JP4193179B2 - Motor control apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明はモータ制御装置に関し、特にモータの回転速度を示す回転情報を取得し、取得した回転情報に基づいてモータの回転をフィードバック制御するモータ制御装置、及び当該モータ制御装置を用いてモータの回転を制御する画像形成装置に関する。 The present invention relates to a motor control device, and in particular, acquires rotation information indicating the rotation speed of the motor, and feedback controls the rotation of the motor based on the acquired rotation information, and the rotation of the motor using the motor control device. The present invention relates to an image forming apparatus for controlling the image.
レーザプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、半導体レーザから射出されたレーザビームを偏向するポリゴンミラー、射出されたレーザビームにより静電潜像が形成される感光体ドラム、記録シートを搬送する搬送ローラなど、回転速度の厳密な制御が要求される部分が多々存在する。このような場合に、モータの回転速度を示す回転情報を周波数生成器(FG)、エンコーダ等から取得して、モータの回転速度をフィードバック制御することが広く行われている。一般的なモータの回転制御には、PWM(パルス幅変調)による制御が用いられているところ(例えば特許文献1)、応答速度の速いブラシレスDCモータの制御方法としてΔΣ変調を利用することも考案されている(例えば特許文献2)。 In an electrophotographic image forming apparatus such as a laser printer, a polygon mirror that deflects a laser beam emitted from a semiconductor laser, a photosensitive drum on which an electrostatic latent image is formed by the emitted laser beam, and a recording sheet are conveyed. There are many parts that require strict control of the rotational speed, such as a conveying roller. In such a case, it is widely performed to acquire rotation information indicating the rotation speed of the motor from a frequency generator (FG), an encoder, or the like, and to feedback control the rotation speed of the motor. For general motor rotation control, control by PWM (Pulse Width Modulation) is used (for example, Patent Document 1), and it is devised to use ΔΣ modulation as a control method for a brushless DC motor having a fast response speed. (For example, Patent Document 2).
PWMによる制御は必要な精度を得やすいという長所があるが、所定のPWM周期内のパルスデューティで制御量を表すため、モータの回転速度を示す回転情報を取得してフィードバック制御を行う場合、取得した回転情報に変化があっても、実際にモータの回転を制御する信号に反映されるのは1PWM周期が終了した後となる。一方、ΔΣによる制御は応答速度は速いが、周期ごとに誤差を含むため、精度面で問題が残る。 Control by PWM has the advantage of easily obtaining the required accuracy, but because the control amount is expressed by the pulse duty within a predetermined PWM cycle, it is acquired when feedback information is obtained by acquiring rotation information indicating the rotation speed of the motor. Even if there is a change in the rotation information, the signal that actually controls the rotation of the motor is reflected after the end of one PWM period. On the other hand, the control by ΔΣ has a high response speed, but an error is included in each cycle, so that a problem remains in accuracy.
本発明は、係る問題点に鑑みてなされたものであって、モータの回転を制御するモータ制御装置において、より多くの場合に適切な制御を実現することのできるモータ制御装置、及び当該モータ制御装置を用いた画像形成装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such problems, and in a motor control device that controls rotation of a motor, a motor control device capable of realizing appropriate control in more cases, and the motor control. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus using the apparatus.
上記目的を達成するために、本発明に係るモータ制御装置は、モータの回転速度を示す情報として取得した回転情報に基づいてモータの回転を制御するモータ制御装置において、取得した回転情報により示される回転速度と、設定された目標値とを比較した結果に基づき、モータの回転を制御する制御信号を出力する制御信号生成部と、前記制御信号をPWM変調(パルス幅変調)し、第1の期間でモータの回転制御内容を表す第1の変調信号を生成する第1の変調部と、前記制御信号をΔΣ変調し、前記第1の期間の長さ以下である第2の期間でモータの回転制御内容を表す第2の変調信号を生成する第2の変調部と、前記第1の変調信号を出力するか、前記第2の変調信号を出力するかを切り替える切替部とを備えることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a motor control device according to the present invention is indicated by acquired rotation information in a motor control device that controls rotation of a motor based on rotation information acquired as information indicating the rotation speed of the motor. Based on the result of comparing the rotation speed and the set target value, a control signal generation unit that outputs a control signal for controlling the rotation of the motor, PWM control (pulse width modulation) the control signal, and the first A first modulation unit that generates a first modulation signal representing the rotation control content of the motor in a period, and ΔΣ-modulates the control signal, and the motor in a second period that is less than or equal to the length of the first period A second modulation unit that generates a second modulation signal representing the content of rotation control; and a switching unit that switches between outputting the first modulation signal and outputting the second modulation signal. Features .
この構成では、モータの回転を制御する信号として、モータの回転制御内容を表す期間の長さが異なる複数の変調信号を生成し、そのいずれの変調信号を出力するかを切り替える切替部を有している。期間の長さが異なる複数の変調信号として、PWM(パルス幅変調)変調による第1の変調信号と、ΔΣ変調による第2の変調信号とを用いることができる。期間が短い変調信号を用いると、モータの回転速度が変化した場合に、実際にモータドライバに対して出力される信号に反映されるのが速くなり、フィードバック制御の応答速度が速くなると考えられるから、そのいずれを出力するかを切り替える切替部を備えることにより、より多くの場合に適切な制御を行うことが可能となる。 In this configuration, as a signal for controlling the rotation of the motor, there is provided a switching unit that generates a plurality of modulation signals having different lengths of periods representing the rotation control contents of the motor and switches which modulation signal is output. ing. As a plurality of modulated signals are different lengths of time, PWM (pulse width modulation) can be used as the first modulation signal by the modulation, a second modulation signal by ΔΣ modulation. If a modulation signal with a short period is used, it is considered that when the motor rotation speed changes, it is reflected in the signal that is actually output to the motor driver, and the response speed of feedback control increases. By providing a switching unit that switches which of these is output , appropriate control can be performed in more cases.
なお、前記切替部は、より速い応答速度が求められる局面で、前記第2の変調信号を出力するように切り替えることができる。例えば、前記切替部は、取得された回転情報により示される回転速度と、設定された目標値との差が所定の値を超える場合に、前記第2の変調信号を出力するように切り替えることができる。この構成では検出された回転速度と目標となる回転速度との差が大きい場合に、応答速度の速い信号による制御が行われることとなり、より迅速にモータの回転を安定化させることが可能となる。 The switching unit can be switched to output the second modulated signal in a situation where a faster response speed is required. For example , the switching unit may switch to output the second modulation signal when the difference between the rotation speed indicated by the acquired rotation information and a set target value exceeds a predetermined value. it can. In this configuration, when the difference between the detected rotation speed and the target rotation speed is large, control with a signal with a fast response speed is performed, and the rotation of the motor can be stabilized more quickly. .
また、モータの起動時には前記第2の変調信号を出力し、その後、取得された回転情報により示される回転速度と、前記目標値との差が所定の値以下となった場合に前記第1の変調信号を出力するように切り替えることができる。モータの起動時には、より速くモータの回転を安定化させるために応答速度の速い信号を用いることが適切と考えられるからである。In addition, when the motor is started, the second modulation signal is output. After that, when the difference between the rotation speed indicated by the acquired rotation information and the target value is equal to or less than a predetermined value, the first modulation signal is output. It can be switched to output a modulation signal. This is because it is considered appropriate to use a signal with a fast response speed in order to stabilize the rotation of the motor faster when the motor is started.
また、前記切替部は、前記モータに係る負荷が通常時より大きくなるタイミングで前記第2の変調信号を出力するように切り替えることができる。モータに係る負荷が通常時よりも大きくなる場合とは、例えば、感光体ドラムと転写ローラとの間に記録シートが突入する場合などが考えられるが、それに限定されるわけではない。もっとも第2の変調信号の応答速度の速さは、上記突入時のように突発的に負荷が上昇する場合に特に有効に作用する。なお「通常時」とは、必ずしも、例えば「装置が動作していない状態」というように特定の状態を指すわけではなく、例えば動作停止時よりも負荷の大きい状態が一定期間継続するような場合があれば、その継続した状態を通常時と考えて、一時的にさらに負荷が大きくなる場合に第2の変調信号を用いることができる。もっとも、継続時間の長さによっては当該継続した状態を「通常時よりも負荷が大きい状態」と考えて、継続した状態の全期間で第2の変調信号を用いるようにしてもよい。 In addition, the switching unit can switch so as to output the second modulation signal at a timing when the load on the motor becomes larger than normal. The case where the load on the motor becomes larger than usual is considered, for example, when a recording sheet enters between the photosensitive drum and the transfer roller, but is not limited thereto. However, the response speed of the second modulation signal is particularly effective when the load suddenly increases as in the case of the entry. Note that “normal time” does not necessarily indicate a specific state such as “a state in which the device is not operating”, for example, when a state where a load is greater than when the operation is stopped continues for a certain period of time. If there is, the second modulation signal can be used when the continued state is considered as normal and the load temporarily increases further. Of course, depending on the length of the duration, the continued state may be considered as “a state in which the load is larger than normal”, and the second modulated signal may be used for the entire period of the continued state.
「負荷が大きくなるタイミング」とは、必ずしも実際の負荷の大きさに基づいて切り替えるだけでなく、負荷が大きくなることを示す信号に基づいて切り替える場合も含む。また、厳密に負荷が大きくなるタイミングと一致することは不要であって、例えば負荷が大きくなる少し前に切り替える場合も含む。より具体的な例として、記録シートの搬送を制御する制御部から、記録シートが所定の位置(例えばタイミングローラ)を通過したことを示す検出信号が出力された場合に、当該検出信号の出力から所定時間の経過後、というような切り替え制御を行うことが考えられる。 The “timing at which the load increases” does not necessarily switch based on the actual load size, but also includes the case of switching based on a signal indicating that the load increases. Further, it is not necessary to exactly coincide with the timing at which the load increases, and includes, for example, a case where switching is performed slightly before the load increases. As a more specific example, when a detection signal indicating that the recording sheet has passed a predetermined position (for example, a timing roller) is output from the control unit that controls conveyance of the recording sheet, the output of the detection signal It is conceivable to perform such switching control after a predetermined time has elapsed.
なお、前記切替部は、前記第2の変調信号から前記第1の変調信号への切り替えを、前記第1の変調信号の前記期間の開始と一致するタイミングで行うことが好ましい。周期の途中で切り替えると、特に切り替わった直後の制御内容が正確でなくなる可能性があるからである。第1の変調信号から第2の変調信号へと切り替えるときも、制御内容の正確さを保つためには、前記期間の終了と一致するタイミングで行うことが好ましいが、より応答速度を重視したい場合には、期間の終了を待たずに切り替えを行うようにしてもよい。 The switching unit preferably switches from the second modulation signal to the first modulation signal at a timing that coincides with the start of the period of the first modulation signal. This is because if the switching is performed in the middle of the cycle, the control content immediately after the switching may not be accurate. Even when switching from the first modulation signal to the second modulation signal, it is preferable to perform the timing at the same time as the end of the period in order to maintain the accuracy of the control contents. Alternatively, switching may be performed without waiting for the end of the period.
なお、本発明の画像形成装置は、記録シート上に画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部に記録シートを搬送する搬送手段と、前記画像形成部の少なくとも一部、及び/又は、前記搬送手段の少なくとも一部に用いられるモータを回転駆動させる一以上の駆動手段を有する画像形成装置において、前記一以上の駆動手段の少なくとも一部に、請求項1から請求項6のいずれかに記載のモータ制御装置が用いられることを特徴としている。画像形成部に用いるモータの例としては、感光体ドラムの回転駆動や、レーザビームを偏向させるポリゴンミラーの回転駆動、現像剤を感光体表面に供給する現像装置に用いられるモータなどがあり、搬送手段で用いるモータとしては、記録シートを搬送する各部に設けられるモータがあるが、これらは例示であって、これに限定される趣旨ではない。画像読取装置も含むような構成であれば、読み取られる原稿を搬送するモータの回転制御に適用してもよいことは勿論である。 The image forming apparatus of the present invention includes an image forming unit that forms an image on a recording sheet, a conveying unit that conveys the recording sheet to the image forming unit, at least a part of the image forming unit, and / or 7. The image forming apparatus having one or more driving units that rotationally drive a motor used for at least a part of the conveying unit, wherein at least a part of the one or more driving units includes at least one of the driving units. The described motor control device is used. Examples of motors used in the image forming unit include rotational driving of a photosensitive drum, rotational driving of a polygon mirror that deflects a laser beam, and a motor used in a developing device that supplies developer to the surface of the photosensitive member. As motors used in the means, there are motors provided in the respective sections that convey the recording sheet, but these are merely examples, and the present invention is not limited thereto. Of course, as long as the image reading apparatus is also included, the present invention may be applied to rotation control of a motor that conveys a document to be read.
本発明に係るモータ制御装置によると、第1の期間でモータの回転制御内容を表す第1の変調信号と、第1の期間の長さ以下である第2の期間でモータの回転制御内容を表す第2の変調信号とを切り替えることができるようにしたので、より速い応答速度が求められる局面で第2の変調信号を用いた制御を行うようにすることができ、もって、より多くの場合に適切な制御を行うことができるという効果がある。 According to the motor control device of the present invention, the first modulation signal representing the motor rotation control content in the first period and the motor rotation control content in the second period which is equal to or shorter than the length of the first period. Since the second modulation signal can be switched, the control using the second modulation signal can be performed in a situation where a faster response speed is required. There is an effect that appropriate control can be performed.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
(1)レーザプリンタの全体構成
図1は、本発明の一適用対象である画像形成装置としてのレーザプリンタの主要構成部品の斜視図、図2はレーザプリンタの概略側断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1) Overall Configuration of Laser Printer FIG. 1 is a perspective view of main components of a laser printer as an image forming apparatus to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a schematic sectional side view of the laser printer.
レーザプリンタは、本体ケース1のメインフレーム1aに、上面から、露光ユニットとしてのスキャナユニット2、画像形成手段としてのプロセスユニット3、定着手段としての定着ユニット4、給紙ユニット5、及び駆動系ユニット6等が装着されて構成される。合成樹脂製の本体ケース1は、メインフレーム1aと、このメインフレーム1aの四周(前後及び左右両側)外面を覆うメインカバー体1bとを有しており、当該メインフレーム1aとメインカバー体1bとを一体的に射出成形等により形成したものである。
The laser printer includes, from above, a main frame 1a of a main body case 1, a
本実施の形態では、後述するモータ制御装置により制御される3相ブラシレスDCモータから成るメインモータ(不図示)と、ギヤ列とを含む駆動系ユニット6は、図1に示されるメインカバー体1bの左側内面とそれに近接するメインフレーム1aの左側との間に設けられた収納凹所1d内に、本体ケース1の下方から挿入して装着固定される。更に、メインフレーム1a及びメインカバー体1bの上面を覆うための合成樹脂製の本体カバーとしてのトップカバー7には、メインフレーム1aの右側に上向きに突出して設けられる操作パネル1cを貫通させる孔7aと、給紙ユニット5の基部を貫通させるための孔7bとが穿設されている。
In the present embodiment, a drive system unit 6 including a main motor (not shown) composed of a three-phase brushless DC motor controlled by a motor control device, which will be described later, and a gear train is a main cover body 1b shown in FIG. It is inserted and fixed from below the main body case 1 in a
排紙トレイ8の基部はトップカバー7の前端の左右両側に突設したブラケット9(図1で一方のみ示す)に上下揺動可能に装着されており、不使用の場合には、排紙トレイ8をトップカバー7の上面側に折り畳んで覆うことができる。
The base of the
給紙ユニット5におけるフィーダ部ケース5a内には、積層された状態で被記録媒体としての記録紙Pがセットされる。図2に示すように、記録紙Pの先端側は、フィーダ部ケース5a内のばね10aで付勢された支持板10にて給紙ローラ11に向かって押圧されており、このため、駆動系ユニット6から動力伝達されて回転する給紙ローラ11と分離パッド12とによって、記録紙Pを1枚ずつ分離して上下一対のレジストローラ13、14に送ることができる。なお、給紙ユニット5には斜め上方向に開口する手挿口5bが設けられ、フィーダ部ケース5a内の記録紙Pとは別の記録紙にて印刷する場合に、当該記録紙を手挿口5bへと挿入して使用することができる。
In the
プロセスユニット3は、レジストローラ13、14にて給送されてくる記録紙Pの表面に現像材(トナー)により画像(トナー画像)を形成する。更に、定着ユニット4は、トナー画像が形成された記録紙Pを、加熱ローラ15と押圧ローラ16とで挟持することで加熱し、記録紙P上のトナー画像を定着する。なお、加熱ローラ15は、表面がフッ素コートされたアルミ管の中に定着用ヒータ15aを挿入したもので、その長手方向の略中央部には外表面にサーミスタ41が接触している。また、押圧ローラ16は、表面がフッ素樹脂で被覆されたゴムローラである。
The
定着ユニット4のケース内における下流側に配置された排紙ローラ17とピンチローラ18とからなる排紙部は、トナー画像が定着された記録紙Pを排紙トレイ8に排出する。給紙ローラ11から排紙部までが、被記録媒体搬送ルートである。
A paper discharge section composed of a
メインフレーム1aの平面視ほぼ中央部に配置するプロセスユニット3の下方の部位には、スキャナユニット2の上支持板2aが、メインフレーム1aの底板部の上面側に一体的に形成したステー部にビス等にて固定される。
An
露光ユニットとしてのスキャナユニット2は、合成樹脂製の上支持板2aの下面側に、レーザ発光部(図示せず)、ポリゴンミラー20、レンズ21、反射鏡22等を配置して構成される。ポリゴンミラー20は、後述するモータ制御装置を含むモータ駆動回路90により駆動されるスキャナモータ86(3相ブラシレスDCモータから成る)によって高速回転しており、ポリゴンミラー20により偏向されたレーザビームが、感光体としての感光体ドラム23の軸線に沿って延びるように上記上支持板2aに穿設された横長スキャナ孔を覆う硝子板24を通過して感光体ドラム23の外周面を露光する。
The
プロセスユニット3は、感光体ドラム23とその上面に当接した転写ローラ25、感光体ドラム23の下方に配置したスコロトロン型等の帯電器26、給紙方向において感光体ドラム23よりも上流側に配置した現像ローラ27及び供給ローラ28を有する現像装置、更にその上流側に配置した現像剤(トナー)供給部すなわち着脱可能なトナーカートリッジ29、また感光体ドラム23よりも下流側に配置したクリーニングローラ30、更にクリーニングローラ30よりも下流側に配置した除電ランプ30a等からなっている。
The
感光体ドラム23の外周面には、帯電器26にて一様帯電された感光体層にスキャナユニット2から射出されたレーザビームを走査することによって静電潜像が形成される。トナーカートリッジ29内の現像剤(トナー)は、攪拌体31にて攪拌されて放出された後、供給ローラ28を介して現像ローラ27の外周面に担持され、ブレード32によってトナー層の厚さが規制される。
An electrostatic latent image is formed on the outer peripheral surface of the
感光体ドラム23表面に形成された静電潜像は、現像ローラ27により現像剤が付着することによって顕像化される。その現像剤による像(トナー画像)は、感光体ドラム23の電位とは逆電位の転写バイアスが印加された転写ローラ25と感光体ドラム23との間を通る記録紙Pに転写される。そして、感光体ドラム23上に残ったトナーはクリーニングローラ30で一時的に回収された後、所定のタイミングで感光体ドラム23に戻され、現像ローラ27によりプロセスユニット3内に回収される。
The electrostatic latent image formed on the surface of the
なお、スキャナユニット2の上支持板2aには、上向きに突出するトナーセンサ33が設けられ、発光部と受光部との対からなるトナーセンサ33がプロセスユニット3におけるトナーカートリッジ29の下面凹所内に臨んで、トナーカートリッジ29内のトナーの有無を検出できるようになっている。
The
プロセスユニット3は、合成樹脂製のケース34に組み込むことにてカートリッジ化されており、このカートリッジ化したプロセスユニット3は、メインフレーム1aに着脱可能に装着される。
メインフレーム1aの前部位とメインカバー体1bの前部位との連設部下面側には、冷却ファン35を収納するための収納部36と、記録紙Pの通過方向と直交する左右方向に延びる通風ダクト37とが連通して形成される。そして、通風ダクト37の上面板部37aを断面下向きV字状に形成し、この上面板部37aをプロセスユニット3と定着ユニット4との間に位置させて、定着ユニット4における加熱ローラ15から発生する熱がプロセスユニット3側に直接伝達しないように遮断する。
The
On the lower surface side of the connecting portion between the front portion of the main frame 1a and the front portion of the main cover body 1b, the
また、冷却ファン35で発生した冷却風は、通風ダクト37内を通ってメインフレーム1aの一側下面を伝い、後部の電源部39及び駆動系ユニット6内のメインモータを冷却する一方、上面板部37aのうち、プロセスユニット3側に開口した複数箇所のスリット孔から吹き出し、該冷却風は、プロセスユニット3と定着ユニット4の間を通過して上昇し、トップカバー7に複数穿設した排気孔40から装置外に排出される。
The cooling air generated by the cooling
(2)モータ制御装置の構成
次に、本実施の形態のモータ制御装置の構成について説明する。本実施の形態では、上記したメインモータやスキャナモータ86の駆動制御に用いているが、他の部分に用いてもよいことは勿論である。図3は、本実施の形態におけるモータ制御装置の構成を示す図である。本実施の形態のモータ制御装置は速度制御部200の部分がASIC化されて構成されており、3相ブラシレスDCモータ(以下、単に「モータ」という。)100(以下、上記メインモータ等、制御対象となるモータを総称して「モータ100」と表す。)に設けられた周波数生成器(FG)150から出力される信号(以下、「回転情報」という。)を増幅整形部190にて増幅、整形した信号が入力されるFG周期計測部210、回転情報に基づいてモータの回転速度をフィードバック制御するに際しての目標値が設定される目標値設定部220、FG周期計測部210の出力と設定された目標値とを比較する比較器230、比較器230の出力に基づいてPID制御等による公知の演算処理を行い、モータに対する指示内容を表す制御データを出力する速度制御演算部240、速度制御演算部240から出力された制御データをΔΣ変調するΔΣ変調部250、速度制御演算部240から出力された制御データをPWM変調するPWM変調部260、ΔΣ変調された変調信号をモータの制御に用いるか、PWM変調された変調信号をモータの制御に用いるかを切り替える切替部270、切替部270に対し、切り替えを指示する信号を出力する出力切替部280を備えている。切替部270の出力はデジタル信号となり、ロー・パス・フィルタ(LPF)290を通過することにより、実際にモータドライバ300に入力されるアナログ電圧が生成される。
(2) Configuration of Motor Control Device Next, the configuration of the motor control device of the present embodiment will be described. In the present embodiment, it is used for driving control of the main motor and the
なお、LPF290より出力されたアナログ電圧が入力されるモータドライバ300は、所定のキャリア周波数に従ってアナログ電圧から実際にモータの回転を制御するPWM信号を生成するPWM生成部310、モータ100に設けられたホール素子110〜130の出力を増幅するアンプ330、PWM生成部310の出力及びアンプ330により増幅された信号に基づき、モータ100のコイルに通電する通電量を決定し、ドライバ340へと出力する通電ロジック320を有しており、ブラシレスDCモータを駆動するモータドライバとしては従来より知られたものである。
The
FG150により生成されるFG信号は、モータの起動時には振幅が小さく、かつ低周波の信号であり、モータが通常駆動の状態へと移行するに従い、振幅が大きく、かつモータの回転速度に応じて周波数の高い信号となる。FG信号は、例えばFG信号を増幅・整形する増幅整形部190内部に設けられたシュミットトリガ等の素子により整形され、又は速度制御部200が含まれるASICの入力バッファにおいて2値化されて、デジタル信号となり、FG周期計測部210に入力される。
The FG signal generated by the
FG周期計測部210は、入力されたデジタル信号のオン・オフの周期を計測し、計測された周期を所定のビット数(例えば8ビットあるいは16ビット)のデジタル信号として出力する。出力された信号が設定された目標値と比較された結果が速度制御演算部240へと入力される。
The FG
速度制御演算部240は、FG周期計測部210により検出されたモータの回転速度と、目標値との比較の結果から、PID制御等の公知の制御方法により、モータへの制御内容を表す制御データを生成する。生成される制御データのビット数は、システムの基準クロックの周波数等により任意に規定することができ、16ビット、32ビットあるいは64ビット等のデジタル信号として出力することが考えられる。出力された制御データが、ΔΣ変調部250及びPWM変調部260へと入力される。
The speed
ΔΣ変調部250では、前記制御データをΔΣ変調する。図4は、ΔΣ変調部250の構成の一例を示す図である。同図の例はΔΣ変調を行う構成としては最も簡単なものの一つであり、同図の構成に限定されないことは勿論である。同図の例では、加算器251、フリップフロップ(FF)252、及びFF253により構成されている。FF252は基準クロックごとに加算器251の出力をラッチしており、速度制御演算部240から出力された制御データと、加算器251の出力がFF252により遅延されたデータとが、それぞれ加算器251に入力され、キャリーがFF253を介して切替部270に出力される。FF252の初期値は任意である。なお、FF253は、加算器251への入力が変化する際のグリッジを除去するために設けられたものである。
The
PWM変調部260は、制御データをPWM変調する。図5に、PWM変調部の構成の一例を示す。同図に示されるように、PWM変調部260は、制御データ保持部261、カウンタ262、比較器263及びフリップフロップ(FF)264を備えている。FF264は、上記FF253と同様の目的で挿入されているものである。
The
例えば制御データが8ビットの信号である場合を例とすると、カウンタ262は0から255まで基準クロックごとに1ずつ加算され、制御データ保持部261にラッチされた8ビット制御データの値と、比較器263で1クロックごとに比較される。制御データの方が値が大きい場合、出力はオンとなり、カウンタ262のカウント値の方が大きくなると出力がオフとなる。基準クロック周波数が1MHz、制御データが8ビットの場合、1PWM周期は256μ秒となり、当該周期内のパルスデューティにより回転制御内容が表される。
For example, when the control data is an 8-bit signal, the
図6は、速度制御演算部240から出力される制御データが変化した場合に、PWM変調では実際にモータに対して出力される信号に反映されるのが遅れる例について説明するための図である。同図に示されるTpwmはPWM周期であり、前記したように基準クロックを1MHz、制御データが8ビット(0から255までの値をとる)とした場合、PWM周期はカウンタ262により0から255までカウントされる時間であるから、第1の周期Tpwmは256μ秒で固定される。
FIG. 6 is a diagram for explaining an example in which when the control data output from the speed
図6の例ではタイミングAまでにおける制御データが「192」であった場合を示しており、タイミングAにおいて制御データ保持部261に制御データ「192」が保持されているとする。PWM変調の場合、例えばタイミングBにおいて速度制御演算部240から出力される制御データの値が変化しても、制御データ保持部261の内容が変化するのはタイミングCであるから、その分制御データの変化が変調信号に反映されるのが遅れることになる。
The example of FIG. 6 shows the case where the control data up to timing A is “192”, and it is assumed that the control data “192” is held in the control
一方、ΔΣ変調の場合、速度制御演算部240から出力される制御データの変化は、基準クロックの1クロックあるいは数クロック分の遅延時間で変調信号に反映され始めることになるため、応答速度は速い。ΔΣ変調の場合、回転制御内容がどの位の期間で表されるかは制御データの値によっても異なるが、最大でも制御データのビット数に対応するクロック期間(上記の例では256μ秒)となり、PWM周期以下の長さとなる。図6の例では、少なくともタイミングCより以前に回転制御内容が変調信号に反映されることとなり、PWM変調と比較して、遅れの度合いは少なくなる。
On the other hand, in the case of ΔΣ modulation, the change in the control data output from the speed
以上に説明したような処理を実現する速度制御部200の処理内容について図7のフローチャートを参照しながら説明する。本実施の形態では、モータ起動の際には、切替部270は、ΔΣ変調部250の出力をLPF290に入力するように設定されている(S101)。これはモータ起動の際には、より速くモータの回転を安定化させるために応答速度の速い信号を用いることが適切と考えられるからである。
The processing content of the
図3に示されるように出力切替部280には比較器230の出力が入力されており、出力切替部280では、比較の結果として得られる周期偏差が所定の判定値(これは制御対象となるモータの利用目的や装置の仕様等の種々の条件により異なり一般的な値を挙げることはできない。)以上であるか否かを判定する(S102)。周期偏差が判定値以上である間は(S102:YES)、切替部270の切り替えは行わないが、周期偏差が判定値を下回ると(S102:NO)、PWM周期の開始のタイミングを待って(S103:YES)、PWM変調部260の出力がLPF290に出力されるように切り替える(S104)。PWM周期の開始はカウンタ262のカウント値が0に戻るタイミングから判定することができる。
As shown in FIG. 3, the output of the
その後、周期偏差が判定値を下回っている間は(S105:YES)、切り替えは行わないが、周期偏差が判定値以上となると(S105:NO)、再度ΔΣ側に切り替える(S106)。これは、より迅速にモータの回転を安定化させることを目的としたものである。そして、周期偏差が判定値を下回ると(S107:NO)、PWM周期の開始と一致するか否かの判定へと進み(S108)、ステップS103と同様に、PWM周期の開始のタイミングで(S108:YES)、PWM変調部260の側に切り替える(S104)。この際には、モータ起動の際と異なり、PWM周期と一致しない場合には(S108:NO)、再度周期偏差と判定値との比較を行う(S107)。瞬間的に周期偏差が判定値を下回ったような場合に切り替わってしまうことを防止するためである。
Thereafter, while the period deviation is below the determination value (S105: YES), switching is not performed. However, when the period deviation becomes equal to or greater than the determination value (S105: NO), the switching is again made to the ΔΣ side (S106). This is intended to stabilize the rotation of the motor more quickly. When the period deviation falls below the determination value (S107: NO), the process proceeds to the determination of whether or not it coincides with the start of the PWM period (S108), and at the timing of the start of the PWM period (S108) as in step S103. : YES), switching to the
以上に説明したように、本実施の形態では、第1の期間でモータの回転制御内容を表す第1の変調信号を出力する部分としてPWM変調部260を設けるとともに、第1の期間以下の長さである第2の期間で回転制御内容を示す第2の変調信号を出力する部分としてΔΣ変調部250を設けている。そして、いずれの側で生成された変調信号を用いるかを切り替える切替部270を設けており、より速い応答速度が要求される局面、例えば検出されたモータの回転速度と制御目標値との差が所定の判定値よりも大きい場合などに、ΔΣ変調部250からの出力を用いることができるため、より多くの場合に適切な制御を行うことができる。
As described above, in the present embodiment, the
(変形例)
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の内容が上記実施の形態において説明された具体例に限定されないことは勿論であり、例えば、以下のような変形例により実施することができる。
(Modification)
Although the embodiments of the present invention have been described above, the content of the present invention is not limited to the specific examples described in the above embodiments. For example, the present invention can be implemented by the following modifications. it can.
(1)上記実施の形態では、モータの起動時にはΔΣ制御による変調信号を出力し、周期偏差が判定値を下回った場合にPWM制御による変調信号を出力するように切替えたが、複数の変調信号の切替えは上記のタイミングに限定されない。例えば、記録シートを搬送する部分に用いられるモータの制御を行う場合、記録シートが感光体ドラムと転写ローラとの間に突入するときなど、モータにかかる負荷が通常時より大きくなるタイミングでΔΣ制御を用いるように切り替える構成としてもよい。この場合には、用紙搬送タイミングを制御するCPUから、記録シートの突入タイミングを示唆するような信号を取得することが考えられる。例えば記録シートを画像形成部に搬送するタイミングローラの回転開始タイミングを示す信号を取得し、一定時間の経過後にΔΣ制御に切り替えるような方法が考えられる。 (1) In the above embodiment, at the time of startup of the motor and outputs a modulated signal by ΔΣ control has been switched to output the modulated signal by the PWM control when the cycle deviation is below the determination value, a plurality of modulated signals The switching is not limited to the above timing. For example, when controlling the motor used for the part that transports the recording sheet, when the recording sheet enters between the photosensitive drum and the transfer roller, ΔΣ control is performed at the timing when the load on the motor becomes larger than normal. It is good also as a structure switched so that it may be used. In this case, it is conceivable to acquire a signal that suggests the recording sheet entry timing from the CPU that controls the sheet conveyance timing. For example, a method is conceivable in which a signal indicating the rotation start timing of the timing roller that conveys the recording sheet to the image forming unit is acquired and the control is switched to ΔΣ control after a certain time has elapsed.
(削除)(Delete)
(2)上記実施の形態では、モータとしてブラシレスDCモータ100を用い、モータのコイルをPWM生成部310を備えたモータドライバ300によりPWM駆動する場合を例として図示したが、モータの種類やモータの駆動方法は、これらに限定されないことは勿論である。また、回転情報の取得方法もFGに限定されず、他のいかなる方法を用いても構わない。
(2) In the above embodiment, the
本発明は、例えば画像形成装置などに用いられるモータの回転制御等に適用することができる。 The present invention can be applied to, for example, rotation control of a motor used in an image forming apparatus.
100 ブラシレスDCモータ
150 周波数生成器(FG)
190 増幅整形部
200 速度制御部
210 FG周期計測部
220 目標値設定部
230 比較部
240 速度制御演算部
250 ΔΣ変調部
251 加算器
252、253 フリップフロップ(FF)
260 PWM変調部
261 制御データ保持部
262 カウンタ
263 比較器
264 フリップフロップ(FF)
270 切替部
280 出力切替部
290 ロー・パス・フィルタ(LPF)
300 モータドライバ
100
190
260
270
300 Motor driver
Claims (7)
取得した回転情報により示される回転速度と、設定された目標値とを比較した結果に基づき、モータの回転を制御する制御信号を出力する制御信号生成部と、
前記制御信号をPWM変調(パルス幅変調)し、第1の期間でモータの回転制御内容を表す第1の変調信号を生成する第1の変調部と、
前記制御信号をΔΣ変調し、前記第1の期間の長さ以下である第2の期間でモータの回転制御内容を表す第2の変調信号を生成する第2の変調部と、
前記第1の変調信号を出力するか、前記第2の変調信号を出力するかを切り替える切替部とを備える
ことを特徴とするモータ制御装置。 In the motor control device that controls the rotation of the motor based on the rotation information acquired as information indicating the rotation speed of the motor,
A control signal generation unit that outputs a control signal for controlling the rotation of the motor based on the result of comparing the rotation speed indicated by the acquired rotation information and the set target value;
A first modulator for generating a first modulated signal representing the rotation control contents of the motor by said control signal to the PWM modulation (pulse width modulation), a first period,
A second modulator for generating a second modulated signal representing the rotation control contents of the motor in the second period is less than the length of the control signal is ΔΣ modulated, said first period,
A motor control device comprising: a switching unit that switches between outputting the first modulation signal and outputting the second modulation signal.
より速い応答速度が求められる局面で、前記第2の変調信号を出力するように切り替える
ことを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。 The switching unit is
The motor control device according to claim 1, wherein the motor control device is switched to output the second modulation signal in a situation where a faster response speed is required .
取得された回転情報により示される回転速度と、前記目標値との差が所定の値を超える場合に、前記第2の変調信号を出力するように切り替える
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のモータ制御装置。 The switching unit is
A rotational speed indicated by the obtained rotation information, if the difference between the target value exceeds a predetermined value, to claim 1 or 2, characterized in that switching to output the second modulated signal The motor control apparatus described.
モータの起動時には前記第2の変調信号を出力し、その後、取得された回転情報により示される回転速度と、前記目標値との差が所定の値以下となった場合に前記第1の変調信号を出力するように切り替える
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のモータ制御装置。 The switching unit is
When the motor is started, the second modulation signal is output, and then the first modulation signal when the difference between the rotation speed indicated by the acquired rotation information and the target value is equal to or less than a predetermined value. The motor control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the motor control device is switched so as to output.
前記モータに係る負荷が通常時より大きくなるタイミングで前記第2の変調信号を出力するように切り替える
ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のモータ制御装置。 The switching unit is
The motor control device according to any one of 4 from claim 1, characterized in that the switch to the load according to the motor to output the second modulated signal with larger timing than normal.
前記第2の変調信号から前記第1の変調信号への切り替えを、前記第1の変調信号の前記期間の開始と一致するタイミングで行う
ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のモータ制御装置。 The switching unit is
Wherein switching to said first modulated signal from said second modulated signal to any of claims 1 to 5, characterized in that at the start a match timing of the period of said first modulated signal Motor control device.
前記画像形成部に記録シートを搬送する搬送手段と、
前記画像形成部の少なくとも一部、及び/又は、前記搬送手段の少なくとも一部に用いられるモータを回転駆動させる一以上の駆動手段を有する画像形成装置において、
前記一以上の駆動手段の少なくとも一部に、請求項1から請求項6のいずれかに記載のモータ制御装置が用いられる
ことを特徴とする画像形成装置。 An image forming unit that forms an image on a recording sheet;
Conveying means for conveying a recording sheet to the image forming unit;
In the image forming apparatus having at least a part of the image forming unit and / or one or more driving means for rotationally driving a motor used for at least a part of the conveying means,
7. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the motor control device according to claim 1 is used for at least a part of the one or more driving units.
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