(57)【要約】【課題】エネルギー効率の低下を抑制しつつ安定したモータの制御を行うことを目的としている。【解決手段】所定の周期の発振信号とパルス生成用信号との比較により生成された第一のパルス幅変調信号のデューティを制限するためのデューティを有するパルス信号を生成するパルス生成部と、前記パルス信号のエッジを検出したとき前記パルス信号を出力し、前記パルス信号のエッジを検出しないとき、所定デューティのパルス信号を出力するパルス切替部と、前記パルス切替部の出力信号と、前記第一のパルス幅変調信号と、から選択された信号により第二のパルス幅変調信号を生成するパルス選択部と、前記第二のパルス幅変調信号をクロックとして動作する論理回路を含んで構成され、前記複数のスイッチング素子を制御する信号を生成するスイッチング素子制御信号生成部と、を有するモータドライバ制御装置である。【選択図】図１
2017158351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動する複数のスイッチング素子の制御を行うモータドライバ制御装置であって、
所定の周期の発振信号とパルス生成用信号との比較により生成された第一のパルス幅変調信号のデューティを制限するためのデューティを有するパルス信号を生成するパルス生成部と、
前記パルス信号のエッジを検出したとき前記パルス信号を出力し、前記パルス信号のエッジを検出しないとき、所定デューティのパルス信号を出力するパルス切替部と、
前記パルス切替部の出力信号と、前記第一のパルス幅変調信号と、から選択された信号により第二のパルス幅変調信号を生成するパルス選択部と、
前記第二のパルス幅変調信号をクロックとして動作する論理回路を含んで構成され、前記複数のスイッチング素子を制御する信号を生成するスイッチング素子制御信号生成部と、を有するモータドライバ制御装置。
【請求項２】
前記パルス生成部は、
第一のデューティを有する第一パルス信号を生成する第一パルス生成部と、
前記第一のデューティよりも小さい値である第二のデューティを有する第二パルス信号を生成する第二パルス生成部と、を含み、
前記パルス切替部は、
前記第一パルス信号のエッジを検出したとき前記第一パルス信号を出力し、前記第一パルス信号のエッジを検出しないとき第一の所定デューティのパルス信号を出力する第一パルス切替部と、
前記第二パルス信号のエッジを検出したとき前記第二パルス信号を出力し、前記第二パルス信号のエッジを検出しないとき第二の所定デューティのパルス信号を出力する第二パルス切替部と、を有する請求項１記載のモータドライバ制御装置。
【請求項３】
前記第一のデューティは、前記第一の所定デューティよりも大きい値であり、前記第二のデューティは、前記第二の所定デューティよりも小さい値である請求項２記載のモータドライバ制御装置。
【請求項４】
前記所定の周期の発振信号を生成する発振部を有し、
前記第一の所定デューティのパルス信号と、前記第二の所定デューティのパルス信号と、は、前記発振部により生成されて出力される請求項２又は３記載のモータドライバ制御装置。
【請求項５】
前記第一の所定デューティのパルス信号は、前記第一パルス生成部により生成され、
前記第二の所定デューティのパルス信号は、前記第二パルス生成部により生成される、請求項２又は３記載のモータドライバ制御装置。
【請求項６】
前記パルス切替部は、
前記所定デューティのパルス信号と同期して、前記パルス信号のエッジを検出しないとき、前記所定デューティのパルス信号を出力する、請求項１乃至５の何れか一項に記載のモータドライバ制御装置。
【請求項７】
モータを駆動する複数のスイッチング素子を有するモータドライバと、
請求項１乃至６の何れか一項に記載のモータドライバ制御装置と、を有するモータ制御装置。
【請求項８】
モータと、請求項７に記載のモータ制御装置と、を有する画像形成装置。
【請求項９】
モータを駆動する複数のスイッチング素子の制御を行うモータドライバ制御装置によるモータドライバ制御方法であって、
所定の周期の発振信号とパルス生成用信号との比較により生成された第一のパルス幅変調信号のデューティを制限するためのデューティを有するパルス信号を生成する手順と、
パルス切替回路において、前記パルス信号のエッジを検出したとき前記パルス信号を出力し、前記パルス信号のエッジを検出しないとき、所定デューティのパルス信号を出力する手順と、
前記パルス切替回路の出力信号と、前記第一のパルス幅変調信号と、から選択された信号により第二のパルス幅変調信号を生成する手順と、
前記第二のパルス幅変調信号をクロックとして動作する論理回路を含んで構成され、前記複数のスイッチング素子を制御する信号を生成する手順と、を有するモータドライバ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータドライバ制御装置、モータ制御装置、画像形成装置及びモータドライバ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のブラシレスモータ制御装置は、ＰＷＭ信号の立ち上がりや立ち下がりのエッジと同期して、モータドライバへ制御信号を供給し、モータのブレーキや回転方向の変更等の制御を行うことが知られている。
【０００３】
さらに、従来では、モータの制御をアナログ回路で実現する装置等において、ＰＷＭ信号のデューティが１００％又は０％となりエッジが消失した場合、モータドライバへ制御信号が正しく供給されず、安定したモータの制御が困難となることが知られている。
【０００４】
これに対し、従来では、デューティの高いパルス信号と、デューティの低いパルス信号とを生成し、ＰＷＭ信号のデューティが２つのパルス信号のデューティの間となるように制限することで、ＰＷＭ信号からエッジが消失することを防止する技術が知られている（特許文献１）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来の技術において、エネルギー効率を考えると、ＰＷＭ信号のデューティは１００％や０％に近づけることが望ましい。しかしながら、特許文献１記載の技術において、ＰＷＭ信号のデューティを制限する２つのパルス信号のデューティを１００％や０％に近づけた場合、ノイズの影響等によりエッジが消失する虞があり、依然として安定したモータの制御が困難となる。
【０００６】
開示の技術では、エネルギー効率の低下を抑制しつつ安定したモータの制御を行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
開示の技術は、モータを駆動する複数のスイッチング素子の制御を行うモータドライバ制御装置であって、所定の周期の発振信号とパルス生成用信号との比較により生成された第一のパルス幅変調信号のデューティを制限するためのデューティを有するパルス信号を生成するパルス生成部と、前記パルス信号のエッジを検出したとき前記パルス信号を出力し、前記パルス信号のエッジを検出しないとき、所定デューティのパルス信号を出力するパルス切替部と、前記パルス切替部の出力信号と、前記第一のパルス幅変調信号と、から選択された信号により第二のパルス幅変調信号を生成するパルス選択部と、前記第二のパルス幅変調信号をクロックとして動作する論理回路を含んで構成され、前記複数のスイッチング素子を制御する信号を生成するスイッチング素子制御信号生成部と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
エネルギー効率の低下を抑制しつつ安定したモータの制御を行う。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】モータドライバ制御装置の概略の構成について説明する図である。
【図２】モータドライバ制御装置の動作を説明する第一のタイミングチャートである。
【図３】モータドライバ制御装置の動作を説明する第二のタイミングチャートである。
【図４】モータドライバ制御装置の動作を説明する第三のタイミングチャートである。
【図５】パルス選択回路の一例を示す図である。
【図６】第一パルス切替回路の一例を示す図である。
【図７】第一パルス切替回路の動作を説明するタイミングチャートである。
【図８】第二パルス切替回路の一例を示す図である。
【図９】第二パルス切替回路の動作を説明するタイミングチャートである。
【図１０】モータ制御装置を有する画像形成装置の構成の概略を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図面を参照して実施形態について説明する。図１は、モータドライバ制御装置の概略の構成について説明する図である。
【００１１】
本実施形態のモータドライバ制御装置１０は、三角波発振回路１１と、第一パルス生成回路１２、第二パルス生成回路１３、第一パルス切替回路１４、第二パルス切替回路１５、ＰＷＭパルス生成回路１６、パルス選択回路１７、スイッチング素子制御信号生成回路１８、相切替信号生成回路１９を有する。
【００１２】
尚、三角波発振回路１１と、ＰＷＭパルス生成回路１６と、相切替信号生成回路１９とは、モータドライバ制御装置１０の外部に設けても構わない。すなわち、本実施形態のモータドライバ制御装置１０は、第一パルス生成回路１２、第二パルス生成回路１３、第一パルス切替回路１４、第二パルス切替回路１５、パルス選択回路１７及びスイッチング素子制御信号生成回路１８が、必須の構成要素である。
【００１３】
本実施形態のモータドライバ制御装置１０は、パルス選択回路１７に供給するパルス信号のデューティを０％又は１００％のそれぞれに近づけておき、これらのデューティが０％又は１００％となりエッジの消滅が検出されると、パルス選択回路１７に供給するパルス信号を、三角波発振回路１１において生成される所定のデューティのパルス信号に切り替える。
【００１４】
本実施形態では、以上の構成により、パルス選択回路１７に供給するパルス信号のデューティを、常に０％又は１００％のそれぞれに近づけておくことができ、エネルギー効率の低下を抑制できる。また、本実施形態では、パルス選択回路１７に供給するパルス信号のデューティが０％又は１００％となったとき、デューティが０％又は１００％となったパルス信号の代わりに、所定のデューティのパルス信号をパルス選択回路１７へ供給する。したがって、本実施形態によれば、パルス信号の立ち上がりや立ち下がりのエッジの消失により、ブラシレスモータ３０の制御が困難になることを抑制し、ブラシレスモータ３０に対して安定した制御を行うことができる。
【００１５】
本実施形態のモータドライバ制御装置１０は、モータドライブ用のＰＷＭインバータ２０を介してブラシレスモータ３０と接続されている。尚、図１に示すモータドライバ制御装置１０は、外部クロックを必要としないモータドライバ制御装置の例である。
【００１６】
本実施形態のモータドライバ制御装置１０は、ＰＷＭインバータ２０（モータドライバ）と共に、ブラシレスモータ３０を制御するモータ制御装置１００を構成している。
【００１７】
ＰＷＭインバータ２０は、ブラシレスモータ３０を駆動する複数のスイッチング素子から構成されている。ＰＷＭインバータ２０は、直列に接続された一対のスイッチング素子２１及び２４からなる第１アーム、直列に接続された一対のスイッチング素子２２及び２５からなる第２アーム、直列に接続された一対のスイッチング素子２３及び２６からなる第３アームが並列接続された構成を有する。第１アーム、第２アーム、及び第３アームは、ブラシレスモータ３０を構成するＵ相、Ｖ相、及びＷ相の三相に対応している。スイッチング素子２１〜２６としては、例えば電解効果トランジスタ（ＦＥＴ）や、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ素子）等により実現される。
【００１８】
モータドライバ制御装置１０は、ＰＷＭインバータ２０を制御する機能を有し、第１〜第３アームの高位側のスイッチング素子２１、２２、及び２３と低位側のスイッチング素子２４、２５、及び２６とを所定のタイミングで交互にオン／オフさせる。これにより、ブラシレスモータ３０を構成するＵ相、Ｖ相、及びＷ相の三相にＰＷＭインバータ２０から駆動電力が供給される。モータドライバ制御装置１０が、ＰＷＭインバータ２０を構成するスイッチング素子２１〜２６のオン時間・オフ時間の長さを調整することでブラシレスモータ３０の回転速度が制御される。
【００１９】
モータドライバ制御装置１０において、高位側のスイッチング素子２１、２２、及び２３と低位側のスイッチング素子２４、２５、及び２６との短絡（アーム短絡）を防止するために、そのオン／オフの切替時に、ペアであるスイッチング素子２１と２４、スイッチング素子２２と２５、スイッチング素子２３と２６が共にオフとなる所謂デッドタイムが設けられている。
【００２０】
また、モータドライバ制御装置１０は、ブラシレスモータ３０の回転速度やブラシレスモータ３０に流れる電流を検出して、目標設定値と比較することで、ＰＷＭ信号（パルス幅変調信号）のデューティを決定するフィードバック制御が行われている。フィードバック制御はマイコン等でデジタル的に演算することも、アナログ回路で実現することも可能であるが、アナログ回路で実現する場合は、デューティ指示信号もアナログの電圧値が用いられる。本実施形態のモータドライバ制御装置１０は、アナログ回路で実現する場合に適用される。
【００２１】
尚、デューティとは、ＰＷＭ信号（パルス幅変調信号）の周期Ｔに対するＨ（ハイ）の時間比率をいう。すなわち、『デューティ＝Ｈ（ハイ）の時間／周期Ｔ＝Ｈ（ハイ）の時間／（Ｈ（ハイ）の時間＋Ｌ（ロー）の時間）』である。例えば、全てＨ（ハイ）であればデューティ１００％、全てＬ（ロー）であればデューティ０％、Ｈ（ハイ）の時間＝Ｌ（ロー）の時間であればデューティ５０％である。
【００２２】
モータドライバ制御装置１０において、三角波発振回路１１は三角波ＴＲＯを生成する機能を有する。三角波ＴＲＯは、例えば５ＫＨｚ〜１００ＫＨｚ程度の周波数の発振信号である。また、三角波発振回路１１は、第一の所定のデューティを持つパルス信号ＴＲＯ−Ｖ１を第一パルス切替回路１４へ出力し、第二の所定のデューティを持つパルス信号ＴＲＯ−Ｖ２を第二パルス切替回路１５へ出力する。本実施形態では、パルス信号ＴＲＯ−Ｖ１のデューティを例えば９７％程度とし、パルス信号ＴＲＯ−Ｖ２のデューティを例えば３％程度とした。
【００２３】
ここで、パルス信号ＴＲＯ−Ｖ１のデューティは、後述するパルス信号ＤｕｔｙＶ１のデューティよりも小さく、パルス信号ＴＲＯ−Ｖ２のデューティは、後述するパルス信号ＤｕｔｙＶ２のデューティよりも大きい。本実施形態では、パルス信号ＤｕｔｙＶ１のデューティを例えば９９％程度とし、パルス信号ＤｕｔｙＶ２のデューティを例えば１％程度とした。
【００２４】
第一パルス生成回路１２は、三角波ＴＲＯと第一の直流電圧Ｖ１とを比較することにより第一のデューティを有するパルス信号ＤｕｔｙＶ１を生成し、第一パルス切替回路１４へ出力する。尚、以下の説明では、第一の直流電圧Ｖ１を単に第一の電圧Ｖ１と呼ぶ。
【００２５】
第二パルス生成回路１３は、三角波ＴＲＯと第二の直流電圧Ｖ２とを比較することにより第二のデューティを有するパルス信号ＤｕｔｙＶ２を生成し、第二パルス切替回路１５へ出力する。尚、第二のデューティは、第一のデューティよりも小さい。また、第二の直流電圧Ｖ２は、第一の直流電圧Ｖ１よりも小さい。また、以下の説明では、第二の直流電圧Ｖ２を単に第二の電圧Ｖ２と呼ぶ。
【００２６】
第一パルス切替回路１４は、パルス信号ＤｕｔｙＶ１の立ち下がりのエッジの有無に応じて、パルス信号ＴＲＯ−Ｖ１又はパルス信号ＤｕｔｙＶ１の何れか一方をパルス選択回路１７へ出力する。具体的には、第一パルス切替回路１４は、パルス信号ＤｕｔｙＶ１の立ち下がりのエッジの消滅を検出したとき、パルス選択回路１７へ出力する信号をパルス信号ＤｕｔｙＶ１からパルス信号ＴＲＯ−Ｖ１へ切り替える。言い換えれば、第一パルス切替回路１４は、パルス信号ＤｕｔｙＶ１のデューティが９９％から１００％になったことを検出すると、パルス信号ＤｕｔｙＶ１の出力を停止して、デューティが９７％のパルス信号ＴＲＯ−Ｖ１をパルス選択回路１７へ出力する。
【００２７】
第二パルス切替回路１５は、パルス信号ＤｕｔｙＶ２の立ち上がりのエッジの有無に応じて、パルス信号ＴＲＯ−Ｖ２又はパルス信号ＤｕｔｙＶ２の何れか一方をパルス選択回路１７へ出力する。具体的には、第二パルス切替回路１５は、パルス信号ＤｕｔｙＶ２の立ち上がりのエッジの消滅を検出したとき、パルス選択回路１７へ出力する信号をパルス信号ＤｕｔｙＶ２からパルス信号ＴＲＯ−Ｖ２へ切り替える。言い換えれば、第二パルス切替回路１５は、パルス信号ＤｕｔｙＶ２のデューティが１％から０％になったことを検出すると、パルス信号ＤｕｔｙＶ２の出力を停止して、デューティが３％のパルス信号ＴＲＯ−Ｖ２をパルス選択回路１７へ出力する。
【００２８】
ＰＷＭパルス生成回路１６は、入力端子Ｔｉｎから入力されるデューティ指示信号ＡＩＮと三角波発振回路１１で生成した三角波ＴＲＯとを比較し、ＰＷＭ信号（第１のパルス幅変調信号）を生成する。尚、デューティ指示信号ＡＩＮは、例えば、モータドライバ制御装置１０が搭載されている上位の装置が有するＣＰＵ等により生成される信号である。
【００２９】
パルス選択回路１７は、パルス信号ＤｕｔｙＶ１、パルス信号ＤｕｔｙＶ２、及びＰＷＭ信号のうちから一つの信号を選択し、パルス信号ＰＷＭ２（第２のパルス幅変調信号）を生成する。
【００３０】
スイッチング素子制御信号生成回路１８は、フリップフロップ等の論理回路を含んで構成されており、パルス信号ＰＷＭ２及び相切替信号ＨＰからスイッチング素子２１〜２６をオン／オフする制御信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを生成する。また、スイッチング素子制御信号生成回路１８は、各相の高位側スイッチング素子と低位側スイッチング素子の同時オンを防ぐためのデットタイムを付加する。また、スイッチング素子制御信号生成回路１８は、ブラシレスモータ３０のブレーキ指示、回転方向指示、拘束保護指示等を行う。尚、スイッチング素子制御信号生成回路１８を構成する論理回路は、パルス信号ＰＷＭ２をクロックとして動作する。相切替信号生成回路１９は、ブラシレスモータ３０の回転子の位置情報から上下ＰＷＭ動作を行う相を決定し相切替信号ＨＰ（Ｈａｌｌ Ｐｈａｓｅ）を生成する機能を有する。
【００３１】
尚、図１の例では、パルス信号ＴＲＯ−Ｖ１とパルス信号ＴＲＯ−Ｖ２は、三角波発振回路１１において生成されるものとしたが、これに限定されない。パルス信号ＴＲＯ−Ｖ１は、例えば第一パルス生成回路１２において生成されても良く、パルス信号ＴＲＯ−Ｖ２は、第二パルス生成回路１３において生成されても良い。
【００３２】
次に、図２乃至図４を参照して、本実施形態のモータドライバ制御装置１０の動作について説明する。
【００３３】
始めに、図２を参照し、パルス信号ＰＷＭ２のデューティが０％や１００％付近でない場合の動作について説明する。図２は、モータドライバ制御装置の動作を説明する第一のタイミングチャートである。図２では、特にＵ相の上下ＰＷＭ動作を例にモータドライバ制御装置１０の全体動作を説明する。
【００３４】
モータドライバ制御装置１０では、ＰＷＭパルス生成回路１６により、デューティ指示信号ＡＩＮと三角波ＴＲＯとが比較される。その結果、ＰＷＭ信号は、三角波ＴＲＯよりデューティ指示信号ＡＩＮが大きい場合にハイレベル（以下、Ｈレベル）、三角波ＴＲＯよりデューティ指示信号ＡＩＮが小さい場合にローレベル（以下、Ｌレベル）であるパルス信号となる。
【００３５】
Ｕ相が上下ＰＷＭ動作している場合、Ｕ相高位側スイッチング素子の制御信号であるＵＨはパルス信号ＰＷＭ２と同じ信号となり、Ｕ相低位側スイッチング素子の制御信号であるＵＬは、パルス信号ＰＷＭ２の反転信号となる。
【００３６】
スイッチング素子制御信号生成回路１８は、Ｕ相からコイルへ流れた電流を他相へ流すため、相切替信号ＨＰに基づいてＶ相もしくはＷ相のどちらかの低位側スイッチング素子がオンとなり、他のスイッチング素子がオフとなるような制御信号ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを出力する。
【００３７】
尚、通常、高位側のスイッチング素子と低位側のスイッチング素子との短絡（アーム短絡）を防止するために、そのオン／オフの切替時には、各スイッチング素子のペアであるスイッチング素子２１、２４とスイッチング素子２２、２５、スイッチング素子２３、２６が共にオフとなる所謂デッドタイムを設けているが、ここでの説明は省略する。
【００３８】
このように、本実施形態のモータドライバ制御装置１０は、デューティ指示信号ＡＩＮに基づいて生成されたパルス信号ＰＷＭ２と、相切替信号ＨＰとから、各相の高位側スイッチング素子と低位側スイッチング素子の制御信号ＵＨ、ＵＬ、ＶＨ、ＶＬ、ＷＨ、ＷＬを生成し、スイッチング素子２１〜２６の制御を行う。本実施形態のモータドライバ制御装置１０は、この制御により、ブラシレスモータ３０の複数相のコイルに直流電圧を順次通電させ、モータの回転を制御している。
【００３９】
尚、モータの用途によっては回転方向指示、ブレーキ、モータが一定時間停止した場合にモータを完全に停止させる拘束保護などが必要になるが、これらの指示が入力された場合、スイッチング素子への制御信号は、一旦、パルス信号ＰＷＭ２で指示信号を同期化し、次のパルス信号ＰＷＭ２のエッジに同期して行う。
【００４０】
次に、図３を参照し、パルス信号ＰＷＭ２のデューティが１００％付近となった場合のモータドライバ制御装置１０の動作について説明する。
【００４１】
図３は、モータドライバ制御装置の動作を説明する第二のタイミングチャートである。図３では、パルス信号ＰＷＭ２のデューティが１００％付近となった場合の、第一パルス生成回路１２と第一パルス切替回路１４の動作を示している。
【００４２】
本実施形態のモータドライバ制御装置１０では、第一パルス生成回路１２において、三角波ＴＲＯと第一の電圧Ｖ１とが比較される。その結果、パルス信号ＤｕｔｙＶ１は、三角波ＴＲＯより第一の電圧Ｖ１が大きい場合にＨレベル、三角波ＴＲＯより第一の電圧Ｖ１が小さい場合にＬレベルの信号として出力される。
【００４３】
パルス信号ＤｕｔｙＶ１は、最大デューティを決定するパルス信号であり、パルス信号ＤｕｔｙＶ１のデューティは、第一の電圧Ｖ１を調整することで、任意の大きさに設定できる。本実施形態のパルス信号ＤｕｔｙＶ１のデューティは、三角波発振回路１１において三角波を発生させる過程で生成されるパルス信号ＴＲＯ−Ｖ１のデューティより大きいものとし、１００％に近い値であるほど好ましい。本実施形態では、パルス信号ＤｕｔｙＶ１のデューティを例えば９９％とした。パルス信号ＤｕｔｙＶ１のデューティを１００％に近づけるほど、エネルギー効率の低下を抑制できる。
【００４４】
本実施形態では、ノイズなどによりパルス信号ＤｕｔｙＶ１からエッジが消滅した場合、第一パルス切替回路１４において、消滅が検出される。また、第一パルス切替回路１４は、エッジの消滅を検出すると、パルス選択回路１７へ出力する信号を、パルス信号ＤｕｔｙＶ１からパルス信号ＴＲＯ−Ｖ１へ切り替える。
【００４５】
図３の例では、パルス信号ＤｕｔｙＶ１の４つ目の立ち下がりのエッジが消滅しており、パルス信号ＤｕｔｙＶ１の代わりに、パルス信号ＴＲＯ−Ｖ１とＰＷＭ信号により、パルス信号ＰＷＭ２が生成されていることがわかる。尚、第一パルス切替回路１４による切替の詳細は後述する。
【００４６】
尚、第一パルス切替回路１４は、パルス信号ＤｕｔｙＶ１にエッジの出現を検出すると、パルス選択回路１７へ出力する信号を、再度パルス信号ＴＲＯ−Ｖ１からパルス信号ＤｕｔｙＶ１からへ切り替える。
【００４７】
以上のように、本実施形態では、パルス信号ＤｕｔｙＶ１のデューティを１００％に近づけることで、エネルギー損失を低減する。
【００４８】
また、本実施形態では、パルス信号ＤｕｔｙＶ１のエッジが消滅したとき、パルス選択回路１７へ出力する信号を、パルス信号ＤｕｔｙＶ１からパルス信号ＴＲＯ−Ｖ１へ切り替える。このため、本実施形態では、パルス選択回路１７に常にエッジが存在するパルス信号を供給することができる。よって、本実施形態によれば、スイッチング素子制御信号生成回路１８を安定して動作させることができ、その結果として、ブラシレスモータ３０に対して安定した制御を行うことができる。
【００４９】
次に、図４を参照して、パルス信号ＰＷＭ２のデューティが０％付近となった場合のモータドライバ制御装置１０の動作について説明する。
【００５０】
図４は、モータドライバ制御装置の動作を説明する第三のタイミングチャートである。図４では、パルス信号ＰＷＭ２のデューティが０％付近となった場合の、第二パルス生成回路１３と第二パルス切替回路１５の動作を示している。
【００５１】
本実施形態のモータドライバ制御装置１０では、第二パルス生成回路１３において、三角波ＴＲＯと第二の電圧Ｖ２が比較される。その結果、パルス信号ＤｕｔｙＶ２は、三角波ＴＲＯより第二の電圧Ｖ２が大きい場合にＨレベル、三角波ＴＲＯより第二の電圧Ｖ２が小さい場合にＬレベルの信号として出力される。
【００５２】
パルス信号ＤｕｔｙＶ２は、最小デューティを決定するパルス信号であり、パルス信号ＤｕｔｙＶ２のデューティは、第二の電圧Ｖ２を調整することで、任意の大きさに設定できる。本実施形態のパルス信号ＤｕｔｙＶ２のデューティは、三角波発振回路１１において三角波を発生させる過程で生成されるパルス信号ＴＲＯ−Ｖ２のデューティより小さいものとし、０％に近い値であるほど好ましい。本実施形態では、パルス信号ＤｕｔｙＶ２のデューティを例えば１％とした。パルス信号ＤｕｔｙＶ２のデューティを０％に近づけるほど、エネルギー効率の低下を抑制できる。
【００５３】
本実施形態では、ノイズなどによりパルス信号ＤｕｔｙＶ２からエッジが消滅した場合、第二パルス切替回路１５において、消滅が検出される。また、第二パルス切替回路１５は、エッジの消滅を検出すると、パルス選択回路１７へ出力する信号を、パルス信号ＤｕｔｙＶ２からパルス信号ＴＲＯ−Ｖ２へ切り替える。
【００５４】
図４の例では、パルス信号ＤｕｔｙＶ２の４つ目の立ち上がりのエッジが消滅しており、パルス信号ＤｕｔｙＶ２の代わりに、パルス信号ＴＲＯ−Ｖ２とＰＷＭ信号により、パルス信号ＰＷＭ２が生成されていることがわかる。尚、第二パルス切替回路１５による切替の詳細は後述する。
【００５５】
尚、第二パルス切替回路１５は、パルス信号ＤｕｔｙＶ２にエッジの出現を検出すると、パルス選択回路１７へ出力する信号を、パルス信号ＴＲＯ−Ｖ２からパルス信号ＤｕｔｙＶ２からへ切り替える。
【００５６】
以上のように、本実施形態では、パルス信号ＤｕｔｙＶ２のデューティを０％に近づけることで、エネルギー損失を低減する。
【００５７】
また、本実施形態では、パルス信号ＤｕｔｙＶ２のエッジが消滅したとき、パルス選択回路１７へ出力する信号を、パルス信号ＤｕｔｙＶ２からパルス信号ＴＲＯ−Ｖ２へ切り替える。このため、本実施形態では、パルス選択回路１７に常にエッジが存在するパルス信号を供給することができる。よって、本実施形態によれば、スイッチング素子制御信号生成回路１８を安定して動作させることができ、その結果として、ブラシレスモータ３０に対して安定した制御を行うことができる。
【００５８】
次に、本実施形態のモータドライバ制御装置１０の有するパルス選択回路１７について説明する。
【００５９】
図５は、パルス選択回路の一例を示す図である。本実施形態のパルス選択回路１７は、アンドゲート１７ａと、オアゲート１７ｂとを有する。アンドゲート１７ａには、第一パルス切替回路１４から出力されるパルス信号と、ＰＷＭパルス生成回路１６からのＰＷＭ信号とが入力されている。
【００６０】
つまり、アンドゲート１７ａは、パルス信号ＤｕｔｙＶ１又はパルス信号ＴＲＯ−Ｖ１の何れか一方と、ＰＷＭ信号とが入力される。アンドゲート１７ａは、入力されるパルス信号ＤｕｔｙＶ１及びＰＷＭ信号の両方がＨレベルの場合のみＨレベルの信号を出力する。
【００６１】
オアゲート１７ｂには、第二パルス切替回路１５から出力される信号と、アンドゲート１７ａから出力される信号とが入力されている。つまり、オアゲート１７ｂは、パルス信号ＤｕｔｙＶ２又はパルス信号ＴＲＯ−Ｖ２の何れか一方と、アンドゲート１７ａから出力される信号とが入力される。
【００６２】
オアゲート１７ｂは、パルス信号ＤｕｔｙＶ２又はパルス信号ＴＲＯ−Ｖ２の何れか一方と、アンドゲート１７ａから出力される信号と、の何れか一方がＨレベルの場合に、Ｈレベルの信号を出力する。オアゲート１７ｂから出力される信号がパルス信号ＰＷＭ２である。
【００６３】
このように、パルス選択回路１７は、第一パルス切替回路１４から出力される信号、第二パルス切替回路１５から出力される信号、及びＰＷＭ信号のうちから、一つの信号を選択し、パルス信号ＰＷＭ２として出力する。
【００６４】
尚、本実施形態のパルス選択回路１７は、全体として論理的に同等であれば、特に図５の回路構成に限定されるものではない。パルス信号ＰＷＭ２は、パルス信号ＤｕｔｙＶ１のデューティと、パルス信号ＤｕｔｙＶ２のデューティとの間のデューティとなる。
【００６５】
次に、図６と図７を参照して本実施形態の第一パルス切替回路１４について説明する。図６は、第一パルス切替回路の一例を示す図である。
【００６６】
本実施形態の第一パルス切替回路１４は、ワンショット回路１４１、ＲＳラッチ回路１４２、セレクタ回路１４３、バッファ１４４、１４５を有する。
【００６７】
ワンショット回路１４１の入力には、パルス信号ＴＲＯ−Ｖ１が供給される。また、ワンショット回路１４１は、信号Ｓ１を出力する。
【００６８】
ＲＳラッチ回路１４２の一方の入力には、セット信号として、ワンショット回路１４１から出力された信号Ｓ１を反転させた反転信号が供給される。また、ＲＳラッチ回路１４２の一他の入力には、リセット信号として、パルス信号ＤｕｔｙＶ１を反転させた反転信号が供給される。
【００６９】
ＲＳラッチ回路１４２は、セレクタ回路１４３の入力に供給されるセレクタ信号ＳＥＬ１を出力する。
【００７０】
また、セレクタ回路１４３には、バッファ１４４を介したパルス信号ＴＲＯ−Ｖ１である信号ＴＲＯ−Ｖ１−ｂｕｆが供給される。また、セレクタ回路１４３には、バッファ１４５を介したパルス信号ＤｕｔｙＶ１である信号ＤｕｔｙＶ１−ｂｕｆが供給される。
【００７１】
次に、図７を参照して本実施形態の第一パルス切替回路１４の動作について説明する。図７は、第一パルス切替回路の動作を説明するタイミングチャートである。
【００７２】
第一パルス切替回路１４において、ＲＳラッチ回路１４２は、ワンショット回路１４１から出力される信号Ｓ１の反転信号をセット信号とし、パルス信号ＤｕｔｙＶ１の反転信号をリセット信号としてセレクタ信号ＳＥＬ１が生成される。
【００７３】
第一パルス切替回路１４から出力される信号は、セレクタ信号ＳＥＬ１がＨレベルの場合に、パルス信号ＴＲＯ−Ｖ１を、セレクタ信号ＳＥＬ１がＬレベルの場合に、パルス信号ＤｕｔｙＶ１となる。
【００７４】
本実施形態では、パルス信号ＤｕｔｙＶ１において、ノイズ等によりエッジが消滅した場合は、セレクタ信号ＳＥＬ１がＨレベルとなり、パルス信号ＴＲＯ−Ｖ１が選択されてパルス選択回路１７へ出力される。
【００７５】
言い換えれば、本実施形態の第一パルス切替回路１４では、パルス信号ＤｕｔｙＶ１において立ち下がりエッジが検出されたとき、セレクタ信号ＳＥＬ１がＬレベルとなり、パルス信号ＤｕｔｙＶ１がパルス選択回路１７へ出力される。また、本実施形態の第一パルス切替回路１４は、パルス信号ＴＲＯ−Ｖ１の立ち下がりと同期して、セレクタ信号ＳＥＬ１がＨレベルとなり、パルス信号ＤｕｔｙＶ１の立ち下がりエッジが検出されない場合には、パルス信号ＴＲＯ−Ｖ１がパルス選択回路１７へ出力される。
【００７６】
また、セレクタ信号ＳＥＬ１がＨレベルのときにパルス選択回路１７へ出力されるパルス信号ＴＲＯ−Ｖ１は、予め決められたデューティ（例えば９７％程度）を有する信号である。
【００７７】
したがって、本実施形態では、パルス信号ＰＷＭ２のデューティが１００％となることを抑制するために、パルス信号ＰＷＭ２のデューティを必要以上に制限する必要がなく、パルス信号ＰＷＭ２のデューティを１００％に近づけることができる。したがって、本実施形態によれば、ブラシレスモータ３０にエネルギーを供給する際のエネルギー効率の低下を抑制することができる。
【００７８】
次に、図８と図９を参照して本実施形態の第二パルス切替回路１５について説明する。図８は、第二パルス切替回路の一例を示す図である。
【００７９】
本実施形態の第二パルス切替回路１５は、ワンショット回路１５１、ＲＳラッチ回路１５２、セレクタ回路１５３、バッファ１５４、１５５を有する。
【００８０】
ワンショット回路１５１の入力には、パルス信号ＴＲＯ−Ｖ２が供給される。また、ワンショット回路１５１は、信号Ｓ２を出力する。
【００８１】
ＲＳラッチ回路１５２の一方の入力には、セット信号として、ワンショット回路１５１から出力された信号Ｓ２が供給される。また、ＲＳラッチ回路１５２の一他の入力には、リセット信号として、パルス信号ＤｕｔｙＶ２が供給される。
【００８２】
ＲＳラッチ回路１５２は、セレクタ回路１５３の入力に供給されるセレクタ信号ＳＥＬ２を出力する。
【００８３】
また、セレクタ回路１５３には、バッファ１５４を介したパルス信号ＴＲＯ−Ｖ２である信号ＴＲＯ−Ｖ２−ｂｕｆが供給される。また、セレクタ回路１５３には、バッファ１５５を介したパルス信号ＤｕｔｙＶ２である信号ＤｕｔｙＶ２−ｂｕｆが供給される。
【００８４】
次に、図９を参照して本実施形態の第一パルス切替回路１４の動作について説明する。図９は、第二パルス切替回路の動作を説明するタイミングチャートである。
【００８５】
第二パルス切替回路１５において、ＲＳラッチ回路１５２は、ワンショット回路１５１から出力される信号Ｓ２をセット信号とし、パルス信号ＤｕｔｙＶ２をリセット信号としてセレクタ信号ＳＥＬ２が生成される。
【００８６】
第二パルス切替回路１５から出力される信号は、セレクタ信号ＳＥＬ２がＨレベルの場合に、パルス信号ＴＲＯ−Ｖ２を、セレクタ信号ＳＥＬ２がＬレベルの場合に、パルス信号ＤｕｔｙＶ２となる。
【００８７】
本実施形態では、パルス信号ＤｕｔｙＶ２において、ノイズ等によりエッジが消滅した場合は、セレクタ信号ＳＥＬ２がＨレベルとなり、パルス信号ＴＲＯ−Ｖ２が選択されてパルス選択回路１７へ出力される。
【００８８】
言い換えれば、本実施形態の第二パルス切替回路１５では、パルス信号ＤｕｔｙＶ２において立ち上がりエッジが検出されたとき、セレクタ信号ＳＥＬ２がＬレベルとなり、パルス信号ＤｕｔｙＶ２がパルス選択回路１７へ出力される。また、本実施形態の第二パルス切替回路１５は、パルス信号ＴＲＯ−Ｖ２の立ち上がりと同期して、セレクタ信号ＳＥＬ２がＨレベルとなり、パルス信号ＤｕｔｙＶ２の立ち上がりエッジが検出されない場合には、パルス信号ＴＲＯ−Ｖ２がパルス選択回路１７へ出力される。
【００８９】
また、セレクタ信号ＳＥＬ２がＨレベルのときにパルス選択回路１７へ出力されるパルス信号ＴＲＯ−Ｖ２は、予め決められたデューティ（例えば３％程度）を有する信号である。
【００９０】
したがって、本実施形態では、パルス信号ＰＷＭ２のデューティが０％となることを抑制するために、パルス信号ＰＷＭ２のデューティを必要以上に制限する必要がなく、パルス信号ＰＷＭ２のデューティを０％に近づけることができる。したがって、本実施形態によれば、ブラシレスモータ３０にエネルギーを供給する際のエネルギー効率の低下を抑制することができる。
【００９１】
尚、本実施形態における第一パルス切替回路１４及び第二パルス切替回路１５は、図６及び図８に示す構成に限定されない。第一パルス切替回路１４と第二パルス切替回路１５は、全体として論理的に同等であれば、図６及び図８に示す構成でなくても良い。
【００９２】
次に、図１０を参照し、本実施形態のモータ制御装置１００を有する画像形成装置について説明する。図１０は、モータ制御装置を有する画像形成装置の構成の概略を説明する図である。
【００９３】
画像形成装置６０は、無端状搬送体である中間転写ベルトを用いたカラー画像形成装置であり、スキャナユニット６１と、感光体ドラム６２ａと、感光体ドラム６２ｂと、感光体ドラム６２ｃと、感光体ドラム６２ｄと、定着ユニット６３と、中間転写ベルト６４と、二次転写ローラ６５と、斥力ローラ６６と、レジストローラ６７と、給紙ユニット６８と、給紙ローラ６９と、紙搬送ローラ７０と、排紙ユニット７１と、中間転写スケール検出センサ７２と、駆動ローラ７３と、従動ローラ７４と、を有する。９０は、転写紙を示している。
【００９４】
スキャナユニット６１は、原稿を読み取る。感光体ドラム６２ａ〜６２ｄは、レーザ光が照射されると、それぞれＹ（イエロー）色、Ｃ（シアン）色、Ｍ（マゼンダ）色、Ｋ（黒）色の画像を形成する。定着ユニット６３は、転写されたトナー画像を転写紙９０上に定着させる。
【００９５】
駆動ローラ７３は中間転写ベルト駆動モータにより回転駆動され、それに従って中間転写ベルト６４が搬送される。従動ローラ７４は、駆動ローラ７３に従動する。中間転写ベルト６４は、感光体ドラム６２ａ〜６２ｄで形成された各色毎の画像を重ね合わせる。二次転写ローラ６５は、中間転写ベルト６４上の画像を転写紙９０に転写する。
【００９６】
斥力ローラ６６は、二次転写ローラ６５の対向部分に配置され、中間転写ベルト６４と二次転写ローラ６５間のニップを生成及び維持する。レジストローラ６７は、転写紙９０のスキュー補正及び転写紙９０の搬送等を行う。給紙ユニット６８は、転写紙９０を積載しておく。給紙ローラ６９は、転写紙９０を給紙ユニット６８から紙搬送ローラ７０へ送り出す。紙搬送ローラ７０は、給紙ローラ６９から送り出された転写紙９０をレジストローラ６７まで搬送する。排紙ユニット７１は、画像が転写かつ定着された転写紙９０を排出する。
【００９７】
中間転写ベルト６４上には、中間転写ベルトスケール６４ａが形成されている。中間転写ベルトスケール６４ａは、搬送方向に沿って一定の周期で交互に配置された反射部と非反射部とを有する目盛である。中間転写ベルト６４近傍の、中間転写ベルトスケール６４ａを読み取れる位置には、中間転写スケール検出センサ７２が配置されている。中間転写スケール検出センサ７２は、中間転写ベルト６４上に形成された中間転写ベルトスケール６４ａの一定の周期に対応したパルス信号を出力する。
【００９８】
本実施形態の画像形成装置６０では、モータ制御装置１００を搭載しており、上述した各ローラを駆動させるモータの制御をモータ制御装置１００により行っても良い。
【００９９】
また、本実施形態では、モータ制御装置１００が搭載された上位装置の一例として、画像形成装置６０を示してが、本実施形態のモータ制御装置１００が搭載される上位装置は、画像形成装置６０に限定されない。本実施形態のモータ制御装置１００は、ブラシレスモータの制御を行う装置であれば、どのような装置に搭載されても良い。例えば、本実施形態のモータ制御装置１００は、自動車やロボット、アミューズメント機器等の分野に適用されても良い。
【０１００】
尚、特許請求の範囲の記載のパルス生成部は、例えば第一パルス生成回路１２、第二パルス生成回路１３であり、パルス切替部は、第一パルス切替回路１４、第二パルス切替回路１５である。また、特許請求の範囲の記載のパルス選択部は、例えばパルス選択回路１７であり、スイッチング素子制御信号生成部は、スイッチング素子制御信号生成回路１８である。
【０１０１】
以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件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、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、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】
【０１０２】
１０  モータドライバ制御装置
１２  第一パルス生成回路
１３  第二パルス生成回路
１４  第一パルス切替回路
１５  第二パルス切替回路
１６  ＰＷＭパルス生成回路
１７  パルス選択回路
１８  スイッチ素子制御信号生成回路
１９  相切替信号生成回路
２０  ＰＷＭインバータ
３０  ブラシレスモータ
６０  画像形成装置
１００  モータ制御装置
１４１、１５１  ワンショット回路
１４２、１５２  ＲＳラッチ回路
１４３、１５３  セレクタ回路
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０３】
【特許文献１】特開２０１０−２８８３３３号公報
【図１】
2017158351.tif 000003
【図２】
2017158351.tif 000004
【図３】
2017158351.tif 000005
【図４】
2017158351.tif 000006
【図５】
2017158351.tif 000007
【図６】
2017158351.tif 000008
【図７】
2017158351.tif 000009
【図８】
2017158351.tif 000010
【図９】
2017158351.tif 000011
【図１０】
2017158351.tif 000012