(57)【要約】      （修正有）【課題】モータの回転子を所定速度で回転させる期間に所定速度に対応する所定の励磁電流成分の値を設定することに起因して消費電力が増大してしまう。【解決手段】搬送ローラを駆動するモータの制御で、搬送ローラが駆動している期間のうち、弱め界磁を行う必要がある期間にのみ弱め界磁を行う。その結果、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１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体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、
前記回転位相を基準とした回転座標系において表される、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基づいて前記モータを制御する制御手段であって、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を制御することによって前記モータを制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記回転子が所定速度で回転する期間のうち、前記記録媒体が搬送される搬送方向において前記搬送ローラよりも上流側の所定位置に前記記録媒体の先端が到達したときより後の期間は、前記励磁電流成分の目標値を制御することによって、前記巻線を貫く磁束が前記回転子の磁束よりも弱い状態で前記モータを制御し、前記所定位置に前記記録媒体の先端が到達するときより前の期間は、前記励磁電流成分の目標値を制御することによって、前記巻線を貫く磁束が、前記所定位置に前記記録媒体の先端が到達したときより後の期間において前記巻線を貫く磁束よりも強い状態で前記モータを制御することを特徴とするシート搬送装置。
【請求項２】
記録媒体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、
前記回転位相を基準とした回転座標系において表される、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基づいて前記モータを制御する制御手段であって、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前記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と前記励磁電流成分とを制御することによって前記モータを制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記回転子が所定速度で回転する期間のうち、前記記録媒体が搬送される搬送方向において前記搬送ローラよりも上流側の所定位置に前記記録媒体の先端が到達したときより後の期間は、前記励磁電流成分の目標値を制御することによって、前記巻線を貫く磁束が前記回転子の磁束よりも弱い状態で前記モータを制御し、前記所定位置に前記記録媒体の先端が到達するときより前の期間は、前記励磁電流成分の目標値を制御することによって、前記巻線を貫く磁束が、前記所定位置に前記記録媒体の先端が到達したときより後の期間において前記巻線を貫く磁束よりも強い状態で前記モータを制御することを特徴とするシート搬送装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記回転子が所定速度で回転する期間のうち、前記記録媒体の先端が前記所定位置に到達してから前記搬送方向において前記搬送ローラよりも下流側の第２所定位置に前記記録媒体の後端が到達するまでの期間は、前記励磁電流成分の目標値を制御することによって、前記巻線を貫く磁束が前記回転子の磁束よりも弱い状態で前記モータを制御し、前記記録媒体の後端が前記第２所定位置に到達したときより後の期間は、前記励磁電流成分の目標値を制御することによって、前記巻線を貫く磁束が、前記所定位置に前記記録媒体の先端が到達したときより後の期間において前記巻線を貫く磁束よりも強い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又は２に記載のシート搬送装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記回転子が前記所定速度よりも低い速度で回転する期間は、前記励磁電流成分の目標値を制御することによって、前記巻線を貫く磁束が、前記所定位置に前記記録媒体の先端が到達したときより後の期間において前記巻線を貫く磁束よりも強い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３のいずれか一項にシート搬送装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記回転子が回転する期間のうち、前記記録媒体の先端が前記所定位置に到達してから前記記録媒体の後端が前記第２所定位置に到達するまでの期間は、前記励磁電流成分の目標値が負の値である状態で前記モータを制御し、前記記録媒体の先端が前記所定位置に到達するときより前の期間及び前記記録媒体の後端が前記第２所定位置に到達したときより後の期間は、前記励磁電流成分の目標値が前記負の値よりも大きい値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３又は４に記載のシート搬送装置。
【請求項６】
前記回転子の回転速度が速度閾値未満の速度である場合は、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以下の大きさであって、
前記回転子の回転速度が前記速度閾値以上の速度である場合は、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いトルクであって、
前記所定速度は、前記速度閾値よりも高い速度であることを特徴とする請求項５にシート搬送装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記記録媒体の先端が前記所定位置に到達するタイミングにおいて、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から前記負の値に切り替えることを特徴とする請求項５又は６に記載のシート搬送装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記記録媒体の後端が前記第２所定位置に到達するタイミングにおいて、前記励磁電流成分の目標値を前記負の値から前記負の値よりも大きい値に切り替えることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
【請求項９】
前記画像形成装置は、前記搬送方向において前記ニップ部よりも上流側に設けられた、前記記録媒体の有無を検知する検知手段を有し、
前記制御手段は、前記検知手段が前記記録媒体の先端を検知したタイミングにおいて、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から前記負の値に切り替えることを特徴とする請求項７又は８に記載のシート搬送装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記搬送ローラの駆動が開始されてから所定時間が経過したタイミングにおいて、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から前記負の値に切り替えることを特徴とする請求項７又は８に記載のシート搬送装置。
【請求項１１】
前記画像形成装置は、前記搬送方向において前記ニップ部よりも下流側に設けられた、前記記録媒体の有無を検知する第２の検知手段を有し、
前記制御手段は、前記第２の検知手段が前記記録媒体を検知しなくなったタイミングにおいて、前記励磁電流成分の目標値を前記負の値から前記負の値よりも大きい値に切り替えることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記搬送ローラの駆動が開始されてから第２の所定時間が経過したタイミングにおいて、前記励磁電流成分の目標値を前記負の値から前記負の値よりも大きい値に切り替えることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記回転子が回転する期間のうち、前記記録媒体の先端が前記所定位置に到達するときより前の期間は、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１２のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、前記回転子が回転する期間のうち、前記記録媒体の後端が前記第２所定位置に到達したときより後の期間は、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１３のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
【請求項１５】
前記制御手段は、前記励磁電流成分の目標値を前記負の値と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１４のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
【請求項１６】
前記制御手段は、搬送される記録媒体の種類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１５のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
【請求項１７】
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１６のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
【請求項１８】
前記制御手段は、
前記モータの第１相の巻線及び第２相の巻線それぞれに駆動電流を供給する供給手段と、
前記供給手段を駆動する駆動電圧を生成する生成手段と、
前記供給手段によって前記モータの第１相の巻線及び第２相の巻線それぞれに供給された駆動電流の電流値を検出する検出手段と、
前記生成手段によって生成された駆動電圧と、前記検出手段によって検出された電流値とに基づいて、前記モータの回転子の回転によって前記第１相の巻線及び第２相の巻線に誘起される誘起電圧の大きさを決定する誘起電圧決定手段と、
を有し、
前記位相決定手段は、前記誘起電圧決定手段によって決定された前記第１相の誘起電圧の大きさと前記第２相の誘起電圧の大きさと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１７のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
【請求項１９】
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値を生成して出力する位相制御手段と、
前記位相決定手段によって決定された回転位相に基づいて、前記検出手段によって検出された静止座標系の電流値を前記回転座標系の電流値へと座標変換する座標変換手段と、
を有し、
更に、前記制御手段は、前記位相制御手段から出力された前記トルク電流成分の値と前記座標変換手段によって座標変換されたトルク電流成分の値との偏差及び前記切替手段から出力された前記励磁電流成分の値と前記座標変換手段によって座標変換された励磁電流成分の値との偏差が小さくなるように前記モータの第１相の巻線及び第２相の巻線それぞれに流れる駆動電流の電流値を制御することによって前記モータを制御することを特徴とする請求項１又は請求項１を引用する請求項１８に記載のシート搬送装置。
【請求項２０】
前記生成手段は、前記位相制御手段から出力された前記トルク電流成分の値と前記座標変換手段によって座標変換されたトルク電流成分の値との偏差及び前記切替手段から出力された前記励磁電流成分の値と前記座標変換手段によって座標変換された励磁電流成分の値との偏差が小さくなるように前記回転座標系の駆動電圧を生成し、
前記制御手段は、前記位相決定手段によって決定された回転位相に基づいて、前記電圧生成手段によって生成された前記回転座標系の駆動電圧を前記静止座標系の駆動電圧に座標逆変換する座標逆変換手段を有し、
前記供給手段は、前記座標逆変換手段によって座標逆変換された駆動電圧によって駆動されることを特徴とする請求項１９に記載のシート搬送装置。
【請求項２１】
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値を生成して出力する速度制御手段と、
前記位相決定手段によって決定された回転位相に基づいて、前記検出手段によって検出された静止座標系の電流値を前記回転座標系の電流値へと座標変換する座標変換手段と、
を有し、
更に、前記制御手段は、前記速度制御手段から出力された前記トルク電流成分の値と前記座標変換手段によって座標変換されたトルク電流成分の値との偏差及び前記切替手段から出力された前記励磁電流成分の値と前記座標変換手段によって座標変換された励磁電流成分の値との偏差が小さくなるように前記モータの第１相の巻線及び第２相の巻線それぞれに流れる駆動電流の電流値を制御することによって前記モータを制御することを特徴とする請求項２又は請求項２を引用する請求項１８に記載のシート搬送装置。
【請求項２２】
前記生成手段は、前記速度制御手段から出力された前記トルク電流成分の値と前記座標変換手段によって座標変換されたトルク電流成分の値との偏差及び前記切替手段から出力された前記励磁電流成分の値と前記座標変換手段によって座標変換された励磁電流成分の値との偏差が小さくなるように前記回転座標系の駆動電圧を生成し、
前記制御手段は、前記位相決定手段によって決定された回転位相に基づいて、前記生成手段によって生成された前記回転座標系の駆動電圧を前記静止座標系の駆動電圧に座標逆変換する座標逆変換手段を有し、
前記供給手段は、前記座標逆変換手段によって座標逆変換された駆動電圧によって駆動されることを特徴とする請求項２１に記載のシート搬送装置。
【請求項２３】
請求項１乃至２２のいずれか一項に記載のシート搬送装置と、
原稿を積載する原稿積載部と、
を有し、
前記原稿積載部に積載された前記原稿を前記シート搬送装置が給送することを特徴とする原稿給送装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の原稿給送装置と、
前記原稿給送装置によって給送された前記原稿を読み取る読取手段と、
を有することを特徴とする原稿読取装置。
【請求項２５】
請求項１乃至２２のいずれか一項に記載のシート搬送装置と、
記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
を有し、
前記画像形成手段は、前記シート搬送装置によって搬送された前記記録媒体に画像を形成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を用いたシート搬送装置に関する。
【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。具体的には、例えば、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。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手法もある。
【０００３】
ベクトル制御は、モータの巻線に供給する駆動電流を、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）とに分けて制御する。この結果、回転子にかかる負荷トルクが変化しても、負荷トルクの変化に応じてトルク電流成分の値を制御することによって、回転に必要なトルクを効率的に発生させることができる。この結果、余剰トルクに起因したモータ音の増大を抑制することができる。また、従来問題とされていた、回転子にかかる負荷トルクがモータの巻線に供給した駆動電流に対応した出力トルクを超えて、回転子が入力信号に同期しない制御不能な状態（脱調状態）になることを抑制することができる。また、ベクトル制御を行う際には、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、消費電力の増大を抑制することができる。
【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くなればなるほど大きくなる。したがって、回転子の回転速度が速くなればなるほど、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（出力可能トルク）も小さくなってしまう。
【０００５】
特許文献１では、回転子の回転速度が速度閾値以上である場合に、励磁電流成分の値を該回転速度に対応する負の値に制御することによって、モータの巻線を貫く磁束の強度を弱める構成（弱め界磁）が述べられている。なお、回転速度と励磁電流成分の値との対応関係は１対１の関係である即ち、所定の回転速度に対しては所定の励磁電流成分の値が設定される。弱め界磁を行うと、巻線に発生する誘起電圧の大きさを低減することができる。この結果、巻線に印加できる電圧が小さくなることを抑制することができ、出力可能トルクが小さくなることを防ぐことができる。なお、励磁電流成分の値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防ぐことができる。
【０００６】
画像形成装置においては、モータの回転子を所定速度で（一定速度で）回転させることによって搬送ローラを駆動させる。その後、所定速度で回転しているモータによって駆動されている搬送ローラに記録媒体の先端が突入し、該搬送ローラによって記録媒体が搬送される。即ち、モータの回転子が所定速度で回転する期間においては、搬送ローラが記録媒体を狭持していない期間と搬送ローラが記録媒体を狭持している期間とがある。搬送ローラに記録媒体の先端が突入する際には、回転子にかかる負荷トルクは増大する。また、搬送ローラが記録媒体を狭持している期間に回転子にかかる負荷トルクは、搬送ローラが記録媒体を狭持していない期間に回転子にかかる負荷トルクよりも大きいトルクとなる。即ち、搬送ローラを駆動する際には、回転子が所定速度で回転する期間において、回転子にかかる負荷トルクが変動する。また、回転子が前記所定速度で回転する期間においては、巻線に発生する誘起電圧に起因して出力可能トルクが小さくなる。したがって、搬送ローラを駆動する際には、回転子が所定速度で回転する期間において、回転子にかかる負荷トルクが出力可能トルクを超えてしまう可能性がある。回転子にかかる負荷トルクが出力可能トルクを超えた場合には、回転子を回転させることができなくなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１５３２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記特許文献１に記載されている構成においては、回転速度と励磁電流成分の値との対応関係は１対１の関係である。したがって、回転子が所定速度で回転する期間においては、所定速度に対応する所定の励磁電流成分の値が設定される。
【０００９】
前述したように、回転子が所定速度で回転する期間においては、搬送ローラが記録媒体を狭持している期間におけるトルクは搬送ローラが記録媒体を狭持していない期間における負荷トルクよりも大きい。即ち、搬送ローラを駆動するモータの制御に前記特許文献１における構成を適用する場合は、負荷トルクが出力可能トルクを超えないように、搬送ローラが記録媒体を狭持している期間における負荷トルクを考慮して励磁電流成分の値を設定する必要がある。
【００１０】
励磁電流成分の値の絶対値が大きければ大きいほど、モータの巻線に供給する電流は大きくなる。したがって、搬送ローラが記録媒体を狭持している期間における負荷トルクを考慮して励磁電流成分の値を設定すると、搬送ローラが記録媒体を狭持していない期間においては、不要な電流を巻線に供給してしまう。この結果、消費電力が増大してしまう。
【００１１】
そのため、回転子を所定速度で回転させる期間に所定速度に対応する所定の励磁電流成分の値を設定することに起因して消費電力が増大することを抑制するための良い構成が求められていた。
【００１２】
本発明は、回転子を所定速度で回転させる期間に所定速度に対応する所定の励磁電流成分の値を設定することに起因して消費電力が増大す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】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明は、
記録媒体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前記回転位相との偏差が小さくなるように、前記回転位相を基準とした回転座標系の電流値に基づいて前記モータを制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記回転子が所定速度で回転する期間のうち、前記記録媒体が搬送される搬送方向において前記搬送ローラよりも上流側の所定位置に前記記録媒体の先端が到達した後の期間は、前記回転座標系の電流値であって前記回転子の磁束強度に影響する電流値である励磁電流成分の値が負の値である状態で前記モータを制御し、前記所定位置に前記記録媒体の先端が到達するまでの期間は、前記励磁電流成分の値が前記負の値よりも絶対値が小さい値である状態で前記モータを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、記録媒体の位置に応じて励磁電流成分の値を制御することにより、モータを効率的に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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】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４】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】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。
【図７】出力可能トルクと回転子の回転数との関係を示す図である。
【図８】搬送ローラ３０７の構成を示す図である。
【図９】第１実施形態に係る弱め界磁制御のタイムチャートを示す図である。
【図１０】第１実施形態に係る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１１】第２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。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定す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やその他の装置にも用いられる。
【００１７】
〔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、画像形成装置はモノクロ及びカラーのいずれの形式であっても良い。
【００１８】
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。画像形成装置１００には、原稿給送装置２０１、読取装置２０２及び画像形成装置本体３０１が設けられている。
【００１９】
原稿給送装置２０１の原稿積載部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によって一定速度で搬送されて、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。
【００２０】
また、読取装置２０２における原稿の読取モードとして、流し読みモードと固定読みモードがある。流し読みモードは、照明系２０９及び光学系を所定の位置に固定した状態で、原稿を一定速度で搬送しながら原稿の画像を読み取るモードである。固定読みモードは、読取装置２０２の原稿ガラス２１４上に原稿を載置し、照明系２０９及び光学系を一定速度で移動させながら、原稿ガラス２１４上に載置された原稿の画像を読み取るモードである。通常、シート状の原稿は流し読みモードで読み取られ、本や冊子等の綴じられた原稿は固定読みモードで読み取られる。
【００２１】
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、ラベル等が含まれる。
【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。なお、図１に示すように、搬送ローラ３０７の上流側及び下流側には、記録媒体の有無を検知するシートセンサ３３０、３３１が設けられている。シートセンサ３３０、３３１の用途については後述する。なお、本実施形態におけるシートセンサは、光学式センサであるが、これに限定されるものではなく、例えば、フラグセンサ等であっても良い。
【００２３】
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んでいる光走査装置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。なお、感光ドラムの帯電には、例えば、コロナ帯電器や帯電ローラを用いた帯電方法が用いられる。
【００２４】
続いて、その静電潜像が現像器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。この際、レジストレーションローラ３０８は、トナー像にタイミングを合わせて、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。
【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をフェースダウンで画像形成装置１００の外部へ排紙する場合は、定着器３１８を通過した記録媒体を、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する。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の回転を反転させる。この結果、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、本発明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。
【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、シートセンサ３３０、３３１、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、各種装置からの信号（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。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、転写分離器３１５等）に必要な電圧を供給する。
【００３３】
また、システムコントローラ１５１は、シートセンサ３３０、３３１の検知結果に基づいて、モータ制御装置１５７を制御する。モータ制御装置１５７は、ＣＰＵ１５１ａから出力された指令に応じて、前述した負荷を駆動するモータ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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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、画像形成中か否か、ジャム発生及びその発生箇所等の情報である。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。
【００３７】
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。
【００３８】
［ベクトル制御］
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、ベクトル制御を用いてモータを制御する。なお、以下の説明においては、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、以下の説明においては、モータが２相モータである場合について説明するが、３相モータ等の他のモータであっても良い。更に、本実施形態におけるモータには、モータの回転子の回転位相を検出するためのロータリエンコーダなどのセンサは設けられていないが、ロータリエンコーダなどのセンサが設けられている構成であっても良い。
【００３９】
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。
【００４０】
図３は、ステッピングモータ（以下、モータと称する）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。
【００４１】
また、図４は、Ａ相（第１相）とＢ相（第２相）の２相から成るモータ５０９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では、静止座標系において、Ａ相の巻線に対応した軸をα軸、Ｂ相の巻線に対応した軸をβ軸と定義している。また、静止座標系におけるα軸と、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（ｄ軸方向）との成す角度をθと定義している。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の磁束方向に沿ったｄ軸と、ｄ軸から反時計回りに９０度進んだ方向に沿った（ｄ軸と直交する）ｑ軸とで表される、モータ５０９の回転子４０２の回転位相θを基準とした回転座標系が用いられる。
【００４２】
ベクトル制御とは、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制御方法である。具体的には、例えば、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。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手法もある。回転座標系における電流値とは、モータの回転子にトルクを発生させるｑ軸成分（トルク電流成分）の電流値と、モータの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）の電流値とに対応する。
【００４３】
図３に示すように、モータ制御装置１５７には、ベクトル制御を行う回路として、位相制御器５０２、電流制御器５０３、座標逆変換器５０５、座標変換器５１１、モータの巻線に駆動電流を供給するＰＷＭインバータ５０６等が設けられている。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、モータ５０９のＡ相及びＢ相の巻線に供給する駆動電流を、回転座標系において、ｑ軸成分の電流値（ｑ軸電流）及びｄ軸成分の電流値（ｄ軸電流）を用いて表すことができる。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の回転子４０２の巻線を貫く磁束の強度に影響する励磁電流に相当し、回転子４０２のトルクの発生には寄与しない。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。即ち、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。
【００４４】
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、所定の時間周期で指令位相θ＿ｒｅｆをモータ制御装置１５７へ出力する。
【００４５】
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。
【００４６】
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から出力された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（目標値）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、例えば、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。
【００４７】
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。
【００４８】
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する。
ｉα＝Ｉ＊ｃｏｓθｅ                                                （１）
ｉβ＝Ｉ＊ｓｉｎθｅ                                                （２）
【００４９】
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。
【００５０】
座標変換器５１１において、電流値ｉα及びｉβは、次式によって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に座標変換される。
ｉｄ＝  ｃｏｓθ＊ｉα＋ｓｉｎθ＊ｉβ                              （３）
ｉｑ＝−ｓｉｎθ＊ｉα＋ｃｏｓθ＊ｉβ                              （４）
【００５１】
前述のように、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。
【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、前記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、電圧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、例えば、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に座標逆変換する。
Ｖα＝ｃｏｓθ＊Ｖｄ−ｓｉｎθ＊Ｖｑ                                （５）
Ｖβ＝ｓｉｎθ＊Ｖｄ＋ｃｏｓθ＊Ｖｑ                                （６）
【００５６】
座標逆変換器５０５は、回転座標系における駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを静止座標系における駆動電圧Ｖα及びＶβに座標逆変換した後、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している。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が供給されている。また、フルブリッジ回路５０には、スイッチング素子としてのＦＥＴ  Ｑ１乃至Ｑ４、モータ５０９の巻線Ｌ１等が設けられている。
【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信号よって駆動される。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、電流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、ハーフブリッジ回路等であっても良い。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、電源はＡ相、Ｂ相にそれぞれ一つずつ設けられているものとするが、この限りではない。また、図３及び図５においては、モータの巻線はモータ制御装置１５７の内部に設けられているように示されているが、実際には、巻線はモータ５０９に設けられている。即ち、巻線はモータ制御装置１５７の外部に設けられている。
【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。Ｒ及び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、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ＲＯＭ１５１ｂ等に記憶しておき、前記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、加算器１０１、座標逆変換器５０５及び座標変換器５１１に入力される。
【００６５】
その後、モータ制御装置１５７はこの制御を繰り返し行う。
【００６６】
前述の如くして、本実施形態におけるベクトル制御では、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行うことによってモータを制御する。ベクトル制御を行うと、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を行っているため、回転子の回転位相が所望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精度よく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。
【００６７】
なお、本実施形態におけるベクトル制御では、前述した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６に示すように、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制御器５００及び速度決定器５１５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を生成して出力する構成とする。なお、速度決定器５１５は、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、次式（１０）が用いられるものとする。
ω＝ｄθ／ｄｔ                                                      （１０）
【００６８】
［弱め界磁］
＜従来の弱め界磁＞
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（１１）及び（１２）に示す値に制限されてしまう。
Ｖα´＝Ｖｃｃ−ｅα                                                （１１）
Ｖβ´＝Ｖｃｃ−ｅβ                                                （１２）
【００６９】
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。
【００７０】
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大きくなればなるほど大きくなる。即ち、回転子の回転速度が速くなればなるほど、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（以下、出力可能トルクと称する）も小さくなってしまう。
【００７１】
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を制御することによって、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、励磁電流成分を負の値に制御することによって、見かけ上、回転子の磁束の強度が弱め、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。
【００７２】
画像形成装置においては、モータの回転子を所定速度で（一定速度で）回転させることによって搬送ローラを駆動させる。その後、所定速度で回転しているモータによって駆動されている搬送ローラに記録媒体の先端が突入し、該搬送ローラによって記録媒体が搬送される。即ち、モータの回転子が所定速度で回転する期間において、搬送ローラが記録媒体を狭持していない期間と搬送ローラが記録媒体を狭持している期間とがある。搬送ローラに記録媒体の先端が突入する際には、回転子にかかる負荷トルクは増大する。また、搬送ローラが記録媒体を狭持している期間に回転子にかかる負荷トルクは、搬送ローラが記録媒体を狭持していない期間に回転子にかかる負荷トルクよりも大きいトルクとなる。即ち、搬送ローラを駆動する際には、回転子が所定速度で回転する期間において、回転子にかかる負荷トルクが変動する。また、回転子が所定速度で回転する期間においては、巻線に発生する誘起電圧に起因して出力可能トルクが小さくなる。したがって、搬送ローラを駆動する際には、回転子が所定速度で回転する期間において、回転子にかかる負荷トルクが出力可能トルクを超えてしまう可能性がある。回転子にかかる負荷トルクが出力可能トルクを超えた場合には、回転子を回転させることができなくなってしまう。
【００７３】
前述したように、回転子が所定速度で回転する期間において、搬送ローラが記録媒体を狭持している期間におけるトルクは搬送ローラが記録媒体を狭持していない期間における負荷トルクよりも大きい。即ち、負荷トルクが出力可能トルクを超えないように、搬送ローラが記録媒体を狭持している期間における負荷トルクを考慮して励磁電流成分の値を設定することによって、負荷トルクが出力可能トルクを超えてしまうことを抑制することができる。
【００７４】
励磁電流成分の値の絶対値が大きければ大きいほど、モータの巻線に供給する電流は大きくなる。したがって、搬送ローラが記録媒体を狭持している期間における負荷トルクを考慮して励磁電流成分の値を設定すると、搬送ローラが記録媒体を狭持していない期間においては、不要な電流を巻線に供給してしまう。この結果、消費電力が増大してしまう。
【００７５】
そのため、回転子を所定速度で回転させる期間に所定速度に対応する所定のｄ軸電流値を設定することに起因して消費電力が増大することを抑制するための良い構成が求められている。
【００７６】
＜弱め界磁を行う条件１＞
次に、本実施形態における弱め界磁について説明する。本実施形態におけるモータ制御装置１５７は、以下の２つの条件を満たす場合に弱め界磁を行う。
【００７７】
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。
【００７８】
図７は、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７には、ｄ軸電流を０に制御した場合のトルクＴ−回転速度ω特性（破線）とｄ軸電流を負の値に制御した場合のトルクＴ−回転速度ω特性（実線）が示されている。なお、図７に示すトルク−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。
【００７９】
図７に示すように、回転速度ωがω０より小さい（ω＜ω０）場合は、ｄ軸電流を負の値に制御する場合における出力可能トルクＴよりもｄ軸電流を０に制御す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より小さい（ω＜ω０）場合は、弱め界磁を行う場合よりも弱め界磁を行わ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。
【００８０】
また、図７に示すように、回転速度ωがω０より大きい（ω＞ω０）場合は、ｄ軸電流を０に制御する場合における出力可能トルクＴよりもｄ軸電流を負の値に制御す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、弱め界磁を行わない場合よりも弱め界磁を行う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。
【００８１】
以上のように、回転速度ωがω０より小さい（ω＜ω０）場合は、弱め界磁を行う場合よりも弱め界磁を行わ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、弱め界磁を行わない場合よりも弱め界磁を行う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。
【００８２】
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。
【００８３】
図３に示すように、本実施形態においては、ＣＰＵ１５１ａは、指令位相θ＿ｒｅｆに基づいて、式（１０）を用いて指令速度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。
【００８４】
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に記憶されているものとする。
ω＿ｒｅｆ´＞ωｔｈ                                                （１３）
【００８５】
＜弱め界磁を行う条件２＞
しかしながら、式（１３）のみを、弱め界磁を行う条件としてしまうと、前述したように、搬送ローラが記録媒体を狭持していない期間においては、不要な電流を巻線に供給してしまう。この結果、消費電力が増大してしまう。
【００８６】
次に、弱め界磁を行うための２つ目の条件について説明する。
【００８７】
前述したように、回転子が所定速度で回転する期間において、搬送ローラが記録媒体を狭持している期間における負荷トルクは搬送ローラが記録媒体を狭持していない期間における負荷トルクよりも大きい。即ち、搬送ローラが記録媒体を狭持している期間においては、搬送ローラが記録媒体を狭持していない期間よりも大きな出力可能トルクが必要となる。
【００８８】
図８は、搬送ローラ３０７の構成を示す図である。図１において説明したように、記録媒体が搬送される搬送方向において搬送ローラ３０７の上流側の所定位置には、記録媒体の有無を検知する３３１が設けられている。また、前記搬送方向において搬送ローラ３０７の下流側の第２所定位置には、記録媒体の有無を検知するシートセンサ３３０が設けられている。ＣＰＵ１５１ａには、シートセンサ３３０、３３１の検知結果が入力される。本実施形態においては、記録媒体の先端をシートセンサ３３１が検知すると弱め界磁を開始する。また、記録媒体の後端がシートセンサ３３０を通過すると（シートセンサ３３０が記録媒体を検知しなくなると）弱め界磁を終了する。即ち、搬送ローラが記録媒体を狭持する期間においてのみ弱め界磁を行い、搬送ローラが記録媒体を狭持しない期間においては、弱め界磁を行わない。この結果、励磁電流成分の値を０以外の値に設定することに起因して消費電力が増大することを抑制することができる。
【００８９】
＜弱め界磁を行う具体的な方法＞
次に、弱め界磁を行う具体的な方法について説明する。
【００９０】
図９は、本実施形態における弱め界磁制御のタイムチャートを示す図である。界磁制御器５４０は、回転子の回転速度ω＿ｒｅｆ´が速度閾値ωｔｈ以上の所定速度である期間のうち、シートセンサ３３１が記録媒体の先端を検知するまでの期間（シートセンサ３３１が‘Ｈ’である期間）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。
【００９１】
その後、回転速度ω＿ｒｅｆ´が所定速度である状態で、シートセンサ３３１が記録媒体の先端を検知する（シートセンサ３３１が‘Ｈ’から‘Ｌ’になる）と、ＣＰＵ１５１ａは、ｄ軸電流指令値の値を切り替える切替信号を界磁制御器５４０に出力する。界磁制御器５４０は、切替信号に応じて、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。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】
そして、搬送ローラ３０７のニップ部に記録媒体の先端が突入し、記録媒体が搬送ローラ３０７によって搬送されると、シートセンサ３３０が記録媒体の先端を検知する（シートセンサ３３０が‘Ｈ’から‘Ｌ’になる）。更に記録媒体が搬送され、記録媒体の後端がシートセンサ３３０を通過する（シートセンサ３３０が‘Ｌ’から‘Ｈ’になる）と、ＣＰＵ１５１ａは、切替信号を界磁制御器５４０に出力する。界磁制御器５４０は、切替信号に応じて、出力するｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを負の値（例えば−０．３Ａ）から徐々に変化させることによって０Ａに切り替える。この結果、弱め界磁が終了される。なお、本実施形態においては、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、０Ａから−３Ａに直接切り替えても良い。また、−３Ａから０Ａに直接切り替えても良い。
【００９３】
なお、本実施形態においては、回転子の回転速度が所定速度である状態で、記録媒体の先端が該搬送ローラのニップ部に到達し、記録媒体の後端が前記ニップ部を抜けるように、予め画像形成動作のシーケンスで定められている。即ち、回転子が加速している最中及び減速している最中に記録媒体が搬送ローラに狭持されることが無いように予め画像形成動作のシーケンスで定められている。したがって、本実施形態においては、回転子が加速している最中及び減速している最中は、ｄ軸電流指令値は０であるものとする。
【００９４】
なお、搬送ローラ３０７の駆動が再開される際には、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。その後、ＣＰＵ１５１ａは、前述した方法で、弱め界磁制御を行う。また、前述したように、記録媒体が搬送ローラ３０７のニップ部に狭持されている状態で搬送ローラ３０７の駆動が停止される場合は、界磁制御器５４０が出力するｄ軸電流指令値が負の値に設定された状態で搬送ローラ３０７の駆動が停止されてしまう。この場合、ＣＰＵ１５１ａは、搬送ローラ３０７の駆動が再開される際に切替信号を界磁制御器５４０に出力する。この結果、界磁制御器５４０からｄ軸電流指令値として０Ａが出力される状態で搬送ローラ３０７の駆動を再開することができる。
【００９５】
また、シートセンサ３３１は、記録媒体の先端を検知してから記録媒体の先端が搬送ローラ３０７のニップ部に突入するまでにｄ軸電流指令値の切り替えを行うことができるような位置であって、可能な限り搬送ローラ３０７に近い位置に設けられるものとする。また、シートセンサ３３０は、可能な限り搬送ローラ３０７に近い位置に設けられるものとする。この結果、弱め界磁を行う期間を可能な限り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。
【００９６】
図１０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１０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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。その後、Ｓ１００３において、ＣＰＵ１５１ａがモータ制御装置１５７にｅｎａｂｌｅ信号‘Ｌ’を出力した場合は、モータ制御装置１５７はモータ５０９の駆動を終了する。また、Ｓ１００３おいて、ＣＰＵ１５１ａがモータ制御装置１５７にｅｎａｂｌｅ信号‘Ｈ’を出力した場合は、モータ制御装置１５７は処理をＳ１００４に進める。
【００９９】
その後、Ｓ１００４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。
【０１００】
次に、Ｓ１００５において、回転速度ω＿ｒｅｆ´が速度閾値ωｔｈ未満である場合は、処理は再びＳ１００２に戻り、ベクトル制御が継続される。なお、弱め界磁は行われない。
【０１０１】
また、Ｓ１００５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Ｓ１００６に進む。
【０１０２】
Ｓ１００６において、シートセンサ３３１が記録媒体の先端を検知すると、Ｓ１００７において、ＣＰＵ１５１ａは、切替信号を界磁制御器５４０に出力する。界磁制御器５４０は、切替信号に応じて、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。
【０１０３】
その後、搬送ローラ３０７によって記録媒体が搬送され、Ｓ１００８において、シートセンサ３３０が記録媒体の先端を検知する。更に記録媒体が搬送され、Ｓ１００９において、記録媒体の後端がシートセンサ３３０を通過すると、Ｓ１０１０において、ＣＰＵ１５１ａは、切替信号を界磁制御器５４０に出力する。界磁制御器５４０は、切替信号に応じて、出力するｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを負の値（例えば−０．３Ａ）から０Ａに切り替える。この結果、弱め界磁が終了される。その後、処理は再びＳ１００２に戻り、ベクトル制御が継続される。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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期間にのみ弱め界磁を行う。具体的には、回転子の回転速度ω＿ｒｅｆ´が速度閾値ωｔｈ以上の所定速度である期間のうち、搬送ローラが記録媒体を狭持している期間においてのみ弱め界磁を行う。なお、本実施形態においては、回転子の回転速度が所定速度である状態で、記録媒体の先端が該搬送ローラのニップ部に到達し、記録媒体の後端が前記ニップ部を抜けるように、予め画像形成動作のシーケンスで定められている。即ち、回転子が加速している最中及び減速している最中に記録媒体が搬送ローラに狭持されることが無いように予め画像形成動作のシーケンスで定められている。したがって、本実施形態においては、回転子の回転速度が所定速度よりも遅い速度である期間、即ち、回転子が加速している最中及び減速している期間は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆは０であるものとする。この結果、搬送ローラ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。即ち、回転子を所定速度で回転させる期間に所定速度に対応する所定のｄ軸電流値を設定することに起因して消費電力が増大することを抑制することができる。
【０１０６】
なお、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。
【０１０７】
また、本実施形態においては、記録媒体の後端が搬送ローラ３０７のニップ部を抜けると搬送ローラ３０７の駆動を停止する構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、搬送ローラ３０７によって搬送された記録媒体が、搬送ローラ３０７よりも下流側に設けられた搬送ローラによって搬送されるようになったら、搬送ローラ３０７の駆動を停止する構成であっても良い。即ち、記録媒体が搬送ローラ３０７のニップ部に狭持されている状態であっても搬送ローラ３０７の駆動を停止する構成であっても良い。この場合、搬送ローラ３０７は、搬送ローラ３０７よりも下流側に設けられた搬送ローラによって搬送される記録媒体に連れ回る構成となる。なお、本実施形態においては、搬送ローラ３０７の駆動を停止する際には、モータ５０９の駆動を停止する方法を用いるが、クラッチを切ることによってモータ５０９の駆動力を搬送ローラ３０７に伝達しないようにする方法を用いても良い。
【０１０８】
〔第２実施形態〕
画像形成装置及びモータ制御装置の構成が第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。
【０１０９】
第１実施形態において弱め界磁を行う際には、ｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを紙種に関係なく−３．０Ａとした。しかしながら、記録媒体の先端が搬送ローラのニップ部に突入する際に回転子にかかる負荷トルクの増大幅や記録媒体を搬送する際に回転子にかかる負荷トルクは、紙種によって異なる。具体的には、例えば、普通紙が搬送される場合に回転子にかかる負荷トルクは厚紙が搬送される場合に回転子にかかる負荷トルクよりも小さい。
【０１１０】
したがって、ｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを紙種に関係なく設定すると、例えば、厚紙が搬送される場合には、弱め界磁を行っているにもかかわらず回転子にかかる負荷トルクが出力可能トルクを超えてしまう可能性がある。また、ｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを紙種に関係なく設定すると、例えば、普通紙が搬送される場合には、本来普通紙が搬送される際に必要なｄ軸電流の大きさよりも大きい電流を巻線に供給してしまう可能性がある。即ち、消費電力が増大してしまう可能性がある。
【０１１１】
そこで、本実施形態では、紙種に応じて、ｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆの値を変更する。なお、弱め界磁を行う条件は、第１実施形態において説明した条件と同様であるため説明を省略する。
【０１１２】
図１１は、本実施形態におけるモータ制御装置１５７の構成を示すブロック図である。
【０１１３】
本実施形態における界磁制御器５４０には、紙種とｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆとの対応関係を記憶するメモリ５４０ａが設けられている。なお、記録媒体の坪量が大きくなればなるほど、ｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆは負の値であり且つ絶対値が大きな値となる。具体的には、例えば、普通紙に対応するｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを−２．０Ａとし、厚紙に対応するｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを−４．０Ａとする。なお、紙種とｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆとの対応関係は、予め実験等に基づいて決定されているものとする。
【０１１４】
図２において説明したように、ＣＰＵ１５１ａは、ユーザが設定した紙種の情報を操作部１５２から受信する。ＣＰＵ１５１ａは、受信した紙種の情報を界磁制御器５４０に出力する。界磁制御器５４０は、受信した紙種の情報と前記対応関係とに基づいて、出力するｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを決定する（切り替える）。
【０１１５】
以上のように、本実施形態においては、紙種に応じて、ｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆの値を変更する。この結果、弱め界磁を行っているにもかかわらず回転子にかかる負荷トルクが出力可能トルクを超えてしまったり、必要なｄ軸電流の大きさよりも大きい電流を巻線に供給してしまうことによって消費電力が増大してしまったりすることを抑制することができる。
【０１１６】
なお、第１実施形態及び第２実施形態においては、シートセンサ３３０、３３１の検知結果に基づいて、弱め界磁の制御を行ったが、この限りではない。例えば、搬送ローラ３０７の駆動を開始してから記録媒体の先端が搬送ローラのニップ部に突入する前の所定のタイミングまでの所定時間Ｔ１が経過すると弱め界磁を開始する。また、搬送ローラ３０７の駆動を開始してから記録媒体の後端が搬送ローラのニップ部を抜けた後の所定のタイミングまでの所定時間Ｔ２が経過すると弱め界磁を終了する。以上のような構成であっても良い。なお、前記所定のタイミングは、予め設定されている画像形成装置の動作シーケンスに基づいて決定されるものとする。また、モータに出力されるパルス数に基づいて前記所定のタイミングを決定しても良い。
【０１１７】
また、第１実施形態及び第２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ものとしたが、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。
【０１１８】
また、第１実施形態及び第２実施形態では、回転子の回転速度が速度閾値以上の所定速度である期間のうち、搬送ローラが記録媒体を狭持している期間以外の期間においては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、回転子の回転速度が速度閾値以上の所定速度である期間のうち、搬送ローラが記録媒体を狭持している期間において設定されている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、回転子の回転速度が速度閾値以上の所定速度である期間のうち、搬送ローラが記録媒体を狭持している期間以外の期間において巻線を貫く磁束が、搬送ローラが記録媒体を狭持している期間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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
第１実施形態及び第２実施形態において説明した弱め界磁制御の構成は、搬送ローラ３０７に限らず、その他のローラ（例えば、搬送ローラ３０６、３２２等）にも適用できる。
【０１２１】
また、第１実施形態及び第２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。
【符号の説明】
【０１２２】
１００  画像形成装置
１５７  モータ制御装置
３０７  搬送ローラ
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】
2018087075.tif 000003
【図２】
2018087075.tif 000004
【図３】
2018087075.tif 000005
【図４】
2018087075.tif 000006
【図５】
2018087075.tif 000007
【図６】
2018087075.tif 000008
【図７】
2018087075.tif 000009
【図８】
2018087075.tif 000010
【図９】
2018087075.tif 000011
【図１０】
2018087075.tif 000012
【図１１】
2018087075.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月31日(2017.7.31)
【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】
シートを搬送するシート搬送装置において、
前記シートを搬送する搬送ローラと、
前記搬送ローラを駆動するモータと、
前記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を基準とした回転座標系において表される、前記回転子にトルクを発生させる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モータの巻線に流れる駆動電流を制御し、前記回転座標系において表される、前記巻線を貫く磁束の強度に影響する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巻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前記目標値を設定し、前記回転子が所定速度で回転する期間のうち、前記シートが搬送される搬送方向において前記搬送ローラよりも上流側の所定位置に前記シートの先端が到達したときより後の第１期間では、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前記目標値を設定し、前記所定位置に前記シートの先端が到達するときより前の第２期間では、前記巻線を貫く磁束が、前記第１期間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前記目標値を設定することを特徴とするシート搬送装置。
【請求項２】
シートを搬送するシート搬送装置において、
前記シートを搬送する搬送ローラと、
前記搬送ローラを駆動するモータと、
前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記モータの回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
前記位相決定手段によって決定された回転位相を基準とした回転座標系において表される、前記回転子にトルクを発生させる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モータの巻線に流れる駆動電流を制御し、前記回転座標系において表される、前記巻線を貫く磁束の強度に影響する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巻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前記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前記目標値を設定し、前記回転子が所定速度で回転する期間のうち、前記シートが搬送される搬送方向において前記搬送ローラよりも上流側の所定位置に前記シートの先端が到達したときより後の第１期間では、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前記目標値を設定し、前記所定位置に前記シートの先端が到達するときより前の第２期間では、前記巻線を貫く磁束が、前記第１期間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前記目標値を設定することを特徴とするシート搬送装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第１期間のうち、前記シートの先端が前記所定位置に到達してから前記搬送方向において前記搬送ローラよりも下流側の第２所定位置に前記シートの後端が到達するまでの第３期間では、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前記目標値を設定し、前記シートの後端が前記第２所定位置に到達したときより後の第４期間では、前記巻線を貫く磁束が前記第３期間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前記目標値を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載のシート搬送装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記回転子が前記所定速度よりも低い速度で回転する期間は、前記巻線を貫く磁束が前記第３期間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前記目標値を設定することを特徴とする請求項３に記載のシート搬送装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記回転子が回転する期間のうち、前記第３期間は、前記励磁電流成分の前記目標値を負の値に設定し、前記所定位置に前記シートの先端が到達するときより前の期間及び前記シートの後端が前記第２所定位置に到達したときより後の期間は、前記励磁電流成分の前記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又は４に記載のシート搬送装置。
【請求項６】
前記回転子の回転速度が速度閾値未満である場合は、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以下の大きさであって、
前記回転子の回転速度が前記速度閾値以上である場合は、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いトルクであって、
前記所定速度は、前記速度閾値よりも高い速度であることを特徴とする請求項５に記載のシート搬送装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記シートの先端が前記所定位置に到達するタイミングにおいて、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から前記負の値に切り替えることを特徴とする請求項５又は６に記載のシート搬送装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記シートの後端が前記第２所定位置に到達するタイミングにおいて、前記励磁電流成分の目標値を前記負の値から前記負の値よりも大きい値に切り替えることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
【請求項９】
前記シート搬送装置は、前記搬送方向において前記ニップ部よりも上流側に設けられた、前記シートの有無を検知する検知手段を有し、
前記制御手段は、前記検知手段が前記シートの先端を検知したタイミングにおいて、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から前記負の値に切り替えることを特徴とする請求項７又は８に記載のシート搬送装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記搬送ローラの駆動が開始されてから所定時間が経過したタイミングにおいて、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から前記負の値に切り替えることを特徴とする請求項７又は８に記載のシート搬送装置。
【請求項１１】
前記シート搬送装置は、前記搬送方向において前記ニップ部よりも下流側に設けられた、前記シートの有無を検知する第２の検知手段を有し、
前記制御手段は、前記第２の検知手段が前記シートを検知しなくなったタイミングにおいて、前記励磁電流成分の目標値を前記負の値から前記負の値よりも大きい値に切り替えることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記搬送ローラの駆動が開始されてから第２の所定時間が経過したタイミングにおいて、前記励磁電流成分の目標値を前記負の値から前記負の値よりも大きい値に切り替えることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
【請求項１３】
前記制御手段は、前記回転子が回転する期間のうち、前記所定位置に前記シートの先端が到達するときより前の期間は、前記励磁電流成分の目標値を０に設定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シート搬送装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、前記回転子が回転する期間のうち、前記シートの後端が前記第２所定位置に到達したときより後の期間は、前記励磁電流成分の目標値を０に設定することを特徴とする請求項３乃至１３のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
【請求項１５】
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１４のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
【請求項１６】
前記制御手段は、搬送されるシートの種類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１５のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
【請求項１７】
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１６のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれか一項に記載のシート搬送装置と、
原稿を積載する原稿積載部と、
を有し、
前記原稿積載部に積載された前記原稿を前記シート搬送装置が給送することを特徴とする原稿給送装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の原稿給送装置と、
前記原稿給送装置によって給送された前記原稿を読み取る読取手段と、
を有することを特徴とする原稿読取装置。
【請求項２０】
請求項１乃至１７のいずれか一項に記載のシート搬送装置と、
記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
を有し、
前記画像形成手段は、前記シート搬送装置によって搬送された前記記録媒体に画像を形成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】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記課題に鑑み、本発明は、モータの制御を効率的に行うことを目的とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明にかかるシート搬送装置は、
シートを搬送する搬送ローラと、
前記搬送ローラを駆動するモータと、
前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記モータの回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
前記位相決定手段によって決定された回転位相を基準とした回転座標系において表される、前記回転子にトルクを発生させる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モータの巻線に流れる駆動電流を制御し、前記回転座標系において表される、前記巻線を貫く磁束の強度に影響する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巻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前記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前記目標値を設定し、前記回転子が所定速度で回転する期間のうち、前記シートが搬送される搬送方向において前記搬送ローラよりも上流側の所定位置に前記シートの先端が到達したときより後の第１期間では、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前記目標値を設定し、前記所定位置に前記シートの先端が到達するときより前の第２期間では、前記巻線を貫く磁束が、前記第１期間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前記目標値を設定することを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明によれば、シートの位置に応じて励磁電流成分の目標値が設定されることにより、モータを効率的に制御することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
【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】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４】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】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。
【図７】出力可能トルクと回転子の回転数との関係を示す図である。
【図８】弱め界磁が行われる期間を説明する図である。
【図９】第１実施形態に係る弱め界磁制御のタイムチャートを示す図である。
【図１０】第１実施形態に係る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１１】第２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。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
原稿給送装置２０１の原稿積載部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によって一定速度で搬送されて、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によって照射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。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、電流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相との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３及び図５においては、モータの巻線はモータ制御装置１５７の内部に設けられているように示されているが、実際には、巻線はモータ５０９に設けられている。即ち、巻線はモータ制御装置１５７の外部に設けられている。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
前述したように、回転子が所定速度で回転する期間において、搬送ローラが記録媒体を狭持している期間における負荷トルクは搬送ローラが記録媒体を狭持していない期間における負荷トルクよりも大きい。したがって、搬送ローラが記録媒体を狭持している期間における負荷トルクが出力可能トルクを超えないように励磁電流成分の値が設定される。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
励磁電流成分の値の絶対値が大きいほど、モータの巻線に供給される電流は大きくなる。したがって、搬送ローラが記録媒体を狭持している期間における負荷トルクが出力可能トルクを超えないように励磁電流成分の値が設定されると、搬送ローラが記録媒体を狭持していない期間においては、不要な電流が巻線に供給されてしまう。この結果、消費電力が増大してしまう。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
そこで、本実施形態では、以下の構成がモータ制御装置１５７に適用されることによって、モータの制御を効率的に行うことができる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
図８は、弱め界磁が行われる期間を説明する図である。図１において説明したように、記録媒体が搬送される搬送方向において搬送ローラ３０７の上流側の所定位置には、記録媒体の有無を検知するシートセンサ３３１が設けられている。また、前記搬送方向において搬送ローラ３０７の下流側の第２所定位置には、記録媒体の有無を検知するシートセンサ３３０が設けられている。ＣＰＵ１５１ａには、シートセンサ３３０、３３１の検知結果が入力される。本実施形態においては、記録媒体の先端をシートセンサ３３１が検知すると弱め界磁が開始される。また、記録媒体の後端がシートセンサ３３０を通過すると（シートセンサ３３０が記録媒体を検知しなくなると）弱め界磁が終了される。即ち、搬送ローラが記録媒体を狭持する期間においてのみ弱め界磁が行われ、搬送ローラが記録媒体を狭持しない期間においては、弱め界磁は行われない。この結果、励磁電流成分の値が０以外の値に設定されることに起因して消費電力が増大することを抑制することができる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０１】
また、Ｓ１００５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Ｓ１００６に進む。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2018087075.tif 000014
【手続補正２０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2018087075.tif 000015