JP2001245488A - モータのサーボ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のモータをサーボ制御する際、モータの
種類に対して迅速にかつ安定して対応できるモータのサ
ーボ制御装置を提供する。 【解決手段】 サーボモータをマイコンまたはＤＳＰの
ソフトウエアによって、サーボ制御するモータのサーボ
装置、あるいはこれを用いた画像形成装置において、サ
ーボモータのタイプを識別する手段を備え、これをもと
にサーボ定数を決定しモータをサーボ制御する。あるい
は、サーボモータに記憶手段を備え、サーボ定数を格納
し、これを読み出してサーボ制御することによって、複
数種類のモータを接続して使用するような装置におい
て、おのおののモータに対し、常に最適なサーボ定数に
てモータをサーボ制御することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータのサ−ボ制
御装置に関し、特に、画像形成装置で用いる複数の駆動
モータをサーボ制御するのに適したモータのサーボ制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７、図８は複数のモータのサーボ制御
をマイコンによって行う従来例の回路ブロック図であ
り、このうち、図７は１つのマイコン３００に同じ構成
の複数のモータユニット３０１が接続された回路全体を
示すブロック図であり、図８は、それらのうちの１つの
モータユニット３０１の内部回路構成を示すブロック図
である。

【０００３】以下に、従来例のモータのサーボ制御につ
いて説明する。図７、図８において、３００はマイコ
ン、３０１はモータユニット、３０２は制御ＩＣ、３０
３は三相モータ、３０４はロータが備える主極の位置を
検知する３つのホールセンサ、３０５はロータに着磁さ
れたパターンを検出し、モータの１回転あたり３６パル
スを出力するＦＧセンサ、３０６は発振器、３０７は電
流検出抵抗、３０８は制御部、３０９はドライバ部、３
１０は電流リミッタ検出部、３１１は速度制御部、３１
２は分周器、３１３は積分アンプ、３１４〜３１７は積
分フィルタである抵抗とコンデンサ、３１８はマイコン
３００からモータの駆動／停止を行うための制御信号、
３１９はモータが所定の回転数に到達したときにアクテ
ィブとなるレディ信号である。

【０００４】次に、前述の回路の動作について説明す
る。画像形成装置の制御を司るマイコン３００より、信
号線３１８を介して、モータ駆動指示がなされると、制
御部３０８はホールセンサ３０４によって、モータ３０
３のロータの主極の位置を検知し、所望の回転方向にモ
ータが回転するように三相の励磁パターンを作成し、ド
ライバ部３０９へ励磁信号を送信する。ドライバ部３０
９は励磁信号に基づき、出力トランジスタ（図示せず）
を駆動させて、モータのコイルに対し、所望の励磁が形
成するように電流方向を切り替える。一方、モータ３０
３のロータが回転すると、ＦＧセンサ３０５によって所
定のパルスが発生し、速度制御部３１１へ送られる。速
度制御部３１１では発振器３０６と分周器３１２によっ
て作られた基準クロックと、ＦＧセンサ３０５で検出し
たパルスを比較し、その差を出力する。

【０００５】なお、基準クロックは、モータの目標回転
数になるように設定される。つまり、ＦＧパルスがモー
タ１回転数あたり３０パルス出力するとき、モータを６
００ｒｐｍで回転するには、（６００／６０）×３０＝
３００Ｈｚの基準クロックを与えればよい。

【０００６】速度制御部３１１によって得られた目標速
度との差は、積分アンプ３１３によって積分され、ドラ
イバ部３０９に送られる。このとき、３１４〜３１７の
抵抗およびコンデンサによって、ゲインおよび位相補償
値が決定する。これらの定数をサーボ定数と称してい
る。

【０００７】また、従来の画像形成装置が備えるモータ
のドライバ部３０９は、バイポーラ型トランジスタが用
いられており、このドライバ部の損失が大きく、放熱板
が備えられている。さらに、上記損失による発熱をでき
るだけ軽減するために、モータの効率を上げて、できる
だけ少ない電力で所望のパワーを出さなければならな
い。そこで、モータ３０３は効率のよいアウターロータ
式のＤＣブラシレスモータが用いられる。

【０００８】前述のように、従来例の回路構成では、マ
イコン３００からモータユニット３０１へＳＴＯＰ／Ｓ
ＴＡＲＴ（停止／起動）信号のみを与えて、モータを制
御しており、モータユニット内部でサーボ制御ループを
構成していた。このことは、従来のマイコン３００の処
理能力に限界があり、モータユニット３０１内でサーボ
制御する必要があったからである。マイコンあるいはＤ
ＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）の処理能力が向
上するにつれて、モータのサーボ制御をマイコンあるい
はＤＳＰによってディジタル制御することが可能になっ
てきた。また、ＤＳＰの処理能力の向上により、複数の
モータを独立してサーボ制御することが可能となってき
た。

【０００９】この結果、前述した従来例の回路構成に代
えて、ＤＳＰを用いてモータをサーボ制御する回路が考
えられる。以下に、通常考えられるそのような回路例を
説明する。図９、図１０は、通常考えられるモータのサ
ーボ制御回路を示す図であり、このうち、図９は、１つ
のＤＳＰに複数のモータユニットが接続された回路全体
を示すブロック図であり、図１０は、それらのうちの１
つのモータユニットの内部回路構成を示すブロック図で
ある。

【００１０】図９、図１０において、５０１はＤＳＰで
あり、５０２は駆動回路を含むモータユニットであり、
ＤＳＰ５０１は６つのモータ５０５を制御するようにな
っている。５０４はドライバ、５０５は三相ＤＣブラシ
レスモータ、４０１はドライバ５０４のＮ−ｃｈＭＯＳ
のゲート電圧を生成するチャージポンプ回路、４０２〜
４０７はプリドライバ回路、４０８〜４１３は励磁切り
換え信号、４１４は電流センス信号、４１５〜４１７は
ホールセンサ信号、４１８はＭＲセンサ信号、４１９〜
４２１はホールセンサアンプ、４２２はＭＲセンサアン
プ、５１５〜５２０はドライバ部であるＮ−ｃｈＭＯＳ
トランジスタ、５２１は電流検出用抵抗、５２２はモー
タのＵ相コイルに接続するＵ相出力、５２３はＶ相コイ
ルに接続するＶ相出力、５２４はＷ相コイルに接続する
Ｗ相出力、５２５〜５２７はホールセンサ、５２８はＭ
Ｒセンサ、５３２は画像形成装置の制御ＣＰＵ（図示せ
ず）とコミュニケーションを行うためのシリアル通信バ
スである。

【００１１】次に、このモータのサーボ制御回路の動作
について説明する。先ず、ＣＰＵよりシリアル通信線５
３２を介し、モータ駆動コマンドが発行されると、ＤＳ
Ｐ５０１はホールセンサ５２５〜５２７によって検出し
たロータ位置をホールセンサ信号４１５〜４１７によっ
て認識し、所望の回転となるように切り換えタイミング
を決定するとともに、切り換え信号４０８〜４１３を用
いて所望の回転方向および所望の電流をモータコイルに
流すように制御する。

【００１２】つまり、所望の回転方向となるようにＮ−
ｃｈＭＯＳトランジスタ５１５〜５２０を切り換え制御
するとともに、所望の電流をコイルに流すようにＮ−ｃ
ｈＭＯＳトランジスタ５１５、５１７、５１９をＰＷＭ
スイッチングする。このとき、５１５、５１７、５１９
のＮ−ｃｈＭＯＳのトランジスタのゲート電圧は、チャ
ージポンプ回路４０１によって、Ｖｃｃ＋１０Ｖに昇圧
される。

【００１３】例えば、ＤＳＰ５０１がホールセンサ５２
５〜５２７およびホールセンサアンプ４１９〜４２１に
よって増幅されたホールセンサ信号４１５によって、モ
ータのロータ位置を認識し、所望の回転方向となるよう
にＵ相５２２からＷ相５２３への電流方向への切り換え
を行う場合、プリドライバ４０２〜４０７は、Ｎ−ｃｈ
ＭＯＳトランジスタ５１５をＯＮ、トランジスタ５１８
をＯＮさせ、トランジスタ５１６、５１７、５１９、５
２０をＯＦＦさせる。その結果、電流経路は、Ｖｃｃか
らトランジスタ５１５を介し、Ｕ相出力５２２、Ｖ相出
力５２３を経由して、トランジスタ５１８を介し、電流
検出抵抗５２１へ流れ、所定のコイルに磁力が発生す
る。このとき、ＤＳＰ５０１より与えられるＰＷＭ信号
は切り換え信号４０８と合成され、プリドライバ４０２
によって、Ｎ−ｃｈＭＯＳトランジスタ５１５をＰＷＭ
制御させる。

【００１４】したがって、Ｕ相からＶ相への電流は、Ｐ
ＷＭ信号によって規定されたＯＮデューティの電流が流
れる。このように、モータは、ロータが所定方向に回転
するように、Ｕ、Ｖ、Ｗ相への電流が切り換えられる励
磁切り換え制御がなされ、主極マグネット（図示せず）
とコイルの電磁相互作用によってトルクを発生する。

【００１５】モータが上記のような励磁切り換え制御さ
れ、ロータが回転すると、あらかじめ備えたＭＲセンサ
用着磁パターンをＭＲセンサ５２８が検出し、１回転に
３６０パルスのパルスを出力する。つまり、モータの回
転数に応じた周波数の信号が得られ、アンプ４２２を経
由して、ＭＲセンサ信号４１８として、ＤＳＰ５０１へ
入力される。

【００１６】ＤＳＰ５０１は、ＭＲセンサ信号４１８の
パルス間隔を計測し、モータの速度（ｒａｄ／ｓ）を求
め、目標制御速度と比較し、ＰＩフィルタ（図示せ
ず）、ゲイン付加演算（図示せず）を行って、ＰＷＭパ
ルス幅を導き、これを切り換え信号４０８、４１０、４
１２に合成させて、モータコイルへ流す電流をコンロー
ルし、目標速度でモータが回転するようにサーボ制御を
行う。

【００１７】このように、ＤＳＰ５０１はＰＷＭ信号を
生成し、切り換え信号に合成させることによって、出力
段のＮ−ｃｈＭＯＳトランジスタをスイッチングして、
所望の回転数でモータが回転するようにサーボ制御を行
う。一方、ホールセンサ５２５〜５２７で主極位置を検
出し、ホールセンサ信号４１５〜４１７によって、所望
の回転方向でロータが回転するように、切り換え制御を
行う。また、モータに流れる電流を電流検出抵抗５２１
で検出し、所定以上の電流が流れた場合は、電流制限を
かけるような保護手段を備える。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】図７、図８を参照して
説明した従来例のモータのサーボ制御装置では、マイコ
ンが各駆動モータの駆動および停止制御を行うととも
に、駆動モータはサーボ制御ＩＣを備えて、モータユニ
ット内でサーボ制御が行われる。つまり、フィードバッ
クループはモータユニット内でクローズされている。ま
た、各モータのサーボ制御の安定性は、回路の積分アン
プに接続する抵抗およびコンデンサの定数、つまりサー
ボ定数によって決まる。つまり、これらのサーボ定数
は、負荷のイナーシャおよび負荷トルクを考慮したと
き、あらゆる条件下においても最も安定して精度よくモ
ータが回転するように定数を設定する必要があった。

【００１９】その結果、前述した従来例のモータのサー
ボ制御装置を、例えば、トナーおよび感光ドラムを一体
としたカートリッジ構成を有する電子写真方式のカラー
画像形成装置の各種駆動手段として用いる場合には、ト
ナー容量の違いや、トナー種類の違い、またはカートリ
ッジの違いによって、感光ドラムを駆動する駆動モータ
の負荷イナーシャやトルクが大きく変わる場合において
は、すべての条件において安定したサーボ制御ができな
いといった課題があった。

【００２０】また、カラー画像形成装置において、画像
の光沢性を上げるために、光沢印字モードにおいては、
通常の記録紙搬送速度よりも下げた速度で記録紙を搬送
して、定着器を通過する時間を長くし、トナー融着を上
げるモードを備えている。このため、各駆動モータは、
複数の速度で制御しなければならず、特に速度制御範囲
が大きい場合は、サーボ定数１系統ではすべての速度に
対し、安定したサーボ制御ができないといった課題があ
った。

【００２１】この課題を改善するための１つの方法とし
て、積分アンプを複数備え、条件に応じてアンプを切換
えるようなものもあったが、コストが大幅にアップする
といった課題があった。

【００２２】また、一般的にサーボモータの速度検出手
段はモータに備えられている。つまり、モータのロータ
の回転精度および安定性を上げることを目的として備え
られている。

【００２３】このようなモータを用いた画像形成装置に
おいて、例えば負荷変動に伴う回転変動がドラム軸に発
生した場合、その回転変動をモータのサーボ制御によっ
て、補正できればドラム軸の回転変動は低減でき、画像
が良好になる。しかし、従来のモータはアウターロータ
式ＤＣブラシレスモータであり、回転するロータの主極
のマグネットを備えているため、ロータのイナーシャが
大きい。したがって、ドラム駆動軸で発生した回転変動
は、ドラム駆動モータの駆動軸には伝達されにくくな
る。その結果、ドラム駆動モータのサーボ制御を精度よ
く行ったとしても、ドラムの回転ムラは改善できず、画
像劣化を低減できないといった課題があった。

【００２４】また、ＤＣブラシレスモータを用いずにス
テッピングモータを用いた画像形成装置がある。しか
し、ステッピングモータはＤＣブラシレスモータと比較
し効率が悪く、特にカラー画像形成装置にようにモータ
を複数備える装置においては、すべてをステッピングモ
ータで構成すると装置の電源負荷が大きくなって、装置
のトータルコストが大幅に上がるといった課題があるば
かりでなく、ステッピングモータはステップ駆動に伴う
振動が大きく、複数備えると装置稼働音が非常に大きく
なるといった課題があった。

【００２５】次に、図７、図８に示した従来例のモータ
のサーボ制御装置の前述の諸欠点を改善するために通常
考えられる装置として、図９、図１０を参照して説明し
たモータのサーボ制御装置がある。このサーボ制御装置
では、ＤＳＰに相切り換え制御、速度制御、電流制限制
御の全てを負わせることとなり、接続するモータユニッ
トの数が増えた場合には、十分に処理しきれないことが
予想される。また、多数の信号線がＤＳＰとモータユニ
ットの間に必要となるので（例えば、１つのモータユニ
ットに対して、１１本）、入出力ピンが多くなり、イン
ターフェースの制御能力が低下することが予想される。
また、電流制限を行う場合、電流検出電圧をモータユニ
ットからＤＳＰに送るとき、それらの間に距離がある
と、ノイズが発生することも予想される。

【００２６】また、モータのサーボ制御する際のサーボ
定数は、接続されるモータのトルク定数、イナーシャ、
巻線抵抗によって予め決められた定数を用いる。

【００２７】このような構成において、特にモータを複
社購買するような場合においては、使用するすべてのモ
ータのトルク定数、イナーシャ、巻線抵抗条件におい
て、安定したサーボ制御ができるようにサーボ定数を設
定する必要があった。

【００２８】例えば、アウターロータ式モータとインナ
ーロータ式モータでは、モータのイナーシャが大きく異
なる。この２種類のイナーシャのモータにおいて、適切
なサーボ定数を設定するのには限界があった。

【００２９】つまり、アウターロータ式モータにサーボ
定数を合わせ、アウターロータ式モータの場合のサーボ
安定性を上げると、インナーロータ式モータを使用した
場合には、サーボ制御の安定性が悪くなるといった問題
が発生する。

【００３０】そのため、従来はサーボ定数を選定する
際、使用するすべてのモータに対し、サーボ制御の安定
性を上げるのにはおのずと限界があった。

【００３１】したがって、本発明の目的は、従来例のモ
ータのサーボ制御装置が有する欠点をなくし、モータの
種類に対して迅速にかつ安定して対応させることできる
モータのサーボ制御装置を提供することにある。

【００３２】また、本発明の他の目的は、従来例のモー
タのサーボ制御装置を改良するものとして通常考えられ
るサーボ制御装置に予想される諸欠点を生じさせないモ
ータのサーボ制御装置を提供することにある。

【００３３】本発明のさらに他の目的は、デジタル制御
手段であるＤＳＰによって複数のモータを一括制御する
ようにしたモータのサーボ制御装置を提供することにあ
る。

【００３４】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明は、モータの種類を認識する認識手段と、
モータの回転速度に応じた回転速度信号を発生する回転
速度信号発生手段と、前記回転速度信号発生手段からの
回転速度信号に応じて前記モータのコイルに流す励磁電
流を決めるＰＷＭ信号を発生するデジタル制御手段と、
前記デジタル制御手段は、目標速度を設定する目標速度
設定手段と、前期目標速度設定手段からの目標速度と前
記回転速度信号発生手段からの回転速度との差並びに前
記認識手段の認識結果に応じてサーボ定数を付与するサ
ーボ演算手段とを有し、該サーボ演算手段の演算結果に
応じて前記モータの各コイルに流すＰＷＭ信号を発生す
ることを特徴とするモータのサーボ制御装置を採用する
ものである。

【００３５】また、本発明は、モータと、モータの種類
を認識する認識手段と、モータの回転速度に応じた回転
速度信号を発生する回転速度信号発生手段と、前記回転
速度信号発生手段からの回転速度信号に応じて前記モー
タのコイルに流す励磁電流を決めるＰＷＭ信号を発生す
るデジタル制御手段と、前記デジタル制御手段は、目標
速度を設定する目標速度設定手段と、前期目標速度設定
手段からの目標速度と前記回転速度信号発生手段からの
回転速度との差並びに前記認識手段の認識結果に応じて
サーボ定数を付与するサーボ演算手段とを有し、該サー
ボ演算手段の演算結果に応じて前記モータの各コイルに
流すＰＷＭ信号を発生させるとともに、前記モータのロ
ータ位置を検出するロータ位置検出手段と、該ロータ位
置検出手段からのロータ位置検出結果に応じて前記モー
タの各コイルに流す励磁電流を切り換える切換信号を形
成し、該切換信号にデジタル制御手段からのＰＷＭ信号
を重畳するプリドライバと、該プリドライバからＰＷＭ
信号を重畳した切換信号に基づいて前記モータを駆動す
るドライバと、を備えることを特徴とするモータのサー
ボ制御装置を採用するものである。

【００３６】さらに本発明は、モータのロータ位置検出
結果に応じて該モータの各コイルに流す励磁電流を切り
換えるるとともに、該モータの回転速度に応じた回転速
度信号に基づいて該モータの各コイルに流す励磁電流を
制御するモータのサーボ制御装置において、モータの種
類を認識する認識手段と、前記認識手段の認識結果に応
じてサーボ定数を決め、このサーボ定数並びに前記回転
速度信号に応じて前記モータのコイルに流す励磁電流を
決めるＰＷＭ信号を発生するデジタル制御手段とを備え
るとともに、前記ロータ位置検出結果に応じて前記モー
タの各コイルに流す励磁電流を切り換える切換信号を発
生する切換信号発生手段とを備え、該切換信号発生手段
からの切換信号と前記デジタル制御手段からのＰＷＭ信
号とに基づいて前記モータを駆動するドライバとを備え
ることを特徴とするモータのサーボ制御装置を採用する
ものである。

【００３７】

【発明の実施の形態】本発明のモータのサーボ制御装置
の説明に先立って、本発明のモータのサーボ制御装置を
適用するのに適した画像形成装置を説明する。

【００３８】図１は画像形成装置の構成を示す概略図で
ある。図１において、２０１は画像形成装置、２０２は
用紙カセット、２０３は給紙ローラ、２０４は静電ベル
ト駆動ローラ、２０５は静電ベルト、２０６はイエロー
用感光ドラム、２０７はマゼンタ用感光ドラム、２０８
はシアン用感光ドラム、２０９はブラック感光ドラム、
２１０はイエロー用転写ローラ、２１１はマゼンタ用転
写ローラ、２１２はシアン用転写ローラ、２１３はブラ
ック用転写ローラ、２１４はイエローカートリッジ、２
１５はマゼンタカートリッジ、２１６はシアンカートリ
ッジ、２１７はブラックカートリッジ、２１８はイエロ
ー用光学ユニット、２１９はマゼンタ用光学ユニット、
２２０はシアン用光学ユニット、２２１はブラック用光
学ユニット、２２２は定着ローラ、２２３は紙パスであ
る。

【００３９】画像形成装置は、ホストコンピュータ（図
示せず）からの指示に基づいて電子写真プロセスを用
い、用紙上に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック
の画像を重ねて転写させる。また用紙ローラ２０３は給
紙モータ、静電ベルトはベルトモータ、感光ドラムは各
色ごとのドラムモータ、定着ローラは定着モータによっ
て駆動され、モータの駆動／停止は、画像形成装置内に
備えるサーボ制御装置によって制御される。

【００４０】図２、図３は、本発明の第１の実施例を示
すモータのサーボ制御装置を示した図であり、図２は、
１つのＤＳＰに図１に示す画像形成装置の６つのモータ
ユニットが接続された回路全体を示すブロック図であ
り、図３は、１つのモータユニットの内部回路構成を示
すブロック図である。

【００４１】図２、図３において、５０１はデジタル制
御装置であるＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）
であり、このＤＳＰ５０１は積和演算を迅速に行うこと
ができるものである。５０２は駆動回路（プリドライ
バ、ドライバ）を含むモータユニットであり、上から、
イエロー用感光ドラムモータユニット、マゼンタ用感光
ドラムモータユニット、シアン用感光ドラムモータユニ
ット、ブラック用感光ドラムモータユニット、ベルト用
モータユニット、定着用モータユニットの順になってい
る。なお、給紙ローラ２０３はステッピングモータによ
って駆動され、本発明のサーボ制御装置とは無関係であ
る。ＤＳＰ５０１は６つのモータ５０５を制御するよう
になっている。これらのモータはイナーシャが少なく、
制御精度を向上できるインナーロータ式のＤＣプラシレ
スモータが用いられる。５０３は後述の論理回路および
制御回路を有するプリドライバ、５０４はドライバ、５
０５は三相ＤＣブラシレスモータ、５０６はレギュレー
タ、５０７はドライバ５０４のＮ−ｃｈＭＯＳのゲート
電圧を生成するチャージポンプ回路、５０８は、後述す
るＤＳＰ５０１からのＰＷＭ信号と切り換え信号を合成
する論理回路、５０９は論理回路からの出力を昇圧する
制御回路、５１０は電流リミッタ、５１１〜５１３はホ
ールセンサアンプ、５１４はＭＲセンサアンプ、５１５
〜５２０はドライバ部にあるＮ−ｃｈＭＯＳトランジス
タ、５２１は電流検出用抵抗、５２２はモータのＵ相コ
イルに接続するＵ相出力、５２３はＶ相コイルに接続す
るＶ相出力、５２４はＷ相コイルに接続するＷ相出力、
５２５〜５２７はホールセンサ、５２８はＭＲセンサ、
５２９はＤＳＰから出力されるモータ起動信号（ＳＴＯ
Ｐ／ＳＴＡＲＴ信号）、５３０はＤＳＰから出力される
ＰＷＭ信号、５３１はモータの速度検出用ＭＲセンサ信
号である。前記論理回路はホールセンサ５２５〜５２５
からのホールセンサアンプ５１１〜５１３を介して切り
換え信号とＤＳＰ５０１からのＰＷＭ信号を合成するも
のであり、前記制御回路５０９は論理回路５０８からの
出力信号を昇圧して電流制御信号としてドライバ５０４
へ出力するものである。５３２は画像形成装置の制御Ｃ
ＰＵ（図示せず）とコミュニケーションを行うためのシ
リアル通信バスである。

【００４２】５３３及び５３４はモータユニットの識別
信号である。本実施例はサーボ制御装置に対し、モータ
の識別信号５３３及び５３４である識別信号線を設けた
もので、DSP501はモータの識別信号５３３及び５３４に
基づきサーボ定数を決定する。

【００４３】例えば、モータの識別信号５３３及び５３
４が、それぞれ“0”、“1”の場合はアウターロータモ
ータ、識別信号５３３及び５３４が、それぞれ“1”、
“1”の場合はインナーロータモータとすると、DSP501
は各モータ毎に予め記憶されたサーボ定数テーブルから
該当するサーボ定数を選択し、サーボ制御する。このモ
ータの識別信号５３３及び５３４によりモータのタイプ
を認識し、モータに最適なサーボ定数を選択し用いるこ
とによって、安定したモータのサーボ制御が実現でき
る。

【００４４】次にDSP501によるモータのサーボ制御につ
いて説明する。

【００４５】図４はDSP501のサーボ制御ルーチンのフロ
ーを示した図である。

【００４６】まず、４０１においてサーボ定数が設定さ
れたか否かを判断し、未設定であれば402にてモータタ
イプを認識する。これは図３のモータの識別信号５３３
及び５３４を用いて認識する。

【００４７】次に４０３にて前記識別信号の結果に応じ
たサーボ定数をルックアップテーブルから導く。このル
ックアップテーブルはあらかじめＤＳＰのメモリ（図示
せず）内に定義されている。また、このサーボ定数は後
述するＰＩフィルタの比例項および積分項の定数、ゲイ
ンの定数を示すものである。

【００４８】次に、４０４にて前ステップで導いたサー
ボ定数を演算式へ設定する。

【００４９】一方、４０４で一旦サーボ定数が設定され
た場合、再度、サーボ制御ルーチンが実行されたときに
４０１でサーボ定数が既に設定されたと判断し、４０５
へジャンプする。

【００５０】次に、４０５〜４０７で、モータを起動・
停止を行うか否かの判定を行う。

【００５１】図示しない制御タスクにおいて、モータ起
動か停止かのフラグがセットされ、本サーボ制御ルーチ
ンが実行されると、４０５において前記フラグをチェッ
クし、４０５でモータ起動要求ありと認識したときは、
モータ駆動信号５２９をアクティブとし、４０７で所定
のＰＷＭ値を与え、モータを加速させる。一方、４０５
でモータ停止要求と認識したときは、４０６においてモ
ータ駆動信号５２９をディセーブルとしＰＷＭ信号をゼ
ロとし、モータは停止する。

【００５２】次に、４０８でキャプチャの割り込みの有
無を監視する。このキャプチャ割り込みは図３で示すＭ
Ｒセンサ信号３３１のパルスの立ち下がりエッジが到来
するごとに割り込みが発生するようキャプチャ回路が構
成されている（図示せず）。

【００５３】４０８でキャプチャ割り込みが確認される
と、４０９で割り込みの間隔を計測し、モータの回転数
を導く。例えばＭＲセンサパルスが３００パルス／回転
発生され、パルス間隔がｔ（ｓ）とすると、モータ回転
速度は、（２π／３００÷ｔ）ｒａｄ／ｓとなる。一
方、４０８でキャプチャ割り込みが無い場合はモータ速
度演算は行なわない。

【００５４】次に、４１０で制御割り込みを監視する。
これはサーボ制御ループが１ＫＨｚで制御する場合、１
ＫＨｚの割り込みが発生するよう設定する。割り込みが
発生すると４１１で予め設定した目標速度とキャプチャ
で検出した実際の速度とを比較し、その結果を４１２で
ＰＩ演算する。これによって、４０４で設定された比例
項定数および積分項定数とゲイン定数の演算をおこなっ
て、その結果を４１３でＰＷＭ演算して、ＰＷＭ幅を導
く。これによって、１ＫＨｚ周期で所望のＰＷＭ幅が出
力される。つまり、制御周波数が１ＫＨｚのサーボ制御
ループが実現できることになる。

【００５５】次に４１４でＰＷＭ割り込みを監視する。

【００５６】これは、予め構成されたＰＷＭ回路によっ
て（図示せず）、２０ＫＨｚごとの割り込みの発生を行
わせるものである。

【００５７】４１４でＰＷＭ割り込みを検知すると、４
１５において、先に４１３で求めたＰＷＭ幅のパルスを
出力させる。一方、ＰＷＭ割り込みの発生がないとＰＷ
Ｍ出力は行なわない。これによって、キャリア周波数２
０ｋＨｚのＰＷＭパルス出力を実現する。

【００５８】以上説明したように、本実施例は、モータ
ユニットに備えたタイプ識別信号によってＤＳＰがモー
タタイプを認識し、これに基づき予め用意しているテー
ブルより、モータタイプに応じたサーボ定数を導き、こ
の定数を用いてサーボ制御する。

【００５９】これによって、簡単な回路構成で、本発明
を実現できる特徴を有している。

【００６０】次に、このモータのサーボ制御回路の回路
動作について説明する。先ず、ＣＰＵよりシリアル通信
線５３２を介し、モータ駆動コマンドが発行されると、
プリドライバ５０３はホールセンサ５２５〜５２７によ
って検出したロータ位置を認識し、所望の回転となるよ
うに切り換えタイミングを決定するとともに、所望の回
転方向および所望の電流をモータコイルに流すように制
御する。

【００６１】つまり、所望の回転方向となるようにＮ−
ｃｈＭＯＳトランジスタ５１５〜５２０を切り換え制御
するとともに、所望の電流をコイルに流すようにＮ−ｃ
ｈＭＯＳトランジスタ５１５、５１７、５１９をＰＷＭ
スイッチングする。このとき、５１５、５１７、５１９
のＮ−ｃｈＭＯＳのトランジスタのゲート電圧は、チャ
ージポンプ回路５０７によって、Ｖｃｃ＋１０Ｖに昇圧
される。

【００６２】例えば、プリドライバ５０３がホールセン
サ５２５〜５２７およびホールセンサアンプ５１１〜５
１３によって増幅されたホールセンサ信号によって、モ
ータのロータ位置を認識し、所望の回転方向となるよう
にＵ相５２２からＷ相５２３への電流方向への切り換え
を行う場合、プリドライバ５０３は、Ｎ−ｃｈＭＯＳト
ランジスタ５１５をＯＮ、トランジスタ５１８をＯＮさ
せ、トランジスタ５１６、５１７、５１９、５２０をＯ
ＦＦさせる。その結果、電流経路は、Ｖｃｃからトラン
ジスタ５１５を介し、Ｕ相出力５２２、Ｖ相出力５２３
を経由して、トランジスタ５１８を介し、電流検出抵抗
５２１へ流れ、所定のコイルに磁力が発生する。このと
き、ＤＳＰ５０１より与えられるＰＷＭ信号５３０は切
り換え信号に合成され、プリドライバ５０３によって、
Ｎ−ｃｈＭＯＳトランジスタ５１５をＰＷＭ制御させ
る。

【００６３】したがって、Ｕ相からＶ相への電流は、Ｐ
ＷＭ信号によって規定されたＯＮデューティの電流が流
れる。このように、モータは、ロータが所定方向に回転
するように、Ｕ、Ｖ、Ｗ相への電流が切り換えられる励
磁切り換え制御がなされ、主極マグネット（図示せず）
とコイルの電磁相互作用によってトルクを発生する。

【００６４】モータが上記のような励磁切り換え制御さ
れ、ロータが回転すると、あらかじめ備えたＭＲセンサ
用着磁パターンをＭＲセンサ５２８が検出し、１回転に
３６０パルスのパルスを出力する。つまり、モータの回
転数に応じた周波数の信号が得られ、アンプ５１４を経
由して、ＭＲセンサ信号５３１として、ＤＳＰ５０１へ
入力される。

【００６５】ＤＳＰ５０１は、ＭＲセンサ信号５３１の
パルス間隔を計測し、モータの速度（ｒａｄ／ｓ）を求
め、目標制御速度（変更可能な設定目標速度）と比較
し、ＰＩフィルタ（図示せず）、ゲイン付加演算（図示
せず）を行って、ＰＷＭパルス幅を導き、ＰＷＭ信号５
３０としてプリドライバ５０３に送り、モータコイルへ
流す電流をコンロールし、目標速度でモータが回転する
ようにサーボ制御を行う。

【００６６】このように、ＤＳＰ５０１はＰＷＭ信号を
生成し、このＰＷＭ信号と切り換え信号を合成させるこ
とによって、出力段のＮ−ｃｈＭＯＳトランジスタをス
イッチングして、所望の回転数でモータが回転するよう
にサーボ制御を行う。一方、ホールセンサ５２５〜５２
７で主極位置を検出し、プリドライバ５０３はそれらの
ホールセンサ信号を用いて、所望の回転方向でロータが
回転するように、切り換え制御を行う。また、プリドラ
イバ５０３はモータに流れる電流を電流検出抵抗５２１
で検出し、所定以上の電流が流れた場合は、電流リミッ
タ５１０によって電流制限をかけるような保護手段を備
える。

【００６７】次に本発明の第２の実施例を図５により説
明するが、図３と同一部分には同一符号を付し、その具
体的説明は省略する。

【００６８】図５が図３と相違する部分は、モータの識
別信号５３３及び５３４に代えてモータユニット502内
にメモリ535を備えたもので、DSP501とモータユニット5
02がシリアル通信によってコミュニケ−ションを行うも
のである。

【００６９】図６を用いて動作について説明する。

【００７０】図6はDSP501のサーボ制御フローを示した
図である。

【００７１】先ず、６０１にてサーボ定数の設定がなさ
れたか否かを判定し、設定が未であれば６０２におい
て、モータユニットに対し、シリアル通信を行なってモ
ータユニット内にあるメモリ内容を読み込み、モータユ
ニットの制御情報を認識する。

【００７２】次に、６０３において前ステップで認識し
た情報、つまりサーボ定数を設定する。

【００７３】一方、６０３で一旦サーボ定数が設定され
た場合、再度、サーボ制御ルーチンが実行されたときに
６０１でサーボ定数が既に設定されたと判断し、６０４
へジャンプする。

【００７４】次に、６０４〜６０６で、モータを起動・
停止を行なうか否かの判定を行なう。

【００７５】図示しない制御タスクにおいて、モータ起
動が停止かのフラグがセットされ、本サーボ制御ルーチ
ンが実行されると、６０４において前記フラグをチェッ
クし、６０４でモータ起動要求ありと認識したときは、
６０５でモータユニットに対し、シリアル通信でモータ
駆動コマンドを送出するとともに、所定のＰＷＭ値を与
え、モータを加速させる。

【００７６】一方、６０４においてモータ停止要求あり
と認識したときは、６０６でモータユニットに対し、シ
リアル通信によってモータ停止コマンドを送出するとと
もに、ＰＷＭ値をゼロとして、モータを停止させる。

【００７７】６０７〜６１４は、実施例１における図４
の４０８〜４１５と同じ制御であるため、説明は割愛す
る。

【００７８】このように、本実施例は、ＤＳＰとモータ
ユニットがシリアル通信によってコミュニケーションを
行なうとともに、モータユニット内に記憶手段を設け、
前記記憶手段にモータの制御パラメータであるサーボ定
数情報を予め記憶しておく。

【００７９】そして、ＤＳＰがシリアル通信を用いてモ
ータのサーボ定数を読み込み、この値に基づきサーボ制
御するものである。

【００８０】したがって、実施例１のようなＤＳＰ内の
ルックアップテーブルメモリが不要と成る他、モータユ
ニット側に多くの制御パラメータ情報を格納でき、より
サーボ制御精度を向上できる特徴を有す。

【００８１】本発明の実施例において、６つのモータに
関して説明したが、複数のモータに限られるものではな
く、単一のモータにも適用できるものである。

【００８２】以上の実施例において、デジタル制御手段
はDSPとして説明したが、マイコンであってもよいもの
である。

【００８３】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれば
サーボモータをマイコンまたはＤＳＰのソフトウエアに
よって、サーボ制御するモータのサーボ装置、あるいは
これを用いた画像形成装置において、サーボモータのタ
イプを識別する手段を備え、これをもとにサーボ定数を
決定しモータをサーボ制御する。あるいは、サーボモー
タに記憶手段を備え、サーボ定数を格納し、これを読み
出してサーボ制御することによって、複数種類のモータ
を接続して使用するような装置において、おのおののモ
ータに対し、常に最適なサーボ定数にてモータをサーボ
制御することができる。

【００８４】特に、画像形成装置のように、複数メーカ
のモータを同じ駆動箇所で使用する場合において、接続
されたモータを識別し、あるいは直接そのモータに最適
なサーボ定数情報を入手し、これを基にサーボ制御を行
なうことによって、モータのサーボ制御の安定性向上が
図れるばかりでなく、画像形成装置の制御プログラムお
よび構成を全く変えずに、特性が異なる複数のメーカの
モータを同じように使用でき、生産性の向上、モータの
供給安定性が図れる利点を持つ。

【００８５】本発明のモータのサーボ制御装置では、Ｍ
Ｒセンサからの回転速度信号をＤＳＰに入力してＰＷＭ
信号を得て、積和演算が迅速なＤＳＰを用いているの
で、サーボ制御に適しており、負荷条件（トルク、イン
ーシャ、ゲイン等）に応じて制御条件がプログラマブル
であるので、制御が柔軟性がある。

【００８６】ＤＳＰからのＰＷＭ信号と直接入力される
切り換え信号をプリドライバで合成することにより、信
号線の本数（ピンの数）を少なくできる。さらに、複数
のモータを制御することにより、信号線の本数を少なく
できる効果が大きい。

【００８７】複数のモータのサーボ制御を１つのＤＳＰ
によって一括して制御することによりシステムのトータ
ルコストを下げることができ、かつ複数のモータのシス
テム制御が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の構成を示す概略図である。

【図２】本発明に係り、１つのDSPに複数のモータユニ
ットが接続されたモータのサーボ制御装置のブロック図
である。

【図３】本発明の第１の実施例に係り、図２に示す複数
のモータユニットのうちの１つのモータユニットの内部
構成を示すブロック図である。

【図４】図3に示すDSPのフローチャートである。

【図５】本発明の第2の実施例に係り、図２に示す複数
のモータユニットのうちの１つのモータユニットの内部
構成を示すブロック図である。

【図６】図5に示すDSPのフローチャートである。

【図７】１つのマイコンに複数のモータユニットが接続
された従来のモータのサーボ制御装置のブロック図であ
る。

【図８】図7に示す複数のモータユニットのうちの１つ
のモータユニットの内部構成を示すブロック図である。

【図９】従来のモータのサーボ制御装置に対して考えら
れる１つのDSPに複数のモータユニットが接続されたブ
ロック図である。

【図１０】図9に示す複数のモータユニットのうちの１
つのモータユニットの内部構成を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

５０１ ＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ） ５０２ モータユニット ５０３ プリドライバ ５０４ ドライバ ５０５ 三相ＤＣブラシレスモータ ５０６ レギュレータ ５０７ チャージポンプ回路 ５０８ 論理回路 ５０９ 制御回路 ５１１〜５１３ ホールセンサアンプ ５１４ ＭＲセンサアンプ ５１５〜５２０ Ｎ−ｃｈＭＯＳトランジスタ ５２１ 電流検出用抵抗 ５２２ Ｕ相出力 ５２３ Ｖ相出力 ５２４ Ｗ相出力 ５２５〜５２７ ホールセンサ ５２８ ＭＲセンサ ５２９ モータ起動信号 ５３０ ＰＷＭ信号 ５３１ 速度検出用ＭＲセンサ信号 ５３２ シリアル通信バス ５３３、５３４ モータユニットの識別信号 ５３５ メモリ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H550 AA14 BB10 DD08 FF03 GG03 HA08 HB16 JJ24 JJ30 LL05 LL22 LL32 LL35 LL60 MM02 5H560 AA10 BB04 BB07 BB12 CC02 CC03 CC04 DA02 DA04 DB02 DC03 DC20 EB01 EC10 GG04 JJ02 UA05 XA04 XA12 5H572 AA13 AA20 BB10 DD09 EE04 FF06 FF07 FF08 GG02 HA09 HB09 HC07 JJ03 JJ24 JJ25 JJ26 JJ28 KK05 LL10 LL22 LL29 LL32 LL50

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの種類を認識する認識手段と、モ
   ータの回転速度に応じた回転速度信号を発生する回転速
   度信号発生手段と、前記回転速度信号発生手段からの回
   転速度信号に応じて前記モータのコイルに流す励磁電流
   を決めるＰＷＭ信号を発生するデジタル制御手段と、前
   記デジタル制御手段は、目標速度を設定する目標速度設
   定手段と、前期目標速度設定手段からの目標速度と前記
   回転速度信号発生手段からの回転速度との差並びに前記
   認識手段の認識結果に応じてサーボ定数を付与するサー
   ボ演算手段とを有し、該サーボ演算手段の演算結果に応
   じて前記モータの各コイルに流すＰＷＭ信号を発生する
   ことを特徴とするモータのサーボ制御装置。
2. 【請求項２】 請求項1記載のモータのサーボ制御装置
   において、前記認識手段は前記サーボモータのトルク定
   数および前記サーボモータのイナーシャを認識すること
   を特徴とするモータのサーボ制御装置。
3. 【請求項３】 請求項1記載のモータのサーボ制御装置
   において、前記デジタル制御手段はマイコンまたはDSP
   であることを特徴とするモータのサーボ制御装置。
4. 【請求項４】 請求項1記載のモータのサーボ制御装置
   において、前記認識手段はモータの種類に応じた識別信
   号発生手段を有し、該識別信号発生手段からの識別信号
   に応じて前記デジタル制御手段のサーボ演算手段はサー
   ボ定数を決めることを特徴とするモータのサーボ制御装
   置。
5. 【請求項５】 請求項1記載のモータのサーボ制御装置
   において、前記認識手段はモータの種類に応じた識別信
   号を格納したメモリを有し、該メモリからの識別信号に
   応じて前記デジタル制御手段のサーボ演算手段はサーボ
   定数を決めることを特徴とするモータのサーボ制御装
   置。
6. 【請求項６】 請求項1記載のモータのサーボ制御装置
   において、前記モータは複数備えられ、前記回転速度信
   号発生手段は複数備えられ、前記デジタル制御手段は前
   記複数のモータのコイルに流す励磁電流を決めるＰＷＭ
   信号をそれぞれ発生し、前記複数のモータを一括してサ
   ーボ制御することを特徴とするモータのサーボ制御装
   置。
7. 【請求項７】 モータと、モータの種類を認識する認識
   手段と、モータの回転速度に応じた回転速度信号を発生
   する回転速度信号発生手段と、前記回転速度信号発生手
   段からの回転速度信号に応じて前記モータのコイルに流
   す励磁電流を決めるＰＷＭ信号を発生するデジタル制御
   手段と、前記デジタル制御手段は、目標速度を設定する
   目標速度設定手段と、前期目標速度設定手段からの目標
   速度と前記回転速度信号発生手段からの回転速度との差
   並びに前記認識手段の認識結果に応じてサーボ定数を付
   与するサーボ演算手段とを有し、該サーボ演算手段の演
   算結果に応じて前記モータの各コイルに流すＰＷＭ信号
   を発生させるとともに、前記モータのロータ位置を検出
   するロータ位置検出手段と、該ロータ位置検出手段から
   のロータ位置検出結果に応じて前記モータの各コイルに
   流す励磁電流を切り換える切換信号を形成し、該切換信
   号にデジタル制御手段からのＰＷＭ信号を重畳するプリ
   ドライバと、該プリドライバからＰＷＭ信号を重畳した
   切換信号に基づいて前記モータを駆動するドライバと、
   を備えることを特徴とするモータのサーボ制御装置。
8. 【請求項８】 モータのロータ位置検出結果に応じて該
   モータの各コイルに流す励磁電流を切り換えるるととも
   に、該モータの回転速度に応じた回転速度信号に基づい
   て該モータの各コイルに流す励磁電流を制御するモータ
   のサーボ制御装置において、モータの種類を認識する認
   識手段と、前記認識手段の認識結果に応じてサーボ定数
   を決め、このサーボ定数並びに前記回転速度信号に応じ
   て前記モータのコイルに流す励磁電流を決めるＰＷＭ信
   号を発生するデジタル制御手段とを備えるとともに、前
   記ロータ位置検出結果に応じて前記モータの各コイルに
   流す励磁電流を切り換える切換信号を発生する切換信号
   発生手段とを備え、該切換信号発生手段からの切換信号
   と前記デジタル制御手段からのＰＷＭ信号とに基づいて
   前記モータを駆動するドライバとを備えることを特徴と
   するモータのサーボ制御装置。
9. 【請求項９】 請求項1乃至8のいずれか1つに記載のモ
   ータのサーボ制御装置が用いられることを特徴とする画
   像形成装置。