JP2014180137A - モータ制御装置、モータ制御システム及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステッピングモータからＤＣモータへの置き換えを容易に行うことが可能であり、多様なハードウェアに対応することが可能なモータ制御装置を提供すること。
【解決手段】ステッピングモータ制御手段により設定される駆動条件に従って、ＤＣモータの駆動を制御するモータ制御装置であって、接続されるハードウェアに対応するハードウェア設定情報及び前記駆動条件が書き込まれる記憶手段と、前記記憶手段から前記ハードウェア設定情報及び前記駆動条件を読み取り、前記ハードウェア設定情報に基づいて前記ハードウェアに対応する設定を行い、前記駆動条件に基づいて前記ＤＣモータの駆動を制御するＤＣモータ制御手段と、を有するモータ制御装置。
【選択図】図４

Description

本発明は、モータ制御装置、モータ制御システム及び画像形成装置に関する。

正確に回転位置を制御することが可能なステッピングモータは、様々な機器に幅広く使用されている。しかし、ステッピングモータは、過負荷や急激な速度変化により制御信号とモータの回転が同期しなくなる脱調という現象が発生する場合がある。そのため、ステッピングモータでは、予想される負荷トルクよりも発生トルクが大きくなる様に、本来必要な電力よりも大きい電力が供給される様に設定されている。したがって、ステッピングモータは、効率が悪く消費電力量が増大するという問題を有している。

そこで、消費電力量を低減するために、ステッピングモータから例えばブラシレスＤＣモータ等のＤＣモータへの置き換えが進められている。ＤＣモータは、発生トルクが駆動電流に比例するため、負荷トルクに応じて発生トルクを制御することで、ステッピングモータに比べて消費電力量を低減できる。

そこで、ステッピングモータの制御信号をＤＣモータの制御信号に変換することで、変更を最小限に抑えてステッピングモータをＤＣモータに置き換えることが可能なモータ制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に係るモータ制御装置では、ステッピングモータに特有のパルスレート信号を、ＤＣモータの制御に対応する様に励磁方式や分解能、被回転体とのギヤ比等に応じて調整する必要がある。したがって、ステッピングモータからＤＣモータへの置き換えには複雑な処理が必要となる場合がある。また、モータ制御装置がステッピングモータに置き換えられる相手側ハードウェアは多様な構成を有するため、モータ制御装置の設定によっては動作しない可能性がある。

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、ステッピングモータからＤＣモータへの置き換えを容易に行うことが可能であり、多様なハードウェアに対応することが可能なモータ制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、ステッピングモータ制御手段により設定される駆動条件に従って、ＤＣモータの駆動を制御するモータ制御装置であって、接続されるハードウェアに対応するハードウェア設定情報及び前記駆動条件が書き込まれる記憶手段と、前記記憶手段から前記ハードウェア設定情報及び前記駆動条件を読み取り、前記ハードウェア設定情報に基づいて前記ハードウェアに対応する設定を行い、前記駆動条件に基づいて前記ＤＣモータの駆動を制御するＤＣモータ制御手段と、を有する。

本発明の実施形態によれば、ステッピングモータからＤＣモータへの置き換えを容易に行うことが可能であり、多様なハードウェアに対応することが可能なモータ制御装置を提供できる。

第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を例示する図である。 第１の実施形態に係る画像形成装置の機能構成を例示する図である。 ＳＴＭ制御部によるＳＴＭの駆動制御構成を例示する図である。 第１の実施形態に係るモータ制御システムを例示する図である。 第１の実施形態におけるＲＡＭに定義されたレジスタ構成を例示する図である。 第１の実施形態におけるＳＴＭ制御部のモータ駆動処理のフローチャートを例示する図である。 第１の実施形態におけるモータ制御装置のモータ駆動処理のフローチャートを例示する図である。 第２の実施形態に係るモータ制御システムを例示する図である。 第２の実施形態におけるＲＡＭに定義されたレジスタ構成を例示する図である。 第２の実施形態におけるモータ制御処理のフローチャートを例示する図である。

図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

以下、ステッピングモータから例えばブラシレスＤＣモータ等のＤＣモータへの置き換えを可能にするモータ制御装置、モータ制御システムについて説明する。以下の実施形態では、画像形成装置に設けられているステッピングモータをＤＣモータに置き換える例について説明するが、本発明は画像形成装置以外であってもステッピングモータを有する各種機器に適用可能である。

[第１の実施形態]
＜画像形成装置の構成＞
図１は、第１の実施形態に係る画像形成装置２００の概略構成を例示する図である。

図１に示す様に、画像形成装置２００は、自動原稿送り装置（ＡＤＦ）１４０、画像読取部１３０、画像形成部１１０、書き込みユニット１２０、給紙ユニット１５０を有する。

ＡＤＦ１４０は、原稿給紙台上に積載された原稿を、一枚ずつ画像読取部１３０のコンタクトガラス１１上に搬送し、画像データが読み取られた後に排紙トレイ上に排出する。

画像読取部１３０は、原稿が載置されるコンタクトガラス１１、露光ランプ４１、第１ミラー４２、第２ミラー４３、第３ミラー４４、レンズ４５、ＣＣＤ４６を有する。露光ランプ４１、第１ミラー４２、第２ミラー４３及び第３ミラー４４は、一定速度で移動しながら原稿を走査し、原稿からの反射光がレンズ４５を介してＣＣＤ４６の受光面に結像されて光電変換される。

ＣＣＤ４６によって光電変換された画像データは、不図示の画像処理回路でＡ／Ｄ変換された後に画像処理回路によって各種の画像処理（γ補正、色変換、画像分離、階調補正等）が施される。

書き込みユニット１２０は、それぞれイエロー（ｙ）、マゼンタ（ｍ）、シアン（ｃ）、ブラック（ｋ）の静電潜像を形成する露光装置４７ｙ、４７ｍ、４７ｃ、４７ｋを有する。ユーザが原稿画像の複写を指示した場合や、プリンタとして画像の印刷を指示した場合には、書き込みユニット１２０が色毎に感光ドラムに画像に対応する静電潜像を形成する。

画像形成装置２００には、各色のトナー画像が形成される４つの感光体ユニット１３ｙ、１３ｍ、１３ｃ、１３ｋが、中間転写ベルト１４の搬送方向に沿って並設されている。各感光体ユニット１３ｙ、１３ｍ、１３ｃ、１３ｋには、感光体ドラム２７ｙ、２７ｍ、２７ｃ、２７ｋと、帯電装置４８ｙ、４８ｍ、４８ｃ、４８ｋ、現像装置１６ｙ、１６ｍ、１６ｃ、１６ｋ、クリーニング装置４９ｙ、４９ｍ、４９ｃ、４９ｋがそれぞれ設けられている。以下では、色を表す符号ｙ、ｍ、ｃ、ｋを省略して説明する。

書き込みユニット１２０の露光装置４７は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイとレンズアレイからなるＬＥＤ書込み方式で露光する。露光装置４７は、各色に光電変換された画像データに応じてＬＥＤを発光して感光体ドラム２７上に静電潜像を形成する。

現像装置１６は、現像剤を担持して回転する現像ローラが、感光体ドラム２７上に形成された静電潜像にトナーを供給し、各色のトナー像を形成する。

感光体ドラム２７に形成された各色のトナー像は、感光体ドラム２７と中間転写ベルト１４とが接する一次転写位置で、中間転写ベルト１４上に重ねて転写される。

感光体ドラム２７に中間転写ベルト１４を介して対向する位置には、中間転写ローラ２６が設けられている。中間転写ローラ２６は、それぞれ中間転写ベルト１４の内周面に当接され、中間転写ベルト１４を各感光体の表面に接触させる。中間転写ローラ２６は、電圧が印可されることで、感光体ドラム２７のトナー像を中間転写ベルト１４に転写するための中間転写電界が形成される。中間転写電界により、中間転写ベルト１４上にトナー画像が転写される。各色のトナー画像は重畳して転写され、フルカラートナー画像が中間転写ベルト１４に形成される。

中間転写ベルト１４上に形成されたトナー画像が二次転写ローラ１８の位置に達するタイミングで、記録紙５３が二次転写ローラ１８と斥力ローラ１７との間の二次転写位置５０に到達する様に給紙搬送され、トナー画像が記録紙５３に二次転写される。

記録紙５３は、第１トレイ２２ａ、第２トレイ２２ｂ、第３トレイ２２ｃ、第４トレイ
２２ｄの何れかから給紙される。各給紙トレイ２２ａ〜２２ｄは、内部に収容された記録紙５３を一番上から順次給紙する給紙ローラ２８、給紙された記録紙５３を個々に分離してから搬送路２３に送り出す分離ローラ３１、複数の搬送ローラ対２９を有する。

搬送ローラ対２９は、給紙トレイ２２から搬送される記録紙５３を後段の搬送ローラ対２９、画像形成部１１０の給紙路３２に向けて送り出す。給紙路３２に送り込まれた記録紙５３は、その先端がレジストセンサ５１によって検出された後、レジストローラ３３に突き当てられて一端停止する。レジストローラ３３は、挟み込んだ記録紙５３を所定のタイミングで二次転写位置５０に送り込む。所定のタイミングは、中間転写ベルト１４に形成されたフルカラートナー画像が二次転写位置５０に搬送されるタイミングである。

記録紙５３は、二次転写ローラ１８と斥力ローラ１７との間の二次転写位置５０で、中間転写ベルト１４上のフルカラートナー画像が転写され、搬送ベルト２４によって定着装置１９まで搬送される。

定着装置１９は、加熱ローラ２５、加圧ローラ１２を有し、記録紙５３を加熱及び加圧することで、フルカラートナー画像を記録紙５３上に定着させる。定着装置１９によりフルカラートナー画像が定着された記録紙５３は、排紙トレイ２１上に排出される。

画像形成装置２００では、例えば給紙ローラ２８、搬送ローラ対２９、感光体ドラム２７等を駆動させるためにステッピングモータ（以下、「ＳＴＭ」という）が用いられており、これらのＳＴＭがＤＣモータ（以下、「ＤＣＭ」という）への置き換え対象となる。ＳＴＭを置き換えるＤＣＭとしては、例えばブラシ付きＤＣモータ、ブラシレスＤＣモータ等がある。

なお、画像形成装置２００として、電子写真方式で画像を記録紙５３に形成する画像形成装置を例示したが、インク滴を吐出して画像を形成するインクジェット方式等の他の画像形成方式で画像を形成する画像形成装置であっても良い。

＜画像形成装置のハードウェア構成＞
図２は、第１の実施形態に係る画像形成装置２００のハードウェア構成を例示する図である。

図２に示す様に、画像形成装置２００は、コントローラ２１０、スキャナ２２０、プリンタ２３０、モデム２４０、操作パネル２５０、ネットワークＩ／Ｆ部２６０、記録媒体Ｉ／Ｆ部２７０、ＳＴＭ制御部３００を有する。

コントローラ２１０は、ＣＰＵ２１１、ＲＡＭ２１２、ＲＯＭ２１３、ＨＤＤ２１４及びＮＶＲＡＭ２１５等を有する。ＲＯＭ２１３には、各種のプログラムやプログラムによって利用されるデータ等が記憶されている。ＲＡＭ２１２は、プログラムをロードするための記憶領域や、ロードされたプログラムのワーク領域等として用いられる。ＣＰＵ２１１は、ＲＡＭ２１２にロードされたプログラムを処理することにより、各種の機能を実現する。ＨＤＤ２１４には、プログラムやプログラムが利用する各種のデータ等が記憶される。ＮＶＲＡＭ２１５には、各種の設定情報等が記憶される。

スキャナ２２０は、原稿より画像データを読み取るためのハードウェア（画像読取部）である。プリンタ２３０は、画像を記録媒体に印刷するためのハードウェア（画像形成部）である。モデム２４０は、電話回線に接続するためのハードウェアであり、ＦＡＸ通信による画像データの送受信を実行するために用いられる。操作パネル２５０は、ユーザからの入力の受け付けを行うためのボタン等の入力手段や、タッチパネル機能を有する液晶パネル等の操作画面等を備えるハードウェアである。

ネットワークＩ／Ｆ部２６０は、ＬＡＮ等のネットワーク（有線又は無線の別は問わない）に接続するためのハードウェアである。記録媒体Ｉ／Ｆ部２７０は、記録媒体２７１とのインタフェースである。画像形成装置２００は記録媒体Ｉ／Ｆ部２７０を介して、記録媒体２７１の読み取り及び／又は書き込みを行うことができる。記録媒体２７１には、フレキシブルディスク、ＣＤ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＳＤメモリカード（SD Memory card）、ＵＳＢメモリ（Universal Serial Bus memory）等がある。

ＳＴＭ制御部３００は、例えば画像形成装置２００において給紙ローラ２８、搬送ローラ対２９、感光体ドラム２７等を駆動させるために設けられているＳＴＭの駆動を制御する。

図３は、ＳＴＭ制御部３００がＳＴＭ３２０の駆動を制御する場合の構成を例示する図である。図３に示す様に、ＳＴＭ制御部３００は、ＳＴＭ駆動部３１０を介してＳＴＭ３２０の駆動を制御することができる。

ＳＴＭ制御部３００は、ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２，ＲＡＭ３０３を有する。

ＣＰＵ３０１は、ＲＯＭ３０２やＲＡＭ３０３に記憶されているデータに基づいて制御演算等を行う。ＲＯＭ３０２は、ＳＴＭ３２０の制御プログラム、ＳＴＭの目標速度等のモータ駆動に必要なデータが格納されている。ＲＡＭ３０３は、モータ制御を行うために一時的に利用するデータを格納する。

ＳＴＭ駆動部３１０は、ＳＴＭ制御ＩＣ３１１、ドライバ３１２を有し、ＳＴＭ制御部３００からの要求に応じてＳＴＭ３２０を駆動させる。

ＳＴＭ制御ＩＣ３１１のレジスタには、例えばＳＴＭ３２０の目標回転速度、回転方向、スローテーブル等の駆動条件がＳＴＭ制御部３００により書き込まれる。ＳＴＭ制御ＩＣ３１１は、レジスタに書き込まれた駆動条件に基づいて駆動信号を生成してドライバ３１２に出力する。ドライバ３１２は、駆動信号に基づいてＳＴＭ３２０に駆動電流を供給し、ＳＴＭ３２０はドライバ３１２から供給される駆動電流により、設定された駆動条件で駆動する。

＜モータ制御システムの構成＞
図４は、第１の実施形態に係るモータ制御システム４００の構成を例示する図である。

モータ制御システム４００は、ＳＴＭ制御部３００からの要求に基づいてＤＣＭ４６０を駆動させることが可能であり、図３に示すＳＴＭ駆動部３１０及びＳＴＭ３２０に置き換えられることで、ＳＴＭ３２０からＤＣＭ４６０への置き換えを実現できる。

モータ制御システム４００は、モータ制御装置４１０、ＤＣＭ４６０を有し、モータ制御装置４１０はＳＴＭ駆動部３１０に置き換えられて制御基板５００に実装される。

制御基板５００には、ＳＴＭ制御部３００、モータ制御装置４１０、クロック供給手段の一例としての水晶発振器５１０、様々な機能を実現するためのＡＳＩＣ５２０、ＦＰＧＡ５３０が設けられている。

モータ制御装置４１０は、インタフェース部４２０、ＤＣＭ制御部４３０、ＤＣＭ駆動部４４０、速度検出部４５０を有する。

インタフェース部４２０は、記憶手段の一例としてのＲＡＭ４２１を有する。ＲＡＭ４２１は、ＳＴＭ制御部３００及びＤＣＭ制御部４３０の双方からアクセス可能なデュアルポートＲＡＭである。ＲＡＭ４２１には、ＳＴＭ制御部３００によりモータの駆動条件、ハードウェア設定情報等が書き込まれる。

ＤＣＭ制御部４３０は、ＲＡＭ４２１からハードウェア設定情報を読み込み、ＤＣＭ駆動部４４０、速度検出部４５０に各種設定を行う。また、ＲＡＭ４２１から駆動条件を読み込み、駆動条件に基づいてＤＣＭ駆動部４４０、速度検出部４５０を介してＤＣＭ４６０を駆動させる。

ＤＣＭ制御部４３０は、ＣＰＵ４３１，ＲＯＭ４３２，ＲＡＭ４３３を有し、インタフェース部４２０のＲＡＭ４２１に書き込まれた駆動条件に基づいてＤＣＭ駆動部４４０に駆動信号を送信する。ＣＰＵ４３１は、ＲＯＭ４３２やＲＡＭ４３３に記憶されているデータに基づいて、ＤＣＭ４６０の制御演算等を行う。ＲＯＭ４３２は、ＤＣＭ４６０の制御プログラム等が格納されている。ＲＡＭ４３３は、モータ制御を行うために一時的に利用するデータを格納している。

ＤＣＭ駆動部４４０は、ＰＷＭ生成回路４４１を有するＡＳＩＣ４４２、プリドライバ４４３、ドライバ４４４を有する。ＰＷＭ生成回路４４１は、ＤＣＭ制御部４３０から送信される駆動信号に基づいてＰＷＭ信号を生成する。プリドライバ４４３は、ＰＷＭ信号に基づいてＤＣＭ４６０の駆動に必要とされる信号を生成し、ドライバ４４４がプリドライバ４４３により生成された信号を増幅してＤＣＭ４６０に出力する。

速度検出部４５０は、インプットキャプチャ４５１を有するＡＳＩＣ４５２、エンコーダセンサ４５３、ＤＣＭ４６０の回転を検知する検知手段の一例としてのコードホイール４５４を有し、ＤＣＭ４６０の回転速度を検出する。インプットキャプチャ４５１には、エンコーダセンサ４５３がＤＣＭ４６０の回転軸等に設けられるコードホイール４５４を読み取って出力するパルス信号が入力され、パルス信号の周期を計測する。なお、速度検出部４５０は、エンコーダセンサ４５３及びコードホイール４５４によりＤＣＭ４６０の回転速度を検出しているが、磁気エンコーダ等の他の速度検出手段を用いても良い。

ＤＣＭ制御部４３０は、設定された目標速度と、速度検出部４５０から出力されるパルス信号の周期に基づいて算出されるＤＣＭ４６０の実速度とに基づいて、例えばＰＩＤ制御等のフィードバック制御によりＤＣＭ４６０の駆動を制御する。

（ＲＡＭのレジスタ構成）
インタフェース部４２０のＲＡＭ４２１は、ＳＴＭ駆動部３１０のＳＴＭ制御ＩＣ３１１と同じアドレス上に配置され、少なくとも一部にＳＴＭ制御ＩＣ３１１のレジスタと同じ構成及び配列に定義されたレジスタ構成を有する。

図５は、ＲＡＭ４２１に定義されたレジスタ構成を例示する図である。ＲＡＭ４２１には、図５に例示する各レジスタが、アドレス及びＳＴＭ制御部３００からの（ｒｅａｄ／ｗｒｉｔｅ）方向と共に定義されている。

ＲＡＭ４２１には、例えば「目標速度設定レジスタ」、「回転方向設定レジスタ」、「起動／停止要求レジスタ」及び「スローテーブル設定レジスタ」等、ＳＴＭ制御部３００によりモータの駆動条件が書き込まれるレジスタ構成が定義されている。これらのレジスタ構成は、ＳＴＭ制御部３００により書き込みが行われるＳＴＭ制御ＩＣ３１１のレジスタ構成と同一であり、ＳＴＭ制御部３００は、ＳＴＭ３２０の駆動時にＳＴＭ制御ＩＣ３１１のレジスタに駆動条件を書き込むのと同様に、ＲＡＭ４２１に駆動条件を書き込むことができる。

ＤＣＭ制御部４３０は、ＲＡＭ４２１の各レジスタから駆動条件を取得し、取得した駆動条件に基づいてＤＣＭ４６０を駆動させることができる。したがって、ＳＴＭ制御部３００はＳＴＭ３２０を駆動させる場合と同様にＤＣＭ４６０を駆動させることができ、ＳＴＭ駆動部３１０及びＳＴＭ３２０からモータ制御システム４００への置き換えが可能であり、ＳＴＭ３２０からＤＣＭ４６０への置換を容易に実現できる。

また、ＲＡＭ４２１には、図５に示す様に、「制御ゲイン設定レジスタ」、「加速度設定レジスタ」、「減速度設定レジスタ」、「テーブル／加減速度選択レジスタ」等の機能拡張レジスタを定義しても良い。

例えばＳＴＭ制御部３００は、「制御ゲイン設定レジスタ」によりＤＣＭ４６０の制御に用いられる制御ゲインの設定、「加速度設定レジスタ」及び「減速度設定レジスタ」により加減速時の加減速プロファイル設定を行うことが可能になる。また、「テーブル／加減速度選択レジスタ」により、スローテーブル又は加減速プロファイルのうち何れを使用するかを指定することが可能になる。

この様に、ＲＡＭ４２１に機能拡張レジスタを定義することで、ＳＴＭ３２０からＤＣＭ４６０への置き換えだけではなく、ＳＴＭ制御部３００がＤＣＭ４６０の制御条件を変更する機能拡張を行うことが可能になる。

また、ＲＡＭ４２１には、ハードウェア設定レジスタとして、「クロックプリスケーラ設定レジスタ」、「周期設定レジスタ」等のクロック設定を行うためのレジスタを定義しても良い。

モータ制御装置４１０は、図４に示す様に、ＳＴＭ制御部３００の他にＡＳＩＣ５２０、５３０ＦＰＧＡ５３０と共に制御基板５００に実装されている。制御基板５００に実装されている各デバイスには、制御基板５００に設けられている１つの水晶発振器５１０から分配されるクロックが供給される。

ＤＣＭ制御部４３０は、ＳＴＭ制御部３００により設定される目標速度と、速度検出部４５０により検出されるＤＣＭ４６０の回転速度とに基づいて、例えばＰＩＤ制御によりＤＣＭ４６０の駆動を制御する。ＤＣＭ制御部４３０は、一定の制御周期でＰＩＤ制御演算を行う必要があるが、クロック供給手段としての水晶発振器５１０がＤＣＭ制御部４３０によるＰＩＤ制御周期に最適化されていない場合もある。

そこで、ＳＴＭ制御部３００は、ＲＡＭ４２１の「クロックプリスケーラ設定レジスタ」、「周期設定レジスタ」に、水晶発振器５１０に対応するクロックプリスケーラ設定及び周期設定を書き込む。ＤＣＭ制御部４３０は、ＲＡＭ４２１からこれらの設定を読み込んでクロックの設定を行うことで、ＰＩＤ制御に必要とされる制御周期を最適設定することが可能になる。

また、ＲＡＭ４２１には、図５に示す様に、「入力信号論理設定レジスタ」、「出力信号論理設定レジスタ」等の入出力論理設定を行うハードウェア設定レジスタを定義しても良い。

例えば、図４に例示するモータ制御システム４００において、プリドライバ４４３、ドライバ４４４、エンコーダセンサ４５３等が変更された場合には、ＤＣＭ駆動部４４０の論理回路４４５、速度検出部４５０の論理回路４５５の論理が反転する場合がある。

そこで、ＳＴＭ制御部３００は、ＲＡＭ４２１の「入力信号論理設定レジスタ」に、ＤＣＭ駆動部４４０におけるＰＷＭ生成回路４４１から駆動回路の一例としてのプリドライバ４４３への入力信号論理の設定を行う。また、ＲＡＭ４２１の「出力信号論理設定レジスタ」に、速度検出部４５０のエンコーダセンサ４５３からインプットキャプチャ４５１への出力信号論理の設定を行う。

ＤＣＭ制御部４３０は、ＲＡＭ４２１のハードウェア設定レジスタを読み込み、ＤＣＭ駆動部４４０における入力信号、速度検出部４５０における出力信号論理の設定を行う。ＤＣＭ制御部４３０が論理設定を行うことで、プリドライバ４４３、ドライバ４４４、エンコーダセンサ４５３等が変更された場合であっても、ＤＣＭ４６０を正常に制御することが可能になる。

また、ＲＡＭ４２１には、図５に示す様に、「コードホイール分解能設定レジスタ」、「コードホイールパルス数設定レジスタ」等、速度検出部４５０のコードホイール設定を行うハードウェア設定レジスタを定義しても良い。

例えば、コードホイール４５４の大きさが配設位置の機構上の制約等に応じて変更され、エンコーダセンサ４５３がスリットを検出して出力するコードホイール４５４の１周あたりのパルス数や、１パルスあたりのＤＣＭ４６０の回転量が変わる場合がある。コードホイール４５４の変更により、エンコーダセンサ４５３から出力されるパルス数が変化し、ＤＣＭ４６０の回転速度を誤検知する場合があるため、コードホイール４５４に合わせて設定を変更する必要がある。

そこで、ＳＴＭ制御部３００は、コードホイール４５４が変更された場合に、ＲＡＭ４２１の「コードホイール分解能設定レジスタ」、「コードホイールパルス数設定レジスタ」にコードホイール４５４の設定を行う。

ＤＣＭ制御部４３０は、ＲＡＭ４２１のハードウェア設定レジスタを読み込み、コードホイール４５４の設定を行うことで、コードホイール４５４が変更された場合であっても、ＤＣＭ４６０の回転速度を検出して駆動制御を行うことができる。

以上で説明した様に、ＲＡＭ４２１には、ハードウェア設定レジスタとして、例えばクロック設定、入出力論理設定、コードホイール設定等が定義されている。ＤＣＭ制御部４３０は、ハードウェア設定レジスタを読み込んで各種設定を行うことで、ハードウェアが変更された場合であってもＤＣＭ４６０の制御を正常に行うことが可能になる。したがって、モータ制御システム４００は、ＳＴＭ３２０からＤＣＭ４６０への置換を容易に行うことを可能にすると共に、置換環境に応じてハードウェア設定を変更できるため、様々な装置に対して適用することが可能である。

なお、ＲＡＭ４２１のレジスタ構成は、ＳＴＭ制御部３００により設定されるＳＴＭ３２０の駆動条件等に合わせて適宜定義されるものであり、図５に示す例に限るものではない。ＲＡＭ４２１に設けられるハードウェア設定レジスタは、例えばクロック設定、入出力論理設定及びコードホイール設定のうち何れか１つ以上であっても良い。また、インタフェース部４２０は、図５に例示する構成のレジスタを記憶手段の一例として有するＡＳＩＣ又はＦＰＧＡであっても良い。

＜モータ駆動制御処理＞
次に、ＤＣＭ４６０を駆動させる際のモータ駆動処理について、図６及び図７に例示するフローチャートに基づいて説明する。

図６は、ＳＴＭ制御部３００のモータ駆動処理のフローチャートを例示する図である。

ＳＴＭ制御部３００は、ＤＣＭ４６０を起動させる場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）には、ステップＳ１０２にて駆動条件をモータ制御装置４１０のインタフェース部４２０のＲＡＭ４２１に駆動条件を書き込む。また、ステップＳ１０３では制御条件をＲＡＭ４２１に書き込み、ステップＳ１０４ではハードウェア設定をＲＡＭ４２１に書き込む。

ＳＴＭ制御部３００は、駆動条件として例えば目標速度、回転方向、スローテーブル等を設定し、制御条件として例えば制御ゲイン、加速度、減速度等を設定する。また、ハードウェア設定として例えばクロック設定、入出力論理設定、コードホイール設定等を設定する。

次にステップＳ１０５にて、ＳＴＭ制御部３００は、ＲＡＭ４２１の「起動／停止要求レジスタ」を「ＯＮ」に設定する。その後、ＤＣＭ４６０を停止する場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）には、ステップＳ１０７にて、ＲＡＭ４２１の「起動／停止要求レジスタ」を「ＯＦＦ」に設定して処理を終了する。

図７は、モータ制御装置４１０のモータ駆動処理のフローチャートを例示する図である。

ＤＣＭ制御部４３０は、一定周期でＲＡＭ４２１のレジスタを確認し、「起動／停止要求レジスタ」が「ＯＮ」であった場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）には、ステップＳ２０２にて、ＲＡＭ４２１の各レジスタから駆動条件を読み込む。また、ステップＳ２０３にて、ＲＡＭ４２１の各レジスタから制御条件を読み込み、ステップＳ２０４にて、ＲＡＭ４２１の各レジスタからハードウェア設定を読み込む。

次にステップＳ２０５では、ＤＣＭ制御部４３０が、ＲＡＭ４２１の各レジスタから読み込んだ駆動条件、制御条件及びハードウェア設定に基づいて、ＤＣＭ４６０を駆動させる。

ＤＣＭ制御部４３０は、ＲＡＭ４２１のレジスタを一定周期で確認し、「起動／停止要求レジスタ」が「ＯＦＦ」であった場合（ステップＳ２０６：Ｙｅｓ）には、ステップＳ２０７にて、ＤＣＭ４６０を停止した後に処理を終了する。

以上で説明した様に、第１の実施形態に係るモータ制御システム４００によれば、ＳＴＭ制御部３００は、ＳＴＭ３２０を駆動させる場合と同様の処理でＤＣＭ４６０を駆動させることができる。ＳＴＭ制御部３０は、ＳＴＭ３２０に置き換えられたＤＣＭ４６０を駆動させる場合には、ＳＴＭ制御ＩＣ３１１のレジスタに駆動条件を書き込むのと全く同様に、インタフェース部４２０のＲＡＭ４２１に駆動条件を書き込むことでＤＣＭ４６０を駆動させることができる。

また、ＲＡＭ４２１がハードウェア設定レジスタを有することで、ＤＣＭ制御部４３０がハードウェア設定を読み込んで環境に応じた設定を行うことができ、様々な装置においてＳＴＭ３２０からＤＣＭ４６０への置換が可能になる。

さらに、ＲＡＭ４２１が機能拡張レジスタを有する場合には、ＳＴＭ制御部３００がＤＣＭ４６０の各種制御条件をＲＡＭ４２１の機能拡張レジスタに書き込むことで、ＤＣＭ４６０の設定変更を行うことが可能である。

この様に、第１の実施形態に係るモータ制御システム４００によれば、ＳＴＭ３２０からＤＣＭ４６０への置き換えを容易に行うことが可能であり、さらに多様なハードウェアに対応することが可能になる。

[第２の実施形態]
次に、第２の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、既に説明した実施形態と同一構成部分についての説明は省略する。

図８は、第２の実施形態に係るモータ制御システム４００の構成を例示する図である。第２の実施形態に係るモータ制御システム４００は、インタフェース部４２０に割り込み生成回路４２２を有する点で、第１の実施形態とは異なっている。

割り込み生成回路４２２は、例えばＲＡＭ４２１の何れかのレジスタに書き込みが行われた場合や、ＲＡＭ４２１の特定のレジスタに書き込みが行われた場合に、割り込み信号を生成する。

例えば、割り込み生成回路４２２は、ＳＴＭ制御部３００によりＲＡＭ４２１の「起動／停止要求レジスタ」に書き込みが行われた場合に、ＤＣＭ制御部４３０に割り込み信号を送信する。ＤＣＭ制御部４３０は、割り込み信号に応じてＤＣＭ４６０を起動又は停止させる。

この様に、ＤＣＭ制御部４３０が割り込み信号に応じてＤＣＭ４６０の制御を行うことで、例えばポーリング周期でＲＡＭ４２１のレジスタを確認して制御を行う場合に比べて、ＤＣＭ４６０の制御の応答性が向上する。したがって、例えばＤＣＭ４６０の起動／停止タイミングを厳密に制御することが可能になる。

図９は、第２の実施形態におけるＲＡＭ４２１に定義されたレジスタ構成を例示する図である。図９に示す様に、ＲＡＭ４２１には、例えば「割り込み許可／禁止設定レジスタ」、「割り込み状態レジスタ」、「割り込み要因レジスタ」等が設けられる。

なお、ＲＡＭ４２１のレジスタ構成は、図９に例示する構成に限るものではなく、適宜設定できる。また、インタフェース部４２０は、記憶手段の一例として図９に例示する構成のレジスタ及び割り込み生成回路を有するＡＳＩＣ又はＦＰＧＡであっても良い。

図１０は、第２の実施形態においてＤＣＭ４６０の起動から加速完了までのモータ制御処理のフローチャートを例示する図である。

まずステップＳ３０１では、ＳＴＭ制御部３００が、インタフェース部４２０のＲＡＭ４２１に駆動条件、駆動条件及びハードウェア設定を書き込む。次に、ステップＳ３０２にて、ＲＡＭ４２１の「割り込み許可／禁止設定レジスタ」に加速完了時の割り込み許可を設定し、ステップＳ３０３にて、「起動／停止要求レジスタ」を「ＯＮ」に設定する。

ステップＳ３０４では、ＳＴＭ制御部３００によりＲＡＭ４２１の「起動／停止要求レジスタ」が「ＯＮ」に設定されたことに応じて、割り込み生成回路４２２が割り込み信号を生成してＤＣＭ制御部４３０に送信する。

ＤＣＭ制御部４３０は、起動要求の割り込み信号が送信されるのを待機し、割り込み生成回路４２２から割り込み信号を受信すると（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０６にて、ＲＡＭ４２１の「割り込み要因レジスタ」をクリアする。続いてステップＳ３０７にて、駆動条件及び駆動条件を読み込み、ステップＳ３０８では、ＤＣＭ制御部４３０が、駆動条件及び駆動条件に基づいてＤＣＭ４６０を駆動させる。

次にステップＳ３０９では、ＤＣＭ制御部４３０が、速度検出部４５０の検出結果に基づいて、ＤＣＭ４６０の回転速度が目標速度に達し、加速制御が完了したか否かを判断する。ＤＣＭ制御部４３０は、ＤＣＭ４６０の加速が完了したと判断した場合（ステップＳ３０９：Ｙｅｓ）には、ステップＳ３１０にて、ＲＡＭ４２１の「割り込み要因レジスタ」に「加速完了」を設定する。

ステップＳ３１１では、割り込み生成回路４２２が、ＤＣＭ制御部４３０により「割り込み状態レジスタ」が「加速完了」に設定されたことに応じて、割り込み信号を生成してＳＴＭ制御部３００に送信する。

ＳＴＭ制御部３００は、加速完了の割り込み信号が送信されるのを待機し、割り込み生成回路４２２から割り込み信号を受信すると（ステップＳ３１２：Ｙｅｓ）、ステップＳ３１３にて割り込み要因を確認する。割り込み要因の確認後、ステップＳ３１４にて、「割り込み要因レジスタ」をクリアして、ＤＣＭ４６０の加速制御処理を終了する。

この様に、ＲＡＭ４２１のレジスタへの書き込みに応じて、割り込み生成回路４２２が割り込み信号を生成することで、例えばＤＣＭ制御部４３０によるＤＣＭ４６０の起動タイミングを制御することが可能になる。ＤＣＭ制御部４３０のポーリング周期を待たずに、ＳＴＭ制御部３００が「起動／停止要求レジスタ」を「ＯＮ」に設定した時にＤＣＭ４６０を起動させることができるため、ＤＣＭ４６０の起動タイミングを厳密に制御することが可能になる。

また、割り込み生成回路４２２が、ＳＴＭ制御部３００により「起動／停止要求レジスタ」が「ＯＦＦ」に設定された時に割り込み信号を生成し、ＤＣＭ制御部４３０にＤＣＭ４６０の駆動を停止させる様に設定することもできる。この場合にも同様に、ＤＣＭ制御部４３０によるＤＣＭ４６０の停止タイミングを厳密に制御することが可能になる。

以上で説明した様に、第２の実施形態に係るモータ制御システム４００によれば、ＳＴＭ３２０からＤＣＭ４６０への置き換えを可能にすると共に、例えばＤＣＭ４６０の起動又は停止等を厳密に制御することが可能になる。

以上、実施形態に係るモータ制御装置、モータ制御システム及び画像形成装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

２００ 画像形成装置
３２０ ＳＴＭ（ステッピングモータ）
４００ モータ制御システム
４１０ モータ制御装置
４２１ ＲＡＭ（記憶手段）
４２２ 割り込み生成回路（割り込み信号生成手段）
４３０ ＤＣＭ制御部（ＤＣモータ制御手段）
４４０ ＤＣＭ制御部（ＤＣモータ駆動手段）
４５０ 速度検出部（速度検出手段）
４６０ ＤＣＭ（ＤＣモータ）

特開２０１１−１１４９５１号公報

Claims (9)

1. ステッピングモータ制御手段により設定される駆動条件に従って、ＤＣモータの駆動を制御するモータ制御装置であって、
   接続されるハードウェアに対応するハードウェア設定情報及び前記駆動条件が書き込まれる記憶手段と、
   前記記憶手段から前記ハードウェア設定情報及び前記駆動条件を読み取り、前記ハードウェア設定情報に基づいて前記ハードウェアに対応する設定を行い、前記駆動条件に基づいて前記ＤＣモータの駆動を制御するＤＣモータ制御手段と、
   を有することを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記ハードウェア設定情報は、前記ＤＣモータ制御手段が使用するクロックの設定情報を含む
   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ＤＣモータ制御手段により制御され、前記ＤＣモータを駆動させるＤＣモータ駆動手段を有し、
   前記ハードウェア設定情報は、前記ＤＣモータ駆動手段に設けられて前記ＤＣモータを駆動させる駆動回路への出力信号論理の設定情報を含む
   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ＤＣモータの回転を検知する検知手段の出力に基づいて前記ＤＣモータの回転速度を検出する速度検出手段を有し、
   前記ハードウェア設定情報は、前記検知手段からの入力信号論理の設定情報及び前記検知手段の設定情報のうち少なくとも一方を含む
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のモータ制御装置。
5. 前記記憶手段は、前記ステッピングモータ制御手段により前記ＤＣモータの制御条件が書き込まれる領域を有する
   ことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載のモータ制御装置。
6. 前記記憶手段は、ＲＡＭであることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載のモータ制御装置。
7. 前記ＤＣ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から６の何れか一項に記載のモータ制御装置。
8. 請求項１から７の何れか一項に記載のモータ制御装置と、前記ＤＣモータと、
   を有することを特徴とするモータ制御システム。
9. 請求項１から７の何れか一項に記載のモータ制御装置と、
   画像データに基づいて記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。

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