JP2004045837A - Motor controller, rotatation drive device, and image forming device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a motor controller and a rotation drive device which can perform the drive control of a motor with high accuracy and an image forming device which can form a high quality image by controlling the motor with high accuracy. <P>SOLUTION: Between the time when a reference signal whose level is "high" from the optical sensor 114 of a motor controller is outputted and the time when a reference signal whose level is "high" is outputted next, a period of detected signals whose levels are "high" from the optical sensor 108 is counted by a timer 164, and moreover, this number of counts is integrated for every period. The rotational position of the output shaft of a motor 13 and, in its turn, the rotational position of a drum are detected based on the integrated number of counts. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー複写機やカラープリンタ等の画像形成装置、及びこのような画像形成装置でドラムの回転駆動用に用いられるモータ制御装置及び回転駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラーの複写機や、パソコン等に接続されるカラープリンタ等の画像形成装置は、通常、シアン、イエロー、マゼンタ、及びブラックの各色毎に形成した画像を重ね合わせることで、カラー画像を形成している。
【０００３】
以上のような各色毎に形成された画像を紙等の画像記録媒体に転写する構造としては、例えば、上記の各色毎に円筒状若しくは円柱状のドラムを設けて、各ドラムの外周部に各色毎の画像を形成し、ドラムを回転させながらドラム外周部から画像記録媒体に順次各色の画像を転写する構造がある。
【０００４】
このようなドラムを用いた画像形成装置は、これまで、１個のモータの出力軸に、ギヤやタイミングベルトを介して各ドラムの回転軸を機械的に連結し、１個のモータの回転力を均等に各ドラムに伝える構造としていた。
【０００５】
しかしながら、このように複数のドラムをギヤやタイミングベルトで１個のモータに連結する構造では、ベルトやシャフトの緩みや、ギヤ等のガタによる回転の伝達誤差により、形成する画像の分解能の向上が困難になり、近年の高分解能化の要求に応えることが困難になってきている。
【０００６】
そこで、各ドラムにそれぞれモータを設け、各モータの出力軸を直接ドラムに連結してドラムを回転させることで、上記の問題を解消することが考えられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように、各ドラム毎にモータを設け、しかも、モータの出力軸を直接（すなわち、減速させずに）ドラムに連結する構造の場合、各モータの回転位置を極めて高い精度で制御しなくては、各ドラムの回転位置のずれ等によって画像記録媒体上での画像のずれが生じ、高品質のカラー画像を形成することができない。
【０００８】
通常、モータの回転数制御には、回転板に一定角度毎に形成されたスリットをセンサで検出し、センサがスリットを検出した際に出力するパルス信号の発生回数をカウントして出力軸の回転数を検出するパルスエンコーダが用いられる。しかしながら、このような従来のパルスエンコーダを用いた回転数検出の場合、その検出精度は上記のスリット数により決まってしまう。したがって、極めて高精度で出力軸の回転数を制御しようとすると、膨大な数のスリットを回転板に形成しなくてはならなず、現実的には極めて困難である。
【０００９】
本発明は、上記事実を考慮して、高精度にモータの駆動制御を行えるモータ制御装置、回転駆動装置及びモータを高精度に制御することで高品質の画像を形成できる画像形成装置を得ることが目的である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、各々が略円柱形状若しくは略円筒形状の複数のドラムの各々に独立して設けられたモータにより、前記複数のドラムを回転させつつ、各外周面に形成された所定の色の画像を画像記録媒体に転写して重ね合わせることで所定のカラー画像を前記画像記録媒体に形成する画像形成装置に適用されるモータ制御装置であって、回転中心周りに一定角度毎に被検出部が形成されると共に、前記モータの出力軸の回転に同期して回転する回転体と、前記回転体の側方に配置され、前記被検出部を検出することでパルス信号を出力する検出手段と、前記パルス信号の周期よりも充分に短い時間間隔で前記パルス信号の１周期に要する時間をカウントし、当該カウント数に基づいて前記出力軸の回転位置を算出する回転位置演算手段と、前記回転位置演算手段での算出結果と前記モータの目標回転位置とを比較し、当該比較結果に基づいて前記モータを制御し、前記出力軸の回転位置を補正する制御手段と、を備えることを特徴としている。
【００１１】
上記構成のモータ制御装置では、モータが作動して出力軸が回転すると、出力軸の回転に同期して回転体が回転する。回転体にはその回転中心周りに一定角度毎に被検出部が形成されており、回転体が回転することで、回転体の側方に設けられた検出手段により断続的に被検出部が検出されると、断続的にパルス信号が検出手段から出力される。
【００１２】
検出手段から出力されたパルス信号は、回転位置演算手段に入力される。回転位置演算手段では、パルス信号の周期（発生周期）がこの周期よりも充分に短い時間間隔でカウントされ、このカウント数に基づき、出力軸の回転位置が算出される。
【００１３】
回転位置演算手段での算出結果は、制御手段に入力される。制御手段では、回転位置演算手段での算出結果と、予め入力された出力軸の目標回転位置とが比較され、この比較結果に基づきモータが駆動制御される。これにより、出力軸の回転位置が補正され、予め設定された目標回転位置へ出力軸が正しく回転させられる。
【００１４】
このように、出力軸を正確に目標回転位置へ回転させることができるため、複数のドラムの各外周部から転写された各画像のずれを防止若しくは効果的に抑制でき、高品質のカラー画像を形成できる。
【００１５】
ここで、本発明では、上記のように、出力軸の回転位置をパルス信号の周期に基づき算出している。このため、パルス信号の発生回数に基づき回転位置を算出する従来の構成に比べて充分に高い精度でを出力軸の回転位置を検出できる。
【００１６】
請求項２の本発明は、各々が略円柱形状若しくは略円筒形状の複数のドラムを回転させつつ、各外周面に形成された所定の色の画像を画像記録媒体に転写して重ね合わせることで所定のカラー画像を前記画像記録媒体に形成する画像形成装置に適用される回転駆動装置であって、前記複数のドラムの各々に独立して設けられて、対応するドラムに出力軸が連結された複数のモータと、前記複数のモータの各々に設けられて、前記モータの出力軸の回転に同期して回転すると共に、回転中心周りに一定角度毎に被検出部が形成され複数の回転体と、前記複数のモータの各々に設けられると共に、対応する前記モータに設けられた前記回転体の側方に配置され、前記被検出部を検出することでパルス信号を出力する複数の検出手段と、前記パルス信号の周期よりも充分に短い時間間隔で前記パルス信号の１周期に要する時間をカウントし、当該カウント数に基づき当該パルス信号を出力した前記検出手段に対応する前記モータの前記出力軸の回転位置を算出する回転位置演算手段と、前記回転位置演算手段での算出結果と当該パルス信号を出力した前記検出手段に対応する前記モータの目標回転位置とを比較し、当該比較結果に基づいて前記モータを制御し、前記出力軸の回転位置を補正する制御手段と、を備えることを特徴としている。
【００１７】
上記構成の回転駆動装置では、複数のモータの何れかが作動して当該モータの出力軸が回転すると、この出力軸の回転に同期して対応するモータに設けられた回転体が回転する。回転体にはその回転中心周りに一定角度毎に被検出部が形成されており、回転体が回転することで、回転体の側方に設けられた検出手段により断続的に被検出部が検出されると、断続的にパルス信号が検出手段から出力される。
【００１８】
検出手段から出力されたパルス信号は、回転位置演算手段に入力される。回転位置演算手段では、パルス信号の周期（発生周期）がこの周期よりも充分に短い時間間隔でカウントされ、このカウント数に基づき、出力軸の回転位置が算出される。
【００１９】
回転位置演算手段での算出結果は、制御手段に入力される。制御手段では、回転位置演算手段での算出結果と、予め入力された出力軸の目標回転位置とが比較され、この比較結果に基づきモータが駆動制御される。これにより、出力軸の回転位置が補正され、予め設定された目標回転位置へ出力軸が正しく回転させられる。
【００２０】
このように、出力軸を正確に目標回転位置へ回転させることができるため、複数のドラムの各外周部から転写された各画像のずれを防止若しくは効果的に抑制でき、高品質のカラー画像を形成できる。
【００２１】
ここで、本発明では、上記のように、出力軸の回転位置をパルス信号の周期に基づき算出している。このため、パルス信号の発生回数に基づき回転位置を算出する従来の構成に比べて充分に高い精度でを出力軸の回転位置を検出できる。
【００２２】
請求項３記載の画像形成装置は、各々が略円柱形状若しくは略円筒形状に形成され、回転することにより外周面に形成された互いに異なる色の所定画像を画像記録媒体に転写し、且つ、各々の前記所定画像を重ね合わせることで所定のカラー画像を前記画像記録媒体に形成する複数のドラムと、前記複数のドラムの各々に独立して設けられて、対応するドラムに出力軸が連結された複数のモータと、前記複数のモータの各々に設けられて、前記モータの出力軸の回転に同期して回転すると共に、回転中心周りに一定角度毎に被検出部が形成され複数の回転体と、前記複数のモータの各々に設けられると共に、対応する前記モータに設けられた前記回転体の側方に配置され、前記被検出部を検出することでパルス信号を出力する複数の検出手段と、前記パルス信号の周期よりも充分に短い時間間隔で前記パルス信号の１周期に要する時間をカウントし、当該カウント数に基づき当該パルス信号を出力した前記検出手段に対応する前記モータの前記出力軸の回転位置を算出する回転位置演算手段と、前記回転位置演算手段での算出結果と当該パルス信号を出力した前記検出手段に対応する前記モータの目標回転位置とを比較し、当該比較結果に基づいて前記モータを制御し、前記出力軸の回転位置を補正する制御手段と、を備えている。
【００２３】
上記構成の画像形成装置では、複数のモータの何れかが作動して当該モータの出力軸が回転すると、各モータの出力軸にそれぞれ連結された複数のドラムのうち、作動したモータに対応するドラムが回転する。このドラムの回転によりドラムの外周部に形成された所定の色の画像が画像記録媒体に転写される。
【００２４】
このようにして各ドラムに形成された画像が画像記録媒体に重ね合わされて転写されることで、カラー画像が画像記録媒体に形成される。
【００２５】
ところで、本画像形成装置では、モータの出力軸の回転に同期して対応するモータに設けられた回転体が回転する。回転体にはその回転中心周りに一定角度毎に被検出部が形成されており、回転体が回転することで、回転体の側方に設けられた検出手段により断続的に被検出部が検出されると、断続的にパルス信号が検出手段から出力される。
【００２６】
検出手段から出力されたパルス信号は、回転位置演算手段に入力される。回転位置演算手段では、パルス信号の周期（発生周期）がこの周期よりも充分に短い時間間隔でカウントされ、このカウント数に基づき、出力軸の回転位置が算出される。
【００２７】
回転位置演算手段での算出結果は、制御手段に入力される。制御手段では、回転位置演算手段での算出結果と、予め入力された出力軸の目標回転位置とが比較され、この比較結果に基づきモータが駆動制御される。これにより、出力軸の回転位置が補正され、予め設定された目標回転位置へ出力軸が正しく回転させられる。
【００２８】
このように、出力軸を正確に目標回転位置へ回転させることができるため、複数のドラムの各外周部から転写された各画像のずれを防止若しくは効果的に抑制でき、高品質のカラー画像を形成できる。
【００２９】
ここで、本発明では、上記のように、出力軸の回転位置をパルス信号の周期に基づき算出している。このため、パルス信号の発生回数に基づき回転位置を算出する従来の構成に比べて充分に高い精度でを出力軸の回転位置を検出できる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
＜本実施の形態の構成＞
（画像形成装置１２の概略説明）
図３には本発明の一実施の形態に係る回転駆動装置１０（図３では図示省略）を適用した画像形成装置１２の要部の構成が斜視図によって示されている。
【００３１】
この図に示されるように、画像形成装置１２は、４本のドラム９０、９２、９４、９６を備えている。これらのドラム９０〜９６は全体的に略円筒形状若しくは略円柱形状に形成されており、各々の軸線が同方向を向くように互いに平行に配置されている。
【００３２】
各ドラム９０〜９６の半径方向側方には図示しないトナー塗布装置及び潜像形成装置が配置されている。潜像形成装置は各ドラム９０〜９６の外周部に所定の静電潜像を形成し、トナー塗布装置は静電潜像が形成されることで、帯電した各ドラム９０〜９６の外周部にシアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックの何れか１つの色のトナーを塗布する。
【００３３】
本画像形成装置１２では、各ドラム９０〜９６を回転させつつ、紙等の画像記録媒体が各ドラム９０〜９６の外周部側方を順次通過することで、シアン、マゼンタ、イエロー、及びブラックの各トナーが画像記録媒体に転写され、所謂カラー画像が画像記録媒体に形成される構成となっている。
【００３４】
（モータ１３の構成）
図３に示されるように、各ドラム９０〜９６の軸方向一端側には、それぞれモータとしてのアウタロータタイプのシンクロナスリラクタンスモータ１３（以下、単に「モータ１３」と称する）が設けられている。
【００３５】
図４に示されるように、モータ１３はステータ１４を備えている。ステータ１４はステータコア１５を備えており、ステータコア１５は、その軸心部に軸孔１６が形成されていると共に、外周部からは複数のティース１８が軸孔１６の軸心を中心として放射状に突出形成されている。軸孔１６の軸心周りに各ティース１８の間に形成された隙間はスロット２０とされており、巻線としてのコイル２２が２つのスロット２０を跨ぐように巻き掛けられている。
【００３６】
一方、ステータ１４の軸方向一端部には、この軸方向に直交する方向に展設された基部としての平板状のステータハウジング２４がコイル２２の端部と離間して一体に設けられている。ステータハウジング２４は、モータ１３を使用する際には上記のドラム９０〜９６を軸支する筐体７８に固定される。
【００３７】
これに対して、ステータ１４の径方向外側にはロータ３０が設けられている。ロータ３０はロータコア３２を備えている。ロータコア３２は、薄珪素鋼鈑等の高透磁率の磁性板材を例えば打ち抜きより形成された円環状薄板をその軸方向に積層することで全体的に略円筒状に形成されている。このロータコア３２には、軸方向に貫通する図示しない複数のスリット群が、周方向に沿って等間隔に形成されている。このスリット群はロータコア３２におけるフラックスバリアを形成しており、その一方で、ロータコア３２における各スリット３６間に抜き残された高透磁率材より成る円弧状部分が分割磁路となる構成である。
【００３８】
また、ロータコア３２には、軸方向に貫通する取付孔４０が形成されており、ロータハウジング４２への固定用とされている。
【００３９】
ロータハウジング４２は、有底円筒状（カップ状）に形成され、その内径がロータコア３２の外径に対応すると共に、その深さ（周壁内側の高さ）がロータコア３２の軸方向寸法よりも若干大とされている。ロータハウジング４２は、その底部４２Ａにロータコア３２の取付孔４０に対応して設けられた４つのねじ孔４４を有している。
【００４０】
また、ロータ３０は、固定用プレート４６を備えている。固定用プレート４６は、ロータコア３２の内外径に略対応した内外径を有するリング状に形成され、ロータコア３２の取付孔４０に対応して設けられた４つの取付孔４８を有している。各取付孔４８は、その軸方向全長に亘って後述する皿ねじ５０の頭部に対応したテーパ状（皿座ぐり）とされている。
【００４１】
そして、ロータハウジング４２には、ロータコア３２が収容されている。ロータコア３２は、軸方向一端側の端面がロータハウジング４２の底部４２Ａに当接した状態で、他端側の端面に固定用プレート４６が当接しており、ロータコア３２、ロータハウジング４２、固定用プレート４６が固定部材としての皿ねじ５０によって固定されている。
【００４２】
また、ロータハウジング４２の軸心部には、出力軸孔５２を有するボス５４が設けられており、ボス５４の出力軸孔５２には出力軸５６が嵌合等によって一体回転可能に連結されている。この出力軸５６は、ステータ１４（ステータコア１５）の軸孔１６に挿通された状態で、ステータコア１５の軸孔１６内部における両端部近傍に同軸的に配設された軸受としてのベアリング２６により回転自在に支持されている。
【００４３】
一方、固定用プレート４６のステータハウジング２４側の端面には、回転体としてのエンコーダプレート５８が接着等によって取り付けられている。図５に示されるように、エンコーダプレート５８は略円盤状に形成されている。エンコーダプレート５８の表面には印刷等により反射膜９８が形成されている。反射膜９８の外周部近傍には、エンコーダプレート５８の軸心周りに一定間隔毎に略透明のスリット１００が形成されている。また、これらのスリット１００のうちの１つは、基準スリット１０２とされており、他のスリット１００よりもエンコーダプレート５８の半径方向中央側まで延びている。
【００４４】
これに対して、図４に示されるように、ステータハウジング２４のロータ３０に対向する側の面には基板６０が設けられている。基板６０には回転数検出手段を構成するセンサユニット６８が設けられている。
【００４５】
図５に示されるように、センサユニット６８は、発光素子１０４及び受光素子１０６により構成される光センサ１０８を備えている。発光素子１０４及び受光素子１０６は、エンコーダプレート５８の軸方向に沿ってスリット１００と対向するように設けられており、発光素子１０４からの検出光の発光方向にスリット１００が存在しない場合には、検出光が反射膜９８に反射されて受光素子１０６に受光され、この状態では、光センサ１０８は「Ｌｏｗ」レベルの検出信号を出力する。但し、発光素子１０４からの検出光の発光方向にスリット１００が存在する場合には、検出光がスリット１００を透過するため、受光素子１０６に検出光が受光されず、受光素子１０６が検出光を受光しなかった場合に、光センサ１０８からパルス信号としての「Ｈｉｇｈ］レベルの検出信号が出力される構成となっている。
【００４６】
また、発光素子１０４及び受光素子１０６よりもエンコーダプレート５８の半径方向内方側には、発光素子１１０及び受光素子１１２により構成される検出手段としての光センサ１１４が設けられている。光センサ１１４は基本的に光センサ１０８と同様に受光素子１１２が検出光を受光した場合には「Ｌｏｗ」レベルの基準信号を出力し、受光素子１１２が検出光を受光しなかった場合には「Ｈｉｇｈ」レベルの基準パルス信号としての基準信号を出力する構成である。但し、発光素子１１０及び受光素子１１２は、スリット１００よりもエンコーダプレート５８の半径方向内側に設けられているため、発光素子１１０からの検出光の発光方向にスリット１００が位置することはないが、基準スリット１０２だけは他のスリット１００よりもエンコーダプレート５８の半径方向内側まで延出されているため、発光素子１１０の検出光の発光方向に位置することがある。
【００４７】
（モータ制御装置１３０の構成）
一方、図２に示されるように、全てのモータ１３はモータ制御装置１３０に接続されている。詳細には、図１に示されるように、各モータ１３に設けられた光センサ１０８、１１４（図１では構成を理解しやすくするため、１つのモータ１３の光センサ１０８、１１４のみを図示している）は、モータ制御装置１３０の制御部１３２に接続されている。制御部１３２は、比較回路や微分回路、積分回路等を組み合わせた電気回路、若しくは、このような電気回路と同等の機能を有する集積回路により構成されている。
【００４８】
図１に示されるように、制御部１３２を機能的に見た場合、制御部１３２は回転位置演算手段としての周期演算部１６２を備えている。周期演算部１６２は光センサ１０８、１１４が接続されており、検出信号及び基準信号が入力される。また、周期演算部１６２はタイマ１６４に接続されている。周期演算部１６２では、光センサ１１４から「Ｈｉｇｈ」レベルの基準信号が入力されると、光センサ１０８から「Ｈｉｇｈ」レベルの検出信号が入力されてから次に「Ｈｉｇｈ」レベルの検出信号が入力されるまで、タイマ１６４によるカウントを行ない、次に基準信号が入力されるまでタイマ１６４によるカウントを繰り返して積算する。
【００４９】
また、周期演算部１６２は比較部１６６に接続されており、上記の積算結果に対応した電気信号が入力される。また、比較部１６６は、モータ制御装置１３０の外部に設けられた画像形成装置１２のコントローラ１４２（図示省略）に接続されており、コントローラ１４２から出力された各モータ１３の目標回転数に対応した電気信号が制御手段を構成する比較部１６６に入力される。
【００５０】
比較部１６６では、入力された積算結果に対応した電気信号と目標回転数に対応した電気信号とを比較して、その偏差を算出し、この偏差に対応した電気信号を出力する。
【００５１】
比較部１６６は制御手段を構成する位置ズレ制御部１６８に接続されている。位置ズレ制御部１６８には、上記の偏差に対応した電気信号が入力され、この電気信号からＰＩＤ制御等の制御方法で目標回転数の補正信号が生成される。
【００５２】
位置ズレ制御部１６８は制御手段を構成する比較部１７０に接続されており、上記の補正信号は比較部１７０に入力される。比較部１６６は上記の光センサ１０８に接続されており、光センサ１０８から出力されたパルス数に基づく出力軸５６の回転数と補正信号に基づく補正回転数とが比較される。
【００５３】
また、比較部１７０は制御手段を構成する制御信号生成部１７２に接続されており、比較部１７０での比較結果に基づきＰＩＤ制御等の制御方法により制御信号が生成されて出力される。
【００５４】
さらに、制御信号生成部１７２は、制御手段を構成する駆動制御部１４６に接続されている。駆動制御部１４６は、例えば、複数のトランジスタ（電界効果トランジスタを含む）等を含めて構成されたインバータ回路で、上記のコイル２２と電源１４４との間に介在し、所定のタイミングでコイル２２に対して通電する構成となっている。
【００５５】
＜本実施の形態の作用、効果＞
次に、本実施の形態の作用並びに効果について説明する。
【００５６】
上記構成の回転駆動装置１０を適用した画像形成装置１２では、各モータ１３が作動して、各モータ１３の出力軸５６が回転すると、各出力軸５６にそれぞれ連結された複数のドラム９０〜９６がそれぞれ独立して回転する。この回転状態で各ドラム９０〜９６の外周部側方を紙等の画像記録媒体が通過することにより、各色のトナーが画像記録媒体に転写される。さらに、全てのドラム９０〜９６の外周部側方を画像記録媒体が順次通過することで、画像記録媒体に転写されたトナーが重ね合わされ、その結果、画像記録媒体にカラー画像が形成される。
【００５７】
一方、各モータ１３が作動すると、出力軸５６と一体のエンコーダプレート５８が一体的に回転する。このエンコーダプレート５８の回転によりスリット１００が断続的に光センサ１０８の発光素子１０４上（厳密には、発光素子１０４の検出光の発光方向側）を通過する。スリット１００により検出光が反射されず、これにより、受光素子１０６に検出光が受光されないと、光センサ１０８から「Ｈｉｇｈ」レベルの検出信号が出力される。
【００５８】
この状態から再び反射膜９８が発光素子１０４上を通過すると反射膜９８によって検出光が反射されて受光素子１０６に受光される。これにより、光センサ１０８から「Ｌｏｗ」レベルの検出信号が出力される。さらにこの状態から、先のスリット１００に隣り合うスリット１００がエンコーダプレート５８の回転により発光素子１０４上を通過すると、再び光センサ１０８から「Ｈｉｇｈ」レベルの検出信号が出力される。
【００５９】
このように、モータ１３が作動して出力軸５６が回転すると、出力軸５６の回転数に応じて光センサ１０８から「Ｈｉｇｈ」レベルの検出信号が断続的に出力される。
【００６０】
また、同様に、エンコーダプレート５８の反射膜９８が光センサ１１４の発光素子１１０上（厳密には、発光素子１１０の検出光の発光方向側）を通過している際には、反射膜９８に基準光が反射されて受光素子１１２に基準光が受光されるため、光センサ１１４から「Ｌｏｗ」レベルの基準信号が出力される。
【００６１】
しかしながら、エンコーダプレート５８の基準スリット１０２が発光素子１１０上を通過している際には、基準スリット１０２により基準光が反射されず、受光素子１１２に基準光が受光されないため、光センサ１１４から「Ｈｉｇｈ」レベルの基準パルス信号が出力される。なお、基準スリット１０２自体はスリット１００に対応する位置にも形成されているため、光センサ１１４から「Ｈｉｇｈ」レベルの基準パルス信号が出力される際には、光センサ１０８からも「Ｈｉｇｈ」レベルの検出信号が出力される。
【００６２】
光センサ１１４から出力された「Ｈｉｇｈ」レベルの基準パルス信号及び光センサ１０８から出力された「Ｈｉｇｈ」レベルの検出信号が周期演算部１６２に入力されると、周期演算部１６２はタイマ１６４を作動させて、タイマ１６４によるカウントを開始する。上記のように、光センサ１０８からは断続的に「Ｈｉｇｈ」レベルの検出信号が出力されるが、周期演算部１６２では、次の「Ｈｉｇｈ」レベルの検出信号が入力されると、それまでタイマ１６４がカウントしたカウント数Ｓ１、すなわち、「Ｈｉｇｈ」レベルの検出信号の１周期の間におけるカウント数Ｓ１を記憶すると共にタイマ１６４をリセットしてカウントを再開する。
【００６３】
この状態で、更に次の「Ｈｉｇｈ」レベルの検出信号が入力されると、それまでタイマ１６４がカウントしたカウント数Ｓ２を先に記憶したカウント数Ｓ１に積算して総カウント数Ｓｚを算出すると共に、タイマ１６４をリセットして、カウントを再開する。
【００６４】
このようなカウントと積算は次に光センサ１１４から出力された「Ｈｉｇｈ」レベルの基準パルス信号が周期演算部１６２に入力されるまで繰り返される。
【００６５】
以上のように、次に光センサ１１４から出力された「Ｈｉｇｈ」レベルの基準パルス信号が周期演算部１６２に入力されるまでカウントの積算が繰り返されることで、積算された総カウント数Ｓｚは、出力軸５６が１回転する間でのタイマ１６４のカウント数となる。
【００６６】
次いで、周期演算部１６２からは総カウント数Ｓｚに対応した電気信号が出力されて、比較部１６６に入力される。比較部１６６では総カウント数Ｓｚに対応した電気信号と、画像形成装置１２のコントローラ１４２（図示省略）から出力されたモータ１３の目標回転数に対応した電気信号が比較部１６６で比較され、その偏差が算出される。さらに、比較部１６６からは上記の偏差に対応した電気信号が出力されて位置ズレ制御部１６８に入力される。
【００６７】
位置ズレ制御部１６８では、上記の偏差に対応した電気信号からＰＩＤ制御等の制御方法で目標回転数の補正信号が生成されて出力される。位置ズレ制御部１６８から出力された補正信号は比較部１７０に入力され、光センサ１０８から出力されたパルス数に基づく出力軸５６の回転数と補正信号に基づく補正回転数とが比較される。この比較部１７０での比較結果は、制御信号生成部１７２に入力され、ＰＩＤ制御等の制御方法により制御信号が生成されて出力される。
【００６８】
さらに、制御信号生成部１７２から出力された制御信号は駆動制御部１４６に入力され、この制御信号に基づいて、例えば、複数のトランジスタを所定のタイミングでＯＮ／ＯＦＦし、所定のタイミングでコイル２２に対して通電する。これにより、上記の制御信号に基づく回転数でモータ１３の出力軸５６が目標の回転位置まで回転する。
【００６９】
ここで、仮に、「Ｈｉｇｈ」レベルの検出信号が出現する１周期当たりのカウント数の平均値をＳａとし、出力軸５６が１回転する間での「Ｈｉｇｈ」レベルの検出信号が出現回数をｎとすると、上記のＳｚはＳａ・ｎで表され、位置検出精度は、このＳｚによって決まる。
【００７０】
一方、これまでの単にパルスエンコーダでのパルス数からモータの回転数を制御する場合に、本実施の形態と同じスリット数のエンコーダプレート５８を適用したならば、出力軸１回転当たりに得られるパルス数は当然ｎとなる。但し、この場合の位置検出精度はパルス数ｎだけで決まってしまうため、単純に計算しても１周期当たりのカウント数の平均値Ｓａ倍だけ本実施の形態の方が検出精度は向上する。
【００７１】
しかも、例えば、上記の１周期当たりの回転時間が数百マイクロ秒であったとしても、１００ナノ秒間隔でカウントするタイマ１６４を用いれば、１周期当たりのカウント数の平均値Ｓａを数千にすることが可能である。しかも、１００ナノ秒間隔でカウントするタイマ１６４は比較的容易でしかも安価に入手することが可能である。すなわち、従来に比べて数千倍の精度を有するにも関わらず、安価なコストで実現が可能という極めて優れた効果を有する。
【００７２】
しかも、従来の単純な回転数制御の場合には、回転数だけを制御するため、回転数が増減した場合に元の目標の回転数に修正することは可能であるが、何らかの理由によってドラム９０〜９６の回転位置がずれてしまった場合には、回転数（回転速度）だけは修正されるが、回転位置の修正が行なわれないため、ドラム９０〜９６の回転位置はずれたままとなる。
【００７３】
これに対して、本実施の形態では、そもそもドラム９０〜９６の回転位置に対応した出力軸５６の回転位置を目標回転位置に補正するように制御するため、何らかの理由によってドラム９０〜９６の回転位置がずれてしまっても、この回転位置を修正するようにモータ１３を作動させて正しい回転位置に修正できる。
【００７４】
なお、本実施の形態では、上記のように、タイマ１６４でのカウント数Ｓ１〜Ｓｎを積算する構成であったが、１周期毎にタイマ１６４によるカウント数と目標回転位置に対応した１周期当たりのカウント数との偏差を算出し、この偏差のみを積算する構成としてもよい。この場合、カウント数の積算値に比べて偏差の積算値は極めて小さくなる。このため、積算値を一時的に記憶させておくためのメモリ等の消費量を小さくでき、演算速度も向上できる。
【００７５】
また、本実施の形態は、特許請求の範囲で言うところのモータに、アウタロータタイプのシンクロナスリラクタンスモータ１３を適用した構成であったが、駆動モータがこのようなシンクロナスリラクタンスモータ１３に限定されるものではない。ステータコアの内側にロータコアを設けたインナロータタイプのシンクロナスリラクタンスモータをモータに適用してもよいし、シンクロナスリラクタンスモータ以外の、例えば、ロータコアにマグネット（永久磁石）を用いた所謂「ブラシレスモータ」をモータに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る回転駆動装置の要部の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る回転駆動装置の全体的な概要を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る回転駆動装置を適用した画像形成装置の要部の構成を概略的に示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る回転駆動装置により駆動制御される駆動モータの断面図である。
【図５】回転数検出手段の構成の概略を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０・・・回転駆動装置、１２・・・画像形成装置、１３・・・シンクロナスリラクタンスモータ（モータ）、５６・・・出力軸、５８・・・エンコーダプレート（回転体）、１０８・・・光センサ（検出手段）、１３０・・・モータ制御装置、１４６・・・駆動制御部（制御手段）、１６２・・・周期演算部（回転位置演算手段）、１６６・・・比較部（制御手段）、１６８・・・位置ズレ制御部（制御手段）、１７０・・・比較部（制御手段）、１７２・・・制御信号生成部（制御手段）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a color copying machine and a color printer, and a motor control device and a rotation driving device used for driving the rotation of a drum in such an image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
An image forming apparatus such as a color copying machine or a color printer connected to a personal computer or the like usually forms a color image by superimposing images formed for each color of cyan, yellow, magenta, and black. I have.
[0003]
As a structure for transferring an image formed for each color as described above to an image recording medium such as paper, for example, a cylindrical or columnar drum is provided for each color, and each color is provided on the outer peripheral portion of each drum. There is a structure in which an image of each color is sequentially formed from an outer peripheral portion of the drum to an image recording medium while rotating the drum.
[0004]
An image forming apparatus using such a drum has hitherto mechanically connected the rotation shaft of each drum to the output shaft of one motor via a gear or a timing belt, and has been able to provide the rotational force of one motor. Was transmitted equally to each drum.
[0005]
However, in such a structure in which a plurality of drums are connected to one motor by a gear or a timing belt, the resolution of an image to be formed is improved due to loosening of a belt or a shaft or transmission error of rotation due to play of a gear or the like. It has become difficult to meet the recent demand for higher resolution.
[0006]
Therefore, it has been considered to solve the above problem by providing a motor for each drum and connecting the output shaft of each motor directly to the drum to rotate the drum.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of a structure in which a motor is provided for each drum and the output shaft of the motor is directly connected to the drum (that is, without deceleration), the rotational position of each motor is controlled with extremely high accuracy. Otherwise, an image shift on the image recording medium occurs due to a shift in the rotational position of each drum or the like, and a high-quality color image cannot be formed.
[0008]
Normally, to control the number of rotations of the motor, a sensor detects slits formed on the rotating plate at regular intervals, and counts the number of times of pulse signals output when the sensors detect the slits to rotate the output shaft. A pulse encoder that detects the number is used. However, in the case of rotation speed detection using such a conventional pulse encoder, the detection accuracy is determined by the number of slits. Therefore, in order to control the number of rotations of the output shaft with extremely high precision, a huge number of slits must be formed in the rotating plate, which is extremely difficult in practice.
[0009]
The present invention provides a motor control device, a rotary drive device, and an image forming apparatus capable of forming a high-quality image by controlling a motor with high precision, in consideration of the above facts. Is the purpose.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention according to claim 1 is formed on each outer peripheral surface while rotating the plurality of drums by motors provided independently for each of the plurality of substantially cylindrical or substantially cylindrical drums. A motor control device applied to an image forming apparatus for forming a predetermined color image on the image recording medium by transferring an image of a predetermined color onto an image recording medium and superimposing the image, wherein the motor control device is provided at every predetermined angle around a rotation center. A detected part is formed, and a rotating body that rotates in synchronization with the rotation of the output shaft of the motor, and a pulse signal is output by detecting the detected part and disposed on a side of the rotating body. Detecting means for counting the time required for one cycle of the pulse signal at a time interval sufficiently shorter than the cycle of the pulse signal, and calculating the rotational position of the output shaft based on the counted number. And a control means for comparing the result calculated by the rotation position calculation means with the target rotation position of the motor, controlling the motor based on the comparison result, and correcting the rotation position of the output shaft. It is characterized by having.
[0011]
In the motor control device having the above configuration, when the motor operates and the output shaft rotates, the rotating body rotates in synchronization with the rotation of the output shaft. Detected parts are formed on the rotating body at fixed angles around the rotation center, and as the rotating body rotates, the detected parts are intermittently detected by the detecting means provided on the side of the rotating body. Then, a pulse signal is output intermittently from the detection means.
[0012]
The pulse signal output from the detecting means is input to the rotational position calculating means. In the rotation position calculation means, the period (generation period) of the pulse signal is counted at a time interval sufficiently shorter than this period, and the rotation position of the output shaft is calculated based on the counted number.
[0013]
The result of calculation by the rotation position calculation means is input to the control means. The control means compares the result of the calculation by the rotational position calculating means with the previously input target rotational position of the output shaft, and controls the drive of the motor based on the result of the comparison. Thereby, the rotational position of the output shaft is corrected, and the output shaft is correctly rotated to the preset target rotational position.
[0014]
As described above, since the output shaft can be accurately rotated to the target rotation position, deviation of each image transferred from each outer peripheral portion of the plurality of drums can be prevented or effectively suppressed, and a high-quality color image can be obtained. Can be formed.
[0015]
Here, in the present invention, as described above, the rotational position of the output shaft is calculated based on the cycle of the pulse signal. For this reason, the rotational position of the output shaft can be detected with sufficiently high accuracy as compared with the conventional configuration in which the rotational position is calculated based on the number of generations of the pulse signal.
[0016]
According to the second aspect of the present invention, while rotating a plurality of drums each having a substantially cylindrical shape or a substantially cylindrical shape, an image of a predetermined color formed on each outer peripheral surface is transferred onto an image recording medium and overlapped. A rotary drive device applied to an image forming apparatus that forms a predetermined color image on the image recording medium, wherein the rotary drive device is independently provided for each of the plurality of drums, and an output shaft is connected to a corresponding drum. A plurality of motors, provided in each of the plurality of motors, rotate in synchronization with the rotation of the output shaft of the motors, and a plurality of rotating bodies are formed with a detection target at a fixed angle around the rotation center. A plurality of detection means provided on each of the plurality of motors, arranged on the side of the rotating body provided on the corresponding motor, and outputting a pulse signal by detecting the detected portion, The pulse The number of times required for one cycle of the pulse signal is counted at a time interval sufficiently shorter than the cycle of the signal, and the rotational position of the output shaft of the motor corresponding to the detecting means that outputs the pulse signal based on the counted number. A rotational position calculating means for calculating the target position of the motor corresponding to the detecting means which has output the pulse signal and a result of the calculation by the rotational position calculating means. And control means for controlling the rotational position of the output shaft.
[0017]
In the rotary drive device having the above configuration, when one of the plurality of motors operates and the output shaft of the motor rotates, the rotating body provided in the corresponding motor rotates in synchronization with the rotation of the output shaft. Detected parts are formed on the rotating body at fixed angles around the rotation center, and as the rotating body rotates, the detected parts are intermittently detected by the detecting means provided on the side of the rotating body. Then, a pulse signal is output intermittently from the detection means.
[0018]
The pulse signal output from the detecting means is input to the rotational position calculating means. In the rotation position calculation means, the period (generation period) of the pulse signal is counted at a time interval sufficiently shorter than this period, and the rotation position of the output shaft is calculated based on the counted number.
[0019]
The result of calculation by the rotation position calculation means is input to the control means. The control means compares the result of the calculation by the rotational position calculating means with the previously input target rotational position of the output shaft, and controls the drive of the motor based on the result of the comparison. Thereby, the rotational position of the output shaft is corrected, and the output shaft is correctly rotated to the preset target rotational position.
[0020]
As described above, since the output shaft can be accurately rotated to the target rotation position, deviation of each image transferred from each outer peripheral portion of the plurality of drums can be prevented or effectively suppressed, and a high-quality color image can be obtained. Can be formed.
[0021]
Here, in the present invention, as described above, the rotational position of the output shaft is calculated based on the cycle of the pulse signal. For this reason, the rotational position of the output shaft can be detected with sufficiently high accuracy as compared with the conventional configuration in which the rotational position is calculated based on the number of generations of the pulse signal.
[0022]
The image forming apparatus according to claim 3 is formed in a substantially cylindrical shape or a substantially cylindrical shape, and transfers predetermined images of different colors formed on an outer peripheral surface to an image recording medium by rotating, and A plurality of drums for forming a predetermined color image on the image recording medium by superimposing the predetermined images, and an output shaft is provided to each of the plurality of drums independently, and an output shaft is connected to the corresponding drum. A plurality of motors, provided in each of the plurality of motors, rotate in synchronization with the rotation of the output shaft of the motors, and a plurality of rotating bodies are formed with a detection target at a fixed angle around the rotation center. A plurality of detection means provided on each of the plurality of motors and arranged on the side of the rotating body provided on the corresponding one of the motors and outputting a pulse signal by detecting the detected part Counting the time required for one cycle of the pulse signal at a time interval sufficiently shorter than the cycle of the pulse signal, and outputting the pulse signal based on the counted number; A rotational position calculating means for calculating the rotational position of the motor, and comparing the calculation result of the rotational position calculating means with a target rotational position of the motor corresponding to the detecting means which has output the pulse signal, based on the comparison result. Control means for controlling the motor to correct the rotational position of the output shaft.
[0023]
In the image forming apparatus having the above configuration, when any one of the plurality of motors operates and the output shaft of the motor rotates, the drum corresponding to the operated motor among the plurality of drums respectively connected to the output shaft of each motor. Rotates. By the rotation of the drum, an image of a predetermined color formed on the outer peripheral portion of the drum is transferred to the image recording medium.
[0024]
The images formed on the respective drums in this manner are superimposed on the image recording medium and transferred, whereby a color image is formed on the image recording medium.
[0025]
By the way, in the present image forming apparatus, a rotator provided in a corresponding motor rotates in synchronization with rotation of an output shaft of the motor. Detected parts are formed on the rotating body at fixed angles around the rotation center, and as the rotating body rotates, the detected parts are intermittently detected by the detecting means provided on the side of the rotating body. Then, a pulse signal is output intermittently from the detection means.
[0026]
The pulse signal output from the detecting means is input to the rotational position calculating means. In the rotation position calculation means, the period (generation period) of the pulse signal is counted at a time interval sufficiently shorter than this period, and the rotation position of the output shaft is calculated based on the counted number.
[0027]
The result of calculation by the rotation position calculation means is input to the control means. The control means compares the result of the calculation by the rotational position calculating means with the previously input target rotational position of the output shaft, and controls the drive of the motor based on the result of the comparison. Thereby, the rotational position of the output shaft is corrected, and the output shaft is correctly rotated to the preset target rotational position.
[0028]
As described above, since the output shaft can be accurately rotated to the target rotation position, deviation of each image transferred from each outer peripheral portion of the plurality of drums can be prevented or effectively suppressed, and a high-quality color image can be obtained. Can be formed.
[0029]
Here, in the present invention, as described above, the rotational position of the output shaft is calculated based on the cycle of the pulse signal. For this reason, the rotational position of the output shaft can be detected with sufficiently high accuracy as compared with the conventional configuration in which the rotational position is calculated based on the number of generations of the pulse signal.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
<Configuration of the present embodiment>
(Schematic Description of Image Forming Apparatus 12)
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a main part of an image forming apparatus 12 to which a rotary drive device 10 (not shown in FIG. 3) according to an embodiment of the present invention is applied.
[0031]
As shown in this figure, the image forming apparatus 12 includes four drums 90, 92, 94, 96. These drums 90 to 96 are generally formed in a substantially cylindrical shape or a substantially columnar shape, and are arranged in parallel with each other so that their respective axes are directed in the same direction.
[0032]
A toner coating device and a latent image forming device (not shown) are arranged on the radial sides of the drums 90 to 96. The latent image forming device forms a predetermined electrostatic latent image on the outer peripheral portion of each of the drums 90 to 96, and the toner coating device forms the electrostatic latent image on the outer peripheral portion of each of the charged drums 90 to 96. A toner of any one of cyan, magenta, yellow, and black is applied.
[0033]
In the image forming apparatus 12, while rotating each of the drums 90 to 96, an image recording medium such as paper sequentially passes along the outer peripheral side of each of the drums 90 to 96, thereby forming cyan, magenta, yellow, and black. Each toner is transferred to an image recording medium, and a so-called color image is formed on the image recording medium.
[0034]
(Configuration of Motor 13)
As shown in FIG. 3, an outer rotor type synchronous reluctance motor 13 (hereinafter, simply referred to as “motor 13”) as a motor is provided at one axial end of each of the drums 90 to 96.
[0035]
As shown in FIG. 4, the motor 13 has a stator 14. The stator 14 includes a stator core 15. The stator core 15 has a shaft hole 16 formed in the axial center thereof, and a plurality of teeth 18 project radially from the outer periphery around the axis of the shaft hole 16. Is formed. A gap formed between the teeth 18 around the axis of the shaft hole 16 is a slot 20, and a coil 22 as a winding is wound around the two slots 20.
[0036]
On the other hand, at one end in the axial direction of the stator 14, a flat plate-shaped stator housing 24 as a base extended in a direction orthogonal to the axial direction is provided integrally with the end of the coil 22 so as to be separated therefrom. When the motor 13 is used, the stator housing 24 is fixed to a housing 78 that supports the drums 90 to 96.
[0037]
On the other hand, a rotor 30 is provided radially outside the stator 14. The rotor 30 has a rotor core 32. The rotor core 32 is formed in a substantially cylindrical shape as a whole by laminating in the axial direction an annular thin plate formed by punching a magnetic plate material having a high magnetic permeability such as a thin silicon steel plate. In the rotor core 32, a plurality of slit groups (not shown) penetrating in the axial direction are formed at equal intervals along the circumferential direction. The group of slits forms a flux barrier in the rotor core 32, while the arc-shaped portion of the high magnetic permeability material left between the slits 36 in the rotor core 32 serves as a divided magnetic path.
[0038]
The rotor core 32 has a mounting hole 40 penetrating in the axial direction, and is used for fixing to the rotor housing 42.
[0039]
The rotor housing 42 is formed in a bottomed cylindrical shape (cup shape), the inner diameter thereof corresponds to the outer diameter of the rotor core 32, and the depth (height inside the peripheral wall) is slightly smaller than the axial dimension of the rotor core 32. It is said to be large. The rotor housing 42 has four screw holes 44 provided on the bottom portion 42A corresponding to the mounting holes 40 of the rotor core 32.
[0040]
The rotor 30 includes a fixing plate 46. The fixing plate 46 is formed in a ring shape having an inner and outer diameter substantially corresponding to the inner and outer diameters of the rotor core 32, and has four mounting holes 48 provided corresponding to the mounting holes 40 of the rotor core 32. Each mounting hole 48 has a tapered shape (counterbore countersunk) corresponding to the head of a flat head screw 50 described later over the entire length in the axial direction.
[0041]
The rotor core 32 is accommodated in the rotor housing 42. The rotor core 32 has an end surface at one axial end in contact with the bottom portion 42A of the rotor housing 42, and a fixing plate 46 abuts on the other end surface, and the rotor core 32, the rotor housing 42, and the fixing plate 46 is fixed by a countersunk screw 50 as a fixing member.
[0042]
A boss 54 having an output shaft hole 52 is provided at the shaft center of the rotor housing 42, and an output shaft 56 is connected to the output shaft hole 52 of the boss 54 so as to be integrally rotatable by fitting or the like. I have. When the output shaft 56 is inserted into the shaft hole 16 of the stator 14 (stator core 15), the output shaft 56 is rotatable by a bearing 26 as a bearing coaxially disposed near both ends inside the shaft hole 16 of the stator core 15. It is supported by.
[0043]
On the other hand, an encoder plate 58 as a rotating body is attached to the end surface of the fixing plate 46 on the stator housing 24 side by bonding or the like. As shown in FIG. 5, the encoder plate 58 is formed in a substantially disk shape. On the surface of the encoder plate 58, a reflection film 98 is formed by printing or the like. Near the outer periphery of the reflective film 98, substantially transparent slits 100 are formed at regular intervals around the axis of the encoder plate 58. One of these slits 100 is a reference slit 102, and extends to the center of the encoder plate 58 in the radial direction from the other slits 100.
[0044]
On the other hand, as shown in FIG. 4, a substrate 60 is provided on the surface of the stator housing 24 on the side facing the rotor 30. The substrate 60 is provided with a sensor unit 68 constituting a rotation speed detecting means.
[0045]
As shown in FIG. 5, the sensor unit 68 includes an optical sensor 108 including a light emitting element 104 and a light receiving element 106. The light emitting element 104 and the light receiving element 106 are provided so as to face the slit 100 along the axial direction of the encoder plate 58. When the slit 100 does not exist in the light emitting direction of the detection light from the light emitting element 104, The detection light is reflected by the reflection film 98 and received by the light receiving element 106. In this state, the optical sensor 108 outputs a “Low” level detection signal. However, when the slit 100 exists in the emission direction of the detection light from the light emitting element 104, the detection light passes through the slit 100, so that the light receiving element 106 does not receive the detection light, and the light receiving element 106 transmits the detection light. When no light is received, the optical sensor 108 outputs a “High” level detection signal as a pulse signal.
[0046]
Further, on the radially inner side of the encoder plate 58 than the light-emitting element 104 and the light-receiving element 106, an optical sensor 114 as a detection unit constituted by the light-emitting element 110 and the light-receiving element 112 is provided. The optical sensor 114 outputs a reference signal of “Low” level when the light receiving element 112 receives the detection light basically similarly to the optical sensor 108, and when the light receiving element 112 does not receive the detection light, It is configured to output a reference signal as a “High” level reference pulse signal. However, since the light emitting element 110 and the light receiving element 112 are provided radially inside the encoder plate 58 with respect to the slit 100, the slit 100 is not positioned in the emission direction of the detection light from the light emitting element 110, Since only the reference slit 102 extends radially inward of the encoder plate 58 relative to the other slits 100, the reference slit 102 may be positioned in the direction in which the light emitting element 110 emits the detection light.
[0047]
(Configuration of motor control device 130)
On the other hand, as shown in FIG. 2, all the motors 13 are connected to the motor control device 130. More specifically, as shown in FIG. 1, optical sensors 108 and 114 provided for each motor 13 (only optical sensors 108 and 114 of one motor 13 are shown in FIG. 1 for easy understanding of the configuration. Is connected to the control unit 132 of the motor control device 130. The control unit 132 is configured by an electric circuit in which a comparison circuit, a differentiation circuit, an integration circuit, and the like are combined, or an integrated circuit having a function equivalent to such an electric circuit.
[0048]
As shown in FIG. 1, when the control unit 132 is functionally viewed, the control unit 132 includes a cycle calculation unit 162 as a rotation position calculation unit. The period calculation unit 162 is connected to the optical sensors 108 and 114, and receives a detection signal and a reference signal. Further, the cycle calculation section 162 is connected to the timer 164. When the “High” level reference signal is input from the optical sensor 114, the cycle calculation unit 162 receives a “High” level detection signal from the optical sensor 108 and then inputs a “High” level detection signal. Until the reference signal is input, the counting by the timer 164 is repeated until the reference signal is input.
[0049]
Further, the cycle calculation unit 162 is connected to the comparison unit 166, and receives an electric signal corresponding to the above-described integration result. The comparison unit 166 is connected to a controller 142 (not shown) of the image forming apparatus 12 provided outside the motor control device 130, and corresponds to a target rotation speed of each motor 13 output from the controller 142. The electric signal is input to the comparison unit 166 that forms the control unit.
[0050]
The comparing unit 166 compares the electric signal corresponding to the input integration result with the electric signal corresponding to the target rotation speed, calculates a deviation thereof, and outputs an electric signal corresponding to the deviation.
[0051]
The comparison unit 166 is connected to a position shift control unit 168 that forms a control unit. An electric signal corresponding to the above-described deviation is input to the position shift control unit 168, and a correction signal of the target rotational speed is generated from the electric signal by a control method such as PID control.
[0052]
The displacement control section 168 is connected to the comparison section 170 constituting control means, and the correction signal is input to the comparison section 170. The comparing unit 166 is connected to the optical sensor 108, and compares the rotational speed of the output shaft 56 based on the number of pulses output from the optical sensor 108 with the corrected rotational speed based on the correction signal.
[0053]
Further, the comparing section 170 is connected to a control signal generating section 172 constituting a control means, and a control signal is generated and output by a control method such as PID control based on a comparison result of the comparing section 170.
[0054]
Further, the control signal generation unit 172 is connected to a drive control unit 146 that forms a control unit. The drive control unit 146 is, for example, an inverter circuit including a plurality of transistors (including a field-effect transistor). The drive control unit 146 is interposed between the coil 22 and the power supply 144. It is configured to energize the battery.
[0055]
<Operation and effect of the present embodiment>
Next, the operation and effect of the present embodiment will be described.
[0056]
In the image forming apparatus 12 to which the rotation driving device 10 having the above configuration is applied, when each motor 13 is operated and the output shaft 56 of each motor 13 is rotated, a plurality of drums 90 to 96 respectively connected to the output shaft 56 are provided. Rotate independently. In this rotation state, the image recording medium such as paper passes along the outer peripheral side of each of the drums 90 to 96, so that the toner of each color is transferred to the image recording medium. Further, as the image recording medium sequentially passes through the outer peripheral portions of all the drums 90 to 96, the toner transferred to the image recording medium is superimposed, and as a result, a color image is formed on the image recording medium.
[0057]
On the other hand, when each motor 13 operates, the encoder plate 58 integrated with the output shaft 56 rotates integrally. The rotation of the encoder plate 58 causes the slit 100 to intermittently pass over the light emitting element 104 of the optical sensor 108 (strictly speaking, on the light emission direction side of the detection light of the light emitting element 104). If the detection light is not reflected by the slit 100 and the light receiving element 106 does not receive the detection light, the optical sensor 108 outputs a “High” level detection signal.
[0058]
From this state, when the reflection film 98 passes over the light emitting element 104 again, the detection light is reflected by the reflection film 98 and received by the light receiving element 106. As a result, a “Low” level detection signal is output from the optical sensor 108. Further, from this state, when the slit 100 adjacent to the previous slit 100 passes over the light emitting element 104 due to the rotation of the encoder plate 58, the “High” level detection signal is output from the optical sensor 108 again.
[0059]
As described above, when the output shaft 56 is rotated by the operation of the motor 13, a “High” level detection signal is intermittently output from the optical sensor 108 in accordance with the rotation speed of the output shaft 56.
[0060]
Similarly, when the reflection film 98 of the encoder plate 58 passes over the light emitting element 110 of the optical sensor 114 (strictly speaking, on the light emission direction side of the detection light of the light emitting element 110), the reflection film 98 Since the reference light is reflected and the light receiving element 112 receives the reference light, the optical sensor 114 outputs a “Low” level reference signal.
[0061]
However, when the reference slit 102 of the encoder plate 58 passes over the light emitting element 110, the reference light is not reflected by the reference slit 102 and the light receiving element 112 does not receive the reference light. A “High” level reference pulse signal is output. Since the reference slit 102 itself is also formed at a position corresponding to the slit 100, when the “High” level reference pulse signal is output from the optical sensor 114, the “High” level is also output from the optical sensor 108. Is output.
[0062]
When the “High” level reference pulse signal output from the optical sensor 114 and the “High” level detection signal output from the optical sensor 108 are input to the cycle calculator 162, the cycle calculator 162 operates the timer 164. Then, counting by the timer 164 is started. As described above, the “High” level detection signal is output intermittently from the optical sensor 108, but in the cycle calculation unit 162, when the next “High” level detection signal is input, the timer The count number S1 counted by 164, that is, the count number S1 during one cycle of the "High" level detection signal is stored, and the timer 164 is reset to restart counting.
[0063]
In this state, when the next detection signal of the "High" level is input, the count number S2 counted by the timer 164 is integrated with the previously stored count number S1 to calculate the total count number Sz and , Reset the timer 164 and restart the counting.
[0064]
Such counting and integrating are repeated until the next “High” level reference pulse signal output from the optical sensor 114 is input to the period calculating unit 162.
[0065]
As described above, the integration of the count is repeated until the “High” level reference pulse signal output from the optical sensor 114 is next input to the period calculation unit 162, so that the integrated total count number Sz becomes This is the count number of the timer 164 during one rotation of the output shaft 56.
[0066]
Next, an electrical signal corresponding to the total count number Sz is output from the cycle calculation unit 162 and input to the comparison unit 166. The comparing unit 166 compares the electric signal corresponding to the total count number Sz with the electric signal corresponding to the target rotation speed of the motor 13 output from the controller 142 (not shown) of the image forming apparatus 12. A deviation is calculated. Further, an electric signal corresponding to the above-described deviation is output from the comparing unit 166 and input to the position shift control unit 168.
[0067]
The position shift control unit 168 generates and outputs a correction signal of the target rotational speed from the electric signal corresponding to the deviation by a control method such as PID control. The correction signal output from the displacement control unit 168 is input to the comparison unit 170, and the rotation speed of the output shaft 56 based on the number of pulses output from the optical sensor 108 is compared with the correction rotation speed based on the correction signal. The comparison result of the comparing section 170 is input to the control signal generating section 172, where a control signal is generated and output by a control method such as PID control.
[0068]
Further, the control signal output from the control signal generation unit 172 is input to the drive control unit 146. Based on the control signal, for example, a plurality of transistors are turned on / off at a predetermined timing, and the coil 22 is turned on at a predetermined timing. Is energized. Thereby, the output shaft 56 of the motor 13 rotates to the target rotation position at the rotation speed based on the control signal.
[0069]
Here, suppose that the average value of the count number per one cycle in which the “High” level detection signal appears is Sa, and the number of appearances of the “High” level detection signal during one rotation of the output shaft 56 is n. Then, the above Sz is represented by Sa · n, and the position detection accuracy is determined by this Sz.
[0070]
On the other hand, if the encoder plate 58 having the same number of slits as in the present embodiment is applied to the case where the motor rotation speed is controlled based on the number of pulses simply obtained by the pulse encoder, the number of pulses obtained per rotation of the output shaft is obtained. The number is naturally n. However, since the position detection accuracy in this case is determined only by the pulse number n, even if it is simply calculated, the detection accuracy is improved by the present embodiment by the average value Sa times the count number per cycle.
[0071]
Moreover, for example, even if the rotation time per cycle is several hundred microseconds, if the timer 164 that counts at 100 nanosecond intervals is used, the average value Sa of the count number per cycle can be reduced to several thousands. It is possible to do. Moreover, the timer 164 that counts at intervals of 100 nanoseconds is relatively easy and can be obtained at low cost. In other words, although the accuracy is several thousand times higher than that of the related art, there is an extremely excellent effect that it can be realized at a low cost.
[0072]
In addition, in the case of the conventional simple rotation speed control, only the rotation speed is controlled, so that when the rotation speed increases or decreases, it is possible to correct the rotation speed to the original target rotation speed. When the rotation positions of the drums 90 to 96 are shifted, only the rotation number (rotation speed) is corrected, but the rotation positions of the drums 90 to 96 are kept off because the rotation positions are not corrected.
[0073]
On the other hand, in the present embodiment, the rotation position of the output shaft 56 corresponding to the rotation position of the drums 90 to 96 is controlled so as to be corrected to the target rotation position. Even if the position is deviated, the motor 13 can be operated to correct the rotational position and correct the rotational position.
[0074]
In the present embodiment, the counts S1 to Sn of the timer 164 are integrated as described above. However, the number of counts by the timer 164 and the cycle corresponding to the target rotation position per one cycle are provided. A configuration may be adopted in which a deviation from the count number is calculated, and only this deviation is integrated. In this case, the integrated value of the deviation becomes extremely smaller than the integrated value of the count number. Therefore, the amount of consumption of a memory or the like for temporarily storing the integrated value can be reduced, and the calculation speed can be improved.
[0075]
In the present embodiment, the outer rotor type synchronous reluctance motor 13 is applied to the motor described in the claims, but the drive motor is limited to such a synchronous reluctance motor 13. Not something. An inner rotor type synchronous reluctance motor having a rotor core provided inside a stator core may be applied to the motor, or a so-called "brushless motor" using a magnet (permanent magnet) for the rotor core other than the synchronous reluctance motor. May be applied to the motor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a configuration of a main part of a rotary drive device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an overall outline of a rotary drive device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view schematically showing a configuration of a main part of an image forming apparatus to which the rotary driving device according to the embodiment of the present invention is applied;
FIG. 4 is a sectional view of a drive motor driven and controlled by a rotary drive device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view schematically showing a configuration of a rotation speed detecting unit.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Rotation drive device, 12 ... Image forming apparatus, 13 ... Synchronous reluctance motor (motor), 56 ... Output shaft, 58 ... Encoder plate (rotary body), 108 ... Optical sensor (detection means), 130: motor control device, 146: drive control unit (control means), 162: cycle calculation unit (rotational position calculation means), 166 ... comparison unit (control means) ), 168 ... Position shift control section (control means), 170 ... Comparison section (control means), 172 ... Control signal generation section (control means)

Claims (3)

各々が略円柱形状若しくは略円筒形状の複数のドラムの各々に独立して設けられたモータにより、前記複数のドラムを回転させつつ、各外周面に形成された所定の色の画像を画像記録媒体に転写して重ね合わせることで所定のカラー画像を前記画像記録媒体に形成する画像形成装置に適用されるモータ制御装置であって、
回転中心周りに一定角度毎に被検出部が形成されると共に、前記モータの出力軸の回転に同期して回転する回転体と、
前記回転体の側方に配置され、前記被検出部を検出することでパルス信号を出力する検出手段と、
前記パルス信号の周期よりも充分に短い時間間隔で前記パルス信号の１周期に要する時間をカウントし、当該カウント数に基づいて前記出力軸の回転位置を算出する回転位置演算手段と、
前記回転位置演算手段での算出結果と前記モータの目標回転位置とを比較し、当該比較結果に基づいて前記モータを制御し、前記出力軸の回転位置を補正する制御手段と、
を備えることを特徴とするモータ制御装置。A plurality of drums each having a substantially cylindrical shape or a substantially cylindrical shape are independently provided on each of the plurality of drums, and while rotating the plurality of drums, an image of a predetermined color formed on each outer peripheral surface is formed on an image recording medium. A motor control device applied to an image forming apparatus that forms a predetermined color image on the image recording medium by transferring and superimposing the color image on the image recording medium,
A detection body is formed at every fixed angle around the rotation center, and a rotating body that rotates in synchronization with the rotation of the output shaft of the motor,
Detecting means that is arranged on the side of the rotating body and outputs a pulse signal by detecting the detected portion,
Rotation position calculating means for counting the time required for one cycle of the pulse signal at a time interval sufficiently shorter than the cycle of the pulse signal, and calculating the rotation position of the output shaft based on the count number;
Control means for comparing the calculation result in the rotation position calculation means with the target rotation position of the motor, controlling the motor based on the comparison result, and correcting the rotation position of the output shaft;
A motor control device comprising: 各々が略円柱形状若しくは略円筒形状の複数のドラムを回転させつつ、各外周面に形成された所定の色の画像を画像記録媒体に転写して重ね合わせることで所定のカラー画像を前記画像記録媒体に形成する画像形成装置に適用される回転駆動装置であって、
前記複数のドラムの各々に独立して設けられて、対応するドラムに出力軸が連結された複数のモータと、
前記複数のモータの各々に設けられて、前記モータの出力軸の回転に同期して回転すると共に、回転中心周りに一定角度毎に被検出部が形成され複数の回転体と、
前記複数のモータの各々に設けられると共に、対応する前記モータに設けられた前記回転体の側方に配置され、前記被検出部を検出することでパルス信号を出力する複数の検出手段と、
前記パルス信号の周期よりも充分に短い時間間隔で前記パルス信号の１周期に要する時間をカウントし、当該カウント数に基づき当該パルス信号を出力した前記検出手段に対応する前記モータの前記出力軸の回転位置を算出する回転位置演算手段と、
前記回転位置演算手段での算出結果と当該パルス信号を出力した前記検出手段に対応する前記モータの目標回転位置とを比較し、当該比較結果に基づいて前記モータを制御し、前記出力軸の回転位置を補正する制御手段と、
を備えることを特徴とする回転駆動装置。While rotating a plurality of drums each having a substantially cylindrical shape or a substantially cylindrical shape, a predetermined color image formed on each outer peripheral surface is transferred to an image recording medium and is superimposed to form a predetermined color image. A rotary drive device applied to an image forming apparatus that forms on a medium,
A plurality of motors independently provided for each of the plurality of drums and having an output shaft connected to the corresponding drum;
Provided in each of the plurality of motors, while rotating in synchronization with the rotation of the output shaft of the motor, a plurality of rotators, wherein the detection unit is formed at a fixed angle around the center of rotation,
A plurality of detection means provided on each of the plurality of motors, arranged on the side of the rotating body provided on the corresponding motor, and outputting a pulse signal by detecting the detected portion,
The time required for one cycle of the pulse signal is counted at a time interval sufficiently shorter than the cycle of the pulse signal, and the output shaft of the motor corresponding to the detection unit that outputs the pulse signal based on the count number is counted. Rotation position calculation means for calculating a rotation position,
Comparing the result of calculation by the rotational position calculating means with a target rotational position of the motor corresponding to the detecting means that has output the pulse signal, controlling the motor based on the comparison result, and rotating the output shaft. Control means for correcting the position,
A rotary drive device comprising: 各々が略円柱形状若しくは略円筒形状に形成され、回転することにより外周面に形成された互いに異なる色の所定画像を画像記録媒体に転写し、且つ、各々の前記所定画像を重ね合わせることで所定のカラー画像を前記画像記録媒体に形成する複数のドラムと、
前記複数のドラムの各々に独立して設けられて、対応するドラムに出力軸が連結された複数のモータと、
前記複数のモータの各々に設けられて、前記モータの出力軸の回転に同期して回転すると共に、回転中心周りに一定角度毎に被検出部が形成され複数の回転体と、
前記複数のモータの各々に設けられると共に、対応する前記モータに設けられた前記回転体の側方に配置され、前記被検出部を検出することでパルス信号を出力する複数の検出手段と、
前記パルス信号の周期よりも充分に短い時間間隔で前記パルス信号の１周期に要する時間をカウントし、当該カウント数に基づき当該パルス信号を出力した前記検出手段に対応する前記モータの前記出力軸の回転位置を算出する回転位置演算手段と、
前記回転位置演算手段での算出結果と当該パルス信号を出力した前記検出手段に対応する前記モータの目標回転位置とを比較し、当該比較結果に基づいて前記モータを制御し、前記出力軸の回転位置を補正する制御手段と、
を備える画像形成装置。Each is formed in a substantially cylindrical shape or a substantially cylindrical shape, and predetermined images of different colors formed on the outer peripheral surface are transferred to an image recording medium by rotating, and the predetermined images are overlapped with each other to form a predetermined image. A plurality of drums for forming a color image on the image recording medium,
A plurality of motors independently provided for each of the plurality of drums and having an output shaft connected to the corresponding drum;
Provided in each of the plurality of motors, while rotating in synchronization with the rotation of the output shaft of the motor, a plurality of rotators, wherein the detection unit is formed at a fixed angle around the center of rotation,
A plurality of detection means provided on each of the plurality of motors, arranged on the side of the rotating body provided on the corresponding motor, and outputting a pulse signal by detecting the detected portion,
The time required for one cycle of the pulse signal is counted at a time interval sufficiently shorter than the cycle of the pulse signal, and the output shaft of the motor corresponding to the detection unit that outputs the pulse signal based on the count number is counted. Rotation position calculation means for calculating a rotation position,
Comparing the result of calculation by the rotational position calculating means with a target rotational position of the motor corresponding to the detecting means that has output the pulse signal, controlling the motor based on the comparison result, and rotating the output shaft. Control means for correcting the position,
An image forming apparatus comprising:

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