(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに位相差を有し、互いに同じ周期で周期的かつ連続的に変化する複数の周期信号間の交点の位相を調整する位相調整装置であって、
前記交点の信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、
前記複数の周期信号のうちの少なくとも１つの周期信号の信号レベルを調整する信号レベル調整手段とを備え、
前記信号レベル調整手段は、前記複数の周期信号の位相に基づく複数の調整区間のそれぞれにおいて、前記複数の周期信号のうちの２つの周期信号の交点の信号レベルが目標レベルに対して差を有するとき、前記差を減少させるように、前記２つの周期信号のうちの一方の信号レベルを調整し、
前記複数の周期信号は、所定個数の磁極を有する回転子を備えたモータにおいて回転軸の周りに所定角度差を互いに有して設けられた複数の磁気センサからそれぞれ取得され、前記回転子の回転に起因する磁束の変化をそれぞれ表し、
前記複数の周期信号は、前記複数の周期信号間の交点のうち、互いに同じ信号レベルを有するように予め決められた複数の交点を含む複数の交点群を有し、
前記目標レベルは、前記周期信号の最大値及び最小値の中央値であるコモンレベルよりも高い第１の目標レベルと、前記コモンレベルよりも低い第２の目標レベルとを含み、
前記第１の目標レベルは、前記コモンレベルよりも高い交点群に含まれる交点の信号レベルであって、前記信号レベル検出手段によって検出された信号レベルの平均値であり、
前記第２の目標レベルは、前記コモンレベルよりも低い交点群に含まれる交点の信号レベルであって、前記信号レベル検出手段によって検出された信号レベルの平均値であることを特徴とする位相調整装置。
【請求項２】
前記複数の周期信号のそれぞれについて複数の調整区間が決定され、
前記複数の周期信号のうちの任意の１つの周期信号について決定された前記複数の調整区間は、前記複数の周期信号のうちの他の２つの周期信号間の交点の位相において境界を有することを特徴とする請求項１記載の位相調整装置。
【請求項３】
前記複数の周期信号のそれぞれについて複数の調整区間が決定され、
前記複数の周期信号のうちの任意の１つの周期信号について決定された前記複数の調整区間は、前記複数の周期信号のうちの他の周期信号と所定の基準信号レベルとの交点の位相において境界を有することを特徴とする請求項１記載の位相調整装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちの１つに記載の位相調整装置と、
前記信号レベル調整手段から出力された前記複数の周期信号間の交点の位相を検出する第１の交点検出手段と、
前記信号レベル調整手段から出力された前記複数の周期信号と所定の基準信号レベルとの交点の位相を検出する第２の交点検出手段と、
前記信号レベル調整手段から出力された前記複数の周期信号間の交点の位相に境界を有する複数の検出区間のそれぞれにおいて、前記信号レベル調整手段から出力された前記複数の周期信号のうちで最も線形性が高い周期信号を選択する選択手段と、
前記複数の検出区間のそれぞれにおいて、前記選択手段により選択された周期信号と、当該検出区間に含まれる複数の異なる位相にそれぞれ対応する複数のしきい値信号レベルとの交点の位相を検出する第３の交点検出手段と、
前記第１〜第３の交点検出手段によってそれぞれ検出された複数の交点の位相を示す位相情報信号を生成する合成手段とを備えることを特徴とする位相検出装置。
【請求項５】
前記複数のしきい値信号レベルは、前記複数の検出区間のそれぞれにおいて、理想的な波形を有する理想周期信号の１周期のうちの当該検出区間に対応する区間に含まれる複数の異なる位相にそれぞれ対応する前記理想周期信号の複数の値を有することを特徴とする請求項４記載の位相検出装置。
【請求項６】
前記位相検出装置は、可変な値をそれぞれ有する前記複数のしきい値信号レベルを前記第３の交点検出手段に設定するしきい値調整手段をさらに備え、
前記しきい値調整手段は、
前記複数の検出区間のそれぞれにおいて、前記選択手段により選択された周期信号に係る前記信号レベル調整手段による信号レベルの調整量に基づいて、理想的な波形を有する理想周期信号の１周期のうちの当該検出区間に対応する区間を特定し、
前記検出区間に対応する前記理想周期信号の区間に含まれる複数の異なる位相にそれぞれ対応する前記理想周期信号の複数の値に前記調整量を加算した値を、前記複数のしきい値信号レベルとして前記第３の交点検出手段に設定することを特徴とする請求項４記載の位相検出装置。
【請求項７】
所定個数の磁極を有する回転子を備えたモータを駆動するモータ駆動装置であって、
前記モータの回転軸の周りに所定角度差を互いに有して設けられた複数の磁気センサであって、前記回転子の回転に起因する磁束の変化をそれぞれ表す前記複数の周期信号を発生する複数の磁気センサと、
請求項４〜６のうちの１つに記載の位相検出装置と、
前記位相情報信号に基づいて前記モータを駆動する駆動手段とを備えることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項８】
請求項７記載のモータ駆動装置と、
モータとを備えることを特徴とするモータ駆動システム。
【請求項９】
請求項８記載のモータ駆動システムを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項８記載のモータ駆動システムを備えることを特徴とする搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに位相差を有し、互いに同じ周期で周期的かつ連続的に変化する複数の周期信号間の交点の位相を調整する位相調整装置に関する。また、本発明は、そのような位相調整装置を備えた位相検出装置、モータ駆動装置、モータ駆動システム、画像形成装置、及び搬送装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある種の電子回路は、互いに位相差を有し、互いに同じ周期で周期的かつ連続的に変化する複数の周期信号を取り扱う。例えば、そのような周期信号として、モータの回転子の回転角度を検出するために、モータに設けられた複数のセンサからそれぞれ取得される複数のセンサ信号がある。これらのセンサ信号は、所定個数の磁極を有する回転子を備えたモータにおいて回転軸の周りに所定角度差を互いに有して設けられた複数の磁気センサからそれぞれ取得され、回転子の回転に起因する磁束の変化をそれぞれ表す。
【０００３】
例えば、特許文献１〜３は、複数の周期信号を取り扱う電子回路を開示している。
【０００４】
例えば、特許文献１は、複数相のコイルを有するモータの回転子の回転位置に応じた信号レベルを有する複数のセンサ信号に基づいて位相情報信号を発生してモータを駆動するモータ駆動制御装置を開示している。モータ駆動制御装置は、複数のセンサ信号を所定の複数のしきい値レベルと比較して検出した位相を示す第１の位相情報信号を生成し、複数のセンサ信号どうしを比較して検出した位相を示す第２の位相情報信号を生成する。モータ駆動制御装置は、第１の位相情報信号及び第２の位相情報信号に含まれる検出された位相を所定の複数の位相区間に分け、所定の複数の位相区間において複数のセンサ信号の中から一つを選択する。モータ駆動制御装置は、選択されたセンサ信号の信号レベルが回転子の所定の位相に応じた所定のしきい値レベルに到達したことを検出する。
【０００５】
特許文献１によれば、複数のセンサ信号としきい値レベルとの交点を検出し、複数のセンサ信号どうしの交点を検出し、さらに、各位相区間において選択されたセンサ信号と回転子の所定の位相に応じた所定のしきい値レベルとの交点を検出する。これにより、センサ信号が変化する間隔よりも細分化された位相情報を生成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の位相検出は、設計値に一致する位相及び波形を有する理想的なセンサ信号を取り扱うのであれば、正確な交点の位相を検出し、正確な位相情報を生成することができる。しかしながら、実際のセンサ信号の位相及び波形は、設計値に対する誤差を有する可能性がある。このとき、交点の位相も設計値に対して誤差を有し、正確な位相情報を生成できなくなる。
【０００７】
本発明の目的は、入力された複数の周期信号の位相又は波形が設計値に対する誤差を有していても、設計値との誤差を低減するように周期信号間の交点の位相を調整する位相調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、
互いに位相差を有し、互いに同じ周期で周期的かつ連続的に変化する複数の周期信号間の交点の位相を調整する位相調整装置であって、
前記交点の信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、
前記複数の周期信号のうちの少なくとも１つの周期信号の信号レベルを調整する信号レベル調整手段とを備え、
前記信号レベル調整手段は、前記複数の周期信号の位相に基づく複数の調整区間のそれぞれにおいて、前記複数の周期信号のうちの２つの周期信号の交点の信号レベルが目標レベルに対して差を有するとき、前記差を減少させるように、前記２つの周期信号のうちの一方の信号レベルを調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、入力された複数の周期信号の位相又は波形が設計値に対する誤差を有していても、設計値との誤差を低減するように周期信号間の交点の位相を調整する位相調整装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態１に係る位相調整装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の信号レベル調整回路１０の構成を示す回路図である。
【図３】図１の交点検出回路２０の入力信号及び出力信号の関係を示す表である。
【図４】図１のセンサＳ２の位置が設計上の位置からずれた状態を示す図である。
【図５】図１の位相調整装置１において、センサＳ１〜Ｓ３が図４の状態にあるときにセンサＳ１〜Ｓ３から入力されるＵ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号を示す波形図である。
【図６】図１の位相調整装置１に図５のセンサ信号が入力されたとき、信号レベル調整回路１０から出力される信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を示す波形図である。
【図７】図１のモータＭ１の回転子Ｍ１ａの複数の磁石の強さにバラツキがある状態を示す図である。
【図８】図１の位相調整装置１において、モータＭ１の回転子Ｍ１ａが図７の状態にあるときにセンサＳ１〜Ｓ３から入力されるＵ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号を示す波形図である。
【図９】図１の位相調整装置１に図８のセンサ信号が入力されたとき、信号レベル調整回路１０から出力される信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を示す波形図であり、（ａ）は第１の時間区間における信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を示す図であり、（ｂ）はその後の第２の時間区間における信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態１の変形例に係る位相調整装置１Ａの構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０の交点検出回路５０の入力信号及び出力信号の関係を示す表である。
【図１２】本発明の実施形態２に係る位相検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】図１２の交点検出回路１３０の構成を示す回路図である。
【図１４】図１２の選択回路１２０により信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を選択する条件を示す表である。
【図１５】図１２の交点検出回路１３０において使用される、正規化されたしきい値信号レベルと、対応する位相との関係を示す表である。
【図１６】図１２の位相検出装置の第１の動作例を示すタイミングチャートである。
【図１７】図１２の位相検出装置の第２の動作例を示すタイミングチャートである。
【図１８】本発明の実施形態３に係る位相検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１９】図１８の交点検出回路１３０Ａの構成を示す回路図である。
【図２０】図１８の交点検出回路１３０Ａに設定されるしきい値信号レベルを示す波形図である。
【図２１】本発明の実施形態４に係るモータ駆動システムの構成を示すブロック図である。
【図２２】図２１のモータ駆動回路１７０の構成を示す回路図である。
【図２３】図２２のモータ駆動回路１７０の動作を示すタイミングチャートである。
【図２４】本発明の実施形態４の変形例に係るモータ駆動システムの構成を示すブロック図である。
【図２５】本発明の実施形態５に係る画像形成装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００１２】
実施形態１．
図１は、本発明の実施形態１に係る位相調整装置１の構成を示すブロック図である。位相調整装置１は、互いに位相差を有し、互いに同じ周期で周期的かつ連続的に変化する複数の周期信号として、モータＭ１に設けられた複数のセンサＳ１〜Ｓ３からＵ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号をそれぞれ取得する。センサＳ１〜Ｓ３は、例えばホール素子などの磁気センサであり、所定個数の磁極を有する回転子を備えたモータＭ１において回転軸の周りに所定角度差を互いに有して設けられる。各センサ信号は、回転子の回転に起因する磁束の変化をそれぞれ表す。各センサ信号は、例えば正弦波又は余弦波である。
【００１３】
センサ信号は、後に実施形態２〜４で述べるように、モータＭ１の回転子の回転角度を検出するために使用可能である。
【００１４】
前述のように、実際のセンサ信号の位相及び波形は、設計値に対する誤差を有する可能性がある。
【００１５】
ホール素子は通常、モータに後付けされる。モータにセンサを後付けする場合、あるセンサの位置が設計上の位置からずれると、対応するセンサ信号の位相は、その周期全体にわたって一様に設計値からずれる。これにより、このセンサ信号と他のセンサ信号との交点の位相も設計値からずれる。
【００１６】
センサ信号の位相とその設計値との誤差は、センサの実装の精度に依存する。例えば、機械角６０度にわたる６個の磁極を有する直径２０ｍｍの回転子に、複数のセンサを配置する場合を考える。モータの機械角１２０度は、センサ信号の電気角３６０度に相当する。この場合、回転子の周上において、電気角３６０度の長さは２０ｍｍ×π／３＝２０．９ｍｍであり、電気角１度の長さは５８．２μｍである。５８．２μｍ以下の精度でセンサをモータに設けることができれば、センサ信号の位相とその設計値との誤差を電気角１度以内にすることができる。しかしながら、この精度は達成することが困難であり、必然的に、センサ信号の位相は数度の誤差を含むことになる。
【００１７】
また、製造時における着磁のバラツキなどに起因して、回転子の複数の磁石の強さにバラツキが生じることがある。回転子の複数の磁石の強さにバラツキがあると、各センサ信号の波形は、磁石の強さの増減に応じて、その周期内の対応する角度範囲において設計上の波形からずれる。各センサ信号の波形が設計上の波形からずれた角度範囲では、各センサ信号の位相、特に各センサ信号間の交点の位相も設計値からずれる。
【００１８】
交点の位相が設計値に対して誤差を有すると、正確な位相情報を生成できなくなる。この問題を解決するために、図１の位相調整装置１は、入力されたＵ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号の位相又は波形が設計値に対する誤差を有していても、設計値との誤差を低減するようにセンサ信号間の交点の位相を調整する。
【００１９】
位相調整装置１は、信号レベル調整回路１０、交点検出回路２０、信号レベル検出回路３０、及び制御回路４０を備える。
【００２０】
信号レベル調整回路１０は、入力されたＵ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号のうちの少なくとも１つのセンサ信号の信号レベルを調整する信号レベル調整手段である。図２は、図１の信号レベル調整回路１０の構成を示す回路図である。信号レベル調整回路１０は、Ｕ相信号レベル調整回路１１、Ｖ相信号レベル調整回路１２、及びＷ相信号レベル調整回路１３を備える。Ｕ相信号レベル調整回路１１は、演算増幅器１１ａ、可変電圧源１１ｂ、及び抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４を備える。Ｕ相信号レベル調整回路１１には、Ｕ相のセンサＳ１からＵ相のセンサ信号が入力される。可変電圧源１１ｂは、制御回路４０の制御下で、可変な電圧を演算増幅器１１ａに印加する。Ｕ相信号レベル調整回路１１は、可変電圧源１１ｂの電圧に応じて、Ｕ相のセンサ信号の信号レベルを調整し、調整された信号Ｕ１を出力する。ただし、可変電圧源１１ｂの電圧によっては、Ｕ相のセンサ信号の信号レベルの調整量はゼロになり、入力されたＵ相のセンサ信号がそのまま、調整された信号Ｕ１として出力される。Ｖ相信号レベル調整回路１２及びＷ相信号レベル調整回路１３も、Ｕ相信号レベル調整回路１１と同様に構成され、調整された信号Ｖ１，Ｗ１をそれぞれ出力する。
【００２１】
交点検出回路２０は、信号レベル調整回路１０から出力されたＵ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号（すなわち、信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１）間の交点の位相を検出する第１の交点検出手段である。交点検出回路２０は、比較器２１〜２３を備える。比較器２１は、信号Ｕ１，Ｖ１の大小を比較することにより信号Ｕ１，Ｖ１間の交点の位相を検出し、検出した交点の位相を示す信号ＵＶを出力する。比較器２２は、信号Ｖ１，Ｗ１の大小を比較することにより信号Ｖ１，Ｗ１間の交点の位相を検出し、検出した交点の位相を示す信号ＶＷを出力する。比較器２３は、信号Ｗ１，Ｕ１の大小を比較することにより信号Ｗ１，Ｕ１間の交点の位相を検出し、検出した交点の位相を示す信号ＷＵを出力する。
【００２２】
図３は、図１の交点検出回路２０の入力信号及び出力信号の関係を示す表である。交点検出回路２０から出力される信号ＵＶは、交点検出回路２０に入力される信号Ｕ１，Ｖ１の大小に応じて、高値又は低値を有する。信号ＵＶの立ち上がり及び立ち下がりが、信号Ｕ１，Ｖ１の交点の位相を示す。信号ＵＶと同様に、信号ＶＷは信号Ｖ１，Ｗ１の交点の位相を示し、信号ＷＵは信号Ｗ１，Ｕ１の交点の位相を示す。
【００２３】
信号レベル検出回路３０は、信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１間の交点の信号レベルを検出する信号レベル検出手段である。信号レベル検出回路３０は、交点の信号レベルを検出するために、信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵ（すなわち、交点検出回路２０によって検出された信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１間の交点の位相）を参照する。
【００２４】
制御回路４０は、信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１間の交点の信号レベルに基づいて信号レベル調整回路１０を制御する制御手段である。まず、制御回路４０は、Ｕ相のセンサ信号の各周期を、Ｕ相のセンサ信号と他のＶ相及びＷ相のセンサ信号との交点の位相とは異なる位相に境界を有する複数の調整区間に分割する。次に、制御回路４０は、Ｕ相のセンサ信号と他のＶ相及びＷ相のセンサ信号との交点の信号レベルの目標となる目標レベルを決定する。次に、制御回路４０は、複数の調整区間のそれぞれにおいて、交点の信号レベルと目標レベルとの差を減少させるように信号レベル調整回路１０によりＵ相のセンサ信号の信号レベルを調整する。これにより、制御回路４０は、Ｕ相のセンサ信号と他のＶ相及びＷ相のセンサ信号との交点の位相を調整する。制御回路４０は、Ｕ相のセンサ信号と同様に、Ｖ相及びＷ相のセンサ信号の信号レベルを調整する。
【００２５】
制御回路４０は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号のそれぞれについて、当該センサ信号の各周期を、他の２つのセンサ信号間の交点の位相において境界を有するように複数の調整区間に分割する。
【００２６】
制御回路４０は、モータＭ１の回転子の磁極の個数と、モータＭ１におけるセンサＳ１〜Ｓ３の位置と、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号の最大値及び最小値とに基づいて、目標レベルを決定する。モータＭ１の回転子の磁極の個数と、モータＭ１におけるセンサＳ１〜Ｓ３の位置とは、例えば入力装置２を介して制御回路４０に入力される。Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号の波形が既知であるとき、制御回路４０は、上述の情報に基づいて、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号間の交点が有するはずの信号レベルを推定することができる。例えば、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号の波形が正弦波であり、互いに電気角１２０度の位相差を有する場合、それらの交点の信号レベルは、センサ信号の最大値及び最小値の中央値にセンサ信号の振幅の１／２を加算及び減算した値を有すると推定される。このように推定された信号レベルが目標レベルになる。
【００２７】
制御回路４０は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号のそれぞれについて、かつ、複数の調整区間のそれぞれについて、センサ信号の信号レベルの調整量を決定して内部に保存し、また、決定した各調整量を各調整区間において各センサ信号に適用する。これにより、信号レベル調整回路１０は、各調整区間において、２つのセンサ信号の交点の信号レベルが目標レベルに対して差を有するとき、差を減少させるように、２つのセンサ信号のうちの一方の信号レベルを調整する。
【００２８】
位相調整装置１は、信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を出力する。
【００２９】
次に、図４〜図６を参照して、センサの位置が設計上の位置からずれている場合における、センサ信号の信号レベルの調整について説明する。
【００３０】
図４は、図１のセンサＳ２の位置が設計上の位置からずれた状態を示す図である。図１のモータＭ１は、機械角６０度にわたる６個の磁極Ｐ１〜Ｐ６を有する回転子Ｍ１ａを備える。図４のような磁極Ｐ１〜Ｐ６の配置によれば、回転子Ｍ１ａが１回転するとき、センサＳ１〜Ｓ３のそれぞれで検出される磁束は６回反転する。モータＭ１の機械角１２０度は、センサ信号の電気角３６０度に相当する。設計上では、センサＳ１〜Ｓ３は互いに機械角４０度を有して配置され、対応するセンサ信号は互いに電気角１２０度を有するはずである。しかしながら、図４の例では、センサＳ２の位置は、設計上の位置から機械角Ｅｒｒ１にわたってずれている。従って、センサＳ１及びＳ２は互いに機械角４０度＋Ｅｒｒ１を有して配置され、対応するセンサ信号は互いに電気角１２０度＋Ｅｒｒ１’を有する。
【００３１】
図５は、図１の位相調整装置１において、センサＳ１〜Ｓ３が図４の状態にあるときにセンサＳ１〜Ｓ３から入力されるＵ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号を示す波形図である。以下、センサ信号の最大値及び最小値の中央値を「コモンレベル」と呼ぶ。図４のようなセンサＳ１〜Ｓ３の配置によれば、Ｖ相のセンサ信号の位相（太実線）は、設計上の位相（破線）から電気角Ｅｒｒ１’にわたってずれている。Ｕ相及びＷ相のセンサ信号の位相は、設計上の位相に一致する。
【００３２】
図５によれば、Ｖ相のセンサ信号の位相がずれたことにより、コモンレベルよりも高いＵ相及びＶ相のセンサ信号間の交点ｕｖ＿ｔ（１），ｕｖ＿ｔ（２），ｕｖ＿ｔ（３）の位相及び信号レベルは設計値からずれる。同様に、コモンレベルよりも高いＶ相及びＷ相のセンサ信号間の交点ｖｗ＿ｔ（１），ｖｗ＿ｔ（２），ｖｗ＿ｔ（３）の位相及び信号レベルは設計値からずれる。同様に、コモンレベルよりも低いＵ相及びＶ相のセンサ信号間の交点ｕｖ＿ｂ（１），ｕｖ＿ｂ（２），ｕｖ＿ｂ（３）の位相及び信号レベルは設計値からずれる。同様に、コモンレベルよりも低いＶ相及びＷ相のセンサ信号間の交点ｖｗ＿ｂ（１），ｖｗ＿ｂ（２），ｖｗ＿ｂ（３）の位相及び信号レベルは設計値からずれる。一方、ｗ相及びＵ相のセンサ信号間の交点ｗｕ＿ｔ（１），ｗｕ＿ｔ（２），ｗｕ＿ｔ（３），ｗｕ＿ｂ（１），ｗｕ＿ｂ（２），ｗｕ＿ｂ（３）の位相及び信号レベルは設計値に一致する。
【００３３】
図５において、ｕｖ＿ｔ＿ａｖｇは、コモンレベルよりも高いＵ相及びＶ相のセンサ信号間の交点ｕｖ＿ｔ（１），ｕｖ＿ｔ（２），ｕｖ＿ｔ（３）の信号レベルの平均値を示す。ｖｗ＿ｔ＿ａｖｇは、コモンレベルよりも高いＶ相及びＷ相のセンサ信号間の交点ｖｗ＿ｔ（１），ｖｗ＿ｔ（２），ｖｗ＿ｔ（３）の信号レベルの平均値を示す。ｗｕ＿ｔ＿ａｖｇは、コモンレベルよりも高いＷ相及びＵ相のセンサ信号間の交点ｗｕ＿ｔ（１），ｗｕ＿ｔ（２），ｗｕ＿ｔ（３）の信号レベルの平均値を示す。ｕｖ＿ｂ＿ａｖｇは、コモンレベルよりも低いＵ相及びＶ相のセンサ信号間の交点ｕｖ＿ｂ（１），ｕｖ＿ｂ（２），ｕｖ＿ｂ（３）の信号レベルの平均値を示す。ｖｗ＿ｂ＿ａｖｇは、コモンレベルよりも低いＶ相及びＷ相のセンサ信号間の交点ｖｗ＿ｂ（１），ｖｗ＿ｂ（２），ｖｗ＿ｂ（３）の信号レベルの平均値を示す。ｗｕ＿ｂ＿ａｖｇは、コモンレベルよりも低いＷ相及びＵ相のセンサ信号間の交点ｗｕ＿ｂ（１），ｗｕ＿ｂ（２），ｗｕ＿ｂ（３）の信号レベルの平均値を示す。ｔ＿ａｖｇは、コモンレベルよりも高いセンサ信号間のすべての交点の信号レベルの平均値を示す。ｂ＿ａｖｇは、コモンレベルよりも低いセンサ信号間のすべての交点の信号レベルの平均値を示す。
【００３４】
図５によれば、Ｖ相のセンサ信号の位相が設計値からずれたことにより、Ｕ相及びＶ相のセンサ信号間の交点の位相及び信号レベルが設計値からずれ、Ｖ相及びＷ相のセンサ信号間の交点の位相及び信号レベルが設計値からずれている。図５によれば、交点の位相のずれと交点の信号レベルのずれとが連動しているので、交点の信号レベルのずれを補正すれば交点の位相のずれも低減すると考えられる。
【００３５】
図６は、図１の位相調整装置１に図５のセンサ信号が入力されたとき、信号レベル調整回路１０から出力される信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を示す波形図である。信号レベル調整回路１０は、Ｖ相のセンサ信号の各周期を分割した複数の調整区間のそれぞれにおいて、入力されたＶ相のセンサ信号（破線）の信号レベルを調整し、調整された信号Ｖ１（太実線）を出力する。まず、制御回路４０は、Ｖ相のセンサ信号の各周期を、他のＵ相及びＷ相のセンサ信号間の交点の位相に境界を有する複数の調整区間Ｂ１〜Ｂ６に分割する。次に、制御回路４０は、Ｖ相のセンサ信号と他のＵ相及びＷ相のセンサ信号との交点の信号レベルの目標となる目標レベルを決定する。次に、制御回路４０は、複数の調整区間Ｂ１〜Ｂ６のそれぞれにおいて、交点の信号レベルと目標レベルとの差を減少させるように信号レベル調整回路１０によりＶ相のセンサ信号の信号レベルを調整する。これにより、制御回路４０は、Ｖ相のセンサ信号と他のＵ相及びＷ相のセンサ信号との交点の位相を調整する。
【００３６】
Ｖ相のセンサ信号と同様に、Ｕ相及びＷ相のセンサ信号の信号レベルを調整する。Ｕ相のセンサ信号の各周期は複数の調整区間Ａ１〜Ａ６に分割され、Ｗ相のセンサ信号の各周期は複数の調整区間Ｃ１〜Ｃ６に分割される。ただし、図６の例では、Ｖ相のセンサ信号の信号レベルを調整したことにより、Ｕ相及びＷ相のセンサ信号の信号レベルを調整することは不要になる。
【００３７】
２つのセンサ信号間の交点の信号レベルが目標レベルからずれているとき、制御回路４０は、これら２つのセンサ信号のうち、どちらのセンサ信号の信号レベルを調整するのかを以下のように決定する。制御回路４０は、まず、モータＭ１の回転子の磁極の個数と、モータＭ１におけるセンサＳ１〜Ｓ３の位置とを参照して、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号を識別する。モータＭ１の回転子の磁極の個数が変化すると、センサ信号間の位相差が変化する。例えば、センサが互いに機械角４０度を有して配置されている場合、回転子が６個の磁極を有していればセンサ信号間の位相差は電気角１２０度になり、回転子が１２個の磁極を有していればセンサ信号間の位相差は電気角２４０度になる。また、モータＭ１におけるセンサＳ１〜Ｓ３の位置が変化すると、対応するセンサ信号の各相の順序が、例えば「Ｗ相→Ｕ相→Ｖ相」から「Ｕ相→Ｖ相→Ｗ相」に変化する。制御回路４０は、モータＭ１の回転子の磁極の個数と、モータＭ１におけるセンサＳ１〜Ｓ３の位置とに基づいて、センサ信号間の位相差及びセンサ信号の各相の順序を決定し、これらに基づいて、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号を識別する。Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号を識別すると、制御回路４０は、次に、ある調整区間において交点を有する２つのセンサ信号のうち、信号レベルを調整すべきセンサ信号を任意に決定する。例えば、制御回路４０は、モータＭ１の回転子が回転し始めてから最初にコモンレベルを通過するセンサ信号を特定する。次いで、制御回路４０は、各調整区間において、この特定されたセンサ信号と他のセンサ信号との交点の信号レベルが目標レベルに対して差を有するとき、差を減少させるように、特定されたセンサ信号の信号レベルを調整する。
【００３８】
目標レベルは、前述のように、モータＭ１の回転子の磁極の個数と、モータＭ１におけるセンサＳ１〜Ｓ３の位置と、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号の最大値及び最小値とに基づいて決定されてもよい。例えば、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号の波形が正弦波であり、互いに電気角１２０度の位相差を有する場合、目標レベルは、コモンレベルにセンサ信号の振幅の１／２を加算及び減算した信号レベルである。
【００３９】
また、目標レベルは、信号レベル検出回路３０によって検出された信号レベルの平均値に基づいて決定されてもよい。制御回路４０は、回転子Ｍ１ａの磁極の個数とモータＭ１におけるセンサＳ１〜Ｓ３の位置とに基づいて、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号間の交点のうち、互いに同じ信号レベルを有するように予め決められた複数の交点を含む１つ又は複数の交点群を決定する。図５の例では、コモンレベルよりも高いセンサ信号間の交点からなる交点群の信号レベルは互いに一致するはずであり、コモンレベルよりも低いセンサ信号間の交点からなる交点群の信号レベルは互いに一致するはずである。制御回路４０は、コモンレベルよりも高い交点群に含まれる交点の信号レベルであって、信号レベル検出回路３０によって検出された信号レベルの平均値ｔ＿ａｖｇを、コモンレベルよりも高い交点群の目標レベルとして決定する。同様に、制御回路４０は、コモンレベルよりも低い交点群に含まれる交点の信号レベルであって、信号レベル検出回路３０によって検出された信号レベルの平均値ｂ＿ａｖｇを、コモンレベルよりも低い交点群の目標レベルとして決定する。
【００４０】
制御回路４０は、同じ２つのセンサ信号間の複数の交点（例えば、ｖｗ＿ｔ（１），ｖｗ＿ｔ（２），ｖｗ＿ｔ（３））に係る調整量を、各交点を含む調整区間ごとに個別に計算してもよい。また、制御回路４０は、同じ２つのセンサ信号間の複数の交点の信号レベルの平均値（例えば、ｖｗ＿ｔ＿ａｖｇ）を用いて、複数の調整区間にわたる共通の調整量（例えば、ｖｗ＿ｔ＿ａｖｇ−ｔ＿ａｖｇ）を計算してもよい。
【００４１】
あるセンサの位置が設計上の位置からずれ、対応するセンサ信号の位相がその周期全体にわたって一様に設計値からずれている場合、センサ信号の勾配が正である区間と負である区間とでは、センサ信号の信号レベルは逆向き（増大及び減少）に調整される。
【００４２】
図４〜図６によれば、あるセンサの位置が設計上の位置からずれ、対応するセンサ信号の位相がその周期全体にわたって一様に設計値からずれている場合であっても、設計値との誤差を低減するようにセンサ信号間の交点の位相を調整することができる。
【００４３】
次に、図７〜図９を参照して、回転子の複数の磁石の強さにバラツキがある場合における、センサ信号の信号レベルの調整について説明する。
【００４４】
図７は、図１のモータＭ１の回転子Ｍ１ａの複数の磁石の強さにバラツキがある状態を示す図である。図７の回転子Ｍ１ａは、設計上では、機械角６０度にわたる６個の磁極Ｐ１〜Ｐ６を有する回転子Ｍ１ａを備える。しかしながら、図７の例では、右側の磁極Ｐ２の近傍の磁束密度が設計値よりも弱い。これにより、等価的に、この磁極Ｐ２の機械角が６０度−Ｅｒｒ２−Ｅｒｒ３に減少し、その両側に隣接する磁極Ｐ１，Ｐ３の機械角が６０度＋Ｅｒｒ２及び６０度Ｅｒｒ３に増大している。図７のセンサＳ１〜Ｓ３は互いに機械角４０度を有して配置され、対応するセンサ信号は互いに電気角１２０度を有する。
【００４５】
図８は、図１の位相調整装置１において、モータＭ１の回転子Ｍ１ａが図７の状態にあるときにセンサＳ１〜Ｓ３から入力されるＵ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号を示す波形図である。図７の構成によれば、センサＳ１〜Ｓ３の近傍を磁極Ｐ１〜Ｐ３が通過するときに対応する角度範囲において、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のセンサ信号の波形（太実線）は、設計上の波形（破線）からずれている。センサＳ１〜Ｓ３の近傍を磁極Ｐ２が通過するときに対応する角度範囲では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のセンサ信号の振幅は減少する。センサＳ１〜Ｓ３の近傍を磁極Ｐ１，Ｐ３が通過するときに対応する角度範囲では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のセンサ信号の振幅は増大する。残りの角度範囲では、Ｕ相及びＷ相のセンサ信号の波形は、設計上の波形に一致する。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のセンサ信号の波形の変形は、回転子Ｍ１ａの回転に応じて周期的に現れる。
【００４６】
図８によれば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のセンサ信号の波形が設計上の波形からずれたことにより、コモンレベルよりも高いＵ相及びＶ相のセンサ信号間の交点のうち、交点ｕｖ＿ｔ（１），ｕｖ＿ｔ（２）の位相及び信号レベルは設計値からずれる。交点ｕｖ＿ｔ（３）の位相及び信号レベルは設計値に一致する。同様に、コモンレベルよりも低いＵ相及びＶ相のセンサ信号間の交点のうち、交点ｕｖ＿ｂ（１）の位相及び信号レベルは設計値からずれる。交点ｕｖ＿ｂ（２），ｕｖ＿ｂ（３）の位相及び信号レベルは設計値に一致する。Ｕ相及びＶ相のセンサ信号間の交点と同様に、Ｖ相及びＷ相のセンサ信号間の交点、及び、Ｗ相及びＵ相のセンサ信号間の交点もまた設計値からずれる。
【００４７】
図９は、図１の位相調整装置１に図８のセンサ信号が入力されたとき、信号レベル調整回路１０から出力される信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を示す波形図である。図９（ａ）は第１の時間区間における信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を示す図であり、図９（ｂ）はその後の第２の時間区間における信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を示す図である。信号レベル調整回路１０は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号の各周期を分割した複数の調整区間のそれぞれにおいて、入力されたセンサ信号（破線）の信号レベルを調整し、調整された信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１（太実線）を出力する。制御回路４０は、図４〜図６を参照して説明した場合と同様に動作する。まず、制御回路４０は、Ｖ相のセンサ信号の各周期を、他のＵ相及びＷ相のセンサ信号間の交点の位相に境界を有する複数の調整区間に分割する。次に、制御回路４０は、Ｖ相のセンサ信号と他のＵ相及びＷ相のセンサ信号との交点の信号レベルの目標となる目標レベルを決定する。次に、制御回路４０は、複数の調整区間のそれぞれにおいて、交点の信号レベルと目標レベルとの差を減少させるように信号レベル調整回路１０によりＶ相のセンサ信号の信号レベルを調整する。これにより、制御回路４０は、Ｖ相のセンサ信号と他のＵ相及びＷ相のセンサ信号との交点の位相を調整する。制御回路４０は、Ｖ相のセンサ信号と同様に、Ｕ相及びＷ相のセンサ信号の信号レベルを調整する。
【００４８】
図７〜図９の例において、目標レベルは、図４〜図６の場合と同様に決定される。
【００４９】
制御回路４０は、同じ２つのセンサ信号間の複数の交点（例えば、ｕｖ＿ｔ（１），ｕｖ＿ｔ（２），ｕｖ＿ｔ（３））に係る調整量を、各交点を含む調整区間ごとに個別に計算してもよい。また、制御回路４０は、同じ２つのセンサ信号間の複数の交点の信号レベルの平均値（例えば、ｕｖ＿ｔ＿ａｖｇ）を用いて、複数の調整区間にわたる共通の調整量（例えば、ｕｖ＿ｔ＿ａｖｇ−ｔ＿ａｖｇ）を計算してもよい。
【００５０】
制御回路４０は、センサＳ１〜Ｓ３の近傍を同じ磁極が通過するときに生じるセンサ信号間の交点の信号レベルと目標レベルとの差を減少させるための調整量を、各センサ信号について個別に計算してもよい。
【００５１】
ただし、センサＳ１〜Ｓ３の近傍を同じ磁極が通過するときに生じるＵ相、Ｖ相、Ｗ相のセンサ信号の波形の変形は互いに同じであり、従って、これらの変形によって生じる交点の位相及び信号レベルの設計値からのずれも互いに同じである。従って、制御回路４０は、センサＳ１〜Ｓ３の近傍を同じ磁極が通過するときに生じるセンサ信号間の交点の信号レベルと目標レベルとの差を減少させるために、各センサ信号の共通の調整量を計算してもよい。
【００５２】
図９（ａ）の例では、センサＳ２の近傍を磁極Ｐ１〜Ｐ２が通過するときに対応するＶ相のセンサ信号の調整区間において、交点ｕｖ＿ｔ（１）の信号レベルが目標レベルに近づくように調整量が計算される。この場合、目標レベルはｕｖ＿ｔ＿ａｖｇであり、調整量はｕｖ＿ｔ（１）−ｕｖ＿ｔ＿ａｖｇである。この調整量は、センサＳ１及びＳ３の近傍を磁極Ｐ１〜Ｐ２が通過するときに対応するＵ相及びＷ相のセンサ信号の各調整区間にも適用される。図９（ａ）に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のセンサ信号の各調整区間に共通の調整量ｕｖ＿ｔ（１）−ｕｖ＿ｔ＿ａｖｇを適用したとき、交点ｖｗ＿ｔ（２）の信号レベルには目標レベルｕｖ＿ｔ＿ａｖｇとのずれが残っている。従って、図９（ｂ）に示すように、センサＳ２の近傍を磁極Ｐ２〜Ｐ３が通過するときに対応するＶ相のセンサ信号の調整区間において、交点ｖｗ＿ｔ（２）の信号レベルが目標レベルに近づくように調整量が計算される。この場合、目標レベルはｖｗ＿ｔ＿ａｖｇであり、調整量はｖｗ＿ｔ（１）−ｖｗ＿ｔ＿ａｖｇである。この調整量は、センサＳ１及びＳ３の近傍を磁極Ｐ１〜Ｐ２が通過するときに対応するＵ相及びＷ相のセンサ信号の各調整区間にも適用される。以後、同様の調整を繰り返す。
【００５３】
図９の例では、交点の信号レベルの平均値ｕｖ＿ｔ＿ａｖｇ，ｖｗ＿ｔ＿ａｖｇ，ｗｕ＿ｔ＿ａｖｇを目標レベルとして用いているので、コモンレベルよりも高いセンサ信号間の交点の信号レベルは平均値ｔ＿ａｖｇに収束する。
【００５４】
図７〜図９の例では、各センサ信号の調整量は、互いに隣接する２つのセンサの近傍を同じ磁極が通過するときに生じるセンサ信号間の交点の信号レベルと目標レベルとの差を減少させるように計算されてもよい。従って、図７のようなセンサＳ１〜Ｓ３の配置では、各センサ信号の調整量は、Ｖ相及びＷ相のセンサ信号間の交点ではなく、Ｕ相及びＶ相のセンサ信号間の交点又はＷ相及びＵ相のセンサ信号間の交点の信号レベルに基づいて計算されてもよい。
【００５５】
回転子の複数の磁石の強さにバラツキがあり、各センサ信号の位相がその周期内の特定の角度範囲において設計値からずれている場合、センサ信号の勾配が正である区間と負である区間とでは、センサ信号の信号レベルは同じ向き（増大又は減少）に調整される。
【００５６】
図７〜図９によれば、回転子の複数の磁石の強さにバラツキがあり、各センサ信号の位相がその周期内の特定の角度範囲において設計値からずれている場合であっても、設計値との誤差を低減するようにセンサ信号間の交点の位相を調整することができる。
【００５７】
図４〜図６を参照して、あるセンサの位置が設計上の位置からずれ、対応するセンサ信号の位相がその周期全体にわたって一様に設計値からずれている場合について、位相調整装置１の動作を説明した。また、図７〜図９を参照して、回転子の複数の磁石の強さにバラツキがあり、各センサ信号の位相がその周期内の特定の角度範囲において設計値からずれている場合について、位相調整装置１の動作を説明した。位相調整装置１は、各センサ信号の位相がこれらの両方の原因により設計値からずれている場合であっても同様に、設計値との誤差を低減するようにセンサ信号間の交点の位相を調整することができる。
【００５８】
センサ信号間の交点の位相が設計値に対する誤差を有するとき、各センサ信号とコモンレベルとの交点の位相も設計値に対する誤差を有する。図１の位相調整装置１によれば、設計値との誤差を低減するようにセンサ信号間の交点の位相を調整することにより、図７及び図９からわかるように、各センサ信号とコモンレベルとの交点の位相についても設計値との誤差を低減することができる。
【００５９】
図１０は、本発明の実施形態１の変形例に係る位相調整装置１Ａの構成を示すブロック図である。位相調整装置１Ａは、信号レベル調整回路１０、交点検出回路２０、信号レベル検出回路３０、制御回路４０Ａ、及び交点検出回路５０を備える。図１０の信号レベル調整回路１０、交点検出回路２０、及び信号レベル検出回路３０は、図１の対応する構成要素と同様である。
【００６０】
交点検出回路５０は、比較器５１〜５３を備える第２の交点検出手段である。比較器５１〜５３は、信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１と所定の基準信号レベルＲｅｆとの交点の位相をそれぞれ検出し、検出した交点の位相を示す信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を出力する。基準信号レベルＲｅｆは、例えばコモンレベルである。
【００６１】
図１１は、図１０の交点検出回路５０の入力信号及び出力信号の関係を示す表である。交点検出回路５０から出力される信号Ｕ２は、交点検出回路５０に入力される信号Ｕ１が基準信号レベルＲｅｆ以上であるか否かに応じて、高値又は低値を有する。信号Ｕ２の立ち上がり及び立ち下がりが、信号Ｕ１と基準信号レベルＲｅｆの交点の位相を示す。信号Ｕ２と同様に、信号Ｖ２は信号Ｖ１と基準信号レベルＲｅｆの交点の位相を示し、信号Ｗ２は信号Ｗ１と基準信号レベルＲｅｆの交点の位相を示す。
【００６２】
制御回路４０Ａは、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号のそれぞれについて、当該センサ信号の各周期を、他のセンサ信号と所定の基準信号レベルＲｅｆとの交点の位相において境界を有するように複数の調整区間に分割する。他の点では、制御回路４０Ａは、図１の制御回路４０と同様に動作する。
【００６３】
センサ信号の各周期を複数の調整区間に分割することは、ある調整区間においてセンサ信号の信号レベルを調整したことにより当該調整区間に含まれる交点の位相が変化しても、その交点が同じ調整区間内に留まっているならば、任意の方法で実施可能である。
【００６４】
実施形態２．
図１２は、本発明の実施形態２に係る位相検出装置の構成を示すブロック図である。図１２の位相検出装置は、位相調整装置１、交点検出回路１１０、選択回路１２０、交点検出回路１３０、合成回路１４０、及びスイッチＳＷを備える。図１２の位相検出装置は、モータＭ１に設けられたセンサＳ１〜Ｓ３から取得されたＵ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号の位相を検出することにより、モータＭ１の回転子の回転角度を検出する。
【００６５】
図１２の位相調整装置１は、図１の位相調整装置１と同様に構成される。位相調整装置１は、信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を出力し、さらに、信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵを出力する。図１２では、図示の簡単化のために、図１の入力装置２を省略する。
【００６６】
交点検出回路１１０は、比較器１１１〜１１３を備える第２の交点検出手段である。交点検出回路１１０は、図１０の交点検出回路５０と同様に構成され、同様に動作する。交点検出回路１１０は、信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を出力する。
【００６７】
選択回路１２０及びスイッチＳＷは、信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１間の交点の位相に境界を有する複数の検出区間のそれぞれにおいて、信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１のうちで最も線形性が高いセンサ信号を選択する選択手段である。選択回路１２０は、交点検出回路２０から出力された信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵに基づいて複数の検出区間を決定し、各検出区間においてスイッチＳＷにより信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１のうちの１つを選択し、選択された信号Ｘを交点検出回路１３０に送る。図１４は、図１２の選択回路１２０により信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を選択する条件を示す表である。
【００６８】
交点検出回路１３０は、複数の検出区間のそれぞれにおいて、選択回路１２０により選択されたセンサ信号と、当該検出区間に含まれる複数の異なる位相にそれぞれ対応する複数のしきい値信号レベルとの交点の位相を検出する第３の交点検出手段である。
【００６９】
図１３は、図１２の交点検出回路１３０の構成を示す回路図である。交点検出回路１３０は、３つの電圧源１３３，１３４，１３５と、互いに直列に接続された複数２Ｎ＋１個の抵抗１３７−１〜１３７−Ｎ，１３８，１３８−１〜１３８−Ｎと、複数２Ｎ個の比較器１３１−１〜１３１−Ｎ，１３２−１〜１３２−Ｎとを備える。例えば、電圧源１３４の電圧ＶＲ１はコモンレベルに設定され、電圧源１３３の電圧ＶＲ０は信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の信号レベルの最小値に設定され、電圧源１３５の電圧ＶＲ２は信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の信号レベルの最大値に設定される。電圧源１３３，１３４，１３５及び抵抗１３７−１〜１３７−Ｎ，１３８，１３８−１〜１３８−Ｎにより、複数のしきい値信号レベルが生成される。比較器１３１−１〜１３１−Ｎ，１３２−１〜１３２−Ｎは、選択された信号Ｘの信号レベルを対応するしきい値信号レベルと比較し、比較結果を示す信号ｐｈ（Ｎ）−〜ｐｈ（１）−，ｐｈ（１）＋〜ｐｈ（Ｎ）＋を出力する。
【００７０】
複数のしきい値信号レベルは、例えば、複数の検出区間のそれぞれにおいて、理想的な波形を有する理想周期信号の１周期のうちの当該検出区間に対応する区間に含まれる複数の異なる位相にそれぞれ対応する理想周期信号の複数の値を有する。ここで、「理想周期信号」は、設計上の波形に対する誤差をもたない理想的な波形（例えば正弦波又は余弦波）のセンサ信号を表す。複数のしきい値信号レベルは、予め決められた理想周期信号に基づいて決められた固定値であってもよい。例えば、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号の理想的な波形が正弦波であり、互いに電気角１２０度の位相差を有する場合、あるセンサ信号の検出区間のうちの１つは、電気角θ０〜θＮの範囲を有する。この場合、複数のしきい値信号レベルは、電気角θ０〜θＮの範囲に含まれる複数の異なる位相θ＝θ０，θ１，θ２，…，θＮにそれぞれ対応する正弦波の複数の値を有する。他の検出区間についても同様である。
【００７１】
図１５は、図１２の交点検出回路１３０において使用される、正規化されたしきい値信号レベルと、対応する位相との関係を示す表である。選択された信号Ｘが、例えば図１４に示すように電気角６０度（−３０度〜＋３０度）の複数の検出区間Ｔ１〜Ｔ６に分割される場合、各検出区間には、例えば図１５に示すように、電気角７．５度ごとに所定の信号レベルが割り当てられる。図１５の信号レベルは、信号Ｘの振幅で正規化されている。図１５の信号レベルをしきい値信号レベルとして用いることにより、検出区間Ｔ１〜Ｔ６をさらに細分化した位相で信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の位相を検出することができる。
【００７２】
交点検出回路１１０から出力される信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２は、第１の位相情報信号ｐｈＡとして合成回路１４０に送られる。交点検出回路２０から出力される信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵは、第２の位相情報信号ｐｈＢとして合成回路１４０に送られる。交点検出回路１３０から出力される信号ｐｈ（Ｎ）−〜ｐｈ（１）−，ｐｈ（１）＋〜ｐｈ（Ｎ）＋は、第３の位相情報信号ｐｈＣとして合成回路１４０に送られる。
【００７３】
合成回路１４０は、交点検出回路２０，１１０，１３０によってそれぞれ検出された複数の交点の位相を示す位相情報信号Ｐｈｓｙｎを生成する合成手段である。合成回路１４０は、第１〜第３の位相情報信号ｐｈＡ，ｐｈＢ，ｐｈＣを合成して位相情報信号Ｐｈｓｙｎを生成する。
【００７４】
図１６は、図１２の位相検出装置の第１の動作例を示すタイミングチャートである。信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１は、信号レベル調整回路１０によって調整されたＵ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号である。信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２は、その立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジにおいて、信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１とコモンレベルとの交点の位相を示す。信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵは、その立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジにおいて、信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１間の交点の位相を示す。信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵは、信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１間の交点の位相に境界を有する複数の検出区間Ｔ１〜Ｔ６を決定するために使用される。
【００７５】
図１６において、太実線は、選択回路１２０及びスイッチＳＷによって選択された信号Ｘを示す。信号Ｘは、各検出区間Ｔ１〜Ｔ６において、信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１のうちで最も線形性が高い信号である。検出区間Ｔ１に示す右向きの矢印は、この検出区間に含まれる複数の異なる位相にそれぞれ対応するしきい値信号レベルである。信号Ｘにおけるほぼ直線状の区間をしきい値信号レベルと比較することで、しきい値信号レベルに対応する位相を正確に検出することができる。
【００７６】
図１６において、選択された信号Ｘは、各検出区間において、ｓｉｎ（α），−３０≦α≦３０、又は、ｓｉｎ（α），１５０≦α≦２１０で表される波形を有する。検出区間が切り換わり、選択されたセンサ信号が変化しても、信号Ｘは連続している。図１３の交点検出回路１３０から出力される信号ｐｈ（Ｎ）−〜ｐｈ（１）−，ｐｈ（１）＋〜ｐｈ（Ｎ）＋は、隣り合う信号が順番に切り換わるので、最終的な位相情報信号Ｐｈｓｙｎをグレイコードとみなすことできる。
【００７７】
図１７は、図１２の位相検出装置の第２の動作例を示すタイミングチャートである。ここでは、合成回路１４０が第１〜第３の位相情報信号ｐｈＡ，ｐｈＢ，ｐｈＣを合成して２相のエンコーダ信号を生成する場合について説明する。
【００７８】
例えばブラシレスＤＣモータの停止を制御する場合、回転子の回転角度を検出する必要がある。従来技術によれば、モータの回転軸にロータリーエンコーダを接続して、回転角度に応じて変化する１／４周期の位相差を有する２相パルス信号を出力し、各パルス信号のエッジ及びハイ／ロー状態に基づいて相対的な回転角度を検出することができる。しかし、従来技術のロータリーエンコーダを用いた方式は、一般的に、外周部に光学窓となるスリットを等間隔に設けた円盤と、円盤のスリットピッチの１／４間隔で配置された２個のフォトインタラプタとが使用されるので、追加部品の費用が高額になる。
【００７９】
図１７の例では、各検出区間は電気角３０度を有する。交点検出回路１３０は、複数の検出区間のそれぞれにおいて、選択された信号Ｘと、当該検出区間に含まれる４つの異なる位相にそれぞれ対応する４つのしきい値信号レベルＬＶ（１）〜ＬＶ（４）との交点の位相を検出する。交点検出回路１３０は、しきい値信号レベルＬＶ（１）〜ＬＶ（４）にそれぞれ対応する信号ｐｈ（１）〜ｐｈ（４）を第３の位相情報信号ｐｈＣとして出力する。合成回路１４０は、第１〜第３の位相情報信号ｐｈＡ，ｐｈＢ，ｐｈＣを合成して一対の信号ＯＵＴ１，ＯＵＴ２を出力する。ここで、合成回路１４０は、信号ｐｈ（１），ｐｈ（３）及び信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵを合成して信号ＯＵＴ１を生成し、信号ｐｈ（２），ｐｈ（４）及び信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を合成して信号ＯＵＴ２を生成する。これにより、光学エンコーダを備えなくとも、互いに１／４周期の位相差を有する２相のエンコーダ信号を簡単に得ることができる。
【００８０】
図１２の位相検出装置によれば、第１〜第３の位相情報信号ｐｈＡ，ｐｈＢ，ｐｈＣを合成することにより、例えば第１の位相情報信号ｐｈＡのみを用いる場合よりもさらに高い分解能で、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号の位相を検出することができる。
【００８１】
図１２の位相検出装置によれば、位相調整装置１により、設計値との誤差を低減するように、センサ信号間の交点の位相を調整して信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を出力し、各センサ信号とコモンレベルとの交点の位相を調整して信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵを出力している。従って、交点検出回路１３０は、選択された信号Ｘを信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１及び信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵに基づいて処理することで、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号の細分化された位相を高精度で検出することができる。
【００８２】
図１３の電圧ＶＲ０，ＶＲ２は、予め設定された値であってもよく、信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の信号レベルに基づいて決められた値であってもよい。後者は、例えば、交点の信号レベル間の値であってもよく、信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１のうちの選択された信号の信号レベルとそれ以外の信号の信号レベルとの平均値であってもよい。位相調整装置１が各センサ信号の信号レベルを調整区間ごとに調整しているので、信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１間の交点の信号レベルもまた調整区間ごとに変化し、従って、選択された信号Ｘの最大値及び最小値の信号レベルは検出区間ごとに変化する。信号Ｘの最大値及び最小値の信号レベルに基づいて交点検出回路１３０に適切な電圧ＶＲ０，ＶＲ２を設定することにより、交点検出回路１３０は交点の位相を正確に検出することができる。
【００８３】
調整区間は、好ましくは、交点検出回路１３０による交点の位相の検出に影響を与えにくいように決定される。例えば、調整区間は、検出区間Ｔ１〜Ｔ６のそれぞれにおいて、選択された信号Ｘに段差が生じないように決定される。言い換えると、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号のそれぞれについて、調整区間は、センサ信号間の交点から交点までの線形性が高い区間（すなわち、検出区間Ｔ１〜Ｔ６のうちの１つになる区間）の全体を含むように決定される。これにより、１つの検出区間では信号Ｘに一定の調整量が付加されているので、センサ信号の信号レベルを調整しても信号Ｘに段差が生じることなく、交点検出回路１３０は交点の位相を正確に検出することができる。また、このように調整区間を決定することにより、図１３の電圧ＶＲ０，ＶＲ２を信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の信号レベルに基づいて決める場合、電圧ＶＲ０，ＶＲ２の望ましくない変動を低減し、交点検出回路１３０は交点の位相を正確に検出することができる。
【００８４】
図１５の例は、交点検出回路１３０が電気角７．５度ごとの位相にそれぞれ対応する複数のしきい値信号レベルを用いる場合を示す。さらに高い分解能で位相情報信号を得るために、交点検出回路１３０は、例えば、電気角６度又は電気角３度ごとの位相にそれぞれ対応する複数のしきい値信号レベルを用いてもよい。
【００８５】
図１５の例では、電気角０度の交点の位相は信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１において既知であり、電気角−３０度及び３０度の交点の位相は信号ＵＶ，ＶＷ，ＷＵにおいて既知である。従って、交点検出回路１３０の回路規模を削減するために、交点検出回路１３０における電気角−３０度、０度、及び３０度の検出を省略してもよい。
【００８６】
実施形態３．
実施形態２では、複数のしきい値信号レベルが、予め決められた理想周期信号に基づいて決められた固定値である場合について説明した。しかしながら、実施形態２では、あるセンサ信号の位相がその周期全体にわたって一様に設計値からずれているとき（図４〜図６）、以下のような問題が生じることがある。信号レベル調整回路１０によって調整された信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１のうち、設計値からずれた位相を有するセンサ信号に対応する信号が選択される検出区間は、このセンサ信号の１周期のうちのこの検出区間に含まれるべき本来の区間とは異なる区間を含んでいる。このとき、センサ信号の信号レベルを調整したことにより信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の交点の信号レベルが目標レベルに一致していても、交点間の信号の波形は、この検出区間に含まれるべきセンサ信号の本来の区間の波形に対して誤差を有する。この検出区間に係る複数のしきい値信号レベルは、この検出区間に含まれるべきセンサ信号の本来の区間とは異なる区間に対して比較されるので、これらのしきい値信号レベルを用いて検出しようとしている目標の位相を検出できなくなる。従って、交点検出回路１３０によって検出される交点の位相に誤差が生じることになる。
【００８７】
実施形態３では、可変なしきい値信号レベルを用いることにより、あるセンサ信号の位相がその周期全体にわたって一様に設計値からずれている場合でも、センサ信号の位相を高精度で検出することができる位相検出装置について説明する。
【００８８】
図１８は、本発明の実施形態３に係る位相検出装置の構成を示すブロック図である。図１８の位相検出装置は、図１２の位相検出装置の交点検出回路１３０に代えて、交点検出回路１３０Ａ及びしきい値調整回路１５０を備える。
【００８９】
図１９は、図１８の交点検出回路１３０Ａの構成を示す回路図である。交点検出回路１３０Ａは、電圧源１３３，１３５と、複数２Ｎ個の比較器１３１−１〜１３１−Ｎ，１３２−１〜１３２−Ｎと、互いに直列に接続された複数Ｍ個の抵抗１３９−１〜１３９−Ｍと、セレクタ回路ＳＥＬ１，ＳＥＬ２とを備える。セレクタ回路ＳＥＬ１は、しきい値調整回路１５０の制御下で、抵抗１３９−１〜１３９−Ｍの間のあるノードに電圧源１３３の電圧ＶＲ０を印加し、抵抗１３９−１〜１３９−Ｍの間の他のノードに電圧源１３５の電圧ＶＲ２を印加する。これにより、しきい値信号レベルの可変な上限及び下限を設定する。電圧源１３３，１３５及び抵抗１３９−１〜１３９−Ｍにより、可変な値を有する複数のしきい値信号レベルが生成される。セレクタ回路ＳＥＬ２は、しきい値調整回路１５０の制御下で、複数のしきい値信号レベルを、各比較器１３１−１〜１３１−Ｎ，１３２−１〜１３２−Ｎの反転入力端子に選択的に印加する。
【００９０】
しきい値調整回路１５０は、可変な値をそれぞれ有する複数のしきい値信号レベルを交点検出回路１３０に設定するしきい値調整手段である。制御回路４０は、信号レベル調整回路１０による信号レベルの調整量をしきい値調整回路１５０に通知する。しきい値調整回路１５０は、複数の検出区間のそれぞれにおいて、選択回路１２０により選択された信号に係る信号レベル調整回路１０による信号レベルの調整量に基づいて、理想周期信号の１周期のうちの当該検出区間に対応する区間を特定する。センサ信号の波形が設計値に対する誤差をもたず、センサ信号の位相のみが設計値からずれている場合、信号レベル調整回路１０による信号レベルの調整量がわかれば、センサ信号の位相の設計値に対する誤差を特定することができる。しきい値調整回路１５０は、検出区間に対応する理想周期信号の区間に含まれる複数の異なる位相にそれぞれ対応する理想周期信号の複数の値に調整量を加算した値を、複数のしきい値信号レベルとして交点検出回路１３０に設定する。
【００９１】
図２０は、図１８の交点検出回路１３０Ａに設定されるしきい値信号レベルを示す波形図である。理想的なＶ相のセンサ信号と、Ｕ相及びＷ相のセンサ信号との交点により、３０度〜９０度の検出区間が決定され、この検出区間における３０度、３５度、４０度、…、９０度の位相を検出しようとする場合について考える。
【００９２】
しきい値信号レベルＴｈ１〜Ｔｈ１３は、理想的な位相及び波形を有する理想的なＶ相のセンサ信号のθ＝３０度、３５度、４０度、…、９０度にそれぞれ対応する値ｓｉｎ（θ＋１２０）を表す。実際のＶ相のセンサ信号は、その周期全体にわたって一様に、未知の誤差ａだけ設計値（理想的なＶ相）からずれている（ｓｉｎ（θ＋１２０＋ａ））。実際のＶ相のセンサ信号の信号レベルを、信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１の交点の信号レベルがしきい値信号レベルＴｈ１，Ｔｈ１３（すなわち、目標レベル）にそれぞれ一致するように調整することにより、調整されたＶ相の信号が得られる。ただし、調整されたＶ相の信号は、交点以外では、理想的なＶ相のセンサ信号に対して誤差を有する。このため、調整されたＶ相の信号としきい値信号レベルＴｈ１〜Ｔｈ１３との交点の位相を検出しても、これらの位相は、検出しようとしている３０度、３５度、４０度、…、９０度の位相には一致しない。
【００９３】
実施形態３では、しきい値信号レベルＴｈ１〜Ｔｈ１３に代えて、調整されたＶ相の信号と比較するための可変なしきい値信号レベルＴｈ１’〜Ｔｈ１３’を設定する。調整されたＶ相の信号に係る信号レベルの調整量に基づいて、理想的なＶ相のセンサ信号に対する実際のＶ相のセンサ信号の誤差ａを特定することができる。しきい値信号レベルＴｈ１’〜Ｔｈ１３’は、検出しようとしている３０度、３５度、４０度、…、９０度の位相にそれぞれ対応する実際のＶ相のセンサ信号ｓｉｎ（θ＋１２０＋ａ）の複数の値に、信号レベルの調整量を加算した値を表す。
【００９４】
センサ信号の位相の設計値に対する誤差ａを考慮した可変なしきい値信号レベルは、例えばテーブルとして、しきい値調整回路１５０に格納されていてもよい。しきい値調整回路１５０は、信号レベルの調整量に基づいて誤差ａを特定し、誤差ａに基づいてテーブルを参照することにより、可変なしきい値信号レベルを交点検出回路１３０に設定してもよい。また、しきい値調整回路１５０は、誤差ａ自体を計算することなく、信号レベル調整回路１０による信号レベルの調整量に基づいてテーブルを参照することにより、可変なしきい値信号レベルを交点検出回路１３０に設定してもよい。
【００９５】
しきい値調整回路１５０に格納された可変なしきい値信号レベルは、位相検出装置の外部から書き換えられてもよい。例えば、センサ信号に高調波が重畳したときなど、センサ信号が取得される環境が変化したときに、しきい値信号レベルは書きかえられてもよい。これにより、位相検出装置の精度を向上することができる。
【００９６】
実施形態３に係る位相検出装置によれば、センサ信号間の交点の位相を正確に検出できるだけでなく、各検出区間における交点以外の部分の位相を正確に検出することができる。これにより、実施形態３では、あるセンサ信号の位相がその周期全体にわたって一様に設計値からずれている場合でも、センサ信号の位相を高精度で検出することができる。
【００９７】
実施形態４．
図２１は、本発明の実施形態４に係るモータ駆動システムの構成を示すブロック図である。図２１のモータ駆動システムは、モータＭ１、センサＳ１〜Ｓ３、モータ制御回路１６０、モータ駆動回路１７０、及び図１２の位相検出装置の各構成要素を備える。
【００９８】
モータ制御回路１６０及びモータ駆動システムは、位相検出装置によって生成された位相情報信号Ｐｈｓｙｎに基づいてモータＭ１を駆動する駆動手段である。モータ制御回路１６０は、位相情報信号Ｐｈｓｙｎに基づいてモータＭ１の回転位置及び速度などを検出し、検出した回転位置及び速度に応じてモータＭ１を制御するようにＰＷＭ信号を発生してモータ駆動回路１７０に送る。モータ駆動回路１７０は、位相情報信号ｐｈＡ及びＰＷＭ信号に基づいて、モータＭ１の回転子を回転駆動させる駆動電流を発生し、駆動電流を複数のモータコイルに選択的に流す。
【００９９】
モータ制御回路１６０、モータ駆動回路１７０、及び図１２の位相検出装置の各構成要素は、モータＭ１のためのモータ駆動装置を構成する。
【０１００】
図２２は、図２１のモータ駆動回路１７０の構成を示す回路図である。モータ駆動回路１７０は、プリドライバ８０及びメインドライバ９０を備える。モータＭ１は例えばブラシレスＤＣモータである。モータＭ１は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のコイルを備え、これらのコイルはモータＭ１内でＹ結線されている。これらのコイルの他端は、メインドライバ９０内のスイッチ素子９１〜９６に接続されている。スイッチ素子９１〜９６は、電源側に接続されたハイサイドのスイッチ素子９１，９３，９５と、接地側に接続されたローサイドのスイッチ素子９２，９４，９６とを含む。プリドライバ８０は、制御回路８１と３個の駆動増幅器８２，８３，８４とを備える。プリドライバ８０は、各相のスイッチ素子９１〜９６を駆動するためのスイッチ制御信号ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬを生成してメインドライバ９０に送る。前記スイッチ制御信号ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬは３つのペアをなす。制御回路８１は、モータ制御回路１６０によって決定されたＰＷＭ信号のデューティサイクルで同期整流するモード、ローサイドのみをオンするモード、ハイサイド及びローサイドの両方をオフするモードのいずれかにモータ駆動回路１７０を切り換える。制御回路８１は、３つのモードのいずれかにモータ駆動回路１７０を切り換えるために、位相情報信号ｐｈＡの信号論理を参照する。
【０１０１】
図２３は、図２２のモータ駆動回路１７０の動作を示すタイミングチャートである。図２３は、各相のセンサ信号の信号論理に応じた各状態の切り換えの例を示す。これは、ブラシレスＤＣモータを駆動する方法として一般的な駆動方法である。
【０１０２】
モータ制御回路１６０は、回転しているモータＭ１のできるだけ正確な位相及び位置情報に基づいて、前述のＰＷＭ信号の然るべきデューティサイクルを制御し、ＰＷＭ信号をモータ駆動回路１７０に送る。なお、モータ制御回路１６０を設けず、ＰＷＭ信号の代わりに駆動電圧をモータ駆動回路１７０に入力し、モータ駆動回路１７０内においては、入力された駆動電圧を一定のフレーム周期を有する三角波と比較してＰＷＭ信号を生成してもよい。
【０１０３】
図２１のモータ駆動システムでは、センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３を、ブラシレスＤＣモータを駆動するために必要な相切り換え用のセンサと共用することができる。図２１のモータ駆動システムでは、追加センサなしで、従来よりも高い分解能の位相情報信号を使用することができる。
【０１０４】
図２４は、本発明の実施形態４の変形例に係るモータ駆動システムの構成を示すブロック図である。図２４のモータ駆動システムは、図２１のモータ駆動システムにおけるモータＭ１、センサＳ１〜Ｓ３、モータ制御回路１６０以外の構成要素を、半導体集積回路１８０として集積化している。一般に、モータ駆動回路１７０は元々、半導体集積回路として集積化されている。そこに、位相調整装置１、交点検出回路１１０，１３０、選択回路１２０、合成回路１４０を組み込むことで、寸法をほとんど増大させることなく、さらなる集積化を実現することができる。さらに、光学エンコーダがなくなる分、モータ駆動システムの小型化が可能となる。
【０１０５】
なお、半導体集積回路として集積する例としては、図２４の構成に限られず、例えば、位相調整装置１、交点検出回路１１０，１３０、選択回路１２０、合成回路１４０のみを集積化してもよいし、図２４の構成に加えてモータ制御回路１６０を集積してもよい。駆動相コイルを駆動するモータ駆動回路１７０は発熱源となるので、場合によってはモータ駆動回路１７０のみを半導体集積回路から切り離してもよい。
【０１０６】
図２１及び図２４のモータ駆動システムは、図１２の位相検出装置に代えて、図１８の位相検出装置の各構成要素を備えてもよい。
【０１０７】
実施形態５．
図２５は、本発明の実施形態５に係る画像形成装置の構成を示す図である。前述した各実施形態に係る位相調整装置、位相検出装置、及びモータ駆動装置は、モータを備える任意の電子機器、例えば、画像形成装置に組み込まれてもよい。図２５の画像形成装置は複数のモータを備え、さらに、これらのモータを駆動するために、前述した各実施形態に係る位相調整装置、位相検出装置、及びモータ駆動装置を備える。
【０１０８】
図２５に示す画像形成装置は、電子写真方式を利用したタンデム型中間転写方式の画像形成装置２００である。画像形成装置２００は、画像読取部２５０と、画像形成部２６０と、給紙部２７０と、排紙部２８０とを備えている。
【０１０９】
画像形成部２６０は、画像形成ユニット２０１Ｙ，２０１Ｍ，２０１Ｃ，２０１Ｂｋ、光書込ユニット２０６Ａ、転写ユニット２０７Ａ、ベルトクリーニング装置２０９、及びトナー補給容器２１２Ｂｋ，２１２Ｃ，２１２Ｍ，２１２Ｙを備える。画像形成ユニット２０１Ｙ，２０１Ｍ，２０１Ｃ，２０１Ｂｋは、感光体ドラム２０２Ｙ，２０２Ｍ，２０２Ｃ，２０２Ｂｋ、帯電ローラ２０３Ｙ，２０３Ｍ，２０３Ｃ，２０３Ｂｋ、現像装置２０４Ｙ，２０４Ｍ，２０４Ｃ，２０４Ｂｋ、及びクリーニング装置２０５Ｙ，２０５Ｍ，２０５Ｃ，２０５Ｂｋをそれぞれ備える。クリーニング装置２０５Ｙ，２０５Ｍ，２０５Ｃ，２０５Ｂｋは、クリーニングブレード２０５ａ及び収納容器２０５ｂ等をそれぞれ備える。転写ユニット２０７Ａは、中間転写ベルト２０７、支持ローラ２１１ａ，２１１ｂ、及び１次転写ローラ２０８Ｙ，２０８Ｍ，２０８Ｃ，２０８Ｂｋを備える。ベルトクリーニング装置２０９は、クリーニングブレード２０９ａ、搬送コイル２０９ｂ、及びクリーニング対向ローラ２０９ｃを備える。
【０１１０】
給紙部２７０は、給紙カセット２１７ａ，２１７ｂ、給紙ローラ２１８、分離ローラ２１９、及び手差トレイ２２２を備える。給紙カセット２１７ａ，２１７ｂは用紙Ｐを収容する。
【０１１１】
画像形成装置２００の装置本体２４５は、通常搬送路２２９又は両面搬送路２３０に沿って用紙Ｐを搬送するための構成要素を含む。用紙Ｐを搬送するための構成要素は、２次転写ユニット２１０Ａ、定着ユニット２１３、搬送ローラ対２２０，２２８ａ，２２８ｂ，２２８ｃ、レジストローラ２２１、給紙ローラ２２３、及び切替爪２２６ａ，２２６ｂを備える。２次転写ユニット２１０Ａは、２次転写ローラ２１０及び２次転写部２１０ａを備える。定着ユニット２１３は、定着ローラ２１４及び加圧ローラ２１５を備える。
【０１１２】
排紙部２８０は、排紙ローラ対２２４ａ，２２４ｂ，２２５、及び第２排紙トレイ２４１を備える。
【０１１３】
画像形成装置２００の装置本体２４５はさらに、制御部２３５、画像濃度センサ２１６、及び温湿度センサ２４２を備える。
【０１１４】
画像形成装置２００の内部には、感光体ドラム２０２Ｙ，２０２Ｍ，２０２Ｃ，２０２Ｂｋを駆動するためのモータ、及び給紙ローラ２１８を駆動するためのモータなど、さまざまなモータが設けられる。制御部２３５の内部には、これらのモータを駆動するために、前述した各実施形態に係る位相調整装置、位相検出装置、及びモータ駆動装置が設けられる。
【０１１５】
図２５の画像形成装置は、上述した電子写真方式の画像形成装置に限らず、例えば、プリンタ、プロッタ、ワードプロセッサ、ファクシミリ、複写機等、またはこれら２つ以上の機能を備えた複合機等の画像形成装置にも適用可能である。
【０１１６】
前述した各実施形態に係る位相調整装置、位相検出装置、及びモータ駆動装置は、シート状のプリプレグ又は紙幣等を搬送するための搬送ローラ及びそれを駆動するモータ等を備える搬送装置に組み込まれてもよい。前述した各実施形態に係る位相調整装置、位相検出装置、及びモータ駆動装置は、画像形成装置及び搬送装置だけでなく、自動車、ロボット、アミューズメント機器など、モータを備えた他の分野の装置に適用されてもよい。
【０１１７】
変形例．
以上の説明では、モータＭ１の回転子Ｍ１ａは６個の磁極を有し、センサＳ１〜Ｓ３は、回転子Ｍ１ａの回転に応じてＷ相、Ｕ相、Ｖ相のセンサ信号が順に発生するように配置され、各センサ信号は電気角１２０度の位相差を互いに有していた。しかしながら、本発明の構成はこれに限定されない。例えば、回転子Ｍ１ａは１０個の磁極を有し、センサＳ１〜Ｓ３はＵ相、Ｖ相、Ｗ相のセンサ信号が順に発生するように配置され、各センサ信号は電気角６０度の位相差を互いに有していてもよい。本明細書で説明した原理は、各センサ信号が電気角９０度以上の位相差を互いに有していれば、一般的な３相ブラシレスモータに適用可能である。
【０１１８】
各センサ信号の波形は、正弦波に限らず、正弦波に準じた波形又は台形波に準じた波形などであってもよい。回転子Ｍ１ａが回転することで発生する磁束密度は正弦波状に変化する場合が多く、従って、各センサ信号も正弦波である場合が多い。ただし、回転子Ｍ１ａが回転することで発生する磁束密度及びセンサ信号は、必ずしも正確な正弦波ではなく、歪んだ正弦波であることがある。また、センサＳ１〜Ｓ３により検出する磁束密度がその許容値を超えるために起こる磁気飽和により、センサ信号が飽和して台形波に近い波形を有することもある。本明細書で説明した原理は、センサ信号間の交点の位相が設計値からずれたことに応じて、交点の信号レベルが設計値からずれるのであれば、任意の波形を有するセンサ信号に適用可能である。正弦波に近い信号であるほど、信号レベルの調整量を容易に計算することができる。図１６の例では、電気角−６０度〜＋６０度の区間において正弦波又はそれに近い波形の信号であれば、センサ信号間の正確な位相を検出することができる。正弦波ではなく台形波に近くても同様に、信号レベルの調整量を容易に計算することができる。
【０１１９】
以上の説明では、各センサ信号が単一周波数の正弦波であることを前提としていたが、実際には、各センサ信号は様々な高調波成分が加算されている可能性がある。本明細書で説明した原理をそのようなセンサ信号にも適用するため、高調波成分を観測し、高調波成分を考慮した演算係数を制御回路４０に通知して調整量を計算させてもよい。これにより、センサ信号間の交点の位相を調整する精度を高めることができる。
【０１２０】
センサＳ１〜Ｓ３は、モータＭ１の複数相のコイルの転流電流を切り換えるために使用されるセンサと共用されてもよい。これにより、センサＳ１〜Ｓ３を新たに追加しなくてもよいので、追加部品のコストを削減することができる。
【０１２１】
位相調整装置１は、信号レベル調整回路１０の前段に、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号の信号レベルを互いに均一化する増幅回路をさらに備えてもよい。センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３からのＵ相、Ｖ相、及びＷ相のセンサ信号は、それらのコモンレベル又は振幅が互いに均一ではないことがある。また、各センサ信号は、電気的に非常に小さい振幅を有することがある。各センサ信号の信号レベルが互いに均一にして、かつ振幅を大きくすることにより、各センサ信号の位相をより正確に検出することができる。
【０１２２】
位相調整装置１は、モータＭ１に設けられたセンサＳ１〜Ｓ３から取得されたセンサ信号に限らず、互いに位相差を有し、互いに同じ周期で周期的かつ連続的に変化する複数の周期信号であれば、任意の周期信号間の交点の位相を調整することができる。
【０１２３】
モータＭ１の回転子の磁極の個数と、モータＭ１におけるセンサＳ１〜Ｓ３の位置とは、入力装置２を介して制御回路４０に予め設定されてもよく、それに代わって、交点の信号レベルの周期性に基づいて制御回路４０自体により決定されてもよい。後者の場合、入力装置２を介した設定が不要になるので、位相調整装置１の利便性が向上する。
【０１２４】
本発明の態様に係る位相調整装置、位相検出装置、モータ駆動装置、モータ駆動システム、画像形成装置、及び搬送装置によれば、以下の構成を備えたことを特徴とする。
【０１２５】
本発明の第１の態様に係る位相調整装置によれば、
互いに位相差を有し、互いに同じ周期で周期的かつ連続的に変化する複数の周期信号間の交点の位相を調整する位相調整装置であって、
前記交点の信号レベルを検出する信号レベル検出手段と、
前記複数の周期信号のうちの少なくとも１つの周期信号の信号レベルを調整する信号レベル調整手段とを備え、
前記信号レベル調整手段は、前記複数の周期信号の位相に基づく複数の調整区間のそれぞれにおいて、前記複数の周期信号のうちの２つの周期信号の交点の信号レベルが目標レベルに対して差を有するとき、前記差を減少させるように、前記２つの周期信号のうちの一方の信号レベルを調整することを特徴とする。
【０１２６】
本発明の第２の態様に係る位相調整装置によれば、第１の態様に係る位相調整装置において、
前記複数の周期信号のそれぞれについて複数の調整区間が決定され、
前記複数の周期信号のうちの任意の１つの周期信号について決定された前記複数の調整区間は、前記複数の周期信号のうちの他の２つの周期信号間の交点の位相において境界を有することを特徴とする。
【０１２７】
本発明の第３の態様に係る位相調整装置によれば、第１の態様に係る位相調整装置において、
前記複数の周期信号のそれぞれについて複数の調整区間が決定され、
前記複数の周期信号のうちの任意の１つの周期信号について決定された前記複数の調整区間は、前記複数の周期信号のうちの他の周期信号と所定の基準信号レベルとの交点の位相において境界を有することを特徴とする。
【０１２８】
本発明の第４の態様に係る位相調整装置によれば、第１〜第３のうちの１つの態様に係る位相調整装置において、
前記複数の周期信号は、所定個数の磁極を有する回転子を備えたモータにおいて回転軸の周りに所定角度差を互いに有して設けられた複数の磁気センサからそれぞれ取得され、前記回転子の回転に起因する磁束の変化をそれぞれ表すことを特徴とする。
【０１２９】
本発明の第５の態様に係る位相調整装置によれば、第４の態様に係る位相調整装置において、
前記目標レベルは、前記回転子の磁極の個数と、前記モータにおける前記複数の磁気センサの位置と、前記複数の周期信号の最大値及び最小値とに基づいて決定されることを特徴とする。
【０１３０】
本発明の第６の態様に係る位相調整装置によれば、第４の態様に係る位相調整装置において、
前記複数の周期信号は、前記複数の周期信号間の交点のうち、互いに同じ信号レベルを有するように予め決められた複数の交点を含む１つ又は複数の交点群を有し、
前記目標レベルは、前記交点群に含まれる交点の信号レベルであって、前記信号レベル検出手段によって検出された信号レベルの平均値であることを特徴とする。
【０１３１】
本発明の第７の態様に係る位相検出装置によれば、
第１〜第６の態様のうちの１つに係る位相調整装置と、
前記信号レベル調整手段から出力された前記複数の周期信号間の交点の位相を検出する第１の交点検出手段と、
前記信号レベル調整手段から出力された前記複数の周期信号と所定の基準信号レベルとの交点の位相を検出する第２の交点検出手段と、
前記信号レベル調整手段から出力された前記複数の周期信号間の交点の位相に境界を有する複数の検出区間のそれぞれにおいて、前記信号レベル調整手段から出力された前記複数の周期信号のうちで最も線形性が高い周期信号を選択する選択手段と、
前記複数の検出区間のそれぞれにおいて、前記選択手段により選択された周期信号と、当該検出区間に含まれる複数の異なる位相にそれぞれ対応する複数のしきい値信号レベルとの交点の位相を検出する第３の交点検出手段と、
前記第１〜第３の交点検出手段によってそれぞれ検出された複数の交点の位相を示す位相情報信号を生成する合成手段とを備えることを特徴とする。
【０１３２】
本発明の第８の態様に係る位相検出装置によれば、第７の態様に係る位相検出装置において、
前記複数のしきい値信号レベルは、前記複数の検出区間のそれぞれにおいて、理想的な波形を有する理想周期信号の１周期のうちの当該検出区間に対応する区間に含まれる複数の異なる位相にそれぞれ対応する前記理想周期信号の複数の値を有することを特徴とする。
【０１３３】
本発明の第９の態様に係る位相検出装置によれば、第７の態様に係る位相検出装置において、
前記位相検出装置は、可変な値をそれぞれ有する前記複数のしきい値信号レベルを前記第３の交点検出手段に設定するしきい値調整手段をさらに備え、
前記しきい値調整手段は、
前記複数の検出区間のそれぞれにおいて、前記選択手段により選択された周期信号に係る前記信号レベル調整手段による信号レベルの調整量に基づいて、理想的な波形を有する理想周期信号の１周期のうちの当該検出区間に対応する区間を特定し、
前記検出区間に対応する前記理想周期信号の区間に含まれる複数の異なる位相にそれぞれ対応する前記理想周期信号の複数の値に前記調整量を加算した値を、前記複数のしきい値信号レベルとして前記第３の交点検出手段に設定することを特徴とする。
【０１３４】
本発明の第１０の態様に係るモータ駆動装置によれば、
所定個数の磁極を有する回転子を備えたモータを駆動するモータ駆動装置であって、
前記モータの回転軸の周りに所定角度差を互いに有して設けられた複数の磁気センサであって、前記回転子の回転に起因する磁束の変化をそれぞれ表す前記複数の周期信号を発生する複数の磁気センサと、
第７〜第９のうちの１つの態様に係る位相検出装置と、
前記位相情報信号に基づいて前記モータを駆動する駆動手段とを備えることを特徴とする。
【０１３５】
本発明の第１１の態様に係るモータ駆動システムによれば、
第１０の態様に係るモータ駆動装置と、
モータとを備えることを特徴とする。
【０１３６】
本発明の第１２の態様に係る画像形成装置によれば、
第１１の態様に係るモータ駆動システムを備えることを特徴とする。
【０１３７】
本発明の第１３の態様に係る搬送装置によれば、
第１１の態様に係るモータ駆動システムを備えることを特徴とする。
【符号の説明】
【０１３８】
１，１Ａ…位相調整装置、
２…入力装置、
１０…信号レベル調整回路、
１１…Ｕ相信号レベル調整回路、
１２…Ｖ相信号レベル調整回路、
１３…Ｗ相信号レベル調整回路、
１１ａ〜１３ａ…演算増幅器、
１１ｂ〜１３ｂ…可変電圧源、
２０…交点検出回路、
２１〜２３…比較器、
３０…信号レベル検出回路、
４０，４０Ａ…制御回路、
５０…交点検出回路、
５１〜５３…比較器、
８０…プリドライバ、
８１…制御回路、
８２，８３，８４…駆動増幅器、
９０…メインドライバ、
９１〜９６…スイッチ素子、
１１０…交点検出回路、
１１１〜１１３…比較器、
１２０…選択回路、
１３０，１３０Ａ…交点検出回路、
１３１−１〜１３１−Ｎ，１３２−１〜１３２−Ｎ…比較器、
１３３，１３４，１３５…電圧源、
１３７−１〜１３７−Ｎ，１３８，１３８−１〜１３８−Ｎ，１３９−１〜１３９−Ｍ…抵抗、
１４０…合成回路、
１５０…しきい値調整回路、
１６０…モータ制御回路、
１７０…モータ駆動回路、
１８０…半導体集積回路、
Ｍ１…モータ、
Ｍ１ａ…回転子、
Ｐ１〜Ｐ６…磁極、
Ｒ１１〜Ｒ１４，Ｒ２１〜Ｒ２４，Ｒ３１〜Ｒ３４…抵抗、
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…センサ、
ＳＥＬ１，ＳＥＬ２…セレクタ回路、
ＳＷ…スイッチ、
２０１Ｙ、２０１Ｍ、２０１Ｃ、２０１Ｂｋ…画像形成ユニット（作像手段）、
２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｂｋ…感光体ドラム（像担持体の一例）、
２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｂｋ…帯電ローラ（帯電手段、帯電装置の一例）、
２０４Ｙ、２０４Ｍ、２０４Ｃ、２０４Ｂｋ…現像装置（現像手段、現像装置の一例）、
２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｂｋ…クリーニング装置、
２０６Ａ…光書込ユニット（露光手段の一例）、
２０７Ａ…転写ユニット、
２０７…中間転写ベルト（中間転写体の一例）、
２０８Ｙ、２０８Ｍ、２０８Ｃ、２０８Ｂｋ…１次転写ローラ（１次転写手段、１次転写装置の一例）、
２０９…ベルトクリーニング装置、
２１０…２次転写ローラ（２次転写手段、２次転写装置の一例）、
２１０Ａ…２次転写ユニット、
２１０ａ…２次転写部、
２１３…定着ユニット（定着手段、定着装置の一例）、
２１７ａ、２１７ｂ…給紙カセット、
２２１…レジストローラ、
２２９…通常搬送路、
２３０…両面搬送路、
２３５…制御部（制御装置の一例）、
２４２…温湿度センサ（絶対湿度検知手段の一例）、
２４５…装置本体、
２５０…画像読取部、
２６０…画像形成部（作像手段の一例）、
２７０…給紙部、
２８０…排紙部、
２９０…給紙搬送部、
Ｐ…用紙（転写材、シートの一例）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１３９】
【特許文献１】特開２０１３−０９９０２３号公報
【特許文献２】特許第４４５３７５８号公報
【特許文献３】特許第４７８００３８号公報
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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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１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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