(57)【要約】【課題】  制御パラメータの値がモータＡに対応する値に設定されているモータ制御装置にモータＡとは種類が異なるモータＢが取り付けられてベクトル制御が実行されると、モータＢの回転子の回転位相を高精度に決定することができなくなってしまう。その結果、モータＢの制御が不安定になり、モータＢが脱調してしまう可能性がある。【解決手段】  トルク電流成分の値ｉｑが所定値ｉｑｔｈ以上になると、ＣＰＵ１５１ａは、モータ制御装置１５７に取り付けられているモータの種類を判別する。その後、判別結果に基づいてＣＰＵ１５１ａは制御値を設定する。この結果、取り付けられたモータの回転子の回転位相を高精度に決定することができなくなることに起因してモータの制御が不安定になりモータが脱調してしまうことを抑制することができる。即ち、モータの回転に異常が生じることを抑制することができる。【選択図】  図６
2020115720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転子の目標位相を表す指令位相に基づいて前記モータを制御するモータ制御装置において、
前記モータの巻線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
前記巻線に発生する誘起電圧の大きさを、前記検出手段によって検出される駆動電流と予め設定されたインダクタンスの値とを用いて決定する第１決定手段と、
前記第１決定手段によって決定される前記誘起電圧の大きさに基づいて、前記回転子の回転位相を決定する第２決定手段と、
前記検出手段によって検出された駆動電流に含まれる電流成分であって前記回転子にトルクを与える電流成分であるトルク電流成分の値が目標値になるように前記巻線に流れる駆動電流を制御する制御手段と、
前記制御手段によって制御されるモータの巻線のインダクタンスの値を決定する第３決定手段と、
前記制御手段によって制御されるモータの種類を、前記第３決定手段によって決定される前記インダクタンスの値に基づいて判別する判別手段と、
前記第１決定手段が前記誘起電圧の大きさを決定する際に用いられる前記インダクタンスの値を、前記判別手段によって判別されたモータの種類に対応する値に設定する設定手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記第２決定手段によって決定された回転位相と前記指令位相との偏差が小さくなるように前記目標値を設定し、
前記制御手段は、前記検出手段によって検出された駆動電流のトルク電流成分の値が所定値以上の値になると、前記モータの駆動を停止し、
前記第３決定手段は、前記モータの駆動が停止されると、前記インダクタンスの値を決定する処理を開始することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
シートを搬送する搬送ローラと、
前記搬送ローラを駆動するモータと、
請求項に記載のモータ制御装置と、
を有し、
前記モータ制御装置は、前記搬送ローラを駆動するモータの駆動を制御することを特徴とするシート搬送装置。
【請求項３】
原稿を積載する原稿積載部と、
前記原稿積載部に積載された前記原稿を搬送する搬送ローラと、
前記搬送ローラによって搬送された原稿を読み取る読取手段と、
負荷を駆動するモータと、
前記モータを制御する請求項１に記載のモータ制御装置と、
を有することを特徴とする原稿読取装置。
【請求項４】
記録媒体を搬送する搬送ローラと、
前記搬送ローラによって搬送される記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
負荷を駆動するモータと、
前記モータを制御する請求項１に記載のモータ制御装置と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置、シート搬送装置、原稿読取装置及び画像形成装置におけるモータの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータを制御する方法として、モータの回転子の回転位相を基準とした回転座標系における電流値を制御することによってモータを制御するベクトル制御と称される制御方法が知られている。具体的には、回転子の指令位相と回転位相との偏差が小さくなるように回転座標系における電流値を制御する位相フィードバック制御を行うことによってモータを制御する制御方法が知られている。なお、回転子の指令速度と回転速度との偏差が小さくなるように回転座標系における電流値を制御する速度フィードバック制御を行うことによってモータを制御する制御方法も知られている。
【０００３】
ベクトル制御において、モータの巻線に流れる駆動電流は、回転子が回転するためのトルクを発生させる電流成分であるｑ軸成分（トルク電流成分）と、モータの巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分であるｄ軸成分（励磁電流成分）とにより表される。回転子にかかる負荷トルクの変化に応じてトルク電流成分の値が制御されることによって、回転に必要なトルクが効率的に発生する。この結果、余剰トルクに起因したモータ音の増大や消費電力の増大が抑制される。
【０００４】
ベクトル制御では、回転子の回転位相を決定する構成が必要となる。特許文献１では、巻線のレジスタンスＲ、巻線のインダクタンスＬ（以下、制御パラメータと称する）の値を用いて、回転子の回転に起因して巻線に発生する誘起電圧を決定し、当該誘起電圧に基づいて回転子の回転位相を決定する構成が述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１２−５０９０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１の方法で誘起電圧を決定する際に用いられる制御パラメータの値はモータに固有の値であり、モータ制御装置に取り付けられるべきモータの巻線のレジスタンスＲ、巻線のインダクタンスＬの値に基づいて予め設定されている。
【０００７】
例えば、制御パラメータの値がモータＡに対応する値に設定されているモータ制御装置にモータＡとは種類が異なるモータＢが取り付けられてベクトル制御が実行されると、モータＢの回転子の回転位相を高精度に決定することができなくなってしまう。その結果、モータＢの制御が不安定になり、モータＢが脱調してしまう可能性がある。
【０００８】
上記課題に鑑み、本発明は、モータの回転に異常が生じることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明にかかるモータ制御装置は、
モータの回転子の目標位相を表す指令位相に基づいて前記モータを制御するモータ制御装置において、
前記モータの巻線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
前記巻線に発生する誘起電圧の大きさを、前記検出手段によって検出される駆動電流と予め設定されたインダクタンスの値とを用いて決定する第１決定手段と、
前記第１決定手段によって決定される前記誘起電圧の大きさに基づいて、前記回転子の回転位相を決定する第２決定手段と、
前記検出手段によって検出された駆動電流に含まれる電流成分であって前記回転子にトルクを与える電流成分であるトルク電流成分の値が目標値になるように前記巻線に流れる駆動電流を制御する制御手段と、
前記制御手段によって制御されるモータの巻線のインダクタンスの値を決定する第３決定手段と、
前記制御手段によって制御されるモータの種類を、前記第３決定手段によって決定される前記インダクタンスの値に基づいて判別する判別手段と、
前記第１決定手段が前記誘起電圧の大きさを決定する際に用いられる前記インダクタンスの値を、前記判別手段によって判別されたモータの種類に対応する値に設定する設定手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記第２決定手段によって決定された回転位相と前記指令位相との偏差が小さくなるように前記目標値を設定し、
前記制御手段は、前記検出手段によって検出された駆動電流のトルク電流成分の値が所定値以上の値になると、前記モータの駆動を停止し、
前記第３決定手段は、前記モータの駆動が停止されると、前記インダクタンスの値を決定する処理を開始することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、モータの回転に異常が生じることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る画像形成装置を説明する断面図である。
【図２】第１実施形態に係る画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。
【図３】Ａ相及びＢ相から成る２相のモータと、ｄ軸及びｑ軸によって表される回転座標系との関係を示す図である。
【図４】第１実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】モータの種類を判別する方法を説明する図である。
【図６】第１実施形態に係るモータの制御方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の形状及びそれらの相対配置などは、この発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲が以下の実施の形態に限定される趣旨のものではない。なお、以下の説明においては、モータ制御装置が画像形成装置に設けられる場合について説明するが、モータ制御装置が設けられるのは画像形成装置に限定されるわけではない。例えば、記録媒体や原稿等のシートを搬送するシート搬送装置等にも用いられる。
【００１３】
［画像形成装置］
図１は、本実施形態で用いられるシート搬送装置を有するモノクロの電子写真方式の複写機（以下、画像形成装置と称する）１００の構成を示す断面図である。なお、画像形成装置は複写機に限定されず、例えば、ファクシミリ装置、印刷機、プリンタ等であっても良い。また、記録方式は、電子写真方式に限らず、例えば、インクジェット等であっても良い。更に、画像形成装置の形式はモノクロ及びカラーのいずれの形式であっても良い。
【００１４】
以下に、図１を用いて、画像形成装置１００の構成および機能について説明する。図１に示すように、画像形成装置１００は、原稿給送装置２０１、読取装置２０２及び画像印刷装置３０１を有する。
【００１５】
原稿給送装置２０１の原稿積載部２０３に積載された原稿は、給送ローラ２０４によって給送され、搬送ガイド２０６に沿って読取装置２０２の原稿ガラス台２１４上に搬送される。更に、原稿は、搬送ベルト２０８によって搬送されて、排紙ローラ２０５によって不図示の排紙トレイへ排紙される。読取装置２０２の読取位置において照明２０９によって照明された原稿画像からの反射光は、反射ミラー２１０、２１１、２１２からなる光学系によって画像読取部１１１に導かれ、画像読取部１１１によって画像信号に変換される。画像読取部１１１は、レンズ、光電変換素子であるＣＣＤ、ＣＣＤの駆動回路等で構成される。画像読取部１１１から出力された画像信号は、ＡＳＩＣ等のハードウェアデバイスで構成される画像処理部１１２によって各種補正処理が行われた後、画像印刷装置３０１へ出力される。前述の如くして、原稿の読取が行われる。即ち、原稿給送装置２０１及び読取装置２０２は、原稿読取装置として機能する。
【００１６】
また、原稿の読取モードとして、第１読取モードと第２読取モードがある。第１読取モードは、一定速度で搬送される原稿の画像を、所定の位置に固定された照明系２０９及び光学系によって読み取るモードである。第２読取モードは、読取装置２０２の原稿ガラス２１４上に載置された原稿の画像を、一定速度で移動する照明系２０９及び光学系によって読み取るモードである。通常、シート状の原稿の画像は第１読取モードで読み取られ、本や冊子等の綴じられた原稿の画像は第２読取モードで読み取られる。
【００１７】
画像印刷装置３０１の内部には、シート収納トレイ３０２、３０４が設けられている。シート収納トレイ３０２、３０４には、それぞれ異なる種類の記録媒体を収納することができる。例えば、シート収納トレイ３０２にはＡ４サイズの普通紙が収納され、シート収納トレイ３０４にはＡ４サイズの厚紙が収納される。なお、記録媒体とは、画像形成装置によって画像が形成されるものであって、例えば、用紙、樹脂シート、布、ＯＨＰシート、ラベル等は記録媒体に含まれる。
【００１８】
シート収納トレイ３０２に収納された記録媒体は、ピックアップローラ３０３によって給送されて、搬送ローラ３０６、３２９によってレジストレーションローラ３０８へ送り出される。また、シート収納トレイ３０４に収納された記録媒体は、ピックアップローラ３０５によって給送されて、搬送ローラ３０７、３０６及び３２９によってレジストレーションローラ３０８へ送り出される。
【００１９】
読取装置２０２から出力された画像信号は、半導体レーザ及びポリゴンミラーを含む光走査装置３１１に入力される。また、感光ドラム３０９は、帯電器３１０によって外周面が帯電される。感光ドラム３０９の外周面が帯電された後、読取装置２０２から光走査装置３１１に入力された画像信号に応じたレーザ光が、光走査装置３１１からポリゴンミラー及びミラー３１２、３１３を経由し、感光ドラム３０９の外周面に照射される。この結果、感光ドラム３０９の外周面に静電潜像が形成される。
【００２０】
続いて、静電潜像が現像器３１４内のトナーによって現像され、感光ドラム３０９の外周面にトナー像が形成される。感光ドラム３０９に形成されたトナー像は、感光ドラム３０９と対向する位置（転写位置）に設けられた転写帯電器３１５によって記録媒体に転写される。この転写タイミングに合わせて、レジストレーションローラ３０８は記録媒体を転写位置へ送り込む。
【００２１】
前述の如くして、トナー像が転写された記録媒体は、搬送ベルト３１７によって定着器３１８へ送り込まれ、定着器３１８によって加熱加圧されて、トナー像が記録媒体に定着される。このようにして、画像形成装置１００によって記録媒体に画像が形成される。
【００２２】
片面印刷モードで画像形成が行われる場合は、定着器３１８を通過した記録媒体は、排紙ローラ３１９、３２４によって、不図示の排紙トレイへ排紙される。また、両面印刷モードで画像形成が行われる場合は、定着器３１８によって記録媒体の第１面に定着処理が行われた後に、記録媒体は、排紙ローラ３１９、搬送ローラ３２０、及び反転ローラ３２１によって、反転パス３２５へと搬送される。その後、記録媒体は、搬送ローラ３２２、３２３によって再度レジストレーションローラ３０８へと搬送され、前述した方法で記録媒体の第２面に画像が形成される。その後、記録媒体は、排紙ローラ３１９、３２４によって不図示の排紙トレイへ排紙される。
【００２３】
また、第１面に画像形成された記録媒体がフェースダウンで画像形成装置１００の外部へ排紙される場合は、定着器３１８を通過した記録媒体は、排紙ローラ３１９を通って搬送ローラ３２０へ向かう方向へ搬送される。その後、記録媒体の後端が搬送ローラ３２０のニップ部を通過する直前に搬送ローラ３２０の回転が反転することによって、記録媒体の第１面が下向きになった状態で、記録媒体が排紙ローラ３２４を経由して、画像形成装置１００の外部へ排出される。
【００２４】
以上が画像形成装置１００の構成および機能についての説明である。なお、本実施形態における負荷とはモータによって駆動される対象物である。例えば、給送ローラ２０４、ピックアップローラ３０３、３０５、レジストレーションローラ３０８及び排紙ローラ３１９等の各種ローラ（搬送ローラ）や現像器３１４等は本実施形態における負荷に対応する。本実施形態のモータ制御装置は、これら負荷を駆動するモータに適用することができる。
【００２５】
図２は、画像形成装置１００の制御構成の例を示すブロック図である。システムコントローラ１５１は、図２に示すように、ＣＰＵ１５１ａ、ＲＯＭ１５１ｂ、ＲＡＭ１５１ｃを備えている。また、システムコントローラ１５１は、画像処理部１１２、操作部１５２、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１５３、高圧制御部１５５、モータ制御装置１５７、センサ類１５９、ＡＣドライバ１６０と接続されている。システムコントローラ１５１は、接続された各ユニットとの間でデータやコマンドの送受信をすることが可能である。
【００２６】
ＣＰＵ１５１ａは、ＲＯＭ１５１ｂに格納された各種プログラムを読み出して実行することによって、予め定められた画像形成シーケンスに関連する各種シーケンスを実行する。
【００２７】
ＲＡＭ１５１ｃは記憶デバイスである。ＲＡＭ１５１ｃには、例えば、高圧制御部１５５に対する設定値、モータ制御装置１５７に対する指令値及び操作部１５２から受信される情報等の各種データが記憶される。
【００２８】
システムコントローラ１５１は、画像処理部１１２における画像処理に必要となる、画像形成装置１００の内部に設けられた各種装置の設定値データを画像処理部１１２に送信する。更に、システムコントローラ１５１は、センサ類１５９からの信号を受信して、受信した信号に基づいて高圧制御部１５５の設定値を設定する。
【００２９】
高圧制御部１５５は、システムコントローラ１５１によって設定された設定値に応じて、高圧ユニット１５６（帯電器３１０、現像器３１４、転写帯電器３１５等）に必要な電圧を供給する。
【００３０】
モータ制御装置１５７は、ＣＰＵ１５１ａから出力された指令に応じてモータ５０９を制御する。なお、図２においては、画像形成装置のモータとしてモータ５０９のみが記載されているが、実際には、画像形成装置には２個以上のモータが設けられている。また、１個のモータ制御装置が複数個のモータを制御する構成であっても良い。更に、図２においては、モータ制御装置が１個しか設けられていないが、２個以上のモータ制御装置が画像形成装置に設けられていてもよい。
【００３１】
Ａ／Ｄ変換器１５３は、定着ヒータ１６１の温度を検出するためのサーミスタ１５４が検出した検出信号を受信し、検出信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してシステムコントローラ１５１に送信する。システムコントローラ１５１は、Ａ／Ｄ変換器１５３から受信したデジタル信号に基づいてＡＣドライバ１６０の制御を行う。ＡＣドライバ１６０は、定着ヒータ１６１の温度が定着処理を行うために必要な温度となるように定着ヒータ１６１を制御する。なお、定着ヒータ１６１は、定着処理に用いられるヒータであり、定着器３１８に含まれる。
【００３２】
システムコントローラ１５１は、使用する記録媒体の種類（以下、紙種と称する）等の設定をユーザが行うための操作画面を、操作部１５２に設けられた表示部に表示するように、操作部１５２を制御する。システムコントローラ１５１は、ユーザが設定した情報を操作部１５２から受信し、ユーザが設定した情報に基づいて画像形成装置１００の動作シーケンスを制御する。また、システムコントローラ１５１は、画像形成装置の状態を示す情報を操作部１５２に送信する。なお、画像形成装置の状態を示す情報とは、例えば、画像形成枚数、画像形成動作の進行状況、原稿読取装置２０１及び画像印刷装置３０１におけるシートのジャムや重送等に関する情報である。操作部１５２は、システムコントローラ１５１から受信した情報を表示部に表示する。
【００３３】
前述の如くして、システムコントローラ１５１は画像形成装置１００の動作シーケンスを制御する。
【００３４】
［モータ制御装置］
次に、本実施形態におけるモータ制御装置１５７について説明する。本実施形態におけるモータ制御装置１５７は、ベクトル制御を用いてモータ５０９を制御する。なお、本実施形態では、モータ５０９として、モータＡ又はモータＡとは種類が異なるモータＢが画像形成装置１００に取り付けられ得るが、以下の説明では、モータ５０９としてモータＡが画像形成装置１００に取り付けられた構成について説明する。なお、以下の説明においては、電気角としての回転位相θ、指令位相θ＿ｒｅｆ及び電流の位相等に基づいて以下の制御が行われるが、例えば、電気角が機械角に変換され、当該機械角に基づいて以下の制御が行われてもよい。
【００３５】
＜ベクトル制御＞
まず、図３及び図４を用いて、本実施形態におけるモータ制御装置１５７がベクトル制御を行う方法について説明する。なお、以下の説明におけるモータには、モータの回転子の回転位相を検出するためのロータリエンコーダなどのセンサは設けられていないが、ロータリエンコーダなどのセンサが設けられている構成であってもよい。
【００３６】
図３は、Ａ相（第１相）とＢ相（第２相）との２相から成るステッピングモータ（以下、モータと称する）５０９と、ｄ軸及びｑ軸によって表される回転座標系との関係を示す図である。図３では、静止座標系において、Ａ相の巻線に対応した軸であるα軸と、Ｂ相の巻線に対応した軸であるβ軸とが定義されている。また、図３では、回転子４０２に用いられている永久磁石の磁極によって作られる磁束の方向に沿ってｄ軸が定義され、ｄ軸から反時計回りに９０度進んだ方向（ｄ軸に直交する方向）に沿ってｑ軸が定義されている。α軸とｄ軸との成す角度はθと定義され、回転子４０２の回転位相は角度θによって表される。ベクトル制御では、回転子４０２の回転位相θを基準とした回転座標系が用いられる。具体的には、ベクトル制御では、巻線に流れる駆動電流に対応する電流ベクトルの、回転座標系における電流成分であって、回転子にトルクを発生させるｑ軸成分（トルク電流成分）と巻線を貫く磁束の強度に影響するｄ軸成分（励磁電流成分）とが用いられる。
【００３７】
ベクトル制御とは、回転子の目標位相を表す指令位相と実際の回転位相との偏差が小さくなるようにトルク電流成分の値と励磁電流成分の値とを制御する位相フィードバック制御を行うことによってモータを制御する制御方法である。また、回転子の目標速度を表す指令速度と実際の回転速度との偏差が小さくなるようにトルク電流成分の値と励磁電流成分の値とを制御する速度フィードバック制御を行うことによってモータを制御する方法もある。
【００３８】
図４は、モータ５０９を制御するモータ制御装置１５７の構成の例を示すブロック図である。なお、モータ制御装置１５７は、少なくとも１つのＡＳＩＣで構成されており、以下に説明する各機能を実行する。
【００３９】
図４に示すように、モータ制御装置１５７は、ベクトル制御を行う回路として、位相制御器５０２、電流制御器５０３、座標逆変換器５０５、座標変換器５１１、モータの巻線に駆動電流を供給するＰＷＭインバータ５０６等を有する。座標変換器５１１は、モータ５０９のＡ相及びＢ相の巻線に流れる駆動電流に対応する電流ベクトルを、α軸及びβ軸で表される静止座標系からｑ軸及びｄ軸で表される回転座標系に座標変換する。この結果、巻線に流れる駆動電流は、回転座標系における電流値であるｑ軸成分の電流値（ｑ軸電流）とｄ軸成分の電流値（ｄ軸電流）とによって表される。なお、ｑ軸電流は、モータ５０９の回転子４０２にトルクを発生させるトルク電流に相当する。また、ｄ軸電流は、モータ５０９の巻線を貫く磁束の強度に影響する励磁電流に相当する。モータ制御装置１５７は、ｑ軸電流及びｄ軸電流をそれぞれ独立に制御することができる。この結果、モータ制御装置１５７は、回転子４０２にかかる負荷トルクに応じてｑ軸電流を制御することによって、回転子４０２が回転するために必要なトルクを効率的に発生させることができる。即ち、ベクトル制御においては、図３に示す電流ベクトルの大きさは、回転子４０２にかかる負荷トルクに応じて変化する。
【００４０】
モータ制御装置１５７は、モータ５０９の回転子４０２の回転位相θを後述する方法により決定し、その決定結果に基づいてベクトル制御を行う。ＣＰＵ１５１ａは、モータ５０９の回転子４０２の目標位相を表す指令位相θ＿ｒｅｆを生成し、指令位相θ＿ｒｅｆをモータ制御装置１５７へ出力する。なお、実際には、ＣＰＵ１５１ａはモータ制御装置１５７に対してパルス信号を出力しており、パルスの数が指令位相に対応し、パルスの周波数が目標速度に対応する。指令位相θ＿ｒｅｆは、例えば、モータ５０９の目標速度に基づいて生成される。
【００４１】
減算器１０１は、モータ５０９の回転子４０２の回転位相θと指令位相θ＿ｒｅｆとの偏差Δθを演算して出力する。
【００４２】
位相制御器５０２は、偏差Δθを周期Ｔ（例えば、２００μｓ）で取得する。位相制御器５０２は、比例制御（Ｐ）、積分制御（Ｉ）、微分制御（Ｄ）に基づいて、減算器１０１から取得する偏差Δθが小さくなるように、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成して出力する。具体的には、位相制御器５０２は、Ｐ制御、Ｉ制御、Ｄ制御に基づいて減算器１０１から取得する偏差Δθが０になるように、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成して出力する。なお、Ｐ制御とは、制御する対象の値を指令値と推定値との偏差に比例する値に基づいて制御する制御方法である。また、Ｉ制御とは、制御する対象の値を指令値と推定値との偏差の時間積分に比例する値に基づいて制御する制御方法である。また、Ｄ制御とは、制御する対象の値を指令値と推定値との偏差の時間変化に比例する値に基づいて制御する制御方法である。本実施形態における位相制御器５０２は、ＰＩＤ制御に基づいてｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成するが、これに限定されるものではない。例えば、位相制御器５０２は、ＰＩ制御に基づいてｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成しても良い。なお、本実施形態においては、巻線を貫く磁束の強度に影響するｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆは０に設定されるが、これに限定されるものではない。
【００４３】
モータ５０９のＡ相の巻線に流れる駆動電流は、電流検出器５０７によって検出され、その後、Ａ／Ｄ変換器５１０によってアナログ値からデジタル値へと変換される。また、モータ５０９のＢ相の巻線に流れる駆動電流は、電流検出器５０８によって検出され、その後、Ａ／Ｄ変換器５１０によってアナログ値からデジタル値へと変換される。なお、電流検出器５０７、５０８が電流を検出する周期は、例えば、位相制御器５０２が偏差Δθを取得する周期Ｔ以下の周期（例えば、２５μｓ）である。
【００４４】
Ａ／Ｄ変換器５１０によってアナログ値からデジタル値へと変換された駆動電流の電流値は、静止座標系における電流値ｉα及びｉβとして、図３に示す電流ベクトルの位相θｅを用いて次式によって表される。なお、電流ベクトルの位相θｅは、α軸と電流ベクトルとの成す角度と定義される。また、Ｉは電流ベクトルの大きさを示す。
ｉα＝Ｉ＊ｃｏｓθｅ                                                （１）
ｉβ＝Ｉ＊ｓｉｎθｅ                                                （２）
これらの電流値ｉα及びｉβは、座標変換器５１１と誘起電圧決定器５１２とに入力される。
【００４５】
座標変換器５１１は、次式によって、静止座標系における電流値ｉα及びｉβを回転座標系におけるｑ軸電流の電流値ｉｑ及びｄ軸電流の電流値ｉｄに変換する。
ｉｄ＝ｃｏｓθ´＊ｉα＋ｓｉｎθ´＊ｉβ                              （３）
ｉｑ＝−ｓｉｎθ´＊ｉα＋ｃｏｓθ´＊ｉβ                            （４）
座標変換器５１１は、変換された電流値ｉｑを減算器１０２に出力する。また、座標変換器５１１は、変換された電流値ｉｄを減算器１０３に出力する。
【００４６】
減算器１０２は、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆと電流値ｉｑとの偏差を演算し、該偏差を電流制御器５０３に出力する。
【００４７】
また、減算器１０３は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆと電流値ｉｄとの偏差を演算し、該偏差を電流制御器５０３に出力する。
【００４８】
電流制御器５０３は、ＰＩＤ制御に基づいて、入力される偏差がそれぞれ小さくなるように駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成する。具体的には、電流制御器５０３は、入力される偏差がそれぞれ０になるように駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成して座標逆変換器５０５に出力する。なお、本実施形態における電流制御器５０３は、ＰＩＤ制御に基づいて駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成しているが、これに限定されるものではない。例えば、電流制御器５０３は、ＰＩ制御に基づいて駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成しても良い。
【００４９】
座標逆変換器５０５は、電流制御器５０３から出力された回転座標系における駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを、次式によって、静止座標系における駆動電圧Ｖα及びＶβに逆変換する。
Ｖα＝ｃｏｓθ´＊Ｖｄ−ｓｉｎθ´＊Ｖｑ                              （５）
Ｖβ＝ｓｉｎθ´＊Ｖｄ＋ｃｏｓθ´＊Ｖｑ                              （６）
座標逆変換器５０５は、逆変換されたＶα及びＶβを誘起電圧決定器５１２及びＰＷＭインバータ５０６に出力する。
【００５０】
ＰＷＭインバータ５０６は、フルブリッジ回路を有する。フルブリッジ回路は座標逆変換器５０５から入力された駆動電圧Ｖα及びＶβに基づくＰＷＭ（パルス幅変調）信号によって駆動される。その結果、ＰＷＭインバータ５０６は、駆動電圧Ｖα及びＶβに応じた駆動電流ｉα及びｉβを生成し、駆動電流ｉα及びｉβをモータ５０９の各相の巻線に供給することによって、モータ５０９を駆動させる。なお、本実施形態においては、ＰＷＭインバータはフルブリッジ回路を有しているが、ＰＷＭインバータはハーフブリッジ回路等であっても良い。
【００５１】
次に、回転位相θの決定方法について説明する。回転子４０２の回転位相θの決定には、回転子４０２の回転によってモータ５０９のＡ相及びＢ相の巻線に誘起される誘起電圧Ｅα及びＥβの値が用いられる。誘起電圧の値は誘起電圧決定器５１２によって決定（算出）される。具体的には、誘起電圧Ｅα及びＥβは、Ａ／Ｄ変換器５１０から誘起電圧決定器５１２に入力された電流値ｉα及びｉβと、座標逆変換器５０５から誘起電圧決定器５１２に入力された駆動電圧Ｖα及びＶβとから、次式によって決定される。
Ｅα＝Ｖα−Ｒ＊ｉα−Ｌ＊ｄｉα／ｄｔ                              （７）
Ｅβ＝Ｖβ−Ｒ＊ｉβ−Ｌ＊ｄｉβ／ｄｔ                              （８）
ここで、Ｒは巻線レジスタンス、Ｌは巻線インダクタンスである。巻線レジスタンスＲ及び巻線インダクタンスＬの値（以下、制御値と称する）は使用されているモータ５０９としてのモータＡに固有の値であり、ＲＯＭ１５１ｂに予め格納されている。なお、モータＢについての制御値もＲＯＭ１５１ｂに予め格納されている。ＣＰＵ１５１ａは、取り付けられたモータの種類に基づいて、モータＡについての制御値、又は、モータＢについての制御値、のいずれかを制御値として設定する。なお、本実施形態における制御値には、例えば、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ等の電流指令値を決定する際のゲイン値等も含まれる。
【００５２】
誘起電圧決定器５１２によって決定された誘起電圧Ｅα及びＥβは位相決定器５１３に出力される。
【００５３】
位相決定器５１３は、誘起電圧決定器５１２から出力された誘起電圧Ｅαと誘起電圧Ｅβとの比に基づいて、次式によってモータ５０９の回転子４０２の回転位相θを決定する。
θ＝ｔａｎ＾−１（−Ｅβ／Ｅα）                                    （９）
なお、本実施形態においては、位相決定器５１３は、式（９）に基づく演算を行うことによって回転位相θを決定したが、この限りではない。例えば、位相決定器５１３は、ＲＯＭ１５１ｂ等に記憶されている、誘起電圧Ｅα及び誘起電圧Ｅβと誘起電圧Ｅα及び誘起電圧Ｅβとに対応する回転位相θとの関係を示すテーブルを参照することによって回転位相θを決定してもよい。
【００５４】
前述の如くして得られた回転子４０２の回転位相θは、減算器１０１、座標逆変換器５０５、座標変換器５１１に入力される。
【００５５】
モータ制御装置１５７は、上述の制御を繰り返し行う。
【００５６】
以上のように、本実施形態におけるモータ制御装置１５７は、指令位相θ＿ｒｅｆと回転位相θとの偏差が小さくなるように回転座標系における電流値を制御する位相フィードバック制御を用いたベクトル制御を行う。ベクトル制御を行うことによって、余剰トルクに起因してモータ音が増大することや消費電力が増大することを抑制することができる。
【００５７】
［モータの制御方法］
以下に、モータの制御方法について説明する。本実施形態では、以下の構成が適用されることによって、モータの回転に異常が生じることが抑制される。
【００５８】
＜モータの種類の判別を開始するタイミング＞
図４に示すように、電流値ｉｑはＣＰＵ１５１ａにも入力される。ＣＰＵ１５１ａは、入力された電流値ｉｑが所定値ｉｑｔｈ以上である場合に、モータの駆動を停止し、以下に説明するモータ判別処理を開始する。なお、所定値ｉｑｔｈは、例えば、モータの巻線に供給することができる最大の電流に対応するｉｑの値よりも小さい値に設定される。また、所定値ｉｑｔｈは、例えば、制御対象となるモータに対応する制御値が設定された状態において当該モータの駆動対象となる負荷が正常に駆動された状態におけるｉｑの値よりも大きい値に設定される。
【００５９】
＜モータ判別処理＞
上述のように、本実施形態では、モータ５０９として、モータＡ又はモータＡとは種類が異なるモータＢが画像形成装置１００に取り付けられ得る。そこで、本実施形態における画像形成装置１００は、モータ制御装置１５７に取り付けられたモータの種類を判別する構成を有する。
【００６０】
図５は、モータの種類を判別する方法を説明する図である。モータの種類を判別する処理が開始されると、ＣＰＵ１５１ａは、モータ５０９の巻線に所定電圧Ｅを印加するようにモータ制御装置１５７を制御する。そして、所定時間ｔＲＬ経過後に、ＣＰＵ１５１ａは、巻線に流れる電流Ｉ＿Ａをサンプリングする。なお、所定時間ｔＲＬは、所定電圧Ｅが巻線に印加されてから、当該所定電圧Ｅに起因して上昇する電流の過渡応答の影響が比較的小さくなり略一定の電流が巻線に流れるようになるまでに要する時間よりも長い時間に設定される。
【００６１】
電流Ｉ＿Ａをサンプリングすると、ＣＰＵ１５１ａは、所定電圧Ｅの巻線への印加を停止するようにモータ制御装置１５７を制御する。そして、所定時間ｔＩＮＴ経過後に、モータ５０９の巻線に所定電圧Ｅを印加するようにモータ制御装置１５７を制御する。なお、所定時間ｔＩＮＴは、所定電圧Ｅに起因して巻線に流れる電流が略０Ａになるまでに要する時間よりも長い時間に設定される。
【００６２】
そして、ＣＰＵ１５１ａは、所定時間ｔＩＮＴ経過後に巻線に所定電圧Ｅが印加されてから、巻線に流れる電流が所定電流Ｉ３になるまでの時間ｔＬ１を計測する。また、ＣＰＵ１５１ａは、所定時間ｔＩＮＴ経過後に巻線に所定電圧Ｅが印加されてから、所定時間ｔＲＬ経過後に、電流Ｉ＿Ｂをサンプリングする。
【００６３】
ＣＰＵ１５１ａは、検出した電流Ｉ＿Ａ、Ｉ＿Ｂ、時間ｔＬ１に基づいて、巻線のインダクタンスＬを推定する。具体的には、ＣＰＵ１５１ａは、以下の式（１０）〜（１５）に基づいて、インダクタンスＬを推定する。
Ｒ＿Ａ＝Ｅ／Ｉ＿Ａ                                              （１０）
Ｒ＿Ｂ＝Ｅ／Ｉ＿Ｂ                                              （１１）
Ｒ＝（Ｒ＿Ａ＋Ｒ＿Ｂ）／２                                      （１２）
Ｌ＿Ａ＝Ｒ＿Ａ＊ｔＬ１＊Ｋ                                      （１３）
Ｌ＿Ｂ＝Ｒ＿Ｂ＊ｔＬ１＊Ｋ                                      （１４）
Ｌ＝（Ｌ＿Ａ＋Ｌ＿Ｂ）／２                                      （１５）
なお、係数Ｋは、抵抗値とインダクタンス値との関係を表す係数である。
【００６４】
ＣＰＵ１５１ａは、インダクタンスＬが閾値Ｌｔｈ以下である場合は、モータ制御装置１５７に取り付けられたモータがモータＡであると判定し、モータ制御装置１５７における制御値を、モータＡに対応する制御値に設定する。
【００６５】
また、ＣＰＵ１５１ａは、インダクタンスＬが閾値Ｌｔｈより大きい場合は、モータ制御装置１５７に取り付けられたモータがモータＢであると判定し、モータ制御装置１５７における制御値を、モータＢに対応する制御値に設定する。
【００６６】
なお、上述した抵抗値Ｒ及びインダクタンスＬの推定方法は本実施形態における一例であり、これに限定されるわけではない。
【００６７】
＜モータの駆動シーケンス＞
図６は、本実施形態におけるモータの制御方法を説明するフローチャートである。このフローチャートの処理は、ＣＰＵ１５１ａによって実行される。
【００６８】
印刷ジョブが開始されると、Ｓ１００１において、ＣＰＵ１５１ａは、ｅｎａｂｌｅ信号＝‘Ｈ’をモータ制御装置１５７に出力する。その結果、モータ制御装置１５７は、モータ５０９の制御を開始する。
【００６９】
次に、Ｓ１００２において、電流値ｉｑが所定値ｉｑｔｈ未満である場合は、ＣＰＵ１５１ａは処理をＳ１００３に進める。
【００７０】
Ｓ１００３において、印刷ジョブが終了されない場合は、処理は再びＳ１００２に戻る。
【００７１】
一方、Ｓ１００３において、印刷ジョブが終了される場合は、Ｓ１００４において、ＣＰＵ１５１ａは、ｅｎａｂｌｅ信号＝‘Ｌ’をモータ制御装置１５７に出力する。その結果、モータ制御装置１５７は、モータ５０９の制御を停止する。そして、ＣＰＵ１５１ａはこのフローチャートの処理を終了する。
【００７２】
また、Ｓ１００２において、電流値ｉｑが所定値ｉｑｔｈ以上である場合は、Ｓ１００５において、ＣＰＵ１５１ａはｅｎａｂｌｅ信号＝‘Ｌ’をモータ制御装置１５７に出力する。その結果、モータ制御装置１５７は、モータ５０９の制御を停止する。
【００７３】
その後、Ｓ１００６において、ＣＰＵ１５１ａは上述のモータ判別処理を開始する。
【００７４】
次に、Ｓ１００７において、ＣＰＵ１５１ａは、モータの種類の判別結果に基づいて制御値の設定を行う。具体的には、例えば、Ｓ１００６において、モータ制御装置１５７に取り付けられているモータがモータＡであると判定された場合は、制御値をモータＡに対応する制御値に設定する。また、Ｓ１００６において、モータ制御装置１５７に取り付けられているモータがモータＢであると判定された場合は、制御値をモータＢに対応する制御値に設定する。その後、処理はＳ１００１に戻る。
【００７５】
以上のように、本実施形態では、トルク電流成分の値ｉｑが所定値ｉｑｔｈ以上になると、ＣＰＵ１５１ａは、モータの駆動を停止する。そして、ＣＰＵ１５１ａは、モータ制御装置１５７に取り付けられているモータのインダクタンスを推定し、当該インダクタンスに基づいて、モータ制御装置１５７に取り付けられているモータの種類を判別する。その後、判別結果に基づいてＣＰＵ１５１ａは制御値を設定する。この結果、取り付けられたモータの回転子の回転位相を高精度に決定することができなくなることに起因してモータの制御が不安定になりモータが脱調してしまうことを抑制することができる。即ち、モータの回転に異常が生じることを抑制することができる。
【００７６】
なお、本実施形態では、例えば、工場出荷時において画像形成装置１００にはモータＡが取り付けられており、モータ制御装置１５７における制御値はモータＡに対応する制御値に設定されている。
【００７７】
また、本実施形態では、図５に示す方法によりモータの巻線の抵抗値Ｒ及びインダクタンス値Ｌを測定し、測定結果に基づいてモータの種類を判別したが、この限りではない、例えば、モータにバーコードが設けられ、モータ制御装置１５７が当該バーコードを読みとることによってモータの種類を判別する構成であってもよい。
【００７８】
本実施形態が適用されるのは、ベクトル制御によるモータ制御に限らない。例えば、回転位相や回転速度をフィードバックする構成を有するモータ制御装置であれば本実施形態は適用される。
【００７９】
なお、本実施形態においては、負荷を駆動するモータとしてステッピングモータが用いられているが、ＤＣモータ等の他のモータであっても良い。また、モータは２相モータである場合に限らず、３相モータ等の他のモータであっても本実施形態を適用することができる。
【００８０】
また、本実施形態においては、回転子として永久磁石が用いられているが、これに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００８１】
１５１ａ  ＣＰＵ
１５７  モータ制御装置
４０２  回転子
５０２  位相制御器
５０７，５０８  電流検出器
５０９  ステッピングモータ
５１２  誘起電圧決定器
５１３  位相決定器
【図１】
2020115720.tif 000003
【図２】
2020115720.tif 000004
【図３】
2020115720.tif 000005
【図４】
2020115720.tif 000006
【図５】
2020115720.tif 000007
【図６】
2020115720.tif 000008