JP2020120468A - モータ制御装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータ停止位置の検知に要する時間を短くする技術を提供する。【解決手段】モータ制御装置は、モータの複数の励磁相を励磁する励磁手段と、前記複数の励磁相を構成する複数のコイルの少なくとも１つのコイルのインダクタンスに応じて変化する物理量を、前記複数の励磁相それぞれを励磁した際に測定する測定手段と、前記励磁手段を制御して前記複数の励磁相を所定の順番に従って順に励磁し、各励磁において前記測定手段が測定した測定値と第１閾値とを比較することで、前記複数の励磁相から第１励磁相を判定し、前記モータのロータの回転位置を、前記第１励磁相を励磁した際に前記ロータが停止する回転位置であると判定する制御手段と、を備えている。【選択図】図８

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の一つとして用いられるＤＣブラシレスモータには、特許文献１に記載されている様に、ロータ位置を検出するためのホール素子を有さないセンサレス型のものがある。モータの起動処理においては、起動時の脱調や逆回転を防ぐため、ロータの停止位置（以下、ロータ停止位置と呼ぶ。）に応じた処理が行われる。このため、センサレス型モータの起動処理においては、ロータ停止位置の検知が行われる。特許文献２は、コイルに電圧を短時間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２００３−７９１８４号公報 特開２０１５−１０４２６３号公報

具体的には、特許文献２は、３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のコイルの内の２つのコイルの順列である６つの励磁相を順に励磁することで、ロータ停止位置の検知を行うことを開示している。この様に、特許文献２の構成では、ロータ停止位置の検知のために、総ての励磁相を順に励磁する必要があり、ロータ停止位置の検知に要する時間が長くなる。

本発明は、ロータ停止位置の検知に要する時間を短くす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、モータの複数の励磁相を励磁する励磁手段と、前記複数の励磁相を構成する複数のコイルの少なくとも１つのコイルのインダクタンスに応じて変化する物理量を、前記複数の励磁相それぞれを励磁した際に測定する測定手段と、前記励磁手段を制御して前記複数の励磁相を所定の順番に従って順に励磁し、各励磁において前記測定手段が測定した測定値と第１閾値とを比較することで、前記複数の励磁相から第１励磁相を判定し、前記モータのロータの回転位置を、前記第１励磁相を励磁した際に前記ロータが停止する回転位置であると判定する制御手段と、を備えていることを特徴とするモータ制御装置。

本発明によると、ロータ停止位置の検知に要する時間を短くすることができる。

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。 一実施形態による励磁相とロータ停止位置との関係を示す図。 一実施形態による励磁相と合成インダクタンス及び励磁電流との関係を示す図。 一実施形態による高速回転中のロータ位置検出の説明図。 一実施形態による励磁相の励磁方法と、励磁電流を示す図。 一実施形態によるロータ停止位置の検知処理の説明図。 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及び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。モータ１５１は、不図示のギア機構を介して感光体１１、帯電部１２、現像ローラ１５、一次転写部１６及び駆動ローラ２０を回転させる。

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。

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。カウンタ５４は、基準クロック生成部５６が水晶発振子５０を使用して生成した基準クロックに基づきカウント動作を行う。カウンタ５４によるカウント値は、入力されたパルスの周期の計測や、時間の管理を行うために使用される。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のスイッチング素子は、例えば、ＦＥＴであり、ＰＷＭ信号により駆動されることで、モータ１５１の複数のコイル７３（Ｕ相）、７４（Ｖ相）及び７５（Ｗ相）に励磁のための電流を供給する。このように、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。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、励磁電流を示す電圧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。また、モータ制御部４１のコンパレータ６４は、各コイル７３、７４、７５が共に接続される接続点である中性点７６と、各コイル７３、７４、７５の他端の電圧とを比較して比較結果を処理部５１の割り込みポート５７に出力する。つまり、コンパレータ６４は、各コイル７３、７４、７５の誘起電圧の方向を示す信号を処理部５１に出力する。なお、コンパレータ６４の入力部分には、適宜、フィルタを設けることができる。また、コンパレータ６４を使用するのではなく、処理部５１において、各コイル７３、７４、７５の両端の電圧を比較しても良い。

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、励磁されているコイル７３、７４、７５の組み合わせ、つまり励磁相によって決まる。なお、本実施形態では、Ｘ−Ｙ相を励磁すると、Ｘ相のコイルからＹ相のコイルに向けて励磁電流が流れ、このとき、Ｘ相のコイルがＮ極となり、Ｙ相のコイルがＳ極となるものとする。したがって、Ｕ−Ｖ相を励磁すると、ロータ７２は、図４（Ａ）に示す位置で停止する。Ｕ−Ｗ相を励磁すると、ロータ７２は、図４（Ｂ）に示す位置で停止する。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。図４（Ａ）〜（Ｆ）は、それぞれ、Ｕ−Ｖ相、Ｕ−Ｗ相、Ｖ−Ｗ相、Ｖ−Ｕ相、Ｗ−Ｕ相、Ｗ−Ｖ相を励磁し、よって、ロータ７２が対応する励磁相の位置で停止している状態を示している。

なお、ロータ７２を回転させる場合、処理部５１は、ロータ７２の回転方向に応じて、図４の右回り又は左回り方向に沿って順に励磁する。例えば、図４の右回りの場合、Ｕ−Ｖ相、Ｕ−Ｗ相、Ｖ−Ｗ相、Ｖ−Ｕ相、Ｗ−Ｕ相、Ｗ−Ｖ相、Ｕ−Ｖ相、・・・の順で励磁を繰り返す。以下、この励磁の順序において、ある励磁相に隣接する２つの励磁相を、当該励磁相の隣接励磁相と表現する。同様に、ある励磁相を励磁した際のロータ７２の停止位置に対し、当該励磁相の隣接励磁相を励磁した際のロータ７２の停止位置を隣接位置と表現する。例えば、Ｗ−Ｖ相の位置と、Ｕ−Ｗ相の位置は、それぞれ、Ｕ−Ｖ相の隣接位置である。

一般的に、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場合には小さくなり、透磁率に比例するコイルのインダクタンスも小さくなる。例えば、図４（Ａ）に示す様に、Ｕ相のコイル７３の対向位置に、ロータ７２のＳ極のみが対向する様にロータ７２が停止しているものとする。この場合、ロータ７２による外部磁界の影響が大きいため、コイル７３のインダクタンスの低下率が大きくなる。また、このインダクタンスの低下率は、Ｕ相のコイル７３に流す電流の向きによっても変化する。具体的には、コイル７３に流す電流による磁界の方向をロータ７２からの外部磁界と同じ方向にすると、逆方向とするよりインダクタンスの低下率が大きくなる。よって、図４（Ａ）の場合、Ｕ相のコイル７３がＮ極となる様に励磁すると、Ｕ相のコイル７３がＳ極となる様に励磁した場合よりインダクタンスの低下率が大きくなる。

一方、図４（Ａ）の状態において、Ｗ相のコイル７５には、ロータ７２のＳ極とＮ極の両方が対向している。よって、ロータ７２による外部磁界の影響が小さく、コイル７５のインダクタンスの低下率は、コイル７３より小さくなる。このように、ある励磁相を励磁した場合の合成インダクタンスは、ロータ７２の回転位置により異なる値となる。図５（Ａ）は、ロータ７２が図４（Ａ）に示すＵ−Ｖ相の位置で停止している場合において、各励磁相を励磁した際に検出される合成インダクタンスの一例を示している。ロータ７２は、Ｕ−Ｖ相の位置に停止しているため、Ｕ−Ｖ相を励磁した際に検出される合成インダクタンスは、他の励磁相を励磁した際の合成インダクタンスより小さくなる。また、図５（Ｂ）は、ロータ７２が図４（Ａ）に示すＵ−Ｖ相の位置で停止している場合において、各励磁相を所定期間だけ励磁した際の励磁電流の最大値の一例を示している。励磁電流の大きさは、合成インダクタンスが小さい程、大きくなるため、Ｕ−Ｖ相を励磁した際の励磁電流は、他の励磁相を励磁した際の励磁電流より大きくなる。この様に、各励磁相を励磁した際の励磁電流から、各励磁相の合成インダクタンスの相対的な大小関係を判定でき、これにより、ロータ７２の回転位置を判定することができる。以下の説明において、ロータ７２の回転位置を判定するための励磁を、位置判定励磁と呼ぶものとする。

続いて、モータ１５１が、コイル７３〜７５に十分な誘起電圧を生じさせる速度で回転している場合のロータ７２の回転位置の検知について図６を用いて説明する。図６のインバータ出力−中性点間電圧は、ロータ７２を回転させている際の、各コイル７３〜７５それぞれの両端の電圧の時間変化の概略を示している。また、コンパレータ出力は、図３のコンパレータ６４の出力を示している。処理部５１は、図６に示すコンパレータ６４の出力の立ち上がり及び立下り点によりロータ７２の回転位置を検知することができる。

ロータ７２が停止している、或いは、その回転速度がコイル７３〜７５に十分な誘起電圧を生じさせない場合においてロータ７２を回転させる際、処理部５１は、まず、ロータ停止位置を判定する。そして、処理部５１は、判定したロータ停止位置を起点として、図４に示す順番で励磁する、所謂、強制転流制御を行う。強制転流制御は、オープンループ制御である。本実施形態では、ロータ７２の回転を停止させる際、ロータ７２の回転速度が基準速度以下となってから停止するまでの間、処理部５１は、強制転流による回転制御を行う。そして、処理部５１は、ロータ７２が、所定の基準位置で停止する様にモータ１５１を制御する。以下の説明では、この基準位置をＵ−Ｖ相の位置とするが、基準位置は、他の位置であっても良い。また、以下の説明において基準位置に対応する励磁相を基準励磁相と呼ぶものとする。

処理部５１は、ロータ７２を回転させる際、ロータ７２の停止位置が、依然、基準位置、本例では、Ｕ−Ｖ相の位置であるかを判定するために、基準励磁相、本例ではＵ−Ｖ相の位置判定励磁を行う。Ｕ−Ｖ相を位置判定励磁する場合、処理部５１は、励磁の前半期間（Ａ期間）においては、ＰＷＭポート５８のＵ−Ｈ端子から図７（Ａ）の様にデューティが変化するＰＷＭ信号を出力する。具体的には、Ａ期間においては、Ｕ−Ｈ端子から出力するＰＷＭ信号のデューティを正弦波状に変化させる。なお、この正弦波の半周期はＡ期間の長さに対応し、振幅の最大値は、例えば、８０％とする。なお、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、Ｖ相のコイルの一端を所定電位（ＧＮＤ）に接続する。なお、その他の端子はロー（デューティが０％）とする。また、励磁の後半期間（Ｂ期間）においては、ＰＷＭポート５８のＶ−Ｈ端子から図７（Ｂ）の様にデューティが変化するＰＷＭ信号を出力する。具体的には、Ｂ期間においては、Ｖ−Ｈ端子から出力するＰＷＭ信号のデューティを正弦波状に変化させる。この正弦波の半周期もＢ期間の長さとし、振幅の最大値は、例えば、５０％とする。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、Ｕ相のコイルの一端を所定電位（ＧＮＤ）に接続する。なお、その他の端子はロー（デューティが０％）とする。このとき、Ｕ−Ｖ相に流れる励磁電流は、図７（Ｃ）のように正弦波状となる。また、図７におけるＡ期間およびＢ期間の時間幅は、ロータ７２が回転しない時間幅を上限とし、本例では、５ｍｓとしている。

処理部５１は、Ａ期間及びＢ期間において、所定の期間毎、例えば２５μｓ毎にＵ−Ｖ相に流れる励磁電流を測定し、測定した励磁電流の積算処理を行う。この励磁電流を積算処理した測定値を、以下では励磁電流積算値と表記する。本実施形態では、Ｕ−Ｖ相を位置判定励磁した際の励磁電流積算値が、予め決められた第１閾値よりも大きい場合、ロータ７２がＵ−Ｖ相の位置に停止していると判定する。一方、Ｕ−Ｖ相を位置判定励磁したときの励磁電流積算値が、第１閾値以下である場合、処理部５１は、ロータ７２の停止位置はＵ−Ｖ相の位置ではないと判定する。なお、本実施形態では、励磁電流積算値を、コイル７３〜７５のインダクタンスの大きさに応じて変化する物理量として測定・検知していた。ここで、励磁電流積算値は、インダクタンスが小さくなる程、大きくなる値である。このため、本実施形態では、Ｕ−Ｖ相を位置判定励磁した際の励磁電流積算値が、予め決められた第１閾値よりも大きい場合、ロータ７２がＵ−Ｖ相の位置に停止していると判定している。しかしながら、合成インダクタインスが小さくなる程、小さくなる測定値を使用する場合、Ｕ−Ｖ相を位置判定励磁した際の測定値が、予め決められた第１閾値よりも小さい場合、ロータ７２がＵ−Ｖ相の位置に停止していると判定することになる。

本実施形態において、ロータ７２の停止位置がＵ−Ｖ相の位置ではないと判定すると、処理部５１は、所定の順序に従って他の励磁相を励磁して励磁電流積算値を測定し、第１閾値と比較する。この所定の順序は、例えば、図８に示す順序とすることができる。図８の順序に従う場合、処理部５１は、ロータ７２の停止位置がＵ−Ｖ相の位置ではないと判定すると、まず、Ｕ−Ｗ相を位置判定励磁し、励磁電流積算値と第１閾値を比較する。Ｕ−Ｗ相を位置判定励磁したときの励磁電流積算値が、第１閾値よりも大きい場合、処理部５１は、ロータ７２がＵ−Ｗ相の位置に停止していると判定する。処理部５１は、ロータ７２がＵ−Ｗ相の位置に停止していると判定すると、この所定の順序に従う位置判定励磁を終了する。一方、図８に示す様に、Ｕ−Ｗ相を位置判定励磁したときの励磁電流積算値が、第１閾値以下である場合、処理部５１は、ロータ７２の停止位置はＵ−Ｗ相の位置ではないと判定する。この場合、処理部５１は、図８に示す順序に従ってＷ−Ｖ相を位置判定励磁し、励磁電流積算値と第１閾値とを比較する。Ｗ−Ｖ相を位置判定励磁したときの励磁電流積算値が、図８に示す様に、第１閾値よりも大きい場合、処理部５１は、ロータ７２の停止位置はＷ−Ｖ相の位置であると判定し、以後の励磁相に対する位置判定励磁を停止する。なお、Ｗ−Ｖ相を位置判定励磁したときの励磁電流積算値が、第１閾値以下である場合、励磁電流積算値が第１閾値より大きくなるまで、順に、図８に示す励磁順に従い位置判定励磁を行う。

以上の構成により、モータ１５１の駆動開始前毎に、常に、総ての励磁相の位置判定励磁を行う必要がなくなり、より少ない励磁相に対する位置判定励磁のみでロータ７２の回転位置を判定することが可能になる。よって、ロータ７２の停止位置の判定に要する時間を平均的に短縮することができる。

なお、図８に示す様に、位置判定励磁を行う順序は、基準励磁相を最初に励磁する励磁相とし、その後は、６つの励磁相の内、基準励磁相との電気角の差が近い順に行う構成とすることができる。具体的には、Ｕ−Ｗ相及びＷ−Ｖ相は、それぞれ、Ｕ−Ｖ相との電気角の差が最も小さい励磁相である。また、Ｖ−Ｗ相及びＷ−Ｕ相は、それぞれ、Ｕ−Ｖ相との電気角の差が２番目に小さい励磁相である。さらに、Ｖ−Ｕ相は、Ｕ−Ｖ相との電気角の差が最も大きい励磁相である。言い換えると、６つの励磁相の位置の内、基準位置との角度が小さい位置にロータ７２を停止させる励磁相ほど、位置判定励磁を行う順序を早くする。本実施形態では、ロータ７２を基準位置に停止させるため、ロータ７２が振動等によりその後に動いたとしても、基準位置との距離が近い位置で停止している可能性が高い。したがって、上記の順序で位置判定励磁を行うことで、励磁電流積算値が第１閾値を超える励磁相を、早い段階で見つけることができ、ロータ７２の停止位置の判定に要する時間を平均的に短縮することができる。

なお、位置判定励磁を行う順序は、図８に示す順序に限定されず、例えば、ロータ７２を回転させる際に励磁する順序と同じ順序といった、他の順序であっても良い。

また、本実施形態では、インダクタンスの変化に応じて変化する物理量として、励磁相を所定時間だけ励磁した際の励磁電流の積分値である励磁電流積算値を使用していた。しかしながら、インダクタンスの変化に応じて変化する物理量の測定値は、励磁電流積算値に限定されない。例えば、図７（Ｃ）に示す励磁電流のピーク値（最大値）や、励磁開始から所定期間後における励磁電流値や、励磁開始から励磁電流の値が所定値に達するまでの時間等を測定値として使用することができる。なお、上述した様に、測定値がインダクタンスの増加に応じて増加する値であるか、減少する値であるかにより、閾値との大小関係と判定結果は異なる。また、本実施形態では、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示す様に、ＰＷＭ信号のデューティを正弦波状に変化させたが、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（Ｕ、Ｖ、Ｗ）モータの励磁相として、６つの励磁相を使用するものであってが、本発明は、任意の相数のモータに適用でき、かつ、励磁相に含まれるコイルの数も、２つに限定されない。

また、本実施形態では、ロータ７２を停止させる際、処理部５１は、ロータ７２が基準位置で停止する様に制御していた。しかしながら、ロータ７２を停止させた後、ロータ７２を基準位置に移動させる様に、処理部５１が強制転流制御を行う構成であっても良い。つまり、ロータ７２の回転駆動を開始する前までに、ロータ７２を基準位置に移動させれば良い。

さらに、ロータ７２を停止させる際、ロータ７２が基準位置で停止する様に制御しない構成とすることもできる。この場合においても、処理部５１は、基準励磁相を起点として、位置判定励磁で測定された励磁電流積算値が第１閾値を超えるまで、例えば、図８に示す順序で、各励磁相の位置判定励磁を行う。そして、処理部５１は、その励磁電流積算値が第１閾値を超えた励磁相に対応する回転位置が、ロータ７２の停止位置と判定する。この様な構成においても、常に、総ての励磁相の位置判定励磁を行う必要がなくなり、ロータ７２の停止位置の判定に要する時間を平均的に短縮することができる。

＜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。第一実施形態において、処理部５１は、１つの励磁相のみの位置判定励磁を行って、ロータ７２が当該励磁相の位置であるか否かを判定していた。本実施形態では、まず、基準励磁相を判定対象励磁相とし、判定対象励磁相と、当該判定対象励磁相と電気角的に隣接する２つの隣接励磁相の一方の隣接励磁相との２つの励磁相に対して位置判定励磁を順に行う。具体的には、本例では、Ｕ−Ｖ相が基準励磁相であるため、Ｕ−Ｖ相を判定対象励磁相とし、処理部５１は、Ｕ−Ｖ相と、Ｕ−Ｗ相又はＷ−Ｖ相の位置判定励磁を行う。以下の説明において、処理部５１は、Ｕ−Ｖ相とＵ−Ｗ相の位置判定励磁を行うものとする。このとき、処理部５１は、Ｕ−Ｖ相を位置判定励磁したときの第１励磁電流積算値と、Ｕ−Ｗ相を位置判定励磁したときの第２励磁電流積算値を測定する。そして、処理部５１は、判定対象励磁相に対応する第１励磁電流積算値が、予め決められた第１閾値よりも大きく、且つ、第２励磁電流積算値が第１閾値以下である場合、ロータ７２が判定対象励磁相であるＵ−Ｖ相の位置に停止していると判定する。なお、測定値がインダクタンスの増加に応じて増加するものであると、処理部５１は、Ｕ−Ｖ相を励磁した際の測定値が第１閾値よりも小さく、Ｕ−Ｗ相を励磁した際の測定値が第１閾値以上である場合、ロータ７２がＵ−Ｖ相の位置に停止していると判定する。上記条件を満たさない場合、処理部５１は、ロータ７２が判定対象励磁相であるＵ−Ｖ相の位置に停止していないと判定する。この場合、処理部５１は、例えば、図８に示す励磁の順序に従い判定対象励磁相を選択して、ロータ７２が判定対象励磁相の位置に停止しているか否かを判定することを繰り返す。

なお、隣接する２つの励磁相を励磁した際の２つの励磁電流積算値の差分と、第２閾値とを比較する構成とすることもできる。例えば、処理部５１は、まず、判定対象励磁相であるＵ−Ｖ相を位置判定励磁したときの第１励磁電流積算値と、Ｕ−Ｗ相を位置判定励磁したときの第２励磁電流積算値との第１差分を求める。そして、第１励磁電流積算値が第２励磁電流積算値より大きく、かつ、第１差分が第２閾値より大きいと、処理部は、ロータ７２が、判定対象励磁相であるＵ−Ｖ相の位置に停止していると判定する。上記条件を満たさない場合、処理部５１は、ロータ７２が判定対象励磁相であるＵ−Ｖ相の位置に停止していないと判定する。この場合、処理部５１は、例えば、図８に示す励磁の順序に従い判定対象励磁相を選択して、ロータ７２が判定対象励磁相の位置に停止しているか否かを判定することを繰り返す。

以上の構成により、モータ１５１の駆動開始前毎に、常に、総ての励磁相の位置判定励磁を行う必要がなくなり、より少ない励磁相に対する位置判定励磁のみでロータ７２の位置を判定することが可能になる。よって、ロータ７２の停止位置の判定に要する時間を平均的に短縮することができる。

＜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。第一実施形態においては、ロータ７２を基準位置で停止させる形態と、ロータ７２を基準位置で停止させない形態とについて説明した。本実施形態において、処理部５１は、ロータ７２を基準位置で停止させる。つまり、処理部５１は、ロータ７２を停止させる際、ロータ７２が基準位置で停止する様に制御するか、ロータ７２を停止させた後、ロータ７２を基準位置に移動させる制御を行う。

ロータ７２の停止時、その位置は、画像形成装置を移動させるといった、大きな振動が画像形成装置に加わると回転し得るが、通常の利用時には、ロータ７２に外部から力が加わることは稀である。したがって、本実施形態では、ロータ７２は、基本的には、基準位置の近傍で停止していることを前提とする。しかしながら、ロータ７２を回転させる際、ロータ７２の回転位置が、Ｕ−Ｖ相の位置とＵ−Ｗ相の位置との間であることや、Ｕ−Ｖ相の位置とＷ−Ｖ相の位置との間であることが生じ得る。

図９（Ａ）は、ロータ７２が、Ｕ−Ｖ相とＵ−Ｗ相の中間位置へ移動した状態を示している。図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の状態において、Ｕ−Ｖ相を位置判定励磁した状態を示し、図９（Ｃ）は、図９（Ａ）の状態において、Ｕ−Ｗ相を位置判定励磁励磁した状態を示している。図９（Ｂ）及び（Ｃ）において、Ｕ相のコイル７３（Ｎ極）には、ロータ７２のＳ極のみが対向している。しかしながら、図９（Ｂ）に示す様に、Ｕ−Ｖ相の位置判定励磁において、Ｖ相のコイル７４には、ロータ７２のＳ極及びＮ極が対向し、図９（Ｃ）に示す様に、Ｕ−Ｗ相の位置判定励磁において、Ｗ相のコイル７４には、ロータ７２のＳ極及びＮ極が対向している。したがって、図９（Ａ）の状態の場合、ロータ７２がＵ−Ｖ相の位置で停止している場合と比較して、Ｕ−Ｖ相を位置判定励磁した際の励磁電流積算値は小さくなる。なお、ロータ７２が、図９（Ａ）の位置で停止している場合、Ｕ−Ｖ相の位置判定励磁で得られる励磁電流積算値と、Ｕ−Ｗ相の位置判定励磁で得られる励磁電流積算値は同程度で、他の励磁相を励磁した際の励磁電流積算値より大きくなる。

このため、本実施形態において、処理部５１は、まず、基準励磁相を判定対象励磁相とし、判定対象励磁相と、判定対象励磁相の２つの隣接励磁相の位置判定励磁を行う。具体的には、本例では、Ｕ−Ｖ相が基準励磁相であるため、処理部５１は、Ｕ−Ｖ相と、Ｕ−Ｗ相及びＷ−Ｖ相の位置判定励磁を行う。そして、処理部５１は、判定対象励磁相であるＵ−Ｖ相の第１励磁電流積算値と、Ｕ−Ｗ相の第２励磁電流積算値と、Ｗ−Ｖ相の第３励磁電流積算値とを測定する。続いて、処理部５１は、第１励磁電流積算値と第２励磁電流積算値との第１差分と、第１励磁電流積算値と第３励磁電流積算値との第２差分と、を求める。処理部５１は、第１励磁電流積算値が、第２励磁電流積算値及び第３励磁電流積算値より大きく、かつ、第１差分及び第２差分の両方が第３閾値よりも大きいと、ロータ７２が、判定対象励磁相であるＵ−Ｖ相の位置に停止していると判定する。

また、処理部５１は、第１励磁電流積算値が第３励磁電流積算値より大きく、第２差分が第３閾値よりも大きいが、第１差分が第３閾値以下であると、ロータ７２がＵ−Ｖ相とＵ−Ｗ相の間の位置に停止していると判定する。一方、処理部５１は、第１励磁電流積算値が第２励磁電流積算値より大きく、第１差分が第３閾値よりも大きいが、第２差分が第３閾値未満であると、ロータ７２がＵ−Ｖ相とＷ−Ｖ相の間の位置に停止していると判定する。なお、上記のいずれにも該当しないと、処理部５１は、図８に示す励磁の順序に従い判定対象励磁相を選択して、ロータ７２の回転位置の判定ができるまで処理を繰り返す。

以上の構成により、モータ１５１の駆動開始前毎に、常に、総ての励磁相の位置判定励磁を行う必要がなくなり、より少ない励磁相に対する位置判定励磁のみでロータ７２の位置を判定することが可能になる。よって、ロータ７２の停止位置の判定に要する時間を平均的に短縮することができる。

「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、５３：ＡＤコンバータ、５１：処理部

Claims (18)

1. モータの複数の励磁相を励磁する励磁手段と、
   前記複数の励磁相を構成する複数のコイルの少なくとも１つのコイルのインダクタンスに応じて変化する物理量を、前記複数の励磁相それぞれを励磁した際に測定する測定手段と、
   前記励磁手段を制御して前記複数の励磁相を順番に励磁し、各励磁において前記測定手段が測定した測定値と第１閾値とを比較することで、前記複数の励磁相から第１励磁相を判定し、前記モータのロータの回転位置を、前記第１励磁相を励磁した際に前記ロータが停止する回転位置であると判定する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記第１励磁相を判定すると、前記複数の励磁相の励磁を停止することを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記制御手段は、前記複数の励磁相を所定の順番に従って順に励磁す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、前記ロータの回転を停止させる際、前記順番の最初の励磁相である基準励磁相を励磁した際に前記ロータが停止する基準位置で前記ロータが停止する様に、前記励磁手段を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
4. 前記制御手段は、前記ロータの回転を停止させた後、前記順番の最初の励磁相である基準励磁相を励磁した際に前記ロータが停止する基準位置まで前記ロータを移動させる様に、前記励磁手段を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
5. 前記順番は、前記複数の励磁相の内、前記基準励磁相との電気角の差が小さい程、早くなる順番であることを特徴とする請求項３又は４に記載のモータ制御装置。
6. 前記測定値が前記インダクタンスの減少に応じて増加するものである場合、前記第１励磁相は、前記励磁手段により励磁した際の前記測定値が前記第１閾値より大きい励磁相であり、
   前記測定値が前記インダクタンスの減少に応じて減少するものである場合、前記第１励磁相は、前記励磁手段により励磁した際の前記測定値が第１閾値より小さい励磁相であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
7. モータの複数の励磁相を励磁する励磁手段と、
   前記複数の励磁相を構成する複数のコイルの少なくとも１つのコイルのインダクタンスに応じて変化する物理量を、前記複数の励磁相それぞれを励磁した際に測定する測定手段と、
   前記モータのロータが第１回転位置で停止する様に前記励磁手段を制御する制御手段と、
   を備えており。
   前記第１回転位置は、前記複数の励磁相の内の第１励磁相を励磁した際に前記ロータが停止する回転位置であり、
   前記制御手段は、前記第１励磁相を励磁した際に前記測定手段が測定した第１測定値と第１閾値とを比較することで、前記ロータが前記第１回転位置に停止しているか否かを判定することを特徴とするモータ制御装置。
8. 前記測定手段が測定する測定値が前記インダクタンスの減少に応じて増加するものである場合、前記制御手段は、前記第１測定値が前記第１閾値より大きいと、前記ロータが前記第１回転位置に停止していると判定し、
   前記測定値が前記インダクタンスの減少に応じて減少するものである場合、前記制御手段は、前記第１測定値が前記第１閾値より小さいと、前記ロータが前記第１回転位置に停止していると判定す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. 前記制御手段は、前記ロータが前記第１回転位置に停止しているか否かを判定するため、前記複数の励磁相の内の前記第１励磁相と電気角的に隣接する第２励磁相を励磁した際に前記測定手段が測定した第２測定値と前記第１閾値とを更に比較することを特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。
10. 前記測定手段が測定する測定値が前記インダクタンスの減少に応じて増加するものである場合、前記制御手段は、前記第１測定値が前記第１閾値より大きく、かつ、前記第２測定値が前記第１閾値以下であると、前記ロータが前記第１回転位置に停止していると判定し、
    前記測定値が前記インダクタンスの減少に応じて減少するものである場合、前記制御手段は、前記第１測定値が前記第１閾値より小さく、かつ、前記第２測定値が前記第１閾値以上であると、前記ロータが前記第１回転位置に停止していると判定することを特徴とする請求項９に記載のモータ制御装置。
11. モータの複数の励磁相を励磁する励磁手段と、
    前記複数の励磁相を構成する複数のコイルの少なくとも１つのコイルのインダクタンスに応じて変化する物理量を、前記複数の励磁相それぞれを励磁した際に測定する測定手段と、
    前記モータのロータが第１回転位置で停止する様に前記励磁手段を制御する制御手段と、
    を備えており、
    前記第１回転位置は、前記複数の励磁相の内の第１励磁相を励磁した際に前記ロータが停止する回転位置であり、
    前記制御手段は、前記第１励磁相を励磁した際に前記測定手段が測定した第１測定値と、前記複数の励磁相の内の前記第１励磁相と電気角的に隣接する第２励磁相を励磁した際に前記測定手段が測定した第２測定値と、第２閾値と、に基づき、前記ロータが前記第１回転位置に停止しているか否かを判定することを特徴とするモータ制御装置。
12. 前記制御手段は、前記第１測定値が前記第２測定値より大きく、かつ、前記第１測定値と前記第２測定値との差分が前記第２閾値より大きいと、前記ロータが前記第１回転位置に停止していると判定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. モータの複数の励磁相を励磁する励磁手段と、
    前記複数の励磁相を構成する複数のコイルの少なくとも１つのコイルのインダクタンスに応じて変化する物理量を、前記複数の励磁相それぞれを励磁した際に測定する測定手段と、
    前記モータのロータが第１回転位置で停止する様に前記励磁手段を制御する制御手段と、
    を備えており、
    前記第１回転位置は、前記複数の励磁相の内の第１励磁相を励磁した際に前記ロータが停止する回転位置であり、
    前記制御手段は、前記第１励磁相を励磁した際に前記測定手段が測定した第１測定値と、前記複数の励磁相の内の前記第１励磁相と電気角的に隣接する第２励磁相及び第３励磁相を励磁した際に前記測定手段が測定した第２測定値及び第３測定値と、第３閾値と、に基づき、前記ロータが前記第１回転位置に停止しているか否かを判定することを特徴とするモータ制御装置。
14. 前記制御手段は、前記第１測定値が、前記第２測定値及び前記第３測定値より大きく、かつ、前記第１測定値と前記第２測定値の第１差分と、前記第１測定値と前記第３測定値の第２差分の両方が前記第３閾値より大きいと、前記ロータが前記第１回転位置に停止していると判定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. 前記制御手段は、前記第１測定値が、前記第３測定値より大きく、前記第２差分が前記第３閾値より大きく、かつ、前記第１差分が前記第３閾値以下であると、前記ロータが前記第１回転位置と、前記第２励磁相を励磁した際に前記ロータが停止する第２回転位置との間で停止していると判定し、前記第１測定値が、前記第２測定値より大きく、前記第１差分が前記第３閾値より大きく、かつ、前記第２差分が前記第３閾値以下であると、前記ロータが前記第１回転位置と、前記第３励磁相を励磁した際に前記ロータが停止する第３回転位置との間で停止していると判定することを特徴とする請求項１４に記載のモータ制御装置。
16. 前記測定手段が測定する測定値は、前記複数の励磁相それぞれを励磁した際の励磁電流に基づく値であることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
17. 前記測定値は、前記複数の励磁相それぞれを所定時間だけ励磁した際の励磁電流の最大値又は積分値であることを特徴とする請求項１６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モータと、
    前記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。

Images