JP5679077B2 - モータ制御装置、モータ制御システム、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＤＣモータの回転を制御するモータ制御装置に関し、特に、ステッピングモータコントローラが出力する制御信号を利用してＤＣモータの回転を制御するモータ制御装置、モータ制御システム及び画像形成装置に関する。

画像形成装置をはじめとする機器や装置には多くのステッピングモータが搭載されている。ステッピングモータは定電流制御されることが多いが、ステッピングモータでは過負荷や急激な速度変化によりパルスレート信号とモータの回転が同期を失う脱調と呼ばれる現象が生じることが知られている。この脱調現象を低減するため、ステッピングモータに流れるコイル電流の大きさは、予想される負荷トルクよりも発生させるトルクが大きくなるよう高めに設定されている（安全率の確保）。しかしながら、ステッピングモータの消費電力はこのコイル電流により決まるので、安全率の確保の分の電流は仕事に寄与しない無駄な電流になっている。ステッピングモータの制御の思想にもよるが、安全率の確保のための電流は、脱調を生じない最小限のコイル電流の大きさに比べ少なくとも１．３〜１．５倍に達し、場合によっては２倍に至ることもある。

そこで、ステッピングモータにおける消費電力の低減技術が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、ステッピングモータの加速、一定速、減速における必要トルクを、現在の速度と目標の速度及び負荷条件から確定して、必要駆動電流がコイル電流に一致するように制御するステッピングモータ駆動制御装置が開示されている。負荷を含む駆動条件から必要トルクを確定するので、ステッピングモータを駆動させる際の余分なエネルギーを低減できるとしている。

しかしながら、特許文献１のように、駆動条件から必要トルクを確定する場合でも、最悪の状況を予想してマージンを確保しておく必要があるため、仕事に寄与しない無駄な消費電力が生じている点で変わりはない。

ここで、ＤＣモータは、発生トルクが駆動電流に比例するので、負荷トルクに対し目標の回転速度となるよう発生トルクを制御すれば、負荷トルク分しか電力を消費しないことになる。また、ステッピングモータは、停止時（回転数がゼロ）にも電力を消費してしまうが、ＤＣモータは目標位置と実際の回転位置にずれがなければ電力をほとんど消費しない。

そこで、装置に搭載されているステッピングモータをＤＣモータで置き換えれば消費電力の低減に有効であると考えられる。

しかし、ステッピングモータとＤＣモータでは駆動方式が異なるため、モータ部分だけを交換してもＤＣモータの回転を適切に制御することはできない。このため、モータ部分だけでなく、ドライバや制御用ＩＣを含めて交換する必要があるが、モータ部分だけでなくドライバや制御回路も交換することはコスト増となってしまう。また、ステッピングモータの制御用ＩＣが別の制御回路と一体にＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等に組み込まれている場合、ステッピングモータの制御用ＩＣのためだけに高価なＡＳＩＣを設計し直すことが現実的でない場合もある。

本発明は、上記課題に鑑み、制御用ＩＣには変更を加えないか変更を最小限にして、ステッピングモータの制御信号をＤＣモータの制御信号に変換できるモータ制御装置、モータ制御システム及び画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明は、ステッピングモータを駆動可能なパルス信号を出力するコントローラと通信可能であり、ＤＣモータの回転速度を制御するモータ制御装置であって、
前記パルス信号と前記ＤＣモータの回転軸に取り付けられたエンコーダの回転に応じた回転信号とに基づいて、前記ＤＣモータの回転速度を制御するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号制御手段、を有することを特徴とする。

制御用ＩＣには変更を加えないか変更を最小限にして、ステッピングモータの制御信号をＤＣモータの制御信号に変換できるモータ制御装置、モータ制御システム及び画像形成装置を提供すること。

本実施形態のモータ制御装置の概略を模式的に説明する図の一例である。 画像形成装置２００全体構成図の一例である。 画像形成装置２００のハードウェア構成図の一例である。 モータ制御装置のハードウェア構成図の一例である。 モータ制御装置の機能ブロック図の一例を示す図である。 パルスレートテーブルを模式的に説明する図の一例である。 励磁方式により定まる励磁方式情報Ｆ、エンコーダ分解能により定まるエンコーダ分解能情報Ｍ、及び、ギヤ比により定まるギヤ比情報Ｎの一例を示す図である。 制御部の制御系をブロック図として示す図の一例である。 モータ制御装置がプロファイルデータをＰＷＭ信号に変換する手順を示すフローチャート図の一例である。 ステップＳ７０のモータ制御装置の処理をより詳細に説明するフローチャート図の一例である。 モータ制御装置の機能ブロック図の一例である（実施例２）。 ＰＬＬの構成図の一例である。 モータ制御装置がパルスレート信号をプロファイルデータに変換する手順を示すフローチャート図の一例である。 モータ制御装置の機能ブロック図の一例である（実施例３）。 モータ制御装置がパルスレート信号をＰＷＭ信号に変換する手順を示すフローチャート図の一例である。 図１５のＳ１４以降のカウンタＡ、カウンタＢ及び制御部の処理手順を示すフローチャート図の一例である。 モータ制御装置の画像形成装置への搭載例の一例を示す図である。 モータ制御装置の画像形成装置への搭載例の一例を示す図である。 モータ制御装置の画像形成装置への搭載例の一例を示す図である。 モータ制御装置の画像形成装置への搭載例の一例を示す図である。 モータ制御装置の画像形成装置への搭載例の一例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

〔モータ制御装置の概略〕
図１は、本実施形態のモータ制御装置１００の概略を模式的に説明する図の一例である。図１の上段はステッピングモータの制御系のブロック図の一例を、図１の下段はＤＣモータの制御系のブロック図の一例を、それぞれ示す。

ステッピングモータコントローラ（以下、ＳＴＭＣという）は、ステッピングモータ（以下、ＳＴＭという）を回転駆動するパルスレート信号をＳＴＭドライバに出力する。ＳＴＭドライバは、パルスレート信号と予め定められた又は指示された励磁方式に基づき各励磁相に対応したシリアルデータを作成し、シリアルデータに基づいてスイッチング処理を行って、ステッピングモータの各励磁相に流れる電流を制御する。ステッピングモータの各励磁相には、回転方向に順番に電流が流れ、ＳＴＭが回転する。

一方、ＤＣモータコントローラ（以下、ＤＣＭＣという）は、ＤＣＭの回転位置及び回転速度からＤＣＭの回転をフィードバック制御して、予め定められた一定周波数のＰＷＭ信号におけるデューティ比を決定する。ＤＣＭドライバは、ＰＷＭ信号に基づきＤＣＭに供給する駆動電流を制御する。

本実施形態のモータ制御装置１００は、ＳＴＭＣに変更を加えずに又は変更を最小限にして、ＳＴＭＣが生成するパルスレート信号を利用してＤＣＭを制御することを可能にする。すなわち、ＳＴＭＣが出力したパルスレート信号をＰＷＭ信号に変換することが、本実施形態のモータ制御装置１００の特徴の１つである。

また、ＳＴＭは、ＳＴＭＣが出力するパルスレート信号の周波数（すなわち、回転数の指示に相当する量）が同じでも、ＳＴＭの励磁方式によってＳＴＭの１ステップの角度は異なる。

また、ＤＣＭはエンコーダが検出した回転位置によりフィードバック制御されるが、このエンコーダの分解能に対応した角度とＳＴＭの１ステップの角度は一致しないことが一般的である。仮に一致しても、ＳＴＭＣがＳＴＭの励磁方式を切り替えると、一致しないことも生じる。このため、モータ制御装置１００がＤＣＭをフィードバック制御する際、励磁方式及びエンコーダの分解能に応じて、パルスレート信号を調整する必要がある。

このように、ＳＴＭに特有のパルスレート信号を、ＤＣＭのフィードバック制御に適応するように、励磁方式とエンコーダの分解能に応じて調整することが、本実施形態のモータ制御装置１００の特徴の１つである。

また、ＳＴＭが駆動する被回転体の回転速度は、ＳＴＭが搭載される機器（例えば、画像形成装置）の仕様に応じて定まっているが、ＳＴＭと被回転体の間には減速用のギヤを設けないこと多く、ＳＴＭと被回転体の回転速度は同じとしてよい。したがって、ＳＴＭＣが出力するパルスレート信号は、ＳＴＭと被回転体が同じ回転速度で回転する状態を前提に設計されている。これに対し、ＳＴＭをＤＣＭで置き換えた場合、ＤＣＭの定格回転数は被回転体の回転速度とは一致しないことが一般的なので、ＤＣＭの回転数をギヤで減速して被回転体を回転駆動する。このため、ＳＴＭＣが出力するパルスレート信号を、ギヤの減速比の分だけ調整する必要がある。

本実施形態のモータ制御装置１００は、ＳＴＭに特有のパルスレート信号を、ＤＣＭと被回転体とのギヤ比に応じて調整することが特徴の１つである。

〔画像形成装置〕
モータ制御装置１００は、機器に搭載されたＳＴＭをＤＣＭと置き換える際に適用可能であるが、本実施形態では画像形成装置を例にして説明する。画像形成装置には種々のモータが搭載されており今後も増えることがあるが、一部にＤＣＭが、一部にＳＴＭが搭載されている。上述したように、さらなる消費電力化を達成するため、画像形成装置のメーカは、ＳＴＭをＤＣＭに置き換えていく方針である。画像形成装置において、ＳＴＭで駆動されている被回転体としては、給紙モータ、レジストモータ、スキャナモータ、両面モータ、周辺機器のモータ（ＡＤＦモータ、フィニッシャ等）がある。

図２は、画像形成装置２００全体構成図の一例を示す。画像形成装置２００は、自動原稿送り装置（ＡＤＦ）１４０と、画像読み取り部１３０、書き込みユニット１１０、画像形成部１２０、及び、給紙ユニット１５０を有する。

ＡＤＦ１４０は、原稿給紙台上に積載された原稿を、ＡＤＦモータで１枚ずつ画像読み取り部のコンタクトガラス上に搬送し、原稿の画像データを読み取った後にＡＤＦモータ（ＳＴＭ）が原稿を排紙トレイ上に排出する。なお、１つのＡＤＦには複数のＡＤＦモータが搭載されている。

原稿読み取り部１３０は、原稿を載置するためのコンタクトガラス１１と、光学走査系を有し、光学走査系は、露光ランプ４１、第１ミラー４２、第２ミラー４３、第３ミラー４４、レンズ４５及びフルカラーＣＣＤ４６を備える。露光ランプ４１及び第１ミラー４２は、第１キャリッジに装備され、第１キャリッジは、原稿を読み取る際に、スキャナモータ（ＳＴＭ）によって一定速度で副走査方向に移動する。第２ミラー４３及び第３ミラー４４は、第２キャリッジに装備され、第２キャリッジは、原稿を読み取る際に、スキャナモータ（ＳＴＭ）によって第１キャリッジのほぼ１／２の速度で移動する。そして、第１キャリッジ及び第２キャリッジが移動することによって、原稿の画像面が光学的に走査され、読み取られたデータがレンズによってフルカラーＣＣＤ４６の受光面に結像され、光電変換される。
次に、フルカラーＣＣＤ（又はフルカラーラインＣＣＤ）４６によって、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の各色に光電変換された画像データは、不図示の画像処理回路でＡ／Ｄ変換された後に画像処理回路によって各種の画像処理（γ補正、色変換、画像分離、階調補正等）が施される。

ユーザが複写する操作を指示した場合や、画像形成装置２００をプリンタとして利用する場合、書き込みユニット１１０が各色毎に感光体ドラムに潜像を形成する。図では、４つの感光体ユニット１３（イエロー用の１３ｙ，マゼンダ用の１３ｍ，シアン用の１３ｃ，ブラック用の１３ｋ）が、中間転写ベルト１４の搬送方向に沿って並設されている。各感光体ユニット１３ｙ、１３ｍ、１３ｃ、１３ｋには、像担持体であるドラム状の感光体ドラム２７ｙ、２７ｍ、２７ｃ、２７ｋと、感光体ドラム２７ｙ、２７ｍ、２７ｃ、２７ｋを帯電させる帯電装置４８ｙ、４８ｍ、４８ｃ、４８ｋ、露光装置４７ｙ、４７ｍ、４７ｃ、４７ｋ、現像装置１６ｙ、１６ｍ、１６ｃ、１６ｋ及びクリーニング装置４９ｙ、４９ｍ、４９ｃ、４９ｋが設けられている。

露光装置４７ｙ、４７ｍ、４７ｃ、４７ｋは、例えば、図示の例では感光体ドラム２７ｙ、２７ｍ、２７ｃ、２７ｋの軸方向（主走査方向）に配置された発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイとレンズアレイからなるＬＥＤ書込み方式にて露光する。露光装置４７ｙ、４７ｍ、４７ｃ、４７ｋは、各色毎に光電変換された画像データに応じてＬＥＤを発光して感光体ドラム２７ｙ、２７ｍ、２７ｃ、２７ｋ上に静電潜像を形成する。現像装置１６ｙ、１６ｍ、１６ｃ、１６ｋは、現像剤を担持して回転する現像ローラが、感光体ドラム２７ｙ、２７ｍ、２７ｃ、２７ｋ上に形成された静電潜像をトナーで可視化することで各色毎にトナー像を形成する。

感光体ドラム２７ｙ、２７ｍ、２７ｃ、２７ｋに形成されたトナー像は、感光体ドラム２７ｙ、２７ｍ、２７ｃ、２７ｋと中間転写ベルト１４とが接する位置（以下、一次転写位置という）で、中間転写ベルト１４上に転写される。感光体ドラム２７ｙ、２７ｍ、２７ｃ、２７ｋには、中間転写ベルト１４を介して中間転写ローラ２６ｙ、２６ｍ、２６ｃ、２６ｋが感光体ユニット１３ｙ、１３ｍ、１３ｃ、１３ｋと対にそれぞれ対向配置されている。各中間転写ローラ２６ｙ、２６ｍ、２６ｃ、２６ｋは、それぞれ中間転写ベルト１４の内周面に当接され中間転写ベルト１４を各感光体の表面に接触させる。中間転写ローラ２６ｙ、２６ｍ、２６ｃ、２６ｋにそれぞれに電圧が印可されることで、感光体ドラム２７ｙ、２７ｍ、２７ｃ、２７ｋのトナー像が中間転写ベルト１４に転写されるための中間転写電界が発生する。中間転写電界の作用により、中間転写ベルト１４上にトナー画像が形成される。各色のトナー画像は重畳して転写され、フルカラーのトナー画像が中間転写ベルト１４に形成される。

全ての色の作像と転写が終了した時点で、中間転写ベルト１４とタイミングを合わせて給紙トレイ２２から、給紙ロータが記録紙５３を給紙し、二次転写部５０で中間転写ベルト１４から４色同時に記録紙５３へトナー像が二次転写される。

記録紙５３は、第１トレイ２２ａ、第２トレイ２２ｂ、第３トレイ２２ｃ、第４トレイ２２ｄ、又は、両面ユニット（ＳＴＭである両面モータで記録紙を反転させる）のいずれかから選択される。各給紙トレイ２２ａ〜２２ｄは、内部に収容された記録紙５３を一番上のものから順次送り出す給紙ローラ２８、給紙ローラ２８によって重送されてしまった複数の記録紙５３を個々に分離してから搬送路２３に送り出す分離ローラ３１を有している。これにより、記録紙５３は、搬送路２３に向けて搬送開始される。この一連の給紙ローラ２８は給紙モータ（ＳＴＭ）により駆動されている。

給紙ユニット１５０は、搬送路２３の途中に適宜設けられた複数の搬送ローラ対２９等を備えている。給紙モータ（ＳＴＭ）により駆動される搬送ローラ対２９は、給紙トレイ２２から搬送された記録紙５３を後段の搬送ローラ対２９、書き込みユニット１１０の給紙路３２に向けて送り出す。給紙路３２に送り込まれた記録紙５３は、その先端がレジストセンサ５１によって検出された後、所定時間が経過すると、レジストローラ３３に突き当てられて一端停止する。このレジストローラ３３は、レジストモータ（ＳＴＭ）により駆動され、挟み込んだ記録紙５３を所定のタイミング（副走査有効期間信号（ＦＧＡＴＥ）に同期して）で二次転ローラ１８の位置まで送り込む。所定のタイミングは、中間転写ベルト１４の回転によりフルカラーの重ね合わせトナー画像が二次転ローラ１８の位置まで搬送されたタイミングである。

二次転ローラ１８は、斥力ローラ１７と対向配置される。画像形成装置２００は、印刷時に二次転ローラ１８を中間転写ベルト１４に当接させる。二次転ローラ１８は二次転モータにより二次転モータの外周の速度が中間転写ベルト１４の表面速度と同じになるよう制御されている。

記録紙５３は、中間転写ベルト１４から分離器（不図示）により分離された後に、搬送ベルト２４によって定着装置１９まで搬送され、定着装置１９は記録紙５３にトナー像を定着させる。片面印刷の場合、定着後の記録紙５３は、排紙モータ（ＳＴＭ）により駆動される排紙ローラにより排紙トレイ２１上に排出される。

一例として上記したＳＴＭである給紙モータ等がＤＣＭとの置き換えの対象となる。また、図２では、電子写真方式で画像を記録紙５３に形成する画像形成装置を例示したが、インク滴を吐出して画像を形成するインクジェット方式、昇華型熱転写方式、ドットインパクト方式の画像形成装置でも、ＳＴＭをＤＣＭに置き換えることができる。

図３は、画像形成装置２００のハードウェア構成図の一例を示す。画像形成装置２００は、例えば、プリンタ、ファクシミリ、複写機、スキャナ、又は、これらのうち複数の機能を備えたＭＦＰ（Multifunction Peripheral）である。

画像形成装置２００は、コントローラ８０、スキャナエンジン７３，プリントエンジン７４、ＰＳＵ（Power Supply Unit）１３、及び、操作パネル７１を有する。コントローラ８０は、バスで相互に接続された、モータ制御装置１００、ＣＰＵ６１、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）６２、スキャナ処理部６３、プリント処理部６４、タイマ６５、ＨＤＤ６６、メモリ６７、ネットワークＩ／Ｆ６８及びＦＡＸ Ｉ／Ｆ６９を有する。

操作パネル７１は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）をタッチパネルと一体に有する。また、操作パネル７１に隣接してテンキー、スタートボタン、リセットボタン、アプリ切り替えボタン等を有することが多い。

スキャナエンジン７３は、原稿を光学的に読み取る読み取り部であり、図２の画像読み取り部１３０に対応する。プリントエンジン７４は、用紙に画像を印刷する印刷部であり、図２の書き込みユニット１１０、画像形成部１２０及び給紙部１３０に対応する。

ＣＰＵ６１は、画像形成装置２００の全体を統括的に制御する。ＡＳＩＣ６２は、スキャナ処理やプリント処理において必要な各種の画像処理、モータの回転数制御等を提供する画像処理用途向けのＬＳＩである。ＡＳＩＣ６２には、ＳＴＭと置き換えられたＤＣＭが接続されている。図ではＤＣＭのみ示したが、ＤＣＭに置き換えられなかったＳＴＭが搭載されていてもよい。上記のとおり、ＤＣＭは、給紙モータ、レジストモータ、スキャナモータ、両面モータ、周辺機器のモータ（ＡＤＦモータ、フィニッシャ等）である。なお、ＡＳＩＣ６２には、この他、各種のクラッチ、ソレノイド、及び、センサ類が接続されている。

ＡＳＩＣ６２には、ＤＣＭに置き換えられる前にＳＴＭを制御していたＳＴＭＣ７６が変更を加えられることなく搭載されている。ＳＴＭＣ７６はＡＳＩＣ６２と一体に構成されているので、ＳＴＭをＤＣＭに置き換えてもＳＴＭＣ７６をＤＣＭＣに置き換えることは容易でないが、コントローラ８０にモータ制御装置１００を搭載することで、ＳＴＭＣ７６がＤＣＭを制御することが可能になる。

メモリ６７は、ＣＰＵ６１が実行する各種アプリケーションや当該アプリケーションの実行の際に用いられる種々のデータを記憶する。また、ＨＤＤ６６は、画像データ、各種のプログラム、フォントデータ、各種のファイル等を記憶するための不揮発メモリである。ＨＤＤ６６の一部又は全てにＳＳＤ（Solid State Drive）を実装してもよい。

なお、ネットワークＩ／Ｆ６８はＬＡＮに接続されている。ネットワークＩ／Ｆ６８は例えばＮＩＣ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｃａｒｄ）であり、所定のプロトコルにより、画像形成装置２００とサーバ等との通信を実現する。また、ＦＡＸ Ｉ／Ｆ６９は電話回線に接続されている。ＦＡＸ Ｉ／Ｆ６９は電話回線からのファクシミリデータを復調して画像データを生成し、ＦＡＸアプリ４４が起動している際はスキャナエンジン７３で読み取った画像データをファクシミリ用に処理して変調して電話回線に出力する。また、ＰＳＵ７５は、コントローラ８０，操作パネル７１，スキャナエンジン７３及びプリントエンジン７４への電力の供給を制御する。

以下、モータ制御装置１００について実施例を挙げて説明する。

図４はモータ制御装置１００のハードウェア構成図の一例を、図５はモータ制御装置１００の機能ブロック図の一例を示す図である。モータ制御装置１００はマイコン又はＩＣを実体とし、バスで互いに接続されたＣＰＵ１０１、入出力インターフェイス１０２、主記憶装置１０３、補助記憶装置１０４及びその他回路１０５を有する。

モータ制御装置１００が行う処理は、一部がハード的なその他回路１０５により受け持たれ、一部がソフト的に処理により受け持たれる。ソフト的な処理は、ＣＰＵが補助記憶装置１０４に記憶されたプログラムを実行することで提供される。このプログラムは、組み込み式として画像形成装置の出荷時に補助記憶装置１０４に記憶されているが、記憶媒体７２に記憶された状態で配布され、記憶媒体Ｉ／Ｆ７０が読み出したプログラムをＡＳＩＣ６２からモータ制御装置１００の補助記憶装置１０４に転送してもよい。なお、プログラムは、記録媒体７２により配布される他に、不図示のサーバからダウンロードにより配布されてもよい。

補助記憶装置１０４は、例えばフラッシュメモリで構成されるＲＯＭであり、ＣＰＵ１０１が実行するプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。入出力インターフェイス１０２は、ＳＴＭＣ７６からパルスレート信号（又はプロファイルデータ）の入力やエンコーダパルスを受け付け、また、ＤＣＭドライバ８８にＰＷＭ信号を出力するＩＯポートである。その他回路１０５は、パルスレート信号の変換に有用な専用の回路である。

図５に示すように、モータ制御装置１００がソフト的又はハード的に提供する機能は、カウンタ（以下、それぞれをカウンタＡ、カウンタＢという）８１，８２、比較器（以下、それぞれを比較器Ａ，比較器Ｂという）８３，８４、微分回路（以下、それぞれを微分回路Ａ，Ｂという）８５，８６、及び、制御部８７を有する。例えば、カウンタＡはハード的に実現され、残りの、カウンタＢ、比較器Ａ、比較器Ｂ、微分回路Ａ、微分回路Ｂ及び制御部８７は、ソフト的に実現される。なお、カウンタＡを含めてソフト的に実現されてもよい。

図５では、エンコーダ９０は制御対象物である被回転体ではなく、ＤＣＭ８９の回転軸に取り付けられているものとして説明する。エンコーダ９０がどこに取り付けられているかは後述のギヤ比情報Ｎに影響する。

まず、ＳＴＭＣ７６について説明する。ＳＴＭＣ７６はハード・ソフト共に設計済みであり変更しないか、変更しても変更範囲がＡＳＩＣ６２に影響しない程度に留まるものとする。ＳＴＭＣ７６はパルスレート信号を出力するが、本実施形態では、パルスレート信号を励磁方式、エンコーダの分解能、及び、ギヤ比により調整してモータ制御装置１００に出力する。以下、本実施例ではＳＴＭＣがパルスレート信号を調整するが、調整後のパルスレート信号を「プロファイルデータ」という。

ＳＴＭＣ７６は、図６（ａ）に示す、パルスレートテーブルを記憶しており、パルスレートテーブルに基づきフィードバック制御前のパルスレート信号の周波数を決定する。パルスレートテーブルは、時間に対するパルスレート信号の周波数を規定する。この周波数は、ＤＣＭ８９と置き換える前のＳＴＭの回転数と比例関係にある。図示するようにＳＴＭの回転駆動の開始後（ｔ＝０）から徐々にパルスレート信号の周波数は大きくなり、その後、一定になったあと、回転の停止要求時（ｔ＝Ｅ）から徐々に小さくなる。徐々に加速又は減速することで、確実に脱調を防止している。

ＳＴＭＣ７６は、パルスレートテーブルを参照して図６（ｂ）に示すパルスレート信号を出力する。パルスレート信号の周波数が小さければ、パルスの間隔は大きくなり（低回転）、パルスレート信号の周波数が大きければ、パルスの間隔は小さくなる（高回転）。

ＳＴＭドライバは、１つのパルスが入力される毎に、ＳＴＭの回転方向にしたがい、ＳＴＭの励磁相に流す電流を切り替えていく。例えば、２相励磁の場合なら、１つのパルスが入力される毎に、Ａ相とＢ相、Ｂ相とＡ−相、Ａ−相とＢ−相、Ｂ−相とＡ相、の順番で切り替えていく。

この結果、ＳＴＭは、パルスが１つ入力される毎に、励磁方式に応じた回転角度だけ回転する。したがって、ＳＴＭドライバはパルスレート信号のパルスの数により回転位置を制御することになる。また、図示するように、パルスレート信号の周波数が変われば、ＳＴＭＣ７６が単位時間に出力するパルスの数も変わるので、ＳＴＭドライバはパルスレート信号の周波数によりＳＴＭの回転数を制御することになる。

本実施例のＳＴＭＣ７６はパルスレートテーブルに基づき、そのままパルスレート信号を出力するのではなく、励磁方式、エンコーダの分解能、及び、ギヤ比によりパルスレート信号の周波数を調整する。
図７は、励磁方式により定まる励磁方式情報Ｆ、エンコーダの分解能と励磁方式により定まるエンコーダ分解能情報Ｍ、及び、ギヤ比により定まるギヤ比情報Ｎの一例を示す図である。

まず、パルスレート信号の周波数を励磁方式情報Ｆにより調整する例を説明する。ステッピングモータには、１相励磁、２相励磁、１−２相励磁、Ｗ１−２相励磁（４分割）、２Ｗ１−２相励磁(８分割)、４Ｗ１−２相励磁(16分割)等の励磁方式があるが、１相励磁と２相励磁では１つのパルスで２Ａ度（例えば１．８度）回転するが、１−２相励磁では、１つのパルスでＡ度（例えば、０．９度）しか回転しない。したがって、例えば、２相励磁を基準にＳＴＭＣがパルスレート信号を生成する場合（パルスレートテーブルが２相励磁を基準に生成されている場合）、１−２相励磁でＳＴＭを駆動する場合にはパルスレート信号の周波数を１／２倍しなければならない。

ＳＴＭＣ７６は、ＡＳＩＣ６２から励磁方式の指示又は励磁方式情報Ｆ（＝１／２）を受け付け、励磁方式に応じてパルスレートテーブルの周波数を調整する（この例では「１／２」倍する）。画像形成装置２００において励磁方式が固定の場合には、ＳＴＭＣ７６は不揮発メモリから励磁方式情報Ｆを読み出すこともできる。

ＳＴＭＣ７６は、励磁方式情報Ｆをパルスレートテーブルの周波数に乗じることで、パルスレート信号の周波数を調整する。

図７（ａ）は、ＳＴＭの励磁方式と、基準となる励磁方式に応じて励磁方式情報Ｆを例示した図である。基準となる励磁方式は、モータ制御装置１００の設計時に規定しておく。例えば、基準となる励磁方式が２相励磁の場合、１相励磁では「Ｆ＝１」、２相励磁では「Ｆ＝１」、１−２相励磁では「Ｆ＝０．５」、Ｗ１−２相励磁では「Ｆ＝０．２５」、基準となる励磁方式が１−２相励磁の場合、１相励磁では「Ｆ＝２」、２相励磁では「Ｆ＝２」、１−２相励磁では「Ｆ＝１」、Ｗ１−２相励磁では「Ｆ＝０．５」、である。

次に、パルスレート信号の周波数をエンコーダ分解能情報Ｍにより調整する例を説明する。励磁方式情報Ｆによりパルスレート信号の１パルス（１ステップ）により回転するＳＴＭの回転角度が定まる。例えば、２相励磁でＳＴＭを駆動する場合、ＳＴＭＣ７６は1ステップで1.8度回転する前提で回転位置を制御する。この場合、パルスレート信号が２００パルス供給されるとＳＴＭが１回転することになる。

一方、エンコーダ９０が検出するＤＣＭ８９の回転位置の最小角度は、エンコーダ９０の分解能により定まる。例えば、このエンコーダ９０の分解能が、１回転４００パルスとした場合、１パルス分の回転角度は０．９度であるので、エンコーダ９０が検出する２パルスで、ＳＴＭの1パルスに相当することになる。したがって、パルスレート信号の1パルス当たりの回転角度を、エンコーダ９０の１パルスの回転角度で割った値で、パルスレート信号の周波数を調整する必要があることになる。調整のために算出された値がエンコーダ分解能情報Ｍである。
エンコーダ分解能情報Ｍ ＝パルスレート信号の1パルス当たりの回転角度／エンコーダ９０の１パルスの回転角度
上記の例では、エンコーダ分解能情報Ｍは「２（＝１．８度／０．９度）」になる。エンコーダ９０の分解能は固定なので、励磁方式が固定ならエンコーダ分解能情報Ｍも固定される。しかしながら、励磁方式は、１つの画像形成装置２００で固定の場合と固定でない場合がある。そこで、ＡＳＩＣ６２は、励磁方式から定まる「パルスレート信号の1パルス当たりの回転角度」を、固定の「エンコーダの１パルスの回転角度」で割った値（エンコーダ分解能情報Ｍ）をＳＴＭＣ７６に通知する。

また、ＳＴＭＣ７６が、種々の励磁方式に対応づけられたエンコーダ分解能情報Ｍを記憶していてもよい。この場合、ＳＴＭＣ７６は、ＡＳＩＣ６２から励磁方式を取得してエンコーダ分解能情報Ｍを決定することができる。画像形成装置において励磁方式が固定の場合には、ＳＴＭＣ７６が不揮発メモリからエンコーダ分解能情報Ｍを読み出すこともできる。

ＳＴＭＣ７６は、エンコーダ分解能情報Ｍをパルスレートテーブルの周波数に乗じることで、パルスレート信号の周波数を調整する。

図７（ｂ）は、ＳＴＭの励磁方式と、エンコーダの分解能に応じてエンコーダ分解能情報Ｍを例示した図である。例えば、エンコーダの分解能が４００パルス／３６０度の場合、１相励磁では「Ｍ＝２」、２相励磁では「Ｍ＝２」、１−２相励磁では「Ｍ＝１」、Ｗ１−２相励磁では「Ｍ＝０．５」、エンコーダの分解能が８００パルス／３６０度の場合、１相励磁では「Ｍ＝４」、２相励磁では「Ｍ＝４」、１−２相励磁では「Ｍ＝２」、Ｗ１−２相励磁では「Ｍ＝１」、である。

なお、Ｍが整数にならない場合は、小数点以下を例えば四捨五入して整数部を取り出す。また、エンコーダ９０が被回転体に取り付けられている場合、エンコーダ分解能情報Ｍは「１」とすればよい。

次に、ギヤ比情報Ｎにより、パルスレート信号の周波数を調整する例を説明する。駆動するＤＣＭ８９の定格回転数（最も効率よく回転できる回転数）で駆動させても、被回転体が所望の回転速度で回転するように、ＤＣＭ８９の回転速度はギヤにより減速された後に被回転体に伝達される。

例えば、被回転体の目標とする回転数が３００〔ｒｐｍ〕の場合、パルスレートテーブルにおけるパルスレート信号の周波数はＳＴＭが５００〔ｒｐｍ〕になるように生成されているとする。これに対し、ＤＣＭ８９の定格回転数が２０００〔ｒｐｍ〕の場合、パルスレート信号の周波数に対し４倍の開きがあることになるので、パルスレート信号の周波数を４倍しないと、ＤＣＭ８９が２０００〔ｒｐｍ〕では回転しないことになる。パルスレート信号の周波数を何倍するかは（この場合は４倍）ギヤ比に等しいので、ギヤ比情報Ｎはギヤ比からそのまま固定値として決定することができる。ＳＴＭＣ７６はＡＳＩＣ６２から取得したギヤ比情報Ｎ又はＳＴＭＣ７６が記憶しているギヤ比情報Ｎをパルスレートテーブルの周波数に乗じることで、パルスレート信号の周波数を調整する。

図７（ｃ）は、ＤＣＭ８９の定格回転数と被回転体の回転数に応じて（すなわちギヤ比に応じて）、ギヤ比情報Ｎを例示した図である。例えば、被回転体の回転数が５００〔ｒｐｍ〕の場合、定格回転数が５００〔ｒｐｍ〕では「Ｎ＝１」、定格回転数が１０００〔ｒｐｍ〕では「Ｎ＝２」、定格回転数が２０００〔ｒｐｍ〕では「Ｎ＝４」、定格回転数が３０００〔ｒｐｍ〕では「Ｎ＝６」である。被回転体の回転数が１０００〔ｒｐｍ〕の場合、定格回転数が５００〔ｒｐｍ〕では「Ｎ＝０．５」、定格回転数が１０００〔ｒｐｍ〕では「Ｎ＝１」、定格回転数が２０００〔ｒｐｍ〕では「Ｎ＝２」、定格回転数が３０００〔ｒｐｍ〕では「Ｎ＝３」である。

最終的に、ＳＴＭＣ７６は、パルスレートテーブルの周波数に、励磁方式情報Ｆ、エンコーダ分解能情報Ｍ、及び、ギヤ比情報Ｎ、を乗じて、パルスレート信号の周波数を決定する。こうすることで、パルスレートテーブルやＳＴＭＣ７６には変更を加えることなく、ＤＣＭ８９を制御することが可能になる。本実施形態では、調整された周波数のパルスレート信号をプロファイルデータという。

次に、モータ制御装置１００について説明する。モータ制御装置１００のカウンタＡは、所定時間毎にパルスレート信号のパルス数をカウントする。以下、カウンタＡのカウント値をカウント値Ａという。上記のように１パルスがＳＴＭを１ステップ回転させる制御信号に相当するので、カウント値ＡはＤＣＭ８９の目標位置を意味する。この目標位置は、ＤＣＭ８９の実際の回転位置と比較され、比較結果に応じてＤＣＭ８９の制御量が定まる。このため、カウンタＡは、制御サイクル毎にカウント値Ａを初期化しながら、プロファイルデータのパルス数をカウントする。

カウンタＢは、エンコーダ９０が検出したパルスをカウントする。以下、カウンタＢのカウント値をカウント値Ｂという。カウント値Ｂはカウント値Ａと比較されるので、カウンタＢは、同じく制御サイクル毎にカウント値Ｂを初期化しながら、エンコーダ９０が検出したパルス数をカウントする。カウント値ＢはＤＣＭの実際の回転位置を表す。

カウントＡとカウント値Ｂは、制御サイクル毎にそれぞれ微分回路Ａと微分回路Ｂに出力される。微分回路Ａは、カウント値Ａを制御サイクルの時間間隔で微分する。これにより、微分回路Ａは速度情報Ａを算出する。カウント値ＡがＤＣＭ８９の目標位置だったので、速度情報ＡはＤＣＭ８９の目標速度を意味する。微分回路Ｂは、カウント値Ｂを制御サイクルの時間間隔で微分する。これにより、微分回路Ｂは速度情報Ｂを算出する。カウント値ＢがＤＣＭ８９の実際の回転位置だったので、速度情報ＢはＤＣＭ８９の実際の回転数を意味する。

比較器Ａは、カウント値ＡとカウントＢの偏差１を算出し、比較器Ｂは、速度情報Ａと速度情報Ｂの偏差２を算出し、それぞれ制御部８７に入力する。すなわち、制御部８７は、ＤＣＭ８９の回転位置と回転速度のそれぞれに基づきＤＣＭ８９をフィードバック制御する。

制御部８７は偏差１と偏差２に基づき、ＤＣＭドライバ８８へ出力するＰＷＭ信号を出力する。
図８は、制御部８７の制御系をブロック図として示す図の一例である。制御部８７は、回転位置をフィードバック制御するＰ制御系と、回転速度をフィードバック制御ＰＩ制御系とを有する。制御部８７は、まず、偏差１にゲインである定数Ｋｐ１を乗じる（制御量１）。また、制御部８７は、偏差２にゲインである定数Ｋｐ２を乗じると共に、偏差２を時間で積分してゲインである定数ＫＩを乗じ、両者を加算する（制御量２）。最終的に、制御部８７は、制御量１と制御量２を加算して、ＰＷＭ信号のデューティ比を決定する。

制御量１により、目標位置と回転位置のずれを低減することができ、制御量２により目標速度と回転速度のずれを応答性よく低減することができる（Ｉ制御により）。また、回転位置だけでなく、回転速度によりＰＷＭ信号のデューティ比を決定するので、位置ずれの低減時に目標速度に対し回転速度が大きくなりすぎることも防止できる。

すなわち、制御部８７は、例えば偏差１が正値として大きければ目標位置に対し実際の回転位置が遅れているのでＰＷＭ信号のデューティ比を大きくし、逆に、偏差１が負値として大きければ実際の回転位置が進んでいるのでＰＷＭ信号のデューティ比を小さくする。同様に、制御部８７は、例えば偏差２が正値として大きければ目標速度に対し実際の回転速度が速いのでＰＷＭ信号のデューティ比を大きくし、逆に、偏差２が負値として大きければ実際の回転速度が遅いのでＰＷＭ信号のデューティ比を小さくする。

制御部８７は、決定されたデューティ比のＰＷＭ信号（電圧信号）をＤＣＭドライバ８８に出力する。ＤＣＭ８９が三相ブラシレスモータの場合、ＤＣＭドライバ８８はデューティ比に応じて６つのＦＥＴをオン／オフする制御信号を生成し、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｕ-相、Ｖ-相及びＷ-相の各電流を制御する。これにより、ＤＣＭ８９はＰＷＭ信号のデューティ比に応じた回転位置まで回転することを繰り返し制御された回転数で回転する。

〔動作手順〕
図９は、ＳＴＭＣ７６がプロファイルデータを生成し、モータ制御装置１００がプロファイルデータをＰＷＭ信号に変換する手順を示すフローチャート図の一例である。図９の手順は、例えば、ＳＴＭＣ７６がＡＳＩＣ６２からＤＣモータの回転の要求を受け付けるとスタートする。

まず、ＳＴＭＣ７６は、励磁方式情報Ｆを取得する（Ｓ１０）。ＳＴＭＣ７６は、励磁方式情報ＦをＡＳＩＣ６２から通知される形で取得してもよいし、ＳＴＭＣ７６の不揮発メモリに記憶された情報を読み出すことで取得してもよい。

次に、ＳＴＭＣ７６は、エンコーダ分解能情報Ｍを取得する（Ｓ２０）。ＳＴＭＣ７６はエンコーダ分解能情報ＭをＡＳＩＣ６２から通知される形で取得してもよいし、ＳＴＭＣ７６の不揮発メモリに記憶された情報を読み出すことで取得してもよい。

次に、ＳＴＭＣ７６は、ギヤ比情報Ｎを取得する（Ｓ３０）。ＳＴＭＣ７６は、ギヤ比情報ＮをＡＳＩＣ６２から通知される形で取得してもよいし、ＳＴＭＣ７６の不揮発メモリに記憶された情報を読み出すことで取得してもよい。

ＳＴＭＣ７６は、励磁方式情報Ｆ、エンコーダ分解能情報Ｍ及びギヤ比情報Ｎを掛け合わせて、パルスレート信号の周波数を調整する乗算値を決定する（Ｓ４０）。

そして、ＳＴＭＣ７６はパルスレートテーブルを読み出し、時間に対応したパルスレート信号の周波数を抽出し、これに乗算値を乗じることでプロファイルデータの周波数を決定する（Ｓ５０）。

ＳＴＭＣ７６はプロファイルデータをモータ制御装置１００に出力する（Ｓ６０）。

モータ制御装置１００は、プロファイルデータに従い、ＤＣＭ８９のフィードバック制御を開始する（Ｓ７０）。

図１０は、ステップＳ７０のモータ制御装置１００の処理をより詳細に説明するフローチャート図の一例である。図１０（ａ）は、モータ制御装置１００がプロファイルデータからカウント値Ａ、速度情報Ａを算出する手順の一例を示す。図１０（ｂ）は、モータ制御装置１００がエンコーダ９０のパルスからカウント値Ｂ、速度情報Ｂを算出する手順の一例を示す。図１０（ｃ）は、モータ制御装置１００が偏差１，偏差２からＰＷＭ信号を生成する手順の一例を示す。図１０（ａ）と図１０（ｂ）の手順は同時並行して実行される。図１０（ｃ）の手順は図１０（ａ）と図１０（ｂ）の実行の後に実行される。ただし、図１０（ｃ）の手順の実行中も図１０（ａ）と図１０（ｂ）の手順は同時並行して実行される。

カウンタＡは、プロファイルデータのパルスが１つ入力されることにカウント値Ａを１つカウントアップする（Ｓ７２）。

つぎに、カウンタＡはタイマを参照し制御サイクル時間が経過したか否かを判定する（Ｓ７４）。制御サイクル時間が経過していない場合（Ｓ７４のＮｏ）、カウンタＡはプロファイルデータのパルスのカウンタを継続すべきなので、処理はステップＳ７２に戻る。

制御サイクル時間が経過した場合（Ｓ７４のＹｅｓ）、カウンタＡはカウント値Ａを比較器Ａ及び微分回路Ａに出力する（Ｓ７６）。これによりカウント値Ａは目標位置となる。

ついで、微分回路Ａは、制御サイクル時間でカウント値Ａを微分して速度情報Ａを算出し、比較器Ｂに出力する（Ｓ７８）。これにより速度情報Ａは目標速度となる。

図１０（ｂ）に移り、一方、カウンタＢは、エンコーダ９０のパルスが１つ入力されることにカウント値Ｂを１つカウントアップする（Ｓ８２）。

つぎに、カウンタＢはタイマを参照し制御サイクル時間が経過したか否かを判定する（Ｓ８４）。制御サイクル時間が経過していない場合（Ｓ８４のＮｏ）、カウンタＢはエンコーダ９０のパルスのカウンタを継続すべきなので、処理はステップＳ８２に戻る。

制御サイクル時間が経過した場合（Ｓ８４のＹｅｓ）、カウンタＢはカウント値Ｂを比較器Ａ及び微分回路Ｂに出力する（Ｓ８６）。これによりカウント値Ｂは実際の回転位置となる。

ついで、微分回路Ｂは、制御サイクル時間でカウント値Ｂを微分して速度情報Ｂを算し、比較器Ｂに出力する（Ｓ８８）。これにより速度情報Ｂは実際の回転速度となる。

図１０（ｃ）に移り、比較器Ａは、カウント値Ａとカウント値Ｂを比較して偏差１を算出し、制御部８７に出力する（Ｓ９２）。

また、比較器Ｂは、速度情報Ａと速度情報Ｂを比較して偏差２を算出し、制御部８７に出力する（Ｓ９４）。

制御部８７は、偏差１にＫｐ１を乗じ制御量１を、偏差２にＫｐ２を乗じ偏差２の積分値にＫＩを乗じて両者の加算することで制御量２を、それぞれ算出し、制御量１と制御量２からＰＷＭ信号のデューティ比を決定する（Ｓ９６）。

そして、制御部８７は、決定したデューティ比のＰＷＭ信号をＤＣＭドライバ８８に出力する（Ｓ９８）。したがって、パルスレートテーブルやＳＴＭＣ７６を変更することなく、励磁方式情報Ｆ、エンコーダ分解能情報Ｍ及びギヤ比情報Ｎに基づきパルスレート信号の周波数を調整することで、ＤＣＭ８９をフィードバック制御することが可能になる。

このように、本実施例のモータ制御装置１００は、ＳＴＭＣ７６に変更を加えることなく、ＳＴＭをＤＣＭ８９に置き換えることができる。したがって、ＡＳＩＣ６２にＳＴＭＣ７６が組み込まれている場合でもＡＳＩＣ６２に影響を与えない。

ＳＴＭをＤＣＭ８９に置き換えることで、消費電力を４０％程度削減することができる実験的な結果が得られているので、大幅に消費電力を削減できる。また、画像形成装置に搭載されているＳＴＭの数が多ければ、ＳＴＭの交換による消費電力の効果も大きくなる。

本実施例では、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）９１を有するモータ制御装置１００について説明する。

図１１は、モータ制御装置１００の機能ブロック図の一例を示す。図１１において図５と同一部には同一の符号を付しその説明は省略する。図１１のモータ制御装置１００はＰＬＬ９１を有し、ＳＴＭＣ７６はプロファイルデータでなく、パルスレート信号をＰＬＬ９１に入力する点で異なる。

まず、ＳＴＭＣ７６は、パルスレートテーブルに基づき決定した周波数のパルスレート信号をそのままＰＬＬ９１に出力する。そして、ＰＬＬ９１は、磁方式情報Ｆ、エンコーダ分解能情報Ｍ及びギヤ比情報Ｎに基づきパルスレート信号からプロファイルデータを生成する。以降の処理は実施例１と同様である。

ＰＬＬ９１は、パルスレート信号の周波数に、励磁方式情報Ｆ、エンコーダ分解能情報Ｍ及びギヤ比情報Ｎを掛けた（乗算値倍した）周波数のプロファイルデータを生成する。したがって、生成されるプロファイルデータは実施例１と同じものである。

図１２は、ＰＬＬ９１の構成図の一例を示す。ＰＬＬ９１は公知のものを利用できるので、簡単に説明する。ＰＬＬ９１は、位相比較器９１１ 、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）９１２、ＶＣＯ（電圧制御発振器 ）９１３、及び、分周器９１４を有する。パルスレート信号よりも分周器９１４からの出力信号の周波数の方が高くなると、位相比較器９１１は、誤差振動パルスを生成する。誤差振動パルスがＬＰＦ９１２を通過すると、誤差信号に比例した直流電圧が得られる。ＶＣＯ９１３は直流電圧に応じて出力する信号の周波数を下げる。したがって、分周器９１４から出力される信号とパルスレート信号の周波数は等しくなるように保たれる。分周器９１４はＶＣＯ９１３が出力する信号を「１／Ｎ」するので、ＶＣＯ９１３が出力する信号の周波数は、パルスレート信号の周波数をＮ倍した値と等しい。したがってＰＬＬ９１は、パルスレート信号の周波数を、分周器に設定された値Ｎで逓倍した周波数の信号を出力することができる。この信号がプロファイルデータである。

本実施例のモータ制御装置１００は、パルスレート信号を、励磁方式情報Ｆ、エンコーダ分解能情報Ｍ及びギヤ比情報Ｎの乗算値倍したプロファイルデータを生成するので、分周器のＮに、乗算値（＝励磁方式情報Ｆ×エンコーダ分解能情報Ｍ×ギヤ比情報Ｎ）を設定する。

モータ制御装置１００は、ＡＳＩＣ６２から励磁方式情報Ｆ、エンコーダ分解能情報Ｍ及びギヤ比情報Ｎ、又は、これらを掛けた値である乗算値を取得する。励磁方式が固定であるため、励磁方式情報Ｆ、エンコーダ分解能情報Ｍ及びギヤ比情報Ｎも固定である場合、モータ制御装置１００は、励磁方式情報Ｆ、エンコーダ分解能情報Ｍ及びギヤ比情報Ｎをモータ制御装置１００の補助記憶装置１０４から読み出してもよい。また、励磁方式情報Ｆとエンコーダ分解能情報ＭだけをＡＳＩＣ６２から取得し、ギヤ比情報Ｎをモータ制御装置１００の補助記憶装置１０４から読み出してもよい。

また、モータ制御装置１００は、ＡＳＩＣ６２でなくＳＴＭＣ７６経由で、励磁方式情報Ｆ、エンコーダ分解能情報Ｍ及びギヤ比情報Ｎ、又は、これらを掛けた値である乗算値を取得してもよい。モータ制御装置１００とＳＴＭＣ７６の結線を利用して励磁方式情報Ｆ、エンコーダ分解能情報Ｍ及びギヤ比情報Ｎを取得できるので、モータ制御装置１００とＡＳＩＣ６２の間の結線を少なくできる。

ＰＬＬ９１を搭載することでＳＴＭＣ７６が乗算値を算出したり、プロファイルデータを生成する必要がなくなるので、ＳＴＭＣ７６に加える変更をさらに少なくできる。ＰＬＬ９１は汎用的な部品なので比較的安価であり、コスト増となることも抑制できる。

〔動作手順〕
図１３は、モータ制御装置１００がパルスレート信号をプロファイルデータに変換する手順を示すフローチャート図の一例である。図１３の手順は、例えば、モータ制御装置１００がＳＴＭＣ７６からＤＣモータの回転の要求を受け付けるとスタートする。

まず、モータ制御装置１００の制御部８７（又はＣＰＵが実行するプログラム）は、励磁方式情報Ｆを取得する（Ｓ１１）。制御部８７は、励磁方式情報ＦをＡＳＩＣ６２から通知される形で取得してもよいし、モータ制御装置１００の補助記憶装置１０４に記憶された情報を読み出すことで取得してもよい。

次に、制御部８７は、エンコーダ分解能情報Ｍを取得する（Ｓ２１）。制御部８７はエンコーダ分解能情報ＭをＡＳＩＣ６２から通知される形で取得してもよいし、モータ制御装置１００の補助記憶装置１０４に記憶された情報を読み出すことで取得してもよい。

次に、制御部８７は、ギヤ比情報Ｎを取得する（Ｓ３１）。制御部８７は、ギヤ比情報ＮをＡＳＩＣ６２から通知される形で取得してもよいし、モータ制御装置１００の補助記憶装置１０４に記憶された情報を読み出すことで取得してもよい。

制御部８７は、励磁方式情報Ｆ、エンコーダ分解能情報Ｍ及びギヤ比情報Ｎを掛け合わせて、パルスレート信号の周波数を調整する乗算値を決定し、ＰＬＬ９１の分周器に設定する（Ｓ４１）。

そして、ＳＴＭＣ７６はパルスレートテーブルを読み出し、時間に対応したパルスレート信号の周波数を抽出し（Ｓ５１）、パルスレート信号をモータ制御装置１００に出力する（Ｓ６１）。

モータ制御装置１００のＰＬＬ９１は、パルスレート信号の周波数を乗算値倍した周波数のプロファイルデータを生成し、カウンタＡに出力する（Ｓ７１）。以降の手順は、実施例１と同様なので説明を省略する。

本実施例のモータ制御装置１００は、実施例１の効果に加え、汎用的なＰＬＬ９１をモータ制御装置１００に搭載するだけでパルスレート信号をプロファイルデータに変換できるので、実施例１よりもさらにＳＴＭＣ７６に生じる変更を低減できる。

本実施例では、ＳＴＭＣ７６の代わりにカウンタＡ又はカウンタＢがパルスレート信号の周波数を調整するモータ制御装置１００について説明する。

図１４は、モータ制御装置１００の機能ブロック図の一例を示す。図１４において図５と同一部には同一の符号を付しその説明は省略する。図１４のモータ制御装置１００は、カウンタＡが励磁方式情報Ｆ及びギヤ比情報Ｎを取得し、カウンタＢがエンコーダ分解能情報Ｍを取得している点で実施例２と異なる。

励磁方式情報Ｆ及びギヤ比情報Ｎが目標位置に関する情報であるのに対し、エンコーダ分解能情報Ｍは回転位置の検出に関する情報である。したがって、実施例１、２のように、励磁方式情報Ｆ、ギヤ比情報Ｎ及びエンコーダ分解能情報Ｍを同じ機能ブロックで扱い乗算値を算出する必要はなく、図１４のように、励磁方式情報Ｆ及びギヤ比情報Ｎをパルスレートの調整用に、エンコーダ分解能情報Ｍをエンコーダ９０のパルスの調整用に、それぞれ分けて扱うことができる。

まず、ＳＴＭＣ７６はパルスレート信号をカウンタＡに出力する。カウンタＡは、パルスレート信号のパルスを１つずつカウントする。そして、制御サイクル時間が経過すると、カウンタＡはカウントしている値に、励磁方式情報Ｆ及びギヤ比情報Ｎを掛ける。以下、この値をカウント値Ａ'という。カウンタＡが算出したカウント値Ａ'は、励磁方式情報Ｆ及びギヤ比情報Ｎを反映したＤＣＭ８９の目標位置となる。したがって、パルスレート信号の周波数を変更することなく、実数倍するという比較的簡単な処理で、カウント値Ａ'を算出することができる。

例えば、励磁方式が１−２相励磁の場合（Ｆ＝１／２（２相励磁を基準とした場合））で、ギヤ比情報Ｎ＝４とした場合、カウンタＡは、カウントしていた値にＮ×Ｆ＝「２」を掛けることでカウント値Ａ'を算出する。

同様に、カウンタＢは、エンコーダ９０のパルスを１つずつカウントする。そして、制御サイクル時間が経過すると、カウンタＢはカウントしている値に、エンコーダ分解能情報Ｍの逆数を掛ける。逆数とするのは、カウンタＡでなくカウンタＢのカウント値を補正するからである。以下、エンコーダ分解能情報Ｍの逆数を変えたカウント値Ｂをカウント値Ｂ'という。カウンタＢが算出したカウント値Ｂ'は、エンコーダ分解能情報Ｍを反映したＤＣＭ８９の回転位置となる。

エンコーダ分解能情報Ｍ=２の場合、カウンタＢは、カウントしていた値に１／Ｍ＝「１／２」を掛けることでカウント値Ｂ'を算出する。

カウンタＡは、ギヤ比情報Ｎでパルスレート信号の周波数をＤＣＭ８９の回転位置に対応した値に調整し、励磁方式情報Ｆでパルスレート信号の周波数を励磁方式に対応した値に調整している。また、カウンタＢは、エンコーダ分解能情報Ｍで、励磁方式に依存するパルスレート信号の1パルス当たりの回転角度を、エンコーダ９０の分解能に対応した値に調整している。したがって、カウント値Ａ'とカウント値Ｂ'は等しくなるはずであり、両者の偏差からＤＣＭ８９をフィードバック制御することができる。

なお、カウンタＡが励磁方式情報Ｆ及びギヤ比情報Ｎを取得する方法、及び、カウンタＢがエンコーダ分解能情報Ｍを取得する方法は、実施例２と同様であるので省略する。

〔動作手順〕
図１５は、モータ制御装置１００がパルスレート信号をＰＷＭ信号に変換する手順を示すフローチャート図の一例である。図１５の手順は、例えば、モータ制御装置１００がＳＴＭＣ７６からＤＣＭ８９の回転の要求を受け付けるとスタートする。

まず、モータ制御装置１００のカウンタＡは、減速比情報Ｎを取得する（Ｓ１２）。カウンタＡは、減速比情報ＮをＡＳＩＣ６２から通知される形で取得してもよいし、モータ制御装置１００の補助記憶装置１０４に記憶された情報を読み出すことで取得してもよい。

次に、カウンタＡは、励磁方式情報Ｆを取得する（Ｓ１３）。カウンタＡは、励磁方式情報ＦをＡＳＩＣ６２から通知される形で取得してもよいし、モータ制御装置１００の補助記憶装置１０４に記憶された情報を読み出すことで取得してもよい。

カウンタＡの処理と同時並行的に、カウンタＢは、エンコーダ分解能情報Ｍを取得する（Ｓ２２）。カウンタＢはエンコーダ分解能情報ＭをＡＳＩＣ６２から通知される形で取得してもよいし、モータ制御装置１００の補助記憶装置１０４に記憶された情報を読み出すことで取得してもよい。

そして、ＳＴＭＣ７６はパルスレートテーブルを読み出し、時間に対応したパルスレート信号の周波数を抽出し、パルスレート信号をモータ制御装置１００に出力する（Ｓ６１）。

カウンタＡはパルスレート信号のカウントを開始する（Ｓ１４）。
また、ＤＣＭ８９が回転を始めると、カウンタＢはエンコーダ９０のパルスのカウントを開始する（Ｓ２３）。

図１６は、図１５のＳ１４、Ｓ２３以降のカウンタＡ、カウンタＢ及び制御部８７の処理手順を示すフローチャート図の一例である。図１６（ａ）は、カウンタＡ等がパルスレート信号からカウント値Ａ'、速度情報Ａ'を算出する手順の一例を示す。図１６（ｂ）は、カウンタB等がエンコーダ９０のパルスからカウント値Ｂ'、速度情報Ｂ'を算出する手順の一例を示す。図１６（ｃ）は、モータ制御装置１００が偏差１'，偏差２'からＰＷＭ信号を生成する手順の一例を示す。図１６（ａ）と図１６（ｂ）の手順は同時並行して実行される。図１６（ｃ）の手順は図１６（ａ）と図１６（ｂ）の実行の後に実行される。ただし、図１６（ｃ）の手順の実行中も図１６（ａ）と図１６（ｂ）の手順は同時並行して実行される。

カウンタＡは、パルスレート信号のパルスが１つ入力されることにカウント値を１つカウントアップする（Ｓ７２１）。

つぎに、カウンタＡはタイマを参照し制御サイクル時間が経過したか否かを判定する（Ｓ７４１）。制御サイクル時間が経過していない場合（Ｓ７４１のＮｏ）、カウンタＡはパルスレート信号のパルスのカウンタを継続すべきなので、処理はステップＳ７２１に戻る。

制御サイクル時間が経過した場合（Ｓ７４１のＹｅｓ）、カウンタＡはカウンタした値に、減速比情報Ｎと励磁方式情報Ｆの両方を掛ける（Ｓ７５１）。この値がカウント値Ａ'である。

カウンタＡは、カウント値Ａ'を比較器Ａ及び微分回路Ａに出力する（Ｓ７６１）。これによりカウント値Ａ'は目標位置となる。

ついで、微分回路Ａは、制御サイクル時間でカウント値Ａ'を微分して速度情報Ａ'を算出し、比較器Ｂに出力する（Ｓ７８１）。これにより速度情報Ａ'は目標速度となる。

図１６（ｂ）に移り、一方、カウンタＢは、エンコーダ９０のパルスが１つ入力されることにカウント値を１つカウントアップする（Ｓ８２１）。

つぎに、カウンタＢはタイマを参照し制御サイクル時間が経過したか否かを判定する（Ｓ８４１）。制御サイクル時間が経過していない場合（Ｓ８４１のＮｏ）、カウンタＢはエンコーダ９０のパルスのカウンタを継続すべきなので、処理はステップＳ８２１に戻る。

制御サイクル時間が経過した場合（Ｓ８４１のＹｅｓ）、カウンタＢはカウンタした値にエンコーダパルス分解能情報Ｍを掛ける（Ｓ８５１）。この値がカウント値Ｂ'である。

カウンタＢは、カウント値Ｂ'を比較器Ａ及び微分回路Ｂに出力する（Ｓ８６１）。これによりカウント値Ｂ'は実際の回転位置となる。

ついで、微分回路Ｂは、制御サイクル時間でカウント値Ｂ'を微分して速度情報Ｂ'を算し、比較器Ｂに出力する（Ｓ８８１）。これにより速度情報Ｂ'は実際の回転速度となる。

図１６（ｃ）に移り、比較器Ａは、カウント値Ａ'とカウント値Ｂ'を比較して偏差１'を算出し、制御部８７に出力する（Ｓ９２１）。

また、比較器Ｂは、速度情報Ａ'と速度情報Ｂ'を比較して偏差２'を算出し、制御部８７に出力する（Ｓ９４１）。

制御部８７は、偏差１'にＫｐ１を乗じ制御量１を、偏差２'にＫｐ２を乗じ偏差２'の積分値にＫＩを乗じて両者の加算することで制御量２を、それぞれ算出し、制御量１と制御量２からＰＷＭ信号のデューティ比を決定する（Ｓ９６１）。

そして、制御部８７は、決定したデューティ比のＰＷＭ信号をＤＣＭドライバ８８に出力する（Ｓ９８１）。したがって、パルスレートテーブルやＳＴＭＣ７６を変更することなく、励磁方式情報Ｆ、エンコーダ分解能情報Ｍ及びギヤ比情報Ｎに基づきパルスレート信号の周波数を調整することで、ＤＣＭ８９をフィードバック制御することが可能になる。

本実施例のモータ制御装置１００は、実施例２の効果に加え、汎用的なＰＬＬ９１さえ用いることなく、カウンタＡとカウンタＢに乗算機能を設けるだけで、パルスレート信号からＰＷＭ信号を生成することができる。

これまで説明したモータ制御装置１００は、ＳＴＭＣ７６に変更を加えることなくＳＴＭをＤＣＭ８９に置き換えることができる。しかし、１つの画像形成装置２００に搭載された複数のＳＴＭの全てをＤＣモータに交換することが難しい場合もある。例えば、ＤＣＭ８９を搭載するスペースの制限がある場合、コスト的な理由が生じた場合、交換対象のＳＴＭはあまり駆動されることがなくＳＴＭをＤＣＭ８９に交換しても消費電力の低減がわずかであるような場合、が挙げられる。

このような場合も、ＡＳＩＣ６２と一体の１つのＳＴＭＣ７６から、置き換えられたＤＣＭ８９と置き換えられない元々のＳＴＭの両方を制御できれば便利であると考えられる。モータ制御装置１００を搭載することで、ＳＴＭと、ＳＴＭから置き換えられたＤＣＭ８９が混在するような状況でもＳＴＭＣ７６には変更が不要である。

図１７は、本実施形態のモータ制御装置１００の画像形成装置への搭載例の一例を示す図である。図１７において図１１と同一部には同一の符号を付しその説明は省略する。図１８は、本実施形態のモータ制御装置１００の画像形成装置への搭載例の別の一例を示す図である。図１８において図１４と同一部には同一の符号を付しその説明は省略する。

図１７のモータ制御装置１００は図１１と同じである。また、図１８のモータ制御装置１００は図１４と同じである。しかし、図１７と図１８では、ＳＴＭＣ７６がＳＴＭドライバ９２と接続されており、ＳＴＭＣ７６が出力したパルスレート信号がＳＴＭドライバ９２にも供給されている。すなわち、モータ制御装置１００とＳＴＭドライバ９２が１つのパルスレート信号を共有して、モータ制御装置１００はＤＣモータを制御し、ＳＴＭドライバ９２はＳＴＭ９３を制御する。なお、図ではＳＴＭドライバ９２は１つだか、２以上であってもよい。

また、必要であれば、ＳＴＭＣ７６は例えばENABLE信号（Ｌｏｗ：回転 Ｈｉｇｈ：被回転）でＳＴＭ毎に回転/非回転を制御することができる。

したがって、ＳＴＭＣ７６に複数のＳＴＭが接続されていてその一部のＳＴＭだけをＤＣＭ８９と置き換えても、ＳＴＭＣ７６には与える変更を最小限にすることができる。よって、ＳＴＭをＤＣＭ８９に置き換えていく過程（製品のバージョン推移過程）においても、柔軟に画像形成装置を設計することができる。

また、パルスレート信号でなく、パルスレートテーブル９４を複数のＳＴＭＣ７６で共有することもできる。

図１９は、本実施形態のモータ制御装置１００の画像形成装置への搭載例の一例を示す図である。図１９において図１１と同一部には同一の符号を付しその説明は省略する。図２０は、本実施形態のモータ制御装置１００の画像形成装置への搭載例の別の一例を示す図である。図２０において図１４と同一部には同一の符号を付しその説明は省略する。図２１は、本実施形態のモータ制御装置１００の画像形成装置への搭載例の別の一例を示す図である。図２１において図５と同一部には同一の符号を付しその説明は省略する。

図１９〜図２１によれば、ＡＳＩＣ６２と一体に形成されたＳＴＭＣ７６だけでなく、ＡＳＩＣ６２と一体に形成された別のＳＴＭＣ又はＡＳＩＣ６２とは独立に形成されたＳＴＭＣに、１つのパルスレートテーブル９４が供給されている。パルスレートテーブル９４は、例えば、ＡＳＩＣ６２のメモリ６７に記憶されている。

複数のＳＴＭＣは、同じ１つのパルスレートに基づきパルスレート信号の周波数を決定する。すなわち、ＤＣＭ８９を制御するＳＴＭＣ７６とＳＴＭ９３を制御するＳＴＭＣ９２が、１つのパルスレートテーブル９４を共有して、それぞれパルスレート信号を独立に生成することができる。なお、図ではＳＴＭドライバ９２は１つだか、２以上であってもよい。

また、必要であれば、それぞれのＳＴＭＣ７６，９２は例えばENABLE信号（Ｌｏｗ：回転 Ｈｉｇｈ：被回転）でＳＴＭ９３毎に回転/非回転を制御することができる。

したがって、複数のＳＴＭ９３のうち一部のＳＴＭだけをＤＣＭ８９と置き換えても、パルスレートテーブル９４よりもモータ側の構成には何ら変更を与えることがない。すなわち、ＳＴＭＣはENABLE信号の制御も従来と変える必要がない。よって、ＳＴＭをＤＣＭ８９に置き換えていく過程（製品のバージョン推移過程）においても、柔軟に画像形成装置を設計することができる。

以上説明したように、本実施形態のモータ制御装置１００は、励磁方式情報Ｆ、エンコーダ分解能情報Ｍ及びギヤ比情報Ｎによりパルスレート信号を調整することで、ＳＴＭＣ７６には変更を加えないか変更を最小限にして、ステッピングモータの制御信号をＤＣモータのＰＷＭ信号に変換することができる。

６２ ＡＳＩＣ
７６ ＳＴＭＣ（ステッピングモータコントローラ）
８０ コントローラ
８１ カウンタＡ
８２ カウンタＢ
８３ 比較器Ａ
８４ 比較器Ｂ
８５ 微分回路Ａ
８６ 微分回路Ｂ
８７ 制御部
８８ ＤＣＭドライバ
８９ ＤＣＭ
９０ エンコーダ
９１ ＰＬＬ
９２ ＳＴＭドライバ
９３ ＳＴＭ
９４ パルスレートテーブル
１００ モータ制御装置
１０１ ＣＰＵ
１０２ 入出力インターフェイス
１０３ 主記憶装置
１０４ 補助記憶装置
１０５ その他回路
２００ 画像形成装置

特開平８−２７５５８８号公報

Claims (12)

1. ステッピングモータを駆動可能なパルス信号を出力するコントローラと通信可能であり、ＤＣモータの回転速度を制御するモータ制御装置であって、
   前記パルス信号と前記ＤＣモータの回転軸に取り付けられたエンコーダの回転に応じた回転信号とに基づいて、前記ＤＣモータの回転速度を制御するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号制御手段、を有することを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記パルス信号は、前記ＤＣモータと当該ＤＣモータが駆動する被回転体とのギヤ比に関連して定められ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. 前記パルス信号は、ステッピングモータの励磁方式に関連して定められることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
4. 前記パルス信号は、前記回転信号の分解能に関連して定められることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
5. 前記パルス信号に基づく前記ＤＣモータの目標位置を微分する微分回路を有し、前記ＰＷＭ信号制御手段は、前記微分回路の出力に基づいてＰＷＭ信号を生成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
6. ＤＣモータと請求項１〜５のいずれか１項に記載のモータ制御装置とを有するモータ制御システム。
7. 前記エンコーダは、前記ＤＣモータの回転軸に設けられることを特徴とする請求項６に記載のモータ制御システム。
8. 請求項１に記載のモータ制御装置と、前記パルス信号を生成する前記コントローラを有するモータ制御システムであって、前記コントローラは予め記憶手段に記憶された回転指示情報に基づいて前記パルス信号を生成することを特徴とするモータ制御システム。
9. 前記記憶手段に記憶された回転指示情報に基づいてステッピングモータを駆動する回転制御信号を生成するステッピングモータコントローラを有することを特徴とする請求項８に記載のモータ制御システム。
10. 請求項６〜９のいずれか１項に記載のモータ制御システムを有する画像形成装置。
11. ステッピングモータを駆動可能なパルス信号を出力するコントローラと通信可能であり、ＤＣモータの回転速度を制御するモータ制御装置で実施されるモータ制御方法であって、
    前記パルス信号と前記ＤＣモータの回転軸に取り付けられたエンコーダの回転に応じた回転信号とに基づいて、前記ＤＣモータの回転速度を制御するＰＷＭ信号を生成する工程を有することを特徴とするモータ制御方法。
12. ステッピングモータを駆動可能なパルス信号を出力するコントローラと通信可能であり、ＤＣモータの回転速度を制御するモータ制御装置に、
    前記パルス信号と前記ＤＣモータの回転軸に取り付けられたエンコーダの回転に応じた回転信号とに基づいて、前記ＤＣモータの回転速度を制御するＰＷＭ信号を生成する手順を実行させるためのプログラム。

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