(57)【要約】【課題】  画像形成装置においては、モータの駆動対象である負荷の経年劣化等により、当該モータの回転子にかかる負荷トルクが増大する可能性がある。負荷トルクが出力可能トルクよりも大きいトルクになると、回転子が回転しなくなってしまう。【解決手段】  回転子の回転速度ω＿ｒｅｆ´が速度閾値ωｔｈ以上であって且つ負荷トルクＴｌが出力可能トルクＴ１以上である状態において弱め界磁を行う。この結果、負荷トルクが出力可能トルクよりも大きいトルクになって回転子が回転しなくなってしまうことを抑制することができる。また、モータを駆動する期間における弱め界磁を行う期間を短縮することができ、消費電力が増大することを抑制することができる。【選択図】  図７
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【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、
前記回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
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、
前記位相決定手段によって決定される回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分と、前期回転座標系において表される電流成分であって前記巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分である励磁電流成分と、に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御する制御手段であって、前記検出手段によって検出される前記駆動電流の前記トルク電流成分の値が前記トルク電流成分の目標値になるように前記駆動電流を制御し、前記検出手段によって検出される前記駆動電流の励磁電流成分の値が前記励磁電流成分の目標値になるように前記駆動電流を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記指令位相と前記位相決定手段によって決定された前記回転位相との偏差が小さくなるように前記トルク電流成分の目標値を設定し、
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に基づいて、前記励磁電流成分の目標値を設定することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
モータの回転子の目標速度を表す指令速度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、
前記回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
前記モータの巻き線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
前記位相決定手段によって決定される前記回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分と、前期回転座標系において表される電流成分であって前記巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分である励磁電流成分と、に基づいて前記巻き線に流れる駆動電流を制御する制御手段であって、前記検出手段によって検出される前記駆動電流の前記トルク電流成分の値が前記トルク電流成分の目標値になるように前記駆動電流を制御し、前記検出手段によって検出される前記駆動電流の励磁電流成分の値が前記励磁電流成分の目標値になるように前記駆動電流を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記指令速度と前記速度決定手段によって決定された前記回転位相との偏差が小さくなるように前記トルク電流成分の目標値を設定し、
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に基づいて、前記励磁電流成分の目標値を設定することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
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よりも大きい第１状態である場合は前記巻線を貫く磁束が前記回転子の磁束よりも弱くなるように前記励磁電流成分の目標値を設定し、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前記所定値よりも小さい第２状態である場合は前記巻線を貫く磁束が前記第１状態において前記巻線を貫く磁束よりも強くなるように前記励磁電流成分の目標値を設定する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。
【請求項４】
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前記第１状態である場合は前記励磁電流成分の目標値を負の値に設定し、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前記第２状態である場合は前記励磁電流成分の目標値を前記負の値よりも大きい値に設定することを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記回転子の回転速度が閾値より小さい速度である場合は、前記励磁電流成分の値が前記負の値である状態において前記回転子に発生させることができるトルクは、前記励磁電流成分の値が０である状態において前記回転子に発生させることができるトルクより小さく、
前記回転子の回転速度が前記閾値より大きい速度である場合は、前記励磁電流成分の値が前記負の値である状態において前記回転子に発生させることができるトルクは、前記励磁電流成分の値が０である状態において前記回転子に発生させることができるトルクよりも大きく、
前記制御手段は、前記回転子の回転速度が前記閾値よりも速い速度において前記励磁電流成分の目標値を前記負の値に設定することを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
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前記所定値よりも小さい場合は前記励磁電流成分の目標値が０である状態で前記モータを制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
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、
前記回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
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、
前記位相決定手段によって決定される前記回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分と、前期回転座標系において表される電流成分であって前記巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分である励磁電流成分と、に基づいて前記巻き線に流れる駆動電流を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記検出手段によって検出される前記駆動電流の前記トルク電流成分の値が前記トルク電流成分の目標値になるように前記駆動電流を制御し、前記検出手段によって検出される前記駆動電流の前記励磁電流成分の値が前記励磁電流成分の目標値になるように前記駆動電流を制御することによって前記巻線を貫く磁束の強度を弱める弱め界磁を行い、
前記制御手段は、前記指令位相と前記位相決定手段によって決定された前記回転位相との偏差が小さくなるように前記トルク電流成分の目標値を設定し、
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に基づいて、前記弱め界磁の程度を制御することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項８】
モータの回転子の目標速度を表す指令速度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、
前記回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
前記モータの巻き線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
前記位相決定手段によって決定される前記回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分と、前期回転座標系において表される電流成分であって前記巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分である励磁電流成分と、に基づいて前記巻き線に流れる駆動電流を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記検出手段によって検出される前記駆動電流の前記トルク電流成分の値が前記トルク電流成分の目標値になるように前記駆動電流を制御し、前記検出手段によって検出される前記駆動電流の前記励磁電流成分の値が前記励磁電流成分の目標値になるように前記駆動電流を制御することによって前記巻線を貫く磁束の強度を弱める弱め界磁を行い、
前記制御手段は、前記指令速度と前記速度決定手段によって決定された前記回転位相との偏差が小さくなるように前記トルク電流成分の目標値を設定し、
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に基づいて、前記弱め界磁の程度を制御することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項９】
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よりも大きい第１状態における前記弱め界磁の程度が、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前記所定値よりも小さい第２状態における前記弱め界磁の程度より大きくなるように前記励磁電流成分の目標値を設定することを特徴とする請求項７又は８に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
前記励磁電流成分の値が第１の値であるときの前記弱め界磁の程度は、前記励磁電流成分の値が前記第１の値よりも大きい第２の値であるときの前記弱め界磁の程度よりも大きいことを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１１】
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よりも大きい第１状態では前記励磁電流成分の目標値を負の値である第１の値に設定し、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前記所定値よりも小さい第２状態では前記励磁電流成分の目標値を前記第１の値より大きい第２の値に設定し、
前記励磁電流成分の値が負の値であることに起因して発生する磁束の方向は、前記回転子の磁束の方向とは逆方向であることを特徴とする請求項７又は８に記載のモータ制御装置。
【請求項１２】
前記回転子の回転速度が閾値より小さい速度である場合は、前記弱め界磁が行われている状態において前記回転子に発生させることができるトルクは、前記弱め界磁が行われていない状態において前記回転子に発生させることができるトルクより小さく、
前記回転子の回転速度が前記閾値より大きい速度である場合は、前記弱め界磁が行われている状態において前記回転子に発生させることができるトルクは、前記弱め界磁が行われていない状態において前記回転子に発生させることができるトルクよりも大きく、
前記制御手段は、前記回転子の回転速度が前記閾値よりも速い速度において前記弱め界磁を行うことを特徴とする請求項７乃至１１のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記励磁電流成分の目標値を負の値と０との間で徐々に変化させることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、前記回転子の回転速度に応じて前記励磁電流成分の目標値を設定することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
シートを搬送する搬送部と、
を有し、
前記モータ制御装置は、前記搬送部を駆動することを特徴とするシート搬送装置。
【請求項１６】
原稿が積載される積載部と、
前記積載部に積載された原稿を搬送する搬送部と、
前記搬送部によって搬送された原稿を読み取る読取部と、
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乃至１４のいずれか一項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１７】
シートに画像を形成する画像形成部と、
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乃至１４のいずれか一項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、モータの駆動を制御するモータ制御装置、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（特許文献１）。具体的には、回転子の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。また、回転子の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、モータの巻線に供給される駆動電流は、回転子が回転するためのトルクを発生させる電流成分（トルク電流成分）と、巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分（励磁電流成分）とによって表される。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。また、回転子にかかる負荷トルクがモータの巻線に供給された駆動電流に対応した出力トルクを超えることに起因して、回転子が入力信号に同期しなくなり、モータが制御不能な状態（脱調状態）になってしまうことが抑制される。また、ベクトル制御が行われる際には、通常、励磁電流成分の値が０となるように制御される。この結果、消費電力の増大が抑制される。
【０００４】
モータの各相の巻線には、回転子が回転することによって誘起電圧が発生する。モータの巻線に誘起電圧が発生すると、モータの巻線に印加できる電圧が小さくなってしまう。具体的には、例えば、モータの巻線に電圧を印加する電源の電圧が２４Ｖである場合、電源電圧（２４Ｖ）から該巻線に発生した誘起電圧を減算した電圧が巻線に印加できる電圧となる。従って、該巻線に誘起電圧が発生することによって、巻線に印加できる電圧が２４Ｖよりも小さくなってしまう。誘起電圧の大きさは、回転子の回転速度が速いほど大きくなる。したがって、回転子の回転速度が速いほど、モータの巻線に印加できる電圧は小さくなる。モータの巻線に印加できる電圧が小さくなると、回転子に与えることができるトルク（以下、出力可能トルクと称する）も小さくなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２８４３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、画像形成装置においては、モータの駆動対象である負荷の経年劣化等により、当該モータの回転子にかかる負荷トルクが増大する可能性がある。負荷トルクが出力可能トルクよりも大きいトルクになると、回転子が回転しなくなってしまう。
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明は、回転子が回転しなくな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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、
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、
前記回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記モータの巻き線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
前記位相決定手段によって決定される前記回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分と、前期回転座標系において表される電流成分であって前記巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分である励磁電流成分と、に基づいて前記巻き線に流れる駆動電流を制御する制御手段であって、前記検出手段によって検出される前記駆動電流の前記トルク電流成分の値が前記トルク電流成分の目標値になるように前記駆動電流を制御し、前記検出手段によって検出される前記駆動電流の励磁電流成分の値が前記励磁電流成分の目標値になるように前記駆動電流を制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記指令位相と前記位相決定手段によって決定された前記回転位相との偏差が小さくなるように前記トルク電流成分の目標値を設定し、
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に基づいて、前記励磁電流成分の目標値を設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回転子が回転しなくなることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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】前記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相のモータと回転座標系のｄ軸及びｑ軸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】ＰＷＭインバータに設けられているフルブリッジ回路の構成を示す図である。
【図６】出力可能トルクと回転子の回転速度との関係を示す図である。
【図７】弱め界磁制御を行う方法を説明するフローチャートである。
【図８】速度フィードバック制御を行うモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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、モータ制御装置は記録媒体や原稿等のシートを搬送するシート搬送装置にも用いられる。
【００１２】
〔第１実施形態〕
［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。
【００１３】
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、原稿読取装置２００及び画像印刷装置３０１を有する。
【００１４】
＜原稿読取装置＞
原稿読取装置２００には、原稿を読取位置に給送する原稿給送装置２０１が設けられている。原稿給送装置２０１の原稿積載部２に積載された原稿Ｐは、ピックアップローラ３によって１枚ずつ給送され、その後、給紙ローラ４によって搬送される。給紙ローラ４と対向する位置には、給紙ローラ４に圧接する分離ローラ５が設けられている。分離ローラ５は、該分離ローラ５に所定のトルク以上の負荷トルクがかかると、回転する構成となっており、２枚重なった状態で給送された原稿を分離する機能を有する。
【００１５】
ピックアップローラ３と給紙ローラ４は揺動アーム１２によって連結されている。揺動アーム１２は、給紙ローラ４の回転軸を中心にして回動できるように給紙ローラ４の回転軸によって支持されている。
【００１６】
原稿Ｐは、給紙ローラ４等によって搬送されて、排紙ローラ１１によって排紙トレイ１０へ排紙される。なお、図１に示すように、原稿積載部２には、原稿積載部２に原稿が積載されているか否かを検知する原稿セットセンサＳＳ１が設けられている。また、原稿が通過する搬送路には、原稿の先端を検知する（原稿の有無を検知する）シートセンサＳＳ２が設けられている。
【００１７】
原稿読取装置２０１には、搬送される原稿の第１面の画像を読み取る原稿読取部１６が設けられている。原稿読取部１６に読み取られた画像情報は、画像印刷装置３０１へ出力される。
【００１８】
また、原稿読取装置２００には、搬送される原稿の第２面の画像を読み取る原稿読取部１７が設けられている。原稿読取部１７に読み取られた画像情報は、原稿読取部１６において説明した方法と同様にして画像印刷装置３０１へ出力される。
【００１９】
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。
【００２０】
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、上述した方法で搬送される原稿の画像を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原稿読取部１６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。
【００２１】
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。
【００２２】
シート収納トレイ３０２に収納された記録媒体は、給紙ローラ３０３によって給送されて、搬送ローラ３０６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、給紙ローラ３０５によって給送されて、搬送ローラ３０７及び３０６によってレジストレーションローラ３０８へ送り出される。
【００２３】
原稿読取装置２００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、原稿読取装置２００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。
【００２４】
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。レジストレーションローラ３０８は、転写帯電器３１５によって記録媒体に画像が転写される転写タイミングに合わせて記録媒体を転写位置へ送り込む。
【００２５】
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。なお、感光ドラム３０９、現像器３１４及び転写帯電器３１５は画像形成部に含まれる。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、例えば、ピックアップローラ３，３０３、３０５、レジストレーションローラ３０８等の各種ローラや感光ドラム３０９、現像器３１４、搬送ベルト３１７、原稿読取部１６等は本発明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。また、記録媒体を搬送する回転体は搬送部に含まれる。
【００２９】
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。図２に示すように、画像形成装置１００には電源１が備えられている。電源１は交流電源（ＡＣ）に接続されており、画像形成装置１００の内部の各種装置は電源１から出力される電力によって稼働する。また、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。
【００３０】
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。
【００３１】
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格納される。
【００３２】
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等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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、負荷を駆動する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、画像形成装置には複数個のモータが設けられているものとする。また、モータ制御装置１個で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、実際には、複数個のモータ制御装置が設けられているものとする。
【００３５】
電源１はモータ制御装置１５７に設けられたフルブリッジ回路５０に電圧Ｖｃｃを供給する。なお、フルブリッジ回路５０については後述する。
【００３６】
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。
【００３７】
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、画像印刷装置３０１及び原稿給送装置２０１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。
【００３８】
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。
【００３９】
［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について説明する。本実施形態におけるモータ制御装置は、ベクトル制御によってモータを制御する。
【００４０】
＜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モータに設けられている構成であっても良い。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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、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。
【００４５】
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。
【００４６】
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との偏差を演算し、該偏差を位相制御器５０２に出力する。
【００４７】
位相制御器５０２は、所定の時間周期Ｔ（例えば、２００μｓ）で、減算器１０１から出力される偏差を取得する。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から出力される偏差が小さくなるように、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿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から出力された偏差が０になるように、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿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、位相制御器５０２は、ＰＩ制御に基づいてｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆを生成しても良い。
【００４８】
モータ５０９のＡ相及びＢ相の巻線に流れる駆動電流は、電流検出器５０７、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、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換器５１０がデジタル値を出力する周期は、例えば、位相制御器５０２が偏差を取得する周期Ｔより短い周期（例えば２５μｓ）であるが、これに限定されるわけではない。
【００４９】
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４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）
【００５０】
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に入力される。
【００５１】
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）
【００５２】
減算器１０２には、位相制御器５０２から出力されたｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆと座標変換器５１１から出力された電流値ｉｑとが入力される。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。
【００５３】
また、減算器１０３には、界磁制御器５４０から出力されたｄ軸電流指令値（目標値）ｉｄ＿ｒｅｆと座標変換器５１１から出力された電流値ｉｄとが入力される。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。なお、界磁制御器５４０については後述する。
【００５４】
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、前記偏差がそれぞれ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。即ち、電流制御器５０３は、生成手段として機能する。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。
【００５５】
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）
【００５６】
座標逆変換器５０５は、逆変換された駆動電圧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。
【００５７】
ＰＷＭインバータ５０６は、フルブリッジ回路を有する。図５は、ＰＷＭインバータ５０６に設けられているフルブリッジ回路５０の構成の例を示す図である。前述したように、フルブリッジ回路５０には、電源１から電圧Ｖｃｃが供給される。フルブリッジ回路５０は、スイッチング素子としてのＦＥＴ  Ｑ１乃至Ｑ４を有する。また、フルブリッジ回路５０にはモータ５０９の巻線Ｌ１が接続されている。
【００５８】
ＦＥＴ  Ｑ１乃至Ｑ４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、巻線Ｌ１には電源１から電圧が印加される。この結果、駆動電圧Ｖα及びＶβに応じた駆動電流ｉα及びｉβが巻線Ｌ１に供給される。即ち、ＰＷＭインバータ５０６は、供給手段として機能する。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を有していても良い。また、フルブリッジ回路は、モータ５０９のＡ相とＢ相それぞれに対応して設けられている。なお、本実施形態では、電源はＡ相、Ｂ相にそれぞれ一つずつ設けられているが、この限りではない。また、図５における巻線Ｌ１は、実際には、モータ５０９に設けられている巻線である。
【００５９】
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）
【００６０】
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の値は使用されているモータ５０９に固有の値であり、ＲＯＭ１５１ｂ又はモータ制御装置１５７に設けられたメモリ（不図示）等に予め格納されている。
【００６１】
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。
【００６２】
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）
【００６３】
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。
【００６４】
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及び座標変換器５１１に入力される。
【００６５】
モータ制御装置１５７は上述の制御を繰り返し行う。
【００６６】
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、モータが脱調状態となることや、余剰トルクに起因してモータ音が増大すること及び消費電力が増大することを抑制することができる。また、位相フィードバック制御が行われることによって、回転子の回転位相が所望の位相になるように回転子の回転位相を制御される。したがって、画像形成装置において、回転子の回転位相が精度よく制御される必要がある負荷（例えばレジストレーションローラ）を駆動するモータに位相フィードバック制御によるベクトル制御が適用されることによって、記録媒体への画像形成が適切に行われる。
【００６７】
［弱め界磁］
次に、弱め界磁について説明する。前述したように、モータの各相の巻線には、回転子が回転することによって誘起電圧が発生する。モータの巻線に誘起電圧が発生すると、モータの巻線に印加できる電圧（以下、使用可能電圧と称する）が小さくなってしまう。具体的には、例えば、電源１から出力される電圧値がＶｃｃである場合、使用可能電圧Ｖα´及びＶβ´は、各相の巻線に誘起電圧が発生することに起因して、以下の式（１０）及び（１１）に示す値に制限されてしまう。
Ｖα´＝Ｖｃｃ−ｅα                                                （１０）
Ｖβ´＝Ｖｃｃ−ｅβ                                                （１１）
【００６８】
ここで、ｅαは正弦波状に変化する誘起電圧Ｅαの振幅を示す。また、ｅβは正弦波状に変化する誘起電圧Ｅβの振幅を示す。
【００６９】
また、回転子が回転することによって各相の巻線に発生する誘起電圧の振幅ｅは、回転子の回転速度が速いほど大きくなる。即ち、回転子の回転速度が速いほど、使用可能電圧は小さくなる。使用可能電圧が小さくなると、回転子に与えることができるトルクＴも小さくなってしまう。
【００７０】
誘起電圧は、巻線を貫く磁束が変化することに伴って発生する。したがって、回転子の磁束よりも弱い磁束が巻線を貫くように励磁電流成分が制御されることによって、巻線に発生する誘起電圧の大きさが増大することを抑制することができる。具体的には、励磁電流成分が負の値に制御されることによって、見かけ上、回転子の磁束の強度が弱められ、回転子の磁束よりも弱い磁束が巻線を貫くようにすることができる。この結果、巻線に発生する誘起電圧の大きさが増大することを抑制することができ、使用可能電圧Ｖα´及びＶβ´が小さくなることを抑制することができる。その結果、出力可能トルクが小さくなることを抑制することができる。以上のような手法は、弱め界磁と称される。なお、励磁電流成分が負の値であって且つ絶対値が大きいほど、出力可能トルクが小さくなることをより抑制することができる。
【００７１】
次に、本実施形態における弱め界磁について説明する。
【００７２】
＜弱め界磁を行う条件１＞
本実施形態におけるモータ制御装置１５７は、以下の２つの条件を満たす場合に弱め界磁を行う。
【００７３】
まず、弱め界磁を行うための１つ目の条件について説明する。
【００７４】
図６は、モータ５０９の出力可能トルクＴと回転子の回転速度ωとの関係を示す図である。図６には、ｄ軸電流が０になるように制御される場合の出力可能トルクＴ−回転速度ω特性（破線）とｄ軸電流が負の値になるように制御される場合の出力可能トルクＴ−回転速度ω特性（実線）が示されている。図６におけるＴ１は弱め界磁が行われていない場合における回転速度ω１に対応する出力可能トルクであり、Ｔ２は弱め界磁が行われる場合における回転速度ω１に対応する出力可能トルクである。なお、図６に示す出力可能トルク−回転数特性は、本実施形態における一例であり、これに限定されるものではない。
【００７５】
図６に示すように、回転速度ωがω０未満である（ω＜ω０）場合は、ｄ軸電流が負の値になるように制御される場合における出力可能トルクＴよりもｄ軸電流が０になるように制御される場合における出力可能トルクＴのほうが大きい。即ち、回転速度ωがω０未満である（ω＜ω０）場合は、弱め界磁が行われる場合よりも弱め界磁が行われない場合のほうがより大きなトルクを回転子に与えることができる。
【００７６】
また、図６に示すように、回転速度ωがω０より大きい（ω＞ω０）場合は、ｄ軸電流が０になるように制御される場合における出力可能トルクＴよりもｄ軸電流が負の値になるように制御される場合における出力可能トルクＴのほうが大きい。即ち、回転速度ωがω０より大きい（ω＞ω０）場合は、弱め界磁が行われない場合よりも弱め界磁が行われる場合のほうがより大きなトルクを回転子に与えることができる。
【００７７】
以上のように、回転速度ωがω０未満である（ω＜ω０）場合は、弱め界磁が行われる場合よりも弱め界磁が行われない場合のほうがより大きなトルクを回転子に与えることができる。また、回転速度ωがω０より大きい（ω＞ω０）場合は、弱め界磁が行われない場合よりも弱め界磁が行われる場合のほうがより大きなトルクを回転子に与えることができる。
【００７８】
したがって、本実施形態においては、回転子の回転速度がω０以上であることを、弱め界磁を行う１つ目の条件とする。
【００７９】
図４に示すように、本実施形態においては、ＣＰＵ１５１ａは、指令位相θ＿ｒｅｆの所定期間における変化量に基づいて、指令速度ω＿ｒｅｆの代わりとなる回転速度ω＿ｒｅｆ´を算出し、界磁制御器５４０に出力する。なお、回転速度ω＿ｒｅｆ´の算出には、以下の式（１２）が用いられる。
ω＝ｄθ／ｄｔ                                                      （１２）
【００８０】
界磁制御器５４０は、回転速度ω＿ｒｅｆ´が以下の式（１３）を満たすか否かを判断する。なお、速度閾値ωｔｈ（＝ω０）は、メモリ５４０ａに記憶されている。
ω＿ｒｅｆ´≧ωｔｈ                                                （１３）
【００８１】
ｄ軸電流の絶対値が大きいほど、巻き線に流れる電流は大きくなる。即ち、弱め界磁を行わない場合はｄ軸電流が０であるのに対し、弱め界磁を行う場合はｄ軸電流が０ではない値であるため、弱め界磁を行うと、弱め界磁を行わない場合に比べて消費電力が増大する。
【００８２】
例えば、モータ５０９が閾値ωｔｈよりも速い速度ω１で駆動されている状態においてモータ５０９の回転子にかかる負荷トルクＴｌが出力可能トルクＴ１よりも小さい（Ｔｌ＜Ｔ１）場合、弱め界磁を行うことなくモータ５０９を駆動することができる。式（１３）のみを弱め界磁が行われる条件としてしまうと、弱め界磁を行うことなくモータ５０９を駆動することができるにもかかわらず弱め界磁を行ってしまうため、電力を無駄に消費してしまう。
【００８３】
また、負荷トルクＴｌは、モータ５０９の駆動対象である負荷の経年劣化等によって増大する可能性がある。負荷トルクＴｌが、Ｔ１＜Ｔｌになってしまうと、弱め界磁を行わなければモータを駆動することができなくなってしまう。
【００８４】
そこで、本実施形態では、条件１に加えて、以下の条件を満たす場合に、弱め界磁を行う。
【００８５】
＜弱め界磁を行う条件２＞
次に、弱め界磁が行われるための２つ目の条件について説明する。
【００８６】
図４に示すように、本実施形態では、座標変換器５１１から出力される電流値ｉｑが界磁制御器５４０に入力される。電流値ｉｑは、モータ５０９の回転子にかかる負荷トルクに対応する値である。
【００８７】
界磁制御器５４０は、電流値ｉｑが以下の式（１４）を満たすか否かを判断する。なお、閾値ｉｑ１は、トルクＴ１に対応する電流値ｉｑであり、メモリ５４０ａに記憶されている。
ｉｑ≧ｉｑ１                                                    （１４）
【００８８】
界磁制御器５４０は、式（１３）と式（１４）との少なくとも一方を満たさない場合は、ｄ軸電流指令値として０Ａを出力する。即ち、弱め界磁は行われない。
【００８９】
一方、界磁制御器５４０は、式（１３）と式（１４）との両方を満たす場合は、出力するｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを０Ａから徐々に変化させることによって負の値（例えば−０．３Ａ）に切り替える。この結果、弱め界磁が行われる。
【００９０】
なお、ｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆは、搬送され得る記録媒体の種類のうち、負荷トルクの増大幅が最も大きい記録媒体（例えば厚紙）が搬送されても、当該負荷トルクが出力可能トルクを超えないような所定値に設定される。
【００９１】
なお、設定されるｉｄ＿ｒｅｆの値が負の値であり且つ絶対値が大きすぎると、回転子である永久磁石から発生する磁界を過剰に弱めてしまい、結果として、回転子に発生させるトルクが小さくなってしまう。また、設定されるｉｄ＿ｒｅｆの値が負の値であり且つ絶対値が０に近い値であると、回転子である永久磁石から発生する磁界を弱めることができず、結果として、巻線に発生する誘起電圧を低減することができなくなってしまう。前記負の値は、以上のようなことを考慮して予め実験等に基づいて決定されている。また、ｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆは、メモリ５４０ａに記憶されており、界磁制御器５４０はメモリ５４０ａに記憶されている値をｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆとして出力する。
【００９２】
図７は、弱め界磁制御を行う方法を説明するフローチャートである。以下、図７を用いて、弱め界磁制御を行う方法を説明する。このフローチャートの処理は、ＣＰＵ１５１ａによって実行される。
【００９３】
まず、Ｓ１００１において、ＣＰＵ１５１ａからモータ制御装置１５７にｅｎａｂｌｅ信号‘Ｈ’が出力されると、モータ制御装置１５７はＣＰＵ１５１ａから出力される指令に基づいてモータ５０９の駆動制御を開始する。ｅｎａｂｌｅ信号とは、モータ制御装置１５７の稼働を許可又は禁止する信号である。ｅｎａｂｌｅ信号が‘Ｌ（ローレベル）’である場合は、ＣＰＵ１５１ａはモータ制御装置１５７の稼働を禁止する。即ち、モータ制御装置１５７によるモータ５０９の制御は終了される。また、ｅｎａｂｌｅ信号が‘Ｈ（ハイレベル）’である場合は、ＣＰＵ１５１ａはモータ制御装置１５７の稼働を許可して、モータ制御装置１５７はＣＰＵ１５１ａから出力される指令に基づいてモータ５０９の駆動制御を行う。
【００９４】
次に、Ｓ１００２において、モータ制御装置１５７はベクトル制御を行う。
【００９５】
次に、Ｓ１００３において、回転速度ω＿ｒｅｆ´が速度閾値ωｔｈ以上である場合は、処理はＳ１００４に進む。
【００９６】
Ｓ１００４において、電流値ｉｑが閾値ｉｑ１未満である場合は、Ｓ１００５において、界磁制御器５４０は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆとして０Ａを出力する。即ち、弱め界磁は行われない。
【００９７】
一方、Ｓ１００４において、電流値ｉｑが閾値ｉｑ１以上である場合は、Ｓ１００６において、界磁制御器５４０は、出力するｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを０Ａから負の値（例えば−０．３Ａ）に切り替える。この結果、弱め界磁が行われる。
【００９８】
また、Ｓ１００３において、回転速度ω＿ｒｅｆ´が速度閾値ωｔｈ未満である場合は、処理はＳ１００５に進む。
【００９９】
以降、ＣＰＵ１５１ａがモータ制御装置１５７にｅｎａｂｌｅ信号‘Ｌ’を出力するまで、モータ制御装置１５７は前述した制御を繰り返し行い、モータ５０９を制御する。
【０１００】
以上のように、本実施形態においては、弱め界磁を行う必要がある状態において弱め界磁を行う。具体的には、回転子の回転速度ω＿ｒｅｆ´が速度閾値ωｔｈ以上であって且つ負荷トルクＴｌが出力可能トルクＴ１以上である状態において弱め界磁を行う。この結果、負荷トルクが出力可能トルクよりも大きいトルクになって回転子が回転しなくなってしまうことを抑制することができる。また、モータを駆動する期間における弱め界磁を行う期間を短縮することができ、消費電力が増大することを抑制することができる。
【０１０１】
なお、本実施形態においては、界磁制御器５４０は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを徐々に変化させることによって切り替えているが、これに限定されるものではなく、例えば、界磁制御器５４０はｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを０Ａから−３Ａに直接切り替えても良い。また、界磁制御器５４０はｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを−３Ａから０Ａに直接切り替えても良い。
【０１０２】
また、本実施形態においては、メモリ５４０ａに記憶されているｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆは０Ａと−３．０Ａであったが、これに限定されるものではなく、３個以上の値が記憶されていても良い。この場合、例えば、どの値を用いるかを示す信号をＣＰＵ１５１ａが界磁制御器５４０に出力し、界磁制御器５４０は信号に基づいて、出力するｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを切り替える。
【０１０３】
また、本実施形態においては、ｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆの値は予め実験等によって得られた値であるが、この限りではない。例えば、界磁制御器５４０が、回転子の回転速度ω＿ｒｅｆ´に基づいてｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆの値を変える構成であっても良い。具体的には、界磁制御器５４０は、回転速度ω＿ｒｅｆ´が大きければ大きいほどｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆの値をより小さく設定する構成であっても良い。この結果、巻線に発生する誘起電圧が回転速度の増大に伴って大きくなることを抑制することができる。
【０１０４】
また、本実施形態では、式（１３）と式（１４）との少なくとも一方を満たさない状態においてはｄ軸電流指令値を０Ａとしたが、０Ａ以外の値に設定しても良い。具体的には、式（１３）と式（１４）との両方を満たす場合に設定されているｄ軸電流指令値としての負の値よりも大きい値であればよい。即ち、式（１３）と式（１４）との少なくとも一方を満たさない状態において巻線を貫く磁束が、式（１３）と式（１４）との両方を満たす場合において巻線を貫く磁束よりも強ければよい。但し、可能な限り０Ａに近い値（弱め界磁の程度が小さい値）に設定されるほうが効果的に消費電力の増大を抑制することができる。
【０１０５】
また、弱め界磁を行う場合におけるｄ軸電流指令値は、弱め界磁を行うことによって巻線に発生する誘起電圧が小さくなったとしても、回転子の回転位相を精度よく決定することができるような値に設定されるものとする。
【０１０６】
また、本実施形態では、速度閾値ωｔｈをω０に設定したが、これに限定されるものではない。例えば、速度閾値ωｔｈをω０よりも小さい値に設定しても良いし、速度閾値ωｔｈをω０よりも大きい値に設定しても良い。
【０１０７】
また、本実施形態では、閾値ｉｑ１を出力可能トルクＴ１に対応する電流値ｉｑに設定したが、これに限定されるものではない。例えば、閾値ｉｑ１を出力可能トルクＴ１に対応する電流値ｉｑよりも小さい値に設定しても良いし、閾値ｉｑ１を出力可能トルクＴ１に対応する電流値ｉｑよりも大きい値に設定しても良い。
【０１０８】
また、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。
【０１０９】
なお、本実施形態におけるベクトル制御では、位相フィードバック制御を行うことによってモータ５０９を制御しているが、これに限定されるものではない。例えば、回転子４０２の回転速度ωをフィードバックしてモータ５０９を制御する構成であっても良い。具体的には、図８に示すように、モータ制御装置内部に速度制御器５００を設け、ＣＰＵ１５１ａが回転子の目標速度を表す指令速度ω＿ｒｅｆを出力する。また、モータ制御装置内部に速度決定器５１４を設け、速度決定器５１４が位相決定器５１３から出力された回転位相θの時間変化に基づいて回転速度ωを決定する。速度の決定には、式（１２）が用いられるものとする。速度制御器５００は回転速度ωと指令速度ω＿ｒｅｆとの偏差が小さくなるように、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆを生成して出力する構成とする。このような速度フィードバック制御を行うことによって、モータ５０９を制御する構成であっても良い。このような構成においては回転速度をフィードバックしているため、回転子の回転速度が所定の速度になるように制御することができる。したがって、画像形成装置において、記録媒体への画像形成を適切に行うために回転速度を一定速度に制御する必要がある負荷（例えば、感光ドラム、搬送ベルト等）を駆動するモータに速度フィードバック制御を用いたベクトル制御を適用する。この結果、記録媒体への画像形成を適切に行うことができる。
【０１１０】
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】
【０１１１】
１５７  モータ制御装置
４０２  回転子
５０２  位相制御器
５０９  ステッピングモータ
５１３  位相決定器
５４０  界磁制御器
【図１】
2020178396.tif 000003
【図２】
2020178396.tif 000004
【図３】
2020178396.tif 000005
【図４】
2020178396.tif 000006
【図５】
2020178396.tif 000007
【図６】
2020178396.tif 000008
【図７】
2020178396.tif 000009
【図８】
2020178396.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月23日(2019.12.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
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、
前記検出手段によって検出される駆動電流のトルク電流成分の値と前記トルク電流成分の目標値との偏差が小さくなるように前記巻線に流れる駆動電流を制御し、前記巻線に流れる駆動電流の励磁電流成分の値を制御することによって前記巻線を貫く磁束の強度を弱める弱め界磁を行う制御手段と、
を有し、
前記トルク電流成分は、前記位相決定手段によって決定される回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であり、前記励磁電流成分は、前記回転座標系において表される電流成分であって前記巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分であり、
前記制御手段は、前記回転子の目標位相を表す指令位相と前記位相決定手段によって決定された回転位相との偏差が小さくなるように前記トルク電流成分の目標値を設定し、
前記制御手段は、前記回転子の回転速度に対応する値が閾値より大きい状態において、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より大きい場合は前記弱め界磁の程度を第１の程度に設定し、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前記所定値より小さい場合は前記弱め界磁の程度を前記第１の程度よりも小さい第２の程度に設定することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記弱め界磁の程度が前記第２の程度である状態には、前記弱め界磁が行われない状態が含まれることを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記回転子の回転速度に対応する値が前記閾値より小さい場合は、前記弱め界磁の程度を前記第１の程度よりも小さい第３の程度に設定する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。
【請求項４】
前記第２の程度は、前記第３の程度であることを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記励磁電流成分の目標値を変更することによって前記弱め界磁の程度を変更し、
前記制御手段は、前記励磁電流成分の目標値と前記検出手段によって検出された駆動電流の励磁電流成分の値との偏差が小さくなるように前記巻線に流れる駆動電流を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記回転子の回転速度に対応する値は、前記回転子の目標速度に対応する値であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記モータ制御装置は、前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段を有し、
前記回転子の回転速度に対応する値は、前記速度決定手段によって決定された回転速度であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記位相決定手段は、前記検出手段によって検出された駆動電流に基づいて前記回転子の回転位相を決定することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
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、
前記検出手段によって検出される駆動電流のトルク電流成分の値と前記トルク電流成分の目標値との偏差が小さくなるように前記巻線に流れる駆動電流を制御し、前記巻線に流れる駆動電流の励磁電流成分の値を制御することによって前記巻線を貫く磁束の強度を弱める弱め界磁を行う制御手段と、
を有し、
前記トルク電流成分は、前記位相決定手段によって決定される回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であり、前記励磁電流成分は、前記回転座標系において表される電流成分であって前記巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分であり、
前記制御手段は、前記回転子の目標速度を表す指令速度と前記速度決定手段によって決定された回転速度との偏差が小さくなるように前記トルク電流成分の目標値を設定し、
前記制御手段は、前記回転子の回転速度に対応する値が閾値より大きい状態において、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より大きい場合は前記弱め界磁の程度を第１の程度に設定し、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前記所定値より小さい場合は前記弱め界磁の程度を前記第１の程度よりも小さい第２の程度に設定することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項１０】
前記弱め界磁の程度が前記第２の程度である状態には、前記弱め界磁が行われない状態が含まれることを特徴とする請求項９に記載のモータ制御装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記回転子の回転速度に対応する値が前記閾値より小さい場合は、前記弱め界磁の程度を前記第１の程度よりも小さい第３の程度に設定することを特徴とする請求項９又は１０に記載のモータ制御装置。
【請求項１２】
前記第２の程度は、前記第３の程度であることを特徴とする請求項１１に記載のモータ制御装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記励磁電流成分の目標値を変更することによって前記弱め界磁の程度を変更し、
前記制御手段は、前記励磁電流成分の目標値と前記検出手段によって検出された駆動電流の励磁電流成分の値との偏差が小さくなるように前記巻線に流れる駆動電流を制御することを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１４】
前記回転子の回転速度に対応する値は、前記回転子の目標速度に対応する値であることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１５】
前記回転子の回転速度に対応する値は、前記速度決定手段によって決定された回転速度であることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１６】
前記速度決定手段は、前記検出手段によって検出された駆動電流に基づいて前記回転子の回転速度を決定することを特徴とする請求項９乃至１５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１７】
シートを搬送する搬送部と、
前記搬送部を駆動するモータと、
前記モータを制御するモータ制御装置であって、請求項１乃至１６のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
を有することを特徴とするシート搬送装置。
【請求項１８】
記録媒体に画像を形成する画像形成部と、
負荷を駆動するモータと、
前記モータを制御するモータ制御装置であって、請求項１乃至１６のいずれか一項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。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、モータの駆動を制御するモータ制御装置、シート搬送装置及び画像形成装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明は、回転子が回転しなくなってしまうことを抑制することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明におけるモータ制御装置は、
モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
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、
前記検出手段によって検出される駆動電流のトルク電流成分の値と前記トルク電流成分の目標値との偏差が小さくなるように前記巻線に流れる駆動電流を制御し、前記巻線に流れる駆動電流の励磁電流成分の値を制御することによって前記巻線を貫く磁束の強度を弱める弱め界磁を行う制御手段と、
を有し、
前記トルク電流成分は、前記位相決定手段によって決定される回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であり、前記励磁電流成分は、前記回転座標系において表される電流成分であって前記巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分であり、
前記制御手段は、前記回転子の目標位相を表す指令位相と前記位相決定手段によって決定された回転位相との偏差が小さくなるように前記トルク電流成分の目標値を設定し、
前記制御手段は、前記回転子の回転速度に対応する値が閾値より大きい状態において、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より大きい場合は前記弱め界磁の程度を第１の程度に設定し、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前記所定値より小さい場合は前記弱め界磁の程度を前記第１の程度よりも小さい第２の程度に設定することを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明によれば、回転子が回転しなくなってしまうことを抑制することができる。