JP2015019563A - 制御装置、駆動装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ブラシレスＤＣモータの出力軸または被駆動体に検出装置を備えることなく、位置・ホールド制御をすること。
【解決手段】ドライバ回路２２０は、モータ２１０から出力される磁極位相信号に応じて極性を切換えてモータ２１０に電力を供給するモータ駆動回路２２１と、磁極位相信号を変換して、モータ２１０の出力軸の回転量及び回転方向を表し、当該磁極位相信号に対して分解能の高い回転位置検出信号を出力する回転位置検出回路２２２と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、制御装置、駆動装置および画像形成装置に関する。

従来より、複写機、ファクシミリ、およびプリンタ等の画像形成装置では、パルス制御により位置・速度・ホールド制御が可能なステッピングモータが多くの部位で駆動力源として用いられてきた。

ステッピングモータは、パルス制御により位置・速度・ホールド制御が可能であるという利点があるが、負荷変動や経時変化による脱調を考慮して必要以上のトルクを出力して使用する必要が有るので、エネルギー効率が悪く、また、実負荷以上の高出力モータが必要になることから、必然的に大きく重いモータとなってしまうという欠点がある。

一方、ブラシレスＤＣモータは、負荷に応じた電流が流れるため高効率であるという利点があるが、モータ単体ではステッピングモータのような位置・ホールド制御ができないという欠点がある。

そこで、ブラシレスＤＣモータの出力軸にロータリエンコーダを設けて回転位置制御を行う方法（特許文献１参照）、あるいは、ブラシレスＤＣモータが駆動する被駆動体にリニアエンコーダを設けて回転位置制御を行う方法（特許文献２参照）などが知られている。

しかしながら、ブラシレスＤＣモータの出力軸または被駆動体にエンコーダまたはレゾルバ等の検出装置を設けた場合、塵埃等が検出装置の駆動部に噛み込むことによる不具合の発生、検出装置の熱影響による誤作動、または、部品点数が増加することによる製造費用の増加などの問題が発生する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ブラシレスＤＣモータの出力軸または被駆動体に検出装置を備えることなく、位置・ホールド制御をすることができる駆動装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の制御装置は、モータから出力される磁極位相信号に応じて前記モータに電力を供給するモータ駆動部と、前記磁極位相信号を変換して、前記モータの出力軸の回転量及び回転方向を表し、当該磁極位相信号に対して分解能の高い回転位置検出信号を出力する回転位置検出部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、ブラシレスＤＣモータの出力軸または被駆動体に検出装置を備えることなく、位置・ホールド制御をすることができるという効果を奏する。

図１は、本実施形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す図である。 図２は、プロセスカートリッジの近傍における部分拡大図である。 図３は、画像形成装置に利用される原稿搬送装置の概略構成を示す図である。 図４は、第１実施形態の駆動装置の概略構成を示すブロック図である。 図５は、モータを駆動軸でない側から見た場合の平面図である。 図６は、モータを駆動軸でない側から見た場合の斜視図である。 図７は、第２実施形態の駆動装置の概略構成を示すブロック図である。 図８は、スライス方式による回転位置検出回路の概略構成を示す回路図である。 図９は、選択信号の選択方法を説明するための各信号のタイミングチャートである。 図１０は、第２の位相検出回路で用いられる判定論理を示す図である。 図１１は、信号選択回路で用いられる選択条件を示す図である。 図１２は、第３の位相検出回路の作用を示す各信号のタイミングチャートである。 図１３は、ベクトル方式による回転位置検出回路の概略構成を示す回路図である。 図１４は、角度探索シーケンスのタイミングチャートを示す図である。 図１５は、角度探索シーケンスの動作（カウントｎ＝１）を示す図である。 図１６は、角度探索シーケンスの動作（カウントｎ＝２）を示す図である。 図１７は、角度探索シーケンスの動作（カウントｎ＝３）を示す図である。 図１８は、角度探索シーケンスの動作（カウントｎ＝４）を示す図である。 図１９は、２チャンネルエンコーダ等価信号の生成論理を示す図である。

以下に添付図面を参照して、制御装置、駆動装置および画像形成装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下では、画像形成装置を複写機、プリンタ、スキャナ装置、ファクシミリ装置等の画像形成装置であるとして実施形態の説明をするが、コピー機能、プリンタ機能、スキャナ機能およびファクシミリ機能のうち少なくとも２つの機能を有する複合機に本発明を適用することも可能である。

〔画像形成装置〕
図１は、本実施形態にかかる画像形成装置１００の概略構成を示す図である。図１に示されるように、画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以下、それぞれ「Ｙ」、「Ｍ」、「Ｃ」、「Ｋ」と記す。）のトナー像を生成するための４つのプロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋを備えている。

これらプロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋは、画像形成剤として、互いに異なる色のＹトナー、Ｍトナー、Ｃトナー、Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっている。各プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋは、それぞれ画像形成装置１００本体に脱着可能であり、一度に消耗部品を交換できるようになっており、寿命到達時に交換される。

プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋは同様の構成であるので、Ｙトナー像を生成するためのプロセスカートリッジ６Ｙを例に挙げて、画像形成装置１００の概略構成を説明する。図２は、図１に示すプロセスカートリッジ６Ｙの近傍における部分拡大図である。以下では、図１の参照に併せて、図２の参照を行う。

図２に示されるように、プロセスカートリッジ６Ｙは、潜像担持体としての感光体ドラム１Ｙ、ドラムクリーニング装置２Ｙ、除電装置（不図示）、帯電装置４Ｙ、現像装置５Ｙ等を備えている。

帯電装置４Ｙは、感光体ドラム１Ｙの表面を一様に帯電する装置である。感光体ドラム１Ｙは、ドラム回転機構により図中時計回りに回転され、感光体ドラム１Ｙが回転することにより、帯電装置４Ｙは、感光体ドラム１Ｙの表面を一様に帯電する。

一様に帯電された感光体ドラム１Ｙの表面は、レーザ光Ｌによって露光走査されてＹ用の静電潜像を担持する。感光体ドラム１Ｙの表面上の静電潜像は、Ｙトナーを用いる現像装置５ＹによってＹトナー像に現像される。そして、感光体ドラム１Ｙの表面上のＹトナー像は、中間転写ベルト８上に中間転写される。なお、この工程を中間転写工程という。

ドラムクリーニング装置２Ｙは、中間転写工程を経た後の感光体ドラム１Ｙの表面に残留したトナーを除去する装置である。また、除電装置は、クリーニング後の感光体ドラム１Ｙの残留電荷を除電する装置である。この除電により、感光体ドラム１Ｙの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。

なお、他のプロセスカートリッジ６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにおいても、同様にして各感光体ドラム１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上にそれぞれＭトナー像、Ｃトナー像、Ｋトナー像が形成されて、中間転写ベルト８上に中間転写される。

図１に示されるように、各プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの図中下方には、露光装置７が配設されている。

露光装置７は、上記説明した各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの表面上の静電潜像を形成するための装置である。露光装置７は、形成すべき画像の情報に基づいて発したレーザ光Ｌを、プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋにおけるそれぞれの感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに照射して、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの表面を露光する。この露光により、感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの表面上にそれぞれＹ静電潜像、Ｍ静電潜像、Ｃ静電潜像、Ｋ静電潜像が形成される。

なお、露光装置７は、光源から発したレーザ光Ｌを、モータによって回転駆動したポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体ドラムに照射することにより、所望の静電潜像を感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの表面にそれぞれ形成する。

図１に示されるように、露光装置７の図中下側には、給紙手段が配設されている。給紙手段は、紙収容カセット２６、紙収容カセット２６に組み込まれた給紙ローラ２７、およびレジストローラ対２８等を有している。

紙収容カセット２６は、記録材としての用紙９９を複数枚重ねて収納しており、一番上の用紙９９には給紙ローラ２７が当接している。給紙ローラ２７が駆動機構によって図中反時計回りに回転せしめられると、一番上の用紙９９がレジストローラ対２８のローラ間に向けて給紙される。

レジストローラ対２８は、用紙９９を挟み込むべく両ローラを回転駆動するが、挟み込んですぐに回転を一旦停止させる。そして、用紙９９を適切なタイミングで後述の２次転写ニップに向けて送り出す。

一方、図１に示されるように、プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの図中上方には、中間転写体である中間転写ベルト８を張架しながら無端移動させる中間転写ユニット１５が配設されている。

中間転写ユニット１５は、中間転写ベルト８のほか、ベルトクリーニング装置１０等を備えている。また、４つの１次転写バイアスローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋ，２次転写バックアップローラ１２、クリーニングバックアップローラ１３、テンションローラ１４等も備えている。

中間転写ベルト８は、上記７つのローラに張架されながら、少なくとも１つのローラの回転駆動によって図中反時計回りに無端移動される。１次転写バイアスローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋは、それぞれ中間転写ベルト８を各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋとの間に挟み込んでそれぞれ１次転写ニップを形成している。すなわち、１次転写バイアスローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋは、中間転写ベルト８を介して各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの反対側に配置され、中間転写ベルト８に対してトナーとは逆極性（例えばプラス極性）の転写バイアスを印加する。

１次転写バイアスローラ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋを除くローラは、全て電気的に接地されている。中間転写ベルト８は、その無端移動に伴ってＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の１次転写ニップを順次通過していく過程で、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上のＹトナー像、Ｍトナー像、Ｃトナー像、Ｋトナー像が重ね合わされて１次転写される。これにより、中間転写ベルト８上に４色重ね合わせトナー像（以下、「４色トナー像」という。）が形成される。

また、２次転写バックアップローラ１２は、２次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。中間転写ベルト８上に形成された４色トナー像は、この２次転写ニップで用紙９９に転写される。そして、用紙９９の白色と相まって、フルカラートナー像となる。

２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト８には、用紙９９に転写されなかった転写残トナーが付着している。転写残トナーは、ベルトクリーニング装置１０によってクリーニングされる。２次転写ニップにおいては、用紙９９が互いに順方向に表面移動する中間転写ベルト８と２次転写ローラ１９との間に挟まれて、レジストローラ対２８側とは反対方向に搬送される。

２次転写ニップから送り出された用紙９９は、画像形成装置１００本体に対して着脱自在なユニットとしての定着ユニット２０のローラ間を通過する際に、熱と圧力の影響を受けて、表面のフルカラートナー像が定着される。その後、用紙９９は、排紙ローラ対２９のローラ間を経て画像形成装置１００外へと排出される。

画像形成装置１００本体の筺体の上面には、スタック部３０が形成されており、上記排紙ローラ対２９によって機外に排出された用紙９９は、このスタック部３０に順次スタックされる。

なお、図１に示されるように、中間転写ユニット１５と、これよりも上方にあるスタック部３０との間には、ボトル支持部３１が配設されている。このボトル支持部３１には、各色トナーをそれぞれ収容する剤収容器としてのトナーボトル３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃ，３２Ｋがセットされている。

各トナーボトル３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃ，３２Ｋ内の各色トナーは、それぞれトナー供給装置により、プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋの現像装置に適宜補給される。各トナーボトル３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃ，３２Ｋは、プロセスカートリッジ６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋとは独立して画像形成装置１００本体に対して脱着可能である。

図３は、上記説明した画像形成装置１００に付加して利用される原稿搬送装置１０１の概略構成を示す図である。原稿搬送装置１０１は、図１に示された画像形成装置１００の上部に配置され、画像形成装置１００および原稿搬送装置１０１が一体としてコピー装置、ＭＦＰ等として機能する。したがって、原稿搬送装置１０１が付加された画像形成装置１００も、区別することなく画像形成装置１００という名で呼ぶこととする。

図３に示される原稿搬送装置１０１は、被読取原稿を固定された読取装置部に搬送し、所定の速度で搬送しながら画像読取を行う、被読取原稿処理装置（以下ＡＤＦ）に適用されるものである。

原稿搬送装置１０１は、被読取原稿束をセットする原稿セット部Ａ、セットされた原稿束から１枚毎原稿を分離して給送する分離給送部Ｂ、給送された原稿を突当整合し、整合後の原稿を引き出し搬送するレジスト部Ｃ、搬送される原稿をターンさせて、原稿面を読取り側（下方）に向けて搬送するターン部Ｄ、原稿の表面画像を、コンタクトガラスの下方より読取を行わせる第１読取搬送部Ｅ、読取後の原稿の裏面画像を読取る第２読取搬送部Ｆ、表裏の読取が完了した原稿を機外に排出する排紙部Ｇ、読取完了後の原稿を積載保持するスタック部Ｈを備える。原稿搬送装置１０１は、上記搬送動作の駆動を行う駆動源としてピックアップモータ、給紙モータ、読取モータ、排紙モータ、底板上昇モータ等を備えている。

原稿テーブル４２は、可動原稿テーブル４３を備えて構成され、読取られる用紙９９がセットされる。用紙９９は原稿テーブル４２に原稿面を上向きの状態でセットされる。原稿テーブル４２は、サイドガイドを備え、用紙９９の幅方向を搬送方向と直交する方向に位置する。セットされた用紙９９はセットフィラー４４、セットセンサ４５により検知され、本体制御部に送信される。

原稿テーブル４２には、原稿長さ検知センサ７０、７１（反射型センサまたは、用紙９９枚にても検知可能なアクチエーター・タイプのセンサが用いられる）が配置される。原稿長さ検知センサ７０、７１は、原稿の搬送方向長さを判定する。このとき原稿長さ検知センサ７０、７１は少なくとも同一原稿サイズの縦か横かを判断可能に配置される。

可動原稿テーブル４３は、底板上昇モータにより矢印ａ，ｂ方向に上下動可能となっている。可動原稿テーブル４３に原稿がセットされたことをセットフィラー４４、セットセンサ４５により検知すると、底板上昇モータを正転させて原稿束の最上面がピックアップローラ４７と接触するように可動原稿テーブル４３を上昇させる。なお、図３では、上昇状態が実線で記載されている。

ピックアップローラ４７は、ピックアップモータによりカム機構で矢印ｃ、ｄの方向に動作すると共に、可動原稿テーブル４３が上昇し可動原稿テーブル４３上の原稿上面により押されてｃ方向に上がりテーブル上昇検知センサ４８により上限を検知可能となっている。

給紙ベルト４９は給紙モータの正転により給紙方向に駆動され、リバースローラ５０は給紙モータの正転により給紙と逆方向に回転駆動され、最上位の原稿とその下の原稿を分離して、最上位の原稿のみを給紙できる構成となっている。

リバースローラ５０は、給紙ベルト４９と所定圧で接し、２枚以上の原稿が給紙ベルト４９とリバースローラ５０との間に侵入したとき、本来の駆動方向である時計方向に回転し、余分な原稿を押し戻す働きをし、原稿の重送を防止する。

給紙ベルト４９とリバースローラ５０との作用により１枚に分離された原稿は給紙ベルト４９によって更に送られ、突き当てセンサ５１によって先端が検知され更に進んで停止しているプルアウトローラ５２に突き当たる、その後前出の突き当てセンサ５１の検知から所定量の定められた距離だけ送られ、結果的には、プルアウトローラ５２に所定量撓みを持って押し当てられた状態で給紙モータを停止させることにより、給紙ベルト４９の駆動が停止する。

このとき、ピックアップモータを回転させることでピックアップローラ４７を原稿上面から退避させ、原稿を給紙ベルト４９の搬送力のみで送ることにより、原稿先端は、プルアウトローラ５２の上下ローラ対のニップに進入し、先端の整合（スキュー補正）が行われる。

プルアウトローラ５２は、前記スキュー補正機能を有すると共に、分離後にスキュー補正された原稿を中間ローラ５４まで搬送するものであり、給紙モータの逆転により駆動される。なお、給紙モータ逆転時、プルアウトローラ５２と中間ローラ５４は駆動されるが、ピックアップローラ４７と給紙ベルト４９は駆動されていない。

原稿幅センサ５３は、奥行き方向に複数個並べられ、プルアウトローラ５２により搬送された原稿の搬送方向に直行する幅方向のサイズを検知する。また、原稿の搬送方向の長さは原稿の先端後端を突き当てセンサ５１で読取ることにより、モータパルスから原稿の長さを検知する。

プルアウトローラ５２および中間ローラ５４の駆動によりレジスト部Ｃからターン部Ｄに原稿が搬送される際には、レジスト部Ｃでの搬送速度を第１読取搬送部Ｅでの搬送速度よりも高速に設定して原稿を読取部へ送り込む処理時間の短縮が図られている。

原稿の先端が読取入口センサ５５により検出されると、読取モータを正転駆動して読取入口ローラ５６、読取出口ローラ６３、ＣＩＳ出口ローラ６７を駆動する。

原稿の先端をレジストセンサ５７にて検知すると、所定の搬送距離をかけて減速し、図示していない第１読取部が配置される読取位置６０の手前で一時停止すると共に、本体制
御部にＩ／Ｆを介して停止信号を送信する。

続いて本体制御部より読取り開始信号を受信すると、停止していた原稿は、読取位置に原稿先端が到達するまでに所定の搬送速度に立ち上がるように増速されて搬送される。

読取モータのパルスカウントにより検出された原稿先端が読取部に到達するタイミングで、本体制御部に対して第１面の副走査方向有効画像領域を示すゲート信号が、第１読取部を原稿後端が抜けるまで送信される。

片面原稿の読取の場合には、第１読取搬送部Ｅを通過した原稿は第２読取部６５を経て排紙部Ｇへ搬送される。この際、排紙センサ６４により原稿の先端を検知すると、排紙モータを正転駆動して排紙ローラ６８を反時計方向に回転させる。

また、排紙センサ６４による原稿の先端検知からの排紙モータパルスカウントにより、原稿後端が排紙ローラ６８の上下ローラ対のニップから抜ける直前に排紙モータ駆動速度を減速させて、排紙トレイ６９上に排出される原稿が飛び出さないように制御される。

第２読取部６５表面は、原稿に付着した糊上のものが読取ライン上に転写することによる縦すじを防止するため、コーティング処理が施されコーティング部材が配置されている。

このコーティング部材は、第２読取部６５の読取面に汚れ分解機能を有するコーティング材、または、親水性を有するコーティング材を塗布して形成したものである。これらのコーティング材は公知のものを使用することができる。

〔第１実施形態の駆動装置〕
図４は、第１実施形態の駆動装置２００‐１の概略構成を示すブロック図である。図４に示される駆動装置２００‐１は、例えば、図１に示された画像形成装置１００本体の給紙ローラ２７等を駆動する駆動機構に利用することができる。また、例えば、図３に示された原稿搬送装置１０１の読取入口ローラ５６、読取出口ローラ６３、またはＣＩＳ出口ローラ６７を駆動する駆動機構に利用することができる。

図４に示されるように、駆動装置２００‐１は、駆動源であるモータ２１０とモータ２１０に電力供給するドライバ回路２２０とドライバ回路２２０を介してモータ２１０を制御する制御回路２３０‐１とを備える。ただし、図４ではドライバ回路２２０と制御回路２３０‐１とが分離して記載されているが、例えば図５および図６に示すように、２つの回路は同一の基板上に構成されていることが好ましい。図５は、モータ２１０を駆動軸でない側（駆動軸とは反対側）から見た場合の平面図であり、図６は、モータ２１０を駆動軸でない側から見た場合の斜視図である。図５および図６において、符号３００はコネクタを表し、符号２１１、２１２、２１３はホール素子を表し、符号３０１、３０２、３０３はスイッチとして機能するＦＥＴを表している。ドライバ回路２２０と制御回路２３０‐１とは、入力信号が同一の信号であるので、同一の基板上に構成することにより、基板の有効活用ができる。さらに、図４に示されるドライバ回路２２０は、モータ２１０に搭載されていない形式で示されているが、ドライバ回路２２０をモータ２１０上の基板に搭載した場合は、ハーネス本数の削減が図れるため、コストダウンにつながる。また、図４では制御回路２３０-１が一つのドライバ２２０を介して一つのモータ２１０を駆動しているが、制御回路２３０‐１にて複数のドライバ２２０を介して複数のモータ２１０を駆動しても良い。その際は、ドライバ回路２２０と制御回路２３０‐１は同一の基板上に構成しても良いが、分離していた方が望ましい。これは、モータ２１０の巻線近傍に配置されるホール素子２１１，２１２，２１３とドライバ回路２２０を同一の基板上に構成することが望ましいため、複数のドライバ回路２２０と制御回路２３０‐１を同一の基板上に構成することができなくなるためである。

モータ２１０は、三相駆動のブラシレスＤＣモータである。すなわち、モータ２１０は、整流子を有さず、ドライバ回路２２０から供給される直流電流が半導体スイッチにより切換えられることにより磁極の方向が切換えられる電動機である。

モータ２１０は、整流子を有さないので、別途の方法で磁極の方向を切換えなければならない。このために、モータ２１０は、モータ２１０の磁極位相を表す磁極位相信号をフィードバックする仕組みを有する。図４に示されるモータ２１０は、三相駆動であるので、磁極位相信号をフィードバックするために、３つのホール素子２１１，２１２，２１３を備えている。ホール素子２１１，２１２，２１３は、ホール効果によりモータ２１０内の磁界を検出する素子である。ホール素子２１１，２１２，２１３から出力される磁極位相信号は、ホール信号とも呼ばれる。

なお、図４に示されるモータ２１０は、磁極位相信号フィードバックのために、ホール素子２１１，２１２，２１３を備えているが、逆起電力を検出するなどのいわゆるセンサレスブラシレスＤＣモータであってもよい。また、図４ではドライバ回路２２０とホール素子２１１，２１２，２１３とが分離して記載されているが、例えば図５および図６に示すように、同一の基板上に構成されていることが好ましい。その理由は、ハーネスによる接続よりも外部からのノイズによる信号乱れが発生しにくくなるためと、ハーネス本数の削減が図られコストダウンにつながるからである。より具体的には、図５および図６の例では、コネクタ３００は後述の目標駆動信号生成手段２４０に接続されるので、目標駆動信号生成手段２４０から入力される後述の目標駆動信号のみを入力するだけで済む。これにより、ハーネスの本数を削減することができる。また、後述するように、目標駆動信号生成手段２４０からの出力は、従来ステッピングモータに対して出力されていたものと同様に回転方向とパルス数を示す信号であるので、従来のステッピングモータに対して駆動装置２００−１（図５および図６に示される部分）の交換を行うことができる。

ドライバ回路２２０は、モータ駆動回路２２１と回転位置検出回路２２２とを備えている。

ドライバ回路２２０内のモータ駆動回路２２１は、モータ２１０から出力される磁極位相信号に応じてモータ２１０に電力を供給する。この例では、モータ駆動回路２２１は請求項の「モータ駆動部」に対応している。より具体的には以下のとおりである。モータ駆動回路２２１は、４象限ドライバとして構成されており、制御回路２３０‐１から得られた制御信号とホール素子２１１，２１２，２１３から得られたホール信号とに基づいて、モータ２１０に与える電流および電圧を独立に制御する。

一方、ドライバ回路２２０内の回転位置検出回路２２２は、モータ２１０から出力される磁極位相信号を変換して、モータ２１０の出力軸の回転量及び回転方向を表し、当該磁極位相信号に対して分解能の高い回転位置検出信号を出力する。この例では、回転位置検出回路２２２は請求項の「回転位置検出部」に対応している。より具体的には以下のとおりである。回転位置検出回路２２２は、ホール素子２１１，２１２，２１３から得られたホール信号から、モータ２１０の出力軸の回転位置を表す回転位置信号を生成する。この回転位置信号は、モータ２１０の出力軸にロータリエンコーダを設けた場合の２チャンネルエンコーダ等価信号であり、請求項の「回転位置検出信号」に対応している。回転位置検出回路２２２が２チャンネルエンコーダ等価信号を生成する方法は、例えばスライス方式とベクトル方式とがあり、これらの方法は後に別途詳述される。

制御回路２３０‐１は、回転位置検出回路２２２から出力された回転位置信号と、上位装置から入力される目標駆動信号とに基づき、モータ駆動回路２２１に制御信号を送信する。この例では、制御回路２３０−１は請求項の「制御部」に対応している。また、この例では、ドライバ回路２２０と制御回路２３０−１との組み合わせは請求項の「制御装置」に対応していると考えることもできる。また、ドライバ回路２２０のみの部分が請求項の「制御装置」に対応していると考えることもできる。以下、制御回路２３０−１の具体的な内容を説明する。制御回路２３０−１は、外部の目標駆動信号生成手段２４０からの目標駆動信号と回転位置検出回路２２２からの回転位置信号とを比較し、ドライバ回路２２０がモータ２１０に供給すべきＤＣ電力を制御する。なお、この例では、目標駆動信号生成手段２４０は請求項の「上位装置」に対応している。

制御回路２３０‐１は、目標位置・速度計算回路２３１と、位置・速度追従制御器２３２と、モータ位置・速度計算回路２３３とを備えている。

目標位置・速度計算回路２３１は、外部の目標駆動信号生成手段２４０から、目標駆動信号としての回転方向信号と移動パルス数の信号を取得する。そして、目標位置・速度計算回路２３１は、得られた目標駆動信号と制御回路２３０‐１が有するオシレータの時間信号とから、モータ２１０の目標位置および目標速度を導出し、目標位置および目標速度を位置・速度追従制御器２３２へ伝達する。

一方、モータ位置・速度計算回路２３３は、ドライバ回路２２０内の回転位置検出回路２２２から回転位置信号を受信し、モータ２１０の出力軸の回転方向および移動パルス数を取得する。先述のように回転位置信号は、モータ２１０の出力軸にロータリエンコーダを設けた場合の２チャンネルエンコーダ等価信号であり、モータの出力軸の回転角度に応じて出力が変化する、定位相差（本実施形態では９０°）の２チャンネル信号である。したがって、モータ位置・速度計算回路２３３は、この位相差を利用して、モータ２１０の出力軸の回転方向および移動パルス数を取得することができる。

さらに、モータ位置・速度計算回路２３３は、モータ２１０の出力軸の回転方向および移動パルス数とオシレータの時間信号とから、モータ２１０の回転位置および回転速度を導出し、回転位置および回転速度を位置・速度追従制御器２３２へ伝達する。

位置・速度追従制御器２３２は、目標位置・速度計算回路２３１から取得した目標位置および目標速度とモータ位置・速度計算回路２３３から取得した回転位置および回転速度とが一致するように、必要に応じてＰＷＭ出力、回転方向、スタート、ストップ、ブレーキといった信号を送るようにモータ駆動回路２２１を制御する。

モータ駆動回路２２１は、先述のように４象限ドライバとして構成されている。したがって、制御回路２３０‐１は、目標駆動信号から単位時間当りの目標回転量ΔＸｔおよび目標総回転量Ｘｔを求めるとともに、回転位置信号から単位時間当りのモータ回転量ΔＸｍおよびモータ総回転量Ｘｍを求め、その後、目標総回転量Ｘｔとモータ総回転量Ｘｍが等しく（Ｘｔ＝Ｘｍ）、且つ、単位時間当りの目標回転量ΔＸｔと単位時間当りのモータ回転量ΔＸｍが等しく（ΔＸｔ＝ΔＸｍ）なるように、モータ駆動回路２２１への制御信号を変化させることで、モータ２１０の回転を制御するように構成されている。

以上のように、本実施形態の駆動装置２００‐１は、通常、モータ駆動回路２２１がモータ２１０に供給する電力の極性を切換えるために用いるホール信号をモータ２１０の出力軸の回転位置の検出にも用いる。このため、本実施形態の駆動装置２００‐１は、ドライバ回路２２０内にホール信号を変換してモータ２１０の出力軸の回転量および回転方向を表す回転位置信号を出力する回転位置検出回路を設けている。この構成により、本実施形態の駆動装置２００‐１は、モータ２１０の出力軸または被駆動体にエンコーダまたはレゾルバ等の検出装置を設けなくとも、位置・ホールド制御をすることができる。

また、本実施形態の駆動装置２００‐１における回転位置検出信号は、モータ２１０の出力軸にロータリエンコーダを設けた場合の２チャンネルエンコーダ等価信号であり、従来駆動装置と互換性が非常に高い。とくに、本実施形態の駆動装置２００‐１は、従来より画像形成装置１００内の駆動機構に利用されていたステッピングモータに対して、他の構成を変更することを必要としないで交換することが可能である。なお、２チャンネルエンコーダ等価信号は、一般的には電気角で９０°の位相差を持つ２つの矩形波信号であるが、正弦波や三角波等、矩形波以外の波形信号でもよい。

〔第２実施形態の駆動装置〕
図７は、第２実施形態の駆動装置２００‐２の概略構成を示すブロック図である。図７に示される駆動装置２００は、例えば、図３における原稿搬送装置１０１の読取入口ローラ５６、読取出口ローラ６３、またはＣＩＳ出口ローラ６７を駆動する駆動機構に利用することができる。また、例えば、図１における画像形成装置１００本体の給紙ローラ２７等を駆動する駆動機構に利用することができる。なお、第２実施形態の駆動装置２００‐２は、第１実施形態の駆動装置２００‐１と共通の構成が多いので、以下では、適宜省略して説明を行う。

モータ２１０は、ブラシレスＤＣモータである。すなわち、モータ２１０は、整流子を有さず、ドライバ回路２２０から供給される直流電流が半導体スイッチにより切換えられることにより磁極の方向が切換えられる電動機である。

ドライバ回路２２０は、モータ駆動回路２２１と回転位置検出回路２２２とを備えている。

ドライバ回路２２０内のモータ駆動回路２２１は、４象限ドライバとして構成されており、制御回路２３０‐２から得られた制御信号とホール素子２１１，２１２，２１３から得られたホール信号とに基づいて、モータ２１０に与える電流および電圧を独立に制御する。

一方、ドライバ回路２２０内の回転位置検出回路２２２は、ホール素子２１１，２１２，２１３から得られたホール信号から、モータ２１０の出力軸の回転位置を表す回転位置信号を生成する。この回転位置信号は、モータ２１０の出力軸にロータリエンコーダを設けた場合の２チャンネルエンコーダ等価信号である。回転位置検出回路２２２が２チャンネルエンコーダ等価信号を生成する方法は、例えばスライス方式とベクトル方式とがあり、これらの方法は後に別途詳述される。

制御回路２３０‐２は、外部の目標駆動信号生成手段２４０からの目標駆動信号と回転位置検出回路２２２からの回転位置信号とを比較し、ドライバ回路がモータ２１０に供給すべきＤＣ電力を制御する。

具体的には制御回路２３０‐２は、目標位置計算回路２３４と、位置追従制御器２３５と、モータ位置計算回路２３６とを備えている。

制御回路２３０‐２内の目標位置計算回路２３４は、外部の目標駆動信号生成手段２４０から、目標駆動信号としての回転方向信号と移動パルス数の信号を取得する。そして、目標位置計算回路２３４は、得られた目標駆動信号とオシレータの時間信号とから、モータ２１０の目標位置を導出し、目標位置を位置追従制御器２３５へ伝達する。

一方、制御回路２３０‐２内のモータ位置計算回路２３６は、ドライバ回路２２０内の回転位置検出回路２２２から回転位置信号を受信し、モータ２１０の出力軸の回転方向および移動パルス数を取得する。さらに、モータ位置計算回路２３６は、モータ２１０の出力軸の回転方向および移動パルス数とオシレータの時間信号とから、モータ２１０の回転位置を導出し、回転位置を位置追従制御器２３５へ伝達する。

位置追従制御器２３５は、目標位置計算回路２３４から取得した目標位置とモータ位置計算回路２３６から取得した回転位置とが一致するように、必要に応じてＰＷＭ出力、回転方向、スタート、ストップ、ブレーキといった信号を送るようにモータ駆動回路２２１を制御する。

モータ駆動回路２２１は、先述のように４象限ドライバとして構成されている。したがって、制御回路２３０‐２は、目標駆動信号から目標総回転量Ｘｔを求めるとともに、回転位置信号からモータ総回転量Ｘｍを求め、その後、目標総回転量Ｘｔとモータ総回転量Ｘｍが等しくなるように、モータ駆動回路２２１への制御信号を変化させることで、モータ２１０の回転を制御するように構成されている。

以上のように、本実施形態の駆動装置２００‐２は、通常、モータ駆動回路２２１がモータ２１０に供給する電力の極性を切換えるために用いるホール信号をモータ２１０の出力軸の回転位置の検出にも用いる。このため、本実施形態の駆動装置２００‐２は、ドライバ回路２２０内にホール信号を変換してモータ２１０の出力軸の回転量および回転方向を表す回転位置信号を出力する回転位置検出回路を設けている。この構成により、本実施形態の駆動装置２００‐２は、モータ２１０の出力軸または被駆動体にエンコーダまたはレゾルバ等の検出装置を設けなくとも、位置・ホールド制御をすることができる。

また、本実施形態の駆動装置２００‐２における回転位置検出信号は、モータ２１０の出力軸にロータリエンコーダを設けた場合の２チャンネルエンコーダ等価信号であり、従来駆動装置と互換性が非常に高い。とくに、本実施形態の駆動装置２００‐２は、従来より画像形成装置１００内の駆動機構に利用されていたステッピングモータに対して、他の構成を変更することを必要としないで交換することが可能である。なお、２チャンネルエンコーダ等価信号は、一般的には電気角で９０°の位相差を持つ２つの矩形波信号であるが、正弦波や三角波等、矩形波以外の波形信号でもよい。

以下、上記説明した第１実施形態の駆動装置２００‐１および第２実施形態の駆動装置２００‐２において共通構成である回転位置検出回路２２２の構成例について説明する。

〔スライス方式〕
図８は、スライス方式による回転位置検出回路２２２の概略構成を示す回路図である。図８に示されるように、回転位置検出回路２２２は、Ｕ相のホール素子２１１からのホール信号と、Ｖ相のホール素子２１２からのホール信号と、Ｗ相のホール素子２１３からのホール信号とが入力され、２チャンネルエンコーダ等価信号を出力する回路である。

各ホール信号は差動信号であり、Ｕ相のホール素子２１１からの差動信号をＵ１，Ｕ１−とし、Ｖ相のホール素子２１２からの差動信号をＶ１，Ｖ１−とし、Ｗ相のホール素子２１３からの差動信号をＷ１，Ｗ１−とする。また、回転位置検出回路２２２から出力される２チャンネルエンコーダ等価信号をＥＮＣ１，ＥＮＣ２とする。

図８に示されるように、回転位置検出回路２２２は、第１の位相検出回路３１０と第２の位相検出回路３２０と第３の位相検出回路３３０と位相分割回路３４０と信号選択回路３５０と合成回路３６０とを備える。

ホール素子２１１，２１２，２１３からの各差動信号（Ｕ１，Ｕ１−；Ｖ１，Ｖ１−；Ｗ１，Ｗ１−）は、それぞれ第１の位相検出回路３１０と第２の位相検出回路３２０と信号選択回路３５０とに入力される。

第１の位相検出回路３１０は３個の比較器３１１，３１２，３１３を備えて構成される。各比較器３１１，３１２，３１３は、入力される各差動信号の振幅を所定の基準レベルＲｅｆと比較して、ハイ（Ｈｉ）レベル又はロー（Ｌｏｗ）レベルを有する比較位相信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を発生して合成回路３６０に出力する。ここで、第１の位相検出回路３１０からの比較位相信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２は、所定の位相を有する第１の位相情報信号ｐｈＡとなる。なお、第１の位相検出回路３１０が行う上記判定方法は、以下で図９を参照しながら詳述する。

第２の位相検出回路３２０は３個の比較器３２１，３２２，３２３を備えて構成されている。各比較器３２１，３２２，３２３は、２値の比較位相信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３を発生して位相分割回路３４０および合成回路３６０に出力する。ここで、第２の位相検出回路３２０からの比較位相信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３はそれぞれ所定の位相を有する第２位相情報信号ｐｈＢとなる。なお、第２の位相検出回路３２０が行う上記判定方法は、以下で図９を参照しながら詳述する。

位相分割回路３４０は、比較位相信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３に基づいて、信号選択指令を発生して信号選択回路３５０に出力する。ここで、信号選択回路３５０には、差動信号Ｕ１，Ｕ１−，Ｖ１，Ｖ１−，Ｗ１，Ｗ１−が入力されており、信号選択回路３５０は、位相分割回路３４０からの信号選択指令に基づき、以下で図９を参照しながら詳述するように適切な信号を選択し、これを選択信号Ｘとして第３の位相検出回路３３０に出力する。なお、信号選択回路３５０が行う上記選択方法は、以下で図９を参照しながら詳述する。

図９は、選択信号Ｘの選択方法を説明するための各信号のタイミングチャートである。ここで、差動信号（Ｕ１，Ｕ１−；Ｖ１，Ｖ１−；Ｗ１，Ｗ１−）は、ホール素子２１１，２１２，２１３からの各差動信号であるので、それぞれの位相差は１２０°である。

まず、図９に示されるように、第１の位相検出回路３１０においては、（１）センサ信号Ｕ１とセンサ信号Ｕ１−との大小比較の結果として比較位相信号Ｕ２を得て、（２）センサ信号Ｖ１とセンサ信号Ｖ１−との大小比較の結果として比較位相信号Ｖ２を得て、（３）センサ信号Ｗ１とセンサ信号Ｗ１−との大小比較の結果として比較位相信号Ｗ２を得ている。

一方、第２の位相検出回路３２０においては、図１０に示される判定論理に従い、差動信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を比較することにより、比較位相信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３を得ている。なお、差動信号Ｕ１−，Ｖ１−，Ｗ１−に基づいて同様に比較しても比較位相信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３を得ることができる。

そして、信号選択回路３５０は、比較位相信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３を図１１に示される選択条件にあてはめることにより、差動信号（Ｕ１，Ｕ１−；Ｖ１，Ｖ１−；Ｗ１，Ｗ１−）のうちから一つの信号を選択し、これを選択信号Ｘとして出力する。

上記のように信号選択回路３５０により選択された選択信号Ｘは、分割位相が３０度であり、分割区間境界において連続した信号である。正弦波において、位相が１５０度から１８０度、０度から３０度の区間は非常に直線性が高く、後段の第３の位相検出回路３３０において、位相レベルを検出するのに非常に有利となる。

第３の位相検出回路３３０は、Ｎを２以上の整数として、Ｎ−１個の電圧源３３２‐１〜３３２‐（Ｎ−１）と、Ｎ個の位相検出器３３１‐１〜３３１‐Ｎを備えて構成される。そして、第３の位相検出回路３３０は、信号選択回路３５０から入力された選択信号Ｘを、Ｎ−１個の電圧源３３２‐１〜３３２‐（Ｎ−１）により生成された複数のしきい値レベルと比較し、位相情報信号ｐｈ（１）〜ｐｈ（４）を合成回路３６０に出力する。これら位相情報信号ｐｈ（１）〜ｐｈ（４）は、選択信号Ｘが所定のしきい値レベルに到達することによりモータ２１０が所定の角度を回転したことを知り得る位相情報であり、第３の位相情報信号ｐｈＣとなる。

合成回路３６０は、第１の位相情報信号ｐｈＡと、第２の位相情報信号ｐｈＢと、第３の位相情報信号ｐｈＣとを合成して、２チャンネルエンコーダ等価信号を出力する。

以下、上記説明した信号のおよび合成を各信号の位相の観点から説明する。図１２は、第３の位相検出回路３３０の作用を示す各信号のタイミングチャートである。図１２は、信号選択回路３５０から出力される選択信号Ｘと、第１の位相検出回路３１０および第２の位相検出回路３２０から出力される比較位相信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２，Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３と、第３の位相検出回路３３０から出力される位相情報信号ｐｈ（１）〜ｐｈ（４）とを並べて記載したタイミングチャートである。

なお、先述のように、比較位相信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２が、第１の位相情報信号ｐｈＡであり、比較位相信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３が、第２の位相情報信号ｐｈＢであり、位相情報信号ｐｈ（１）〜ｐｈ（４）が第３の位相情報信号ｐｈＣである。また、上記例では、電気角３０°区間を５等分するようなしきい値レベルＬＶ（１）〜ＬＶ（４）が用いられている。

図１２から読み取れるように、合成回路３６０は、位相情報信号ｐｈ（１），ｐｈ（３），比較位相信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３を合成してその合成信号をＥＮＣ１とし、位相情報信号ｐｈ（２），ｐｈ（４），比較位相信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を合成してその合成信号をＥＮＣ１とした場合、ＥＮＣ１，ＥＮＣ２は、２チャンネルエンコーダ等価信号となっている。

以上のように、スライス方式による回転位置検出回路２２２によれば、モータ２１０の出力軸にロータリエンコーダを設けなくとも、ドライバ回路２２０内に回転位置検出回路２２２を備えることにより２チャンネルエンコーダ等価信号を得ることができる。

なお、上記説明したスライス方式による回転位置検出回路２２２は、スライス方式による回転位置検出回路の一例である。上記説明した構成以外にも、ホール素子２１１，２１２，２１３からのホール信号（Ｕ１，Ｕ１−；Ｖ１，Ｖ１−；Ｗ１，Ｗ１−）のうち直線性が高い位相区間を選択して繋ぎ合わせることにより選択信号Ｘを出力する信号選択回路３５０と、選択信号を所定のしきい値と比較してホール信号の位相情報を検出する位相検出回路と、位相情報に基づいて２チャンネルエンコーダ等価信号ＥＮＣ１，ＥＮＣ２を合成する合成回路とを備える回転位置検出回路２２２を適宜利用することが可能である。

〔ベクトル方式〕
図１３は、ベクトル方式による回転位置検出回路２２２の概略構成を示す回路図である。図１３に示されるように、回転位置検出回路２２２は、Ｕ相のホール素子２１１からのホール信号と、Ｖ相のホール素子２１２からのホール信号とが入力され、２チャンネルエンコーダ等価信号を出力する回路である。

各ホール信号は差動信号であり、Ｕ相のホール素子２１１からの差動信号をＵ＋，Ｕ−とし、Ｖ相のホール素子２１２からの差動信号をＶ＋，Ｖ−とする。また、回転位置検出回路２２２から出力される２チャンネルエンコーダ等価信号をＥＮＣ１，ＥＮＣ２とする。

なお、本実施形態のベクトル方式による回転位置検出回路２２２は、Ｕ相のホール素子２１１からの差動信号Ｕ＋，Ｕ−と、Ｖ相のホール素子２１２からの差動信号Ｖ＋，Ｖ−とを用いるが、Ｗ相のホール素子２１３からの差動信号Ｗ＋，Ｗ−も用いる実施形態も利用可能である。また、本実施形態のベクトル方式による回転位置検出回路２２２においても、Ｕ相、Ｖ相、およびＷ相のうち任意の２つの磁極相を選択して実施することが可能である。

図１３に示されるように、回転位置検出回路２２２は、差動アンプ４１０とベクトル生成回路４２０とベクトル回転回路４３０と角度探索制御回路４４０と２相パルス生成回路４５０とを備える。

差動アンプ４１０は、Ｕ相のホール素子２１１からの差動信号Ｕ＋，Ｕ−およびＶ相のホール素子２１２からの差動信号Ｖ＋，Ｖ−をシングルエンド化し、それぞれアナログホール信号ＡＵ，ＡＶとして出力する。ここで、アナログホール信号ＡＵ，ＡＶの波形は、モータ２１０の出力軸の回転角度θに対して位相が異なる２つの正弦関数で表わされる形になる。

ベクトル生成回路４２０は、減算アンプ４２１と加算アンプ４２２とサンプルホールド回路４２３，４２４とを備え、差動アンプ４１０から入力されたアナログホール信号ＡＵ，ＡＶからＸ軸成分とＹ軸成分とからベクトル（Ｖｘ，Ｖｙ）を生成する。

減算アンプ４２１は、差動アンプ４１０から入力されたアナログホール信号ＡＵ，ＡＶを減算した後にゲイン（１／√３）を乗じ、サンプルホールド回路４２３は、減算アンプ４２１の出力をトリガｆｓのタイミングでサンプルホールドしてＸ軸出力Ｖｘとして出力する。また、加算アンプ４２２は、差動アンプ４１０から入力されたアナログホール信号ＡＵ、ＡＶを加算し、サンプルホールド回路４２４は、加算アンプ４２２の出力をトリガｆｓのタイミングでサンプルホールドしてＹ軸出力Ｖｙとして出力する。

なお、トリガｆｓは、発振器により生成されたクロック信号ｃｌｋを分周して作成されたものを用いる。ただし、このトリガｆｓを作成する際の分周比は、後述する角度探索制御回路４４０のシーケンスに対して矛盾の無いように、後述の検出角度データθｄの語長よりも大きくするように設定する。

ベクトル生成回路４２０により作成されたベクトル（Ｖｘ，Ｖｙ）は、Ｘ軸出力ＶｘとＹ軸出力Ｖｙとが９０°の位相差である角度θに関する三角関数となることが簡単な計算で確かめられる。

ベクトル回転回路４３０は、ベクトル生成回路４２０により作成された角度θに関する三角関数を後述する検出角度データθｄの値に変換することにより、ベクトル（Ｖｘ，Ｖｙ）を回転変換し、それぞれ回転Ｘ軸成分Ｖｘ’、回転Ｙ軸成分Ｖｙ’として出力する。

ベクトル回転回路４３０は、乗算器４３１と加算アンプ４３２と減算アンプ４３３とメモリ４３４とＤＡＣ（デジタル‐アナログコンバータ）４３５とを備える。

メモリ４３４は、不揮発メモリであり、１周期を６４分割して、振幅を１２８［ＬＳＢ］で表す正弦データｓｉｎｄａｔ及び余弦データｃｏｓｄａｔを保持し、６ビットの語長を有する検出角度データθｄの値に従ってデータ値を出力する。

ＤＡＣ（デジタル‐アナログコンバータ）４３５は、メモリ４３４の出力したデータ値ｓｉｎｄａｔ、ｃｏｓｄａｔを、その値に比例したアナログ値に変化して、アナログ正弦値Ａｓｉｎ、アナログ余弦値Ａｃｏｓとして出力する。

乗算器４３１は、アナログ乗算器であり、Ｘ軸成分ＶｘおよびＹ軸成分Ｖｙと、アナログ正弦値Ａｓｉｎおよびアナログ余弦値Ａｃｏｓとを、それぞれ組み合わせて乗じた４つの乗算結果を出力する。

加算アンプ４３２は、乗算器４３１の乗算結果から所定の２つを加算して、回転Ｘ軸成分Ｖｘ’として出力する。なお、このときＶｘ’にゲインを乗じる構成としてもよい。減算アンプ４３３は、乗算器４３１の乗算結果から所定の２つの一方から他方を減算して、回転Ｙ軸成分Ｖｙ’として出力する。なお、このときＶｙ’にゲインを乗じる構成としてもよい。

上記構成によれば、ベクトル回転回路４３０は、Ｘ軸成分Ｖｘ、Ｙ軸成分Ｖｙの表すベクトルを検出角度データθｄの値だけ時計回りに回転させる演算をしたことになる。なお、本実施例におけるアナログ正弦値Ａｓｉｎ及びアナログ余弦値Ａｃｏｓは、本実施形態における複数の位相を有する基準正弦波に相当する。

ベクトル回転回路４３０から出力された回転Ｙ軸成分Ｖｙ’は、角度探索制御回路４４０に入力される。

角度探索制御回路４４０は、符号判定回路４４１とシーケンサ４４２と逐次近似レジスタ（ＳＡＲ）４４３とを備え、トリガｆｓの到来の度に、検出角度データθｄを変化させて、回転Ｙ軸成分Ｖｙ’が近似的に０になる検出角度を探索する。

符号判定回路４４１は、回転Ｙ軸成分Ｖｙ’の値の正負を判定して、符号判定結果ｓｉｇｎを出力する。なお、上記判定は０を基準に示しているが、所定のオフセット値に対する大小により符号を判定するように構成してもよい。

逐次近似レジスタ（ＳＡＲ）４４３は、シーケンサ４４２により値を適宜書き換えられ、その値を検出角度データθｄとして出力する。本実施形態においては、データ語長は６ビットとする。

シーケンサ４４２は、トリガｆｓの到来の度に、逐次近似レジスタ（ＳＡＲ）４４３の値を書き換え、その結果として変化する符合判定結果ｓｉｇｎの値により逐次近似レジスタ（ＳＡＲ）４４３の値を確定させるという角度探索シーケンスを実行する。

以下では、シーケンサ４４２の動作を図１４〜図１８を用いて詳細に説明する。

先ず、トリガｆｓがシーケンサ４４２に到来すると、図１４に示すようにカウントｎ＝１とし、図１５に示すように逐次近似レジスタ（ＳＡＲ）４４３の最上位ビットであるｂｉｔ５の値のみ１として、残りの値は全て０とする。なお、逐次近似レジスタ（ＳＡＲ）４４３の値を書き換えることは、検出角度データθｄの値を変化させることと同じである。

変更された検出角度データθｄは、ベクトル回転回路４３０にフィードバックされ、ベクトル回転回路４３０によりベクトル（Ｖｘ、Ｖｙ）が時計回りにθ１＝１８０°だけ回転させられる。このときの回転Ｘ軸成分Ｖｘ’、回転Ｙ軸成分Ｖｙ’をそれぞれＶｘ’（１）、Ｖｙ’（１）とおくと、シーケンサ４４２は、Ｖｙ’（１）の符号を符号判定結果ｓｉｇｎの値により検出し、符号が正ならば逐次近似レジスタ（ＳＡＲ）４４３の最上位のビット５を１に確定する。

次のクロックｃｌｋが到来すると、図１４に示すようにカウントｎ＝２とし、図１６に示すように逐次近似レジスタ（ＳＡＲ）４４３の最上位から２ビット目であるｂｉｔ４の値を１に書き換える。一方、ｂｉｔ５の値については、確定した値１のままでよいため書き換えず、その他のビットの値も書き換えない。

再び変更された検出角度データθｄは、ベクトル回転回路４３０にフィードバックされ、ベクトル回転回路４３０によりベクトル（Ｖｘ、Ｖｙ）が時計回りにθ１＋θ２＝１８０°＋９０°だけ回転させられる。ここで、同様に回転結果をＶｘ’（２）、Ｖｙ’（２）とおくと、シーケンサ４４２は、Ｖｙ’（２）の符号を符号判定結果ｓｉｇｎにより検出し、符号が負ならば逐次近似レジスタ（ＳＡＲ）４４３のｂｉｔ４を０に確定する。

次のクロックｃｌｋが到来すると、図１４に示すようにカウントｎ＝３として、図１７に示すように逐次近似レジスタ（ＳＡＲ）４４３の最上位から３ビット目であるｂｉｔ３の値を１に書き換える。同時に、ｎ＝２のときに確定したｂｉｔ４の値も０に書き換え、の他のビットの値は書き換えない。

再び変更された検出角度データθｄは、ベクトル回転回路４３０にフィードバックされ、ベクトル回転回路４３０によりベクトル（Ｖｘ、Ｖｙ）が時計回りにθ１＋θ２−θ３＝１８０°＋９０°−４５°だけ回転させられる。同様に回転結果をＶｘ’（３）、Ｖｙ’（３）とおくと、シーケンサ４４２は、Ｖｙ’（３）の符号を符号判定結果ｓｉｇｎにより検出し、符号が負ならば逐次近似レジスタ（ＳＡＲ）４４３のｂｉｔ３を０に確定する。

次のクロックｃｌｋが到来すると、図１４に示すようにカウントｎ＝４として、図１８に示すように逐次近似レジスタ（ＳＡＲ）４４３の最上位から４ビット目であるｂｉｔ２の値を１に書き換える。同時に、ｎ＝３のときに確定したｂｉｔ３の値も０に書き換え、その他のビットの値は書き換えない。

再び変更された検出角度データθｄは、ベクトル回転回路４３０にフィードバックされ、ベクトル回転回路４３０によりベクトル（Ｖｘ、Ｖｙ）が時計回りにθ１＋θ２−θ３−θ４＝１８０°＋９０°−４５°−２２．５°だけ回転する。同様に回転結果をＶｘ’（４）、Ｖｙ’（４）とおくと、シーケンサ４４２は、Ｖｙ’（４）の符号を符号判定結果ｓｉｇｎにより検出し、符号が正ならば逐次近似レジスタ（ＳＡＲ）４４３のｂｉｔ２を１に確定する。

シーケンサ４４２は、以上のようなシーケンスをｎ＝１から６になるまで６ステップ繰り返す。これは逐次近似レジスタ（ＳＡＲ）４４３の語長に相当し、全てのｂｉｔの値が確定される。ただし、最後のステップだけは次のステップがないため、逐次近似レジスタ（ＳＡＲ）４４３のｂｉｔ０の値が０に確定した場合は、書き換える処理が必要になる。

以上のシーケンサ４４２の動作を一般化して説明すると、ベクトル（Ｖｘ’（ｎ）、Ｖｙ’（ｎ））の回転角度θｎ（ｎ＝１、２、・・・６）を１ステップごとに半分にして、また回転方向としては、回転したベクトルのＹ軸成分Ｖｙ’が正ならば次のステップは時計回り方向へ、負ならば次のステップは反時計回り方向へ、ベクトル（Ｖｘ、Ｖｙ）を回転させる。

最終的にベクトル（Ｖｘ’（ｎ）、Ｖｙ’（ｎ））はＸ軸に最も近くまで回転するため、角度探索シーケンスにおける総回転角度が、ベクトル（Ｖｘ、Ｖｙ）とＸ軸とのなす角度として検出できる。これは、いわゆる２分法による近似探索アルゴリズムである。

以上のようにして、Ｘ軸を位相の基準としたモータ２１０の出力軸の角度を示す検出角度データθｄを検出することができる。このとき、検出角度データθｄに所定のオフセットを加えた値を回転子角度として検出し、Ｘ軸以外の所定の位相を基準としてモータ２１０の出力軸の角度を示す検出角度データθｄを検出してもよい。

上記のように決定された検出角度データθｄは、２相パルス生成回路４５０に入力される。

２相パルス生成回路４５０は、トリガｆｓの到来の度に検出角度データθｄの下位２ビットを参照して、図１９に示す生成論理に従い、２チャンネルエンコーダ等価信号ＥＮＣ１，ＥＮＣ２を出力する。

以上のように、ベクトル方式による回転位置検出回路２２２によれば、モータ２１０の出力軸にロータリエンコーダを設けなくとも、ドライバ回路２２０内に回転位置検出回路２２２を備えることにより２チャンネルエンコーダ等価信号を得ることができる。

なお、上記説明したベクトル方式による回転位置検出回路２２２は、ベクトル方式による回転位置検出回路の一例である。上記説明した構成以外にも、磁極位相信号のうち少なくとも２つの磁極相についての差動信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−に基づいて、モータ２１０の出力軸の回転角度についての三角関数を各成分の値に持つベクトル（Ｖｘ、Ｖｙ）を生成するベクトル生成回路４２０と、ベクトル（Ｖｘ、Ｖｙ）とアナログ正弦値Ａｓｉｎ及びアナログ余弦値Ａｃｏｓとを演算することにより、ベクトル（Ｖｘ、Ｖｙ）を回転させるベクトル回転回路４３０と、ベクトル回転回路４３０によりベクトル（Ｖｘ、Ｖｙ）を順次回転させて回転後ベクトル（Ｖｘ’（ｎ）、Ｖｙ’（ｎ））を得て、この回転の角度を検出角度データθｄとして検出する角度探索制御回路４４０と、検出角度データθｄに基づいて２チャンネルエンコーダ等価信号ＥＮＣ１，ＥＮＣ２を得る２相パルス生成回路４５０とを備える回転位置検出回路２２２を適宜利用することが可能である。

１００ 画像形成装置
１０１ 原稿搬送装置
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ 感光体ドラム
２Ｙ ドラムクリーニング装置
４Ｙ 帯電装置
５Ｙ 現像装置
６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ プロセスカートリッジ
７ 露光装置
８ 中間転写ベルト
９Ｙ，９Ｍ，９Ｃ，９Ｋ １次転写バイアスローラ
１０ ベルトクリーニング装置
１２ ２次転写バックアップローラ
１３ クリーニングバックアップローラ
１４ テンションローラ
１５ 中間転写ユニット
１９ ２次転写ローラ
２０ 定着ユニット
２６ 紙収容カセット
２７ 給紙ローラ
２８ レジストローラ対
２９ 排紙ローラ対
３０ スタック部
３１ ボトル支持部
３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃ，３２Ｋ トナーボトル
４２ 原稿テーブル
４３ 可動原稿テーブル
４４ セットフィラー
４５ セットセンサ
４７ ピックアップローラ
４８ テーブル上昇検知センサ
４９ 給紙ベルト
５０ リバースローラ
５１ 突き当てセンサ
５２ プルアウトローラ
５３ 原稿幅センサ
５４ 中間ローラ
５５ 読取入口センサ
５６ 読取入口ローラ
５７ レジストセンサ
６０ 読取位置
６３ 読取出口ローラ
６４ 排紙センサ
６５ 第２読取部
６７ ＣＩＳ出口ローラ
６８ 排紙ローラ
６９ 排紙トレイ
９９ 用紙
２００‐１，２００‐２ 駆動装置
２１０ モータ
２１１，２１２，２１３ ホール素子
２２０ ドライバ回路
２２１ モータ駆動回路
２２２ 回転位置検出回路
２３０‐１，２３０‐２ 制御回路
２３１ 目標位置・速度計算回路
２３２ 位置・速度追従制御器
２３３ モータ位置・速度計算回路
２３４ 目標位置計算回路
２３５ 位置追従制御器
２３６ モータ位置計算回路
２４０ 目標駆動信号生成手段
３１０ 第１の位相検出回路
３２０ 第２の位相検出回路
３３０ 第３の位相検出回路
３４０ 位相分割回路
３５０ 信号選択回路
３６０ 合成回路
３２１，３２２，３２３ 比較器
３３２‐１〜３３２‐（Ｎ−１） 電圧源
３３１‐１〜３３１‐Ｎ 位相検出器
４１０ 差動アンプ
４２０ ベクトル生成回路
４３０ ベクトル回転回路
４４０ 角度探索制御回路
４５０ ２相パルス生成回路
４２１，４３３ 減算アンプ
４２２，４３２ 加算アンプ
４２３，４２４ サンプルホールド回路
４３１ 乗算器
４３４ メモリ
４４１ 符号判定回路
４４２ シーケンサ

特開平０９−０４７０５６号公報 特開２００７−０９７３６５号公報

Claims (11)

1. モータから出力される磁極位相信号に応じて前記モータに電力を供給するモータ駆動部と、
   前記磁極位相信号を変換して、前記モータの出力軸の回転量及び回転方向を表し、当該磁極位相信号に対して分解能の高い回転位置検出信号を出力する回転位置検出部と、
   を備えることを特徴とする制御装置。
2. 前記回転位置検出部から出力された前記回転位置検出信号と、上位装置から入力される目標駆動信号とに基づき、前記モータ駆動部に制御信号を送信する制御部を有することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記モータ駆動部と前記回転位置検出部とは、同一の基板上に構成されることを特徴とする請求項２に記載の制御装置。
4. 前記回転位置検出部と、前記磁極位相信号を生成する手段とが、同一の基板上に構成されることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の制御装置。
5. 前記モータ駆動部と前記制御部とが、同一の基板上に構成されることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の制御装置。
6. 前記モータ駆動部と前記制御部とが、同一チップ上に構成されることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載の制御装置。
7. 前記回転位置検出信号は、前記モータの出力軸の回転角度に応じて出力が変化する定位相差の２チャンネル信号であることを特徴とする請求項２〜６の何れか１項に記載の制御装置。
8. 前記回転位置検出部は、
   前記磁極位相信号のうち直線性が高い位相区間を選択して繋ぎ合わせることにより選択信号を出力する信号選択部と、
   前記選択信号を所定のしきい値と比較して前記磁極位相信号の位相情報を検出する位相検出部と、
   前記位相情報に基づいて前記回転位置検出信号を合成する合成部と、
   を備えることを特徴とする請求項２〜７の何れか１項に記載の制御装置。
9. 前記回転位置検出部は、
   前記磁極位相信号のうち少なくとも２つの磁極相についての差動信号を相互演算し、前記出力軸の回転角度についての三角関数を各成分の値に持つベクトルを生成するベクトル生成部と、
   前記ベクトルと基準正弦波とを演算することにより、前記ベクトルを回転させるベクトル回転部と、
   前記ベクトルが所定位相になるまで前記ベクトル回転部により前記ベクトルを回転させた角度を回転角度として検出する角度探索制御部と、
   前記回転角度に基づいて前記回転位置検出信号を得る２相パルス生成部と、
   を備えることを特徴とする請求項２〜８の何れか１項に記載の制御装置。
10. 請求項２に記載の制御装置と、前記モータとを有する駆動装置。
11. 請求項１０に記載の駆動装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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