[发明专利]图像形成设备的直流电机的控制设备及方法

说明书

技术领域

本发明各方面涉及一种图像形成设备的电机控制设备及其方法，更具体地讲，涉及一种使用低分辨力编码器(low resolution encoder)控制直流电机使其处于低速的设备及其方法。

背景技术

图像形成设备是一种将图像信号打印到打印介质上的设备。图像形成设备的示例包括打印机、复印机、传真机以及执行多种功能(打印、扫描、复印以及传真等)的多功能装置等。图像形成设备可包括使用直流(DC)电机作为驱动力源的扫描仪，以获得图像。图像形成设备控制图像传感器的运动，以基于DC电机的操作拍摄图像的照片。

在用于控制DC电机的系统中，根据测量的DC电机的速率和参考速率之间的差控制DC电机的速率。基于在DC电机旋转期间产生的编码器的脉冲来测量DC电机的速率。然而，当DC电机按照相当低的速率旋转时，在取样周期内可能会检测不到编码器的脉冲，因此，直到输入下一脉冲才能检测到编码器的脉冲周期。结果，不能更新速率数据。

第平7-015990号日本未审查专利申请公开披露了这样一种估计电机的速率的方法，所述方法当关于速率的信息未被输入时，在假设电机按照低于先前速率的速率旋转或者电机停止之后估计电机的速率。这种方法的缺点在于：当被施加的用于驱动电机的先前电压升高或者传送电机的驱动力的齿轮产生负载波动(load ripple)时，估计的速率和实际测量的速率之间的差增大。

虽然当按照低速驱动电机时，高分辨力编码器可提供速率信息，但是高分辨力编码器更加昂贵，从而增加了图像形成设备的成本。

发明内容

鉴于上述问题，提出本发明的各方面，本发明一方面在于提供一种图像形成设备的电机控制设备及其方法，所述电机控制设备利用低分辨力编码器稳定并可靠地控制直流电机使其处于低速。

根据本发明的一方面，提供一种用于图像形成设备的控制设备，该图像形成设备包括：图像装置，用于拍摄图像的照片；运动单元，图像装置安装在该运动单元中；直流电机，使运动单元运动，所述控制设备控制直流电机并包括：速率传感器，输出与直流电机的速率对应的脉冲；速率估计单元，确定估计直流电机的速率的必要性，当速率估计单元确定需要估计直流电机的速率时，速率估计单元根据由速率传感器测量的速率信息来估计直流电机的速率；电机驱动单元，基于由速率估计单元估计的直流电机的速率来驱动直流电机。

根据本发明的另一方面，速率传感器是编码器。

根据本发明的另一方面，速率估计单元包括：速率测量单元，根据速率传感器的脉冲测量直流电机的速率和位置，在每个控制周期更新并存储关于直流电机的估计的速率和位置的信息；控制器，提供用于估计直流电机的速率的控制变量和增益；速率估计装置，利用由控制器提供的控制变量和由速率测量单元提供的直流电机的位置和速率来估计直流电机的速率；速率控制器，利用由控制器提供的增益调节由速率估计装置估计的速率。

根据本发明的另一方面，速率估计装置包括：被控对象模型，利用与控制目标的被控对象相关的公式模型来估计直流电机的速率，在所述控制目标的被控对象中，输出的速率根据输入电压的变化而变化；波动模型，利用当驱动直流电机时引起的负载波动的公式模型来估计直流电机的速率；加法器，将由被控对象模型估计的直流电机的速率与由波动模型估计的直流电机的速率相加，以获得由速率估计装置输出的直流电机的估计的速率。

根据本发明的另一方面，被控对象模型使用下面的式子来估计直流电机的速率：

y(n+1)＝(ΔT/T)×K×r(n)+(1-(ΔT/T))×y(n)；

在式子中，y(n+1)是估计的直流电机的速率，r(n)是施加到直流电机的先前电压，y(n)是直流电机的先前速率，T是直到直流电机的输出速率达到参考速率的63％时所用的时间常数，ΔT是时间常数的增量，K是相对于直流电机的输入电压的输出速率的直流增益。

根据本发明的另一方面，波动模型使用下面的式子来估计直流电机的速率：

估计的波动的速率＝(A+B×r(n))×sin(波峰的先前位置+波峰的位置-π)。

在式子中，A和B是指示负载波动的大小的常数，波峰的位置是与波峰的初始位置对应的值。