JP2020120467A - モータ制御装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リプルの増大を抑えつつ、複数のモータのロータ位置の検知に要する時間の増大を抑える技術を提供する。【解決手段】モータ制御装置は、入力電圧に基づき、第１モータから第Ｎモータ（Ｎは２以上の整数）を含む複数のモータそれぞれの複数の励磁相を励磁する励磁手段と、第１モータから第Ｎモータそれぞれについて、励磁手段を制御して、複数の励磁相を順に励磁周期ごとに励磁期間ずつ励磁する検知励磁処理を行うことで、第１モータから第Ｎモータそれぞれのロータ位置を検知する制御手段と、を備え、制御手段は、第１モータから第Ｎモータそれぞれのロータ位置を検知する場合、第１モータから第Ｎモータの内の少なくとも１つのモータの検知励磁処理の開始タイミングを、他の１つのモータの検知励磁処理の開始タイミングより、励磁期間より短い期間だけ遅らせる。【選択図】図１０

Description

本発明は、モータの制御技術に関する。

画像形成装置の回転部材の駆動源として、ホール素子を有さないセンサレス型のＤＣブラシレスモータが使用されている。センサレス型のＤＣブラシレスモータは、誘起電圧によりロータ位置を検知するが、停止中や低速回転中においては、誘起電圧が生じない、或いは、誘起電圧が小さく、ロータ位置を検知することができない。そのため、特許文献１は、ロータ位置によりコイルのインダクタンスが変化することを利用してロータ位置を検知する構成を開示している。

特開２０１５−１０４２６３号公報

特許文献１の構成は、コイルに励磁電流を流すことで、コイルのインダクタンスを判定してロータ位置を検知するものである。ここで、複数のモータのロータ位置を同じタイミングで検知しようとすると、それぞれのモータへの励磁電流が足し合わされ、各モータに励磁電流を供給する電源の電圧降下やリプルが大きくなる。電源の電圧降下やリプルの増加を防ぐため、各モータのロータ位置の検知を順に行うと、ロータ位置の検知時間が長くなる。

本発明は、リプルの増大を抑えつつ、複数のモータのロータ位置の検知に要する時間の増大を抑える技術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、入力電圧に基づき、第１モータから第Ｎモータ（Ｎは２以上の整数）を含む複数のモータそれぞれの複数の励磁相を励磁する励磁手段と、前記第１モータから前記第Ｎモータそれぞれについて、前記励磁手段を制御して、前記複数の励磁相を順に励磁周期ごとに励磁期間ずつ励磁する検知励磁処理を行うことで、前記第１モータから前記第Ｎモータそれぞれのロータ位置を検知する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記第１モータから前記第Ｎモータそれぞれのロータ位置を検知する場合、前記第１モータから前記第Ｎモータの内の少なくとも１つのモータの前記検知励磁処理の開始タイミングを、他の１つのモータの前記検知励磁処理の開始タイミングより、前記励磁期間より短い期間だけ遅らせることを特徴とする。

本発明によると、リプルの増大を抑えつつ、複数のモータのロータ位置の検知に要する時間の増大を抑えることができる。

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。 一実施形態による励磁相と合成インダクタンスとの関係を示す図。 一実施形態による励磁電流と低圧電源の出力電圧の時間波形を示す図。 一実施形態による位置検知励磁処理の説明図。 一実施形態によるロータ位置の検知処理のフローチャート。 一実施形態による測定対象の説明図。 一実施形態による位置検知励磁処理の説明図。 一実施形態によるロータ位置の検知処理のフローチャート。 一実施形態による位置検知励磁処理の説明図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでするものでない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜第一実施形態＞
図１は、プリンタ、複写機、複合機、ファクシミリといった、本実施形態による、画像形成装置１０を示している。画像形成装置１０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー像を重ね合わせてフルカラーの画像を形成する。図１において、参照符号の末尾のＹ、Ｍ、Ｃ及びＫは、参照符号により示される部材が形成に関わるトナー像の色が、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックであることを示している。なお、以下の説明において、色を区別する必要がない場合には、末尾のＹ、Ｍ、ＣおよびＫを除いた参照符号を使用する。感光体１１は、画像形成時、図の時計回り方向に回転駆動される。帯電部１２は、感光体１１の表面を一様な電位に帯電させる。露光部１３は、感光体１１の表面を光で露光して感光体１１に静電潜像を形成する。現像部の現像ローラ１５は、現像バイアスを出力することで、感光体１１の静電潜像をトナーで現像してトナー像として可視化する。一次転写部１６は、一次転写バイアスにより、感光体１１に形成されたトナー像を中間転写ベルト１７に転写する。なお、各感光体１１に形成されたトナー像を中間転写ベルト１７に重ねて転写することでフルカラーの画像が中間転写ベルト１７に形成される。

中間転写ベルト１７は、駆動ローラ２０により図の反時計回り方向に回転駆動される。これにより中間転写ベルト１７に転写されたトナー像は、二次転写部１９の対向位置へと搬送される。一方、カセット２１に格納された記録材（シート）Ｐは、搬送路２３に沿って搬送され、二次転写部１９の対向位置へと搬送される。搬送路２３には、記録材Ｐを搬送するためのローラが設けられている。二次転写部１９は、二次転写バイアスにより中間転写ベルト１７のトナー像を記録材Ｐに転写する。その後、記録材Ｐは、定着器２４へと搬送される。定着器２４は、記録材Ｐを加熱・加圧してトナー像を記録材Ｐに定着させる。トナー像の定着後、記録材Ｐは、画像形成装置の外部に排出される。

本実施形態においては、モータ１５１は、その駆動力を、不図示のギア機構を介して感光体１１Ｋ、帯電部１２Ｋ、現像ローラ１５Ｋ、一次転写部１６Ｋ、駆動ローラ２０Ｋに伝達する。モータ１５２は、その駆動力を、不図示のギア機構を介して感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、帯電部１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、現像ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、一次転写部１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃに伝達する。

図２は、画像形成装置の制御構成を示している。制御部４０は、通信コントローラ２１０を介してホストコンピュータ２２０から形成する画像の画像データを受信すると画像形成を開始する。制御部４０は、画像形成を開始すると、モータ制御部４１を制御して、モータ１５１及び１５２を含む各モータ１５０を回転駆動し、感光体１１等の回転部材の回転駆動制御や、記録材Ｐの搬送制御等を行う。また、制御部４０は、露光部１３を制御して感光体１１に静電潜像を形成する。また、制御部４０は、定着器２４を制御して記録材Ｐにトナー像を定着させる。制御部４０は、表示部２００に画像形成装置の状態を表示する。なお、制御部４０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ており、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１０の各部を制御する。低圧電源１２０は、モータ１５１及びモータ１５２を含む各モータ１５０に電圧を印加する。

続いて、モータ１５１を制御するモータ制御部４１の構成について図３を用いて説明する。モータ制御部４１は、例えば、マイコン等で実現する処理部５１を備えている。通信ポート５２は、制御部４０とシリアルデータ通信を行う。不揮発メモリ５５は、処理部５１がその処理に使用するデータ等を保持する保持部である。パルス幅変調（ＰＷＭ）ポート５８は、３相インバータ６０の各スイッチング素子を駆動するためのＰＷＭ信号を出力する。３相インバータ６０は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３つの相それぞれについて、ハイ側及びロー側の計６個のスイッチング素子を有する。このため、ＰＷＭポート５８は、各スイッチング素子に対応する６つの端子、つまり、Ｕ−Ｈ、Ｖ−Ｈ、Ｗ−Ｈ、Ｕ−Ｌ、Ｖ−Ｌ及びＷ−Ｌを有する。３相インバータ６０の各スイッチング素子は、例えば、ＦＥＴであり、対応する端子から出力されるＰＷＭ信号により駆動される。３相インバータ６０には低圧電源１２０から直流電圧が供給される。ＰＷＭ信号により、３相インバータ６０の各スイッチング素子をオン・オフすることで、モータ１５１の複数のコイル７３（Ｕ相）、７４（Ｖ相）及び７５（Ｗ相）に励磁電流が流れる。この様に、３相インバータ６０は、モータ１５１を励磁する励磁部として動作する。なお、スイッチング素子それぞれには、回生電流を流すための回生ダイオードが並列に接続される。また、各コイル７３、７４、７５の励磁電流は、抵抗６３で電圧に変換され、処理部５１のＡＤコンバータ５３に、励磁電流を示す値として入力される。ＡＤコンバータ５３は、入力される電圧値（アナログ値）をデジタル値に変換する。処理部５１は、ＡＤコンバータ５３が出力するデジタル値に基づき励磁電流の値を判定する。この様に、抵抗６３、ＡＤコンバータ５３及び処理部５１は、励磁電流を測定する測定部として動作する。コンデンサ６１は、低圧電源１２０のリプルを低下させるために設けられる。

モータ１５２は、モータ１５１と同様の構成を有し、その制御構成も同様である。つまり、モータ１５２に対応する３相インバータが設けられ、処理部５１は、モータ１５２に対応する３相インバータにも、図３では省略するＰＷＭポートからＰＷＭ信号を出力してモータ１５２を駆動する。なお、モータ１５２に対応する３相インバータと、モータ１５１に対応する３相インバータ６０は、低圧電源１２０に対して並列に接続される。

続いて、モータ１５１の構造について図４を用いて説明する。モータ１５１は、６スロットのステータ７１と、４極のロータ７２を有し、ステータ７１には３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の各コイル７３、７４、７５が設けられている。ロータ７２は、永久磁石により構成され、Ｎ極とＳ極をそれぞれ２つ有する。ロータ７２の回転位置は、励磁されている励磁相によって決まる。なお、本実施形態において、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、本実施形態において、励磁相は、Ｕ−Ｖ、Ｕ−Ｗ、Ｖ−Ｕ、Ｖ−Ｗ、Ｗ−Ｕ、Ｗ−Ｖの計６つである。なお、本実施形態においては、Ｘ−Ｙ相を励磁すると、Ｘ相がＮ極となり、Ｙ相がＳ極となるものとする。したがって、Ｕ−Ｖ相を励磁すると、図４（Ａ）に示す回転位置にてロータ７２は停止する。また、Ｕ−Ｗ相を励磁すると、図４（Ｂ）に示す回転位置にてロータ７２は停止する。

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４（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４（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は、ロータ７２が停止している際の各励磁相の合成インダクタンスの一例を示している。なお、図５は、ロータ７２がＵ−Ｖ相を励磁した場合に停止する位置にあるときの合成インダクタンスである。以下、Ｘ−Ｙ相を励磁した場合にロータ７２が停止する位置を"Ｘ−Ｙ相の位置"と表現する。ロータ７２は、Ｕ−Ｖ相の位置に停止しているため、Ｕ−Ｖ相を励磁した際の合成インダクタンスは、他の相を励磁した際の合成インダクタンスより小さくなる。したがって、各励磁相の合成インダクタンス（合成インピーダンス）の相対的な大小関係が判れば、ロータ７２の位置が判定できる。

本実施形態では、各励磁相それぞれを順に励磁し、各励磁相を励磁した際の励磁電流により各励磁相のインダクタンスの相対的な大小関係を判定することでロータ位置を検知する。以下の説明において、ロータ位置を検知するために、各励磁相を所定の順序に従って順に励磁する処理を位置検知励磁処理と呼ぶものとする。なお、位置検知励磁処理において、各励磁相の励磁は、前半期間（以後、Ａ期間と表記する）と後半期間（以後、Ｂ期間と表記する）に分割される。例えば、Ｕ−Ｖ相を励磁する場合、Ａ期間においては、Ｕ−Ｈ端子から、デューティ５０％のＰＷＭ信号を出力する。また、Ａ期間においては、Ｕ−Ｌ端子からも、ＰＷＭ信号を出力する。但し、Ｕ−Ｈ端子からのＰＷＭ信号がハイレベルの間、Ｕ−Ｌ端子からのＰＷＭ信号がローレベルとなり、Ｕ−Ｈ端子からのＰＷＭ信号がローレベルの間、Ｕ−Ｌ端子からのＰＷＭ信号がハイレベルとなる様にする。さらに、Ａ期間において、Ｖ−Ｌ端子はハイレベル（デューティが１００％）とし、その他の端子はローレベル（デューティが０％）とする。したがって、Ｕ−Ｈ端子からのＰＷＭ信号がハイレベルの間、低圧電源１２０から、Ｕ相のハイ側のスイッチング素子、コイル７３（Ｕ相）、コイル７４（Ｖ相）及びＶ相のロー側のスイッチング素子への方向の電流が流れる。また、Ｕ−Ｈ端子からのＰＷＭ信号がローレベルの間、Ｕ相のロー側のスイッチング素子、コイル７３（Ｕ相）、コイル７４（Ｖ相）及びＶ相のロー側のスイッチング素子への方向の電流（回生電流）が流れる。

Ａ期間に続くＢ期間においては、Ｖ−Ｈ端子からデューティ５０％のＰＷＭ信号を出力する。また、Ａ期間と同様、Ｂ期間において、Ｖ−Ｌ端子からは、Ｖ−Ｈ端子とは論理が反転したＰＷＭ信号を出力する。なお、Ｂ期間において、Ｕ−Ｌ端子はハイレベル（デューティが１００％）とし、その他の端子はローレベル（デューティが０％）とする。したがって、Ｖ−Ｈ端子からのＰＷＭ信号がハイレベルの間、Ｕ相のロー側のスイッチング素子、コイル７３（Ｕ相）、コイル７４（Ｖ相）及びＶ相のハイ側のスイッチング素子への方向の電流が流れる。また、Ｖ−Ｈ端子からのＰＷＭ信号がローレベルの間、Ｕ相のロー側のスイッチング素子、コイル７３（Ｕ相）、コイル７４（Ｖ相）及びＶ相のロー側のスイッチング素子への方向の電流（回生電流）が流れる。なお、Ａ期間において励磁電流は増加し、Ｂ期間において励磁電流が減少する。Ａ期間及びＢ期間の時間長は、ロータ７２が回転しない期間を上限として、必要な検知精度に基づき決定される。本例では、それぞれ０．５ｍｓとする。

図６（Ａ）は、１つのモータ１５１に対する位置検知励磁処理を行った場合の励磁電流を示している。ＰＷＭ信号のデューティが一定の期間においては、励磁電流の大きさによりコイルのインダクタンスが変化する。したがって、励磁電流は、図６（Ａ）に示す様に、Ａ期間においては曲線的に増加し、Ｂ期間においては曲線的に減少する。処理部５１は、各励磁相を励磁した際の励磁電流のピーク値を検知し、これにより、各励磁相の合成インダクタンスの低下率を判定して比較することでロータ７２の位置を検知する。なお、励磁電流のピーク値が大きいことは、合成インダクタンスが小さいことを示している。

図６（Ｂ）は、１つのモータ１５１に対する位置検知励磁処理を行った際の低圧電源１２０の出力電圧を示している。図６（Ｂ）に示す様に、低圧電源１２０の出力電圧には、低圧電源１２０から出力される電流の変化によるリプルが生じる。このリプルを低減するための方法としては、例えば、低圧電源１２０が有するコンデンサの容量を増加させたり、モータ１５１と低圧電源１２０との間の配線を太くしてインピーダンスを下げたりする方法が考えられる。しかしながら、その様な方法では、モータ制御部４１や低圧電源１２０のサイズが大きくなってしまう。特に、複数のモータのロータ位置を同時に検知しようとすると、低圧電源１２０から供給される電流が増えるため、低圧電源１２０の出力電圧のリプルも大きくなる。また、励磁電流の合計も増加するため、低圧電源１２０も、その出力が大きなものとする必要が生じる。

図７は、本実施形態による２つのモータ１５１及び１５２に対する位置検知励磁処理の説明図である。なお、以下の説明において、モータ１５１をモータ＃１とも表記し、モータ１５２をモータ＃２とも表記する。図７（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、モータ＃１及びモータ＃２の励磁電流を示している。図７（Ａ）及び（Ｂ）に示す様に、本実施形態では、モータ＃２の励磁を、モータ＃１に対して半周期だけ遅らせる。したがって、モータ＃１のＵ−Ｖ相の励磁のＡ期間と、モータ＃２のＷ−Ｖ相の励磁のＢ期間以外は、モータ＃１のＢ期間とモータ＃２のＡ期間が一致し、モータ＃１のＡ期間とモータ＃２のＢ期間が一致することになる。図７（Ｃ）及び（Ｄ）は、それぞれ、低圧電源１２０からモータ＃１に供給される電流及び低圧電源１２０からモータ＃２に供給される電流を示している。例えば、Ｕ−Ｖ相の励磁のＢ期間において、Ｖ相のハイ側のスイッチング素子がオンの間、コイル７４に流れた電流は、Ｖ相のハイ側のスイッチング素子を介して低圧電源１２０に向けて流れるため、低圧電源１２０からの電流は負の値となる。図７（Ｅ）は、図７（Ｃ）及び図７（Ｄ）に示す電流を合計したものであり、実際の低圧電源１２０の出力電流を示している。図７（Ｅ）に示す様に、各モータへの出力電流が相殺しあい、低圧電源１２０の出力電流の変動は、図７（Ｃ）及び図７（Ｄ）に示す、各モータへの出力電流の変動より小さくなる。したがって、図７（Ｆ）に示す様に、低圧電源１２０の出力電圧のリプルも小さくなる。

図８は、処理部５１が実行する、本実施形態による２つのモータ＃１及び＃２のロータ７２の位置検知処理のフローチャートである。なお、図８のフローチャートにおいて"期間"とは、Ａ期間及びＢ期間の総称である。Ｓ１０で、処理部５１は、モータ＃１に対し、最初の励磁相のＡ期間の励磁を開始し、Ｓ１１で、当該Ａ期間が終了するまで待機する。Ａ期間が終了すると、Ｓ１２で、処理部５１は、モータ＃１に対しては、Ｂ期間の励磁を開始し、モータ＃２に対しては、Ａ期間の励磁を開始し、Ｓ１３で、当該期間が終了するまで待機する。期間が終了すると、Ｓ１４で、処理部５１は、モータ＃１の全励磁相の励磁が終了したかを判定する。モータ＃１の全励磁相の励磁が終了していないと、処理部５１は、Ｓ１５で、モータ＃１の励磁相を変更する。その後、処理部５１は、Ｓ１６で、モータ＃１に対しては、Ａ期間の励磁を開始し、モータ＃２に対しては、Ｂ期間の励磁を開始し、Ｓ１７で、当該期間が終了するまで待機する。期間が終了すると、Ｓ１８で、処理部５１は、モータ＃２の励磁相を変更し、Ｓ１２から処理を繰り返す。一方、Ｓ１４で、モータ＃１の全励磁相の励磁が終了していると、処理部５１は、Ｓ１９で、モータ＃２に対し、最後の励磁相のＢ期間の励磁を開始し、Ｓ２０で、当該Ｂ期間が終了するまで待機する。Ｂ期間が終了すると、処理部５１は、図８の処理は終了する。その後、処理部５１は、モータ＃１及びモータ＃２それぞれについて、各励磁相における励磁電流のピーク値に基づき、ロータ７２の位置を判定する。

上記構成により、複数のモータのロータ位置を検知する場合における低圧電源１２０の電圧降下やリプルを低減できる。また、複数のモータのロータ位置の検知を並行して実行するため、１つのモータに対する検知処理が終了してから次のモータに対する検知処理を開始する方法と比較して検知時間を短縮することができる。

なお、本実施形態では、一方のモータのＡ期間と、他方のモータのＢ期間を、同じタイミングで開始しているが、開始タイミングは同時である必要はない。例えば、一方のモータのＡ期間と、他方のモータのＢ期間とに重複期間を設けることで、一方のモータのＡ期間と、他方のモータのＡ期間とが一致している場合と比較して低圧電源１２０の電圧降下やリプルを低減することができる。具体的には、モータ＃１の第１励磁相の励磁を第１タイミングで開始し、モータ＃１の第１励磁相の次に励磁する第２励磁相の励磁を第２タイミングで開始するものとする。この場合、モータ＃２のある励磁相の励磁を、第１タイミングより後であり、かつ、第２タイミングより前の第３タイミングに開始する構成とすることができる。なお、図７は、モータ＃１の第１励磁相の励磁がＡ期間からＢ期間に切り替わったときを第３タイミングとした場合を示している。

また、本実施形態では、Ａ期間及びＢ期間において、ＰＷＭ信号のデューティを一定としたが、Ａ期間及びＢ期間それぞれにおいて、デューティを変化させることもできる。例えば、Ａ期間及びＢ期間それぞれにおいて、ＰＷＭ信号のデューティを正弦波状に変化させることができる。なお、ＰＷＭ信号のデューティを正弦波状に変化させる場合、期間の開始時と終了時には、デューティを０とし、期間の中間においてデューティが最大となる様に変化させる。また、Ａ期間及びＢ期間それぞれにおいて、ＰＷＭ信号のデューティを三角波状や、台形波状に変化させることもできる。また、本実施形態は、３相の内の２相に励磁電流が流れる様にするものであったが、３相を同時に励磁することもできる。また、本実施形態では、各励磁相を連続して励磁するものであったが、励磁相の変更の際に、励磁しない期間を設けることもできる。

また、本実施形態では、励磁電流のピーク値を検知することでコイルのインダクタンスを判定し、これにより、ロータ位置を検知していた。つまり、本実施形態では、コイルのインダクタンスの変化に応じて変化する物理量として、所定時間だけ励磁した際の励磁電流のピーク値を使用していた。しかしながら、検知する物理量は、インダクタンスの変化に応じて変化するものであれば良く、励磁電流のピーク値に限定されない。例えば、インダクタンスは、励磁電流の変化の速さにより検知することができる。例えば、図９（Ａ）に示す様に、Ａ期間において、ＰＷＭ信号を出力してから、電流値が所定の閾値Ｉｔｈ１に達するまでの時間Ｄ１を測定することで、励磁電流の変化の速さを検知することができる。また、図９（Ｂ）に示す様に、Ａ期間において、ＰＷＭ信号を出力した後、励磁電流が所定の閾値Ｉｔｈ２に達してから閾値Ｉｔｈ３に達するまでの時間Ｄ２を測定することで、励磁電流の変化の速さを検知することができる。さらに、図９（Ｃ）に示す様に、Ｂ期間において、ＰＷＭ信号を出力した後、励磁電流が所定の閾値Ｉｔｈ４に達してから閾値Ｉｔｈ５に達するまでの時間Ｄ３を測定することで、励磁電流の変化の速さを検知することができる。

＜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。本実施形態において、画像形成装置１０は、３つ以上のモータのロータ位置の検知処理を並行して行う。まず、モータ＃１、＃２及び＃３の３つのモータのロータ位置の検知処理を並行して行う場合について説明する。図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示す様に、本実施形態では、モータ＃２の位置検知励磁処理の開始タイミングを、モータ＃１に対してＡ期間と同じ長さだけ遅らせ、モータ＃３の位置検知励磁処理の開始タイミングを、モータ＃２に対しＡ期間と同じ長さだけ遅らせる。また、励磁相を変更する際、励磁を行わない非励磁期間を設ける。非励磁期間の長さは、Ａ期間及びＢ期間それぞれと同じである。つまり、３つのモータのうちの２つのモータが同時に励磁され、かつ、励磁される２つのモータの内の一方がＡ期間の間、他方をＢ期間とする。これにより、低圧電源１２０から２つのモータに出力される電流の変化が相殺しあい、低圧電源１２０の出力電流の変動は、図１０（Ｄ）に示す様に、各モータへの出力電流の変動より小さくなる。したがって、図１０（Ｅ）に示す様に、低圧電源１２０の出力電圧のリプルも小さくなる。

図１１は、処理部５１が実行する、本実施形態によるロータ７２の位置検知処理のフローチャートである。Ｓ３０で、処理部５１は、モータ＃１への励磁を開始し、Ｓ３１において、Ａ期間に対応する期間だけ待機する。なお、処理部５１は、モータ＃１への励磁を開始すると、図１０（Ａ）に示す様に、６つの励磁相の励磁を順に行う。なお、励磁相の切り替えの際には、非励磁期間を設ける。モータ＃１への励磁の開始後、Ａ期間に対応する期間が経過すると、Ｓ３２で、処理部５１は、モータ＃２への励磁を開始し、Ｓ３３において、Ａ期間に対応する期間だけ待機する。なお、処理部５１は、モータ＃２への励磁を開始すると、図１０（Ｂ）に示す様に、６つの励磁相の励磁を順に行う。なお、励磁相の切り替えの際には、非励磁期間を設ける。Ａ期間に対応する期間が経過すると、Ｓ３４で、処理部５１は、モータ＃３への励磁を開始し、Ｓ３５において、モータ＃３への励磁を開始する。なお、処理部５１は、モータ＃３への励磁を開始すると、図１０（Ｃ）に示す様に、６つの励磁相の励磁を順に行う。なお、励磁相の切り替えの際には、非励磁期間を設ける。モータ＃３への励磁を開始すると、処理部５１は、モータ＃３の全励磁相の励磁が完了するまでＳ３５で待機する。モータ＃３の全励磁相の励磁が完了すると、処理部５１は、図１１の処理を終了させ、モータ＃１〜＃３それぞれについて、各励磁相における励磁電流のピーク値に基づき、ロータ７２の位置を判定する。

本実施形態では、３つのモータのＡ期間又はＢ期間を開始するタイミングをそれぞれ同時としている。しかしながら、本実施形態において、それぞれの開始タイミングは同時に限定されず、異なるタイミングであっても良い。

なお、３つのモータのロータの位置を並行して検知する方法を図１０及び図１１により具体的に説明したが、同様の方法により４つ以上のモータのロータ位置を並行して検知することができる。以下では、より一般化して、低圧電源１２０からの入力電圧で動作する複数のモータの内の、第１モータから第Ｎモータ（Ｎは２以上の整数）に対する位置検知励磁処理を並行して行う場合について説明する。

まず、各モータの位置検知励磁処理における励磁相の励磁の順番は任意である。つまり、各モータの位置検知励磁処理における励磁相の励磁の順番は、総て同じであっても、総て異なるものであっても、同じものと異なるものが混在しても良い。例えば、Ｎ個のモータの内の（Ｎ−１）個のモータについては同じ順序で励磁するが、１個のモータについては異なる順序とすることができる。なお、各励磁相は励磁期間だけ励磁される。励磁期間とは、Ａ期間とＢ期間との和である。また、各励磁相は、励磁周期ごとに励磁が開始される。Ｎ＝３である図１０の例において、励磁周期は、励磁期間と非励磁期間との和である。図１０の例においては、Ｎ＝３であるため、非励磁期間は、Ａ期間及びＢ期間それぞれと等しく、励磁期間の半分である。しかしながら、より一般的には、非励磁期間は、励磁期間の半分の期間に、（Ｎ−２）を乗じた期間とすることができる。なお、Ｎ＝２である第一実施形態の図７の例において非励磁期間は０であり、励磁期間と励磁周期は等しい。

処理部５１は、第１モータから第Ｎモータそれぞれのロータ位置を検知する際、少なくとも１つのモータに対する位置検知励磁処理の開始タイミングを、他の少なくとも１つのモータに対する位置検知励磁処理の開始タイミングより遅らせる。なお、遅らせる期間は、励磁期間より短い期間とする。言い換えると、処理部５１は、少なくとも１つのモータのＢ期間が、その他のモータのＡ期間と重複期間を有する様に制御する。これにより、第１モータから第Ｎモータそれぞれに対する位置検知励磁処理の開始タイミングを同じとすることと比較して、低圧電源１２０のリプルを抑えることができる。なお、例えば、少なくとも１つのモータのＢ期間が、その他のモータのＡ期間と一致する様にすることで、より低圧電源１２０のリプルを抑えることができる。

また、低圧電源１２０のリプルをさらに抑えるため、第１モータから第Ｎモータそれぞれの位置検知励磁処理の開始タイミングを異ならせる構成とすることができる。例えば、処理部５１は、第ｋモータ（ｋは１からＮ−１までの整数）の位置検知励磁処理を開始した後に、第（ｋ＋１）モータの位置検知励磁処理を開始するものとする。このとき、処理部５１は、第１モータの位置検知励磁処理を開始してから第Ｎモータの位置検知励磁処理を開始するまでの期間を、励磁周期未満とする。この構成により、総てのモータの位置検知励磁処理が終了するまでの時間が長くなることを防ぎながら、低圧電源１２０のリプルを抑えることができる。また、例えば、処理部５１は、第ｋモータのＢ期間と第（ｋ＋１）モータのＡ期間とが重複期間を有する様に、第１モータから第Ｎモータそれぞれに対する位置検知励磁処理を開始する。この構成により、低圧電源１２０から各モータへの出力電流が効果的に相殺され、低圧電源１２０のリプルを抑えることができる。図１０の例においては、第（ｋ＋１）モータの位置検知励磁処理の開始タイミングを、第ｋモータの位置検知励磁処理の開始タイミングよりＡ期間（＝Ｂ期間）だけ遅らせている。なお、位置検知励磁処理における励磁期間は、総てのモータで同じであっても、モータ毎に異なるものであっても良い。同様に、励磁周期は、総てのモータで同じであっても、モータ毎に異なるものであっても良い。

本実施形態においては、各モータの励磁相を切り替える際に非励磁期間を設けている。非励磁期間により、励磁電流は略零の状態により近づく。励磁電流が流れている状態で次の励磁相の励磁を開始すると、当該測定における電流値に影響する。したがって本実施形態のように、非励磁期間の経過後に次の励磁相の励磁を開始することにより、励磁電流の検知精度を向上できる。その結果、コイルのインダクタンスの検知精度が高まり、ロータ位置検知の精度も高めることができる。または、励磁電流が略零になるまで待ち時間を設けている場合には、その待ち時間のときに他のモータのコイルを励磁しているため、全体としてロータ位置の検知時間を短縮できる。

以上、複数のロータの位置検知処理において、各モータの励磁電流が増加する期間と減少する期間が一致しない様に制御することで、低圧電源１２０のリプルを抑えることができる。

＜第三実施形態＞
続いて、第三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。図１２は、本実施形態における、モータ１５１及びモータ１５２に対する位置検知励磁処理の説明図である。なお、以下の説明においても、モータ１５１をモータ＃１とも表記し、モータ１５２をモータ＃２とも表記する。第一実施形態及び第二実施形態においては、複数のモータそれぞれの位置検知励磁処理におけるＰＷＭ信号の周波数を同じとする必要はなく、ＰＷＭ信号を切り替えるタイミング（ハイレベルとローレベルとの切り替えタイミング）も同期させる必要はなかった。本実施形態においては、複数のモータそれぞれの位置検知励磁処理におけるＰＷＭ信号の周波数を同じとし、ＰＷＭ信号を切り替えるタイミングについても同期させる。図１２（Ａ）〜図１２（Ｆ）は、モータ＃１の励磁のＡ期間、よって、モータ＃２の励磁のＢ期間を示している。なお、モータ＃１についてはＸ１−Ｙ１相を励磁し、モータ＃２についてはＸ２−Ｙ２相を励磁しているものとする。また、図中の第１サブ期間は、ハイ側のスイッチング素子を駆動するＰＷＭ信号がハイレベルの期間に対応し、第２サブ期間は、ハイ側のスイッチング素子を駆動するＰＷＭ信号がローレベルである期間に対応する。したがって、第１サブ期間と第２サブ期間は交互に繰り返される。

モータ＃１はＡ期間であるため、第１サブ期間の間、Ｘ１相のハイ側のスイッチング素子がオンとなり、モータ＃１の励磁電流は増加する。一方、第２サブ期間の間、Ｘ１相のロー側のスイッチング素子がオンとなり、モータ＃１の励磁電流は減少する。一方、モータ＃２はＢ期間であるため、第１サブ期間及び第２サブ期間の両方においてモータ＃２の励磁電流は減少する。しかしながら、第１サブ期間では、Ｙ２相のハイ側のスイッチング素子がオンとなり、第２サブ期間では、Ｙ２相のロー側のスイッチング素子がオンとなるため、第１サブ期間におけるモータ＃２の励磁電流の減少速度は、第２サブ期間より大きくなる。したがって、モータ＃１及びモータ＃２の励磁電流は、それぞれ、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）の様に変化する。具体的には、モータ＃１については、サブ期間毎に増加と減少を繰り返しながら、全体として励磁電流は増加する。一方、モータ＃２については、常に励磁電流は減少するが、サブ期間毎に減少速度が変化する。

図１２（Ｃ）及び図１２（Ｄ）は、低圧電源１２０からモータ＃１及びモータ＃２に供給される電流を示している。低圧電源１２０からの実際の出力電流は、図１２（Ｃ）及び図１２（Ｄ）に示す電流を合計したものであり、図１２（Ｅ）に示す通りとなる。図１２（Ｅ）に示す様に、第一実施形態と同様に、複数のモータへの電流が相殺され、低圧電源１２０からの出力電流の変化が小さくなる。よって、図１２（Ｆ）に示す様に、低圧電源１２０の出力電圧のリプルが抑えられる。

特に、本実施形態では、複数のモータそれぞれの励磁のためのＰＷＭ信号を同期させるため、モータ＃１の励磁電流が増加する期間と、モータ＃２の励磁電流がより大きく減少する期間が一致する。よって、ＰＷＭ信号を非同期とする場合と比較して、低圧電源１２０の出力電流の変化をより抑えることができ、低圧電源１２０の電圧リプルをより低減することができる。

［その他の実施形態］
なお、上記各実施形態では、画像形成装置１０の一構成要素であるためモータ制御部４１と表記したが、モータ制御部４１を１つの装置としてモータ制御装置とすることもできる。また、制御部４０及びモータ制御部４１を含む装置をモータ制御装置とすることもできる。また、上記実施形態において、モータ１５１、１５２は、感光体１１といった、画像形成装置１０の画像形成に関する回転部材を回転させるものであったが、記録材Ｐを搬送するためのモータに対しても本発明を適用できる。また、モータ１５１の構成は、図４に示す構成に限定されず、他の極数や相数のモータであっても良い。

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。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

６０：３相インバータ、５１：処理部

Claims (18)

1. 入力電圧に基づき、第１モータから第Ｎモータ（Ｎは２以上の整数）を含む複数のモータそれぞれの複数の励磁相を励磁する励磁手段と、
   前記第１モータから前記第Ｎモータそれぞれについて、前記励磁手段を制御して、前記複数の励磁相を順に励磁周期ごとに励磁期間ずつ励磁する検知励磁処理を行うことで、前記第１モータから前記第Ｎモータそれぞれのロータ位置を検知する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記第１モータから前記第Ｎモータそれぞれのロータ位置を検知する場合、前記第１モータから前記第Ｎモータの内の少なくとも１つのモータの前記検知励磁処理の開始タイミングを、他の１つのモータの前記検知励磁処理の開始タイミングより、前記励磁期間より短い期間だけ遅らせることを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記制御手段は、前記第１モータから前記第Ｎモータそれぞれのロータ位置を検知する際、前記第１モータから前記第Ｎモータそれぞれの前記検知励磁処理の開始タイミングを異ならせ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. 前記制御手段は、第ｋモータ（ｋは１からＮ−１までの整数）の前記検知励磁処理を開始した後に、第（ｋ＋１）モータの前記検知励磁処理を開始し、
   前記第１モータの前記検知励磁処理を開始してから前記第Ｎモータの前記検知励磁処理を開始するまでの期間は、前記励磁周期未満であ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. 前記励磁期間は、励磁電流が増加する第１期間と、当該第１期間に続き、前記励磁電流が減少する第２期間と、を含み、
   前記制御手段は、前記第ｋモータの前記第２期間と前記第（ｋ＋１）モータの前記第１期間とが重複期間を有する様に、前記第１モータから前記第Ｎモータそれぞれに対する前記検知励磁処理を開始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Ｎは２であり、
   前記励磁周期は、前記励磁期間に等しいことを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
6. 前記第１期間と前記第２期間は等しく、
   前記制御手段は、第２モータの前記検知励磁処理の開始タイミングを、前記第１モータの前記検知励磁処理の開始タイミングより前記第１期間だけ遅らせ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. 前記励磁周期は、前記励磁期間と非励磁期間との和であり、
   前記非励磁期間は、前記励磁期間の半分の期間に（Ｎ−２）を乗じた期間であることを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
8. 前記第１期間と前記第２期間は等しく、
   前記制御手段は、前記第（ｋ＋１）モータの前記検知励磁処理の開始タイミングを、前記第ｋモータの前記検知励磁処理の開始タイミングより前記第１期間だけ遅らせることを特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。
9. 前記複数の励磁相を励磁する順序は、前記第１モータから前記第Ｎモータそれぞれで同じであることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
10. 前記第１モータから前記第Ｎモータの少なくとも１つのモータの前記複数の励磁相を励磁する順序は、他のモータとは異なることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
11. 入力電圧に基づき、複数のモータそれぞれの複数の励磁相を励磁する励磁手段と、
    前記複数のモータそれぞれについて、前記励磁手段を制御して、前記複数の励磁相の各励磁相を順に励磁期間ずつ励磁することで、前記複数のモータそれぞれのロータ位置を検知する制御手段と、を備え、
    前記励磁期間は、励磁電流が増加する第１期間と、当該第１期間に続き、前記励磁電流が減少する第２期間とを、含み、
    前記制御手段は、前記複数のモータそれぞれのロータ位置を検知する場合、前記複数のモータの内の第１モータの前記第２期間が、前記複数のモータの内の第２モータの前記第１期間と重複期間を有する様に前記励磁手段を制御することを特徴とするモータ制御装置。
12. 前記第１期間と前記第２期間は等しく、
    前記制御手段は、前記第１モータの励磁が前記第２期間である間、前記第２モータの励磁が前記第１期間となる様に、前記励磁手段を制御す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. 前記第１期間は、前記励磁電流が増加する第１サブ期間と、前記励磁電流が減少する第２サブ期間と、を有し、
    前記第２期間は、前記励磁電流が減少する第３サブ期間と、前記第３サブ期間より前記励磁電流の減少速度が小さい第４サブ期間と、を有し、
    前記第１期間においては、前記第１サブ期間と前記第２サブ期間とが交互に繰り返されながら、前記第１期間の全体において前記励磁電流は増加し、
    前記第２期間においては、前記第３サブ期間と前記第４サブ期間とが交互に繰り返されることを特徴とする請求項１２に記載のモータ制御装置。
14. 前記制御手段は、前記第１モータの励磁の前記第３サブ期間と、前記第２モータの励磁の前記第１サブ期間が一致し、前記第１モータの励磁の前記第４サブ期間と、前記第２モータの励磁の前記第２サブ期間とが一致する様に、前記励磁手段を制御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. 入力電圧に基づき、第１モータ及び第２モータを含む複数のモータそれぞれの複数の励磁相を励磁する励磁手段と、
    前記複数のモータそれぞれについて、前記励磁手段を制御して、前記複数の励磁相の各励磁相を順に励磁することで、前記複数のモータそれぞれのロータ位置を検知する制御手段と、を備え、
    前記制御手段は、前記複数のモータそれぞれのロータ位置を検知する場合、前記第１モータの前記複数の励磁相の内の第１励磁相の励磁を開始する第１タイミングより後であり、かつ、前記第１モータの前記第１励磁相の次に励磁する第２励磁相の励磁を開始する第２タイミングより前の第３タイミングにおいて、前記第２モータの前記複数の励磁相の内の１つの励磁相の励磁を開始することを特徴とするモータ制御装置。
16. 前記複数の励磁相の各励磁相を励磁する励磁期間は、励磁電流が増加する第１期間と、当該第１期間に続き、前記励磁電流が減少する第２期間とを、含み、
    前記第３タイミングは、前記第１モータの前記第１励磁相の励磁が前記第１期間から前記第２期間に切り替わったときであることを特徴とする請求項１５に記載のモータ制御装置。
17. 前記制御手段は、前記複数の励磁相の各励磁相を励磁した際の励磁電流に基づき前記ロータ位置を検知することを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
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複数のモータと、
    前記複数のモータを制御する請求項１から１７のいずれか１項に記載のモータ制御装置と、
    を備えていることを特徴とする画像形成装置。

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