(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相モータのコイル端子に接続され、それぞれスイッチング素子とダイオードが並列に接続された、上側アームと下側アームの対が複数相接続されるブリッジ回路と、
上記多相モータの各相のコイル端子に印加すべき端子電圧指令値をパルス幅変調して、PWM信号を生成するPWM手段と、
上記多相モータの各相のコイルに流れる電流値を検出する電流検出手段と、
上記PWM手段からの上記PWM信号から、所定のスイッチング素子駆動論理に従って上記ブリッジ回路における各相のスイッチング素子のゲート信号を生成するゲート信号生成手段と、
を備え、
上記ゲート信号生成手段が、上記電流検出手段の検出した各相のコイル電流値に従って、複数の上記多相モータの各相毎に上記スイッチング素子駆動論理を選択するモータ駆動装置において、
上記ゲート信号生成手段は、
上記電流検出手段により、上記ブリッジ回路から上記多相モータのコイルへ向かって電流が流れると検出された相においては、上記上側アームのスイッチング素子と下側アームのスイッチング素子を、短絡防止区間を設けて相補的に駆動するスイッチング素子駆動論理を選択し、
上記多相モータのコイルから上記ブリッジ回路へ向かって電流が流れると検出された相においては、下側アームのスイッチング素子のみを駆動するスイッチング素子駆動論理を選択する、
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載のモータ駆動装置において、
上記多相モータが３相モータであり、
上記端子電圧指令値は２相変調されている、
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のモータ駆動装置において、
上記電流検出手段が、上記多相モータの各相のコイル電流の方向のみを検出する、
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ駆動装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
タンデム型のフルカラー画像形成装置であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多相モータを回転駆動するために、モータのコイル端子にパルス幅変調(PWM:Pulse Wide Modulation)された電圧を印加するモータ駆動装置において、波形歪のない電流を出力するモータ駆動装置、およびそれを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
家電機器、OA機器、車両走行用電動機の分野において、ブラシレスモータや誘導モータなど、スイッチング素子を用いた電気回路により転流を行う無整流子型のモータが広く利用されており、モータを駆動するための正弦波近似の端子電圧波形を得るために、正弦波状に変化する端子電圧指令値と三角波等の搬送波とを比較して得られる、パルス幅変調された信号をもとにブリッジ回路のスイッチング素子を駆動し、端子出力電圧および周波数を制御する方法が知られている。
【０００３】
図１３に、モータのコイル端子にPWMされた電圧を印加し、モータを駆動するモータ駆動装置の構成を示す。多相モータ１は、U相、V相、W相の３相で構成され、U相、V相、W相の各コイル端子でブリッジ回路２に接続される。
【０００４】
ブリッジ回路２は、図２に示すように、スイッチング素子２５とダイオード２６が並列に接続された上側アーム２１と、同様に構成された下側アーム２２が、３相接続されて構成され、それぞれのスイッチング素子は、ゲート信号UH、VH、WH、UL、VL、WLにより駆動され、多相モータ１のコイルにPWMされた電圧を印加して、コイルへ駆動電流を供給し、多相モータ１を回転駆動する。
【０００５】
PWM手段３は、図３に示す、仮想０を振幅の中心として、３相で互いに位相差を持った正弦波もしくは正弦波近似の波形であり、各コイル端子に印加すべき電圧指令値である、端子電圧指令値(Vu*、Vv*、Vw*)と、搬送波Vcを比較してパルス幅変調し、PWM信号(Upwm、Vpwm、Wpwm)を生成する。
【０００６】
ゲート信号生成手段５は、上記PWM信号に従って、スイッチング素子の短絡防止区間(デッドタイム)を挿入して、各相の、上記上側アーム２１のスイッチング素子のゲート信号と上記下側アーム２２のスイッチング素子のゲート信号(UH、VH、WH、UL、VL、WL)を生成する。
【０００７】
PWM手段３とゲート信号生成手段５の詳細な動作を、U相のみを例として図１４を用いて説明する。
まず、PWM手段３の動作を説明する。図１４の１段目に示す搬送波Vcは、所定のPWM周期の三角波であり、接地GNDから電源電圧Vccまでの振幅を持つとする。端子電圧指令値Vu*は、上記電源電圧Vccと接地GNDの中間の電圧を仮想ゼロとする。上記端子電圧指令値Vu*と搬送波Vcを比較して、図１４の２段目に示すPWM信号Upwmを生成する。
【０００８】
次に、ゲート信号生成手段５の動作を説明すると、図１４の３段目、４段目に示すように、上記PWM信号Upwmに対して、立ち上がりがtdだけ遅れた信号である、上側アーム２１のスイッチング素子のゲート信号UHを生成する。また、上記PWM信号Upwmを反転し、立ち上がり(Upwmでは立ち下がり部分)をtdだけ遅らせた信号である、下側アーム２２のゲート信号ULを生成する。なお、上記tdは、上側アームと下側アームのスイッチング素子の短絡防止を目的に設けられた短絡防止区間(デッドタイム)である。他のV相、W相の動作も同様であり、以上がモータ駆動装置の説明である。
【０００９】
次に、上記モータ駆動装置における電流波形歪みについて説明する。
まず、U相を例として上記ゲート信号UH、ULのON/OFF状態について、図１５に示すように、UH:ON/UL:OFFの区間をHLon、UH:OFF/UL:ONの区間をLon、UH:OFF/UL:OFFの区間をDeadと区間に名称をつける。なお、UH:ON/UL:ONの組み合わせは、短絡を起こしてスイッチング素子が破壊されてしまうため、実用上存在しない。
【００１０】
ここで、コイルを流れる電流の方向と、電流経路について説明する。まず、U相を例として、ブリッジ回路２と多相モータ１のコイルが接続される点の電圧を端子電圧Vuとする。さらに、多相モータ１のコイルを流れる電流をコイル電流iuとして、ブリッジ回路２からコイルへ流れる方向をコイル電流iuの正とする。
【００１１】
このとき、上記コイル電流iuの正負と、上記ゲート信号のON/OFF状態のそれぞれの場合における、電流の経路と上記端子電圧Vuについて、図１６、図１７を用いて示す。なお、図１６および図１７においては、スイッチング素子のON/OFF状態を図で示すため、スイッチング素子を理想スイッチとして図示している。
【００１２】
まず、コイル電流iuが正の場合について、図１６を用いて説明する。なお、スイッチング素子のオン抵抗による電圧降下やダイオードの順方向電圧降下の影響は特に明記しない。以降も同様とする。上記Honの場合、電源から上側アーム２１のスイッチング素子を通ってコイルへ流れる。このとき、端子電圧VuはVccになる。上記Deadの場合、接地から下側アーム２２のダイオードを通ってコイルへ流れる。このとき、端子電圧VuはGNDになる。上記Lonの場合、接地から下側アーム２２のスイッチング素子を通ってコイルへ流れる。このとき、端子電圧VuはGNDになる。
【００１３】
次に、コイル電流iuが負の場合について、図１７を用いて説明する。上記Honの場合、コイルから上側アーム２１のスイッチング素子を通って電源へ流れる。このとき、端子電圧VuはVccになる。上記Deadの場合、コイルから上側アーム２１のダイオードを通って電源へ流れる。このとき、端子電圧VuはVccになる。上記Lonの場合、コイルから下側アーム２２のスイッチング素子を通って接地へ流れる。このとき、端子電圧VuはGNDになる。
【００１４】
以上が、コイルを流れる電流の方向と、電流経路についての説明である。
次に、上記コイル電流iuとスイッチング素子のON/OFF状態に対する端子電圧Vuの値の変化を用いて、端子電圧指令値Vu*と実際の端子電圧Vuの誤差について、図１４に示す。まず、コイル電流iuが正の場合は、図１４の５段目に示すように、端子電圧Vuは、短絡防止区間分であるtdだけ端子電圧指令値に対して小さく印加される。一方、コイル電流iuが負の場合は、図１４の６段目に示すように、端子電圧Vuは、短絡防止区間分であるtdだけ端子電圧指令値に対して大きく印加される。
【００１５】
以上のように、上記端子電圧指令値Vu*と、パルス幅変調されて実際にコイル端子に印加される端子電圧Vuの電圧誤差に起因して、図２０の左図に示すようなコイル電流の歪が発生する。
【００１６】
ここで、上記の電流波形歪に対して、図１８に示す手法が広く知られている。電流検出手段４は、３相のコイル電流iu、iv、iwを検出する。電圧補償手段６は、上記検出したコイル電流に基づいて、端子電圧指令値Vu*、Vv*、Vw*の値に対して、上記誤差分を補償する。図１９にU相を例として上記電圧補償手段６の動作を示す。上記検出したコイル電流iuが正ならば端子電圧指令値Vu*に補正値ΔVを加算し、iuが負ならば端子電圧Vv*から補正値ΔVを減じて、電圧補償後の端子電圧指令値Vu*'として上記PWM手段３へ出力する。ただし、補正値ΔVは数０１に示す値であり、電源電圧Vcc、短絡防止区間の長さtd、PWM周期の長さtpwmによって決まる値である。なおΔは下記数式１の先頭にあらわれる記号
0005621960.tif 000002
に代えて用いている。
【００１７】
しかし、上記従来技術において、上記補正値ΔVは一定値であり、パラメータの変化に合わせて調整する必要がある。これに対して、例えば特許文献１に開示されているように、端子電圧指令値もしくは上記PWM信号と上記端子電圧の差分をとって誤差を検出し、積分器で構成する補償器により誤差が零になるよう制御信号を生成し、上記端子電圧指令値に上記制御信号を加算する手法が知られている。」
【００１８】
なお従来技術における、電圧補償値算出する数式は下記の通りである。
【数１】
0005621960.tif 000003
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
ところで従来の技術は、端子電圧指令値に補償値を加減算することにより、短絡防止区間に起因する端子電圧指令値と端子電圧の誤差を補償する構成のため、端子電圧指令値が回路の電圧出力可能範囲の端である場合、出力範囲外となり、正常に誤差補償ができない場合がある。
【００２０】
また、電源電圧、短絡防止区間の長さ(時間)、PWM周期の値が変化すると、上記電圧誤差も変化するため、その変更に合わせて補償値を変更する必要があるという問題があり、上記補償値の変更を自動で行うためには、アナログ回路で構成するならば、端子電圧指令と端子電圧の比較や電圧誤差の補償器を構成する多数のアンプが必要であり、デジタル回路で構成するならば、A/D変換器等の電圧値の検出手段を用いる必要があり、コスト増の原因となる。
【００２１】
そこで本発明は、端子電圧指令値が出力制限値近傍のとき、補正によって出力範囲を超えてしまう問題が発生することがなく、短絡防止時間、PWM周期、電源電圧の値が変化しても、補償値の調整せずに上記誤差の補償をすることができ、またこれらの機能を安価に実現することができるモータ駆動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】
【００２２】
本発明のモータ駆動装置のうち請求項１に係るものは、多相モータのコイル端子に接続され、それぞれスイッチング素子とダイオードが並列に接続された、上側アームと下側アームの対が複数相接続されるブリッジ回路と、上記多相モータの各相のコイル端子に印加すべき端子電圧指令値をパルス幅変調してPWM信号を生成するPWM手段と、上記多相モータの各相のコイルに流れる電流値を検出する電流検出手段と、上記PWM手段からの上記PWM信号から、所定のスイッチング素子駆動論理に従って上記ブリッジ回路における各相のスイッチング素子のゲート信号を生成するゲート信号生成手段とを備え、上記ゲート信号生成手段が、上記電流検出手段の検出した各相のコイル電流値に従って、複数の上記多相モータの各相毎に上記スイッチング素子駆動論理を選択するモータ駆動装置において、
上記ゲート信号生成手段は、
上記電流検出手段により、上記ブリッジ回路から上記多相モータのコイルへ向かって電流が流れると検出された相においては、上記上側アームのスイッチング素子と下側アームのスイッチング素子を、短絡防止区間を設けて相補的に駆動するスイッチング素子駆動論理を選択し、
上記多相モータのコイルから上記ブリッジ回路へ向かって電流が流れると検出された相においては、下側アームのスイッチング素子のみを駆動するスイッチング素子駆動論理を選択する、ことを特徴とする。
【００２４】
同請求項２に係るモータ駆動装置においては、上記多相モータが３相モータであり、上記端子電圧指令値は２相変調されていることを特徴とする。
【００２５】
同請求項３に係るモータ駆動装置においては、上記電流検出手段が、上記多相モータの各相のコイル電流の方向のみを検出することを特徴とする。
【００２６】
本発明の請求項４に係る画像形成装置は、請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ駆動装置を備えたことを特徴とする。
【００２７】
本発明の請求項５に係る画像形成装置は、タンデム型のフルカラー画像形成装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、電流波形歪の原因となる上記誤差の補償において、端子電圧指令値に補正値を加減算することがないため、端子電圧指令値が出力制限値近傍のとき、補正によって出力範囲を超えてしまう問題が発生することがない。また、短絡防止時間、PWM周期、電源電圧の値が変化しても、補償値の調整せずに上記誤差の補償をすることができ、端子電圧検出手段が必要ないため、これらの機能を安価に実現することができるという効果がある。
【００２９】
また本発明によれば、各種の画像形成装置において、装置各部に設けられる回転駆動するモータを、コイル電流に歪みなく駆動することでき、モータが発生するトルク変動を低減し、低騒音、低振動、かつ精密に駆動することが可能となる。また、そのため、高品質な画像形成を低騒音にて行うことができ、さらには、高精度な用紙搬送を低騒音、低振動で行える。もちろん、原稿画像の読取も高品位かつ低騒音にて行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施例１における構成を示す図
【図２】ブリッジ回路における上側アームの構成を示す図
【図３】実施例１および従来技術における、端子電圧指令値の波形例を示す図
【図４】U相のコイル電流および端子電圧の定義を示す図
【図５】実施例１における、電流検出手段の構成を示す図
【図６】実施例１における、コイル電流が正の場合の、PWM、ゲート信号、端子電圧を示す図
【図７】実施例１における、コイル電流が負の場合の、PWM、ゲート信号、端子電圧を示す図
【図８】実施例２における、構成を示す図
【図９】実施例２における、２相変調された端子電圧指令値の波形例を示す図
【図１０】実施例２における、電流検出手段の構成を示す図
【図１１】実施例２における、コイル電流が正方向へ流れる場合の、PWM、ゲート信号、端子電圧を示す図
【図１２】実施例２における、コイル電流が負方向へ流れる場合の、PWM、ゲート信号、端子電圧を示す図
【図１３】従来技術における、装置構成を示す図
【図１４】従来技術における、PWM、ゲート信号生成、端子電圧誤差を示す図
【図１５】各スイッチング素子のON/OFF状態(State)の定義を示す図
【図１６】コイル電流が正の場合における、状態(State)と電流経路を示す図
【図１７】コイル電流が負の場合における、状態(State)と電流経路を示す図
【図１８】従来技術における、電圧誤差補償を備える装置構成例を示す図
【図１９】図１８における、電圧補償手段の構成例を示す図
【図２０】コイル電流の波形歪及び本発明の効果を示す図
【図２１】画像読み取り部を備えて複写装置として構成されたタンデム型のフルカラー装置を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明は、多相モータのコイル端子に、端子電圧指令値に従ったパルス幅変調された電圧を印加し、モータを駆動するモータ駆動装置において、短絡防止区間に起因する端子電圧指令値と端子電圧の誤差が発生しないよう、コイル電流を検出し、各相のコイル電流の正負に従って各相のスイッチング素子駆動論理を選択的に切り替えるよう構成する。この構成により、電流波形歪の原因となる上記誤差の補償において、端子電圧指令値に補正値を加減算することがないため、端子電圧指令値が出力制限値近傍のとき、補正によって出力範囲を超えてしまう問題が発生することがない。また、短絡防止時間、PWM周期、電源電圧の値が変化しても、補償値の調整せずに上記誤差の補償をすることができる。また、端子電圧検出手段が必要ないため、上記機能を安価に実現することができる。
【００３２】
また本発明は、端子電圧指令値が、常にいずれか１相を零となるように２相変調されているので、常に１相はスイッチングを休止する。そのため、スイッチング回数が減少し、スイッチング損失を低減することができる。また、コイルに電流を流すために有効となる、コイル端子間の電圧差のみが端子電圧指令値となるため、電源電圧が同じならば、３相変調の場合よりも大きな端子間電圧差を発生し、より大きな電流を流すことができる。
【００３３】
また、スイッチング素子駆動論理を１つとした構成で電流の歪みを自動で解消するためには、多数のアンプまたはＡ／Ｄ変換器を設ける必要があるが、本発明のように、複数のスイッチング素子駆動論理を有し、各相のコイルに流れる電流の向きに応じて、複数のスイッチング素子駆動論理を切り替えるように構成することで、アンプやＡ／Ｄ変換器等の別部材を設けることなく、自動でコイルに流れる電流の歪みを解消することができる。
【００３４】
なお本発明は、コンパレータ等の安価な部品を用いて、コイル電流の方向のみを検出するよう構成できる。したがって、アナログ回路で構成するならば電圧比較や補償器を構成する複数のアンプが不要となり、デジタル回路で構成するならばA/D変換器が不要となり、本発明に係るモータ駆動装置を安価に実現することができる。
【００３５】
また本発明に係る画像形成装置においては、装置各部の各種モータを、コイル電流に歪みなく駆動することできる。するとモータが発生するトルク変動が低減し、低騒音、低振動、かつ精密に駆動できるようになる。そのため、高品質な画像形成を低騒音で行え、また高精度な用紙搬送を低騒音、低振動で行え、さらには原稿画像の読取も高品位かつ低騒音にて行える。
【実施例】
【００３６】
<実施例１>
以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ説明する。ただし、上述した従来の技術と共通する部分の説明は省略する。
【００３７】
図１は、本発明の実施例１における装置の構成を示す回路図である。電流検出手段４は、図５に示すように、A/D変換４１を備え、２相分の電流を検出して、２相分のコイル電流値データd_iu、d_ivを出力し、上記２相分のコイル電流値データd_iu、d_ivから、上記演算手段４２によって、残り１相のコイル電流値データd_iwを出力する。
【００３８】
ゲート信号生成手段５は、上記コイル電流値データに従って、各相毎に上記スイッチング素子駆動論理を選択的に切り替え、上記ゲート信号UH、VH、WH、UL、VL、WLを出力する。
【００３９】
図６、図７を用いて、U相を例として、上記ゲート信号生成手段５の動作を説明する。
まず、上記コイル電流値データd_iuにより、コイル電流iuが正と検出した場合、図６の３段目に示すように、上記PWM信号Upwmに対して、短絡防止区間の長さtdだけ遅らせた信号を、上記上側アーム２１のスイッチング素子のゲート信号UHとして出力する。また、図６の４段目に示すように、上記PWM信号Upwmの立ち上がりに同期して立ち下り、上記PWM信号Upwmの立ち下がりから上記短絡防止区間の長さtdの２倍だけ遅れて立ち上がる信号を、上記下側アーム２２のスイッチング素子のゲート信号ULとして出力する。このとき、図６の６段目に示すように、上記PWM信号Upwmに対して、上記端子電圧Vuは過不足なくコイルに電圧を印加している。つまり、上記端子電圧指令値に対して、パルス幅変調された端子電圧Vuは誤差がないことになる。
【００４０】
次に、上記コイル電流値データd_iuにより、コイル電流iuが負と検出した場合、図７の３段目に示すように、上記上側アーム２１のスイッチング素子のゲート信号UHは常にLoとする。つまり、上記上側アーム２１のスイッチング素子はOFFのまま駆動しない。また、図７の４段目に示すように、上記PWM信号Upwmを反転させた信号を、上記下側アーム２２のスイッチング素子のゲート信号ULとして出力する。
【００４１】
このとき、図７の６段目に示すように、上記PWM信号Upwmに対して、上記端子電圧Vuは過不足なくコイルに電圧を印加している。つまり、上記端子電圧指令値に対して、パルス幅変調された端子電圧Vuは誤差がないことになる。このとき、前記PWM信号Upwmに基づいて前記ゲート信号ＵＨ、ＵＬを生成する所定の論理が、本発明のスイッチング素子駆動論理に相当し、前記ゲート信号生成手段５は、上記２つのスイッチング素子駆動論理を備え、検出した前記コイル電流値データd_iuが示すコイル電流iuの正負に基づいて、前記スイッチング素子駆動論理を切り替えて、前記PWM信号UH、ULを生成する。
【００４２】
本実施例における上記ゲート信号生成手段５は、２つのスイッチング素子駆動論理を備えるが、デジタル回路により構成する場合、スイッチング素子駆動論理の追加は、わずかな回路規模の増加で実現することができる。
【００４３】
以上のように、多相モータのコイル電流を検出し、端子電圧指令値をパルス幅変調したPWM信号から、ブリッジ回路のスイッチング素子のゲート信号を生成するスイッチング素子駆動論理を、上記検出したコイル電流の正負に従って適切に切り替えることにより、１PWM周期内において、端子電圧指令値に対して、パルス幅変調された端子電圧は誤差が生じることはないため、図２０の右図に示すようにコイル電流波形の歪も発生せず、モータの発生するトルク変動が低減し、低騒音、低振動のモータ駆動が可能となり、また、電源電圧、短絡防止区間の長さ、PWM周期の変化に対しても、調整工程の必要がなくコイル電流歪の防止に対応可能である。
【００４４】
<実施例２>
以下、本発明の第２の実施例について、図面を参照して説明する。ただし、上記従来技術および上記実施例１と共通する部分の説明は省略する。
【００４５】
図８は、本実施例における装置構成を示す図である。PWM手段３は、図１１、図１２の１段目に示すように、図９に示した零を下限として３相のうち１相が常に零となる、２相変調された、各コイル端子に印加すべき電圧指令値である、端子電圧指令値(Vu*、Vv*、Vw*)と、接地GNDから電源電圧Vccまでの振幅を持つ三角波である、搬送波Vcを比較してパルス幅変調し、PWM信号(Upwm、Vpwm、Wpwm)を生成する。
【００４６】
なお、２相変調された上記端子電圧指令値(Vu*、Vv*、Vw*)は、多相モータ１を駆動する電流をコイルに流すために有効となる、コイル端子間の電圧差のみを示している。
【００４７】
電流検出手段４は、図１０に示すように、安価なコンパレータ４３を用いて３相のコイル電流iu、iv、iwについて、正ならばHi、負ならばLoとして、各相のコイル電流方向信号s_iu、s_iv、s_iwを出力する。
【００４８】
ゲート信号生成手段５は、上記コイル電流方向信号に従って、各相毎に上記スイッチング素子駆動論理を選択的に切り替え、上記ゲート信号UH、VH、WH、UL、VL、WLを出力する。図１１、図１２を用いて、U相を例として、上記ゲート信号生成手段５の動作を説明する。
【００４９】
まず、上記コイル電流方向信号s_iuがHiの場合、つまりコイル電流iuの方向が正と検出した場合、図１１の３段目に示すように、上記PWM信号Upwmに対して、短絡防止区間の長さtdだけ遅らせた信号を、上記上側アーム２１のスイッチング素子のゲート信号UHとして出力する。また、図１１の４段目に示すように、上記PWM信号Upwmの立ち上がりに同期して立ち下り、上記PWM信号Upwmの立ち下がりから上記短絡防止区間の長さtdの２倍だけ遅れて立ち上がる信号を、上記下側アーム２２のスイッチング素子のゲート信号ULとして出力する。このとき、図１１の６段目に示すように、上記PWM信号Upwmに対して、上記端子電圧Vuは過不足なくコイルに電圧を印加している。つまり、上記端子電圧指令値に対して、パルス幅変調された端子電圧Vuは誤差がないことになる。
【００５０】
次に、上記コイル電流方向信号s_iuがLoの場合、つまりコイル電流iuの方向が負と検出した場合、図１２の３段目に示すように、上記上側アーム２１のスイッチング素子のゲート信号UHは常にLoとする。つまり、上記上側アーム２１のスイッチング素子はOFFのまま駆動しない。また、図１２の４段目に示すように、上記PWM信号Upwmを反転させた信号を、上記下側アーム２２のスイッチング素子のゲート信号ULとして出力する。このとき、図１２の６段目に示すように、上記PWM信号Upwmに対して、上記端子電圧Vuは過不足なくコイルに電圧を印加している。つまり、上記端子電圧指令値に対して、パルス幅変調された端子電圧Vuは誤差がないことになる。このとき、前記PWM信号Upwmに基づいて前記ゲート信号ＵＨ、ＵＬを生成する所定の論理が、本発明のスイッチング素子駆動論理に相当し、前記ゲート信号生成手段５は、上記２つのスイッチング素子駆動論理を備え、検出した前記コイル電流方向信号s_iuのHi/Loに基づいて、前記スイッチング素子駆動論理を切り替えて、前記PWM信号UH、ULを生成する。
【００５１】
本実施例におけるゲート信号生成手段５は、２つのスイッチング素子駆動論理を備えるが、デジタル回路により構成する場合、スイッチング素子駆動論理の追加は、わずかな回路規模の増加で実現することができる。
【００５２】
以上のように、安価な部品を用いて多相モータのコイル電流方向のみを検出し、２相変調された端子電圧指令値を、パルス幅変調したPWM信号から、ブリッジ回路のスイッチング素子のゲート信号を生成する、スイッチング素子駆動論理を、上記検出したコイル電流の正負に従って適切に切り替えるよう構成する。
【００５３】
また上記の構成により、同じ電源電圧ならば、有効なコイル端子間電圧を大きくすることができ、より大きなコイル電流を流すことができる。また、１PWM周期内において、端子電圧指令値に対するパルス幅変調された端子電圧は誤差が生じることはないため図２０の右図に示すようにコイル電流波形の歪も発生せず、モータの発生するトルク変動が低減し、低騒音、低振動のモータ駆動が可能となり、また、電源電圧、短絡防止区間の長さ、PWM周期の変化に対しても、調整工程の必要がなくコイル電流歪の防止に対応可能できる。さらに、上記の効果をもつ装置を安価に構成することができる。
【００５４】
＜実施例３＞
本発明を適用した画像形成装置の一例について説明する。
図２１に示す画像形成装置は、いわゆるタンデム型のフルカラー装置であり、画像読み取り部を備えて複写装置として構成されたものである。本例の複写装置は、給紙テーブル３２０の上に装置本体３１０を搭載し、装置本体３１０の最上部にはスキャナ３３０が配置され、さらにその上に自動原稿送り装置（ＡＤＦ）３４０を設けてある。
【００５５】
スキャナ３３０の内部には、照明用光源とミラーから構成された第一走行体３３１と、ミラーを含む第二走行体３３２がコンタクトガラス３３３に平行に移動可能に設けられている。第二走行体３３２は、第一走行体３３１の１／２の速度で移動する公知の光学系を採用しており、これらの走行体３３１，３３２が移動しながらコンタクトガラス３３２上に停止された原稿画像を走査する。光源で照明された原稿からの反射光は、集光レンズ３３４で結像され、ＣＣＤ等の固体撮像素子３３５に取り込まれる。そのデータは複写装置本体の画像処理部にて処理される。
【００５６】
複写装置本体３１０のほぼ中央には、中間転写ベルト３０１が配設されている。この中間転写ベルト３０１の上辺に沿って４つの作像ユニット３０２が並べて配置されている。各作像ユニット３０２においては、感光体ドラム３０３の周囲に電子写真プロセスに必要な各機器が配置されている。
【００５７】
中間転写ベルト３０１は、複数の支持ローラに張架されて図中時計回りに回転搬送可能に設けている。中間転写ベルト３０１の内側で、各作像ユニットの感光体ドラム３０３に対向する位置には、一次転写手段である転写ローラが配置されている。
【００５８】
また各作像ユニット３０２の上方には露光装置３０４が配設されている。露光装置３０４からの書き込み光は、各作像ユニット３０２の感光体ドラム３０３にそれぞれ照射される。
【００５９】
中間転写ベルト３０１の下方には転写搬送ベルト３０５が配置されている。転写搬送ベルト３０５を支持する一方のローラが二次転写ローラとして構成され、中間転写ベルト３０１上の画像を記録媒体（転写紙等）に二次転写する。
【００６０】
さらに、転写搬送ベルト３０５の左方には定着装置３０６が設けられている。定着装置３０６の左方の装置側面には排紙トレイ３０７が設けられている。また、装置本体３１０の最下部には、シート反転部３０８が設けられている。そして、給紙テーブル３２０には、２段の給紙カセット３２１，３２２が備えられている。
【００６１】
本実施例のカラー複写装置を用いてコピーをとるときは、ＡＤＦ３４０の原稿テーブルまたはスキャナのコンタクトガラス３３３上に原稿をセットする。そして、図示しない操作パネル上に設けられたスタートスイッチを押すと、スキャナが駆動され、光源からの反射光をミラーで反射することにより図示しない結像レンズを通して読取りセンサに入れ、原稿情報を読み取る。
【００６２】
また、同じく操作パネル上に設けられたスタートスイッチを押すと、図示しない駆動モータで中間転写ベルト３０１を回転搬送する。同時に、個々の作像ユニット３０２において感光体３０３を回転させ、各感光体３０３上にそれぞれ、ブラック，イエロー，マゼンタ，シアンの単色画像を形成する。そして、それらの単色画像を中間転写ベルト３０１上に順次転写して合成カラー画像を形成する。
【００６３】
また、スタートスイッチが押されると、給紙テーブル３２０から用紙を繰り出し、レジストローラ３２６に突き当てて一時停止させる。
【００６４】
そして、中間転写ベルト３０１上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ３２６を回転し、中間転写ベルト３０１と転写搬送ベルト３０５との間に用紙を送り込み、二次転写部で画像を転写して用紙上にカラー画像を記録する。画像転写後の用紙は定着装置３０６に送られ、トナー像を定着されて排紙トレイ３０７に排出される。
【００６５】
また、画像形成装置においては、作像部の構成等は任意であり、タンデム式における各色作像ユニットの並び順などは任意である。また、タンデム式に限らず、一つの感光体の周囲に複数の現像装置を配置したものや、リボルバ型現像装置を用いる構成も可能である。また、３色のトナーを用いるフルカラー機や、２色のトナーによる多色機、あるいはモノクロ装置にも本発明を適用することができる。もちろん、画像形成装置としては複写機に限らず、プリンタやファクシミリ、あるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。
【００６６】
なお、本実施例３において、各種ベルト、感光体、ローラを駆動するモータは、上述した実施例1、実施例2に示したモータ駆動装置によって駆動され得ることはもちろんである。
【００６７】
以上、本発明を図示した実施例に即して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明によって効果が生じるモータとしては、ブラシレスDCモータ、誘導モータ等の無整流子電動機、いわゆる無整流子型のモータの多くを挙げることができる。したがって、本発明が適用可能な無整流子型のモータは特定のものに限定されない。また、アウタ・ロータ型に限らず、インナ・ロータ型にも適用可能である。コイルの結線パターンもＹ字結線（スター結線）に限らずデルタ結線も可能である。モータ回転子の極数も８極に限らない。速度検出手段としてのＦＧセンサも適宜な形式のものを採用可能である。
【００６８】
さらに、本発明のモータ駆動制御装置は、家電製品、ＯＡ機器等に好適に適用可能であるが、ＯＡ機器としては上述した画像形成装置の他にも画像読取装置等に適用することができる。画像形成装置に用いれば、装置各部の回転駆動するモータを、コイル電流に歪みなく駆動することできるため、モータが発生するトルク変動を低減し、低騒音、低振動、かつ精密に駆動することが可能となるため、高品質な画像形成を低騒音にて行うことができる。また、高精度な用紙搬送を低騒音、低振動で行うことができる。あるいは、原稿画像の読取も高品位かつ低騒音にて行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００６９】
１:多相モータ
２:ブリッジ回路
２１:上側アーム
２２:下側アーム
２５:スイッチング素子
２６:ダイオード
３:PWM手段
４:電流検出手段
４１:AD変換手段
４２:演算手段
４３:コンパレータ
５:ゲート信号生成手段
６:電圧補償手段
Vu*、Vv*、Vw*:端子電圧指令値(U相、V相、W相)
Vu*'、Vv*'、Vw*':電圧補償後の端子電圧指令値(U相、V相、W相)
Vu、Vv、Vw:端子電圧(U相、V相、W相)
Upwm、Vpwm、Wpwm:PWM信号(U相、V相、W相)
UH、VH、WH:ゲート信号(U相、V相、W相  上側アーム)
UL、VL、WL:ゲート信号(U相、V相、W相  下側アーム)
iu、iv、iw:コイル電流(U相、V相、W相)
d_iu、d_iv、d_iw:コイル電流値データ(U相、V相、W相)
s_iu、s_iv、s_iw:コイル電流方向信号(U相、V相、W相)
Vc:搬送波
td:短絡防止区間Dead(デッドタイム)の長さ
tpwm:PWM周期の長さ
ΔV:電圧補償値(固定値)
Vcc:電源電圧
GND:接地
State:各相毎のスイッチング素子のON/OFF状態
Hon:上側アームのスイッチング素子のみONの区間(下側アームはOFF)
Lon:下側アームのスイッチング素子のみONの区間(上側アームはOFF)
Dead:上側、下側アームのスイッチング素子が共にOFFの区間
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７０】
【特許文献１】特開昭６３-２３４８７８号公報
【図１】
0005621960.tif 000004
【図８】
0005621960.tif 000005
【図１３】
0005621960.tif 000006
【図１８】
0005621960.tif 000007
【図２】
0005621960.tif 000008
【図３】
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【図４】
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【図５】
0005621960.tif 000011
【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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