JP2003079184A - センサレスモータ制御装置、画像形成装置、画像形成装置の制御方法、および画像形成装置の制御プログラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度なモータ回転位置情報を利用でき、正
確な起動制御が可能で、負荷変動に適切に対応できるモ
ータ駆動方式を提供するととともに、画像形成装置にお
いて高品位の画像記録を行なえるようにする。 【解決手段】 モータ５０５のロータの回転位置を検出
するＭＲセンサ５０６を設けるとともに、起動時はＭＲ
センサ５０６からのロータ回転位置情報に基づき駆動制
御を行ない、その後の所定タイミングにおいて、ＭＲセ
ンサ５０６の出力およびモータのコイル非導通期間にコ
イルに発生する誘起電圧の検出信号Ｓ５０２を用いたモ
ータ駆動制御に切り換える。駆動制御の切り換えタイミ
ングは、ＭＲセンサ５０６の出力パルスのカウント、転
写紙の所定搬送位置への搬送検出、モータ駆動電流信号
Ｓ５０１やＭＲセンサ５０６の出力を介して検出される
負荷変動などを介して検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はセンサレスモータの
コイル非導通期間にコイルに発生する誘起電圧を用いて
ロータ位置を検出するセンサレスモータ制御装置、前記
センサレスモータを用いた画像形成装置、画像形成装置
の制御方法、および画像形成装置の制御プログラムに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、モータのコイルに誘起する電
圧を利用してモータの回転を制御するモータ駆動方式、
いわゆるセンサレスモータ駆動方式が知られている。こ
のようなモータ駆動方式は、モータを駆動源として利用
する種々の電子機器に用いられており、そのような機器
の１つとしてレーザビームプリンタのような画像形成装
置がある。

【０００３】図１２および図１３にレーザビームプリン
タの従来構成の一例を示す。図１２のレーザビームプリ
ンタは画像形成機構の主要部を構成する感光ドラム１０
８を有しており、この感光ドラム１０８に対してレーザ
ユニット１１３により入力画像信号（スキャナや外部の
コンピュータなどから入力される）により変調されたレ
ーザ光により潜像形成が行なわれる。感光ドラム１０８
を中心とした画像形成機構は図１３のように構成されて
いる。

【０００４】図１３において符号１０１は画像信号（Ｖ
ＤＯ信号）で、レーザユニット１１３のレーザ素子１０
２に入力される。レーザ素子１０２はオンオフ変調され
たレーザビーム１０３を発生する。スキャナモータ１０
４は回転多面鏡（ポリゴンミラー）１０５を定常回転さ
せ、レーザビーム１０３を主走査方向に走査する。結像
レンズ１０６はポリゴンミラー１０５で反射、偏向され
たレーザビーム１０７を被走査面である感光ドラム１０
８上に結像させる。

【０００５】画像信号１０１により変調されたレーザビ
ーム１０７は、感光ドラム１０８上を水平走査（主走
査）する。ビーム検出口１０９はスリット状の入射口よ
りビームを取り入れ、光ファイバ１１０を経由して光電
変換素子１１１に導かれる。光電変換素子１１１により
電気信号に変換されたレーザビームは、増幅回路（不図
示）により増幅された後、水平同期信号となる。

【０００６】図１２において、感光ドラム１０８に形成
される潜像は、現像器１２３により可視化されトナー像
となり、転写ローラ１２０によって転写紙１１２に転写
される。転写紙１１２（１１２ａまたは１１２ｂ）は、
マルチパーパストレイ１３０、あるいはＡ４，ＬＥＴＴ
ＥＲサイズなどのうち決められた寸法の１種類の定型転
写紙を給紙する給紙カセット１３１から供給される。

【０００７】マルチパーパストレイ１３０、あるいは給
紙カセット１３１から給紙された転写紙１１２（１１２
ａまたは１１２ｂ）に対する片面印字は次のように行な
われる。

【０００８】まず、ピックアップローラ１３２（１３２
ａまたは１３２ｂ）が１回転することにより、最上の転
写紙１１２（１１２ａまたは１１２ｂ）の１枚が給紙ロ
ーラ１３４（１３４ａまたは１３４ｂ）まで送り込まれ
る。転写紙１１２はこれら給紙ローラの回転によりレジ
ストローラ１３５まで給紙され、画像形成のタイミング
と同期をとるために待機する。

【０００９】レジストローラ１３５の近傍には、フォト
インタラプタ（光透過型センサ）などを用いて構成され
たレジセンサ１３７が設けられており、転写紙１１２の
先端がレジストローラ１３５まで送られたことを検出す
る。

【００１０】画像形成部を制御する画像形成制御部（不
図示）はレジセンサ１３７の検出結果により、転写紙１
１２の先端がレジストローラ１３５に到達したタイミン
グを検知し、感光ドラム１０８上への画像形成を開始す
るとともに、定着器１２１のヒータ（図示しない）温度
を所定の温度になるよう制御する。

【００１１】レジストローラ１３５で待機した転写紙１
１２は、レジセンサ１３７の検出結果と像形成プロセス
とのタイミングをとって搬送されるとともに、転写ロー
ラ１２０によりトナー像が転写紙１１２上に転写され
る。トナー像を転写された転写紙１１２はハロゲンヒー
タを内蔵した定着器１２１により定着され排紙部１２２
より排紙される。

【００１２】図１４は、上記の給紙機構と、感光体ドラ
ム２０８にトナー像を形成する画像形成部、排紙機構な
ど駆動するメインモータ２０５の駆動回路の概略であ
る。

【００１３】符号２０１はプリンタエンジンコントロー
ラ（不図示）にあるＣＰＵであり、画像形成制御を行な
う。

【００１４】ＤＳＰを用いたモータコントローラ２０２
はＣＰＵ２０１と通信を行い、モータドライバ２０３を
介して、モータ２０５の回転速度、位相制御を行なう。
モータドライバ２０３はＰＷＭ制御によりモータユニッ
ト２０４（モータ２０５）を制御する。

【００１５】モータコントローラ２０２でＤＳＰを用い
たフィードバックおよびフィードフォワード制御を行な
うことにより、モータ２０５の負荷変動に影響されにく
い回転速度制御、位相制御を行なうことができる。

【００１６】モータ２０５に流れる電流２１５は、モー
タドライバ２０３を介して、抵抗２０８からグランド
（ＧＮＤ）に流れる。

【００１７】抵抗２０８は電流検出用抵抗（たとえば約
０．２２Ω程度）であり、その両端電圧は電流２１５に
したがって変動する。モータコントローラ２０２はこの
電流検知信号（抵抗２０８の両端電圧）Ｓ２０１（実際
の波形は図１５の３０７）に基づき、モータに流れる電
流（モータ駆動電流）２１５を随時検知し、電流が所定
の過電流保護動作値Ｉｍａｘよりも大きい場合には、過
電流保護機能（不図示）を動作させる。

【００１８】抵抗２０９、２１０、コンデンサ２１１は
フィルタ回路を構成し、電流検知信号Ｓ２０１に重畳す
るノイズを除去する。

【００１９】図１５は図１４のモータ２０５（３相モー
タ）の励磁電流切換えタイミング３０１〜３０３と、各
相の電圧３０４〜３０６、コイルに流れる電流３０７
（信号Ｓ２０１）を示している。

【００２０】モータ２０５のコイルヘの励磁電流は、符
号３０１〜３０３に示すようにＨＩレベルの相からＬＯ
Ｗレベルの相へと流れる。たとえば、Ｕ相がＨＩ，Ｖ相
がＬＯＷの時には、Ｕ相からＶ相へ電流が流れ、この時
０レベルである（電流が流れない）Ｗ相（３０６）には
誘起電圧が発生する。

【００２１】また、モータコントローラ２０２はＰＷＭ
制御を行なっているため、電流が流れている（たとえば
Ｕ、Ｖ相）の電圧はＰＷＭのスイッチング周波数で振動
する波形となる（３０４、３０５の濃色の部分）。

【００２２】旧来、モータ２０５のロータの位置はホー
ル素子などのセンサにより検出し、回転制御を行ってい
た。たとえば３相のＤＣモータでは各相ごとに計３つの
ホール素子が必要であった。しかし、近年、モータの小
型化、あるいは低コスト化を図るために、ホール素子な
どのセンサを使用せずに、モータのコイルに発生する誘
起電圧をもとにロータの位置を検出するセンサレスモー
タが一般に知られるようになってきている。

【００２３】このセンサレスモータの起動時には、モー
タのコイルに誘起電圧が発生していないため、強制的に
適宜定められたタイミングで、励磁電流をモータのコイ
ルに順次供給して、モータの起動を行なうことになる。

【００２４】図１４の例では、信号Ｓ２０２によりＷ相
の誘起電圧を検出している。Ｓ２０２の実際の波形は、
符号３０６に示す通りであり、起動後にはこのＳ２０２
に基づき回転制御を行なう。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
センサレスモータ駆動方式は、相ごとのホールセンサを
省略したもので、コイルに発生する誘起電圧をもとに励
磁切換えタイミングを算出して制御し、起動時は所定タ
イミングにより相励磁を行なう起動制御を行なう。

【００２６】また、従来のセンサレスモータ方式では、
モータ停止時には誘起電圧が得られないため、モータ起
動後の一定期間、強制的に、ある決められたタイミング
で、励磁電流をモータのコイルに順次供給することで、
オープンループでモータの起動を行なうことが一般的で
ある。

【００２７】このような起動制御は、比較的起動時のモ
ータ負荷が安定している機器や、起動時においてモータ
の回転速度が必要以上に速くなっても問題ない機器にお
いては効果があった。

【００２８】しかしながら、レーザビームプリンタや複
写機などに従来のセンサレスモータ駆動方式によると次
の問題点がある。

【００２９】（１）トナーカートリッジ内のトナーの状
態や量などによって、起動時のモータ負荷が一定ではな
いため、起動時のロータの位置によってはトルク不足と
なってしまったり、あるいは、モータの負荷が重い時な
どに起動不良となってしまうことがある。

【００３０】（２）起動時はオープンループ制御のた
め、起動時に必要以上に速い回転数でモータが回転する
可能性があるため、感光ドラムの劣化の原因となる。

【００３１】（３）高精度速度制御が必要な場合には、
ロータの位置情報は誘起電圧からの検出結果のみである
ため、必要精度に対する位置情報として不十分である。

【００３２】本発明の課題は、上記の問題を解決し、高
精度なモータ回転位置情報を利用でき、正確な起動制御
が可能で、負荷変動に適切に対応できるモータ駆動方式
を提供するととともに、これを用いてレーザビームプリ
ンタのような画像形成装置において高品位の画像記録を
行なえるようにすることにある。

【００３３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明のセンサレスモータ制御装置、画像形成装
置、画像形成装置の制御方法、および画像形成装置の制
御プログラムにおいては、モータのロータの回転位置を
検出する第１の検出手段と、前記モータのコイル非導通
期間にコイルに発生する誘起電圧により前記ロータの回
転位置を検出する第２の検出手段を用い、前記モータの
起動時に第１の検出手段の検出結果に基づきモータの駆
動制御を開始し、その後、所定のタイミングで第１の検
出手段および第２の検出手段の検出結果に基づくモータ
駆動制御に切り換える基本構成を採用した（請求項１、
６、１０、１４）。

【００３４】また、第１の検出手段および第２の検出手
段の検出結果に基く駆動制御への切り換えのタイミング
は、第１の検出手段を構成する磁気効果型センサで検出
したパルス列を、所定数カウントしたタイミングとする
（請求項５）、あるいは、前記モータにより駆動される
転写紙供給手段の動作により転写紙が所定位置に到達し
た画像形成タイミングとする（請求項７、１１、１
５）。

【００３５】また、前記転写紙が所定位置に到達した画
像形成タイミングは、前記モータの駆動電流の変動を介
して前記モータの負荷変動を検出する（請求項８、１
２、１６）、あるいは前記第１の検出手段の出力信号を
介して前記モータの負荷変動を検出することにより前記
転写紙が所定位置に到達した画像形成タイミングを検出
する（請求項９、１３、１７）。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を説明する。以下では、画像形成装置の一
例としてレーザプリンタにおけるメインモータの制御機
構を実施形態として説明する。

【００３７】本発明では、センサレスモータ制御方式に
おいて、励磁相ごとのホールセンサは用いないが、ロー
タの回転位置情報を取得するＭＲセンサを設け、このＭ
Ｒセンサの出力と、励磁相に発生する誘起電圧をモータ
駆動制御に用いる。モータ起動時にはＭＲセンサからの
ロータ回転位置情報に基づき駆動制御を行ない、起動後
はＭＲセンサの回転位置情報と誘起電圧情報に基づく回
転制御に切り換える。

【００３８】［第１の実施形態］図１〜６は本発明の第
１の実施形態を示している。図１は本発明を採用したレ
ーザプリンタの構成を図１２と同様の様式で示してい
る。ここでは図１２と同等の部材について４００番台の
符号を用いており、これらの部材については説明を省略
するものとする。また、感光ドラム４０８（図１２の感
光ドラム１０８と同等）の周囲の構成については図１３
の感光ドラム１０８周囲の構造と同等であるものとす
る。

【００３９】図２はモータ制御系の構成を図１４と同等
の様式で示したものである。図３はモータ回路に流れる
電圧／電流波形を図１５と同等の様式で示したものであ
る。また、図４、図５は後述のＭＲセンサからの出力信
号を、図６はモータ制御手順を示している。

【００４０】本実施形態では、ロータの回転位置（ある
いは回転速度）情報を取得するＭＲセンサを設け、モー
タ起動時にはＭＲセンサからのロータ回転位置情報に基
づき駆動制御を行ない、起動後、ＭＲセンサの回転位置
情報と誘起電圧情報に基づく回転制御に切り換える方式
として、ＭＲセンサからのパルス信号を所定の数カウン
トした時点で、ＭＲセンサと誘起電圧情報をもとにした
回転制御に切り換える構成を示す。

【００４１】本実施形態のレーザプリンタの画像形成動
作については、従来例で説明した通りであり、ここでは
詳細な説明は省略する。

【００４２】ここで、本実施形態のモータ駆動回路につ
いて説明する。図２は、転写紙４１２の給紙、感光体ド
ラム４０８にトナー像を形成する画像形成部、排紙部な
どの駆動手段を構成するメインモータ５０５の駆動回路
の概略を示している。

【００４３】図２において符号５０１はＣＰＵであり、
画像形成の制御を行なう。通常、ＣＰＵ５０１は不図示
のプリンタエンジンコントローラなどのＣＰＵとして実
装する。

【００４４】モータユニット５０４を構成するモータ５
０５はアウターロータ式ＤＣブラシレスモータであり、
不図示のギアトレーンなどを介して、画像形成機構を駆
動する。

【００４５】ＤＳＰを用いたモータコントローラ５０２
はＣＰＵ５０１と通信を行い、モータドライバ５０３を
介して、ＰＷＭ制御によりモータ５０５の回転速度およ
び位相制御を行なう。ＤＳＰを用いたフィードバックお
よびフィードフォワード制御を行なうことで、モータ５
０５の負荷変動に影響されにくい回転速度制御、位相制
御を行なうことができる。

【００４６】モータ５０５に流れる電流５１５は、モー
タドライバ５０３を介して、抵抗５０８からグランド
（ＧＮＤ）に流れる。抵抗５０８は電流検出用抵抗（た
とえば約０．２２Ω程度）であり、電流５１５が流れる
にしたがってその両端電圧が上昇する。モータコントロ
ーラ５０２は電流検知信号（抵抗５０８の両端電圧）Ｓ
５０１に基づきモータに流れる電流５１５を随時検知
し、電流が所定の電流Ｉｍａｘよりも大きい場合には、
過電流保護回路（不図示）を動作させる。

【００４７】抵抗５０９、５１０、コンデンサ５１１は
フィルタ回路を構成しており、電流検知信号Ｓ５０１に
重畳するノイズを除去するためのものである。

【００４８】図３は３相モータの励磁電流切換えタイミ
ング３１１〜３１３と、各相の電圧３１４〜３１６、コ
イルに流れる電流５１５（信号Ｓ５０１）を表してい
る。

【００４９】図３のようにモータ５０５に流れる電流
（Ｓ５０１）は、モータの位相ごとに周期的に同様な電
流が流れ、破線１区間（ここでは回転角１５°）あたり
に流れる電流波形の上部は、ＰＷＭ制御のため鋸歯状波
となっている（波形の濃色の部分）。

【００５０】コイルヘの励磁電流は、タイミングチャー
ト３１１〜３１３において、ＨＩレベルの相からＬＯＷ
レベルの相へと流れる。たとえば、Ｕ相がＨＩ、Ｖ相が
ＬＯＷであればＵ相からＶ相へ電流が流れ、この時０レ
ベルである（電流が流れない）Ｗ相には誘起電圧が発生
する（波形３１６の台形部分）。

【００５１】また、モータコントローラ５０２はＰＷＭ
制御を行なっているため、この時電流が流れているＵ相
およびＶ相の電圧はＰＷＭのスイッチング周波数で振動
（波形の濃色の部分）する波形となる（３１４，３１
５）。

【００５２】図２において符号５０６は強磁性磁気抵抗
効果型センサ素子（以下ＭＲセンサと示す）であり、モ
ータ５０５のロータに均等に着磁されたパターンを、ロ
ータの回転スピードに応じたＳｉｎ波形として読み取る
ことができる。

【００５３】また、符号Ｓ５０２はＷ相の誘起電圧を検
出する電圧検出信号であり、モータコントローラ５０２
は通常回転時には、このＷ相の誘起電圧とＭＲセンサ５
０６の検出結果に基づく回転制御を行なう。

【００５４】ここでは誘起電圧の検出にＷ相を用いてい
るが、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のいずれか１つの電圧を検出すれば
よいため、誘起電圧の検出はＷ相に限る必要はない。

【００５５】モータコントローラ５０２は、波形変換器
５０７により矩形のパルス波（たとえば１４４０パルス
／回転）に変換されたＭＲセンサ５０６の出力信号Ｓ５
０３に基づきモータ５０５のロータ位置や回転速度を検
知する。

【００５６】図４にＭＲセンサ５０６からの出力信号Ｓ
５０３の一例を示す。モータ５０５の起動時には、回転
数が遅いため、ＭＲセンサ５０６の検出パルスＳ５０３
の周期は長く、定常（目標）回転数に近くなるにつれ周
期が短くなる。

【００５７】次に誘起電圧とＭＲセンサ５０６の検出結
果に基づくモータの回転制御方法について述べる。

【００５８】定常回転時には、モータコントローラ５０
２はＷ相の誘起電圧信号Ｓ５０２に基づく、誘起電圧が
Ｖｔｈとなるタイミング（図中Ｘ点）を検出する。Ｖｔ
ｈは、たとえばモータに印可されるＤＣ電圧Ｖｍａｘの
１／２の値に設定しておく。

【００５９】たとえば、３相８極のモータの場合、総計
２４極のコイルが円周上に配置されることになり、図中
の破線１区間がロータの回転角１５°（３６０°／２
４）に相当するため、Ｘ点からＸ点までは６０°間隔と
なる。また、ＭＲセンサ５０６が１４４０パルス／回転
で構成されているとすると、ＭＲセンサ５０６の出力信
号Ｓ５０３には、回転角１５°では６０個のパルスが現
れることになる。

【００６０】モータコントローラ５０２は、上記の、誘
起電圧から求めたタイミングとＭＲセンサ５０６で検出
したパルス数が同一回転角度となるように制御する。つ
まり、各相の励磁電流印加切換えタイミングと実際のロ
ータの回転位置との同期をとることで、高精度で安定し
た回転制御を行なう。

【００６１】一方、このセンサレスモータの起動時に
は、コイルに誘起電圧が発生していないため、誘起電圧
に基づくモータ制御が困難である。したがって、起動時
にはＭＲセンサ５０６の出力信号Ｓ５０３のみをもと
に、回転制御を行なう。

【００６２】すなわち、Ｓ５０３の（１４４０パルス／
回転の場合）、６０パルス（回転角１５°に相当）を検
出するタイミング（図３の破線１区間）ごとに、強制的
に各相の励磁電流を切換えてモータ５０５の起動を行な
う。そして、定常回転となった時に、ＭＲセンサのみの
回転制御から、ＭＲセンサおよび誘起電圧に基づく回転
制御に移行する。

【００６３】本実施形態においては、この移行タイミン
グは、モータ５０５の最大負荷トルクを考慮し、定常回
転に至るまでの回転数をＭＲセンサのパルス数（Ｎ）に
よってあらかじめ決めておく。

【００６４】モータコントローラ５０２はモータの起動
開始とともに、ＭＲセンサ５０６の出力パルス数をカウ
ントし始め、検出してパルス数がＮ個となった時点で、
定常回転数に達したと判断する。

【００６５】図６は、上記の制御をフローチャート化し
たものであり、図６の制御手順はＤＳＰからなるモータ
コントローラ５０２により実行される。

【００６６】図６のステップＳ６０１では、ＭＲセンサ
５０６の出力パルス数をカウントするカウンタｎを０に
初期化し、続いてステップＳ６０２でモータ５０５を起
動する。カウンタｎはＭＲセンサ５０６の出力パルス数
によりカウントアップされるので、この値をステップＳ
６０３で上記の予め定めたパルス数Ｎと比較し、カウン
タｎの計数値がパルス数Ｎと等しい（あるいは超えてい
る）場合にステップＳ６０４に移行し、モータ５０５の
制御をＭＲセンサ５０６の出力パルス数および励磁相か
らの誘起電圧情報（図２、図３のＳ５０２）の両方を用
いる方式に切り換える。

【００６７】なお、ＭＲセンサ５０６の出力パルスは、
起動後であれば、モータ５０５の回転位置情報として利
用できるのはいうまでもない。

【００６８】なお、ＭＲセンサのパルス検出にあたって
は以下に述べる点について留意する必要がある。

【００６９】モータの回転数が遅い時には、ＭＲセンサ
からの信号Ｓ５０３のパルスエッジは、実際にはシャー
プではなく、図５に示すようにチャタリングを起こした
ような波形となる。これは、モータ５０５のロータに着
磁されたパターンをＭＲセンサ５０６で読み取る際に、
回転数が遅いほど、パターンのＳ極とＮ極の境において
Ｓ極Ｎ極が不確定となってしまう時間が存在するためで
ある。

【００７０】したがって、パルスＳ５０３検出の際にパ
ルスの立ち上がりや立ち下がりでエッジ検出を行なう
と、チャタリング分までカウントしてしまうため、モー
タ５０５の起動開始から所定のパルス数Ｎをカウントし
た時点で、まだ定常回転に至っていない危険性がある。

【００７１】このことを回避するために、たとえば、モ
ータコントローラ５０２でＭＲセンサ５０６の出力信号
Ｓ５０３時の取り込みを、所定の定期的なタイミング
（図５中の矢印のタイミング）で行なう。この信号Ｓ５
０３の取り込み周期は、たとえば、通常予想されるチャ
タリング波形の長さと同程度とする。そして、モータコ
ントローラ５０２は１つ前の取り込み周期で取り込んだ
出力信号Ｓ５０３のデータと、今回取り込んだデータを
比較し、また、あらかじめ予測してある起動時のＭＲセ
ンサのパルス周期をもとに演算を行い、チャタリングの
影響を除去してモータ５０５の起動制御を行なえばよ
い。

【００７２】以上より、センサレスモータ（一般にホー
ル素子のないモータ）に回転位置情報を生成する強磁性
磁気抵抗効果型センサ（ＭＲセンサ）を組合せ、起動時
にＭＲセンサからフィードバックされるパルスに基づき
励磁電流をコイルに供給することで、安定したモータの
起動を実現することができる。

【００７３】本実施形態では、ＭＲセンサからフィード
バックされるパルス数に応じてモータ制御の切り換えを
行なうようにしているので、簡単安価な構成によりモー
タ制御の切り換えを行なうことができる。

【００７４】上記第１の実施形態において示した構成
は、画像形成装置のみならず、センサレスモータを用い
る種々の電子機器に実施できるのはいうまでもないが、
以下では画像形成装置に特化した構成を例示する。

【００７５】［第２の実施形態］以上では、ＭＲセンサ
５０６の出力のみを用いる起動期間から、ＭＲセンサ５
０６の出力パルス数および励磁相からの誘起電圧情報を
用いる通常駆動期間への移行に一定数のＭＲセンサ５０
６の出力パルス数のカウントという条件を用いる例を示
したが、画像形成装置においては、次のように用紙の搬
送制御のタイミングを利用することができる。

【００７６】本実施形態でも、画像形成装置のハードウ
ェア構成、およびモータ制御系の構成は第１の実施形態
の図１および図２に示したものと同様であるものとす
る。

【００７７】本実施形態では、センサレスモータにおい
て、モータ起動開始時にはＭＲセンサからのロータ位置
情報をもとに制御し、給紙カセットから紙を給紙したこ
とを検出した時点で、ＭＲセンサと誘起電圧情報に基づ
く回転制御に切り換える。

【００７８】図７は用紙搬送制御とともに本実施形態の
モータ制御を示している。図７の手順のうち、少なくと
も画像形成に関係する制御はＣＰＵ５０１により実行さ
れるものとする。

【００７９】まず、図７のステップＳ６３１において、
図６のステップＳ６０２同様にモータ５０５を起動する
と、メインモータとしてのモータ５０５は給紙系を駆動
し、給紙が開始される（ステップＳ６３２）。

【００８０】すなわち、図１の給紙カセット４３１用の
ピックアップローラ４３２ｂが１回転することにより、
転写紙４１２ｂの１枚が給紙ローラ４３４ｂまで送り込
まれる（ステップＳ６３３）。そして、転写紙４１２ｂ
は給紙ローラ４３４ｂの回転によりレジストローラ４３
５まで給紙されて、画像形成部とタイミングをとるため
に待機する。

【００８１】給紙口がマルチパーパストレイ４３０の場
合も同様に、ピックアップローラ４３２ａと給紙ローラ
４３４ａの回転駆動により、転写紙４１２ａがレジスト
ローラ４３５まで送り込まれる。

【００８２】レジストローラ４３５の近傍には、フォト
インタラプタを用いたレジセンサ４３７が設けてあり、
転写紙４１２の先端がレジストローラ４３５まで送られ
たことを検出する（ステップＳ６３４）。

【００８３】そして、本実施形態では、レジセンサ４３
７が転写紙４１２（ａ、ｂ）を検出した段階でＭＲセン
サ５０６の出力のみを用いる起動制御から、ＭＲセンサ
５０６の出力パルス数および励磁相からの誘起電圧情報
を用いる通常駆動制御への切り換えを行なう（ステップ
Ｓ６３５）。

【００８４】以後、レジストローラ４３５での待機（ス
テップＳ６３６）の後、画像形成準備が完了（ステップ
Ｓ６３７）すると、トナー像転写（ステップＳ６３
８）、定着（ステップＳ６３９）、排紙（ステップＳ６
４０）の順で通常の画像形成処理が行なわれる。この画
像形成期間では、ＭＲセンサ５０６の出力パルス数およ
び励磁相からの誘起電圧情報を用いる通常駆動によりモ
ータ５０５の駆動制御を行なう。

【００８５】以上のように、本実施形態では、モータ起
動開始時にはＭＲセンサからのロータ位置情報に基づく
制御を行ない、所定の給紙終了タイミング（給紙カセッ
トから紙を給紙したことを検出した時点：本実施形態で
はレジストローラ位置までの用紙搬送終了タイミング）
において、ＭＲセンサおよび誘起電圧情報に基づく回転
制御に切り換える。

【００８６】画像形成装置の転写紙の給紙時、特に上記
のようにレジストローラ位置までの用紙搬送終了タイミ
ングまでであれば、さほど高精度のモータ制御は要求さ
れないため、レジストローラ位置に用紙が搬送される迄
にモータの起動開始から定常回転になったとしても引き
続きＭＲセンサの信号にもとづく制御状態とし、給紙動
作を行っても大きな問題はない。

【００８７】そして、給紙後、レジセンサ４３７により
紙の先端を検出したタイミングで、ＭＲセンサと誘起電
圧情報に基づく回転制御に切り換えて、画像形成開始お
よびレジストローラ４３５で待機させておいた用紙の再
給紙時には高精度で安定したモータ制御を行なうことが
可能となり、これにより高品位な画像形成を行なうこと
ができる。

【００８８】以上のように、本実施形態によれば、画像
形成装置に不可欠な用紙のセンサを利用して、簡単安価
な構成により、所定の給紙終了タイミング（給紙カセッ
トから紙を給紙したことを検出した時点：本実施形態で
はレジストローラ位置までの用紙搬送終了タイミング）
を検出し、モータ制御の切り換えを行なえる。

【００８９】［第３の実施形態］本実施形態では、画像
形成装置における負荷変動を考慮した制御を行なう例を
示す。

【００９０】本実施形態でも、画像形成装置のハードウ
ェア構成、およびモータ制御系の構成は第１の実施形態
の図１および図２に示したものと同様であるものとす
る。

【００９１】図８は負荷変動時のモータの電流波形を、
図９は用紙搬送制御とともに本実施形態のモータ制御を
示している。図９の手順のうち、少なくとも画像形成に
関係する制御はＣＰＵ５０１により実行されるものとす
る。

【００９２】本実施形態では、第２の実施形態同様に、
モータ起動開始時にはＭＲセンサからのロータ位置情報
に基づく制御を行ない、給紙カセットから紙を給紙した
ことを検出した時点で、ＭＲセンサと誘起電圧情報に基
づく回転制御に切り換えるが、このとき、紙が給紙ロー
ラを通過する時のモータ電流の変動を利用して紙の給紙
を検出する点に特徴がある。

【００９３】本実施形態では、図２のＤＳＰによるモー
タコントローラ５０２は、電流検知信号Ｓ５０１（モー
タ駆動電流）に基づき、図８の電流波形の鋸歯状波部の
ほぼ平均値Ｉａ（Ａ点）を演算し、定期的にモータの電
流値をモニタできるように構成する。ここで、ＰＷＭの
周期は通常約２０ｋＨｚ程度であるため、図の鋸歯状波
の周期は約５０μｓｅｃ、これに対し、ＤＳＰを用いた
モータコントローラ２０２のサンプリング周期は、約
０．２μｓｅｃを達成するのは容易であり、上記のモー
タ電流波形の鋸歯状波部の平均値の演算は十分演算可能
である。

【００９４】図９のステップＳ６１１において、図６の
ステップＳ６０２同様にモータ５０５を起動すると、メ
インモータとしてのモータ５０５は給紙系を駆動し、給
紙が開始される（ステップＳ６１２）。

【００９５】その後、図９のステップＳ６２０までの給
紙動作の全体は第２の実施形態と同等である。すなわ
ち、転写紙４１２ｂの１枚が給紙ローラ４３４ｂまで送
り込まれ、転写紙４１２ｂは給紙ローラ４３４ｂの回転
によりレジストローラ４３５まで給紙されて、画像形成
部とタイミングをとるためにそこで待機する。あるい
は、給紙口がマルチパーパストレイ４３０の場合も同様
に、ピックアップローラ４３２ａと給紙ローラ４３４ａ
の回転駆動により、転写紙４１２ａがレジストローラ４
３５まで送り込まれる（ステップＳ６２０）。

【００９６】ステップＳ６２０までに至る段階で、給紙
ローラ４３４ａまたは４３４ｂに紙が突入（ステップＳ
６１３）すると、これら給紙ローラの駆動源であるモー
タ５０５の負荷が増加し、モータの回転速度が一瞬遅く
なる（ステップＳ６１４）。

【００９７】この回転速度低下はＭＲセンサ５０６によ
り検出され、モータコントローラ５０２は即座にＰＷＭ
のデューティを広げ、モータ５０５の回転速度増加を図
る制御を行なうことになる。したがって、モータに流れ
る電流値は図８の破線に示したように上昇し、演算によ
り求めた電流Ｉａ（Ａ点）はＩｂ（Ｂ点）に移動する。
なお、図８において、Ｉｔｈはモータ電流のあらかじめ
決められたスレッシュホールド値であり、Ｉｍａｘは同
様にあらかじめ決められたモータ電流の過電流保護動作
値である。

【００９８】そして、ステップＳ６１６において、モー
タ電流の演算結果がＩｔｈより大きく（Ｉａ＝Ｉｂ）な
った場合、モータコントローラ５０２は転写紙が給紙さ
れたと判定し（ステップＳ６１７）、モータ制御を励磁
相の誘起電圧とＭＲセンサの検出結果に基づく制御に切
り換える（ステップＳ６１８）。

【００９９】このように、本実施形態においては用紙が
レジストローラに到達するよりも前の段階でモータ制御
の切り換えが行なわれる。ステップＳ６２１以降の制御
は、図７のステップＳ６３７以降の制御と同一であるの
で、ここでは説明を省略する。

【０１００】以上のようにして、本実施形態によれば、
用紙のセンサ出力ではなく、モータ駆動電流の変動を利
用して給紙ローラへの用紙の突入を検出し、その段階で
モータ制御を励磁相の誘起電圧とＭＲセンサの検出結果
に基づく制御に切り換えることができ、簡単な構成によ
って、より確実に所定の給紙タイミングで画像形成装置
のセンサレスモータの制御切り換えを行なうことができ
る。

【０１０１】特に、本実施形態においては、給紙ローラ
への用紙の突入の際の負荷変動を直接検出してモータ制
御を切り換えているため、負荷変動に適切に対応でき、
正確な起動制御が可能である。

【０１０２】［第４の実施形態］給紙ローラへの用紙突
入の際の負荷変動を利用してモータ制御の切り換えを行
なうには、第３の実施形態のようにモータ電流を用いる
だけではなく、以下のようにＭＲセンサ５０６の出力す
る回転速度検出信号Ｓ５０３を用いることもできる。

【０１０３】本実施形態では、センサレスモータにおい
て、モータ起動開始時にはＭＲセンサからのロータ位置
情報をもとに制御し、給紙カセットから紙を給紙したこ
とを検出した時点で、ＭＲセンサと誘起電圧情報に基づ
く回転制御に切り換えるものである。

【０１０４】本実施形態でも、画像形成装置のハードウ
ェア構成、およびモータ制御系の構成は第１の実施形態
の図１および図２に示したものと同様であるものとす
る。

【０１０５】本実施形態では、図２のＤＳＰによるモー
タコントローラ５０２は、ＭＲセンサ５０６の出力信号
（Ｓ５０３）のタイミング変動を検出できるものとす
る。

【０１０６】図１０は、ＭＲセンサ５０６の出力信号
（Ｓ５０３：回転位置（あるいは速度）検出信号）を、
図１１は用紙搬送制御とともに本実施形態のモータ制御
を示している。図１１の手順のうち、少なくとも画像形
成に関係する制御はＣＰＵ５０１により実行されるもの
とする。

【０１０７】図１０のステップＳ６５１において、図６
のステップＳ６０２と同様にモータ５０５を起動する
と、メインモータとしてのモータ５０５は給紙系を駆動
し、給紙が開始される（ステップＳ６５２）。

【０１０８】その後、図１１のステップＳ６６０までの
給紙動作の全体は第２の実施形態と同等である。すなわ
ち、給紙カセット４３１用のピックアップローラ４３２
ｂが１回転することにより、転写紙４１２ｂの１枚が給
紙ローラ４３４ｂまで送り込まれる。転写紙４１２ｂは
給紙ローラ４３４ｂの回転によりレジストローラ４３５
まで給紙されて、画像形成部とタイミングをとるために
待機する。あるいは、給紙口がマルチパーパストレイ４
３０の場合も同様に、ピックアップローラ４３２ａと給
紙ローラ４３４ａの回転駆動により、転写紙４１２ａが
レジストローラ４３５まで送り込まれる（ステップＳ６
６０）。

【０１０９】ステップＳ６６０までに至る段階で、給紙
ローラ４３４ａまたは４３４ｂに用紙が突入（ステップ
Ｓ６５３）すると、給紙ローラの駆動源であるモータ５
０５の負荷が増加し、モータの回転速度が一瞬遅くなる
（ステップＳ６５４）。

【０１１０】このため、ＭＲセンサ５０６の着磁パター
ンの検出周期が長くなる。すなわち、ＭＲセンサ５０６
の回転速度検出信号Ｓ５０３は図１０（ａ）の定常負荷
状態から図１０（ｂ）の負荷変動（負荷上昇）状態に移
り、パルス周期が長くなる（Ｔａ−＞Ｔｂ）。

【０１１１】図１０において符号、Ｔｔｈは回転速度検
知信号周期のあらかじめ決められたスレッシュホールド
値で、モータコントローラ５０２はＭＲセンサ５０６の
回転速度検出信号Ｓ５０３のパルス周期がこのスレッシ
ュホールド値Ｔｔｈを超えたことを検出することにより
給紙ローラ４３４ａまたは４３４ｂへの用紙の突入を検
出する。

【０１１２】すなわち、図１１のステップＳ６５６にお
いて、回転速度検知信号Ｓ５０２の１パルスの周期がＴ
ｈｔより大きい場合に、モータコントローラ５０２は転
写紙が給紙されたと判定し（ステップＳ６５７）、モー
タ制御を励磁相の誘起電圧とＭＲセンサの検出結果に基
づく制御に切り換える（ステップＳ６５８）。

【０１１３】このように、本実施形態においては（第３
の実施形態同様に）用紙がレジストローラに到達するよ
りも前の段階でモータ制御の切り換えが行なわれる。ス
テップＳ６６１以降の制御は、図７のステップＳ６３７
以降（図９のステップＳ６２１以降）の制御と同一であ
るので、ここでは説明を省略する。

【０１１４】以上のようにして、本実施形態によれば、
用紙のセンサ出力ではなく、ＭＲセンサ５０６の出力す
る回転速度（回転位置）検出信号を用いて給紙ローラへ
の用紙の突入を検出し、その段階でモータ制御を励磁相
の誘起電圧とＭＲセンサの検出結果に基づく制御に切り
換えることができ、簡単な構成によって、より確実に所
定の給紙タイミングで画像形成装置のセンサレスモータ
の制御切り換えを行なうことができる。

【０１１５】特に、本実施形態においては、給紙ローラ
への用紙の突入の際の負荷変動を直接検出してモータ制
御を切り換えているため、負荷変動に適切に対応でき、
正確な起動制御が可能である。

【０１１６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、センサレスモータ制御装置、画像形成装置、
画像形成装置の制御方法、および画像形成装置の制御プ
ログラムにおいて、モータのロータの回転位置を検出す
る第１の検出手段と、前記モータのコイル非導通期間に
コイルに発生する誘起電圧により前記ロータの回転位置
を検出する第２の検出手段を用い、前記モータの起動時
に第１の検出手段の検出結果に基づきモータの駆動制御
を開始し、その後、所定のタイミングで第１の検出手段
および第２の検出手段の検出結果に基づくモータ駆動制
御に切り換える構成を採用しているので、第１の検出手
段による高精度なモータ回転位置情報を利用でき、正確
な起動制御が可能で、負荷変動に適切に対応できる、と
いう優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセンサレスモータ制御を採用した画像
形成装置の構成を示した断面図である。

【図２】本発明のセンサレスモータ制御回路の構成を示
したブロック図である。

【図３】第１の実施形態における図２のモータ制御回路
の電圧／電流波形を示したタイミング図である。

【図４】第１の実施形態におけるＭＲセンサからの出力
信号（回転検出信号）を示したタイミング図である。

【図５】第１の実施形態におけるＭＲセンサからの出力
信号（回転検出信号）を示したタイミング図である。

【図６】第１の実施形態におけるモータ制御手順を示し
たフローチャート図である。

【図７】第２の実施形態におけるモータ制御手順を示し
たフローチャート図である。

【図８】第３の実施形態における負荷変動時のモータの
電流波形を示したタイミング図である。

【図９】第３の実施形態におけるモータ制御手順を示し
たフローチャート図である。

【図１０】第４の実施形態におけるＭＲセンサの回転位
置（あるいは速度）検出信号を示したタイミング図であ
る。

【図１１】第４の実施形態におけるモータ制御手順を示
したフローチャート図である。

【図１２】従来のセンサレスモータ制御を採用した画像
形成装置の構成を示した断面図である。

【図１３】図１２の装置の画像形成機構を示した説明図
である。

【図１４】従来のセンサレスモータ制御回路の構成を示
したブロック図である。

【図１５】図１４のモータ制御回路の電圧／電流波形を
示したタイミング図である。

【符号の説明】

４０８ 感光ドラム ４２０ 転写ローラ ４２１ 定着器 ４２２ 排紙部 ４３１ 給紙カセット ４３２ ピックアップローラ ４３３ａ、４３４ａ 給紙ローラ ４３０ マルチパーパストレイ ４３５ レジストローラ ４３７ レジセンサ ５０１ ＣＰＵ ５０２ モータコントローラ ５０３ モータドライバ ５０５ モータ ５０６ ＭＲセンサ ５０７ 波形変換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｐ 6/20 Ｈ０２Ｐ 6/02 ３２１Ｋ Ｆターム(参考） 2C058 AC08 AE02 AE09 DE04 GB05 GB13 GB31 2H027 DA01 DC04 EE04 2H071 CA02 CA05 DA22 DA27 DA31 DA32 5H560 AA03 BB04 BB07 BB12 DA04 DA14 DA19 DB13 DC13 EC02 GG04 HA04 TT02 TT07 XA04 XA12

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータのロータの回転位置を検出する第
   １の検出手段と、 前記モータのコイル非導通期間にコイルに発生する誘起
   電圧により前記ロータの回転位置を検出する第２の検出
   手段と、 前記モータの起動時に第１の検出手段の検出結果に基づ
   きモータの駆動制御を開始し、その後、所定のタイミン
   グで第１の検出手段および第２の検出手段の検出結果に
   基づくモータ駆動制御に切り換える制御手段を有するこ
   とを特徴とするセンサレスモータ制御装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段がＤＳＰから構成されるこ
   とを特徴とする請求項１に記載のセンサレスモータ制御
   装置。
3. 【請求項３】 前記モータがＤＣブラシレスモータであ
   ることを特徴とする請求項１に記載のセンサレスモータ
   制御装置。
4. 【請求項４】 前記第１の検出手段が、前記ロータと同
   期回転する着磁パターンを検出する磁気効果型センサか
   ら構成されることを特徴とする請求項１に記載のセンサ
   レスモータ制御装置。
5. 【請求項５】 前記磁気効果型センサで検出したパルス
   列を、所定数カウントしたタイミングにおいて、前記制
   御手段が第１の検出手段および第２の検出手段の検出結
   果に基く駆動制御への切り換えを行なうことを特徴とす
   る請求項１記載のセンサレスモータ制御装置。
6. 【請求項６】 画像形成機構を駆動するモータと、 前記モータのロータの回転位置を検出する第１の検出手
   段と、 前記モータのコイル非導通期間にコイルに発生する誘起
   電圧により前記ロータの回転位置を検出する第２の検出
   手段と、 前記モータの起動時に第１の検出手段の検出結果に基づ
   きモータの駆動制御を開始し、その後、所定の画像形成
   タイミングで第１の検出手段および第２の検出手段の検
   出結果に基づくモータ駆動制御に切り換える制御手段を
   有することを特徴とする画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記モータにより駆動される転写紙供給
   手段を有し、前記転写紙供給手段の動作により転写紙が
   所定位置に到達した画像形成タイミングにおいて、前記
   制御手段が第１の検出手段および第２の検出手段の検出
   結果に基く駆動制御への切り換えを行なうことを特徴と
   する請求項６に記載の画像形成装置。
8. 【請求項８】 前記制御手段は、前記モータの駆動電流
   の変動を介して前記モータの負荷変動を検出することに
   より前記転写紙が所定位置に到達した画像形成タイミン
   グを検出することを特徴とする請求項７に記載の画像形
   成装置。
9. 【請求項９】 前記制御手段は、前記第１の検出手段の
   出力信号を介して前記モータの負荷変動を検出すること
   により前記転写紙が所定位置に到達した画像形成タイミ
   ングを検出することを特徴とする請求項７に記載の画像
   形成装置。
10. 【請求項１０】 画像形成機構を駆動するモータと、前
    記モータのロータの回転位置を検出する第１の検出手段
    と、前記モータのコイル非導通期間にコイルに発生する
    誘起電圧により前記ロータの回転位置を検出する第２の
    検出手段とを有する画像形成装置の制御方法において、 前記モータの起動時に第１の検出手段の検出結果に基づ
    きモータの駆動制御を開始し、その後、所定の画像形成
    タイミングで第１の検出手段および第２の検出手段の検
    出結果に基づくモータ駆動制御に切り換える制御ステッ
    プを含むことを特徴とする画像形成装置の制御方法。
11. 【請求項１１】 前記モータにより駆動される転写紙供
    給手段の動作により転写紙が所定位置に到達した画像形
    成タイミングにおいて、第１の検出手段および第２の検
    出手段の検出結果に基く駆動制御への切り換えを行なう
    ことを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置の制
    御方法。
12. 【請求項１２】 前記モータの駆動電流の変動を介して
    前記モータの負荷変動を検出することにより前記転写紙
    が所定位置に到達した画像形成タイミングを検出するこ
    とを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置の制御
    方法。
13. 【請求項１３】 前記第１の検出手段の出力信号を介し
    て前記モータの負荷変動を検出することにより前記転写
    紙が所定位置に到達した画像形成タイミングを検出する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置の制
    御方法。
14. 【請求項１４】 画像形成機構を駆動するモータと、前
    記モータのロータの回転位置を検出する第１の検出手段
    と、前記モータのコイル非導通期間にコイルに発生する
    誘起電圧により前記ロータの回転位置を検出する第２の
    検出手段とを有する画像形成装置の制御プログラムにお
    いて、 前記モータの起動時に第１の検出手段の検出結果に基づ
    きモータの駆動制御を開始し、その後、所定の画像形成
    タイミングで第１の検出手段および第２の検出手段の検
    出結果に基づくモータ駆動制御に切り換える制御ステッ
    プを含むことを特徴とする画像形成装置の制御プログラ
    ム。
15. 【請求項１５】 前記モータにより駆動される転写紙供
    給手段の動作により転写紙が所定位置に到達した画像形
    成タイミングにおいて、第１の検出手段および第２の検
    出手段の検出結果に基く駆動制御への切り換えを行なう
    制御ステップを含むことを特徴とする請求項１４に記載
    の画像形成装置の制御プログラム。
16. 【請求項１６】 前記モータの駆動電流の変動を介して
    前記モータの負荷変動を検出することにより前記転写紙
    が所定位置に到達した画像形成タイミングを検出する制
    御ステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の
    画像形成装置の制御プログラム。
17. 【請求項１７】 前記第１の検出手段の出力信号を介し
    て前記モータの負荷変動を検出することにより前記転写
    紙が所定位置に到達した画像形成タイミングを検出する
    制御ステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載
    の画像形成装置の制御プログラム。