JP6393246B2 - モータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置の制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、モータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置の制御方法に関し、特に、回転ムラの測定機能を内蔵したモータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置の制御方法に関する。

カラー複写機などの画像形成装置において、回転ムラ（ｗｏｗ ｆｌｕｔｔｅｒ）が少ないモータを用いることが重要である。なぜなら、モータに回転ムラがあると、印刷時に色ムラが発生する可能性があるからである。

下記特許文献１には、回転型電子線描画装置において、ロータリエンコーダの読取信号を処理して得たモータの回転ムラ信号に応じて、モータの回転速度サーボ制御を行うことが開示されている。

特開２０１２−１４１２４９号公報

上記の特許文献１に記載されているような装置では、ロータリエンコーダやそれを読み取る構成、及びロータリエンコーダの読取信号を処理する信号生成部などの構成を設ける必要があり、装置が大掛かりなものになる。

この発明はそのような問題点を解決するためになされたものであり、簡易に回転ムラ値を測定でき、回転ムラの低減された状態での回転制御が可能なモータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置の制御方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するためこの発明のある局面に従うと、目標速度信号に基づいてモータを駆動させるモータ駆動制御装置は、モータのロータの回転状態に対応する回転状態検出情報を生成する回転状態検出部と、目標速度信号に基づかずに回転状態検出情報について演算処理を行うことにより、速度誤差や速度変動率とは異なるモータのフラッタ特性を示す回転ムラを測定し、回転ムラの測定結果に応じて回転ムラ情報を生成する回転ムラ情報生成部と、回転ムラ情報に基づく情報と、目標速度信号とに基づいて、モータが目標速度信号に対応する目標速度に追従するように、駆動制御信号を生成する制御回路部と、駆動制御信号に基づいて、モータに駆動信号を出力するモータ駆動部とを備える。
好ましくは、回転状態検出情報は、ロータの回転数に対応する周期のパルス信号であり、回転ムラ情報生成部は、パルス信号のパルス幅を電圧に変換したピーク値を回転ムラの測定値とする。

好ましくは、回転ムラ情報生成部は、回転状態検出情報に基づいて回転ムラを測定し、回転ムラ情報を出力する回転ムラ測定回路と、回転ムラ情報に基づいて、回転ムラを低減するために最適化されたゲイン情報及び進角情報を含む回転ムラ制御情報を生成する回転ムラ低減回路とを有し、回転ムラ情報生成部は、回転ムラ制御情報をモータ駆動制御装置の外部及び制御回路部のうち少なくとも一方に出力可能であり、制御回路部は、回転ムラ情報生成部から回転ムラ制御情報が入力されたとき、回転ムラ制御情報に基づいて、駆動制御信号に回転ムラ制御情報が含まれるように駆動制御信号を生成可能である。

好ましくは、回転ムラ情報生成部は、回転ムラ情報を記憶する回転ムラ情報記憶部を有する。

好ましくは、回転ムラ情報生成部は、回転ムラ情報と回転ムラ制御情報とのうち少なくとも一方を記憶する回転ムラ情報記憶部をさらに有する。

好ましくは、回転ムラ情報生成部は、回転ムラ情報をモータ駆動制御装置の外部に出力可能である。

好ましくは、回転ムラ情報生成部は、制御回路部とともに集積化されている。

この発明の他の局面に従うと、モータのロータの回転状態に対応する回転状態検出情報を生成する回転状態検出部と、目標速度信号に基づいてモータを駆動させるための駆動制御信号を生成する制御回路部と、駆動制御信号に基づいて、モータに駆動信号を出力するモータ駆動部とを備えたモータ駆動制御装置の制御方法は、制御回路部を用いて、目標速度信号に基づかずに回転状態検出情報について演算処理を行うことにより、速度誤差や速度変動率とは異なるモータのフラッタ特性を示す回転ムラを測定し、回転ムラの測定結果に応じて回転ムラ情報を生成する回転ムラ情報生成ステップと、制御回路部を用いて、回転ムラ情報に基づく情報と、目標速度信号とに基づいて、モータが目標速度信号に対応する目標速度に追従するように、駆動制御信号を生成する駆動信号生成ステップとを備える。

これらの発明に従うと、回転状態検出情報に基づいてモータのフラッタ特性を示す回転ムラが測定され、回転ムラ情報に基づく情報に基づいて、駆動制御信号が生成される。したがって、簡易に回転ムラ値を測定でき、回転ムラの低減された状態での回転制御が可能なモータ駆動制御装置及びモータ駆動制御装置の制御方法を提供することができる。

本発明の実施の形態の１つにおけるモータ駆動制御装置の回路構成の概略を示すブロック図である。 本実施の形態に係るモータ駆動制御装置の回路構成を示す図である。 回転ムラ測定回路の構成の一例を示すブロック図である。 回転ムラ低減回路の構成の一例を示すブロック図である。 ゲイン情報と進角情報との最適化について説明するタイミングチャートである。 回転ムラ情報生成部においてゲイン情報と進角情報との最適化に関する動作を説明するフローチャートである。 モータ駆動制御装置による回転ムラの低減結果の具体例を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態の１つにおけるモータ駆動制御装置を用いた電子機器について説明する。

［実施の形態］

図１は、本発明の実施の形態の１つにおけるモータ駆動制御装置の回路構成の概略を示すブロック図である。

図１に示すように、モータ駆動制御装置１は、ブラシレスモータ２０（以下、単にモータ２０という）を例えば正弦波駆動により駆動させるように構成されている。本実施の形態において、モータ２０は、例えば３相のブラシレスモータである。モータ駆動制御装置１は、モータ２０に正弦波駆動信号を出力してモータ２０の電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに周期的に正弦波状の駆動電流を流すことで、モータ２０を回転させる。

モータ駆動制御装置１は、インバータ回路２ａ及びプリドライブ回路２ｂを有するモータ駆動部２と、制御回路部３と、ＦＧ信号生成部（回転状態検出部の一例）４と、回転ムラ情報生成部５とを有している。なお、図１に示されている構成要素は、モータ駆動制御装置１全体の一部であり、モータ駆動制御装置１は、図１に示されたものに加えて、他の構成要素を有していてもよい。

本実施の形態において、モータ駆動制御装置１は、モータ駆動部２と、制御回路部３と、回転ムラ情報生成部５とが集積化されパッケージ化された集積回路装置（ＩＣ）である。なお、モータ駆動制御装置１の一部が１つの集積回路装置としてパッケージ化されていてもよいし、他の装置と一緒にモータ駆動制御装置１の全部又は一部がパッケージ化されて１つの集積回路装置が構成されていてもよい。

インバータ回路２ａは、プリドライブ回路２ｂとともに、モータ駆動部２を構成する。インバータ回路２ａは、プリドライブ回路２ｂから出力された出力信号に基づいてモータ２０に駆動信号を出力し、モータ２０が備える電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに通電する。インバータ回路２ａは、例えば、直流電源Ｖｃｃの両端に設けられた２つのスイッチ素子の直列回路の対が、電機子コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に対してそれぞれ配置されて構成されている。２つのスイッチ素子の各対において、スイッチ素子同士の接続点に、モータ２０の各相の端子が接続されている。

プリドライブ回路２ｂは、制御回路部３による制御に基づいて、インバータ回路２ａを駆動するための出力信号を生成し、インバータ回路２ａに出力する。プリドライブ回路２ｂは、駆動制御信号Ｓｄに基づいて出力信号を生成する。出力信号としては、例えば、インバータ回路２ａの各スイッチ素子に対応するＶｕｕ，Ｖｕｌ，Ｖｖｕ，Ｖｖｌ，Ｖｗｕ，Ｖｗｌの６種類が出力される。これらの出力信号が出力されることで、それぞれの出力信号に対応するスイッチ素子がオン、オフ動作を行い、モータ２０に駆動信号が出力されてモータ２０の各相に電力が供給される。

本実施の形態において、制御回路部３は、モータ２０を駆動させるための駆動制御信号Ｓｄをモータ駆動部２に出力してモータ駆動部２を制御することで、モータ２０の駆動制御を行う。

ＦＧ信号生成部４は、ＦＧ信号（回転状態検出情報の一例）Ｓｆを検出して、制御回路部３及び回転ムラ情報生成部５に出力する。ＦＧ信号Ｓｆは、モータ２０の回転速度に対応する回転速度情報として制御回路部３に入力されると共に、モータ２０の回転ムラを測定するための回転状態検出情報として回転ムラ情報生成部５に入力される。

すなわち、回転速度情報としてのＦＧ信号Ｓｆは、周期単位の回転速度情報である。後述するように、制御回路部３は、この情報と目標速度信号ＥＸＣとに基づいてモータ２０の速度誤差を検出し、モータ２０の速度制御を実施する。

他方、回転状態検出情報としてのＦＧ信号Ｓｆは、モータ２０の毎回の回転状態を示す情報である。回転ムラ情報生成部５において、この情報が演算処理されることにより、モータ２０の回転ムラが測定される。

なお、ＦＧ信号Ｓｆに代えて、又はＦＧ信号Ｓｆと共に、他の検出信号が回転速度情報や回転状態検出情報として用いられるように構成されていてもよい。他の検出信号としては、例えば、ホールセンサ（ホール素子やホールＩＣなど）を用いて生成できるものなどが挙げられる。

図２は、本実施の形態に係るモータ駆動制御装置１の回路構成を示す図である。

制御回路部３には、ＦＧ信号Ｓｆと、目標速度信号ＥＸＣと、回転ムラ制御情報（回転ムラ情報に基づく情報の一例）Ｓｃが入力される。制御回路部３は、ＦＧ信号Ｓｆと、目標速度信号ＥＸＣと、回転ムラ制御情報Ｓｃとに基づいて、駆動制御信号Ｓｄをプリドライブ回路２ｂに出力する。制御回路部３は、モータ２０が目標速度信号ＥＸＣに対応する目標速度に追従するように駆動制御信号Ｓｄをモータ駆動部２に出力することで、モータ２０の回転制御を行う。モータ駆動部２は、駆動制御信号Ｓｄに基づいて、モータ２０に正弦波駆動信号を出力し、モータ２０を駆動させる。

目標速度信号ＥＸＣは、例えば、上位装置５０のクロック端子から出力されたクロック信号である。目標速度信号ＥＸＣは、モータ２０の目標回転速度に対応する周期の信号である。換言すると、目標速度信号ＥＸＣは、モータ２０を何Ｈｚ（ｒｐｍ）で回転させるかを指示するための、モータ２０の回転速度の目標値（目標速度）に対応する情報である。

ＦＧ信号Ｓｆは、ＦＧ信号生成部４により生成された、ロータの回転数に対応する回転速度情報である。本実施の形態において、モータ２０のロータの側にある基板には、ＦＧ信号Ｓｆを生成するためのコイルパターンであるＦＧパターン４ａが形成されている。ＦＧ信号生成部４は、ＦＧパターン４ａの誘起電圧に従って、ＦＧ信号Ｓｆを生成する。

なお、制御回路部３には、上位装置５０から、例えばスタートストップ信号、ブレーキ信号や、回転方向設定信号などが入力されるが、それらの図示は省略している。

制御回路部３は、速度制御回路３１と、正弦波生成回路３２とを含んでいる。

速度制御回路３１には、目標速度信号ＥＸＣと、回転速度情報としてのＦＧ信号Ｓｆと、回転ムラ制御情報Ｓｃとが入力される。速度制御回路３１は、目標速度信号ＥＸＣとＦＧ信号Ｓｆとの比較結果に応じて、モータ２０を目標速度に追従するように制御するトルク指令信号Ｓｔを生成する。具体的には、例えば、１０００Ｈｚのクロック信号が目標速度信号ＥＸＣとして入力されると、速度制御回路３１は、ロータが１０００Ｈｚで回転させるように調整する。入力されたＦＧ信号Ｓｆが例えば１００５Ｈｚであり（ロータの回転速度）、目標速度信号ＥＸＣが１０００Ｈｚであるとき、回転速度のずれ（本例では５Ｈｚ）に基づいてトルク指令の調整が行われ（フィードバック制御）、回転速度が制御される。

正弦波生成回路３２には、トルク指令信号Ｓｔが入力される。正弦波生成回路３２は、トルク指令信号Ｓｔに基づいて駆動制御信号Ｓｄを生成し、モータ駆動部２に出力する。これにより、モータ２０がトルク指令信号Ｓｔに対応するトルク指令値で回転するように駆動される。

回転ムラ情報生成部５は、回転ムラ測定回路５１と、回転ムラ低減回路５２と、回転ムラ情報記憶部５３とを備えている。回転ムラ情報生成部５は、回転状態検出情報をもとに、回転ムラ情報を生成する（後述する回転ムラ情報生成ステップに相当する）。

回転ムラ測定回路５１には、回転状態検出情報としてのＦＧ信号Ｓｆが入力される。回転ムラ測定回路５１は、ＦＧ信号Ｓｆについて演算処理を行うことにより、速度誤差や速度変動率とは異なるモータ２０のフラッタ特性を示す回転ムラ（単位として、パーセントで表される）を測定する。回転ムラ測定回路５１は、回転ムラの測定結果である回転ムラ測定値（回転ムラ情報の一例）Ｓｗを出力する。回転ムラ測定値Ｓｗは、回転ムラ低減回路５２と、回転ムラ情報記憶部５３とに入力される。

回転ムラ低減回路５２は、回転ムラ測定値Ｓｗに基づいて、回転ムラを低減するための最適化されたゲイン／進角情報を含む回転ムラ制御情報Ｓｃを生成する。回転ムラ制御情報Ｓｃは、回転ムラ情報記憶部５３と、制御回路部３の速度制御回路３１とに入力される。

回転ムラ情報記憶部５３は、メモリである。回転ムラ情報記憶部５３は、入力された回転ムラ測定値Ｓｗと回転ムラ制御情報Ｓｃ（最適ゲイン／最適進角の定数）とを記憶する。なお、回転ムラ情報記憶部５３は、回転ムラ測定値Ｓｗと回転ムラ制御情報Ｓｃとのいずれか一方を記憶するように構成されていてもよい。回転ムラ情報記憶部５３としては、従来ゲイン情報や進角情報を格納するために用いられているメモリを用いることができる。

本実施の形態においては、必要に応じて、回転ムラ情報記憶部５３に格納された回転ムラ測定値Ｓｗ及び回転ムラ制御情報Ｓｃを外部に出力可能である。回転ムラ測定値Ｓｗは、出力端子Ｔ１から出力され、回転ムラ制御情報Ｓｃは、出力端子Ｔ２から出力される。

なお、制御回路部３は、回転ムラ情報生成部５から回転ムラ制御情報Ｓｃが入力されたときには、必要に応じて、回転ムラ制御情報Ｓｃに基づいて、駆動制御信号Ｓｄに回転ムラ制御情報Ｓｃを含むようにすることができる（駆動信号生成ステップに相当する）。これにより、回転ムラ情報生成部５の動作に応じて、モータ２０の回転ムラが低減されるように、制御回路部３によりモータ２０の駆動が制御される。言い換えると、モータ駆動部２は、駆動制御信号Ｓｄに基づいて、モータ２０の回転ムラが低減されるように、モータ２０を駆動させる（モータ駆動ステップに相当する）。

図３は、回転ムラ測定回路５１の構成の一例を示すブロック図である。

図３に示されるように、ＦＧ信号Ｓｆは、エッジ選択回路５１ａに入力される。エッジ選択回路５１ａは、パルス信号であるＦＧ信号Ｓｆの立上りエッジと、立下りエッジとを選択する。その処理結果に基づいて、ＴＶ変換回路５１ｂは、ＦＧ信号Ｓｆのパルス幅の時間を電圧に変換する。変換結果は、フィルタ回路５１ｃに含まれるハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、ＣＲフィルタを通して、絶対値回路５１ｄに入力される。絶対値回路５１ｄは、電圧のマイナス値をプラス値に変換して出力する。ピークホールド回路５１ｅは、ピーク値を保持して出力する。

このように、回転ムラ測定回路５１は、モータの速度誤差や速度変動率を検出するのではなく、ＦＧ信号Ｓｆを用いて実際の回転ムラそのものを表す回転ムラ測定値Ｓｗを生成する。生成された回転ムラ測定値Ｓｗは、回転ムラ測定回路５１から出力される。

なお、回転ムラ測定回路５１は、ハードウエアとソフトウエアとのいずれを用いて構成されていてもよい。ハードウエア回路の場合は、アナログ回路で構成することができるが、本実施の形態のように集積回路化されている場合には、ロジック回路を用いて構成される。

また、フィルタ回路５１ｃについては、ロジック回路として構成する場合には、ゲート規模が大きい掛け算回路を多用する必要がある。そのため、掛け算等の計算処理は、マイクロコンピュータを用いたソフトウエアによる処理を行うようにすることが好ましい。

例えば、一般にモータの回転ムラを評価するために用いられるワウフラッタ（ｗｏｗ ｆｌｕｔｔｅｒ）測定器の機能を集積回路上に搭載することにより、回転ムラ測定回路５１が構成されるようにすればよい。回転ムラの測定方式としては、図３を用いて説明した上記の測定方式に限定されず、種々のものを採用することができる。

図４は、回転ムラ低減回路５２の構成の一例を示すブロック図である。図５は、ゲイン情報と進角情報との最適化について説明するタイミングチャートである。

図４に示されるように、回転ムラ低減回路５２は、測定値保持回路５２ａと、比較回路５２ｂと、条件変更回路５２ｃとが設けられている。回転ムラ低減回路５２は、ゲイン情報や進角情報についての条件を変動させ、最も回転ムラが低減されるゲイン情報と進角情報との組合せを選択し、その情報を含む回転ムラ制御情報Ｓｃを出力する。このような動作は、ハードウエアとソフトウエアとのいずれの構成により行われてもよい。

まず、条件変更回路５２ｃが、回転ムラ制御情報Ｓｃを変化させる。すなわち、ゲイン情報と進角情報とを変化させる。ここでは、例えば、図５に示される条件ａが設定される。条件ａでは、ゲインが６ｄＢで、進角が５度である。

モータ２０が駆動されると、そのときの回転ムラ測定値Ｓｗが回転ムラ測定回路５１から入力される。ここで、ワウフラッタが０．５パーセントである回転ムラ測定値Ｓｗが入力された場合を想定する。そうすると、次のように回転ムラ低減回路５２が動作する。

測定値保持回路５２ａは、回転ムラ測定値Ｓｗを保持する。

条件変更回路５２ｃは、回転ムラ制御情報Ｓｃについて、条件ａから条件ｂに変更する。条件ｂでは、ゲインが６ｄＢで、進角が１０度である。そうすると、ワウフラッタが０．４パーセントになる。

回転ムラ測定値Ｓｗは、比較回路５２ｂに入力される。

比較回路５２ｂは、入力された回転ムラ測定値Ｓｗと測定値保持回路５２ａで保持されている回転ムラ測定値Ｓｗとを比較する。比較した結果、小さい方の回転ムラ測定値Ｓｗが測定値保持回路５２ａで保持され、条件変更回路５２ｃは、そのときの条件になるように、回転ムラ制御情報Ｓｃを必要に応じて変更する。すなわち、条件ａから条件ｂに変更されて、ワウフラッタが０．５パーセントから０．４パーセントになったとき、小さい方のワウフラッタ０．４パーセントが保持され、条件ｂでの回転ムラ制御情報Ｓｃが出力される。

このような条件の変更と回転ムラ測定値Ｓｗの比較とが、図５に示されるように用意された全部の条件（条件ａ〜ｐ）について繰り返される。すなわち、条件ａ〜ｐのそれぞれの場合の、回転ムラ測定値Ｓｗすなわちワウフラッタの値が求められる。

図５に示される例では、条件ｈ（ゲインが１２ｄＢ、進角が２０度）において、ワウフラッタが最小（０．１パーセント）になる。この条件が、最も回転ムラが低減される、最適化された最適ゲイン情報及び最適進角情報として決定され、保持される。これにより、最適ゲイン情報及び最適進角情報を含む回転ムラ制御情報Ｓｃが出力される。

このようなゲイン情報と進角情報との最適化に関する動作を、回転ムラ情報生成部５において行われる動作として、フローチャートを参照して説明すると、以下のようになる。

図６は、回転ムラ情報生成部５においてゲイン情報と進角情報との最適化に関する動作を説明するフローチャートである。

モータ駆動制御装置１では、回転ムラ情報生成ステップとして、例えば、図６に示されるような処理が回転ムラ情報生成部５において行われることにより、ゲイン及び進角の最適化を自動的に行うことができる。

ステップＳ１１からステップＳ１３までの処理と、ステップＳ１５からステップＳ１８までの処理とが、回転ムラ低減回路５２において行われる。ステップＳ１４の処理は、回転ムラ測定回路５１において行われる。

ここでは、例えば、目標速度信号が１０００Ｈｚであって、ゲイン情報（ゲイン値）の採りうる値が６ｄＢ、１２ｄＢ、１８ｄＢ、２４ｄＢであって、進角情報（進角値）の採りうる値が、５度、１０度、１５度、２０度である場合を想定する。

図６に示されるように、ステップＳ１１において、ゲイン値が設定される。ゲイン値は、初期値Ｇ０が６ｄＢであり、その後、ｎが１増加する毎に、６ｄＢずつ増加される。

ステップＳ１２において、進角値が設定される。進角値は、初期値Ａ０が５度であり、その後、ｍが１増加する毎に、５度ずつ増加される。

ステップＳ１３において、条件変更回路５２ｃは、設定したゲイン値と進角値とを回転ムラ制御情報Ｓｃとして出力する。制御回路部３においては、この回転ムラ制御情報Ｓｃに基づいて、モータ２０の駆動が制御される。

ステップＳ１４において、回転ムラ測定回路５１で、回転ムラが測定される。回転ムラ測定値Ｓｗが回転ムラ測定回路５１から出力される。

ステップＳ１５において、比較回路５２ｂ及び測定値保持回路５２ａは、前回の回転ムラ測定値Ｓｗと今回出力された回転ムラ測定値Ｓｗとを比較して、値が小さい方の条件を保持する。

ステップＳ１６において、条件変更回路５２ｃは、進角値が、所定の最終値（本例では、２０度）に到達したか否かを判別する。最終値でなければ、ステップＳ１２に戻り、進角値だけを変化させてステップＳ１３からステップＳ１５の処理が行われる。

ステップＳ１６において進角値が最終値であれば、ステップＳ１７において、ゲイン値が、所定の最終値（本例では、２４ｄＢ）に到達したか否かを判別する。最終値でなければ、ステップＳ１１に戻り、ゲイン値を変化させた上で、各進角値についてステップＳ１３からステップＳ１５の処理が行われる。

ステップＳ１７においてゲイン値が最終値であれば、ステップＳ１８において、回転ムラが最も小さい値となる条件が決定される。すなわち、その時点で保持されている条件が、最適ゲイン値及び最適進角値となる。条件変更回路５２ｃは、その最適化された条件のゲイン値と進角値とを含む回転ムラ制御情報Ｓｃを出力する。これにより、最適化された回転ムラ制御情報Ｓｃに基づいて、制御回路部３によりモータ２０の駆動制御が行われる。

なお、最適化のために変動させる回転ムラ制御情報Ｓｃの変動幅は、上述に限られるものではない。広い幅で変動させて最適化を行えるようにすることにより、モータ２０の使用条件の幅を広くすることができ、広い用途においてモータ２０の回転ムラを抑制させる制御を行うことができる。

図７は、モータ駆動制御装置１による回転ムラの低減結果の具体例を説明する図である。

図７においては、目標速度信号ＥＸＣが５００Ｈｚ以上で変化するときの、それぞれの目標速度信号ＥＸＣにおけるワウフラッタの推移（実線）を示す図である。図７における破線は、許容されるワウフラッタの上限値の例を示す。最小値と最大値とは、その回転速度における、ゲイン情報と進角値情報とを変動させたときにワウフラッタが変化する幅を示すものである。

図７に示されるように、本実施の形態においては、上述のように、フラッタ特性を示す回転ムラが最小になるように、ゲイン情報と進角情報とが最適化されて、最適化されたゲイン情報と進角情報とに基づいて、制御回路部３がモータ２０の駆動を制御する。したがって、どの速度域でも、常にワウフラッタが最小になるようにしてモータ２０が駆動される。

［実施の形態における効果］

以上説明したように、本実施の形態においては、回転ムラ測定機能がモータ駆動制御装置１に内蔵されているので、専用の回転ムラ測定器を必要とせずに、どのような使用環境においても簡易に回転ムラを測定できる。そして、回転ムラの低減された状態でのモータ２０の回転制御を行うことができる。

従来、モータ設計者は、要求される回転ムラの規格（例えば、「ワウフラッタが０．２０％以下であること」など）を満足させるため、ゲイン情報や進角情報を最適化することが必要であった。モータ駆動制御装置１では、回転ムラを低減するためのゲイン情報と進角情報との最適化を自動的な処理で行うことができる。すなわち、従来、モータ設計者が行っていた、最適化に関する負担の重い人的作業工程を、モータ駆動制御装置１自体が担うことになる。モータ設計者は、要求されるモータ２０の使用環境でモータ２０を駆動させるだけで、そのモータ２０に対するゲイン／進角の最適化を自動的に行うことができる。したがって、モータ設計者の設定作業にかかる工数を大幅に削減することができる。その結果、モータ２０が用いられる装置やその回転数等の使用条件に応じて、回転ムラが小さいモータ２０を容易に提供することができる。

量産するモータ２０の種類に応じて、最適化したゲイン情報や進角情報を出力できるようにすることで、使用条件の幅を広げることができる。

同じモデルのモータ２０でも、低速回転であって高負荷な環境や、高速回転であって低負荷な環境等、様々な条件で使用される。本発明のモータ駆動制御装置を用いれば、それぞれの条件に対応して、回転ムラが低くなるように自動的に最適化できる。そのため、１種類のモータ２０及びモータ駆動制御装置１を用意するだけで、幅広い状況においてモータ２０を利用することができる。したがって、モータ２０の生産管理や在庫管理等を行いやすくなる。

モータの出荷後、ユーザが使用している環境下でも、自動的にゲイン情報や進角情報の最適化が行われる。したがって、モータが使用される装置や用途の変更、使用条件の変更等があっても、ゲイン情報や進角情報を設定し直す手間が不要になる。

回転ムラ情報生成部は、他の回路とともに、ロジック回路で構成されたりソフトウエア処理などを行うように構成されたりすることにより集積化されている。したがって、モータ駆動制御装置１の小型軽量化や低価格化をすることができる。

［変形例の説明］

必要に応じて、回転ムラ測定値Ｓｗは、そのままモータ駆動制御装置１の外部に出力できるようにしてもよい。また、必要に応じて、回転ムラ制御情報Ｓｃは、そのままモータ駆動制御装置１の外部に出力できるようにしてもよい。このとき、出力方法としては、数値表示であったり、デジタル値のパラレル出力又はシリアル出力であったり、アナログ値出力であったりしてもよい。これによれば、モータ２０のユーザは、専用の計測器や計測環境を準備することなく、モータ２０の回転ムラの状況を把握することができる。

例えば、回転ムラの測定結果を外部に出力するようにしておけば、いつでも回転ムラ測定値Ｓｗを入手できるようになる。したがって、外部に出力されない場合と比較して、製品の付加価値を高めることができる。

具体的には、例えば、回転ムラが大きいことを示す回転ムラ測定値Ｓｗが出力されている場合は、モータ２０の交換時期やメンテナンス時期が到来していると判断するようにするなど、回転ムラ測定値Ｓｗを利用した付加機能を有する装置を開発することができる。また、駆動中の回転ムラ測定値Ｓｗを常に取得できるため、回転ムラの管理・制御が可能になり、モータ２０の性能向上を促進させることができる。

このような回転ムラ測定結果の出力機能は、ユーザ側で、製品の性能クラス分けを行う際の判断基準として有効に利用できる。例えば、回転ムラの小さいモータ２０は高級機であり、回転ムラの大きいモータ２０は低級機であるというように分類することができる。

また、例えば画像形成装置にモータ２０が用いられる場合、色ムラの発生リスクに関して動作モードを分け、それに応じて動作させることもできる。例えば、回転ムラが小さい駆動方法により、色ムラを小さくする最上級印刷モードや、回転ムラを小さくする制御を行わない駆動方法により、色ムラが大きくなる可能性がある通常印刷モードなど、それぞれの動作モードでモータ２０を駆動させることができる。他の種の装置にモータ２０が用いられる場合も、同様である。

回転ムラ低減回路５２や回転ムラ情報記憶部５３が設けられた上で、その動作自体や情報の出力動作を有効にするか無効にするかが切り替えられるようにしてもよい。これにより、ゲイン情報や進角情報を外部で行うような構成が採用されている場合など、より広い用途に応じて、モータ２０を駆動させることができるようになる。

［モータ２０及びモータ駆動制御装置１の提供方法の説明］

なお、モータ２０及びモータ駆動制御装置１は、次のように２通りの方法で提供されればよい。

すなわち、第１の方法として、予め、回転ムラ制御情報Ｓｃ（最適ゲイン／最適進角の定数）が設定されるようにしてもよい。例えば、評価・検討工程においては、最適な定数を回転ムラ情報生成部５により出力し、モータ設計者が最適な定数を管理する。そして、モータ２０の量産フェーズにおいては、最適な回転ムラ制御情報Ｓｃが制御回路部３に出力されるように設定し、回転ムラ低減回路５２の回転ムラの自動設定機能を無効にした状態で、ユーザに出荷する。ユーザは、最適化された定数の設定が完了したモータ２０を用いて、回転ムラが少ないモータ２０を用いることができる。

また、第２の方法として、最適定数が常時自動的に設定されるようにしてもよい。この場合、ユーザが使用する条件で、最も回転ムラが抑えられるように回転ムラ低減回路５２が定数の自動設定を行うようにされた状態で、モータ２０及びモータ駆動制御装置１がユーザに出荷される。これにより、ユーザがモータ２０を使用するたび、最適な定数の設定が自動的に行われることになる。

［その他］

モータ駆動制御装置は、上述の実施の形態やその変形例に示されるような回路構成に限定されない。本発明の目的に適合するように構成された、様々な回路構成が適用できる。

回転ムラ低減回路や回転ムラ情報記憶部は設けられていなくてもよい。この場合、上述のように、回転ムラの測定結果である回転ムラ測定値がモータ駆動制御装置の外部に出力され、それに基づいて生成された回転ムラ制御情報がモータ駆動制御装置に入力されるようにしてもよい。制御回路部は、外部から入力された回転ムラ制御情報に基づいて、駆動制御信号を生成することで、上述の実施の形態と同様にモータの駆動制御を行うことができる。

モータの駆動方式は、通常の正弦波駆動に限定されず、矩形波による駆動方式や、台形波による駆動方式や、正弦波に特殊な変調をかけた駆動方式などであってもよい。

上述のフローチャートなどは、動作を説明するための一例を示すものであって、これに限定されない。フローチャートの各図に示したステップは具体例であって、このフローに限定されるものではなく、例えば、各ステップ間に他の処理が挿入されてもよいし、処理を並列化してもよい。

本実施の形態のモータ駆動制御装置により駆動されるモータは、３相のブラシレスモータに限定されず、他の相数のブラシレスモータであってもよい。また、モータの種類も特に限定されない。

上述の実施の形態における処理の一部又は全部が、ソフトウエアによって行われるようにしても、ハードウエア回路を用いて行われるようにしてもよい。

上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ モータ駆動制御装置
２ モータ駆動部
３ 制御回路部
４ ＦＧ信号生成部（回転状態検出部の一例）
５ 回転ムラ情報生成部
２０ モータ
５１ 回転ムラ測定回路
５２ 回転ムラ低減回路
５３ 回転ムラ情報記憶部
ＥＸＣ 目標速度信号
Ｓｃ 回転ムラ制御情報（回転ムラ情報に基づく情報の一例）
Ｓｄ 駆動制御信号
Ｓｆ ＦＧ信号（回転速度情報の一例、回転状態検出情報の一例）
Ｓｗ 回転ムラ測定値（回転ムラ情報の一例）
Ｔ１，Ｔ２ 出力端子

Claims (8)

1. 目標速度信号に基づいてモータを駆動させるモータ駆動制御装置であって、
   前記モータのロータの回転状態に対応する回転状態検出情報を生成する回転状態検出部と、
   前記目標速度信号に基づかずに前記回転状態検出情報について演算処理を行うことにより、速度誤差や速度変動率とは異なる前記モータのフラッタ特性を示す回転ムラを測定し、前記回転ムラの測定結果に応じて回転ムラ情報を生成する回転ムラ情報生成部と、
   前記回転ムラ情報に基づく情報と、前記目標速度信号とに基づいて、前記モータが前記目標速度信号に対応する目標速度に追従するように、駆動制御信号を生成する制御回路部と、
   前記駆動制御信号に基づいて、前記モータに駆動信号を出力するモータ駆動部とを備える、モータ駆動制御装置。
2. 前記回転状態検出情報は、前記ロータの回転数に対応する周期のパルス信号であり、
   前記回転ムラ情報生成部は、前記パルス信号のパルス幅を電圧に変換したピーク値を前記回転ムラの測定値とする、請求項１に記載のモータ駆動制御装置。
3. 前記回転ムラ情報生成部は、
   前記回転状態検出情報に基づいて前記回転ムラを測定し、前記回転ムラ情報を出力する回転ムラ測定回路と、
   前記回転ムラ情報に基づいて、前記回転ムラを低減するために最適化されたゲイン情報及び進角情報を含む回転ムラ制御情報を生成する回転ムラ低減回路とを有し、
   前記回転ムラ情報生成部は、前記回転ムラ制御情報を前記モータ駆動制御装置の外部及び前記制御回路部のうち少なくとも一方に出力可能であり、
   前記制御回路部は、前記回転ムラ情報生成部から前記回転ムラ制御情報が入力されたとき、前記回転ムラ制御情報に基づいて、前記駆動制御信号に前記回転ムラ制御情報が含まれるように前記駆動制御信号を生成可能である、請求項１又は２に記載のモータ駆動制御装置。
4. 前記回転ムラ情報生成部は、前記回転ムラ情報を記憶する回転ムラ情報記憶部を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
5. 前記回転ムラ情報生成部は、前記回転ムラ情報と前記回転ムラ制御情報とのうち少なくとも一方を記憶する回転ムラ情報記憶部をさらに有する、請求項３に記載のモータ駆動制御装置。
6. 前記回転ムラ情報生成部は、前記回転ムラ情報を前記モータ駆動制御装置の外部に出力可能である、請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
7. 前記回転ムラ情報生成部は、前記制御回路部とともに集積化されている、請求項１から６のいずれか１項に記載のモータ駆動制御装置。
8. モータのロータの回転状態に対応する回転状態検出情報を生成する回転状態検出部と、
   目標速度信号に基づいて前記モータを駆動させるための駆動制御信号を生成する制御回路部と、
   前記駆動制御信号に基づいて、前記モータに駆動信号を出力するモータ駆動部とを備えたモータ駆動制御装置の制御方法であって、
   前記制御回路部を用いて、前記目標速度信号に基づかずに前記回転状態検出情報について演算処理を行うことにより、速度誤差や速度変動率とは異なる前記モータのフラッタ特性を示す回転ムラを測定し、前記回転ムラの測定結果に応じて回転ムラ情報を生成する回転ムラ情報生成ステップと、
   前記制御回路部を用いて、前記回転ムラ情報に基づく情報と、前記目標速度信号とに基づいて、前記モータが前記目標速度信号に対応する目標速度に追従するように、前記駆動制御信号を生成する駆動信号生成ステップとを備える、モータ駆動制御装置の制御方法。

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