JP2020137271A - ツイン駆動装置及びモータ制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ブラシレスモータのセンサレスベクトル制御の位置（角度）を確実に推定する。【解決手段】ツイン駆動装置に、ステッピングモータと、センサレスベクトル制御によって駆動されるブラシレスモータと、ステッピングモータとブラシレスモータとを用いて同一の負荷を回転運動させる駆動機構と、ステッピングモータ及びブラシレスモータの動作を制御する制御部と、を設け、制御部は、ステッピングモータの角度情報を使用してブラシレスモータの角度を推定する。【選択図】図６

Description

本発明は、ツイン駆動装置及びモータ制御方法に関し、特に、ステッピングモータとセンサレスベクトル制御によって駆動されるブラシレスモータとを用いて同一の負荷を回転運動させるツイン駆動装置及び当該ツイン駆動装置におけるモータ制御方法に関する。

近年、ＭＦＰ（Multi-Functional Peripherals）などの画像形成装置の高速化に伴い、記録媒体を搬送する搬送ローラの加速時間の短縮や目標速度の高速化が要求されている。しかしながら、画像形成装置で使用されている汎用のステッピングモータは出力トルクが不足しているため、脱調が起こり易く、搬送ローラを短時間で加速することができない。また、出力トルクが大きい高価なステッピングモータを使用するような場合には、トルクマージンを確保するために過剰な電流を常時流す必要があり、消費電力が増大してしまうという問題がある。

この問題に対して、下記特許文献１には、ステッピングモータと、ブラシレスモータと、前記ステッピングモータの動力を駆動軸に伝達する第１動力伝達部であって、該駆動軸へ動力を伝達する連結状態と、伝達を解除する解除状態に切替え可能な第１動力伝達部と、前記ブラシレスモータの動力を前記駆動軸に伝達する第２動力伝達部と、前記ステッピングモータ、前記ブラシレスモータ、および前記第１動力伝達部を制御し、前記駆動軸への動力の伝達を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、所定速度まで前記駆動軸の回転を加速する第１動作フェーズでは、前記ステッピングモータと前記ブラシレスモータの両方の動力を伝達して前記駆動軸を駆動させ、前記第１動作フェーズの後、前記駆動軸を前記所定速度で定速回転させる第２動作フェーズでは、前記第１動力伝達部による前記ステッピングモータの動力の伝達を解除し、前記ブラシレスモータのみで前記駆動軸を駆動させる駆動装置が開示されている。

特開２０１８−１６１００３号公報

上記特許文献１では、ステッピングモータとエンコーダを備えるブラシレスモータの両方を用いて一つのローラ軸を駆動するように構成し、ステッピングモータの駆動状況に応じて、ブラシレスモータの制御値を切り替えるようにしている。しかしながら、ブラシレスモータをセンサレスベクトル制御で駆動する場合、初期状態の位置（角度）が明確ではなく、また、低速時のセンサレスベクトル制御の位置（角度）の推定精度が安定しないことから、起動時のブラシレスモータのアシストが安定してできないという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、ブラシレスモータのセンサレスベクトル制御の位置（角度）を確実に推定することができるツイン駆動装置及びモータ制御方法を提供することにある。

本発明の一側面は、ステッピングモータと、センサレスベクトル制御によって駆動されるブラシレスモータと、前記ステッピングモータと前記ブラシレスモータとを用いて同一の負荷を回転運動させる駆動機構と、前記ステッピングモータ及び前記ブラシレスモータの動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ステッピングモータの角度情報を使用して前記ブラシレスモータの角度を推定することを特徴とする。

本発明の一側面は、ステッピングモータと、センサレスベクトル制御によって駆動されるブラシレスモータと、前記ステッピングモータと前記ブラシレスモータとを用いて同一の負荷を回転運動させる駆動機構と、を備えるツイン駆動装置におけるモータ制御方法であって、前記ステッピングモータ及び前記ブラシレスモータの動作を制御する際に、前記ステッピングモータの角度情報を使用して前記ブラシレスモータの角度を推定することを特徴とする。

本発明のツイン駆動装置及びモータ制御方法によれば、ブラシレスモータのセンサレスベクトル制御の位置（角度）を確実に推定することができる。

その理由は、ツイン駆動装置に、ステッピングモータと、センサレスベクトル制御によって駆動されるブラシレスモータと、ステッピングモータとブラシレスモータとを用いて同一の負荷を回転運動させる駆動機構と、ステッピングモータ及びブラシレスモータの動作を制御する制御部と、を設け、制御部は、ステッピングモータの角度情報を使用してブラシレスモータの角度を推定するからである。

本発明の一実施例に係る画像形成装置の構成を示す模式図である。 本発明の一実施例に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施例に係るツイン駆動装置の構成を示す模式図である。 本発明の一実施例に係るセンサレス方式の３相ブラシレスモータと制御部の構成を示す模式図である。 本発明の一実施例に係る３相インバータ回路部の構成の一例である。 本発明の一実施例に係るツイン駆動を説明するブロック図である。 本発明の一実施例に係るツイン駆動装置の動作を示すフローチャート図である。 本発明の一実施例に係るツイン駆動装置の動作を示すフローチャート図である。

背景技術で示したように、画像形成装置で使用されている汎用のステッピングモータは出力トルクが不足しているため、脱調が起こり易く、搬送ローラを短時間で加速することができない。また、出力トルクが大きい高価なステッピングモータを使用する場合は、トルクマージンを確保するために過剰な電流を常時流す必要があり、消費電力が増大してしまう。

この問題に対して、特許文献１では、ステッピングモータとエンコーダを備えるブラシレスモータの両方を用いて一つのローラ軸を駆動するように構成し、ステッピングモータの駆動状況に応じて、ブラシレスモータの制御値を切り替えるようにしている。しかしながら、ブラシレスモータをセンサレスベクトル制御で駆動する場合、初期状態の位置（角度）が明確ではなく、また、低速時のセンサレスベクトル制御の位置（角度）の推定精度が安定しないことから、起動時のブラシレスモータのアシストが安定してできないという問題がある。

そこで、本発明の一実施の形態では、ツイン駆動装置に、ステッピングモータと、センサレスベクトル制御によって駆動されるブラシレスモータと、ステッピングモータとブラシレスモータとを用いて同一の負荷を回転運動させる駆動機構と、ステッピングモータ及びブラシレスモータの動作を制御する制御部と、を設け、制御部は、ステッピングモータの角度情報を使用してブラシレスモータの位置（角度）を推定することで、ブラシレスモータの起動時や低速時の位置（角度）の推定精度を安定させる。

これにより、ツイン駆動装置にセンサレス（例えばエンコーダレス）の安価なブラシレスモータを採用することができ、また、ブラシレスモータのアシストが安定してモータ効率も良くなることから、ツイン駆動装置の省エネルギー化を実現することができる。

なお、ベクトル制御とは、モータに流れる電流を、トルクを発生する電流成分と磁束を発生する電流成分とに分解し、モータの回転磁界の磁束の方向と大きさをベクトル量として制御する制御方法であり、センサレスベクトル制御とは、ホール素子やエンコーダなどの位相や位置（角度）を検出するセンサを用いずに、ベクトル制御を行う制御方法である。

上記した本発明の一実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の一実施例に係るツイン駆動装置及びモータ制御方法について、図１乃至図８を参照して説明する。図１は、本実施例の画像形成装置の構成を示す模式図であり、図２は、本実施例の画像形成装置の構成を示すブロック図である。また、図３は、本実施例のツイン駆動装置の構成を示す模式図であり、図４は、本実施例のセンサレス方式の３相ブラシレスモータと制御部の構成を示す模式図、図５は、本実施例の３相インバータ回路部の構成の一例である。また、図６は、本実施例のツイン駆動を説明するブロック図であり、図７及び図８は、本実施例のツイン駆動装置の動作を示すフローチャート図である。

本実施例のツイン駆動装置は、駆動機構を備える様々な装置に利用することができるが、本実施例では、ツイン駆動装置を用いて搬送ローラを駆動する画像形成装置について説明する。

図１に示すように、本実施例の画像形成装置１０は、原稿を読み取って取得した画像データ、又は、通信ネットワークを介して外部の情報機器（例えばクライアント装置）から入力された画像データに基づいて、用紙に色を重ね合わせることにより画像を形成する装置であり、例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に対応する感光体としての感光体ドラム８３Ｙ、８３Ｍ、８３Ｃ、８３Ｋが、被転写体（中間転写ベルト）の走行方向に直列配置されたタンデム方式の画像形成装置である。

この画像形成装置１０は、図２（ａ）に示すように、制御部２０、高圧電源部３０、表示操作部４０、画像読取部５０、画像処理部６０、搬送部７０、画像形成部８０などで構成される。

制御部２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２やＲＡＭ（Random Access Memory）２３等のメモリと、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の記憶部２４と、ＮＩＣ（Network Interface Card）やモデム等のネットワークＩ／Ｆ部２５などで構成される。ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２又は記憶部２４から処理内容に応じたプログラムを読み出し、ＲＡＭ２３に展開して実行することにより、画像形成装置１０の各部の動作を集中制御する。記憶部２４は、ＣＰＵ２１が各部を制御するためのプログラム、自装置の処理機能に関する情報、画像読取部５０が読み取った画像データ、図示しないクライアント装置などから入力された画像データなどを記憶する。ネットワークＩ／Ｆ部２５は、画像形成装置１０をＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続し、外部の情報機器（例えばクライアント装置）との間で各種データの送受信を行う。

高圧電源部３０は、帯電や現像、転写の際に利用される高圧を発生する回路であり、後述する帯電装置８４や現像装置８２、一次転写ローラ８６、中間転写ユニット８７に交番波形の高圧を出力する。例えば、２４Ｖの直流電圧を転写電圧に変換して、変換した転写電圧を二次転写ローラに出力することにより二次転写が実行される。

表示操作部４０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイなどの表示部上に、透明電極が格子状に配置された感圧式や静電容量式などの操作部（タッチセンサ）を設けたタッチパネルなどで構成され、表示部及び操作部として機能する。表示部は、制御部２０から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部は、ユーザによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部２０に出力する。

画像読取部５０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と呼ばれる自動原稿給紙装置５１及び原稿画像走査装置（スキャナー）５２などで構成される。自動原稿給紙装置５１は、原稿トレイに載置された原稿を搬送機構により搬送して原稿画像走査装置５２へ送り出す。原稿画像走査装置５２は、自動原稿給紙装置５１からコンタクトガラス上に搬送された原稿又はコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサの受光面上に結像させて原稿画像を読み取る。画像読取部５０によって読み取られた画像（アナログ画像信号）は、画像処理部６０において所定の画像処理が施される。

画像処理部６０は、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換処理を行う回路及びデジタル画像処理を行う回路などで構成される。画像処理部６０は、画像読取部５０からのアナログ画像信号にＡ／Ｄ変換処理を施すことによりデジタル画像データを生成する。また、画像処理部６０は、外部の情報機器（例えばクライアント装置）から取得した印刷ジョブを解析し、原稿の各ページをラスタライズしてデジタル画像データを生成する。そして、画像処理部６０は、必要に応じて、画像データに対して、色変換処理、補正処理（シェーディング補正等）、及び圧縮処理等の画像処理を施し、画像処理後の画像データを画像形成部８０に出力する。

搬送部７０は、図１及び図２（ｂ）に示すように、搬送ローラ７１と、搬送ローラ７１を駆動するツイン駆動装置と、で構成され、ツイン駆動装置は、ステッピングモータ７２と、ブラシレスモータ７３と、駆動機構７４と、ステッピングモータ７２及びブラシレスモータ７３の動作を制御するＣＰＵ７５などの制御部と、で構成される。搬送ローラ７１は、用紙搬送経路の所定の位置に配置され、給紙トレイに収容された用紙を画像形成部８０に搬送し、画像形成後の用紙を排紙トレイに搬送する。ステッピングモータ７２は、パルス電力に同期して動作するモータである。ブラシレスモータ７３は、ブラシと整流子を持たないモータ（ＤＣモータのブラシの機能を電子回路で置き換えたＤＣブラシレスモータ）である。本実施例のブラシレスモータ７３は、位相や位置（角度）を検出するホール素子やエンコーダなどのセンサを持たないセンサレスのモータであり、ベクトル制御によって駆動される。駆動機構７４は、搬送ローラ７１を回転駆動するためのギアや駆動軸などであり、ステッピングモータ７２とブラシレスモータ７３とによって回転駆動される。ＣＰＵ７５は、ツイン駆動の制御に使用されるＣＰＵであり、ステッピングモータ７２を制御するステッピングモータ制御部７６とブラシレスモータ７３を制御するブラシレスモータ制御部７７などで構成される。上記ツイン駆動装置の詳細な構成については後述する。

画像形成部８０は、図１及び図２（ｃ）に示すように、異なる色成分Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋに対応して設けられた、露光装置８１（８１Ｙ、８１Ｍ、８１Ｃ、８１Ｋ）、現像装置８２（８２Ｙ、８２Ｍ、８２Ｃ、８２Ｋ）、感光体ドラム８３（８３Ｙ、８３Ｍ、８３Ｃ、８３Ｋ）、帯電装置８４（８４Ｙ、８４Ｍ、８４Ｃ、８４Ｋ）、クリーニング装置８５（８５Ｙ、８５Ｍ、８５Ｃ、８５Ｋ）、一次転写ローラ８６（８６Ｙ、８６Ｍ、８６Ｃ、８６Ｋ）、中間転写ユニット８７、定着装置８８等を備えて構成される。なお、以下の説明では、必要に応じて、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを除いた符号を使用する。

各色成分Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの感光体ドラム８３は、アルミ材よりなる円筒状の金属基体の外周面上に、保護層としてのオーバーコート層を設けた有機感光体層（ＯＰＣ）が形成された像担持体である。感光体ドラム８３は、接地された状態で後述する中間転写ベルトに従動して図１における反時計方向に回転される。

各色成分Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの帯電装置８４は、スコロトロン式であって、その長手方向を感光体ドラム８３の回転軸方向に沿わせた状態で、対応する感光体ドラム８３に近接配設されており、トナーと同極性のコロナ放電によって、当該感光体ドラム８３の表面に一様な電位を与える。この帯電に際して、必要に応じて、高圧電源部３０の出力端子から交番波形が出力される。

各色成分Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの露光装置８１は、例えばポリゴンミラーなどによって感光体ドラム８３の回転軸と平行に走査を行い、一様に帯電された対応する感光体ドラム８３の表面上に画像データに基づいて像露光を行うことにより静電潜像を形成させる。

各色成分Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの現像装置８２は、対応する色成分の小粒径のトナーと磁性体とからなる二成分現像剤を収容しており、トナーを感光体ドラム８３の表面に搬送して、当該感光体ドラム８３に担持された静電潜像をトナーにより顕像化する。この現像に際して、必要に応じて、高圧電源部３０の出力端子から交番波形が出力される。

各色成分Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの一次転写ローラ８６は、中間転写ベルトを感光体ドラム８３に圧接し、対応する感光体ドラム８３に形成された各色トナー像を順次重ねて中間転写ベルトに一次転写する。この一次転写に際して、必要に応じて、高圧電源部３０の出力端子から交番波形が出力される。

各色成分Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋのクリーニング装置８５は、一次転写後に対応する感光体ドラム８３上に残留した残留トナーを回収する。また、クリーニング装置８５の感光体ドラム８３の回転方向下流側には図示しない潤滑剤の塗布機構が隣接状態で設けられており、対応する感光体ドラム８３の感光面に潤滑剤の塗布を行っている。

中間転写ユニット８７は、被転写体となる無端状の中間転写ベルト８７ａと支持ローラ８７ｂと二次転写ローラ８７ｃと中間転写クリーニング部８７ｄなどを備え、複数の支持ローラ８７ｂに中間転写ベルト８７ａが張架されて構成される。一次転写ローラ８６Ｙ、８６Ｍ、８６Ｃ、８６Ｋによって各色トナー像が一次転写された中間転写ベルト８７ａが、二次転写ローラ８７ｃによって用紙に圧接されると、用紙にトナー像が二次転写され、定着装置８８に送られる。中間転写クリーニング部８７ｄは、中間転写ベルト８７ａの表面に摺接されるベルトクリーニングブレード（以下、ＢＣＬブレード）を有する。二次転写後に中間転写ベルト８７ａの表面に残存する転写残トナーは、ＢＣＬブレードによって掻き取られ、除去される。この二次転写に際して、必要に応じて、高圧電源部３０の出力端子から交番波形が出力される。

定着装置８８は、熱源となる加熱ローラ８８ａと定着ローラ８８ｂとこれらに掛け渡された定着ベルト８８ｃと加圧ローラ８８ｄなどを備え、定着ベルト８８ｃを介して定着ローラ８８ｂに加圧ローラ８８ｄが圧接されており、当該圧接部がニップ部を構成している。そして、加熱ローラ８８ａで加熱された定着ベルト８８ｃと各ローラとによりニップ部を通過する用紙を加熱加圧し、用紙に形成された未定着のトナー像を定着させる。

次に、ツイン駆動装置における搬送ローラ７１のツイン駆動について説明する。図３は、ツイン駆動装置の構成を示す模式図である。ステッピングモータ制御部７６によって制御されるステッピングモータ７２（ＳＴＰＭと略記）とブラシレスモータ制御部７７によって制御されるブラシレスモータ７３（ＤＣＢＬＭと略記）とがギアなどを介して同一の駆動軸７４ａに接続され、駆動軸７４ａを回転運動させることにより、駆動軸７４ａに接続される搬送ローラ（図示せず）を回転させる。なお、図３はツイン駆動装置の一例であり、ステッピングモータ７２とブラシレスモータ７３とを用いて同一の駆動軸７４ａを回転運動させることができる限りにおいて、ギアの構成や形状、ギア比などは適宜変更可能である。

図４は、ツイン駆動装置におけるセンサレス方式の３相ブラシレスモータと制御部の構成を示す模式図である。ブラシレスモータ制御部７７は、上位制御部（例えば、制御部２０）から駆動命令や目標回転速度を受け取る。そして、ブラシレスモータ制御部７７内の回転速度制御部７７ａは、目標回転速度とブラシレスモータ７３の電流や電圧から推定された位置（位置推定部７７ｄが推定した位置）を受け取ってＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号のデューティ（PWM Dutyと表記）を決定する。ブラシレスモータ制御部７７内の駆動素子制御部７７ｂは、そのＰＷＭ信号のデューティと、電流検出部７７ｆが検出したブラシレスモータ７３の電流から推定された磁極位置（磁極位置推定部７７ｃが推定した磁極位置）をもとに、ＰＷＭ信号を３相インバータ回路部７７ｅに出力して、ブラシレスモータ７３を駆動させる。上記のように、電流や電圧からブラシレスモータ７３のロータの角度や速度を推定するため、ブラシレスモータ７３にはホール素子やエンコーダなどのセンサは設けられていない。なお、上記の位置とは、ロータの回転位置であり、基準位置からの角度とすることができる。

図５は、３相インバータ回路部７７ｅの構成の一例である。３相インバータ回路部７７ｅは、駆動素子制御部７７ｂから、ＵＶＷそれぞれの相に対して、＋側と−側の駆動信号を受け取り、ブラシレスモータ７３（３相ブラシレスモータ）を駆動させる電圧信号を形成する。センサレス方式における電流検出手段のうち、２シャント方式と呼ばれる方式では、ＵＶＷ３相の内の、Ｕ相とＶ相の電流を電流検出部７７ｆで検出し、（Ｕ相電流＋Ｖ相電流＋Ｗ相電流＝０）の関係に基づいて、Ｗ相は計算で求めることが知られている。この電流検出は、小さい値（例えば、1/10Ωオーダー）の抵抗を用い、電流が流れたときに生じる電圧をアンプ（図示せず）で増幅し、Ａ／Ｄ変換で取り込むことによって行うことができる。

図６は、本実施例のツイン駆動を説明するブロック図である。ＣＰＵ７５のステッピングモータ制御部７６は、ステッピングモータ７２をオープンループ制御で駆動する。具体的には、ステッピングモータ制御部７６は、ステッピングモータ７２にクロック信号（ＣＬＫ）及びイネーブル信号（ＥＮＡＢＬＥ）を送信することにより、ステッピングモータ７２の回転速度及びトルクを制御する。その際、ステッピングモータ制御部７６は、ステッピングモータ７２の起動時に角度カウンタ（パルスカウンタ）をリセットし、上記信号に基づいて角度カウンタを動作させ、この角度カウンタの値（ステッピングモータ７２の角度情報）をブラシレスモータ制御部７７に通知する。

また、ＣＰＵ７５のブラシレスモータ制御部７７は、ブラシレスモータ７３をＰＷＭ制御で駆動する。具体的には、ブラシレスモータ制御部７７は、ブラシレスモータ７３にＰＷＭ信号を送信することにより、ブラシレスモータ７３の回転速度及びトルクを制御する。また、ブラシレスモータ制御部７７は、電流検出部７７ｆが検出した電流（シャント電流）に基づいてフィードバック制御を実行する。その際、ブラシレスモータ制御部７７（磁極位置推定部７７ｃ及び位置推定部７７ｄ）は、ステッピングモータ制御部７６から取得したステッピングモータ７２の角度情報（制御指令値）を使用して、ブラシレスモータ７３の位置を推定する。なお、ブラシレスモータ７３の位置とは、上述したようにブラシレスモータ７３のロータの回転位置（すなわち、角度）であり、以下の説明では単に位置と表記する。

このように、ステッピングモータ７２の角度情報を使用してブラシレスモータ７３の位置を推定することにより、ステッピングモータ７２の角度情報とブラシレスモータ７３の角度情報とを関連付けることができ、これにより、起動時や低速時などにおいてもブラシレスモータ７３の位置を高精度に推定することができる。

以下、本実施例のツイン駆動装置の動作について、図７及び図８のフローチャート図を参照して説明する。図７は、試運転ありの場合の制御を示し、図８は、試運転無しの場合の制御を示している。なお、試運転とは、用紙を搬送せずに搬送ローラ７１を回転させる状態である。また、モータの励磁とは、モータのコイルに電流を流してポールを電磁石化することであり、モータの起動とは、モータのコイルに流す電流を順次変化させて、ローラを回転させることである。

［試運転ありの場合］
まず、画像形成装置１０の電源がＯＮにされると（Ｓ１０１）、画像形成装置１０の各部は初期化処理を実施する（Ｓ１０２）。例えば、搬送部７０のＣＰＵ７５は、角度カウンタのリセットやプログラムのデータのリセットなどを行う。

次に、ＣＰＵ７５（ブラシレスモータ制御部７７）は、ブラシレスモータ７３を励磁する（Ｓ１０３）。その際、ブラシレスモータ７３の初期位置（角度）が不明であるため、ブラシレスモータ制御部７７は、所定の電流を印加して、ロータを大きく振動させてブラシレスモータ７３を励磁する。続いて、ＣＰＵ７５（ステッピングモータ制御部７６）は、ステッピングモータ７２を励磁する（Ｓ１０４）。その際、ステッピングモータ制御部７６は、細かいレンジ（例えば、±ステップ角度内）でステッピングモータ７２を励磁する。ここで、ブラシレスモータ７３を励磁した後にステッピングモータ７２を励磁するのは、ステッピングモータ７２を先に励磁すると、ブラシレスモータ７３の励磁の際にステッピングモータ７２が脱調する恐れがあるからである。

次に、ＣＰＵ７５（ステッピングモータ制御部７６）は、クロック信号及びイネーブル信号を送信してステッピングモータ７２を起動し、ＣＰＵ７５（ブラシレスモータ制御部７７）は、ＰＷＭ信号を送信してブラシレスモータ７３を起動し（Ｓ１０５）、試運転を行う。

次に、ＣＰＵ７５は、角度情報を関連付けるタイミングを決定するために、例えば、ブラシレスモータ７３の回転速度が、安定して位置（角度）が推定できる速度であるかなどを判断し（Ｓ１０６）、安定して推定できる速度の場合は（Ｓ１０６のＹｅｓ）、ステッピングモータ７２の角度情報とブラシレスモータ７３の角度情報とを関連付ける（Ｓ１０７）。

その後、ＣＰＵ７５（ステッピングモータ制御部７６及びブラシレスモータ制御部７７）は、ステッピングモータ７２及びブラシレスモータ７３を停止させ（Ｓ１０８）、用紙搬送を行う際に、ステッピングモータ７２及びブラシレスモータ７３を励磁して（Ｓ１０９）、起動する（Ｓ１１０）。ここで、Ｓ１０９でブラシレスモータ７３を励磁する際に、停止時の角度情報を使用することにより、振動なくブラシレスモータ７３を励磁することができる。また、Ｓ１１０でブラシレスモータ７３を起動する際に、ステッピングモータ７２の角度情報を使用することにより、起動初期の低速区間でも高精度な位置推定が可能になる。

そして、ＣＰＵ７５は、ブラシレスモータ７３の回転速度が、安定して位置（角度）が推定できる速度であるかなどを判断し（Ｓ１１１）、安定して推定できる速度の場合は（Ｓ１１１のＹｅｓ）、時間や時間×回転速度などに基づいて、周期的に、ステッピングモータ７２の角度情報とブラシレスモータ７３の角度情報とを更新（すなわち、角度情報の関連付けを更新）する（Ｓ１１２）。

［試運転なしの場合］
まず、画像形成装置１０の電源がＯＮにされると（Ｓ２０１）、画像形成装置１０の各部は初期化処理を実施する（Ｓ２０２）。例えば、搬送部７０のＣＰＵ７５は、角度カウンタのリセットやプログラムのデータのリセットなどを行う。

次に、ＣＰＵ７５（ステッピングモータ制御部７６）は、ステッピングモータ７２を励磁し（Ｓ２０３）、続いて、ＣＰＵ７５（ブラシレスモータ制御部７７）は、ステッピングモータ７２の角度情報を使用してブラシレスモータ７３の初期位置を推定し（Ｓ２０４）、推定した初期位置にブラシレスモータ７３を励磁する（Ｓ２０５）。

次に、ＣＰＵ７５（ステッピングモータ制御部７６）は、クロック信号及びイネーブル信号を送信してステッピングモータ７２を起動し、ＣＰＵ７５（ブラシレスモータ制御部７７）は、ＰＷＭ信号を送信してブラシレスモータ７３を起動して（Ｓ２０６）、用紙搬送を行う。

次に、ＣＰＵ７５は、角度情報を関連付けるタイミングを決定するために、例えば、ブラシレスモータ７３の回転速度が、安定して位置（角度）が推定できる速度であるかなどを判断し（Ｓ２０７）、安定して推定できる速度の場合は（Ｓ２０７のＹｅｓ）、ステッピングモータ７２の角度情報とブラシレスモータ７３の角度情報とを関連付ける（Ｓ２０８）。

用紙搬送が終了したら、ＣＰＵ７５（ステッピングモータ制御部７６及びブラシレスモータ制御部７７）は、ステッピングモータ７２及びブラシレスモータ７３を停止させ（Ｓ２０９）、次の用紙搬送を行う際に、ステッピングモータ７２及びブラシレスモータ７３を励磁して（Ｓ２１０）、起動する（Ｓ２１１）。ここで、Ｓ２１０でブラシレスモータ７３を励磁する際に、停止時の角度情報を使用することにより、振動なくブラシレスモータ７３を励磁することができる。また、Ｓ２１１でブラシレスモータ７３を起動する際に、ステッピングモータ７２の角度情報を使用することにより、起動初期の低速区間でも高精度な位置推定が可能になる。

そして、ＣＰＵ７５は、ブラシレスモータ７３の回転速度が、安定して位置（角度）が推定できる速度であるかなどを判断し（Ｓ２１２）、安定して推定できる速度の場合は（Ｓ２１２のＹｅｓ）、時間や時間×回転速度などに基づいて、周期的に、ステッピングモータ７２の角度情報とブラシレスモータ７３の角度情報とを更新（すなわち、角度情報の関連付けを更新）する（Ｓ２１３）。

以上説明したように、ステッピングモータとセンサレスベクトル制御によって駆動されるブラシレスモータとを用いて同一の負荷を回転運動させる機構において、ステッピングモータの角度情報（制御指令値）を使用してブラシレスモータのセンサレスベクトル制御の位置（角度）を推定することにより、ブラシレスモータの起動時や低速時の位置（角度）の推定精度を安定させることができる。これにより、ツイン駆動装置にセンサレスの安価なブラシレスモータを採用することができ、また、ブラシレスモータのアシストが安定してモータ効率も良くなることから、ツイン駆動装置の省エネルギー化を実現することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、その構成や制御は適宜変更可能である。

例えば、上記実施例では、画像形成装置１０に対して、本発明のモータ制御方法を適用したが、駆動機構を備える任意の装置に対して、本発明のモータ制御方法を同様に適用することができる。

本発明は、ステッピングモータとセンサレスベクトル制御によって駆動されるブラシレスモータとを用いて同一の負荷を回転運動させるツイン駆動装置及び当該ツイン駆動装置におけるモータ制御方法に利用可能である。

１０ 画像形成装置
２０ 制御部
２１ ＣＰＵ
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
２４ 記憶部
２５ ネットワークＩ／Ｆ部
３０ 高圧電源部
４０ 表示操作部
５０ 画像読取部
５１ 自動原稿給紙装置
５２ 原稿画像走査装置
６０ 画像処理部
７０ 搬送部
７１ 搬送ローラ
７２ ステッピングモータ
７３ ブラシレスモータ
７４ 駆動機構
７４ａ 駆動軸
７５ ＣＰＵ
７６ ステッピングモータ制御部
７７ ブラシレスモータ制御部
７７ａ 回転速度制御部
７７ｂ 駆動素子制御部
７７ｃ 磁極位置推定部
７７ｄ 位置推定部
７７ｅ ３相インバータ回路部
７７ｆ 電流検出部
８０ 画像形成部
８１、８１Ｙ、８１Ｍ、８１Ｃ、８１Ｋ 露光装置
８２、８２Ｙ、８２Ｍ、８２Ｃ、８２Ｋ 現像装置
８３、８３Ｙ、８３Ｍ、８３Ｃ、８３Ｋ 感光体ドラム
８４、８４Ｙ、８４Ｍ、８４Ｃ、８４Ｋ 帯電装置
８５、８５Ｙ、８５Ｍ、８５Ｃ、８５Ｋ クリーニング装置
８６、８６Ｙ、８６Ｍ、８６Ｃ、８６Ｋ 一次転写ローラ
８７ 中間転写ユニット
８７ａ 中間転写ベルト
８７ｂ 支持ローラ
８７ｃ 二次転写ローラ
８７ｄ 中間転写クリーニング部
８８ 定着装置
８８ａ 加熱ローラ
８８ｂ 定着ローラ
８８ｃ 定着ベルト
８８ｄ 加圧ローラ

Claims (13)

1. ステッピングモータと、
   センサレスベクトル制御によって駆動されるブラシレスモータと、
   前記ステッピングモータと前記ブラシレスモータとを用いて同一の負荷を回転運動させる駆動機構と、
   前記ステッピングモータ及び前記ブラシレスモータの動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記ステッピングモータの角度情報を使用して前記ブラシレスモータの角度を推定する、
   ことを特徴とするツイン駆動装置。
2. 前記制御部は、試運転時に、前記ブラシレスモータを任意の角度に励磁した後、当該ブラシレスモータの励磁位置に合わせて前記ステッピングモータを励磁し、その後、前記ステッピングモータ及び前記ブラシレスモータを起動する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のツイン駆動装置。
3. 前記制御部は、前記ステッピングモータを励磁した後、前記ステッピングモータの角度情報を使用して前記ブラシレスモータの角度を推定し、推定した角度に前記ブラシレスモータを励磁した後、前記ステッピングモータ及び前記ブラシレスモータを起動する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のツイン駆動装置。
4. 前記制御部は、所定速度以上の速度で前記ブラシレスモータが回転している時に、前記ステッピングモータの角度情報と前記ブラシレスモータの角度情報とを関連付け、前記ステッピングモータ及び前記ブラシレスモータを一旦停止して再度起動する際に、前記ステッピングモータの角度情報を使用して前記ブラシレスモータの角度を推定する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載のツイン駆動装置。
5. 前記制御部は、前記所定速度以上の速度で前記ブラシレスモータが回転している間、周期的に、前記ステッピングモータの角度情報と前記ブラシレスモータの角度情報とを関連付ける、
   ことを特徴とする請求項４に記載のツイン駆動装置。
6. 前記所定速度は、前記角度の推定が安定する速度である、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載のツイン駆動装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一に記載のツイン駆動装置を用いて搬送ローラの駆動する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
8. ステッピングモータと、
   センサレスベクトル制御によって駆動されるブラシレスモータと、
   前記ステッピングモータと前記ブラシレスモータとを用いて同一の負荷を回転運動させる駆動機構と、を備えるツイン駆動装置におけるモータ制御方法であって、
   前記ステッピングモータ及び前記ブラシレスモータの動作を制御する際に、前記ステッピングモータの角度情報を使用して前記ブラシレスモータの角度を推定する、
   ことを特徴とするモータ制御方法。
9. 試運転時に、前記ブラシレスモータを任意の角度に励磁した後、当該ブラシレスモータの励磁位置に合わせて前記ステッピングモータを励磁し、その後、前記ステッピングモータ及び前記ブラシレスモータを起動する、
   ことを特徴とする請求項８に記載のモータ制御方法。
10. 前記ステッピングモータを励磁した後、前記ステッピングモータの角度情報を使用して前記ブラシレスモータの角度を推定し、推定した角度に前記ブラシレスモータを励磁した後、前記ステッピングモータ及び前記ブラシレスモータを起動する、
    ことを特徴とする請求項８に記載のモータ制御方法。
11. 所定速度以上の速度で前記ブラシレスモータが回転している時に、前記ステッピングモータの角度情報と前記ブラシレスモータの角度情報とを関連付け、前記ステッピングモータ及び前記ブラシレスモータを一旦停止して再度起動する際に、前記ステッピングモータの角度情報を使用して前記ブラシレスモータの角度を推定する、
    ことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一に記載のモータ制御方法。
12. 前記所定速度以上の速度で前記ブラシレスモータが回転している間、周期的に、前記ステッピングモータの角度情報と前記ブラシレスモータの角度情報とを関連付ける、
    ことを特徴とする請求項１１に記載のモータ制御方法。
13. 前記所定速度は、前記角度の推定が安定する速度である、
    ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載のモータ制御方法。

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