JP2019103326A - モータ制御装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】適切な検知条件によりロータの停止位置の検知処理を行うことができるモータ制御装置を提供する。【解決手段】モータ制御装置は、複数のコイルを含むモータのロータを回転させるため、前記複数のコイルに印加する電圧を制御する電圧制御手段と、前記モータの負荷の大きさを示す情報を保持する保持手段と、前記保持手段が保持する負荷の大きさを示す情報に基づき前記ロータの停止位置の検知条件を設定し、設定した前記検知条件に従って前記ロータの停止位置の検知処理を行う検知手段と、を備えている。【選択図】図７

Description

本発明は、モータの制御技術に関する。

画像形成装置における回転部材の駆動源として、ロータ位置を検知するためのセンサを搭載しないセンサレスＤＣブラシレスモータが使用されている。センサレスＤＣブラシレスモータに対しては、起動時の脱調や逆回転といった問題を回避するため、モータ停止時のロータの位置（以下、ロータ停止位置と呼ぶ。）を検知し、ロータ停止位置に応じた起動処理が行われる。特許文献１は、コイルに短時間だけ電圧を印加したときの励磁電流に基づきロータ停止位置を検知する構成を開示している。

特開２０１５−１０４２６３号公報

ロータ停止位置を正確に検知するには、コイルに電圧を印加する期間を長くし、励磁電流を大きくする方が有利である。しかし、励磁電流を大きくしすぎると、励磁電流により発生するトルクでロータが動いてしまい、ロータ停止位置を正確に検知できなくなる。ロータ停止位置の検知においてロータが動くことを防ぐには、負荷トルクが最小の場合を想定して電圧印加期間を設定する必要がある。なお、電圧印加期間が短くなると、励磁電流が小さくなり、Ｓ／Ｎ比が劣化するため、励磁電流を複数回測定して平均化を行うと言った処理が必要となる。この様に、負荷トルクが最小の場合を想定して電圧印加期間及び測定回数といった検知条件を設定すると、ロータの停止位置の検知処理に要する時間が不必要に長くなってしまう。

本発明は、適切な検知条件によりロータの停止位置の検知処理を行うことができるモータ制御装置及び画像形成装置を提供するものである。

本発明の一態様によると、モータ制御装置は、複数のコイルを含むモータのロータを回転させるため、前記複数のコイルに印加する電圧を制御する電圧制御手段と、前記モータの負荷の大きさを示す情報を保持する保持手段と、前記保持手段が保持する負荷の大きさを示す情報に基づき前記ロータの停止位置の検知条件を設定し、設定した前記検知条件に従って前記ロータの停止位置の検知処理を行う検知手段と、を備えていることを特徴とする。

本発明によると、適切な検知条件によりロータの停止位置の検知処理を行うことができる。

一実施形態による画像形成装置の構成図。 一実施形態による画像形成装置の制御構成を示す図。 一実施形態によるモータ制御部の構成図。 一実施形態によるモータの構成図。 励磁相と合成インダクタンスとの関係と、励磁相と電圧値との関係を示す図。 一実施形態によるロータ停止位置の検知方法の説明図。 一実施形態によるロータ停止位置の検知処理のフローチャート。 一実施形態による電圧印加期間と測定回数との関係を示す図。 一実施形態によるプリンタ制御部における処理のフローチャート。 一実施形態によるモータ制御部での処理のフローチャート。 一実施形態によるプロファイルと、プロファイル選択の説明図。 一実施形態によるロータ停止位置の検知方法の説明図。 一実施形態によるロータ停止位置の検知処理のフローチャート。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。

＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態による画像形成装置の構成図である。画像形成装置は、例えば、印刷装置、プリンタ、複写機、複合機、ファクシミリのいずれかであり得る。画像形成装置の給紙カセット２５に格納されたシートは、給紙ローラ２６及び搬送ローラ２７により搬送路に沿って搬送される。画像形成ユニット１は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成し、搬送路を搬送されるシートにこれらトナー像を転写する。定着器２４は、加熱ローラ及び加圧ローラを有し、トナー像が転写されたシートを加熱・加圧して、シートにトナー像を定着させる。トナー像の定着処理が行われたシートは、画像形成装置外に排出される。モータ１５Ｆは、定着器２４のローラを回転させる駆動源である。

図２は、画像形成装置の制御構成を示している。プリンタ制御部１１は、通信コントローラ２１を介してホストコンピュータ２２から形成する画像の画像データを受信すると、画像形成ユニット１を制御してシートにトナー像を形成し、定着器２４を制御してシートにトナー像を定着させる。また、このとき、プリンタ制御部１１は、モータ制御部１４を制御して、モータ１５Ｆを含む各モータ１５を制御し、シートの搬送制御等を行う。また、プリンタ制御部１１は、表示部２０に画像形成装置の状態を表示する。なお、プリンタ制御部１１は、マイクロコンピュータ及びメモリを有する。メモリは、各種制御プログラムやデータを保持しおり、マイクロコンピュータは、メモリに格納されている各種制御プログラムやデータ等に基づき画像形成装置の各部を制御する。

図３は、モータ１５Ｆの制御構成の詳細を示している。モータ制御部１４は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと表記）５１を有する。マイコン５１は、通信ポート５２を介してプリンタ制御部１１と通信を行う。また、マイコン５１の基準クロック生成部５６は、水晶発振子５０に接続され、水晶発振子５０の出力に基づき基準クロックを生成する。カウンタ５４は、基準クロックに基づきカウント動作を行う。マイコン５１は、ＰＷＭ信号をＰＷＭポート５８から出力する。本実施形態において、マイコン５１は、モータ１５Ｆの３つの相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）それぞれについて、ハイ側のＰＷＭ信号（Ｕ−Ｈ、Ｖ−Ｈ、Ｗ−Ｈ）と、ロー側のＰＷＭ信号（Ｕ−Ｌ、Ｖ−Ｌ、Ｗ−Ｌ）の計６つのＰＷＭ信号を出力する。

ＰＷＭポート５８は、ゲートドライバ６１に接続され、ゲートドライバ６１は、ＰＷＭ信号に基づき、３相のインバータ６０の各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。なお、インバータ６０は、各相についてハイ側３個、ロー側３個の計６つのスイッチング素子を有し、ゲートドライバ６１は、各スイッチング素子を対応するＰＷＭ信号に基づき制御する。スイッチング素子としては、例えばトランジスタやＦＥＴを使用することができる。本実施形態においては、ＰＷＭ信号がハイであると、対応するスイッチング素子がＯＮとなり、ローであると、対応するスイッチング装置がＯＦＦになるものとする。インバータ６０の出力６２は、モータのコイル７３（Ｕ相）、７４（Ｖ相）及び７５（Ｗ相）に接続されている。インバータ６０の各スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、各コイル７３、７４、７５の励磁電流を制御することができる。この様に、マイコン５１、ゲートドライバ６１及びインバータ６０は、複数のコイル７３、７４及び７５に印加する電圧を制御する電圧制御部として機能する。

各コイル７３、７４、７５に流れた励磁電流は、抵抗６３により電圧に変換され、マイコン５１のＡＤコンバータ５３に入力される。また、モータ制御部１４は、インバータ６０の出力６２の各電圧と、コイル７３、７４、７５が接続する中性点７６の電圧とを比較するコンパレータ６４を有する。コンパレータ６４の出力は、マイコン５１の割り込みポート５７に入力される。また、マイコン５１は、モータ１５Ｆの制御に使用する各種データ等を格納する不揮発メモリ５５を有する。

図４は、モータ１５Ｆの構成図である。モータ１５Ｆは、６スロットのステータ７１と、４極のロータ７２と、を有する。ステータ７１は、各相のコイル７３、７４、７５を有する。ロータ７２は、永久磁石により構成され、Ｎ極とＳ極との組を２つ有する。ロータ７２は励磁相に応じて、停止する位置が決まる。なお、励磁相は、複数のコイル７３、７４及び７５のうちの２つのコイルの順列で示される。つまり、励磁相は、Ｕ−Ｖ、Ｕ−Ｗ、Ｖ−Ｕ、Ｖ−Ｗ、Ｗ−Ｕ、Ｗ−Ｖの計６つある。ここで、Ｕ−Ｖ相とは、Ｕ相のコイル７３から中性点７６を介してＶ相のコイル７４に励磁電流を流すことを意味する。

例えば、Ｕ−Ｖ相を励磁すると、図３（Ａ）に示す回転位置にてロータ７２は停止する。なお、このとき、Ｕ相がＮ極となりＶ相がＳ極となるものとする。続いて、Ｕ−Ｗ相を励磁すると、図３（Ｂ）に示す回転位置にてロータ７２は停止する。以下、ある停止位置から隣の停止位置、例えば、図３（Ａ）の位置から、図３（Ｂ）の位置にロータ７２を回転させることを、１ステップ移動させる、或いは、１ステップ進めると表現する。

モータ１５Ｆの駆動を停止し、励磁電流を０にすると、ロータ７２をホールドする力が働かなくなり、ロータ７２に外部から回転力が加わればロータ７２は回転する。したがって、定着器２４を画像形成装置から脱着する際、或いは、ジャムにより定着器２４に挟まったシートを取り除く際、ロータ７２は回転することがある。このとき、モータ制御部１４は、ロータ７２の停止位置が判らなくなる。また、画像形成装置の電源投入直後においても、モータ制御部１４は、ロータ７２の停止位置が判らない。したがって、モータ制御部１４は、モータ１５Ｆを回転させる場合、まず、ロータ７２の停止位置の検知処理を行う。

ここで、一般的に、コイル７３、７４、７５の様なコイルは、電磁鋼板を積層したコアに銅線を巻いた構成となっている。また、電磁鋼板の透磁率は、外部磁界が有ると小さくなる。コイルのインダクタンスは、コアの透磁率に比例するため、コアの透磁率が小さくなると、コイルのインダクタンスも小さくなる。例えば、図３（Ａ）のＵ相のコイル７３には、ロータ７２のＳ極のみが対向しているため、ロータ７２のＳ極とＮ極の両方が対向しているＷ相のコイル７５よりインダクタンスの低下率が大きくなる。また、インダクタンスの変化量は、励磁電流によって生じる磁界の方向と、外部磁界の方向が同じ方向か、逆方向かによって異なる。具体的には、図３（Ａ）の状態において、Ｕ相のコイル７３を対向するロータ７２のＳ極により生じる磁界と同じ方向、つまり、Ｕ相をＮ極とする様に励磁電流を流すと、Ｕ相をＳ極とする方向に励磁電流を流した場合より、インダクタンスの低下量が大きくなる。この様に、ロータ７２の停止位置と励磁相に応じて、検出されるインダクタンスは異なる。

図５（Ａ）は、ロータ７２が図４（Ａ）の状態で停止している際の、各相の合成インダクタンスの一例を示している。以後の説明において、図４（Ａ）の様にＵ−Ｖ相を励磁した際のロータ７２の停止位置を"Ｕ−Ｖ相の位置"と表現する。図５（Ａ）では、Ｕ−Ｖ相の位置にロータ７２が停止しているため、Ｕ−Ｖ相を励磁した際に検出される合成インダクタンスが一番小さくなっている。この様に、各励磁相を励磁して合成インダクタンスを検出することで、ロータ７２の停止位置を判別することができる。

この合成インダクタンスは、各励磁相について励磁電流が流れる様にモータ１５Ｆに電圧を印加させることで検出される物理量に基づき、より詳しくは、励磁電流の立ち上がりを検知することにより検知することができる。これは、インダクタンスが大きくなると、励磁電流の立ち上がりが遅くなり、インダクタンスが小さくなると、励磁電流の立ち上がりが早くなるからである。本実施形態では、抵抗６３に発生する電圧をＡＤコンバータ５３で読み込むことにより、マイコン５１は、励磁電流の立ち上がりを検知する。具体的には、Ｕ−Ｖ相を励磁する場合には図６に示す様に、Ｕ−Ｈ及びＶ−Ｌの２つのＰＷＭ信号を所定期間（Ｔｓｏｎ）だけハイにする。このとき、他のＰＷＭ信号は総てローにする。そしてＰＷＭ信号をハイにしてから所定期間Ｔｓｎｓ後に、抵抗６３に生じている電圧をＡＤコンバータ５３で読み込む。Ｔｓｎｓは、例えば、Ｔｓｏｎの９０％に設定することができる。図６は、合成インダクタンスが大きい場合には、合成インダクタンスが小さい場合より、抵抗６３の電圧の立ち上がりが遅くなる様子も示している。図５（Ｂ）は、Ｕ−Ｖ相の位置にロータ７２が停止している状態において測定した各励磁相に対する抵抗６３の電圧値を示している。

続いて、ロータ７２の停止位置の検知処理においてロータ７２が動いたか否かの判別方法について説明する。上述した様に、ロータ７２の停止位置ごとに、各コイル７３〜７５のインダクタンスが異なるため、有る励磁相の測定中にロータ７２が動くと、動いた前後で、測定した電圧値が変化する。従って、電圧値を複数回測定し、各回で測定した電圧値の差に閾値より大きいものがあると、ロータ７２が移動したと判定することができる。なお、当該閾値は、ノイズ等により通常発生し得るばらつきより大きい値に設定する。

図７は、モータ制御部１４によるロータ７２の停止位置検知処理のフローチャートである。Ｓ１０１において、モータ制御部１４は、ＰＷＭ信号のハイレベルを継続させる継続期間Ｔｓｏｎを示す情報が不揮発メモリ５５に保持されているかを判定する。保持されている場合、モータ制御部１４は、Ｓ１０２で、不揮発メモリ５５から読み出した値をＴｓｏｎとして設定する。一方、不揮発メモリ５５に値が記憶されていないと、モータ制御部１４は、Ｓ１０３で、所定の初期値Ｔｓｏｎ０を、Ｔｓｏｎとして設定する。初期値Ｔｓｏｎ０は、モータ１５の負荷トルクが最小の場合でもロータ７２が動かない値であり、あらかじめ製造工程等において不揮発メモリ５５に格納しておく。具体的な数値例として、以下では、Ｔｓｏｎ０＝５０μ秒とし、Ｔｓｏｎは、５０μ秒から２００μ秒の範囲において１０μ秒単位で設定するものとする。

続いて、モータ制御部１４は、Ｔｓｏｎの値に応じて、測定回数を設定する。Ｔｓｏｎの値と測定回数との対応関係については、あらかじめ不揮発メモリ５５に格納しておく。図８は、Ｔｓｏｎの値と測定回数との対応関係の一例を示している。なお、モータ制御部１４は、測定回数だけ抵抗６３の電圧を測定して平均処理を行う。図８によると、測定回数の最小値及び最大値は、それぞれ、４と３２であり、Ｔｓｏｎの値が大きい程、測定回数を小さくしている。これは、Ｔｓｏｎの値が大きくなると、励磁電流が大きくなり、抵抗６３に生じる電圧も大きくなり、よって、Ｓ／Ｎ比が良くなるからである。一方、Ｔｓｏｎの値が小さくなると、Ｓ／Ｎ比が劣化するため、測定回数（平均回数）を多くする。これによりノイズの影響を抑制して検知精度を保つことができる。なお、本実施形態において、励磁相のコイルに電圧を印加する電圧印加期間と、測定回数をロータ停止位置の検知処理における検知条件と呼ぶものとする。

図７に戻り、モータ制御部１４は、Ｓ１０５で、１つの励磁相を選択する。ここでは、６つの励磁相（３つの相のうちの２つの相の順列）を順次選択する。Ｓ１０６で、モータ制御部１４は、選択した励磁相に励磁電流を流し、Ｓ１０６で、抵抗６３の電圧を測定する。モータ制御部１４は、Ｓ１０７で、Ｓ１０４で設定した測定回数だけ測定したかを判定し、測定していなければ、Ｓ１０６から処理を繰り返す。Ｓ１０４で設定した測定回数だけ測定すると、モータ制御部１４は、Ｓ１０８で、複数回だけ測定して得られた複数の電圧値を比較し、ロータ７２が移動したか否かを判断する。例えば、複数の電圧値の差の最大値が所定の閾値以上の場合は、ロータ７２が移動したと判定し、差が総て所定の閾値未満であれば、ロータ７２は移動していないと判定する。なお、ここで用いる閾値は不揮発メモリ５５にあらかじめ記憶しておく。

ロータ７２が移動したと判定すると、モータ制御部１４は、Ｓ１０３で、Ｔｓｏｎの値をＴｓｏｎ０とし、Ｓ１０４から処理を繰り返す。Ｔｓｏｎ０と、そのときの測定回数は、検知条件の初期条件である。そして、初期条件は、モータ１５の負荷トルクが最小の場合に使用する検知条件である。一方、ロータ７２の移動がないと判定すると、モータ制御部１４は、Ｓ１０９で、測定した複数の電圧値の平均値を求める。モータ制御部１４は、Ｓ１１０で、全励磁相について、測定が完了したか否かを判定し、完了していなと、Ｓ１０５から処理を繰り返す。

全励磁相の組み合わせについての測定が完了すと、モータ制御部１４は、Ｓ１１１で、各励磁相についてＳ１０９で求めた電圧の平均値に基づきロータ７２の停止位置を判断する。図５（Ｂ）に示す様に、ロータ７２がＵ−Ｖ相の位置に停止していると、Ｕ−Ｖ相を励磁した際に検出される合成インダクタンスが一番小さいため、Ｕ−Ｖ相に励磁電流が流れる様に電圧を印加した際の抵抗６３の電圧値が一番大きくなる。したがって、各励磁相について測定した電圧の最大値によりモータ制御部１４は、ロータ７２の停止位置を判定することができる。モータ制御部１４は、Ｓ１１２で、Ｔｓｏｎの値を不揮発メモリ５５に格納して図７の処理を終了する。

続いて、ロータ停止位置の検知処理を含めた、モータ起動からモータ停止までの一連のモータ制御処理について説明する。図９は、プリンタ制御部１１における処理を示すフローチャートであり、図１０は、モータ制御部１４における処理を示すフローチャートである。まず、図９のフローチャートについて説明する。プリンタ制御部１１は、Ｓ２０１で、モータ制御部１４にモータ１５Ｆの駆動を指示する。このとき、プリンタ制御部１１は、モータ１５Ｆの回転方向及び目標回転速度をモータ制御部１４に通知する。さらに、プリンタ制御部１１は、制御ループのゲイン設定等を通知することもできる。プリンタ制御部１１は、Ｓ２０２で、不図示のタイムアウト用のカウンタＣＮＴを所定値にセットする。この所定値は、モータ１５Ｆの加速に必要な時間に相当する値より大きくする。

プリンタ制御部１１は、Ｓ２０３で、モータ１５Ｆを停止させるか否かを判定する。モータ１５Ｆを停止させる場合、プリンタ制御部１１は、Ｓ２１３で、モータ制御部１４にモータ１５Ｆの停止を指示する。一方、モータ１５Ｆの回転を継続する場合、プリンタ制御部１１は、Ｓ２０４で、モータ１５Ｆが目標回転速度に達したか否かを判定する。なお、モータ１５Ｆの回転速度は、モータ制御部１４から通知される。回転速度が目標回転速度に達していない場合、プリンタ制御部１１は、Ｓ２０５でカウンタＣＮＴを減算し、Ｓ２０６で、カウンタＣＮＴが０以下になっているかを判定する。プリンタ制御部１１は、カウンタＣＮＴが０以下ではないと、Ｓ２０３から処理を繰り返す。一方、カウンタＣＮＴが０以下であると、プリンタ制御部１１は、故障が発生していると判定し、Ｓ２１３で、モータ制御部１４にモータ１５Ｆの停止を指示する。

一方、Ｓ２０４で、モータ１５Ｆの回転速度が所定期間内に目標回転速度に達すると、プリンタ制御部１１は、Ｓ２０７で、カウンタＣＮＴに所定の値を設定する。なお、Ｓ２０７で設定する値は、故障等が発生した場合に、すみやかにモータ１５Ｆを停止できるように、例えば１秒相当の値とする。プリンタ制御部１１は、Ｓ２０８で、モータ１５Ｆを停止させるか否かを判定し、モータ１５Ｆを停止させる場合、Ｓ２１３で、モータ制御部１４にモータ１５Ｆの停止を指示する。一方、モータ１５Ｆの回転を継続する場合、プリンタ制御部１１は、モータ１５Ｆの回転速度と目標回転速度との差、つまり、回転速度誤差が所定値以下か否かを判定する。回転速度誤差が所定値を超えていると、プリンタ制御部１１は、Ｓ２１０で、カウンタＣＮＴを減算し、Ｓ２１２で、カウンタＣＮＴが０以下であるかを判定する。カウンタＣＮＴが０以下であると、プリンタ制御部１１は、故障が発生していると判定し、Ｓ２１３で、モータ制御部１４にモータ１５Ｆの停止を指示する。一方、カウンタＣＮＴが０以下ではないと、プリンタ制御部１１は、Ｓ２０８から処理を繰り返す。一方、Ｓ２０９で、回転速度誤差が所定値以下の場合、プリンタ制御部１１は、Ｓ２１１で、カウンタＣＮＴにＳ２０７で設定したのと同じ値を再度設定し、Ｓ２０８から処理を繰り返す。

続いて、図１０のフローチャートについて説明する。モータ制御部１４は、Ｓ３０１において、プリンタ制御部１１からモータ１５Ｆの駆動を指示されると、指示された回転方向及び目標回転速度の設定を行う。その後、モータ制御部１４は、Ｓ３０２で、図７を用いて説明したロータ７２の停止位置の検知処理を行う。モータ制御部１４は、ロータ７２の停止位置の検知結果に応じて、Ｓ３０３で、ロータ７２を現在の停止位置にホールドする励磁相を設定し、Ｓ３０４で、当該励磁相に励磁電流を流し、ロータ７２をホールドする。この時のＰＷＭ信号のデューティ比を第１デューティとする。第１デューティは、ロータ７２が動かない程度のトルクを生じさせるデューティ比であり、あらかじめ不揮発メモリ５５に記憶しておく。

モータ制御部１４は、Ｓ３０５で、カウンタ５４に初期値Ｔ１を設定する。モータ制御部１４は、Ｓ３０６で、プリンタ制御部１１がモータ１５の停止を指示しているかを判定する。プリンタ制御部１１がモータ１５Ｆの停止を指示していると、モータ制御部１４は、Ｓ３１９で励磁をオフ、つまり、励磁電流を停止させる。一方、プリンタ制御部１１がモータ１５Ｆの停止を指示していないと、モータ制御部１４は、Ｓ３０７で、ロータ７２を現在の位置から、指示された回転方向に１ステップだけ移動させる。この動作以降のＰＷＭ信号のデューティ比を第２デューティとする。第２デューティは、モータ１５Ｆを加速させることができるトルクを生じさせるデューティ比であり、あらかじめ不揮発メモリ５５に記憶しておく。

モータ制御部１４は、Ｓ３０８で、カウンタ５４の値を１ずつ減じ、Ｓ３０９で、カウンタ５４の値が０であるかを判定する。モータ制御部１４は、カウンタ５４の値が０となるまで、Ｓ３０８及びＳ３０９の処理を繰り返す。カウンタ５４の値が０になると、モータ制御部１４は、Ｓ３１０で、カウンタ５４に値Ｔ２を設定する。ここで、値Ｔ２は値Ｔ１より小さい値とする。モータ制御部１４は、Ｓ３１１で、カウンタ５４に設定した値Ｔ２が所定の閾値Ｔｔｈｒｓ以下であるかを判定し、値Ｔ２が所定の閾値Ｔｔｈｒｓ以下ではないと、Ｓ３０６から処理を繰り返す。以後のＳ３０６〜Ｓ３１１の繰り返しにおいて、Ｓ３１０で、カウンタ５４に設定する値は、前回のＳ３１０で、カウンタ５４に設定した値より小さくする。なお、カウンタ５４に設定する値と、カウンタ５４に前回設定した値との比率の関係は、モータ１５Ｆに生じるトルクが、負荷を駆動するために必要なトルクを上回り、かつ、モータ１５Ｆが加速できる様に予め決定して不揮発メモリ５５に格納しておく。また、閾値Ｔｔｈｒｓは、モータ１５Ｆの１ステップ毎の移動時間、すなわち回転速度が、誘起電圧によるロータ７２の位置検知、つまり、図３の割り込みポート５７への入力によるロータ７２の位置検知が可能となる回転速度を超える値とする。なお、閾値Ｔｔｈｒｓも予め不揮発メモリ５５に格納しておく。

カウンタ５４の設定値が閾値Ｔｔｈｒｓ以下になると、モータ制御部１４は、Ｓ３１２で、公知の誘起電圧波形によるロータ７２の位置検知に切り替える。その後、モータ制御部１４は、Ｓ３１３で、ロータ７２の位置検知結果に応じた励磁相の切り替えを行う。また、モータ制御部１４は、Ｓ３１４で速度制御を行う。すなわち、ロータ７２の位置検知結果と検知したタイミングから、モータ１５Ｆの回転速度を求め、求めた回転速度の目標回転速度に対する誤差が無くなるように、ＰＷＭ信号のデューティ比を調整して速度制御を行う。さらに、モータ制御部１４は、Ｓ３１５で、モータ１５Ｆの回転速度をプリンタ制御部１１に通知する。モータ制御部１４は、Ｓ３１６で、モータ１５Ｆの負荷トルクを、各相の励磁電流から算出する。

そして、モータ制御部１４は、Ｓ３１６で算出した負荷トルクに応じて、Ｔｓｏｎの値をＳ３１７で決定し、不揮発メモリ５５に記憶する。負荷トルクとＴｓｏｎとの対応関係は、あらかじめ不揮発メモリ５５に記憶しておく。例えば、負荷トルクが大きければ、Ｔｓｏｎの値を大きくし、負荷トルクが小さければＴｓｏｎの値を小さくする。なお、上述した様に、Ｔｓｏｎの値には上限と下限を設ける。本例においては、Ｔｓｏｎの最小値は、５０μ秒であり、最大値は２００μ秒である。この様に、モータ制御部１４は、ロータ７２の回転速度が所定速度より大きいと、励磁電流に基づき負荷の大きさを判定して不揮発メモリ５５に格納する負荷判定部として機能する。モータ制御部１４は、Ｓ３１８で、プリンタ制御部１１がモータ１５Ｆの停止を指示しているかを判定し、停止を指示していると、Ｓ３１９で励磁をオフ、つまり、励磁電流を停止させる。一方、プリンタ制御部１１がモータ１５Ｆの停止を指示してないと、Ｓ３１３から処理を繰り返す。

なお、Ｓ３１７で決定して不揮発メモリ５５に記憶したＴｓｏｎの値は、次回のロータ停止位置の検知処理（図７）で使用される。これにより、負荷トルクに応じた検知条件を使用してロータ７２の停止位置検知処理を行うことができる。

以上、本実施形態によると、モータ１５Ｆの負荷状況に応じたロータ停止位置の検知条件、つまり、電圧印加期間であるＴｓｏｎと、Ｔｓｏｎに応じた測定回数を設定して、ロータ停止位置の検知処理を行う。モータ１５Ｆの負荷の大きさに応じた検知条件で検知処理を行うことで検知処理に要する時間が不必要に長くなることを抑えることができる。具体的には、負荷トルクが大きい場合は短時間で、負荷トルクが小さい場合でも検知精度の低下を抑制し、精度よくロータの停止位置を検知することができる。また、ロータ停止位置の検知処理において、ロータ７２が動いたか否かを判断し、ロータ７２が動いた場合は、ロータ停止位置の検知条件を初期条件に変更して、ロータ停止位置の検知処理を再度実行するため、ロータ停止位置の誤検知を防止できる。

なお、本実施形態では、測定回数の最小値を４回としたが、１回とすることもできる。この場合、測定回数が２以上であると、各回で測定した電圧の平均値によりロータ７２の停止位置を判定し、測定回数が１回であると、測定した電圧によりロータ７２の停止位置を判定する。なお、ロータ７２の移動を判定する場合には、測定回数の最小値を２回以上とする。

なお、上記モータ制御部１４は、モータ制御装置として実装することができる。また、上記モータ制御部１４とプリンタ制御部１１のモータ制御に係る部分を、モータ制御装置として実装することができる。さらに、本実施形態では、定着器２４を駆動するモータ１５Ｆの制御を例にして説明したが、本発明は、例えば、画像形成装置においてシートの搬送に係る各ローラを駆動するモータに対しても同様に適用できる。なお、定着器２４の２つのローラもシートの搬送に係るものである。つまり、本発明は、搬送路に沿ってシートを搬送するための回転部材を回転駆動させるモータに対しても同様に適用できる。

＜第二実施形態＞
続いて、第二実施形態について第一実施形態との相違点を中心に説明する。第一実施形態では、ロータ７２の停止位置検知処理において図６に示す矩形波状の電圧を印加していた。つまり、第一実施形態において検知条件は、励磁相に電圧を印加する期間と、測定回数であった。本実施形態では、ロータ７２の停止位置検知処理において、所定期間、ＰＷＭ信号に沿った電圧、つまり、パルス電圧をコイルに印加する。その際、ＰＷＭ信号のデューティ比を正弦波状のプロファイルに従って変化させる。図１１（Ａ）は、プロファイルの一例を示している。図１１（Ａ）において、参照符号１〜４は、それぞれ、プロファイル番号でもある。複数のプロファイルについては、予め不揮発メモリ５５に格納しておく。モータ制御部１４は、使用するプロファイルを、モータ１５Ｆの負荷トルクに応じて選択する。図１１（Ｂ）は、負荷トルクと使用するプロファイルとの関係を示している。図１１（Ｂ）に示す様に、負荷トルクが大きいほど、デューティ比の最大値が大きいプロファイルを選択する。なお、負荷トルクと、選択するプロファイルとの対応関係は、あらかじめ不揮発メモリ５５に記憶しておく。この様に、本実施形態において検知条件は、コイルに印加するパルス電圧のデューティ比の最大値と、測定回数である。

例えばＵ−Ｖ相励を励磁する場合、図１２に示す様に、Ｕ−ＨのＰＷＭ信号については、選択したプロファイルに従ってデューティ比を変化させ、Ｖ−ＬのＰＷＭ信号についてはハイレベルとする。この場合、励磁電流は、図１２に示す様に正弦波状となる。励磁電流のピーク値は、コイルのインダクタンスが小さいほど大きくなるため、マイコン５１は、抵抗６３に生じる電圧のピーク値（最大値）によりインダクタンスを検知する。また、モータ制御部１４は、選択したプロファイルによって、測定回数を決定する。例えば、プロファイル番号１、２、３、４での測定回数を、３２回、２４回、１２回、４回とする。つまり、モータ制御部１４は、負荷トルクが大きい程、測定回数を小さくする。

本実施形態におけるロータ７２の停止位置検知処理では、図７のＳ１０１〜Ｓ１０３及びＳ１１２を、図１３に示す様にＳ４０１〜Ｓ４０３及びＳ４１２に置き換える。具体的には、モータ制御部１４は、Ｓ４０１で、プロファイル番号が不揮発メモリ５５に記憶されているかを判定する。記憶されていると、モータ制御部１４は、Ｓ４０２で、プロファイル番号として、不揮発メモリ５５から読み出した値を設定する。一方、プロファイル番号が不揮発メモリ５５に記憶されていない場合、モータ制御部１４は、Ｓ４０３において、プロファイル番号として、プロファイル番号１を設定する。また、本実施形態では、さらに、Ｓ４１２において、プロファイル番号を不揮発メモリ５５に格納する。さらに、図１０のＳ３１７では、負荷トルクに基づくプロファイル番号が不揮発メモリ５５に記憶される。

以上、本実施例では、ＰＷＭ信号のデューティ比を時間と共に変化させる。なお、図１１（Ａ）では、時間の経過と共にディーティ比を増加させ、電圧印加期間の中心からは、時間の経過と共にディーティ比を減少させていた。そして、プロファイル毎にデューティ比の最大値を異ならせていた。しかしながら、時間の経過と共にディーティ比が増加し、その後、減少するのであれば良く、本発明は、電圧印加期間の中心においてディーティ比が最大となるプロファイルに限定されない。第一実施形態のように、矩形波状の電圧をコイルに印加すると、磁歪現象により音が発生する場合がある。本実施形態では、ＰＷＭ信号のデューティ比を滑らかに、例えば、正弦波状に変化させることで、この磁歪現象による音の発生を抑制することができる。

［その他の実施形態］
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

５１：マイコン、６１：ゲートドライバ、６０：インバータ、５５：不揮発メモリ

Claims (18)

1. 複数のコイルを含むモータのロータを回転させるため、前記複数のコイルに印加する電圧を制御する電圧制御手段と、
   前記モータの負荷の大きさを示す情報を保持する保持手段と、
   前記保持手段が保持する負荷の大きさを示す情報に基づき前記ロータの停止位置の検知条件を設定し、設定した前記検知条件に従って前記ロータの停止位置の検知処理を行う検知手段と、
   を備えていることを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記ロータの回転速度が所定速度より大きいときに前記複数のコイルに流れる励磁電流に基づき前記モータの負荷の大きさを判定し、判定した前記モータの負荷の大きさを示す情報を前記保持手段に格納する負荷判定手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記検知手段は、前記検知処理において、前記複数のコイルのうちの２つのコイルの順列で示される励磁相それぞれについて励磁電流が流れる様に前記電圧制御手段に電圧を印加させることで検出した、各励磁相それぞれの物理量に基づき前記ロータの停止位置を検知することを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
4. 前記検知条件は、励磁相それぞれについて前記物理量を検出する回数を含み、
   前記検知手段は、前記回数が２回以上であると、各励磁相それぞれについて、各回で検出した前記物理量の平均値に基づき前記ロータの停止位置を検知することを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
5. 前記検知条件において、前記物理量を検出する回数は２以上の値であり、
   前記検知手段は、各励磁相それぞれについて、各回で検出した前記物理量の差に閾値より大きいものがあると、前記検知条件を初期条件に変更し、前記初期条件に基づき前記ロータの停止位置を検知することを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
6. 前記初期条件は、前記モータの負荷の大きさが最も小さいときに設定する検知条件であることを特徴とする請求項５に記載のモータ制御装置。
7. 前記検知手段は、前記モータの負荷が小さくなると、前記物理量を検出する回数を多くすることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
8. 前記検知条件は、前記電圧制御手段に電圧を印加させる期間を含むことを特徴とする請求項３から７のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
9. 前記物理量は、前記電圧制御手段が励磁相に電圧を印加したときの、当該励磁相に流れる励磁電流の立ち上がりの速さであることを特徴とする請求項８に記載のモータ制御装置。
10. 前記検知手段は、前記モータの負荷が小さくなると、前記電圧制御手段に電圧を印加させる期間を短くすることを特徴とする請求項８又は９に記載のモータ制御装置。
11. 前記電圧制御手段は、前記検知処理において、所定期間、励磁相にデューティ比が変化するパルス電圧を印加し、
    前記検知条件は、前記パルス電圧のデューティ比の最大値を含むことを特徴とする請求項３から７のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
12. 前記物理量は、前記電圧制御手段が励磁相に前記パルス電圧を印加したときの、当該励磁相に流れる励磁電流の最大値であることを特徴とする請求項１１に記載のモータ制御装置。
13. 前記パルス電圧のデューティ比は、前記所定期間において最大値に向けて増加し、その後、減少することを特徴とする請求項１１又は１２に記載のモータ制御装置。
14. 前記パルス電圧のデューティ比は、前記所定期間において時間と共に０から最大値を経て０へと正弦波状に変化することを特徴とする請求項１３に記載のモータ制御装置。
15. 前記検知手段は、前記モータの負荷が小さくなると、前記パルス電圧のデューティ比の最大値を小さくすることを特徴とする請求項１１から１４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
16. 複数のコイルを含むモータのロータを回転させるため、前記複数のコイルに印加する電圧を制御する電圧制御手段と、
    前記ロータの回転速度が所定速度より大きいときに前記複数のコイルに流れる励磁電流に基づき前記モータの負荷の大きさを判定する負荷判定手段と、
    前記負荷判定手段が判定した負荷の大きさに基づき前記ロータの停止位置の検知条件を設定し、設定した前記検知条件に従って前記ロータの停止位置の検知処理を行う検知手段と、
    を備えていることを特徴とするモータ制御装置。
17. 搬送路に沿ってシートを搬送するための回転部材と、
    前記搬送路を搬送される前記シートに画像を形成する画像形成手段と、
    前記回転部材又は前記画像形成手段を駆動するモータと、
    前記モータを制御するモータ制御手段と、
    を備えている画像形成装置であって、
    前記モータ制御手段は、
    複数のコイルを含む前記モータのロータを回転させるため、前記複数のコイルに印加する電圧を制御する電圧制御手段と、
    前記モータの負荷の大きさを示す情報を保持する保持手段と、
    前記保持手段が保持する負荷の大きさを示す情報に基づき前記ロータの停止位置の検知条件を設定し、設定した前記検知条件に従って前記ロータの停止位置の検知処理を行う検知手段と、
    を備えていることを特徴とする画像形成装置。
18. 搬送路に沿ってシートを搬送するための回転部材と、
    前記搬送路を搬送される前記シートに画像を形成する画像形成手段と、
    前記回転部材又は前記画像形成手段を駆動するモータと、
    前記モータを制御するモータ制御手段と、
    を備えている画像形成装置であって、
    前記モータ制御手段は、
    複数のコイルを含むモータのロータを回転させるため、前記複数のコイルに印加する電圧を制御する電圧制御手段と、
    前記ロータの回転速度が所定速度より大きいときに前記複数のコイルに流れる励磁電流に基づき前記モータの負荷の大きさを判定する負荷判定手段と、
    前記負荷判定手段が判定した負荷の大きさに基づき前記ロータの停止位置の検知条件を設定し、設定した前記検知条件に従って前記ロータの停止位置の検知処理を行う検知手段と、
    を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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