(57)【要約】【課題】  制御値がモータ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。【解決手段】  デューティ比が所定の値（例えば、５０％）に設定されたＰＷＭ信号に基づいてＡ相の巻線に電圧が印加された状態おいて当該Ａ相の巻線に流れる電流に基づいて、モータ制御装置６００に取り付けられているモータの種類が判別される。モータ制御装置６００に取り付けられているモータがモータＢである場合は、制御値がモータＢに対応する値に設定される。また、モータ制御装置６００に取り付けられているモータがモータＡである場合は、制御値がモータＡに対応する値に設定される。この結果、モータの制御が不安定になることを抑制することができる。【選択図】  図８
2020124097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１モータと前記第１モータとは異なる第２モータとのいずれか一方を取り付け可能なモータ制御装置において、
複数のスイッチング素子を備え、前記モータ制御装置に取り付けられたモータの巻線が接続される駆動回路と、
前記複数のスイッチング素子のオン動作、オフ動作を制御するＰＷＭ信号であって、ハイレベルとローレベルの一方である第１レベルの信号とハイレベルとローレベルの他方である第２レベルの信号とで構成されるＰＷＭ信号を生成する生成手段と、
前記取り付けられた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と予め設定された制御値とを用いて、前記取り付けられたモータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記位相決定手段によって決定された回転位相と前記取り付けられたモータの回転子の目標位相を表す指令位相との偏差が小さくなるように前記駆動電流を制御する制御手段と、
所定のデューティ比に設定された前記ＰＷＭ信号に基づいて前記巻線に印加される電圧によって前記巻線に流れる駆動電流の極大値と極小値との少なくとも一方に基づいて、前記制御値を設定する設定手段と、
を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
第１モータと前記第１モータとは異なる第２モータとのいずれか一方を取り付け可能なモータ制御装置において、
複数のスイッチング素子を備え、前記モータ制御装置に取り付けられたモータの巻線が接続される駆動回路と、
前記複数のスイッチング素子のオン動作、オフ動作を制御するＰＷＭ信号であって、ハイレベルとローレベルの一方である第１レベルの信号とハイレベルとローレベルの他方である第２レベルの信号とで構成されるＰＷＭ信号を生成する生成手段と、
前記取り付けられた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と予め設定された制御値とを用いて、前記取り付けられたモータの回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
前記速度決定手段によって決定された回転速度と前記取り付けられたモータの回転子の目標位相を表す指令速度との偏差が小さくなるように前記駆動電流を制御する制御手段と、
所定のデューティ比に設定された前記ＰＷＭ信号に基づいて前記巻線に印加される電圧によって前記巻線に流れる駆動電流の極大値と極小値との少なくとも一方に基づいて、前記制御値を設定する設定手段と、
を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
前記設定手段は、前記ＰＷＭ信号の１周期における前記極大値と前記極小値との少なくとも一方に基づいて、前記制御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】
前記設定手段は、前記極大値が所定値より大きい場合は、前記第１モータに対応する制御値を前記制御値として設定し、前記極大値が前記所定値未満である場合は、前記第２モータに対応する制御値を前記制御値として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】
前記設定手段は、前記極小値が所定値より大きい場合は、前記第１モータに対応する制御値を前記制御値として設定し、前記極大値が前記所定値未満である場合は、前記第２モータに対応する制御値を前記制御値として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６】
前記設定手段は、前記極大値と前記極小値との差分値が所定値より大きい場合は、前記第１モータに対応する制御値を前記制御値として設定し、前記差分値が前記所定値未満である場合は、前記第２モータに対応する制御値を前記制御値として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７】
前記設定手段は、所定期間内における前記極大値と前記極小値との少なくとも一方に基づいて、前記制御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８】
前記設定手段は、前記所定期間内における複数の前記極大値の平均値が所定値より大きい場合は、前記第１モータに対応する制御値を前記制御値として設定し、前記平均値が前記所定値未満である場合は、前記第２モータに対応する制御値を前記制御値として設定することを特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記設定手段は、前記所定期間内における複数の前記極小値の平均値が所定値より大きい場合は、前記第１モータに対応する制御値を前記制御値として設定し、前記平均値が前記所定値未満である場合は、前記第２モータに対応する制御値を前記制御値として設定することを特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
前記設定手段は、前記所定期間内における複数の前記極大値の平均値と前記所定期間内における複数の前記極小値の平均値との差分値が所定値より大きい場合は、前記第１モータに対応する制御値を前記制御値として設定し、前記差分値が前記所定値未満である場合は、前記第２モータに対応する制御値を前記制御値として設定することを特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。
【請求項１１】
前記所定のデューティ比は５０％に対応する値であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１２】
前記位相決定手段は、前記検出手段によって検出される駆動電流と前記制御値としてのインダクタンス値とを用いて前記巻線に誘起される誘起電圧を決定し、前記決定された誘起電圧に基づいて前記回転位相を決定することを特徴とする請求項１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】
前記複数のスイッチング素子はＨブリッジ回路を構成す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に基づいて、前記駆動電流を制御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】
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シート搬送装置。
【請求項１６】
原稿を積載する積載部と、
前記積載部に積載された原稿を搬送する搬送ローラと、
前記搬送ローラによって搬送された前記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】
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。
【請求項１８】
前記負荷は、前記記録媒体を搬送する搬送ローラであることを特徴とする請求項１７に記載の画像形成装置。
【請求項１９】
前記設定手段による前記制御値の設定は、前記画像形成装置の電源がＯＦＦ状態からＯＮ状態になったときに行われることを特徴とする請求項１７又は１８に記載の画像形成装置。
【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、原稿給送装置、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、制御値と称する）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
【特許文献２】特開２００２−３３５６９９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、モータの制御が不安定に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】
【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、
第１モータと前記第１モータとは異なる第２モータとのいずれか一方を取り付け可能なモータ制御装置において、
複数のスイッチング素子を備え、前記モータ制御装置に取り付けられたモータの巻線が接続される駆動回路と、
前記複数のスイッチング素子のオン動作、オフ動作を制御するＰＷＭ信号であって、ハイレベルとローレベルの一方である第１レベルの信号とハイレベルとローレベルの他方である第２レベルの信号とで構成されるＰＷＭ信号を生成する生成手段と、
前記取り付けられた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と予め設定された制御値とを用いて、前記取り付けられたモータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記位相決定手段によって決定された回転位相と前記取り付けられたモータの回転子の目標位相を表す指令位相との偏差が小さくなるように前記駆動電流を制御する制御手段と、
所定のデューティ比に設定された前記ＰＷＭ信号に基づいて前記巻線に印加される電圧によって前記巻線に流れる駆動電流の極大値と極小値との少なくとも一方に基づいて、前記制御値を設定する設定手段と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、モータの制御が不安定にな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】モータ駆動部１５８の構成の例を示す図である。
【図６】ＰＷＭ生成器２０３がＰＷＭ信号を生成する構成を説明する図である。
【図７】ＰＷＭ生成器２０３がＰＷＭ信号を生成する方法を説明する図である。
【図８】ＰＷＭ＋のデューティ比が５０％である場合における電流ｉαを示す図である。
【図９】モータの種類を判別する方法を説明するフローチャートである。
【図１０】抵抗値Ｒ及びインダクタンス値Ｌの温度依存性を示す図である。
【図１１】電流波形をシミュレーションした結果を示す図である。
【図１２】モータＡの電流値ｉαの極大値及びモータＢの電流値ｉαの極大値の温度依存性を示す図である。
【図１３】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】
【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）や感光ドラム３０９、現像器３１５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６００、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６００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６００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におけるシート材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６００について説明する。本実施形態におけるモータ制御装置６００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。
【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６００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。
【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６００の構成の例を示すブロック図である。本実施形態におけるモータ制御装置６００は、ベクトル制御を用いてモータを制御するモータ制御部１５７及びモータの巻線に駆動電流を供給してモータを駆動させるモータ駆動部１５８によって構成されている。なお、モータ制御装置６００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】
モータ制御部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６００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、モータ制御部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】
モータ制御部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６００へ出力する。なお、実際には、ＣＰＵ１５１ａはモータ制御装置６００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、位相決定器５１３から出力された、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相及びＢ相の巻線に流れる駆動電流は、モータ駆動部１５８によって後述する方法により検出される。モータ駆動部１５８によって検出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）
【００４４】
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）
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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）
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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）
【００５４】
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（即ち、ＰＩＤ制御の）ゲイン値等も含まれる。
【００５５】
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。
【００５６】
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）
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
モータ制御装置６００は、上述の制御を繰り返し行う。
【００６０】
以上のように、本実施形態におけるモータ制御装置６００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、回転位相をフィードバックしているため、回転子の回転位相が所定の位相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位相を高精度に制御する必要がある負荷（例えば、レジストレーションローラ等）を駆動するモータに位相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。
【００６１】
＜モータ駆動部＞
以上のように、モータの駆動制御においては、巻線に流れる駆動電流の電流値を検出し、検出した電流値に基づいて巻線に流れる駆動電流を制御する。即ち、モータの駆動制御においては、巻線に流れる駆動電流の電流値を検出する構成、及び、駆動電流を巻線に供給する構成が必要となる。
【００６２】
図５は、本実施形態におけるモータ駆動部１５８の構成の例を示す図である。図５に示すように、モータ駆動部１５８は、Ａ相におけるＰＷＭインバータ５０６ａ、Ａ／Ｄ変換器５１０ａ、電流値生成器５３０ａを有する。また、モータ駆動部１５８は、Ｂ相におけるＰＷＭインバータ５０６ｂ、Ａ／Ｄ変換器５１０ｂ、電流値生成器５３０ｂを有する。なお、図４に示すＰＷＭインバータ５０６にはＰＷＭインバータ５０６ａとＰＷＭインバータ５０６ｂとが含まれる。また、図４に示すＡ／Ｄ変換器５１０にはＡ／Ｄ変換器５１０ａとＡ／Ｄ変換器５１０ｂとが含まれる。更に、図４に示す電流値生成器５３０には電流値生成器５３０ａと電流値生成器５３０ｂとが含まれる。このように、ＰＷＭインバータ、Ａ／Ｄ変換器及び電流値生成器はモータ５０９のＡ相とＢ相それぞれに対応して設けられており、相毎に独立に駆動される。なお、ＰＷＭインバータ５０６ａの構成とＰＷＭインバータ５０６ｂの構成は同じ構成であるため、図５においては、ＰＷＭインバータ５０６ａの具体的構成を示している。ＰＷＭインバータ５０６ａは、モータ駆動回路５０ａ、モータ駆動回路５０ａに設けられた複数のＦＥＴのオン動作／オフ動作を制御するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ生成器２０３、抵抗器２００の両端の電圧信号を増幅する増幅器３００を有する。
【００６３】
図５に示すように、モータ駆動回路５０ａは、スイッチング素子としてのＦＥＴ  Ｑ１〜Ｑ４及びモータの巻線Ｌ１等を有する。具体的には、ＦＥＴ  Ｑ１〜Ｑ４はＨブリッジ回路を構成し、巻線Ｌ１は、ＦＥＴ  Ｑ１とＱ３との接続点とＦＥＴ  Ｑ２とＱ４との接続点とを繋ぐように接続されている。また、ＦＥＴ  Ｑ１及びＱ２のドレイン端子は２４Ｖの電源端子に接続され、ＦＥＴ  Ｑ３及びＱ４のソース端子は、抵抗器２００の一端に接続される。更に、抵抗器２００の他端はグラウンド（ＧＮＤ）に接続される。即ち、抵抗器は接地されている。なお、図５においては、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。即ち、巻線Ｌ１はモータ制御装置６００の外部に設けられている。
【００６４】
ＦＥＴ  Ｑ１及びＱ４はＰＷＭ信号であるＰＷＭ＋によって駆動され、ＦＥＴ  Ｑ２及びＱ３はＰＷＭ信号であるＰＷＭ−によって駆動される。なお、ＰＷＭ＋とＰＷＭ−は互いに逆位相の関係にある。即ち、ＰＷＭ＋が‘Ｈ（ハイレベル）’である場合は、ＰＷＭ−は‘Ｌ（ローレベル）’である。また、ＰＷＭ−が‘Ｈ’である場合は、ＰＷＭ＋は‘Ｌ’である。
【００６５】
ＰＷＭ＋が‘Ｈ’である場合は、電源、ＦＥＴ  Ｑ１、巻線Ｌ１、ＦＥＴ  Ｑ４、ＧＮＤの順に駆動電流が流れる。その後、ＰＷＭ＋が‘Ｌ’になると、巻線Ｌ１には、電流の変化を阻止する方向に誘導起電力が生じる。この結果、ＧＮＤ、ＦＥＴ  Ｑ３、巻線Ｌ１、ＦＥＴ  Ｑ２、電源の順に駆動電流が流れる。また、ＰＷＭ＋が‘Ｌ’である場合は、電源、ＦＥＴ  Ｑ２、巻線Ｌ１、ＦＥＴ  Ｑ３、ＧＮＤの順に駆動電流が流れる。その後、ＰＷＭ＋が‘Ｈ’になると、巻線Ｌ１には、電流の変化を阻止する方向に誘導起電力が生じる。この結果、ＧＮＤ、ＦＥＴ  Ｑ４、巻線Ｌ１、ＦＥＴ  Ｑ１、電源の順に駆動電流が流れる。
【００６６】
｛駆動電流を供給する方法｝
まず、モータ駆動部１５８が巻線に駆動電流を供給する方法について説明する。
【００６７】
図６は、本実施形態におけるＰＷＭ生成器２０３がＰＷＭ信号を生成する構成を説明する図である。図６に示すように、本実施形態におけるＰＷＭ生成器２０３は、変調波と搬送波とを比較する比較器２０３ａを有する。ＰＷＭ生成器２０３は、比較器２０３ａを用いて変調波と搬送波とを比較することによってＰＷＭ信号を生成している。なお、本実施形態においては、ＰＷＭ生成器２０３が所定の周波数の三角波搬送波を生成しているものとする。また、該三角波搬送波の値が極小値となるタイミングから次に極小値となるタイミングまでの期間を一周期とした場合に、該三角波搬送波の波形は、１周期において該三角波搬送波の値が極大値となるタイミングを基準として線対称となるような波形とする。また、Ａ相における三角波搬送波とＢ相における三角波搬送波は同期されているものとする。
【００６８】
図７は、ＰＷＭ生成器２０３がＰＷＭ信号を生成する方法を説明する図である。以下に、図５乃至図７を用いて、ＰＷＭ生成器２０３がＰＷＭ信号を生成する方法を説明する。
【００６９】
図５に示すように、モータ制御部１５７から出力された駆動電圧Ｖαは、ＰＷＭ生成器２０３に入力される。ＰＷＭ生成器２０３は、比較器２０３ａを用いて変調波としての駆動電圧Ｖαと三角波搬送波とを比較し、駆動電圧Ｖαが三角波搬送波よりも大きい期間（ハイ期間）は‘Ｈ’、駆動電圧Ｖαが三角波搬送波よりも小さい期間（ロー期間）は‘Ｌ’としてＰＷＭ＋を生成する。また、ＰＷＭ生成器２０３は、ＰＷＭ＋の位相を反転させたＰＷＭ−を生成する。
【００７０】
図５に示すように、ＰＷＭ生成器２０３は、ＰＷＭ＋をＦＥＴ  Ｑ１及びＱ４に出力し、ＰＷＭ−をＦＥＴ  Ｑ２及びＱ３に出力する。ＦＥＴ  Ｑ１乃至Ｑ４は、ＰＷＭ＋とＰＷＭ−によって、オン動作／オフ動作が制御される。この結果、Ａ相の巻線Ｌ１に供給する駆動電流の大きさ及び向きを制御することができる。
【００７１】
本実施形態においては、駆動電圧が２４Ｖである場合はデューティ比が１００％、駆動電圧が０Ｖである場合はデューティ比が５０％、駆動電圧が−２４Ｖである場合はデューティ比が０％に対応する。即ち、本実施形態においては、駆動電圧ＶαはＰＷＭ＋のデューティ比に対応する値である。なお、本実施形態においては、ＰＷＭ＋の周期に対するハイ期間の割合をデューティ比と定義するが、ＰＷＭ＋の周期に対するロー期間の割合をデューティ比と定義しても良い。
【００７２】
｛電流検出方法｝
次に、モータ駆動部１５８が巻線に流れる駆動電流の電流値を検出する方法について説明する。
【００７３】
前述したように、巻線に流れる駆動電流は抵抗器２００にかかる電圧Ｖｓｎｓに基づいて検出される。増幅器３００は、電圧Ｖｓｎｓの信号を増幅してＡ／Ｄ変換器５１０ａに出力する。Ａ／Ｄ変換器５１０ａは、電圧Ｖｓｎｓをアナログ値からデジタル値へと変換して、電流値生成器５３０ａに出力する。
【００７４】
電流値生成器５３０ａは、Ａ／Ｄ変換器５１０ａから出力された値を所定の周期でサンプリングし、サンプリングした値に基づいて電流値を生成する。電流値生成器５３０ａは、生成した電流値を電流値ｉαとして出力する。
【００７５】
＜モータの種類を判別する方法＞
次に、モータ制御装置６００に取り付けられているモータの種類を判別する。本実施形態では、以下の構成が適用されることによって、モータの制御が不安定になることが抑制される。
【００７６】
図８は、ＰＷＭ＋のデューティ比が５０％である場合における電流ｉαを示す図である。図８に示すように、ＰＷＭ＋のデューティ比が５０％である場合において、モータＡの巻線に流れる電流ｉαの最大値及び最小値はモータＢの巻線に流れる電流ｉαの最大値及び最小値とは異なる値である。これは、モータＡの巻線の抵抗値Ｒ及びインダクタンス値Ｌが、モータＢの巻線の抵抗値Ｒ及びインダクタンス値Ｌとは異なる値であるためである。なお、ＰＷＭ＋のデューティ比が５０％以外の値であっても、モータＡの巻線に流れる電流ｉαの最大値及び最小値はモータＢの巻線に流れる電流ｉαの最大値及び最小値とは異なる値になる。
【００７７】
本実施形態では、デューティ比が所定の値（例えば、５０％）に設定されたＰＷＭ信号に基づいてＡ相の巻線に電圧が印加された状態おいて当該Ａ相の巻線に流れる電流に基づいて、モータ制御装置６００に取り付けられているモータの種類が判別される。
【００７８】
図４に示すように、電流値生成器５３０によって生成された電流値ｉα、ｉβはＣＰＵ１５１ａに出力される。ＣＰＵ１５１ａは、電流値ｉαが入力された後に最初に電流値ｉαが極小値となるタイミングから次に極小値となるタイミングまでの期間における電流値ｉαの極大値（最大値）に基づいて、モータ制御装置６００に取り付けられているモータの種類を判別する。具体的には、ＣＰＵ１５１ａは、前記期間における電流値ｉαの極大値が閾値ｉｔｈ以上である場合は、モータ制御装置６００に取り付けられているモータがモータＢであると判定し、制御値をモータＢに対応する値に設定する。また、ＣＰＵ１５１ａは、前記期間における電流値ｉαの極大値が閾値ｉｔｈ未満である場合は、モータ制御装置６００に取り付けられているモータがモータＡであると判定し、制御値をモータＡに対応する値に設定する。なお、閾値ｉｔｈは、デューティ比が所定の値に設定されたＰＷＭ信号に基づいて巻線に電圧が印加された状態おいてモータＡの巻線に流れる電流の極大値よりも大きい値に設定される。更に、閾値ｉｔｈは、デューティ比が所定の値に設定されたＰＷＭ信号に基づいて巻線に電圧が印加された状態おいてモータＢの巻線に流れる電流の極大値よりも小さい値に設定される。即ち、電流値ｉαの極大値が閾値ｉｔｈ未満であることはモータ制御装置６００に取り付けられているモータがモータＡであることを意味する。また、電流値ｉαの極大値が閾値ｉｔｈより大きいことはモータ制御装置６００に取り付けられているモータがモータＢであることを意味する。
【００７９】
図９は、モータの種類を判別する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。なお、このフローチャートの処理は、モータの種類を判別する処理を実行することがユーザによって設定されることによって実行されてもよい。また、画像形成装置１００がスリープ状態（省電力モード）から復帰する度に実行されてもよいし、画像形成装置１００の電源がＯＦＦ状態からＯＮ状態になったときに実行されてもよい。
【００８０】
Ｓ１００１において、ＣＰＵ１５１ａは、ＰＷＭインバータ５０６（モータ駆動部１５８）を駆動させる。具体的には、ＣＰＵ１５１ａは、ＰＷＭ＋のデューティ比を所定の値に設定し、モータ５０９の巻線に電圧を印加する。
【００８１】
Ｓ１００２において、電流値ｉαが閾値ｉｔｈ未満である場合は、Ｓ１００３において、ＣＰＵ１５１ａは、モータ制御装置６００に取り付けられているモータ５０９がモータＡであると判定し、モータ制御装置６００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。
【００８２】
一方、Ｓ１００２において、電流値ｉαが閾値ｉｔｈ以上である場合は、Ｓ１００４において、ＣＰＵ１５１ａは、モータ制御装置６００に取り付けられているモータ５０９がモータＢであると判定し、モータ制御装置６００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。
【００８３】
Ｓ１００５において、ＣＰＵ１５１ａは、ＰＷＭインバータ５０６（モータ駆動部１５８）の駆動を停止させ、このフローチャートの処理を終了する。
【００８４】
｛抵抗値Ｒ及びインダクタンス値Ｌの温度変化｝
図１０は、抵抗値Ｒ及びインダクタンス値Ｌの温度依存性を示す図である。図１０では、温度２５℃の環境下における抵抗値Ｒ及びインダクタンス値Ｌの測定値が基準にされている。
【００８５】
図１０に示すように、抵抗値Ｒは、０℃から１００℃の間で約２５％値が変化している。一方、インダクタンス値Ｌは、０℃から１００℃の間で約５％値が変化している。したがって、巻線に流れる電流値に基づいてモータの種類を判別する際には、抵抗値Ｒの影響が比較的小さい状態において検出された電流値が用いられることが望ましい。
【００８６】
図１１は、以下の式（１０）を用いて電流波形をシミュレーションした結果を示す図である。
ｉ＝Ｖ／Ｒ＊（１−ＥＸＰ（−Ｒ／Ｌ＊ｔ））                        （１０）
【００８７】
ここで、ｔは電圧Ｖを巻線に印加する時間に相当する。
【００８８】
モータの種類を判別する処理においてモータは回転していないので、巻線に発生する誘起電圧Ｅは０［Ｖ］と等価である。したがって、巻線に印加される電圧Ｖは、以下の式（１１）によって表される。
Ｖ＝Ｒ＊ｉ＋Ｌ＊ｄｉ／ｄｔ                                        （１１）
【００８９】
図１１には、各時間における式（１１）のＬ＊ｄｉ／ｄｔの項が電圧Ｖに寄与する割合（寄与率）が示されている。図１１に示すように、電圧が巻線に印加された直後は、電流ｉの絶対値が比較的小さく且つ電流ｉが急激に増大しているため、Ｌ＊ｄｉ／ｄｔの項がＲ＊ｉの項に比べて非常に大きくなる。即ち、電圧が巻線に印加された直後は、Ｌ＊ｄｉ／ｄｔの項の電圧Ｖに寄与する割合が非常に大きくなる。本実施形態では、電圧が巻線に印加されてから電圧の印加が７０μｓ継続されるまでの期間は、Ｌ＊ｄｉ／ｄｔの項の電圧Ｖに寄与する割合が９５％以上である。その後、電圧が印加される時間が長くなるにつれて、電流ｉは定常状態に近づき、Ｌ＊ｄｉ／ｄｔの項の電圧Ｖに寄与する割合が０％に収束する。
【００９０】
上述のように、本実施形態では、デューティ比が５０％に設定されたＰＷＭ信号に基づいてＡ相の巻線に電圧が印加された状態おいて当該Ａ相の巻線に流れる電流に基づいて、モータ制御装置６００に取り付けられているモータの種類が判別される。本実施形態におけるＰＷＭ周期は２５μｓに設定されている。ＰＷＭ周期が２５μｓに設定され且つデューティ比が５０％に設定されている場合、巻線に電圧が印加される時間は１２．５μｓになる。図１１に示すように、巻線に電圧が印加される時間が１２．５μｓである場合、Ｌ＊ｄｉ／ｄｔの項の電圧Ｖに寄与する割合が９８％以上である。つまり、本実施形態におけるモータの判別処理において用いられる電流に含まれる抵抗値Ｒによる影響はインダクタンス値Ｌによる影響よりも非常に小さい。
【００９１】
図１２は、モータＡの電流値ｉαの極大値（破線）及びモータＢの電流値ｉαの極大値（実線）の温度依存性を示す図である。図１２に示すように、本実施形態におけるモータの判別処理において用いられる電流波形の、モータの周りの温度による変化は非常に小さい。
【００９２】
以上のように、本実施形態では、デューティ比が所定値（例えば、５０％）に設定されたＰＷＭ信号に基づいてＡ相の巻線に電圧が印加された状態おいて当該Ａ相の巻線に流れる電流に基づいて、モータ制御装置６００に取り付けられているモータの種類が判別される。具体的には、ＣＰＵ１５１ａは、電流値ｉαの極大値が閾値ｉｔｈ以上である場合は、モータ制御装置６００に取り付けられているモータがモータＢであると判定し、制御値をモータＢに対応する値に設定する。また、ＣＰＵ１５１ａは、電流値ｉαの極大値が閾値ｉｔｈ未満である場合は、モータ制御装置６００に取り付けられているモータがモータＡであると判定し、制御値をモータＡに対応する値に設定する。この結果、モータ制御装置６００に取り付けられたモータに対応した制御値を用いてモータを制御することができる。即ち、モータの制御が不安定になることを抑制することができる。
【００９３】
また、本実施形態では、ＰＷＭ周期が２５μｓに設定され且つデューティ比が５０％に設定されている。この結果、電流波形の温度による変化が非常に小さい状態でモータの種類を判別することができる。即ち、モータの種類を高精度に判別することができるため、モータ制御装置６００に取り付けられたモータに対応した制御値を用いてモータを制御することができる。即ち、モータの制御が不安定になることを抑制することができる。
【００９４】
なお、本実施形態では、ＣＰＵ１５１ａは、電流値ｉαが入力された後の最初に電流値ｉαが極小値となるタイミングから次に極小値となるタイミングまでの期間における電流値ｉαの最大値に基づいて、モータ制御装置６００に取り付けられているモータの種類を判別したが、この限りではない。例えば、ＣＰＵ１５１ａは、電流値ｉαが入力された後に最初に電流値ｉαが極小値となるタイミングから次に極小値となるタイミングまでの期間における電流値ｉαの極小値（最小値）に基づいて、モータ制御装置６００に取り付けられているモータの種類を判別してもよい。
【００９５】
また、例えば、ＣＰＵ１５１ａは、電流値ｉαが入力されてから所定時間が経過した後の最初に電流値ｉαが極小値となるタイミングから次に極小値となるタイミングまでの期間（所定期間内）における電流値ｉαの極大値に基づいて、モータ制御装置６００に取り付けられているモータの種類を判別してもよい。所定時間は、例えば、ＰＷＭ＋が‘Ｌ’から‘Ｈ’に変化するタイミングの後の最初にＰＷＭ＋が再び‘Ｌ’から‘Ｈ’に変化するタイミングまでの時間（ＰＷＭ周期）よりも長い時間である。
【００９６】
また、例えば、ＣＰＵ１５１ａは、所定期間における電流値ｉαの極大値の平均値に基づいてモータ制御装置６００に取り付けられているモータの種類を判別してもよい。所定期間は、例えば、ＰＷＭ周期の２倍の時間よりも長い時間である。
【００９７】
〔第２実施形態〕
次に、本実施形態における画像形成装置１００について説明する。なお、以下の説明において、画像形成装置の構成が第１実施形態と同様である部分については説明を省略する。
【００９８】
第１実施形態で説明されたように、モータの巻線に流れる電流値ｉα及びｉβは、増幅器３００によって増幅された信号に基づいて生成される。増幅器３００から出力される信号には、所定の電圧（オフセット電圧）が含まれている可能性がある。この結果、生成された電流値ｉα及びｉβにはオフセット電圧に対応する電流値が含まれてしまう。モータの種類を判別する際に用いられる電流値にオフセット電圧に対応する電流値が含まれていると、モータの種類が誤判別される可能性がある。
【００９９】
そこで本実施形態では、以下の構成が適用されることによって、より高精度にモータの種類が判別される。
【０１００】
本実施形態では、図８に示されるように、電流値ｉαの極大値と極小値との差分値Δｉに基づいてモータ制御装置６００に取り付けられたモータの種類が判別される。具体的には、例えば、ＣＰＵ１５１ａは、ＰＷＭ周期の１周期内における極大値と極小値との差分値Δｉが閾値Δｉｔｈ以上である場合は、モータ制御装置６００に取り付けられているモータがモータＢであると判定し、制御値をモータＢに対応する値に設定する。また、ＣＰＵ１５１ａは、差分値Δｉが閾値Δｉｔｈ未満である場合は、モータ制御装置６００に取り付けられているモータがモータＡであると判定し、制御値をモータＡに対応する値に設定する。なお、閾値Δｉｔｈは、デューティ比が所定の値に設定されたＰＷＭ信号に基づいて巻線に電圧が印加された状態おけるモータＡの差分値Δｉよりも大きい値に設定される。更に、閾値Δｉｔｈは、デューティ比が所定の値に設定されたＰＷＭ信号に基づいて巻線に電圧が印加された状態おけるモータＢの差分値Δｉよりも小さい値に設定される。即ち、差分値Δｉが閾値Δｉｔｈ未満であることはモータ制御装置６００に取り付けられているモータがモータＡであることを意味し、差分値Δｉが閾値Δｉｔｈより大きいことはモータ制御装置６００に取り付けられているモータがモータＢであることを意味する。
【０１０１】
以上のように、本実施形態では、電流値ｉαの極大値と極小値との差分値Δｉに基づいてモータ制御装置６００に取り付けられたモータの種類が判別される。電流値ｉαの極大値及び極小値には、上述のオフセット電圧に対応する電流値が含まれている。極大値と極小値との差分値Δｉが用いられることによって、オフセット電圧に対応する電流値が含まれていない値に基づいてモータの種類が判別される。その結果、より高精度にモータの種類を判別することができる。
【０１０２】
なお、ＣＰＵ１５１ａは、所定期間における電流値ｉαの極大値の平均値と所定期間における電流値ｉαの極小値の平均値との差分値に基づいてモータ制御装置６００に取り付けられているモータの種類を判別してもよい。所定期間は、例えば、ＰＷＭ周期の２倍の時間よりも長い時間である。
【０１０３】
なお、第１実施形態、第２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。
【０１０４】
また、第１実施形態及び第２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。
【０１０５】
なお、第１実施形態、第２実施形態では、ＣＰＵ１５１ａは、電流値ｉαに基づいてモータ制御装置６００に取り付けられているモータの種類を判別したが、この限りではない。例えば、ＣＰＵ１５１ａは、電流値ｉβに基づいてモータ制御装置６００に取り付けられているモータの種類を判別してもよい。
【０１０６】
また、第１実施形態、第２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を制御する構成であっても良い。具体的には、図１３に示すように、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。なお、速度の決定には、以下の式（１２）が用いられるものとする。
ω＝ｄθ／ｄｔ                                                    （１２）
【０１０７】
そして、ＣＰＵ１５１ａは回転子の目標速度を表す指令速度ω＿ｒｅｆを出力する。更に、モータ制御装置内部に速度制御器５００を設け、速度制御器５００が回転速度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及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿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、モータを制御する構成であっても良い。
【符号の説明】
【０１０８】
１５１ａ  ＣＰＵ
５０ａ  駆動回路
２０３  ＰＷＭ生成器
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
５１３  位相決定器
６００  モータ制御装置
【図１】
2020124097.tif 000003
【図２】
2020124097.tif 000004
【図３】
2020124097.tif 000005
【図４】
2020124097.tif 000006
【図５】
2020124097.tif 000007
【図６】
2020124097.tif 000008
【図７】
2020124097.tif 000009
【図８】
2020124097.tif 000010
【図９】
2020124097.tif 000011
【図１０】
2020124097.tif 000012
【図１１】
2020124097.tif 000013
【図１２】
2020124097.tif 000014
【図１３】
2020124097.tif 000015