JP2019170156A - モータ駆動装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】精度良く駆動電流を検出してモータを駆動するモータ駆動装置を提供する。【解決手段】モータ駆動装置１は、ブリッジ接続された複数のスイッチング素子を含み、モータの巻線に電流を供給する回路と、回路とグランドとの間を流れる電流を検出する検出手段と、検出手段によって検出された電流の値をサンプリングする手段と、サンプリングした値とモータに供給すべき駆動電流の目標値との差に基づいて、複数のスイッチング素子をオン・オフするためのＰＷＭ信号であって、第１レベルの信号と第２レベルの信号とを含むＰＷＭ信号を生成してモータを制御する制御手段と、を有する。ＰＷＭ信号の１周期においてＰＷＭ信号が第１レベルである第１期間が所定期間より長い場合は、第１期間における検出手段の検出結果がＰＷＭ信号の生成に用いられ、第１期間が所定期間より短い場合は、当該第１期間における検出手段の検出結果はＰＷＭ信号の生成に用いられない。【選択図】図１

Description

本発明は、モータを駆動するモータ駆動装置及び画像形成装置に関する。

図８は、一般的なモータ駆動回路１００の構成図である。４つのＦＥＴ Ｑ１〜Ｑ４（以下、単にＱ１〜Ｑ４と呼ぶ）はブリッジ接続され、モータのコイルＬ１は、Ｑ１とＱ３の接続点と、Ｑ２とＱ４の接続点を橋絡するように接続される。図８においてＱ１〜Ｑ４は、ｎチャネルＦＥＴであり、Ｑ１及びＱ２のドレイン端子は、２４Ｖの電源端子に接続される。また、Ｑ３及びＱ４のソース端子はグランド（ＧＮＤ）に接続される。また、Ｑ１及びＱ４は、同じＰＷＭ信号であるＰＷＭ＋により駆動され、Ｑ２及びＱ３は、同じＰＷＭ信号であるＰＷＭ−により駆動される。なお、ＰＷＭ＋とＰＷＭ−は互いに逆位相の関係にある。

続いて、図９によりモータ駆動回路１００の動作を説明する。なお、図９において、期間Ｔ１は、図８のコイルＬ１に流れる相電流Ｉが正（矢印の方向）の期間であり、期間Ｔ２は、相電流Ｉが負（矢印と逆方向）の期間である。なお、相電流は、モータを駆動する駆動電流である。相電流Ｉが正の期間Ｔ１において、ＰＷＭ＋がハイであると、図９の実線の様に相電流Ｉが流れる。その後、ＰＷＭ＋がローになると、コイルＬ１には電流の変化を阻止する方向に誘導起電圧が生じる。この誘導起電圧はモータを駆動する２４Ｖ電源より優位となり、図９の点線の様に相電流Ｉは流れる（回生電流）。一方、相電流Ｉが負の期間Ｔ２において、ＰＷＭ＋がローであると、相電流Ｉは、図９の実線の様に流れ、その後、ＰＷＭ＋がハイになると、コイルＬ１に生じる誘導起電圧により、相電流Ｉは、点線の様に流れる。

モータを制御する制御部が、モータ駆動回路１００を適切に駆動するには相電流Ｉを検出する必要がある。相電流Ｉの検出場所としては、図８のＡ点、Ｂ点及びＣ点がある。ここで、Ａ点及びＢ点で電流を検出するには、２４Ｖという高電圧の入力が可能な電流検出部が必要となりコストが高くなる。一方、Ｃ点で検出する場合には、安価な部品で電流検出が可能となる。しかしながら、相電流Ｉの方向が正である期間Ｔ１において、ＰＷＭ＋がハイであると、電源端子からＱ１、コイルＬ１、Ｑ４の順に経由してＧＮＤに向かう電流が流れる。一方、相電流Ｉの方向が正である期間Ｔ１において、ＰＷＭ＋がローであると、ＧＮＤから、Ｑ３、コイルＬ１、Ｑ２の順に経由して電源端子に向かう電流が流れる。つまり、相電流Ｉの方向が正である期間Ｔ１において、Ｃ点には、ＧＮＤに向かう方向とＧＮＤからの方向の両方向の電流が流れる。相電流Ｉの方向が負の期間についても同様である。つまり、Ｃ点に検出抵抗を設け、その両端の電圧Ｖｓｎｓを取得すると図９に示す波形が得られるのみであり、相電流の方向を判定できない。

このため、特許文献１は、Ｃ点の検出抵抗の電圧を差動アンプで増幅する際に、ＰＷＭ信号に同期して差動アンプに入力させる検出抵抗の電圧の極性を切り替える構成を開示している。

特開平８−９９６４５号公報

図１０は、ＰＷＭ信号のハイ又はローの期間が非常に短い場合の各信号のタイミングチャートである。例えば、図１０の相電流が正の期間Ｔ１において、ＰＷＭ＋は、非常に短い期間Ｔｏｆｆ１だけローとなっている。この非常に短い期間Ｔｏｆｆ１において、ＰＷＭ＋はローであり、理想的にはＱ１及びＱ４はオフとなるが、現実にはＱ１及びＱ４はオン状態を保つ。これは、期間Ｔｏｆｆ１の間にＱ１及びＱ４のゲート電荷が十分に放電されず、よって、ゲートとソース間の電圧が閾値電圧より低くならないからである。したがって、図１０に示す様に、期間Ｔｏｆｆ１において電圧Ｖｓｎｓは正のままとなり、結果、特許文献１の構成における差動アンプへの入力は図１０に示す様に負となる。したがって、特許文献１の構成においても相電流Ｉを正しく検出することはできない。また、ＰＷＭ信号のハイ、ローの切り替わりで、Ｑ１〜Ｑ４のスイッチングノイズが発生し、検出した電流値に重畳する虞がある。この場合も、相電流Ｉを正しく検出できなくなる。

本発明は、精度良く駆動電流を検出してモータを駆動する技術を提供するものである。

本発明の一側面によると、モータ駆動装置は、ブリッジ接続された複数のスイッチング素子を含み、モータの巻線に電流を供給する駆動回路と、前記駆動回路とグランドとの間を流れる電流を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された電流の値をサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段がサンプリングした値と前記モータに供給すべき駆動電流の目標値との差に基づいて、前記複数のスイッチング素子をオン・オフするためのＰＷＭ信号であって、ハイレベル及びローレベルの一方である第１レベルの信号と前記ハイレベル及び前記ローレベルの他方である第２レベルの信号とを含む前記ＰＷＭ信号を生成して前記モータを制御する制御手段と、を有し、前記ＰＷＭ信号の１周期において前記ＰＷＭ信号が前記第１レベルである第１期間が第１所定期間より長い場合は、当該第１期間における前記検出手段の検出結果が前記ＰＷＭ信号の生成に用いられ、前記１周期中の前記第１期間が前記第１所定期間より短い場合は、当該第１期間における前記検出手段の検出結果は前記ＰＷＭ信号の生成に用いられないことを特徴とする。

本発明によると、精度良く駆動電流を検出してモータを駆動することができる。

一実施形態によるモータ駆動装置の概略的な構成図。 一実施形態による各信号のタイムチャート。 一実施形態による各信号のタイムチャート。 一実施形態による各信号のタイムチャート。 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。 一実施形態によるモータ駆動回路の構成図。 相電流の説明図。 ＰＷＭ信号のハイ又はロー期間が短い場合のモータ駆動回路の動作の説明図。 各実施形態によるモード駆動装置が使用される画像形成装置の構成図。

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、本実施形態によるモータ駆動装置１の構成図である。なお、モータ駆動装置１のモータ駆動回路１００の構成及び動作は、図８及び図９を用いて説明したのと同様であるため再度の説明は省略する。検出抵抗１１０は、モータ駆動回路１００とＧＮＤとの間を流れる電流を検出するために、モータ駆動回路１００のＱ３及びＱ４の結合点とＧＮＤとの間に設けられる。なお、検出抵抗１１０には、モータを駆動する駆動電流である相電流Ｉの振幅に応じた電圧Ｖｓｎｓが生じる。アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換部１２０は、モータ制御部２１０からサンプリング要求があると、アナログ値である電圧Ｖｓｎｓをデジタル値に変換して出力する。モータ制御部２１０は、本実施形態ではＣＰＵ２００がプログラムを実行することで実現される。しかしながら、ハードウェア的に実現することもできる。さらに、以下に説明するモータ制御部２１０の一部の処理をＣＰＵ２００が実行し、残りの処理をハードウェア的に実現することもできる。目標電流生成部２１１は、コイルＬ１に流すべき相電流Ｉの目標値を目標電流信号として出力する。例えば、相電流Ｉを１アンペアとする場合、目標電流信号は、＋１アンペアの振幅を示す情報と−１アンペアの振幅を示す情報が、その周波数に応じて交互に変化する信号となる。検出電流生成部２１２は、Ａ／Ｄ変換部１２０からのサンプリング値と、ＰＷＭ生成部２１３が出力するＰＷＭ＋に基づき、相電流Ｉに対応する検出電流信号を生成する。なお、本実施形態ではＰＷＭ＋を検出電流生成部２１２に入力するが、ＰＷＭ＋とＰＷＭ−は互いに逆位相であるため、ＰＷＭ−を入力する構成であっても良い。

図１０を用いて説明した様に、電圧Ｖｓｎｓの極性は相電流Ｉの方向と一致しない。したがって、検出電流生成部２１２はＰＷＭ＋がローの場合、電圧Ｖｓｎｓの極性を反転させて検出電流信号を生成する。したがって、検出電流信号の極性は相電流Ｉの方向に応じたものとなる。

増幅部２１４は、目標電流信号と検出電流信号との差分である誤差を増幅し、誤差電流信号としてＰＷＭ生成部２１３に出力する。増幅部２１４のゲインは、比例ゲイン及び積分ゲインの和である。ＰＷＭ生成部２１３は、誤差電流信号と所定周期の三角波搬送波とを比較することによってモータ駆動回路１００に出力するＰＷＭ＋及びＰＷＭ−を生成する。この様に、モータ制御部２１０は、検出抵抗１１０の電圧Ｖｓｎｓにより相電流を検出し、ＰＷＭ＋に基づきその極性を補正してフィードバック制御を行う。

続いて、モータ制御部２１０でのＰＷＭ信号の生成と、Ａ／Ｄ変換部１２０でのサンプリングとの関係について説明する。図２は、所定周波数の三角波搬送波（以下、単に、三角波と呼ぶ。）と、誤差電流信号と、ＰＷＭ＋と、モータ制御部２１０によるＡ／Ｄ変換部１２０の出力のサンプリングタイミングとの関係を示している。ＰＷＭ生成部２１３は、誤差電流信号を三角波と比較してＰＷＭ＋及びＰＷＭ−を生成する。より詳しくは、誤差電流信号の値（振幅）が三角波の値（振幅）以上であると、ＰＷＭ＋はハイレベルになり、それ以外において、ＰＷＭ＋はローレベルとなる。したがって、誤差電流信号が三角波の最大値以上のままであるとデューティ比は１００％となり、誤差電流信号が三角波の最小値より小さいままであるとデューティ比は０％となる。なお、デューティ比とはＰＷＭ＋の１周期に対するハイの期間の割合である。

本実施形態では、三角波の最小値より大きく最大値より小さい２つの閾値（閾値１及び閾値２）を設ける。ここで、閾値１は、閾値２より大きいものとする。例えば、閾値１は三角波の最大値の９５％であり、閾値２は三角波の最大値の５％とすることができる。モータ制御部２１０は、通常、三角波が最大となるタイミング及び最小となるタイミングでＡ／Ｄ変換部１２０の出力をサンプリングする。そして、検出電流生成部２１２は、このサンプリング値とＰＷＭ＋のハイ・ローに応じて検出電流信号を生成する。図２は、誤差電流信号が閾値１と閾値２の間にある場合のＰＷＭ＋と、サンプリングタイミングを示している。しかしながら、上述した様に、ＰＷＭ＋及びＰＷＭ−のハイや、ローの期間が非常に短いと、この短い期間において生成される検出電流信号の符号は、相電流Ｉの方向を正しく表さない。したがって、本実施形態では、誤差電流信号が以下の２つの条件のいずれかに適合する場合、サンプリングを行わない。まず、条件１は、誤差電流信号が閾値１以上であり、かつ、ＰＷＭ＋がローである場合である。条件２は、誤差電流信号が閾値２以下であり、かつ、ＰＷＭ＋がハイである場合である。この条件を満たす状態は、ＰＷＭ＋のハイレベルの期間が所定期間以下となる状態、或いは、ＰＷＭ＋のローレベルの期間が前記所定期間以下となる状態である。従って、ＰＷＭ＋のハイレベルの期間が所定期間以下となる場合は、該ハイレベルの期間内ではサンプリングは行われず、ＰＷＭ＋のローレベルの期間が所定期間以下となる場合は、該ローレベル期間内ではサンプリングは行われない。同様に、ＰＷＭ−のハイレベルの期間が所定期間以下となる場合は、該ハイレベルの期間内ではサンプリングは行われず、ＰＷＭ−のローレベルの期間が所定期間以下となる場合は、該ローレベル期間内ではサンプリングは行われない。

図３（Ａ）は、誤差電流信号が条件１に適合する場合を示している。図３（Ａ）に示す様に、誤差電流信号が閾値１より高い場合、三角波が誤差電流信号以上となることによるＰＷＭ＋のロー期間は非常に短くなる。したがって、このときのサンプリング値による検出電流信号は、実際の相電流Ｉを正しく表していない。したがって、図３（Ａ）に示す様に、誤差電流信号が条件１に適合するとサンプリングを行わない。図３（Ｂ）は、誤差電流信号が条件２に適合する場合を示している。図３（Ｂ）に示す様に、誤差電流信号が閾値２より低い場合、三角波が誤差電流信号未満となることによるＰＷＭ＋のハイ期間は非常に短くなる。したがって、このときのサンプリング値による検出電流信号は、実際の相電流Ｉを正しく表していない。したがって、図３（Ｂ）に示す様に、誤差電流信号が条件２に適合するとサンプリングを行わない。なお、サンプリングタイミングにおいて、誤差電流信号が条件１又は条件２に適合したとしても、その後、誤差電流信号が急激に変化すると、結果として、ハイ又はローの期間が長くなる場合もあり得る。しかしながら、誤差電流信号の変化は実際には緩やかであるため、誤差電流信号が条件１又は条件２に適合していながら、結果としてハイ又はローの期間が長くなることは殆ど生じない。

本実施形態では、誤差電流信号が条件１又は条件２に適合するとサンプリングを行わないため、代わりに前回のサンプリングタイミングにおいて求めた検出電流信号の値を、今回のサンプリングタイミングにおける検出電流信号として使用する。なお、検出電流生成部２１２はサンプリングタイミングにおいて求めた検出電流信号の値を次のサンプリングタイミングまで記憶しておく。これによって、ＰＷＭ信号のハイ期間、ロー期間が非常に短い場合においても、Ｖｓｎｓに基づく電流検出結果と実際の相電流Ｉとの差を小さくして従来よりも高精度にモータ電流を検出することができる。その結果、安定したモータ電流制御が可能となる。

図４は、各信号の関係を示すタイミングチャートである。モータ制御部２１０は、各サンプリングタイミングでＡ／Ｄ変換部１２０の出力、つまり電圧Ｖｓｎｓをデジタル値に変換した値をサンプリングする。その結果を（ｆ）サンプリング結果として示す。モータ制御部２１０は、ＰＷＭ＋のハイ／ローと、サンプリング結果を用いて、相電流Ｉの検出値である検出電流信号を生成する。具体的には、ＰＷＭ＋がハイのときはサンプリング値をそのまま出力し、ＰＷＭ＋がローであると、サンプリング値の極性を反転させて出力することで検出電流信号を生成する。

ただし、図４のＴｏｆｆ１及びＴｏｎ１の期間内におけるサンプリングタイミングでは、誤差電流信号は上述した条件に適合するためサンプリングは行わない。そして、検出電流生成部２１２は、サンプリングを行わなかったタイミングの１つ前のサンプリングタイミングにおいて出力した検出電流信号の値をそのまま出力する。これによって、ＰＷＭ信号のハイ期間、ロー期間が非常に短い場合であっても、Ｖｓｎｓに基づく相電流Ｉの検出結果と実際の相電流Iとの差を従来よりも低減することができる。

図５は、本実施形態において、検出電流生成部２１２で行う検出電流信号の生成処理のフローチャートである。図５の処理は、所定のサンプリングタイミング、本実施形態では、三角波の振幅が最大及び最小となるタイミング毎に行う。Ｓ１０で、検出電流生成部２１２は、誤差電流信号が条件１又は条件２に適合するか判定する。誤差電流信号がいずれの条件にも適合しないと、検出電流生成部２１２は、Ｓ１１で、Ａ／Ｄ変換部１２０の出力をサンプリングする。続いて、検出電流生成部２１２は、Ｓ１２で、Ｓ１１でサンプリングを行った時点のＰＷＭ＋がローであるか否かを判定する。ＰＷＭ＋がローであると、検出電流生成部２１２は、Ｓ１１で取得したサンプリング値の極性を反転させ、Ｓ１４で、反転後のサンプリング値に検出電流信号の値を更新する。一方、Ｓ１２でＰＷＭ＋がハイであると、検出電流生成部２１２は、Ｓ１４において、Ｓ１１で取得したサンプリング値に検出電流信号の値を更新する。さらに、Ｓ１０において、誤差電流信号がいずれかの条件に適合していると、検出電流生成部２１２は、検出電流信号の値を更新することなく処理を終了する。

以上、本実施形態においては、サンプリングタイミングにおいて誤差電流信号の値が所定の範囲内にないと、前回のサンプリングタイミングで求めた検出電流信号の値を、今回のサンプリングタイミングの値とする。一方、サンプリングタイミングにおいて誤差電流信号の値が所定の範囲内にあると、検出抵抗１１０を使用して検出した電流値に基づき検出電流信号の値を求める。なお、所定の範囲は、パルス信号であるＰＷＭ＋及びＰＷＭ−の論理（ハイ／ロー）が変化しない時間が所定時間より大きくなる様に決定しておく。なお、所定時間とは、モータ駆動回路１００のスイッチング素子であるＱ１〜Ｑ４が切り替わるのに必要な時間より大きい時間である。以上の構成により、相電流Ｉの値及び方向を正しく判定して、モータを安定して制御することが可能になる。

＜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、図５に示す様に、誤差電流信号が条件１又は条件２に適合するとサンプリングを行わないものであった。本実施形態では、所定のタイミング、本実施形態では三角波の振幅が最大となるタイミング及び最小となるタイミングにおいて常にＡ／Ｄ変換部１２０の出力をサンプリングする。但し、誤差電流信号が条件１又は条件２に適合している場合、そのサンプリング値による検出電流の更新は行わず、検出電流生成部２１２に記憶されている前回のサンプリングタイミングでの検出電流の値を維持する。

図６は、本実施形態において、検出電流生成部２１２で行う検出電流信号の生成処理のフローチャートである。Ｓ２０で、検出電流生成部２１２は、Ａ／Ｄ変換部１２０の出力をサンプリングし、Ｓ２１で、検出電流生成部２１２は、誤差電流信号が条件１又は条件２に適合するか判定する。誤差電流信号がいずれの条件にも適合しないと、検出電流生成部２１２は、Ｓ２２で、Ｓ２０でサンプリングを行った時点のＰＷＭ＋がローであるか否かを判定する。ＰＷＭ＋がローであると、検出電流生成部２１２は、Ｓ２０で取得したサンプリング値の極性を反転させ、Ｓ２４で、反転後のサンプリング値に検出電流信号の値を更新する。一方、Ｓ２２でＰＷＭ＋がハイであると、検出電流生成部２１２は、Ｓ２４において、Ｓ２０で取得したサンプリング値に検出電流信号の値を更新する。さらに、Ｓ２１において、誤差電流信号がいずれかの条件に適合していると、検出電流生成部２１２は、検出電流信号の値を更新することなく処理を終了する。

＜第三実施形態＞
以下、第三実施形態について第一実施形態及び第二実施形態との相違点を中心に説明する。第一実施形態及び第二実施形態では、誤差電流信号が条件１又は条件２に適合すると、前回のサンプリングタイミングでの検出電流信号の値を、今回のサンプリングタイミングにおける検出電流信号の値としていた。本実施形態では、誤差電流信号が条件１又は条件２に適合すると、前回のサンプリングタイミングでの検出電流信号から、そのサンプリングタイミングにおける検出電流信号の値を予測して出力する。

本実施形態において、モータ制御部２１０には、コイルＬ１のインダクタンス値を予め記憶させておく。例えば、時刻ｔ１がサンプリングタイミングであり、時刻ｔ２が時刻ｔ１の次のサンプリングタイミングであるものとする。また、サンプリング間隔、つまり、ｔ２−ｔ１をΔｔとし、コイルＬ１のインダクタンス値をＬとし、モータの電源電圧（図１の２４Ｖ）をＶとする。この場合、時刻ｔ１における相電流Ｉ１と、時刻ｔ２における相電流Ｉ２との差ΔＩは、ΔＩ＝（Ｖ×Δｔ）／Ｌと予測できる。したがって、時刻ｔ２において誤差電流信号が条件１又は条件２に適合する場合、時刻ｔ１における検出電流信号の値Ｉ１から、時刻ｔ２における検出電流信号の値Ｉ２を、Ｉ２＝Ｉ１＋（Ｖ×Δｔ）／Ｌと予測できる。なお、相電流Ｉ１は検出される毎に検出電流生成部２１２に記憶される。

図７は、本実施形態において、検出電流生成部２１２で行う検出電流信号の生成処理のフローチャートである。図７においては、Ｓ３０において、誤差電流信号が条件１又は条件２に適合すると、Ｓ３５において上述した様に検出電流信号の予測値を決定して、Ｓ３４で検出電流信号を更新する点で、図５に示す第一実施形態と相違する。なお、Ｓ３０において、誤差電流信号が条件１及び条件２に適合しない場合の処理は、第一実施形態と同様である。なお、図６に示す第二実施形態のＳ２１で誤差電流信号が条件１又は条件２に適合すると、検出電流信号の予測値を決定して更新する構成であっても良い。

以上、本実施形態では、サンプリングタイミングにおいて誤差電流信号の値が所定範囲内にないと、前回のサンプリングタイミングで求めた検出電流信号の値に基づき、今回のサンプリングタイミングにおける検出電流信号の予測値を決定する。この構成により、より精度良く相電流Ｉを判定することができ、よって、より精度良くモータを制御することができる。

＜まとめ＞
以上、上記各実施形態では、ブリッジ接続された複数のスイッチング素子であるＦＥＴを含むモータ駆動回路１００によりモータに供給される駆動電流を精度よく検出する構成が開示される。具体的には、モータ駆動回路１００とグランドとの間を流れる電流を検出するために検出抵抗１１０を、当該電流の検出部として設ける。そして、モータ制御部２１０は、サンプリングタイミングにおいて検出部の検出結果から駆動電流を求め、この求めた駆動電流と、モータに供給すべき駆動電流の目標値との差から誤差評価値（誤差電流信号）を求め、求めた誤差評価値に基づき、ＦＥＴをオン・オフするためのパルス信号を生成してモータを制御する。ここで、誤差評価値は、求めた駆動電流と、モータに供給すべき駆動電流の目標値との差を増幅した値であり、増幅ゲインは、例えば、ＰＩ制御における比例ゲイン及び積分ゲインの和として求められる。

ここで、モータ制御部２１０は、パルス信号がハイレベルであり、且つパルス信号のハイレベルの幅が所定値より大きくなる場合は、パルス信号のハイレベルの期間で、検出抵抗１１０により検出する電流のサンプリングを行う。一方、モータ制御部２１０は、パルス信号がハイレベルであってもパルス信号のハイレベルの幅が所定値以下となる場合は、パルス信号のハイレベルの期間で検出抵抗１１０により検出する電流のサンプリングを行わない。言い換えると、モータ制御部２１０は、サンプリングタイミングにおいて誤差評価値が所定の範囲内にないと、当該サンプリングタイミングにおける駆動電流を、前回のサンプリングタイミングにおいて求めた駆動電流から求める。例えば、モータ制御部２１０は、当該サンプリングタイミングにおける駆動電流を、前回のサンプリングタイミングにおいて求めた駆動電流と同じ値とすることができる。また、モータ制御部２１０は、前回のサンプリングタイミングにおいて求めた駆動電流から、当該サンプリングタイミングにおける駆動電流の予測値を決定することもできる。この予測には、モータのインダクタンス値を使用する構成とすることができる。一方、モータ制御部２１０は、誤差評価値が所定の範囲内にあると、当該サンプリングタイミングにおける駆動電流を、当該サンプリングタイミングにおける検出部の検出結果から求める。

なお、モータ制御部２１０は、サンプリングタイミングにおいてパルス信号が第１の論理であると、検出部が検出する電流の方向に対応する方向に駆動電流が流れていると判定する。一方、モータ制御部２１０は、パルス信号が第１の論理とは異なる第２の論理であると、検出部が検出する電流の方向とは逆の方向に対応する方向に駆動電流が流れていると判定する。これは、図９を用いて説明した様に、検出部を流れる電流の方向と、駆動電流の方向との関係が、パルス信号がオン状態であるときとオフ状態であるときとで異なるからである。

なお、モータ制御部２１０は、誤差評価値と三角波との比較によりパルス信号を生成するが、前記所定の範囲は、パルス信号の論理が変化しない時間が所定時間より大きくなる様に求められる。さらに、当該所定時間は、ＦＥＴのオンとオフとが切り替わるのに必要な時間から求められる。これは、図１０を用いて説明した様に、パルス信号の論理が切り替わる時間間隔が所定時間より短いと、ＦＥＴがオン状態からオフ状態に切り替わらず、オン状態のままとなるからである。また、この場合、検出部の検出結果は、駆動電流を精度よく示すものではなく、よって、本実施形態では、誤差評価値が所定の範囲内にないと、そのときの検出部の検出結果を使用しない構成としている。これにより、精度よく駆動電流を検出し、安定したモータ制御が可能になる。

したがって、上記各実施形態は、モータ制御部２１０がサンプリングタイミングの前後におけるパルス信号の切り替わりの時間間隔が所定値より小さいか否かを判定する構成を開示している。そして、モータ制御部２１０は、パルス信号の切り替わりの時間間隔が所定値より小さいと判定すると、当該サンプリングタイミングにおける駆動電流を、前回のサンプリングタイミングにおいて求めた駆動電流から求める。上記各実施形態において、この判定は、サンプリングタイミングにおける誤差電流信号の値と閾値との比較により行う。つまり、サンプリングタイミングにおいて、誤差電流信号が閾値１以上であるか、閾値２以下であると、パルス信号の切り替わりの時間間隔が所定値より小さいと判定する。なお、誤差電流信号が閾値１以上又は閾値２以下であっても、結果としてパルス信号の切り替わりの時間間隔が所定値以上となることも生じるが、その発生確率は低く問題にはならない。

なお、上述したモータの電流の検出結果は、モータのベクトル制御等に利用される。例えば、モータ制御部２００は、上述した方法で取得したモータの巻線に流れる電流値に基づいてモータのロータ位置を決定し、決定した位置に応じて回転座標系における供給するべき駆動電流の値を決定する。

また、上記各実施形態によるモータ駆動装置は、シートに画像形成を行う画像形成装置におけるモータを駆動するために使用される。一例として、本実施形態によるモータ駆動装置が実装される画像形成装置について図１１を用いて説明する。画像形成装置は、単色画像を形成する画像形成装置であってもよいが、ここでは、複数色のトナー（現像剤）を用いて多色画像を形成する画像形成装置を想定する。画像形成装置は、例えば、印刷装置、プリンタ、複写機、複合機（ＭＦＰ）、及びファクシミリ装置のいずれであってもよい。画像形成装置は、イエロー（Ｙ）色、マゼンタ（Ｍ）色、シアン（Ｃ）色、及びブラック（Ｋ）色の４色のトナーを用いてトナー画像を形成する４つの画像形成ステーションを備えている。図１１では、Ｙ色のステーションの構成部品にのみ参照番号を付与しているが、４つのステーションはいずれも同一の構成を採用可能である。なお、各ステーションは、感光ドラム１１１や中間転写ベルト１１６等の像担持体にトナーを用いて画像を形成する画像形成部の一例である。

一次帯電部１１２は、回転する感光ドラム１１１を一様に帯電させる。露光部１１３は、画像信号に基づいて変調したレーザ光（光ビーム）を出力し、感光ドラム１１１の表面をレーザ光で走査する。これにより、感光ドラム１１１上に静電潜像が形成される。現像部１１４は、トナーを用いて静電潜像を現像し、感光ドラム１１１上にトナー画像を形成する。一次転写ローラ１１７は、感光ドラム１１１上のトナー画像を中間転写ベルト１１６に一次転写する。中間転写ベルト１１６は、矢印Ｂの方向に回転している。中間転写ベルト１１６上のトナー画像は、中間転写ベルト１１６と二次転写ローラ１２３とによって形成された二次転写部へ搬送される。その間、各ステーションの感光ドラム１１１上に形成された各色のトナー画像が順に中間転写ベルト１１６上に重ね合わせて一次転写されることで、多色のトナー画像が中間転写ベルト１１６上に形成される。

給紙カセット（給紙部）１２４内のシートＰは、給紙ローラ（ピックアップローラ）１２１によってシート搬送路へ給紙される。シートＰは、記録紙、記録材、記録媒体、用紙、転写材、転写紙等と称されてもよい。シート搬送路へ給紙されたシートＰは、搬送ローラ１２２によって二次転写部へ搬送される。二次転写部において、中間転写ベルト１１６によって搬送されてきたトナー画像がシートＰに二次転写される。定着部１２５は、トナー画像に熱及び圧力を加えて、シートＰ上に定着させる。その後、トナー画像が定着したシートＰは排紙ローラ１２６によって排紙トレイ（排紙部）へ排紙される。なお、感光ドラム１１１及び中間転写ベルト１１６の表面に残留したトナーは、ドラムクリーナ１１５及びベルトクリーナ１１８によってそれぞれ除去（回収）される。

このように、画像形成装置は、画像が形成されるシートの搬送用のローラとして、給紙ローラ１２１、搬送ローラ１２２、排紙ローラ１２６等のローラを備えている。これらのローラを駆動する駆動源に相当するモータは、画像形成装置内の上位の制御回路からの指示により、上記各実施形態のモータ駆動装置によって駆動される。また、感光ドラム１１１や、中間転写ベルト１１６を駆動するためのモータを、上記各実施形態によりモータ駆動装置によって駆動することができる。

［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。

１００：モータ駆動回路、１１０：検出抵抗、２１０：モータ制御部

Claims (15)

1. ブリッジ接続された複数のスイッチング素子を含み、モータの巻線に電流を供給する駆動回路と、
   前記駆動回路とグランドとの間を流れる電流を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された電流の値をサンプリングするサンプリング手段と、
   前記サンプリング手段がサンプリングした値と前記モータに供給すべき駆動電流の目標値との差に基づいて、前記複数のスイッチング素子をオン・オフするためのＰＷＭ信号であって、ハイレベル及びローレベルの一方である第１レベルの信号と前記ハイレベル及び前記ローレベルの他方である第２レベルの信号とを含む前記ＰＷＭ信号を生成して前記モータを制御する制御手段と、
   を有し、
   前記ＰＷＭ信号の１周期において前記ＰＷＭ信号が前記第１レベルである第１期間が第１所定期間より長い場合は、当該第１期間における前記検出手段の検出結果が前記ＰＷＭ信号の生成に用いられ、前記１周期中の前記第１期間が前記第１所定期間より短い場合は、当該第１期間における前記検出手段の検出結果は前記ＰＷＭ信号の生成に用いられないことを特徴とするモータ駆動装置。
2. 前記１周期中の前記第１期間が前記第１所定期間より長い場合は、当該１周期中の前記ＰＷＭ信号が前記第２レベルである第２期間における前記検出手段の検出結果は前記ＰＷＭ信号の生成に用いられず、
   前記１周期中の前記第１期間が前記第１所定期間より短い場合は、当該１周期中の前記第２期間における前記検出手段の検出結果が前記ＰＷＭ信号の生成に用いられることを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 前記１周期において前記ＰＷＭ信号が前記第２レベルである第２期間が第２所定期間より長い場合は、前記第２期間における前記検出手段の検出結果が前記ＰＷＭ信号の生成に用いられ、
   前記１周期中の前記第２期間が前記第２所定期間より短い場合は、当該第２期間における前記検出手段の検出結果は前記ＰＷＭ信号の生成に用いられないことを特徴とする請求項１に記載のモータ駆動装置。
4. 前記第１所定期間の長さは前記第２所定期間の長さと等しい長さであることを特徴とする請求項３に記載のモータ駆動装置。
5. ブリッジ接続された複数のスイッチング素子を含み、モータの巻線に電流を供給する駆動回路と、
   前記駆動回路とグランドとの間を流れる電流を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された電流から取得された値と前記モータに供給すべき駆動電流の目標値との差に基づいて、前記複数のスイッチング素子をオン・オフするためのＰＷＭ信号であって、ハイレベル及びローレベルの一方である第１レベルの信号と前記ハイレベル及び前記ローレベルの他方である第２レベルの信号とを含む前記ＰＷＭ信号を生成する生成処理を行う生成手段と、
   を有し、
   前記生成手段は、前記ＰＷＭ信号の１周期において前記ＰＷＭ信号が前記第１レベルである第１期間が第１所定期間より長い場合は、当該第１期間における前記生成処理を行い、
   前記生成手段は、前記１周期中の前記第１期間が前記第１所定期間より短い場合は、当該第１期間における前記生成処理を行わず、
   前記駆動回路は前記生成手段によって生成されたＰＷＭ信号によって駆動されることを特徴とするモータ駆動装置。
6. 前記生成手段は、前記１周期中の前記第１期間が前記第１所定期間より長い場合は、当該１周期において前記ＰＷＭ信号が前記第２レベルである第２期間における前記生成処理を行わず、
   前記生成手段は、前記１周期中の前記第１期間が前記第１所定期間より短い場合は、当該１周期中の前記第２期間における前記生成処理を行うことを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動装置。
7. 前記生成手段は、前記１周期において前記ＰＷＭ信号が前記第２レベルである第２期間が第２所定期間より長い場合は、当該第２期間における前記生成処理を行い、
   前記生成手段は、前記１周期中の前記第２期間が前記第２所定期間より短い場合は、当該第２期間における前記生成処理を行わないことを特徴とする請求項５に記載のモータ駆動装置。
8. 前記第１所定期間の長さは前記第２所定期間の長さと等しい長さであることを特徴とする請求項７に記載のモータ駆動装置。
9. ブリッジ接続された複数のスイッチング素子を含み、モータの巻線に電流を供給する駆動回路と、
   前記駆動回路とグランドとの間を流れる電流を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された電流の値をサンプリングするサンプリング手段と、
   前記サンプリング手段がサンプリングした値と前記モータに供給すべき駆動電流の目標値との差に基づいて、前記複数のスイッチング素子をオン・オフするためのＰＷＭ信号であって、ハイレベル及びローレベルの一方である第１レベルの信号と前記ハイレベル及び前記ローレベルの他方である第２レベルの信号とを含む前記ＰＷＭ信号を生成して前記モータを制御する制御手段と、
   を有し、
   前記ＰＷＭ信号が前記第１レベルである第１期間の、前記ＰＷＭ信号の１周期に対する割合を表すデューティ比が所定の比より大きい場合は、当該第１期間における前記検出手段の検出結果が前記ＰＷＭ信号の生成に用いられ、
   前記デューティ比が前記所定の比より小さい場合は、当該第１期間における前記検出手段の検出結果は前記ＰＷＭ信号の生成に用いられないことを特徴とするモータ駆動装置。
10. 前記デューティ比が前記所定の比より大きい場合は、前記ＰＷＭ信号が前記第２レベルである第２期間における前記検出手段の検出結果は前記ＰＷＭ信号の生成に用いられず、
    前記デューティ比が前記所定の比より小さい場合は、前記第２期間における前記検出手段の検出結果が前記ＰＷＭ信号の生成に用いられることを特徴とする請求項９に記載のモータ駆動装置。
11. ブリッジ接続された複数のスイッチング素子を含み、モータの巻線に電流を供給する駆動回路と、
    前記駆動回路とグランドとの間を流れる電流を検出する検出手段と、
    前記検出手段によって検出された電流から取得された値と前記モータに供給すべき駆動電流の目標値との差に基づいて、前記複数のスイッチング素子をオン・オフするためのＰＷＭ信号であって、ハイレベル及びローレベルの一方である第１レベルの信号と前記ハイレベル及び前記ローレベルの他方である第２レベルの信号とを含む前記ＰＷＭ信号を生成する生成処理を行う生成手段と、
    を有し、
    前記生成手段は、前記ＰＷＭ信号が前記第１レベルである第１期間の、前記ＰＷＭ信号の１周期に対する割合を表すデューティ比が所定の比より大きい場合は、当該第１期間における前記生成処理を行い、
    前記生成手段は、前記デューティ比が前記所定の比より小さい場合は、当該第１期間における前記生成処理を行わず、
    前記駆動回路は前記生成手段によって生成されたＰＷＭ信号によって駆動されることを特徴とするモータ駆動装置。
12. 前記デューティ比が前記所定の比より大きい場合は、前記ＰＷＭ信号が前記第２レベルである第２期間における前記生成処理を行わず、
    前記デューティ比が前記所定の比より小さい場合は、前記第２期間における前記生成処理を行うことを特徴とする請求項１１に記載のモータ駆動装置。
13. 前記制御手段又は前記生成手段は、前記差と三角波との比較により前記ＰＷＭ信号を生成することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のモータ駆動装置。
14. 請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のモータ駆動装置と、
    記録媒体に画像を形成する画像形成部と、
    を有する画像形成装置であって、
    前記モータ駆動装置は、前記画像形成装置に設けられた負荷を駆動することを特徴とする画像形成装置。
15. 前記負荷は、前記記録媒体を搬送する搬送部であることを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。

Images