JP2017118680A - ３相ｄｃブラシレスモータの制御装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】３相ＤＣブラシレスモータの起動時間を短縮できる３相ＤＣブラスレスモータの制御装置及び画像形成装置を提供することである。【解決手段】本発明に係る３相ＤＣブラシレスモータの制御装置は、３相ＤＣブラシレスモータの制御装置であって、３層ＤＣブラシレスモータの起動時に、検出手段が検出した電流値に基づいて、ロータの所定位置が複数の磁極位置の内のいずれの磁極位置に最も近いのかを推定する推定ステップと、推定ステップで推定した磁極位置から見てロータの回転方向側の隣に位置する磁極位置を特定する第１の特定ステップと、第１の特定ステップで特定した磁極位置に所定位置を引き込むための電流を複数のコイルに流すことにより、強制転流を開始する第１の強制転流ステップと、を実行すること、を特徴とする。【選択図】図９

Description

本発明は、３相ＤＣブラシレスモータの制御装置及び画像形成装置に関し、より特定的には、ロータの位置を検知するためのセンサを備えていない３相ＤＣブラシレスモータの制御装置及び画像形成装置に関する。

従来の３相ブラシレスモータの制御装置に関する発明としては、例えば、特許文献１に記載のセンサレスモータの起動方法が知られている。センサレスモータの起動時には、ロータとステータとの位置関係によって、ステータのコイルに対して異なるパターンの通電を行う必要がある。しかしながら、センサレスモータにはロータとステータとの相対位置を検知するためのセンサが設けられていないので、起動時におけるロータとステータとの相対位置（初期相対位置）が不明である。

そこで、特許文献１に記載のセンサレスモータの起動方法では、所定の極性の通電をコイルに行って、ロータを初期相対位置から所定相対位置まで回転させる。その後に、所定パターンの通電をコイルに行って、ロータの回転を開始させる。これにより、ロータの回転の開始時には、ロータはステータに対して必ず所定相対位置に停止している。そのため、ロータの回転を開始させるために、コイルに対して行う通電のパターンが１通りで済む。

しかしながら、特許文献１に記載のセンサレスモータの起動方法では、起動時間が長くなるという問題がある。より詳細には、ロータを所定相対位置で停止させる際にロータに振動が発生する。このような振動が収束していない状態でロータの回転を開始させると、脱調が発生するおそれがある。従って、ロータの振動が収束するのを待って、ロータの回転を開始させる必要がある。ただし、初期相対位置と所定相対位置との距離が大きくなれば、ロータの振動量も大きくなり、振動が収束するのに必要な時間も長くなる。そして、ロータの初期相対位置が不明であるので、振動が収束するのに必要な時間も不明である。従って、ロータの回転の開始時には、初期相対位置と所定相対位置との距離が最も大きい場合に振動が収束するのに必要な時間だけ待機する必要がある。その結果、特許文献１に記載のセンサレスモータの起動方法では、起動時間が長くなるという問題がある。

特開平１−１３３５９３号公報

そこで、本発明の目的は、３相ＤＣブラシレスモータの起動時間を短縮できる３相ＤＣブラスレスモータの制御装置及び画像形成装置を提供することである。

本発明の一形態に係る３相ＤＣブラシレスモータの制御装置は、
複数の磁極を有し回転可能なロータと、該ロータの駆動源となる磁界を発生させるための複数のコイルを含むステータであって、複数の磁極位置が定義されているステータと、該複数のコイルの少なくとも一つのコイルに流れる電流の電流値を検出する検出手段と、を備えた３相ＤＣブラシレスモータの制御装置であって、
前記３層ＤＣブラシレスモータの起動時に、前記検出手段が検出した電流値に基づいて、前記ロータの所定位置が前記複数の磁極位置の内のいずれの前記磁極位置に最も近いのかを推定する推定ステップと、
前記推定ステップで推定した前記磁極位置から見て前記ロータの回転方向側の隣に位置する前記磁極位置を特定する第１の特定ステップと、
前記第１の特定ステップで特定した前記磁極位置に前記所定位置を引き込むための電流を前記複数のコイルに流すことにより、強制転流を開始する第１の強制転流ステップと、
を実行すること、
を特徴とする。

本発明の一形態に係る画像形成装置は、
３相ＤＣブラシレスモータと、
前記３相ＤＣブラシレスモータの制御装置と、
を備えていること、
を特徴とする。

本発明によれば、３相ＤＣブラシレスモータの起動時間を短縮できる。

一実施例に係る画像形成装置１の内部構造を示す概略図である。 一実施例に係る３相ＤＣブラシレスモータ１００の構成を示す概略図である。 一実施例に係る３相ＤＣブラシレスモータ１００の制御に係る構成部品を示したブロック図である。 一実施例に係る３相ＤＣブラシレスモータ１００の制御に係る構成部品を示したブロック図である。 一実施例に係る３相ＤＣブラシレスモータ１００の制御に係る通電パターンを示したタイミングチャートである。 通電パターンＰＴ２のときの３相ブラシレスモータ１００を示した図である。 通電パターンＰＴ３のときの３相ブラシレスモータ１００を示した図である。 通電パターンＰＴ４のときの３相ブラシレスモータ１００を示した図である。 通電パターンＰＴ５のときの３相ブラシレスモータ１００を示した図である。 通電パターンＰＴ６のときの３相ブラシレスモータ１００を示した図である。 ロータ１２０のＮ極の最も近くに磁極位置Ｐ１が位置している様子を示した図である。 ロータ１２０のＮ極の位置を推定する推定処理時の通電パターンを示した図である。 図７の通電パターンの電流がコイルＵ，Ｖ，Ｗに流れた際に検出部１６２，１６４が検出する電流値と時間との関係を示したグラフである。 駆動素子制御部７４が実行するフローチャートである。 ロータ１２０のＮ極が磁極位置Ｐ６と磁極位置Ｐ１との中間に位置している様子を示した図である。 駆動素子制御部７４が実行するフローチャートである。 駆動素子制御部７４が実行するフローチャートである。 ロータ１２０のＮ極が磁極位置Ｐ１と磁極位置Ｐ２との間において磁極位置Ｐ１の近くに位置している様子を示した図である。 駆動素子制御部７４が実行するフローチャートである。 駆動素子制御部７４が実行するフローチャートである。 駆動素子制御部７４が実行するフローチャートである。

（画像形成装置の概略構成）
以下、一実施例である３相ＤＣブラシレスモータの制御方法により制御される３相ＤＣブラシレスモータ１００、該３相ＤＣブラシレスモータ１００を有する感光体ドラム１１、中間転写ベルト２２並びに該感光体ドラム１１及び該中間転写ベルト２２を備える画像形成装置１について、添付図面を参照して説明する。図１は、一実施例に係る画像形成装置１の内部構造を示す概略図である。各図においては、同じ部材、部分について共通する符号を付し、重複する説明は省略する。

図１に示す画像形成装置１は、タンデム方式の電子写真プリンタであり、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の各色のトナー画像を形成するためのイメージングユニット１０、中間転写ユニット２０及び各部を制御する制御部５０にて構成されている。

イメージングユニット１０は、それぞれ、感光体ドラム１１を中心として帯電チャージャ１２、現像装置１４などを配置したユニットであり、レーザー走査光学ユニット１６から照射される光によってそれぞれの感光体ドラム１１上に描画される静電潜像を現像装置１４で現像して各色のトナー画像を形成する。なお、感光体ドラム１１は、後述する３相ＤＣブラシレスモータ１００（図１には図示せず）により駆動する。

中間転写ユニット２０は、後述する３相ＤＣブラシレスモータ１００により、矢印Ｑ方向に無端状に回転駆動される中間転写ベルト２２を備えている。そして、中間転写ユニット２０は、各感光体ドラム１１と対向する１次転写ローラ２４から付与される電界により、各感光体ドラム１１上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト２２上に１次転写して合成する。なお、このような電子写真法による画像形成プロセスは周知であり、詳細な説明は省略する。

装置本体の下部には、被転写材（以下、用紙と称する）を１枚ずつ給紙する自動給紙ユニット３０が配置され、用紙は給紙ローラ３２からタイミングローラ対３４を経て、中間転写ベルト２２と２次転写ローラ２６とのニップ部に搬送され、２次転写ローラ２６から付与される電界にてトナー画像（合成カラー画像）が２次転写される。その後、用紙は定着ユニット４０に搬送されてトナーの加熱定着を施され、装置本体の上面に配置されたトレイ部２に排出される。

（３相ＤＣブラシレスモータの構成）
以下に、３相ＤＣブラシレスモータ１００の構成について図面を参照しながら説明する。図２は、一実施例に係る３相ＤＣブラシレスモータ１００の構成を示す概略図である。

３相ＤＣブラシレスモータ１００は、例えば、中間転写ベルト２２に取り付けられ、図２に示すように、ステータ１１０及びロータ１２０を備えている。ステータ１１０は、ロータ１２０の駆動源となる磁界を発生させるためのＵ相のコイルＵ、Ｖ相のコイルＶ、Ｗ相のコイルＷを含んでいる。また、コイルＵ，Ｖ，Ｗは、ロータ１２０の回転軸方向から見たとき、時計回り方向にロータ１２０の内周面に沿うようにこの順に配置されている。コイルＵの中心軸とコイルＶの中心軸とが１２０°をなし、コイルＶの中心軸とコイルＷの中心軸とが１２０°をなし、コイルＷの中心軸とコイルＵの中心軸とが１２０°をなしている。

ここで、ステータ１１０には、６か所の磁極位置Ｐ１〜Ｐ６が定義されている。磁極位置Ｐ１〜Ｐ６は、時計回り方向にこの順に等間隔に並んでいる。ステータ１１０のコイルＵの中心軸は、磁極位置Ｐ４と磁極位置Ｐ５との中間に位置している。ステータ１１０のコイルＶの中心軸は、磁極位置Ｐ６と磁極位置Ｐ１との中間に位置している。ステータ１１０のコイルＷの中心軸は、磁極位置Ｐ２と磁極位置Ｐ３との中間に位置している。

ロータ１２０は、複数（本実施形態では２個）の磁極を有しており、ステータ１１０に対して回転可能である。また、これらの磁極は、ロータ１２０の回転軸方向から見たとき、Ｎ極／Ｓ極が交互に並ぶように略１８０°の間隔で配置されている。

このように構成された２極３スロットの３相ＤＣブラシレスモータ１００の駆動は、ステータ１１０に設けられたコイルＵ，Ｖ，Ｗから発生する磁界を順番に切り替え、ロータ１２０を回転させることで行われる。なお、ステータ１１０のコイルＵ，Ｖ，Ｗから発生する磁界の切り替えは、制御部５０が、コイルＵ，Ｖ，Ｗと接続されたインバータ回路１４０を介して、該コイルに流れる電流を切り替えることで行われる。

（３相ＤＣブラシレスモータの制御に係る構成部品）
以下に、３相ＤＣブラシレスモータの制御に係る構成部品について図面を参照しながら説明する。図３及び図４は、一実施例に係る３相ＤＣブラシレスモータ１００の制御に係る構成部品を示したブロック図である。図５Ａは、一実施例に係る３相ＤＣブラシレスモータ１００の強制転流磁における制御に係る通電パターンを示したタイミングチャートである。図５Ｂないし図５Ｆはそれぞれ、通電パターンＰＴ２〜ＰＴ６のときの３相ブラシレスモータ１００を示した図である。

上述のとおり、ロータ１２０の回転、つまり、３相ＤＣブラシレスモータ１００の回転は、制御部５０が、コイルＵ，Ｖ，Ｗと接続されたインバータ回路１４０を介して、該コイルＵ，Ｖ，Ｗに流れる電流を切り替えることで行われる。以下に、制御に係る構成部品について説明する。

制御部５０は、図３に示すように、大きく分けて、画像形成制御部６０とモータ制御部７０との２つの制御部からなる。モータ制御部７０は、さらに回転速度制御部７２及び駆動素子制御部７４からなる。

画像形成制御部６０は、画像形成装置１に設けられたユーザー入力用のインターフェース、画像形成装置１と接続されたコンピュータ端末、及び画像形成装置１に設けられたセンサ等から各種の情報を得る。これらの情報は、画像形成制御部６０が有するメモリに記憶される。また、これらの情報を基に画像形成制御部６０がイメージングユニット１０に画像形成を命じる。さらに、画像形成制御部６０は、モータ制御部７０に対して指示を出す。

画像形成制御部６０からモータ制御部７０に対して出された指示は、回転速度制御部７２が受け取る。回転速度制御部７２は、受け取った指示に従い、ＰＷＭ制御による３相ＤＣブラシレスモータ１００への電力供給、回転方向、ブレーキの有無や励磁などを決定し、その信号を駆動素子制御部７４に送信する。また、回転速度制御部７２は、上記の決定に際し、３相ＤＣブラシレスモータの回転速度を推定する速度推定部からの回転速度に関する信号を受信している。駆動素子制御部７４では、回転速度制御部７２で決定された回転方向等に合うように、３相ＤＣブラシレスモータ１００への通電パターンを選択する。

ブラシレスモータ１００は、図２に示すステータ１１０及びロータ１２０に加えて、図３に示すように、インバータ回路部１３８及び検出部１６２，１６４を更に備えている。インバータ回路部１３８は、図４に示すように、プリドライブ回路１３９及びインバータ回路１４０を含んでいる。

プリドライブ回路１３９は、駆動素子制御部７４から送られてくる信号の電圧を、後述するインバータ回路１４０の各ＦＥＴの動作電圧に変換している。

インバータ回路１４０は、ステータ１１０のコイルと接続された６個のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１４２，１４４，１４６，１５２，１５４，１５６から構成されている。なお、インバータ回路１４０に接続されているＵ相のコイルＵ、Ｖ相のコイルＶ、Ｗ相のコイルＷは、スター結線されている。

ＦＥＴ１４２，１５２の一端は、ステータ１１０のコイルＵに接続されている。また、ＦＥＴ１４２の他端は２４Ｖの電源と接続され、ＦＥＴ１５２の他端は検出部１６２に接続されている。検出部１６２（検出手段の一例）は、コイルＵに流れる電流の電流値を検出する。

ＦＥＴ１４４，１５４の一端は、ステータ１１０のコイルＶに接続されている。また、ＦＥＴ１４４の他端は２４Ｖの電源と接続され、ＦＥＴ１５４の他端は検出部１６４に接続されている。検出部１６４（検出手段の一例）は、コイルＶに流れる電流の電流値を検出する。

ＦＥＴ１４６，１５６の一端は、ステータ１１０のコイルＷに接続されている。また、ＦＥＴ１４６の他端は２４Ｖの電源と接続され、ＦＥＴ１５６の他端はグランドに接続されている。なお、コイルＷに流れる電流の電流値は、コイルＵ，Ｖに流れる電流の電流値の合計の正負を反転させることにより得られる。従って、ＦＥＴ１５６には検出部が接続されない。

インバータ回路１４０では、ＦＥＴ１４２とＦＥＴ１５４とをＯＮにすることで、Ｕ相からＶ相へ電流が流れ、Ｕ相はＮ極に、Ｖ相はＳ極に励磁される。これにより、ロータ１２０のＮ極がＶ相にひきつけられ、ロータ１２０のＳ極がロータ１２０のＵ相にひきつけられる。これにより、ロータ１２０のＮ極（ロータの所定位置）は、図２に示すように、磁極位置Ｐ１に位置するように回転する。次に、ＦＥＴ１４２とＦＥＴ１５６とをＯＮにすることで、Ｕ相からＷ相へ電流が流れ、Ｕ相はＮ極に、Ｗ相はＳ極に励磁される。これにより、ロータ１２０のＮ極が６０°回転し、図５Ｂに示すように、磁極位置Ｐ２に位置するように回転する。次に、ＦＥＴ１４２をＯＦＦにし、ＦＥＴ１５６のＯＮを保持した状態で、ＦＥＴ１４４をＯＮにするとＶ相からＷ相へ電流が流れ、Ｖ相はＮ極に、Ｗ相はＳ極に励磁される。その結果、ロータ１２０のＮ極がさらに６０°回転し、磁極位置Ｐ３に位置するように回転する。

このように、インバータ回路１４０の各ＦＥＴのＯＮ−ＯＦＦを切り替えることで、ステータ１１０に設けられたコイルの磁界を切り替え、ロータ１２０を回転させることができる。なお、各ＦＥＴのＯＮ−ＯＦＦにより作り出される通電状態には、図５に示すように、６種類ある。具体的には、ＦＥＴ１４２，１５４がＯＮであって他のＦＥＴがＯＦＦである通電状態を通電パターンＰＴ１、ＦＥＴ１４２，１５６がＯＮであって他のＦＥＴがＯＦＦである通電状態を通電パターンＰＴ２、ＦＥＴ１４４，１５６がＯＮであって他のＦＥＴがＯＦＦである通電状態を通電パターンＰＴ３、ＦＥＴ１４４，１５２がＯＮであって他のＦＥＴがＯＦＦである通電状態を通電パターンＰＴ４、ＦＥＴ１４６，１５２がＯＮであって他のＦＥＴがＯＦＦである通電状態を通電パターンＰＴ５、ＦＥＴ１４６，１５４がＯＮであって他のＦＥＴがＯＦＦである通電状態を通電パターンＰＴ６と呼ぶ。

通電パターンＰＴ１では、図２に示すように、ロータ１２０のＮ極が磁極位置Ｐ１に位置するように回転する。通電パターンＰＴ２では、図５Ｂに示すように、ロータ１２０のＮ極が磁極位置Ｐ２に位置するように回転する。通電パターンＰＴ３では、図５Ｃに示すように、ロータ１２０のＮ極が磁極位置Ｐ３に位置するように回転する。通電パターンＰＴ４では、図５Ｄに示すように、ロータ１２０のＮ極が磁極位置Ｐ４に位置するように回転する。通電パターンＰＴ５では、図５Ｅに示すように、ロータ１２０のＮ極が磁極位置Ｐ５に位置するように回転する。通電パターンＰＴ６では、図５Ｆに示すように、ロータ１２０のＮ極が磁極位置Ｐ６に位置するように回転する。

（第１の実施形態に係る３相ＤＣブラシレスモータの制御の詳細）
以下に、第１の実施形態に係る３相ＤＣブラシレスモータ１００の起動時における制御の詳細について図面を参照しながら説明する。図６は、ロータ１２０のＮ極の最も近くに磁極位置Ｐ１が位置している様子を示した図である。図７は、ロータ１２０のＮ極の位置を推定する推定処理時の通電パターンを示した図である。図８は、図７の通電パターンの電流がコイルＵ，Ｖ，Ｗに流れた際に検出部１６２，１６４が検出する電流値と時間との関係を示したグラフである。縦軸は電流値を示し、横軸は時間を示す。

まず、３相ＤＣブラシレスモータ１００の起動時における制御の概要について説明する。駆動素子制御部７４は、３相ＤＣブラシレスモータ１００の起動時に、ロータ１２０のＮ極が磁極位置Ｐ１〜Ｐ６の内のいずれの磁極位置に最も近いのかを推定する推定処理を実行する。図６の状態では、駆動素子制御部７４は、ロータ１２０のＮ極が磁極位置Ｐ１の最も近くに位置していると推定する。以下、推定処理で推定した磁極位置を推定位置Ａとも呼ぶ。

次に、駆動素子制御部７４は、推定処理で推定した磁極位置（推定位置Ａ）から見てロータ１２０の回転方向側の隣に位置する磁極位置を特定する特定処理を実行する。図６では、ロータ１２０の回転方向が時計回り方向（ＣＷ）である場合には、駆動素子制御部７４は、磁極位置Ｐ２と特定する。また、図６では、ロータ１２０の回転方向が反時計回り方向（ＣＣＷ）である場合には、駆動素子制御部７４は、磁極位置Ｐ６と特定する。以下、特定処理で特定した磁極位置を開始位置ＳＰとも呼ぶ。表１は、推定位置Ａと開始位置ＳＰとの関係を示した表である。

次に、駆動素子制御部７４は、特定処理で特定した磁極位置（開始位置ＳＰ）にロータ１２０のＮ極を引き込むための電流をコイルＵ，Ｖ，Ｗに流すことにより、強制転流を開始する強制転流処理を実行する。図６では、ロータ１２０の回転方向が時計回り（ＣＷ）である場合には、駆動素子制御部７４は、磁極位置Ｐ２にロータのＮ極を引き込むための電流（通電パターンＰＴ２）をコイルＵ，Ｖ，Ｗに流し、その後、通電パターンをＰＴ３，ＰＴ４，ＰＴ５・・・と切り替えていく。また、図６では、ロータ１２０の回転方向が反時計回り（ＣＣＷ）である場合には、駆動素子制御部７４は、磁極位置Ｐ６にロータのＮ極を引き込むための電流（通電パターンＰＴ６）をコイルＵ，Ｖ，Ｗに流し、その後、通電パターンをＰＴ５，ＰＴ４，ＰＴ３・・・切り替えていく。これにより、ロータ１２０の回転が開始される。

次に、推定処理の詳細について説明する。推定処理では、駆動素子制御部７４が、図７に示す６種類の通電パターンＰＴ１１〜ＰＴ１６によりコイルＵ，Ｖ，Ｗに電流を流し、検出部１６２，１６４によりコイルＵ，Ｖ，Ｗに流れる電流の電流値を検出することにより、ロータ１２０のＮ極の位置を推定する。

通電パターンＰＴ１１は、初期の短期間Ｔ１においてＦＥＴ１４２，１５４がＯＮであってＦＥＴ１４４，１４６，１５２，１５６がＯＦＦであり、残りの期間Ｔ２においてＦＥＴ１４２，１４４，１４６がＯＦＦであってＦＥＴ１５２，１５４，１５６がＯＮである通電状態である。

通電パターンＰＴ１２は、初期の短期間Ｔ１においてＦＥＴ１４２，１５６がＯＮであってＦＥＴ１４４，１４６，１５２，１５４がＯＦＦであり、残りの期間Ｔ２においてＦＥＴ１４２，１４４，１４６がＯＦＦであってＦＥＴ１５２，１５４，１５６がＯＮである通電状態である。

通電パターンＰＴ１３は、初期の短期間Ｔ１においてＦＥＴ１４４，１５６がＯＮであってＦＥＴ１４２，１４６，１５２，１５４がＯＦＦであり、残りの期間Ｔ２においてＦＥＴ１４２，１４４，１４６がＯＦＦであってＦＥＴ１５２，１５４，１５６がＯＮである通電状態である。

通電パターンＰＴ１４は、初期の短期間Ｔ１においてＦＥＴ１４４，１５２がＯＮであってＦＥＴ１４２，１４６，１５４，１５６がＯＦＦであり、残りの期間Ｔ２においてＦＥＴ１４２，１４４，１４６がＯＦＦであってＦＥＴ１５２，１５４，１５６がＯＮである通電状態である。

通電パターンＰＴ１５は、初期の短期間Ｔ１においてＦＥＴ１４６，１５２がＯＮであってＦＥＴ１４２，１４４，１５４，１５６がＯＦＦであり、残りの期間Ｔ２においてＦＥＴ１４２，１４４，１４６がＯＦＦであってＦＥＴ１５２，１５４，１５６がＯＮである通電状態である。

通電パターンＰＴ１６は、初期の短期間Ｔ１においてＦＥＴ１４６，１５４がＯＮであってＦＥＴ１４２，１４４，１５２，１５６がＯＦＦであり、残りの期間Ｔ２においてＦＥＴ１４２，１４４，１４６がＯＦＦであってＦＥＴ１５２，１５４，１５６がＯＮである通電状態である。

以上のような通電パターンＰＴ１１に制御されると、短期間Ｔ１において、ＦＥＴ１４２，１５４がＯＮとなり、Ｕ相からＶ相へ電流が流れ、Ｕ相はＮ極に、Ｖ相はＳ極に励磁される。すなわち、通電パターンＰＴ１１の短期間Ｔ１の通電状態は、通電パターンＰＴ１の通電状態と同じである。その後、残りの期間Ｔ２において、ＦＥＴ１４２，１４４，１４６がＯＦＦとなり、ＦＥＴ１５２，１５４，１５６がＯＮとなる。これにより、ＦＥＴ１５２，１５４，１５６に電流が流れ始める。そして、検出部１６２，１６４に流れる電流の電流値は、図８に示すように、電磁誘導により時間の経過と共に減少していく。そこで、駆動素子制御部７４は、短期間Ｔ１の直後のＴｔにおいて検出部１６２，１６４の電流値を検出する。これにより、駆動素子制御部７４は、短期間Ｔ１経過時における電流値を読み取ることができる。

ただし、ロータ１２０のＮ極及びＳ極とコイルＵ，Ｖ，Ｗとの位置関係によって、電流値が変化する。具体的には、ロータ１２０のＮ極が磁極位置Ｐ１に位置している場合には、通電パターンＰＴ１１において、検出部１６２，１６４に流れる電流が相対的に大きくなる（図８の電流値Ｉａ参照）。一方、ロータ１２０のＮ極が磁極位置Ｐ１に位置している場合には、通電パターンＰＴ１２〜ＰＴ１６において、検出部１６２，１６４に流れる電流が相対的に小さくなる（図８の電流値Ｉｂ参照）。これにより、駆動素子制御部７４は、ロータ１２０のＮ極が磁極位置Ｐ１に位置していると推定できる。このように、駆動素子制御部７４は、通電パターンＰＴ１１〜ＰＴ１６のそれぞれに切り替えて、検出部１６２，１６４の電流値を検出することにより、ロータ１２０のＮ極の位置を推定できる。なお、通電パターンＰＴ１２〜ＰＴ１６については、通電パターンＰＴ１１と同じであるので説明を省略する。

次に、３相ＤＣブラシレスモータ１００の起動時に駆動素子制御部７４が行う動作を、図面を参照しながら説明する。図９は、駆動素子制御部７４が実行するフローチャートである。

まず、駆動素子制御部７４は、前述の位置推定処理を実行し（ステップＳ１）、推定位置Ａが磁極位置Ｐ１〜Ｐ６のいずれであるのかを推定する（ステップＳ２）。

次に、駆動素子制御部７４は、ロータ１２０の回転方向が時計回り方向（ＣＷ）であるのか否かを判定する（ステップＳ３）。時計回り方向である場合には、本処理はステップＳ４に進む。時計回り方向でない（すなわち、反時計回り方向である）場合には、本処理はステップＳ５に進む。

時計回り方向である場合、駆動素子制御部７４は、開始位置ＳＰをｍｏｄ（Ａ，６）＋１により特定する（ステップＳ４）。「ｍｏｄ（Ａ，６）＋１」とは、Ａを６で割った余りに１を足して得られる数である。これにより、駆動素子制御部７４は、推定位置Ａからみて時計回り方向側の隣に位置する磁極位置を開始位置ＳＰと特定する。この後、本処理はステップＳ６に進む。

時計回り方向でない場合、駆動素子制御部７４は、開始位置ＳＰをｍｏｄ（Ａ＋４，６）＋１により特定する（ステップＳ５）。「ｍｏｄ（Ａ＋４，６）＋１」とは、Ａ＋４を６で割った余りに１を足して得られる数である。これにより、駆動素子制御部７４は、推定位置Ａからみて反時計回り方向側の隣に位置する磁極位置を開始位置ＳＰと特定する。この後、本処理はステップＳ６に進む。

ステップＳ６において、駆動素子制御部７４は、強制転流制御を開始する（ステップＳ６）。すなわち、駆動素子制御部７４は、ステップＳ４又はステップＳ６で特定した開始位置ＳＰにロータ１２０のＮ極を引き込む通電パターンに制御した後、通電パターンを切り替えていく。

次に、駆動素子制御部７４は、ロータ１２０の回転速度が所定の回転速度に到達したか否かを判定する（ステップＳ７）。ロータ１２０の回転速度が所定の回転速度に到達した場合には、本処理はステップＳ８に進む。ロータ１２０の回転速度が所定の回転速度に到達していない場合には、本処理はステップＳ７に戻る。

ロータ１２０の回転速度が所定の回転速度に到達した場合、駆動素子制御部７４は、センサレス駆動を開始する（ステップＳ８）。すなわち、３相ＤＣブラシレスモータの起動が完了する。以上で、本実施形態に係る３相ＤＣブラシレスモータの制御について説明を終了する。

（効果）
本実施形態に係る３相ＤＣブラシレスモータ１００の制御によれば、３相ＤＣブラシレスモータ１００の起動時間を短縮できる。より詳細には、特許文献１に記載のセンサレスモータの起動方法では、初期相対位置と所定相対位置との距離が最も大きい場合に振動が収束するのに必要な時間だけ待機する必要があるので、起動時間が長くなるという問題がある。

そこで、３相ＤＣブラシレスモータ１００の制御では、駆動素子制御部７４は、３相ＤＣブラシレスモータ１００の起動時に、ロータ１２０のＮ極が磁極位置Ｐ１〜Ｐ６の内のいずれの磁極位置に最も近いのかを推定する推定処理を実行する。駆動素子制御部７４は、推定処理で推定した磁極位置（推定位置Ａ）から見てロータ１２０の回転方向側の隣に位置する磁極位置を特定する特定処理を実行する。最後に、駆動素子制御部７４は、特定処理で特定した磁極位置（開始位置ＳＰ）にロータ１２０のＮ極を引き込むための電流をコイルＵ，Ｖ，Ｗに流すことにより、強制転流を開始する強制転流処理を実行する。開始位置ＳＰは、推定位置Ａから見てロータ１２０の回転方向側の隣に位置するので、ロータ１２０を開始位置ＳＰに引き込んだ際にロータ１２０に殆ど振動が発生しない。これにより、ロータ１２０の振動が収束することを待つことなく、開始位置ＳＰから強制転流を開始することが可能である。その結果、３相ＤＣブラシレスモータ１００の起動時間を短縮できる。

また、３相ＤＣブラシレスモータ１００の制御では、以下の理由によっても、起動時間が短くなる。推定位置Ａから見てロータ１２０の回転方向側の隣に位置する開始位置ＳＰを強制転流の開始位置としている。これにより、推定位置Ａから開始位置ＳＰまでにおけるロータ１２０の回転方向と、強制転流制御におけるロータ１２０の回転方向とが同じになる。これにより、開始位置ＳＰにおいてロータ１２０の振動が収束するのを待つことなく、強制転流制御を開始できる。

（第２の実施形態に係る３相ＤＣブラシレスモータの制御の詳細）
以下に、第２の実施形態に係る３相ＤＣブラシレスモータ１００の起動時における制御の詳細について図面を参照しながら説明する。図１０は、ロータ１２０のＮ極が磁極位置Ｐ６と磁極位置Ｐ１との中間に位置している様子を示した図である。

駆動素子制御部７４は、図１０に示すように、ロータ１２０のＮ極が磁極位置Ｐ６と磁極位置Ｐ１との中間に位置すると推定する場合がある。この場合、通電パターンＰＴ１１における検出部１６２，１６４の電流値と通電パターンＰＴ１６における検出部１６２，１６４の電流値とが実質的に等しくなる。そこで、駆動素子制御部７４は、２つの磁極位置Ｐ１，Ｐ６の内のロータ１２０の回転方向側に位置する磁極位置を開始位置ＳＰと特定する。駆動素子制御部７４は、ロータ１２０の回転方向が時計回り方向である場合には、磁極位置Ｐ１を開始位置ＳＰと特定する。駆動素子制御部７４は、ロータ１２０の回転方向が反時計回り方向である場合には、磁極位置Ｐ６を開始位置ＳＰと特定する。そして、駆動素子制御部７４は、特定した開始位置ＳＰにロータ１２０のＮ極を引き込むための電流をコイルＵ，Ｖ，Ｗに流すことにより、強制転流を開始する。

次に、３相ＤＣブラシレスモータ１００の起動時に駆動素子制御部７４が行う動作を、図面を参照しながら説明する。図１１及び図１２は、駆動素子制御部７４が実行するフローチャートである。

まず、駆動素子制御部７４は、前述の位置推定処理を実行し（ステップＳ１）、最大の電流値となる通電パターンが２つ存在するか否かを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ２では、ロータ１２０のＮ極が２つの磁極位置の中間に位置しているか否かの判定が行われている。通電パターンが２つ存在する場合には、駆動素子制御部７４がロータ１２０のＮ極が２つの磁極位置の中間に位置すると判定し、本処理はステップＳ１２に進む。一方、通電パターンが２つ存在しない場合には、駆動素子制御部７４がロータ１２０のＮ極が２つの磁極位置の中間に位置しないと判定し、本処理はステップＳ２に進む。なお、図１１のステップＳ２〜ステップＳ８については、図９のステップＳ２〜ステップＳ８と同じであるので説明を省略する。

通電パターンが２つ存在する場合（すなわち、ロータ１２０のＮ極が２つの磁極位置の中間に位置する場合）、駆動素子制御部７４は、２つの磁極位置の内の時計回り方向側に位置する磁極位置をＣＷ側位置Ａ１とし、２つの磁極位置の内の反時計回り方向側に位置する磁極位置をＣＣＷ側位置Ａ２とする（ステップＳ１２）。

次に、駆動素子制御部７４は、ロータ１２０の回転方向が時計回り方向（ＣＷ）であるのか否かを判定する（ステップＳ１３）。時計回り方向である場合には、本処理はステップＳ１４に進む。時計回り方向でない（すなわち、反時計回り方向である）場合には、本処理はステップＳ１５に進む。

時計回り方向である場合、駆動素子制御部７４は、開始位置ＳＰをＣＷ側位置Ａ１と特定する（ステップＳ１４）。この後、本処理はステップＳ６に進む。

時計回り方向でない場合、駆動素子制御部７４は、開始位置ＳＰをＣＣＷ側位置Ａ２と特定する（ステップＳ１５）。この後、本処理はステップＳ６に進む。

（効果）
本実施形態に係る３相ＤＣブラシレスモータ１００の制御によれば、第１の実施形態に係る３相ＤＣブラシレスモータ１００の制御と同様に、起動時間を短縮できる。

また、本実施形態に係る３相ＤＣブラシレスモータ１００の制御によれば、ロータ１２０のＮ極が隣り合う２つの磁極位置の中間に位置している場合であっても、誤動作を生じることなくロータ１２０の回転を開始させることができる。

（第３の実施形態に係る３相ＤＣブラシレスモータの制御の詳細）
以下に、第３の実施形態に係る３相ＤＣブラシレスモータ１００の起動時における制御の詳細について図面を参照しながら説明する。図１３は、ロータ１２０のＮ極が磁極位置Ｐ１と磁極位置Ｐ２との間において磁極位置Ｐ１の近くに位置している様子を示した図である。

以下では、ロータ１２０の回転方向が時計回り方向であるとして説明する。図６では、ロータ１２０のＮ極は、磁極位置Ｐ１の最も近くに位置すると推定される。すなわち、推定位置Ａは磁極位置Ｐ１である。そして、ロータ１２０のＮ極は、推定位置Ａである磁極位置Ｐ１から見てロータ１２０の回転方向の反対側に位置している。そのため、ロータ１２０のＮ極からロータ１２０の回転方向側に最も近い磁極位置は、磁極位置Ｐ１である。従って、開始位置ＳＰを磁極位置Ｐ１とすれば、３相ＤＣブラシレスモータ１００の起動時間を短縮できる。

一方、図１３では、ロータ１２０のＮ極は、磁極位置Ｐ１の最も近くに位置すると推定される。すなわち、推定位置Ａは磁極位置Ｐ１である。そして、ロータ１２０のＮ極は、推定位置Ａである磁極位置Ｐ１から見てロータ１２０の回転方向側に位置している。そのため、ロータ１２０のＮ極からロータ１２０の回転方向側に最も近い磁極位置は、磁極位置Ｐ２である。従って、開始位置ＳＰを磁極位置Ｐ２とすれば、３相ＤＣブラシレスモータ１００の起動時間を短縮できる。

ただし、図６の状態の３相ＤＣブラシレスモータ１００におけるロータ１２０のＮ極から開始位置ＳＰである磁極位置Ｐ１までの距離は、図１３の状態の３相ＤＣブラシレスモータ１００におけるロータ１２０のＮ極から開始位置ＳＰである磁極位置Ｐ２までの距離よりも短い。そのため、図６の状態の３相ＤＣブラシレスモータ１００における強制転流の開始時に通電パターンＰＴ１に制御する時間Ｔａは、図１３の状態の３相ＤＣブラシレスモータ１００における強制転流の開始時に通電パターンＰＴ２に制御する時間Ｔｂよりも短いことが好ましい。

そこで、第３の実施形態に係る３相ＤＣブラシレスモータ１００の起動時における制御では、駆動素子制御部７４は、推定処理で推定した推定位置Ａ（例えば、磁極位置Ｐ１）から見てロータ１２０の回転方向側にロータ１２０のＮ極が位置しているか、又は、推定処理で推定した推定位置Ａから見てロータ１２０の回転方向の反対側にロータ１２０のＮ極が位置しているかを判定する。

推定処理で推定した推定位置Ａ（例えば、磁極位置Ｐ１）から見てロータ１２０の回転方向側にロータ１２０のＮ極が位置している場合には、駆動素子制御部７４は、推定処理で推定した磁極位置（例えば、磁極位置Ｐ１）から見てロータの回転方向側に位置する磁極位置（例えば、磁極位置Ｐ２）にロータ１２０のＮ極を引き込むための電流をコイルＵ，Ｖ，Ｗに流すことにより、強制転流を開始する。

推定処理で推定した推定位置Ａ（例えば、磁極位置Ｐ１）から見てロータ１２０の回転方向の反対側にロータ１２０のＮ極が位置している場合には、駆動素子制御部７４は、推定処理で推定した磁極位置（例えば、磁極位置Ｐ１）にロータ１２０のＮ極を引き込むための電流をコイルＵ，Ｖ，Ｗに流すことにより、強制転流を開始する。

ただし、駆動素子制御部７４は、推定処理で推定した磁極位置（例えば、磁極位置Ｐ１）にロータ１２０のＮ極を引き込むための電流を流す（通電パターンＰＴ１に制御する）時間Ｔａを推定処理で推定した磁極位置（例えば、磁極位置Ｐ１）から見てロータの回転方向側に位置する磁極位置（例えば、磁極位置Ｐ２）にロータ１２０のＮ極を引き込むための電流を流す（通電パターンＴＰ２に制御する）時間Ｔｂよりも短くする。

次に、３相ＤＣブラシレスモータ１００の起動時に駆動素子制御部７４が行う動作を、図面を参照しながら説明する。図１４ないし図１６は、駆動素子制御部７４が実行するフローチャートである。

まず、駆動素子制御部７４は、前述の位置推定処理を実行し（ステップＳ１）、推定位置Ａが磁極位置Ｐ１〜Ｐ６のいずれであるのかを推定する（ステップＳ２）。

次に、駆動素子制御部７４は、推定位置Ａから見て時計回り方向側の隣に位置する磁極位置をＣＷ側位置Ａ１とし、推定位置Ａから見て反時計回り方向側の隣に位置する磁極位置をＣＣＷ側位置Ａ２とする（ステップＳ２１）。

次に、駆動素子制御部７４は、ステップＳ１の推定処理においてＣＷ側位置Ａ１に対応する磁極位置にロータ１２０のＮ極を引き込むための通電パターンに制御した際の検出部１６２，１６４の電流値Ｉ１を特定する（ステップＳ２２）。更に、駆動素子制御部７４は、ステップＳ１の推定処理においてＣＣＷ側位置Ａ２に対応する磁極位置にロータ１２０のＮ極を引き込むための通電パターンに制御した際の検出部１６２，１６４の電流値Ｉ２を特定する（ステップＳ２３）。

次に、駆動素子制御部７４は、ロータ１２０の回転方向が時計回り方向（ＣＷ）であるのか否かを判定する（ステップＳ３）。時計回り方向である場合には、本処理はステップＳ２４に進む。時計回り方向でない（すなわち、反時計回り方向である）場合には、本処理はステップＳ２９に進む。

時計回り方向である場合、駆動素子制御部７４は、Ｉ１＜Ｉ２であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４では、駆動素子制御部７４は、ロータ１２０のＮ極が推定位置Ａよりも時計回り方向側に位置しているのか、ロータ１２０のＮ極が推定位置Ａよりも反時計回り方向側に位置しているのかを判定している。Ｉ１＜Ｉ２である場合には、駆動素子制御部７４は、ロータ１２０のＮ極が推定位置よりも反時計回り方向側に位置していると判定する。この場合、本処理はステップＳ２５に進む。Ｉ１＜Ｉ２でない場合には、駆動素子制御部７４は、ロータ１２０のＮ極が推定位置よりも時計回り方向側に位置していると判定する。この場合、本処理はステップＳ２７に進む。

Ｉ１＜Ｉ２である場合、駆動素子制御部７４は、開始位置ＳＰを推定位置Ａと特定し（ステップＳ２５）、強制転流において開始位置ＳＰに引き込むための通電パターンに制御する切替時間を時間Ｔａと決定する（ステップＳ２６）。この後、本処理はステップＳ６に進む。

Ｉ１＜Ｉ２でない場合、駆動素子制御部７４は、開始位置ＳＰをｍｏｄ（Ａ，６）＋１により特定する（ステップＳ２７）。「ｍｏｄ（Ａ，６）＋１」とは、Ａを６で割った余りに１を足して得られる数である。これにより、駆動素子制御部７４は、推定位置Ａからみて時計回り方向側の隣に位置する磁極位置を開始位置ＳＰと特定する。更に、駆動素子制御部７４は、強制転流において開始位置ＳＰに引き込むための通電パターンに制御する切替時間を時間Ｔｂと決定する（ステップＳ２８）。この後、本処理はステップＳ６に進む。

ステップＳ３において反時計回り方向である場合、駆動素子制御部７４は、Ｉ１＜Ｉ２であるか否かを判定する（ステップＳ２９）。ステップＳ２９では、駆動素子制御部７４は、ロータ１２０のＮ極が推定位置Ａよりも時計回り方向側に位置しているのか、ロータ１２０のＮ極が推定位置Ａよりも反時計回り方向側に位置しているのかを判定している。Ｉ１＜Ｉ２である場合には、駆動素子制御部７４は、ロータ１２０のＮ極が推定位置よりも反時計回り方向側に位置していると判定する。この場合、本処理はステップＳ３０に進む。Ｉ１＜Ｉ２でない場合には、駆動素子制御部７４は、ロータ１２０のＮ極が推定位置よりも時計回り方向側に位置していると判定する。この場合、本処理はステップＳ３２に進む。

Ｉ１＜Ｉ２である場合、駆動素子制御部７４は、開始位置ＳＰをｍｏｄ（Ａ＋４，６）＋１により特定する（ステップＳ３０）。「ｍｏｄ（Ａ＋４，６）＋１」とは、Ａ＋４を６で割った余りに１を足して得られる数である。これにより、駆動素子制御部７４は、推定位置Ａからみて反時計回り方向側の隣に位置する磁極位置を開始位置ＳＰと特定する。更に、駆動素子制御部７４は、強制転流において開始位置ＳＰに引き込むための通電パターンに制御する切替時間を時間Ｔｂと決定する（ステップＳ３１）。この後、本処理はステップＳ６に進む。

Ｉ１＜Ｉ２でない場合、駆動素子制御部７４は、開始位置ＳＰを推定位置Ａと特定し（ステップＳ３２）、強制転流において開始位置ＳＰに引き込むための通電パターンに制御する切替時間を時間Ｔａと決定する（ステップＳ３３）。この後、本処理はステップＳ６に進む。

図１６のステップＳ６〜Ｓ８は、図９のステップＳ６〜Ｓ８と同じであるので説明を省略する。

（効果）
本実施形態に係る３相ＤＣブラシレスモータ１００の制御によれば、第１の実施形態に係る３相ＤＣブラシレスモータ１００の制御と同様に、起動時間を短縮できる。

また、本実施形態に係る３相ＤＣブラシレスモータ１００の制御によれば、強制転流の開始位置ＳＰまでの距離がより短くなるので、起動時間をより短縮できる。

また、推定位置Ａから見てロータ１２０の回転方向側か回転方向の反対側のいずれにロータ１２０が位置しているかによって、強制転流において開始位置ＳＰにロータ１２０のＮ極を引き込むための通電パターンに制御する切り替え時間を切り替えている。これにより、ロータ１２０のＮ極をより正確に開始位置ＳＰに引き込むことが可能となる。

（他の実施例）
本発明に係る３相ＤＣブラシレスモータの制御装置並びに該制御装置を有する３相ＤＣブラシレスモータが取り付けられた感光体ドラム、転写ベルト、及び画像形成装置は前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、ロータの磁極の個数やステータのスロット数等は任意である。本発明に係る３相ＤＣブラシレスモータの制御方法は、画像形成装置以外の機器に設けられた３相ＤＣブラシレスモータに用いられてもよい。さらに、各実施例を組み合わせてもよい。

以上のように、本発明は、３相ＤＣブラシレスモータの制御装置及び画像形成装置に関し、３相ＤＣブラシレスモータの起動時間を短縮できる点において優れている。

１：画像形成装置
７４：駆動素子制御部
１００：ブラシレスモータ
１１０：ステータ
１２０：ロータ
１４２，１４４，１４６，１５２，１５４，１５６：ＦＥＴ
１６２，１６４：検出部
Ｐ１〜Ｐ６：磁極位置
Ｕ，Ｖ，Ｗ：コイル

Claims (5)

1. 複数の磁極を有し回転可能なロータと、該ロータの駆動源となる磁界を発生させるための複数のコイルを含むステータであって、複数の磁極位置が定義されているステータと、該複数のコイルの少なくとも一つのコイルに流れる電流の電流値を検出する検出手段と、を備えた３相ＤＣブラシレスモータの制御装置であって、
   前記３層ＤＣブラシレスモータの起動時に、前記検出手段が検出した電流値に基づいて、前記ロータの所定位置が前記複数の磁極位置の内のいずれの前記磁極位置に最も近いのかを推定する推定ステップと、
   前記推定ステップで推定した前記磁極位置から見て前記ロータの回転方向側の隣に位置する前記磁極位置を特定する第１の特定ステップと、
   前記第１の特定ステップで特定した前記磁極位置に前記所定位置を引き込むための電流を前記複数のコイルに流すことにより、強制転流を開始する第１の強制転流ステップと、
   を実行すること、
   を特徴とする３相ＤＣブラシレスモータの制御装置。
2. 前記推定ステップにおいて、２つの前記磁極位置の中間に前記所定位置が位置していると推定した場合には、該２つの磁極位置の内の前記ロータの回転方向側に位置する磁極位置を特定する第２の特定ステップと、
   前記第２の特定ステップで特定した前記磁極位置に前記所定位置を引き込むための電流を前記複数のコイルに流すことにより、強制転流を開始する第２の強制転流ステップと、
   を実行すること、
   を特徴とする請求項１に記載の３相ＤＣブラシレスモータの制御装置。
3. 前記推定ステップで推定した前記推定位置から見て前記ロータの回転方向側に前記所定位置が位置しているか、又は、該推定ステップで推定した該推定位置から見て該ロータの回転方向の反対側に該所定位置が位置しているかを判定する判定ステップを、
   実行し、
   前記第１の強制転流ステップでは、前記推定ステップで推定した前記推定位置から見て前記ロータの回転方向側に前記所定位置が位置している場合には、前記第１の特定ステップで特定した前記磁極位置に該所定位置を引き込むための電流を前記複数のコイルに流すことにより、強制転流を開始し、該推定ステップで推定した該推定位置から見て該ロータの回転方向の反対側に該所定位置が位置している場合には、前記推定ステップで特定した前記磁極位置に該所定位置を引き込むための電流を該複数のコイルに流すことにより、強制転流を開始すること、
   を特徴とする請求項１に記載の３相ＤＣブラシレスモータの制御装置。
4. 前記第１の強制転流ステップでは、前記推定ステップで推定した前記推定位置から見て前記ロータの回転方向側に前記所定位置が位置している場合に、前記第１の特定ステップで特定した前記磁極位置に該所定位置を引き込むための電流を流す時間を、該推定ステップで推定した該推定位置から見て該ロータの回転方向の反対側に該所定位置が位置している場合に、前記推定ステップで特定した前記磁極位置に該所定位置を引き込むための電流を流す時間よりも短くすること、
   を特徴とする請求項３に記載の３相ＤＣブラシレスモータの制御装置。
5. ３相ＤＣブラシレスモータと、
   請求項１ないし請求項４に記載の３相ＤＣブラシレスモータの制御装置と、
   を備えていること、
   を特徴とする画像形成装置。

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