JP7292049B2 - 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、モータのロータ位置の検知処理において、電源の出力電圧変動を抑える技術に関する。

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、ロータの高速回転中においては誘起電圧によりロータ位置を検知することができるが、ロータの停止中や、誘起電圧の低い低速回転中においては、誘起電圧によりロータ位置を検知できない。そのため、特許文献１は、ロータ位置により変化するコイルのインピーダンスを測定することでロータ位置を検知する構成を開示している。特許文献１においては、コイルに電流を流すことで、コイルのインピーダンスを測定している。

ここで、モータに動作電力を供給するスイッチング電源は、出力する直流電圧を一定にするために、フィードバック制御を行っている。しかしながら、特許文献１に記載の構成では、コイルに流れる電流の時間当たりの変化量が大きいため、フィードバック制御では追従できず、スイッチング電源の出力電圧に電圧降下やリプルを生じさせる。スイッチング電源の平滑コンデンサの容量を増やすことで電圧降下やリプルを低減できるが、基板面積が大きくなり、かつ、コストアップに繋がる。

なお、特許文献２は、負荷変動による、スイッチング電源の出力電圧変動を抑制するため、スイッチング電源のスイッチング素子のオン時間を増加させる構成を開示している。

特開２０１５－１０４２６３号公報 特開２０１４－１４７２５９号公報

しかしながら、負荷が小さい状態であるにもかかわらず、スイッチング電源のスイッチング素子のオン時間を増加させると、負荷が増加するまでの間は電力過剰な状態となり、出力電圧が一時的に定常状態よりも高くなる。特許文献１に記載のロータ位置の検知処理においては、ロータ位置によってコイルに流れる電流値、つまり負荷が変化する。したがって、スイッチング素子を予めオンにするタイミングの調整が難しく、リプルを低減するために特許文献２に記載の技術を適用することは難しい。

本発明は、モータのロータ位置の検知処理によるスイッチング電源の出力電圧変動を抑えることができ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、スイッチング電源と、前記スイッチング電源からの電圧により動作するブラシレスモータであって、複数のコイルと、前記複数のコイルが励磁されることで回転するロータと、を有するブラシレスモータと、前記ブラシレスモータの前記複数のコイルに流れる電流の変化により、前記ブラシレスモータの停止時における前記ロータの位置である初期位置を検知し、検知された前記初期位置に応じて前記ロータの回転駆動を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記スイッチング電源から前記ブラシレスモータとは異なる別のモータへ電力が供給されている状態で、前記ロータの初期位置を検知することを特徴とする。

本発明によると、モータのロータ位置の検知処理によるスイッチング電源の出力電圧変動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。 一実施形態によるスイッチング電源部の構成図。 一実施形態によるスイッチング電源部の出力特性を示す図。 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。 ロータ位置検知処理における励磁電流とスイッチング電源部の出力電圧の波形を示す図。 一実施形態によるロータ位置検知処理のシーケンス図。 一実施形態によるロータ位置検知処理におけるスイッチング電源部の動作説明図。 一実施形態によるスイッチング電源部の構成図。 一実施形態によるロータ位置検知処理におけるスイッチング電源部の動作説明図。 一実施形態によるロータ位置検知処理における駆動信号を示す図。

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１の構成図である。画像形成装置１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、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２に格納された記録材（シート）Ｐは、給送ローラ４によって搬送路２６に給送され、搬送ローラ５によって二次転写部１９の対向位置へと搬送される。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２２へと搬送される。定着器２２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。トナー像が定着された記録材Ｐは、排紙ローラ２３により画像形成装置１の外部に排出される。ステッピングモータ７は、図示しないギア機構を介して、その駆動力を給紙ローラ４及び搬送ローラ５に伝達する。また、ＤＣブラシレスモータ６は、モータ制御部４１により制御され、図示しないギア機構を介して、その駆動力を、感光体１１、帯電部１２、現像ローラ１５、一次転写部１６、駆動ローラ２０に伝達する。なお、ＤＣブラシレスモータ６は、ホール素子を有さないセンサレス型であり、起動時に初期位置の検知処理が必要なモータである。一方、ステッピングモータ７は、起動時に初期位置の検知処理が不要なモータである。ステッピングモータ７及びＤＣブラシレスモータ６は、スイッチング電源部１００からの電力で動作する。スイッチング電源部１００は、商用電源等の外部電源４０から供給される交流電源により動作する。制御部３は、画像形成装置１の全体を制御する。

図２は、スイッチング電源部１００の構成図である。なお、本実施形態のスイッチング電源部１００は電流共振型である。外部電源４０からの交流電圧は、入力フィルタ１０３を介して、整流ダイオードブリッジ１０４に印加される。整流ダイオードブリッジ１０４は、交流電圧を整流して直流電圧を出力する。なお、整流ダイオードブリッジ１０４には、一次平滑コンデンサ１０５が並列に接続される。整流ダイオードブリッジ１０４が出力する直流電圧は、スイッチングＦＥＴ１０６を介して、トランス１０８の一次巻線１０９に印加される。一次巻線１０９には、電流共振コンデンサ１１１が直列に接続される。また、スイッチングＦＥＴ１０７が、一次巻線１０９と並列に接続される。トランス１０８は、２次巻線２０１及び２０２に加えて、補助巻線３０１を有する。

電源制御ＩＣ１１０は、ＶＨ端子と、ＶＳＥＮ端子と、スイッチングＦＥＴ１０６及び１０７を駆動する駆動信号を出力するＶＧＨ端子及びＶＧＬ端子と、電源端子であるＶｃｃ端子と、出力電圧ＶｏをフィードバックするためのＦＢ端子と、を有する。電源制御ＩＣ１１０のＶＨ端子には、一次平滑コンデンサ１０５によって平滑された電圧が入力され、ＶＳＥＮ端子には、当該電圧を抵抗１２０、１２１で分圧した電圧が入力される。電源制御ＩＣ１１０は、まず、ＶＨ端子に入力される電圧により、Ｖｃｃ端子の電圧を起動開始電圧まで上昇させる。また、ＶＳＥＮ端子に入力される電圧が、動作開始電圧まで上昇すると、電源制御ＩＣ１１０は、ＶＧＨ端子及びＶＧＬ端子から駆動信号をそれぞれ出力して、スイッチングＦＥＴ１０６及び１０７のスイッチング制御を開始する。これによりトランス１０８が駆動されると、補助巻線３０１から電源制御ＩＣ１１０のＶｃｃ端子へ電力が供給される。補助巻線３０１からＶｃｃ端子への電力供給が開始されると、電源制御ＩＣ１１０は、ＶＨ端子からＶｃｃ端子への電力供給を遮断する。なお、図２の破線は、スイッチングＦＥＴ１０６がオンのときの電流を示し、点線は、スイッチングＦＥＴ１０７がオンのときの電流を示している。

また、電源制御ＩＣ１１０がスイッチングＦＥＴ１０６及び１０７のスイッチング制御を開始することで、トランス１０８の二次巻線２０１及び２０２には誘起電圧が生じる。この誘起電圧は、整流ダイオード及び平滑コンデンサで構成される整流平滑回路２０３で平滑化され、直流の出力電圧Ｖｏとして負荷２０４に供給される。なお、本実施形態において、負荷２０４は、ＤＣブラシレスモータ６及びステッピングモータ７を含む。シャントレギュレータ４０４には、出力電圧Ｖｏを抵抗４０２及び４０３で分圧した電圧が入力される。シャントレギュレータ４０４は、入力されるこの電圧に応じてフォトカプラ４０５をオン／オフ制御する。電源制御ＩＣ１１０は、内部に定電流回路を備えており、ＦＢ端子から定電流を出力する。この定電流によりコンデンサ４０１には電荷が蓄えられる。したがって、フォトカプラ４０５のオン／オフによりＦＢ端子の電圧は変化する。電源制御ＩＣ１１０は、このＦＢ端子の電圧に応じて、スイッチングＦＥＴ１０６及び１０７のスイッチング周波数を制御することで、出力電圧Ｖｏを一定に制御する。

電流共振型のスイッチング電源部１００では、負荷２０４に応じてスイッチング周波数が変化する。図３は、スイッチング電源部１００の出力特性を示している。図３に示す様に、出力特性は、トランス１０８の励磁インダクタンスＬｐ及びリーケージインダクタンスＬｓと電流共振コンデンサ１１１の静電容量Ｃｉとによる共振周波数ｆ０を最大値とした曲線を描く。そして、負荷が軽いと、周波数は高くなり、負荷が重くなるにつれて周波数は低くなる。

図４は、ＤＣブラシレスモータ６を制御するモータ制御部４１の構成図である。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３とシリアルデータ通信を行う。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、ＤＣブラシレスモータ６の３相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）それぞれについて、ハイ（Ｈ）側及びロー（Ｌ）側の計６個のスイッチング素子を有する。スイッチング素子は、例えば、ＦＥＴであり、個別のＰＷＭにより駆動される。このため、ＰＷＭポート５８は、６つのスイッチング素子それぞれに対応するＵ－Ｈ、Ｖ－Ｈ、Ｗ－Ｈ、Ｕ－Ｌ、Ｖ－Ｌ、Ｗ－Ｌの計６つの端子を有する。３相インバータ６０にはスイッチング電源部１００から直流電圧が印加される。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、ＤＣブラシレスモータ６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、ＤＣブラシレスモータ６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、励磁電流を示す値として入力される。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。

続いて、ＤＣブラシレスモータ６の構造について図５を用いて説明する。本実施形態において、ＤＣブラシレスモータ６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の位置（停止時又は低速回転時の回転位相）は、励磁されているコイル７３、７４、７５の組み合わせ、つまり、励磁相により決まる。以下の説明において、Ｘ－Ｙ相を励磁するとは、Ｘ相がＮ極、Ｙ相がＳ極となる様に励磁することを意味するものとする。例えば、Ｕ－Ｖ相を励磁するとＵ相（コイル７３）がＮ極、Ｖ相（コイル７４）がＳ極となり、ロータ７２は、図５（Ａ）に示す位置で停止する。次に、Ｕ－Ｗ相を励磁すると、Ｕ相（コイル７３）がＮ極、Ｗ相（コイル７５）がＳ極となり、ロータ７２は、図５（Ｂ）に示す位置で停止する。

続いて、ＤＣブラシレスモータ６が停止している場合のロータ７２の回転位置（回転位相）の検知について説明する。本実施形態では、ロータ７２の位置により、各コイル７３、７４、７５のインダクタンスが変化することを利用して、ロータ７２の位置を検知する。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５（Ａ）に示す様に、Ｕ相のコイル７３の対向位置には、ロータ７２のＳ極のみが存在する様にロータ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５（Ａ）の場合、Ｕ相（コイル７３）をＮ極に励磁した場合と、Ｕ相（コイル７３）をＳ極に励磁した場合とを比較すると、Ｕ相（コイル７３）をＮ極に励磁した場合の方がインダクタンスの低下率が大きくなる。一方、図５（Ａ）の状態において、Ｗ相（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、コイル７５は、コイル７３と比較してロータ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。この様に、ロータ７２の位置によって、各コイル７３、７４、７５のインダクタンスは異なる値となる。

図６は、ロータ７２が、Ｕ－Ｖ相を励磁したときの位置に停止している場合に、各励磁相に励磁電流を流して測定した合成インダクタンスを示している。なお、以下の説明において、ロータ７２の位置をその励磁相により示すものとする。例えば、図５（Ａ）に示す、Ｕ－Ｖ相を励磁した際のロータ７２の回転位置を、Ｕ－Ｖ相の位置と呼ぶものとする。図６に示す様に、ロータ７２は、Ｕ－Ｖ相の位置に停止しているため、Ｕ－Ｖ相を励磁した際に測定される合成インダクタンスは、他の励磁相を励磁した際に測定される合成インダクタンスより小さくなっている。この様に、本実施形態では、総ての励磁相を順に励磁して合成インダクタンスをそれぞれ測定し、合成インダクタンスの大小関係を判定することで、ロータ７２の回転位置を判定する。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。

本実施形態において、各励磁相の位置判定励磁は、Ａ期間（第１期間）と、Ａ期間に続くＢ期間に分割される。例えば、Ｕ－Ｖ相を励磁する場合、Ａ期間（第１期間）においては、Ｕ－Ｈ端子から所定デューティ、例えば、８０％デューティのＰＷＭ信号を出力する。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、その他の端子はローレベル（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、所定デューティ、例えば、８０％デューティの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。Ａ期間では、Ｕ相のコイル７３からＶ相のコイル７４に向けて流れる励磁電流は増加し、Ｂ期間では減少する。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７（Ａ）は、各励磁相を順に位置判定励磁した際に流れる励磁電流の時間変化を示している。なお、励磁電流は、図４の抵抗６３及びＡＤコンバータ５３で検知される。ＰＷＭ信号のデューティが一定の期間において、コイルのインダクタンスは、励磁電流の大きさによって変化するため、励磁電流は、直線的ではなく、曲線的に増減する。処理部５１は、各励磁相それぞれを位置判定励磁した際の励磁電流のピーク値を検知することで、各励磁相の合成インダクタンスの相対的な大小を判定してロータ７２の位置を検知する。具体的には、合成インダクタンスが小さい程、励磁電流のピーク値は大きくなるため、処理部５１は、ロータ７２の位置が、励磁電流のピーク値が最大となる励磁相の位置であると判定する。

負荷２０４が軽い状態、つまり、出力電流が小さい状態で動作しているスイッチング電源部１００から図７（Ａ）に示す様な電流を流すと、スイッチング電源部１００の出力電圧Ｖｏには、図７（Ｂ）に示す様なリプルが生じる。このリプルを低減するためには、スイッチング電源部１００が有するコンデンサの容量を増加させる、或いは、ＤＣブラシレスモータ６とスイッチング電源部１００との間の配線を太くしてインピーダンスを下げることが必要になる。しかしながら、その結果、モータ制御部４１やスイッチング電源部１００が大きくなってしまう。

そこで、本実施形態では、ＤＣブラシレスモータ６のロータ７２の位置判定励磁を行う前に、ステッピングモータ７をホールド励磁状態にすることで、スイッチング電源部１００のリプルを低減する。具体的には、図８（Ａ）に示す様に、制御部３は、プリントジョブを受け取ると、まずステッピングモータ７のホールド励磁を行う。制御部３は、ステッピングモータ７をホールド励磁してから所定期間Ｔｄが経過すると、位置判定励磁を開始して、ＤＣブラシレスモータ６のロータ７２の初期位置を検知する。ロータ７２の初期位置を検知すると、制御部３は、モータ制御部４１を制御することで、ＤＣブラシレスモータ６の起動処理を行い、目標回転速度で回転させる定常動作に遷移させる。なお、期間Ｔｄは、ステッピングモータ７のホールド励磁によるスイッチング電源部１００のスイッチング周波数の変化が収まるまでの期間、つまり、スイッチング電源部１００の出力電圧の変動が収まるまでの期間、又は、それ以上の期間である。なお、図８（Ｂ）に示す様に、位置判定励磁を開始する際に、ステッピングモータ７のホールド励磁を解除する構成であっても良い。つまり、制御部３は、少なくともＤＣブラシレスモータ６のロータ７２の初期位置の検知処理を開始するまで、ステッピングモータ７のホールド励磁を継続させる。

以下、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示す様に制御することで、スイッチング電源部１００のリプルを低下させることができる理由について説明する。図９（Ａ）は、図３と同じ、スイッチング電源部１００の出力特性を示している。図９（Ａ）の周波数ｆ１は、ステッピングモータ７のホールド励磁前のスイッチング周波数であり、画像形成装置１は、プリント動作をする前の軽負荷の状態である。また、周波数ｆ１´は、ステッピングモータ７のホールド励磁中のスイッチング周波数である。周波数ｆ２は、ＤＣブラシレスモータ６のロータ７２の位置検知処理時のスイッチング周波数であり、周波数ｆ２´は、ステッピングモータ７のホールド励磁中にＤＣブラシレスモータ６のロータ７２の位置検知処理を行った場合のスイッチング周波数である。

ステッピングモータ７のホールド励磁を行わずにＤＣブラシレスモータ６のロータ７２の位置判定励磁を行うと、スイッチング電源部１００のスイッチング周波数は、図９（Ａ）のｆ１からｆ２に周波数Ｔ１だけ変化する。スイッチング周波数が変化している間、スイッチング電源部１００の出力電圧Ｖｏにはリプルが発生する。本実施形態では、ステッピングモータ７のホールド励磁中にＤＣブラシレスモータ６のロータ７２の位置判定励磁を開始するため、スイッチング電源部１００のスイッチング周波数は、図９（Ａ）のｆ１´からｆ２´に周波数Ｔ２だけ変化する。図９（Ａ）に示す様に、出力特性の極大値（周波数ｆ０）に近い程、周波数の変化に対する出力電力の変化量は大きいため、Ｔ２＜Ｔ１となる。つまり、位置判定励磁の前に、ステッピングモータ７のホールド励磁を行うことで、スイッチング周波数の変化量を小さくでき、よって、スイッチング電源部１００の出力電圧のリプルを抑えることができる。

なお、図８（Ｂ）の様に、位置判定励磁の開始時に、ステッピングモータ７のホールド励磁を解除する構成とすることもできる。位置判定励磁の開始時にステッピングモータ７のホールド励磁を解除することで、スイッチング電源部１００のスイッチング周波数は、図９（Ｂ）のｆ１´からｆ２に周波数Ｔ３だけ変化するが、この変化量Ｔ３はＴ２より小さい。よって、スイッチング電源部１００の出力電圧のリプルをより抑えることができる。

以上、ステッピングモータ７をホールド励磁してからＤＣブラシレスモータ６のロータ７２の位置判定励磁を開始する。この構成により、スイッチング電源部１００のスイッチング周波数の変化量を小さくすることができ、よって、出力電圧Ｖｏのリプルを小さくすることができる。さらに、本実施形態の構成では、ＤＣブラシレスモータ６のロータ７２の位置判定励磁の開始前にステッピングモータ７をホールド励磁するのみであり、画像形成におけるシーケンス上の制約無く実行することができる。なお、ステッピングモータ７のホールド励磁を行うのではなく、ステッピングモータ７を回転制御する構成であっても良い。

また、本実施形態では、ＤＣブラシレスモータ６のロータ７２の位置判定励磁の開始時におけるスイッチング周波数の変化量を小さくするために、予め、ステッピングモータ７に電力を供給していた。しかしながら、位置判定励磁の開始時におけるスイッチング周波数の変化量を小さくするために、画像形成装置１の他の負荷に予め所定量以上の電力を供給しておく構成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。第一実施形態において、スイッチング電源部１００は電流共振型であった。本実施形態では、フライバック型のスイッチング電源部１００を使用する。

図１０は、本実施形態のスイッチング電源部１００の構成図である。なお、第一実施形態のスイッチング電源部１００（図２）と同様の構成部品については、同じ参照符号を付与してその詳細な説明については省略する。以下、本実施形態のスイッチング電源部１００の構成について、第一実施形態のスイッチング電源部１００との相違点を中心に説明する。電源制御ＩＣ１１０は、ＶＨ端子、ＣＳ端子、スイッチングＦＥＴ１０６を駆動する駆動信号を出力するＯＵＴ端子、電源端子であるＶｃｃ端子、出力電圧ＶｏをフィードバックするためのＦＢ端子を有する。ＣＳ端子には、一次巻線１０９及びスイッチングＦＥＴ１０６に流れる電流値を電圧に変換するための電流検出抵抗１１２の端子間電圧が入力される。電源制御ＩＣ１１０は、ＶＨ端子に入力される、一次平滑コンデンサ１０５によって平滑された電圧により、Ｖｃｃ端子に接続されたコンデンサ３０７を充電する。Ｖｃｃ端子の電圧が起動開始電圧まで上昇すると、電源制御ＩＣ１１０は、ＯＵＴ端子から駆動信号を出力する。これにより、補助巻線３０１からＶｃｃ端子へ電力が供給され、ＶＨ端子からＶｃｃ端子への電力供給は遮断される。ＯＵＴ端子から出力される駆動信号は、ＣＳ端子に入力される電圧及びＦＢ端子に入力される電圧（以下、ＦＢ電圧）によって決定される。具体的には、電源制御ＩＣ１１０は、ＣＳ端子とＦＢ端子の電圧が等しい間、ローレベルを出力し、それ以外の間には、ハイレベルを出力する。よって、ＦＢ端子の電圧を制御することによって、出力電圧Ｖｏを制御することができる。

本実施形態の電源制御ＩＣ１１０は、ＦＢ電圧に応じて、スイッチングＦＥＴ１０６をスイッチングするスイッチング周波数を変化させる。図１１（Ａ）は、本実施形態によるスイッチング電源部１００のスイッチング周波数特性を示している。ＦＢ電圧は、負荷２０４の負荷が重くなる程、高くなる。ＦＢ電圧がＶｆｂ１～Ｖｆｂ２の区間は最低スイッチング周波数で不連続動作が行われる。ＦＢ電圧がＶｆｂ２以上では連続動作となり、負荷２０４が増えるにつれてスイッチング周波数が最大周波数ｆｍａｘまで高くなる。

本実施形態においても、第一実施形態と同様に、ＤＣブラシレスモータ６の位置判定励磁開始前にステッピングモータ７のホールド励磁を行う。図１１（Ｂ）のＶｆｂａ１は、ステッピングモータ７のホールド励磁前のＦＢ電圧であり、画像形成装置１は、プリント動作をする前の軽負荷状態である。このとき、電源制御ＩＣ１１０は、スイッチング動作を不連続に行う不連続モードであり、ＯＵＴ端子からは、図１２（Ａ）に示す様な不連続な駆動信号が出力される。電圧Ｖｆｂａ１´は、ステッピングモータ７のホールド励磁中のＦＢ電圧である。このとき、電源制御ＩＣ１１０は、スイッチング動作を連続的に行う連続モードであり、ＯＵＴ端子からは、図１２（Ｂ）に示す様な駆動信号が出力される。電圧Ｖｆｂａ２は、ＤＣブラシレスモータ６のロータ７２の位置判定励磁を行っているときのＦＢ電圧である。このとき、電源制御ＩＣ１１０は、連続モードであり、ＯＵＴ端子からは、図１２（Ｃ）に示す様な、図１２（Ｂ）より周波数の高い駆動信号が出力される。電圧Ｖｆｂａ２´は、ステッピングモータ７のホールド励磁と、ＤＣブラシレスモータ６のロータ７２の位置判定励磁を行っているときのＦＢ電圧である。このとき、電源制御ＩＣ１１０は、連続モードであり、ＯＵＴ端子からは、図１２（Ｄ）に示す様な、図１２（Ｃ）より周波数の高い駆動信号が出力される。

ステッピングモータ７のホールド励磁を行わずにＤＣブラシレスモータ６のロータ７２の位置判定励磁を行うと、スイッチング電源部１００のＦＢ電圧は、図１１（Ｂ）のＶｆｂａ１からＶｆｂａ２に変化する。このとき、電源制御ＩＣ１１０は、不連続モードから連続モードに遷移しなければならず、モード遷移及びスイッチング周波数の変化により出力電圧Ｖｏには電圧リプルが発生する。本実施形態では、ステッピングモータ７のホールド励磁中にＤＣブラシレスモータ６のロータ７２の位置判定励磁を開始するため、ＦＢ電圧は、図１１（Ｂ）のＶｆｂａ´１からＶｆｂａ´２に遷移する。このとき、電源制御ＩＣ１１０は、連続モードのままでありモード遷移は生じない。つまり、ステッピングモータ７のホールド励磁を行うことで、モード遷移が生じず、よって、スイッチング電源部１００の出力電圧のリプルを抑えることができる。

なお、図１１（Ｃ）の様に、位置判定励磁の開始時に、ステッピングモータ７のホールド励磁を解除する構成とすることもできる。位置判定励磁の開始時にステッピングモータ７のホールド励磁を解除することで、スイッチング電源部１００のスイッチング周波数の変化量をより小さくでき、スイッチング電源部１００の出力電圧のリプルをより抑えることができる。

以上、ステッピングモータ７をホールド励磁してからＤＣブラシレスモータ６のロータ７２の位置判定励磁を行う。ステッピングモータ７のホールド励磁により、事前に電源制御ＩＣ１１０の動作モードを連続モードに遷移させておくことで、出力電圧Ｖｏのリプルを小さくすることができる。さらに、本実施形態の構成では、ＤＣブラシレスモータ６のロータ７２の位置判定励磁の開始前にステッピングモータ７をホールド励磁するのみであり、画像形成におけるシーケンス上の制約無く実行することができる。なお、ステッピングモータ７のホールド励磁を行うのではなく、ステッピングモータ７を回転制御する構成であっても良い。さらに、位置判定励磁を行う前に、スイッチング電源部１００の動作モードを連続モードに遷移させるための所定量以上の電力を、ステッピングモータ７とは異なる画像形成装置の他の負荷に供給しておく構成とすることもできる。

［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１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３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、ＤＣブラシレスモータ６は、感光体１１といった、画像形成装置１の画像形成部に駆動力を供給するものであったが、ＤＣブラシレスモータ６は、記録材Ｐを搬送する搬送部に駆動力を供給するものであっても良い。また、ＤＣブラシレスモータ６の構成は、図５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。

１００：スイッチング電源部、６：ＤＣブラシレスモータ、７：ステッピングモータ、３：制御部

Claims (11)

1. スイッチング電源と、
   前記スイッチング電源からの電圧により動作するブラシレスモータであって、複数のコイルと、前記複数のコイルが励磁されることで回転するロータと、を有するブラシレスモータと、
   前記ブラシレスモータの前記複数のコイルに流れる電流の変化により、前記ブラシレスモータの停止時における前記ロータの位置である初期位置を検知し、検知された前記初期位置に応じて前記ロータの回転駆動を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記スイッチング電源から前記ブラシレスモータとは異なる別のモータへ電力が供給されている状態で、前記ロータの初期位置を検知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、前記ロータの初期位置を検知する前に、前記別のモータへの少なくとも所定量の電力供給を前記スイッチング電源に行わ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、前記ロータの初期位置の検知を開始すると、前記スイッチング電源から前記別のロータへの電力供給を停止させ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、前記別のモータへの電力供給が開始されてから所定期間が経過した後、前記ロータの初期位置の検知を開始することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
5. 前記所定期間は、前記スイッチング電源から前記別のモータへの電力供給が開始されてから前記スイッチング電源の出力電圧の変動が収まるまでの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。
6. 前記スイッチング電源は、スイッチング動作を連続的に行う連続モードと、スイッチング動作を不連続に行う不連続モードと、のいずれかで動作し、
   前記制御手段は、前記別のモータへの電力供給により、前記スイッチング電源を前記連続モードで動作させた後、前記ロータの初期位置の検知を開始す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. 前記別のモータは、起動時の初期位置の検知が不要なモータであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
8. 前記別のモータは、ステッピングモータであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
9. 前記制御手段は、前記ステッピングモータのホールド励磁を行うことで、前記ロータの初期位置を検知する前に、前記スイッチング電源から前記ステッピングモータへの電力供給を開始させ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. 前記制御手段は、前記ステッピングモータを回転させることで、前記ロータの初期位置を検知する前に、前記スイッチング電源から前記ステッピングモータへの電力供給を開始させることを特徴とする請求項８に記載のモータ制御装置。
11. スイッチング電源と、
    シートを搬送する搬送手段と、
    前記搬送手段が搬送するシートに画像を形成する形成手段と、
    前記スイッチング電源からの電圧により動作し、前記搬送手段又は前記形成手段に駆動力を伝達するブラシレスモータであって、複数のコイルと、前記複数のコイルが励磁されることで回転するロータと、を有するブラシレスモータと、
    前記ブラシレスモータの前記複数のコイルに流れる電流の変化により、前記ブラシレスモータの停止時における前記ロータの位置である初期位置を検知し、検知された前記初期位置に応じて前記ロータの回転駆動を制御する制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、前記スイッチング電源から前記ブラシレスモータとは異なる別のモータへ電力が供給されている状態で、前記ロータの初期位置を検知することを特徴とする画像形成装置。

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