JP2011125148A - 駆動制御装置、画像形成装置、用紙搬送装置及び画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体を目標停止位置に保持するホールド処理によるハンチングの発生を従来よりも抑える。
【解決手段】信号出力手段として、モータ９の回転角度に応じた値となる３相の正弦波状のアナログ信号を、互いに１２０°ずつ位相ずれさせて出力するホールセンサ９ｃを用いるとともに、ホールド処理にて、ホールセンサ９ｃから出力される３相のアナログ信号の出力値の変化に基づいて、移動体の動きを検出する処理を実施するように、目標速度発生器１、速度制御部２、位置信号抽出部１００、ホールド制御部５、セレクター３、シーケンス制御部６、カウンター７、ドライバ回路８などからなる制御部を構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクジェットプリンタのキャリッジなどの移動体の駆動を制御する駆動制御装置、並びにこれを用いる画像形成装置、用紙搬送装置及び画像読取装置に関するものである。

従来、この種の駆動制御装置として、移動体を次のようにして目標停止位置に保持するものが知られている。即ち、まず、移動体の駆動源となっているモータの駆動を開始する。そして、モータの回転角変位を検知するデジタルエンコーダーからの矩形パルスの出力数に基づいて、移動体の移動量を算出した結果に基づいて、現在位置を逐次把握する。この現在位置と目標停止位置とを比較し、現在位置が目標停止位置に近づくと、現在位置を目標停止位置に一致させ得るタイミングでモータを停止させる。このような制御によって移動体を目標停止位置に停止させることができるが、その後、モータを停止させているにもかかわらず、外部からの力の影響などによって移動体が目標停止位置から移動してしまうことがある。そこで、モータを停止させた後には、次のようなホールド処理を行う。即ち、モータ停止後にも、デジタルエンコーダーからの出力に基づいて移動体の動きを監視し、現在位置が目標停止位置から変化した場合には、モータを駆動して移動体を目標停止位置に戻す。これにより、移動体を目標停止位置に保持することができる。

しかしながら、かかる構成においては、次に説明する理由により、移動体の細かい動きを検出することが困難であった。即ち、モータ停止中には、デジタルエンコーダーからの出力値が、パルスＯＮの値、あるいはパルスＯＦＦの値のまま一定となる。この状態で、外部からの力などによって移動体が移動し、それに伴ってモータの回転軸が回転し始めると、やがてデジタルエンコーダーからの出力値が、パルスＯＮからパルスＯＦＦへ、あるいは、パルスＯＦＦからパルスＯＮへ変化する。このときに初めて、移動体の移動が検知される。このため、出力値の変化を伴わない範囲での移動体の細かい動きについては、検出することができないのである。このことに起因して、モータ停止中には、移動体の移動がデジタルエンコーダーの分解能を超えるほどの量になって初めて、移動体を元の基準停止位置に戻す制御を行うことになるので、基準停止位置まで戻すためのモータ駆動量が比較的大きくなる。すると、基準停止位置を僅かに通り越して再方向転換させるという動作を繰り返すいわゆるハンチングと呼ばれる現象を引き起こし易くなる。

なお、特許文献１には、正弦波状のアナログ信号を出力するアナログエンコーダーからの出力を利用して移動体の細かい動きを検出することで、移動体を目標停止位置に精度良く停止させる技術が開示されている。しかしながら、この技術を、目標位置停止後の移動体をそこに保持するためのホールド処理に適用することについては、特許文献１に記載も示唆もない。

本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、移動体を目標停止位置に保持するホールド処理によるハンチングの発生を従来よりも抑えることができる駆動制御装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、移動体の駆動源となっているモータの駆動を制御する駆動制御装置において、モータの回転角に応じて周期的な第１位置信号を出力する第１位置信号出力手段と、前記回転角に応じて値を連続的に変化させ、互いに同じ周期で、且つ位相の異なる複数の第２位置信号を出力する第２位置信号出力手段と、前記第２信号の位相に応じて、前記モータの複数の巻線にそれぞれ位相の異なる電流を流して前記モータを駆動する駆動手段と、前記第１位置信号を計数し、その計数値に応じて前記電流を変化させて前記モータの回転速度を制御する回転速度制御手段と、前記第２位置信号の１周期を複数に分割して得られる各周期内区画ごとに、複数の前記第２位置信号の何れか、あるいは複数の前記第２位置信号の相互の演算によって得られる複数の演算位置信号の何れか、を選択する選択手段と、所定の条件が成立したときの前記選択手段による選択信号の値を基準値とし、以後、前記選択手段による選択信号の値をその基準値に近づけるように前記電流を変化させて、前記モータの回転角度を前記所定の条件が成立したときの回転角度に保持するように制御するホールド制御手段とを設けたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の駆動制御装置であって、前記選択手段は、複数の前記第２位置信号のそれぞれの大小関係に基づいて、前記モータの回転位置について複数の前記周期内区画のうち、どれに対応するのかを特定し、複数の前記演算位置信号のうち、特定結果に応じたものを選択する処理を実施するものであることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１の駆動制御装置であって、前記選択手段は、複数の前記第２位置信号のそれぞれの大小関係に基づいて、前記モータの回転位置について複数の前記周期内区画のうち、どれに対応するのかを特定し、複数の前記第２位置信号と、それら第２位置信号をそれぞれ逆位相に反転させた複数の反転信号との中から、特定結果に応じたものを選択する処理を実施するものであることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１の駆動制御装置であって、前記選択手段は、複数の前記第２位置信号のそれぞれの大小関係に基づいて、前記モータの回転位置について複数の前記周期内区画のうち、どれに対応するのかを特定し、複数の前記演算位置信号のうち、特定結果に応じたものを選択する処理と、複数の前記第２位置信号、及びそれら第２位置信号をそれぞれ逆位相に反転させた複数の反転信号の中から、前記特定結果に応じたものを選択する処理とを実施した後、２つの特定結果のうち、何れか一方を選択するものであることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至５の何れかの駆動制御装置であって、前記選択手段は、前記ホールド制御手段による制御の実行中における前記周期内区画の変化が所定範囲内である場合に限って、前記選択信号の値を前記制御に用いるものであることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項５の駆動制御装置であって、前記選択手段は、前記ホールド制御手段による制御の実行中における前記周期内区画の変化が前記所定範囲から外れている場合には、前記選択信号の値に代えて、所定値を前記制御に用いるものであることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６の何れかの駆動制御装置において、前記第２信号出力手段として、前記モータの回転角度に応じた値となる複数の正弦波状の第２位置信号を、互いに所定量ずつ位相ずれさせて出力するものを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項２の駆動制御装置において、複数の前記周期内区画のうち、複数の前記第２位置信号を取得したタイミングであるデータ取得タイミングにおけるそれら第２位置信号の大小関係に対応する周期内区画を、データ取得時区画として特定した後、複数の前記演算位置信号のうち、前記データ取得時区画に対応する演算位置信号を選択する処理を実施するように前記選択手段を構成し、且つ、前記選択手段による前記選択信号に基づいて、前記データ取得時区画内における区画開始点から前記データ取得タイミングまでの前記モータの回転位置変化量を求める変化量算出処理を繰り返し実施し、初回の変化量算出処理で求めた回転位置変化量を前記基準変化量として記憶し、２回目以降の変化量算出処理で求めた回転位置変化量と前記基準変化量との差分に相当する値の前記電流を前記巻線に流す処理を実施するように、前記ホールド制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項８の駆動制御装置において、前記モータとして、所定の回転量に対して互いに所定量ずつ位相ずれした複数の正弦波状の信号を出力する手段を内蔵しているものを用い、該手段を前記第２位置信号出力手段として使用したことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項２の駆動制御装置において、複数の前記演算位置信号における少なくとも１つが、前記第２位置信号出力手段から出力される複数の前記第２位置信号のうち、２つの差分に基づく信号間差分信号であることを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項４の駆動制御装置において、前記第２位置信号出力手段として、山側ピークと谷側ピークとを具備する形状の前記第２位置信号を出力するものを用い、前記複数の周期内区画の全てについて、周期内区画の区画中心点でピークツウピークの中心線と交差する前記第２位置信号である中心点クロス第２位置信号と、周期内区画の開始点で前記中心線と交差する前記第２位置信号である開始点クロス第２位置信号と、周期内区画の終了点で前記中心線と交差する前記第２位置信号である終了点クロス第２位置信号とをそれぞれ複数の前記演算位置信号として生成する演算位置信号生成手段を設け、且つ、複数の前記第２位置信号を取得したタイミングがそのタイミングに対応する前記周期内区画の前半区間に該当する場合には、前記開始点クロス第２位置信号と、前記中心点クロス第２位置信号とのうち、前記タイミングにおける値が前記中心線に近い方を前記選択信号として選択する一方で、前記タイミングがそのタイミングに対応する前記周期内区画の後半区間に該当する場合には、前記終了点クロス第２位置信号と、前記中心点クロス第２位置信号とのうち、前記タイミングにおける値が前記中心線に近い方を前記選択信号として選択する処理を実施するように、前記ホールド制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項６の駆動制御装置であって、複数の前記第２位置信号が、前記周期内区画の区画中心点でピークツウピークの中心線と交差し、且つ、山側ピーク点及び谷側ピーク点をそれぞれ隣接する２つの周期内区画の境界に位置させる正弦波状の信号であることを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項１２の駆動制御装置において、前記ホールド制御手段による制御の実行中における前記周期内区画の区画変化数が所定の区画数を超えた場合には、前記選択信号の値に代えて、前記第２位置信号の山側ピーク値と谷側ピーク値とのうち、前記モータの回転方向に対向する方を前記所定値として前記制御に用いる処理を実施するように、前記ホールド制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、可視像を形成する可視像形成手段と、該可視像形成手段に具備される移動体と、該移動体の駆動源であるモータの駆動を制御する駆動制御装置とを備える画像形成装置において、前記駆動制御装置として、請求項１乃至１３の何れかの駆動制御装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、用紙を搬送する用紙搬送手段と、該用紙搬送手段に具備される移動体と、該移動体の駆動を制御する駆動制御装置とを備える用紙搬送装置において、前記駆動制御装置として、請求項１乃至１３の何れかの駆動制御装置を用いたことを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、原稿の画像を読み取る画像読取手段と、該画像読取手段に具備される移動体と、該移動体の駆動を制御する駆動制御装置とを備える画像読取装置において、前記駆動制御装置として、請求項１乃至１３の何れかの駆動制御装置を用いたことを特徴とするものである。

これらの発明では、第２位置信号出力手段から、モータの回転角の変化に応じて出力値を連続的且つ周期的に変化させる第２位置信号を出力する。そして、モータの回転に伴って、その第２位置信号の経時変化をみることで、矩形状のデジタル信号では検知できないモータの細かい動きを検知する。そして、ホールド制御手段が、その細かい動きに追従させてモータの駆動を微調整することで、移動体が外力などの影響で目標停止位置から僅かに動き出した段階で、それを目標停止位置に戻す。かかる構成では、矩形波状の信号に基づいて移動体の移動量を検出する場合に比べて、移動体を目標停止位置に戻す際のモータ駆動量を低減して、ハンチングの発生を抑えることができる。

実施形態に係る駆動制御装置を、モータとともに示すブロック図。 ホールセンサから発せられるホール信号の波形と、モータの３相のコイルに流されるコイル電流の波形とを示す波形図。 同駆動制御装置における制御状態の移り変わりの態様を説明するための模式図。 同駆動制御装置の位置信号抽出部の詳細を示すブロック図。 ホールセンサから出力される３つのホール信号の波形と、演算器によって生成される６つの信号間差分信号の波形とを示す波形図。 第１変形例に係る駆動制御装置の位置信号抽出部の詳細を示すブロック図。 同駆動制御装置のホールセンサから出力される３つのホール信号の波形と、それらを反転させた３つの反転ホール信号の波形とを示す波形図。 第２変形例に係る駆動制御装置の位置信号抽出部の詳細を示すブロック図。 同駆動制御装置のホールセンサから出力される３つのホール信号の波形と、それらを反転させた３つのホール信号ｈｕ、ｈｖ、ｈｗの波形とを示す波形図。 同駆動制御装置において、データ取得時区画に対応して選択される３つの信号の波形を示す波形図。 実施例に係る駆動制御装置の位置信号抽出部を示すブロック図。 同駆動制御装置における各種の波形と、周期内区画と、各種数値との関係を示す波形図。 実施形態に係るインクジェット複合機を示す概略構成図。 同インクジェット複合機のプリンタ部におけるキャリッジ及びキャリッジ制御装置を示す模式図。 同インクジェット複合機のプリンタ部における搬送ローラ対及び記録シート制御装置を示す模式図。 同インクジェット複合機のスキャナにおける走査光学系及び走査制御装置を示す模式図。

以下、本発明を適用した駆動制御装置の実施形態について説明する。
図１は、実施形態に係る駆動制御装置を、モータ９とともに示すブロック図である。同図において、駆動制御装置は、目標速度発生器１、速度制御部２、セレクター３、ホールド制御部５、シーケンス制御部６、カウンター７、ドライバ回路８、エンコーダー１０などを有している。これら目標速度発生器１、速度制御部２、セレクター３、ホールド制御部５、シーケンス制御部６、カウンター７、ドライバ回路８、エンコーダー１０により、駆動制御装置の制御手段が構成されている。

モータ９は、それぞれ星形結線されたｉｕ、ｉｖ、ｉｗというコイル電流が付与される３相のコイルを具備するコイル部９ａ、回転軸であるローター９ｂ、ホールセンサ９ｃなどを有している。ローター９ｂは、永久磁石が多極着磁されたものであり、３相コイル電流との電磁力によって回転トルクが与えられて回転する。第２位置信号出力手段としてのホールセンサ９ｃは、ｕホール素子、ｖホール素子、ｗホール素子という３つのホール素子を具備しており、これらはローター９ｂの永久磁石の発生磁界に応じた第２位置信号としてのホール信号ｈｕ，ｈｖ，ｈｗを発生させる。ローター９ｂは円周方向に多極着磁されており、ホールセンサ９ｃの３つのホール素子はローター９ｂの回転に応じて互いに１２０°位相ずれした正弦波状のアナログ信号をホール信号として発生するように配置されている。本実施形態では、ローター９ｂの１回転あたりに３つのホール素子からそれぞれ５周期分の正弦波からなるホール信号を出力させるように、ローター９ｂの１周あたりに着磁極ペアを５個配設している。このようなブラシレスモータは一般によく知られている。ローター９ｂの１回転あたりに５周期分の正弦波が出力されるので、それぞれのホール信号の正弦波によって示される電気角を、ローター９ｂの回転角である機械角に換算すると、その値は１／５になる。つまり、電気角が６０°変化した場合には、機械角が１２°変化したことになる。

第１位置信号出力手段としてのエンコーダー１０は、ローター９ｂの回転に応じて矩形パルスからなる周期的なエンコーダー信号Ａを第１位置信号として出力する。具体的には、エンコーダー１０は、ローター９ｂに固定された、複数のスリットを具備するスリット円盤と、これの各スリットに対する透過光を検知するフォトセンサとを有するフォトインタラプタ構成により、ローター９ｂが所定の回転角度だけ回転する毎に矩形パルスを出力する。かかる構成のエンコーダー１０に代えて、ローター９ｂの着磁を電磁的に検出するＦＧ信号発電器を、モータ回転検知手段として設けてもよい。また、ホールセンサ９ｃの３つのホール素子から出力される３つのホール信号のうち、何れか１つを矩形状に整形して、モータ回転量を大まかに把握するための信号として用いてもよい。

ドライバ回路８は、モータ９の３相のコイルにそれぞれ異なる位相の電流を流すことで、ローター９ｂに回転トルクを発生させる。この電流位相については、ローター９ｂの着磁位相に応じて決定するのが好ましく、ホールセンサ９ｃのホール信号ｈｕ，ｈｖ，ｈｗの位相に基づいて決定するのが好適である。実施形態に係る駆動制御装置では、ホール信号ｈｕ，ｈｖ，ｈｗの２値論理に基づいて、ホール信号の１周期を電気角６０°ずつの６つの周期内区画に区分けしている。そして、所定の周期毎にホール信号ｈｕ，ｈｖ，ｈｗの出力値をサンプリングしながら、それら出力値の大小関係に基づいて、それぞれのサンプリングタイミングに対応する周期内区画であるサンプリング時区画について、第１区画〜第６区画の何れであるのかを特定する。そして、モータ９の３つのコイルにそれぞれそのサンプリング時区画に対応する量のコイル電流を流すことで、ローター９ｂを回転させる。

図２は、ホールセンサ９ｃから発せられる３つのホール信号の波形と、モータ９の３相のコイルに流されるコイル電流の波形とを示す波形図である。図示のように、第１区画から第６区画までの各区画において、それぞれの区画に応じたコイル電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの組合せを選択して、３相のコイルに流している。これにより、各区画において、ローター９ｂに対してほぼ一定の回転トルクＴｒが付与される。電流の振幅（波高値）については、後述する制御信号ｃｔｌ信号の値に比例したレベルに調整することが好ましく、このようなドライバは当業者であれば容易に実現できる。

同図に示されるエンコーダー信号Ａの周期については、ホール信号ｈｕ，ｈｖ、ｈｗの周期より短くして、ホール信号の論理変化周期よりも高い分解能を得るようにすることが好ましい。同図では描画便宜上、ホール信号の整数倍の周波数で描いてあるが、整数比である必要はない。

図１に示したカウンター７は、モータ９の駆動を開始すると、エンコーダー信号Ａのエッジを計数してその結果をカウント信号ｃｎｔとして出力する。カウント信号ｃｎｔの値は、キャリッジなどの移動体を搭載した上位装置（例えばプリンタ）の制御部からのスタート信号の立ち上がりエッジが発生するとゼロにリセットされる。よって、カウント信号ｃｎｔは、スタート信号が発せられてモータ９の駆動が開始されてからののローター９ｂの大まかな回転量を示していることになる。

シーケンス制御部６は、上位装置の制御部から送られてくる目標位置信号ｘｔｇｔと、カウント信号ｃｎｔと、スタート信号とに基づいて、必要に応じてホールドトリガー信号Ｈｔと選択信号ｓｈとを出力する。ホールドトリガー信号Ｈｔは、移動体を基準の停止位置にホールドするための後述するホールド処理の実行条件が成立したときに、一瞬だけ立ち上がる信号である。また、選択信号ｓｈは、後述する制御信号ｃｔｌとして、速度制御部２から出力される駆動指令信号ｓｃを利用するのか、あるいはホールド制御部５から出力される駆動指令信号ｓｃを利用するのかを選択するための信号である。また、速度制御部２は、モータ９の駆動によって移動を開始した移動体を目標位置に向けて移動させながら、目標位置で停止させるタイミングでモータ９の駆動を停止させるためのモータ停止処理を行うものである。また、ホールド制御部５は、後述するホールド処理を行うものである。

図３は、実施形態に係る駆動制御装置における制御状態の移り変わりの態様を説明するための模式図である。同図におけるアイドル状態は、モータ９の駆動を停止した状態で、移動体の位置を監視せずに、何らかの指令があるまで待機する状態である。このアイドル状態では、シーケンス制御部６から選択信号ｓｈが出力されないため、セレクター３からの制御信号ｃｔｌも出力されない。アイドル状態でスタート信号が上位装置の制御部から出力されると、シーケンス制御部６は、そのときのスタート信号の立ち上がりエッジが出現したタイミングで、ホールドトリガー信号Ｈｔを位置信号抽出部に向けて出力する。これにより、制御状態がアイドル状態から、ホールド状態又は移動状態に遷移する。

ホールド状態は、後述するホールド処理が行われる状態である。ホールド状態において、シーケンス制御部６は、選択信号ｓｈとして、速度制御部２から出力される駆動指令信号ｓｃと、ホールド制御部５から出力される駆動指令信号ｈｃとのうち、後者を選択すべき旨を指示する内容のものをセレクター３に出力する。スタート信号の立ち上がり直後には、その立ち上がりのエッジでカウント信号ｃｎｔの値はゼロとなっている。この時点で目標位置信号ｘｔｇｔがゼロとなっていれば、シーケンス制御部５は、前述の内容の選択信号ｓｈを出力して、アイドル状態をホールド状態に切り替える。その後、スタート信号が出力されたまま、上位装置の制御部から目標位置信号ｘｔｇｔとして、ゼロよりも大きな値のものが送られてくると、それと、カウント信号ｃｎｔの値（この時点ではゼロ）とが等しくなくなる。すると、シーケンス制御部５は、選択信号ｓｈとして、速度制御部２から出力される駆動指令信号ｓｃを選択すべき内容のものを出力して、制御状態をホールド状態から移動状態に切り替える。

移動状態は、モータ９の駆動によって移動体の移動を開始させた後、移動体を目標位置信号ｘｔｇｔに対応する目標位置に停止させ得るタイミングでモータ９の駆動を停止させるモータ停止処理を実施する状態である。速度制御部２から出力される駆動指令信号ｓｃが制御信号ｃｔｌとしてセレクター３から出力されると、ドライバ回路８は、上述のようにしてモータ９のコイル部９ａに３相のコイル電流を流して、ローター９ｂを回転させる。その後、目標位置信号ｘｔｇｔとカウント信号ｃｎｔとが等しくなると、モータ９の駆動が停止される。このとき、後述するホールド処理の実行条件が成立する。よって、モータ９の駆動停止と同時に、シーケンス制御部６は、選択手段としての位置信号抽出部１００に対してホールドトリガー信号Ｈｔを出力して、条件成立時を示す基準タイミングを認識させる。また、セレクター３に対して、選択信号ｓｈとして、ホールド制御部５から出力される駆動指令信号ｈｃの選択を指示する内容のものを出力して、制御状態を移動状態からホールド状態に切り替える。

このように、実施形態に係る駆動制御装置においては、制御状態をホールド状態に切り替える条件、即ち、後述するホールド処理の実行条件として、「スタート信号がＯＮで且つホールドトリガー信号が発生」という条件と、「スタート信号がＯＮで且つ目標位置信号ｘｔｇｔ＝カウント信号ｃｎｔ」という条件とを採用している。また、ホールド状態の停止条件として、「スタート信号がＯＦＦ」という条件と、「スタート信号ＯＮで且つ目標位置信号ｘｔｇｔがカウント値ｃｎｔと一致しない」という条件とを採用している。

移動状態において、先に図１に示した目標速度発生器１は、目標位置信号ｘｔｇｔとカウント信号ｃｎｔとの差分に応じた値の目標速度信号ｖｔｇｔを出力する。一般には、目標速度信号ｖｔｇｔの値については、前述の差分である「ｘｔｇｔ−ｃｎｔ」が大きくなるほど、大きい数値のものを出力し、「ｘｔｇｔ−ｃｎｔ」が小さくなるほど、小さい値のものを出力する。但し、目標速度信号ｖｔｇｔはゼロまでは小さくせず、ある下限値までの減速としてローター９ｂを停止させないようにするのが好ましい。移動体を目標位置に到達させる前にローター９ｂを停止させると、その際の反動によってローター９ｂを僅かに逆方向に回転させた場合にエンコーダー信号Ａだけでは、逆方向の回転だと判断つかずに、正方向の回転量として加算してしまうと、正確な位置把握ができなくなるからである。

回転速度制御手段としての速度制御部２は、移動状態において、目標速度信号ｖｔｇｔと、カウント信号ｃｎｔに基づいて算出される現在速度とを、互いに等しくする内容の駆動指令信号ｓｃを出力する。現在速度については、例えばカウント信号ｃｎｔを定期的にサンプリングし、サンプル値の差分（一定時間にどれだけ移動したかを示す）をとることで算出する。現在速度が目標速度ｖｔｇｔより遅ければ、駆動指令信号ｓｃの値をより大きくしてローター９ｂの回転を加速し、目標速度ｖｔｇｔより速ければ駆動指令信号ｓｃの値をより小さくしてローター９ｂの回転を減速する。

移動状態において、カウンター７から出力されるカウント信号ｃｎｔが目標位置信号ｘｔｇｔ（＝１０）に等しくなると、シーケンス制御部６によってホールドトリガー信号Ｈｔが出力される。すると、セレクター３は、制御信号ｃｔｌとして、ホールド制御部５から出力される駆動指令信号ｈｃを制御信号ｃｔｌｔとして選択してドライバ回路８に出力する。これにより、制御状態がホールド状態になって、移動体をホールドトリガー信号Ｈｔ発生時の位置に戻すホールド処理が行われるようになる。

図４は、実施形態に係る駆動制御装置の位置信号抽出部１００の詳細を示すブロック図である。同図において、図示しないホールセンサから出力される３つのホール信号ｈｕ，ｈｖ，ｈｗは、既に説明したように、互いに電気角で１２０°ずつ位相ずれした正弦波状のアナログ信号である。そして、位置信号抽出部１００に入力されると、まず、演算器１０２と、３つの比較器（１０３、１０４、１０５）とによって処理される。

演算器１０２は、３つのホール信号ｈｕ，ｈｖ，ｈｗの中から２つを選択する場合に成立し得る６通りの組合せについて、それぞれ信号間差分信号を演算して出力する。それら信号間差分信号を生成するためのアルゴリズムを次に示す。
（１）ｈｕ−ｈｖ
（２）ｈｖ−ｈｗ
（３）ｈｗ−ｈｕ
（４）−（ｈｕ−ｈｖ）＝ｈｖ−ｈｕ
（５）−（ｈｖ−ｈｗ）＝ｈｗ−ｈｖ
（６）−（ｈｗ−ｈｕ）＝ｈｕ−ｈｗ

第１比較器１０３は、ホール信号ｈｕの値とゼロとを比較した結果に基づいて、ホール信号ｈｕの値について負極性であるのか正極性であるのかを示すｕ極性信号を出力する。また、第２比較器１０４は、ホール信号ｈｖの値とゼロとを比較した結果に基づいて、ホール信号ｈｖの値について負極性であるのか正極性であるのかを示すｖ極性信号を出力する。また、第３比較器１０５は、ホール信号ｈｗの値とゼロとを比較した結果に基づいて、ホール信号ｈｗの値について負極性であるのか正極性であるのかを示すｗ極性信号を出力する。なお、ホール信号ｈｕ、ｈｖ、ｈｗとして、反対極性の相補信号（ｈｕとほぼ反対極性を示すｈｕ−など）が得られるものを用いる場合には、ゼロとの比較でなく相補信号同士の比較結果（ｈｕとｈｕ−の大小関係など）を用いてもよい。相補信号同士の比較の方が差動信号の比較になるので、同相ノイズやオフセットの影響を受け難くするという利点がある。

ロジック回路１０６は、３ｂｉｔのｕ極性信号と、ｖ極性信号と、ｗ極性信号との組合せに基づいて、現時点における周期内区画について上述した第１区画〜第６区画の何れであるのかを特定する。この特定の際に使用される真理値表の例を次の表１に示す。

全ての極性信号がそれぞれ負極性を示したり、それぞれ正極性を示したりすることはあり得ないので、そのような場合には、信号選択器１０７により、区画としてエラーを示すＮＡが選択される。また、信号選択器１０７は、現時点の区画を第１区画であると特定した場合には、現時点の移動体の区画内での移動量を求めるためのアルゴリズムとして、演算器１０２から出力される「ｈｕ−ｈｗ」という信号間差分信号を選択する。また、現時点の区画を第２区画、第３区画、第４区画、第５区画、第６区画であると特定した場合には、それぞれ現時点の移動体の区画内での移動量を求めるためのアルゴリズムとして、演算器１０２から出力される「ｈｖ−ｈｗ」、「ｈｖ−ｈｕ」、「ｈｗ−ｈｕ」、「ｈｗ−ｈｖ」、「ｈｕ−ｈｖ」という信号間差分信号を選択する。

なお、実施形態では、それらアルゴリズムについては、それぞれ２つの信号間の差分に所定の係数ｋを乗じたものを用いている。この係数ｋは、信号間差分信号の振幅を元のホール信号と同じにすることが可能な値になっている。このため、演算器１０２からは、「（ｈｕ−ｈｗ）＊ｋ」、「（ｈｖ−ｈｗ）＊ｋ」、「（ｈｖ−ｈｕ）＊ｋ」、「（ｈｗ−ｈｕ）＊ｋ」、「（ｈｗ−ｈｖ）＊ｋ」、「（ｈｕ−ｈｖ）＊ｋ」という信号間差分信号が出力されているが、図４では、便宜上、「＊ｋ」の記載を省略している。ホール信号の振幅が「１」のときのｋを、「１／ｓｑｒｔ（３）」とすると、信号間差分信号の振幅はほぼ「１」にすることができる。

図５は、ホールセンサから出力される３つのホール信号の波形と、演算器１０２によって生成される演算位置信号である６つの信号間差分信号の波形とを示す波形図である。同図において、９つの波形のうち、４段目から９段目に描かれているものが、上述した６つの信号間差分信号の波形である。これら６つの信号間差分信号は、図示のように、何れも周期間区画の区画中心点でピークツウピークの中心線と交差している。そして、図４に示した演算器１０２から出力されて信号選択器１０７に入力される。信号選択器１０７は、ホールドトリガー信号Ｈｔが発生した時点の３つのホール信号の大小関係に対応するデータ取得時区画について、第１区画〜第６区画の何れであるのかを特定する。次いで、６つの信号間差分信号のうち、その区画で正弦波をピークツウピークの中心線と交差するものを、移動体の位置変化量を求めるためのアルゴリズムとして選択する。例えば、データ取得時区画が第１区画のときには、図５において、６つの信号間差分信号のうち、「−（ｈｗ−ｈｕ）＊ｋ」という信号が第１区画内で中心線と交差しているので、この信号が移動体の位置変化量を求めるためのアルゴリズムとして選択される。図５では、データ取得時区画が第４区画になっているタイミングでホールドトリガー信号が発生しており、このタイミングがデータ取得タイミングとなるので、アルゴリズムとして第４区画に対応する「（ｈｗ−ｈｕ）＊ｋ」の信号が選択されている。

先に示した図４において、信号選択器１０７は、演算器１０２から出力されてくる６つの信号間差分信号のうち、移動体のデータ取得時区画内に対応するもの（データ取得時区画内で中心線と交差するもの）を選択すると、それを位置変化量信号ｐｓとして出力する。保持回路１０８は、信号選択器１０７から出力される位置変化量信号ｐｓにおける、ホールドトリガー信号Ｈｔの入力があった時点の値を記憶保持し、それを基準変化量信号ｒｅｆとして出力し続ける。この基準変化量信号ｒｅｆは、減算器１０９に入力される。

保持回路１０８によって基準変化量信号ｒｅｆが記憶されると、その後、減算器１０９は、信号選択器１０７から送られてくる位置変化量信号ｐｓと、保持回路１０８から送られてくる基準変化量信号ｒｅｆとの差分を計算して、その結果を位置誤差信号ｐｅとして出力する処理を所定の周期で繰り返し実行する。この位置誤差信号ｐｅは、先に図１に示したホールド制御部５に入力される。

ホールド制御部５は、入力された位置誤差信号ｐｅをゼロにし得る駆動指令信号ｈｃを生成してセレクター３に出力する。

セレクター３は、速度制御部２からの駆動指令信号ｓｃと、ホールド制御部５からの駆動指令信号ｈｃとのうち、シーケンス制御部６から送られてくる選択信号ｓｈに対応する方を選択して、ドライバ回路８に制御信号ｃｔｌとして出力する。なお、アイドル状態のときには、選択信号ｓｈがアイドル状態の実行を指示する内容となり、制御信号ｃｔｌは出力されない。このため、アイドル状態ではローター９ｂが回転せず、モータ９は停止したままの状態となる。

位置信号抽出部１００から位置誤差信号ｐｅが出力されるときは、制御状態がホールド状態になっており、セレクター３に入力されている選択信号ｓｈは、ホールド制御部５から送られてくる駆動指令信号ｈｃを選択すべき旨の内容になっている。このため、ホールド状態において、セレクター３は、その駆動指令信号ｈｃをドライバ回路８に出力する。この結果、ローター９ｂの回転位置が、ホールドトリガー信号Ｈｔ発生時の回転位置（基準回転位置）に保持されるように制御される。ローター９ｂに外部からの力が加えられても、駆動トルクが発生できる限り、その基準回転位置に保持されるような電流がコイル部９ａに一時的に流されるので、モータ停止中の移動体が外力によって移動したとしても基準の停止位置に戻される。

このようなホールド処理では、連続的なアナログ信号である位置変化量信号ｐｓ（第４区画では（ｈｗ−ｈｕ）＊ｋ）に基づいて移動体のデータ取得時区画内における詳細な位置変化を把握するので、デジタルエンコーダーによる量子化位置信号を用いて制御する場合のようにパルス変化点で急激な駆動電流変化がなく、なめらかな動きで移動体を基準停止位置に留めることができる。このため、ハンチングによる振動や騒音がなく、余分な消費電力も生じない。また、ホールド処理には、エンコーダー信号Ａを用いないので、ハンチング低減のためにエンコーダー分解能を上げる必要がない。また、エンコーダー１０は方向検出能力がなくてもよく、１相パルスの安価なエンコーダーを用いることが可能である。さらに、位置誤差信号ｐｅを得るのに加減算と定数乗算しか用いていないので、で安価な回路やプロセッサでも信号処理を行うことが可能である。

図６は、実施形態に係る駆動制御装置の第１変形例における位置信号抽出部１００の詳細を示すブロック図である。第１変形例に係る位置信号抽出部１００は、図４に示した演算器１０２の代わりに、図６に示す３つの反転器（１１２〜１１４）を有している。第１反転器１１２は、ホール信号ｈｕを反転させた反転ホール信号−ｈｕを信号選択器１０７に出力する。また、第２反転器１１３は、ホール信号ｈｖを反転させた反転ホール信号−ｈｖを信号選択器１０７に出力する。また、第３反転器１１４は、ホール信号ｈｗを反転させた反転ホール信号−ｈｗを信号選択器１０７に出力する。なお、ホール信号として、反対極性の相補信号（ｈｕとほぼ反対極性を示すｈｕ−など）が得られる場合には、差動アンプを使い、その減算を入れ換えて用いても良い。たとえばｈｕと−ｈｕの代わりに、「ｈｕ−（ｈｕ−）」と「（ｈｕ−）−ｈｕ」とを用いても良い。この方が差動信号を用いるので、同相ノイズやオフセットの影響を受け難くするという利点がある。

第１比較器１０３は、ホール信号ｈｕについてホール信号ｈｖよりも大きいか否かを比較してその結果を２値の信号で出力する。また、第２比較器１０４、ホール信号ｈｖについてホール信号ｈｗよりも大きいか否かを比較してその結果を２値の信号で出力する。また、第３比較器１０５は、ホール信号ｈｗについてホール信号ｈｕよりも大きいか否かを比較してその結果を２値の信号で出力する。ロジック回路１０６は、それらの信号に基づいて、データ取得時区画について、第１区画〜第６区画の何れであるのかを特定し、その結果を信号選択器１０７に出力する。信号選択器１０７は、３つのホール信号及び３つの反転ホール信号の中から、その特定結果に対応するもの（その区画で中心線と交差するもの）を１つ選択して、位置変化量信号ｐｓというアルゴリズムとして出力する。このときに用いられる真理値表の例を次の表２に示す。

図７は、ホールセンサ９ｃから出力される３つのホール信号の波形と、それらを反転させた３つの反転ホール信号の波形とを示す波形図である。図示のように、ホールドトリガー信号Ｈｔの発生時に対応するデータ取得時区画が第１区画のときには、位置変化量信号ｐｓ（アルゴリズム）として反転ホール信号−ｈｗが選択される。また、データ取得時区画が第２区画のときには、位置変化量信号ｐｓとしてホール信号ｈｖが選択される。また、基準区画が第３区画のときには、位置変化量信号ｐｓとして反転ホール信号−ｈｕが選択される。また、データ取得時区画が第４区画のときには、位置変化量信号ｐｓとしてホール信号ｈｗが選択される。また、データ取得時区画が第５区画のときには、位置変化量信号ｐｓとして反転ホール信号ーｈｖが選択される。また、データ取得時区画が第６区画のときには、位置変化量信号ｐｓとしてホール信号ｈｕが選択される。同図では、データ取得時区画が第４区画になっているタイミングでホールドトリガー信号が発生しているので、位置変化量信号ｐｓとして第４区画に対応するホール信号ｈｗが選択されている。

実施形態に係る駆動制御装置では、移動体のデータ取得時区画内における位置変化量を求めるためのアルゴリズムとして、６つの信号間差分信号を演算、生成している。それら６つの信号間差分信号は、何れも演算処理によって生成される演算位置信号である。第１変形例に係る駆動制御装置でも、位置変化量を求めるために、演算位置信号を生成している。反転ホール信号−ｈｕ、−ｈｖ、−ｈｗの３つである。実施形態に比べて、演算位置信号の数を３つ減らしている。このように演算位置信号の数を減らすことができているのは、６つの周期内区画のうち、３つについては、ホール信号ｈｕ、ｈｖ、ｈｗをそのまま利用しているからである。そして、３つのホール信号ｈｕ、ｈｖ、ｈｗをそのまま利用することが可能になっているのは、次に説明する理由からである。即ち、周期内区画での移動体の位置変化量を精度良く検出するためには、周期内区画において、できるだけ直線性の高い数値変動が得られる信号を利用することが望ましい。そして、正弦波状のホール信号をそのまま周期内区画の移動体の位置変化量を求めるためのアルゴリズムとして用いる場合には、その正弦波を周期内区画の区画中心点の位置でピークツウピークの中心線に交差させる必要がある。ところが、実施形態では、図５に示したように、３つのホール信号ｈｕ、ｈｖ、ｈｗの全てについて、正弦波とピークツウピーク中心線との交差点（以下、ゼロクロス点という）を周期内区画の境界に位置させるように、６つの周期内区画を区切っている。このような区切り方では、３つのホール信号の何れにおいても、周期内区画でゼロクロス点が発生しない。このため、６つの周期内区画でそれぞれ、区画中心点で交差する６つの信号間差分信号を生成している。これに対し、第１変形例では、図７に示したように、３つのホール信号の全てについて、周期内区画の区画中心点で正弦波を交差させる位置で６つの周期内区画を区切っている。これにより、演算位置信号の数を３つ減らすことができているのである。

かかる構成においては、実施形態に比べて、演算によって生成する演算位置信号の数を減らした分だけ、信号演算処理やそのための回路構成を簡素化して低コスト化を図ることができる。

図８は、実施形態に係る駆動制御装置の第２変形例における位置信号抽出部１００の詳細を示すブロック図である。第２変形例に係る位置信号抽出部１００は、図４に示した位置信号抽出部と同様の構成を具備する第１抽出部１００ａと、図６に示した位置信号抽出部と同様の構成を具備する第２抽出部１００ｂと、比較器１２２と、セレクター１２３とを有している。なお、第１抽出部１００ａは、図４に示した位置信号抽出部１００と全く同じ構成であるので、その説明については省略する。

第２抽出部１００ｂは、図６（第２実施例）に示した位置信号抽出部１００とほぼ同様の構成になっているが、次の点が図６のものと異なっている。即ち、図９は、ホールセンサ９ｃから出力される３つのホール信号の波形と、それらを反転させた３つのホール信号ｈｕ、ｈｖ、ｈｗの波形とを示す波形図である。図示のように、３つのホール信号のゼロクロス点を、何れも区画の境界に位置させるように、各区画を区切っている。これは、第２抽出部１００ｂにおける区画の区切り方を第１抽出部１００ａと同じにしているからである。このような区画の区切り方では、既に述べたように、区画中心でゼロクロス点が得られなくなる。第２抽出部１００は、第１区画〜第６区画のうち、データ取得時区画となるものを特定すると、そのデータ取得時区画に対応する信号（アルゴリズム）の候補として、次の２つを選択する。即ち、データ取得時区画の開始点がゼロクロス点となる信号（開始点クロス第２位置信号）、及び終了点がゼロクロス点となる信号（終了点クロス第２位置信号）である。そして、データ取得タイミングがデータ取得時区画の前半区間に該当する場合には、２つの候補のうち、前者を位置変化量信号ｐｓとするのに対し、データ取得タイミングがデータ取得時区画の前半区間に該当する場合には、後者を位置変化量信号ｐｓとする。図示の例では、図示の例では、第４区画がデータ取得時区画となっているので、第４区画の開始点をゼロクロス点とする反転ホール信号−ｈｕと、第４区画の終了点をゼロクロス点とするホール信号ｈｗとを候補として選択している。そして、データ取得タイミングが第４区画の後半区間に該当しているので、第４区画の終了点をゼロクロス点とするホール信号ｈｗを位置変化量信号ｐｓ２として選択する。そして、図８に示したように、ホールドトリガー信号Ｈｔが発生した時点での位置変化量信号ｐｓ２の値を、基準変化量信号ｒｅｆ２として出力する。また、その後の位置変化量信号ｐｓ２の値と、基準変化量信号ｒｅｆとの差分を位置誤差信号ｐｅ２として出力する。

比較器１２２は、第１抽出部１００ａから送られてくる基準変化量信号ｒｅｆ１と、第２抽出部から送られてくる基準変化量信号ｒｅｆ１とのうち、絶対値が小さい方（ピークツウピークの中心線に近い方）を特定して、それに応じた指令信号を出力する。具体的には、前者の基準変化量信号ｒｅｆ１の方が小さい場合には、第１抽出部１００ａからの信号を選択する旨の指令信号を出力する。これに対し、後者の基準変化量信号ｒｅｆ２の方が小さい場合には、第２抽出部１００ｂからの信号を選択する旨の指令信号を出力する。図１０は、図９のホール信号ｈｗと、反転ホール信号−ｈｕと、信号間差分信号（ｈｗ−ｈｕ）＊ｋとを拡大して示す波形図である。図示の例では、第１抽出部１００ａから出力されるホール信号ｈｗに基づく基準変化量信号ｒｅｆ２と、第２抽出部１００ｂから出力される信号間差分信号（ｈｗ−ｈｕ）＊ｋに基づく基準変化量信号ｒｅｆ１とのうち、前者の方が小さいので、第１抽出部１００ａからの信号を選択する旨の指令信号が比較器１２２から出力される。

セレクター１２３は、第１抽出部１００ａから送られてくる位置誤差信号ｐｅ１と、第２抽出部１００ｂから送られてくる位置誤差信号ｐｅ２とのうち、比較器１２２からの指令信号に対応する方を選択する。図１０のように、第１抽出部１００ａから出力されるホール信号ｈｗに基づく基準変化量信号ｒｅｆ２が、第２抽出部１００ｂから出力される信号間差分信号（ｈｗ−ｈｕ）＊ｋに基づく基準変化量信号ｒｅｆ１よりも小さい場合には、第１抽出部１００ａからの位置誤差信号ｐｅ１が選択される。このようにして選択された位置誤差信号に基づいて、上述したホールド処理が行われる。

かかる構成では、移動体の位置変動をより精度良く検出することができる。これは次に説明する理由による。即ち、移動体の位置変動を正確に把握するためには、時間と変動量との関係を示すアルゴリズムとして、直線性の高い特性を示すものを用いる必要がある。正弦波状の信号では、山側ピークや谷側ピークに近い箇所は直線性がないので、その箇所を用いると検知精度が悪化してしまう。最も高い直線性を示すのは、ゼロクロス点の近傍、つまり、中心線に近い箇所である。このため、２つの基準変化量信号ｒｅｆ１、ｒｅｆ２のうち、中心線に近い方を選ぶことで、より精度良く移動体の移動量を検知することができるのである。

次に、実施形態に係る駆動制御装置に、より特徴的な構成を付加した実施例の駆動制御装置について説明する。なお、以下に特筆しない限り、実施例に係る駆動制御装置の構成は、実施形態と同様である。

図１１は、実施例に係る駆動制御装置の位置信号抽出部１００を示すブロック図である。同図にいて、カウンター１４１は、３つの比較器（１０３〜１０５）から出力される、３つのホール信号についての極性信号の相互関係に基づいて、データ取得時区画の経時変化を監視する。具体的には、ホールドトリガー信号Ｈｔが発生した時点でのデータ取得時区画（基準変化量信号ｒｅｆに対応）を基準区画信号として記憶し、以降のデータ取得時区画をその基準区画信号と比較することで、データ取得時区画の経時変化を監視する。そして、データ取得時区画が基準区画に比べてより小さい番号の区画に変化した場合、即ち、移動体がマイナス方向に電気角６０°に相当する量よりも大きく動いた場合には、区画変化数だけ計数値ｓｃｎｔをカウントダウンする。また、データ取得時区画が基準区画に比べてより大きい番号の区画に変化した場合、即ち、移動体がプラス方向に電気角６０°に相当する量よりも大きく動いた場合には、区画変化数だけ計数値ｓｃｎｔをカウントアップする。この計数値ｓｃｎｔは、ホールドトリガー信号Ｈｔが発生した時点でゼロにリセットされる。

ラッチ回路１４２は、ロジック回路１０６から出力されてくる、データ取得時区画のデータが第１区画〜第６区画の何れであるのかを示す信号（以下、区画指示信号という）を、そのまま信号選択器１０７に出力する。また、ホールドトリガー信号Ｈｔが発生した時点における区画指示信号については、信号選択器１０７に出力することに加えて、基準区画信号として記憶手段に記憶しておく。

遅延回路１４３は、概ね、ラッチ回路１４２が基準区画信号を記憶してからセレクター１４５に対する位置変化量信号ｐｓが確定するまでの時間だけ、保持回路１０８に対するホールドトリガー信号Ｈｔの入力タイミングを遅らせる。このようなサンプリングタイミングの詳細設計は、設計上適宜変更してよく、ホールドトリガー信号Ｈｔがあったときに選択された位置変化量信号ｐｓから基準変化量信号ｒｅｆを安定にサンプリングできればよい。

比較ロジック回路１４４は、計数値ｓｃｎｔについて、下限値ｃ１〜上限値ｃ２の範囲内にあるか否かを判定する。下限値ｃ１や上限値ｃ２の値は、ｃ１〜ｃ２の範囲内に相当する正弦波（本例では信号間差分信号）の箇所に、正弦波の立ち上がりから山側ピークを経て立ち下がりに至るまでの山部や、正弦波の立ち下がりから谷側ピークを経て立ち上がりに至るまでの谷部を含めない値になっている。

先に図５に示したように、６つの信号間差分信号（４段目〜９段目）は、何れもそれに対応する区画の区画中心をゼロクロス点とし、且つ山側ピークや谷側ピークを隣接する２つの区画の境界に位置させている。第２抽出部１００ｂは、これら６つの信号間差分信号に基づいて位置変化量信号ｐｓを生成する。

図１２は、本実施例に係る駆動制御装置における各種の波形と、周期内区画と、各種数値との関係を示す波形図である。同図では、第４区画が基準区画になっている例を示している。モータ停止中に移動体が外力などによって電気角６０°に相当する量を超えて移動すると、その後のデータ取得時区画が基準区画と一致しなくなる。このとき、移動体がプラスの方向に移動した際には、計数値ｓｃｎｔが１以上の値になるのに対し、移動体がマイナスの方向に移動した際には、計数値ｓｃｎｔが−１未満の値になる。

ここで、基準区画とその両側の区画とを含む第３区画〜第５区画の領域に着目してみる。この領域において、基準区画（第４区画）に対応する信号間差分信号である（ｈｗ−ｈｕ）＊ｋの信号は、その連続区画内において、アップからダウン、あるいはダウンからアップに切り替わる山部や谷部を位置させていない。このように山部や谷部を含まない領域では、データ取得タイミングにおける（ｈｗ−ｈｕ）＊ｋの信号の値だけに基づいて、モータの回転角変位量（移動体の位置変位量）を把握することができる。ところが、例えば、移動体に外力が加えられたなどの理由により、モータの電気角が、第３区画〜第５区画の領域を超えて、第６区画の値まで変化したとする。第５区画〜第６区画には山部が含まれている。第６区画における（ｈｗ−ｈｕ）＊ｋの信号の値は、正弦波の山側ピーク〜中心線の範囲になるが、第５区画でも同様の範囲になる。このため、第４区画から第６区画まで変化した場合には、（ｈｗ−ｈｕ）＊ｋの信号だけに基づいてモータの回転角変位量を把握することができなくなる。電気角が第４区画から第２区画まで変化した場合も同様である。

そこで、本実施例においては、下限値ｃ１として、マイナス方向への１区画の変化を示す「−１」を設定している。また、上限値ｃ２として、プラス方向への１区画の変化を示す「１」を設定している。これは、−１〜１の範囲、即ち、図示の例では第３区画〜第５区画の範囲であれば、（ｈｗ−ｈｕ）＊ｋの信号の山部や谷部を含まないため、その信号だけに基づいてモータの回転角変位量を把握することが可能だからである。第４区画が基準区画になっている場合を例にして説明したが、他の区画が基準区画になっている場合も同様である。

図１１において、比較ロジック回路１４４は、計数値ｓｃｎｔが下限値ｃ１〜上限値ｃ２の範囲内（本例では−１〜１）であれば「０」をセレクター１４５に出力する。また、ｓｃｎｔ＜ｃ１（本例では−１未満）であれば「１」を、ｓｃｎｔ＞ｃ２（本例では２以上）であれば「２」をそれぞれセレクター１４５に出力する。セレクター１４５は、比較ロジック回路１４４から送られてくる信号が「０」であれば、位置変化量信号ｐｓを選択する。また、「１」であれば、マイナスの移動方向に対応させて予め設定されている谷側ピーク値を選択する。また、「２」であれば、プラス方向の移動に対応させて予め設定されている山側ピーク値を選択する。そして、選択結果を位置変化量信号ｐｓ０として減算器１０９に出力する。減算器１０９は、位置誤差信号ｐｅをｐｓ０−ｒｅｆとして求める。

同図では、電気角がプラスの方向に６区画以上の量だけ変化した例を示している。この場合、電気角をもとの第４区画内に戻す必要があるが、一気には戻されない。約１．５区画分の戻し動作が４回ほど繰り返されることになるが、最終的には、電気角を第４区画内に戻し、更に、（ｈｗ−ｈｕ）＊ｋの信号に基づいて元の基準停止位置（基準変化量）まで戻すことができる。かかる構成では、モータ停止中に外力などによって移動体が周期内区画を超えるほど大きく動かされても、それを基準停止位置に確実に戻すことができる。

次に、本発明を適用した画像形成装置の一例として、インクジェット複合機の実施形態について説明する。
図１３は、実施形態に係るインクジェット複合機を示す概略構成図である。このインクジェット複合機は、複写機、プリンタ及びファクシミリとしての機能を併せ持つものである。そして、給紙部１００、プリンタ部２００、スキャナ３００、自動原稿搬送装置（以下、ＡＤＦという）４００等から構成されている。

給紙部１００は、筺体に対してスライド着脱可能に構成された給紙カセット１０１を有している。この給紙カセット１０１は、記録シートＰを複数枚重ねて収容しており、それらを１枚ずつに分離しながら、後述するプリンタ部２００に供給するものである。

プリンタ部２００は、給紙部２００から送られてくる記録シートＰに対し、周知のインクジェット方式によって画像を記録するものである。画像の記録を終えた記録シートＰについては、機外のスタックトレイ上に排出する。

スキャナ３００は、周知の光学技術により、原稿の画像を読み取って画像情報に変換するものである。原稿の画像の読み取る動作モードとしては、固定読取モードと、移動読取モードとの２つを備えている。固定読取モードでは、図中左右方向に移動可能な光源や反射ミラー等からなる移動走査光学系３０２を、図示のように図中左端付近に停止させた状態で、後述するＡＤＦ４００によって搬送される原稿を走査する。そして、走査によって得られた反射光をＣＣＤに導いて画像情報に変換する。これに対し、移動読取モードでは、図中左側から右側に向けて移動走査光学系３０２を移動させながら、コンタクトガラス３０１上に載置された原稿の画像を走査していく。

ＡＤＦ４００は、原稿セットトレイ４０１上に複数枚重ねた状態でセットされた原稿を、一枚ずつに分離しながら折り返し搬送部４０３に通し、最終的に排紙トレイ４０２上に排紙する。この過程で、折り返し搬送部４０３にて、原稿の画像をスキャナ３００に読み取らせる。

図１４は、プリンタ部（２００）における移動体としてのキャリッジ２０１、及び本発明を適用した駆動制御装置を示す模式図である。同図において、キャリッジ２０１は、図中左右方向に移動可能に構成され、周知の技術によってインク滴を吐出するインクジェットヘッドにより、図示しない記録シートに画像を記録するものである。画像情報処理部２１０から送られてくる画像情報に基づいて、インクジェットヘッドからのインク滴の吐出を制御している。

駆動制御装置は、マイクロコンピュータ９００Ａ、モータドライバ９１５Ａ、モータやタイミングベルト等からなるモータ及び駆動伝達系９１２Ａ、エンコーダー９１０Ａなどを有している。これらは、先に図１に示したものと同様の役割を担っており、移動体としてのキャリッジ２０１の移動や移動停止を制御する。

マイクロコンピュータ９００Ａから出力される制御信号ｃｔｒｌは、モータドライバ９１５Ａによって電力増幅された後、モータに供給されてモータ軸を回転させる。すると、タイミングベルトが無端移動して、キャリッジ２０１を図中左右方向に移動させる。キャリッジ２０１が図中左側から右側に移動することで、図示しない記録シートに対して主走査方向における１ライン分の画像書込が行われる。この際、図示しない記録シートの搬送は停止している。１ライン分の画像書込が終わると、図示しない記録シートが１画素分だけ副走査方向に搬送される。この後、キャリッジ２０１が図中右側から左側に移動するのに伴って、記録シートに対して次の１ライン分の画像書込が行われる。以上の動作が繰り返し行われる。

エンコーダー９１０Ａは、キャリッジ２０１とともに移動するようにキャリッジ２０１に固定されている。図示しない発光ダイオードによる光源と、２つの光検出器とを具備しており、２つの光検出器はそれぞれ光源からの光をスリットＳに対する透過光あるいは反射光として検出する。２つの光検出器は互いにスリットＳに対して９０度位相ずれが生じるように配置されており、キャリッジ２０１が所定量だけ移動する毎にエンコーダー信号Ａを出力する。この出力と、モータ内蔵のホールセンサからの出力とに基づいて、マイクロコンピュータ９００Ａが、キャリッジ２０１の現在位置を把握する。

図１５は、プリンタ部（２００）における搬送ローラ対及び記録シート制御装置を示す模式図である。同図において、搬送ローラ対は、互いに当接しながら搬送ニップを形成している搬送駆動ローラ２６１と従動ローラ２６２とから構成されている。そして、搬送ニップに挟み込んだ移動体としての記録シートＰを搬送する。

駆動制御装置としての記録シート制御装置は、マイクロコンピュータ９００Ｂ、モータドライバ９１５Ｂ、モータや各種ギヤ等からなるモータ及び駆動伝達系９１２Ｂ、エンコーダー９１０Ｂなどを有している。これらは、先に図１に示したものと同様の役割を担っており、移動体としての記録シートの移動や移動停止を制御する。

モータ及び駆動伝達系９１２Ｂのモータが回転すると、そのモータ軸に固定されているモータギヤが回転する。このモータギヤは、搬送駆動ローラ２６１の回転軸に固定された搬送ギヤに噛み合っており、搬送ギヤを介して搬送駆動ローラ２６１を回転させる。また、モータ軸には、エンコーダー９１０Ｂも固定されている。エンコーダー９１５Ｂは、モータ軸が所定の回転角度だけ回転する毎に矩形パルスをからなるエンコーダーパルス信号Ａを出力する。

搬送ニップに記録シートＰが挟み込まれているときには、エンコーダー９１５Ｂによる検知結果が、記録シートＰの移動量を示すことになる。マイクロコンピュータ９００Ｂが、エンコーダー９１５Ｂによる検知結果と、ホールセンサからの出力とに基づいて記録シートＰの現在位置を把握する。

図１６は、スキャナ（３００）における走査光学系３０２及び走査制御装置を示す模式図である。同図において、走査光学系３０２は、図中左右方向に移動可能に構成され、周知の技術によって原稿を走査して、原稿の画像を画像情報に変換するものである。得られた画像情報については、プリンタ部（２００）の画像情報処理部２１０に出力する。

移動体制御装置としての走査制御装置は、マイクロコンピュータ９００Ｃ、モータドライバ９１５Ｃ、モータやタイミングベルト等からなるモータ及び駆動伝達系９１２Ｃ、エンコーダー９１０Ｃなどを有している。これらは、先に図１に示したものと同様の役割を担っており、移動体としての走査光学系３０２の移動や移動停止を制御する。

マイクロコンピュータ９００Ｃから出力される制御信号ｃｔｒｌは、モータドライバ９１５Ｃによって電力増幅された後、モータに供給されてモータ軸を回転させる。すると、タイミングベルトが無端移動して、走査光学系３０２を図中左右方向に移動させる。走査光学系３０２が図中左側から右側に移動することで、図示しない原稿の走査が行われる。

２０１：キャリッジ（移動体）
Ｐ：記録シート（移動体）
３０２：走査光学系（移動体）
９：モータ
９ｃ：ホールセンサ（第２位置信号出力手段）

特開２００８−４６９３３号公報

Claims (16)

1. 移動体の駆動源となっているモータの駆動を制御する駆動制御装置において、
   モータの回転角に応じて周期的な第１位置信号を出力する第１位置信号出力手段と、
   前記回転角に応じて値を連続的に変化させ、互いに同じ周期で、且つ位相の異なる複数の第２位置信号を出力する第２位置信号出力手段と、
   前記第２信号の位相に応じて、前記モータの複数の巻線にそれぞれ位相の異なる電流を流して前記モータを駆動する駆動手段と、
   前記第１位置信号を計数し、その計数値に応じて前記電流を変化させて前記モータの回転速度を制御する回転速度制御手段と、
   前記第２位置信号の１周期を複数に分割して得られる各周期内区画ごとに、複数の前記第２位置信号の何れか、あるいは複数の前記第２位置信号の相互の演算によって得られる複数の演算位置信号の何れか、を選択する選択手段と、
   所定の条件が成立したときの前記選択手段による選択信号の値を基準値とし、以後、前記選択手段による選択信号の値をその基準値に近づけるように前記電流を変化させて、前記モータの回転角度を前記所定の条件が成立したときの回転角度に保持するように制御するホールド制御手段とを設けたことを特徴とする駆動制御装置。
2. 請求項１の駆動制御装置であって、
   前記選択手段は、複数の前記第２位置信号のそれぞれの大小関係に基づいて、前記モータの回転位置について複数の前記周期内区画のうち、どれに対応するのかを特定し、複数の前記演算位置信号のうち、特定結果に応じたものを選択する処理を実施するものであることを特徴とする駆動制御装置。
3. 請求項１の駆動制御装置であって、
   前記選択手段は、複数の前記第２位置信号のそれぞれの大小関係に基づいて、前記モータの回転位置について複数の前記周期内区画のうち、どれに対応するのかを特定し、複数の前記第２位置信号と、それら第２位置信号をそれぞれ逆位相に反転させた複数の反転信号との中から、特定結果に応じたものを選択する処理を実施するものであることを特徴とする駆動制御装置。
4. 請求項１の駆動制御装置であって、
   前記選択手段は、複数の前記第２位置信号のそれぞれの大小関係に基づいて、前記モータの回転位置について複数の前記周期内区画のうち、どれに対応するのかを特定し、複数の前記演算位置信号のうち、特定結果に応じたものを選択する処理と、複数の前記第２位置信号、及びそれら第２位置信号をそれぞれ逆位相に反転させた複数の反転信号の中から、前記特定結果に応じたものを選択する処理とを実施した後、２つの特定結果のうち、何れか一方を選択するものであることを特徴とする駆動制御装置。
5. 請求項１乃至５の何れかの駆動制御装置であって、
   前記選択手段は、前記ホールド制御手段による制御の実行中における前記周期内区画の変化が所定範囲内である場合に限って、前記選択信号の値を前記制御に用いるものであることを特徴とする駆動制御装置。
6. 請求項５の駆動制御装置であって、
   前記選択手段は、前記ホールド制御手段による制御の実行中における前記周期内区画の変化が前記所定範囲から外れている場合には、前記選択信号の値に代えて、所定値を前記制御に用いるものであることを特徴とする駆動制御装置。
7. 請求項１乃至６の何れかの駆動制御装置において、
   前記第２信号出力手段として、前記モータの回転角度に応じた値となる複数の正弦波状の第２位置信号を、互いに所定量ずつ位相ずれさせて出力するものを用いたことを特徴とする駆動制御装置。
8. 請求項２の駆動制御装置において、
   複数の前記周期内区画のうち、複数の前記第２位置信号を取得したタイミングであるデータ取得タイミングにおけるそれら第２位置信号の大小関係に対応する周期内区画を、データ取得時区画として特定した後、複数の前記演算位置信号のうち、前記データ取得時区画に対応する演算位置信号を選択する処理を実施するように前記選択手段を構成し、
   且つ、前記選択手段による前記選択信号に基づいて、前記データ取得時区画内における区画開始点から前記データ取得タイミングまでの前記モータの回転位置変化量を求める変化量算出処理を繰り返し実施し、初回の変化量算出処理で求めた回転位置変化量を前記基準変化量として記憶し、２回目以降の変化量算出処理で求めた回転位置変化量と前記基準変化量との差分に相当する値の前記電流を前記巻線に流す処理を実施するように、前記ホールド制御手段を構成したことを特徴とする駆動制御装置。
9. 請求項８の駆動制御装置において、
   前記モータとして、所定の回転量に対して互いに所定量ずつ位相ずれした複数の正弦波状の信号を出力する手段を内蔵しているものを用い、該手段を前記第２位置信号出力手段として使用したことを特徴とする駆動制御装置。
10. 請求項２の駆動制御装置において、
    複数の前記演算位置信号における少なくとも１つが、前記第２位置信号出力手段から出力される複数の前記第２位置信号のうち、２つの差分に基づく信号間差分信号であることを特徴とする駆動制御装置。
11. 請求項４の駆動制御装置において、
    前記第２位置信号出力手段として、山側ピークと谷側ピークとを具備する形状の前記第２位置信号を出力するものを用い、
    前記複数の周期内区画の全てについて、周期内区画の区画中心点でピークツウピークの中心線と交差する前記第２位置信号である中心点クロス第２位置信号と、周期内区画の開始点で前記中心線と交差する前記第２位置信号である開始点クロス第２位置信号と、周期内区画の終了点で前記中心線と交差する前記第２位置信号である終了点クロス第２位置信号とをそれぞれ複数の前記演算位置信号として生成する演算位置信号生成手段を設け、
    且つ、複数の前記第２位置信号を取得したタイミングがそのタイミングに対応する前記周期内区画の前半区間に該当する場合には、前記開始点クロス第２位置信号と、前記中心点クロス第２位置信号とのうち、前記タイミングにおける値が前記中心線に近い方を前記選択信号として選択する一方で、前記タイミングがそのタイミングに対応する前記周期内区画の後半区間に該当する場合には、前記終了点クロス第２位置信号と、前記中心点クロス第２位置信号とのうち、前記タイミングにおける値が前記中心線に近い方を前記選択信号として選択する処理を実施するように、前記ホールド制御手段を構成したことを特徴とする駆動制御装置。
12. 請求項６の駆動制御装置であって、
    複数の前記第２位置信号が、前記周期内区画の区画中心点でピークツウピークの中心線と交差し、且つ、山側ピーク点及び谷側ピーク点をそれぞれ隣接する２つの周期内区画の境界に位置させる正弦波状の信号であることを特徴とする駆動制御装置。
13. 請求項１２の駆動制御装置において、
    前記ホールド制御手段による制御の実行中における前記周期内区画の区画変化数が所定の区画数を超えた場合には、前記選択信号の値に代えて、前記第２位置信号の山側ピーク値と谷側ピーク値とのうち、前記モータの回転方向に対向する方を前記所定値として前記制御に用いる処理を実施するように、前記ホールド制御手段を構成したことを特徴とする駆動制御装置。
14. 可視像を形成する可視像形成手段と、該可視像形成手段に具備される移動体と、該移動体の駆動源であるモータの駆動を制御する駆動制御装置とを備える画像形成装置において、
    前記駆動制御装置として、請求項１乃至１３の何れかの駆動制御装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
15. 用紙を搬送する用紙搬送手段と、該用紙搬送手段に具備される移動体と、該移動体の駆動を制御する駆動制御装置とを備える用紙搬送装置において、
    前記駆動制御装置として、請求項１乃至１３の何れかの駆動制御装置を用いたことを特徴とする用紙搬送装置。
16. 原稿の画像を読み取る画像読取手段と、該画像読取手段に具備される移動体と、該移動体の駆動を制御する駆動制御装置とを備える画像読取装置において、
    前記駆動制御装置として、請求項１乃至１３の何れかの駆動制御装置を用いたことを特徴とする画像読取装置。

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