(57)【要約】      （修正有）【課題】モータの回転子の位相検出における製造ばらつきの影響を抑制する。【解決手段】位相検出装置１は、モータＭの回転子の位相に応じた信号の、第１レベルを検出するレベル検出部１２と、回転子の位相毎に予め検出された第１レベルを、各位相における第２レベルとして記憶するレベル記憶部１３と、第２レベルに基づいて、回転子の位相を検出する位相検出部１４と、を備える。【選択図】図１
2018021884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転子の位相に応じた信号の、第１レベルを検出するレベル検出部と、
前記回転子の位相毎に予め検出された前記第１レベルを、各位相における第２レベルとして記憶するレベル記憶部と、
前記第２レベルに基づいて、前記回転子の位相を検出する位相検出部と、
を備える位相検出装置。
【請求項２】
前記レベル記憶部は、前記モータと同軸に接続された外部モータが等速回転している間に、前記レベル検出部により所定の時間間隔で検出された前記第１レベルを、所定の位相における前記第２レベルとして記憶する
請求項１に記載の位相検出装置。
【請求項３】
前記レベル記憶部は、前記モータが無制御回転している間に、前記レベル検出部により所定の時間間隔で検出された前記第１レベルを、所定の位相における前記第２レベルとして記憶する
請求項１に記載の位相検出装置。
【請求項４】
前記レベル記憶部は、位相を制御可能な外部モータを前記モータと同軸に接続し、前記外部モータの位相を所定の位相に制御した際に、前記レベル検出部が検出した前記第１レベルを、前記所定の位相における前記第２レベルとして記憶する
請求項１に記載の位相検出装置。
【請求項５】
前記信号のピークを検出し、検出結果を前記位相検出部に通知するピーク検出部を更に備え、
前記位相検出部は、前記ピーク検出部からの通知に基づいて、前記回転子の位相の検出を開始する開始点を特定する
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の位相検出装置。
【請求項６】
前記信号は、磁気センサのセンサ信号又は複数の前記センサ信号の合成信号、を整形した整形信号である
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の位相検出装置。
【請求項７】
前記位相検出部は、前記第１レベルに最も近い前記第２レベルに対応する位相を、前記第１レベルの検出時の前記回転子の位相として検出する
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の位相検出装置。
【請求項８】
前記モータと、
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の位相検出装置と、
を備えるモータシステム。
【請求項９】
請求項８に記載のモータシステムを備える画像形成装置。
【請求項１０】
請求項８に記載のモータシステムを備える搬送装置。
【請求項１１】
モータの回転子の位相に応じた信号の、第１レベルを検出するレベル検出部と、
前記回転子の位相毎に予め検出された前記第１レベルを、各位相における第２レベルとして記憶するレベル記憶部と、
前記第２レベルに基づいて、前記回転子の位相を検出する位相検出部と、
を備える位相検出装置が、前記第２レベルを取得するセンサレベル取得方法であって、
前記モータが等速回転している間に、前記レベル検出部により所定の時間間隔で前記第１レベルを検出する工程と、
前記所定の時間間隔で検出された前記第１レベルを、所定の位相における前記第２レベルとして前記レベル記憶部に記憶させる工程と、
を含むセンサレベル取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位相検出装置、モータシステム、画像形成装置、搬送装置、及びセンサレベル取得方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの回転を制御する場合、回転子の位相（角度）を検出することが必要となる。従来、モータの回転子の位相検出方法として、回転子の周囲に、回転子の位相に応じたレベルの信号を出力するセンサを配置し、このセンサの信号のレベルに基づいて、回転子の位相を検出する方法が知られている。この方法によれば、センサが出力した信号のレベルと、予め設定された位相ごとの信号のレベルと、を比較することにより、回転子の位相が検出される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の位相検出方法では、位相ごとの信号のレベルは、信号が理想的な正弦波であることを前提に設定されていた。このため、センサの取り付け誤差や回転子の着磁ばらつきなどの製造ばらつきにより信号に歪みが生じると、位相の検出精度が低下するという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、モータの回転子の位相検出における、製造ばらつきの影響を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態に係る位相検出装置は、モータの回転子の位相に応じた信号の、第１レベルを検出するレベル検出部と、前記回転子の位相毎に予め検出された前記第１レベルを、各位相における第２レベルとして記憶するレベル記憶部と、前記第２レベルに基づいて、前記回転子の位相を検出する位相検出部と、を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の各実施形態によれば、モータの回転子の位相検出における、製造ばらつきの影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態に係る位相検出装置の一例を示す図。
【図２】レベルテーブルの一例を示す図。
【図３】位相検出処理の一例を示すフローチャート。
【図４】第２レベルの第１の取得方法を説明する図。
【図５】第１実施形態に係る第２レベルの取得処理の一例を示すフローチャート。
【図６】整形信号の一例を示すグラフ。
【図７】第２レベルの第２の取得方法を説明する図。
【図８】第２実施形態に係る第２レベルの取得処理の一例を示すフローチャート。
【図９】第２レベルの第３の取得方法を説明する図。
【図１０】第３実施形態に係る第２レベルの取得処理の一例を示すフローチャート。
【図１１】第４実施形態に係る位相検出装置の一例を示す図。
【図１２】ピークテーブルの一例を示す図。
【図１３】整形信号の一例を示すグラフ。
【図１４】開始点の特定処理の一例を示すフローチャート。
【図１５】センサ信号の一例を示す図。
【図１６】第６実施形態に係るモータシステムの一例を示す図。
【図１７】第６実施形態に係るモータシステムを備える画像形成装置の一例を示す図。
【図１８】第６実施形態に係るモータシステムを備える搬送装置の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の各実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態に係る明細書及び図面の記載に関して、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重畳した説明を省略する。
【０００９】
（第１実施形態）
第１実施形態に係る位相検出装置１について、図１〜図６を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る位相検出装置１の一例を示す図である。図１の位相検出装置１は、センサ２の出力信号（以下、「センサ信号」という）に基づいて、モータＭの回転子の位相を検出する。図１の矢印は、モータＭの使用時における信号の流れを示している。まず、モータＭ及びセンサ２について説明する。
【００１０】
モータＭは、２相ブラシレスＤＣモータや３相ブラシレスＤＣモータなどのＤＣモータであるが、これに限られない。モータＭは、固定子及び回転子を備える。固定子は、２相又は３相のコイルを備える。固定子のコイルに電力を供給することにより、回転子が回転する。
【００１１】
回転子は、永久磁石などにより構成され、１つ又は複数の磁極対（Ｓ極及びＮ極の対）を備える。以下では、回転子が備える磁極対の数（以下、「磁極対数」という）は、Ｋであるものとする。図１の例では、モータＭは、アウターロータ型であるが、インナーロータ型であってもよい。
【００１２】
センサ２は、ホール素子などの磁気センサであり、磁束密度に応じたセンサ信号を出力する。センサ２は、モータＭの回転子の周囲に配置される。モータＭの回転子が回転すると、回転子の位相（角度）に応じて、センサ２における磁束密度が変化する。このため、センサ信号は、回転子の位相に応じた信号となる。言い換えると、センサ信号の振幅は、回転子の位相に応じて変化する。
【００１３】
以下では、回転子の１回転を３６０度とする角度を機械角と称する。また、センサ信号の１周期を３６０度とする角度を電気角と称する。回転子が１回転すると、Ｋ周期のセンサ信号が出力されるため、電気角は機械角のＫ倍となる。以下の説明では、特に断りがない限り、位相は電気角で表すものとする。
【００１４】
次に、位相検出装置１の構成について説明する。図１に示すように、位相検出装置１は、信号整形部１１と、レベル検出部１２と、レベル記憶部１３と、位相検出部１４と、を備える。
【００１５】
信号整形部１１は、センサ２からセンサ信号を入力され、入力されたセンサ信号の波形を整形することにより、整形信号を生成する回路である。信号整形部１１は、センサ信号の振幅を、レベル検出部１２の入力レンジに対応するように増幅する増幅回路や、センサ信号に重畳したノイズを除去するフィルタ回路などを備える。信号整形部１１は、整形信号をレベル検出部１２に入力する。
【００１６】
レベル検出部１２は、信号整形部１１から入力された整形信号のレベル（振幅）を検出する。レベル検出部１２が検出したレベルを、第１レベルと称する。レベル検出部１２は、信号整形部１１から入力された整形信号をＡＤ（Analog to Digital）変換するＡＤ変換器により構成される。したがって、第１レベルは、整形信号の振幅のＡＤ変換値となる。レベル検出部１２として、フラッシュＡＤ変換器、パイプラインＡＤ変換器、デルタシグマＡＤ変換器など、任意のＡＤ変換器を利用できる。レベル検出部１２は、第１レベルを位相検出部１４に入力する。
【００１７】
レベル記憶部１３は、モータＭの回転子の位相毎に予め検出された第１レベルを記憶する。レベル記憶部１３に記憶された第１レベルを、第２レベルと称する。第２レベルは、モータＭの組立後、モータＭの使用開始前に取得される。第２レベルは、モータＭの組立後の製造工程において取得されるのが好ましい。第２レベル（センサレベル）の取得方法について、詳しくは後述する。レベル記憶部１３は、フラッシュメモリやＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）などのメモリにより構成される。
【００１８】
図２は、レベル記憶部１３が備えるレベルテーブルの一例を示す図である。図２に示すように、レベルテーブルは、第２レベルと、モータＭの回転子の位相（電気角）と、を対応付けて格納する。図２の例では、第２レベルは１度毎に記憶されているが、第２レベルが記憶される位相の間隔は任意である。
【００１９】
位相検出部１４は、レベル検出部１２から入力された第１レベルと、レベル記憶部１３に記憶された第２レベルと、に基づいて、第１レベルの検出時のモータＭの回転子の位相を検出する。具体的には、位相検出部１４は、第１レベルに最も近い第２レベルに対応する位相を、第１レベルの検出時のモータＭの回転子の位相として検出する。例えば、第１レベルが０．０５２である場合、位相検出部１４は、図２のレベルテーブルを参照して、３度を検出する。位相検出部１４は、検出した位相を出力する。また、位相検出部１４は、第２レベルを線形補間することにより、第１レベルに対応する位相を算出し、算出した位相を、第１レベルの位相として検出してもよい。位相検出部１４が出力した位相は、モータＭの制御駆動回路などで利用される。
【００２０】
次に、位相検出装置１の動作について説明する。図３は、位相検出装置１による位相検出処理の一例を示すフローチャートである。図３のフローチャートは、１サイクルの位相検出処理を示している。位相検出装置１は、モータＭの使用中、図３の位相検出処理を所定の時間ごとに実行する。位相検出処理が実行される時間間隔は、位相検出装置１の動作クロックなどに応じて設定される。なお、モータＭの使用中、センサ２は、センサ信号を常時出力しているものとする。
【００２１】
位相検出処理の実行タイミングが到来すると、信号整形部１１は、センサ信号をサンプリングし、サンプリングしたセンサ信号に所定の整形処理（増幅やフィルタリング）を実行し、整形信号を生成する（ステップＳ１０１）。信号整形部１１は、生成した整形信号を、レベル検出部１２に入力する。
【００２２】
レベル検出部１２は、整形信号を入力されると、入力された整形信号をＡＤ変換し、得られたＡＤ変換値を第１レベルとして検出する（ステップＳ１０２）。レベル検出部１２は、第１レベルを位相検出部１４に入力する。
【００２３】
位相検出部１４は、第１レベルを入力されると、レベル記憶部１３が備えるレベルテーブルを参照し、回転子の位相を検出する（ステップＳ１０３）。位相検出部１４は、検出した位相を出力する。その後、位相検出装置１は、次の位相検出処理の実行タイミングまで待機する。
【００２４】
次に、第２レベルの取得方法について説明する。本実施形態では、第２レベルの第１の取得方法について説明する。図４は、第２レベルの第１の取得方法を説明する図である。図４の矢印は、第２レベルの取得処理における信号の流れを示している。第１の取得方法では、第２レベルを取得するために、位相検出装置１と、センサ２と、外部モータｍと、コントローラ３Ａと、ドライバ４Ａと、が利用される。
【００２５】
外部モータｍは、回転子の位相を制御可能なモータであり、モータＭと同軸に接続される。外部モータｍは、高精度に位相を制御可能なハイブリッド型のステッピングモータであるのが好ましい。これにより、外部モータｍと同軸に接続されたモータＭの位相を高精度に制御することができる。外部モータｍは、コントローラ３Ａにより駆動を制御される。
【００２６】
コントローラ３Ａは、外部モータｍの制御回路である。コントローラ３Ａは、制御信号により、外部モータｍの回転子の位相を、任意の位相に制御することができる。コントローラ３Ａが出力した制御信号は、ドライバ４Ａに入力される。また、コントローラ３Ａは、レベル記憶部１３に接続され、レベル記憶部１３に書き込み指示を入力する。
【００２７】
ドライバ４Ａは、外部モータｍの駆動回路である。ドライバ４Ａは、コントローラ３Ａから入力された制御信号に従って、外部モータｍを駆動する。
【００２８】
図５は、本実施形態に係る第２レベルの取得処理の一例を示すフローチャートである。取得処理は、モータＭの組立後、モータＭの使用開始前に実行される。以下では、モータＭの回転子のｎ個の位相θｉ（ｉ＝１〜ｎ）における第２レベルを取得する場合を例に説明する。また、取得処理の間、センサ２、信号整形部１１、及びレベル検出部１２は、常時動作しているものとする。さらに、レベル検出部１２は、第１レベルを検出するたびに、検出した第１レベルをレベル記憶部１３に入力するものとする。
【００２９】
第１の取得処理が開始すると、まず、コントローラ３Ａが、ｉを１に初期化する（ステップＳ２０１）。ｉは、第２レベルの取得対象となる位相θの番号である。ｉ番目の位相θを位相θｉと称する。
【００３０】
次に、コントローラ３Ａは、外部モータｍの回転子の位相を位相θｉに制御する（ステップＳ２０２）。これにより、外部モータｍと同軸に接続されたモータＭの回転子の位相が位相θｉとなる。
【００３１】
外部モータｍ（モータＭ）の回転子の位相がθｉになると、コントローラ３Ａは、書き込み指示をレベル記憶部１３に入力する（ステップＳ２０３）。
【００３２】
レベル記憶部１３は、書き込み指示を入力されると、レベル検出部１２から入力された第１レベルを、位相θｉにおける第２レベルとして、レベルテーブルに書き込む（ステップＳ２０４）。これにより、位相θｉにおける第２レベルが、レベル記憶部１３に記憶される。
【００３３】
ｉがｎより小さい場合（ステップＳ２０５のＹＥＳ）、すなわち、第２レベルが取得されていない位相θｉが存在する場合、コントローラ３Ａは、ｉを１大きくする（ステップＳ２０６）。その後、処理はステップＳ２０２に戻る。
【００３４】
以降、ｉ＝ｎとなるまで、ステップＳ２０２〜Ｓ２０６の処理が繰り返される。ｉ＝ｎとなった場合（ステップＳ２０５のＮＯ）、すなわち、全ての位相θｉについて第２レベルが取得された場合、コントローラ３Ａは、第１の取得処理を終了する。
【００３５】
以上の処理により、位相θｉ（ｉ＝１〜ｎ）における第２レベルをそれぞれ取得し、レベル記憶部１３に記憶させることができる。以降、モータＭの使用が開始されると、第１の取得処理により取得された第２レベルに基づいて、モータＭの回転子の位相が検出される。
【００３６】
ここで、図６は、整形信号の一例を示すグラフである。図６の縦軸は第１レベルであり、横軸はモータＭの回転子の位相である。図６は、１周期の整形信号を示し、実線は実際の整形信号を示し、破線は理想的な整形信号を示す。図６の例では、理想的な整形信号は正弦波である。
【００３７】
図６に示すように、信号整形部１１により理想的な整形信号（正弦波）が得られる場合、９０度における第１レベルは１．０００となる。このため、整形信号が理想的な正弦波であることを前提とする従来の位相検出装置では、９０度における第１レベルとして１．０００が記憶される。この結果、従来の位相検出装置では、第１レベルとして１．０００が検出された場合、回転子の位相として９０度が検出される。
【００３８】
しかしながら、図６に示すように、実際の整形信号は、製造ばらつきなどの影響で、理想的な正弦波とは異なる波形を有する。例えば、図６の例では、実際の整形信号の９０度における第１レベルは、１．０００より大きくなっている。従来の位相検出装置では、このような波形のずれが考慮されないため、第１レベルに基づいて位相を検出すると、位相検出誤差が生じることになる。
【００３９】
このような位相検出誤差は、整形信号を補正する補正回路を設けることにより抑制できるものの、補正回路を設けると、位相検出装置の製造コストの上昇や回路規模の増大を招くことになる。また、補正回路を設けたとしても、位相検出誤差を完全になくすことは困難である。
【００４０】
これに対して、本実施形態では、モータＭの回転子の位相毎に、実際の整形信号の第１レベルが検出され、検出された第１レベルが、第２レベルとしてレベル記憶部１３に記憶される。これにより、本実施形態によれば、モータＭの製造ばらつきによる影響を抑制し、精度よくモータＭの回転子の位相を検出することができる。本実施形態では、補正回路を用いないため、位相検出精度を向上させると共に、位相検出装置１の製造コストの上昇や回路面積の増大を抑制することができる。
【００４１】
（第２実施形態）
第２実施形態に係る位相検出装置１について、図７及び図８を参照して説明する。本実施形態に係る位相検出装置１の構成は、第１実施形態と同様である。
【００４２】
本実施形態では、第２レベルの第２の取得方法について説明する。図７は、第２レベルの第２の取得方法を説明する図である。図７の矢印は、第２レベルの取得処理における信号の流れを示している。第２の取得方法では、第２レベルを取得するために、位相検出装置１と、センサ２と、外部モータｍと、コントローラ３Ｂと、ドライバ４Ｂと、タイマー５と、が利用される。
【００４３】
外部モータｍは、モータＭと同軸に接続される。外部モータｍは、高精度に等速回転可能なブラシレスＤＣモータやブラシ付きＤＣモータであるのが好ましい。これにより、外部モータｍと同軸に接続されたモータＭの位相を精度よく制御することができる。外部モータｍは、コントローラ３Ｂにより駆動を制御される。
【００４４】
コントローラ３Ｂは、外部モータｍの制御回路である。コントローラ３Ｂは、制御信号により、外部モータｍの回転子を等速回転させることができる。コントローラ３Ｂが出力した制御信号は、ドライバ４Ｂに入力される。また、コントローラ３Ｂは、レベル記憶部１３に接続され、レベル記憶部１３に書き込み指示を入力する。
【００４５】
ドライバ４Ｂは、外部モータｍの駆動回路である。ドライバ４Ｂは、コントローラ３Ｂから入力された制御信号に従って、外部モータｍを駆動する。
【００４６】
タイマー５は、時間を計測し、計測した時間をコントローラ３Ｂに入力する。タイマー５は、位相検出装置１に設けられていてもよい。
【００４７】
図８は、本実施形態に係る第２レベルの取得処理の一例を示すフローチャートである。この取得処理は、モータＭの組立後、モータＭの使用開始前に実行される。以下では、モータＭの回転子のｎ個の位相θｉ（ｉ＝１〜ｎ）における第２レベルを取得する場合を例に説明する。また、取得処理の間、センサ２、信号整形部１１、レベル検出部１２、及びタイマー５は、常時動作しているものとする。さらに、レベル検出部１２は、第１レベルを検出するたびに、検出した第１レベルをコントローラ３Ｂ及びレベル記憶部１３に入力するものとする。
【００４８】
取得処理が開始すると、まず、コントローラ３Ｂが、モータｍの回転子に等速回転を開始させる（ステップＳ３０１）。これにより、外部モータｍと同軸に接続されたモータＭの回転子も等速回転を開始する。
【００４９】
次に、コントローラ３Ｂは、レベル検出部１２から入力された第１レベルと、タイマー５から入力された時間と、に基づいて、整形信号の周期Ｔを計測する（ステップＳ３０２）。コントローラ３Ｂは、ある値の第１レベルが入力されてから、その値の第１レベルが２回入力されるまでの時間を周期Ｔとして計測すればよい。また、磁極対数Ｋがわかっている場合には、コントローラ３Ｂは、Ｋ周期の時間を計測し、得られた時間をＫで除算することにより、周期Ｔを算出してもよい。このように周期Ｔを求めることにより、整形信号の波形の誤差を平均化し、精度よく周期Ｔを計測することができる。
【００５０】
コントローラ３Ｂは、周期Ｔを計測すると、時間ＴＫ／ｎを算出する（ステップＳ３０３）。時間ＴＫ／ｎは、等速回転しているモータＭの回転子の位相が、ｉ番目の位相θｉから（ｉ＋１）番目の位相θｉ＋１に変化するまでの時間に相当する。
【００５１】
その後、コントローラ３Ｂは、ｉを１に初期化する（ステップＳ３０４）。コントローラ３Ｂは、ｉを初期化すると、書き込み指示をレベル記憶部１３に入力する（ステップＳ３０５）。
【００５２】
レベル記憶部１３は、書き込み指示を入力されると、レベル検出部１２から入力された第１レベルを、位相θｉにおける第２レベルとして、レベルテーブルに書き込む（ステップＳ３０６）。これにより、位相θｉにおける第２レベルがレベル記憶部１３に記憶される。
【００５３】
ｉがｎより小さい場合（ステップＳ３０７のＹＥＳ）、すなわち、第２レベルが取得されていない位相θｉが存在する場合、コントローラ３Ｂは、ｉを大きくする（ステップＳ３０８）。その後、コントローラ３Ｂは、ステップＳ３０５における書き込み指示の入力時刻から、ＫＴ／ｎが経過するまで待機する（ステップＳ３０９のＮＯ）。
【００５４】
ステップＳ３０５における書き込み指示の入力時刻から、ＫＴ／ｎが経過すると（ステップＳ３０９のＹＥＳ）、処理はステップＳ３０５に戻り、コントローラ３Ｂは、再びレベル記憶部１３に書き込み指示を入力する（ステップＳ３０５）。
【００５５】
以降、ｉ＝ｎとなるまで、ステップＳ３０５〜Ｓ３０９の処理が繰り返される。ｉ＝ｎとなった場合（ステップＳ３０７のＮＯ）、すなわち、全ての位相θｉについて第２レベルが取得された場合、コントローラ３Ｂは、取得処理を終了する。
【００５６】
以上の処理により、位相θｉ（ｉ＝１〜ｎ）における第２レベルをそれぞれ取得し、レベル記憶部１３に記憶させることができる。モータＭの使用開始後は、こうして記憶された第２レベルに基づいて、モータＭの回転子の位相が検出される。
【００５７】
以上説明した通り、本実施形態によれば、時間ＫＴ／ｎ毎に第２レベルを取得することができる。取得処理の間、モータＭは等速回転しているため、こうして取得される第２レベルは、３６０Ｋ／ｎ毎の位相θｉの第２レベルに相当する。３６０Ｋ／ｎは、位相検出装置１が検出可能な最小位相角である。Ｋ＝１、ｎ＝３６０の場合、図２の例のように、１度毎の第２レベルが取得される。このように、本実施形態により、モータＭの回転子の各位相θｉの第２レベルを予め検出することができる。
【００５８】
したがって、本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、モータＭの製造ばらつきによる影響を抑制し、精度よくモータＭの回転子の位相を検出することができる。本実施形態では、補正回路を用いないため、位相検出精度を向上させると共に、位相検出装置１の製造コストの上昇や回路面積の増大を抑制することができる。
【００５９】
（第３実施形態）
第３実施形態に係る位相検出装置１について、図９及び図１０を参照して説明する。本実施形態に係る位相検出装置１の構成は、第１実施形態と同様である。
【００６０】
本実施形態では、第２レベルの第３の取得方法について説明する。図９は、第２レベルの第３の取得方法を説明する図である。図９の矢印は、第２レベルの取得処理における信号の流れを示している。第３の取得方法では、第２レベルを取得するために、位相検出装置１と、センサ２と、コントローラ３Ｃと、ドライバ４Ｃと、が利用される。また、本実施形態において、モータＭは、ＤＣモータである。
【００６１】
コントローラ３Ｃは、モータＭの制御回路である。コントローラ３Ｃは、制御信号により、モータＭの回転子を無制御回転させることができる。ここでいう無制御回転とは、回転子の位相や速度を制御せずに回転子を回転させることをいう。モータＭがＤＣモータである場合、モータＭの回転子を無制御回転させると、回転子の速度はほぼ一定となる。すなわち、第２実施形態と同様に、モータＭの回転子を等速回転させることができる。コントローラ３Ｃが出力した制御信号は、ドライバ４Ｃに入力される。また、コントローラ３Ｃは、レベル記憶部１３に接続され、レベル記憶部１３に書き込み指示を入力する。
【００６２】
ドライバ４Ｃは、モータＭの駆動回路である。ドライバ４Ｃは、コントローラ３Ｃから入力された制御信号に従って、モータＭを駆動する。より詳細には、ドライバ４Ｃは、センサ２が出力したセンサ信号を転流信号として利用することにより、モータＭの回転子を無制御回転させる。
【００６３】
図１０は、本実施形態に係る第２レベルの取得処理の一例を示すフローチャートである。図１０のステップＳ４０２〜Ｓ４０９は、図８のステップＳ３０２〜Ｓ３０９と同様である。以下、ステップＳ４０１について説明する。
【００６４】
取得処理が開始すると、まず、コントローラ３Ｃが、モータＭの回転子に無制御回転を開始させる（ステップＳ４０１）。これにより、モータＭの回転子が等速回転を開始する。第２実施形態では、外部モータｍの回転子を等速回転させることにより、モータＭの回転子を等速回転させたのに対して、本実施形態では、モータＭの回転子を直接的に等速回転させる。以降の処理は、第２実施形態と同様である。
【００６５】
本実施形態によれば、第２実施形態と同様の理由で、モータＭの回転子の各位相θｉの第２レベルを予め検出することができる。したがって、本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、モータＭの製造ばらつきによる影響を抑制し、精度よくモータＭの回転子の位相を検出することができる。本実施形態では、補正回路を用いないため、位相検出精度を向上させると共に、位相検出装置１の製造コストの上昇や回路面積の増大を抑制することができる。
【００６６】
また、本実施形態によれば、第１実施形態及び第２実施形態とは異なり、外部モータｍが不要であるため、取得処理の手間を軽減することができる。さらに、外部モータｍが不要であるため、コントローラ３Ｃ及びドライバ４Ｃを位相検出装置１に搭載することにより、取得処理を任意のタイミングで実行することが可能となる。これにより、例えば、モータＭを使用する毎に取得処理を実行するも容易に可能となる。
【００６７】
（第４実施形態）
第４実施形態に係る位相検出装置１について、図１１〜図１４を参照して説明する。本実施形態では、センサ信号（整形信号）のピークに基づいて、位相の検出を開始する開始点を特定する位相検出装置１について説明する。
【００６８】
図１１は、本実施形態に係る位相検出装置１の一例を示す図である。図１１の矢印は、モータＭの使用時における信号の流れを示している。図１１の位相検出装置１は、ピーク検出部１５を備える。本実施形態に係る位相検出装置１の他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００６９】
ピーク検出部１５は、センサ２からセンサ信号を入力され、入力されたセンサ信号のピークを検出する回路である。ピーク検出部１５は、モータＭの使用中にセンサ信号のピークを検出すると、その旨を位相検出部１４に通知する。
【００７０】
また、ピーク検出部１５は、第２レベルの取得処理中にセンサ信号のピークを検出すると、その旨をレベル記憶部１３に通知する。レベル記憶部１３は、ピークの検出を通知されると、ピークの検出時に記憶した第２レベル及び位相を、ピークの第２レベル及び位相として記憶する。
【００７１】
なお、センサ信号のピークを検出することは、整形信号のピークを検出することに相当する。したがって、ピーク検出部１５は、信号整形部１１から整形信号を入力され、入力された整形信号のピークを検出してもよい。
【００７２】
図１２は、レベル記憶部１３が備えるピークテーブルの一例を示す図である。図１２に示すように、ピークテーブルは、ピークの第２レベル及び位相を対応付けて格納する。図１２の例では、各ピークの第２レベルが異なる値となっている。これは、後述する通り、各周期の整形信号の波形が異なる場合を想定しているためである。なお、レベル記憶部１３は、ピークテーブルを備える代わりに、レベルテーブルのピークに対応するレコードに、ピークであることを示すフラグを付加してもよい。
【００７３】
ここで、図１３は、整形信号の一例を示すグラフである。図１３の縦軸は第１レベルであり、横軸はモータＭの回転子の位相である。図１３は、６周期の整形信号を示し、実線は、実際の整形信号を示し、破線は、理想的な整形信号を示す。図１３の例では、理想的な整形信号は正弦波である。
【００７４】
モータＭの回転子が複数の磁極対を備える場合、磁極対の製造ばらつきにより、図１３に示すように、各周期（各磁極対）の整形信号の波形が異なることが考えられる。各周期の整形信号の波形が異なる場合、位相の検出を開始する開始点（位相）を特定することが重要となる。
【００７５】
これは、図１３に示すように、第１レベルが同一の位相が複数存在し、どの位相を開始点とするかによって、その後に検出される位相が異なるためである。正しい位相が開始点として選択された場合、上述の通り、回転子の位相を精度よく検出できるものの、誤った位相が開始点として選択された場合、位相の検出精度が低下する恐れがある。第１レベルが同一の位相が複数存在するため、第１レベルだけでは、どの位相が正しい開始点であるかわからない。
【００７６】
開始点を特定する方法として、例えば、モータＭの停止時の回転子の位相をレベル記憶部１３に記憶しておき、モータＭの次の駆動時に、位相検出部１４が、レベル記憶部１３に記憶された位相を開始点として利用する方法が考えられる。しかしながら、この方法では、モータＭの電源がＯＦＦの間に回転子の位相がずれると、開始点を特定することが困難になる。
【００７７】
そこで、本実施形態では、センサ信号のピークを利用して、モータＭの駆動中に開始点を特定する。以下、本実施形態における開始点の特定方法について説明する。
【００７８】
図１４は、開始点の特定処理の一例を示すフローチャートである。図１４のフローチャートは、１サイクルの特定処理を示している。位相検出装置１は、モータＭの使用（駆動）を開始してから、位相検出処理を開始するまでの間、図１４の特定処理を所定の時間ごとに実行する。特定処理が実行される時間間隔は、位相検出装置１の動作クロックなどに応じて設定される。なお、モータＭの駆動中、センサ２は、センサ信号を常時出力し、ピーク検出部１５は、ピーク検出結果を常時出力しているものとする。
【００７９】
特定処理の実行タイミングが到来すると、信号整形部１１は、センサ信号をサンプリングし、サンプリングしたセンサ信号に所定の整形処理を実行し、整形信号を生成する（ステップＳ５０１）。信号整形部１１は、生成した整形信号を、レベル検出部１２に入力する。
【００８０】
レベル検出部１２は、整形信号を入力されると、入力された整形信号をＡＤ変換し、得られたＡＤ変換値を第１レベルとして検出する（ステップＳ５０２）。レベル検出部１２は、第１レベルを位相検出部１４に入力する。
【００８１】
位相検出部１４は、ピーク検出部１５がピークを検出していない場合（ステップＳ５０３のＮＯ）、すなわち、ピーク検出部１５からピークの検出を通知されていない場合、特定処理を終了する。その後、位相検出装置１は、次の特定処理の実行タイミングまで待機する。
【００８２】
一方、位相検出部１４は、ピーク検出部１５がピークを検出した場合（ステップＳ５０３のＹＥＳ）、すなわち、ピーク検出部１５からピークの検出を通知された場合、ピークテーブルを参照する。そして、位相検出部１４は、レベル検出部１２から入力された第１レベルに最も近い第２レベルに対応する位相を、回転子の位相として検出し（ステップＳ５０４）、特定処理を終了する。以降、位相検出部１４は、ステップＳ５０４で検出された位相を開始点として、位相検出処理を開始する。すなわち、ステップＳ５０４で検出された位相が、位相検出処理の開始点として特定される。
【００８３】
以上説明した通り、本実施形態によれば、センサ信号のピークの第２レベル及び位相と、ピークの検出結果と、に基づいて、位相検出処理の開始点を特定することができる。開始点を特定することにより、モータＭの回転子の位相を精度よく検出することができる。
【００８４】
なお、本実施形態において、位相検出装置１は、ピーク検出部１５の代わりに、センサ信号のボトムを検出するボトム検出部を備えてもよい。この場合、レベル記憶部１３には、ボトムにおける第２レベル及び位相を対応付けたボトムテーブルが設けられる。位相検出部１４は、ボトム検出部からボトムの検出を通知されると、ボトムテーブルを参照し、第１レベルに最も近い第２レベルに対応する位相を、現在の位相として検出し、検出した位相を開始点として位相検出処理を開始する。すなわち、ボトム検出時に検出された位相が、位相検出処理の開始点として特定される。
【００８５】
また、ピークテーブルは、各ピークの位相と、各ピークの第２レベルの大きさの順位と、を対応付けて格納してもよい。例えば、図１３の例では、第２周期及び第６周期のピーク（４５０度及び１８９０度）が同率１位、第１周期及び第５周期のピーク（９０度及び１５３０度）が同率３位となる。また、第３周期のピーク（８１０度）が５位、第４周期のピーク（１１７０度）が６位となる。
【００８６】
このように、ピークの位相と順位とを対応付けることにより、取得処理の実行時と、特定処理の実行時と、で整形信号のレベルが異なった場合であっても、位相検出部１４は、開始点を特定することができる。
【００８７】
具体的には、位相検出部１４は、回転子が１回転する間、特定処理を継続し、各ピークの第１レベルを取得する。次に、位相検出部１４は、各ピークに、第１レベルの大きさの順に順位をつけ、順位のパターンを取得する。位相検出部１４は、こうして取得した順位のパターンと、ピークテーブルに格納された順位のパターンと、を比較することにより、開始点を特定すればよい。
【００８８】
（第５実施形態）
第５実施形態に係る位相検出装置１について、図１５を参照して説明する。本実施形態では、センサ２が複数設けられた場合の整形信号について説明する。本実施形態に係る位相検出装置１の構成は、第１実施形態と同様である。
【００８９】
上述の各実施形態では、モータＭの周囲にセンサ２が１つ設けられる場合について説明した。センサ２が１つである場合、信号整形部１１には、１つのセンサ信号が入力され、整形信号は、図６及び図１３の例のように、１つのセンサ信号を整形した信号となる。
【００９０】
これに対して、モータＭの周囲に複数のセンサ２が設けられる場合、信号整形部１１には、複数のセンサ信号が入力される。この場合、信号整形部１１は、複数のセンサ信号の中の１つのセンサ信号を選択し、選択したセンサ信号を整形することにより、整形信号を生成してもよい。これにより、センサ２が１つの場合と同様の整形信号が生成される。
【００９１】
また、信号整形部１１は、複数のセンサ信号を合成することにより、合成信号を生成し、生成した合成信号を整形することにより、整形信号を生成してもよい。信号整形部１１は、例えば、選択したセンサ信号と、他のセンサ信号と、が交差するたびに、選択するセンサ信号を他のセンサ信号に切り替えることにより、合成信号を生成することができる。
【００９２】
図１５は、モータＭの周囲に３つのセンサ２が設けられた場合のセンサ信号の一例を示す図である。図１５の例では、モータＭが３相ブラシレスＤＣモータであり、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相にそれぞれ対応するセンサ２Ｕ，２Ｖ，２Ｗが設けられた場合を想定している。センサ２Ｕ，２Ｖ，２Ｗのセンサ信号Ｕ，Ｖ，Ｗは、それぞれ１２０度の位相差を有する正弦波である。
【００９３】
図１５に示すように、センサ信号Ｕ，Ｖ，Ｗは、正弦波であるため、ピーク及びボトム付近で、振幅の変化に対する位相の変化が大きくなる。このため、センサ信号Ｕ，Ｖ，Ｗのいずれか１つに基づいて生成された整形信号は、ピーク及びボトム付近で、ＳＮ（Signal to Noise）比が悪化する。
【００９４】
そこで、センサ信号Ｕ，Ｖ，Ｗに基づいて、合成信号Ｘを生成することが考えられる。合成信号Ｘは、図１５に示すように、センサ信号Ｕ，Ｖ，Ｗの各交点を結んだ信号である。信号整形部１１は、センサ信号Ｕ，Ｖ，Ｗの中から、振幅が最小のセンサ信号を選択し、選択したセンサ信号が他のセンサ信号と交差した場合、選択するセンサ信号を他のセンサ信号に切り替えることにより、図１５のような合成信号Ｘを生成することができる。信号整形部１１は、合成信号Ｘを生成する場合、各センサ信号Ｕ，Ｖ，Ｗの交差を検出するための比較回路と、比較結果に基づいて選択するセンサ信号を切り替えるための切り替えスイッチと、を備えるのが好ましい。
【００９５】
図１５からわかるように、合成信号Ｘは、センサ信号Ｕ，Ｖ，Ｗの直線的な部分を結んだ信号となるため、合成信号Ｘに基づいて生成された整形信号は、ＳＮ比が略一定である。したがって、合成信号Ｘに基づいて整形信号を生成することにより、センサ信号Ｕ，Ｖ，Ｗのいずれか１つに基づいて整形信号を生成する場合に比べて、整形信号のＳＮ比を向上させることができる。
【００９６】
また、合成信号Ｘの最大振幅は、センサ信号Ｕ，Ｖ，Ｗの最大振幅より小さいため、合成信号Ｘに基づいて整形信号を生成することにより、レベル検出部１２の入力レンジを狭くすることができる。
【００９７】
以上説明した通り、複数のセンサ信号に基づいて合成信号を生成し、生成した合成信号に基づいて整形信号を生成することにより、整形信号のＳＮ比を向上させたり、レベル検出部１２の入力レンジを狭くしたりすることができる。
【００９８】
なお、信号整形部１１は、２つ又は４つ以上のセンサ信号を合成することにより、合成信号を生成してもよい。また、合成信号の生成方法は、上記の例に限られない。
【００９９】
（第６実施形態）
第６実施形態に係るモータシステムについて、図１６〜図１８を参照して説明する。図１６は、本実施形態に係るモータシステムの一例を示す図である。図１６のモータシステムは、モータＭと、センサ２と、モータ駆動制御装置６と、を備える。
【０１００】
モータ駆動制御装置６は、位相検出装置１と、コントローラ３と、ドライバ４と、を備える。モータ駆動制御装置６は、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integration）により構成される。
【０１０１】
位相検出装置１は、上述のいずれの実施形態に係る位相検出装置１であってもよい。位相検出装置１は、モータＭの位相を検出し、検出した位相を出力する。
【０１０２】
コントローラ３は、モータＭの制御回路である。コントローラ３は、位相検出装置１が出力したモータＭの位相に基づいて、制御信号により、モータＭの駆動を制御する。コントローラ３が出力した制御信号は、ドライバ４に入力される。
【０１０３】
ドライバ４は、モータＭの駆動回路である。ドライバ４は、コントローラ３から入力された制御信号に従って、モータＭを駆動する。
【０１０４】
上述の通り、位相検出装置１は、製造ばらつきの影響を抑制し、精度よくモータＭの位相を検出することができる。したがって、位相検出装置１により検出された位相に基づいてモータＭを制御することにより、モータＭを精度よく制御することができる。
【０１０５】
本実施形態に係るモータシステムは、画像形成装置に用いることができる。図１７は、本実施形態に係るモータシステムを備える画像形成装置７の一例を示す図である。図１７の画像形成装置７は、プリンタ機能を備える。画像形成装置７は、スキャナ機能やＦＡＸ機能などを備えてもよい。画像形成装置７は、給紙ローラ７１や紙搬送ローラ７２などのローラを備える。本実施形態に係るモータシステムは、これらのローラを駆動するためのモータシステムとして利用できる。
【０１０６】
また、本実施形態に係るモータシステムは、紙、紙幣、プリプレグ、及び切符などの、シート状の対象物を搬送する搬送装置に用いることができる。図１８は、本実施形態に係るモータシステムを備える搬送装置８の一例を示す図である。図１８の搬送装置８は、対象物８１を搬送するための搬送ローラ８２を備える。搬送ローラ８２が所定の方向（矢印の方向）に回転することにより、対象物８１が搬送方向に搬送される。本実施形態に係るモータシステムは、これらのローラを駆動するためのモータシステムとして利用できる。
【０１０７】
なお、本実施形態に係るモータシステムは、画像形成装置及び搬送装置に限られず、自動車、ロボット、アミューズメント機器などの、モータを搭載した任意の装置に適用可能である。
【０１０８】
なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【０１０９】
１：位相検出装置
２：センサ
３：コントローラ
４：ドライバ
５：タイマー
６：モータ駆動制御装置
７：画像形成装置
８：搬送装置
１１：信号整形部
１２：レベル検出部
１３：レベル記憶部
１４：位相検出部
１５：ピーク検出部
Ｍ：モータ
ｍ：外部モータ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１０】
【特許文献１】特開２０１３−９９０２３号公報
【図１】
2018021884.tif 000003
【図２】
2018021884.tif 000004
【図３】
2018021884.tif 000005
【図４】
2018021884.tif 000006
【図５】
2018021884.tif 000007
【図６】
2018021884.tif 000008
【図７】
2018021884.tif 000009
【図８】
2018021884.tif 000010
【図９】
2018021884.tif 000011
【図１０】
2018021884.tif 000012
【図１１】
2018021884.tif 000013
【図１２】
2018021884.tif 000014
【図１３】
2018021884.tif 000015
【図１４】
2018021884.tif 000016
【図１５】
2018021884.tif 000017
【図１６】
2018021884.tif 000018
【図１７】
2018021884.tif 000019
【図１８】
2018021884.tif 000020