JP2011109866A - Motor controller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プリンタ装置やMFP(Multi Function Peripheral)、或いは原稿を自動搬送するスキャナ装置などの画像処理装置において、用紙を搬送するための駆動源として設けられたブラシレスモータを制御するモータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control device that controls a brushless motor provided as a drive source for conveying paper in an image processing apparatus such as a printer apparatus, an MFP (Multi Function Peripheral), or a scanner apparatus that automatically conveys a document. .
従来、ブラシレスモータをセンサレスで駆動してロータ位置を制御する方法として、3組のステータコイルのうちの2組のステータコイルに通電して静止磁界を発生させることによりロータの位置を規制して位置決めを行う技術が提案されている(例えば特許文献1,2)。しかし、この技術では、センサレス駆動であることからロータの位置を監視しながら停止させることができないため、ロータを所定の位置で停止させるまでに時間がかかる。
Conventionally, as a method for controlling a rotor position by driving a brushless motor without a sensor, the rotor position is regulated by energizing two of the three stator coils to generate a static magnetic field. The technique which performs is proposed (for example,
ところで、従来、用紙搬送機構を備えた画像処理装置においても用紙を搬送するための駆動源としてブラシレスモータが使用されている。この場合、ブラシレスモータを駆動する制御方法として、一般にベクトル制御が採用されている。ベクトル制御は、各相のステータコイルに流れる電流を検出しつつ、ロータの現在位置と目標位置とを比較しながら各相の電流を変化させることにより、ロータの位置を高精度に制御するものである。このようなベクトル制御によると、理想的な回転速度やトルク出力が得られるようになり、駆動源としての効率が向上する。またベクトル制御の場合は、駆動時の低騒音化も期待することができる。 Conventionally, a brushless motor is used as a drive source for transporting paper also in an image processing apparatus having a paper transport mechanism. In this case, vector control is generally employed as a control method for driving the brushless motor. Vector control is to control the position of the rotor with high accuracy by changing the current of each phase while comparing the current position of the rotor and the target position while detecting the current flowing through the stator coil of each phase. is there. According to such vector control, an ideal rotation speed and torque output can be obtained, and the efficiency as a drive source is improved. In the case of vector control, a reduction in noise during driving can be expected.
しかしながら、画像処理装置において用紙を搬送するためのブラシレスモータの制御方法として、ベクトル制御を採用すると、ロータの位置を高精度に制御することが可能になる反面、駆動回路とその制御回路とが複雑化し、モータの制御機構が高価なものとなってしまうという問題がある。 However, if vector control is adopted as a control method of a brushless motor for conveying paper in the image processing apparatus, the position of the rotor can be controlled with high precision, but the drive circuit and its control circuit are complicated. There is a problem that the motor control mechanism becomes expensive.
画像処理装置では搬送対象となる用紙が一定の位置にないことが多く、ブラシレスモータを高精度に位置制御しても、それによって用紙の位置ズレを解消することは難しい。そのため、画像処理装置において用紙を搬送する際には用紙の位置ズレが一定の範囲内であれば正常搬送として処理される。このような画像処理装置では、ブラシレスモータを制御するためにベクトル制御のような高精度で且つ高価な制御機構は必要でない。寧ろ、画像処理装置にとっては、ベクトル制御よりも簡単な制御方法を採用することで安価な制御機構を構成し、ブラシレスモータの起動を開始すれば速やかに用紙の搬送を開始できるようにすることが好ましい。 In an image processing apparatus, a sheet to be transported is often not at a fixed position, and even if the position of a brushless motor is controlled with high accuracy, it is difficult to eliminate the misalignment of the sheet. For this reason, when the paper is transported in the image processing apparatus, if the positional deviation of the paper is within a certain range, it is processed as normal transport. Such an image processing apparatus does not require a highly accurate and expensive control mechanism such as vector control in order to control the brushless motor. On the contrary, for an image processing apparatus, it is possible to configure an inexpensive control mechanism by adopting a control method that is simpler than vector control, so that the conveyance of a sheet can be started promptly when the activation of the brushless motor is started. preferable.
一方、画像処理装置において上述した特許文献1又は2のような制御方法を採用すると、ロータを停止させるまでに時間がかかってしまい、例えば複数枚の用紙を連続搬送する場合には、用紙の搬送間隔が長くなって搬送効率が低下するという問題が発生する。
On the other hand, when the control method as described in
そこで本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであり、低コストで実現可能であって、停止時にはロータを所定の停止位置で速やかに停止させることができ、しかも起動時にはロータを速やかに起動させることができるモータ制御装置の提供を目的とするものである。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and can be realized at a low cost. The rotor can be quickly stopped at a predetermined stop position when stopped, and at the time of startup. An object of the present invention is to provide a motor control device capable of quickly starting a rotor.
上記目的を達成するため、請求項1にかかる発明は、モータ制御装置であって、用紙を搬送するための駆動源として設けられ、ロータとステータとを有するブラシレスモータと、前記ブラシレスモータにおける前記ロータの回転位置を検出する位置検出手段と、前記ブラシレスモータの起動区間、定常区間および停止区間のそれぞれにおいて前記位置検出手段で検出される前記ロータの回転位置に基づき前記ブラシレスモータを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記停止区間において前記ブラシレスモータの回転数が停止可能な回転数となった後、前記位置検出手段で検出される前記ロータの回転位置に基づいて前記ロータが前記ステータに対して所定の停止位置となるときにサーボロックを実行して前記ブラシレスモータを停止させることを特徴とする構成である。
In order to achieve the above object, the invention according to
かかる構成によれば、ベクトル制御を行うことなく、比較的簡単な制御で、ブラシレスモータを停止させるときのロータの停止位置のばらつきを抑制することができると共に、ロータを所定の停止位置で速やかに停止させることができるようになる。 According to such a configuration, it is possible to suppress variation in the stop position of the rotor when stopping the brushless motor with relatively simple control without performing vector control, and to quickly move the rotor at a predetermined stop position. It can be stopped.
請求項2にかかる発明は、請求項1記載のモータ制御装置において、前記所定の停止位置は、前記ロータと前記ステータとの磁気抵抗が略最小となる位置であることを特徴とする構成である。 According to a second aspect of the present invention, in the motor control device according to the first aspect, the predetermined stop position is a position where the magnetic resistance between the rotor and the stator is substantially minimum. .
かかる構成によれば、ブラシレスモータ起動時における回転数のばらつきを抑制することができる。 According to such a configuration, it is possible to suppress variations in the rotational speed when the brushless motor is activated.
請求項3にかかる発明は、請求項2記載のモータ制御装置において、前記制御手段は、前記停止区間において所定の停止時間で前記ブラシレスモータを停止させるように減速制御を開始し、前記ロータと前記ステータとの磁気抵抗が略最小となる位置でサーボロックを実行して前記ブラシレスモータを停止させることを特徴とする構成である。 According to a third aspect of the present invention, in the motor control device according to the second aspect, the control means starts deceleration control so as to stop the brushless motor in a predetermined stop time in the stop section, and the rotor and the The brushless motor is stopped by executing servo lock at a position where the magnetic resistance with the stator is substantially minimum.
請求項4にかかる発明は、請求項3記載のモータ制御装置において、前記制御手段は、前記所定の停止時間となる前後において、前記ロータが前記ステータに対して前記所定の停止位置となるタイミングでサーボロックを実行して前記ブラシレスモータを停止させることを特徴とする構成である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the motor control device according to the third aspect of the invention, the control means is configured so that the rotor is at the predetermined stop position with respect to the stator before and after the predetermined stop time. The brushless motor is stopped by executing servo lock.
請求項5にかかる発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載のモータ制御装置において、前記位置検出手段はエンコーダであることを特徴とする構成である。 According to a fifth aspect of the present invention, in the motor control device according to any one of the first to fourth aspects, the position detecting means is an encoder.
請求項6にかかる発明は、請求項5記載のモータ制御装置において、前記制御手段は、前記停止区間において前記ブラシレスモータの回転数が停止可能な回転数となった後、前記エンコーダから出力される所定の位置検出信号に基づいて前記ロータが前記ステータに対して前記所定の停止位置となるタイミングを予測し、その予測したタイミングでサーボロックを実行することを特徴とする構成である。 According to a sixth aspect of the present invention, in the motor control device according to the fifth aspect of the present invention, the control means outputs from the encoder after the rotation speed of the brushless motor reaches a stoptable rotation speed in the stop section. Based on a predetermined position detection signal, a timing at which the rotor is at the predetermined stop position with respect to the stator is predicted, and servo lock is executed at the predicted timing.
請求項7にかかる発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載のモータ制御装置において、前記位置検出手段はホール素子であることを特徴とする構成である。 A seventh aspect of the present invention is the motor control device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the position detecting means is a Hall element.
請求項8にかかる発明は、請求項7記載のモータ制御装置において、前記制御手段は、前記停止区間において前記ブラシレスモータの回転数が停止可能な回転数となった後、前記ホール素子から出力される位置検出信号に基づいて前記ロータが前記ステータに対して前記所定の停止位置となるタイミングを予測し、その予測したタイミングでサーボロックを実行することを特徴とする構成である。 According to an eighth aspect of the present invention, in the motor control device according to the seventh aspect, the control means outputs from the hall element after the rotation speed of the brushless motor reaches a stopable rotation speed in the stop section. The timing at which the rotor reaches the predetermined stop position with respect to the stator is predicted based on the position detection signal, and the servo lock is executed at the predicted timing.
請求項9にかかる発明は、請求項1乃至8のいずれかに記載のモータ制御装置において、前記制御手段がサーボロックを実行することにより、前記ロータを停止させることが可能な最小のデューティから時間経過に伴ってデューティが減衰していくサーボロック信号が前記ブラシレスモータに付与されることを特徴とする構成である。 According to a ninth aspect of the present invention, in the motor control device according to any one of the first to eighth aspects, a time from a minimum duty at which the rotor can be stopped when the control means executes a servo lock. A servo lock signal whose duty decreases with the passage of time is applied to the brushless motor.
請求項10にかかる発明は、請求項1乃至9のいずれかに記載のモータ制御装置において、前記制御手段がサーボロックを実行することにより前記ブラシレスモータに付与されるサーボロック信号は、はじめに前記ブラシレスモータを逆転方向に励磁する信号であることを特徴とする構成である。 According to a tenth aspect of the present invention, in the motor control device according to any one of the first to ninth aspects, the servo lock signal given to the brushless motor when the control means executes a servo lock is the first of the brushless motors. This is a configuration characterized in that it is a signal for exciting the motor in the reverse direction.
本発明にかかるモータ制御装置よれば、ブラシレスモータの停止区間において停止可能な回転数となった後に、ロータの回転位置を検出しつつ、ロータがステータに対して所定の停止位置となるときにサーボロックを実行してブラシレスモータを停止させるので、ロータの停止位置のばらつきを抑制できると共に、ロータを所定の停止位置で速やかに停止させることができる。またロータを所定の停止位置で停止させることにより、ブラシレスモータの起動時には、ロータを速やかに起動させることが可能である。そして本発明にかかるモータ制御装置は、高精度で且つ高価なベクトル制御を行う機構を必要としないため、低コストで実現することが可能である。 According to the motor control device of the present invention, after reaching the number of rotations that can be stopped in the stop section of the brushless motor, the servo is detected when the rotor is at a predetermined stop position with respect to the stator while detecting the rotation position of the rotor. Since the brushless motor is stopped by performing locking, it is possible to suppress variations in the stop position of the rotor and to stop the rotor quickly at a predetermined stop position. Further, by stopping the rotor at a predetermined stop position, it is possible to quickly start the rotor when the brushless motor is started. The motor control apparatus according to the present invention does not require a highly accurate and expensive vector control mechanism, and can be realized at low cost.
以下、本発明に関する好ましい実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下に説明する実施形態において互いに共通する部材には同一符号を付しており、それらについての重複する説明は省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the embodiments described below, members that are common to each other are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions thereof are omitted.
図1は、本実施形態におけるモータ制御装置1の一構成例を示す図である。このモータ制御装置1は、プリンタ装置やMFP、或いは原稿を自動搬送するスキャナ装置などの画像処理装置において用紙を搬送するための駆動機構として設けられる。図1に示すように、モータ制御装置1は、制御部10と、モータユニット20と、エンコーダ31とを備えている。モータユニット20は、ブラシレスモータ22と、ブラシレスモータ22を駆動する駆動回路21とを備えており、これらが例えば1枚の基板に対してユニット化された構成となっている。ブラシレスモータ22は、図示しない用紙搬送機構に動力を伝達する。そのため、ブラシレスモータ22が起動されることにより、画像処理装置において用紙の搬送が開始される。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a
ブラシレスモータ22は、120°間隔で配置された3相(U相、V相、W相)のステータコイルを有するステータ23と、永久磁石で構成される4極のロータ24とを備えている。ロータ24は、図中矢印Rで示す方向が正転方向となっており、矢印Rとは反対の方向が逆転方向である。このブラシレスモータ22には、ロータ24の位置を検出するために複数のホール素子25a,25b,25cが設けられている。
The
駆動回路21は、U相、V相、W相のそれぞれのステータコイルに対して電流を流すことにより、ロータ24を回転させる。すなわち、駆動回路21は、U相、V相、W相のそれぞれに電流を流すための図示しないスイッチング素子を備えており、複数のホール素子25a,25b,25cからの出力電圧に基づいてロータ24の位置を検出し、その検出位置に応じてスイッチング素子のオンオフを切り替えることにより、各相に駆動電流を流すように構成されている。このような駆動回路21は、制御部10からの指令に基づいてブラシレスモータ22を駆動する。
The
制御部10は、CPU11と、RAM12と、ROM13とを備えている。CPU11は、ロータ24の位置を検出するエンコーダ31から位置検出信号を入力し、その位置検出信号に基づいて、PWM信号、サーボロック信号およびブレーキ信号の各種制御信号を駆動回路21に出力することにより、ブラシレスモータ22を制御する制御手段である。RAM12は、CPU11が演算処理を行う際の一時的なデータなどを記憶する記憶手段である。ROM13は、ブラシレスモータ22を制御する際の目標値が定義された運転マップ情報14を記憶する不揮発性の記憶手段である。
The
CPU11は、例えば画像処理装置のメインコントローラから用紙搬送指令を受けると、それに伴い、ROM13に記憶されている運転マップ情報14に従って、PWM信号、サーボロック信号およびブレーキ信号のそれぞれを適宜出力する。
For example, when the
PWM信号は、主にブラシレスモータ22を定常状態まで起動させる起動区間および定常状態を継続する定常区間において出力される信号であり、駆動回路21がブラシレスモータ22を駆動する際に付与するパワーを調整するための信号である。すなわち、PWM信号は、例えばブラシレスモータ22を加速させる際、或いは、一定の回転速度を保持する際に出力される。CPU11は、ブラシレスモータ22の起動区間および定常区間において、エンコーダ31から出力される位置検出信号に基づいて運転マップ情報14に定義されている目標値となるように、このPWM信号のパルス幅(デューティ)を調整して駆動回路21に出力する。これにより、駆動回路21は、CPU11から入力するPWM信号に基づいてブラシレスモータ22を駆動する。
The PWM signal is a signal that is mainly output in a start-up section in which the
ブレーキ信号は、主にブラシレスモータ22を停止させる停止区間において出力される信号であり、ロータ24を減速させる際に出力される信号である。CPU11は、ブラシレスモータ22の停止区間において、エンコーダ31から出力される位置検出信号に基づいて運転マップ情報14に定義されている目標値となるように、このブレーキ信号を断続的に出力する。駆動回路21は、CPU11からブレーキ信号を受信すると、ロータ24の逆転方向へ励磁することでロータ24を減速させていく。
The brake signal is a signal that is mainly output in a stop section in which the
サーボロック信号は、ブラシレスモータ22を停止させる停止区間においてブラシレスモータ22の回転数が停止可能な回転数となった後、ロータ24がステータ23に対して所定の停止位置となるタイミングで出力される信号である。CPU11は、このサーボロック信号を出力することにより、サーボロックを実行してロータ24を所定の停止位置で停止させる。
The servo lock signal is output at a timing when the
ここで、サーボロックを実行することによりロータ24を停止させる停止位置について説明する。図2は、ブラシレスモータ22においてロータ24とステータ23とが異なる位置関係にある例を示す図である。図2(a)はロータ24がA点で停止した状態を示しており、図2(b)はロータ24がB点で停止した状態を示している。また図2(c)はロータ24がC点で停止した状態を示している。
Here, the stop position where the
まず図2(a)に示すように、ロータ24がA点で停止した状態では、U相のステータがロータ24のS極と正対した位置にある。すなわち、U相のステータはその全体がロータ24のS極と対向している。
First, as shown in FIG. 2A, when the
次に図2(b)に示すように、ロータ24がB点で停止した状態では、U相のステータの大部分はロータ24のS極と対向しているものの、その一部がロータ24のN極と対向している。
Next, as shown in FIG. 2B, in a state where the
次に図2(c)に示すように、ロータ24がC点で停止した状態では、U相のステータがロータ24のS極と対向する部分は図2(b)よりも減少しており、ロータ24のN極と対向する部分が増加している。
Next, as shown in FIG. 2C, when the
上記3つの停止位置のうち、ロータ24とステータ23との磁気抵抗が略最小となる停止位置は、図2(a)に示すA点である。そのため、図2(a)に示すようにロータ24がA点で停止した状態でU相励磁を行ってブラシレスモータ22を起動させれば、ブラシレスモータ22を略最大トルクで起動させることができる。その結果、ブラシレスモータ22の回転数を速やかに目標となる回転数に到達させることができる。
Of the three stop positions, the stop position at which the magnetic resistance between the
図3は、ロータ24が上記3つの停止位置(A点、B点、C点)にある状態でブラシレスモータ22を起動させた場合の起動時間のばらつきを示す図である。上述したようにロータ24がA点(図2(a)参照)で停止している状態でブラシレスモータ22の起動を開始すると、ブラシレスモータ22の回転数は起動直後から上昇していき、目標となる回転数に至るまでの時間が最小である。これに対し、ロータ24の停止位置がA点からずれていくと、ブラシレスモータ22の起動開始から回転数が上昇していくまでの間にタイムラグが発生し、目標となる回転数に到達するまでの時間が長くなる。このようにブラシレスモータ22の回転数の立ち上がりが遅れると、画像処理装置においては用紙の搬送開始タイミングに遅れを生じることとなる。
FIG. 3 is a diagram showing the variation in start-up time when the
そこで本実施形態では制御部10のCPU11がブラシレスモータ22を停止させるとき、エンコーダ31からの位置検出信号に基づいてロータ24とステータ23との位置関係を逐次検出し、ロータ24がA点となるタイミングでサーボロック信号を出力することによってサーボロックを実行し、ロータ24をA点で停止させるように制御する。これにより、次にブラシレスモータ22を起動するときには、ロータ24とステータ23との磁気抵抗が略最小となっている状態でブラシレスモータ22を起動することができるようになり、ブラシレスモータ22の起動開始に伴って速やかに回転数を上昇させていくことができるようなる。
Therefore, in this embodiment, when the
図2では、U相のステータとロータ24のS極との関係でロータ24の停止位置であるA点を例示しているが、この他にも、U相のステータとロータ24のN極との関係においても磁気抵抗が略最小となる停止位置が存在する。またV相のステータとロータ24のS極およびN極のそれぞれとの関係においても磁気抵抗が略最小となる停止位置が存在する。さらに、W相のステータとロータ24のS極およびN極のそれぞれとの関係においても磁気抵抗が略最小となる停止位置が存在する。したがって、ロータ24が1回転する間に、ステータ23とロータ24の磁気抵抗が略最小となる停止位置(A点)は複数箇所に存在する。そこで、CPU11がブラシレスモータ22を停止させるとき、エンコーダ31からの位置検出信号に基づいてロータ24とステータ23との位置関係を逐次検出してロータ24を停止させることが可能な最も近い停止位置をロータ24が通過するタイミングでサーボロックを実行し、その停止位置でロータ24を停止させるように制御する。以下、このようなモータ制御装置1についてさらに詳しく説明する。
In FIG. 2, the point A that is the stop position of the
図4は、ブラシレスモータ22の運転マップ情報14の一例を示す図である。このような運転マップ情報14は、画像処理装置における用紙の搬送動作に対応して予め定義される。また運転マップ情報14は、用紙のサイズや種類などに応じて異なる情報としても良い。図4に示すように運転マップ情報14には、ブラシレスモータ22の起動開始となるタイミングT1からタイミングT2の間で回転数を目標回転数Nまで加速させていく起動区間と、タイミングT2からタイミングT3の間で目標回転数Nを保持する定常区間と、タイミングT3からタイミングT4の間で回転数を減速していき最終的に停止させる停止区間とが定められている。つまり、運転マップ情報14には、ブラシレスモータ22の目標回転数Nと、起動区間、定常区間および停止区間のそれぞれの時間とが定められている。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the
CPU11は、このような運転マップ情報14に基づいてブラシレスモータ22を制御する。すなわち、CPU11は、起動区間、定常区間および停止区間のそれぞれで、エンコーダ31からの位置検出信号に基づいてロータ24の位置を監視しつつ、ブラシレスモータ22の動作状態が運転マップ情報14と一致するように制御する。
The
例えば、起動区間又は定常区間において、ロータ24の回転数が運転マップ情報14の目標値とずれていると、CPU11はPWM信号のデューティを変化させることにより、実際の回転数を目標値に近づけるように制御する。
For example, if the rotational speed of the
また停止区間においては、ブレーキ信号を断続的に出力することにより、ブラシレスモータ22のブレーキ動作とフリーラン動作とを交互に行って運転マップ情報14に一致するようにブラシレスモータ22を減速させていく。
In the stop section, by intermittently outputting a brake signal, the brake operation and the free-run operation of the
図5は、CPU11によるブラシレスモータ22の停止制御の一態様を示す図である。図5に示すようにCPU11は、ロータ24の実際の回転数が運転マップ情報14に規定された目標値を超えた場合、ブレーキ信号を出力してロータ24に制動をかける。そしてロータ24の実際の回転数が運転マップ情報14に規定された目標値を下回ると、ブレーキ信号をオフにしてロータ24をフリーラン状態とする。このような動作を繰り返し行っていくことにより、目標値とほぼ一致するようにロータ24を減速させていく。
FIG. 5 is a diagram illustrating one mode of stop control of the
そしてCPU11は、ブラシレスモータ22の回転数が停止可能な回転数N1以下となった後、エンコーダ31からの位置検出信号に基づいてロータ24とステータ23との位置関係を監視しつつ、ロータ24の回転位置が上述した停止位置(A点)となるタイミングでサーボロック信号を出力することによりサーボロックを実行してブラシレスモータ22を停止させる。
Then, the
図6は、CPU11から出力されるサーボロック信号の一例を示す図である。サーボロック信号は、ブラシレスモータ22を逆転方向へ励磁するパルス信号と、正転方向へ励磁するパルス信号とが交互に出力される信号である。このサーボロック信号のデューティを調整することにより、駆動回路21がブラシレスモータ22を停止させるときのパワーを調整することができる。CPU11は、サーボロックの実行を開始すると、はじめにブラシレスモータ22を逆転方向に励磁するパルス信号を出力する。その後、正転方向に励磁するパルス信号を出力する。このようにCPU11は、一定周期Tごとに逆転方向への励磁パルスと正転方向への励磁パルスとを交互に出力していく。サーボロック開始時に、ブラシレスモータ22を逆転方向に励磁するパルス信号を出力することにより、ブラシレスモータ22を所定の停止位置で速やかに停止させることができる。その後、正転方向への励磁パルスと逆転方向への励磁パルスとを交互に出力することでブラシレスモータ22を停止位置で停止させた状態を保持する。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a servo lock signal output from the
ここで、CPU11がはじめに出力する逆転方向への励磁パルスは、ロータ24を停止させることが可能な最小のデューティとして設定される。つまり、最小のデューティの励磁パルスを出力することにより、ブラシレスモータ22の逆回転を防止しつつ、ロータ24を瞬時に停止させるようにしている。ところが、ロータ24を急停止させると、ロータ24には慣性が作用する。この慣性を打ち消すために、CPU11は、逆転方向への励磁パルスと正転方向への励磁パルスとを交互に出力する。そして2周期目以降では、サーボロック信号のデューティを時間経過に伴って減衰させていくことでロータ24を停止させた位置でホールドし、サーボロック開始から所定時間が経過するとサーボロック信号の出力を終了する。
Here, the excitation pulse in the reverse direction output first by the
このように本実施形態では、制御部10がブラシレスモータ22を停止させる際、磁気抵抗が略最小となる位置でサーボロックを実行してロータ24を停止させるので、次回のブラシレスモータ22の起動時には運転マップ情報14に従って回転数を立ち上げていくことが可能になる。
As described above, in this embodiment, when the
図7は、画像処理装置において用紙の連続搬送を行う場合のブラシレスモータ22の実際の運転状態の一例を示す図である。制御部10がブラシレスモータ22を停止させる際には毎回上述したサーボロックを実行して磁気抵抗が略最小となる位置でロータ24を停止させておくことにより、ブラシレスモータ22を起動するときには、運転マップ情報14とほぼ一致するようにブラシレスモータ22の回転数を制御することが可能となる。すなわち、ブラシレスモータ22の起動開始時には、運転マップ情報14に従って速やかに回転数を立ち上げていくことができるようになるので、画像処理装置において搬送される用紙の位置ずれを抑制することが可能になる。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an actual operation state of the
その一方、本実施形態のような制御方法では、ブラシレスモータ22を停止させる際に、磁気抵抗が略最小となる位置でロータ24を強制的に停止させるため、停止区間の終了するタイミングが運転マップ情報14に規定されたタイミングと若干ずれる可能性がある。すなわち、CPU11は、ブラシレスモータ22の回転数が停止可能な回転数N1以下となった後、エンコーダ31からの位置検出信号に基づいてロータ24が上述した停止位置となるタイミングを予測し、その予測したタイミングでサーボロックを実行するので、サーボロックを実行するタイミングは運転マップ情報14に規定された停止タイミングの前後となる可能性がある。そのため、図7に斜線領域R1で示すように、ブラシレスモータ22を停止させる際には、実際の停止タイミングが運転マップ情報14とは異なるタイミングとなって若干のずれが生じる可能性がある。
On the other hand, in the control method as in the present embodiment, when the
次に図8は、本実施形態との比較例として、ブラシレスモータ22の停止時にサーボロックを行わずに停止させる場合のブラシレスモータ22の実際の運転状態の一例を示す図である。ブラシレスモータ22の停止時に上述したサーボロックを行わず、運転マップ情報14に規定された停止タイミングでモータを停止させると、ロータ24とステータ23との位置関係は図2(b)又は(c)に示したような位置関係で停止する可能性がある。この場合、画像処理装置において用紙の連続搬送を行うためにブラシレスモータ22を起動すると、ブラシレスモータ22の回転数は起動開始後速やかには立ち上がらず、回転数が上昇し始めるまでに一定のタイムラグΔTが発生する。このタイムラグΔTにより、ブラシレスモータ22の運転状態は、図8に斜線領域R2で示すように運転マップ情報14とは異なった状態となる。つまり、このタイムラグΔTにより、用紙の搬送位置に遅れを生じることとなり、用紙の所定位置に対して正確に画像形成を行ったり、また用紙の所定位置から正確な画像を読み取ったりすることができなくなる可能性がある。
Next, FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an actual operation state of the
ここで、図7の斜線領域R1の面積と図8の斜線領域R2の面積とを比較すると、図8の斜線領域R2の面積が大きく、用紙の位置ずれが大きくなるのに対し、図7の斜線領域R1の面積は小さく、用紙の位置ずれはそれ程大きくならない。特に図7の斜線領域R1で示すずれは、ブラシレスモータ22の停止時に発生するずれであり、ブラシレスモータ22の停止時には用紙搬送が終了していると考えられることから、図7の斜線領域R1で示したずれ量が大きな問題となることはない。
Here, comparing the area of the hatched area R1 in FIG. 7 with the area of the hatched area R2 in FIG. 8, the area of the hatched area R2 in FIG. 8 is large and the positional deviation of the sheet increases, whereas in FIG. The area of the hatched area R1 is small, and the positional deviation of the sheet is not so large. In particular, the shift indicated by the hatched area R1 in FIG. 7 is a shift that occurs when the
このように本実施形態のモータ制御装置1は、従来のベクトル制御と比較すると、簡単な制御方法でロータ24の位置を制御することができるようになっており、低コストで実現可能である。そしてブラシレスモータ22の停止時にはロータ24を所定の停止位置で速やかに停止させることができ、しかも起動時にはロータ24を速やかに起動させることができる。それ故、このようなモータ制御装置1は、特に画像処理装置における用紙搬送機構の駆動源に適したものとなっている。
As described above, the
上記のようなモータ制御装置1を画像処理装置の用紙搬送機構に組み込んだ場合、画像処理装置の電源投入時にはロータ24の位置が上述した停止位置(例えばA点)にない可能性がある。また画像処理装置において用紙詰まりが発生し、その詰まった用紙を取り除く作業が行われた後にも、ロータ24の位置が上述した停止位置(例えばA点)にない可能性がある。そこで、画像処理装置への電源投入時、或いは用紙詰まりが生じてその用紙詰まりが解消した時点で、CPU11は、用紙搬送を伴わずに、ブラシレスモータ22を単独駆動させる予備駆動を行い、ロータ24を上述した停止位置(例えばA点)で停止させた状態とする。その後、CPU11は、画像処理装置のメインコントローラから用紙搬送指令を受けると、運転マップ情報14に従って用紙搬送を伴うブラシレスモータ22の用紙搬送駆動を開始する。以下、このようなCPU11の動作について説明する。
When the
図9乃至図11は、CPU11による処理シーケンスの一例を示すフローチャートである。この処理シーケンスは、画像処理装置に対して電源が投入されることによって開始される。
9 to 11 are flowcharts illustrating an example of a processing sequence performed by the
CPU11は、この処理を開始すると、図9に示すように予備駆動としてモータ駆動制御を行う(ステップS1)。この予備駆動により、ロータ24は、上述したように磁気抵抗が略最小となる位置で停止した状態となる。次にCPU11は、メインコントローラから用紙搬送指令があるまで待機する(ステップS2)。そして用紙搬送指令を受信すると(ステップS2でYES)、用紙搬送駆動としてモータ駆動制御を行う(ステップS3)。この用紙搬送駆動によって、画像処理装置の用紙搬送機構が動作するようになり、用紙の搬送が行われる。
When this process is started, the
画像処理装置において用紙搬送が開始されると、CPU11は、用紙詰まりがあったか否かを逐次監視するようになる(ステップS4)。そして用紙詰まりがなければ(ステップS4でNO)、CPU11は用紙搬送駆動を継続させると共に、次の用紙搬送指令を待機する状態(ステップS2)へと戻る。一方、用紙詰まりがあった場合(ステップS4でYES)、CPU11は、用紙搬送駆動を中断し、用紙詰まりが解消するまで待機する(ステップS5)。そして用紙詰まりが解消すると(ステップS5でYES)、ステップS1に戻り、ロータ24を磁気抵抗が略最小となる位置で停止させた状態とするために予備駆動としてのモータ駆動制御を実行する。
When paper conveyance is started in the image processing apparatus, the
次に図10および図11は、モータ駆動制御(ステップS1およびS3)の詳細な処理シーケンスを示すフローチャートである。この処理シーケンスは、CPU11により、図9のメインシーケンスと並行して実行される。CPU11は、モータ駆動制御を開始すると、図10に示すように、まず、ROM13から運転マップ情報14を読み出す(ステップS11)。尚、予備駆動の場合には、予備駆動専用の運転マップ情報を読み出すようにしても良い。
Next, FIG. 10 and FIG. 11 are flowcharts showing a detailed processing sequence of motor drive control (steps S1 and S3). This processing sequence is executed by the
そしてCPU11は、運転マップ情報14に基づいてブラシレスモータ22の目標となる回転数と、起動区間、定常区間および停止区間のそれぞれの時間とを設定する初期設定を行う(ステップS12)。そしてブラシレスモータ22の起動開始に伴い、PWM信号の出力を開始する(ステップS13)。これにより、駆動回路21は、PWM信号に基づいてブラシレスモータ22の各相のステータコイルに電流を流し、ブラシレスモータ22を起動させる。
Then, the
起動開始後、CPU11は、エンコーダ31からの位置検出信号に基づいて実際の回転数と目標値との差を算出し(ステップS14)、差がある場合には(ステップS15でYES)、実際のロータ24の回転位置が目標値に対して遅れているか否かを判断する(ステップS16)。そして遅れている場合(ステップS16でYES)、CPU11は、PWM信号のデューティを増加させ、目標に対する遅れを補正する(ステップS17)。またロータ24が目標値に対して進んでいる場合(ステップS16でNO)、CPU11は、PWM信号のデューティを減少させ、目標に対する進みを補正する(ステップS18)。尚、目標に対する進みを補正する場合、PWM信号の出力を一時中断しても良い。
After starting, the
そしてCPU11は、ブラシレスモータ22の起動開始後、運転マップ情報14に規定される停止区間となったか否かを判断する(ステップS19)。未だ停止区間に移行していない場合(ステップS19でNO)、ステップS14に戻って上述した処理を繰り返す。つまり、運転マップ情報14の起動区間および定常区間では、ステップS14〜S19の処理が繰り返し実行されることになる。
Then, after starting the
これに対し、停止区間に移行した場合(ステップS19でYES)、図11のフローチャートに進む。そしてCPU11は、エンコーダ31からの位置検出信号に基づいて実際の回転数と目標値との差を算出し(ステップS20)、ロータ24が目標値に対して進んでいるか否かを判断する(ステップS21)。ロータ24が目標値に対して進んでいる場合(ステップS21でYES)、CPU11は、ブレーキ信号を出力することにより、ブラシレスモータ22に制動をかける(ステップS22)。これに対し、ロータ24が目標値に対して遅れている場合(ステップS21でNO)、CPU11は、ブレーキ信号をオフにし、ブラシレスモータ22をフリーラン状態とする(ステップS23)。
On the other hand, when it shifts to a stop section (it is YES at Step S19), it progresses to the flowchart of FIG. Then, the
そしてロータ24を停止させることが可能となったか否かを判断し(ステップS24)、回転数が停止可能な回転数に至っていない場合(ステップS24でNO)、ステップS20に戻る。また回転数が停止可能な回転数となっている場合(ステップS24でYES)、CPU11は、ロータ24の現在の位置が磁気抵抗を略最小にする停止位置であるか否かを判断する(ステップS25)。ここでロータ24の現在の位置が未だ停止位置でない場合は(ステップS25でNO)、ステップS20に戻る。これに対し、ロータ24の現在位置が停止位置である場合は(ステップS25でYES)、サーボロック信号の出力を開始する(ステップS26)。これにより、ブラシレスモータ22のサーボロックが実行され、ロータ24は磁気抵抗が略最小となる停止位置で停止する。
Then, it is determined whether or not the
CPU11は、その後所定時間が経過するまで、次第にデューティが減衰していくサーボロック信号を出力し続け(ステップS27)、所定時間が経過すると(ステップS27でYES)、サーボロック信号の出力を終了する。これにより、ブラシレスモータ22は次回起動時まで磁気抵抗が略最小となる位置で停止した状態となる。
The
以上のように本実施形態のモータ制御装置1は、ブラシレスモータ22の回転数が停止可能な回転数となった後、エンコーダ31で検出されるロータ24の回転位置に基づいてロータ24がステータ23に対して所定の停止位置となるときにサーボロックを実行してブラシレスモータ22を停止させるように構成されている。このようなモータ制御装置1は、低コストで実現可能である。
As described above, in the
またブラシレスモータ22を停止させる際には、運転マップ情報14に基づいて、エンコーダ31で検出されるロータ24の回転位置を監視しつつ、所定の停止時間でブラシレスモータ22を停止させることができるように減速制御を開始し、ロータ24とステータ23との磁気抵抗が略最小となる位置でサーボロックを実行してブラシレスモータ22を停止させるため、ロータ24を所定の停止位置で停止させるまでに要する時間が長くなることはない。そのため、複数枚の用紙を連続搬送する場合でも用紙の搬送間隔を短くすることができ、搬送効率を向上させることができる。さらに、ロータ24を停止させるときには毎回、ロータ24とステータ23との磁気抵抗が略最小となる位置で停止させることができるので、次回の起動時にはブラシレスモータ22の回転数を効率良く上昇させていくことが可能であり、次の用紙の搬送を速やかに開始することが可能である。その結果、画像処理装置において搬送される用紙の位置ずれを防止することができ、低コストでありながら正確な用紙搬送を行うことができる駆動源を提供することができる。
When stopping the
(変形例)
以上、本発明に関する代表的な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明には、上述した実施形態以外にも種々の変形例が適用可能である。
(Modification)
As mentioned above, although typical embodiment regarding this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above. That is, various modifications other than the above-described embodiment can be applied to the present invention.
図12は、上述したモータ制御装置1とは異なる構成のモータ制御装置1aを示す図である。図12のモータ制御装置1aでは、ブラシレスモータ22に設けられた各ホール素子25a,25b,25cの出力電圧がロータ24の位置検出信号としてCPU11に入力する。CPU11は、各ホール素子25a,25b,25cの出力電圧に基づいてロータ24の位置を検出し、上記と同様にしてブラシレスモータ22を制御する。このようなモータ制御装置1aによれば、上述したモータ制御装置1のようにエンコーダ31を設ける必要がなくなるので、より低コストでの実現が可能になる。またモータ制御装置1aによる作用効果は、上述したモータ制御装置1と同様である。
FIG. 12 is a diagram showing a motor control device 1a having a configuration different from that of the
また上述したモータ制御装置1,1aは、画像処理装置において複数設けられるものであっても構わない。例えば、画像処理装置において給紙用モータ、搬送用モータおよび排紙用モータがそれぞれ別個に設けられる場合、それら各モータのモータ制御装置として設けられても良い。
In addition, a plurality of the
1,1a モータ制御装置
10 制御部(制御手段)
11 CPU
12 RAM
13 ROM
14 運転マップ情報
20 モータユニット
21 駆動回路
22 ブラシレスモータ
23 ステータ
24 ロータ
25a,25b,25c ホール素子(位置検出手段)
31 エンコーダ(位置検出手段)
1, 1a
11 CPU
12 RAM
13 ROM
14
31 Encoder (position detection means)
Claims (10)
前記ブラシレスモータにおける前記ロータの回転位置を検出する位置検出手段と、
前記ブラシレスモータの起動区間、定常区間および停止区間のそれぞれにおいて前記位置検出手段で検出される前記ロータの回転位置に基づき前記ブラシレスモータを制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記停止区間において前記ブラシレスモータの回転数が停止可能な回転数となった後、前記位置検出手段で検出される前記ロータの回転位置に基づいて前記ロータが前記ステータに対して所定の停止位置となるときにサーボロックを実行して前記ブラシレスモータを停止させることを特徴とするモータ制御装置。 A brushless motor provided as a drive source for conveying paper, and having a rotor and a stator;
Position detecting means for detecting the rotational position of the rotor in the brushless motor;
Control means for controlling the brushless motor based on the rotational position of the rotor detected by the position detecting means in each of the start section, the steady section and the stop section of the brushless motor;
With
The control means is configured such that, after the rotation speed of the brushless motor reaches a stoppable rotation speed in the stop section, the rotor is moved relative to the stator based on the rotation position of the rotor detected by the position detection means. A motor control device, wherein a servo lock is executed to stop the brushless motor when a predetermined stop position is reached.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2013058908A3 (en) * | 2011-10-21 | 2013-09-12 | Allegro Microsystems, Llc | Motor control circuit and method that synchronize a speed of an electric motor to an external clock signal |
US8742713B2 (en) | 2011-10-21 | 2014-06-03 | Allegro Microsystems, Llc | Motor control circuit and method that reduce speed jitter of an electric motor |
JP2016156372A (en) * | 2015-02-19 | 2016-09-01 | 株式会社デンソー | Flow rate assist device |
JP2018078797A (en) * | 2012-12-13 | 2018-05-17 | ムービング マグネット テクノロジーズ | Mechatronic assembly driving external member by using brushless motor and simple assembly of electronic component |
US10312847B2 (en) | 2016-05-09 | 2019-06-04 | Allegro Microsystems, Llc | Motor control using phase current and phase voltage |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013058908A3 (en) * | 2011-10-21 | 2013-09-12 | Allegro Microsystems, Llc | Motor control circuit and method that synchronize a speed of an electric motor to an external clock signal |
US8638053B2 (en) | 2011-10-21 | 2014-01-28 | Allegro Microsystems, Llc | Motor control circuit and method that synchronize a speed of an electric motor to an external clock signal |
US8742713B2 (en) | 2011-10-21 | 2014-06-03 | Allegro Microsystems, Llc | Motor control circuit and method that reduce speed jitter of an electric motor |
JP2018078797A (en) * | 2012-12-13 | 2018-05-17 | ムービング マグネット テクノロジーズ | Mechatronic assembly driving external member by using brushless motor and simple assembly of electronic component |
JP2016156372A (en) * | 2015-02-19 | 2016-09-01 | 株式会社デンソー | Flow rate assist device |
US10312847B2 (en) | 2016-05-09 | 2019-06-04 | Allegro Microsystems, Llc | Motor control using phase current and phase voltage |
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