ブラシレスモータの駆動制御装置、画像読取装置及び画像形成装置
【課題】本発明の課題は、ブラシレスモータを高速に起動制御できるブラシレスモータの駆動制御装置及びこれを用いた画像読取装置及び画像形成装置を得ることである。
【解決手段】ロータ９と複数相のコイルとを備えたブラシレスモータ３の駆動制御装置１であって、前記ロータ９の回転に同期して回転する被検出部１１と、被検出部１１に形成され且つ変調情報が埋め込まれたパターン情報と、前記パターン情報を読み取り変調された各出力信号を出力する検出部１３と、前記検出部１３から出力される各出力信号を復調する復調部１５と、前記出力信号の情報を検出する出力信号情報検出部４５と、前記ロータの回転を制御する制御部とを備え、前記制御部は前記復調部１５で復調した復調情報と前記出力信号情報検出部４５で検出された出力信号の情報に基づいて前記ロータ９の絶対角度又は前記ロータ９の磁極位置を検出している。
【解決手段】ロータ９と複数相のコイルとを備えたブラシレスモータ３の駆動制御装置１であって、前記ロータ９の回転に同期して回転する被検出部１１と、被検出部１１に形成され且つ変調情報が埋め込まれたパターン情報と、前記パターン情報を読み取り変調された各出力信号を出力する検出部１３と、前記検出部１３から出力される各出力信号を復調する復調部１５と、前記出力信号の情報を検出する出力信号情報検出部４５と、前記ロータの回転を制御する制御部とを備え、前記制御部は前記復調部１５で復調した復調情報と前記出力信号情報検出部４５で検出された出力信号の情報に基づいて前記ロータ９の絶対角度又は前記ロータ９の磁極位置を検出している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はブラシレスモータの駆動制御装置、画像読取装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブラシレスＤＣモータのロータ位置はホール素子等のセンサによって検出して回転制御を行っており、３相のブラシレスＤＣモータでは各相に計３つのホール素子が必要であった。またロータの磁極位置を検出せず、モータのコイルに誘起する電圧を利用してブラシレスＤＣモータの回転を制御するモータ駆動方式、いわゆるセンサレスＤＣモータ駆動方式が知られている。
【０００３】
係るモータ駆動方式は、発熱が大きくホール素子が使えない大型機ではすでに使われており、一方でモータを駆動源として利用する種々の電子機器ではコストダウンの要求からホール素子を使わないセンサレスＤＣブラシレスモータ駆動方式が使われるようになってきている。センサレスＤＣブラシレスモータ駆動方式はモータのコイルに発生する誘起電圧に基づいてロータの位置を検出しているため、モータの起動時にはコイルに誘起電圧は発生せず、強制的に適宜定められたタイミングで、励磁電流をモータのコイルに順次供給してモータを起動するオープンループ制御が行われている。そしてモータの回転速度が上がってモータコイルに発生する誘起電圧が大きくなった時、誘起電圧信号をもとに励磁切換タイミングを算出してセンサレスＤＣブラシレスモータを駆動している。
【０００４】
また、モータの起動初期はモータの駆動力が伝達駆動される回転体の角度位置検出信号を用いて強制的に各相へ電流を流し、モータの起動時に規定の３箇所にロータを引き込むことで各相の電流切り替えタイミングを角度位置検出信号により基準をとり、基準の計測後はロータの磁極位置を角度検出信号より求めることでホール素子や誘起電圧を利用せずに駆動している。
【０００５】
上記の誘起電圧を用いてロータの位置を検出するセンサレスブレシレスＤＣモータ駆動方式では、モータの停止時に誘起電圧が得られないため、誘起電圧が検出できるレベルになるまで、モータ起動後の一定期間、所定のタイミングで励磁電流をモータのコイルに順次供給することでセンサレスブラシレスＤＣモータの起動を行っている。このような起動制御は負荷が安定している機器や、回転速度が速くなりすぎても問題が生じ難い機器には有効であった。
【０００６】
しかし、レーザビームプリンタや複写機などに従来のセンサレスブラシレスＤＣモータ駆動方式を適用するためには、（１）トナーカートリッジ内のトナーの状態や量によって、起動時のモータ負荷が一定でないため、起動時のロータ位置によってはトルク不足となって起動不良となる。（２）モータ起動時はオープンループ制御のため、過度の速い回転速度でモータが回転すると、感光体ドラムの劣化の原因となることがあった。
【０００７】
係る問題を解決するため、特許文献１に記載の従来技術では、モータのロータの回転位置を検出する第１の検出手段と、モータのコイルに電流が流れていない間にコイルに発生する誘起電圧により前記ロータの回転位置を検出する第２の検出手段とを用い、モータの起動時に第１の検出手段の検出結果に基づいてモータの駆動制御を開始し、その後、所定のタイミングで第１の検出手段及び第２の検出手段の検出結果に基づいてモータの駆動制御を切り換えている。
【０００８】
また誘起電圧を利用した検出が可能となるまで、ロータの回転と一体的に回転する被検出部にある一定間隔のタイミングマークを検出部で検出して出力される連続パルスをカウントして強制的に適宜定められたパルスのカウント数を基準に励磁電流をモータのコイルに順次供給してモータの起動を行っている。係る期間はモータの回転角速度を検知して速度制御を行っていないオープンループ制御を行っている。
【０００９】
一方、特許文献２に記載の従来技術は、モータの回転子を規定された３つの引き込み角度位置に引き込んで、その角度位置をセンサレスモータからの動力が伝達される駆動対象物に設けられた角度位置検出器からの信号でモータ各相への転流タイミングであると設定し、設定以降は角度位置検出器からの信号で複数相の励磁相を切り換えるようにしている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−７９１８４号公報
【特許文献２】特許第３６９０２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１に記載の従来技術では、モータの回転速度が速くなり誘起電圧を利用できるレベルになるまでは、誘起電圧信号に基づいて励磁切り換えタイミングを算出してセンサレスＤＣブラシレスモータを駆動することができ難いという問題があった。また、
回転角速度を検知して速度制御を行っていないオープンループ制御であるため、急激な立ち上げ制御を行うフィードバック制御のモードに入る時間が遅れるという問題があった。
【００１２】
つまり、立ち上げ時間が遅くなるということは、レーザビームプリンタや複写機などで第１番目のプリント開始時間が遅くなるという問題がある。立ち上げ時間が遅く定着温度がすでに立ち上がった状態でもジョブ指令が来てから用紙が排出されるまでの時間はますます速くすることが望まれており、かかるために駆動系の立ち上げ時間を短縮することが必要となる。更に誘起電圧検出用のアナログ回路が必要となるので、コスト高になるという問題もあった。
【００１３】
一方、特許文献２に記載の従来技術では、誘起電圧の計測を行わずにモータの駆動を開始することができるが、起動時に必ず規定された３つの引き込み角度位置を認識しなければならず、立ち上げ時間が遅くなるという問題があった。更に、引き込み角度位置の誤差が摩擦トルクの影響を受けて発生するので、推定磁極位置と実際のロータの磁極位置に誤差が生じて動作が不安定になるという問題があった。更に、電源をＯＦＦしてしまうと正確な磁極の位相が分からなくなってしまうため、再電源ＯＮ時に再び引き込み位置への引き込みが必要となり、立上り時間が遅くなってしまうという問題があった。
【００１４】
本発明は、ブラシレスモータを高速に起動制御できるブラシレスモータの駆動制御装置及びこれを用いた画像読取装置及び画像形成装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、ロータと複数相のコイルとを備えたブラシレスモータの駆動制御装置であって、前記ロータの回転に同期して回転する被検出部と、被検出部に形成され且つ変調情報が埋め込まれたパターン情報と、前記パターン情報を読み取り変調された各出力信号を出力する検出部と、前記検出部から出力される各出力信号を復調する復調部と、前記出力信号の情報を検出する出力信号情報検出部と、前記ロータの回転を制御する制御部とを備え、前記制御部は前記復調部で復調した復調情報と前記出力信号情報検出部で検出された出力信号の情報に基づいて前記ロータの絶対角度又は前記ロータの磁極位置を検出していることを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載された発明は、ロータと複数相のコイルとを備えたブラシレスモータの駆動制御装置であって、前記ロータの回転に同期して回転する被検出部と、被検出部に形成され且つ変調情報が埋め込まれたパターン情報と、前記パターン情報を読み取り変調された各出力パルスを出力する検出部と、前記検出部から出力される各出力パルスを復調する復調部と、前記出力パルスの数をカウントするパルスカウント部と、前記復調部で復調した出力パルスの復調情報とパルスカウント部でカウントされた出力パルスのカウント値に基づいて前記ロータの回転を制御する制御部とを備え、前記パターン情報は前記被検出部の異なる位置に対応して出力される出力パルスのパルス幅が異なるように形成されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載された発明は、請求項２に記載された発明において、前記被検出部から出力される出力パルスは、短周期パルスと長周期パルスとを組み合わせたパルスを１つの単位として、それらを複数単位備えていることを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載された発明は、請求項３に記載の発明において、前記短周期パルスと前記長周期パルスとはそれぞれの単位でパルス数の比を異ならせていることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載された発明は、請求項３又は４に記載の発明において、長周期パルス及び短周期パルスを２値化する２値化部を備え、前記復調部は２値化部が２値化した符合の種類に基づき出力パルスが長周期パルスか短周期パルスかを判断していることを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載された発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の発明において、前記検出部は磁気センサであり、前記被検出部には交互に配置されたＮ極の磁石とＳ極の磁石とからなるパターン情報が形成されており、一部に配置された磁石の幅が他の部分に配置された磁石の幅と異なることを特徴とする。
【００２１】
請求項７に記載された発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の発明において、前記検出部は反射型フォトセンサであり、前記被検出部には交互に配置された明度の異なる反射部からなるパターン情報が形成されており、一部に配置された反射部のサイズが他の部分に配置された反射部のサイズと異なることを特徴とする。
【００２２】
請求項８に記載された発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の発明において、前記検出部は透過型フォトセンサであり、前記被検出部は複数のスリットから構成されており、一部のスリットのサイズが他のスリットのサイズと異なることを特徴とする。
【００２３】
請求項９に記載された発明は、請求項１〜８の何れか一項に記載の発明において、前記検出部は単数であることを特徴とする。
【００２４】
請求項１０に記載された発明は、請求項２〜９の何れか一項に記載の発明において、
前記被検出部に形成されたパターン情報から検知される出力パルスが短周期パルスと長周期パルスとを組み合わせたパルスを１つの単位として複数単位備えて前記ロータの磁極位置を検知していることを特徴とする。
【００２５】
請求項１１に記載された発明は、請求項２〜９の何れか一項に記載の発明において、前記被検出部に形成されたパターン情報から検知される出力パルスが短周期パルスと長周期パルスとを組み合わせたパルスを１つの単位として複数単位備え且つその複数単位間で短周期パルスと長周期パルスとのパルス数の比を異ならせることで前記ロータの絶対角度を検知していることを特徴とする。
【００２６】
請求項１２に記載された発明は、請求項２〜１１の何れか一項に記載の発明において、長周期パルス及び短周期パルスの２値化情報を記憶する２値化情報記憶部と、２値化情報記憶部に記憶した２値化情報と検出されたパルスの２値化情報との差異を判定する誤検知情報検出部とを備えていることを特徴とする。
【００２７】
請求項１３に記載された発明は、請求項１〜１２の何れか一項に記載の駆動制御装置には複数相のコイルが設けられており、一方のコイルに電流が流れている間には、他方のコイルに電流は流れずに誘起電圧が発生しており、他方のコイルに発生する誘起電圧によりロータの回転角度を検出する回転角度検出手段を備えていることを特徴とする。
【００２８】
請求項１４に記載された発明は、請求項１〜１３の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置には複数相のコイルが設けられており、一方のコイルに電流が流れている間には、他方のコイルに電流は流れずに誘起電圧が発生しており、他方のコイルに発生する誘起電圧によりロータの回転角度を検出する回転角度検出手段を備えていることを特徴とする。
【００２９】
請求項１５に記載された発明は、原稿画像を読み取る画像読取手段を備えた画像読取装置において、画像読取手段は請求項１〜１４の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置を備えたことを特徴とする。
【００３０】
請求項１５に記載された発明は、静電潜像を担持する像担持体と、像担持体上のトナー画像を転写材に転写する転写手段と、転写材を搬送する搬送手段を備えた画像形成装置において、像担持体、転写手段及び搬送手段はそれぞれ請求項１〜１４の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、復調部で復調した出力信号の復調情報と出力信号情報検出部で検出された出力信号の情報に基づいてロータの絶対角度又は前記ロータの磁極位置を検出しているので、従来技術のように起動時に規定された引き込み角度位置を認識する必要がなく、ブラシレスモータの駆動の立ち上げを早く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、図１は本発明の第１実施の形態に係るモータ駆動装置の制御回路図、図２は図１に示すコイルの電気回路図、図３は図１に示すロータと角度位置検出器との構成を示す斜視図、図４は図３に示すロータ外周に設けた被検出体の概略図、図５は角度位置検出器でスケールを読み取った時の出力パルスを示すタイムチャート、図６は本発明の第１実施の形態に係るモータ駆動装置の各コイルに流れる電流のタイミングチャートである。
【００３３】
図１は本発明に係るモータの駆動制御回路（駆動制御装置）１はセンサレスＤＣブラシレスモータ（以下単にブラシレスモータという）３の駆動装置に用いている。ブラシレスモータ３は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相（図中単にＵ、Ｖ、Ｗと示す）という３つのコイル（固定子巻線）がスター結線された三相ブラシレスモータである。
【００３４】
駆動制御回路１はドライバ５とコントローラ７とを備え、ドライバ５の出力端子がそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各端子に接続されている。ドライバ５はブラシレスモータ３を駆動する電源に接続されている。電源側トランジスタ及び接地側トランジスタを接続した組をＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応して三組備えた構成をしており、合計６つのトランジスタのオン・オフがコントローラ７から供給されるスイッチング信号によって制御されることにより、コイルの各相が順に励磁されてロータが回転駆動する。
【００３５】
ブラシレスモータ３のロータ９（又は回転軸）には、同期して回転する被検出体（被検出部）１１が設けられており、被検出体１１に形成された着磁パターンを磁気効果型検出器からなる角度位置検出器(検出部)１３が検出する。尚、被検出体１１はロータ９又はその回転軸と同軸ではなく、ブラシレスモータ３から歯車機構などを伝達して駆動される回転体に設けてあっても良い。
【００３６】
コントローラ７は、例えばマイクロコンピュータ、後述の復調回路１５、検出した絶対角度情報或いはロータ磁極位置情報と実際のブラシレスモータ３のロータ磁極位置との角度誤差を記録する記憶装置１７等を備え、角度位置検出器１３より変調された角度位置検出信号がコントローラ７に入力される。
【００３７】
コントローラ７には、ドライバ５の各トランジスタのオン・オフを個別に制御する駆動ロジック１９を備えられており、上位装置からの指令信号２１で指示された回転速度にブラシレスモータ３を回転させるべく、コイル各相の切り換えタイミングに同期してトランジスタのオン・オフ切り換えを行っている。この各相の切り換えをドライバ５に出力することで、ブラシレスモータ３の固定子巻線Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の励磁切り換えが適切に行われ、ブラシレスモータ３の回転が実現される。
【００３８】
コントローラ７では、角度位置検出器１３から変調された角度位置検出信号が復調回路１５に送られ、復調回路（復調部）１５から磁極情報２３と角度位置情報２５とが駆動ロジック１９へ出力される。そして、モータの回転角速度情報或いは回転角度情報とロータ９の磁極情報をリアルタイムで計測する。そして、指令信号２１で指定される基準角速度或いは基準角度と比較し、その誤差に対応したＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成し、この信号と前記ドライバ５の各トランジスタをオン・オフする信号とＡＮＤをとってドライバ５をオン・オフ制御してモータを駆動して回転角速度の制御を行う。
【００３９】
三相のブラシレスモータ３の駆動は、図２に示すようにコイル（Ｕ相２７、Ｖ相２９、Ｗ相３１）はそれぞれスイッチングトランジスタ３３、３４、３５、３６、３７、３８に接続されており、端子３９、４０、４１は電源プラス側に接続されている。
【００４０】
次に２極３相の構成におけるコイル電流の切り換えについて説明する。図６に示すように、Ｕ+はＵ相に接続された電源プラス側のトランジスタの信号であり、図２ではスイッチングトランジスタ３３に相当する。また、Ｕ-はＵ相に接続された接地側のトランジスタの信号であり、図２ではスイッチングトランジスタ３４に相当する。同様にｖ+はスイッチングトランジスタ３５、ｖ-はスイッチングトランジスタ３６、ｗ+はスイッチングトランジスタ３７、ｗ-はスイッチングトランジスタ３８となる。
【００４１】
図６に示すように、まずＵ相２７とＶ相２９が互いに逆向きで励磁される。この時、スイッチングトランジスタ３３と３６がオンになる。そうすると、電源プラス側と接続された端子３９よりスイッチングトランジスタ３３からＵ相２７、Ｖ相２９、スイッチングトランジスタ３６を通ってグランドに接続されて電流が流れ、Ｕ相２７、Ｖ相２９がそれぞれ励磁される（図６中、モータ回転角度０°〜６０°の区間）。
【００４２】
次に、スイッチングトランジスタ３３と３８がオンになる。そうすると、端子３９よりスイッチングトランジスタ３３からＵ相２７、Ｗ相３１、スイッチングトランジスタ３８を通ってグランドに接続されＵ相２７、Ｗ相３１が励磁される（図６中、モータ回転角度６０°〜１２０°の区間）。
【００４３】
スイッチングトランジスタ３５と３８がオンになると、端子４０よりスイッチングトランジスタ３５からＶ相２９、Ｗ相３１、スイッチングトランジスタ３８を通ってグランドに接続され、Ｖ相２９、Ｗ相３１が励磁される（図６中、モータ回転角度１２０°〜１８０°の区間）。
【００４４】
スイッチングトランジスタ３５と３４がオンになると、端子４０よりスイッチングトランジスタ３５からＶ相２９、Ｕ相２７、スイッチングトランジスタ３４を通ってグランドに接続され、Ｖ相２９、Ｕ相２７が励磁される（図６中、モータ回転角度１８０°〜２４０°の区間）。
【００４５】
スイッチングトランジスタ３４と３７がオンになると、端子４１よりスイッチングトランジスタ４１からＷ相３１、Ｕ相２７、スイッチングトランジスタ３４を通ってグランドに接続され、Ｗ相３１、Ｕ相２７が励磁される（図６中、モータ回転角度２４０°〜３００°の区間）。
【００４６】
スイッチングトランジスタ３６と３７がオンになると、端子４１よりスイッチングトランジスタ３７からＷ相３１、Ｖ相２９、スイッチングトランジスタ３６を通ってグランドに接続され、Ｗ相３１、Ｖ相２９が励磁される（図６中、モータ回転角度３００°〜３６０°の区間）。次の区間からはモータが１回転しており、前述の０°〜６０°の区間と同じとなる。この６ステップを繰り返してモータは回転する。
【００４７】
次に角度位置検出器(検出部)１３について説明する。ここでは角度位置検出器１３として磁気効果型検出器で代表的なＭＲセンサを用いた方式について説明する。図３に示すようにロータ９の外周上にＮＳ交互に着磁されたマグネット（被検出部）１１を設け、マグネット１１に一定の距離で対向するようＭＲセンサ１３を配置した構成としている。ＭＲセンサ１３は磁性体磁気抵抗素子より構成されている。
【００４８】
ＭＲセンサ１３は磁界の強さ変化に応じて抵抗値が変化する強磁性体磁気抵抗素子を用いており、マグネット１１の変化に応じて信号を得ている。ここではロータ９の外周上にマグネット１１を設ける構成としたがロータ９と同期して回転する部分ならばロータ９の外周上に限定する必要はない。
【００４９】
次に、角度位置検出器１３でマグネット１１を検出した時に出力される出力パルスについて説明する。ロータ９の外周に形成したマグネット１１のスケールについて図４に示した。図４に示すように他の部分の磁石１１ｂよりも巾が異なる磁石１１ａを配置した。係るマグネット１１をＭＲセンサ１３で読み取ると、図５に示すような出力パルスとなる。ここで、出力パルスの短周期の時間をＴとすると長周期の時間は４Ｔとなる。
【００５０】
パルス周期の計測方法にはパルスの立上りから立上りまでの間隔、或いは立下りから立下がりまでの間隔を計測することが考えられるが、ここでは立上りから立下がりまで、或いはその逆の両エッジ間を計測することで、パルス幅時間を計測する。つまりパルスの立上り又は立下がりが来るたびに、時間計測用カウンタの計測値をデータとして取り込み、データを取り込んだ後すぐに前記時間計測カウンタをクリアし、継続してこのカウンタにより時間計測をする。この時間計測用カウンタは一定周波数のクロックｆｃによって増加する。つまりパルスの立上り又は立下りが来るたびにパルス周期データの取り込みとパルス周期計測を開始している。
【００５１】
以上より図５（ａ）において、一定回転角速度でモータが回転して出力パルスｐ１を計測すると、時間計測用カウンタはＮx1（自然数）というカウント値を計測する。ここで短周期パルス間隔の時間幅をＴ0とすると、時間計測用カウンタにはＴ0・ｆｃ0＝Ｎc（自然数）なるカウント値が計測される。つまり時間計測用カウンタでは時間Ｔ0の時はＮcなる値がカウントされる。一定回転制御している時は、短周期パルス時間幅がどの範囲に入るか、つまり短周期パルスを計測した場合のカウント値がどの範囲に入るかが分かっているので、パルス１を計測することによって得られるカウント値Ｎx1（自然数）より、パルス１は短周期パルスと判定できる。
【００５２】
ところで、速度変動があると、時間Ｔ或いはカウント値Ｎxがばらつく。例えば角速度が±５０％ばらついても短周期側は最大２．０Ｎc（角速度変動−５０％のとき）のカウント値となり、長周期側は最小２．７Ｎc（角速度変動＋５０％のとき）となるので閾値をこの中間の２．４Ｎc（近い自然数を選ぶ）に設定すれば正しく判定できる。
【００５３】
これらの値は、短周期側はＮx＝Ｔ・ｆｃ＝ｋ・ｆｃ/ω（：定数、ω：モータ回転角速度）の関係があり、ω＝０．５ω0（ω0：目標回転角速度）の時、
Ｎx＝ｋ・ｆｃ/０．５ω0＝２（ｋ・ｆｃ/ω0）＝２Ｎc として求まり、
長周期側は、Ｎx＝４Ｔ・ｆｃ＝４ｋ・ｆｃ/ω の関係があり、ω＝１．５ω0であるので、Ｎx＝４ｋ・ｆｃ/１．５ω0＝２．７（ｋ・ｆｃ/ω0）＝２．７Ｎc と求められる。
【００５４】
通常のＦＭ変調では一定回転角速度の時長周期側の周期は短周期の２倍しかないので、長周期側は、Ｎx＝２Ｔ・ｆｃ＝２ｋ・ｆｃ/ω の関係より、ω＝１．５ω0の時は、Ｎx＝１．３Ｎc となり、短周期の２Ｎcより小さくなるので誤判定になる。
【００５５】
速度変動が更に大きくても復調しなければならない時は、短周期パルスと長周期パルスの比を１：５或いは５：１というようにし、絶対角度情報或いは磁極情報を変調した形でロータ９の外周上にＮＳ交互に着磁されたマグネット１１を設けるようにする。
【００５６】
次のパルスｐ２であるが、パルスｐ１と比較して立下りから立上りと立上りから立下りという違いはあるが、カウンタの計測は同様に行われるため、一定回転角速度でモータが回転している状態で計測すると、時間計測用カウンタはＮx2（自然数）というカウント値を計測する。一定回転制御している時は、短周期パルス時間幅を計測することで得られるカウント値がどの範囲に入るかが分かっているので、カウント値Ｎx2（自然数）より、パルスｐ２は短周期パルスと判定できる。
【００５７】
次のパルスｐ３では、前述のパルスｐ１と同様に立下りから立上りまでのＮx3（自然数）というカウント値を計測し、パルスｐ４では、前述のパルスｐ２と同様に立上りから立下りまでのＮx4（自然数）というカウント値を計測する。これらのカウント値も一定回転制御している時は、短周期パルス時間幅を計測することで得られるカウント値がどの範囲に入るかが分かっているので、パルスｐ３、パルスｐ４は短周期パルスと判定できる。ここで、パルスｐ４の計測が終わった瞬間に、短周期のカウント回数（＝クリア回数）が４回カウントした基本周期（＝長周期）となるため、パルスｐ４での立下りエッジを用いてロータの回転角度の計測を行う。またこの基本周期における符号は“１”が設けられる。
【００５８】
一方、パルスｐ５においては、立下りエッジから立上りエッジまでで、時間計測用カウンタはＮx5（自然数）なるカウント値を計測する。ここで、一定回転角速度でモータが回転している状態で計測すると短周期パルス間隔をＴ0とすると長周期パルス間隔は４Ｔ0となり、時間計測用カウンタには，４Ｔ0・ｆｅ＝４Ｎeなるカウント値が計測される。つまり時間計測用カウンタでは時間４Ｔ0の時は４Ｎeなる値がカウントされる。一定回転制御している時は、長周期パルス時間幅がどの範囲に入るか、つまり長周期パルスを計測した場合のカウント値がどの範囲に入るかが分かっているので、パルスｐ５を計測することによって得られるカウント値Ｎx5（自然数）より、パルスｐ５は長周期パルスであると判定できる。ここで、パルスｐ５の計測が終わった瞬間に、長周期を計測したことが分かるため、パルスｐ５の立上りエッジを用いてロータの回転角度の計測を行う。また、この基本周期における符号は“０”が設けられる。
【００５９】
同様にパルスｐ６〜パルスｐ１０においても、パルスｐ５と同様に、それぞれのパルスをカウントすると時間計測用カウンタにはＮx6〜Ｎx10（自然数）なるカウント値が計測される。一定回転制御している時は、それぞれで計測されるカウント値Ｎx6〜Ｎx10（自然数）がどの範囲に入るか分かっているので、パルスｐ６〜パルスｐ１０は長周期パルスであると判定できる。更に、パルスｐ６〜パルスｐ１０は長周期パルスであるため、立上り又は立下りエッジを用いてロータの回転角度の計測を行う。また、これらの基本周期における符号は“０”が設けられる。
【００６０】
以上の計測を行うことで、各パルスが短周期パルスであるか長周期パルスであるかの判定と同時に、パルスが短周期であった場合には短周期のカウント回数を４回カウントした基本周期において符号“１”、長周期であった場合には長周期の周期において符号“０”を割り当てつつ、前記符号の切り替わりにおける立上り又は立下りエッジを用いて、ロータ９の回転角度情報も得ることができる。図５に示すタイムチャートでは、長周期時間間隔で求めた磁極位置情報或いは絶対角度情報として、“１００００００”が得られる。
【００６１】
次に、図４（ｂ）に示すスケールを読み取ってパルスｐ１１を計測すると、時間計測用カウンタはＮx11（自然数）というカウント値を計測する。一定に回転制御している時は、短周期パルス時間幅を計測することで得られるカウント値がどの範囲に入るかは分かっているため、パルスｐ１１を計測することによって得られるカウント値Ｎx11（自然数）より、パルスｐ１１は短周期パルスと判定できる。同様にパルスｐ１２も、時間計測用カウンタによりＮx12（自然数）というカウント値を計測し、パルスｐ１２は短周期パルスであると判定される。同様にパルスｐ１３及びｐ１４も短周期パルスであると判定される。ここで、パルスｐ１４の計測が終わった瞬間に、短周期のカウント回数（=クリア回数）が４回カウントした基本周期（＝長周期）となるため、パルスｐ１４での立下りエッジを用いてロータ９の回転角度の計測を行う。また、この基本周期における符号は“１”が設けられる。
【００６２】
同様に、パルスｐ１５〜パルスｐ１８においても、時間計測用カウンタにはＮx15〜Ｎx18（自然数）なるカウント値が計測され、パルスｐ１５〜パルスｐ１８は短周期パルスであると判定できる。ここで、パルスｐ１８の計測が終わった瞬間に、短周期のカウント回数（=クリア回数）が４回カウントした基本周期（=長周期）となるため、パルスｐ１８での立下りエッジを用いてロータ９の回転角度の計測を行う。また、この基本周期における符号は“１”が設けられる。
【００６３】
次にパルスｐ１９においては、立下りエッジから立上りエッジまでで、時間計測用カウンタはＮx19（自然数）なるカウント値を計測する。一定回転制御している時は、長周期パルス時間幅がどの範囲に入るかが分かっているので、パルスｐ１９を計測することによって得られるカウント値Ｎx19（自然数）より、パルスｐ１９は長周期パルスであると判定できる。ここで、パルスｐ１９の計測が終わった瞬間に、長周期を計測したことが分かるため、パルスｐ１９の立上りエッジを用いてロータ９の回転角度の計測を行う。また、この基本周期における符号は“０”が設けられる。
【００６４】
同様にパルスｐ２０〜パルスｐ２３においても、パルスｐ１９と同様にそれぞれのパルスをカウントすると時間計測用カウンタにはＮx20〜Ｎx23（自然数）なるカウント値が計測される。パルスｐ２０〜パルスｐ２３は長周期パルスであると判定される。更に、パルスｐ20〜パルスｐ２３は長周期パルスであるため、立上り又は立下りエッジを用いてロータの回転角度の計測を行う。またこれらの基本周期における符号は“０”が設けられる。
【００６５】
以上の計測を行うことで、各パルスが短周期パルスであるか長周期パルスであるかの判定と同時に、パルスが短周期であった場合には短周期のカウント回数を４回カウントした基本周期において符号“１”、長周期であった場合には長周期の周期において符号“０”を割り当てつつ、前記符号の切り替わりにおける立上り又は立下りエッジを用いて、ロータ９の回転角度情報も得ることができる。この図５（ｂ）では長周期時間間隔で求めた磁極位置情報或いは絶対角度情報として、“１１０００００”が得られる。
【００６６】
次に、ロータ９の磁極位置の検知方法について説明する。ここでは２極３相の磁極位置を持つロータ９を例に説明する。２極３相の場合、スイッチングトランジスタ３３、３５、３７がＯＮの後、図６に示すロータ回転角６０°の全トランジスタがＯＦＦする区間を経て、今度はロータ回転角１２０°の区間でスイッチングトランジスタ３４、３６、３８がＯＮし逆方向に電流が流れるようになる。そして再度ロータ回転角６０°の全トランジスタがＯＦＦする区間を経る。この一周のシーケンスを繰り返して各相のモータコイル端子が駆動されるが、各相モータコイル端子へ駆動されるタイミングは各相端子間でロータ回転角の位相差がある。そのため図６に示すようにロータ回転角が６０°ごとに各相のコイルの駆動状態を切り換える構成となっている。
【００６７】
従って、ロータ９の磁極位置に基づいて正常にモータが回転するように各相のコイルの駆動状態を切り換える位置（６箇所）が分かるようにロータ９と同期して回転するマグネット１１にＮＳ交互に着磁する周期を変えて符号を構成する。
【００６８】
各相のコイルの駆動状態を切り換えるロータの磁極位置６箇所が分かるように長周期基準の符号を用いて１語７ビット方式で表示し、連続する６つの各磁極位置情報を以下の表１に示す符号構成にする。
【００６９】
【表１】
【００７０】
上記符号が検知されると、ＭＳＢ（最高位ビット）側からＬＳＢ（最小位ビット）側へシリアルな信号が検知される。そしてＬＳＢ側の符号“０”の検出位置が上記駆動状態の切り換え位置に対応するように構成すればよい。これはロータ回転角６０°内に１語だけの構成になるため、７×６＝４２[パルス/回転]となる。求められる角度情報の分解能が大きい場合、ロータ回転角６０°の中に複数語入れることにより角度情報の分解能を十分に確保することができる。例えば、ロータ回転角６０°の中に３語を持たせた場合は、下記の表２に示すようになる。この場合、７×６×３＝１２６（パルス/回転）と高い分解能を確保できる。
【００７１】
【表２】
【００７２】
以上のように決定したデータ列に対して、例えばロータ回転角６０°で２値化情報が１語であった場合には、符号“０”から“１”へ変化した時が磁極情報１語の検出開始位置に当たる。つまり新たに同期情報を挿入しなくても、２値化情報１語の開始位置が分かる。そして、この磁極情報１語のＬＳＢを検知し終わると、６つの磁極位置のどれかを判定できるので、ＬＳＢ検知後、すぐにモータの各相へ流れる電流経路を切り換えることができる。このことにより確実にロータ磁極位置を検出し、正常にモータを回転することが可能になる。
【００７３】
つまり１語７ビット構成で、符号が“１”から“０”になった時、７ビット（１語のＬＳＢ）を通過するまでは“１”は現れないため、符号が“０”から“１”へ変化した時を１語の先頭ビット（ＭＳＢ）とすることで確実な同期をとることができる。
【００７４】
また、２値化情報が複数語（例えば３語）の場合には、最後（３番目）の１語におけるＬＳＢ符号“０”を検知した時をモータ各相へ流れる電流経路を切り換えるタイミングとすればよい。つまり同じ磁極位置を示す３語を検知し、第３番目の１語のＬＳＢ符号“０”の検知後に電流経路を切り換える。このとき、繰り返す同じデータ列を３度計測するため、別途設けたカウント手段を使う。起動時は同じデータ列が３つ計測できないことが発生するが、同じデータ列が３つ計測できた時から磁極位置情報に合わせて電流経路を切り換えるようにする。このように構成することで分解能を確保しつつ確実にロータ磁極位置を検出可能となる。ここでは、電流経路の切り換えタイミングと２値化情報の変化位置で同期を取ったが、ロータ９の磁極位置との関係を明確にすることが可能ならば別のタイミングで同期を取る方法でも良い。
【００７５】
次にモータ回転の“停止状態からの立上り”或いは“一定速度からの立下り”状態の速度変化が大きい時に有効な復調回路１５の動作について図７を用いて説明する。角度位置検出器１３から逐次、検出された入力パルス４３は、微分回路４４においてパルスの立上り部と立下り部が微分される。微分回路４４からの前記微分された出力パルスがカウンタ４５のリセット端子に入力され、カウンタ４５がクリア（カウンタが“０”にセット）される。
【００７６】
また微分された出力パルスはレジスタ４６へカウンタ出力をセットさせるため、クロック端子へ入力される。カウンタ４５は一定の周波数のパルスを生成する発振器出力のクロックによってカウントアップされる。レジスタ４６にはカウンタ４５がクリアされる直前までにカウントアップされたカウンタ４５のデータがセットされる。従ってカウンタ４５は入力パルス４３のパルス幅の時間幅に応じたカウントがなされる。ここでの第n番目のパルス幅のカウント値をＣn（ｎは自然数）とする。
【００７７】
ここでパルス幅の定義について説明する。パルス幅は、（１）立上りから立下がり、及び立下がりから立上りまでの時間の両者を使う。（２）立上りから立上り、或いは立下がりから立下がりまでの時間のどちらかを使う。どちらの手法を用いても良いが、ここでの説明は（１）の立上りから立下がり、及び立下がりから立上りまでの時間両者を使った方法で説明する。
【００７８】
次に速度変化が大きい時に有効な復調について説明する。この方式は隣接パルスとのパルス幅比較で行う。ここでは短周期パルスと長周期パルスの比が1：４の場合を説明する。復調方法については、前回のパルス幅の２倍以上ならば“短周期”から“長周期”とし、前回のパルス幅の半分（０．５倍）以下ならば”長周期“から”短周期”とする。
【００７９】
カウンタ４５からの出力をレジスタ４６に出力して保存することで、過去のカウント値を保存でき、第ｎー１番目のパルス幅のカウント値Ｃn-1として保存できる。レジスタ４６から求められる第ｎー１番目のパルス幅のカウント値Ｃn-1を第１乗算器４７ではＺ倍（ここではＺ＝２倍）、第２乗算器４８ではＤ倍（ここではＤ＝０.５倍）の乗算計算を行い、計算結果を出力する。
【００８０】
次いで、乗算された結果と第n番目のパルス幅のカウント値Ｃnを第１比較器４９において、Ｃn＞Ｚ・Ｃn-1の判定を行い、第２比較器５０ではＣn＜Ｚ・Ｃn-1の判定を行う。第１比較器４９と第２比較器５０からの出力が、ＡＮＤゲート５１、５２、５３に入力され、同時に微分回路４４からの出力もＡＮＤゲート５１、５２、５３へ入力され、ＡＮＤゲート５１出力には一つ前のカウント値がＺ＝２以上であった時はパスル幅が短周期側から長周期側へ変化した状態（“短周期”⇒“長周期”）を検知したことを示すパルスが出力される。またＡＮＤゲート５２には一つ前のカウント値のＤ＝０．５倍以下であった時はパスル幅が長周期側から短周期側へ変化した状態（“長周期”⇒“短周期”）を検知したことを示すパルスが出力される。更にＡＮＤゲート５３には前述のどちらでもなかった場合に、長周期或いは短周期のパルス幅の遷移維持状態を示すパルスが出力される。
【００８１】
図７において、微分回路４４の出力パルスの立下り部でカウンタ４５の出力をレジスタ４６にセットしカウンタ４５をクリアする（厳密にはカウンタ４５の出力をレジスタ４６にセットするタイミングに対してカウンタ４５をクリアするタイミングはわずかに遅れるようにして回路を設計する）ように構成すれば狙いの動作を実現できる。
【００８２】
モータ駆動における通常の定常駆動時において、速度変動が小さい場合には従来のＦＭ変復調方式でも十分に対応することは可能である。しかし、速度変動が大きい時は情報の誤検出をしてしまう。隣接パルスとのパルス幅比較を行う本方式を用いることで、モータ回転速度変動が大きい場合、更には起動時や停止時においても復調できる。
【００８３】
モータの駆動開始時や停止時などの速度が変動している状況で復調する場合、予測される立上りカーブ或いは立下がりカーブに合わせて符号判定の閾値（基準値）を（モータの定常時と比べて）変えることで信頼性の高い復調が可能となる。
【００８４】
すなわち、立上り時はパルス周期が短くなる方向に変化し、立下り時はパルス周期が長くなる方向に変化する。そのために、立上り時には図７におけるＺとＤの値を小さめ（例えば、Ｚ＝1.8、Ｄ＝0.3）に選び、立下り時はＺとＤの値を大きめ（例えば、Ｚ＝2.28、Ｄ＝0.6）に選ぶ。このようにすれば立上りから立下りまでの速度プロファイルにおいて正確に復調できる範囲が広がる。
【００８５】
図７における乗算器４７、４８の閾値を変える設定は立上り時或いは立下り時の速度プロファイルに合わせて複数回設定しても良い。つまり図７で示した構成で、立上り時においては、ＺとＤの値を立上り用の値で起動し、立上りプロファイルが終了して定常駆動と切り替わったら、通常のフィードバック制御モードに入り、ＺとＤの値を等速駆動時の値と変更し、立下り時には立下りプロファイルに基づくＺとＤの値へと変更する構成とする。また、立上り時及び立上り時のどちらか一方のみと等速駆動時の値との変更だけの構成としても良い。また、図７ではレジスタ４６をＺ倍とＤ倍した出力とカウンタ４５の出力を比較しているが、カウンタ４５とレジスタ４６の出力比を求めてその値によって“長周期から短周期”と“短周期から長周期”或いは“状態遷移維持”を判定しても良い。
【００８６】
モータの起動時について考えると、本方式はロータ９の絶対角度情報或いは磁極位置情報を時間的にシリアルに検出するためブラシレスモータ３が一定の回転角度以上に回転しないと情報を得ることができない。そのため、最初の立ち上げ時はパルスモータのように駆動位相を変化させて回転させる必要がある。最も基本的な方法としては、検出器出力とは無関係に図６のタイムチャートで示したような通電を行い、一定の回転磁界を発生させてブラシレスモータ３を起動させるという手法がある。ただし、この時にロータ９の磁極位置を検出することができないため、起動可能となる任意のタイミングで駆動位相を変化させる必要がある。このようにモータを起動し、ロータ９の絶対角度情報或いは磁極位置情報が検知可能となるまで回転させる。ブラシレスモータ３のロータ９がわずかに動くことにより、出力パルスの立上がり又は立下がりのエッジが微分回路４４によって検出される。そこから時間計測用のカウンタ４５がカウントを開始し、立上がりから立下がり、或いは立下りから立上がりまでのカウント値が得られる。実際は時間計測用のカウンタ４５を無限には大きくはできないので、起動開始一定時間後にパルス周期計測を開始する。
【００８７】
カウンタ４５で計測されたカウント値によって、起動開始時のロータ９の位置が短周期パルスか長周期パルスかの判定を行うことができる。起動時の第１番目のカウンタ４５によるカウント値は長周期側のパルスか短周期側のパルスかは分からない。最初に“短周期⇒長周期”或いは“長周期⇒短周期”に変化した時から正しい長周期、短周期判定ができる。つまり継続して時間計測のカウントを行い、一つ前に計測したカウント値で生成する前述の起動時の符号判定する閾値で次のカウント値を比較することにより、符号の“短周期⇒長周期”或いは“長周期⇒短周期”の変化があった時長周期或いは短周期の判定をする。
【００８８】
ロータ磁極位置を示す符号のデータ列がロータ回転角６０°で１語構成され、短周期パルス４個で符号“１”が形成され、長周期１個で符号“０”が構成されている場合、符号の“１”⇒“０”の変化があった場合、以降に連続する“０”の個数を数えることによって、ロータ回転角６０°区間のどの部分であるか検知することが可能である。その後、符号が、“０”⇒“１”の変化で、次のロータ回転角６０°区間に移ったということが検出できる。また、符号が“０”⇒“１”の変化があった時には、そこがロータ９の回転角６０°区間の開始位置であり、その後に連続する“１”の個数を数えることによって、ロータ回転角６０°区間のどの部分であるか検知することが可能となる。このように磁極位置が検知された以降は普通のブラシレスモータのように動作させることが可能となる。
【００８９】
また、上述したようにロータ回転角６０°で２値化情報が３語であった場合、符号の“１”⇒“０”或いは“０”⇒“１”の変化があった時には、その変化から以降に連続する“０”或いは“１”の長周期の符号の個数を検出し、記憶されたデータ列と比較することで、現在のロータ磁極位置をロータ回転角６０°範囲内で検出する。その後、継続してロータ９を回転させ、継続して符号の判別を行う。同一の磁極情報を３個検知した後に長周期の符号の“０”から“１”への変化（“0”⇒“1”）を検知した場合、それは次のロータ回転角６０°区間へ移行したことを示すため、その時の“０”⇒“１”タイミングが相切り換えタイミングであることが分かり、以降は普通のブラシレスモータのように動作させることが可能となる。
【００９０】
また、別途に設けた記憶手段に予測される停止時における磁極位置情報を記憶することにより、次の再起動時において磁極位置情報に合わせた最初の切り換え位相の選択と立上がり速度を見込んだ切り換えタイミングで実行すると、更に早い駆動の立ち上げを行うことができる。
【００９１】
更に絶対角度或いはモータ磁極位置判定後は、語長判定“０”から“１”或いは“１”から“０”への切り換え、又は絶対角度或いはモータ磁極位置情報の連続性、或いは連続的に現れる符号が予測でき、常に誤検出を行うことができる。
【００９２】
次に磁極位置を誤検出した後の処理方法について説明する。連続したモータ磁極位置データはあらかじめ記憶し、上記の例では磁極位置データ（磁極語）を６ヶ所、長周期パルスを基準周期とした符号を用いて１語７ビットで記憶する。この記憶されたモータ磁極語を順次読み出して検出される磁極語を逐次比較することで誤検出ができる。順次読み出される記憶された磁極語と検出した磁極語が異なった場合、実際にあるべき符号へ修正する。つまり前に正しく検知された磁極情報の次のあるべき磁極情報を使えば良い。
【００９３】
また、図７において予測できる短周期パルス或いは長周期パルスの区間でカウンタ４５のカウント値が例えば予測されるカウント値の２分の１のところでパルス出力が変化した時は微分回路４４の出力が出ないような判定回路とゲート回路を設ける。このようにすれば外部ノイズで誤計測する確率を減らすことができる。
【００９４】
また、起動時と停止時においては、完全にモータが停止する瞬間より、ある一定時間前、又は起動開始の瞬間より一定時間は検出パルス幅時間が長くなるので、この一定区間は符号判定を行わないようにして、パルス幅をカウントするカウンタのビット数を減らすことが必要となる。その例として、起動時はオープンループ制御モードにすることで符号判定を行わない時間が存在することで符号判定を行わない区間が設けられる。また停止時は、停止直前にモータ駆動をオフする、或いはモータ駆動のブレーキモードを付加することで停止すればよいので符号判定を行わない区間を設けることができる。
【００９５】
ここで、ブレーキモードについて説明する。回転しているモータの誘導起電力を利用して制動力を発生させる方法として２つの方法について説明する。まず短絡制動（ショートブレーキ）についての構成図を図８に示す。３相インバータの接地側のトランジスタ６１、６３、６５を全てＯＮとし、電源プラス側のトランジスタ６０、６２、６４を全てＯＦＦとすることで、モータ巻線を短絡させ、電流をループ６６となるようにして回転エネルギーをモータで発熱消費させる方式である。尚、単に短絡するだけであるためブレーキ力の制御はできない。また、回転系のイナーシャが大きい時は、長時間大電流が流れるので、ブラシレスモータ３の発熱やトランジスタの電流許容に注意する必要がある。
【００９６】
次に、ブレーキ力を制御したい場合、緩衝制動（ソフトブレーキ）が用いられ、この構成を図９に示す。３相インバータの全てのトランジスタ６０、６１、６２、６３、６４、６５をＯＦＦにして、還流ダイオード６７を経由して流れる制動電流６９を外部に取り出し、トランジスタ６８などで制御することで必要なブレーキ力を制御できる。
【００９７】
上述のように、本実施の形態では、ロータ９と複数相のコイル２７、２９、３１とからなるブラシレスモータ３において、ロータ９の外周に形成したマグネット１１の構成を、他の部分の磁石１１ｂよりも巾が異なる磁石１１ａを配置したので、ＭＲセンサ１３で短周期パルスと長周期パルスとを検出することで、ロータ９の特定位置（絶対角度）を知ることができる。よって、モータの電源をオフしても、ロータ９の絶対位相が分かっているため、電源ＯＮ時からロータ９をすぐに駆動することが可能となり、速くフィードバック制御モードに入ることができ立ち上げ時間が速くなる。ロータ９の絶対角度或いは磁極位置情報と回転角度情報は、符号“１”と“０”の周期比が１：（２+Ｎ）又は（２+Ｎ）：１で構成されており（Ｎは自然数）、短周期パルスの符号“１”或いは“０”は、（２+Ｎ）回繰り返して１つの長周期パルスと同一周期の符号“１”或いは“０”として変調することにより、ロータ９の一定範囲内の回転変動であっても検出誤りなしに“１”と“０”符号を復調でき、かつ一定回転角ごと回転角度情報も検出できる。
【００９８】
長周期パルスと短周期パルスの判定を、直前の長周期パルス或いは短周期パルスの符号周期と比較して判定することで、立上り或いは立下りの速度変化、更には定常速度時の速度変化があっても安定して符号の判定ができる。
【００９９】
角度位置検出器１３として磁気効果型検出器であるＭＲセンサを用いたので、プリント基板上に櫛歯状のパターンを形成して回転角度情報を検出するＦＧ方式に比べて高い分解能が得られると共にロータ９の絶対角度或いはロータ９の磁極位置情報と回転角度情報を回転直後から検出可能となる。
【０１００】
１つのＭＲセンサ１３からの出力値により、ロータ９の絶対角度を求めるので、２つ以上のセンサを用いる場合に比べて消費電流を低減することができる。
【０１０１】
次に、他の実施の形態を説明するが、以下の説明において、上述した第１実施の形態と同一の作用効果を奏する部分には同一の符号を付することにより、その部分の詳細な説明を省略し、以下の説明では上述の第１実施の形態と異なる点を主に説明する。図１０は第２実施の形態に係るモータの制御回路の構成を示すブロック図である。図１０に示す駆動回路１ａは、図１に示す駆動制御回路１に、誘起電圧検出手段（回転角度検出手段）６が追加され、コントローラ７に含まれる駆動ロジック１９での処理手順が異なること以外は第１の実施形態と同様である。また、図１０ではＵ相より誘起電圧を計測する構成となっているが、Ｖ相やＷ相から計測する構成としても良い。
【０１０２】
図１０は２極３相のモータの場合におけるタイムチャートを示し、励磁電流切り換えタイミングと、各相の電圧を表している。各コイルへ流れる電流は、Ｈレベルの相からＬレベルの相へと流れる。例えば、Ｖ相がＨ、Ｗ相がＬである区間ｓ１においてはＶ相（一方のコイル）からＷ相（一方のコイル）へ電流が流れ、この時０レベルである（電流が流れない）Ｕ相（他方のコイル）には誘起電圧が発生する。この時、コントローラ７はＰＷＭ制御を行っているため、この時電流が流れているＶ相の電圧はＰＷＭのスイッチング周波数で振動しており、Ｗ相は０レベルであり、Ｕ相には誘起電圧が発生する。誘起電圧検出手段６は、例えばコンパレータ等で構成され、例えばモータに印加されるＤＣ電圧の１/２の値に設定しておき、その値と比較することでＵ相の誘起電圧が発生する任意のタイミングを検出する。同様に区間ｓ２においても同様の手法により誘起電圧を検出することが可能である。
【０１０３】
ここで２極３相のモータの場合、図６に示すタイムチャートの破線間隔は６０°であり前述した誘起電圧の任意のタイミング間隔は１８０°間隔となる。この誘起電圧の検出タイミングとロータ９の絶対角度検出情報或いは磁極位置情報との差分を求めることにより、誤差を補正して正確な磁極位置を求めることができる。
【０１０４】
一方、従来のブラシレスモータを複写機に適用する場合には、以下のような問題点があった。すなわち、従来のブラシレスモータはロータの位置をホール素子等のセンサにより検出して回転制御を行っているため、例えば３相のブラシレスモータの場合は、各相に１つずつ計３つのホール素子が必要であった。そしてモータを駆動するためには、ホール素子からの出力を受けてタイミングを計算し、そのタイミングに合わせて各相へ電流を流すドライバが必要となる。また、通常ホール素子からの出力は微小であるため、ホールアンプによってホール素子からの出力を増幅する必要があり、モータのそばにホールアンプを設ける必要があった。これにより、ホールアンプを設けるための基板が必要となるが、そのためだけに基板を設けるのは無駄が多く、各相へ電流を流すタイミングを計算する部分や、ドライバなどを同時に基板に設けるようにしている。その結果、駆動用の電圧、ロジックＩＣ用の電圧、スタート／ストップ信号、回転方向信号、ブレーキ信号、エンコーダ信号など相当数の配線が必要となり、配線数の増加に伴うコストアップや配線作業性の悪化を招いていた。
【０１０５】
これに対して、本願発明のブラシレスモータ３を複写機に適用する場合には、ブラシレスモータ３のロータ９と一体になって回転するエンコーダ部分（被検出部）に回転情報と磁極情報とが変調されて１つになって検出されるため、上述のホールアンプが不要となり、モータのそばにホールアンプを設置するための基板を設ける必要がなくなり、複写機本体の基板の一部を使用することが可能となる。
【０１０６】
また、本願発明のブラシレスモータ３ではエンコーダの信号のみを複写機本体側の基板に送信するようにすれば良いので、エンコーダの信号を取り込むための配線と、ブラシレスモータ３へ駆動電流を供給する配線とを行うだけで済む。その結果、必要な配線数を大幅に減少することで配線に必要なコストを大幅に削減することが可能となる。更に、エンコーダ信号とモータ駆動電流は共にノイズに強いため外乱の影響を低減することもでき、駆動制御装置の精度を向上することができる。
【０１０７】
尚、図１０に示す構成では、Ｕ相の誘起電圧を検出して各相の励磁電流印加切り換えタイミングと実際のロータ９の回転値との同期を図っているが、Ｖ相やＷ相から誘起電圧を検出する場合においても同様の構成とすることができる。
【０１０８】
また、誘起電圧を常時計測して、復調回路１５から得られる磁極情報２３との差分を求めて補正を行ったり、起動時に求めた差分を不揮発メモリなどに記憶しておき、起動後は記憶された差分補正値を求めて励磁電流切り換えを行っても良い。また製造工程などで誘起電圧を計測し、そこで求められた差分を不揮発メモリなどに記憶し、実際の製品にはアナログ回路などで構成される誘起電圧検出手段６を持たずに部品コストを下げる方法でも良い。
【０１０９】
次に第３実施の形態について説明する。第３実施の形態では、角度位置検出器とし光学検出器を用いる方法について説明する。図１２は光学検出器として、反射型フォトセンサを用いた場合、図１３は光学検出器として透過型フォトセンサを用いた場合を示す。
【０１１０】
図１２に示す反射型フォトセンサの場合、ロータ９の外周上に光を吸収反射する部分を持つスケール１１ａを設け、そのスケール１１ａに対して光学素子１３ａを対向するように固定して設ける。光学素子１３ａは発光部と受光部を持ち、発光部から出力された光がスケール１１ａから反射又は吸収され、受光部に入力されるような位置関係で構成されている。受光部が受け取る光の強弱によりロータ９の情報を得ることができる。
【０１１１】
一方、図１３に示す透過型フォトセンサの場合、ロータ９と同期して回転するスケール１１ｂに対してスリット１１ｃを設けたものを取り付ける。このスケール１１ｂを挟んで発光部１３ｂと受光部１３ｃを対向位置にして設ける。発光部１３ｂから出力される光がスケール１１ｂ上のスリット１１ｃを通過して受光部１３ｃに入力される。この受光部１３ｃの出力信号によりロータ９の情報を得ることができる。ここで、ロータ外周上にスケール１１ａ、１１ｂを設けているが、ロータ９と同期して回転する部分ならばどこでもよい。
【０１１２】
１つの反射型フォトセンサ又は透過型フォトセンサを用いてロータ９の絶対角度を求めるので、２つ以上のセンサを用いる場合に比べて消費電流を低減することができる。
【０１１３】
次に第４実施の形態について図１４を用いて説明する。第４実施の形態では８極３相のモータのタイムチャートを示す。基本的なスイッチングトランジスタの構成は上述の２極３相の時と同様であるが、総計２４極のコイルが円周上に配置されることになるため、図１４に示す破線１区間が、ロータ９の回転角１５°に相当する。つまり、図６のタイムチャートに示すように、２極３相の場合は６区間のスイッチング動作を行うことで３６０°、１回転するが、８極３相の場合は図１４のタイムチャートにおける６区間のスイッチング動作で９０°、１/４回転しか行わない。８極３相の場合は６区間を４回繰り返すことで１回転する。
【０１１４】
次に第５実施の形態について図１５を用いて説明する。第５実施の形態では、上述したモータの制御回路を画像形成装置に適用した例を示している。図１５に示す画像形成装置１００はカラー複写機であり、装置本体７１の上部に読取装置７８、装置本体７１の下部に給紙装置７０、装置本体７１内にドラム状の感光体（感光体ドラム）７２、現像手段としての回転型現像装置７３、中間転写ベルト７４、搬送ベルト（搬送手段）７５、定着装置７６、排紙ローラ７７等が配置されている。
【０１１５】
係るカラー複写機においては、転写部に紙が突入する際の感光体（感光体ドラム）７２、中間転写ベルト７４、搬送ベルト７５の負荷変動が最終画像の品質に大きく影響し、より高精度な感光体７２、中間転写ベルト７４、搬送ベルト７５の駆動が望まれる。そこで、本発明のモータの制御回路１を感光体７２、中間転写ベルト７４、搬送ベルト７５の駆動装置に用いている。本実施の形態では、感光体７２、中間転写ベルト７４、搬送ベルト７５の駆動装置に本発明のモータの制御回路１を用いているので、ブラシレスモータ３に最初の記録開始指令が到達してから画像記録の開始時間が短くなり、画像出力の高速化及び画像の高品質化を図ることができる。
【０１１６】
次に第６実施の形態について図１６を用いて説明する。第６実施の形態は上述したモータの制御回路を画像形成装置に適用した例を示している。図１６に示すように画像形成装置１００はベルト状の感光体（像担持体）８１、中間転写ドラム（転写手段）８２、転写ベルト（転写手段）８３を備えている。
【０１１７】
このようなカラー複写機においては、転写部に紙が突入する際の負荷変動によって感光体ベルト８１や中間転写ドラム８２、転写ベルト８３の駆動が最終画像の品質に大きく影響し、特に高精度な感光体ベルト８１、転写ベルト８３の高精度駆動が望まれる。そこで本実施形態では、感光体ベルト８１や中間転写ドラム８２、転写ベルト８３の駆動装置に本発明のモータの制御回路１を用いた。本実施の形態では、感光体ベルト８１や中間転写ドラム８２、転写ベルト８３の駆動装置に本発明のモータの制御回路１を用いているので、ブラシレスモータ３で最初の記録開始指令が到達してから画像記録の開始時間が短くなり、画像出力の高速化及び画像の高品質化を図ることができる。
【０１１８】
次に第７実施の形態について図１７を用いて説明する。第７実施の形態に係る画像形成装置１００は装置下部の給紙装置８６、装置上部の定着装置８７、装置内の画像形成部８８等を備える。画像形成部８８には感光体８５とこれに対向して設けられた搬送直接転写ベルト８４を備えている。このようなカラー複写機においては、転写部に紙が突入する際の負荷変動が搬送直接転写ベルト８４の最終画像の品質に大きく影響し、より高精度な搬送直接転写ベルト８４の駆動が望まれる。そこで本実施形態では、搬送直接転写ベルト８４の駆動に本発明のモータの制御回路１を用いた。
【０１１９】
本実施の形態によれば、搬送直接転写ベルト８４を回転させてカラー画像を形成する画像形成装置において搬送直接転写ベルト８４の各駆動を本発明のモータの制御回路１を用いて行うので、ブラシレスモータ３で最初の記録開始指令が到達してから画像記録の開始時間が短くなり、画像出力の高速化及び画像の高品質化を図ることができる。
【０１２０】
次に第８実施の形態について図１８を用いて説明する。第８実施の形態は本発明に係るモータの制御回路を画像読取装置に適用した例を示している。図１８に示すように、画像読取装置１０１には原稿が載置される載置台９１と、ＣＣＤ９５、レンズ９３、ミラー９４を備えた光電変換ユニット（画像読取手段）９２等を備えている。本実施の形態では、光電変換ユニット９２の駆動装置に本発明に係るモータの制御回路１を用いている。
【０１２１】
本実施の形態では、光電変換ユニット９２の駆動を本発明に係るモータの制御回路１を用いて行うので、画像読取装置１０１の読み取り指令が到達してから、光電変換ユニット９２の走行体が実際に駆動を開始する時間が短く且つ高精度な駆動を行うことができる。
【０１２２】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることは言うまでもない。
【０１２３】
上述の第１実施形態及び第３実施の形態において、１つの検出部１３でロータ９の絶対角度を求めているが、これに限定されず、２つ以上のセンサを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の第１実施の形態に係るモータ駆動装置の制御回路図である。
【図２】図１に示すコイルの電気回路図である。
【図３】図１に示すロータと角度位置検出器との構成を示す斜視図である。
【図４】図３に示すロータ外周に設けたスケールの概略図である。
【図５】角度位置検出器でスケールを読み取った時の出力パルスを示すタイムチャートである。
【図６】第１実施の形態に係るモータ駆動装置の各コイルに流れる電流のタイミングチャートである。
【図７】第１実施の形態に係るモータ制御回路の復調回路図である。
【図８】第１実施の形態に係るモータ制御回路のブレーキモードを説明する回路図である。
【図９】図８に示すブレーキモードの変形例を説明する回路図である。
【図１０】第２実施の形態に係るモータ駆動装置の制御回路図である。
【図１１】図１０に示すモータ駆動装置の各コイルに流れる電流のタイミングチャートである。
【図１２】第３実施の形態に係るモータ駆動装置であり、角度位置検出器として反射型フォトセンサを用いた時の斜視図である。
【図１３】第３実施の形態に係るモータ駆動装置であり、角度位置検出器として透過型フォトセンサを用いた時の斜視図である。
【図１４】第４実施の形態に係るモータ駆動装置であり、８極３相のモータ駆動装置の各コイルに流れる電流のタイミングチャートである。
【図１５】本発明のモータ駆動装置を適用した画像形成装置を示す概略図である。
【図１６】本発明のモータ駆動装置を適用した画像形成装置を示す概略図である。
【図１７】本発明のモータ駆動装置を適用した画像形成装置を示す概略図である。
【図１８】本発明のモータ駆動装置を適用した画像読取装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１ モータ駆動制御装置
３ ブラシレスモータ
６ 誘起電圧検出手段（回転角度検出手段）
９ ロータ
１１ 被検出部
１３ 角度位置検出器（検出部）
１５ 復調回路（復調部、２値化部）
１７ 記憶部（２値化情報記憶部）
４５ カウンタ（出力信号情報検出部、パルスカウント部）
１００ 画像形成装置
１０１ 画像読取装置
【技術分野】
【０００１】
本発明はブラシレスモータの駆動制御装置、画像読取装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブラシレスＤＣモータのロータ位置はホール素子等のセンサによって検出して回転制御を行っており、３相のブラシレスＤＣモータでは各相に計３つのホール素子が必要であった。またロータの磁極位置を検出せず、モータのコイルに誘起する電圧を利用してブラシレスＤＣモータの回転を制御するモータ駆動方式、いわゆるセンサレスＤＣモータ駆動方式が知られている。
【０００３】
係るモータ駆動方式は、発熱が大きくホール素子が使えない大型機ではすでに使われており、一方でモータを駆動源として利用する種々の電子機器ではコストダウンの要求からホール素子を使わないセンサレスＤＣブラシレスモータ駆動方式が使われるようになってきている。センサレスＤＣブラシレスモータ駆動方式はモータのコイルに発生する誘起電圧に基づいてロータの位置を検出しているため、モータの起動時にはコイルに誘起電圧は発生せず、強制的に適宜定められたタイミングで、励磁電流をモータのコイルに順次供給してモータを起動するオープンループ制御が行われている。そしてモータの回転速度が上がってモータコイルに発生する誘起電圧が大きくなった時、誘起電圧信号をもとに励磁切換タイミングを算出してセンサレスＤＣブラシレスモータを駆動している。
【０００４】
また、モータの起動初期はモータの駆動力が伝達駆動される回転体の角度位置検出信号を用いて強制的に各相へ電流を流し、モータの起動時に規定の３箇所にロータを引き込むことで各相の電流切り替えタイミングを角度位置検出信号により基準をとり、基準の計測後はロータの磁極位置を角度検出信号より求めることでホール素子や誘起電圧を利用せずに駆動している。
【０００５】
上記の誘起電圧を用いてロータの位置を検出するセンサレスブレシレスＤＣモータ駆動方式では、モータの停止時に誘起電圧が得られないため、誘起電圧が検出できるレベルになるまで、モータ起動後の一定期間、所定のタイミングで励磁電流をモータのコイルに順次供給することでセンサレスブラシレスＤＣモータの起動を行っている。このような起動制御は負荷が安定している機器や、回転速度が速くなりすぎても問題が生じ難い機器には有効であった。
【０００６】
しかし、レーザビームプリンタや複写機などに従来のセンサレスブラシレスＤＣモータ駆動方式を適用するためには、（１）トナーカートリッジ内のトナーの状態や量によって、起動時のモータ負荷が一定でないため、起動時のロータ位置によってはトルク不足となって起動不良となる。（２）モータ起動時はオープンループ制御のため、過度の速い回転速度でモータが回転すると、感光体ドラムの劣化の原因となることがあった。
【０００７】
係る問題を解決するため、特許文献１に記載の従来技術では、モータのロータの回転位置を検出する第１の検出手段と、モータのコイルに電流が流れていない間にコイルに発生する誘起電圧により前記ロータの回転位置を検出する第２の検出手段とを用い、モータの起動時に第１の検出手段の検出結果に基づいてモータの駆動制御を開始し、その後、所定のタイミングで第１の検出手段及び第２の検出手段の検出結果に基づいてモータの駆動制御を切り換えている。
【０００８】
また誘起電圧を利用した検出が可能となるまで、ロータの回転と一体的に回転する被検出部にある一定間隔のタイミングマークを検出部で検出して出力される連続パルスをカウントして強制的に適宜定められたパルスのカウント数を基準に励磁電流をモータのコイルに順次供給してモータの起動を行っている。係る期間はモータの回転角速度を検知して速度制御を行っていないオープンループ制御を行っている。
【０００９】
一方、特許文献２に記載の従来技術は、モータの回転子を規定された３つの引き込み角度位置に引き込んで、その角度位置をセンサレスモータからの動力が伝達される駆動対象物に設けられた角度位置検出器からの信号でモータ各相への転流タイミングであると設定し、設定以降は角度位置検出器からの信号で複数相の励磁相を切り換えるようにしている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−７９１８４号公報
【特許文献２】特許第３６９０２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１に記載の従来技術では、モータの回転速度が速くなり誘起電圧を利用できるレベルになるまでは、誘起電圧信号に基づいて励磁切り換えタイミングを算出してセンサレスＤＣブラシレスモータを駆動することができ難いという問題があった。また、
回転角速度を検知して速度制御を行っていないオープンループ制御であるため、急激な立ち上げ制御を行うフィードバック制御のモードに入る時間が遅れるという問題があった。
【００１２】
つまり、立ち上げ時間が遅くなるということは、レーザビームプリンタや複写機などで第１番目のプリント開始時間が遅くなるという問題がある。立ち上げ時間が遅く定着温度がすでに立ち上がった状態でもジョブ指令が来てから用紙が排出されるまでの時間はますます速くすることが望まれており、かかるために駆動系の立ち上げ時間を短縮することが必要となる。更に誘起電圧検出用のアナログ回路が必要となるので、コスト高になるという問題もあった。
【００１３】
一方、特許文献２に記載の従来技術では、誘起電圧の計測を行わずにモータの駆動を開始することができるが、起動時に必ず規定された３つの引き込み角度位置を認識しなければならず、立ち上げ時間が遅くなるという問題があった。更に、引き込み角度位置の誤差が摩擦トルクの影響を受けて発生するので、推定磁極位置と実際のロータの磁極位置に誤差が生じて動作が不安定になるという問題があった。更に、電源をＯＦＦしてしまうと正確な磁極の位相が分からなくなってしまうため、再電源ＯＮ時に再び引き込み位置への引き込みが必要となり、立上り時間が遅くなってしまうという問題があった。
【００１４】
本発明は、ブラシレスモータを高速に起動制御できるブラシレスモータの駆動制御装置及びこれを用いた画像読取装置及び画像形成装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、ロータと複数相のコイルとを備えたブラシレスモータの駆動制御装置であって、前記ロータの回転に同期して回転する被検出部と、被検出部に形成され且つ変調情報が埋め込まれたパターン情報と、前記パターン情報を読み取り変調された各出力信号を出力する検出部と、前記検出部から出力される各出力信号を復調する復調部と、前記出力信号の情報を検出する出力信号情報検出部と、前記ロータの回転を制御する制御部とを備え、前記制御部は前記復調部で復調した復調情報と前記出力信号情報検出部で検出された出力信号の情報に基づいて前記ロータの絶対角度又は前記ロータの磁極位置を検出していることを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載された発明は、ロータと複数相のコイルとを備えたブラシレスモータの駆動制御装置であって、前記ロータの回転に同期して回転する被検出部と、被検出部に形成され且つ変調情報が埋め込まれたパターン情報と、前記パターン情報を読み取り変調された各出力パルスを出力する検出部と、前記検出部から出力される各出力パルスを復調する復調部と、前記出力パルスの数をカウントするパルスカウント部と、前記復調部で復調した出力パルスの復調情報とパルスカウント部でカウントされた出力パルスのカウント値に基づいて前記ロータの回転を制御する制御部とを備え、前記パターン情報は前記被検出部の異なる位置に対応して出力される出力パルスのパルス幅が異なるように形成されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載された発明は、請求項２に記載された発明において、前記被検出部から出力される出力パルスは、短周期パルスと長周期パルスとを組み合わせたパルスを１つの単位として、それらを複数単位備えていることを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載された発明は、請求項３に記載の発明において、前記短周期パルスと前記長周期パルスとはそれぞれの単位でパルス数の比を異ならせていることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載された発明は、請求項３又は４に記載の発明において、長周期パルス及び短周期パルスを２値化する２値化部を備え、前記復調部は２値化部が２値化した符合の種類に基づき出力パルスが長周期パルスか短周期パルスかを判断していることを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載された発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の発明において、前記検出部は磁気センサであり、前記被検出部には交互に配置されたＮ極の磁石とＳ極の磁石とからなるパターン情報が形成されており、一部に配置された磁石の幅が他の部分に配置された磁石の幅と異なることを特徴とする。
【００２１】
請求項７に記載された発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の発明において、前記検出部は反射型フォトセンサであり、前記被検出部には交互に配置された明度の異なる反射部からなるパターン情報が形成されており、一部に配置された反射部のサイズが他の部分に配置された反射部のサイズと異なることを特徴とする。
【００２２】
請求項８に記載された発明は、請求項１〜５の何れか一項に記載の発明において、前記検出部は透過型フォトセンサであり、前記被検出部は複数のスリットから構成されており、一部のスリットのサイズが他のスリットのサイズと異なることを特徴とする。
【００２３】
請求項９に記載された発明は、請求項１〜８の何れか一項に記載の発明において、前記検出部は単数であることを特徴とする。
【００２４】
請求項１０に記載された発明は、請求項２〜９の何れか一項に記載の発明において、
前記被検出部に形成されたパターン情報から検知される出力パルスが短周期パルスと長周期パルスとを組み合わせたパルスを１つの単位として複数単位備えて前記ロータの磁極位置を検知していることを特徴とする。
【００２５】
請求項１１に記載された発明は、請求項２〜９の何れか一項に記載の発明において、前記被検出部に形成されたパターン情報から検知される出力パルスが短周期パルスと長周期パルスとを組み合わせたパルスを１つの単位として複数単位備え且つその複数単位間で短周期パルスと長周期パルスとのパルス数の比を異ならせることで前記ロータの絶対角度を検知していることを特徴とする。
【００２６】
請求項１２に記載された発明は、請求項２〜１１の何れか一項に記載の発明において、長周期パルス及び短周期パルスの２値化情報を記憶する２値化情報記憶部と、２値化情報記憶部に記憶した２値化情報と検出されたパルスの２値化情報との差異を判定する誤検知情報検出部とを備えていることを特徴とする。
【００２７】
請求項１３に記載された発明は、請求項１〜１２の何れか一項に記載の駆動制御装置には複数相のコイルが設けられており、一方のコイルに電流が流れている間には、他方のコイルに電流は流れずに誘起電圧が発生しており、他方のコイルに発生する誘起電圧によりロータの回転角度を検出する回転角度検出手段を備えていることを特徴とする。
【００２８】
請求項１４に記載された発明は、請求項１〜１３の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置には複数相のコイルが設けられており、一方のコイルに電流が流れている間には、他方のコイルに電流は流れずに誘起電圧が発生しており、他方のコイルに発生する誘起電圧によりロータの回転角度を検出する回転角度検出手段を備えていることを特徴とする。
【００２９】
請求項１５に記載された発明は、原稿画像を読み取る画像読取手段を備えた画像読取装置において、画像読取手段は請求項１〜１４の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置を備えたことを特徴とする。
【００３０】
請求項１５に記載された発明は、静電潜像を担持する像担持体と、像担持体上のトナー画像を転写材に転写する転写手段と、転写材を搬送する搬送手段を備えた画像形成装置において、像担持体、転写手段及び搬送手段はそれぞれ請求項１〜１４の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、復調部で復調した出力信号の復調情報と出力信号情報検出部で検出された出力信号の情報に基づいてロータの絶対角度又は前記ロータの磁極位置を検出しているので、従来技術のように起動時に規定された引き込み角度位置を認識する必要がなく、ブラシレスモータの駆動の立ち上げを早く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、図１は本発明の第１実施の形態に係るモータ駆動装置の制御回路図、図２は図１に示すコイルの電気回路図、図３は図１に示すロータと角度位置検出器との構成を示す斜視図、図４は図３に示すロータ外周に設けた被検出体の概略図、図５は角度位置検出器でスケールを読み取った時の出力パルスを示すタイムチャート、図６は本発明の第１実施の形態に係るモータ駆動装置の各コイルに流れる電流のタイミングチャートである。
【００３３】
図１は本発明に係るモータの駆動制御回路（駆動制御装置）１はセンサレスＤＣブラシレスモータ（以下単にブラシレスモータという）３の駆動装置に用いている。ブラシレスモータ３は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相（図中単にＵ、Ｖ、Ｗと示す）という３つのコイル（固定子巻線）がスター結線された三相ブラシレスモータである。
【００３４】
駆動制御回路１はドライバ５とコントローラ７とを備え、ドライバ５の出力端子がそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各端子に接続されている。ドライバ５はブラシレスモータ３を駆動する電源に接続されている。電源側トランジスタ及び接地側トランジスタを接続した組をＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応して三組備えた構成をしており、合計６つのトランジスタのオン・オフがコントローラ７から供給されるスイッチング信号によって制御されることにより、コイルの各相が順に励磁されてロータが回転駆動する。
【００３５】
ブラシレスモータ３のロータ９（又は回転軸）には、同期して回転する被検出体（被検出部）１１が設けられており、被検出体１１に形成された着磁パターンを磁気効果型検出器からなる角度位置検出器(検出部)１３が検出する。尚、被検出体１１はロータ９又はその回転軸と同軸ではなく、ブラシレスモータ３から歯車機構などを伝達して駆動される回転体に設けてあっても良い。
【００３６】
コントローラ７は、例えばマイクロコンピュータ、後述の復調回路１５、検出した絶対角度情報或いはロータ磁極位置情報と実際のブラシレスモータ３のロータ磁極位置との角度誤差を記録する記憶装置１７等を備え、角度位置検出器１３より変調された角度位置検出信号がコントローラ７に入力される。
【００３７】
コントローラ７には、ドライバ５の各トランジスタのオン・オフを個別に制御する駆動ロジック１９を備えられており、上位装置からの指令信号２１で指示された回転速度にブラシレスモータ３を回転させるべく、コイル各相の切り換えタイミングに同期してトランジスタのオン・オフ切り換えを行っている。この各相の切り換えをドライバ５に出力することで、ブラシレスモータ３の固定子巻線Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の励磁切り換えが適切に行われ、ブラシレスモータ３の回転が実現される。
【００３８】
コントローラ７では、角度位置検出器１３から変調された角度位置検出信号が復調回路１５に送られ、復調回路（復調部）１５から磁極情報２３と角度位置情報２５とが駆動ロジック１９へ出力される。そして、モータの回転角速度情報或いは回転角度情報とロータ９の磁極情報をリアルタイムで計測する。そして、指令信号２１で指定される基準角速度或いは基準角度と比較し、その誤差に対応したＰＷＭ（パルス幅変調）信号を生成し、この信号と前記ドライバ５の各トランジスタをオン・オフする信号とＡＮＤをとってドライバ５をオン・オフ制御してモータを駆動して回転角速度の制御を行う。
【００３９】
三相のブラシレスモータ３の駆動は、図２に示すようにコイル（Ｕ相２７、Ｖ相２９、Ｗ相３１）はそれぞれスイッチングトランジスタ３３、３４、３５、３６、３７、３８に接続されており、端子３９、４０、４１は電源プラス側に接続されている。
【００４０】
次に２極３相の構成におけるコイル電流の切り換えについて説明する。図６に示すように、Ｕ+はＵ相に接続された電源プラス側のトランジスタの信号であり、図２ではスイッチングトランジスタ３３に相当する。また、Ｕ-はＵ相に接続された接地側のトランジスタの信号であり、図２ではスイッチングトランジスタ３４に相当する。同様にｖ+はスイッチングトランジスタ３５、ｖ-はスイッチングトランジスタ３６、ｗ+はスイッチングトランジスタ３７、ｗ-はスイッチングトランジスタ３８となる。
【００４１】
図６に示すように、まずＵ相２７とＶ相２９が互いに逆向きで励磁される。この時、スイッチングトランジスタ３３と３６がオンになる。そうすると、電源プラス側と接続された端子３９よりスイッチングトランジスタ３３からＵ相２７、Ｖ相２９、スイッチングトランジスタ３６を通ってグランドに接続されて電流が流れ、Ｕ相２７、Ｖ相２９がそれぞれ励磁される（図６中、モータ回転角度０°〜６０°の区間）。
【００４２】
次に、スイッチングトランジスタ３３と３８がオンになる。そうすると、端子３９よりスイッチングトランジスタ３３からＵ相２７、Ｗ相３１、スイッチングトランジスタ３８を通ってグランドに接続されＵ相２７、Ｗ相３１が励磁される（図６中、モータ回転角度６０°〜１２０°の区間）。
【００４３】
スイッチングトランジスタ３５と３８がオンになると、端子４０よりスイッチングトランジスタ３５からＶ相２９、Ｗ相３１、スイッチングトランジスタ３８を通ってグランドに接続され、Ｖ相２９、Ｗ相３１が励磁される（図６中、モータ回転角度１２０°〜１８０°の区間）。
【００４４】
スイッチングトランジスタ３５と３４がオンになると、端子４０よりスイッチングトランジスタ３５からＶ相２９、Ｕ相２７、スイッチングトランジスタ３４を通ってグランドに接続され、Ｖ相２９、Ｕ相２７が励磁される（図６中、モータ回転角度１８０°〜２４０°の区間）。
【００４５】
スイッチングトランジスタ３４と３７がオンになると、端子４１よりスイッチングトランジスタ４１からＷ相３１、Ｕ相２７、スイッチングトランジスタ３４を通ってグランドに接続され、Ｗ相３１、Ｕ相２７が励磁される（図６中、モータ回転角度２４０°〜３００°の区間）。
【００４６】
スイッチングトランジスタ３６と３７がオンになると、端子４１よりスイッチングトランジスタ３７からＷ相３１、Ｖ相２９、スイッチングトランジスタ３６を通ってグランドに接続され、Ｗ相３１、Ｖ相２９が励磁される（図６中、モータ回転角度３００°〜３６０°の区間）。次の区間からはモータが１回転しており、前述の０°〜６０°の区間と同じとなる。この６ステップを繰り返してモータは回転する。
【００４７】
次に角度位置検出器(検出部)１３について説明する。ここでは角度位置検出器１３として磁気効果型検出器で代表的なＭＲセンサを用いた方式について説明する。図３に示すようにロータ９の外周上にＮＳ交互に着磁されたマグネット（被検出部）１１を設け、マグネット１１に一定の距離で対向するようＭＲセンサ１３を配置した構成としている。ＭＲセンサ１３は磁性体磁気抵抗素子より構成されている。
【００４８】
ＭＲセンサ１３は磁界の強さ変化に応じて抵抗値が変化する強磁性体磁気抵抗素子を用いており、マグネット１１の変化に応じて信号を得ている。ここではロータ９の外周上にマグネット１１を設ける構成としたがロータ９と同期して回転する部分ならばロータ９の外周上に限定する必要はない。
【００４９】
次に、角度位置検出器１３でマグネット１１を検出した時に出力される出力パルスについて説明する。ロータ９の外周に形成したマグネット１１のスケールについて図４に示した。図４に示すように他の部分の磁石１１ｂよりも巾が異なる磁石１１ａを配置した。係るマグネット１１をＭＲセンサ１３で読み取ると、図５に示すような出力パルスとなる。ここで、出力パルスの短周期の時間をＴとすると長周期の時間は４Ｔとなる。
【００５０】
パルス周期の計測方法にはパルスの立上りから立上りまでの間隔、或いは立下りから立下がりまでの間隔を計測することが考えられるが、ここでは立上りから立下がりまで、或いはその逆の両エッジ間を計測することで、パルス幅時間を計測する。つまりパルスの立上り又は立下がりが来るたびに、時間計測用カウンタの計測値をデータとして取り込み、データを取り込んだ後すぐに前記時間計測カウンタをクリアし、継続してこのカウンタにより時間計測をする。この時間計測用カウンタは一定周波数のクロックｆｃによって増加する。つまりパルスの立上り又は立下りが来るたびにパルス周期データの取り込みとパルス周期計測を開始している。
【００５１】
以上より図５（ａ）において、一定回転角速度でモータが回転して出力パルスｐ１を計測すると、時間計測用カウンタはＮx1（自然数）というカウント値を計測する。ここで短周期パルス間隔の時間幅をＴ0とすると、時間計測用カウンタにはＴ0・ｆｃ0＝Ｎc（自然数）なるカウント値が計測される。つまり時間計測用カウンタでは時間Ｔ0の時はＮcなる値がカウントされる。一定回転制御している時は、短周期パルス時間幅がどの範囲に入るか、つまり短周期パルスを計測した場合のカウント値がどの範囲に入るかが分かっているので、パルス１を計測することによって得られるカウント値Ｎx1（自然数）より、パルス１は短周期パルスと判定できる。
【００５２】
ところで、速度変動があると、時間Ｔ或いはカウント値Ｎxがばらつく。例えば角速度が±５０％ばらついても短周期側は最大２．０Ｎc（角速度変動−５０％のとき）のカウント値となり、長周期側は最小２．７Ｎc（角速度変動＋５０％のとき）となるので閾値をこの中間の２．４Ｎc（近い自然数を選ぶ）に設定すれば正しく判定できる。
【００５３】
これらの値は、短周期側はＮx＝Ｔ・ｆｃ＝ｋ・ｆｃ/ω（：定数、ω：モータ回転角速度）の関係があり、ω＝０．５ω0（ω0：目標回転角速度）の時、
Ｎx＝ｋ・ｆｃ/０．５ω0＝２（ｋ・ｆｃ/ω0）＝２Ｎc として求まり、
長周期側は、Ｎx＝４Ｔ・ｆｃ＝４ｋ・ｆｃ/ω の関係があり、ω＝１．５ω0であるので、Ｎx＝４ｋ・ｆｃ/１．５ω0＝２．７（ｋ・ｆｃ/ω0）＝２．７Ｎc と求められる。
【００５４】
通常のＦＭ変調では一定回転角速度の時長周期側の周期は短周期の２倍しかないので、長周期側は、Ｎx＝２Ｔ・ｆｃ＝２ｋ・ｆｃ/ω の関係より、ω＝１．５ω0の時は、Ｎx＝１．３Ｎc となり、短周期の２Ｎcより小さくなるので誤判定になる。
【００５５】
速度変動が更に大きくても復調しなければならない時は、短周期パルスと長周期パルスの比を１：５或いは５：１というようにし、絶対角度情報或いは磁極情報を変調した形でロータ９の外周上にＮＳ交互に着磁されたマグネット１１を設けるようにする。
【００５６】
次のパルスｐ２であるが、パルスｐ１と比較して立下りから立上りと立上りから立下りという違いはあるが、カウンタの計測は同様に行われるため、一定回転角速度でモータが回転している状態で計測すると、時間計測用カウンタはＮx2（自然数）というカウント値を計測する。一定回転制御している時は、短周期パルス時間幅を計測することで得られるカウント値がどの範囲に入るかが分かっているので、カウント値Ｎx2（自然数）より、パルスｐ２は短周期パルスと判定できる。
【００５７】
次のパルスｐ３では、前述のパルスｐ１と同様に立下りから立上りまでのＮx3（自然数）というカウント値を計測し、パルスｐ４では、前述のパルスｐ２と同様に立上りから立下りまでのＮx4（自然数）というカウント値を計測する。これらのカウント値も一定回転制御している時は、短周期パルス時間幅を計測することで得られるカウント値がどの範囲に入るかが分かっているので、パルスｐ３、パルスｐ４は短周期パルスと判定できる。ここで、パルスｐ４の計測が終わった瞬間に、短周期のカウント回数（＝クリア回数）が４回カウントした基本周期（＝長周期）となるため、パルスｐ４での立下りエッジを用いてロータの回転角度の計測を行う。またこの基本周期における符号は“１”が設けられる。
【００５８】
一方、パルスｐ５においては、立下りエッジから立上りエッジまでで、時間計測用カウンタはＮx5（自然数）なるカウント値を計測する。ここで、一定回転角速度でモータが回転している状態で計測すると短周期パルス間隔をＴ0とすると長周期パルス間隔は４Ｔ0となり、時間計測用カウンタには，４Ｔ0・ｆｅ＝４Ｎeなるカウント値が計測される。つまり時間計測用カウンタでは時間４Ｔ0の時は４Ｎeなる値がカウントされる。一定回転制御している時は、長周期パルス時間幅がどの範囲に入るか、つまり長周期パルスを計測した場合のカウント値がどの範囲に入るかが分かっているので、パルスｐ５を計測することによって得られるカウント値Ｎx5（自然数）より、パルスｐ５は長周期パルスであると判定できる。ここで、パルスｐ５の計測が終わった瞬間に、長周期を計測したことが分かるため、パルスｐ５の立上りエッジを用いてロータの回転角度の計測を行う。また、この基本周期における符号は“０”が設けられる。
【００５９】
同様にパルスｐ６〜パルスｐ１０においても、パルスｐ５と同様に、それぞれのパルスをカウントすると時間計測用カウンタにはＮx6〜Ｎx10（自然数）なるカウント値が計測される。一定回転制御している時は、それぞれで計測されるカウント値Ｎx6〜Ｎx10（自然数）がどの範囲に入るか分かっているので、パルスｐ６〜パルスｐ１０は長周期パルスであると判定できる。更に、パルスｐ６〜パルスｐ１０は長周期パルスであるため、立上り又は立下りエッジを用いてロータの回転角度の計測を行う。また、これらの基本周期における符号は“０”が設けられる。
【００６０】
以上の計測を行うことで、各パルスが短周期パルスであるか長周期パルスであるかの判定と同時に、パルスが短周期であった場合には短周期のカウント回数を４回カウントした基本周期において符号“１”、長周期であった場合には長周期の周期において符号“０”を割り当てつつ、前記符号の切り替わりにおける立上り又は立下りエッジを用いて、ロータ９の回転角度情報も得ることができる。図５に示すタイムチャートでは、長周期時間間隔で求めた磁極位置情報或いは絶対角度情報として、“１００００００”が得られる。
【００６１】
次に、図４（ｂ）に示すスケールを読み取ってパルスｐ１１を計測すると、時間計測用カウンタはＮx11（自然数）というカウント値を計測する。一定に回転制御している時は、短周期パルス時間幅を計測することで得られるカウント値がどの範囲に入るかは分かっているため、パルスｐ１１を計測することによって得られるカウント値Ｎx11（自然数）より、パルスｐ１１は短周期パルスと判定できる。同様にパルスｐ１２も、時間計測用カウンタによりＮx12（自然数）というカウント値を計測し、パルスｐ１２は短周期パルスであると判定される。同様にパルスｐ１３及びｐ１４も短周期パルスであると判定される。ここで、パルスｐ１４の計測が終わった瞬間に、短周期のカウント回数（=クリア回数）が４回カウントした基本周期（＝長周期）となるため、パルスｐ１４での立下りエッジを用いてロータ９の回転角度の計測を行う。また、この基本周期における符号は“１”が設けられる。
【００６２】
同様に、パルスｐ１５〜パルスｐ１８においても、時間計測用カウンタにはＮx15〜Ｎx18（自然数）なるカウント値が計測され、パルスｐ１５〜パルスｐ１８は短周期パルスであると判定できる。ここで、パルスｐ１８の計測が終わった瞬間に、短周期のカウント回数（=クリア回数）が４回カウントした基本周期（=長周期）となるため、パルスｐ１８での立下りエッジを用いてロータ９の回転角度の計測を行う。また、この基本周期における符号は“１”が設けられる。
【００６３】
次にパルスｐ１９においては、立下りエッジから立上りエッジまでで、時間計測用カウンタはＮx19（自然数）なるカウント値を計測する。一定回転制御している時は、長周期パルス時間幅がどの範囲に入るかが分かっているので、パルスｐ１９を計測することによって得られるカウント値Ｎx19（自然数）より、パルスｐ１９は長周期パルスであると判定できる。ここで、パルスｐ１９の計測が終わった瞬間に、長周期を計測したことが分かるため、パルスｐ１９の立上りエッジを用いてロータ９の回転角度の計測を行う。また、この基本周期における符号は“０”が設けられる。
【００６４】
同様にパルスｐ２０〜パルスｐ２３においても、パルスｐ１９と同様にそれぞれのパルスをカウントすると時間計測用カウンタにはＮx20〜Ｎx23（自然数）なるカウント値が計測される。パルスｐ２０〜パルスｐ２３は長周期パルスであると判定される。更に、パルスｐ20〜パルスｐ２３は長周期パルスであるため、立上り又は立下りエッジを用いてロータの回転角度の計測を行う。またこれらの基本周期における符号は“０”が設けられる。
【００６５】
以上の計測を行うことで、各パルスが短周期パルスであるか長周期パルスであるかの判定と同時に、パルスが短周期であった場合には短周期のカウント回数を４回カウントした基本周期において符号“１”、長周期であった場合には長周期の周期において符号“０”を割り当てつつ、前記符号の切り替わりにおける立上り又は立下りエッジを用いて、ロータ９の回転角度情報も得ることができる。この図５（ｂ）では長周期時間間隔で求めた磁極位置情報或いは絶対角度情報として、“１１０００００”が得られる。
【００６６】
次に、ロータ９の磁極位置の検知方法について説明する。ここでは２極３相の磁極位置を持つロータ９を例に説明する。２極３相の場合、スイッチングトランジスタ３３、３５、３７がＯＮの後、図６に示すロータ回転角６０°の全トランジスタがＯＦＦする区間を経て、今度はロータ回転角１２０°の区間でスイッチングトランジスタ３４、３６、３８がＯＮし逆方向に電流が流れるようになる。そして再度ロータ回転角６０°の全トランジスタがＯＦＦする区間を経る。この一周のシーケンスを繰り返して各相のモータコイル端子が駆動されるが、各相モータコイル端子へ駆動されるタイミングは各相端子間でロータ回転角の位相差がある。そのため図６に示すようにロータ回転角が６０°ごとに各相のコイルの駆動状態を切り換える構成となっている。
【００６７】
従って、ロータ９の磁極位置に基づいて正常にモータが回転するように各相のコイルの駆動状態を切り換える位置（６箇所）が分かるようにロータ９と同期して回転するマグネット１１にＮＳ交互に着磁する周期を変えて符号を構成する。
【００６８】
各相のコイルの駆動状態を切り換えるロータの磁極位置６箇所が分かるように長周期基準の符号を用いて１語７ビット方式で表示し、連続する６つの各磁極位置情報を以下の表１に示す符号構成にする。
【００６９】
【表１】
【００７０】
上記符号が検知されると、ＭＳＢ（最高位ビット）側からＬＳＢ（最小位ビット）側へシリアルな信号が検知される。そしてＬＳＢ側の符号“０”の検出位置が上記駆動状態の切り換え位置に対応するように構成すればよい。これはロータ回転角６０°内に１語だけの構成になるため、７×６＝４２[パルス/回転]となる。求められる角度情報の分解能が大きい場合、ロータ回転角６０°の中に複数語入れることにより角度情報の分解能を十分に確保することができる。例えば、ロータ回転角６０°の中に３語を持たせた場合は、下記の表２に示すようになる。この場合、７×６×３＝１２６（パルス/回転）と高い分解能を確保できる。
【００７１】
【表２】
【００７２】
以上のように決定したデータ列に対して、例えばロータ回転角６０°で２値化情報が１語であった場合には、符号“０”から“１”へ変化した時が磁極情報１語の検出開始位置に当たる。つまり新たに同期情報を挿入しなくても、２値化情報１語の開始位置が分かる。そして、この磁極情報１語のＬＳＢを検知し終わると、６つの磁極位置のどれかを判定できるので、ＬＳＢ検知後、すぐにモータの各相へ流れる電流経路を切り換えることができる。このことにより確実にロータ磁極位置を検出し、正常にモータを回転することが可能になる。
【００７３】
つまり１語７ビット構成で、符号が“１”から“０”になった時、７ビット（１語のＬＳＢ）を通過するまでは“１”は現れないため、符号が“０”から“１”へ変化した時を１語の先頭ビット（ＭＳＢ）とすることで確実な同期をとることができる。
【００７４】
また、２値化情報が複数語（例えば３語）の場合には、最後（３番目）の１語におけるＬＳＢ符号“０”を検知した時をモータ各相へ流れる電流経路を切り換えるタイミングとすればよい。つまり同じ磁極位置を示す３語を検知し、第３番目の１語のＬＳＢ符号“０”の検知後に電流経路を切り換える。このとき、繰り返す同じデータ列を３度計測するため、別途設けたカウント手段を使う。起動時は同じデータ列が３つ計測できないことが発生するが、同じデータ列が３つ計測できた時から磁極位置情報に合わせて電流経路を切り換えるようにする。このように構成することで分解能を確保しつつ確実にロータ磁極位置を検出可能となる。ここでは、電流経路の切り換えタイミングと２値化情報の変化位置で同期を取ったが、ロータ９の磁極位置との関係を明確にすることが可能ならば別のタイミングで同期を取る方法でも良い。
【００７５】
次にモータ回転の“停止状態からの立上り”或いは“一定速度からの立下り”状態の速度変化が大きい時に有効な復調回路１５の動作について図７を用いて説明する。角度位置検出器１３から逐次、検出された入力パルス４３は、微分回路４４においてパルスの立上り部と立下り部が微分される。微分回路４４からの前記微分された出力パルスがカウンタ４５のリセット端子に入力され、カウンタ４５がクリア（カウンタが“０”にセット）される。
【００７６】
また微分された出力パルスはレジスタ４６へカウンタ出力をセットさせるため、クロック端子へ入力される。カウンタ４５は一定の周波数のパルスを生成する発振器出力のクロックによってカウントアップされる。レジスタ４６にはカウンタ４５がクリアされる直前までにカウントアップされたカウンタ４５のデータがセットされる。従ってカウンタ４５は入力パルス４３のパルス幅の時間幅に応じたカウントがなされる。ここでの第n番目のパルス幅のカウント値をＣn（ｎは自然数）とする。
【００７７】
ここでパルス幅の定義について説明する。パルス幅は、（１）立上りから立下がり、及び立下がりから立上りまでの時間の両者を使う。（２）立上りから立上り、或いは立下がりから立下がりまでの時間のどちらかを使う。どちらの手法を用いても良いが、ここでの説明は（１）の立上りから立下がり、及び立下がりから立上りまでの時間両者を使った方法で説明する。
【００７８】
次に速度変化が大きい時に有効な復調について説明する。この方式は隣接パルスとのパルス幅比較で行う。ここでは短周期パルスと長周期パルスの比が1：４の場合を説明する。復調方法については、前回のパルス幅の２倍以上ならば“短周期”から“長周期”とし、前回のパルス幅の半分（０．５倍）以下ならば”長周期“から”短周期”とする。
【００７９】
カウンタ４５からの出力をレジスタ４６に出力して保存することで、過去のカウント値を保存でき、第ｎー１番目のパルス幅のカウント値Ｃn-1として保存できる。レジスタ４６から求められる第ｎー１番目のパルス幅のカウント値Ｃn-1を第１乗算器４７ではＺ倍（ここではＺ＝２倍）、第２乗算器４８ではＤ倍（ここではＤ＝０.５倍）の乗算計算を行い、計算結果を出力する。
【００８０】
次いで、乗算された結果と第n番目のパルス幅のカウント値Ｃnを第１比較器４９において、Ｃn＞Ｚ・Ｃn-1の判定を行い、第２比較器５０ではＣn＜Ｚ・Ｃn-1の判定を行う。第１比較器４９と第２比較器５０からの出力が、ＡＮＤゲート５１、５２、５３に入力され、同時に微分回路４４からの出力もＡＮＤゲート５１、５２、５３へ入力され、ＡＮＤゲート５１出力には一つ前のカウント値がＺ＝２以上であった時はパスル幅が短周期側から長周期側へ変化した状態（“短周期”⇒“長周期”）を検知したことを示すパルスが出力される。またＡＮＤゲート５２には一つ前のカウント値のＤ＝０．５倍以下であった時はパスル幅が長周期側から短周期側へ変化した状態（“長周期”⇒“短周期”）を検知したことを示すパルスが出力される。更にＡＮＤゲート５３には前述のどちらでもなかった場合に、長周期或いは短周期のパルス幅の遷移維持状態を示すパルスが出力される。
【００８１】
図７において、微分回路４４の出力パルスの立下り部でカウンタ４５の出力をレジスタ４６にセットしカウンタ４５をクリアする（厳密にはカウンタ４５の出力をレジスタ４６にセットするタイミングに対してカウンタ４５をクリアするタイミングはわずかに遅れるようにして回路を設計する）ように構成すれば狙いの動作を実現できる。
【００８２】
モータ駆動における通常の定常駆動時において、速度変動が小さい場合には従来のＦＭ変復調方式でも十分に対応することは可能である。しかし、速度変動が大きい時は情報の誤検出をしてしまう。隣接パルスとのパルス幅比較を行う本方式を用いることで、モータ回転速度変動が大きい場合、更には起動時や停止時においても復調できる。
【００８３】
モータの駆動開始時や停止時などの速度が変動している状況で復調する場合、予測される立上りカーブ或いは立下がりカーブに合わせて符号判定の閾値（基準値）を（モータの定常時と比べて）変えることで信頼性の高い復調が可能となる。
【００８４】
すなわち、立上り時はパルス周期が短くなる方向に変化し、立下り時はパルス周期が長くなる方向に変化する。そのために、立上り時には図７におけるＺとＤの値を小さめ（例えば、Ｚ＝1.8、Ｄ＝0.3）に選び、立下り時はＺとＤの値を大きめ（例えば、Ｚ＝2.28、Ｄ＝0.6）に選ぶ。このようにすれば立上りから立下りまでの速度プロファイルにおいて正確に復調できる範囲が広がる。
【００８５】
図７における乗算器４７、４８の閾値を変える設定は立上り時或いは立下り時の速度プロファイルに合わせて複数回設定しても良い。つまり図７で示した構成で、立上り時においては、ＺとＤの値を立上り用の値で起動し、立上りプロファイルが終了して定常駆動と切り替わったら、通常のフィードバック制御モードに入り、ＺとＤの値を等速駆動時の値と変更し、立下り時には立下りプロファイルに基づくＺとＤの値へと変更する構成とする。また、立上り時及び立上り時のどちらか一方のみと等速駆動時の値との変更だけの構成としても良い。また、図７ではレジスタ４６をＺ倍とＤ倍した出力とカウンタ４５の出力を比較しているが、カウンタ４５とレジスタ４６の出力比を求めてその値によって“長周期から短周期”と“短周期から長周期”或いは“状態遷移維持”を判定しても良い。
【００８６】
モータの起動時について考えると、本方式はロータ９の絶対角度情報或いは磁極位置情報を時間的にシリアルに検出するためブラシレスモータ３が一定の回転角度以上に回転しないと情報を得ることができない。そのため、最初の立ち上げ時はパルスモータのように駆動位相を変化させて回転させる必要がある。最も基本的な方法としては、検出器出力とは無関係に図６のタイムチャートで示したような通電を行い、一定の回転磁界を発生させてブラシレスモータ３を起動させるという手法がある。ただし、この時にロータ９の磁極位置を検出することができないため、起動可能となる任意のタイミングで駆動位相を変化させる必要がある。このようにモータを起動し、ロータ９の絶対角度情報或いは磁極位置情報が検知可能となるまで回転させる。ブラシレスモータ３のロータ９がわずかに動くことにより、出力パルスの立上がり又は立下がりのエッジが微分回路４４によって検出される。そこから時間計測用のカウンタ４５がカウントを開始し、立上がりから立下がり、或いは立下りから立上がりまでのカウント値が得られる。実際は時間計測用のカウンタ４５を無限には大きくはできないので、起動開始一定時間後にパルス周期計測を開始する。
【００８７】
カウンタ４５で計測されたカウント値によって、起動開始時のロータ９の位置が短周期パルスか長周期パルスかの判定を行うことができる。起動時の第１番目のカウンタ４５によるカウント値は長周期側のパルスか短周期側のパルスかは分からない。最初に“短周期⇒長周期”或いは“長周期⇒短周期”に変化した時から正しい長周期、短周期判定ができる。つまり継続して時間計測のカウントを行い、一つ前に計測したカウント値で生成する前述の起動時の符号判定する閾値で次のカウント値を比較することにより、符号の“短周期⇒長周期”或いは“長周期⇒短周期”の変化があった時長周期或いは短周期の判定をする。
【００８８】
ロータ磁極位置を示す符号のデータ列がロータ回転角６０°で１語構成され、短周期パルス４個で符号“１”が形成され、長周期１個で符号“０”が構成されている場合、符号の“１”⇒“０”の変化があった場合、以降に連続する“０”の個数を数えることによって、ロータ回転角６０°区間のどの部分であるか検知することが可能である。その後、符号が、“０”⇒“１”の変化で、次のロータ回転角６０°区間に移ったということが検出できる。また、符号が“０”⇒“１”の変化があった時には、そこがロータ９の回転角６０°区間の開始位置であり、その後に連続する“１”の個数を数えることによって、ロータ回転角６０°区間のどの部分であるか検知することが可能となる。このように磁極位置が検知された以降は普通のブラシレスモータのように動作させることが可能となる。
【００８９】
また、上述したようにロータ回転角６０°で２値化情報が３語であった場合、符号の“１”⇒“０”或いは“０”⇒“１”の変化があった時には、その変化から以降に連続する“０”或いは“１”の長周期の符号の個数を検出し、記憶されたデータ列と比較することで、現在のロータ磁極位置をロータ回転角６０°範囲内で検出する。その後、継続してロータ９を回転させ、継続して符号の判別を行う。同一の磁極情報を３個検知した後に長周期の符号の“０”から“１”への変化（“0”⇒“1”）を検知した場合、それは次のロータ回転角６０°区間へ移行したことを示すため、その時の“０”⇒“１”タイミングが相切り換えタイミングであることが分かり、以降は普通のブラシレスモータのように動作させることが可能となる。
【００９０】
また、別途に設けた記憶手段に予測される停止時における磁極位置情報を記憶することにより、次の再起動時において磁極位置情報に合わせた最初の切り換え位相の選択と立上がり速度を見込んだ切り換えタイミングで実行すると、更に早い駆動の立ち上げを行うことができる。
【００９１】
更に絶対角度或いはモータ磁極位置判定後は、語長判定“０”から“１”或いは“１”から“０”への切り換え、又は絶対角度或いはモータ磁極位置情報の連続性、或いは連続的に現れる符号が予測でき、常に誤検出を行うことができる。
【００９２】
次に磁極位置を誤検出した後の処理方法について説明する。連続したモータ磁極位置データはあらかじめ記憶し、上記の例では磁極位置データ（磁極語）を６ヶ所、長周期パルスを基準周期とした符号を用いて１語７ビットで記憶する。この記憶されたモータ磁極語を順次読み出して検出される磁極語を逐次比較することで誤検出ができる。順次読み出される記憶された磁極語と検出した磁極語が異なった場合、実際にあるべき符号へ修正する。つまり前に正しく検知された磁極情報の次のあるべき磁極情報を使えば良い。
【００９３】
また、図７において予測できる短周期パルス或いは長周期パルスの区間でカウンタ４５のカウント値が例えば予測されるカウント値の２分の１のところでパルス出力が変化した時は微分回路４４の出力が出ないような判定回路とゲート回路を設ける。このようにすれば外部ノイズで誤計測する確率を減らすことができる。
【００９４】
また、起動時と停止時においては、完全にモータが停止する瞬間より、ある一定時間前、又は起動開始の瞬間より一定時間は検出パルス幅時間が長くなるので、この一定区間は符号判定を行わないようにして、パルス幅をカウントするカウンタのビット数を減らすことが必要となる。その例として、起動時はオープンループ制御モードにすることで符号判定を行わない時間が存在することで符号判定を行わない区間が設けられる。また停止時は、停止直前にモータ駆動をオフする、或いはモータ駆動のブレーキモードを付加することで停止すればよいので符号判定を行わない区間を設けることができる。
【００９５】
ここで、ブレーキモードについて説明する。回転しているモータの誘導起電力を利用して制動力を発生させる方法として２つの方法について説明する。まず短絡制動（ショートブレーキ）についての構成図を図８に示す。３相インバータの接地側のトランジスタ６１、６３、６５を全てＯＮとし、電源プラス側のトランジスタ６０、６２、６４を全てＯＦＦとすることで、モータ巻線を短絡させ、電流をループ６６となるようにして回転エネルギーをモータで発熱消費させる方式である。尚、単に短絡するだけであるためブレーキ力の制御はできない。また、回転系のイナーシャが大きい時は、長時間大電流が流れるので、ブラシレスモータ３の発熱やトランジスタの電流許容に注意する必要がある。
【００９６】
次に、ブレーキ力を制御したい場合、緩衝制動（ソフトブレーキ）が用いられ、この構成を図９に示す。３相インバータの全てのトランジスタ６０、６１、６２、６３、６４、６５をＯＦＦにして、還流ダイオード６７を経由して流れる制動電流６９を外部に取り出し、トランジスタ６８などで制御することで必要なブレーキ力を制御できる。
【００９７】
上述のように、本実施の形態では、ロータ９と複数相のコイル２７、２９、３１とからなるブラシレスモータ３において、ロータ９の外周に形成したマグネット１１の構成を、他の部分の磁石１１ｂよりも巾が異なる磁石１１ａを配置したので、ＭＲセンサ１３で短周期パルスと長周期パルスとを検出することで、ロータ９の特定位置（絶対角度）を知ることができる。よって、モータの電源をオフしても、ロータ９の絶対位相が分かっているため、電源ＯＮ時からロータ９をすぐに駆動することが可能となり、速くフィードバック制御モードに入ることができ立ち上げ時間が速くなる。ロータ９の絶対角度或いは磁極位置情報と回転角度情報は、符号“１”と“０”の周期比が１：（２+Ｎ）又は（２+Ｎ）：１で構成されており（Ｎは自然数）、短周期パルスの符号“１”或いは“０”は、（２+Ｎ）回繰り返して１つの長周期パルスと同一周期の符号“１”或いは“０”として変調することにより、ロータ９の一定範囲内の回転変動であっても検出誤りなしに“１”と“０”符号を復調でき、かつ一定回転角ごと回転角度情報も検出できる。
【００９８】
長周期パルスと短周期パルスの判定を、直前の長周期パルス或いは短周期パルスの符号周期と比較して判定することで、立上り或いは立下りの速度変化、更には定常速度時の速度変化があっても安定して符号の判定ができる。
【００９９】
角度位置検出器１３として磁気効果型検出器であるＭＲセンサを用いたので、プリント基板上に櫛歯状のパターンを形成して回転角度情報を検出するＦＧ方式に比べて高い分解能が得られると共にロータ９の絶対角度或いはロータ９の磁極位置情報と回転角度情報を回転直後から検出可能となる。
【０１００】
１つのＭＲセンサ１３からの出力値により、ロータ９の絶対角度を求めるので、２つ以上のセンサを用いる場合に比べて消費電流を低減することができる。
【０１０１】
次に、他の実施の形態を説明するが、以下の説明において、上述した第１実施の形態と同一の作用効果を奏する部分には同一の符号を付することにより、その部分の詳細な説明を省略し、以下の説明では上述の第１実施の形態と異なる点を主に説明する。図１０は第２実施の形態に係るモータの制御回路の構成を示すブロック図である。図１０に示す駆動回路１ａは、図１に示す駆動制御回路１に、誘起電圧検出手段（回転角度検出手段）６が追加され、コントローラ７に含まれる駆動ロジック１９での処理手順が異なること以外は第１の実施形態と同様である。また、図１０ではＵ相より誘起電圧を計測する構成となっているが、Ｖ相やＷ相から計測する構成としても良い。
【０１０２】
図１０は２極３相のモータの場合におけるタイムチャートを示し、励磁電流切り換えタイミングと、各相の電圧を表している。各コイルへ流れる電流は、Ｈレベルの相からＬレベルの相へと流れる。例えば、Ｖ相がＨ、Ｗ相がＬである区間ｓ１においてはＶ相（一方のコイル）からＷ相（一方のコイル）へ電流が流れ、この時０レベルである（電流が流れない）Ｕ相（他方のコイル）には誘起電圧が発生する。この時、コントローラ７はＰＷＭ制御を行っているため、この時電流が流れているＶ相の電圧はＰＷＭのスイッチング周波数で振動しており、Ｗ相は０レベルであり、Ｕ相には誘起電圧が発生する。誘起電圧検出手段６は、例えばコンパレータ等で構成され、例えばモータに印加されるＤＣ電圧の１/２の値に設定しておき、その値と比較することでＵ相の誘起電圧が発生する任意のタイミングを検出する。同様に区間ｓ２においても同様の手法により誘起電圧を検出することが可能である。
【０１０３】
ここで２極３相のモータの場合、図６に示すタイムチャートの破線間隔は６０°であり前述した誘起電圧の任意のタイミング間隔は１８０°間隔となる。この誘起電圧の検出タイミングとロータ９の絶対角度検出情報或いは磁極位置情報との差分を求めることにより、誤差を補正して正確な磁極位置を求めることができる。
【０１０４】
一方、従来のブラシレスモータを複写機に適用する場合には、以下のような問題点があった。すなわち、従来のブラシレスモータはロータの位置をホール素子等のセンサにより検出して回転制御を行っているため、例えば３相のブラシレスモータの場合は、各相に１つずつ計３つのホール素子が必要であった。そしてモータを駆動するためには、ホール素子からの出力を受けてタイミングを計算し、そのタイミングに合わせて各相へ電流を流すドライバが必要となる。また、通常ホール素子からの出力は微小であるため、ホールアンプによってホール素子からの出力を増幅する必要があり、モータのそばにホールアンプを設ける必要があった。これにより、ホールアンプを設けるための基板が必要となるが、そのためだけに基板を設けるのは無駄が多く、各相へ電流を流すタイミングを計算する部分や、ドライバなどを同時に基板に設けるようにしている。その結果、駆動用の電圧、ロジックＩＣ用の電圧、スタート／ストップ信号、回転方向信号、ブレーキ信号、エンコーダ信号など相当数の配線が必要となり、配線数の増加に伴うコストアップや配線作業性の悪化を招いていた。
【０１０５】
これに対して、本願発明のブラシレスモータ３を複写機に適用する場合には、ブラシレスモータ３のロータ９と一体になって回転するエンコーダ部分（被検出部）に回転情報と磁極情報とが変調されて１つになって検出されるため、上述のホールアンプが不要となり、モータのそばにホールアンプを設置するための基板を設ける必要がなくなり、複写機本体の基板の一部を使用することが可能となる。
【０１０６】
また、本願発明のブラシレスモータ３ではエンコーダの信号のみを複写機本体側の基板に送信するようにすれば良いので、エンコーダの信号を取り込むための配線と、ブラシレスモータ３へ駆動電流を供給する配線とを行うだけで済む。その結果、必要な配線数を大幅に減少することで配線に必要なコストを大幅に削減することが可能となる。更に、エンコーダ信号とモータ駆動電流は共にノイズに強いため外乱の影響を低減することもでき、駆動制御装置の精度を向上することができる。
【０１０７】
尚、図１０に示す構成では、Ｕ相の誘起電圧を検出して各相の励磁電流印加切り換えタイミングと実際のロータ９の回転値との同期を図っているが、Ｖ相やＷ相から誘起電圧を検出する場合においても同様の構成とすることができる。
【０１０８】
また、誘起電圧を常時計測して、復調回路１５から得られる磁極情報２３との差分を求めて補正を行ったり、起動時に求めた差分を不揮発メモリなどに記憶しておき、起動後は記憶された差分補正値を求めて励磁電流切り換えを行っても良い。また製造工程などで誘起電圧を計測し、そこで求められた差分を不揮発メモリなどに記憶し、実際の製品にはアナログ回路などで構成される誘起電圧検出手段６を持たずに部品コストを下げる方法でも良い。
【０１０９】
次に第３実施の形態について説明する。第３実施の形態では、角度位置検出器とし光学検出器を用いる方法について説明する。図１２は光学検出器として、反射型フォトセンサを用いた場合、図１３は光学検出器として透過型フォトセンサを用いた場合を示す。
【０１１０】
図１２に示す反射型フォトセンサの場合、ロータ９の外周上に光を吸収反射する部分を持つスケール１１ａを設け、そのスケール１１ａに対して光学素子１３ａを対向するように固定して設ける。光学素子１３ａは発光部と受光部を持ち、発光部から出力された光がスケール１１ａから反射又は吸収され、受光部に入力されるような位置関係で構成されている。受光部が受け取る光の強弱によりロータ９の情報を得ることができる。
【０１１１】
一方、図１３に示す透過型フォトセンサの場合、ロータ９と同期して回転するスケール１１ｂに対してスリット１１ｃを設けたものを取り付ける。このスケール１１ｂを挟んで発光部１３ｂと受光部１３ｃを対向位置にして設ける。発光部１３ｂから出力される光がスケール１１ｂ上のスリット１１ｃを通過して受光部１３ｃに入力される。この受光部１３ｃの出力信号によりロータ９の情報を得ることができる。ここで、ロータ外周上にスケール１１ａ、１１ｂを設けているが、ロータ９と同期して回転する部分ならばどこでもよい。
【０１１２】
１つの反射型フォトセンサ又は透過型フォトセンサを用いてロータ９の絶対角度を求めるので、２つ以上のセンサを用いる場合に比べて消費電流を低減することができる。
【０１１３】
次に第４実施の形態について図１４を用いて説明する。第４実施の形態では８極３相のモータのタイムチャートを示す。基本的なスイッチングトランジスタの構成は上述の２極３相の時と同様であるが、総計２４極のコイルが円周上に配置されることになるため、図１４に示す破線１区間が、ロータ９の回転角１５°に相当する。つまり、図６のタイムチャートに示すように、２極３相の場合は６区間のスイッチング動作を行うことで３６０°、１回転するが、８極３相の場合は図１４のタイムチャートにおける６区間のスイッチング動作で９０°、１/４回転しか行わない。８極３相の場合は６区間を４回繰り返すことで１回転する。
【０１１４】
次に第５実施の形態について図１５を用いて説明する。第５実施の形態では、上述したモータの制御回路を画像形成装置に適用した例を示している。図１５に示す画像形成装置１００はカラー複写機であり、装置本体７１の上部に読取装置７８、装置本体７１の下部に給紙装置７０、装置本体７１内にドラム状の感光体（感光体ドラム）７２、現像手段としての回転型現像装置７３、中間転写ベルト７４、搬送ベルト（搬送手段）７５、定着装置７６、排紙ローラ７７等が配置されている。
【０１１５】
係るカラー複写機においては、転写部に紙が突入する際の感光体（感光体ドラム）７２、中間転写ベルト７４、搬送ベルト７５の負荷変動が最終画像の品質に大きく影響し、より高精度な感光体７２、中間転写ベルト７４、搬送ベルト７５の駆動が望まれる。そこで、本発明のモータの制御回路１を感光体７２、中間転写ベルト７４、搬送ベルト７５の駆動装置に用いている。本実施の形態では、感光体７２、中間転写ベルト７４、搬送ベルト７５の駆動装置に本発明のモータの制御回路１を用いているので、ブラシレスモータ３に最初の記録開始指令が到達してから画像記録の開始時間が短くなり、画像出力の高速化及び画像の高品質化を図ることができる。
【０１１６】
次に第６実施の形態について図１６を用いて説明する。第６実施の形態は上述したモータの制御回路を画像形成装置に適用した例を示している。図１６に示すように画像形成装置１００はベルト状の感光体（像担持体）８１、中間転写ドラム（転写手段）８２、転写ベルト（転写手段）８３を備えている。
【０１１７】
このようなカラー複写機においては、転写部に紙が突入する際の負荷変動によって感光体ベルト８１や中間転写ドラム８２、転写ベルト８３の駆動が最終画像の品質に大きく影響し、特に高精度な感光体ベルト８１、転写ベルト８３の高精度駆動が望まれる。そこで本実施形態では、感光体ベルト８１や中間転写ドラム８２、転写ベルト８３の駆動装置に本発明のモータの制御回路１を用いた。本実施の形態では、感光体ベルト８１や中間転写ドラム８２、転写ベルト８３の駆動装置に本発明のモータの制御回路１を用いているので、ブラシレスモータ３で最初の記録開始指令が到達してから画像記録の開始時間が短くなり、画像出力の高速化及び画像の高品質化を図ることができる。
【０１１８】
次に第７実施の形態について図１７を用いて説明する。第７実施の形態に係る画像形成装置１００は装置下部の給紙装置８６、装置上部の定着装置８７、装置内の画像形成部８８等を備える。画像形成部８８には感光体８５とこれに対向して設けられた搬送直接転写ベルト８４を備えている。このようなカラー複写機においては、転写部に紙が突入する際の負荷変動が搬送直接転写ベルト８４の最終画像の品質に大きく影響し、より高精度な搬送直接転写ベルト８４の駆動が望まれる。そこで本実施形態では、搬送直接転写ベルト８４の駆動に本発明のモータの制御回路１を用いた。
【０１１９】
本実施の形態によれば、搬送直接転写ベルト８４を回転させてカラー画像を形成する画像形成装置において搬送直接転写ベルト８４の各駆動を本発明のモータの制御回路１を用いて行うので、ブラシレスモータ３で最初の記録開始指令が到達してから画像記録の開始時間が短くなり、画像出力の高速化及び画像の高品質化を図ることができる。
【０１２０】
次に第８実施の形態について図１８を用いて説明する。第８実施の形態は本発明に係るモータの制御回路を画像読取装置に適用した例を示している。図１８に示すように、画像読取装置１０１には原稿が載置される載置台９１と、ＣＣＤ９５、レンズ９３、ミラー９４を備えた光電変換ユニット（画像読取手段）９２等を備えている。本実施の形態では、光電変換ユニット９２の駆動装置に本発明に係るモータの制御回路１を用いている。
【０１２１】
本実施の形態では、光電変換ユニット９２の駆動を本発明に係るモータの制御回路１を用いて行うので、画像読取装置１０１の読み取り指令が到達してから、光電変換ユニット９２の走行体が実際に駆動を開始する時間が短く且つ高精度な駆動を行うことができる。
【０１２２】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることは言うまでもない。
【０１２３】
上述の第１実施形態及び第３実施の形態において、１つの検出部１３でロータ９の絶対角度を求めているが、これに限定されず、２つ以上のセンサを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の第１実施の形態に係るモータ駆動装置の制御回路図である。
【図２】図１に示すコイルの電気回路図である。
【図３】図１に示すロータと角度位置検出器との構成を示す斜視図である。
【図４】図３に示すロータ外周に設けたスケールの概略図である。
【図５】角度位置検出器でスケールを読み取った時の出力パルスを示すタイムチャートである。
【図６】第１実施の形態に係るモータ駆動装置の各コイルに流れる電流のタイミングチャートである。
【図７】第１実施の形態に係るモータ制御回路の復調回路図である。
【図８】第１実施の形態に係るモータ制御回路のブレーキモードを説明する回路図である。
【図９】図８に示すブレーキモードの変形例を説明する回路図である。
【図１０】第２実施の形態に係るモータ駆動装置の制御回路図である。
【図１１】図１０に示すモータ駆動装置の各コイルに流れる電流のタイミングチャートである。
【図１２】第３実施の形態に係るモータ駆動装置であり、角度位置検出器として反射型フォトセンサを用いた時の斜視図である。
【図１３】第３実施の形態に係るモータ駆動装置であり、角度位置検出器として透過型フォトセンサを用いた時の斜視図である。
【図１４】第４実施の形態に係るモータ駆動装置であり、８極３相のモータ駆動装置の各コイルに流れる電流のタイミングチャートである。
【図１５】本発明のモータ駆動装置を適用した画像形成装置を示す概略図である。
【図１６】本発明のモータ駆動装置を適用した画像形成装置を示す概略図である。
【図１７】本発明のモータ駆動装置を適用した画像形成装置を示す概略図である。
【図１８】本発明のモータ駆動装置を適用した画像読取装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１ モータ駆動制御装置
３ ブラシレスモータ
６ 誘起電圧検出手段（回転角度検出手段）
９ ロータ
１１ 被検出部
１３ 角度位置検出器（検出部）
１５ 復調回路（復調部、２値化部）
１７ 記憶部（２値化情報記憶部）
４５ カウンタ（出力信号情報検出部、パルスカウント部）
１００ 画像形成装置
１０１ 画像読取装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと複数相のコイルとを備えたブラシレスモータの駆動制御装置であって、前記ロータの回転に同期して回転する被検出部と、被検出部に形成され且つ変調情報が埋め込まれたパターン情報と、前記パターン情報を読み取り変調された各出力信号を出力する検出部と、前記検出部から出力される各出力信号を復調する復調部と、前記出力信号の情報を検出する出力信号情報検出部と、前記ロータの回転を制御する制御部とを備え、前記制御部は前記復調部で復調した復調情報と前記出力信号情報検出部で検出された出力信号の情報に基づいて前記ロータの絶対角度又は前記ロータの磁極位置を検出していることを特徴とするブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項２】
ロータと複数相のコイルとを備えたブラシレスモータの駆動制御装置であって、前記ロータの回転に同期して回転する被検出部と、被検出部に形成され且つ変調情報が埋め込まれたパターン情報と、前記パターン情報を読み取り変調された各出力パルスを出力する検出部と、前記検出部から出力される各出力パルスを復調する復調部と、前記出力パルスの数をカウントするパルスカウント部と、前記復調部で復調した出力パルスの復調情報とパルスカウント部でカウントされた出力パルスのカウント値に基づいて前記ロータの回転を制御する制御部とを備え、前記パターン情報は前記被検出部の異なる位置に対応して出力される出力パルスのパルス幅が異なるように形成されていることを特徴とするブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項３】
前記被検出部から出力される出力パルスは、短周期パルスと長周期パルスとを組み合わせたパルスを１つの単位として、それらを複数単位備えていることを特徴とする請求項２に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項４】
前記短周期パルスと前記長周期パルスとはそれぞれの単位でパルス数の比を異ならせていることを特徴とする請求項３に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項５】
長周期パルス及び短周期パルスを２値化する２値化部を備え、前記復調部は２値化部が２値化した符合の種類に基づき出力パルスが長周期パルスか短周期パルスかを判断していることを特徴とする請求項３又は４に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項６】
前記検出部は磁気センサであり、前記被検出部には交互に配置されたＮ極の磁石とＳ極の磁石とからなるパターン情報が形成されており、一部に配置された磁石の幅が他の部分に配置された磁石の幅と異なることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項７】
前記検出部は反射型フォトセンサであり、前記被検出部には交互に配置された明度の異なる反射部からなるパターン情報が形成されており、一部に配置された反射部のサイズが他の部分に配置された反射部のサイズと異なることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項８】
前記検出部は透過型フォトセンサであり、前記被検出部は複数のスリットから構成されており、一部のスリットのサイズが他のスリットのサイズと異なることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項９】
前記検出部は単数であることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項１０】
前記被検出部に形成されたパターン情報から検知される出力パルスが短周期パルスと長周期パルスとを組み合わせたパルスを１つの単位として複数単位備えて前記ロータの磁極位置を検知していることを特徴とする請求項２〜９の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項１１】
前記被検出部に形成されたパターン情報から検知される出力パルスが短周期パルスと長周期パルスとを組み合わせたパルスを１つの単位として複数単位備え且つその複数単位間で短周期パルスと長周期パルスとのパルス数の比を異ならせることで前記ロータの絶対角度を検知していることを特徴とする請求項２〜９の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項１２】
前記復調部は、出力パルスが長周期パルスか短周期パルスかを判断する基準値を、ロータの加速時又は減速時の場合とロータの定常時の場合とで異ならせていることを特徴とするとする請求項２〜１１の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項１３】
前記長周期パルス及び前記短周期パルスの２値化情報を記憶する２値化情報記憶部と、該２値化情報記憶部に記憶した２値化情報と前記検出部により検出された出力パルスの２値化情報との差異を判定する誤検知情報検出部とを備えていることを特徴とする請求項２〜１２の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置には複数相のコイルが設けられており、一方のコイルに電流が流れている間には、他方のコイルに電流は流れずに誘起電圧が発生しており、他方のコイルに発生する誘起電圧によりロータの回転角度を検出する回転角度検出手段を備えていることを特徴とするブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項１５】
原稿画像を読み取る画像読取手段を備えた画像読取装置において、画像読取手段は請求項１〜１４の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置を備えたことを特徴とする画像読取装置。
【請求項１６】
静電潜像を担持する像担持体と、像担持体上のトナー画像を転写材に転写する転写手段と、転写材を搬送する搬送手段を備えた画像形成装置において、像担持体、転写手段及び搬送手段はそれぞれ請求項１〜１４の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
ロータと複数相のコイルとを備えたブラシレスモータの駆動制御装置であって、前記ロータの回転に同期して回転する被検出部と、被検出部に形成され且つ変調情報が埋め込まれたパターン情報と、前記パターン情報を読み取り変調された各出力信号を出力する検出部と、前記検出部から出力される各出力信号を復調する復調部と、前記出力信号の情報を検出する出力信号情報検出部と、前記ロータの回転を制御する制御部とを備え、前記制御部は前記復調部で復調した復調情報と前記出力信号情報検出部で検出された出力信号の情報に基づいて前記ロータの絶対角度又は前記ロータの磁極位置を検出していることを特徴とするブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項２】
ロータと複数相のコイルとを備えたブラシレスモータの駆動制御装置であって、前記ロータの回転に同期して回転する被検出部と、被検出部に形成され且つ変調情報が埋め込まれたパターン情報と、前記パターン情報を読み取り変調された各出力パルスを出力する検出部と、前記検出部から出力される各出力パルスを復調する復調部と、前記出力パルスの数をカウントするパルスカウント部と、前記復調部で復調した出力パルスの復調情報とパルスカウント部でカウントされた出力パルスのカウント値に基づいて前記ロータの回転を制御する制御部とを備え、前記パターン情報は前記被検出部の異なる位置に対応して出力される出力パルスのパルス幅が異なるように形成されていることを特徴とするブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項３】
前記被検出部から出力される出力パルスは、短周期パルスと長周期パルスとを組み合わせたパルスを１つの単位として、それらを複数単位備えていることを特徴とする請求項２に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項４】
前記短周期パルスと前記長周期パルスとはそれぞれの単位でパルス数の比を異ならせていることを特徴とする請求項３に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項５】
長周期パルス及び短周期パルスを２値化する２値化部を備え、前記復調部は２値化部が２値化した符合の種類に基づき出力パルスが長周期パルスか短周期パルスかを判断していることを特徴とする請求項３又は４に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項６】
前記検出部は磁気センサであり、前記被検出部には交互に配置されたＮ極の磁石とＳ極の磁石とからなるパターン情報が形成されており、一部に配置された磁石の幅が他の部分に配置された磁石の幅と異なることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項７】
前記検出部は反射型フォトセンサであり、前記被検出部には交互に配置された明度の異なる反射部からなるパターン情報が形成されており、一部に配置された反射部のサイズが他の部分に配置された反射部のサイズと異なることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項８】
前記検出部は透過型フォトセンサであり、前記被検出部は複数のスリットから構成されており、一部のスリットのサイズが他のスリットのサイズと異なることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項９】
前記検出部は単数であることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項１０】
前記被検出部に形成されたパターン情報から検知される出力パルスが短周期パルスと長周期パルスとを組み合わせたパルスを１つの単位として複数単位備えて前記ロータの磁極位置を検知していることを特徴とする請求項２〜９の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項１１】
前記被検出部に形成されたパターン情報から検知される出力パルスが短周期パルスと長周期パルスとを組み合わせたパルスを１つの単位として複数単位備え且つその複数単位間で短周期パルスと長周期パルスとのパルス数の比を異ならせることで前記ロータの絶対角度を検知していることを特徴とする請求項２〜９の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項１２】
前記復調部は、出力パルスが長周期パルスか短周期パルスかを判断する基準値を、ロータの加速時又は減速時の場合とロータの定常時の場合とで異ならせていることを特徴とするとする請求項２〜１１の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項１３】
前記長周期パルス及び前記短周期パルスの２値化情報を記憶する２値化情報記憶部と、該２値化情報記憶部に記憶した２値化情報と前記検出部により検出された出力パルスの２値化情報との差異を判定する誤検知情報検出部とを備えていることを特徴とする請求項２〜１２の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置には複数相のコイルが設けられており、一方のコイルに電流が流れている間には、他方のコイルに電流は流れずに誘起電圧が発生しており、他方のコイルに発生する誘起電圧によりロータの回転角度を検出する回転角度検出手段を備えていることを特徴とするブラシレスモータの駆動制御装置。
【請求項１５】
原稿画像を読み取る画像読取手段を備えた画像読取装置において、画像読取手段は請求項１〜１４の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置を備えたことを特徴とする画像読取装置。
【請求項１６】
静電潜像を担持する像担持体と、像担持体上のトナー画像を転写材に転写する転写手段と、転写材を搬送する搬送手段を備えた画像形成装置において、像担持体、転写手段及び搬送手段はそれぞれ請求項１〜１４の何れか一項に記載のブラシレスモータの駆動制御装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００７−２５２１７８（Ｐ２００７−２５２１７８Ａ）
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８０９０９（Ｐ２００６−２８０９０９）
【出願日】平成１８年１０月１６日（２００６．１０．１６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１６日（２００６．１０．１６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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