JP6627574B2 - 電圧レベル検出装置、モータ駆動装置、モータ駆動システム、及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばモータの回転子の回転位相を検出するための電圧レベルを検出する電圧レベル検出装置と、上記電圧レベル検出装置を備えたモータ駆動装置と、上記モータ駆動装置とモータを備えたモータ駆動システムと、モータ駆動装置を備えた画像形成装置と、モータ駆動装置を備えた搬送装置とに関する。

連続する信号がある複数のしきい値電圧レベルに達したことを判定する機構が必要となる場合がある。例えば、モータの回転位置制御を実施する場合、モータの回転位相によって変化する入力信号と所定の位相毎に設けられたしきい値レベルに達したことを判定して、回転子の回転位相を検出する。

具体的には、回転位相の検出方法として、モータの回転子の回転位置に応じた信号レベルを有する複数のセンサ信号(磁束密度の変化に応じた信号)を利用して、回転位相情報を検出し、出力するという方法が開示される（例えば、特許文献１参照）。この方法は、複数のセンサ信号を複数の位相区間に分けて、分割された各センサ信号を、所定の位相毎に設けられたしきい値レベルと比較し、このしきい値レベルに到達したことを検出することにより、当該検出した位相を示す位相情報信号を出力する。

しかし、従来の電圧レベル検出装置では、モータの回転速度が所定の速度より速くなったときのように複数の比較器の出力が短い時間間隔で変化した場合、誤動作を起こして位置が分からなくなる問題があった。

本発明の目的は以上の問題点を解決し、従来の位相検出回路に比較して正確に位相を検出するための電圧レベルを検出することができる電圧レベル検出装置を提供することにある。

本発明の一態様に係る電圧レベル検出装置は、
所定の制御信号に基づく互いに異なる複数のしきい値レベルを有する複数の比較器であって、変化する入力信号の電圧レベルを、前記各しきい値レベルとそれぞれ比較して、前記入力信号が前記各しきい値レベルにそれぞれ到達したことを示す比較結果信号をそれぞれ発生して出力する複数の比較器と、
前記比較結果信号の変化を検出し、検出信号を出力する検出部と、
前記検出信号を受け取ってから所定時間経過後にトリガ信号を出力するトリガ信号出力部と、
前記トリガ信号を受け取ったタイミングにおける前記制御信号の値を示す遅延制御信号を出力する遅延制御信号出力部と、
前記トリガ信号を受け取ったタイミングにおける前記比較結果信号の値を示す遅延比較結果信号を出力する遅延比較結果信号出力部と、
前記遅延制御信号及び前記遅延比較結果信号を基に前記入力信号の電圧レベルを示す電圧レベル信号を出力する論理回路と、
前記電圧レベル信号及び前記比較結果信号に基づいて前記制御信号を出力する制御部と、を備えることを特徴とする。

従って、本発明によれば、従来の位相検出回路に比較して簡単な構成でかつ正確に、位相を検出するための電圧レベルを検出することができる電圧レベル検出装置を提供することができる。

本発明の実施形態１に係る画像形成装置２００の全体構成を示す模式図である。 図１の画像形成部２６０を拡大して示す模式図である。 図１の画像形成装置２００のためのモータ駆動装置１０１の構成を示すブロック図である。 図３のモータ駆動装置１０１の動作状態を示す各信号のタイミングチャートである。 本発明の実施形態２に係るモータ駆動装置１０２の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態２の変形例に係るモータ駆動装置１０２Ａの構成を示すブロック図である。 図５Ａ及び図５Ｂのモータ駆動装置１０２，１０２Ａの動作状態を示す各信号のタイミングチャートである。 図３、図５Ａ及び図５Ｂの第３の位相検出回路３０の実施例１に係る位相検出回路３０−１の構成を示す回路図である。 図３、図５Ａ及び図５Ｂの第３の位相検出回路３０の実施例２に係る位相検出回路３０−２の構成を示す回路図である。 図３、図５Ａ及び図５Ｂの第３の位相検出回路３０の動作を示す各信号のタイミングチャートである。 本発明の実施形態３に係るモータ駆動装置１０３の構成を示すブロック図である。 図９のモータ駆動部７０の構成を示す回路図である。 図１０のモータ駆動部７０の動作を示す各信号のタイミングチャートである。る。 本発明の実施形態４に係る位相検出回路３０Ａの構成を示すブロック図である。 図１２の位相検出回路３０Ａの動作を示すタイミングチャートである。 図１２のヒステリシスコンパレータ３１１，３１２の入出力特性を示すグラフである。 図１２の論理回路３１６の動作を示す真理値表である。 図１２の位相検出回路３０Ａにおける信号Ｄ［２９：１］を信号電圧Ｄ１９〜Ｄ１に簡略化して示した場合の選択信号を示すグラフである。 図１２の位相検出回路３０Ａにおける信号Ｄ［２９：１］を信号電圧Ｄ１９〜Ｄ１に簡略化して示した場合のタイミングチャートである。 図３の第１の位相検出回路１０への入力信号に対する比較結果信号を示す表である。 図３の第２の位相検出回路１２０への入力信号に対する比較結果信号を示す表である。 図３の信号選択回路２１の第１の信号選択条件を示す表である。 図３の信号選択回路２１からの選択信号Ｘの電気角と振幅割合との関係を示す表である。 図５Ａ及び図５Ｂの第１の位相検出回路１０への入力信号に対する比較結果信号を示す表である。 図５Ａ及び図５Ｂの信号選択回路２１の第２の信号選択条件を示す表である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。

実施形態１．
図１は、本発明の実施形態１に係る画像形成装置２００の全体構成を示す模式図である。まず、図１を参照して、画像形成装置２００の全体構成について説明する。画像形成装置２００は、電子写真方式を利用したタンデム型中間転写方式の画像形成装置であって、フルカラー複写機である。

図１において、画像形成装置２００は、画像読取部２５０と、画像形成部２６０と、給紙部２７０と、排紙部２８０とを備える。画像読取部２５０は、装置本体２４５の上方に配置され、原稿の画像を読み取る機能を有する。画像形成部２６０は、画像読取部２５０の下方に配置される。画像形成部２６０は、画像読取部２５０で読み取るかまたは外部機器であるパーソナルコンピュータ等から送信される画像情報（画像データ）を基に転写材の一例としての用紙に画像を形成する機能を有し、作像手段を備える。給紙部２７０は、装置本体２４５の最下部に配置され、用紙搬送路に用紙を供給する機能を、排紙部２８０は、画像形成部２６０の上方に設けられ、画像が形成された用紙を排紙する機能を、それぞれ有する。

画像読取部２５０は、それぞれ図示しない、コンタクトガラスと、光源と、結像レンズと、イメージセンサと、複数のミラー等とを備えた周知の構成である。

画像形成部２６０には、色材三原色であるイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）と、無彩色であるブラック（Ｂｋ）との計４色のトナーに対応する４つの画像形成ユニット２０１Ｙ、２０１Ｍ、２０１Ｃ、２０１Ｂｋが図１の右から左へ向けて配置される。各画像形成ユニット２０１Ｙ、２０１Ｍ、２０１Ｃ、２０１Ｂｋは、作像手段として機能し、それぞれが複数の部材や部品の組み合わせからなり、画像形成を行う。

４つの画像形成ユニット２０１Ｙ、２０１Ｍ、２０１Ｃ、２０１Ｂｋは、形成する画像の色であるトナー色が異なるだけで、内部構成は各画像形成ユニットとも共通である。それ故に、以下の説明では、説明の簡明化のため画像形成ユニット２０１Ｂｋを代表してその概要を説明する。他の画像形成ユニットでは、画像形成ユニット２０１Ｂｋにおける各部材の符号末尾に付したＢｋを、画像形成ユニット２０１ＹではＹに、画像形成ユニット２０１ＭではＭに、画像形成ユニット２０１ＣではＣに置き換えて示すに留め、その説明は省略する。

４つの画像形成ユニット２０１Ｙ、２０１Ｍ、２０１Ｃ、２０１Ｂｋの上方には、後述の各感光体ドラムに潜像を書き込む光書込ユニット６Ａが配置される。画像形成部２６０には、各画像形成ユニット２０１Ｙ、２０１Ｍ、２０１Ｃ、２０１Ｂｋで形成された画像としてのトナー像を、一旦、中間転写体の一例としての中間転写ベルト２０７上に転写する転写ユニット２０７Ａが配置される。また、画像形成部２６０は、中間転写ベルト２０７上に転写されたトナー像を用紙に一括転写する２次転写ユニット２１０Ａを有する。なお、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの色順は、図１に示した配列状態に限るものでなく、他の並び順であっても構わない。各画像形成ユニット２０１Ｙ、２０１Ｍ、２０１Ｃ、２０１Ｂｋは、装置本体２４５に対して着脱自在なプロセスカートリッジとして構成しているものでもよい。

画像形成ユニット２０１Ｂｋは、像担持体の一例としての感光体ドラム２０２Ｂｋと、帯電ローラ２０３Ｂｋと、露光２０６Ｂｋと、現像装置２０４Ｂｋと、クリーニング装置２０５Ｂｋとを備える。帯電ローラ２０３Ｂｋは、感光体ドラム２０２Ｂｋの外周表面を一様に帯電させる帯電手段又は帯電装置としての機能を有する。露光２０６Ｂｋは、一様帯電処理された各感光体ドラム２０２Ｂｋの外周表面に静電潜像を形成するためのレーザ光でなるものである。現像装置２０４Ｂｋは、感光体ドラム２０２Ｂｋ上に光書込ユニット２０６Ａで形成された静電潜像を対応する色のトナーで単色のトナー像に可視像化する現像手段としての機能を有する。クリーニング装置２０５Ｂｋは、感光体ドラム２０２Ｂｋの外周面に転写後も残留する転写残トナー等をクリーニングして回収するクリーニング手段としての機能を有する。

感光体ドラム２０２Ｂｋは、図２に示す駆動手段としてのドラム駆動モータ２３２によって図１の正面視で時計回りに回転駆動される。各画像形成ユニット２０１Ｙ、２０１Ｍ、２０１Ｃ、２０１Ｂｋの配置は、各感光体ドラム２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｂｋの回転軸が平行になるように、かつ、中間転写ベルト２０７の図中矢印で示す移動方向に沿って所定のピッチで順に配列される。

光書込ユニット２０６Ａは、それぞれ図示しない、レーザダイオード等の光源、走査用の回転多面鏡、ポリゴンモータ、走査レンズ（ｆθレンズ）等の走査光学系などを備える。光書込ユニット２０６Ａは、画像読取部２５０やパソコン、外部スキャナなどから入力される画像情報に基づいて各感光体ドラム２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｂｋの外周表面にレーザ光を走査しながら照射することで露光する。これにより、各感光体ドラム２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｂｋ上に各色に対応した静電潜像が形成される。

現像装置２０４Ｂｋは、二成分現像方式の現像装置であり、現像容器の内部にはブラック色のトナーと磁性キャリアとからなる現像剤が収容される。現像装置２０４Ｂｋは、感光体ドラム２０２Ｂｋに対向して帯電したトナーを感光体ドラム２０２Ｂｋに付着させる現像ローラ４ａ、現像剤を搬送して撹拌するスクリュー（図示せず）、トナー濃度センサ（図示せず）等を有する。現像ローラ２０４ａは、外側の回転自在のスリーブと内側に固定された磁石とを備える。また、現像装置２０４Ｂｋの上部には、現像装置２０４Ｂｋに連通して交換可能なトナーを収容しトナーを現像装置２０４Ｂｋ内に供給するトナー補給容器２１２Ｂｋが配置される。トナー濃度センサの出力に応じて、トナー補給容器２１２Ｂｋよりトナーが補給される。なお、トナー補給容器２１２Ｂｋは、ここでは直接現像容器内にトナーを搬送する構成を示したが、装置本体内に補給経路を設けて現像容器にトナーを補給する構成でもよい。

クリーニング装置２０５Ｂｋは、感光体ドラム２０２Ｂｋの外周表面に付着した残留トナーや異物を掻き取り除去するクリーニングブレード２０５ａと、除去された残留トナー等を収納する収納容器２０５ｂ等とを備える。クリーニングブレード２０５ａにより除去され収納容器２０５ｂに溜められた残留トナー等は、収納容器２０５ｂに配設された図示しない搬送コイルやスクリューなどで搬送され、図示しない廃トナー収納部に収納される。

転写ユニット２０７Ａは、中間転写ベルト２０７と、２つの支持ローラ２１１ａ、２１１ｂと、４つの１次転写ローラ２０８Ｙ、２０８Ｃ、２０８Ｍ、２０８Ｂｋと、２次転写ローラ２１０等とを備え、中間転写方式の転写装置である。中間転写ベルト２０７は、各感光体ドラム２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｂｋにそれぞれ対向して配置され、所定の方向である図１の矢印方向に後述する中間転写体駆動手段としての図２に示すベルト駆動モータ２３３によって走行されて回転駆動される。中間転写ベルト２０７は、各感光体ドラム２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｂｋで形成されたトナー像を重ね合わせて転写するように搬送する無端状ベルトで形成されており、中間転写体の一例として機能する。

２つの支持ローラ２１１ａ、２１１ｂは、中間転写ベルト２０７を走行・回転可能に支持して張架（張力がかかった状態で掛け渡すことを意味する）する部材である。支持ローラ２１１ａは、図２に示すベルト駆動モータ２３３に接続された駆動ローラとなっており、中間転写ベルト２０７を図中矢印方向に回転駆動させる。支持ローラ２１１ｂは、従動ローラである。中間転写ベルト２０７を挟んで支持ローラ２１１ａと対向する位置には、２次転写ローラ２１０が配設（配置して設けること、または位置を決めて設けることを意味する。以下同じ）される。なお、２次転写ユニット２１０Ａとは、中間転写ベルト２０７を挟んで駆動ローラである支持ローラ２１１ａと対向する位置に配設された２次転写ローラ２１０の装置部分を指す。

支持ローラ２１１ａ近傍の中間転写ベルト２０７上には、中間転写ベルト２０７の外周表面に付着した残留トナー成分や外添剤成分あるいは異物を清掃するベルトクリーニング装置２０９が設けられている。ベルトクリーニング装置２０９は、中間転写ベルト２０７移動方向に対してカウンタとなるように当接して配設されたクリーニングブレード２０９ａを有する。ベルトクリーニング装置２０９はまた、中間転写ベルト２０７を挟んでクリーニングブレード２０９ａに対向配置された金属製クリーニング対向ローラ２０９ｃを有する。クリーニングブレード２０９ａにより除去された残留トナー等は搬送コイル２０９ｂなどで搬送され、図示しない廃トナー収納部に収納される。

１次転写ローラ２０８Ｙ、２０８Ｃ、２０８Ｍ、２０８Ｂｋは、各感光体ドラム２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｂｋから中間転写ベルト２０７上にトナー像を転写する１次転写部として機能する。４つの１次転写ローラ２０８Ｙ、２０８Ｃ、２０８Ｍ、２０８Ｂｋは、それぞれ、中間転写ベルト２０７を挟んで各感光体ドラム２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｂｋに対向配置されていて、１次転写部としての１次転写ニップ部を形成するよう構成される。１次転写ローラ２０８Ｙ、２０８Ｃ、２０８Ｍ、２０８Ｂｋは、接触印加方式の転写バイアス（転写電圧）印加手段として機能し、それぞれ図示しないバイアス電源に接続され、１次転写バイアスを中間転写ベルト２０７の裏面（内周面）から印加可能に構成される。なお、印加とは、電圧などを加えることを意味する。

２次転写ローラ２１０は、図示しない付勢手段により付勢（勢いを増加することを意味する）されて支持ローラ２１１ａの外周において中間転写ベルト２０７に圧接され、中間転写ベルト２０７との間に２次転写ニップ部を形成するよう構成された従動ローラである。２次転写ローラ２１０は、２次転写バイアス印加手段となっていて、転写するトナー像とは逆極性の転写バイアスが印加される。このように中間転写ベルト２０７との間に２次転写ニップ部を形成する２次転写ローラ２１０は、中間転写ベルト２０７上のトナー像を用紙に一括転写する２次転写部２１０ａを構成している。支持ローラ２１１ｂ上の中間転写ベルト２０７の近傍には、中間転写ベルト２０７上に転移したトナーの付着量及び各色の位置を測定して画像濃度や位置合わせの調整に使用する画像濃度センサ２１６が配設される。画像濃度センサ２１６は、正反射と拡散反射方式を組み合わせたものである。

２次転写ユニット２１０Ａの上方には、通常搬送路２２９を搬送されてくる用紙Ｐを加熱定着する定着手段としての定着ユニット２１３が配置される。定着ユニット２１３は、定着ローラ２１４と、これに対向し圧接（加圧接触させることを意味する）する加圧ローラ２１５とを有する。定着ローラ２１４の内側には、ハロゲンヒータなどの熱源が配設されていて、定着ローラ２１４の外周表面が所定の温度となるように、図示しない電源から前記ハロゲンヒータへ電力が供給される。用紙の上のトナー像は、定着ローラ２１４と加圧ローラ２１５との圧接部である定着ニップ部にて定着ローラ２１４からの熱と共に圧力が加えられることにより、トナー像が用紙Ｐに溶融付着して加熱定着される。用紙は定着ニップ部により送り出され、搬送ローラ対へ搬送される。

給紙部２７０は、用紙Ｐを収容し、装置本体２４５から引き出し可能な給紙カセット２１７ａ、２１７ｂと、収容された用紙Ｐに上方から所定圧で圧接し送り出す給紙ローラ２１８と、送り出された用紙Ｐを１枚ずつに分離する分離ローラ２１９などが備えられている。操作部（図示せず）により指示された信号に基づいて、制御部２３５が給紙部２７０の駆動部を制御することで、給紙カセット２１７ａ、２１７ｂにそれぞれ収容される用紙Ｐを給紙ローラ２１８等で通常搬送路２２９に送り出すようになっている。給紙カセット２１７ａ、２１７ｂには、転写材（シート）搬送方向と直交する転写材の幅方向のサイズの異なる所定の用紙Ｐが収容される。以下、例えば給紙カセット２１７ａにはＡ５サイズの用紙Ｐが、給紙カセット２１７ｂにはＡ４サイズの用紙Ｐが、それぞれ収容されるものとして説明する。また、給紙部２７０には、搬送可能な所定のサイズの範囲内の任意の用紙を載置する手差トレイ２２２と、この用紙を送り出す給紙ローラ２２３とが設けられている。給紙部２７０では、手差トレイ２２２に載置された用紙を、給紙ローラ２２３を回転駆動させることにより通常搬送路２２９に送り出せるようになっている。

排紙部２８０は、第１排紙トレイ２４０と、排紙ローラ対２２４ａ、２２４ｂなどを有する。第１排紙トレイ２４０は、前述の光書込ユニット２０６Ａと画像読取部２５０との間の排紙空間下方の装置本体２４５に斜面で形成された部位に形成される。排紙ローラ対２２４ａ、２２４ｂは、定着ユニット２１３を通過した用紙を通常搬送路２２９から第１排紙トレイ２４０に排紙（排出）するものである。また、第１排紙トレイ２４０の上方近傍には、第２排紙トレイ２４１と、排紙ローラ対２２５などを有する。第２排紙トレイ２４１は、ファクシミリ受信等によって画像形成された用紙を排紙すると共に、用紙を表裏反転するためのスイッチバック搬送路を兼ねている。排紙ローラ対２２５は、上記した用紙を排紙する第２排紙トレイ２４１に排紙（排出）するものである。排紙ローラ対２２５は、駆動ローラと従動ローラとからなり、用紙の第１面を反転する反転手段として機能する。排紙ローラ対２２５は、正逆転可能に構成されており、図示しない正逆回転可能なモータによって回転駆動される。

通常搬送路２２９から分岐して排紙ローラ対２２４ａ、２２４ｂに至る排紙路と通常搬送路２２９との分岐部には、切替爪２２６ａが配設される。また、切替爪２２６ａ配置部よりも上方の通常搬送路２２９と両面搬送路２３０との合流部には、切替爪２２６ｂが配設される。切替爪２２６ａ、２２６ｂの先端部は、図示しない付勢手段としてのバネと駆動手段としてのソレノイドとの組み合わせにより、片面印刷モードまたは両面印刷モードに応じて所定のタイミングでその揺動位置を切り替えられるように構成される。

装置本体２４５内には、画像形成装置２００の制御を行う制御部２３５と、温度及び相対湿度を検知する温湿度検知手段としての温湿度センサ２４２が配設される。

次に、用紙の搬送路及び搬送手段について説明する。搬送路は、装置本体２４５の下部に設けられた給紙部２７０から装置本体２４５の上部に設けられた排紙部２８０へ下から上に向けて搬送する縦搬送方式（縦パス方式）の通常搬送路２２９と、両面印刷のために用紙を反転させる両面搬送路２３０とからなる。これらの搬送路２２９、２３０は、切替爪２２６ｂで切り替え可能となっている。切替爪２２６ｂで両面搬送路２３０へ案内され、排紙ローラ対２２５で第２排紙トレイ２４１上方へ運ばれた用紙は排紙ローラ対２２５が反転することによりスイッチバック式に反転される。次いで、両面搬送路２３０を経由して一対のレジストローラ２２１手前の通常搬送路２２９へ搬送される仕組みとなっている。

通常搬送路２２９、両面搬送路２３０には、最小用紙サイズに応じた間隔で複数の搬送ローラ対２２０、２２８ａ、２２８ｂ、２２８ｃが設けられ、これらの搬送ローラ対で用紙を挟持しながら回転することで搬送する仕組みとなっている。通常搬送路２２９には、２次転写部２１０ａ（２次転写ニップ部）の下方にレジストローラ２２１が設けられており、このレジストローラ２２１により図示しない制御手段からの指令に基づいて２次転写部２１０ａへ用紙を搬送するタイミングが調整される。

図３は図１の画像形成装置２００のためのモータ駆動装置１０１の構成を示すブロック図である。図３において、モータ駆動装置１０１は、モータＭ１の回転子の周囲にその回転角の検出のために設けられた磁気センサ（以下、センサという。）Ｓ１〜Ｓ３（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）からの各差動センサ信号（Ｕ１，Ｕ１−；Ｖ１，Ｖ１−；Ｗ１，Ｗ１−）がセンサＩＣ内の信号増幅回路５０により増幅されたセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に基づいて、モータＭ１の位相情報を検出して出力する装置である。モータ駆動装置１０１は第１の位相検出回路１０と、第２の位相検出回路１２０と、位相分割回路２０と、信号選択回路２１と、第３の位相検出回路３０と、信号合成回路４０とを備えて構成される。

図３において、センサＳ１〜Ｓ３（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）からの各差動センサ信号（Ｕ１，Ｕ１−；Ｖ１，Ｖ１−；Ｗ１，Ｗ１−）はそれぞれ、３個の増幅器５１，５２，５３を備えて構成される信号増幅回路５０により増幅されかつシングルエンド信号に変換される。変換された信号は第１の位相検出回路１０、第２の位相検出回路１２０及び信号選択回路２１に入力される。図１５は図３の第１の位相検出回路１０への入力信号に対する比較結果信号を示す表である。第１の位相検出回路１０は３個の比較器１１，１２，１３を備えて構成される。第１の位相検出回路１０は、各比較器１１，１２，１３はそれぞれ図１５に示すように、入力される各差動センサ信号の振幅を所定の基準レベルＲｅｆと比較して、ハイ（Ｈｉ）レベル又はロー（Ｌｏｗ）レベルを有する比較結果信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を発生して信号合成回路４０に出力する。ここで、第１の位相検出回路１０からの比較結果信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２は、所定の位相を有する第１の位相情報信号ｐｈＡとなる。

また、第２の位相検出回路１２０は３個の比較器１２１，１２２，１２３とを備えて構成され、各比較器１２１，１２２，１２３はそれぞれ図１６に従って、２値の比較結果信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３を発生して位相分割回路２０及び信号合成回路４０に出力する。ここで、第２の位相検出回路１２０からの比較結果信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３はそれぞれ所定の位相を有する第２の位相情報信号ｐｈＢとなる。

また、位相分割回路２０は、前記比較結果信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３に基づいて、所定の位相区間を持った区間に分割された信号選択信号を発生して信号選択回路２１に出力する。ここで、信号選択回路２１には、前述のセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１も入力されており、位相分割回路２０からの信号選択信号に基づき、以下に詳述するように適切な信号を選択して選択信号Ｘとして第３の位相検出回路３０に出力する。

さらに、第３の位相検出回路３０は、主として、複数Ｎ−１個の電圧源３２−１〜３２−（Ｎ−１）と、複数Ｎ個の位相検出器３１−１〜３１−Ｎを備えて構成される。第３の位相検出回路３０は、選択信号Ｘを複数Ｎ−１個の電圧源３２−１〜３２−（Ｎ−１）により生成された複数のしきい値レベルと比較することでモータＭ１が所定の角度を回転したことを知り得る第３の位相情報信号ｐｈＣとして信号合成回路４０に出力する。次いで、信号合成回路４０は、当該位相情報信号ｐｈＣと、上述の第１の位相情報信号ｐｈＡとを合成して、合成後の第２の位相情報信号ｐｈＢを出力する。前述の所定のしきい値レベルとは、回転角度センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３の信号振幅に応じたレベルを指し、予め設定されるものとする。

図４は図３のモータ駆動装置１０１の動作状態を示す各信号のタイミングチャートである。図４において、センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３からの差動センサ信号の非反転信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１を正弦波（これに代えて、正弦波に実質的に同一な、準じた波形であってもよい。）で表しており、センサＳ１〜Ｓ３を電気角１２０°間隔で配置されており、差動センサ信号の反転信号Ｕ１−，Ｖ１−，Ｗ１−はそれぞれの正弦波の逆相をなすように構成される。

第１の位相検出回路１０を用いれば、差動センサ信号（Ｕ１，Ｕ１−；Ｖ１，Ｖ１−；Ｗ１，Ｗ１−）のそれぞれ振幅中心レベル（コモンレベル）と比較した結果として比較結果信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を得る。また、第２の位相検出回路１２０を用いれば、比較結果信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３は図１６に示すように、センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１のそれぞれの比較結果として得る。

さらに、位相分割回路２０は、比較結果信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３信号のそれぞれの切り換わりエッジとエッジの区間において位相分割を行っており、その所定位相分割区間において、例えば図４では、図１７に従って選択信号Ｘを選択的に切り換えて得る。図４から明らかなように、各選択信号Ｘを図４の下段の太線で示す。各選択信号Ｘは正弦波位相−３０°〜３０°又は１５０°〜２１０°の直線性の高い６０°区間に分割される。すなわち分割された位相区間は電気角６０°に相当する。さらに、図４中の選択信号Ｘに水平線が示されるが、これは前述の所定のしきい値レベルであり、選択信号Ｘが所定のしきい値レベルに達した際にパルスエッジを出力するようにしている。例えば、選択信号Ｘの電気角−３０°から３０°の間を７．５°毎に８分割にする場合、振幅と電気角の関係は図１８の通りとなる。ただし、選択されたセンサ信号のコモンレベルを０とし、電気角９０°の振幅を１としている。図１８に従って、選択信号Ｘの正弦波振幅に対しての各割合で所定のしきい値レベルを決定する。なお、電気角−３０°、３０°は第２の位相情報信号ｐｈＢが使用可能であるし、電気角０°は第１の位相情報信号ｐｈＡが使用可能であるため必ずしも第３の位相検出回路３０の所定のしきい値レベルとして必要ではない。

図７Ａは図３、図５Ａ及び図５Ｂの第３の位相検出回路３０の実施例１に係る位相検出回路３０−１の構成を示す回路図である。図７Ａにおいて、位相検出回路３０−１は、３つの電圧源４３，４４，４５と、互いに直列に接続された複数２Ｎ個の抵抗４７−Ｎ〜４７−１，４８−１〜４８−Ｎと、複数２Ｎ個の比較器４１−Ｎ〜４１−１，４２−１〜４２−Ｎとを備えて構成される。位相検出回路３０−１は、選択信号Ｘの信号振幅を複数のしきい値レベルと比較して位相検出信号ｐｈＣ（ｐｈ（Ｎ）−〜ｐｈ（１）−，ｐｈ（１）＋〜ｐｈ（Ｎ）＋）を発生して出力する。図７Ａにおいて、電圧源４４の電圧ＶＲ１レベルは正弦波の振幅中心（コモン）レベルであり、電圧源４５，４３の電圧ＶＲ２レベル、電圧ＶＲ０レベルはそれぞれ正弦波振幅上限及び下限レベルに対応したレベルとなっている。電圧ＶＲ１レベルを中心に電気角に応じた振幅割合間隔で分圧されたレベルと選択信号Ｘが比較される。選択信号Ｘが単調増加、又は単調減少することで、順番に位相検出信号ｐｈＣが切り換わって出力される。

次いで、信号合成回路４０は、第１の位相情報信号ｐｈＡと、第２の位相情報信号ｐｈＢと、第３の位相情報信号ｐｈＣとを合成して、少なくとも１つのデジタル信号を生成してモータ制御信号として出力する。

以上説明したように、本実施形態によれば、選択信号Ｘを電気角に応じた振幅レベルに達するたびに出力される信号を用いることにより、第１の位相情報信号ｐｈＡで得られる位相情報信号数以上の位相データを得ることが可能となる。図１８では電気角７．５°毎の位相情報を得る手段を示しており、一例である。その他の例としては、電気角６°毎の振幅割合に区切れば位相情報は６°毎の倍の位相情報を得ることになるし、３°毎に区切れば７．５°毎の２．５倍の位相情報を得ることが可能である。

図４において、選択信号Ｘは各センサ信号の正弦波の−３０度から３０度の区間又は１５０度から２１０度区間となっており位相区間が切り換わり選択されたセンサ信号が変化しても連続した信号となっており、図７Ａで示される第３の位相検出回路３０からの比較結果信号である第３の位相情報信号ｐｈＣは隣り合う信号が順番に切り換わるため、最終的な合成信号はグレイコードとなすことが可能となっている。

実施形態２．
図５Ａは本発明の実施形態２に係る、図１の画像形成装置２００のためのモータ駆動装置１０２の構成を示すブロック図である。実施形態２に係るモータ駆動装置１０２は、実施形態１に係るモータ駆動装置１０１に比較して、信号増幅回路５０を設けないことを特徴としている。すなわち、センサ信号がシングルエンド信号ではなく差動信号のままであり、センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）からの差動センサ信号（Ｕ１，Ｕ１−；Ｖ１，Ｖ１−；Ｗ１，Ｗ１−）がそのまま出力されて第１の位相検出回路１０、第２の位相検出回路１２０及び信号選択回路２１に入力される。ここで、第１の位相検出回路１０において、比較器１１にはセンサ信号Ｕ１，Ｕ１−が入力され、比較器１２にはセンサ信号Ｖ１，Ｖ１−が入力され、比較器１３にはセンサ信号Ｗ１，Ｗ１−が入力されてそれぞれ位相検出される。また、第２の位相検出回路１２０においては、各センサ信号どうしの比較結果であるため、必ずしも差動信号を入力する必要はなく、各差動センサ信号の片側信号のみを入力してもよい。

図５Ｂは本発明の実施形態２の変形例に係る、図１の画像形成装置２００のためのモータ駆動装置１０２Ａの構成を示すブロック図である。実施形態２の変形例に係るモータ駆動装置１０２Ａは、実施形態２に係るモータ駆動装置１０２に比較して、センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３の出力端において、入出力信号がともに差動信号である増幅器５１ａ，５２ａ，５３ａを備えた信号増幅回路５０ａを備える。センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）からの各差動センサ信号（Ｕ１，Ｕ１−；Ｖ１，Ｖ１−；Ｗ１，Ｗ１−）を一旦信号増幅回路５０ａにより増幅して差動センサ信号（Ｕ１，Ｕ１−，Ｖ１，Ｖ１−，Ｗ１，Ｗ１−）を得る。そして、差動センサ信号（Ｕ１，Ｕ１−，Ｖ１，Ｖ１−，Ｗ１，Ｗ１−）は第１の位相検出回路１０、第２の位相検出回路１２０及び信号選択回路２１に入力される。実施形態２とその変形例でどちらも作用効果は変わらないが、信号増幅回路５０ａはセンサ信号を均一化する点で使い勝手がよい。

ここで、信号増幅回路５０ａの役割について以下説明する。センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）からの差動センサ信号はコモンレベルや振幅レベルが均一ではないことが多い。また、その振幅レベルは電気的に非常に小さいレベルであることも多い。それらのレベルが均一で振幅が大きければ大きいほど第３の位相検出回路３０から所定の回転角を狙った出力信号が実際の回転子の回転角に近い値を示すことになる。つまり、センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３からの差動センサ信号が均一でなかった場合において、信号増幅回路５０ａにおいてコモンレベルの調整、振幅レベルの調整及び増幅することが目的である。

従って、使い勝手のよい図５Ｂの実施形態２の変形例の動作について主として以下に説明する。前述したように、増幅した差動センサ信号（Ｕ１，Ｕ１−，Ｖ１，Ｖ１−，Ｗ１，Ｗ１−）が第１の位相検出回路１０、第２の位相検出回路１２０及び信号選択回路２１に入力されている。ここで、第１の位相検出回路１０は例えば図１９に示すように、入力条件によって、ハイレベル又はローレベルを有する比較結果信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を出力する。ここで、第１の位相検出回路１０からの比較結果信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２はそれぞれ所定の位相を有する第１の位相情報信号ｐｈＡとなり、信号合成回路４０に出力される。また、第２の位相検出回路１２０は、入力されたセンサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に基づいて、例えば前述の図１６に従って、２値の比較結果信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３として出力する。第２の位相検出回路１２０からの比較結果信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３はそれぞれ所定の位相を有する第２の位相情報信号ｐｈＢとなる。

また、比較結果信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２と比較結果信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３は位相分割回路２０にも入力され、位相分割回路２０は、前記各入力信号に基づいて所定の位相区間を有する区間に分割して得られた結果の信号を信号選択回路２１に出力する。信号選択回路２１には、前述した差動センサ信号Ｕ１，Ｕ１−，Ｖ１，Ｖ１−，Ｗ１，Ｗ１−も入力されており、位相分割回路２０からの出力信号に基づき、詳細後述するように所定の適切な信号が選択される。次いで、信号選択回路２１からの選択信号Ｘは、第３の位相検出回路３０に入力され、第３の位相検出回路３０は、選択信号Ｘが所定のしきい値レベルに到達する。これにより、モータが所定の角度を回転したことを知り得る位相情報として出力される複数の位相検出信号を第３の位相情報信号ｐｈＣとして信号合成回路４０に出力する。信号合成回路４０は、第１の位相情報信号ｐｈＡと、第２の位相情報信号ｐｈＢと、第３の位相情報信号ｐｈＣとを合成して、第１の位相情報信号ｐｈＡよりも多くの位相情報を有する合成位相情報信号Ｐｈｓｙｎを得て、モータ駆動制御信号として用いる。ここで、前述の所定のしきい値レベルとは、回転角度センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３の信号振幅に応じたレベルを指し、予め設定されるものとする。

図６は図５Ａ及び図５Ｂのモータ駆動装置１０２，１０２Ａの動作状態を示す各信号のタイミングチャートである。差動センサ信号（Ｕ１，Ｕ１−；Ｖ１，Ｖ１−；Ｗ１，Ｗ１−）は、モータＭ１の回転子の回りを電気角１２０°間隔で配置されたセンサＳ１，Ｓ２，Ｓ３からの信号であり、回転子の磁束密度に応じた正弦波をそれぞれの位相は１２０°のずれを有して出力される。ここで、第１の位相検出回路１０において、
（１）センサ信号Ｕ１とセンサ信号Ｕ１−との比較結果として比較結果信号Ｕ２を得て、
（２）センサ信号Ｖ１とセンサ信号Ｖ１−との比較結果として比較結果信号Ｖ２を得て、
（３）センサ信号Ｗ１とセンサ信号Ｗ１−との比較結果として比較結果信号Ｗ２を得ている。さらに、第２の位相検出回路１２０において、センサ信号Ｕ１，Ｖ１，Ｗ１に基づいて図１６のように比較することにより、比較結果信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３を得ている。なお、第２の位相検出回路１２０において、センサ信号Ｕ１−，Ｖ１−，Ｗ１−に基づいて同様に比較しても同様の比較結果信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３を得ることができる。第２の位相検出回路１２０は、比較結果信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２及び比較結果信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３のそれぞれの切り換わりエッジとエッジの区間において位相分割を行う。第２の位相検出回路１２０はその所定位相分割区間において、例えば図７では、図２０の入力条件に従って選択信号Ｘを選択的に切り換えて発生している。従って、分割位相は電気角において３０度で分割区間境界において連続した選択信号Ｘを得ることができる。正弦波において、１５０度から１８０度、０度から３０度の区間は非常に直線性が高く第３の位相検出回路３０において、位相レベルを検出するのに非常に有利となる。

図７Ｂは図３、図５Ａ及び図５Ｂの第３の位相検出回路３０の実施例２に係る位相検出回路３０−２の構成を示す回路図である。実施例２に係る位相検出回路３０−２は、実施例１に係る図５Ａの位相検出回路３０−１に比較して、電圧源４４及び比較器４２−１よりも下側の回路を削除したことを特徴とする。当該実施例２によれば、図５Ｂに図示したように、第２の位相検出回路３０−２における所定のしきい値レベル数が半分となっても、実施例１に係る位相検出回路３０−１と同様の作用効果が得られ、モータ駆動装置１０２，１０２Ａの装置規模が縮小できる。

次いで、第３の位相検出回路３０からの位相情報信号ｐｈＣと、第１の位相検出回路１０及び第２の位相検出回路１２０からの各位相情報信号ＰｈＡ，ｐｈＢとを合成して２相のデジタル信号を出力する信号合成回路４０の一例について以下に説明する。

図８は図３、図５Ａ及び図５Ｂの第３の位相検出回路３０の動作を示す各信号のタイミングチャートである。図８では、図４の選択信号Ｘと、電気角３０°区間を５等分するようにＬＶ（１）〜ＬＶ（４）の所定のしきい値レベルを有する第３の位相検出回路３０からの第３の位相情報信号ｐｈＣを位相情報信号ｐｈ（１）〜ｐｈ（４）とした場合を示している。信号合成回路４０は、２種類の出力デジタル信号ＯＵＴ１，ＯＵＴ２を出力する。信号合成回路４０は、位相情報信号ｐｈ（１），ｐｈ（３），比較結果信号Ｕ３，Ｖ３，Ｗ３を合成してその合成信号を出力デジタル信号ＯＵＴ１として出力する。次いで、位相情報信号ｐｈ（２），ｐｈ（４），比較結果信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２を合成してその合成信号を出力デジタル信号ＯＵＴ２として出力する。これにより、光学エンコーダを備えなくとも周期１／４位相差を有するエンコーダ信号を簡単に得ることが可能となる。

実施形態３．
図９は本発明の実施形態３に係る、図１の画像形成装置２００のためのモータ駆動装置（モータ駆動システム）１０３の構成を示すブロック図である。モータ駆動装置１０３は、図９に示すように、図５Ｂの実施形態２の変形例に係るモータ駆動装置１０２Ａに比較して、
（１）モータＭ１の回転子を回転駆動させるために駆動電流を複数のモータコイルに選択的に流すためのモータ駆動部７０と、
（２）第２の位相情報信号ｐｈＢに基づいてＰＷＭ信号を発生してモータ駆動部７０に出力するモータコントローラ６０と
を備えたことを特徴としている。それ以外の構成は実施形態２の変形例と同様であり、その説明を省略する。

図１０は図９のモータ駆動部７０の構成を示す回路図である。図１０において、モータ駆動部７０は、プリドライバ８０と、ドライバ９０とを備えて構成される。例えばブラシレスＤＣモータであるモータＭ１を駆動するための３相コイルを、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相とし、それぞれのコイルはモータＭ１内でＹ結線される。ここで、メインドライバ９０は、それぞれのコイルの他端には電源側に接続されたハイサイドスイッチ素子９１，９３，９５と、接地側に接続されたローサイドスイッチ９２，９４，９６とを備えて構成される。さらに、各相のスイッチ素子９１〜９６を駆動するためのスイッチ制御信号ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬが前段のプリドライバ８０より出力される。プリドライバ８０は、駆動相コントローラ８１と３個の駆動増幅器８２，８３，８４とを備えて構成される。スイッチ制御信号ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬは対をなしており、駆動相コントローラ８１は、ＰＷＭデューティサイクルで同期整流動作する相、ローサイドのみオンする相、ハイ／ロー共にオフする相のいずれかの状態に振り分けるために設けられる。スイッチ制御信号ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬはモータコントローラ６０によって決定されたデューティサイクルのＰＷＭ信号に従って、同期整流相を駆動する。ここで、前述の各相を各状態、すなわちＰＷＭ同期整流駆動、ローサイドオン、両サイドオフの状態に振り分ける。このためにモータＭ１の回転子付近に配置された位置情報取得のための磁気センサＳ１〜Ｓ３からのセンサ信号に基づいて生成された位相情報信号Ｕ２，Ｖ２，Ｗ２の信号論理によって定めることによってモータＭ１を回転駆動している。

図１１は図１０のモータ駆動部７０の動作を示す各信号のタイミングチャートである。図１１では、各相のセンサ信号の信号論理における各状態切り換え例を示しており、ブラシレスＤＣモータを駆動する方法として一般的な駆動方法である。

モータコントローラ６０は回転しているモータＭ１のできるだけ正確な位相・位置情報に基づいて、前述のＰＷＭ信号の然るべきデューティサイクルを制御し、ＰＷＭ信号をモータ駆動部７０に出力する。なお、モータコントローラ６０を設けず、ＰＷＭ信号の代わりに駆動制御電圧をモータ駆動部７０に入力し、モータ駆動部７０内においては入力された駆動制御電圧を一定のフレーム周期を有する三角波によって比較してＰＷＭ信号を生成するようにしてもよい。

図９のモータ駆動装置１０３において、特徴的なことは、ブラシレスモータ駆動に必要な相切り換え用のセンサＳ１，Ｓ２，Ｓ３を、実施形態１、２で説明した複数の位相情報を持つセンサと共通で使用していることにある。さらに、第１の位相検出回路１０をも共通化していることにある。つまり、従来あるセンサ信号を利用しているため多数の位相情報を得るために追加センサなしに実現することができる。

実施形態４．
図１２は本発明の実施形態４に係る、電圧レベル検出装置を備えた第３の位相検出回路（以下、位相検出回路という。）３０Ａの構成を示すブロック図である。図１３は図１２の位相検出回路３０Ａの動作を示すタイミングチャートである。図１４Ａは図１２のヒステリシスコンパレータ（比較器；以下、コンパレータという。）３１１，３１２の入出力特性を示すグラフである。図１４Ｂは図１２の論理回路３１６の動作を示す真理値表である。なお、図１４Ｂにおいて「０ｘ」は１６進数表示を表す。図１４Ｃは図１２の位相検出回路３０Ａにおける信号Ｄ［２９：１］を信号電圧Ｄ１９〜Ｄ１に簡略化して示した場合の選択信号を示すグラフである。図１４Ｄは図１２の位相検出回路３０Ａの動作を示す別のタイミングチャートである。以下、図１２〜図１４Ｄを参照して図１２の位相検出回路３０Ａの構成、動作及び作用効果について説明する。

図１２において、位相検出回路３０Ａはモータ駆動装置１０１，１０２，１０２Ａ，１０３のための位相検出回路３０の変形例であって、例えば画像形成装置２００のモータＭ１の回転子の回転位相を検出するために設けられる。位相検出回路３０Ａは特に、図３などの信号選択回路２１からのモータの回転位相を示し連続的に変化する信号選択信号Ｘをそれぞれ互いに異なる基準電圧（しきい値レベル）と比較する２つのコンパレータ３１１，３１２を備える。ここで、コンパレータ３１１，３１２の出力信号の変化を示す変化信号に基づいてコンパレータ３１１，３１２の基準電圧（しきい値レベル）を切り替え、基準電圧の制御信号ＤＡ＿ＳＷ［２９：１］を遅延させた信号でラッチすることを特徴とする。なお、本実施形態では、例えば図３の第１の位相検出回路１０及び信号合成回路４０を備えることなく、位相検出情報信号ＥＮＣＡ，ＥＮＣＢを生成することができ、実施形態１等に比較して回路構成を簡単化でき、しかも正確にモータ位相を検出できる。

図１２において、位相検出回路３０Ａはアナログ回路４０１とデジタル回路４０２とを備えて構成される。アナログ回路４０１は、コンパレータ３１１，３１２と、遅延回路（トリガ信号出力部）３２１と、基準電圧源３２２と、例えば３０個の抵抗Ｒと、例えば２９個のスイッチＳＷ１〜ＳＷ２９とを備える。デジタル回路４０２は、制御回路（制御部）３１０と、制御回路（検出部）３２０と、遅延型フリップフロップ（遅延比較結果信号出力部）３１３，３１４と、遅延型フリップフロップ（遅延制御信号出力部）３１５−１〜３１５−２９と、論理回路３１６と、演算回路３１７とを備える。

アナログ回路４０１において、基準電圧源３２２の基準電圧Ｖｄａを例えば３０個の抵抗Ｒを用いて例えば２９個の電圧Ｄ１〜Ｄ２９を発生する。奇数番号の電圧Ｄ１，Ｄ３，…，Ｄ２９はそれぞれスイッチＳＷ１，ＳＷ３，…，ＳＷ２９を介してコンパレータ３１１の非反転入力端子に基準電圧ＤＡＡとして入力される。偶数番号の電圧Ｄ２，Ｄ４，…，Ｄ２８はそれぞれスイッチＳＷ２，ＳＷ４，…，ＳＷ２８を介してコンパレータ３１２の非反転入力端子に基準電圧ＤＡＢとして入力される。コンパレータ３１１，３１２の各反転入力端子には例えば図３の信号選択回路２１からの選択信号Ｘが入力される。コンパレータ３１１，３１２は、ＬレベルからＨレベルへのしきい値Ｖｔｈと、ＨレベルからＬレベルへのしきい値Ｖｔｈ−Ｖａを有し、ヒステリシス遅延時間ｔｈを有するヒステリシス特性を有する。スイッチＳＷ１〜ＳＷ２９は制御回路３１０からの制御信号ＤＡ＿ＳＷ［２９：１］に基づいて互いに隣接する２つのスイッチのみをオンする。

図１２のデジタル回路４０２において、フリップフロップ３１３は遅延回路３２１からのトリガパルス信号ＤＡ＿ＳＷ＿ＰＬＵＳ＿Ｄ（トリガ信号）を受け取ったタイミングにおける比較結果信号ＳＬＩＣＥ＿Ａを信号Ａとして出力する。フリップフロップ３１４は遅延回路３２１からのトリガパルス信号ＤＡ＿ＳＷ＿ＰＬＵＳ＿Ｄ（トリガ信号）を受け取ったタイミングにおける比較結果信号ＳＬＩＣＥ＿Ｂを信号Ｂとして出力する。フリップフロップ３１５−１〜３１５−２９は遅延回路３２１からのトリガパルス信号ＤＡ＿ＳＷ＿ＰＬＵＳ＿Ｄ（トリガ信号）を受け取ったタイミングにおける制御信号ＤＡ＿ＳＷ［２９：１］を信号Ｃとして出力する。

論理回路３１６は入力される信号Ａ，Ｂ，Ｃに基づいて図１４Ｂの真理値表を用いて論理演算を行って演算結果の信号Ｄを制御回路３１０及び演算回路３１７に出力する。ここで、各比較結果信号及び各信号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは以下のことを表す。
（１）比較結果信号ＳＬＩＣＥ＿Ａは、選択信号Ｘと、奇数番号のスイッチＳＷ１，ＳＷ３，…，ＳＷ２９のうちの１つからの基準電圧ＤＡＡとの比較結果を示す。
（２）比較結果信号ＳＬＩＣＥ＿Ｂは、選択信号Ｘと、偶数番号のスイッチＳＷ２，ＳＷ４，…，ＳＷ２８のうちの１つからの基準電圧ＤＡＢとの比較結果を示す。なお、基準電圧ＤＡＡ，ＤＡＢは図１２の例えば信号Ｄ１〜Ｄ２９のレベルの固定値であって、順次変化するのはそれを選択した信号ＳＬＩＣＥ＿Ａ、ＳＬＩＣＥ＿Ｂである。
（３）信号Ａは遅延回路３２１からのトリガパルス信号ＤＡ＿ＳＷ＿ＰＬＵＳ＿Ｄを受け取ったタイミングにおける比較結果信号ＳＬＩＣＥ＿Ａ（遅延比較結果信号）を示す。
（４）信号Ｂは遅延回路３２１からのトリガパルス信号ＤＡ＿ＳＷ＿ＰＬＵＳ＿Ｄを受け取ったタイミングにおける比較結果信号ＳＬＩＣＥ＿Ｂ（遅延比較結果信号）を示す。
（５）信号ＣはスイッチＳＷ１〜ＳＷ２９の状態を示す信号（遅延制御信号）であって、各ビットが１のとき対応するスイッチがオンとなり、０のとき対応するスイッチがオフとなる。ここで、２９個のスイッチＳＷ１〜ＳＷ２９のうち互いに隣接する２つのスイッチだけが必ずオンの状態になる。
（６）信号Ｄは例えば信号Ｄ４と信号Ｄ３の間に選択信号のレベルがあるとき、信号Ｄ２９〜Ｄ１と選択信号の比較結果をビット列で表し、信号Ｄ２９〜Ｄ４はすべて「０」、信号Ｄ３〜Ｄ１はすべて「１」になるので２進数で表すと「００００００００００＿００００００００００＿００００００１１１ｂ」となり、十進数で表すと「７」になる。

論理回路３１６の動作について以下に説明する。上述のように、スイッチＳＷ１〜ＳＷ２９は互いに隣接するどこか２つのスイッチのみがオンの状態となる。この場合、２つのスイッチそれぞれの電圧（以下、２つの電圧という。）より選択信号Ｘの電圧が低い状態３０１と、２つの電圧の間にある状態３０２と、２つの電圧より選択信号Ｘが高い状態３０３の３つの状態を取り得る（図１４Ｂ参照）。以下に論理計算例を示す。
（１）例えばＳＷ１，ＳＷ２がオンの状態で、選択信号Ｘの電圧が２つの電圧より低い状態３０１の場合は、信号Ａ，Ｂは０となる。論理回路３１６は信号Ｃ＝０ｘ００００＿０００３と信号Ａ＝０，Ｂ＝０とをエンコード（符号化）して出力信号Ｄ＝０ｘ００００＿００００（図１３の状態３０６）を出力する。
（２）例えばＳＷ１，ＳＷ２がオンの状態で、選択信号Ｘの電圧が２つの電圧の間にある状態３０２の場合、信号Ａ＝１、信号Ｂ＝０となる。論理回路３１６は信号Ｃ＝０ｘ００００＿０００３と、Ａ＝１，Ｂ＝０をエンコードして出力信号Ｄ＝０ｘ００００＿０００１（図１３の状態３０５）を出力する。
（３）例えばＳＷ１，ＳＷ２がオンの状態で、選択信号Ｘの電圧が２つの電圧より高い状態３０３の場合、信号Ａ＝１、信号Ｂ＝１となる。論理回路３１６は信号Ｃ＝０ｘ００００＿０００３と、信号Ａ＝１，Ｂ＝１をエンコードして出力信号Ｄ＝０ｘ００００＿０００３（図１３の状態３０６）を出力する。

演算回路３１７は入力される出力信号Ｄに対して以下の式（１）〜（３）を用いて演算を行って位相情報信号ＥＮＣＡ，ＥＮＣＢ（図８の合成２相エンコーダ信号に対応する）を生成して出力する。

ＥＮＣＡ＝（Ｄ［１］＾Ｄ［３］）｜（Ｄ［５］＾Ｄ［７］）｜（Ｄ［９］＾Ｄ［１１］）｜（Ｄ［１３］＾Ｄ［１５］）｜（Ｄ［１７］＾Ｄ［１９］）｜（Ｄ［２１］＾Ｄ［２３］）｜（Ｄ［２５］＾Ｄ［２７］）｜Ｄ［２９］ （１）

（１）ｅｎｃｂ＿ｎｅｇ＝１のとき：
ＥＮＣＢ＝（Ｄ［２］＾Ｄ［４］）｜（Ｄ［６］＾Ｄ［８］）｜（Ｄ［１０］＾Ｄ［１２］）｜（Ｄ［１４］＾Ｄ［１６］）｜（Ｄ［１８］＾Ｄ［２０］）｜（Ｄ［２２］＾Ｄ［２４］）｜（Ｄ［２６］＾Ｄ［２８］） （２）
（２）ｅｎｃｂ＿ｎｅｇ＝０のとき：
ＥＮＣＢ＝（（Ｄ［２］＾Ｄ［４］）｜（Ｄ［６］＾Ｄ［８］）｜（Ｄ［１０］＾Ｄ［１２］）｜（Ｄ［１４］＾Ｄ［１６］）｜（Ｄ［１８］＾Ｄ［２０］）｜（Ｄ［２２］＾Ｄ［２４］）｜（Ｄ［２６］＾Ｄ［２８］）） （３）

ここで、＾はビット毎のＥＸＯＲ演算を示し、｜はビットの区分を表す。

図１４Ｃにおいて、図１２の位相検出回路３０Ａにおける信号Ｄ［２９：１］を信号電圧Ｄ１９〜Ｄ１に簡略化して示した場合の選択信号を示す。

制御回路３１０は、比較結果信号ＳＬＩＣＥ＿Ａ，ＳＬＩＣＥ＿Ｂ及びＤに基づいて、スイッチＳＷ１〜ＳＷ２９のうち互いに隣接する２つのスイッチをオンにする３０ビットの制御信号ＤＡ＿ＳＷ［２９：１］を発生する。この制御信号ＤＡ＿ＳＷ［２９：１］は制御回路３１０，３２０、フリップフロップ３１５−１〜３１５−２９及びスイッチＳＷ１〜ＳＷ２９に出力される。制御回路３１０は具体的には、比較結果信号ＳＬＩＣＥ＿Ａ，ＳＬＩＣＥ＿Ｂの一方が０、一方が１になる状態になるよう、スイッチＳＷ１〜ＳＷ２９を操作する。例えば、スイッチＳＷ２，ＳＷ３がオンの状態で（ＳＬＩＣＥ＿Ａ，ＳＬＩＣＥ＿Ｂ）＝（０，１）が（ＳＬＩＣＥ＿Ａ，ＳＬＩＣＥ＿Ｂ）＝（０，０）に変化すれば、スイッチＳＷ３をオフし、スイッチＳＷ１をオンにする（図１３の状態３０７）。すなわち、信号Ｄ２９から信号Ｄ１のビット列は、選択信号の電圧レベルを境に、上位ビットがすべて「０」の状態になり、下位ビットがすべて「１」の状態にあるようになっている。そして、比較結果信号ＳＬＩＣＥ＿Ａ及びＳＬＩＣＥ＿Ｂの変化を基に、信号Ｄのビット列の０と１の境界の近くにあるＤＡ＿ＳＷを「１」（＝オン）にすることを制御回路３１０で行っている。

制御回路３２０は、比較結果信号ＳＬＩＣＥ＿Ａ，ＳＬＩＣＥ＿Ｂ及び制御信号ＤＡ＿ＳＷ｛２９：１］において状態変化があれば、Ｈレベルのワンショットパルス信号ＤＡ＿ＳＷ＿ＰＬＵＳ（検出信号）を生成して遅延回路３２１に出力する。遅延回路３２１は入力されるワンショットパルス信号ＤＡ＿ＳＷ＿ＰＬＵＳを所定の遅延時間Ｔｄ２だけ遅延させて、遅延後のトリガパルス信号ＤＡ＿ＳＷ＿ＰＬＵＳ＿Ｄを生成してフリップフロップ３１３，３１４，３１５−１〜３１５−３１５−３０に出力する。ここで、遅延時間Ｔｄ２はスイッチＳＷ１〜ＳＷ２９の切り替え時間と、コンパレータ３１１，３１２の動作遅延時間と、動作遅延時間とを加算した、例えば２μｓに設定される。図１３において、Ｔｄ１はコンパレータ３１１，３１２の遅延時間と、出力遅延時間とを加算した、例えば１μｓに設定される。本実施例では、Ｔｐは最大５．５μｓとなる。

以上のように構成された位相検出回路３０Ａにおいて、位相区間を３０に分けて、その境界の２９個のレベルを検出する。比較結果信号ＳＬＩＣＥ＿Ａ，ＳＬＩＣＥ＿Ｂの比較結果が変化したとき、それを制御回路３２０が検出し、検出結果のタイミングを遅延回路３２１により遅延した信号をトリガにしてスイッチＳＷ１〜ＳＷ２９の状態をラッチして出力信号Ｄ［２９：１］とする。演算回路３１７は出力信号Ｄ［２９：１］を上述のようにエンコードして位相位置を示す位相検出情報信号ＥＮＣＡ，ＥＮＣＢを生成して出力する。

図１３のタイミングチャートを参照して具体的なその動作の一例を説明する。選択信号Ｘの電圧が電圧Ｄ５とＤ４の間にあるとき、比較結果の比較結果信号ＳＬＩＣＥ＿Ａを出力するコンパレータ３１１の非反転入力端子はスイッチＳＷ５の電圧Ｄ５に接続され、比較結果信号ＳＬＩＣＥ＿ＡはＬレベル（０）となる。また、比較結果の比較結果信号ＳＬＩＣＥ＿Ｂを出力するコンパレータ３１２の非反転入力端子はスイッチＳＷ４の電圧Ｄ４に接続され、比較結果信号ＳＬＩＣＥ＿ＢはＨレベル（１）となる。選択信号Ｘの電圧が電圧Ｄ２８を下回ったとき、比較結果信号ＳＬＩＣＥ＿ＢがＬレベル（０）になり、その変化をトリガにコンパレータ３１１の比較基準電圧を電圧Ｄ５から電圧Ｄ３に切り替える。さらにトリガを遅延させた信号ＤＡ＿ＳＷ＿ＰＬＵＳ＿Ｄで、スイッチＳＷ１〜ＳＷ２９の状態をフリップフロップ３１５−１〜３１５−３０によりラッチして、論理回路３１６はそれをエンコードして信号Ｄ［２９：１］を出力する。

以上の位相検出回路３０Ａによれば、比較結果信号ＳＬＩＣＥ＿Ａ又はＳＬＩＣＥ＿Ｂが変化してから、遅延回路３２１を介して論理回路３１６のエンコードレベルが変化するまでは、比較結果信号ＳＬＩＣＥ＿Ａ，ＳＬＩＣＥ＿Ｂのスイッチを変化させない。これにより、選択信号Ｘの急激な変化により、所定の時間以内で信号が変化した場合も、順次変化していくので、エンコード出力信号である位相検出情報信号ＥＮＣＡ，ＥＮＣＢに遅延回路３２１の遅延時間以下の変化が起きることがない。また、本施形態では、例えば図３の第１の位相検出回路１０及び信号合成回路４０を備えることなく、位相検出情報信号ＥＮＣＡ，ＥＮＣＢを生成することができ、実施形態１等に比較して回路構成を簡単化でき、しかも正確にモータ位相を検出できる。

位相検出回路３０Ａにおいては上述のようにクロックを用いることなく、モータ位相を選択信号Ｘの変化を動的に変化する２つのしきい値ＤＡＡ，ＤＡＢを用いて非同期で検出することができる。また、位相検出回路３０Ａは実施形態１等に比較して回路構成を簡単化でき正確にモータ位相を検出できる。例えば、図１３において、モータの回転速度により、選択信号Ｘの傾きが変わるので、モータが遅くなれば縦線の間隔Ｔｐも広がることが分かる。なお、図１３の間隔Ｔｐは図１４Ｃ及び図１４Ｄと同様の意味であるが、図１４Ｃ及び図１４Ｄの縦線の間隔はＴｐ／２としている。

図１４Ｂの真理値表の出力信号Ｄ［２９：１］はグレイコードで表している。出力信号Ｄ［２９：１］は、Ｎｏ．１〜３のレベルの低い状態からレベルの高い状態にむかって、下位ビットから上位に向かって順に１を立てるべく増加するように設定している。本実施形態では、グレイコードと呼んでいて、グレイコードカウンタのグレイコードとは厳密には異なり、ここでは、変化点では１ビットしか変化しないという意味でグレイコードと呼んでいる。変化点では１ビットしか変化しないので、演算回路３１７などで、位相検出情報信号ＥＮＣＡ，ＥＮＣＢをエンコードする際に不要なグリッジの発生を防ぐことができるという意味で有用である。ここで、グリッジとは、近接した時間に信号が入力されたときに信号遅延時間の差が原因で出力信号にひげ状のパルスが発生することがあり、これをグリッジ又はグリッジノイズという。

以上説明したように本実施形態によれば、位相検出を高精度化するために、しきい値レベルの個数を多くしても、２つのコンパレータ３１１，３１２を用いてモータ位相検出器を構成することができる。コンパレータ３１１，３１２の出力変化を、その変化信号をもって比較レベルを切り替えた後、比較レベル切り替え信号を遅延させた信号でラッチするのでセトリングタイムを考慮せずに選択信号Ｘを入力することができる。

変形例．
本実施形態に係るセンサＳ１〜Ｓ３は、モータＭ１の回転子（ロータ）を検出する磁気センサであり、一般的にホール素子が使用される。また、回転子が回転することで発生する磁束密度は正弦波である場合が多く、すなわち、磁気センサからの信号も正弦波である場合が多い。ただし、回転子が回転する際に発生し固定される磁気センサにて受ける磁束密度が必ずしも綺麗な正弦波ではなく歪んだ正弦波である場合がある。また、センシングする磁束密度が磁気センサの許容値を超えるために起こる磁気飽和により、磁気センサ出力が飽和し台形波に近い出力となる場合もある。しかしながら、電気角−６０°〜６０°区間において正弦波又はそれに近い波形の信号であれば、本発明においては正確な複数の位相検出が可能である。

以上の実施形態において、前記センサ信号は、モータ電流駆動装置の複数相のコイルの転流電流切り換え用センサからのセンサ信号と兼用してもよい。

以上の実施形態において、ヒステリシスコンパレータ３１１，３１２を用いて構成しているが、本発明はこれに限らず、ヒステリシス特性を有しないコンパレータなどの比較手段で構成してもよい。

以上の実施形態では、位相検出回路３０Ａは図３などの信号選択回路２１からのモータの回転位相を示し連続的に変化する信号選択信号Ｘをそれぞれ互いに異なる基準電圧（しきい値）と比較する２つのコンパレータ３１１，３１２を備える。しかし、本発明はこれに限らず、信号選択信号Ｘは所定の信号の位相を示す信号であればよい。

以上の実施形態では、フリップフロップ３１３，３１４，３１５−１〜３１５−３０を備えているが、本発明はこれに限らず、入力信号を一時的に記憶又はラッチする記憶手段であればよい。

以上の実施形態のほか、本発明に係るモータ駆動システムは、搬送装置としてシート状のプリプレグや、紙幣等を搬送する装置において、搬送ローラを駆動するモータ等に用いるものであってもよい。

特許文献１との相違点．
特許文献１には、位相検出を行う目的で、モータの回転子の回転位置に応じた信号レベルを有する複数のセンサ信号に基づいて位相情報信号を発生してモータを駆動制御するモータ駆動制御装置について開示されている。ここで、複数のセンサ信号と所定の複数のしきい値レベルとをしきい値ごとに設けられた比較器により比較して位相を検出し、検出した位相を示す位相情報信号を出力する。また、センサ信号の信号レベルが回転子の所定の位相に応じた所定のしきい値レベルに到達したことを検出する構成が開示される。しかし、モータ位相の検出精度を高めようとした場合、比較しきい値レベルの電圧差が小さくなり、センサ信号の電圧変化に対して、敏感に比較結果が変化する。特許文献１の方式では、所定の閾値レベルに到達してからそれを示す信号の遅延より、比較結果の変化の間隔が短い場合の誤動作に備えるために、用意すべきしきい値レベルとそれに達したことを判定するしきい値レベル毎に設けられた比較器の数が多くなるという問題は解消できていない。

１０…第１の位相検出回路、
１１，１２，１３…比較器、
２０…位相分割回路、
２１…信号選択回路、
３０，３０Ａ…第３の位相検出回路、
３１−１〜３１−Ｎ…位相検出器、
３２−１〜３２−（Ｎ−１）…電圧源、
４０…信号合成回路、
４１−１〜４１−Ｎ，４２〜４２−Ｎ…比較器、
４３，４４，４５…電圧源、
４７−１〜４７−Ｎ，４８−１〜４８−Ｎ…抵抗、
５０，５０ａ…信号増幅回路、
５１，５２，５３，５１ａ，５２ａ，５３ａ…増幅器、
６０…モータコントローラ、
７０…モータ駆動部、
８０…プリドライバ、
８１…駆動相コントローラ、
８２，８３，８４…駆動増幅器、
９０…メインドライバ、
９１〜９６…スイッチ素子、
１０１，１０２，１０２Ａ，１０３…モータ駆動装置、
２００…画像形成装置、
２０１Ｙ，２０１Ｍ，２０１Ｃ，２０１Ｂｋ…画像形成ユニット、
２０２Ｙ，２０２Ｍ，２０２Ｃ、２０２Ｂｋ…感光体ドラム、
２０３Ｙ，２０３Ｍ，２０３Ｃ，２０３Ｂｋ…帯電ローラ、
２０４Ｙ，２０４Ｍ，２０４Ｃ，２０４Ｂｋ…現像装置、
２０５Ｙ，２０５Ｍ，２０５Ｃ，２０５Ｂｋ…クリーニング装置、
２０６…光書込ユニット、
２０７Ａ…転写ユニット、
２０７…中間転写ベルト、
２０８Ｙ，２０８Ｍ，２０８Ｃ，２０８Ｂｋ…１次転写ローラ、
２０９…ベルトクリーニング装置、
２１０…２次転写ローラ、
２１０Ａ…２次転写ユニット、
２１０ａ…２次転写部、
２１３…定着ユニット、
２１７ａ，２１７ｂ…給紙カセット、
２２１…レジストローラ、
２２９…通常搬送路、
２３０…両面搬送路、
２３１…操作部、
２３２…ドラム駆動モータ、
２３３…ベルト駆動モータ、
２３４…２次転写バイアス回路、
２３５…制御部、
２３６…ＣＰＵ、
２３８…ＲＡＭ、
２４２…温湿度センサ、
２４５…装置本体、
２５０…画像読取部
２６０…画像形成部、
２７０…給紙部、
２８０…排紙部
２９０…給紙搬送部、
３１０，３２０…制御回路、
３１１，３１２…ヒステリシスコンパレータ、
３１３，３１４，３１５−１〜３１５−３０…遅延型フリップフロップ、
３１６…論理回路、
３１７…演算回路、
３２１…遅延回路、
３２２…基準電圧源、
４０１…アナログ回路、
４０２…デジタル回路、
M１…モータ、
Ｐ…用紙、
Ｒ…抵抗、
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…磁気センサ、
ＳＷ１〜ＳＷ２９…スイッチ。

特開２０１３−０９９０２３号公報

Claims (9)

1. 所定の制御信号に基づく互いに異なる複数のしきい値レベルを有する複数の比較器であって、変化する入力信号の電圧レベルを、前記各しきい値レベルとそれぞれ比較して、前記入力信号が前記各しきい値レベルにそれぞれ到達したことを示す比較結果信号をそれぞれ発生して出力する複数の比較器と、
   前記比較結果信号の変化を検出し、検出信号を出力する検出部と、
   前記検出信号を受け取ってから所定時間経過後にトリガ信号を出力するトリガ信号出力部と、
   前記トリガ信号を受け取ったタイミングにおける前記制御信号の値を示す遅延制御信号を出力する遅延制御信号出力部と、
   前記トリガ信号を受け取ったタイミングにおける前記比較結果信号の値を示す遅延比較結果信号を出力する遅延比較結果信号出力部と、
   前記遅延制御信号及び前記遅延比較結果信号を基に前記入力信号の電圧レベルを示す電圧レベル信号を出力する論理回路と、
   前記電圧レベル信号及び前記比較結果信号に基づいて前記制御信号を出力する制御部と、を備えることを特徴とする電圧レベル検出装置。
2. 前記所定時間は、前記複数の比較器の動作遅延時間を超える時間であることを特徴とする請求項１記載の電圧レベル検出装置。
3. 前記電圧レベル信号は所定のしきい値レベルと比較した結果を示す信号であることを特徴とする請求項１又は２記載の電圧レベル検出装置。
4. 前記電圧レベル信号は、前記入力信号の所定の位相の状態のときにオールゼロのビットを有し、前記電圧レベル信号の下位から上位に向かって順次増加するように変化するように構成されたことを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の電圧レベル検出装置。
5. 前記電圧レベル信号は、前記電圧レベル信号の変化点において１ビットだけ変化するグレイコードで表されることを特徴とする請求項４記載の電圧レベル検出装置。
6. 請求項１〜５のうちのいずれか１つ記載の電圧レベル検出装置と、
   前記電圧レベル信号に基づいて検出された位相検出情報信号に基づいてモータを駆動制御する別の制御部とを備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
7. 請求項６記載のモータ駆動装置と、
   前記別の制御部により駆動制御されるモータとを備えたことを特徴とするモータ駆動システム。
8. 請求項７記載のモータ駆動システムを備えたことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項７記載のモータ駆動システムを備えたことを特徴とする搬送装置。

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