(57)【要約】【課題】低コストで実現可能であって、停止時にはロータを所定の停止位置で速やかに停止させることができ、しかも起動時にはロータの速やかな起動を可能にする。【解決手段】モータ制御装置１は、用紙を搬送するための駆動源として設けられ、ロータ２４とステータ２３とを有するブラシレスモータ２２と、ロータ２４の回転位置を検出するエンコーダ３１と、ブラシレスモータ２２の起動区間、定常区間および停止区間のそれぞれにおいてエンコーダ３１で検出されるロータ２４の回転位置に基づきブラシレスモータ２２を制御する制御部１０とを備える。制御部１０は、ブラシレスモータ２２の停止区間において回転数が停止可能な回転数となった後、エンコーダ３１で検出されるロータ２４の回転位置に基づいてロータ２４がステータ２３に対して所定の停止位置となるときにサーボロックを実行してブラシレスモータ２２を停止させる構成である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
用紙を搬送するための駆動源として設けられ、ロータとステータとを有するブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータにおける前記ロータの回転位置を検出する位置検出手段と、
前記ブラシレスモータの起動区間、定常区間および停止区間のそれぞれにおいて前記位置検出手段で検出される前記ロータの回転位置に基づき前記ブラシレスモータを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記停止区間において前記ブラシレスモータの回転数が停止可能な回転数となった後、前記位置検出手段で検出される前記ロータの回転位置に基づいて前記ロータが前記ステータに対して所定の停止位置となるときにサーボロックを実行して前記ブラシレスモータを停止させることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記所定の停止位置は、前記ロータと前記ステータとの磁気抵抗が略最小となる位置であることを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記停止区間において所定の停止時間で前記ブラシレスモータを停止させるように減速制御を開始し、前記ロータと前記ステータとの磁気抵抗が略最小となる位置でサーボロックを実行して前記ブラシレスモータを停止させることを特徴とする請求項２記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記所定の停止時間となる前後において、前記ロータが前記ステータに対して前記所定の停止位置となるタイミングでサーボロックを実行して前記ブラシレスモータを停止させることを特徴とする請求項３記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記位置検出手段はエンコーダであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記停止区間において前記ブラシレスモータの回転数が停止可能な回転数となった後、前記エンコーダから出力される所定の位置検出信号に基づいて前記ロータが前記ステータに対して前記所定の停止位置となるタイミングを予測し、その予測したタイミングでサーボロックを実行することを特徴とする請求項５記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記位置検出手段はホール素子であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記停止区間において前記ブラシレスモータの回転数が停止可能な回転数となった後、前記ホール素子から出力される位置検出信号に基づいて前記ロータが前記ステータに対して前記所定の停止位置となるタイミングを予測し、その予測したタイミングでサーボロックを実行することを特徴とする請求項７記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記制御手段がサーボロックを実行することにより、前記ロータを停止させることが可能な最小のデューティから時間経過に伴ってデューティが減衰していくサーボロック信号が前記ブラシレスモータに付与されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
前記制御手段がサーボロックを実行することにより前記ブラシレスモータに付与されるサーボロック信号は、はじめに前記ブラシレスモータを逆転方向に励磁する信号であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ装置やＭＦＰ（Multi Function Peripheral）、或いは原稿を自動搬送するスキャナ装置などの画像処理装置において、用紙を搬送するための駆動源として設けられたブラシレスモータを制御するモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブラシレスモータをセンサレスで駆動してロータ位置を制御する方法として、３組のステータコイルのうちの２組のステータコイルに通電して静止磁界を発生させることによりロータの位置を規制して位置決めを行う技術が提案されている（例えば特許文献１，２）。しかし、この技術では、センサレス駆動であることからロータの位置を監視しながら停止させることができないため、ロータを所定の位置で停止させるまでに時間がかかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１６３１８０号公報
【特許文献２】特開２００８−２７１６９８号公報
【０００４】
ところで、従来、用紙搬送機構を備えた画像処理装置においても用紙を搬送するための駆動源としてブラシレスモータが使用されている。この場合、ブラシレスモータを駆動する制御方法として、一般にベクトル制御が採用されている。ベクトル制御は、各相のステータコイルに流れる電流を検出しつつ、ロータの現在位置と目標位置とを比較しながら各相の電流を変化させることにより、ロータの位置を高精度に制御するものである。このようなベクトル制御によると、理想的な回転速度やトルク出力が得られるようになり、駆動源としての効率が向上する。またベクトル制御の場合は、駆動時の低騒音化も期待することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、画像処理装置において用紙を搬送するためのブラシレスモータの制御方法として、ベクトル制御を採用すると、ロータの位置を高精度に制御することが可能になる反面、駆動回路とその制御回路とが複雑化し、モータの制御機構が高価なものとなってしまうという問題がある。
【０００６】
画像処理装置では搬送対象となる用紙が一定の位置にないことが多く、ブラシレスモータを高精度に位置制御しても、それによって用紙の位置ズレを解消することは難しい。そのため、画像処理装置において用紙を搬送する際には用紙の位置ズレが一定の範囲内であれば正常搬送として処理される。このような画像処理装置では、ブラシレスモータを制御するためにベクトル制御のような高精度で且つ高価な制御機構は必要でない。寧ろ、画像処理装置にとっては、ベクトル制御よりも簡単な制御方法を採用することで安価な制御機構を構成し、ブラシレスモータの起動を開始すれば速やかに用紙の搬送を開始できるようにすることが好ましい。
【０００７】
一方、画像処理装置において上述した特許文献１又は２のような制御方法を採用すると、ロータを停止させるまでに時間がかかってしまい、例えば複数枚の用紙を連続搬送する場合には、用紙の搬送間隔が長くなって搬送効率が低下するという問題が発生する。
【０００８】
そこで本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであり、低コストで実現可能であって、停止時にはロータを所定の停止位置で速やかに停止させることができ、しかも起動時にはロータを速やかに起動させることができるモータ制御装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１にかかる発明は、モータ制御装置であって、用紙を搬送するための駆動源として設けられ、ロータとステータとを有するブラシレスモータと、前記ブラシレスモータにおける前記ロータの回転位置を検出する位置検出手段と、前記ブラシレスモータの起動区間、定常区間および停止区間のそれぞれにおいて前記位置検出手段で検出される前記ロータの回転位置に基づき前記ブラシレスモータを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記停止区間において前記ブラシレスモータの回転数が停止可能な回転数となった後、前記位置検出手段で検出される前記ロータの回転位置に基づいて前記ロータが前記ステータに対して所定の停止位置となるときにサーボロックを実行して前記ブラシレスモータを停止させることを特徴とする構成である。
【００１０】
かかる構成によれば、ベクトル制御を行うことなく、比較的簡単な制御で、ブラシレスモータを停止させるときのロータの停止位置のばらつきを抑制することができると共に、ロータを所定の停止位置で速やかに停止させることができるようになる。
【００１１】
請求項２にかかる発明は、請求項１記載のモータ制御装置において、前記所定の停止位置は、前記ロータと前記ステータとの磁気抵抗が略最小となる位置であることを特徴とする構成である。
【００１２】
かかる構成によれば、ブラシレスモータ起動時における回転数のばらつきを抑制することができる。
【００１３】
請求項３にかかる発明は、請求項２記載のモータ制御装置において、前記制御手段は、前記停止区間において所定の停止時間で前記ブラシレスモータを停止させるように減速制御を開始し、前記ロータと前記ステータとの磁気抵抗が略最小となる位置でサーボロックを実行して前記ブラシレスモータを停止させることを特徴とする構成である。
【００１４】
請求項４にかかる発明は、請求項３記載のモータ制御装置において、前記制御手段は、前記所定の停止時間となる前後において、前記ロータが前記ステータに対して前記所定の停止位置となるタイミングでサーボロックを実行して前記ブラシレスモータを停止させることを特徴とする構成である。
【００１５】
請求項５にかかる発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載のモータ制御装置において、前記位置検出手段はエンコーダであることを特徴とする構成である。
【００１６】
請求項６にかかる発明は、請求項５記載のモータ制御装置において、前記制御手段は、前記停止区間において前記ブラシレスモータの回転数が停止可能な回転数となった後、前記エンコーダから出力される所定の位置検出信号に基づいて前記ロータが前記ステータに対して前記所定の停止位置となるタイミングを予測し、その予測したタイミングでサーボロックを実行することを特徴とする構成である。
【００１７】
請求項７にかかる発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載のモータ制御装置において、前記位置検出手段はホール素子であることを特徴とする構成である。
【００１８】
請求項８にかかる発明は、請求項７記載のモータ制御装置において、前記制御手段は、前記停止区間において前記ブラシレスモータの回転数が停止可能な回転数となった後、前記ホール素子から出力される位置検出信号に基づいて前記ロータが前記ステータに対して前記所定の停止位置となるタイミングを予測し、その予測したタイミングでサーボロックを実行することを特徴とする構成である。
【００１９】
請求項９にかかる発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載のモータ制御装置において、前記制御手段がサーボロックを実行することにより、前記ロータを停止させることが可能な最小のデューティから時間経過に伴ってデューティが減衰していくサーボロック信号が前記ブラシレスモータに付与されることを特徴とする構成である。
【００２０】
請求項１０にかかる発明は、請求項１乃至９のいずれかに記載のモータ制御装置において、前記制御手段がサーボロックを実行することにより前記ブラシレスモータに付与されるサーボロック信号は、はじめに前記ブラシレスモータを逆転方向に励磁する信号であることを特徴とする構成である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明にかかるモータ制御装置よれば、ブラシレスモータの停止区間において停止可能な回転数となった後に、ロータの回転位置を検出しつつ、ロータがステータに対して所定の停止位置となるときにサーボロックを実行してブラシレスモータを停止させるので、ロータの停止位置のばらつきを抑制できると共に、ロータを所定の停止位置で速やかに停止させることができる。またロータを所定の停止位置で停止させることにより、ブラシレスモータの起動時には、ロータを速やかに起動させることが可能である。そして本発明にかかるモータ制御装置は、高精度で且つ高価なベクトル制御を行う機構を必要としないため、低コストで実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】モータ制御装置の一構成例を示す図である。
【図２】ブラシレスモータのロータとステータとがそれぞれ異なる位置関係にある例を示す図である。
【図３】ロータの停止位置とブラシレスモータの起動時間のばらつきとの関係を示す図である。
【図４】ブラシレスモータの運転マップ情報の一例を示す図である。
【図５】停止区間におけるブラシレスモータの停止制御の一態様を示す図である。
【図６】サーボロック信号の一例を示す図である。
【図７】画像処理装置において用紙の連続搬送を行う場合のブラシレスモータの実際の運転状態の一例を示す図である。
【図８】ブラシレスモータの停止時にサーボロックを行わずに停止させる場合のブラシレスモータの実際の運転状態の比較例を示す図である。
【図９】ＣＰＵによる処理シーケンスの一例を示すフローチャートである。
【図１０】モータ駆動制御の詳細な処理シーケンスの一例を示すフローチャートである。
【図１１】モータ駆動制御の詳細な処理シーケンスの一例を示すフローチャートである。
【図１２】モータ制御装置の異なる構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明に関する好ましい実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下に説明する実施形態において互いに共通する部材には同一符号を付しており、それらについての重複する説明は省略する。
【００２４】
図１は、本実施形態におけるモータ制御装置１の一構成例を示す図である。このモータ制御装置１は、プリンタ装置やＭＦＰ、或いは原稿を自動搬送するスキャナ装置などの画像処理装置において用紙を搬送するための駆動機構として設けられる。図１に示すように、モータ制御装置１は、制御部１０と、モータユニット２０と、エンコーダ３１とを備えている。モータユニット２０は、ブラシレスモータ２２と、ブラシレスモータ２２を駆動する駆動回路２１とを備えており、これらが例えば１枚の基板に対してユニット化された構成となっている。ブラシレスモータ２２は、図示しない用紙搬送機構に動力を伝達する。そのため、ブラシレスモータ２２が起動されることにより、画像処理装置において用紙の搬送が開始される。
【００２５】
ブラシレスモータ２２は、１２０°間隔で配置された３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のステータコイルを有するステータ２３と、永久磁石で構成される４極のロータ２４とを備えている。ロータ２４は、図中矢印Ｒで示す方向が正転方向となっており、矢印Ｒとは反対の方向が逆転方向である。このブラシレスモータ２２には、ロータ２４の位置を検出するために複数のホール素子２５ａ，２５ｂ，２５ｃが設けられている。
【００２６】
駆動回路２１は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれのステータコイルに対して電流を流すことにより、ロータ２４を回転させる。すなわち、駆動回路２１は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに電流を流すための図示しないスイッチング素子を備えており、複数のホール素子２５ａ，２５ｂ，２５ｃからの出力電圧に基づいてロータ２４の位置を検出し、その検出位置に応じてスイッチング素子のオンオフを切り替えることにより、各相に駆動電流を流すように構成されている。このような駆動回路２１は、制御部１０からの指令に基づいてブラシレスモータ２２を駆動する。
【００２７】
制御部１０は、ＣＰＵ１１と、ＲＡＭ１２と、ＲＯＭ１３とを備えている。ＣＰＵ１１は、ロータ２４の位置を検出するエンコーダ３１から位置検出信号を入力し、その位置検出信号に基づいて、ＰＷＭ信号、サーボロック信号およびブレーキ信号の各種制御信号を駆動回路２１に出力することにより、ブラシレスモータ２２を制御する制御手段である。ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１１が演算処理を行う際の一時的なデータなどを記憶する記憶手段である。ＲＯＭ１３は、ブラシレスモータ２２を制御する際の目標値が定義された運転マップ情報１４を記憶する不揮発性の記憶手段である。
【００２８】
ＣＰＵ１１は、例えば画像処理装置のメインコントローラから用紙搬送指令を受けると、それに伴い、ＲＯＭ１３に記憶されている運転マップ情報１４に従って、ＰＷＭ信号、サーボロック信号およびブレーキ信号のそれぞれを適宜出力する。
【００２９】
ＰＷＭ信号は、主にブラシレスモータ２２を定常状態まで起動させる起動区間および定常状態を継続する定常区間において出力される信号であり、駆動回路２１がブラシレスモータ２２を駆動する際に付与するパワーを調整するための信号である。すなわち、ＰＷＭ信号は、例えばブラシレスモータ２２を加速させる際、或いは、一定の回転速度を保持する際に出力される。ＣＰＵ１１は、ブラシレスモータ２２の起動区間および定常区間において、エンコーダ３１から出力される位置検出信号に基づいて運転マップ情報１４に定義されている目標値となるように、このＰＷＭ信号のパルス幅（デューティ）を調整して駆動回路２１に出力する。これにより、駆動回路２１は、ＣＰＵ１１から入力するＰＷＭ信号に基づいてブラシレスモータ２２を駆動する。
【００３０】
ブレーキ信号は、主にブラシレスモータ２２を停止させる停止区間において出力される信号であり、ロータ２４を減速させる際に出力される信号である。ＣＰＵ１１は、ブラシレスモータ２２の停止区間において、エンコーダ３１から出力される位置検出信号に基づいて運転マップ情報１４に定義されている目標値となるように、このブレーキ信号を断続的に出力する。駆動回路２１は、ＣＰＵ１１からブレーキ信号を受信すると、ロータ２４の逆転方向へ励磁することでロータ２４を減速させていく。
【００３１】
サーボロック信号は、ブラシレスモータ２２を停止させる停止区間においてブラシレスモータ２２の回転数が停止可能な回転数となった後、ロータ２４がステータ２３に対して所定の停止位置となるタイミングで出力される信号である。ＣＰＵ１１は、このサーボロック信号を出力することにより、サーボロックを実行してロータ２４を所定の停止位置で停止させる。
【００３２】
ここで、サーボロックを実行することによりロータ２４を停止させる停止位置について説明する。図２は、ブラシレスモータ２２においてロータ２４とステータ２３とが異なる位置関係にある例を示す図である。図２（ａ）はロータ２４がＡ点で停止した状態を示しており、図２（ｂ）はロータ２４がＢ点で停止した状態を示している。また図２（ｃ）はロータ２４がＣ点で停止した状態を示している。
【００３３】
まず図２（ａ）に示すように、ロータ２４がＡ点で停止した状態では、Ｕ相のステータがロータ２４のＳ極と正対した位置にある。すなわち、Ｕ相のステータはその全体がロータ２４のＳ極と対向している。
【００３４】
次に図２（ｂ）に示すように、ロータ２４がＢ点で停止した状態では、Ｕ相のステータの大部分はロータ２４のＳ極と対向しているものの、その一部がロータ２４のＮ極と対向している。
【００３５】
次に図２（ｃ）に示すように、ロータ２４がＣ点で停止した状態では、Ｕ相のステータがロータ２４のＳ極と対向する部分は図２（ｂ）よりも減少しており、ロータ２４のＮ極と対向する部分が増加している。
【００３６】
上記３つの停止位置のうち、ロータ２４とステータ２３との磁気抵抗が略最小となる停止位置は、図２（ａ）に示すＡ点である。そのため、図２（ａ）に示すようにロータ２４がＡ点で停止した状態でＵ相励磁を行ってブラシレスモータ２２を起動させれば、ブラシレスモータ２２を略最大トルクで起動させることができる。その結果、ブラシレスモータ２２の回転数を速やかに目標となる回転数に到達させることができる。
【００３７】
図３は、ロータ２４が上記３つの停止位置（Ａ点、Ｂ点、Ｃ点）にある状態でブラシレスモータ２２を起動させた場合の起動時間のばらつきを示す図である。上述したようにロータ２４がＡ点（図２（ａ）参照）で停止している状態でブラシレスモータ２２の起動を開始すると、ブラシレスモータ２２の回転数は起動直後から上昇していき、目標となる回転数に至るまでの時間が最小である。これに対し、ロータ２４の停止位置がＡ点からずれていくと、ブラシレスモータ２２の起動開始から回転数が上昇していくまでの間にタイムラグが発生し、目標となる回転数に到達するまでの時間が長くなる。このようにブラシレスモータ２２の回転数の立ち上がりが遅れると、画像処理装置においては用紙の搬送開始タイミングに遅れを生じることとなる。
【００３８】
そこで本実施形態では制御部１０のＣＰＵ１１がブラシレスモータ２２を停止させるとき、エンコーダ３１からの位置検出信号に基づいてロータ２４とステータ２３との位置関係を逐次検出し、ロータ２４がＡ点となるタイミングでサーボロック信号を出力することによってサーボロックを実行し、ロータ２４をＡ点で停止させるように制御する。これにより、次にブラシレスモータ２２を起動するときには、ロータ２４とステータ２３との磁気抵抗が略最小となっている状態でブラシレスモータ２２を起動することができるようになり、ブラシレスモータ２２の起動開始に伴って速やかに回転数を上昇させていくことができるようなる。
【００３９】
図２では、Ｕ相のステータとロータ２４のＳ極との関係でロータ２４の停止位置であるＡ点を例示しているが、この他にも、Ｕ相のステータとロータ２４のＮ極との関係においても磁気抵抗が略最小となる停止位置が存在する。またＶ相のステータとロータ２４のＳ極およびＮ極のそれぞれとの関係においても磁気抵抗が略最小となる停止位置が存在する。さらに、Ｗ相のステータとロータ２４のＳ極およびＮ極のそれぞれとの関係においても磁気抵抗が略最小となる停止位置が存在する。したがって、ロータ２４が１回転する間に、ステータ２３とロータ２４の磁気抵抗が略最小となる停止位置（Ａ点）は複数箇所に存在する。そこで、ＣＰＵ１１がブラシレスモータ２２を停止させるとき、エンコーダ３１からの位置検出信号に基づいてロータ２４とステータ２３との位置関係を逐次検出してロータ２４を停止させることが可能な最も近い停止位置をロータ２４が通過するタイミングでサーボロックを実行し、その停止位置でロータ２４を停止させるように制御する。以下、このようなモータ制御装置１についてさらに詳しく説明する。
【００４０】
図４は、ブラシレスモータ２２の運転マップ情報１４の一例を示す図である。このような運転マップ情報１４は、画像処理装置における用紙の搬送動作に対応して予め定義される。また運転マップ情報１４は、用紙のサイズや種類などに応じて異なる情報としても良い。図４に示すように運転マップ情報１４には、ブラシレスモータ２２の起動開始となるタイミングＴ１からタイミングＴ２の間で回転数を目標回転数Ｎまで加速させていく起動区間と、タイミングＴ２からタイミングＴ３の間で目標回転数Ｎを保持する定常区間と、タイミングＴ３からタイミングＴ４の間で回転数を減速していき最終的に停止させる停止区間とが定められている。つまり、運転マップ情報１４には、ブラシレスモータ２２の目標回転数Ｎと、起動区間、定常区間および停止区間のそれぞれの時間とが定められている。
【００４１】
ＣＰＵ１１は、このような運転マップ情報１４に基づいてブラシレスモータ２２を制御する。すなわち、ＣＰＵ１１は、起動区間、定常区間および停止区間のそれぞれで、エンコーダ３１からの位置検出信号に基づいてロータ２４の位置を監視しつつ、ブラシレスモータ２２の動作状態が運転マップ情報１４と一致するように制御する。
【００４２】
例えば、起動区間又は定常区間において、ロータ２４の回転数が運転マップ情報１４の目標値とずれていると、ＣＰＵ１１はＰＷＭ信号のデューティを変化させることにより、実際の回転数を目標値に近づけるように制御する。
【００４３】
また停止区間においては、ブレーキ信号を断続的に出力することにより、ブラシレスモータ２２のブレーキ動作とフリーラン動作とを交互に行って運転マップ情報１４に一致するようにブラシレスモータ２２を減速させていく。
【００４４】
図５は、ＣＰＵ１１によるブラシレスモータ２２の停止制御の一態様を示す図である。図５に示すようにＣＰＵ１１は、ロータ２４の実際の回転数が運転マップ情報１４に規定された目標値を超えた場合、ブレーキ信号を出力してロータ２４に制動をかける。そしてロータ２４の実際の回転数が運転マップ情報１４に規定された目標値を下回ると、ブレーキ信号をオフにしてロータ２４をフリーラン状態とする。このような動作を繰り返し行っていくことにより、目標値とほぼ一致するようにロータ２４を減速させていく。
【００４５】
そしてＣＰＵ１１は、ブラシレスモータ２２の回転数が停止可能な回転数Ｎ１以下となった後、エンコーダ３１からの位置検出信号に基づいてロータ２４とステータ２３との位置関係を監視しつつ、ロータ２４の回転位置が上述した停止位置（Ａ点）となるタイミングでサーボロック信号を出力することによりサーボロックを実行してブラシレスモータ２２を停止させる。
【００４６】
図６は、ＣＰＵ１１から出力されるサーボロック信号の一例を示す図である。サーボロック信号は、ブラシレスモータ２２を逆転方向へ励磁するパルス信号と、正転方向へ励磁するパルス信号とが交互に出力される信号である。このサーボロック信号のデューティを調整することにより、駆動回路２１がブラシレスモータ２２を停止させるときのパワーを調整することができる。ＣＰＵ１１は、サーボロックの実行を開始すると、はじめにブラシレスモータ２２を逆転方向に励磁するパルス信号を出力する。その後、正転方向に励磁するパルス信号を出力する。このようにＣＰＵ１１は、一定周期Ｔごとに逆転方向への励磁パルスと正転方向への励磁パルスとを交互に出力していく。サーボロック開始時に、ブラシレスモータ２２を逆転方向に励磁するパルス信号を出力することにより、ブラシレスモータ２２を所定の停止位置で速やかに停止させることができる。その後、正転方向への励磁パルスと逆転方向への励磁パルスとを交互に出力することでブラシレスモータ２２を停止位置で停止させた状態を保持する。
【００４７】
ここで、ＣＰＵ１１がはじめに出力する逆転方向への励磁パルスは、ロータ２４を停止させることが可能な最小のデューティとして設定される。つまり、最小のデューティの励磁パルスを出力することにより、ブラシレスモータ２２の逆回転を防止しつつ、ロータ２４を瞬時に停止させるようにしている。ところが、ロータ２４を急停止させると、ロータ２４には慣性が作用する。この慣性を打ち消すために、ＣＰＵ１１は、逆転方向への励磁パルスと正転方向への励磁パルスとを交互に出力する。そして２周期目以降では、サーボロック信号のデューティを時間経過に伴って減衰させていくことでロータ２４を停止させた位置でホールドし、サーボロック開始から所定時間が経過するとサーボロック信号の出力を終了する。
【００４８】
このように本実施形態では、制御部１０がブラシレスモータ２２を停止させる際、磁気抵抗が略最小となる位置でサーボロックを実行してロータ２４を停止させるので、次回のブラシレスモータ２２の起動時には運転マップ情報１４に従って回転数を立ち上げていくことが可能になる。
【００４９】
図７は、画像処理装置において用紙の連続搬送を行う場合のブラシレスモータ２２の実際の運転状態の一例を示す図である。制御部１０がブラシレスモータ２２を停止させる際には毎回上述したサーボロックを実行して磁気抵抗が略最小となる位置でロータ２４を停止させておくことにより、ブラシレスモータ２２を起動するときには、運転マップ情報１４とほぼ一致するようにブラシレスモータ２２の回転数を制御することが可能となる。すなわち、ブラシレスモータ２２の起動開始時には、運転マップ情報１４に従って速やかに回転数を立ち上げていくことができるようになるので、画像処理装置において搬送される用紙の位置ずれを抑制することが可能になる。
【００５０】
その一方、本実施形態のような制御方法では、ブラシレスモータ２２を停止させる際に、磁気抵抗が略最小となる位置でロータ２４を強制的に停止させるため、停止区間の終了するタイミングが運転マップ情報１４に規定されたタイミングと若干ずれる可能性がある。すなわち、ＣＰＵ１１は、ブラシレスモータ２２の回転数が停止可能な回転数Ｎ１以下となった後、エンコーダ３１からの位置検出信号に基づいてロータ２４が上述した停止位置となるタイミングを予測し、その予測したタイミングでサーボロックを実行するので、サーボロックを実行するタイミングは運転マップ情報１４に規定された停止タイミングの前後となる可能性がある。そのため、図７に斜線領域Ｒ１で示すように、ブラシレスモータ２２を停止させる際には、実際の停止タイミングが運転マップ情報１４とは異なるタイミングとなって若干のずれが生じる可能性がある。
【００５１】
次に図８は、本実施形態との比較例として、ブラシレスモータ２２の停止時にサーボロックを行わずに停止させる場合のブラシレスモータ２２の実際の運転状態の一例を示す図である。ブラシレスモータ２２の停止時に上述したサーボロックを行わず、運転マップ情報１４に規定された停止タイミングでモータを停止させると、ロータ２４とステータ２３との位置関係は図２（ｂ）又は（ｃ）に示したような位置関係で停止する可能性がある。この場合、画像処理装置において用紙の連続搬送を行うためにブラシレスモータ２２を起動すると、ブラシレスモータ２２の回転数は起動開始後速やかには立ち上がらず、回転数が上昇し始めるまでに一定のタイムラグΔＴが発生する。このタイムラグΔＴにより、ブラシレスモータ２２の運転状態は、図８に斜線領域Ｒ２で示すように運転マップ情報１４とは異なった状態となる。つまり、このタイムラグΔＴにより、用紙の搬送位置に遅れを生じることとなり、用紙の所定位置に対して正確に画像形成を行ったり、また用紙の所定位置から正確な画像を読み取ったりすることができなくなる可能性がある。
【００５２】
ここで、図７の斜線領域Ｒ１の面積と図８の斜線領域Ｒ２の面積とを比較すると、図８の斜線領域Ｒ２の面積が大きく、用紙の位置ずれが大きくなるのに対し、図７の斜線領域Ｒ１の面積は小さく、用紙の位置ずれはそれ程大きくならない。特に図７の斜線領域Ｒ１で示すずれは、ブラシレスモータ２２の停止時に発生するずれであり、ブラシレスモータ２２の停止時には用紙搬送が終了していると考えられることから、図７の斜線領域Ｒ１で示したずれ量が大きな問題となることはない。
【００５３】
このように本実施形態のモータ制御装置１は、従来のベクトル制御と比較すると、簡単な制御方法でロータ２４の位置を制御することができるようになっており、低コストで実現可能である。そしてブラシレスモータ２２の停止時にはロータ２４を所定の停止位置で速やかに停止させることができ、しかも起動時にはロータ２４を速やかに起動させることができる。それ故、このようなモータ制御装置１は、特に画像処理装置における用紙搬送機構の駆動源に適したものとなっている。
【００５４】
上記のようなモータ制御装置１を画像処理装置の用紙搬送機構に組み込んだ場合、画像処理装置の電源投入時にはロータ２４の位置が上述した停止位置（例えばＡ点）にない可能性がある。また画像処理装置において用紙詰まりが発生し、その詰まった用紙を取り除く作業が行われた後にも、ロータ２４の位置が上述した停止位置（例えばＡ点）にない可能性がある。そこで、画像処理装置への電源投入時、或いは用紙詰まりが生じてその用紙詰まりが解消した時点で、ＣＰＵ１１は、用紙搬送を伴わずに、ブラシレスモータ２２を単独駆動させる予備駆動を行い、ロータ２４を上述した停止位置（例えばＡ点）で停止させた状態とする。その後、ＣＰＵ１１は、画像処理装置のメインコントローラから用紙搬送指令を受けると、運転マップ情報１４に従って用紙搬送を伴うブラシレスモータ２２の用紙搬送駆動を開始する。以下、このようなＣＰＵ１１の動作について説明する。
【００５５】
図９乃至図１１は、ＣＰＵ１１による処理シーケンスの一例を示すフローチャートである。この処理シーケンスは、画像処理装置に対して電源が投入されることによって開始される。
【００５６】
ＣＰＵ１１は、この処理を開始すると、図９に示すように予備駆動としてモータ駆動制御を行う（ステップＳ１）。この予備駆動により、ロータ２４は、上述したように磁気抵抗が略最小となる位置で停止した状態となる。次にＣＰＵ１１は、メインコントローラから用紙搬送指令があるまで待機する（ステップＳ２）。そして用紙搬送指令を受信すると（ステップＳ２でＹＥＳ）、用紙搬送駆動としてモータ駆動制御を行う（ステップＳ３）。この用紙搬送駆動によって、画像処理装置の用紙搬送機構が動作するようになり、用紙の搬送が行われる。
【００５７】
画像処理装置において用紙搬送が開始されると、ＣＰＵ１１は、用紙詰まりがあったか否かを逐次監視するようになる（ステップＳ４）。そして用紙詰まりがなければ（ステップＳ４でＮＯ）、ＣＰＵ１１は用紙搬送駆動を継続させると共に、次の用紙搬送指令を待機する状態（ステップＳ２）へと戻る。一方、用紙詰まりがあった場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、用紙搬送駆動を中断し、用紙詰まりが解消するまで待機する（ステップＳ５）。そして用紙詰まりが解消すると（ステップＳ５でＹＥＳ）、ステップＳ１に戻り、ロータ２４を磁気抵抗が略最小となる位置で停止させた状態とするために予備駆動としてのモータ駆動制御を実行する。
【００５８】
次に図１０および図１１は、モータ駆動制御（ステップＳ１およびＳ３）の詳細な処理シーケンスを示すフローチャートである。この処理シーケンスは、ＣＰＵ１１により、図９のメインシーケンスと並行して実行される。ＣＰＵ１１は、モータ駆動制御を開始すると、図１０に示すように、まず、ＲＯＭ１３から運転マップ情報１４を読み出す（ステップＳ１１）。尚、予備駆動の場合には、予備駆動専用の運転マップ情報を読み出すようにしても良い。
【００５９】
そしてＣＰＵ１１は、運転マップ情報１４に基づいてブラシレスモータ２２の目標となる回転数と、起動区間、定常区間および停止区間のそれぞれの時間とを設定する初期設定を行う（ステップＳ１２）。そしてブラシレスモータ２２の起動開始に伴い、ＰＷＭ信号の出力を開始する（ステップＳ１３）。これにより、駆動回路２１は、ＰＷＭ信号に基づいてブラシレスモータ２２の各相のステータコイルに電流を流し、ブラシレスモータ２２を起動させる。
【００６０】
起動開始後、ＣＰＵ１１は、エンコーダ３１からの位置検出信号に基づいて実際の回転数と目標値との差を算出し（ステップＳ１４）、差がある場合には（ステップＳ１５でＹＥＳ）、実際のロータ２４の回転位置が目標値に対して遅れているか否かを判断する（ステップＳ１６）。そして遅れている場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、ＰＷＭ信号のデューティを増加させ、目標に対する遅れを補正する（ステップＳ１７）。またロータ２４が目標値に対して進んでいる場合（ステップＳ１６でＮＯ）、ＣＰＵ１１は、ＰＷＭ信号のデューティを減少させ、目標に対する進みを補正する（ステップＳ１８）。尚、目標に対する進みを補正する場合、ＰＷＭ信号の出力を一時中断しても良い。
【００６１】
そしてＣＰＵ１１は、ブラシレスモータ２２の起動開始後、運転マップ情報１４に規定される停止区間となったか否かを判断する（ステップＳ１９）。未だ停止区間に移行していない場合（ステップＳ１９でＮＯ）、ステップＳ１４に戻って上述した処理を繰り返す。つまり、運転マップ情報１４の起動区間および定常区間では、ステップＳ１４〜Ｓ１９の処理が繰り返し実行されることになる。
【００６２】
これに対し、停止区間に移行した場合（ステップＳ１９でＹＥＳ）、図１１のフローチャートに進む。そしてＣＰＵ１１は、エンコーダ３１からの位置検出信号に基づいて実際の回転数と目標値との差を算出し（ステップＳ２０）、ロータ２４が目標値に対して進んでいるか否かを判断する（ステップＳ２１）。ロータ２４が目標値に対して進んでいる場合（ステップＳ２１でＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、ブレーキ信号を出力することにより、ブラシレスモータ２２に制動をかける（ステップＳ２２）。これに対し、ロータ２４が目標値に対して遅れている場合（ステップＳ２１でＮＯ）、ＣＰＵ１１は、ブレーキ信号をオフにし、ブラシレスモータ２２をフリーラン状態とする（ステップＳ２３）。
【００６３】
そしてロータ２４を停止させることが可能となったか否かを判断し（ステップＳ２４）、回転数が停止可能な回転数に至っていない場合（ステップＳ２４でＮＯ）、ステップＳ２０に戻る。また回転数が停止可能な回転数となっている場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、ロータ２４の現在の位置が磁気抵抗を略最小にする停止位置であるか否かを判断する（ステップＳ２５）。ここでロータ２４の現在の位置が未だ停止位置でない場合は（ステップＳ２５でＮＯ）、ステップＳ２０に戻る。これに対し、ロータ２４の現在位置が停止位置である場合は（ステップＳ２５でＹＥＳ）、サーボロック信号の出力を開始する（ステップＳ２６）。これにより、ブラシレスモータ２２のサーボロックが実行され、ロータ２４は磁気抵抗が略最小となる停止位置で停止する。
【００６４】
ＣＰＵ１１は、その後所定時間が経過するまで、次第にデューティが減衰していくサーボロック信号を出力し続け（ステップＳ２７）、所定時間が経過すると（ステップＳ２７でＹＥＳ）、サーボロック信号の出力を終了する。これにより、ブラシレスモータ２２は次回起動時まで磁気抵抗が略最小となる位置で停止した状態となる。
【００６５】
以上のように本実施形態のモータ制御装置１は、ブラシレスモータ２２の回転数が停止可能な回転数となった後、エンコーダ３１で検出されるロータ２４の回転位置に基づいてロータ２４がステータ２３に対して所定の停止位置となるときにサーボロックを実行してブラシレスモータ２２を停止させるように構成されている。このようなモータ制御装置１は、低コストで実現可能である。
【００６６】
またブラシレスモータ２２を停止させる際には、運転マップ情報１４に基づいて、エンコーダ３１で検出されるロータ２４の回転位置を監視しつつ、所定の停止時間でブラシレスモータ２２を停止させることができるように減速制御を開始し、ロータ２４とステータ２３との磁気抵抗が略最小となる位置でサーボロックを実行してブラシレスモータ２２を停止させるため、ロータ２４を所定の停止位置で停止させるまでに要する時間が長くなることはない。そのため、複数枚の用紙を連続搬送する場合でも用紙の搬送間隔を短くすることができ、搬送効率を向上させることができる。さらに、ロータ２４を停止させるときには毎回、ロータ２４とステータ２３との磁気抵抗が略最小となる位置で停止させることができるので、次回の起動時にはブラシレスモータ２２の回転数を効率良く上昇させていくことが可能であり、次の用紙の搬送を速やかに開始することが可能である。その結果、画像処理装置において搬送される用紙の位置ずれを防止することができ、低コストでありながら正確な用紙搬送を行うことができる駆動源を提供することができる。
【００６７】
（変形例）
以上、本発明に関する代表的な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明には、上述した実施形態以外にも種々の変形例が適用可能である。
【００６８】
図１２は、上述したモータ制御装置１とは異なる構成のモータ制御装置１ａを示す図である。図１２のモータ制御装置１ａでは、ブラシレスモータ２２に設けられた各ホール素子２５ａ，２５ｂ，２５ｃの出力電圧がロータ２４の位置検出信号としてＣＰＵ１１に入力する。ＣＰＵ１１は、各ホール素子２５ａ，２５ｂ，２５ｃの出力電圧に基づいてロータ２４の位置を検出し、上記と同様にしてブラシレスモータ２２を制御する。このようなモータ制御装置１ａによれば、上述したモータ制御装置１のようにエンコーダ３１を設ける必要がなくなるので、より低コストでの実現が可能になる。またモータ制御装置１ａによる作用効果は、上述したモータ制御装置１と同様である。
【００６９】
また上述したモータ制御装置１，１ａは、画像処理装置において複数設けられるものであっても構わない。例えば、画像処理装置において給紙用モータ、搬送用モータおよび排紙用モータがそれぞれ別個に設けられる場合、それら各モータのモータ制御装置として設けられても良い。
【符号の説明】
【００７０】
１，１ａ  モータ制御装置
１０  制御部（制御手段）
１１  ＣＰＵ
１２  ＲＡＭ
１３  ＲＯＭ
１４  運転マップ情報
２０  モータユニット
２１  駆動回路
２２  ブラシレスモータ
２３  ステータ
２４  ロータ
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ  ホール素子（位置検出手段）
３１  エンコーダ（位置検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2011109866.tif 000011
【図１０】
2011109866.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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