(57)【要約】【課題】モータの駆動制御を同期制御からベクトル制御へ切り替える際に生じる回転子の回転速度の変動を抑制する技術を提供する。【解決手段】モータ制御装置１５７において、モータ７の駆動制御が同期制御からベクトル制御へ切り替わると、電流位相制御器２３は、切り替え直前に電流位相検知器２２によって検知された、回転座標系における駆動電流の電流位相βｉを初期位相βｓとして設定する。電流位相制御器２３は、更に、電流制御位相βｃをβｓから０まで徐々に変化させることによって、ベクトル制御における電流ベクトルの電流位相βｉをβｓから０（ベクトル制御の目標位相）まで徐々に変化させる。【選択図】図４
2018186634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転子の目標回転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であって、
前記モータの巻線に流れる駆動電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段によって検知された駆動電流に基づいて、前記回転子の回転速度及び回転位相を決定する決定手段と、
予め決められた電流を前記巻線に供給することによって、前記巻線に流れる前記駆動電流を制御する第１の制御モードと、前記指令速度と前記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、前記決定手段によって決定された回転位相を基準とした回転座標系において表される電流ベクトルであって、前記回転子にトルクを発生させるトルク電流成分と前記モータの巻線を貫く磁束の強度に影響する励磁電流成分とによって表される電流ベクトルに基づいて、前記巻線に流れる前記駆動電流を制御する第２の制御モードとを有する制御手段と、
前記決定手段によって決定された回転位相と前記電流検知手段によって検知された前記駆動電流とに基づいて、前記電流検知手段によって検知される前記駆動電流に対応する電流ベクトルの前記回転座標系における位相である電流位相を検知する位相検知手段と、
前記位相検知手段によって検知された電流位相に基づいて、前記第２の制御モードにおいて前記制御手段によって用いられる前記電流ベクトルの位相制御を行う位相制御手段と、を備え、
前記位相制御手段は、前記モータを制御する制御モードが前記第１の制御モードから前記第２の制御モードへと切り替わると、前記位相検知手段によって検知される電流位相が目標位相になるように、前記電流ベクトルの位相を徐々に変化させる位相制御を行い、
前記制御手段は、前記第２の制御モードにおいて、前記位相制御手段によって前記位相制御が行われた前記電流ベクトルに基づいて、前記巻線に流れる前記駆動電流を制御する
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回転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であって、
前記モータの巻線に流れる駆動電流を検知する電流検知手段と、
前記電流検知手段によって検知された駆動電流に基づいて、前記回転子の回転速度及び回転位相を決定する決定手段と、
予め決められた電流を前記巻線に供給することによって、前記巻線に流れる前記駆動電流を制御する第１の制御モードと、前記指令速度と前記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、前記決定手段によって決定された回転位相を基準とした回転座標系において表される電流ベクトルであって、前記回転子にトルクを発生させるトルク電流成分と前記モータの巻線を貫く磁束の強度に影響する励磁電流成分とによって表される電流ベクトルに基づいて、前記巻線に流れる前記駆動電流を制御する第２の制御モードとを有する制御手段と、
前記決定手段によって決定された回転位相と前記電流検知手段によって検知された前記駆動電流とに基づいて、前記電流検知手段によって検知された前記駆動電流に対応する電流ベクトルの前記回転座標系における位相である電流位相を検知する位相検知手段と、
前記位相検知手段によって検知された電流位相に基づいて、前記第２の制御モードにおいて前記制御手段によって用いられる前記電流ベクトルの位相制御を行う位相制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第２の制御モードにおいて、前記指令速度と前記決定された回転速度との偏差の積分処理を含むフィードバック制御により、前記偏差が小さくなるように、前記巻線に流れる駆動電流の振幅を決定する振幅決定手段を備え、
前記振幅決定手段は、前記モータを制御する制御モードが前記第１の制御モードから前記第２の制御モードへと切り替わると、前記積分処理における積分値として、０より大きい所定の初期値を設定し、
前記位相制御手段は、前記モータを制御する制御モードが前記第１の制御モードから前記第２の制御モードへと切り替わると、前記位相検知手段によって検知される電流位相が目標位相になるように、前記電流ベクトルの位相を徐々に変化させる位相制御を行い、
前記制御手段は、前記第２の制御モードにおいて、前記振幅決定手段によって設定された前記初期値及び前記位相制御手段によって前記位相制御が行われた前記電流ベクトルに基づいて、前記巻線に流れる前記駆動電流を制御する
ことを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
前記所定の初期値は、前記指令速度に基づいて設定されている
ことを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記位相制御手段は、前記モータを制御する制御モードが前記第１の制御モードから前記第２の制御モードへと切り替わると、当該切り替えの直前に前記位相検知手段によって検知された電流位相を初期位相として設定し、前記切り替えのタイミングから所定の位相遷移時間が経過したタイミングに、前記電流ベクトルの電流位相が前記目標位相に達するように、前記電流位相を初期位相から前記目標位相まで徐々に変化させる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記位相制御手段は、前記電流ベクトルの前記電流位相を、前記初期位相から前記目標位相まで直線的に変化させる
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】
前記位相制御手段は、前記電流ベクトルの前記電流位相を、前記初期位相から前記目標位相まで所定の周期で段階的に変化させる
ことを特徴とする請求項４又は５に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記目標位相は、前記励磁電流成分の値が０になる位相である
ことを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記位相制御手段によって前記位相制御が行われている間に、前記位相制御によって変化した前記駆動電流の周期が補正されるように、前記指令速度を変更する補正手段を更に備える
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記補正手段は、前記駆動電流の周期が長くなるように、前記指令速度を遅い速度に変更する
ことを特徴とする請求項８に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
前記補正手段は、初期位相から前記目標位相までの位相変化量と、変更前の前記指令速度に基づく前記駆動電流の１周期の時間とから、当該１周期あたりの位相変化量に対応する時間を決定し、前記１周期の時間に当該決定した時間を加算して得られる時間から、変更後の前記指令速度を決定する
ことを特徴とする請求項８又は９に記載のモータ制御装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、
前記電流検知手段によって検知された駆動電流の値に基づいて、前記回転子の回転に従って前記モータの第１相の巻線及び前記モータの第２相の巻線に誘起される逆起電圧を決定する逆起電圧決定手段を有し、
前記決定手段は、前記逆起電圧決定手段によって決定された前記第１相の逆起電圧と前記第２相の逆起電圧とに基づいて、前記回転子の回転位相を決定し、決定した前記回転位相の時間変化に基づいて、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１から１０のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
【請求項１２】
記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
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から１１のいずれか１項に記載のモータ制御装置と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
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１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
原稿が積載される原稿トレイと、
前記原稿トレイに積載された前記原稿を搬送する搬送ローラと、
前記搬送ローラを駆動するモータと、
前記モータを制御する、請求項１から１１のいずれか１項に記載のモータ制御装置と、
を備えることを特徴とする原稿給送装置。
【請求項１５】
原稿が積載される原稿トレイと、
前記原稿トレイ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前記原稿を読み取る読取手段と、
前記搬送ローラを駆動するモータと、
前記モータを制御する、請求項１から１１のいずれか１項に記載のモータ制御装置と、
を備えることを特徴とする原稿読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの駆動制御に関するものであり、特に、複写機、プリンタ等の画像形成装置において負荷の駆動源として使用可能なステッピングモータ等のモータの駆動制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
記録媒体や原稿等のシートを搬送するシート搬送装置を有する画像形成装置において、シートを搬送する搬送系の駆動源として、ステッピングモータ（以下、モータと称する。）が広く用いられている。モータの駆動制御のための制御手法として、ベクトル制御（又はＦＯＣ（Field Oriented Control））と称される制御方法が提案されている。
【０００３】
ベクトル制御は、回転子の磁束方向に沿ったｄ軸と、これに直交する方向に沿ったｑ軸とによって表される回転座標系に基づいて、モータに適切なトルクが発生するように駆動電流の振幅及び位相を制御する制御方法である。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である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電流成分であるｄ軸成分（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。
【０００４】
上述のようなベクトル制御では、モータの回転子（ロータ）の回転位相の検知が必要になる。モータの各相の巻線に誘起される逆起電圧に基づいて回転子の回転位相を求めることによって、エンコーダ等の位置センサを用いないベクトル制御を実現できる。しかし、永久磁石が用いられた回転子が回転していない状態では逆起電圧が発生せず、当該回転子の回転位相を検知できないため、モータの始動時にはベクトル制御を使用できない。
【０００５】
そこで、モータの駆動制御を同期制御で始動した後に、同期制御からベクトル制御に切り替える必要がある。しかし、モータの駆動制御を同期制御からベクトル制御に切り替える際に、駆動電流の振幅及び位相が大きく変化すると、モータの回転子の回転速度が変動する現象（以下、切替ショックと称する）が生じる。特許文献１には、制御系の推定軸上のｄ軸電流を０にした後、余剰なｄ軸電流を減らして限りなく０に近づけ、推定軸と回転子軸（ｄ−ｑ軸）との軸誤差を０に近づけてから、モータの駆動制御を同期制御からベクトル制御に切り替える方法が提案されている。これにより、前述の切替ショックを低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２０６８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、実際の装置では、回転子にかかる負荷トルクには変動が生じるため、特許文献１の制御方法ではｄ軸電流を十分に０に近づけることが難しい場合がある。ｄ軸電流を十分に０に近づけられないと、モータの駆動制御を同期制御からベクトル制御に切り替える際に切替ショックが発生する。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものである。本発明は、モータの駆動制御を同期制御からベクトル制御へ切り替える際に生じる回転子の回転速度の変動を抑制する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係るモータ制御装置は、モータの回転子の目標回転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であって、前記モータの巻線に流れる駆動電流を検知する電流検知手段と、前記電流検知手段によって検知された駆動電流に基づいて、前記回転子の回転速度及び回転位相を決定する決定手段と、予め決められた電流を前記巻線に供給することによって、前記巻線に流れる前記駆動電流を制御する第１の制御モードと、前記指令速度と前記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、前記決定手段によって決定された回転位相を基準とした回転座標系において表される電流ベクトルであって、前記回転子にトルクを発生させるトルク電流成分と前記モータの巻線を貫く磁束の強度に影響する励磁電流成分とによって表される電流ベクトルに基づいて、前記巻線に流れる前記駆動電流を制御する第２の制御モードとを有する制御手段と、前記決定手段によって決定された回転位相と前記電流検知手段によって検知された前記駆動電流とに基づいて、前記電流検知手段によって検知される前記駆動電流に対応する電流ベクトルの前記回転座標系における位相である電流位相を検知する位相検知手段と、前記位相検知手段によって検知された電流位相に基づいて、前記第２の制御モードにおいて前記制御手段によって用いられる前記電流ベクトルの位相制御を行う位相制御手段と、を備え、前記位相制御手段は、前記モータを制御する制御モードが前記第１の制御モードから前記第２の制御モードへと切り替わると、前記位相検知手段によって検知される電流位相が目標位相になるように、前記電流ベクトルの位相を徐々に変化させる位相制御を行い、前記制御手段は、前記第２の制御モードにおいて、前記位相制御手段によって前記位相制御が行われた前記電流ベクトルに基づいて、前記巻線に流れる前記駆動電流を制御することを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の一態様に係るモータ制御装置は、モータの回転子の目標回転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であって、前記モータの巻線に流れる駆動電流を検知する電流検知手段と、前記電流検知手段によって検知された駆動電流に基づいて、前記回転子の回転速度及び回転位相を決定する決定手段と、予め決められた電流を前記巻線に供給することによって、前記巻線に流れる前記駆動電流を制御する第１の制御モードと、前記指令速度と前記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、前記決定手段によって決定された回転位相を基準とした回転座標系において表される電流ベクトルであって、前記回転子にトルクを発生させるトルク電流成分と前記モータの巻線を貫く磁束の強度に影響する励磁電流成分とによって表される電流ベクトルに基づいて、前記巻線に流れる前記駆動電流を制御する第２の制御モードとを有する制御手段と、前記決定手段によって決定された回転位相と前記電流検知手段によって検知された前記駆動電流とに基づいて、前記電流検知手段によって検知された前記駆動電流に対応する電流ベクトルの前記回転座標系における位相である電流位相を検知する位相検知手段と、前記位相検知手段によって検知された電流位相に基づいて、前記第２の制御モードにおいて前記制御手段によって用いられる前記電流ベクトルの位相制御を行う位相制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記第２の制御モードにおいて、前記指令速度と前記決定された回転速度との偏差の積分処理を含むフィードバック制御により、前記偏差が小さくなるように、前記巻線に流れる駆動電流の振幅を決定する振幅決定手段を備え、前記振幅決定手段は、前記モータを制御する制御モードが前記第１の制御モードから前記第２の制御モードへと切り替わると、前記積分処理における積分値として、０より大きい所定の初期値を設定し、前記位相制御手段は、前記モータを制御する制御モードが前記第１の制御モードから前記第２の制御モードへと切り替わると、前記位相検知手段によって検知される電流位相が目標位相になるように、前記電流ベクトルの位相を徐々に変化させる位相制御を行い、前記制御手段は、前記第２の制御モードにおいて、前記振幅決定手段によって設定された前記初期値及び前記位相制御手段によって前記位相制御が行われた前記電流ベクトルに基づいて、前記巻線に流れる前記駆動電流を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、モータの駆動制御を同期制御からベクトル制御へ切り替える際に生じる回転子の回転速度の変動を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】画像形成装置の全体の構成例を示す図
【図２】画像形成装置の制御構成例を示すブロック図
【図３】モータと回転座標系のｄ−ｑ軸との関係、及び回転座標系の電流成分によって表される電流ベクトルを示す図
【図４】モータ制御装置の構成例を示すブロック図
【図５】モータの同期制御に関連する信号の時間波形の例を示す図
【図６】モータのベクトル制御に関連する信号の時間波形の例を示す図
【図７】モータのベクトル制御に関連する信号の時間波形の例を示す図
【図８】速度制御器及び電流位相検知器の構成例を示すブロック図
【図９】回転座標系の電流ベクトルの例を示す図
【図１０】Ａ相の駆動電流と回転子の推定位相及び回転速度の時間波形の例を示す図
【図１１】電流位相検知器に関連する信号の時間波形の例を示す図
【図１２】電流位相制御器の動作のタイミングを示すタイミングチャート
【図１３】電流位相制御器によって実行される処理の手順を示すフローチャート
【図１４】指令速度補正器の動作のタイミングを示すタイミングチャート
【図１５】指令速度補正器によって実行される処理の手順を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下では、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。
【００１４】
以下の実施形態では、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、モータ制御装置は、画像形成装置に限定されず、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に設けられてもよい。また、本実施形態では、本発明のモータ制御装置を２相ステッピングモータに適用した例について説明するが、本発明のモータ制御装置は、相数及びモータの種類によらず、例えば３相ブラシレスＤＣモータ等にも適用可能である。
【００１５】
＜画像形成装置＞
まず、図１及び図２を参照して、本実施形態に係るモータ制御装置が実装される画像形成装置の構成例について説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態に係る電子写真方式の複写機（以下、画像形成装置と称する）の構成を示す断面図である。図１に示す画像形成装置１００は、原稿給送装置２０１、読取装置２０２、及び画像形成装置本体３０１を備えている。なお、画像形成装置１００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よい。また、記録方式は、電子写真方式に限らず、例えば、インクジェット方式等であってもよい。画像形成装置１００は、モノクロ（モノカラー）方式を採用しているが、カラー（マルチカラー）方式を採用してもよい。
【００１７】
原稿給送装置２０１の原稿トレイ２０３に積載された原稿は、給紙ローラ２０４によって１枚ずつ給紙され、搬送ガイド２０６を経由して読取装置２０２の原稿ガラス台２１４に搬送される。更に、原稿は、搬送ベルト２０８によって一定速度で搬送され、排紙ローラ２０５によって装置外部へ排紙される。読取装置２０２の読取位置において照明系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から成る光学系によって画像読取部１０１に導かれ、画像読取部１０１によって画像信号に変換される。画像読取部１０１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１０１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、画像形成装置本体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。
【００１８】
原稿の読取モードとして、第１読取モード及び第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の原稿ガラス台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読取モードにより読み取られ、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。
【００１９】
画像形成装置１００は、読取装置２０２から出力される画像信号に基づいて、画像形成装置本体３０１においてページ単位で記録紙（記録材）に画像を形成するコピー機能を有する。なお、画像形成装置１００は、ネットワークを介して外部装置から受信したデータに基づいて記録紙に画像を形成する印刷機能も有する。
【００２０】
画像形成装置本体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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
その後、感光ドラム３０９上に形成された静電潜像が、現像器３１４から供給されるトナーによって現像されることで、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。
【００２４】
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へ搬送され、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。
【００２５】
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によって装置外部へ排紙される。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へ搬送される。その後、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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、給紙ローラ２０４、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、搬送ベルト２０８、３１７、照明系２０９及び光学系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。
【００２８】
図２は、画像形成装置１００の制御構成例を示すブロック図である。図２に示すシステムコントローラ１５１は、ＣＰＵ１５１ａ、ＲＯＭ１５１ｂ、及びＲＡＭ１５１ｃを備え、画像形成装置１００全体を制御する。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、及び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の交換が可能である。
【００２９】
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。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、操作部１５２から受信される情報等のデータが格納される。
【００３０】
システムコントローラ１５１は、ユーザが各種の設定を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ユーザに知らせるためのデータを操作部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、画像形成中か否かを示す情報、ジャムの発生及び発生個所を示す情報である。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。
【００３１】
システムコントローラ１５１（ＣＰＵ１５１ａ）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内の各デバイスの設定値データを画像処理部１１２に送信する。また、システムコントローラ１５１は、各デバイスからの信号（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を制御する。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基づいて、高圧ユニット１５６（帯電器３１０、現像器３１４、及び転写帯電器３１５）に必要な電圧を供給する。なお、センサ類１５９には、搬送ローラによって搬送される記録媒体を検知するセンサ等が含まれる。
【００３２】
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７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７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、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よい。更に、図２においては、画像形成装置にモータ制御装置が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画像形成装置に設けられているものとする。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換器１５３は、定着ヒータ１６１の温度を検知するためのサーミスタ１５４が検知した検知信号を受信し、当該検知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を制御する。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。
【００３４】
＜ベクトル制御の概要＞
次に、図３を参照して、本実施形態のモータ制御装置１５７によるモータ７の駆動制御に用いられるベクトル制御の概要について説明する。本実施形態では、モータ７は、Ａ相（第１相）及びＢ相（第２相）の２相から成るステッピングモータである。なお、モータ７には、モータ７の回転子（ロータ）７１の回転位相を検知するためのセンサ（例えばロータリエンコーダ）は設けられていない。
【００３５】
図３（Ａ）は、モータ７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（Ａ）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（Ａ）では、回転子７１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７１の回転位相は角度θによって表される。
【００３６】
ベクトル制御では、回転子７１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、モータ７の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の値が用いられる。回転座標系における電流ベクトルは、回転子７１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）とを含み、ｄ軸成分の値とｑ軸成分の値とがベクトル制御に用いられる。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示される回転座標系の電流成分によって表される電流ベクトルを示す図である。ベクトル制御で用いられる電流ベクトルのｄ軸成分ｉｄ及びｑ軸成分ｉｑは、当該電流ベクトルの振幅Ｉ＝(ｉｄ2＋ｉｑ2)1/2を用いて次式のように表される。
ｉｄ＝−Ｉ・ｓｉｎ(βｉ)
ｉｑ＝  Ｉ・ｃｏｓ(βｉ)      （１）
電流位相βｉは、モータ７の巻線に流れる駆動電流に対応する電流ベクトルの位相であり、ｑ軸の正方向を０度とし、反時計回りを正の向きとしている。
【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ｉｑの値と励磁電流成分ｉｄ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ｉｑの値と励磁電流成分ｉｄ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制御手法もある。本実施形態のモータ制御装置１５７では、後者の制御手法を採用しているが、前者の制御手法を採用することも可能である。
【００３８】
モータ制御装置１５７は、ベクトル制御を用いる場合、電流ベクトルのｑ軸成分（ｑ軸電流）ｉｑ及びｄ軸成分（ｄ軸電流）ｉｄをそれぞれ独立に制御することができる。これにより、回転子７１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。なお、ｄ軸電流は駆動対象のモータのトルクの発生に寄与しない。このため、ｄ軸電流をモータへ供給しないようにベクトル制御を行った場合、モータの駆動制御の電力効率を高めることが可能である。なお、本実施形態では、このようにｄ軸成分の値が０になる位相（βｉ＝０）は、ベクトル制御の目標位相に相当する。
【００３９】
＜モータ制御装置＞
図４は、本実施形態のモータ制御装置１５７の構成例を示すブロック図である。モータ制御装置１５７は、上位のコントローラに相当するＣＰＵ１５１ａから、ＭＯＤＥ信号、ωｔ信号、Ｖｏｐ信号、及びｉｎｔ＿ｉ信号等の、各制御信号の入力を受ける。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。
【００４０】
ＭＯＤＥ信号は、モータ制御装置１５７の制御モードを指定する制御信号であり、同期制御モード（第１の制御モード）とベクトル制御モード（第２の制御モード）とのいずれかを指定する。モータ制御装置１５７は、ＭＯＤＥ信号によって指定された制御モードでモータ７の駆動制御を行う。ωｔ信号は、モータ７の回転速度ωの目標値である指令速度ωｔを示す制御信号である。Ｖｏｐ信号は、同期制御における駆動電圧の振幅の指令値（指令電圧）Ｖｏｐを示す制御信号である。ｉｎｔ＿ｉ信号は、後述するように速度制御器２において行われる積分処理用の初期値ｉｎｔ＿ｉを示す制御信号である。
【００４１】
同期制御部１は、位相生成器１２及び駆動電圧生成器１３によって構成されている。同期制御部１は、モータ７の回転子７１の目標回転速度を表す指令速度ωｔと、駆動電圧の振幅の目標値を表す指令電圧Ｖｏｐとに従って駆動電圧を生成することによって、モータ７の同期制御を行う。同期制御部１は、ωｔ信号及びＶｏｐ信号に基づいて、モータ７の同期制御用の駆動電圧である駆動電圧Ｖｓａ，Ｖｓｂを生成し、生成した駆動電圧Ｖｓａ，Ｖｓｂを駆動電圧選択器５へ出力する。なお、ＶｓａはＡ相に対応し、ＶｓｂはＢ相に対応する。
【００４２】
ベクトル制御部４は、速度制御器２、指令電流生成器３、座標変換器１４、駆動電圧決定器１５及び座標逆変換器１６によって構成される。ベクトル制御部４は、速度選択器１１から出力される指令速度ωｔ１と、後述する推定速度ωｅとの偏差が小さくなるように、後述する推定位相θｅを基準とした回転座標系における電流ベクトルに基づいて駆動電圧を生成することによって、モータ７のベクトル制御を行う。
【００４３】
速度制御器２は、推定速度ωｅと指令速度ωｔ１との偏差が小さくなるように、指令電流生成器３へ出力する指令電流ゲインｉｇを制御する。指令電流生成器３は、速度制御器２からの指令電流ゲインｉｇと位相推定器２０からの推定位相θｅとに基づいて、モータ７のベクトル制御用の電流指令値Ｉｔａ，Ｉｔｂを生成する。なお、ＩｔａはＡ相に対応し、ＩｔｂはＢ相に対応する。座標変換器１４、駆動電圧決定器１５及び座標逆変換器１６は、電流指令値Ｉｔａ，Ｉｔｂから、モータ７のベクトル制御用の駆動電圧であるＶｆａ，Ｖｆｂを生成し、生成した駆動電圧Ｖｆａ，Ｖｆｂを駆動電圧選択器５へ出力する。なお、ＶｆａはＡ相に対応し、ＶｆｂはＢ相に対応する。
【００４４】
駆動電圧選択器５は、ＭＯＤＥ信号に従って、同期制御用の駆動電圧Ｖｓａ，Ｖｓｂと、ベクトル制御用の駆動電圧Ｖｆａ，Ｖｆｂとのいずれかを選択し、選択した駆動電圧を、駆動電圧Ｖａ，ＶｂとしてＰＷＭインバータ６へ出力する。ＰＷＭインバータ６は、ＰＷＭ変換器１７及びインバータ１８によって構成される。ＰＷＭインバータ６は、駆動電圧選択器５から出力される駆動電圧Ｖａ，Ｖｂ（同期制御部１又はベクトル制御部４によって生成された駆動電圧）に対応する駆動電流をモータ７の巻線へ供給することによって、インバータ方式でモータ７を駆動する。
【００４５】
電流検知器８は、モータ７のＡ相及びＢ相の巻線にそれぞれ流れる駆動電流を検知する。本実施形態では、電流検知器８は、インバータ１８とモータ７の各相の巻線との間に設けられた電流検知抵抗（例えば、５０ｍΩ）の両端間に生じる電圧に基づいて各相の巻線に流れる駆動電流を検知する。これにより、電流検知器８は、Ａ相の電流値Ｉａ及びＢ相の電流値Ｉｂを生成する。
【００４６】
位相速度決定部９は、逆起電圧決定器１９、位相決定器２０及び速度決定器２１によって構成されており、モータ７の巻線に流れる駆動電流の検知結果に基づいて、回転子７１の回転速度及び回転位相を推定（決定）する。具体的には、位相速度決定部９は、駆動電圧Ｖａ，Ｖｂと、電流検知器８から出力された電流値Ｉａ，Ｉｂと、モータ７の巻線の抵抗値Ｒａ及びインダクタンス値Ｌとに基づいて、モータ７のＡ相及びＢ相の巻線に誘起された逆起電圧を推定（決定）する。位相速度決定部９は、逆起電圧の推定結果である推定逆起電圧Ｖｅａ，Ｖｅｂに基づいて、モータ７の回転子７１の回転位相及び回転速度を推定（決定）し、得られた推定位相θｅ及び推定速度ωｅを出力する。位相速度決定部９が逆起電圧、回転子７１の回転位相及び回転速度を推定する方法については後述する。
【００４７】
切替制御部１０は、電流位相検知器２２、電流位相制御器２３、及び指令速度補正器２４によって構成されており、モータ７の駆動制御を同期制御からベクトル制御へスムーズに切り替えるための移行処理を制御する。切替制御部１０は、モータ７の駆動制御が同期制御からベクトル制御に切り替わると、駆動電流の位相が徐々に（滑らかに）変化するように、電流制御位相βｃ及び指令速度ωｔ１を制御する。
【００４８】
具体的には、切替制御部１０は、補正指令速度ωｔｃ及び選択信号ｓｅｌ＿ωｔを生成し、それらを速度選択器１１へ出力することによって、指令速度ωｔ１を制御する。速度選択器１１は、切替制御部１０からの選択信号ｓｅｌ＿ωｔに従って、ＣＰＵ１５１ａからの指令速度ωｔと、切替制御部１０からの補正指令速度ωｔｃとのいずれかを選択する。速度選択器１１は、選択した回転速度を、指令速度ωｔ１として速度制御器２へ出力する。このようにして、切替制御部１０によって指令速度ωｔ１が制御（補正）される。
【００４９】
＜同期制御＞
モータ制御装置１５７は、ＣＰＵ１５１ａからの制御信号に基づいて、モータ７の駆動制御を同期制御で始動した後に、同期制御からベクトル制御（センサレス・ベクトル制御）へ切り替える。ここではまず、図４及び図５を参照して、モータ制御装置１５７によって実行されるモータ７の同期制御について説明する。図５は、モータ７の同期制御に関連する信号の時間波形の例を示す図であり、時刻ｔ１にモータ７を始動し、同期制御によりロータ７１の回転速度を徐々に増加させる例を示している。なお、図５（Ａ）は指令速度ωｔ、図５（Ｂ）は指令位相θｓ、図５（Ｃ）は同期制御用の指令電圧Ｖｏｐ及び駆動電圧Ｖｓａ，Ｖｓｂを、それぞれ示している。同期制御では、モータ７の動作シーケンスに基づいて予め決められた電流を巻線に供給することによって、巻線に流れる駆動電流を制御する。即ち、同期制御では、決定（推定）された回転子の回転位相や回転速度に基づいて駆動電流の大きさ（振幅）を制御する等の構成は用いられない。
【００５０】
ＣＰＵ１５１ａは、モータ７の始動前は、ＭＯＤＥ信号によってモータ制御装置１５７の制御モードを同期制御モードに設定し、指令速度ωｔを０に設定している。図５（Ａ）に示されるように、モータ７を始動する時刻ｔ１において、ＣＰＵ１５１ａは、指令速度ωｔを始動速度ωｓｔに設定することで、モータ制御装置１５７にモータ７を始動させる。その後、ＣＰＵ１５１ａは、指令速度ωｔを増加させることで、モータ制御装置１５７にロータ７１の回転を加速させる。
【００５１】
また、ＣＰＵ１５１ａは、モータ７の始動前は、指令電圧Ｖｏｐを電圧Ｖｓｔに設定している。図５（Ｃ）に示されるように、モータ７を始動する時刻ｔ１から、ロータ７１の回転速度の上昇に比例して指令電圧Ｖｏｐを増加させる。同期制御では、モータ７の回転状態の検知を行わない。このため、ＣＰＵ１５１ａは、トルク変動が発生してもモータ７が停止しない程度の大きさの駆動電流がモータ７の各相の巻線に供給されるように、指令電圧Ｖｏｐを、所定のマージンが与えられた電圧に設定する。なお、図５には、指令速度ωｔ及び指令電圧Ｖｏｐを連続的に増加させる例が示されているが、ωｔ及びＶｏｐを段階的に増加させてもよい。
【００５２】
同期制御部１において、位相生成器１２は、ＣＰＵ１５１ａからの指令速度ωｔから指令位相θｓを生成する。位相生成器１２は、図５（Ｂ）に示されるように、モータ７を始動する時刻ｔ１まではθｓ＝０を生成し、時刻ｔ１以降は、ωｔに従って０から２πまでの変化を周期的に繰り返すθｓを生成する。θｓは、２πに達すると０に戻ることを繰り返す。（以下では、位相が２πから０に戻ることを「折り返し」と称する。）図５（Ｂ）では、時刻ｔ２，ｔ３，...，ｔ７は、指令位相θｓの折り返しが発生する折り返し時刻である。指令速度ωｔが増加すると、折り返し時刻の間隔が短くなる。
【００５３】
駆動電圧生成器１３は、指令電圧Ｖｏｐ及び指令位相θｓに従って、同期制御用の駆動電圧Ｖｓａ，Ｖｓｂを生成する。図５（Ｃ）に示すように、時刻ｔ１以降において、Ａ相の駆動電圧Ｖｓａとして −Ｖｏｐ・ｓｉｎ(θｓ) が生成され、Ｂ相の駆動電圧Ｖｓｂとして Ｖｏｐ・ｃｏｓ(θｓ) が生成される。このように、生成される駆動電圧Ｖｓａ，Ｖｓｂのそれぞれの振幅はＶｏｐとなる。駆動電圧生成器１３は、生成した駆動電圧Ｖｓａ，Ｖｓｂを、駆動電圧選択器５へ出力する。
【００５４】
駆動電圧選択器５は、ＭＯＤＥ信号が同期制御モードを示す場合、同期制御部１から出力される駆動電圧Ｖｓａ，Ｖｓｂを、駆動電圧Ｖａ，ＶｂとしてＰＷＭインバータ６へ出力する。ＰＷＭインバータ６において、ＰＷＭ変換器１７は、入力された駆動電圧Ｖａ，Ｖｂに基づいて、パルス幅変調（ＰＷＭ）が行われたパルス信号であるＰＷＭ信号ｐｗｍａ，ｐｗｍｂを生成し、インバータ１８へ出力する。インバータ１８は、Ｈブリッジ回路で構成されており、ＰＷＭ信号ｐｗｍａに基づいてモータ７のＡ相の巻線に駆動電流を供給し、ＰＷＭ信号ｐｗｍｂに基づいてモータ７のＢ相の巻線に駆動電流を供給することで、モータ７を駆動する。
【００５５】
このようにして、本実施形態のモータ制御装置１５７は、ＣＰＵ１５１ａからの制御信号に基づいて、モータ７の駆動制御を同期制御で始動する。
【００５６】
＜センサレス・ベクトル制御＞
次に、同期制御からベクトル制御への切り替え時のモータ制御装置１５７の動作を説明する前に、図４及び図６乃至図８を参照して、モータ制御装置１５７によって実行されるモータ７のベクトル制御について説明する。図６及び図７は、モータ７のベクトル制御に関連する信号の時間波形の例を示す図である。図８（Ａ）は、速度制御器２の構成例を示すブロック図である。
【００５７】
本実施形態のモータ制御装置１５７は、エンコーダ等のセンサを用いずに、モータ７のＡ相及びＢ相の巻線に誘起される逆起電圧に基づいてロータ７１の回転位相を推定し、得られた推定位相θｅに基づいてベクトル制御を行う。このようなベクトル制御は「センサレス・ベクトル制御」と称される場合がある。
【００５８】
（ロータ７１の回転位相及び回転速度の推定）
まず、ロータ７１の回転位相及び回転速度の推定について説明する。ロータ７１の回転位相及び回転速度の推定は、前述のように、位相速度推定部９によって行われる。
【００５９】
ロータ７１の回転位相の推定には、駆動電圧選択器５から出力された駆動電圧Ｖａ，Ｖｂと、電流検知器８から出力された電流値Ｉａ，Ｉｂとが用いられる。位相速度推定部９において、逆起電圧推定器１９は、モータ７の巻線の抵抗値Ｒａ及びインダクタンス値Ｌを用いて、モータ７のＡ相及びＢ相の巻線に誘起された逆起電圧を次式により推定する。
Ｖｅａ＝Ｖａ−Ｒａ・Ｉａ−Ｌ・ｄＩａ／ｄｔ
Ｖｅｂ＝Ｖｂ−Ｒａ・Ｉａ−Ｌ・ｄＩｂ／ｄｔ      （２）
これにより、図６（Ａ）に示されるような、Ａ相及びＢ相の推定逆起電圧Ｖｅａ，Ｖｅｂが得られる。逆起電圧推定器１９は、推定逆起電圧Ｖｅａ，Ｖｅｂを位相推定器２０へ出力する。なお、逆起電圧推定器１９は、逆起電圧の推定前に、図示されていないローパスフィルタ（ＬＰＦ）によって駆動電圧Ｖａ，Ｖｂ及び電流Ｉａ，Ｉｂから高周波ノイズを除去してもよい。
【００６０】
位相推定器２０は、位相速度推定部９から出力された推定逆起電圧Ｖｅａ，Ｖｅｂに基づいて、ロータ７１の回転位相を取得（推定）し、得られた推定位相θｅを出力する。回転位相の推定には、逆正接（ＡＴＡＮ）演算又はＣＯＲＤＩＣ（COordinate Rotation DIgital Computer）アルゴリズム等を使用可能である。位相推定器２０から出力された推定位相θｅは、速度制御器２、指令電流生成器３、座標変換器１４、駆動電圧決定器１５、座標逆変換器１６及び速度推定器２１へ入力される。
【００６１】
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示される推定逆起電圧Ｖｅａ，Ｖｅｂから得られる推定位相θｅを示している。なお、図６において、時刻ｔ８，ｔ９，...，ｔ１３は、推定位相θｅの折り返し時刻であり、各折り返し時刻において、Ａ相の推定逆起電圧Ｖｅａは正から負へゼロクロスし、Ｂ相の推定逆起電圧Ｖｅｂの振幅は最大値となる。位相推定器２０は、推定位相θｅの出力前に、図示されていないローパスフィルタ（ＬＰＦ）によって推定位相θｅから高周波ノイズを除去してもよい。
【００６２】
速度推定器２１は、位相推定器２０から出力された推定位相θｅを時間で微分することによって（即ち、θｅの時間変化に基づいて）ロータ７１の回転速度を取得（推定）し、推定速度ωｅを出力する。速度推定器２１から出力された推定速度ωｅは、速度制御器２及び駆動電圧決定器１５へ入力される。
【００６３】
（ベクトル制御）
次に、ロータ７１の回転位相及び回転速度の推定結果（推定位相θｅ及び推定速度ωｅ）に基づいて実行されるベクトル制御（センサレス・ベクトル制御）について説明する。
【００６４】
速度選択器１１は、前述のように、切替制御部１０からの選択信号ｓｅｌ＿ωｔに従って、指令速度ωｔ及び補正指令速度ωｔｃのいずれかを選択し、選択した回転速度を指令速度ωｔ１として速度制御器２へ出力する。具体的には、速度選択器１１は、モータ７の駆動制御が同期制御からベクトル制御へ切り替わる際の移行処理が行われている期間中（後述する位相遷移時間ｔｃの期間中）、補正指令速度ωｔｃを指令速度ωｔ１として出力する。速度選択器１１は、移行処理が完了すると（後述する位相遷移時間ｔｃが経過すると）、指令速度ωｔを指令速度ωｔ１として出力する。
【００６５】
速度制御器２は、推定速度ωｅと指令速度ωｔとの偏差が小さくなるように（推定速度ωｅと指令速度ωｔとが一致するように）、指令電流生成器３へ出力する指令電流ゲインｉｇを制御することで、回転子７１の速度制御を行う。本実施形態の速度制御器２は、図８（Ａ）に示されるように、減算器２７、比例処理部２８、積分処理部２９、及び加算器３０を備える。速度制御器２は、指令速度ωｔ１と推定速度ωｅとの差の積分処理を含むフィードバック制御（本実施形態ではＰＩ制御）により、指令速度ωｔ１と推定速度ωｅとの偏差が小さくなるように、指令電流ゲインｉｇを決定及び生成する。指令電流ゲインｉｇは、モータ７の各相の巻線へ供給される駆動電流（駆動電圧Ｖｆａ，Ｖｆｂに対応する駆動電流）の振幅の指令値である。即ち、速度制御器２は、モータ７の巻線に流れる駆動電流の振幅を決定する振幅決定処理を行う。
【００６６】
速度制御器２において、減算器２７は、指令速度ωｔ１から推定速度ωｅを減算することによって、指令速度ωｔ１に対する推定速度ωｅの偏差（速度差）ＥＲＲ（＝ωｔ１−ωｅ）を算出する。推定速度ωｅが指令速度ωｔ１よりも遅い場合には（ωｅ＜ωｔ１）、ＥＲＲ＞０となり、推定速度ωｅが指令速度ωｔ１よりも速い場合には（ωｅ＞ωｔ１）、ＥＲＲ＜０となる。減算器２７は、算出した速度差ＥＲＲを比例処理部２８及び積分処理部２９へ出力する。
【００６７】
比例処理部２８は、速度差ＥＲＲを０にする処理を行い、速度差ＥＲＲ＝０の場合には０を出力する。また、速度制御器２の出力である指令電流ゲインｉｇは駆動電流の振幅値に対応するため、速度制御器２は、回転子７１が指令速度ωｔ１で回転するための振幅値を出力する必要がある。このため、積分処理部２９は、回転子７１の速度制御の実行中に、回転子７１の回転に必要な駆動電流の振幅値を、速度差ＥＲＲの時間積分により保持しながら、保持している振幅値を出力する。
【００６８】
具体的には、比例処理部２８は、予め設定されている比例ゲインＧｐを速度差ＥＲＲに乗算して得られた値を出力する。積分処理部２９は、速度差ＥＲＲの時間積分を行って積分値を求め、予め設定されている積分ゲインＧｉを当該積分値に乗算して得られた値を出力する。加算器３０は、比例処理部２８からの出力値と積分処理部２９からの出力値との和を、指令電流ゲインｉｇとして出力する。なお、後述するように、積分処理部２９は、ＭＯＤＥ信号及びｉｎｔ＿ｉ信号に基づいて、ベクトル制御の開始時に（同期制御からベクトル制御への切り替え時に）、上記の積分値を初期値ｉｎｉ＿ｉで初期化する。
【００６９】
指令電流生成器３は、指令電流ゲインｉｇ、推定位相θｅ、及び後述する電流制御位相βｃに基づいて、次式により、Ａ相及びＢ相の電流指令値Ｉｔａ，Ｉｔｂを生成する。
Ｉｔａ＝ｉｇ・ｃｏｓ(θｅ＋π／２−βｃ)
Ｉｔｂ＝ｉｇ・ｓｉｎ(θｅ＋π／２−βｃ)      （３）
なお、電流制御位相βｃは、同期制御からベクトル制御への切り替え直後以外の期間には０に設定される（βｃ＝０）。
【００７０】
図７（Ａ）は、βｃ＝０の場合に、図６（Ｂ）に示される推定位相θｅに基づいて生成される、Ａ相及びＢ相の電流指令値Ｉｔａ，Ｉｔｂを示している。なお、図７において、時刻ｔ８，ｔ９，...，ｔ１３は、推定位相θｅの折り返し時刻である。図７（Ａ）に示されるように、βｃ＝０の場合、各折り返し時刻において、Ａ相の電流指令値Ｉｔａは正から負へゼロクロスし、Ｂ相の電流指令値Ｉｔｂは正のピーク値となる。また、電流指令値Ｉｔａ，Ｉｔｂの振幅は指令電流ゲインｉｇとなる。
【００７１】
本実施形態のモータ制御装置１５７において、ＰＷＭインバータ６は、電圧駆動によりモータ７を駆動する電圧駆動回路である。このため、ＰＷＭインバータ６によるモータ７の駆動のために、座標変換器１４、駆動電圧決定器１５及び座標逆変換器１６では、電流指令値Ｉｔａ，Ｉｔｂが電圧（駆動電圧Ｖｆａ，Ｖｆｂ）に変換される。
【００７２】
座標変換器１４に入力される電流指令値Ｉｔａ，Ｉｔｂは、図３（Ａ）に示されるように、Ａ相及びＢ相の巻線（コイル）の配置に対応する、α軸及びβ軸によって表される静止座標系の電流値である。座標変換器１４は、電流指令値Ｉｔａ，Ｉｔｂを、図３（Ｂ）に示されるように、回転子７１の回転位相θ（推定位相θｅ）を基準とした回転座標系の電流値である、ｄ軸電流指令値ｉｔｄ及びｑ軸電流指令値ｉｔｑに変換する。この変換は、推定位相θｅに基づいて、次式により行われる。
ｉｔｄ＝  Ｉｔａ・ｃｏｓ(θｅ)＋Ｉｔｂ・ｓｉｎ(θｅ)
ｉｔｑ＝−Ｉｔａ・ｓｉｎ(θｅ)＋Ｉｔｂ・ｃｏｓ(θｅ)      （４）
【００７３】
図７（Ｂ）は、βｃ＝０の場合に、図６（Ｂ）に示される推定位相θｅに基づいて、図７（Ａ）に示される電流指令値Ｉｔａ，Ｉｔｂから変換されたｄ軸電流指令値ｉｔｄ及びｑ軸電流指令値ｉｔｑを示している。図７（Ｂ）に示されるように、電流指令値Ｉｔａ，Ｉｔｂは正弦波状に変化するのに対して、回転座標系における電流指令値ｉｔｄ，ｉｔｑは、直線的に変化する。また、βｃ＝０の場合、ｄ軸電流指令値ｉｔｄは０となる。これは、ｑ軸成分を有し、ｄ軸成分を有さない駆動電流がモータ７へ供給される（即ち、ｄ軸電流は供給されずｑ軸電流のみがモータ７へ供給される）ことを意味する。
【００７４】
座標変換器１４から出力された、座標変換後の電流指令値ｉｔｄ，ｉｔｑは、駆動電圧決定器１５へ入力される。駆動電圧決定器１５は、回転座標系の電流指令値ｉｔｄ，ｉｔｑに基づいて、次式により駆動電圧ｖｔｄ，ｖｔｑを決定する。
ｖｔｄ＝Ｒａ・ｉｔｄ＋ｄ／ｄｔ(Ｌｄ・ｉｔｄ)−ωｅ・Ｌｑ・ｉｔｑ
ｖｔｑ＝Ｒａ・ｉｔｑ＋ｄ／ｄｔ(Ｌｑ・ｉｔｑ)＋ωｅ・Ｌｄ・ｉｔｄ＋ωｅ・Ψａ
（５）
ここで、Ｒａはモータ７の巻線（コイル）の抵抗値、Ｌｄはｄ軸インダクタンス値、Ｌｑはｑ軸インダクタンス値、Ψａは回転子７１に用いられている永久磁石の鎖交磁束、ωｅは推定速度である。このようにして、駆動電圧決定器１５は、モータ７の特性値を用いて電流指令値ｉｔｄ，ｉｔｑから駆動電圧ｖｔｄ，ｖｔｑを決定する。
【００７５】
駆動電圧決定器１５から出力された、回転座標系の駆動電圧ｖｔｄ，ｖｔｑは、座標逆変換器１６へ入力される。座標逆変換器１６は、回転座標系の駆動電圧ｖｔｄ，ｖｔｑを、ＰＷＭインバータ６によってモータ７を駆動するために必要となる、静止座標系の駆動電圧Ｖｆａ，Ｖｆｂに逆変換する。この逆変換は、推定位相θｅに基づいて、次式により行われる。
Ｖｆａ＝ｖｔｄ・ｃｏｓ(θｅ)−ｖｔｑ・ｓｉｎ(θｅ)
Ｖｆｂ＝ｖｔｄ・ｓｉｎ(θｅ)＋ｖｔｑ・ｃｏｓ(θｅ)      （６）
【００７６】
図７（Ｃ）は、図７（Ｂ）に示される電流指令値ｉｔｄ，ｉｔｑに基づいて決定された、回転座標系の駆動電圧ｖｔｄ，ｖｔｑを示している。図７（Ｃ）に示されるように、駆動電圧ｖｔｄ，ｖｔｑはいずれも直線的に変化しているが、駆動電圧ｖｔｄは僅かに負の値を有している。これは、式（５）のように、ｄ軸駆動電圧ｖｔｄを求める式にｑ軸電流指令値ｉｔｑを用いる項（−ωｅ・Ｌｑ・ｉｔｑ）が含まれるためである。図７（Ｃ）は、図６（Ｂ）に示される推定位相θｅに基づいて、回転座標系の駆動電圧ｖｔｄ，ｖｔｑから逆変換された駆動電圧Ｖｆａ，Ｖｆｂも示している。図７（Ｃ）に示されるように、駆動電圧Ｖｆａ，Ｖｆｂは、図７（Ａ）に示される電流指令値Ｉｔａ，Ｉｔｂよりもわずかに位相が進んでいる。これは、駆動電圧ｖｔｄが僅かに負の値を有していることに起因している。
【００７７】
座標逆変換器１６から出力された駆動電圧Ｖｆａ，Ｖｆｂは、駆動電圧選択器５へ入力される。駆動電圧選択器５は、ＭＯＤＥ信号がベクトル制御モードを示す場合、ベクトル制御部４（座標逆変換器１６）から出力される駆動電圧Ｖｆａ，Ｖｆｂを、駆動電圧Ｖａ，ＶｂとしてＰＷＭインバータ６へ出力する。ＰＷＭインバータ６は、同期制御モードの場合と同様に、入力された駆動電圧Ｖａ，Ｖｂに基づいてモータ７を駆動する。
【００７８】
＜駆動制御の切り替えに伴う回転速度の変動＞
モータ７の始動時には、回転子７１（永久磁石）の回転が停止しており、モータ７の巻線に逆起電圧が誘起されないため、ロータ７１の回転位相θの推定を行うことができない。このため、本実施形態のモータ制御装置１５７は、モータ７を始動する際には、同期制御でモータ７の駆動制御を開始し、回転子７１が回転することで回転位相θの推定が可能になると、駆動制御を同期制御からベクトル制御へ切り替える。このように同期制御からベクトル制御への切り替えが行われる際に、駆動電流の位相及び振幅が連続性を失って大きく変化すると、回転子７１の回転速度に大きな変動が発生する。ここでは、このようなモータ７の駆動制御の切り替えに伴う、回転子７１の回転速度ωの変動（以下、この現象を「切替ショック」と称する。）について説明する。
【００７９】
図９は、同期制御及びベクトル制御がそれぞれ行われた場合にモータ７の巻線に流れる駆動電流に対応する、回転座標系の電流ベクトルの例を示す図である。なお、同期制御及びベクトル制御のいずれの場合も、ｑ軸電流はモータ７のトルクの発生に寄与し、ｄ軸電流はモータ７のトルクの発生に寄与しないことが知られている。図９の例では、ｄ軸電流を供給せずにｑ軸電流のみをモータ７へ供給するようにベクトル制御が行われており、ｑ軸電流の値は０．４２［Ａ］となっている。一方、同期制御では、ベクトル制御のようにｄ軸電流及びｑ軸電流をそれぞれ独立に制御することはできず、ｑ軸電流だけでなくｄ軸電流もモータ７へ供給されている。
【００８０】
前述のように、同期制御では、トルク変動の発生に対処できるように、駆動電流の振幅にある程度の余裕（マージン）が与えられる。このため、図９の例では、モータ７へ供給される駆動電流が、ベクトル制御の場合の振幅値（０．４２［Ａ］）よりも大きい振幅値（０．９３［Ａ］）を有するように、同期制御が行われている。なお、同期制御において、ｑ軸電流の値は０．４０［Ａ］、ｄ軸電流の値は０．８４［Ａ］となっており、ベクトル制御の場合とほぼ同じ値のｑ軸電流がモータ７へ供給されている。
【００８１】
図９の例では、ベクトル制御及び同期制御のいずれにおいても、ほぼ同じ値のｑ軸電流がモータ７へ供給されており、モータ７が同程度のトルクを発生させることになる。しかし、ベクトル制御ではｄ軸電流がモータ７へ供給されないのに対して、同期制御ではｑ軸電流の２倍程度の大きさのｄ軸電流が、余剰な電流としてモータ７へ供給されている。このｄ軸電流に起因して、同期制御における電流ベクトルには、ベクトル制御における電流ベクトルに対して位相の遅延（図９の例では約１［ｒａｄ］の遅延）が発生する。
【００８２】
このように、トルク変動を考慮して同期制御において駆動電流の振幅にマージンを与える（振幅値を大きくする）ことによって、ベクトル制御と比較して、駆動電流の振幅が大きくなるととともに駆動電流の位相に遅延が発生する。したがって、モータ７の駆動制御を同期制御からベクトル制御へ切り替える際に、駆動電流の位相及び振幅の連続性が失われ、駆動電流の位相及び振幅が大きく変化する。その結果、回転子７１の回転速度に大きな変動が発生することになる。
【００８３】
ここで、図１０（Ａ）は、モータ７の駆動制御を同期制御からベクトル制御へ切り替える際の、Ａ相の駆動電流と回転子７１の推定位相及び回転速度の時間波形の例を示す図である。なお、図１０（Ａ）では、回転子７１が定速で回転中に、時刻ｔ＝０に同期制御からベクトル制御への切り替えが行われている。図１０に示されるように、同期制御が行われている間には、推定位相の折り返し時刻に対して、Ａ相の駆動電流が正から負へゼロクロスする時刻が遅れており、即ち、駆動電流の位相に遅延が発生している。
【００８４】
その後、同期制御からベクトル制御へ切り替わると、位相の遅延が０となるとともに、駆動電流の振幅が（０．９３［Ａ］から０．４２［Ａ］へ）大幅に減少している。このような駆動電流の大きな変化が生じることによって、回転子７１の回転速度に大きな変動が生じている。図１０の例では、回転速度が５［ｒｐｍ］から３．７５［ｒｐｍ］へ急激に減少し、その後、５［ｒｐｍ］へ徐々に回復している。このように、モータ７の駆動制御を同期制御からベクトル制御へ切り替える際に、駆動電流の大きな変化に起因して、回転子７１の回転速度に変動（切替ショック）が発生する。
【００８５】
＜駆動制御の切り替え時の移行処理＞
本実施形態のモータ制御装置１５７は、前述のような切替ショックの発生を防止するために、モータ７の駆動制御を同期制御からベクトル制御へスムーズに切り替えるための移行処理として、モータ７へ供給する駆動電流を連続的に変化させる処理を行う。
【００８６】
以下で説明する移行処理では、まず、モータ７の駆動制御の切り替え直前の、電流位相βｉの検知を行う。電流位相βｉは、図３（Ｂ）に示されるように、回転座標系における駆動電流（電流ベクトル）の位相に相当する。電流位相βｉの検知は電流位相検知器２２によって行われる。電流位相検知器２２は、推定位相θｅと駆動電流の検知結果とに基づいて、回転座標系における駆動電流の位相である電流位相βｉを検知する。本実施形態では、電流位相検知器２２は、電流検知器８から出力される電流値に対して回転座標系への座標変換を行うことによって電流位相βｉを取得する方法を用いるが、電流位相βｉの検知方法はこれに限定されない。
【００８７】
ここで、図８（Ｂ）は、電流位相検知器２２の構成例を示すブロック図である。本実施形態の電流位相検知器２２は、座標変換器２５及び位相算出器２６を用いて電流位相βｉを検知する。座標変換器２５は、座標変換器１４と同様の機能を有しており、位相速度推定部９から出力された推定位相θｅに基づいて、電流検知器８から出力された電流値Ｉａ，Ｉｂを回転座標系の電流値ｉｄ，ｉｑに変換して出力する。位相算出器２６は、座標変換器２５から出力された電流値ｉｄ，ｉｑに基づいて、モータ７の巻線に供給される駆動電流に対応する電流ベクトルの電流位相βｉを算出し、算出したβｉを電流位相の検知結果として出力する。電流位相βｉの算出には、位相推定器２０と同様に、逆正接（ＡＴＡＮ）演算又はＣＯＲＤＩＣアルゴリズム等を使用可能である。例えば逆正接演算を用いる場合、電流位相βｉは次式により算出される。
βｉ＝ｔａｎ-1((−ｉｄ)／ｉｑ)      （７）
【００８８】
電流位相検知器２２から出力される電流位相βｉが、−πから＋πまでの範囲の値を取りうる場合、図３から分かるように、ｉｄ＜０に対してβｉ＞０となり、ｉｄ＞０に対してβｉ＜０となる。βｉ＞０の場合、電流位相βｉは回転子７１の回転位相θよりも進んでいる（時間的に早い）が、コイル（巻線）からみると回転子７１の回転位相θは遅れている。一方、βｉ＜０の場合、電流位相βｉは回転子７１の回転位相θよりも遅れている（時間的に遅い）が、コイルからみると回転子７１の回転位相θは進んでいる。このように、回転子７１の回転位相θよりも電流位相βｉが時間的に早まっている場合には、βｉは正となり、回転子７１の回転位相θよりも電流位相βｉが時間的に遅くなっている場合には、βｉは負となる。
【００８９】
図１１は、同期制御によりモータ７の駆動制御を行った場合の、電流位相検知器２２に関連する信号の時間波形の例を示す図であり、図９に示される電流ベクトルに対応する駆動電流がモータ７へ供給された場合の信号を示している。図１１（Ａ）は、位相速度推定部９から電流位相検知器２２へ入力される推定位相θｅを示している。図１１（Ｂ）は、電流検知器８から電流位相検知器２２へ入力される電流値Ｉａ，Ｉｂと、電流値Ｉａ，Ｉｂを座標変換器２５によって座標変換して得られた電流値ｉｄ，ｉｑを示している。なお、時刻ｔ１４，ｔ１５，ｔ１６は、推定位相θｅの折り返し時刻である。
【００９０】
図１１（Ｂ）では、図１１（Ａ）に示される推定位相θｅの折り返し時刻に対して、Ａ相の電流値Ｉａが正から負へゼロクロスする時刻がΔｔｂ遅れている。即ち、図１０と同様、同期制御では駆動電流の位相に遅延が発生している。また、推定位相θｅに基づいて電流値Ｉａ，Ｉｂの座標変換を行った場合、電流値ｉｄ，ｉｑはいずれも正となる。図１１（Ｂ）に示される例では、ｉｄ＝０．８２［Ａ］、ｉｑ＝０．４２［Ａ］である。この場合、式（７）を用いて、電流位相βｉ＝−１．１［ｒａｄ］が求められる。このβｉは、図９に示される、同期制御における電流ベクトルの位相の遅延に対応する。
【００９１】
電流位相検知器２２は、このようにして、同期制御が行われている間にモータ７へ供給される駆動電流の電流位相βｉを検知する。検知されたβｉ（以下、βｉｓ）は電流位相制御器２３による駆動電流の位相制御に使用される。電流位相制御器２３は、後述するように、電流位相検知器２２によって検知された電流位相βｉに基づいて、ベクトル制御モードにおいてベクトル制御部４によって用いられる電流ベクトルの位相制御を行う。
【００９２】
モータ制御装置１５７は、同期制御でモータ７の駆動制御を開始した後、ＭＯＤＥ信号に従って同期制御からベクトル制御への切り替えが行われると、当該切り替えをスムーズに行うための移行処理として、以下の３つの処理のうち少なくとも１つを実行する。
第１の処理：
速度制御器２によるＰＩ制御の積分処理における積分値に初期値ｉｎｔ＿ｉを設定して、回転子７１の速度制御（指令電流ゲインｉｇの制御）を開始する処理。
第２の処理：
切り替え直前に検知された電流位相βｉを電流制御位相βｃの初期値（初期位相）βｓとして設定し、所定の位相遷移時間ｔｃの経過後に電流位相βｉが０（目標位相）となるように、βｃをβｓから０まで徐々に変化させる処理。
第３の処理：
検知された電流位相βｉに基づいて、位相遷移時間ｔｃの期間中、速度制御器２へ入力される指令速度ωｔ１を変更する処理。
【００９３】
以下では、これら第１、第２及び第３処理についてそれぞれ説明する。なお、本実施形態では、モータ制御装置１５７がこれらの処理を全て実行する場合について説明するが、必ずしも全ての処理を実行する必要はなく、少なくとも１つの処理（例えば、第２の処理）を実行する。ただし、第３の処理は第２の処理に関連するため、モータ制御装置１５７は、第３の処理を実行する場合には第２の処理も実行する。
【００９４】
＜第１の処理＞
まず、第１の処理について説明する。モータ制御装置１５７において、第１の処理は、速度制御器２によって実行される。速度制御器２は、同期制御の実行中には使用されず、同期制御からベクトル制御への切り替え後に使用が開始される。しかし、ベクトル制御の開始時に、（例えば速度差ＥＲＲが０であることに起因して）積分処理部２９が保持する積分値の初期値が０であると、速度制御器２が出力する指令電流ゲインｉｇが０になる。これにより、駆動電流の振幅が急激に減少し、その結果として、図１０（Ａ）に示されるような、回転子７１の回転速度の変動が発生する。
【００９５】
そこで、このような駆動電流の振幅の急激な減少を防止するために、速度制御器２は、第１の処理として、予め定められた初期値ｉｎｔ＿ｉを使用して、ＰＩ制御を開始する処理を行う。本実施形態のモータ制御装置１５７では、速度制御器２が、ＣＰＵ１５１ａから出力されたＭＯＤＥ信号及びｉｎｉ＿ｉ信号に基づいて、第１の処理を実行する。
【００９６】
具体的には、図８（Ａ）に示されるように、ＣＰＵ１５１ａから出力されたＭＯＤＥ信号及びｉｎｉ＿ｉ信号は、積分処理部２９に入力される。積分処理部２９は、ＭＯＤＥ信号が示す制御モードが同期制御モードからベクトル制御モードに切り替わると、積分処理における積分値にｉｎｉ＿ｉ信号が示す初期値ｉｎｉ＿ｉを設定して、積分処理を開始する。
【００９７】
積分処理部２９は、保持している積分値に対して、減算器２７から出力される速度差ＥＲＲを加算することで、積分値を更新する。更に、積分処理部２９は、更新後の積分値に対して積分ゲインＧｉを乗算して得られた値を出力する。
【００９８】
以上説明した第１の処理によれば、ベクトル制御の開始時に、積分処理部２９が保持している積分値が０になることがなく、駆動電流の振幅が急激に減少することを防止できる。なお、初期値ｉｎｉ＿ｉは、例えば、同期制御からベクトル制御への切り替えが行われる直前の回転子７１の回転速度として想定される回転速度（同期制御における目標回転速度）に基づいて、予め設定されている。これにより、駆動電流の振幅の連続性を維持することが可能になり、回転子７１の回転速度の変動を抑えることが可能になる。
【００９９】
＜第２の処理＞
次に、第２の処理について説明する。同期制御からベクトル制御への切り替えが行われると、図９に示されるように、駆動電流の電流位相βｉが、同期制御におけるβｉ≠０（図９ではβｉ＜０の値）から、ベクトル制御におけるβｉ＝０へ不連続に変化する。このように駆動電流の位相が連続性を失って変化することで、回転子７１の回転速度の大きな変動が生じる。
【０１００】
そこで、このような駆動電流の位相の急激な変化を防止するために、切替制御部１０は、ベクトル制御への切り替えが行われると、第２の処理として、検知された電流位相βｉに基づいて、電流位相βｉをスムーズに０まで遷移させる処理を実行する。具体的には、切替制御部１０内の電流位相制御器２３は、同期制御からベクトル制御への切り替えが行われると、当該切り替えの直前に電流位相検知器２２によって検知された電流位相βｉを、電流制御位相βｃの初期値（初期位相）βｓとして設定する。更に、電流位相制御器２３は、ベクトル制御に用いられる電流ベクトルの電流位相βｉを初期位相βｓから０（ベクトル制御の目標位相）まで徐々に変化させる位相制御を行う。
【０１０１】
本実施形態では、電流位相制御器２３は、駆動制御の切り替えのタイミングから所定の位相遷移時間ｔｃの経過後に、電流ベクトルの電流位相βｉが０に達するように、電流位相βｉを初期位相から０まで徐々に変化させる。これは、位相遷移時間ｔｃの経過後に、電流制御位相βｃが０に達するように、電流制御位相βｃを初期位相βｓから０まで変化させることによって実現される。この電流制御位相βｃは、式（３）のように、ベクトル制御用の電流指令値Ｉｔａ，Ｉｔｂの位相を制御するためのパラメータである。電流指令値Ｉｔａ，Ｉｔｂの位相が制御されることで、回転座標系における対応する電流ベクトルの電流位相βｉが制御される。
【０１０２】
図１２は、電流位相制御器２３の動作のタイミングを示すタイミングチャートであり、電流位相制御器２３への入力であるＭＯＤＥ信号及び電流位相βｉと、電流位相制御器２３からの出力である電流制御位相βｃを示している。ＭＯＤＥ信号は、ＣＰＵ１５１ａから入力され、電流位相βｉは、電流位相検知器２２から入力される。図１２では、ＭＯＤＥ信号の値「０」は同期制御モード、値「１」はベクトル制御モードを示す。時刻ｔ１７は、ＭＯＤＥ信号の値が０から１に変化する時刻であり、即ち、モータ７の駆動制御が同期制御からベクトル制御へ切り替わる時刻である。時刻ｔ１８は、電流制御位相βｃが０に到達する時刻であり、時刻ｔ１７から所定の位相遷移時間ｔｃが経過する時間として定められる。
【０１０３】
図１２に示されるように、電流位相制御器２３は、モータ７の駆動制御の切り替えが行われる時刻ｔ１７まで、電流制御位相βｃとして０を出力する。電流位相制御器２３は、時刻ｔ１７においてモータ７の駆動制御が同期制御からベクトル制御へ切り替わると、当該切り替えのタイミング又はその直前に電流位相検知器２２によって検知された電流位相βｉを取得する。更に、電流位相制御器２３は、取得した電流位相βｉを、ベクトル制御の開始時における電流制御位相βｃの初期位相βｓとして設定し、電流制御位相βｃを出力する。その後、電流位相制御器２３は、時刻ｔ１７から位相遷移時間ｔｃが経過した時刻ｔ１８に電流制御位相βｃが０になるように、電流制御位相βｃをβｓから０まで遷移させる。これにより、電流位相βｉも０まで遷移することになる。時刻ｔ１８以降には、電流位相制御器２３は、電流制御位相βｃ＝０を出力する。
【０１０４】
（処理手順）
次に、図１３のフローチャートを参照して、図１２を用いて説明した、電流位相制御器２３によって実行される処理の具体的な手順について説明する。
【０１０５】
同期制御によるモータ７の始動後、Ｓ１１で、電流位相制御器２３は、時間ｔｍを計測するタイマーを用いて、時間ｔｍが経過したか否かを判定し、時間ｔｍが経過していなければ当該判定を繰り返し、時間ｔｍが経過すると処理をＳ１２へ進める。この判定処理の結果、Ｓ１２以降の処理は時間ｔｍごとに実行されることになる。即ち、時間ｔｍは、このフローチャートに示されている、電流位相制御器２３による処理が行われる周期に相当する。
【０１０６】
Ｓ１２で、電流位相制御器２３は、ＭＯＤＥ信号に基づいて、モータ７の駆動制御としてベクトル制御が行われているか否かを判定する。電流位相制御器２３は、ベクトル制御が行われていない（即ち、同期制御が行われている）場合、処理をＳ２２へ進め、電流制御位相βｃとして０を出力し、処理をＳ１１へ戻す。一方、電流位相制御器２３は、ベクトル制御が行われている場合、処理をＳ１３へ進める。
【０１０７】
Ｓ１３で、電流位相制御器２３は、ＭＯＤＥ信号に基づいて、同期制御からベクトル制御への切り替え直後であるか否かを判定し、切り替え直後であると判定した場合にはＳ１４へ、切り替え直後ではないと判定した場合にはＳ１９へ処理を進める。この判定は、ＭＯＤＥ信号に基づいて、前回の判定時において行われていた駆動制御が同期制御であるか否かを判定することによって実現できる。例えば、電流位相制御器２３は、前回の判定時において行われていた駆動制御が同期制御である場合は切り替え直後であると判定し、前回の判定時において行われていた駆動制御がベクトル制御である場合は切り替え直後でないと判定する。
【０１０８】
Ｓ１３からＳ１４へ処理を進めた場合、電流位相制御器２３は、ベクトル制御への切り替え直前に電流位相検知器２２から出力された電流位相βｉを、電流制御位相βｃの初期位相βｓとして設定する（βｓ＝βｉ）。なお、電流位相制御器２３は、同期制御の実行中に、電流位相検知器２２から出力された電流位相βｉによって初期位相βｓを更新し続けることによって、切り替え直前の電流位相βｉを初期位相βｓとして設定してもよい。
【０１０９】
次に、Ｓ１５及びＳ１６では、電流位相制御器２３は、位相遷移時間ｔｃ、時間ｔｍ、及び初期位相βｓに基づいて、時間ｔｍごとの電流制御位相βｃの変化量Δβｃを決定する。具体的には、Ｓ１５で、電流位相制御器２３は、位相遷移時間ｔｃの期間中に電流制御位相βｃを変化させる回数Ｎを、Ｎ＝ｔｃ／ｔｍによって決定する。更にＳ１６で、電流位相制御器２３は、変化量Δβｃを、Δβｃ＝βｓ／Ｎによって決定する。
【０１１０】
次にＳ１７で、電流位相制御器２３は、初期位相βｓを、電流制御位相βｃに設定する（βｃ＝βｓ）。その結果、電流位相制御器２３は、初期位相βｓを電流制御位相βｃとして指令電流生成器３へ出力する。これにより、電流制御位相βｃによって位相が制御された指令電流値Ｉｔａ，Ｉｔｂに基づいて、ベクトル制御部４によるベクトル制御が行われることになる。その後Ｓ１８で、電流位相制御器２３は、位相遷移時間ｔｃを計測するためのパラメータである経過時間Ｔｐをクリアし（Ｔｐ＝０）、処理をＳ１１へ戻す。このようにして、電流位相βｉを０まで遷移させる処理が開始される。これにより、電流位相βｉは、初期位相βｓから０（目標位相）まで、時間ｔｍごとに（（一定の周期で）段階的に変化することになる。
【０１１１】
一方、Ｓ１３からＳ１９へ処理を進めた場合、電流位相制御器２３は、経過時間Ｔｐが位相遷移時間ｔｃを上回ったか否かを判定することで、電流位相βｉを０まで遷移させる処理を完了すべきか否かを判定する。電流位相制御器２３は、経過時間Ｔｐが位相遷移時間ｔｃを上回っていなければ、処理をＳ２０へ進め、電流位相βｉを０まで遷移させる処理を継続する。電流位相制御器２３は、Ｓ２０で、経過時間Ｔｐに時間ｔｍを加算し、Ｓ２１で、電流制御位相βｃが０に近づくように、βｃから変化量Δβｃを減算することによってβｃをΔβｃ変化させる。その後、電流位相制御器２３は、処理をＳ１１へ戻す。
【０１１２】
Ｓ１９において、電流位相制御器２３は、経過時間Ｔｐが位相遷移時間ｔｃを上回っていれば、処理をＳ２２へ進め、電流制御位相βｃに０を設定する（βｃ＝０）。これにより、電流位相制御器２３は電流位相βｉを０まで遷移させる処理を完了し、処理をＳ１１へ戻す。その後、電流制御位相βｃ＝０の状態で、モータ制御装置１５７ではベクトル制御が継続される。
【０１１３】
以上説明した第２の処理によれば、同期制御からベクトル制御への切り替えが行われた際、図１２に示されるように、電流位相βｉをスムーズに０まで遷移させることが可能になる。これにより、モータ７へ供給される駆動電流の位相の急激な変化を防止できる。その結果、回転子７１の回転速度に大きな変動が生じることを防止できる。
【０１１４】
＜第３の処理＞
次に、第３の処理について説明する。前述の第２の処理によって生成された電流制御位相βｃは、速度制御器２の後段に配置された指令電流生成器３へ入力される。この場合、第２の処理によって電流制御位相βｃを変化させると、指令電流生成器３によって生成される電流指令値Ｉｔａ，Ｉｔｂの周期が変化する。例えば、図９に示されるように、同期制御における電流位相βｉ＜０の場合には、図１０（Ａ）に示されるように、駆動電流の位相は時間的に遅れている。このように遅れた電流位相を指令電流生成器３が電流制御位相βｃによって早めると、駆動電流の周期が短くなる。これは、回転子７１の回転速度の増加につながる。
【０１１５】
そこで、このような駆動電流の周期の変化を低減するために、切替制御部１０は、第３の処理として、位相遷移期間ｔｃの期間中に、第２の処理の位相制御によって変化した駆動電流の周期が補正されるように、指令速度ωｔ１を変更する処理を行う。特に、本実施形態の切替制御部１０は、駆動電流の周期が長くなるように、速度制御器２へ入力される指令速度ωｔ１を遅い速度に変更する。この処理は、切替制御部１０内の指令速度補正器２４によって実行される。
【０１１６】
図１４は、指令速度補正器２４の動作のタイミングを示すタイミングチャートであり、指令速度補正器２４への入力であるＭＯＤＥ信号及び指令速度ωｔと、指令速度補正器２４からの出力である補正指令速度ωｔｃ及び選択信号ｓｅｌ＿ωｔを示している。ＭＯＤＥ信号及び指令速度ωｔは、ＣＰＵ１５１ａから入力される。なお、指令速度補正器２４には、更に電流位相検知器２２から電流位相βｉが入力される。ＭＯＤＥ信号、時刻ｔ１７及びｔ１８、並びに位相遷移時間ｔｃは図１２と同様である。
【０１１７】
図１４に示されるように、指令速度補正器２４は、ベクトル制御が行われる時刻ｔ１７まで、補正指令速度ωｔｃとして０を出力し、選択信号ｓｅｌ＿ωｔとして０を出力する。選択信号ｓｅｌ＿ωｔの値が０である場合、速度選択器１１は、ＣＰＵ１５１ａからの指令速度ωｔを、指令速度ωｔ１として速度制御器２へ出力する。
【０１１８】
指令速度補正器２４は、時刻ｔ１７においてモータ７の駆動制御が同期制御からベクトル制御へ切り替わると、電流位相βｉ、位相遷移時間ｔｃ及び指令速度ωｔに基づいて、補正指令速度ωｔｃを決定し、決定したωｔｃの出力を開始する。更に、指令速度補正器２４は、選択信号ｓｅｌ＿ωｔの値を０から１に変更する。選択信号ｓｅｌ＿ωｔの値が１である場合、速度選択器１１は、切替制御部１０（指令速度補正器２４）からの補正指令速度ωｔｃを、指令速度ωｔ１として速度制御器２へ出力する。図１４の例では、ＣＰＵ１５１ａからの指令速度ωｔはｖ０であり、補正指令速度ωｔｃはｖ１であり、ｖ１はｖ０よりも低い。これにより、速度選択器１１から出力されて速度制御器２へ入力される指令速度ωｔ１がｖ０からｖ１に補正され、即ち、ωｔ１が遅くなるように補正される。
【０１１９】
その後、指令速度補正器２４は、時刻ｔ１７から位相遷移時間ｔｃが経過した時刻ｔ１８に、補正指令速度ωｔｃを０に変更し、選択信号ｓｅｌ＿ωｔの値を１から０に変更する。これにより、速度選択器１１は、速度制御器２へ出力する指令速度ωｔ１を、補正指令速度ωｔｃから、ＣＰＵ１５１ａからの指令速度ωｔに戻すことになり、指令速度ωｔ１の補正が終了する。
【０１２０】
（処理手順）
次に、図１５のフローチャートを参照して、図１４を用いて説明した、指令速度補正器２４によって実行される処理の具体的な手順について説明する。
【０１２１】
Ｓ３１〜Ｓ３３は、図１２のＳ１１〜Ｓ１３と同様である。同期制御によるモータ７の始動後、Ｓ１１で、指令速度補正器２４は、時間ｔｍを計測するタイマーを用いて、時間ｔｍが経過したか否かを判定し、時間ｔｍが経過していなければ当該判定を繰り返し、時間ｔｍが経過すると処理をＳ３２へ進める。
【０１２２】
Ｓ３２で、指令速度補正器２４は、ＭＯＤＥ信号に基づいて、ベクトル制御が行われていない（即ち、同期制御が行われている）場合、処理をＳ４３へ進める。この場合、Ｓ４３及びＳ４４で、指令速度補正器２４は、選択信号ｓｅｌ＿ωｔ及び補正指令速度ωｔｃの値を０に設定し、処理をＳ３１へ戻す。一方、指令速度補正器２４は、ベクトル制御が行われている場合、処理をＳ３３へ進める。Ｓ３３で、指令速度補正器２４は、ＭＯＤＥ信号に基づいて、同期制御からベクトル制御への切り替え直後であると判定した場合にはＳ３４へ、切り替え直後ではないと判定した場合にはＳ４１へ処理を進める。
【０１２３】
Ｓ３３からＳ３４へ処理を進めた場合、指令速度補正器２４は、Ｓ３４〜Ｓ３８において、補正指令速度ωｔｃを決定する。Ｓ３４では、指令速度補正器２４は、ＣＰＵ１５１ａからの指令速度ωｔと極対数Ｐとに基づいて、駆動電流１周期の時間Ｃｙを決定する。ここで、本例では指令速度ωｔとして１秒あたりの回転数を用いる。このωｔに極対数Ｐを乗じて得られる値の逆数が、駆動電流１周期の時間Ｃｙとして決定される。
【０１２４】
Ｓ３５では、指令速度補正器２４は、駆動電流の１周期の位相を２πとして、ベクトル制御への切り替え直前に電流位相検知器２２から出力された電流位相βｉに相当する、位相遷移時間ｔｃ内の位相変化量βｓを、対応する時間Ｔｄｌに変換する。時間Ｔｄｌは、駆動電流１周期の時間Ｃｙを２πで除算して得られる値に位相変化量βｓ乗算することによって求められる。なお、Ｓ３５で用いられる位相変化量βｓは、第２の処理における初期位相βｓに相当する。
【０１２５】
Ｓ３６では、指令速度補正器２４は、位相遷移時間ｔｃの期間にわたって電流位相βｉがβｓだけ遷移する場合の、駆動電流１周期あたりの位相変化量に対応する時間ΔＣｙを決定する。ΔＣｙは、位相変化量βｓに対応する時間Ｔｄｌを位相遷移時間ｔｃで除算して得られる値に時間Ｃｙを乗算することによって求められる。この演算は、時間Ｔｄｌを、位相遷移時間ｔｃの期間内における駆動電流の周期の数で除算する演算と等価である。
【０１２６】
Ｓ３７では、指令速度補正器２４は、補正指令速度ωｔｃに対応する、駆動電流１周期の時間Ｃｙ１を決定する。Ｃｙ１は、変更前の指令速度である指令速度ωｔに対応する、駆動電流１周期の時間Ｃｙに、駆動電流１周期あたりの位相変化量に対応する時間ΔＣｙを加算することによって求められる。これにより、前述のように第２の処理によって短くなっていた駆動電流の周期が、より長い周期に補正されることになる。Ｓ３８では、指令速度補正器２４は、時間Ｃｙ１に極対数Ｐを乗算して得られた値の逆数を求めることによって、変更後の指令速度である補正指令速度ωｔｃを決定し、速度選択器１１に対して、決定したωｔｃの出力を開始する。
【０１２７】
次にＳ３９で、指令速度補正器２４は、Ｓ３８において決定した補正指令速度ωｔｃに基づく回転子７１の速度制御を開始するために、選択信号ｓｅｌ＿ωｔを０から１に変更する。これにより、速度選択器１１は、補正指令速度ωｔｃを指令速度ωｔ１として速度制御器２へ出力し始め、速度制御器２は、補正指令速度ωｔｃに基づく速度制御を開始することになる。その後Ｓ４０で、指令速度補正器２４は、位相遷移時間ｔｃを計測するためのパラメータである経過時間Ｔｐをクリアし（Ｔｐ＝０）、処理をＳ１１へ戻す。
【０１２８】
一方、Ｓ３３からＳ４１へ処理を進めた場合、指令速度補正器２４は、経過時間Ｔｐが位相遷移時間ｔｃを上回ったか否かを判定することで、電流位相βｉの遷移が継続中であるか否かを判定する。指令速度補正器２４は、経過時間Ｔｐが位相遷移時間ｔｃを上回っていなければ、処理をＳ４２へ進め、経過時間Ｔｐに時間ｔｍを加算し、処理をＳ３１へ戻す。
【０１２９】
Ｓ４１において、指令速度補正器２４は、経過時間Ｔｐが位相遷移時間ｔｃを上回っていれば、処理をＳ４３へ進め、ＣＰＵ１５１ａからの指令速度ωｔに基づく回転子７１の速度制御を開始するために、選択信号ｓｅｌ＿ωｔを１から０に変更する。これにより、速度制御器２は、指令速度ωｔに基づく速度制御を開始することになる。その後Ｓ４４で、指令速度補正器２４は、補正指令速度ωｔｃに０を設定し、処理をＳ３１へ戻す。
【０１３０】
以上説明した第３の処理によれば、位相遷移時間ｔｃの期間内に指令速度ωｔ１を補正することによって、電流制御位相βｃによって電流位相βｉを制御しても、回転子７１の回転速度が変動（増加）することを防止できる。
【０１３１】
図１０（Ｂ）は、モータ７の駆動制御を同期制御からベクトル制御へ切り替える際に、本実施形態に係る移行処理を適用した場合の、Ａ相の駆動電流、回転子７１の推定位相、及び回転子７１の回転速度の時間波形の例を示す図である。なお、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）と同様の条件下で、移行処理として前述の第１、第２及び第３を適用した場合を示している。なお、図１０（Ｂ）では、回転子７１が定速で回転中に、時刻ｔ＝０に同期制御からベクトル制御への切り替えが行われている。
【０１３２】
図１０（Ｂ）に示されるように、駆動制御が同期制御からベクトル制御へ切り替わった後、Ａ相の駆動電流の折り返し時刻に対する遅れは、時間とともに徐々に少なくなっている。また、当該駆動電流の振幅もスムーズに減少している。即ち、モータ７の駆動制御を同期制御からベクトル制御へ切り替える際に、駆動電流に大きな変化が生じることを防止できている。その結果、図１０（Ａ）と比較して、回転子７１の回転速度の変動が大幅に低減されている。
【０１３３】
以上説明したように、上述の実施形態によれば、モータ７の駆動制御を同期制御からベクトル制御へ切り替える際に、モータ７へ供給される駆動電流に大きな変化が生じることを防止できる。それにより、駆動電流の変化に起因して生じる、回転子７１の回転速度の変動（切替ショック）を、大幅に低減することが可能である。
【符号の説明】
【０１３４】
１００：画像形成装置、１５１ａ：ＣＰＵ、１５７：モータ制御装置、１：同期制御部、２：速度制御器、３：指令電流生成器、４：ベクトル制御部、６：ＰＷＭインバータ、７：モータ、７１、回転子（ロータ）、８：電流検知器、９：位相速度推定部、１０：切替制御部、１１：速度選択器、２２：電流位相検知器、２３、電流位相制御部、２４：指令速度補正器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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