JP5942696B2 - モータ制御装置およびモータ制御方法、ならびに、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータを制御するモータ制御装置およびモータ制御方法、ならびに、画像形成装置に関する。

従来、プリンタ装置など、用紙搬送手段により搬送される用紙に対してインクジェット方式や電子写真方式による画像形成手段を用いて画像を形成する画像形成装置が知られている。

用紙搬送手段を駆動する駆動手段として、従来使用されていたステッピングモータに代わり、ＤＣモータ（直流モータ）を用いる技術が知られている。この場合、ＤＣモータの回転速度を検知して、検知された回転速度が目標速度となるようにフィードバック制御を行い、所定の速度で用紙が搬送されるように用紙搬送手段を駆動させる。

一般的に、ＤＣモータは、ステッピングモータと比べて平均消費電力が小さく、最大電流が大きい。このため、ＤＣモータに対して過剰な負荷が加えられてロック状態（ＤＣモータが回転不能となり停止した状態）となった場合、ＤＣモータの制御回路における、ＦＥＴ(Field-Effect Transistor)などのスイッチング素子に対して過大な電流が流れ、スイッチング素子が破損してしまうおそれがある。

特許文献１には、ＤＣモータを駆動するパルス信号に基づきＤＣモータがロック状態になっているか否かを判定する技術が開示されている。すなわち、特許文献１では、このパルス信号のデューティを一定時間おきにコントロールする毎にデューティが最大値になったか否かを判定し、デューティが最大値となった回数をカウンタに計数させる。そして、カウンタの計数値が所定値に達するまでは、デューティが最大値であってもＤＣモータを停止せずにカウンタを増加させてゆき、カウンタの計数値が所定値に達したときに、ＤＣモータがロック状態であると判定して、ＤＣモータへの電圧印加を中断する。

ところで、画像形成装置では、用紙搬送手段におけるＤＣモータの駆動状態として、通常駆動状態と、位置ホールド状態との２状態を有する。通常駆動状態は、用紙の搬送速度を加速、減速および一定速度の何れかに制御する駆動状態である。また、位置ホールド状態は、用紙の搬送中に、用紙に弛みを持たせるためにＤＣモータの回転位置を保持するように制御する駆動状態である。すなわち、位置ホールド状態では、用紙の位置を保持するように、ＤＣモータを駆動する。

しかしながら、ＤＣモータの駆動状態が通常駆動状態および位置ホールド状態の何れであるかを区別して制御しない場合、位置ホールド状態に制御されているＤＣモータの駆動状態を、ロック状態と誤って検知してしまうおそれがあるという問題点があった。この場合、位置ホールド状態であるにも関わらずＤＣモータに対する電圧印加が遮断され、ＤＣモータの回転位置すなわち用紙位置が保持できなくなってしまうことになる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、位置ホールド状態にあるモータがロック状態と誤検知されることを防止することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、モータにトルクを発生させるための駆動制御信号に基づくモータ駆動信号によりモータを一定周期で駆動すると共に、所定間隔でカウント値を計数しモータの状態が変化することでカウント値がリセットされるカウンタの、モータが駆動される複数周期分のカウント値に対応する閾値を、カウンタに計数されたカウント値が超えた場合に、モータへのモータ駆動信号の供給を遮断する駆動回路に対して駆動制御信号を供給するモータ制御装置であって一定周期で駆動制御されるモータの回転方向を設定する設定部と、モータの駆動モードが、モータの回転位置を保持するように駆動する位置ホールドモードである場合に、設定部を制御して、回転方向を、第１の回転方向と第１の回転方向に対して反転した第２の回転方向とに、一定周期毎に交互に設定させる制御部と、駆動制御信号を生成する生成部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、位置ホールド状態にあるモータがロック状態と誤検知されることが防止されるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係るモータ制御システムの一例の構成を示すブロック図である。 図２は、位置ホールド状態を説明するための図である。 図３は、停止状態を説明するための図である。 図４は、位置ホールド状態がロック状態として誤検知されることを説明するための図である。 図５は、既存技術によるロック検知回避について説明するための図である。 図６は、実施形態によるロック検知回避について説明するための図である。 図７は、実施形態によるロック検知回避の別の例を示す図である。 図８は、実施形態に係るモータ制御部の動作の例を示すフローチャートである。 図９は、モータ停止時の位置誤差について説明するための図である。 図１０は、実施形態に係るプリドライバの動作の例を示すフローチャートである。 図１１は、実施形態によるモータ制御装置を適用可能な画像形成装置の例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、モータ制御装置およびモータ制御方法、ならびに、画像形成装置の実施形態を詳細に説明する。

＜実施形態に係るモータ制御システムの構成＞
図１は、実施形態に係るモータ制御システム１の一例の構成を示す。実施形態に係るモータ制御システム１は、例えば、当該モータ制御システム１が適用される装置（例えば画像形成装置）の全体の動作を制御するコントローラを有する全体制御部（図示しない）に含まれる。モータ制御システム１は、モータ制御部１０が生成した駆動制御信号および動作制御信号に基づきプリドライバ２０がモータ駆動信号を出力し、このモータ駆動信号によりモータ３０を駆動してモータ３０の回転を制御する。

実施形態では、モータ３０がブラシレスＤＣモータであり、モータ駆動信号は、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)信号であるものとする。なお、モータ３０は、ブラシレスＤＣモータに限らず、ブラシモータを用いてもよい。

モータ制御部１０は、制御部１１、ＰＷＭ制御信号生成部１２および設定部１４を有する。制御部１１は、図示されないコントローラから送信された、モータ３０の駆動を制御するための制御信号を受信する。この制御信号は、モータ３０の目標速度、目標位置および回転方向、ならびに、モータ３０に対する起動要求および停止要求などを含む。制御信号には、さらに、モータ３０の駆動モード（後述する）を示す情報も含まれる。制御信号は、パルスなどの信号を用いてもよいし、テーブル情報としてコントローラから制御部１１に転送してもよい。

また、モータ制御部１０に対して、後述するモータ３０の回転を検出するエンコーダ（ＥＮＣ）３２から出力されるエンコーダ信号が入力される。モータ制御部１０は、コントローラから受信した制御信号と、エンコーダ３２から入力されたエンコーダ信号とに基づきフィードバック制御を行い、プリドライバ２０に送信するモータ駆動制御信号を生成する。

モータ制御部１０において、制御部１１は、コントローラから送信された制御信号に基づき、ＰＷＭ制御信号生成部１２に対して、モータ３０の回転速度および回転方向を指示する指示信号を生成して供給する。この指示信号は、例えば、電圧値の絶対値が回転速度を示し、正負の極性の符号が回転方向を示す信号である。

ＰＷＭ制御信号生成部１２は、制御部１１から供給された指示信号の電圧値の絶対値を、ＰＷＭ制御信号として出力する。また、ＰＷＭ制御信号生成部１２は、当該指示信号の符号を示す信号を設定部１４に供給する。設定部１４は、この符号を示す信号に応じて、モータ３０の回転方向を設定するＣＷ／ＣＣＷ信号を生成する。設定部１４は、例えば、当該指示信号の符号の極性が正で、第１の回転方向を設定するＣＷ／ＣＣＷ信号を生成し、当該指示信号の符号の極性が負で、第１の回転方向に対して回転方向が反転された第２の回転方向を設定するＣＷ／ＣＣＷ信号を生成する。

また、制御部１１は、モータ３０をブレーキ制御するＢＲＡＫＥ信号を生成する。ＰＷＭ制御信号生成部１２で生成されたＰＷＭ制御信号と、設定部１４で生成されたＣＷ／ＣＣＷ信号と、制御部１１で生成されたＢＲＡＫＥ信号とが、モータ３０を駆動するためのモータ駆動制御信号としてプリドライバ２０に供給される。

ここで、設定部１４は、制御部１１に受信された制御信号に含まれるモータ駆動モードが位置ホールドモードを示す場合に、モータ３０の回転方向を設定し、設定された回転方向を示すＣＷ／ＣＣＷ信号を出力するように、制御部１１に制御される。

プリドライバ２０は、ロジック回路２２と、カウンタ２３と、ホール信号検出部２４とを有する。モータ制御部１０のＰＷＭ制御信号生成部１２から出力されたＰＷＭ制御信号がロジック回路２２に供給される。ロジック回路２２は、供給されたＰＷＭ制御信号に応じたデューティ比のＰＷＭ信号を生成する。例えば、ＰＷＭ制御信号は、所望のデューティ比に対応するレベルの指令信号であって、ロジック回路２２は、モータ３０の駆動周期で三角波を生成し、生成した三角波の振幅と指令信号とを比較して、当該指令信号により指令されるデューティ比のＰＷＭ信号を生成する。

ロジック回路２２に対して、さらに、モータ３０に設けられたホール素子３１から出力されるホール信号と、モータ制御部１０から出力されたＣＷ／ＣＣＷ信号またはＢＲＡＫＥ信号とが供給される。ロジック回路２２は、ＰＷＭ制御信号に基づき生成したＰＷＭ信号と、ホール素子３１から供給されたホール信号と、モータ制御部１０から供給されたＣＷ／ＣＣＷ信号またはＢＲＡＫＥ信号とに基づき、モータ３０を駆動するモータ駆動信号を生成する。一例として、ロジック回路２２は、Ｕ、ＶおよびＷ相の３相のモータ駆動信号によって、モータ３０を駆動する。また、ホール信号も、３相の信号として出力される。

ホール信号検出部２４は、ホール素子３１から出力されるホール信号の変化を検出する。

カウンタ２３は、所定のクロック、例えばプリドライバ２０の内部クロックＣＬＫをカウントしたカウント値Ｃを計数する。また、カウンタ２３は、ＣＷ／ＣＣＷ信号またはＢＲＡＫＥ信号によりカウント値Ｃをリセットする。さらに、カウンタ２３は、ホール信号検出部２４から、ホール信号の変化を検出したことを示す検出信号を受信することで、カウント値Ｃをリセットする。

カウンタ２３は、カウント値Ｃを閾値Ｃ_thと比較し、カウント値Ｃが閾値Ｃ_thを超えるとモータ３０がロック状態になったと判定し、ロジック回路２２に対してモータ３０がロック状態にあることを示すロック状態検知信号を出力する。ロジック回路２２は、ロック状態検知信号を受信すると、例えばモータ３０を駆動するモータ駆動信号のモータ３０に対する供給を遮断し、モータ３０やドライバ回路を保護する。

モータ３０は、例えばＦＥＴ(Field-Effect Transistor)を用いたスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４によるＨブリッジ回路からなるドライバ回路により駆動される。なお、図１では、説明のためドライバ回路の例として２相のＨブリッジ回路を示しているが、３相で駆動する場合、実際には、モータ３０に対して上下のスイッチング素子のペアがさらに１組追加される。

ロジック回路２２から出力されるＵ相、Ｖ相およびＷ相の各相のモータ駆動信号が各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のゲートに供給されると共に、モータ駆動電圧Ｖｄｄがドライバ回路に供給される。各相の駆動信号により各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を所定のタイミングで制御することで、モータ３０が回転駆動される。

ロジック回路２２は、ＣＷ／ＣＣＷ信号に応じてそれぞれ３相のモータ駆動信号およびホール信号の順序を入れ替えることで、モータ３０の回転方向を第１および第２の回転方向に制御することができる。また、ロジック回路２２は、ＢＲＡＫＥ信号に応じて例えばモータ３０の端子を短絡させることで、モータ３０をブレーキ停止させることができる。

ホール素子３１は、モータ３０に内蔵され、モータ３０における磁界の強度に応じたアナログ信号を出力する。ホール素子３１から出力されるホール信号は、図示されない信号処理回路で増幅など所定の信号処理を施されて、ホール信号検出部２４およびロジック回路２２に供給される。

エンコーダ３２は、例えば、モータ３０の軸上に設けられ、モータ３０の回転に応じたＡ相およびＢ相の２相のエンコーダ信号を出力する。このエンコーダ信号は、モータ制御部１０に供給される。モータ制御部１０において、例えば制御部１１は、受信されたエンコーダ信号に基づきモータ３０の回転量、回転速度および回転方向をモニタすることができる。

なお、エンコーダ３２は、モータ３０の軸上に限らず、例えばモータ３０により駆動制御される制御対象と同期して動く部位に設けるようにしてもよい。また、モータ３０の回転速度の検出を、エンコーダ３２の代わりにホール素子３１から出力されるホール信号を用いて行ってもよい。この場合、速度検出用のセンサとしてエンコーダ３２を省略できるので、コストを削減することが可能である。

抵抗Ｒは、モータ３０に流れる合成電流をモータ制御部１０でモニタするためのシャント抵抗である。抵抗Ｒによる電流のモニタ出力は、モータ制御部１０に供給される。

＜モータの駆動モード＞
次に、実施形態に係るモータ制御システム１における、モータ３０の駆動モードについて説明する。実施形態では、モータ制御システム１は、（１）モータ３０を通常状態に駆動する通常駆動モードと、（２）位置ホールド状態に駆動する位置ホールドモードと、（３）停止状態とする停止モードの３の駆動モードを有する。モータ駆動モードを示す情報は、例えば制御信号に含めてコントローラからモータ制御部１０に供給される。

（１）の通常駆動モードでは、モータ制御システム１は、図示されないコントローラからの制御信号により指定された回転方向および回転速度でモータ３０を回転駆動する。モータ３０は、この通常駆動モードにより、回転位置が連続的に変化するように回転駆動される。

（２）の位置ホールドモードでは、モータ制御システム１は、モータ３０の回転位置が保持されるように、モータ３０を駆動する。この、モータ３０の回転位置が保持される状態を、位置ホールド状態と呼ぶ。位置ホールドモードにおいて、モータ制御部１０は、モータ３０が回転を開始しない程度の所定のトルクを発生するようなモータ駆動信号がモータ３０に供給されるように、モータ３０を駆動制御する。より具体的には、モータ制御部１０は、プリドライバ２０から出力されるモータ３０に対する駆動信号が、モータ３０を回転位置が保持されるように駆動制御するＰＷＭ制御信号を生成する。

例えば、モータ制御システム１を画像形成装置の搬送系の駆動に用いる場合、モータ制御システム１は、上述したように、用紙の搬送中に用紙に弛みを持たせるために、モータ３０の回転位置を保持するようにモータ３０を駆動制御する必要がある。このような場合に、モータ３０を位置ホールドモードにて駆動する。

図２を用いて、位置ホールド状態について概略的に説明する。ここでは、画像形成装置において、用紙の位置決めを行うレジストローラの駆動制御を行う場合について考える。図２（ａ）〜図２（ｃ）において、一対のレジストローラ４０ａおよび４０ｂにより用紙４１の位置が制御されて用紙４１の位置決めがなされる。モータ３０は、レジストローラ４０ａおよび４０ｂのうち少なくとも一方を回転駆動する。ここでは、モータ３０は、レジストローラ４０ａを回転駆動するものとする。

位置ホールドモードにおいて、モータ制御部１０は、プリドライバ２０に対して、モータ３０を回転位置を保持するように駆動する、所定のＰＷＭ制御信号を出力する。これにより、例えば、モータ３０において、レジストローラ４０ａを図２中で反時計回りに回転させる方向であって、且つ、レジストローラ４０ａを回転させない程度の大きさのトルクが発生される。

この状態で、例えば図２（ａ）に例示されるように、用紙４１やモータ３０、レジストローラ４０ａおよび４０ｂなどに、用紙４１をレジストローラ４０ａの駆動方向とは逆方向（時計回り）の力による外乱（図中で用紙４１を左方向に移動させるような外乱）が加わり、図２（ｂ）のように用紙４１の位置が変化した場合について考える。位置ホールドモードでは、モータ３０が位置ホールド状態に駆動され、図２（ｃ）に例示されるように、モータ３０の駆動制御を行って用紙４１の位置を元の位置に戻す位置誤差補正制御（後述する）を行うことができる。

（３）の停止モードでは、モータ制御部１０からプリドライバ２０に対してＰＷＭ制御信号が出力されず、モータ３０が無制御状態となる。図３（ａ）〜（ｃ）を用いて、停止モードについて概略的に説明する。この場合、上述と同様に、用紙を左方向に移動させるような外乱が加わった場合（図３（ａ））、モータ３０においてトルクが発生していないため、用紙４１に対する位置制御が行われず、用紙４１が外乱に応じて移動されてしまう（図３（ｂ））。したがって、図３（ｃ）に例示されるように、用紙４１は、元の位置とは異なった位置に移動されてしまう。

上述した位置ホールド状態は、外乱に対して用紙４１の位置が保たれるため、この停止状態とは区別される。なお、停止状態は、モータ制御部１０からプリドライバ２０に対するＰＷＭ制御信号の停止に限らず、ＢＲＡＫＥ信号をロジック回路２２に供給することで実現してもよい。

＜位置ホールド状態におけるロック状態の誤検知＞
次に、位置ホールド状態におけるロック状態の誤検知について説明する。上述したように、実施形態に係るモータ制御システム１は、プリドライバ２０において、カウンタ２３でカウント値Ｃを計数すると共に、ホール素子３１から出力されるホール信号と、モータ制御部１０から供給される各種制御信号（ＣＷ／ＣＣＷ信号およびＢＲＡＫＥ信号）とを監視し、これらの信号の変化が検出される毎にカウント値Ｃをリセットする。そして、カウント値Ｃが閾値Ｃ_th以上になった場合に、モータ３０に対するモータ駆動信号の供給を遮断する。すなわち、カウント値Ｃは、これらの信号に変化が検出されない限り、増加し続ける。

図４を用いて、位置ホールド状態がロック状態として誤検知されることを説明する。ここでは、説明のため、ホール信号検出部２４は、ホール信号に変化がある期間はハイ（Ｈｉｇｈ）レベルの信号を出力し、変化が無い期間はロー（Ｌｏｗ）レベルの信号を出力するものとする。また、ＣＷ／ＣＣＷ信号およびＢＲＡＫＥ信号については無視し、ホール信号の変化に注目して説明を行う。

モータ３０が通常駆動モードで駆動されている場合には、モータ３０が回転してホール信号が変化する。そのため、カウンタ２３が常時リセット状態となり、カウント値Ｃは増加しない。

ここで、時間Ｔにおいて、ホール信号に変化が無くなり、ホール信号検出部２４からローレベルの信号が出力されたものとする。ホール信号に変化が無い間、カウンタ２３はリセットされずにカウント値Ｃが増加し続ける。そして、カウント値Ｃが閾値Ｃ_thに達した時点で、カウンタ２３は、ロック状態検知信号を出力し、モータ３０に対する通電を遮断する。例えば、カウンタ２３は、ロック状態検知信号をロジック回路２２に対して出力し、ロジック回路２２は、このロック状態検知信号に応じてモータ３０に対するモータ駆動信号の供給を遮断する。

ホール信号に変化が無いということは、モータ３０が回転していないことを示す。例えば、モータ３０の駆動モードが通常駆動モードであって、外乱などによりモータ３０の回転が阻害された場合、モータ３０は、モータ駆動信号が供給されているにも関わらず回転していない状態となり、カウント値Ｃが増加し続ける。この場合、モータ３０を駆動するドライバ回路などが過負荷などで破損するおそれがあるので、ロック状態として検知してモータ３０に対するモータ駆動信号を遮断して、モータ３０やドライバ回路を保護する。

また、位置ホールドモードでは、モータ３０は、駆動信号は供給されるが回転位置が保持される位置ホールド状態とされる。そのため、外乱が無く回転位置が変化しない場合、ホール信号に変化が現れない。したがって、モータ３０が位置ホールド状態にある間は、カウント値Ｃが増加し続け、ロック状態として検知されてしまうことになる。

なお、ロック状態の検知は、ホール素子３１から出力されるホール信号を用いて行うのに限定されない。例えばエンコーダ３２の出力をモータ制御部１０において監視することで、ロック状態の検知を行ってもよい。

＜ロック状態誤検知に対する既知の対応＞
次に、上述した、位置ホールド状態におけるロック状態誤検知を回避するための既知の技術について、概略的に説明する。既知の技術においては、モータ３０が通常駆動モードにおいて通常駆動されている場合には、上述した通り、カウンタ２３のカウント値Ｃに基づきロック状態の検知を行い、過負荷などによるドライバ回路の破損を防止する。一方、モータ３０の駆動モードが位置ホールドモードの場合には、ロック状態の検知を無効として誤検知を防ぎ、モータ３０を駆動しつつモータ３０の回転位置を保持することを可能としている。

図５を用いて、既知のロック状態検知の回避処理について説明する。図５（ａ）は、モータ３０を駆動するためのＰＷＭ制御信号の例を、ＰＷＭ信号に変換した状態で模式的に示し、図５（ｂ）は、カウンタ２３のカウント値Ｃの例を示す。なお、図５（ａ）において、上向きのパルスが正方向に駆動する信号を示し、下向きのパルスが正方向に対して回転方向が反転した逆方向に駆動する信号を示す。

位置ホールドモードにおいて、モータ３０の回転位置を保持させるＰＷＭ信号のデューティ比が２５％である場合、モータ制御部１０は、モータ３０の駆動周期ω毎にデューティ比２５％のＰＷＭ信号を生成するためのＰＷＭ制御信号を出力し、閾値時間ｔ_thが経過する前に、回転方向を指示する指示信号の符号の極性を反転させる。

なお、以下では、モータ３０の回転位置を保持させるＰＷＭ信号のデューティ比を、回転位置保持デューティ比ＨＤと呼ぶ。

すなわち、モータ制御部１０において制御部１１は、回転位置保持デューティ比ＨＤのＰＷＭ信号の生成と、所定の回転方向とを指示する指示信号を生成し、ＰＷＭ制御信号生成部１２に供給する。ＰＷＭ制御信号生成部１２は、指示信号に基づき回転位置保持デューティ比ＨＤに対応するＰＷＭ制御信号を生成し、プリドライバ２０に供給する。また、ＰＷＭ制御信号生成部１２は、指示信号から符号を示す情報を取り出し、設定部１４に供給する。設定部１４は、この符号を取り出す情報に基づき例えば正方向の回転方向を指示するＣＷ／ＣＣＷ信号を生成し、プリドライバ２０に供給する（図５（ａ））。回転位置保持デューティ比ＨＤのＰＷＭ信号により回転方向を正方向にモータ３０が駆動されている間は、モータ３０の回転位置が保持され、図５（ｂ）に例示されるように、カウンタ２３のカウント値Ｃが増加し続ける。閾値時間ｔ_thは、例えば、このカウント値Ｃが閾値Ｃ_thに達する直前の時間を予めモータ制御部１０に設定しておく。

モータ制御部１０は、この閾値時間ｔ_thに達すると、モータ３０の回転方向を反転させるようなＣＷ／ＣＣＷ信号をプリドライバ２０に対して出力して反転させた回転方向を設定し、この反転させた回転方向で回転位置保持デューティ比ＨＤによるモータ３０の駆動を行う。ＣＷ／ＣＣＷ信号をプリドライバ２０に入力することで、カウンタ２３においてカウント値Ｃがリセットされる。モータ制御部１０は、反転された回転方向での駆動を例えば１周期分行った後、再びＣＷ／ＣＣＷ信号をプリドライバ２０に対して出力し、出力極性を元の極性に戻す。

このように制御することで、カウンタ２３のカウント値Ｃが閾値Ｃ_thに到達することが無くなり、位置ホールド状態におけるロック状態の誤検知を回避することができる。一方で、この既知の技術において設定される閾値時間ｔ_thは、モータ３０毎に異なる値となるため、例えば製品毎に調整が必要となり、煩わしかった。

＜実施形態によるロック状態の誤検知回避＞
次に、実施形態によるロック状態の誤検知回避について説明する。実施形態では、位置ホールドモードにおいて、モータ３０の回転方向を一定周期、例えばモータ３０の駆動周期ωの１周期毎に反転させる。図６を用いて、実施形態に係るロック状態検知の回避処理について説明する。図６（ａ）は、モータ３０を駆動するためのＰＷＭ制御信号の例を模式的に示し、ＰＷＭ信号に変換した状態で示し、図６（ｂ）は、カウンタ２３のカウント値Ｃの例を示す。なお、図６（ａ）において、上向きのパルスが正方向に駆動する信号を示し、下向きのパルスが逆方向に駆動する信号を示す。

図６（ａ）に例示されるように、位置ホールドモードでは、ＰＷＭ制御信号生成部１２は、モータ３０の駆動周期ω毎に回転位置保持デューティ比ＨＤに対応するＰＷＭ制御信号を生成し、プリドライバ２０に供給する。それと共に、設定部１４は、制御部１１の制御に従い、モータ３０の回転方向をモータ３０の駆動周期ω毎に交互に反転させるＣＷ／ＣＣＷ信号を出力し、プリドライバ２０に供給する。

図６（ａ）の例では、モータ制御部１０は、駆動周期ω₀においてＣＷ／ＣＣＷ信号により正方向の回転を指示し、次の駆動周期ω₁においてＣＷ／ＣＣＷ信号により逆方向の回転を指示する。モータ制御部１０は、さらに次の駆動周期ω₂においてＣＷ／ＣＣＷ信号により正方向の回転を指示する。

ロック状態は、モータ３０の駆動周期ωの複数周期分について検知することが望ましい。したがって、閾値Ｃ_thは、モータ３０の駆動周期ωの複数周期でカウント値Ｃが到達する値が用いられる。そのため、図６（ｂ）に例示されるように、モータ３０が位置ホールド状態に駆動されていても、カウント値Ｃが閾値Ｃ_thに達することが無く、位置ホールド状態のモータ３０がロック状態にあると誤検知されることが防がれる。

なお、モータ制御部１０が逆方向の回転を指示する際には、ＰＷＭ信号のデューティ比を、回転位置保持デューティ比ＨＤに対して小さいデューティ比とすると、反転時の振動などが抑制され、好ましい。図７は、回転位置保持デューティ比ＨＤの２５％に対して、出力極性の反転時のＰＷＭ信号のデューティ比を１％とした場合の例である。このＰＷＭ信号の出力極性の反転時のデューティ比は、可能な限り小さい値であることが望ましい。

＜実施形態に係るモータ制御部の動作＞
次に、実施形態に係るモータ制御部１０の動作の例について、図８のフローチャートを用いて説明する。なお、図８のフローチャートの実行に先立って、モータ制御部１０は、後述する極性フラグを予めデフォルト側の回転方向に対応する値に設定しておくものとする。デフォルト側の回転方向は、例えばモータ３０の駆動対象を予め定められた方向に駆動する際の、モータ３０の回転方向である。

ステップＳ１００で、モータ制御部１０は、コントローラからの指示を待機する。モータ制御部１０は、コントローラからの指示を含む制御信号を受信すると、ステップＳ１０１で、制御信号からモータ３０の駆動モードを取得する。ここでは、駆動モードとして、通常駆動モード、位置ホールドモードおよび停止モードの３モードが定義されているものとする。

モータ制御部１０は、ステップＳ１０２で、取得した駆動モードが通常駆動モード、位置ホールドモードおよび停止モードのうち何れであるかを判定する。モータ制御部１０は、駆動モードが通常駆動モードであると判定した場合、処理をステップＳ１０３に移行させる。

ステップＳ１０３で、モータ制御部１０は、コントローラから受信した制御信号に含まれる回転方向および回転速度の情報をセットする。次のステップＳ１０４で、モータ制御部１０は、ステップＳ１０３でセットされた回転方向および回転方向に従い、モータ３０を駆動するためのＰＷＭ信号のデューティ比をセットすると共に、回転方向に対応した極性フラグの値をセットする。極性フラグの値は、例えば設定部１４に対して設定される。次のステップＳ１０５で、モータ制御部１０は、ステップＳ１０４でセットされたデューティ比および極性フラグに従いＰＷＭ制御信号およびＣＷ／ＣＣＷ信号を生成し、プリドライバ２０に送信する。

ステップＳ１０５で各信号のプリドライバ２０への送信が終了すると、モータ制御部１０は、処理をステップＳ１０６に移行させ、モータ３０の次の駆動周期を待機する。モータ３０の次の駆動周期が到来すると、モータ制御部１０は、処理をステップＳ１０７に移行させてコントローラからの指示の有無を判定する。若し、コントローラからの制御信号を受信していないと判定した場合、モータ制御部１０は、処理をステップＳ１０６に戻し、モータの次の駆動周期を待機する。一方、コントローラからの制御信号を受信したと判定した場合、処理をステップＳ１０１に戻す。

上述のステップＳ１０２で、モータ制御部１０が駆動モードが位置ホールドモードであると判定した場合、処理がステップＳ１１０に移行される。ステップＳ１１０において、直前の駆動モードが例えば通常駆動モードであって、モータ３０が回転していた場合には、モータ制御部１０は、モータ３０を減速させ停止させる。例えば、モータ制御部１０は、モータ３０の回転速度を減速および停止させるようなＰＷＭ制御信号を生成する。モータ３０の停止は、ＢＲＡＫＥ信号により行ってもよい。

次のステップＳ１１１で、モータ制御部１０は、モータ３０の停止に伴う位置誤差の所定範囲への収束を待機する。モータ３０の停止に伴う位置誤差の収束について、図９を用いて説明する。図９（ａ）は、モータ３０を減速制御から停止させる場合における、時間と目標速度との関係の例を示す。図９（ａ）の下に、図９（ａ）と時間軸を対応させて、モータ３０の駆動状態（減速動作および位置ホールド状態）を示す。図９（ｂ）は、時間と位置誤差との関係の例を示す。

例えば、画像形成装置における用紙搬送では、用紙の停止位置が重要となる。一方で、モータ３０の減速時の速度や、モータ３０に対する負荷の状態などによって、与えられた減速度での減速動作が終了した時点で、用紙が目標の停止位置に到達できない場合がある。

このため、モータ制御部１０は、モータ停止位置の位置誤差補正制御を行う。位置誤差補正制御は、図９（ｂ）に示すように、モータ３０の正転／逆転を繰り返し実行することで行われる。また、位置誤差が所定範囲に収まると、その旨が例えばコントローラからモータ制御部１０に通知される。なお、図２（ｂ）および図２（ｃ）を用いて説明したような、モータ３０の駆動状態が位置ホールド状態の場合において外乱により位置誤差が生じた場合も、同様の位置誤差補正制御がなされる。

ステップＳ１１１で、モータ制御部１０は、位置誤差が所定範囲に収束したと判定した場合、処理をステップＳ１１２に移行させ、極性フラグがデフォルト側および反転側の何れを示す値に設定されているかを判定する。若し、極性フラグが反転側を示す値に設定されていると判定した場合、モータ制御部１０は、処理をステップＳ１１３に移行する。

ステップＳ１１３で、モータ制御部１０は、モータ３０を駆動するためのＰＷＭ信号のデューティ比を、モータ３０の回転方向を反転させた場合のＰＷＭ信号として予め定められた値にセットする。一例として、図７を用いて説明したように、回転方向を反転させないデフォルト側でのＰＷＭ信号のデューティ比（すなわち回転位置保持デューティ比ＨＤ）が２５％の場合に、この２５％よりも小さい値（１％など）に、デューティ比をセットする。

次のステップＳ１１４で、モータ制御部１０は、ステップＳ１１３でセットしたデューティ比に従いＰＷＭ制御信号を生成すると共に、極性フラグに従い反転側の回転方向を示すＣＷ／ＣＣＷ信号を生成する。モータ制御部１０は、生成したこれらＰＷＭ制御信号およびＣＷ／ＣＣＷ信号を、プリドライバ２０に送信する。そして、次のステップＳ１１５で、モータ制御部１０は、極性フラグをデフォルト側にセットし、処理を上述したステップＳ１０６に移行させる。

一方、上述のステップＳ１１２で、極性フラグがデフォルト側を示す値に設定されていると判定した場合、モータ制御部１０は、処理をステップＳ１１６に移行させる。

ステップＳ１１６で、モータ制御部１０は、モータ３０を駆動するためのＰＷＭ信号のデューティ比を、デフォルト側のＰＷＭ信号として予め定められた値（回転位置保持デューティ比ＨＤ）にセットする。

次のステップＳ１１７で、モータ制御部１０は、ステップＳ１１６でセットしたデューティ比に従いＰＷＭ制御信号を生成すると共に、極性フラグに従いデフォルト側の回転方向を示すＣＷ／ＣＣＷ信号を生成する。モータ制御部１０は、生成したこれらＰＷＭ制御信号およびＣＷ／ＣＣＷ信号を、プリドライバ２０に送信する。そして、次のステップＳ１１８で、モータ制御部１０は、極性フラグを反転側にセットし、処理を上述したステップＳ１０６に移行させる。

上述のステップＳ１０２で、モータ制御部１０はが駆動モードが停止モードであると判定した場合、処理がステップＳ１２０に移行される。モータ制御部１０は、ステップＳ１２０でモータ３０の停止処理を行い、処理を上述したステップＳ１０６に移行させる。

＜実施形態に係るプリドライバの動作＞
次に、実施形態に係るプリドライバ２０の動作の例について、図１０のフローチャートを用いて説明する。ステップＳ２００で、プリドライバ２０は、モータ制御部１０からＰＷＭ制御信号を受信したか否かを判定する。若し、ＰＷＭ制御信号を受信していないと判定した場合、プリドライバ２０は、次のステップＳ２２０で、モータ３０を停止状態に駆動し、ステップＳ２２１でカウンタ２３のカウント値Ｃを０にリセットする。そして、処理がステップＳ２００に戻される。

一方、ステップＳ２００でモータ制御部１０からＰＷＭ制御信号を受信したと判定すると、処理が次のステップＳ２０１に移行される。ステップＳ２０１で、プリドライバ２０は、モータ制御部１０から受信したＰＷＭ制御信号に基づきＰＷＭ信号を生成する。

次のステップＳ２０２で、プリドライバ２０は、ホール信号検出部２４の検出出力に基づきホール信号の変化が検出されたか否かを判定する。若し、変化が検出されたと判定した場合、処理がステップＳ２１２に移行され、カウンタ２３のカウント値Ｃが０にリセットされる。ステップＳ２１２でカウント値がリセットされた後、処理が後述するステップＳ２０６に移行される。一方、変化が検出されないと判定した場合、処理がステップＳ２０３に移行される。

ステップＳ２０３で、プリドライバ２０は、モータ制御部１０からＣＷ／ＣＣＷ信号を受信したか否かを判定する。若し、ＣＷ／ＣＣＷ信号を受信したと判定した場合、処理がステップＳ２１０に移行され、受信したＣＷ／ＣＣＷ信号に従いロジック回路２２によりモータ３０の回転方向が制御される。そして、処理がステップＳ２１２に移行され、カウンタ２３のカウント値が０にリセットされる。一方、ステップＳ２０３でＣＷ／ＣＣＷ信号を受信していないと判定した場合、処理がステップＳ２０４に移行される。

ステップＳ２０４で、プリドライバ２０は、モータ制御部１０からＢＲＡＫＥ信号を受信したか否かを判定する。若し、ＢＲＡＫＥ信号を受信したと判定した場合、処理がステップＳ２１１に移行され、ロジック回路２２によりブレーキ停止制御がなされる。そして、処理がステップＳ２１２に移行され、カウンタ２３のカウント値が０にリセットされる。一方、ＢＲＡＫＥ信号を受信してないと判定した場合、処理がステップＳ２０５に移行される。

ステップＳ２０５では、カウンタ２３において、カウント値Ｃが、例えば１を加算されて増加される。そして、処理がステップＳ２０６に移行され、プリドライバ２０は、カウンタ２３のカウント値Ｃが閾値Ｃ_th以上であるか否かを判定する。若し、カウント値Ｃが閾値Ｃ_th未満であると判定した場合、処理がステップＳ２００に戻される。

一方、ステップＳ２０６で、カウント値Ｃが閾値Ｃ_th以上であると判定した場合、処理がステップＳ２０７に移行され、モータ３０の駆動が遮断される。例えば、プリドライバ２０において、ロジック回路２２からモータ３０に供給されるモータ駆動信号が遮断される。ＰＷＭ制御信号に基づくＰＷＭ信号の生成を停止してもよい。

以上説明したように、実施形態によれば、モータを位置ホールド状態に駆動する場合において、モータの駆動周期毎にモータの回転方向を反転させる指示を出し、ロック状態を検知するカウント値を駆動周期毎にリセットするようにしている。そのため、位置ホールド状態において当該カウント値が閾値を超えることが無く、位置ホールド状態をロック状態と誤検知されるのが防がれる。

＜画像形成装置への適用例＞
次に、図１１は、実施形態によるモータ制御システム１を適用可能な画像形成装置１００の一例の構成を示す。図１１に例示される画像形成装置１００は、タンデム型カラープリンタである。画像形成装置１００本体の上方にあるボトル収容部１０１には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した４つのトナーボトル１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋが着脱自在（交換自在）に設置されている。

ボトル収容部１０１の下方には中間転写ユニット８５が配設されている。その中間転写ユニット８５の中間転写ベルト７８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部７４Ｙ、７４Ｍ、７４Ｃ、７４Ｋが並設されている。

各作像部７４Ｙ、７４Ｍ、７４Ｃ、７４Ｋには、それぞれ、感光体ドラム７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋが配設されている。また、各感光体ドラム７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋの周囲には、それぞれ、帯電部７３、現像部７６、クリーニング部７７、除電部（図示しない）などが配設されている。そして、各感光体ドラム７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋで、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）が行われて、各感光体ドラム７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋ上に各色の画像が形成されることになる。

感光体ドラム７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋは、図示されない駆動モータによって図６中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部７３の位置で、感光体ドラム７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋの表面が一様に帯電される（帯電工程）。

その後、感光体ドラム７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋの表面は、露光部１０３から発せられたレーザ光の照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される（露光工程）。

その後、感光体ドラム７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋの表面は、現像装置７６との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、各色のトナー像が形成される（現像工程）。

その後、感光体ドラム７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋの表面は、中間転写ベルト７８及び第１転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋ上のトナー像が中間転写ベルト７８上に転写される（１次転写工程）。このとき、感光体ドラム７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。

その後、感光体ドラム７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋの表面は、クリーニング部７７との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋ上に残存した未転写トナーがクリーニング部７７のクリーニングブレードによって機械的に回収される（クリーニング工程）。

最後に、感光体ドラム７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋ上の残留電位が除去される。こうして、感光体ドラム７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋ上で行われる、一連の作像プロセスが終了する。

その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト７８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト７８上にカラー画像が形成される。

ここで、中間転写ユニット８５は、中間転写ベルト７８、４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ、２次転写バックアップローラ８２、クリーニングバックアップローラ８３、テンションローラ８４、中間転写クリーニング部８０、等で構成される。中間転写ベルト７８は、３つのローラ８２〜８４によって張架および支持されると共に、ローラ８２の回転駆動によって図６中の矢印方向に無端移動される。

４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト７８を感光体ドラム７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。

そして、中間転写ベルト７８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム７５Ｙ、７５Ｍ、７５Ｃ、７５Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト７８上に重ねて１次転写される。

その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト７８は、２次転写ローラ８９との対向位置に達する。この位置では、２次転写バックアップローラ８２が、２次転写ローラ８９との間に中間転写ベルト７８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト７８上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト７８には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。

その後、中間転写ベルト７８は、中間転写クリーニング部８０の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト７８上の未転写トナーが回収される。こうして、中間転写ベルト７８上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。

ここで、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐは、画像形成装置１００の下方に配設された給紙部１０４から、給紙ローラ９７やレジストローラ対９８等を経由して搬送されたものである。

詳しくは、給紙部１０４には、転写紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ９７が図１１中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐがレジストローラ対９８のローラ間に向けて給送される。

レジストローラ対９８に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対９８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト７８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対９８が回転駆動されて、記録媒体Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。

その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着装置９０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ローラ９１及び加圧ローラ９２による熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。

その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対９９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対９９によって装置外に排出された被転写Ｐは、出力画像として、スタック部９３上に順次スタックされる。こうして、画像形成装置１００における、一連の画像形成プロセスが完了する。

実施形態に係るモータ制御システム１により制御されるモータ３０は、上述したレジストローラ対９８を駆動する駆動系の動力として用いることができる。例えば、記録媒体Ｐをレジストローラ対９８のローラニップの位置で一旦停止させる際のモータ３０のモータ駆動モードを、位置ホールドモードとする。位置ホールドモードによりモータ３０の回転駆動を停止させることで、モータ３０すなわちレジストローラ対９８の回転位置が保持され、記録媒体Ｐの位置が保持される。

このとき、実施形態によれば、位置ホールド状態で記録媒体Ｐの位置を保持している期間は、モータ３０が駆動周期毎に反転制御される。そのため、ロック状態を検知するカウント値が駆動周期毎にリセットされて閾値を超えることが無く、長時間、記録媒体Ｐの停止状態が継続してもロック状態と誤検知されることが防がれる。

なお、実施形態に係るモータ制御システム１により制御されるモータ３０の適用対象は、レジストローラ対９８の駆動源に限られず、画像形成装置１００において位置を保持する駆動制御が必要な他の動力源として適用してもよい。

上述の実施形態は、本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

１ モータ制御システム
１０ モータ制御部
１１ 制御部
１２ ＰＷＭ制御信号生成部
２０ プリドライバ
２１ ＰＷＭ信号生成部
２２ ロジック回路
２３ カウンタ
２４ ホール信号検出部
３０ モータ

特開２００２−３４７２９６号公報

Claims (5)

1. モータにトルクを発生させるための駆動制御信号に基づくモータ駆動信号により前記モータを一定周期で駆動すると共に、所定間隔でカウント値を計数し該モータの状態が変化することで該カウント値がリセットされるカウンタの、該モータが駆動される複数周期分のカウント値に対応する閾値を、該カウンタに計数されたカウント値が超えた場合に、該モータへの該モータ駆動信号の供給を遮断する駆動回路に対して該駆動制御信号を供給するモータ制御装置であって、
   一定周期で駆動制御される前記モータの回転方向を設定する設定部と、
   前記モータの駆動モードが、該モータの回転位置を保持するように駆動する位置ホールドモードである場合に、前記設定部を制御して、前記回転方向を、第１の回転方向と該第１の回転方向に対して反転した第２の回転方向とに、前記一定周期毎に交互に設定させる制御部と、
   前記駆動制御信号を生成する生成部と
   を有する
   ことを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記制御部は、
   前記生成部を制御して、駆動モードが前記位置ホールドモードの場合に、予め定められた第１の回転方向のトルクよりも、前記第２の回転方向のトルクを小さくする前記駆動制御信号を生成させる制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記モータは、ブラシレスＤＣモータである
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ制御装置。
4. モータにトルクを発生させるための駆動制御信号に基づくモータ駆動信号により前記モータを一定周期で駆動すると共に、所定間隔でカウント値を計数し該モータの状態が変化することで該カウント値がリセットされるカウンタの、該モータが駆動される複数周期分のカウント値に対応する閾値を、該カウンタに計数されたカウント値が超えた場合に、該モータへの該モータ駆動信号の供給を遮断する駆動回路に対して該駆動制御信号を供給するモータ制御方法であって、
   一定周期で駆動制御されるモータの回転方向を設定する設定ステップと、
   前記モータの駆動モードが、該モータの回転位置を保持するように駆動する位置ホールドモードである場合に、前記設定ステップを制御して、前記回転方向を、第１の回転方向と該第１の回転方向に対して反転した第２の回転方向とに、前記一定周期毎に交互に設定させる制御ステップと、
   前記駆動制御信号を生成する生成ステップと
   を有する
   ことを特徴とするモータ制御方法。
5. 請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のモータ制御装置と、
   前記モータ制御装置により制御される前記モータにより搬送駆動される記録媒体に画像を形成する画像形成部と
   を有する
   ことを特徴とする画像形成装置。

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