウント数に基いて速度偏差（誤差）を算出し、当該速度偏差（誤差）が速度ＰＩＤブロック７０に与えられる。また、現在のモータのＦＧパルスとの位相偏差が位相ＰＩＤブロック７８に与えられる。
【００５０】
そして、速度ＰＩＤブロック７０からＰＩＤ演算処理された処理結果と、位相ＰＩＤブロック７８からＰＩＤ演算処理された処理結果とが加算処理され信号出力部２２０に含まれているデジタルフィルタ７２を介してモータ出力指示としてモータブロック７４に与えられる。
【００５１】
デジタルフィルタ７２は、ノイズ除去手段としてのローパスフィルタの役割を果たすとともにサーボ帯域を調整する手段としても設けられている。なお、ここでは、デジタルフィルタとしては、ＩＩＲフィルタあるいはノッチフィルタで形成されているものとする。
【００５２】
そいて、モータブロック７４からの速度信号（Ｎ（ｒ／ｍ））が出力される。そして、フィードバック処理としてモータブロック７４からの回転速度がＦＧブロック７６によりＦＧパルスに変換される。そして、上述したようにＦＧパルスの立ち上がりから立ち下がりまでの期間をＣＰＵ内部のクロックでカウントしたカウント数に基づいて、目標速度信号と実際の速度を示すＦＧパルスとの間の速度偏差が算出される。
【００５３】
図４は、モータブロック７４の内部のブロック線図である。
図４を参照して、ローパスフィルタ７２を介して入力されるモータ出力指示がＰＷＭチョッピングゲインにより電圧値に変換される。
【００５４】
そして、誘起電圧係数ＫEにより算出されたフィードバック電圧とＰＷＭチョッピングゲインにより変換された電圧値の差分を算出して、電圧値の差分値に基いて駆動巻線インピーダンス（１／Ｒａ）／（１＋ｓτE）により電流に変換される。そして、変換された電流値とトルク定数ＫTにしたがって出力トルクに変換される。そして、出力トルクは、回転子イナーシャ（ｋｊ／ｓＴM）により回転速度に変換される。変換された回転速度は、上述したように誘起電圧係数ＫEによりフィードバック電圧に変換される。
【００５５】
次に、デジタルフィルタ７２の設計手法について説明する。
一例として、ＩＩＲフィルタの設計手法について説明する。デジタルフィルタは、大別してＦＩＲ（Finite Impulse Response）フィルタと、ＩＩＲ（Infinite Impulse Response）フィルタとがある。ＩＩＲフィルタは、ＦＩＲフィルタに対して低次数で、かつ計算量が少ない為、本例においてはＩＩＲフィルタを設計する場合について説明する。
【００５６】
まず、アナログフィルタを設計し、その後、Ｓ−Ｚ変換を行い、デジタルフィルタであるＩＩＲフィルタの係数を求める。
【００５７】
１次のローパスフィルタ（ＬＰＦ）の場合について考える。カットオフ周波数を４０Ｈｚとする。そうすると、角周波数ωｎ＝２πｆ＝２５１．２となる。
【００５８】
入力をＸ、出力をＹとした場合のローパスフィルタの伝達関数は、
Ｙ／Ｘ＝ωｎ／（ｓ＋ωｎ）＝２５１．２／（ｓ＋２５１．２）となる。
【００５９】
一方、アナログフィルタからデジタルフィルタに変換すると、いわゆる周波数歪が生じることが知られている。その周波数歪を予めワープすることをプリワーピングという。
【００６０】
ワープ後の角周波数をωｐとする。
ωｐ＝２／Ｔａ×ｔａｎ（ωｎ×Ｔａ／２）・・・（１）
Ｔａは、サンプリング周期
ここで、サンプリング周波数を１ｋＨｚとすると、
ωｐ＝２５２．５となる。
【００６１】
次に、Ｓ−Ｚ変換を実行する。
双一次Ｚ変換の一例として、
Ｓ＝２／Ｔａ×（１−Ｚ-1）／（１＋Ｚ-1）＝２（Ｚ−１）／Ｔａ（Ｚ＋１）より、
（１）式に代入すると、
Ｙ／Ｘ＝ωｎ（ｓ＋ωｎ）＝２５１．２／（ｓ＋２５１．２）＝２５１．２／２（Ｚ−１）／Ｔａ（Ｚ＋１）＋２５１．２となる。
【００６２】
Ｔａ（Ｚ＋１）を掛けて、Ｔａ＝０．００１を代入すると、
Ｙ／Ｘ＝（０．２５１２Ｚ＋０．２５１２）／（２．２５１２Ｚ−１．７４８８）
２．２５１２で割ると、
Ｙ／Ｘ＝（０．１１６Ｚ＋０．１１１６）／（Ｚ−０．７７６８）となる。
【００６３】
Ｚで割ると、
Ｙ／Ｘ＝（０．１１１６＋０．１１１６Ｚ-1）／（１−０．７７６８Ｚ-1）となる。
【００６４】
一次ＩＩＲフィルタの標準式は、
Ｈ（ｚ）＝（Ｆｂ＋Ｆｃ×Ｚ-1）／（１−Ｆａ×Ｚ-1）より
Ｆａ＝０．７７６８、Ｆｂ＝０．１１１６、Ｆｃ＝０．１１１６となる。
【００６５】
図５は、デジタルフィルタであるＩＩＲフィルタを説明するブロック図である。
図５を参照して、本発明の実施の形態に従うＩＩＲフィルタは、Ｙ（ｎ）＝Ｆａ×Ｘ（ｎ）＋Ｆｂ×Ｘ（ｎ−１）＋Ｆｃ×Ｙ（ｎ−１）として示される。
【００６６】
具体的には、上式を逐次計算式に変換することにより得られる。
Ｙ（ｎ）／Ｘ（ｎ）＝（０．１１１６＋０．１１１６Ｚ-1）／（１−０．７７６８Ｚ-1）
Ｙ（ｎ）×（１−０．７７６８Ｚ-1）＝Ｘ（ｎ）×（０．１１１６＋０．１１１６Ｚ-1）
Ｙ（ｎ）−０．７７６８Ｙ（ｎ−１）＝０．１１１６Ｘ（ｎ）＋０．１１１６Ｘ（ｎ−１）
Ｙ（ｎ）＝０．１１１６Ｘ（ｎ）＋０．１１１６Ｘ（ｎ−１）＋０．７７６８Ｙ（ｎ−１）となる。
【００６７】
図６は、本発明の実施の形態に従うモータ制御系におけるデジタルフィルタであるＩＩＲフィルタのフィルタ係数を調整した場合のボード線図を説明する図である。
【００６８】
図６（ａ）には、周波数領域に対するゲイン変化が示されており、図６（ｂ）は、周波数領域に対する位相変化が示されている。
【００６９】
位相が−１８０°となる場合におけるゲインが負であればモータ制御系は安定である。
また、位相が−１８０°となる場合のゲイン０から負の値までの絶対値をゲイン余裕ｇｍという。また、ゲインが０となる周波数をゲイン交点ｆｇと呼び、ゲイン交点ｆｇとなる位相と位相が−１８０°となる場合の絶対値を位相余裕φｍという。ゲイン余裕ｇｍおよび位相余裕φｍが大きければモータ制御系は安定である。
【００７０】
ここで、ゲイン交点ｆｇまでの周波数帯域をサーボ帯域と呼ぶ。
本例においては、Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃのフィルタ係数を調整することによりサーボ帯域の調整を行う。より具体的には、フィルタ係数を調整することによりカットオフ周波数を調整可能であるためゲイン交点ｆｇの位置を調整する方式について説明する。
【００７１】
図７は、本発明の実施の形態に従うモータ制御方式を説明するフロー図である。
図７を参照して、まず目標速度を設定する（ステップＳ０）。具体的には、目標速度信号生成部２０５において目標速度信号（周期時間信号）が生成される。
【００７２】
そして、次に、ＰＩＤ演算処理部におけるＰＩＤ演算に用いるゲインを設定する（ステップＳ１）。
【００７３】
次に、デジタルフィルタのフィルタ係数Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃを設定する（ステップＳ２）。
【００７４】
ここで、フィルタ係数Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃは、目標速度に対応して生じる噛み合い振動あるいはコギング振動の周波数（振動周波数）が算出されて、当該算出された噛み合い振動周波数およびコギング振動周波数が含まれないようなサーボ帯域となるように調整される。例えば、噛み合い振動周波数は以下の如く算出される。
【００７５】
例えばモータの回転速度が１２００ｒｐｍの場合、ギアの歯が９歯ある場合、噛み合い周波数は、１２００÷６０×９×１／２＝９０Ｈｚ付近になる。
【００７６】
コギング振動周波数は、例えばモータの回転速度が１２００ｒｐｍの場合、Ｎ極およびＳ極の磁極パターンが１０パターンある場合、１２００÷６０×１０×１／２＝１００Ｈｚ付近になる。
【００７７】
当該噛み合い周波数、コギング振動周波数は算出可能であるため当該周波数に対応してサーボ帯域に含まれないようにすなわち共振周波数が重ならないようにフィルタ係数を設定することが可能である。なお、当該情報は、メモリに格納されているものとする。
【００７８】
例えば、画像形成スピードに応じてフィルタ係数をメモリに予め登録しておいてメモリから読み出して設定することが可能である。
【００７９】
例えば、モノクロスピード、カラースピード、厚紙スピード、光沢紙スピード等にそれぞれ対応して噛み合い周波数、コギング振動周波数が共振周波数に重ならないようにフィルタ係数を登録しておくことが可能である。
【００８０】
次に、目標誤差範囲を設定する（ステップＳ３）。当該範囲は、予め定められた範囲に設定することも可能であるし、目標速度（回転数）に従って誤差範囲を調整することも可能である。例えば、当該範囲については、メモリ１０１に格納されているものとする。
【００８１】
そして、モータ駆動を開始する（ステップＳ４）。開始時においては、目標速度信号に応じて目標速度（回転数）となるようにコントロール信号がＣＰＵ２００から出力されるものとする。例えば、メモリ１０１において、目標速度と目標速度信号との対応テーブル等を記憶させておいて、対応テーブルを参照して、目標速度となるように目標速度信号が生成されるものとする。
【００８２】
そして、次に速度誤差の検出を開始し（ステップＳ５）、ＦＧパルスの速度誤差（速度偏差）を検出する（ステップＳ６）。具体的には、パルス検出部２１５で検出したＦＧパルスをＰＩＤ演算処理部において、目標速度信号に対応する、ＣＰＵ内部のクロック信号のカウント期間に相当する周期時間信号と現在のモータのＦＧパルスの立ち下がりから立ち上がりまでの期間をＣＰＵ内部のクロックでカウントしたカウント数との比較に基いて速度偏差（誤差）を検出する。
【００８３】
そして、ＰＩＤ演算処理部２１０において速度誤差があるか否かを判断する（ステップＳ７）。なお、速度誤差については目標値とのある程度の誤差余裕（マージン）を見て、誤差余裕を越える範囲の誤差が有る場合に速度誤差があると判断することも可能である。
【００８４】
そして、ＰＩＤ演算処理部２１０は、ステップＳ７において速度誤差があると判断される場合には、さらに目標誤差範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ８）。
【００８５】
ステップＳ８において目標誤差範囲内であると判断される場合（ステップＳ８においてＹ）には、フィルタ係数を維持する（変更なし）（ステップＳ８）。
【００８６】
そして、次に、設定されたゲインに基いて速度ＰＩＤ演算処理が実行される（ステップＳ１１）。
【００８７】
ステップＳ８において、目標誤差範囲内で無い場合（ステップＳ８においてＮ）には、フィルタ係数を変更する（ステップＳ１０）。すなわち、目標誤差範囲内でないと判断された場合には、サーボ帯域を適切な範囲となるようにフィルタ係数を調整する。具体的には、メモリを用いてメモリから読み出されたフィルタ係数に変更する。
【００８８】
そして、設定されたゲインに基いて速度ＰＩＤ演算処理を実行する（ステップＳ１１）。
【００８９】
一方、速度誤差の検出を開始した後（ステップＳ５）、ＦＧパルスの位相誤差を検出する（ステップＳ１２）。具体的には、ＰＩＤ演算処理部において、目標速度信号に対するＦＧパルスの位相誤差の検出を実行する。
【００９０】
次に、位相誤差があるか否かを判断する（ステップＳ１３）。なお、位相誤差については目標値とのある程度の誤差余裕（マージン）を見て、誤差余裕を越える範囲の誤差が有る場合に位相誤差があると判断することも可能である。
【００９１】
そして、ステップＳ１３において位相誤差があると判断される場合には、次に目標誤差範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ１４）。
【００９２】
ステップＳ１４において目標誤差範囲内であると判断される場合（ステップＳ１４においてＹ）には、フィルタ係数を維持する（変更なし）（ステップＳ１５）。
【００９３】
そして、次に、設定されたゲインに基いて位相ＰＩＤ演算処理が実行される（ステップＳ１７）。
【００９４】
ステップＳ１４において、目標誤差範囲内で無い場合（ステップＳ１４においてＮ）には、フィルタ係数を変更する（ステップＳ１６）。すなわち、目標誤差範囲内でないと判断された場合には、サーボ帯域を適切な範囲となるようにフィルタ係数を調整する。具体的には、メモリを用いてメモリから読み出されたフィルタ係数に変更する。
【００９５】
そして、設定されたゲインに基いて位相ＰＩＤ演算処理を実行する（ステップＳ１７）。
【００９６】
そして、位相ＰＩＤ演算処理された結果と速度ＰＩＤ演算処理された結果とを加算処理する（ステップＳ１８）。なお、周波数誤差が無い場合（ステップＳ７においてＮ）には前回時の速度ＰＩＤ演算処理した演算結果が用いられ、位相誤差が無い場合（ステップＳ１３においてＮ）には、前回時の位相ＰＩＤ演算処理した演算結果が用いられるものとする。
【００９７】
そして、ＰＩＤ演算処理部２１０の処理結果である加算結果に基いて信号出力部２２０からモータドライバ回路に対してコントロール信号が出力指示される（ステップＳ１９）。
【００９８】
そして、モータの停止指示が入力されたか否かが判断され（ステップＳ２０）、モータの停止指示が入力されない場合には、ステップＳ５に進み、停止するまで上述のステップの処理を繰り返す。
【００９９】
ステップＳ２０において、モータの停止指示が入力された場合、終了する（エンド）。
なお、一例としてモータの停止指示は、目標速度信号の入力が停止した場合にモータの停止指示が入力されたと判断することが可能である。なお、特に、モータの停止指示は目標速度信号の入力に従うものではなく、モータの停止指示を認識できさえすればいずれの手段を用いることも可能である。
【０１００】
本発明の実施の形態に従うモータ制御方式により、噛み合い振動周波数あるいはコギング振動周波数と共振周波数とが重ならないようにフィルタ係数を調整してサーボ帯域を調整することができる。なお、一例としてモータの停止指示は、目標速度信号の入力が停止した場合にモータの停止指示が入力されたと判断することが可能である。なお、特に、モータの停止指示は目標速度信号の入力に従うものではなく、モータの停止指示を認識できさえすればいずれの手段を用いることも可能である。
【０１０１】
すなわち初期状態あるいは駆動時においてピッチむらが発生しない場合ようにサーボ帯域を調整することが可能である。
【０１０２】
なお、画像形成装置を制御するコントローラについて、コンピュータを機能させて、上述の図７で説明したような制御を実行させるプログラムを提供することもできる。このようなプログラムは、コンピュータに付属するフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびメモリカードなどのコンピュータ読取り可能な記録媒体にて記録させて、プログラム製品として提供することもできる。あるいは、コンピュータに内蔵するハードディスクなどの記録媒体にて記録させて、プログラムを提供することもできる。また、ネットワークを介したダウンロードによって、プログラムを提供することもできる。
【０１０３】
なお、本発明にかかるプログラムは、コンピュータのオペレーションシステム（ＯＳ）の一部として提供されるプログラムモジュールのうち、必要なモジュールを所定の配列で所定のタイミングで呼出して処理を実行させるものであってもよい。その場合、プログラム自体には上記モジュールが含まれずＯＳと協働して処理が実行される。このようなモジュールを含まないプログラムも、本発明にかかるプログラムに含まれ得る。
【０１０４】
また、本発明にかかるプログラムは他のプログラムの一部に組込まれて提供されるものであってもよい。その場合にも、プログラム自体には上記他のプログラムに含まれるモジュールが含まれず、他のプログラムと協働して処理が実行される。このような他のプログラムに組込まれたプログラムも、本発明にかかるプログラムに含まれ得る。
【０１０５】
提供されるプログラム製品は、ハードディスクなどのプログラム格納部にインストール
されて実行される。なお、プログラム製品は、プログラム自体と、プログラムが記録された記録媒体とを含む。
【０１０６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明にかかる画像形成装置が適用される、本実施の形態にかかる複写機１のハードウェア構成の概略を示す模式的断面図である。
【図２】コントローラ１００内のＣＰＵ２００によりＤＣブラシレスモータの駆動が制御される構成を説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態に従うサーボ機構のブロック線図を説明する図である。
【図４】モータブロック７４の内部のブロック線図である。
【図５】デジタルフィルタであるＩＩＲフィルタを説明するブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態に従うモータ制御系におけるデジタルフィルタであるＩＩＲフィルタのフィルタ係数を調整した場合のボード線図を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態に従うモータ制御方式を説明するフロー図である。
【図８】従来のＤＣブラシレスモータの構成を説明する図である。
【図９】モータ制御基板内の構成を説明する図である。
【図１０】図９の構成の閉ループ特性を説明する図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１  複写機、３  戴荷台、２  搬送部、４  排出台、１０  画像読取部、１１  原稿台ガラス、２０  用紙搬送部、２１，２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋ  作像部、２５，２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｋ  転写ローラ、３０  画像形成部、３１  中間転写ベルト、３２，３３，３４，３５，３７，４２，４３  ローラ、３８  排紙トレイ、４０  用紙格納部、４１  給紙カセット、６０  モータ部、６２  モータ、６４，１０１７  ＦＧセンサ、７０  速度ＰＩＤブロック、７２  デジタルフィルタ、７４  モータブロック、７６  ＦＧブロック、７８  位相ＰＩＤブロック、１００  コントローラ、１０１  メモリ、２００  ＣＰＵ、２０５  目標速度信号生成部、２１０  ＰＩＤ演算処理部、２１５  パルス検出部、２２０  信号出力部、３００  モータドライバ回路、３１０，１０２６  ＰＷＭチョッパ部、１０００  制御基板、１００５  コントロール回路、１０１０  モータ回路基板、１０１５  ＤＣＢＬモータ部、１０１６  モータ、１０２２  周波数偏差信号生成部、１０２４  位相偏差信号生成部、１０２５  速度検出部、１０２８  電流供給部。
【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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