JP7257796B2 - モータ制御装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータの制御技術に関し、より詳しくは、制御対象のモータの故障判定技術に関する。

画像形成装置における回転部材の駆動源として、ロータ位置を検知するためのセンサを搭載しないセンサレスＤＣブラシレスモータ（以下、センサレスモータと表記する。）が使用されている。センサレスモータが故障等により正常に回転しない状態になっていても、モータ制御装置は、当該モータをセンサレス駆動モードで駆動開始するまでは、当該モータの故障を検出できない。このため、特許文献１は、センサレスモータの駆動部が有する複数のスイッチング素子を複数のテストパターンに従ってオン・オフすることで、センサレスモータに故障が生じているかを判定する方法を開示している。

特開２０１８－１０２０６４号公報

特許文献１が開示する方法は、複数のスイッチング素子を複数のテストパターンに従ってオン・オフしなければならず、よって、故障判定処理のためのダウンタイムが長くなる。

本発明は、故障判定処理のためのダウンタイム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て測定し、前記複数の励磁相それぞれについて測定した前記物理量の測定値を含む測定データを生成する測定手段と、前記測定データに基づき、前記モータのロータの回転位置と、前記モータ及び前記励磁手段の少なくとも１つが故障しているか否かと、を判定する判定手段と、を備え、前記判定手段は、前記複数の励磁相それぞれの測定値に第１範囲内にないものがある場合、前記モータ及び前記励磁手段の少なくとも１つが故障していると判定することを特徴とする。

本発明によると、故障判定処理のためのダウンタイム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の関係と、励磁の際のＰＷＭ信号及びコイル電流波形を示す図。 一実施形態による測定データを示す図。 一実施形態による基準情報を示す図。 一実施形態による基準情報と測定データとの誤差を示す図。 一実施形態による故障判定処理を含むロータ位置判定処理のフローチャート。 一実施形態による測定データを示す図。 一実施形態による基準情報と測定データとの誤差を示す図。 一実施形態による故障判定処理を含むロータ位置判定処理のフローチャート。

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、本実施形態による画像形成装置の構成図である。画像形成装置は、例えば、印刷装置、プリンタ、複写機、複合機、ファクシミリのいずれかであり得る。画像形成装置の給紙カセット２５に格納されたシートは、給紙ローラ２６及び搬送ローラ２７により搬送路に沿って搬送される。画像形成ユニット１は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成し、搬送路を搬送されるシートにこれらトナー像を転写する。定着器２４は、加熱ローラ及び加圧ローラを有し、トナー像が転写されたシートを加熱・加圧して、シートにトナー像を定着させる。トナー像の定着処理が行われたシートは、画像形成装置外に排出される。モータ１５Ｆは、定着器２４のローラを回転させる駆動源である。

図２は、画像形成装置の制御構成を示している。プリンタ制御部１１は、通信コントローラ２１を介してホストコンピュータ２２から形成する画像の画像データを受信すると、画像形成ユニット１を制御してシートにトナー像を形成し、定着器２４を制御してシートにトナー像を定着させる。また、このとき、プリンタ制御部１１は、モータ制御部１４を制御して、モータ１５Ｆを含む各モータ１５を制御し、シートの搬送制御等を行う。また、プリンタ制御部１１は、表示部２０に画像形成装置の状態を表示する。なお、プリンタ制御部１１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の各部を制御する。

図３は、モータ１５Ｆの制御構成の詳細を示している。モータ制御部１４は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと表記）５１を有する。マイコン５１は、通信ポート５２を介してプリンタ制御部１１と通信を行う。また、マイコン５１の基準クロック生成部５６は、水晶発振子５０に接続され、水晶発振子５０の出力に基づき基準クロックを生成する。カウンタ５４は、基準クロックに基づきカウント動作を行う。基準クロックは、入力されたパルスの周期の計測や、ＰＷＭ信号の生成等に使用される。マイコン５１は、モータ１５Ｆの制御に使用する各種データ等を格納する不揮発メモリ５５及び揮発性のメモリ５７を有する。マイコン５１は、パルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）をＰＷＭポート５８から出力する。本実施形態において、マイコン５１は、モータ１５Ｆの３つの相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）それぞれについて、ハイ側のＰＷＭ信号（Ｕ－Ｈ、Ｖ－Ｈ、Ｗ－Ｈ）と、ロー側のＰＷＭ信号（Ｕ－Ｌ、Ｖ－Ｌ、Ｗ－Ｌ）の計６つのＰＷＭ信号を出力する。このため、ＰＷＭポート５８は、６つの端子Ｕ－Ｈ、Ｖ－Ｈ、Ｗ－Ｈ、Ｕ－Ｌ、Ｖ－Ｌ、Ｗ－Ｌを有する。

ＰＷＭポート５８の各端子は、ゲートドライバ６１に接続され、ゲートドライバ６１は、ＰＷＭ信号に基づき、３相のインバータ６０の各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。なお、インバータ６０は、各相それぞれについてハイ側及びロー側の２つのスイッチング素子、つまり、計６つのスイッチング素子を有し、ゲートドライバ６１は、各スイッチング素子を対応するＰＷＭ信号に基づき制御する。スイッチング素子としては、例えばトランジスタやＦＥＴを使用することができる。本実施形態においては、ＰＷＭ信号がハイであると、対応するスイッチング素子がＯＮとなり、ローであると、対応するスイッチング素子がＯＦＦになるものとする。インバータ６０の出力６２は、モータのコイル７３（Ｕ相）、７４（Ｖ相）及び７５（Ｗ相）に接続されている。インバータ６０の各スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、各コイル７３、７４、７５の励磁電流（コイル電流）を制御することができる。この様に、ゲートドライバ６１及びインバータ６０は、複数のコイル７３、７４及び７５を励磁する励磁部として機能する。

電流センサ６５は、各コイル７３、７４、７５に流れた励磁電流の値に応じた検出電圧を出力する。増幅部６４は、各相の検出電圧を増幅し、かつ、オフセット電圧の印加を行ってアナログ・デジタルコンバータ（ＡＤコンバータ）５３に出力する。ＡＤコンバータ５３は、増幅後の検出電圧をデジタル値に変換する。電流値算出部６６は、ＡＤコンバータ５３の出力値（デジタル値）に基づき各相の励磁電流を判定する。例えば、電流センサ６５が、１Ａ当たり、０．０１Ｖの電圧を出力し、増幅部６４での増幅率（ゲイン）を１０倍とし、増幅部６４が印加するオフセット電圧を１．６Ｖとする。モータ１５Ｆに流れる励磁電流の範囲が－１０Ａ～＋１０Ａであるとすると、増幅部６４が出力する電圧範囲は、０．６Ｖ～２．６Ｖになる。例えば、ＡＤコンバータ５３が、０～３Ｖの電圧を、０～４０９５のデジタル値に変換して出力するのであれば、－１０Ａ～＋１０Ａの励磁電流は、凡そ、８１９～３５４９のデジタル値に変換される。なお、インバータ６０からモータ１５Ｆへの方向に励磁電流が流れているときを正の電流値とし、その逆を負の電流値とする。

電流値算出部６６は、デジタル値からオフセット電圧に対応するオフセット値を減じ、所定の変換係数を乗ずることで励磁電流を求める。本例では、オフセット電圧（１．６Ｖ）に対応するオフセット値は、約２１８４（１．６×４０９５／３）である。また、変換係数は、約０．０００７３３（３／４０９５）である。変換係数は、予め、不揮発メモリ５５に格納される。なお、オフセット値は、励磁電流を流していないときのデジタル値に対応するため、これを不揮発メモリ５５に格納して使用する構成とすることができる。この様に、電流センサ６５と、増幅部６４と、ＡＤコンバータ５３と、電流値算出部６６は、電流測定部を構成する。

図４は、モータ１５Ｆの構成図である。モータ１５Ｆは、６スロットのステータ７１と、４極のロータ７２と、を有する。ステータ７１は、各相のコイル７３、７４、７５を有する。ロータ７２は、永久磁石により構成され、Ｎ極とＳ極との組を２つ有する。ロータ７２は励磁相に応じて停止する位置が決まる。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、励磁相は、Ｕ－Ｖ、Ｕ－Ｗ、Ｖ－Ｕ、Ｖ－Ｗ、Ｗ－Ｕ、Ｗ－Ｖの計６つある。ここで、Ｕ－Ｖ相の励磁とは、Ｕ相のコイル７３とＶ相のコイル７４との直列接続に対して、Ｕ相のコイル７３からＶ相のコイル７４に向けて励磁電流を流すことを意味する。例えば、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。なお、このとき、Ｕ相がＮ極となりＶ相がＳ極となるものとする。続いて、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。

モータ１５Ｆの駆動を停止し、励磁電流を０にすると、ロータ７２をホールドする力が働かなくなり、ロータ７２に外部から回転力が加わればロータ７２は回転する。したがって、定着器２４を画像形成装置から脱着する際、或いは、ジャムにより定着器２４に挟まったシートを取り除く際、ロータ７２は回転することがある。このとき、モータ制御部１４は、ロータ７２の停止位置が判らなくなる。また、画像形成装置の電源投入直後においても、モータ制御部１４は、ロータ７２の停止位置が判らない。したがって、モータ制御部１４は、モータ１５Ｆを回転させる場合、まず、ロータ７２の停止位置の検知処理を行う必要がある。

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（Ａ）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（Ａ）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。なお、ロータ７２が、Ｕ－Ｖ相の位置とＵ－Ｗ相の位置との中間位置で停止している場合、Ｕ－Ｖ相とＵ－Ｗ相の合成インダクタンスは同程度の値であり、かつ、他の励磁相の合成インダクタンスよりは小さい値になる。

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合成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停止位置を検知する。例えば、Ｕ－Ｖ相を励磁した際に検出される合成インダクタンスが他の励磁相を励磁した際に検出される合成インダクタンスより小さい場合、ロータ７２がＵ－Ｖ相の位置に停止していると判定できる。また、Ｕ－Ｖ相とＵ－Ｗ相を励磁した際に検出される合成インダクタンスが同程度であり、かつ、他の励磁相を励磁した際に検出される合成インダクタンスより小さい場合、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できる。つまり、いずれか１つの励磁相を励磁した際に検出される合成インダクタンスが、他の励磁相を励磁した際に検出される合成インダクタンスより小さい場合、当該励磁相の位置にロータ７２が停止していると判定する。また、電気角的に隣り合う２つの励磁相を励磁した際に検出される合成インダクタンスが同程度であり、かつ、他の励磁相を励磁した際に検出される合成インダクタンスより小さい場合、該２つの励磁相の間の位置にロータ７２が停止していると判定する。

なお、電気角的に隣り合う２つの励磁相は、ロータ７２を回転させる際の励磁の順序において隣り合う励磁相でもある。つまり、本実施形態のロータ７２を回転させる際、モータ制御部１４は、Ｕ－Ｖ、Ｕ－Ｗ、Ｖ－Ｗ、Ｖ－Ｕ、Ｗ－Ｕ、Ｗ－Ｖ、Ｕ－Ｖ・・・の順で励磁を行う。この順番において、連続する２つの励磁相が、電気角的に隣り合う２つの励磁相である。例えば、Ｖ－Ｗ相と、Ｗ－Ｕ相は、それぞれ、Ｖ－Ｕ相と隣接する励磁相である。

以下、合成インダクタンスの検出のための励磁方法について説明する。まず、Ｕ－Ｖ相を励磁する場合、ＰＷＭポート５８のＵ－Ｈ端子及びＶ－Ｈ端子から、図５（Ｂ）に示す様にデューティが時間的に変化するＰＷＭ信号を出力する。具体的には、Ａ期間（第１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（グラウンド）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。Ａ期間に続くＢ期間（第２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（グラウンド）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。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としている。また、Ａ期間におけるデューティの最大値は、Ａ期間において流れる励磁電流により必要な検知精度が確保される様に決定する。また、Ｂ期間のデューティの最大値は、Ａ期間及びＢ期間でのコイルのインダクタンス成分に生じた電圧の時間積分値が、凡そ零となるように設定する。つまり、Ｂ期間のデューティの最大値は、Ａ期間にコイルに印加する電圧に基づき決定される。

このように設定することで、図５（Ｂ）にコイル電流として示す様に、Ｂ期間中、励磁電流は滑らかに減少し、Ｂ期間の終了時に励磁電流は、凡そ零となる。励磁電流が流れている状態で次の２つのコイルの順列を励磁相とする測定を開始すると、当該測定における電流値に影響する。したがって、ロータ停止位置を正確に検知するためには、前の測定における励磁電流が十分に小さくなってから次の励磁相の測定を開始する必要がある。本実施形態では、Ｂ期間の終了時に励磁電流が凡そ零となるため、ロータ停止位置を精度良く検知すると共に、次の励磁相の測定までの待ち時間を短縮することができる。

モータ制御部１４は、ロータ７２の停止位置の検知処理において、所定期間、各励磁相を励磁し、励磁電流（コイル電流）の最大値を測定値として検出してメモリ５７に記憶する。なお、所定期間は、本実施形態においては、図５（Ｂ）に示すＡ区間及びＢ区間を合計した期間である。よって、６つの励磁相それぞれについて、励磁電流の最大値が測定値として取得され、これが、測定データとしてメモリ５７に記憶される。図６（Ａ）～（Ｃ）は、それぞれ、この様に測定した各励磁相についての測定値を示す測定データの例である。なお、図６（Ａ）～（Ｃ）は、それぞれ、ロータ７２が、Ｕ－Ｖ相の位置、Ｕ－Ｗ相の位置、及び、Ｕ－Ｖ相の位置とＵ－Ｗ相の位置の間の位置で停止している場合の測定データの例である。ここで、測定値は、コイルの合成インダクタンスが小さい程、大きくなるとの関係があるため、図６（Ａ）～（Ｃ）の測定データは、各励磁相を励磁した際の合成インダクタンスの大小関係を示すものでもある。

図７（Ａ）～（Ｆ）は、予め不揮発メモリ５５に格納しておく基準情報を示している。なお、図７（Ａ）は、ロータ７２が、Ｕ－Ｖ相の位置で停止している場合の基準情報であり、以下では基準情報＃１と表記する。図７（Ｂ）は、ロータ７２が、Ｕ－Ｗ相の位置で停止している場合の基準情報であり、以下では基準情報＃２と表記する。図７（Ｃ）は、ロータ７２が、Ｖ－Ｗ相の位置で停止している場合の基準情報であり、以下では基準情報＃３と表記する。図７（Ｄ）は、ロータ７２が、Ｖ－Ｕ相の位置で停止している場合の基準情報であり、以下では基準情報＃４と表記する。図７（Ｅ）は、ロータ７２が、Ｗ－Ｕ相の位置で停止している場合の基準情報であり、以下では基準情報＃５と表記する。図７（Ｆ）は、ロータ７２が、Ｗ－Ｖ相の位置で停止している場合の基準情報であり、以下では基準情報＃６と表記する。各ロータ停止位置の基準情報は、ロータが対応する励磁相の位置で停止している際における、各励磁相の励磁電流の最大値の基準値を示す情報である。基準値は、測定した最大電流値の平均的な値である。

モータ制御部１４は、測定データと、各基準情報とを比較して、各基準情報との誤差を算出する。具体的には、図７（Ａ）の基準情報＃１との誤差を求める場合、各励磁相について、励磁相の測定値と、基準情報＃１が示す同じ励磁相の基準値との差（絶対値）を求め、６つの励磁相それぞれの差の合計を求め、これを、基準情報＃１との誤差とする。つまり、基準情報＃１と測定データの誤差とは、基準情報が示す基準値と測定値との誤差の各励磁相に渡る積算値である。モータ制御部１４は、基準情報＃１～６それぞれについて、上述した様に、測定データとの誤差を求める。図８（Ａ）～（Ｃ）は、それぞれ、図６（Ａ）～（Ｃ）の測定データと、各基準情報＃１～＃６との誤差を示している。なお、基準情報＃１～＃６は、図７（Ａ）～（Ｆ）に示すものである。

図８（Ａ）では、基準情報＃１の誤差が最も小さい。基準情報＃１は、ロータ７２が、Ｕ－Ｖ相の位置で停止している場合のものであるため、モータ制御部１４は、図８（Ａ）から、ロータ７２が、Ｕ－Ｖ相の位置で停止していると判定する。図８（Ｂ）では、基準情報＃２の誤差が最も小さい。基準情報＃２は、ロータ７２が、Ｕ－Ｗ相の位置で停止している場合のものであるため、モータ制御部１４は、図８（Ｂ）から、ロータ７２が、Ｕ－Ｗ相の位置で停止していると判定する。一方、図８（Ｃ）では、基準情報＃１と＃２との誤差が同程度であり、その他の誤差より小さい。基準情報＃１は、Ｕ－Ｖ相の位置で停止している場合のものであり、基準情報＃２は、Ｕ－Ｗ相の位置で停止している場合のものである。したがって、モータ制御部１４は、図８（Ｃ）から、ロータ７２が、Ｕ－Ｗ相の位置とＵ－Ｗ相の位置との間で停止していると判定する。

上記の通り、モータ制御部１４は、ロータ７２の複数の回転位置それぞれに対応する基準情報を用いてロータ７２の停止位置を判定するが、本実施形態では、このロータ７２の停止位置の判定処理において、励磁部を含むモータ１５Ｆの故障判定を行う。なお、励磁部は、インバータ６０を含む、モータ１５Ｆに励磁電流を供給する機能ブロックである。つまり、本実施形態では、励磁部及びモータ１５Ｆの少なくとも１つの故障が検知される。しかしながら、以下の説明においては、この励磁部及びモータ１５Ｆの少なくとも１つが故障しているか否かを判定する処理を、単に、モータ１５Ｆの故障判定と呼ぶものとする。図９は、本実施形態による、モータ１５Ｆの故障判定処理を含む、ロータ７２の停止位置判定処理のフローチャートである。なお、以下の説明において、測定データとの誤差が最小の基準情報を第１基準情報と呼び、測定データとの誤差が２番目に小さい基準情報を第２基準情報と呼ぶものとする。また、第１基準情報と測定データとの誤差を第１誤差と呼び、第２基準情報と測定データとの誤差を第２誤差と呼ぶものとする。さらに、第１基準情報に対応するロータ７２の回転位置を第１位置と呼び、第２基準情報に対応するロータ７２の回転位置を第２位置と呼ぶものとする。

モータ制御部１４は、Ｓ１０で、第１誤差が所定の第１閾値以下であるかを判定する。第１誤差が第１閾値より大きいと、モータ制御部１４は、Ｓ１１で、モータ１５Ｆが故障していると判定する。例えば、コイル７３～７５のいずれかがショート又は断線していると、測定値が基準値から大きく乖離するため誤差も大きくなる。したがって、第１閾値を適切に設定することで、モータ１５Ｆの故障を判定することができる。第１誤差が第１閾値以下であると、モータ制御部１４は、第１位置と第２位置とが電気角的に隣接しているかを判定する。第１位置と第２位置が電気角的に隣接していないと、モータ制御部１４は、Ｓ１３で、測定データが異常であると判定する。これは、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示す様に、第１位置と第２位置とは電気角的に隣接し、測定データから得られる第１位置と第２位置とが電気角的に隣接していないと、これは、測定データに問題が有ると判定できるからである。

第１位置と第２位置が隣接関係であると、モータ制御部１４は、Ｓ１４で、第２誤差に対する第１誤差の比の値が所定の第２閾値以下であるかを判定する。第２誤差に対する第１誤差の比の値が所定の第２閾値より大きいと、モータ制御部１４は、Ｓ１５で、第１位置と第２位置との間でロータ７２が停止していると判定する。第２誤差に対する第１誤差の比の値が所定の第２閾値以下であると、モータ制御部１４は、Ｓ１６で、ロータ７２の停止位置が第１位置であると判定する。これは、図８（Ａ）～（Ｃ）に示す様に、ロータ７２が励磁相に対応する位置で停止していると、第１誤差は、第２誤差より小さくなり、ロータ７２が電気角で隣接する２つの励磁相の間で停止していると、第１誤差と第２誤差とが同程度の値になるからである。なお、図９のＳ１０では、第１誤差が第１閾値に等しいとモータ１５Ｆが故障ではないと判定しているが、第１誤差が第１閾値に等しいとモータ１５Ｆが故障であると判定する構成であっても良い。同様に、図９のＳ１５で、比の値が第２誤差に等しいと、ロータ７２の回転位置が第１位置であると判定しているが、比の値が第２誤差に等しいと、ロータ７２の回転位置が第１位置と第２位置との間であると判定する構成であっても良い。

例えば、第１閾値を５．０とし、第２閾値を０．８とする。図８（Ａ）の第１誤差及び第２誤差は、０．２８及び５．５４であり、第１位置は、Ｕ－Ｖ相の位置であり、第２位置は、Ｕ－Ｗ相の位置である。第１誤差が０．２８であり、第１閾値である５．０より小さいため、Ｓ１０は"Ｙｅｓ"である。Ｕ－Ｖ相の位置とＵ－Ｗ相の位置は隣接するため、Ｓ１２は"Ｙｅｓ"である。第２誤差に対する第１誤差の比の値は、０．０５であり、第２閾値である０．８より小さいため、Ｓ１４は"Ｙｅｓ"である。したがって、モータ制御部１４は、Ｓ１６で、ロータ７２の停止位置が第１位置、つまり、Ｕ－Ｖ相の位置と判定する。また、図８（Ｃ）の第１誤差及び第２誤差は、２．６３及び２．９７であり、第１位置は、Ｕ－Ｖ相の位置であり、第２位置は、Ｕ－Ｗ相の位置である。第１誤差が２．６３であり、第１閾値である５．０より小さいため、Ｓ１０は"Ｙｅｓ"である。Ｕ－Ｖ相の位置とＵ－Ｗ相の位置は隣接関係にあるため、Ｓ１２は"Ｙｅｓ"である。第２誤差に対する第１誤差の比の値は、０．８８であり、第２閾値である０．８より大きいため、Ｓ１４は"Ｎｏ"である。したがって、モータ制御部１４は、Ｓ１５で、ロータ７２の停止位置が第１位置と第２位置との間、つまり、Ｕ－Ｖ相の位置とＵ－Ｗ相の位置の間であると判定する。

図１０（Ａ）～（Ｃ）は、それぞれ、励磁部又はモータ１５Ｆに故障が有る場合の測定結果の例を示している。なお、図１０（Ａ）は、Ｕ相のコイル７３が断線している場合であり、図１０（Ｂ）は、Ｕ相のコイル７３とＶ相のコイル７４がショートしている場合であり、図１０（Ｃ）は、Ｕ相のハイ側のＦＥＴがオープン故障している場合である。図１１（Ａ）～（Ｃ）は、それぞれ、図１０（Ａ）～（Ｃ）の測定データと各基準情報との誤差を示している。図１１（Ａ）～（Ｃ）の第１誤差は、それぞれ、１０．１１、２１．８０、６．７４と、第１閾値である５．０より大きいため、Ｓ１０は"Ｎｏ"である。したがって、モータ制御部１４は、Ｓ１１で、モータ１５Ｆと励磁部の少なくとも１つの故障と判定する。

以上、本実施形態では、ロータ停止位置の判定処理においてモータ１５Ｆの故障判定を行う。なお、モータ１５Ｆの故障判定は、ロータ停止位置の判定のために測定する情報のみを使用して行う。したがって、故障判定のために、画像形成装置のダウンタイムを増加させることなく、モータ１５Ｆの故障判定を行うことができる。

なお、本実施形態では、コイル７３から７５の少なくとも１つのコイルのインダクタンスを、励磁電流の最大値により判定していた。しかしながら、インダクタンスに応じて変化する任意の物理量を測定することで、各励磁相を励磁した際のインダクタンスの大小関係を判定することができる。例えば、励磁相を所定期間だけ励磁した際の励磁電流の積算値を測定する構成とすることができる。また、励磁相を励磁した際の励磁電流の変化の速さを測定する構成とすることができる。なお、励磁電流の変化の速さは、励磁してから所定期間後の励磁電流の値とすることができる。さらには、励磁してから、励磁電流が所定値に達するまでの時間を励磁電流の変化の速さを示す指標とすることもできる。

＜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。本実施形態では、図７に示す基準情報を使用しない。図１２は、本実施形態による、モータ１５Ｆの故障判定を含む、ロータ７２の停止位置判定処理のフローチャートである。なお、以下の説明において、測定データのうち、１番目に大きい測定値を第１測定値と呼び、２番目に大きい測定値を第２測定値と呼ぶものとする。さらに、第１測定値に対応する励磁相を励磁した際にロータ７２が停止する位置を第１位置と呼び、第２測定値に対応する励磁相を励磁した際にロータ７２が停止する位置を第２位置と呼ぶものとする。

モータ制御部１４は、Ｓ２０で、６つの励磁相それぞれの測定値の総てが所定範囲内、より詳しくは、第３閾値以上、かつ、第４閾値以下であるかを判定する。第３閾値はコイル７３～７５の断線判定のための閾値であり、第４閾値は、コイル７３～７５のショート判定のための閾値であり、第４閾値は、第３閾値より大きい。６つの測定値の中に、第３閾値から第４閾値の範囲内ではないものが存在すると、モータ制御部１４は、Ｓ２１で、モータ１５Ｆが故障していると判定する。６つの測定値の総てが第３閾値から第４閾値の範囲内であると、モータ制御部１４は、Ｓ２２で、第１位置と第２位置とは電気角において隣接しているかを判定する。第１位置と第２位置が隣接していないと、モータ制御部１４は、Ｓ２３で、測定データが異常であると判定する。第１位置と第２位置が隣接していると、モータ制御部１４は、Ｓ２４で、第１測定値に対する第２測定値の比の値が所定の第５閾値以下であるかを判定する。第１測定値に対する第２測定値の比の値が所定の第５閾値より大きいと、モータ制御部１４は、Ｓ２５で、第１位置と第２位置との間でロータ７２が停止していると判定する。第１測定値に対する第２測定値の比の値が所定の第５閾値以下であると、モータ制御部１４は、Ｓ２６で、ロータ７２の停止位置が第１位置であると判定する。

例えば、第３閾値を０．１とし、第４閾値を１２とし、第５閾値を０．８とする。図６（Ａ）では、Ｕ－Ｖ相の測定値が第１測定値＝４．５４であり、Ｕ－Ｗ相の測定値が第２測定値＝２．４７であり、その他の励磁相の測定値は、２．０前後である。また、第１位置は、Ｕ－Ｖ相の位置となり、第２位置は、Ｕ－Ｗ相の位置となる。総ての測定値は、０．１～１２の範囲内であるため、Ｓ２０は、"Ｙｅｓ"である。Ｕ－Ｖ相の位置とＵ－Ｗ相は隣接しているため、Ｓ２２は"Ｙｅｓ"である。第１測定値に対する第２測定値の比の値は０．５４であり、第２閾値である０．８より小さいため、Ｓ２４は"Ｙｅｓ"である。したがって、モータ制御部１４は、Ｓ２６で、ロータ７２の停止位置が第１位置、つまり、Ｕ－Ｖ相の位置と判定する。また、図６（Ｃ）では、Ｕ－Ｖ相の測定値が第１測定値＝３．５９であり、Ｕ－Ｗ相の測定値が第２測定値＝３．４４であり、その他の励磁相の測定値は、２．０前後である。また、第１位置は、Ｕ－Ｖ相の位置となり、第２位置は、Ｕ－Ｗ相の位置となる。総ての測定値は、０．１～１２の範囲内であるため、Ｓ２０は、"Ｙｅｓ"である。Ｕ－Ｖ相とＵ－Ｗ相は隣接しているため、Ｓ２２は"Ｙｅｓ"である。第１測定値に対する第２測定値の比の値は０．９６であり、第２閾値である０．８より大きいため、Ｓ２４は"Ｎｏ"である。したがって、モータ制御部１４は、Ｓ２５で、ロータ７２の停止位置が第１位置と第２位置との間、つまり、Ｕ－Ｖ相の位置とＵ－Ｗ相の位置の間であると判定する。

なお、本実施形態でも、インダクタンスに応じて変化する物理量として、各励磁相を励磁した際の励磁電流の最大値を使用している。ここで、インダクタンスが小さくなる程、励磁電流の最大値は増加する。したがって、図１２の処理は、インダクタンスが小さくなる程、その値が増加する物理量を使用した場合のものであり、インダクタンスが小さくなる程、その値が減少する物理量を使用する場合には、図１２の各処理の大小関係の判定は逆転する。なお、より一般的に述べると、図１２の処理は以下の様になる。まず、第１測定値は、インダクタンスが最小であることを示している測定値であり、第２測定値は、インダクタンスが２番目に小さいことを示している測定値となる。Ｓ２０の処理は、モータ１５Ｆのショート及び断線を判定するためのものであり、インダクタンスの判定に使用する物理量に拘わらず、総ての測定値が第１範囲内にあるか否かとなる。ここで、総ての測定値が第１範囲内であると、モータ１５Ｆは正常と判定でき、そうではないと、モータ１５Ｆは故障と判定する。Ｓ２２の処理には変更はない。

そして、Ｓ２４の処理は、第１測定値と第２測定値との比の値が第２範囲内にあるか否かとなる。ここで、第１測定値と第２測定値との比の値が第２範囲内であると、Ｓ２５に進み、第１測定値と第２測定値との比の値が第２範囲内にはないと、Ｓ２６に進むことになる。これは、ロータ７２が隣接する２つの励磁相の間で停止していると、当該２つの励磁相それぞれを励磁した際の測定値は同様になり、その比の値は、１付近になるからである。一方、ロータ７２がある励磁相の位置で停止していると、第１測定値と第２測定値との差は大きくなり、よって、その比の値は、１付近ではなくなるからである。

［その他の実施形態］
なお、上記実施形態のモータ制御部１４は、モータ制御装置として実装することができる。また、モータ制御部１４とプリンタ制御部１１のモータ制御に係る部分を、モータ制御装置として実装することができる。さらに、本実施形態では、定着器２４を駆動するモータ１５Ｆの制御を例にして説明したが、本発明は、例えば、画像形成装置においてシートの搬送に係る各ローラを駆動するモータに対しても同様に適用できる。同様に、画像形成装置の画像形成ユニット１内の回転部材を回転駆動するためのモータに対しても同様に適用できる。

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。

１５Ｆ：モータ、６０：インバータ、５１：マイコン

Claims (17)

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て測定し、前記複数の励磁相それぞれについて測定した前記物理量の測定値を含む測定データを生成する測定手段と、
   前記測定データに基づき、前記モータのロータの回転位置と、前記モータ及び前記励磁手段の少なくとも１つが故障しているか否かと、を判定する判定手段と、
   を備え、
   前記判定手段は、前記複数の励磁相それぞれの測定値に第１範囲内にないものがある場合、前記モータ及び前記励磁手段の少なくとも１つが故障していると判定することを特徴とするモータ制御装置。
2. 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て測定し、前記複数の励磁相それぞれについて測定した前記物理量の測定値を含む測定データを生成する測定手段と、
   前記測定データに基づき、前記モータのロータの回転位置と、前記モータ及び前記励磁手段の少なくとも１つが故障しているか否かと、を判定する判定手段と、
   を備え、
   前記判定手段は、前記測定データに基づき、前記複数の励磁相それぞれの測定値のうち、前記インダクタンスが最小であることを示している第１測定値の励磁相である第１励磁相と、前記複数の励磁相それぞれの測定値のうち、前記インダクタンスが２番目に小さいことを示している第２測定値の励磁相である第２励磁相と、を判定し、前記第１励磁相と前記第２励磁相が、前記複数の励磁相の中の電気角的に隣接する励磁相である場合、第１測定値と第２測定値との比の値に基づき前記ロータの回転位置を判定することを特徴とするモータ制御装置。
3. 前記判定手段は、前記第１励磁相と前記第２励磁相が、前記複数の励磁相の中の電気角的に隣接する励磁相ではない場合、前記測定データが異常であると判定することを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記判定手段は、前記第１測定値と前記第２測定値との比の値が第２範囲内ではないと、前記ロータの回転位置が、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ことを特徴とする請求項２又は３に記載のモータ制御装置。
5. 前記判定手段は、前記第１測定値と前記第２測定値との比の値が第２範囲内であると、前記ロータの回転位置が、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回転位置との間であると判定することを特徴とする請求項２又は３に記載のモータ制御装置。
6. 前記第２範囲は１を含む範囲であることを特徴とする請求項４又は５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て測定し、前記複数の励磁相それぞれについて測定した前記物理量の測定値を含む測定データを生成する測定手段と、
   前記測定データに基づき、前記モータのロータの回転位置と、前記モータ及び前記励磁手段の少なくとも１つが故障しているか否かと、を判定する判定手段と、
   を備え、
   前記判定手段は、前記ロータの複数の回転位置それぞれに対応する複数の基準情報であって、前記複数の基準情報のそれぞれは、前記複数の励磁相それぞれの基準値を示す、前記複数の基準情報を有し、前記測定データと前記複数の基準情報それぞれとを比較することで、前記ロータの回転位置と、前記モータ及び前記励磁手段の少なくとも１つが故障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. 前記判定手段は、前記複数の基準情報それぞれについて、基準情報が示す前記複数の励磁相それぞれの基準値と、前記測定データが示す前記複数の励磁相それぞれの測定値との、同じ励磁相の基準値と測定値との差の前記複数の励磁相に渡る積算値を、当該基準情報に対する誤差として求めることで、前記ロータの回転位置と、前記モータ及び前記励磁手段の少なくとも１つが故障しているか否かを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. 前記判定手段は、前記複数の基準情報それぞれに対する前記誤差の内の最も小さい第１誤差に基づき、前記モータ及び前記励磁手段の少なくとも１つが故障しているか否かを判定することを特徴とする請求項８に記載のモータ制御装置。
10. 前記判定手段は、前記第１誤差が第１閾値より大きいと、前記モータ及び前記励磁手段の少なくとも１つが故障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. 前記判定手段は、前記複数の基準情報それぞれに対する前記誤差に基づき前記複数の基準情報のうちの第１基準情報及び第２基準情報を判定し、前記複数の回転位置のうちの、前記第１基準情報に対応する第１回転位置と、前記第２基準情報に対応する第２回転位置が、前記複数の回転位置の内の隣接する回転位置ではない場合、前記測定データが異常であると判定し、
    前記第１基準情報は、前記複数の基準情報の内、前記誤差が最も小さい前記第１誤差となる基準情報であり、
    前記第２基準情報は、前記複数の基準情報の内、前記誤差が２番目に小さい第２誤差となる基準情報である、ことを特徴とする請求項９又は１０に記載のモータ制御装置。
12. 前記判定手段は、前記第１回転位置と前記第２回転位置が、前記複数の回転位置の内の隣接する回転位置である場合、前記第１誤差と前記第２誤差との比の値に基づき前記ロータの回転位置を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. 前記判定手段は、前記第２誤差に対する前記第１誤差の比の値が第２閾値より小さいと、前記ロータの回転位置が、前記第１回転位置であると判定す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. 前記判定手段は、前記第２誤差に対する前記第１誤差の比の値が第２閾値より大きいと、前記ロータの回転位置が、前記第１回転位置と前記第２回転位置との間であると判定することを特徴とする請求項１２に記載のモータ制御装置。
15. 前記物理量の測定値は、前記複数の励磁相それぞれを前記励磁手段が所定期間だけ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１４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
16. 前記物理量の測定値は、前記複数の励磁相それぞれを前記励磁手段が所定期間だけ励磁した際の励磁電流の最大値又は積算値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. 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１６のいずれか１項に記載のモータ制御装置と、
    を備えている画像形成装置。

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