(57)【要約】【課題】素早くかつ安定にモータを起動することができるモータ駆動制御装置を提供する。【解決手段】モータ１０を停止状態から起動するときは第１の駆動方式である矩形波駆動により回転駆動し、回転中は矩形波駆動または第２の駆動方式である正弦波駆動を切り替えて回転駆動する。これにより、回転位置が正確に得られない起動時は分解能の低い回転位置情報だけでも高トルクを発生可能な駆動方式でモータを駆動し、起動して高分解能の回転位置が得られるようになってから、正弦波駆動に駆動方式を切り替えることができる。そのため、素早くかつ安定にモータを起動することができる。【選択図】図１
2012257429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数相のコイルを有するモータの前記コイルに周期的な電流を流して前記モータの回転子を回転駆動するモータ駆動制御装置であって、
前記回転子の回転位置に応じて変化する回転検出信号を出力する回転センサと、
前記回転検出信号から、前記回転位置を示す第１の位置信号を出力する第１の位置検出手段と、
前記回転検出信号を逓倍して、前記第１の位置信号より高分解能に前記回転位置を示す、第２の位置信号を出力する第２の位置検出手段と、
前記第１の位置信号に基づいて前記周期的な電流を転流する第１の駆動方式と、前記第２の位置信号に基づいて前記周期的な電流を転流する第２の駆動方式により回転子を回転駆動する駆動転流手段と
を備え、
前記駆動転流手段は、前記回転子を停止状態から起動するときは前記第１の駆動方式により前記回転子を回転駆動し、前記回転子が回転中は、前記第１の駆動方式または前記第２の駆動方式を切り替えて前記回転子を回転駆動可能なことを特徴とするモータ駆動制御装置。
【請求項２】
前記第２の位置検出手段は、前記回転検出信号と前記第２の位置信号の誤差の大きさを判定し、結果を同期信号として出力する同期判定手段を備え、
前記駆動転流手段は、前記同期信号に従って前記第１の駆動方式と前記第２の駆動方式を切り替えることを特徴とする、請求項１記載のモータ駆動制御装置。
【請求項３】
前記第２の位置検出手段は、前記回転検出信号を逓倍する位相同期回路を備え、
前記同期判定手段は、位相同期ループの同期状態を判定し、判定結果を同期信号として出力するロック判定手段であることを特徴する、請求項２に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項４】
前記第１の駆動方式は、前記コイルに矩形波状の電流を流す矩形波駆動であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項５】
前記第２の駆動方式は、前記コイルに正弦波状の電流を流す正弦波駆動であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項６】
前記回転センサは、ホールセンサおよび周波数発生器を備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項７】
前記回転センサは、ホールセンサおよびロータリーエンコーダを備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数相のコイルを有するモータの回転駆動を制御するモータ駆動制御装置及びこれを備える画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
家電製品、ＯＡ機器、車両走行用電動機等の分野において、ブラシレスモータが広く利用されており、例えば、互いに１２０度の位相差をもって設けられた３相のコイルを持つブラシレスモータならば、電気角６０度ごとに回転子位置を検出する位置検出手段が備えられ、その検出位置に従って所定の相に電気角１２０度ずつ一定の矩形波電流を流す矩形波駆動が知られている。なお一般的に、位置検出手段には３個のホールＩＣが用いられ、出力する３相のホール信号が電気角６０度毎に信号レベルが変化するよう配置されている。
【０００３】
さらに、矩形波駆動において問題となる騒音・振動の低減を目的として、回転子の回転位置に応じて位相が変化する正弦波電流を３相のコイルに流して、回転子を回転駆動する正弦波駆動方式が知られているが、回転子の角度に従って位相を変化させた駆動電圧をコイル端子に印加して正弦波電流を流すためには、回転子の角度を高分解能で知る必要があり、例えばモータの回転軸に高分解能エンコーダを設けるため、コスト増加の原因となる。
【０００４】
これに対して、特許第３５００３２８号公報（特許文献１）では、ホール信号の信号変化周期（電気角６０度相当）を測定して、測定した周期の長さに基づいて逓倍クロックを生成するパルス生成手段を設け、前記ホール信号の変化点を基準に前記逓倍クロックのパルス数をカウントして、前記ホール信号の検出分解能である電気角６０度よりも高分解能に回転子位置を得、この検出した回転位置に基づいて正弦波を生成している。これにより、高分解能エンコーダを使用せずに、ブラシレスモータを正弦波駆動することができるとしている。
【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、特許文献１に記載の手法は、ホール信号の変化周期（電気角６０度相当）を測定し、その測定周期の１／３２の周期のパルス信号を、ホール信号の次の変化周期（次の電気角６０度相当）中に生成し、前記パルス信号のパルス数をカウントして求めた回転位置を用いて正弦波を生成するため、停止状態からの起動時は、１つ前のホール信号の変化周期が不明であり、正しい回転位置を知ることができない。正弦波駆動では、回転位置の検出誤差が大きくなるに従って、効率や発生トルクが著しく低下するため、起動時間が長くなる、起動できないという課題がある。
【０００６】
また、パルス信号の周期は電気角６０度ごとにしか変更されないため、ホール信号の変化周期が時間とともに変化する起動直後の加速時や意図的な変速時において、周期測定が反映される次の電気角６０度の区間では、すでにその周期とは異なる周期で回転していることになる。このため上記回転位置の検出誤差は大きくなり、その結果、コイルに流す正弦波電流の位相ずれやひずみが大きくなり、回転子の回転が乱れたり、脱調が発生するという問題がある。
【０００７】
本発明は、従来のモータ駆動制御装置における上述の問題を解決し、素早くかつ安定にモータを起動することができるモータ駆動制御装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題は、本発明により、複数相のコイルを有するモータの前記コイルに周期的な電流を流して前記モータの回転子を回転駆動するモータ駆動制御装置であって、前記回転子の回転位置に応じて変化する回転検出信号を出力する回転センサと、前記回転検出信号から、前記回転位置を示す第１の位置信号を出力する第１の位置検出手段と、前記回転検出信号を逓倍して、前記第１の位置信号より高分解能に前記回転位置を示す、第２の位置信号を出力する第２の位置検出手段と、前記第１の位置信号に基づいて前記周期的な電流を転流する第１の駆動方式と、前記第２の位置信号に基づいて前記周期的な電流を転流する第２の駆動方式により回転子を回転駆動する駆動転流手段とを備え、前記駆動転流手段は、前記回転子を停止状態から起動するときは前記第１の駆動方式により前記回転子を回転駆動し、前記回転子が回転中は、前記第１の駆動方式または前記第２の駆動方式を切り替えて前記回転子を回転駆動可能なことにより解決される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のモータ駆動制御装置によれば、モータの加速時あるいは変速時でも回転子の回転乱れや脱調の発生を抑制でき、また、起動時において、素早く安定に起動して、低振動、低騒音の駆動方式へ速やかに移行することができる。
【００１０】
請求項８の画像形成装置によれば、画像形成装置における各部の駆動手段であるモータを素早くかつ安定に起動することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るモータ駆動制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】モータの回転子と、その位置を検出するホールセンサを示す模式図である。
【図３】そのホールセンサから出力されるホール信号を示す図である。
【図４】プリントコイル型ＦＧセンサの構成を示す図である。
【図５】角度検出器の構成を示すブロック図である。
【図６】ホール信号およびＦＧ信号と角度検出器の動作を示す図である。
【図７】転流回路の構成を示す回路図である。
【図８】その転流回路の上側アームの構成を示す回路図である。
【図９】矩形波駆動部の構成を示すブロック図である。
【図１０】ホール信号と矩形波駆動の相論理を示す図である。
【図１１】相論理とゲート信号の関係を示す図である。
【図１２】矩形波駆動でモータを回転駆動する際の相状態を示す図である。
【図１３】正弦波駆動部の構成を示す図である。
【図１４】角度カウントと振幅が正規化された正弦波形の位相関係を示す図である。
【図１５】正弦波ＰＷＭ器の動作を示す図である。
【図１６】本発明を適用した画像形成装置の一例を示す断面構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るモータ駆動制御装置の構成例を示すブロック図であり、本発明の第１の実施形態を示すものである。また、図２は、モータの回転子と、その位置を検出するホールセンサを示す模式図である。
【００１３】
これらの図において、ブラシレスモータ１０は、互いに１２０度の位相差をもち、Ｙ字結線されたＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３相で構成されるコイル１２と、コイル１２と対向する位置に配置され、図２に示すように、Ｓ極，Ｎ極が交互に並んだ永久磁石である回転子１１（図１では省略）を有している。なお、本実施例における回転子１１の永久磁石は８極（極ペア数は４）とする。
【００１４】
ホールセンサ１５は、図２に示すように、回転子１１の近傍に固定して配置された３つのホールＩＣにより構成される。ホールＩＣは、ホール素子とホールアンプを１つのパッケージに封入したＩＣであり、回転子の磁界の変化に応じて、図３に示すように互いに１２０度の位相差をもつ２値のホール信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷを出力するよう配置する。このとき、ホール信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷの３つを合わせると、１周期内に等位相間隔に６つの信号エッジがあり、その６点で回転子位置を検出することができ、ホール信号１周期を電気角３６０度とすると、６０度毎に回転子の位置を検出することが可能である。また、回転子１１が８極であることから回転子１回転についてホール信号４周期（極数の半分）を出力する。
なお、以下の説明において、３つのホール信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷの全てを示す場合、ホール信号ＨＧと記述する。
【００１５】
図１に戻り、ＦＧセンサ１６は、回転子１１の回転数に応じて周波数が変化するパルス信号である、ＦＧ信号を出力する周波数発生器（Frequency Generator）であり、図４に示すように、回転子１１の磁極に沿って固定子側の電子基板上に形成されたコイル配線１６ａと、コイル配線１６ａに生じる信号を増幅および整形して、２値のパルス信号であるＦＧ信号として出力するＦＧアンプ１６ｂにより構成される。本実施例において、回転子１１の１回転に対して、パルス信号ＦＧは３６パルス出力されるものとする。
【００１６】
図４に示す、本実施例におけるＦＧセンサ１６はプリントコイル型ＦＧと呼ばれ、コイル配線を電子基板上の配線作製プロセスにより実現できるため、安価で精度が良いという特徴がある。ＦＧセンサ１６の替わりに、例えば低分解能で安価な光学式エンコーダ等を用いる構成としてもよい。
なお、ホールセンサ１５およびＦＧセンサ１６は本発明の回転センサに相当し、ホール信号ＨＧおよびＦＧ信号ＦＧは本発明の回転検出信号に相当する。
【００１７】
制御器２０（図１）は、回転子を目標速度で回転させるために、ＦＧ信号を目標と比較して、コイル１２の端子に印加する電圧の振幅を示す制御出力Ａｍｐを出力する。以下、制御器２０の構成を説明する。
【００１８】
目標周波数発生器２１は、ブラシレスモータ１０の目標回転数に対応する目標周波数のパルス信号を発生する。なお、目標周波数のパルス信号を装置外部から入力する構成として、目標周波数発生器２１を備えない構成や、目標周波数発生器２１の出力と外部から入力されるパルス信号とから、目標周波数のパルス信号を選択可能とする構成としてもよい。
【００１９】
周波数比較器２２は、ＦＧセンサ１６が出力するＦＧ信号の周波数と、目標周波数発生器２１が出力するパルス信号の周波数を比較し、両者の周波数の差に応じた誤差信号を出力するようになっている。
【００２０】
誤差増幅器２３は、周波数比較器２２が出力する誤差信号を増幅し、目標周波数に対応するモータの回転速度とモータの実際の回転速度がほぼ等しくなるように、制御器出力Ａｍｐを出力する。このとき、誤差増幅器２３はＦＧ信号の周波数が目標周波数より低いときは、正の符号の制御データを出力するものとする。なお、誤差増幅器２３は、誤差信号の増幅のみに限るものではなく、誤差信号の低域成分を積分したり、誤差信号の高域のノイズ成分を減衰するフィルタを含む構成としてもよい。
【００２１】
なお、制御器出力Ａｍｐは、回転子１１を駆動するためにコイル１２の端子に印加する周期的に変化する電圧波形の振幅を示す指令値である。
以上が、制御器２０の構成である。
【００２２】
ホール検出部１８（図１）は、図１０の上段から中段に示すように、３相のホール信号ＨＵ、ＨＶ、ＨＷのハイ，ローの組み合わせを検出して、回転子位置を示す番号をホール状態Ｈｓｔａｔｅとして出力する。本実施例においては独立の構成としているが、後述する矩形波駆動部５０と一体の構成としてもよい。
なお、ホール検出部１８は本発明における第１の位置検出手段に相当し、ホール状態Ｈｓｔａｔｅは第１の位置信号に相当する。
【００２３】
角度検出器７０（図１）は、ホール信号ＨＧとＦＧ信号ＦＧに基づいて、モータ回転子１１の位置を高分解能に示す角度カウントＰｈＣｎｔを出力する。本実施例においては、角度カウントＰｈＣｎｔはホール信号ＨＧ１周期当たり２８８カウント（０〜２８７カウント）の分解能で示すとする。
【００２４】
次に、図５及び図６を参照して、角度検出器７０の構成と動作について説明する。
まず、図５は角度検出器７０の構成を示すブロック図である。この図において、位相同期回路７１は、ＦＧ信号ＦＧに位相同期するＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路であり、角度クロックＳｉｎＣｌｋおよびロック信号Ｌｏｃｋを出力する。詳細には、ＦＧ信号ＦＧの立ち上がりエッジと、出力するＶＣＯクロックＶｃｏＣｌｋの位相とを比較し、比較結果に応じてＶＣＯクロックＶｃｏＣｌｋの周波数を可変する。結果として、ＦＧ信号ＦＧに位相同期したＶＣＯクロックＶｃｏＣｌｋを発生し、ＶＣＯクロックＶｃｏＣｌｋを分周して角度クロックＳｉｎＣｌｋを出力する。本実施例においては、ＶＣＯクロックＶｃｏＣｌｋの周波数はＦＧ信号ＦＧの周波数の１２８逓倍であり、角度クロックＳｉｎＣｌｋはＶＣＯクロックＶｃｏＣｌｋを４分周した信号とする。なお、位相同期回路７１は本発明における位相同期回路に相当する。
【００２５】
ここで、図５を用いて、位相同期回路７１の構成を説明する。
エッジ検出器７２は、ＦＧ信号ＦＧの立ち上がりエッジを検出して、ＦＧエッジ検出信号を出力する。
【００２６】
カウンタ７３は、後述するＶＣＯ７８が出力するＶＣＯクロックＶｃｏＣｌｋが入力され、ＶＣＯクロックＶｃｏＣｌｋが入力されるごとにダウンカウントし、１２７から０までを繰り返しカウントする７ビット幅のカウンタであり、カウント値を出力する。
【００２７】
レジスタ７４は、ＦＧエッジ検出信号が入力されるタイミングでカウンタ７３のカウント値をラッチ（保持）するように構成されており、ラッチした値を位相差ＰｈＤａｔとして出力する。
【００２８】
ただし、位相差ＰｈＤａｔにおいては、ラッチした７ビットのカウント値を２の補数と考え、−６４から＋６３の範囲を示すとする。このとき、位相差ＰｈＤａｔの値は、ＦＧ信号ＦＧとＶＣＯクロックＶｃｏＣｌｋが位相差なしの場合は、ＦＧエッジ検出信号が発生したときにカウンタ値が「０」であり、ＶＣＯクロックＶｃｏＣｌｋが遅れ位相ときは、＋１から＋６３までの正の位相差を、ＶＣＯクロックＶｃｏＣｌｋが進み位相のときは、−１から−６４までの負の位相差となる。
【００２９】
増幅器７５は、位相差ＰｈＤａｔを増幅して加算器７７へ出力する。
積分器７６は、位相差ＰｈＤａｔを積分して加算器７７へ出力する。
加算器７７は、増幅器７５と積分器７６の出力を加算してＶＣＯ７８へ出力する。
【００３０】
以上の、増幅器７５、積分器７６、加算器７７の構成により、ＦＧ信号ＦＧの周波数が一定のとき、積分器７６の出力が平均的に一定になり、位相差ＰｈＤａｔは定常的な誤差を持たず、平均的に「０」に制御される。
【００３１】
ＶＣＯ７８は、デジタル式の電圧制御発信器であり、加算器７７の出力信号の値に比例した周波数のＶＣＯクロックＶｃｏＣｌｋを出力する。なお、ＶＣＯ７８は、加算器７７の出力をＤ／Ａ変換してアナログ電圧に変換して、アナログ式のＶＣＯとして構成してもよい。詳細には、位相差ＰｈＤａｔが正ならば、より周波数を高くしてカウンタ位相を進ませ、位相差ＰｈＤａｔが負ならば、より周波数を低くしてカウンタ位相を遅らせる。この結果、位相差ＰｈＤａｔの値が「０」になるようＶＣＯクロックＶｃｏＣｌｋの周波数とカウンタ７３のカウント値が制御される。なお、本実施例において、ＶＣＯクロックＶｃｏＣｌｋの周波数は、ＦＧ信号ＦＧの１２８逓倍に相当する。
【００３２】
分周器７９は、ＶＣＯクロックＶｃｏＣｌｋを分周して、正弦波生成用のクロック信号である角度クロックＳｉｎＣｌｋを出力する。本実施例において分周比は４分周とする。
【００３３】
本実施例において、角度クロックＳｉｎＣｌｋの周波数はＦＧ信号ＦＧの周波数の３２倍になり、ＦＧ信号ＦＧの周波数はホール信号ＨＧの周波数の９倍であることから、角度クロックＳｉｎＣｌｋの周波数はホール信号ＨＧの周波数の２８８倍になる。
【００３４】
ロック判定部８０は、位相差ＰｈＤａｔの値を監視し、所定時間以上継続して、位相差ＰｈＤａｔが「０」を中心とした所定範囲内という条件を満たした場合、ＰＬＬ回路が「ロック状態」と判定し、ロック信号Ｌｏｃｋをハイレベルに設定する。一方、「ロック状態」でないときは、ロック信号Ｌｏｃｋはローレベルとする。
【００３５】
同様に、「ロック状態」において、所定時間以上継続して、位相差ＰｈＤａｔが「０」を中心とした所定範囲外という条件を満たした場合は、「ロック状態」解除と判定して、ロック信号Ｌｏｃｋをローレベルにする。
【００３６】
さらに、図示しないが、「ロック状態」において、所定の時間内にＦＧエッジが検出されない場合も「ロック状態」解除と判定して、ロック信号Ｌｏｃｋをローレベルにする。これにより、回転子の回転が低速になると自動的にＰＬＬ回路のロックが外れたと判定して、ロック信号Ｌｏｃｋがローレベルになる。
【００３７】
本実施例においては、ロック信号Ｌｏｃｋをそのまま後述する駆動転流器に出力しているが、ＰＬＬが「ロック状態」になった後、ホール信号の最初のエッジが到来してからロック信号Ｌｏｃｋをハイレベルに変化させる構成としてもよい。
【００３８】
以上が、位相同期回路７１の構成である。
なお、位相同期回路７１が本発明における位相同期回路に相当し、ロック判定部８０が本発明における同期判定手段またはロック判定手段に相当する。また、ロック信号Ｌｏｃｋが本発明における同期信号に相当する。
【００３９】
次に、角度カウンタ８１を説明する。
角度カウンタ８１は、位相同期回路７１が出力する角度クロックＳｉｎＣｌｋとロック信号Ｌｏｃｋと、ホール信号ＨＧに基づいて、ホール信号ＨＧの１周期内の位相を高分解能に示す角度カウントＰｈＣｎｔを出力する。
【００４０】
詳細には、角度カウンタ８１は、ホール信号ＨＧの全てのエッジを検出するホールエッジ検出手段と、角度クロックＳｉｎＣｌｋを０から２８７まで繰り返しアップカウントするカウンタとを備え、図６に示すように、ロック信号Ｌｏｃｋがローレベル（ＰＬＬ回路が「ロック状態」でない）の場合は、ホール信号ＨＧのエッジを検出するごとに、検出したエッジに対応するカウンタロード値をカウンタへロードする。ホール信号ＨＧの各エッジに対応するカウンタロード値は以下の通り定められている。
（１）ホール信号ＨＷの立ち上がりエッジＷＲに対応するカウンタロード値「0」
（２）ホール信号ＨＶの立ち下がりエッジＶＦに対応するカウンタロード値「48」
（３）ホール信号ＨＵの立ち上がりエッジＵＲに対応するカウンタロード値「96」
（４）ホール信号ＨＷの立ち下がりエッジＷＦに対応するカウンタロード値「144」
（５）ホール信号ＨＶの立ち上がりエッジＶＲに対応するカウンタロード値「192」
（６）ホール信号ＨＵの立ち下がりエッジＵＦに対応するカウンタロード値「240」
【００４１】
一方、ロック信号がハイレベル（ＰＬＬ回路が「ロック状態」のとき）の場合は、カウンタへカウント値はロードせずに、角度クロックＳｉｎＣｌｋのパルス数をカウントするのみとする。
このカウンタのカウント値を角度カウントＰｈＣｎｔとして出力する。
【００４２】
以上のように、位相同期回路７１によりＦＧ信号を逓倍したパルス信号を、ホール信号のエッジを基準にカウントするよう構成したため、起動後の加速時や意図的な変速中でも、ＦＧ信号に追従して滑らかに変化する高分解能の角度情報（角度カウント）を得ることができる。
【００４３】
以上が、本実施例における、（位相同期回路７１と角度カウンタ８１からなる）角度検出器７０の構成および動作である。
なお、角度検出器７０は本発明における第２の位置検出手段に相当し、角度カウントＰｈＣｎｔが第２の位置信号に相当し、ロック信号Ｌｏｃｋが同期信号に相当する。
【００４４】
図１に戻り、装置構成の説明を続ける。
駆動転流器３０は、ブラシレスモータ１０のコイル１２の端子に接続され、振幅は制御器出力Ａｍｐに基づき、位相はホール状態Ｈｓｔａｔｅまたは角度カウントＰｈＣｎｔに従って周期的に変化する、パルス幅変調された電圧を前記端子に印加して、コイル１２に周期的に変化する電流を供給して、ブラシレスモータ１０を回転駆動する。
【００４５】
以下、駆動転流器３０の構成および動作を説明する。
転流回路４０は、図７および図８に示すように、電源Ｖｃｃに接続されたスイッチング素子４５とダイオード４６が並列に接続された上側アーム４１と、同様に構成され、接地ＧＮＤに接続された下側アーム４２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、ブラシレスモータ１０のコイルにパルス幅変調された電圧を印加して、コイルへ駆動電流を供給し、ブラシレスモータ１０を回転駆動する。
【００４６】
駆動セレクタ３１（図１）は、入力されるロック信号Ｌｏｃｋがローレベルのときは、矩形波ゲート信号ＵＨ１，ＶＨ１，ＷＨ１，ＵＬ１，ＶＬ１，ＷＬ１を、それぞれゲート信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬとして出力して、ロック信号Ｌｏｃｋがハイレベルのときは、正弦波ゲート信号ＵＨ２，ＶＨ２，ＷＨ２，ＵＬ２，ＶＬ２，ＷＬ２を、それぞれゲート信号ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ，ＵＬ，ＶＬ，ＷＬとして出力する。なお、ゲート信号選択の切り替えは、後述するＰＷＭ周期の先頭で実行されるものとする。
【００４７】
矩形波駆動部５０は、制御器出力Ａｍｐおよびホール状態Ｈｓｔａｔｅに基づいて、モータを矩形波駆動するときのゲート信号である、矩形波ゲート信号ＵＨ１，ＶＨ１，ＷＨ１，ＵＬ１，ＶＬ１，ＷＬ１を生成する。
【００４８】
ここで、図９、図１０、図１１、図１２を用いて、矩形波駆動部５０の構成および動作について説明する。
まず、図９は矩形波駆動部５０の構成を示す図である。
【００４９】
符号分離部５１は、制御器出力Ａｍｐの示す値について、絶対値を振幅出力Ａｂｓとして出力し、符号を符号出力Ｓｉｇｎとして出力する。なお、制御器出力Ａｍｐの値が非負のときＳｉｇｎ＝０とし、負のときはＳｉｇｎ＝１とする。
【００５０】
補正ゲイン５２は、振幅出力に所定のゲインを乗じて、結果を振幅指令値Ｖａｍｐ＊として出力する。この補正ゲインは、矩形波駆動時と後述する正弦波駆動時における駆動部の変換ゲインを調整して、モータの制御ループの特性が等しくなるように設けている。
【００５１】
矩形波ＰＷＭ器５３は、振幅指令値Ｖａｍｐ＊をパルス幅変調して、所定の論理に基づいて、ＰＷＭ相ゲート信号ＸＨ１，ＸＬ１を生成する。
【００５２】
図１１を用いて矩形波ＰＷＭ器５３の動作を説明する。
図１１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。非負の値をとる振幅指令値Ｖａｍｐ＊と、搬送波Ｖｃを大小比較して、図１１の２段目に示すＰＷＭ信号１：Ｘｏｎを生成する。
【００５３】
次に、図１１の３段目、４段目に示すように、ＰＷＭ信号１：Ｘｏｎに対してｔｄだけ遅れた信号である、上側アームのスイッチング素子のＰＷＭ相ゲート信号ＸＨ１を生成する。また、ＰＷＭ信号１：Ｘｏｎを反転し、立ち上がり（Ｘｏｎでは立ち下がり部分）をｔｄの２倍だけ遅らせた信号である、下側アームのスイッチング素子のＰＷＭ相ゲート信号ＸＬ１を生成する。なお、前記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。
【００５４】
矩形波論理部５４（図９）は、ホール状態Ｈｓｔａｔｅに基づいて、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のそれぞれに適切なゲート信号を選択して出力する。
まず、矩形波駆動でモータを回転駆動するためには、ホール状態Ｈｓｔａｔｅの値に従って、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を図１２の表に示すＰＷＭ相、ＬＯＷ相、ＨｉＺ相のいずれかの相状態に割り振る必要がある。ＰＷＭ相の場合は、上側アームのゲート信号はＸＨ１を選択し、下側アームのゲート信号にはＸＬ１を選択する。ＬＯＷ相の場合は、上側アームのゲート信号は常にＬｏとし、下側アームのゲート信号には常にＨｉに設定する。ＨｉＺ相の場合は、上側アームのゲート信号も下側アームのゲート信号も常にＬｏに設定する。
【００５５】
次に、モータを適切に回転駆動するためには、Ｓｉｇｎ＝０のときは、図１０に示すようにホール状態Ｈｓｔａｔｅの値により、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相それぞれをＰＷＭ相，ＬＯＷ相，ＨｉＺ相のいずれかに設定して、適切なゲート信号を選択して、矩形波ゲート信号ＵＨ１，ＶＨ１，ＷＨ１，ＵＬ１，ＶＬ１，ＷＬ１として出力する。Ｓｉｇｎ＝１のときは、図１０においてＰＷＭ相とＬＯＷ相を入れ替えて選択する。これらの選択は、前記ＰＷＭ周期の先頭において、３相とも同時に更新する。
以上が、図１に示す矩形波駆動部５０の構成および動作の説明である。
【００５６】
再び、図１を用いた駆動転流器３０の説明に戻る。
正弦波駆動部６０は、制御器出力Ａｍｐおよび角度カウントＰｈＣｎｔに基づいて、モータを正弦波駆動するときのゲート信号である、正弦波ゲート信号ＵＨ２，ＶＨ２，ＷＨ２，ＵＬ２，ＶＬ２，ＷＬ２を生成する。
【００５７】
ここで、図１３、図１４、図１５を用いて、正弦波駆動部６０の構成および動作について説明する。
進角調整器６１は、Ｕ相進角調整器６１ｕ、Ｖ相進角調整器６１ｖおよびＷ相進角調整器６１ｗを備え、それぞれが０−２８７の範囲でモジュロ加算する同様のモジュロ加算器であり、角度カウントＰｈＣｎｔに対して、Ｕ相は進角量ｄｔｈのみを、Ｖ相は（ｄｔｈ＋１９２）を、Ｗ相は（ｄｔｈ＋９６）をモジュロ加算して、それぞれ正弦波カウントＣｎｔｕ，Ｃｎｔｖ，Ｃｎｔｗとして出力する。加算する値が異なるのは、Ｕ相を基準として、Ｖ相のカウント値は２／３周期だけ位相を遅れさせる、Ｗ相のカウント値は２／３周期だけ位相を進めることを意味する。
【００５８】
正弦波発生器６２は、Ｕ相正弦波発生器６２ｕ、Ｖ相正弦波発生器６２ｖおよびＷ相正弦波発生器６２ｗを備え、各相ごとに図１４に示す振幅が１に正規化された正弦波波形から、各相の正弦波カウントＣｎｔｕ，Ｃｎｔｖ，Ｃｎｔｗに対応する正弦波データを出力する。
【００５９】
正弦波振幅変調器６３は、Ｕ相振幅変調器６３ｕ、Ｖ相振幅変調器６３ｖおよびＷ相振幅変調器６３ｗを備え、各相ごとに、前記正弦波発生器６２の出力した各相の正弦波データと制御器出力Ａｍｐとを乗算し、それぞれの演算結果を相電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊として出力する。
【００６０】
正弦波ＰＷＭ器６４は、Ｕ相ＰＷＭ器６４ｕ、Ｖ相ＰＷＭ器６４ｖおよびＷ相ＰＷＭ器６４ｗを備え、仮想０を振幅の中心として、各相ごとに、相電圧指令値（Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊）と搬送波Ｖｃを大小比較してパルス幅変調し、さらに所定の論理に従って、正弦波ゲート信号ＵＨ２，ＶＨ２，ＷＨ２，ＵＬ２，ＶＬ２，ＷＬ２を生成する。
【００６１】
次に、図１５を用いて正弦波ＰＷＭ部６４の動作を説明する。Ｕ相のみ説明するが、Ｖ相、Ｗ相についても同様である。
図１５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。なお、この搬送波Ｖｃは、矩形波ＰＷＭ器５３における搬送波Ｖｃと共通の信号である。相電圧指令値Ｖｕ＊は、前記ＶｃｃとＧＮＤの中間の電圧を仮想ゼロとする。相電圧指令値Ｖｕ＊と搬送波Ｖｃを大小比較して、図１５の２段目に示すＰＷＭ信号２Ｕｏｎを生成する。
【００６２】
次に、図１５の３段目、４段目に示すように、前記ＰＷＭ信号Ｕｏｎに対して、立ち上がりがｔｄだけ遅れた信号である、上側アームの正弦波ゲート信号ＵＨ２を生成する。また、前記ＰＷＭ信号Ｕｏｎを反転し、立ち上がり（Ｕｏｎでは立ち下がり部分）ｔｄの２倍だけ遅らせた信号である、下側アームの正弦波ゲート信号ＵＬ２を生成する。なお、前記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。
【００６３】
以上のように生成した３相の正弦波ゲート信号ＵＨ２，ＶＨ２，ＷＨ２，ＵＬ２，ＶＬ２，ＷＬ２を出力する。
以上が、本実施例における正弦波駆動部６０の構成および動作である。
【００６４】
また、以上が、本実施例における駆動転流部３０の説明である。
なお、駆動転流部３０は本発明における駆動転流手段に相当する。
また、本実施例において、第２の駆動方式が振幅制御正弦波駆動の例を示しているが、これに限るものではなく、例えばベクトル制御駆動でもよい。ベクトル制御のときは、高分解能の第２の位置信号をｄｑ軸−ＵＶＷ軸座標変換にも利用するよう構成する。
【００６５】
以上、本実施形態のモータ駆動制御装置について説明した。
本実施形態では、ＦＧ信号位相同期回路により逓倍して、正弦波駆動に必要な高分解能の回転子の角度情報を得るよう構成しているため、加速、変速時においても、回転子の回転速度の変化に滑らかに追従する高分解能の角度情報を得ることができるため、正弦波駆動における加速、変速時でも回転子の回転乱れや脱調の発生を抑制できる。
【００６６】
また、前記位相同期回路７１には位相同期ループのロック判定部８０が設けてあり、正確な角度情報が得られない非ロック時は矩形波駆動で駆動し、正確な角度情報が得られるロック時は正弦波駆動で駆動するよう構成しているため、起動時において、素早く安定に起動して、低振動、低騒音の正弦波駆動へ速やかに移行することができる。
また、センサにはホールセンサやプリントコイルＦＧを使用するため、上記構成を安価に実現することができる。
【００６７】
上記説明したように、本発明のモータ駆動制御装置によれば、モータの加速時あるいは変速時でも回転子の回転乱れや脱調の発生を抑制でき、また、起動時において、素早く安定に起動して、低振動、低騒音の正弦波駆動へ速やかに移行することができるため、例えば画像形成装置における各部の駆動手段であるモータを素早くかつ安定に起動することが可能となる。例えば、作像部の感光体や現像装置等の駆動モータを本発明により制御することで、回転当初からの高精度な駆動が実現できる。また、給紙部の駆動モータを本発明により制御することで、回転当初から高精度に用紙搬送を行なうことができる。あるいは、読取部（スキャナ）の走行体の駆動モータを本発明により制御することで、原稿画像の読取を高品位にて行うことができる。
【００６８】
最後に、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１６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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
上記各作像ユニット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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
さて、本例のカラー複写装置を用いてコピーをとるときは、ＡＤＦ３４０の原稿テーブル又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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
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。
【００７８】
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、モータはアウタ・ロータ型に限らず、インナ・ロータ型も可能である。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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【符号の説明】
【００８１】
１０            ブラシレスモータ
１１            回転子
１２            コイル
１５            ホールセンサ（回転センサ）
１６            ＦＧセンサ（回転センサ、周波数発生器）
１８            ホール検出部（第１の位置検出手段）
２０            制御器
３０            駆動転流器（駆動転流手段）
３１            駆動セレクタ
４０            転流回路
５０            矩形波駆動部
６０            正弦波駆動部
７０            角度検出器（第２の位置検出手段）
７１            位相同期回路
８０            ロック判定部（同期判定手段、ロック判定手段）
Ａｍｐ          制御器出力
ＦＧ            ＦＧ信号（回転検出信号）
ＨＧ            ホール信号（回転検出信号）
ＨＵ，ＨＶ，ＨＷ  ホール信号（３相）
Ｈｓｔａｔｅ    ホール状態（第１の位置信号）
Ｌｏｃｋ        ロック信号（同期信号）
ＰｈＣｎｔ      角度カウント（第２の位置信号）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８２】
【特許文献１】特許第３５００３２８号公報
【図１】
2012257429.tif 000003
【図２】
2012257429.tif 000004
【図３】
2012257429.tif 000005
【図４】
2012257429.tif 000006
【図５】
2012257429.tif 000007
【図６】
2012257429.tif 000008
【図７】
2012257429.tif 000009
【図８】
2012257429.tif 000010
【図９】
2012257429.tif 000011
【図１０】
2012257429.tif 000012
【図１１】
2012257429.tif 000013
【図１２】
2012257429.tif 000014
【図１３】
2012257429.tif 000015
【図１４】
2012257429.tif 000016
【図１５】
2012257429.tif 000017
【図１６】
2012257429.tif 000018