(57)【要約】【課題】  決定された初期位相と実際の回転子の回転位相とが異なった状態で、当該初期位相に基づいてモータの制御が開始されると、モータの制御が不安定になってしまう可能性がある。【解決手段】  まず位相θ＿１が指令位相θ＿ｒｅｆとして出力され、その後、位相θ＿２が指令位相θ＿ｒｅｆとして出力される。その結果、位相θ＿１が指令位相θ＿ｒｅｆとして出力された際に回転子が回転しなくても、回転子の回転位相θは位相θ＿２になる。即ち、位相θ＿２をモータ制御における初期位相θ０として決定することができる。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転子の目標位相を表す指令位相に基づいて、前記モータを制御するモータ制御装置において、
前記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巻線に流れる前記駆動電流を制御する第１制御モードと、前記指令位相に対応する電流を前記巻線に供給する第２制御モードと、を備える制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記第２制御モードにおいて、前記指令位相としての第１の指令位相に対応する電流が前記巻線に流れるように前記駆動電流を制御した後、前記第１の指令位相との位相差が０°及び１８０°以外の位相差である第２の指令位相に対応する電流が前記巻線に流れるように前記駆動電流を制御し、
前記位相決定手段は、前記第２の指令位相に基づいて前記回転子の回転位相を決定し、
前記制御手段は、前記位相決定手段が前記第２制御モードにおける前記第２の指令位相に基づいて決定した前記回転子の回転位相に基づいて、前記第１制御モードを開始することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
モータの回転子の目標速度を表す指令速度に基づいて、前記モータを制御するモータ制御装置において、
前記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巻線に流れる前記駆動電流を制御する第１制御モードと、前記回転子の目標位相を表す指令位相に対応する電流を前記巻線に供給する第２制御モードと、を備える制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記第２制御モードにおいて、前記指令位相としての第１の指令位相に対応する電流が前記巻線に流れるように前記駆動電流を制御した後、前記第１の指令位相との位相差が０°及び１８０°以外の位相差である第２の指令位相に対応する電流が前記巻線に流れるように前記駆動電流を制御し、
前記位相決定手段は、前記第２の指令位相に基づいて前記回転子の回転位相を決定し、
前記制御手段は、前記位相決定手段が前記第２制御モードにおける前記第２の指令位相に基づいて決定した前記回転子の回転位相に基づいて、前記第１制御モードを開始することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
前記位相決定手段は、前記回転子の回転量を検出するロータリエンコーダを有し、
前記位相決定手段は、前記ロータリエンコーダによって検出された前記回転量と前記第２制御モードにおける前記第２の指令位相とに基づいて、前記回転子の回転位相を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第２制御モードを実行した後に前記第１制御モードを開始することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記モータ制御装置は、
前記第１制御モードが実行される場合に、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駆動電流を供給する第１の制御回路と、
前記第２制御モードが実行される場合に、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駆動電流を供給する第２の制御回路と、
前記第１の制御回路を用いて前記モータを制御するか、前記第２の制御回路を用いて前記モータを制御するかを切り替える切替手段と、
を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のモータ制御装
【請求項６】
前記制御手段は、
前記巻線に流れる駆動電流を検出する電流検出手段と、
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、前記電流検出手段によって検出された駆動電流の電流値を前記回転座標系における電流値へと変換する変換手段と、
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目標値と前記励磁電流成分の目標値とを生成して出力する位相制御手段と、
前記トルク電流成分の前記目標値と前記変換手段によって変換された前記トルク電流成分の値との偏差及び前記励磁電流成分の前記目標値と前記変換手段によって変換された前記励磁電流成分の値との偏差が小さくなるように、前記回転座標系における駆動電圧を生成する生成手段と、
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、前記生成手段によって生成された前記回転座標系における駆動電圧を静止座標系における駆動電圧に逆変換する逆変換手段と、
前記逆変換手段によって逆変換された駆動電圧に対応する駆動電流を前記巻線に供給する供給手段と、
を有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３乃至５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、
前記巻線に流れる駆動電流を検出する電流検出手段と、
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、前記電流検出手段によって検出された駆動電流の電流値を前記回転座標系における電流値へと変換する変換手段と、
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位相との偏差が小さくなるように、前記トルク電流成分の目標値と前記励磁電流成分の目標値とを生成して出力する速度制御手段と、
前記トルク電流成分の前記目標値と前記変換手段によって変換された前記トルク電流成分の値との偏差及び前記励磁電流成分の前記目標値と前記変換手段によって変換された前記励磁電流成分の値との偏差が小さくなるように、前記回転座標系における駆動電圧を生成する生成手段と、
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、前記生成手段によって生成された前記回転座標系における駆動電圧を静止座標系における駆動電圧に逆変換する逆変換手段と、
前記逆変換手段によって逆変換された駆動電圧に対応する駆動電流を前記巻線に供給する供給手段と、
を有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３乃至５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記第１制御モードは、前記電流検出手段によって検出された前記駆動電流の前記励磁電流成分の値を０になるように制御し、前記検出手段によって検出された前記駆動電流の前記トルク電流成分の値を制御することによって、前記モータを制御する制御モードであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
シートを搬送する搬送ローラと、
前記搬送ローラを駆動するモータと、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
を有し、
前記モータ制御装置は、前記搬送ローラを駆動するモータの駆動を制御することを特徴とするシート搬送装置。
【請求項１０】
請求項９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１１】
請求項１０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１２】
請求項９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。
【請求項１３】
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、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
を有し、
前記モータ制御装置は、前記負荷を駆動するモータの駆動を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
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１３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、モータを制御するモータ制御装置、シート搬送装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータを制御する方法として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、特許文献１において述べられているように、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が知られている。
【０００３】
ベクトル制御を用いると、モータの巻線に供給する駆動電流は、回転子が回転するためのトルクを発生させる電流成分（トルク電流成分）と、巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分（励磁電流成分）とによって表される。回転子にかかる負荷トルクの変化に応じてトルク電流成分の値が制御されることによって、回転に必要なトルクが効率的に発生する。この結果、余剰トルクに起因したモータ音の増大や消費電力の増大が抑制される。また、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）になることが抑制される。
【０００４】
ベクトル制御では、回転子の回転位相に基づいてモータの制御が行われる。即ち、モータの駆動がベクトル制御によって開始される場合、モータの駆動が開始されるときの回転子の回転位相（初期位相）に基づいてベクトル制御が行われる。したがって、モータの駆動がベクトル制御によって開始される場合、モータの駆動が開始される前に回転子の初期位相が決定される必要がある。
【０００５】
回転子の初期位相を決定する方法として、モータの巻線に予め決められた電流を供給し、供給した電流に起因して発生する磁界に引き付けられた回転子の回転位相を初期位相として決定する方法が知られている。具体的には、例えば、図８（ａ）に示すように、モータのＡ相の巻線に予め決められた電流を供給し、当該電流に起因して発生する磁界によって回転子を回転させる。このようにして磁界に引き付けられた回転子の回転位相を初期位相として決定する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２８４３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の方法においては、例えば、図８（ｂ）に示すような問題が起こり得る。具体的には、回転子によって作られる磁界の向きが巻線に流れる電流に起因して発生する磁界の向きと完全に１８０度異なる場合、巻線に電流を供給したとしても回転子にトルクが発生しない。この場合、上述のようにして初期位相が決定されると、当該初期位相と実際の回転子の回転位相との位相差が１８０°になってしまう。このように、決定された初期位相と実際の回転子の回転位相とが異なった状態で、当該初期位相に基づいてモータの制御が開始されると、モータの制御が不安定になってしまう可能性がある。
【０００８】
上記課題に鑑み、本発明は、実際の回転子の回転位相と異なる初期位相に基づいてモータの制御が開始されることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明にかかるモータ制御装置は、
モータの回転子の目標位相を表す指令位相に基づいて、前記モータを制御するモータ制御装置において、
前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
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巻線に流れる前記駆動電流を制御する第１制御モードと、前記指令位相に対応する電流を前記巻線に供給する第２制御モードと、を備える制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記第２制御モードにおいて、前記指令位相としての第１の指令位相に対応する電流が前記巻線に流れるように前記駆動電流を制御した後、前記第１の指令位相との位相差が０°及び１８０°以外の位相差である第２の指令位相に対応する電流が前記巻線に流れるように前記駆動電流を制御し、
前記位相決定手段は、前記第２の指令位相に基づいて前記回転子の回転位相を決定し、
前記制御手段は、前記位相決定手段が前記第２制御モードにおける前記第２の指令位相に基づいて決定した前記回転子の回転位相に基づいて、前記第１制御モードを開始することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第２制御モードにおいて、第１の指令位相に対応する電流が巻線に供給された後、第１の指令位相との位相差が０°及び１８０°以外の位相差である第２の指令位相に対応する電流が巻線に供給され、当該第２の指令位相に基づいて回転子の回転位相が決定される。更に、決定された回転位相に基づいて、第１制御モードが開始される。この結果、実際の回転子の回転位相と異なる初期位相に基づいてモータの制御が開始され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】前記画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。
【図３】Ａ相及びＢ相から成る２相のモータと、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】エンコーダから出力されるパルスの例を示す図である。
【図６】初期位相を決定する方法を説明する図である。
【図７】第１実施形態に係るモータの制御方法を示すフローチャートである。
【図８】従来の初期位相の決定方法を説明する図である。
【図９】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】
〔第１実施形態〕
［画像形成装置］
図１は、本実施形態で用いられるシート搬送装置を有するモノクロの電子写真方式の複写機（以下、画像形成装置と称する）１００の構成を示す断面図である。なお、画像形成装置は複写機に限定されず、例えば、ファクシミリ装置、印刷機、プリンタ等であっても良い。また、記録方式は、電子写真方式に限らず、例えば、インクジェット等であっても良い。更に、画像形成装置の形式はモノクロ及びカラーのいずれの形式であっても良い。
【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、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。
【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。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。
【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。
【００２５】
図２は、画像形成装置１００の制御構成の例を示すブロック図である。システムコントローラ１５１は、図２に示すように、ＣＰＵ１５１ａ、ＲＯＭ１５１ｂ、ＲＡＭ１５１ｃを備えている。また、システムコントローラ１５１は、画像処理部１１２、操作部１５２、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１５３、高圧制御部１５５、モータ制御装置１５７、センサ類１５９、ＡＣドライバ１６０と接続されている。システムコントローラ１５１は、接続された各ユニットとの間でデータやコマンドの送受信をすることが可能である。
【００２６】
ＣＰＵ１５１ａは、ＲＯＭ１５１ｂに格納された各種プログラムを読み出して実行することによって、予め定められた画像形成シーケンスに関連する各種シーケンスを実行する。
【００２７】
ＲＡＭ１５１ｃは記憶デバイスである。ＲＡＭ１５１ｃには、例えば、高圧制御部１５５に対する設定値、モータ制御装置１５７に対する指令値及び操作部１５２から受信される情報等の各種データが記憶される。
【００２８】
システムコントローラ１５１は、画像処理部１１２における画像処理に必要となる、画像形成装置１００の内部に設けられた各種装置の設定値データを画像処理部１１２に送信する。更に、システムコントローラ１５１は、センサ類１５９からの信号を受信して、受信した信号に基づいて高圧制御部１５５の設定値を設定する。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。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。
【００２９】
モータ制御装置１５７は、ＣＰＵ１５１ａから出力された指令に応じて、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、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画像形成装置に設けられているものとする。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
［モータ制御装置］
次に、本実施形態におけるモータ制御装置について説明する。本実施形態におけるモータ制御装置は、ベクトル制御を用いてモータを制御する。なお、以下の説明においては、機械角としての回転位相θ、指令位相θ＿ｒｅｆ及び電流の位相等に基づいて以下の制御が行われるが、例えば、電気角に基づいて以下の制御が行われてもよい。
【００３４】
＜ベクトル制御＞
まず、図３及び図４を用いて、本実施形態におけるモータ制御装置１５７が第１制御モードとしてのベクトル制御を行う方法について説明する。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
図４は、モータ５０９を制御するモータ制御装置１５７の構成の例を示すブロック図である。なお、モータ制御装置１５７は、少なくとも１つのＡＳＩＣで構成されており、以下に説明する各機能を実行する。
【００３８】
図４に示すように、モータ制御装置１５７は、ベクトル制御を行う回路として、位相制御器５０２、電流制御器５０３、座標逆変換器５０５、座標変換器５１１、モータの巻線に駆動電流を供給するＰＷＭインバータ５０６等を有する。座標変換器５１１は、モータ５０９のＡ相及びＢ相の巻線に流れる駆動電流に対応する電流ベクトルを、α軸及びβ軸で表される静止座標系からｑ軸及びｄ軸で表される回転座標系に座標変換する。この結果、巻線に流れる駆動電流は、回転座標系における電流値であるｑ軸成分の電流値（ｑ軸電流）とｄ軸成分の電流値（ｄ軸電流）とによって表される。なお、ｑ軸電流は、モータ５０９の回転子４０２にトルクを発生させるトルク電流に相当する。また、ｄ軸電流は、モータ５０９の巻線を貫く磁束の強度に影響する励磁電流に相当し、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。この結果、モータ制御装置１５７は、回転子４０２にかかる負荷トルクに応じてｑ軸電流を制御することによって、回転子４０２が回転するために必要なトルクを効率的に発生させることができる。即ち、ベクトル制御においては、図３に示す電流ベクトルの大きさは、回転子４０２にかかる負荷トルクに応じて変化する。
【００３９】
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を生成してモータ制御装置１５７へ出力する。なお、実際には、ＣＰＵ１５１ａはモータ制御装置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。
【００４０】
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、該偏差を所定の時間周期Ｔ（例えば、２００μｓ）で位相制御器５０２に出力する。
【００４１】
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（目標値）ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値（目標値）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から出力された偏差が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を生成しているが、これに限定されるものではない。例えば、位相制御器５０２は、ＰＩ制御に基づいてｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成しても良い。なお、回転子４０２に永久磁石を用いる場合、通常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。
【００４２】
モータ５０９のＡ相の巻線に流れる駆動電流は、電流検出器５０７によって検出され、その後、Ａ／Ｄ変換器５１０によってアナログ値からデジタル値へと変換される。また、モータ５０９のＢ相の巻線に流れる駆動電流は、電流検出器５０８によって検出され、その後、Ａ／Ｄ変換器５１０によってアナログ値からデジタル値へと変換される。なお、Ａ／Ｄ変換器５１０がデジタル値を出力する周期は、例えば、減算器１０１が偏差を位相制御器５０２に出力する周期Ｔより短い周期（例えば２５μｓ）であるが、これに限定されるわけではない。
【００４３】
Ａ／Ｄ変換器５１０によってアナログ値からデジタル値へと変換された駆動電流の電流値は、静止座標系における電流値ｉα及びｉβとして、図３に示す電流ベクトルの位相θｅを用いて次式によって表される。なお、電流ベクトルの位相θｅは、α軸と電流ベクトルとの成す角度と定義される。また、Ｉは電流ベクトルの大きさを示す。
ｉα＝Ｉ＊ｃｏｓθｅ                                            （１）
ｉβ＝Ｉ＊ｓｉｎθｅ                                            （２）
これらの電流値ｉα及びｉβは、座標変換器５１１に入力される。
【００４４】
座標変換器５１１は、静止座標系における電流値ｉα及びｉβを、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に変換する。
ｉｄ＝  ｃｏｓθ＊ｉα＋ｓｉｎθ＊ｉβ                          （３）
ｉｑ＝−ｓｉｎθ＊ｉα＋ｃｏｓθ＊ｉβ                          （４）
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。
【００４５】
また、減算器１０３には、位相制御器５０２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。
【００４６】
電流制御器５０３は、ＰＩＤ制御に基づいて、減算器１０２から出力される偏差が小さくなるように駆動電圧Ｖｑを生成する。具体的には、電流制御器５０３は、減算器１０２から出力される偏差が０になるように駆動電圧Ｖｑを生成して座標逆変換器５０５に出力する。
【００４７】
また、電流制御器５０３は、ＰＩＤ制御に基づいて、減算器１０３から出力される偏差が小さくなるように駆動電圧Ｖｄを生成する。具体的には、電流制御器５０３は、減算器１０３から出力される偏差が０になるように駆動電圧Ｖｄを生成して座標逆変換器５０５に出力する。
【００４８】
このように、電流制御器５０３は、駆動電圧を生成する生成手段として機能する。なお、本実施形態における電流制御器５０３は、ＰＩＤ制御に基づいて駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成しているが、これに限定されるものではない。例えば、電流制御器５０３は、ＰＩ制御に基づいて駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成しても良い。
【００４９】
座標逆変換器５０５は、電流制御器５０３から出力された回転座標系における駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを、次式によって、静止座標系における駆動電圧Ｖα及びＶβに逆変換する。
Ｖα＝ｃｏｓθ＊Ｖｄ−ｓｉｎθ＊Ｖｑ                            （５）
Ｖβ＝ｓｉｎθ＊Ｖｄ＋ｃｏｓθ＊Ｖｑ                            （６）
座標逆変換器５０５は、逆変換された駆動電圧Ｖα及びＶβを切替スイッチ５５１を介してＰＷＭインバータ５０６に出力する。なお、切替スイッチ５５１については後述する。
【００５０】
ＰＷＭインバータ５０６は、フルブリッジ回路を有する。フルブリッジ回路は座標逆変換器５０５から入力された駆動電圧Ｖα及びＶβに基づくＰＷＭ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。即ち、ＰＷＭインバータ５０６は、モータ５０９の各相の巻線に電流を供給する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であっても良い。
【００５１】
次に、回転位相θを決定する構成について説明する。本実施形態におけるモータ５０９の回転軸には、回転子の回転位相θを検出するためのセンサとしてロータリエンコーダ５１２が設けられている。なお、本実施形態におけるロータリエンコーダ５１２はインクリメント型のエンコーダであり、モータの回転量及び回転速度に応じたパルスを出力する。本実施形態では一例として、図５に示すように、位相差が９０度である２相（Ａ相及びＢ相）のパルスを出力するロータリエンコーダ５１２が用いられた場合における回転位相θの決定方法について説明する。
【００５２】
図４に示すように、ロータリエンコーダ５１２から出力されたパルスは、位相決定器５１３に出力される。位相決定器５１３は、ロータリエンコーダ５１２から出力されたパルスのＡ相及びＢ相のパルスが立ち上がり及び立ち下がりを検出する。
【００５３】
モータが１回転する期間にロータリエンコーダ５１２から出力されたパルスの数をＮ個とすると、モータが１回転する期間に位相制御器５１３が検出するパルスの立ち上がりのエッジ及び立ち下がりのエッジの個数は、４＊Ｎ個になる。したがって、Ａ相のエッジが検出されてから次のエッジ（即ち、Ｂ相のエッジ）が検出されるまでの期間（図４に示すＴ）にモータの回転軸が回転する機械角θｍは、モータの極数Ｐを用いて、以下の式（７）によって表される。
θｍ＝Ｐ＊３６０／（４＊Ｎ）                                    （７）
なお、式（７）に示すθｍは、モータの回転軸（回転子）の機械角に相当し、３６０／（４＊Ｎ）は、モータの電気角に相当する。また、極数Ｐは使用されるモータに固有の値であり、パルスの数Ｎは使用されるロータリエンコーダに固有の値である。本実施形態では、機械角θｍは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ものとするが、この限りではない。例えば、極数Ｐ及びパルスの数Ｎが操作部１５２において設定され、設定された極数Ｐ及びパルスの数Ｎに基づいて位相決定器５１３がθｍを決定する構成であってもよい。
【００５４】
位相決定器５１３は、検出したエッジの数ｍに基づいて、回転子の回転位相θを以下の式（８）によって決定する。
θ＝θ０＋ｍ＊Ｐ＊３６０／（４＊Ｎ）                            （８）
なお、式（８）に示すθ０は、モータの駆動が開始されるときの回転子の回転位相（初期位相）である。
なお、本実施形態においては、位相決定器５１３は、式（８）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、エッジの数ｍとエッジの数ｍ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。
【００５５】
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。
【００５６】
モータ制御装置１５７は、上述の制御を繰り返し行う。
【００５７】
以上のように、本実施形態におけるモータ制御装置１５７は、指令位相θ＿ｒｅｆと回転位相θとの偏差が小さくなるように回転座標系における電流値を制御する位相フィードバック制御を用いたベクトル制御を行う。ベクトル制御を行うことによって、モータが脱調状態となることや、余剰トルクに起因してモータ音が増大すること及び消費電力が増大することを抑制することができる。また、位相フィードバック制御を行うことによって、回転子の回転位相が所望の位相になるように回転子の回転位相を制御することができる。したがって、画像形成装置において、回転子の回転位相を精度よく制御する必要がある負荷（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によるベクトル制御が適用されることによって、記録媒体への画像形成を適切に行われる。
【００５８】
＜初期位相θ０＞
次に、式（８）における初期位相θ０を決定する方法を、従来の方法と比較して説明する。
【００５９】
図６は、初期位相θ０を決定する方法を説明する図である。まず、従来の初期位相θ０の決定方法を、図６を用いて説明する。
【００６０】
図６（ａ）は、回転子の回転位相が不明である（初期位相θ０が決定されていない）状態を示す図である。
【００６１】
図６（ａ）に示す状態において、例えば、回転子の回転位相が位相θ＿１（例えば４５°）になるように指令位相θ＿ｒｅｆが出力されると、回転子は、指令位相θ＿ｒｅｆに応じて巻線に供給された電流に起因する磁束に引き付けられる。この結果、図６（ｂ）に示すように、回転子の回転位相θは位相θ＿１となる。この結果、位相θ＿１が初期位相θ０として決定される。
【００６２】
しかしながら、回転子の回転位相が位相θ＿１（例えば４５°）になるように指令位相θ＿ｒｅｆが出力されたとしても、回転子が、指令位相θ＿ｒｅｆに応じて巻線に供給された電流に起因する磁束に引き付けられない場合がある。具体的には、回転子が図６（ｃ）に示す状態である場合、即ち、回転子の回転位相θが（θ＿１＋１８０°）である場合、位相θ＿１が指令位相θ＿ｒｅｆとして出力されても、回転子は回転しない。この場合、位相θ＿１が初期位相θ０として決定されると、決定された初期位相θ０（＝θ＿１）と実際の回転子の回転位相θ（＝θ＿１＋１８０°）との位相差が１８０°になってしまう。初期位相θ０（＝θ＿１）と実際の回転子の回転位相θ（＝θ＿１＋１８０°）との位相差が１８０°である状態で、初期位相θ０に基づいてモータの制御が開始されると、モータの制御が不安定になってしまう可能性がある。
【００６３】
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、実際の回転子の回転位相と異なる初期位相に基づいてモータの制御が開始されることを抑制する。
【００６４】
図４に示すように、本実施形態におけるモータ制御装置１５７は、初期位相θ０を決定するモード（第２制御モード）を行う構成として、電圧生成器５５０、切替スイッチ５５１等を有する。
【００６５】
ＣＰＵ１５１ａは、電圧生成器５５０に指令位相θ＿ｒｅｆを出力する。電圧生成器５５０は、ＣＰＵ１５１ａから出力された指令位相θ＿ｒｅｆに基づいて、駆動電圧Ｖα及びＶβを生成して出力する。
【００６６】
また、ＣＰＵ１５１ａは、切替スイッチ５５１の状態を切り替える切替信号を切替スイッチ５５１に出力する。ＣＰＵ１５１ａは、例えば、電圧生成器５５０から出力された駆動電圧Ｖα及びＶβがＰＷＭインバータ５０６に出力されるように切替スイッチ５５１を制御する場合は、切替信号を‘Ｈ’にする。また、ＣＰＵ１５１ａは、座標逆変換器５０５から出力された駆動電圧Ｖα及びＶβがＰＷＭインバータ５０６に出力されるように切替スイッチ５５１を制御する場合は、切替信号を‘Ｌ’にする。なお、切替信号は、ＣＰＵ１５１ａが指令位相θ＿ｒｅｆを出力する周期と同じ周期で出力される。
【００６７】
ＰＷＭインバータ５０６は、前述した方法で、入力された駆動電圧Ｖα及びＶβに対応する駆動電流をモータの巻線に供給する。
【００６８】
図７は、モータ制御装置１５７によるモータの制御方法を示すフローチャートである。以下に、図７を用いて、本実施形態におけるモータ５０９の制御について説明する。このフローチャートの処理は、ＣＰＵ１５１ａによって実行される。
【００６９】
まず、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の制御を行う。
【００７０】
次に、Ｓ１００１において、ＣＰＵ１５１ａは、電圧生成器５５０から出力された駆動電圧Ｖα及びＶβがＰＷＭインバータ５０６に出力されるように切替信号を‘Ｈ’にして出力する。
【００７１】
そして、Ｓ１００２において、ＣＰＵ１５１ａは位相θ＿１（例えば４５°）を指令位相θ＿ｒｅｆとして出力する。この結果、回転子の回転位相θが位相θ＿１になるように巻線に電流が供給され、供給された電流に起因する磁束が発生する。なお、位相θ＿１は、予め決められた位相であり、例えば、ＲＯＭ１５１ｂに記憶されている。
【００７２】
その後、Ｓ１００３において、ＣＰＵ１５１ａは位相θ＿１との位相差が０°及び１８０°以外の位相差である位相θ＿２（例えば１３５°）を指令位相θ＿ｒｅｆとして出力する。この結果、回転子の回転位相θが位相θ＿２になるように巻線に電流が供給され、供給された電流に起因する磁束が発生する。その結果、Ｓ１００２において回転子が回転しなくても、Ｓ１００３において供給された電流に起因する磁束によって回転子が回転し、図６（ｄ）に示すように、回転子の回転位相θは位相θ＿２になる。なお、位相θ＿２は、予め決められた位相であり、例えば、ＲＯＭ１５１ｂに記憶されている。
【００７３】
そして、Ｓ１００４において、ＣＰＵ１５１ａは、座標逆変換器５０５から出力された駆動電圧Ｖα及びＶβがＰＷＭインバータ５０６に出力されるように切替信号を‘Ｌ’にして出力する。
【００７４】
Ｓ１００５において、モータ制御装置１５７は、初期位相θ０（＝θ＿２）に基づいて、ベクトル制御を行う。なお、本実施形態では、位相決定器５１３に設けられた不図示のメモリに初期位相θ０としてのθ＿２が予め記憶されているがこの限りではない。例えば、ＣＰＵ１５１ａから初期位相θ０としてのθ＿２が位相決定器５１３に入力される構成であってもよい。
【００７５】
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は上述の制御を繰り返し行う。
【００７６】
以上のように、本実施形態では、まず位相θ＿１が指令位相θ＿ｒｅｆとして出力される。この結果、回転子の回転位相θが位相θ＿１になるように巻線に電流が供給され、供給された電流に起因する磁束が発生する。その後、位相θ＿２が指令位相θ＿ｒｅｆとして出力される。この結果、回転子の回転位相θが位相θ＿２になるように巻線に電流が供給され、供給された電流に起因する磁束が発生する。その結果、位相θ＿１が指令位相θ＿ｒｅｆとして出力された際に回転子が回転しなくても、位相θ＿２に対応する電流に起因する磁束によって回転子が回転し、図６（ｄ）に示すように、回転子の回転位相θは位相θ＿２になる。即ち、所望の位相θ＿２をモータ制御における初期位相θ０として決定することができる。
【００７７】
このような構成によって、実際の回転子の回転位相と異なる初期位相に基づいてモータの制御が開始されることを抑制することができる。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。
【００７８】
なお、本実施形態では、初期位相θ０とロータリエンコーダから出力された信号とに基づいてベクトル制御が行われたが、この限りではない。例えば、巻線のインダクタンスに基づいて決定された回転子の回転位相と初期位相θ０とに基づいてベクトル制御が行われる場合であっても、本実施形態を適用することができる。
【００７９】
また、本実施形態におけるベクトル制御では、位相フィードバック制御を行うことによってモータ５０９を制御しているが、これに限定されるものではない。例えば、回転子４０２の回転速度ωをフィードバックしてモータ５０９を制御する構成であっても良い。具体的には、図９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に基づいて、以下の式（１０）を用いて回転速度ωを決定する。
ω＝ｄθ／ｄｔ                                                  （１０）
【００８０】
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を生成して出力する構成とする。このような速度フィードバック制御を行うことによって、モータ５０９を制御する構成であっても良い。このような構成においては回転速度をフィードバックしているため、回転子の回転速度が所定の速度になるように制御することができる。したがって、画像形成装置において、記録媒体への画像形成を適切に行うために回転速度を一定速度に制御する必要がある負荷（例えば、感光ドラム、搬送ベルト等）を駆動するモータに速度フィードバック制御を用いたベクトル制御を適用する。この結果、記録媒体への画像形成を適切に行うことができる。
【００８１】
また、第１実施形態及び第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。
【００８２】
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。
【００８３】
また、本実施形態におけるベクトル制御（第１制御モード）が行われる際に用いられる回路は本発明における第１の制御回路に相当する。更に、本実施形態における第２制御モードが行われる際に用いられる回路は本発明における第２の制御回路に相当する。
【符号の説明】
【００８４】
１５１ａ  ＣＰＵ
１５７  モータ制御装置
４０２  回転子
５０９  ステッピングモータ
５１２  ロータリエンコーダ
５１３  位相決定器
５５０  電圧生成器
【図１】
2018207733.tif 000003
【図２】
2018207733.tif 000004
【図３】
2018207733.tif 000005
【図４】
2018207733.tif 000006
【図５】
2018207733.tif 000007
【図６】
2018207733.tif 000008
【図７】
2018207733.tif 000009
【図８】
2018207733.tif 000010
【図９】
2018207733.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月12日(2018.3.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転子の目標位相を表す指令位相に基づいて、前記モータを制御するモータ制御装置において、
前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
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モータの巻線に流れる駆動電流を制御する第１制御モードと、前記指令位相に対応する前記駆動電流を前記巻線に供給する第２制御モードと、を備える制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記第２制御モードにおいて、前記指令位相としての第１の指令位相に対応する電流が前記巻線に流れるように前記駆動電流を制御した後、前記第１の指令位相との位相差が０°及び１８０°以外の位相差である第２の指令位相に対応する電流が前記巻線に流れるように前記駆動電流を制御し、
前記位相決定手段は、前記第２の指令位相に基づいて前記回転子の回転位相を決定し、
前記制御手段は、前記位相決定手段が前記第２制御モードにおける前記第２の指令位相に基づいて決定した前記回転子の回転位相に基づいて、前記第１制御モードを開始することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
モータの回転子の目標速度を表す指令速度に基づいて、前記モータを制御するモータ制御装置において、
前記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モータの巻線に流れる駆動電流を制御する第１制御モードと、前記回転子の目標位相を表す指令位相に対応する前記駆動電流を前記巻線に供給する第２制御モードと、を備える制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記第２制御モードにおいて、前記指令位相としての第１の指令位相に対応する電流が前記巻線に流れるように前記駆動電流を制御した後、前記第１の指令位相との位相差が０°及び１８０°以外の位相差である第２の指令位相に対応する電流が前記巻線に流れるように前記駆動電流を制御し、
前記位相決定手段は、前記第２の指令位相に基づいて前記回転子の回転位相を決定し、
前記制御手段は、前記位相決定手段が前記第２制御モードにおける前記第２の指令位相に基づいて決定した前記回転子の回転位相に基づいて、前記第１制御モードを開始することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
前記位相決定手段は、前記回転子の回転量を検出するロータリエンコーダを有し、
前記位相決定手段は、前記ロータリエンコーダによって検出された前記回転量に基づいて、前記回転子の回転位相を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記モータ制御装置は、
前記第１制御モードが実行される場合に、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駆動電流を供給する第１の制御回路と、
前記第２制御モードが実行される場合に、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駆動電流を供給する第２の制御回路と、
前記第１の制御回路を用いて前記モータを制御するか、前記第２の制御回路を用いて前記モータを制御するかを切り替える切替手段と、
を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記巻線に流れる前記駆動電流を検出する検出手段を有し、
前記第１制御モードは、前記検出手段によって検出された前記駆動電流の、前記回転座標系において表される電流成分であって、前記巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分である励磁電流成分の値を０になるように制御し、前記検出手段によって検出された前記駆動電流の前記トルク電流成分の値を制御することによって、前記モータを制御する制御モードであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記第２制御モードにおいて前記巻線に供給される前記駆動電流は、予め決められた電流であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
シートを搬送する搬送ローラと、
前記搬送ローラを駆動するモータと、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
を有し、
前記モータ制御装置は、前記搬送ローラを駆動するモータの駆動を制御することを特徴とするシート搬送装置。
【請求項８】
請求項７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９】
請求項８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１０】
請求項７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。
【請求項１１】
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、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
を有し、
前記モータ制御装置は、前記負荷を駆動するモータの駆動を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
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１１に記載の画像形成装置。
【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。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記課題に鑑み、本発明は、モータの制御が不安定になってしまうことを抑制することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明にかかるモータ制御装置は、
モータの回転子の目標位相を表す指令位相に基づいて、前記モータを制御するモータ制御装置において、
前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
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モータの巻線に流れる駆動電流を制御する第１制御モードと、前記指令位相に対応する前記駆動電流を前記巻線に供給する第２制御モードと、を備える制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記第２制御モードにおいて、前記指令位相としての第１の指令位相に対応する電流が前記巻線に流れるように前記駆動電流を制御した後、前記第１の指令位相との位相差が０°及び１８０°以外の位相差である第２の指令位相に対応する電流が前記巻線に流れるように前記駆動電流を制御し、
前記位相決定手段は、前記第２の指令位相に基づいて前記回転子の回転位相を決定し、
前記制御手段は、前記位相決定手段が前記第２制御モードにおける前記第２の指令位相に基づいて決定した前記回転子の回転位相に基づいて、前記第１制御モードを開始することを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明によれば、モータの制御が不安定になってしまうことを抑制することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
［モータ制御装置］
次に、本実施形態におけるモータ制御装置について説明する。本実施形態におけるモータ制御装置は、ベクトル制御を用いてモータを制御する。なお、以下の説明においては、電気角としての回転位相θ、指令位相θ＿ｒｅｆ及び電流の位相等に基づいて以下の制御が行われるが、例えば、機械角に基づいて以下の制御が行われてもよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
モータの回転子が１回転する期間にロータリエンコーダ５１２から出力されたパルスの数をＮ個とすると、当該期間に位相制御器５１３が検出するパルスの立ち上がりのエッジ及び立ち下がりのエッジの個数は、４＊Ｎ個になる。したがって、Ａ相のエッジが検出されてから次のエッジ（即ち、Ｂ相のエッジ）が検出されるまでの期間（図４に示すＴ）において回転子４０２の回転位相が進む量θｍは、以下の式（７）によって表される。
θｍ＝（Ｐ／２）＊３６０／（４＊Ｎ）                                    （７）
なお、式（７）に示すθｍは、電気角であり、３６０／（４＊Ｎ）は機械角である。また、極数Ｐは使用されるモータに固有の値であり、パルスの数Ｎは使用されるロータリエンコーダに固有の値である。本実施形態では、θｍは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が、この限りではない。例えば、極数Ｐ及びパルスの数Ｎが操作部１５２において設定され、設定された極数Ｐ及びパルスの数Ｎに基づいて位相決定器５１３がθｍを決定する構成であってもよい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
位相決定器５１３は、検出したエッジの数ｍに基づいて、回転子の回転位相θを以下の式（８）によって決定する。
θ＝θ０＋ｍ＊θｍ                            （８）
なお、式（８）に示すθ０は、モータの駆動が開始されるときの回転子の回転位相（初期位相）である。
なお、本実施形態においては、位相決定器５１３は、式（８）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、エッジの数ｍとエッジの数ｍ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。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６２】
しかしながら、回転子の回転位相が位相θ＿１（例えば４５°）になるように指令位相θ＿ｒｅｆが出力されたとしても、励磁前の回転子の回転位相によっては、回転子が、指令位相θ＿ｒｅｆに応じて巻線に供給された電流に起因する磁束に引き付けられない場合がある。具体的には、励磁前の回転子が図６（ｃ）に示す状態である場合、即ち、励磁前の回転子の回転位相θが（θ＿１＋１８０°）である場合、位相θ＿１が指令位相θ＿ｒｅｆとして出力されても、回転子は回転しない。この場合、位相θ＿１が初期位相θ０として決定されると、決定された初期位相θ０（＝θ＿１）と実際の回転子の回転位相θ（＝θ＿１＋１８０°）との位相差が１８０°になってしまう。初期位相θ０（＝θ＿１）と実際の回転子の回転位相θ（＝θ＿１＋１８０°）との位相差が１８０°である状態で、初期位相θ０に基づいてモータの制御が開始されると、モータの制御が不安定になってしまう可能性がある。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
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、モータの制御が不安定になってしまうことを抑制する。
【手続補正１２】
【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】
2018207733.tif 000012
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2018207733.tif 000013