(57)【要約】【課題】  検出した駆動電流の電流値に含まれている高調波成分の周波数が変化した場合にデジタルフィルタの次数を大きくすると、メモリの使用量が増大し、その結果、コストが増大してしまう。【解決手段】  電流値及び電圧値のデータに対して間引き処理を行い、間引き処理による間引き処理が適用された電流値及び電圧値にフィルタ処理を行う。この結果、フィルタ次数を大きくしなくても、高調波成分の信号を低減することができる。【選択図】  図９
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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、
前記モータの巻線に流れる駆動電流の電流値を所定の周期で取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された電流値の信号から所定の周波数帯の成分を低減するフィルタ回路と、
前記フィルタ回路によるフィルタ処理が適用された後の信号に基づいて、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回転位相との偏差が小さくなるように、前記モータの巻線に流れる駆動電流を制御することによって前記モータを制御するモータ制御手段と、
を有し、
前記フィルタ回路は、前記取得手段が前記所定の周期で取得した電流値の個数以下の個数の電流値の信号から前記所定の周波数帯の成分を低減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、
前記モータの巻線に流れる駆動電流の電流値を所定の周期で取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された電流値の信号から所定の周波数帯の成分を低減するフィルタ回路と、
前記フィルタ回路によるフィルタ処理が適用された後の信号に基づいて、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、
前記位相決定手段によって決定された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速度決定手段と、
前記指令速度と前記回転速度との偏差が小さくなるように、前記モータの巻線に流れる駆動電流を制御することによって前記モータを制御するモータ制御手段と、
を有し、
前記フィルタ回路は、前記取得手段が前記所定の周期で取得した電流値の個数以下の個数の電流値の信号から前記所定の周波数帯の成分を低減することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
前記モータ制御装置は、前記取得手段によって前記所定の周期で取得された全ての電流値のうちの一部のデータを所定の間引き率で間引く間引き手段を有し、
前記間引き手段は、前記回転子の目標速度を表す指令速度に対応する回転速度が第１の回転速度である場合は前記電流値のデータを第１の間引き率で間引き、前記回転速度が前記第１の回転速度よりも小さい第２の回転速度である場合は前記電流値のデータを前記第１の間引き率よりも多い第２の間引き率で間引き、
前記フィルタ回路は、前記間引き手段による間引き処理が適用された後の信号から所定の周波数帯の成分を低減することを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記第１の間引き率は、前記回転子の目標速度を表す指令速度に対応する回転速度に基づいて決定されることを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記第２の間引き率は、前記回転子の目標速度を表す指令速度に対応する回転速度に基づいて決定されることを特徴とする請求項３又は４に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記間引き手段は、前記回転子の目標速度を表す指令速度に対応する回転速度が所定の回転速度以上である場合は前記電流値のデータの間引きを行わないことを特徴とする請求項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】
前記フィルタ回路は、
前記間引き手段による間引き処理が適用された後の電流値を所定の個数記憶する記憶手段を有し、
更に、前記フィルタ回路は、前記記憶手段に記憶されている前記所定の個数の電流値の平均値を演算することによって前記所定の周波数帯の成分を低減するデジタルフィルタであることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記記憶手段は、前記間引き手段による間引き処理が適用された後の電流値を所定の個数記憶している状態において、前記間引き手段による間引き処理が適用された後の電流値を新たに取得した場合は、記憶している電流値のうち最も古く記憶した電流値を削除して、前記新たに取得した電流値を記憶することを特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記フィルタ回路は、前記間引き手段による間引き処理が適用された後の信号に含まれる高調波成分の信号を低減するローパスフィルタであることを特徴とする請求項７又は８に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
前記高調波成分の信号の周波数は、前記モータ制御手段が制御するモータの磁極数と前記回転子の目標速度を表す指令速度に対応する回転速度とに基づいて決定されることを特徴とする請求項９に記載のモータ制御装置。
【請求項１１】
前記所定の回転速度は、予め設定されている前記デジタルフィルタの次数に基づいて決定され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モータ制御装置。
【請求項１２】
前記間引き手段は、前記モータ制御手段が制御するモータの磁極数が所定の個数以上である場合は前記電流値のデータの間引きを行わず、前記磁極数が前記所定の個数よりも少ない場合は前記磁極数に基づいて決定された間引き率で前記電流値のデータを間引くことを特徴とする請求項３乃至１１のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１３】
前記間引き手段は、前記モータ制御手段が制御するモータの磁極数と前記モータの回転子の目標速度を表す指令速度に対応する回転速度とに基づいて決定された間引き率で前記電流値のデータを間引くことを特徴とする請求項３乃至１２のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１４】
前記モータ制御手段は、
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供給する駆動電流を生成して出力する電流供給手段と、
前記電流供給手段を駆動する駆動電圧を生成する電圧生成手段と、
前記電流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流れる駆動電流の電流値を検出する電流検出手段と、
前記電圧生成手段によって生成された駆動電圧と、前記電流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モータの回転子の回転位相を決定することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１５】
前記モータ制御手段は、
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回転座標系における駆動電流の電流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、前記電流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、前記モータ制御手段は、前記位相制御手段から出力された電流値と前記座標変換手段によって座標変換された電流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を引用する請求項１４に記載のモータ制御装置。
【請求項１６】
前記電圧生成手段は、前記位相制御手段から出力された電流値と前記座標変換手段によって座標変換された電流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、
前記モータ制御手段は、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、
前記電流供給手段は、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１５に記載のモータ制御装置。
【請求項１７】
前記モータ制御手段は、
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回転座標系における駆動電流の電流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、前記電流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、前記モータ制御手段は、前記速度制御手段から出力された電流値と前記座標変換手段によって座標変換された電流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を引用する請求項１４に記載のモータ制御装置。
【請求項１８】
前記電圧生成手段は、前記速度制御手段から出力された電流値と前記座標変換手段によって座標変換された電流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、
前記モータ制御手段は、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、
前記電流供給手段は、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１７に記載のモータ制御装置。
【請求項１９】
前記取得手段は、前記電流検出手段によって検出された電流値を所定の周期で取得し、
前記間引き手段は、前記取得手段によって所定の周期で取得された電流値のデータと前記駆動電圧のデータとを間引き、
前記デジタルフィルタは、前記間引き手段による間引き処理が適用された後の信号から所定の周波数帯の成分を低減し、
前記誘起電圧決定手段は、前記デジタルフィルタによるフィルタ処理が適用された後の信号に基づいて、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を決定することを特徴とする請求項１４乃至１８のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項２０】
前記取得手段が電流値を取得する前記所定の周期と前記電流供給手段が駆動電流を生成して出力する周期とは同期していることを特徴とする請求項１４乃至１９のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項２１】
前記駆動電流は、前記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いて、前記回転子にトルクを発生させるトルク電流成分と、前記モータの回転子の磁束強度に影響する励磁電流成分とを用いて表され、
前記モータ制御手段は、前記励磁電流成分の値を０になるように制御し、前記トルク電流成分の値を制御することによって、前記モータの駆動を制御することを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項２２】
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、
前記モータの巻線に流れる駆動電流の電流値を第１の周期で取得する第１取得手段と、
前記モータの巻線に流れる駆動電流の電流値を前記第１の周期よりも長い第２の周期で取得する第２取得手段と、
前記第２取得手段によって取得された電流値の信号から高調波成分の信号を低減するフィルタ回路と、
前記フィルタ回路によるフィルタ処理が適用された後の信号に基づいて、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回転位相との偏差が小さくなるように、前記モータの巻線に流れる駆動電流を制御することによって前記モータを制御するモータ制御手段と、
を有し、
前記フィルタ回路は、前記第２取得手段によって取得された電流値を所定の個数記憶する記憶手段を有し、
前記記憶手段は、前記電流値を前記所定の個数記憶している状態において、電流値を新たに取得した場合は、記憶している電流値のうち最も古く記憶した電流値を削除して、前記新たに取得した電流値を記憶し、
更に、前記フィルタ回路は、前記記憶手段に記憶されている前記所定の個数の電流値の平均値を演算することによって前記高調波成分の信号を低減するデジタルフィルタで構成されるローパスフィルタであることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２３】
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２２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２４】
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２３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、モータの駆動を制御するモータ制御装置及び該モータ制御装置を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータを制御する方法として、モータの回転子の回転位相を基準とした回転座標系における電流値を制御することによってモータを制御する、ベクトル制御と称される制御方法が知られている。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前記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前記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】
ベクトル制御を用いると、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（ｑ軸電流）と、回転子の磁束強度に影響する電流成分（ｄ軸電流）とに分けて制御することができる。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ｑ軸電流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。即ち、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）になることを防止することができる。また、消費電力の増大や、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。
【０００４】
ベクトル制御では、回転子の位相を決定する構成が必要となる。特許文献１では、モータの各相の巻線に流れる駆動電流の電流値を検出し、前記検出結果に基づいてモータの各相の巻線に発生する誘起電圧を決定（演算）する。各相の巻線に発生する誘起電圧に基づいて回転子の位相を決定し、前記位相決定結果に基づいてモータの駆動を制御する、という方法が述べられている。
【０００５】
検出された電流値には、モータの電気角の基本周波数の高調波成分が含まれている。特許文献２では、所定の周波数（遮断周波数）以上の周波数の信号を低減するローパスフィルタがモータ駆動装置に設けられており、該ローパスフィルタを用いることによって、前記高調波成分を低減する構成が述べられている。
【０００６】
また、特許文献３では、前記遮断周波数をモータの回転速度に応じて変更する構成が述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２０１２−５０９０５６号公報
【特許文献２】特開２０１４−１０３８４１号公報
【特許文献３】特開２００８−１９３８６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
デジタルフィルタで構成されたローパスフィルタを用いて高調波成分の信号（ノイズ）を低減する場合において、該ローパスフィルタが低減することができる周波数帯はフィルタの次数によって異なる。具体的には、フィルタの次数を大きくすればするほど、低い周波数帯の信号を低減することができる。
【０００９】
また、高調波成分の周波数はモータの回転子の回転速度によって異なる。具体的には、回転子の回転速度が遅ければ遅いほど、高調波成分の周波数は低くなる。したがって、回転子の回転速度を変えることによって高調波成分の周波数が変化し、予め設定されている次数のフィルタでは、高調波成分の信号を低減することができない可能性がある。具体的には、例えば、回転子の回転速度を遅くすると、予め設定されている次数のフィルタでは高調波成分の信号を低減できない可能性がある。
【００１０】
また、高調波成分の周波数はモータの種類によっても異なる。したがって、モータが取り換えられることによって種類の異なるモータが取り付けられた場合、予め設定されている次数のフィルタでは、高調波成分の信号を低減することができない可能性がある。具体的には、例えば、取り換えられた後のモータの検出電流に含まれる高調波成分の周波数が取り換えられる前のモータの検出電流に含まれる高調波成分の周波数よりも低い場合、予め設定されている次数のフィルタではノイズを低減できない可能性がある。高調波成分の信号が低減されていない電流値に基づいて回転子の位相を決定し、前記位相決定結果に基づいてモータの駆動を制御すると、モータの制御が不安定になってしまう。
【００１１】
これらの場合、フィルタの次数を大きくすることが考えられるが、フィルタの次数を大きくすればするほど、ＲＡＭ等のメモリの使用量が増大し、その結果、コストが増大してしまう。そのため、高調波成分の周波数が変化した場合であっても、フィルタの次数を予め設定されている次数よりも大きくすることなく、高調波成分の信号を低減することができる構成が求められていた。
【００１２】
本発明は、高調波成分の周波数が変化した場合であっても、フィルタの次数を予め設定されている次数よりも大きくすることなく、高調波成分の信号を低減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、
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、
前記モータの巻線に流れる駆動電流の電流値を所定の周期で取得する取得手段と、
前記取得手段によって取得された電流値の信号から所定の周波数帯の成分を低減するフィルタ回路と、
前記フィルタ回路によるフィルタ処理が適用された後の信号に基づいて、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回転位相との偏差が小さくなるように、前記モータの巻線に流れる駆動電流を制御することによって前記モータを制御するモータ制御手段と、
を有し、
前記フィルタ回路は、前記取得手段が前記所定の周期で取得した電流値の個数以下の個数の電流値の信号から前記所定の周波数帯の成分を低減することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高調波成分の周波数が変化した場合であっても、フィルタの次数を予め設定されている次数よりも大きくすることなく、高調波成分の信号を低減することができる。
【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】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６】第１実施形態に係るローパスフィルタの構成を示すブロック図である。
【図７】第１実施形態に係る電気角周波数の１次成分及び３次成分の信号を示す図及び該信号に基づいて決定された誘起電圧及び該誘起電圧に基づいて決定された電気角を示す図である。
【図８】間引き制御器が電流値及び電圧値のデータを間引く方法を説明する図である。
【図９】前記モータ制御装置が間引き率を決定する方法を示すフローチャートである。
【図１０】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。
【図１１】第２実施形態に係る電流値取得器が取得した電流の波形を示す図である。
【図１２】前記モータ制御装置が間引き率を決定する方法を示すフローチャートである。
【図１３】第３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、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。
【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ている画像形成装置であ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、原稿自動送り装置２０１、原稿読取装置２０２及び画像形成装置本体３０１が設けられている。
【００１９】
原稿自動送り装置２０１の原稿載置部２０３に載置された原稿は、給紙ローラ２０４によって１枚ずつ給紙され、搬送ガイド２０６に沿って原稿読取装置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。原稿読取装置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。
【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。
【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）に設けられた転写分離器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。システムコントローラ１５１は、図２に示すように、ＣＰＵ１５１ａ、ＲＯＭ１５１ｂ、ＲＡＭ１５１ｃを備えている。また、システムコントローラ１５１は、画像処理部１１２、操作部１５２、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１５３、高圧制御部１５５、モータ制御装置１５７、センサ類１５９、ＡＣドライバ１６０と接続されている。システムコントローラ１５１は、接続された各ユニットとの間でデータやコマンドの送受信をすることが可能である。
【００３０】
ＣＰＵ１５１ａは、ＲＯＭ１５１ｂに格納された各種プログラムを読み出して実行することによって、予め定められた画像形成シーケンスに関連する各種シーケンスを実行する。
【００３１】
ＲＡＭ１５１ｃは記憶デバイスである。ＲＡＭ１５１ｃには、例えば、高圧制御部１５５に対する設定値、モータ制御装置１５７に対する指令値及び操作部１５２から受信される情報等の各種データが記憶される。
【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。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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、前記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。
【００３５】
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、前記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。
【００３６】
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。
【００３７】
［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、これに限定されるものではない。また、モータは２相モータであるとは限らない。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ものとする。
【００３８】
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。
【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。
【００４１】
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前記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前記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、モータの回転子の磁束強度に影響するｄ軸成分（励磁電流成分）の電流値とに対応する。
【００４２】
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の磁束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。
【００４３】
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。
【００４４】
加算器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。
【００４５】
位相制御器５０２は、比例（Ｐ）、積分（Ｉ）補償器から構成されている。位相制御器５０２は、比例（Ｐ）、積分（Ｉ）補償器を用いて、加算器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及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成して出力する。具体的には、位相制御器５０２は、比例（Ｐ）、積分（Ｉ）補償器を用いて、加算器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、本実施形態における位相制御器５０２は、比例（Ｐ）、積分（Ｉ）補償器から構成されているが、比例（Ｐ）、積分（Ｉ）、微分（Ｄ）補償器から構成されていても良い。また、回転子４０２に永久磁石を用いる場合、通常は回転子４０２の磁束強度に影響する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。
【００４６】
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。
【００４７】
電流値取得器５１６は、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を所定の周期で取得する。電流値取得器５１６によって取得された電流値は、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）
【００４８】
これらの電流値ｉα及びｉβは、座標変換器５１１と間引き制御器５１９に入力される。
【００４９】
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）
【００５０】
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。
【００５１】
加算器１０２は、位相制御器５０２から出力されたｉｑ＿ｒｅｆと座標変換器５１１から出力された前記電流値ｉｑとの偏差を演算し、該偏差を電流制御器５０３に出力する。また、加算器１０３は、位相制御器５０２から出力されたｉｄ＿ｒｅｆと座標変換器５１１から出力された前記電流値ｉｄとの偏差を演算し、該偏差を電流制御器５０３に出力する。
【００５２】
電流制御器５０３は、比例（Ｐ）、積分（Ｉ）補償器から構成されている。電流制御器５０３は、前記偏差がそれぞれ小さくなるように電流値ｉｑ＊及びｉｄ＊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になるように電流値ｉｑ＊及びｉｄ＊を生成する。その後、電流制御器５０３は、それぞれの電流値ｉｑ＊及びｉｄ＊に対応した駆動電圧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、比例（Ｐ）、積分（Ｉ）補償器から構成されているが、比例（Ｐ）、積分（Ｉ）、微分（Ｄ）補償器から構成されていても良い。
【００５３】
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）
【００５４】
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を間引き制御器５１９とＰＷＭインバータ５０６に出力する。なお、本実施形態においては、電流値ｉｑ＊及びｉｄ＊に対応した駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成し、前記駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを座標逆変換することによって静止座標系における駆動電圧Ｖα及びＶβを得たが、この限りではない。例えば、電流値ｉｑ＊及びｉｄ＊を静止座標系における電流値ｉα＊及びｉβ＊に座標逆変換し、前記電流値ｉα＊及びｉβ＊に対応した駆動電圧Ｖα及びＶβを生成する構成であっても良い。
【００５５】
ＰＷＭインバータ５０６は、フルブリッジ回路を有している。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、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、ＰＷＭインバータが駆動電圧Ｖα及びＶβに応じた駆動電流ｉα及びｉβを生成して巻線に供給する周期（以下、インバータ周期と称する）と電流値取得器５１６が電流値を取得する周期とは同期しているものとする。これは、電流値取得器５１６が取得した電流値に基づいて生成される駆動電圧Ｖα及びＶβによって、ＰＷＭインバータが駆動されるからである。
【００５６】
次に、回転位相θの決定方法について説明する。
【００５７】
前述したように、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電流値ｉα及びｉβ、座標逆変換器５０５から出力された駆動電圧Ｖα及びＶβは間引き制御器５１９にも入力される。間引き制御器５１９による間引き処理が適用された電流値ｉα及びｉβ、駆動電圧Ｖα及びＶβはローパスフィルタ５１４に出力される。ローパスフィルタ５１４は、電流値ｉα及びｉβ、駆動電圧Ｖα及びＶβに含まれる高調波成分の信号を低減し、高調波成分の信号が低減された電流値ｉα及びｉβ、駆動電圧Ｖα及びＶβを誘起電圧決定器５１２に出力する。即ち、ローパスフィルタ５１４は、本発明におけるフィルタ回路として機能する。なお、間引き制御器５１９及びローパスフィルタ５１４については後述する。
【００５８】
誘起電圧決定器５１２は、回転子が回転することによってモータの各相の巻線に発生した誘起電圧を決定する。具体的には、ローパスフィルタ５１４から出力された電流値ｉα及びｉβと駆動電圧Ｖα及びＶβとに基づいて、次式によって、誘起電圧Ｅα及びＥβを演算する。
Ｅα＝Ｖα−Ｒ＊ｉα−Ｌ＊ｄｉα／ｄｔ                              （７）
Ｅβ＝Ｖβ−Ｒ＊ｉβ−Ｌ＊ｄｉβ／ｄｔ                              （８）
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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の巻線に流れる駆動電流の電気角θ´を決定する。
θ´＝ｔａｎ＾−１（−Ｅβ／Ｅα）                                    （９）
【００６２】
更に、位相決定器５１３は、次式によって、電気角θ´に基づいて回転位相θを決定する。
θ＝θ´＊２／Ｐ                                                    （１０）
なお、Ｐは、回転子の磁極数である。
【００６３】
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、その後は、前述の制御を繰り返し行う。
【００６４】
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。
【００６５】
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５に示すように、モータ制御装置内部に速度決定器５１５を設け、速度決定器５１５が位相決定器５１３から出力された回転位相θの時間変化に基づいて回転速度ωを決定する。速度の決定には、次式（１１）が用いられるものとする。
【００６６】
ω＝ｄθ／ｄｔ                                                        （１１）
そして、ＣＰＵ１５１ａは回転子の目標速度を表す指令速度ω＿ｒｅｆを出力する。更に、モータ制御装置内部に速度制御器５００を設け、速度制御器５００が回転速度ωと指令速度ω＿ｒｅｆとの偏差が小さくなるように、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成して出力する構成とする。このような速度フィードバック制御を行うことによって、モータ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。
【００６７】
［ローパスフィルタ］
次に、本実施形態におけるローパスフィルタ５１４について説明する。
【００６８】
前述したように、本実施形態においては、電流検出器５０７、５０８によって検出された駆動電流の電流値に基づいて回転位相θの決定が行われる。検出された電流値には、モータの電気角の基本周波数の高調波成分の信号等が含まれている。高調波成分の信号を含む電流値に基づいて回転子の位相を決定し、前記位相決定結果に基づいてモータの駆動を制御すると、モータの制御が不安定になってしまう。
【００６９】
そこで、本実施形態におけるモータ制御装置１５７には、図３に示すように、所定の周波数以上の信号を低減するローパスフィルタ５１４が設けられている。ローパスフィルタによって高調波成分の信号が低減された電流値に基づいて回転子の位相を決定し、前記位相決定結果に基づいてモータの駆動を制御することによって、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。
【００７０】
図６は、ローパスフィルタ５１４の構成の例を示すブロック図である。本実施形態におけるローパスフィルタ５１４は、所定のフィルタ次数が設定されたデジタルフィルタである。以下に、ローパスフィルタ５１４について説明する。なお、本実施形態においては、フィルタ次数は予め３０次に設定されている。また、本実施形態においては、フィルタ次数を３０次以下の範囲で変更することができるものとする。
【００７１】
図６に示すように、ローパスフィルタ５１４には、電流値取得器５１６から出力された電流値を複数個記憶するメモリ５１４ａ、メモリ５１４ａに記憶されている複数個の電流値の平均値を演算する平均値演算器５１４ｂが設けられている。
【００７２】
ローパスフィルタ５１４は、電流値取得器５１６から出力された電流値を取得してメモリ５１４ａに記憶する。また、平均値演算器５１４ｂは、メモリ５１４ａに記憶されている電流値の平均値を演算して出力する。具体的には、例えば、ローパスフィルタ５１４の次数が３０次である場合は、ローパスフィルタ５１４は、電流値取得器５１６から出力された電流値を３０個メモリ５１４ａに記憶し、前記３０個の電流値の平均値を演算する。なお、メモリ５１４ａは、３１個目以降の電流値を取得する際は、電流値を１個取得する毎に、記憶している電流値のうち最も古く記憶した電流値を削除して取得した電流値を記憶するものとする。また、平均値演算器５１４ｂは、メモリ５１４ａが電流値を記憶する度に前述した演算を行うものとする。更に、フィルタの構成は上述したような平均値を演算する構成に限定されるものではなく、信号を低減することができるデジタルフィルタであれば良い。
【００７３】
デジタルフィルタで構成されたローパスフィルタを用いて高調波成分の信号を低減する場合において、該ローパスフィルタが低減することができる周波数帯はフィルタの次数によって異なる。具体的には、フィルタの次数を大きくすればするほど、低周波の高調波成分の信号を低減することができる。したがって、低周波の高調波成分の信号を低減するためには、フィルタの次数を大きくする必要がある。
【００７４】
また、高調波成分の周波数はモータの回転子の回転速度によって異なる。具体的には、回転子の回転速度が遅ければ遅いほど、高調波成分の周波数は低くなる。したがって、回転子の回転速度を変えることによって高調波成分の周波数が変化し、予め設定されている次数のフィルタでは高調波成分の信号を低減することができない可能性がある。具体的には、例えば、回転子の回転速度を遅くすると、予め設定されている次数のフィルタでは高調波成分の信号を低減できない可能性がある。高調波成分の信号が低減されていない電流値に基づいて回転子の位相を決定し、前記位相決定結果に基づいてモータの駆動を制御すると、モータの制御が不安定になってしまう。
【００７５】
次に、高調波成分の信号の周波数について説明する。なお、以下の説明においては、回転子の磁極数が１００個（Ｎ極とＳ極とがそれぞれ５０個）であるモータＡを用いるが、用いられるモータの磁極数はこれに限定されるものではない。また、本実施形態においては、電流値取得器５１６が電流値を取得する周期（サンプリング周期）は２５μｓであるとする。
【００７６】
モータＡにおいては、機械角（回転位相θ）７．２°が電気角３６０°に相当する。即ち、モータＡの回転子が１周すると電気角は５０周する。したがって、例えば、モータＡを回転速度１０ｒｐｓで駆動する場合、電気角周波数は５００Ｈｚとなる。
【００７７】
電流検出器によって検出された駆動電流には、これらの電気角周波数の信号だけではなく、前記電気角周波数の高調波成分の信号が重畳されている。例えば、電気角周波数の３次成分、５次成分等が重畳されている。
【００７８】
図７（ａ）は、電気角周波数の１次成分及び３次成分の信号の例を示す図である。また、図７（ｂ）は、電気角周波数の１次成分の信号と３次成分の信号とを合成した信号の例を示す図である。更に、図７（ｃ）は、図７（ｂ）に示す信号に基づいて決定された誘起電圧及び該誘起電圧に基づいて決定された電気角の例を示す図である。
【００７９】
図７（ｃ）に示すように、電気角周波数の高調波成分を含む電流値に基づいて電気角θ´を決定すると、決定された電気角θ´が歪んだ波形になる。波形の歪んだ電気角θ´に基づいて回転位相θを決定し、該回転位相θに基づいてモータの駆動を制御すると、モータの制御が不安定になってしまう。したがって、例えば、モータＡを回転速度１０ｒｐｓで駆動する場合は、電気角周波数の３次成分である１５００Ｈｚの信号を低減する必要がある。
【００８０】
次に、検出された駆動電流に含まれる高調波成分の信号を低減するために必要なフィルタの次数について説明する。本実施形態においては、高調波成分の信号を低減するためには、該高調波成分の１周期に含まれるすべての電流値のデータの平均値を演算する必要があるとする。具体的には、例えば、高調波成分の周期が１０００μｓであって電流値取得器が電流値を取得する周期が２５μＳである場合、該高調波成分の１周期に含まれる電流値の個数は４個である。したがって、この場合、周期が１０００μｓである高調波成分の信号を低減するためには、フィルタの次数は４次以上である必要がある。なお、本実施形態においては、高調波成分の１周期に含まれるすべての電流値のデータの平均値を演算することによって高調波成分の信号を低減する構成としているが、これに限定されるものではない。例えば、高調波成分のｎ周期（ｎは正の整数）に含まれるすべての電流値のデータの平均値を演算する構成であっても良い。また、ｎ周期に含まれる電流値のデータすべてを用いる構成でなくても良い。
【００８１】
前述したように、モータＡを回転速度１０ｒｐｓで駆動する場合は、電気角周波数の３次成分の信号の周波数は１５００Ｈｚ（周期は１／１５００Ｓ）である。また、本実施形態においては、電流値取得器が電流値を取得する周期は２５μｓである。したがって、モータＡを回転速度１０ｒｐｓで駆動する場合における、電気角周波数の３次成分の信号の１周期に含まれる電流値の個数は以下の式を用いて求められる。
（１／１５００ｓ）／２５μｓ≒２６．７                                （１２）
【００８２】
したがって、モータＡを回転速度１０ｒｐｓで駆動する場合において、電気角周波数の３次成分の信号を低減するためには、２７次以上のフィルタを用いる必要がある。
【００８３】
また、例えば、モータＡを回転速度３ｒｐｓで駆動する場合は、電気角周波数の３次成分の信号の周波数は４５０Ｈｚ（周期は１／４５０Ｓ）である。また、本実施形態においては、電流値取得器が電流値を取得する周期は２５μｓである。したがって、モータＡを回転速度３ｒｐｓで駆動する場合における、電気角周波数の３次成分の信号の１周期に含まれる電流値の個数は以下の式を用いて求められる。
（１／４５０ｓ）／２５μｓ≒８８．８                                  （１３）
【００８４】
したがって、モータＡを回転速度３ｒｐｓで駆動する場合において、電気角周波数の３次成分の信号を低減するためには、８９次以上のフィルタを用いる必要がある。
【００８５】
以上のように、高調波成分の信号の周波数は回転子の回転速度によって異なる。したがって、回転子の回転速度を１０ｒｐｓから３ｒｐｓへと変化させると、予め設定されている次数のフィルタでは高調波成分の信号を低減することができない。具体的には、モータＡを回転速度１０ｒｐｓで駆動する場合はフィルタの次数を３０次に設定することによって、３次成分の信号を低減することができる。しかしながら、モータＡを回転速度３ｒｐｓで駆動する場合は、フィルタの次数が３０次であると３次成分の信号を低減することができない。
【００８６】
高調波成分の信号が低減されていない電流値に基づいて回転子の位相を決定し、前記位相決定結果に基づいてモータの駆動を制御すると、モータの制御が不安定になってしまう。
【００８７】
この場合、フィルタの次数を大きくすることが考えられる。即ち、ローパスフィルタの構成を、フィルタの次数を８９次以上に設定することができる構成にすることが考えられる。しかしながら、フィルタの次数を大きくすればするほど、メモリ５１４ａの容量が増大し、その結果、コストが増大してしまう。また、フィルタの次数を大きくすればするほど、フィルタ処理に起因する位相の遅れ量が大きくなってしまう。即ち、フィルタの次数を変えることによってフィルタ処理に起因する位相の遅れ量も変わってしまうため、前記位相遅れを補正する構成が複雑になる等の問題も生じてしまう。そのため、回転速度を遅くしたとしても、フィルタの次数を大きくすることなく、高調波成分の信号を低減することができる構成が求められている。
【００８８】
以下に、本実施形態の一例として、フィルタの次数が３０次である状態において、モータ制御装置が回転子の回転速度を１０ｒｐｓから３ｒｐｓに変化する場合における、高調波成分の信号の低減方法について説明する。
【００８９】
式（１２）及び式（１３）において説明したように、高調波成分の信号を低減するために必要なフィルタの次数は、該高調波成分の１周期に含まれる電流値のデータの個数によって決まる。即ち、電流値取得器が電流値のデータを取得する周期（サンプリング周期）によって決まる。具体的には、サンプリング周期が長ければ長いほど該高調波成分の１周期分の電流値のデータの個数が減るため、フィルタの次数をより小さくすることができる。
【００９０】
したがって、フィルタの次数が３０次である状態において、モータＡを駆動する際の回転速度を１０ｒｐｓから３ｒｐｓに変化させた場合に、フィルタの次数を大きくすることなく高調波成分の信号を低減するためには、サンプリング周期を長くすれば良い。しかしながら、前述したように、サンプリング周期とインバータ周期とは同期しているため、サンプリング周期を長くすると、インバータ周期も長くなってしまう。インバータ周期が長くなると、ＣＰＵ１５１ａから出力される指令に対するモータの応答性が悪くなってしまう。また、インバータ周期は５０μｓ以下（周波数は２０ｋＨｚ以上）でなければ騒音等の問題が起こる。即ち、サンプリング周期は５０μｓ以下（周波数は２０ｋＨｚ以上）でなければ騒音等の問題が起こる。これは、人間の可聴周波数領域の最大値が約２０ｋＨｚであるためである。仮にサンプリング周期を５０μｓに設定したとしても、回転速度３ｒｐｓにおける３次成分の信号を低減するためには、フィルタの次数を４５次以上に設定する必要がある。即ち、仮にサンプリング周期を５０μｓに設定したとしても、フィルタの次数が３０次である状態のまま回転速度３ｒｐｓにおける３次成分の信号を低減することはできない。
【００９１】
［間引き制御］
図３に示すように、本実施形態におけるモータ制御装置１５７には間引き制御器５１９が設けられている。電流値取得器５１６は、Ａ／Ｄ変換器５１０から取得した電流値ｉα及びｉβを間引き制御器５１９に出力する。また、座標逆変換器５０５は、駆動電圧の電圧値Ｖα及びＶβを間引き制御器５１９に出力する。間引き制御器５１９は、取得した全ての電流値及び電圧値のうちの一部のデータを間引いてローパスフィルタ５１４に出力する。
【００９２】
図８は、間引き制御器５１９が取得した全ての電流値及び電圧値のうちの一部のデータを間引く方法を説明する図である。以下に、間引き制御器５１９が取得した全ての電流値のうちの一部のデータを間引く方法について説明する。なお、電圧値のうちの一部のデータを間引く方法については、電流値のうちの一部のデータを間引く方法と同様であるため説明を省略する。
【００９３】
図８に示すように、間引き制御器５１９は、電流値取得器５１６がサンプリング周期２５μｓで取得した全ての電流値のうちの一部のデータを、決定された間引き率に基づいて間引く。即ち、間引き制御器５１９は、間引き処理後の電流値のデータの時間間隔が例えば１００μｓとなるように間引き処理を行う。更に、間引き制御器５１９は、間引き処理後の電流値のデータをローパスフィルタ５１４に出力する。この結果、電流値のデータは、見かけ上、サンプリング周期１００μｓで電流値取得器５１６によって取得され、ローパスフィルタ５１４に入力される状態となる。この場合、モータＡを回転速度３ｒｐｓで駆動する場合における、電気角周波数の３次成分の信号の１周期に含まれる電流値の個数は以下の式を用いて求められる。
（１／４５０ｓ）／１００μｓ≒２２．２                              （１４）
【００９４】
したがって、この場合、２３次以上のフィルタを用いれば、モータＡを回転速度３ｒｐｓで駆動する場合における電気角周波数の３次成分の信号を低減することができる。即ち、フィルタの次数が３０次である状態のまま、回転速度３ｒｐｓにおける３次成分の信号を低減することができる。なお、この場合、フィルタの次数を２３次に変えても良い。
【００９５】
次に、本実施形態における間引き率の決定（設定）方法について説明する。本実施形態においては、回転子の回転速度に基づいて間引き率を決定する。なお、以下の説明においては、サンプリング周期は２５μｓであって、ローパスフィルタのフィルタ次数は３０次であるものとする。
【００９６】
本実施形態におけるＣＰＵ１５１ａは、指令位相θ＿ｒｅｆの時間変化に基づいて指令速度ω＿ｒｅｆの代わりとなる回転速度ω＿ｒｅｆ´を演算する。なお、演算には、式（１１）が用いられる。ＣＰＵ１５１ａは、回転速度ω＿ｒｅｆ´、サンプリング周期、ローパスフィルタのフィルタ次数に基づいて、前述した方法によって間引き率を決定する。具体的には、フィルタ次数が３０次であっても高調波成分の信号を低減できるように、式（１４）のように間引き率を決定する。ＣＰＵ１５１ａは、決定した間引き率を間引き制御器５１９に出力する。
【００９７】
なお、間引き率が大きすぎると、電流値のデータの個数が少なくなりすぎて、精度良く位相の決定を行えなくなる可能性がある。本実施形態では、モータの電気角周波数の１次成分の信号において、１周期あたり３２個の電流値のデータがあれば、精度良く位相の決定を行えるものとするが、これに限定されるものではない。したがって、間引き率が決定される際には、モータの電気角周波数の１次成分の信号において、１周期あたり少なくとも３２個の電流値のデータがあるように間引き率が決定される。
【００９８】
また、本実施形態においては、ＣＰＵ１５１ａは、間引き率を回転速度ω＿ｒｅｆ´、サンプリング周期及びローパスフィルタのフィルタ次数に基づいて算出することによって決定したが、この限りではない。例えば、ＣＰＵ１５１ａの内部に回転速度ω＿ｒｅｆ´と間引き率との関係を示すテーブルを設け、前記テーブルに基づいて間引き率を決定しても良い。
【００９９】
更に、本実施形態においては、ＣＰＵ１５１ａが間引き率を決定したが、この限りではない。例えば、回転速度ω＿ｒｅｆ´が間引き制御器５１９に入力され、間引き制御器５１９が前述した方法によって間引き率を決定する構成であっても良い。
【０１００】
間引き制御器５１９は、入力された間引き率に基づいて、電流値ｉα及びｉβと電圧値Ｖα及びＶβとに間引き処理を施し、間引き処理を適用した電流値ｉα及びｉβと電圧値Ｖα及びＶβをローパスフィルタ５１４に出力する。ローパスフィルタ５１４は前述した方法によって高調波成分の信号を低減する。更に、位相決定器５１３は、高調波成分の信号が低減された電流値に基づいて位相θを決定し、モータ制御装置１５７は前記位相決定結果に基づいてモータの駆動を制御する。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。
【０１０１】
図９は、本実施形態におけるモータ制御装置が間引き率を決定する方法を示すフローチャートである。以下、図９を用いて、本実施形態における間引き率の決定方法について説明する。このフローチャートの処理は、ＣＰＵ１５１ａからの指示を受けたモータ制御装置１５７によって実行される。なお、以下の説明においては、フィルタ次数は予め３０次に設定されているものとする。また、サンプリング周期は２５μｓとする。
【０１０２】
まず、Ｓ１０１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。
【０１０３】
次に、Ｓ１０２において、回転速度ω＿ｒｅｆ´が１０ｒｐｓ以上の場合は、Ｓ１０３において、ＣＰＵ１５１ａは間引き率を０に設定する。これは、回転速度ω＿ｒｅｆ´が１０ｒｐｓ以上であれば、フィルタ次数が３０次であっても、電流値のデータを間引くことなく高調波成分の信号を低減することができるからである。ＣＰＵ１５１ａは、決定した間引き率を間引き制御器５１９に出力する。その後、モータ制御装置１５７は処理をＳ１０５に進める。
【０１０４】
また、Ｓ１０２において、回転速度ω＿ｒｅｆ´が１０ｒｐｓよりも小さい場合は、Ｓ１０４において、ＣＰＵ１５１ａは間引き率を０より大きい値に設定する。なお、間引き率は以下の２つの条件が満たされるように設定される。１つ目の条件は、間引かれた後の電流値のデータが、モータの電気角周波数の１次成分の信号において１周期あたり３２個以上あることである。２つ目の条件は、回転速度ω＿ｒｅｆ´に基づいて間引き率が設定されることである。具体的には、例えば、回転速度ω＿ｒｅｆ´が５ｒｐｓの場合は５ｒｐｓに対応する間引き率が設定され、回転速度ω＿ｒｅｆ´が３ｒｐｓの場合は３ｒｐｓに対応する間引き率が設定されることである。ＣＰＵ１５１ａは、決定した間引き率を間引き制御器５１９に出力する。その後、モータ制御装置１５７は処理をＳ１０５に進める。
【０１０５】
次に、Ｓ１０５において、モータ制御装置１５７は、前記間引き率に基づいてベクトル制御を行う。
【０１０６】
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。なお、本実施形態においては、予め設定されているフィルタ次数（３０次）で間引き制御を行うことなく高調波成分の信号を除去できる回転子の回転速度である１０ｒｐｓを、間引き率を０にするか否かの閾値としているが、これに限定されるものではない。
【０１０７】
以上のように、本実施形態においては、電流値及び電圧値のデータの間引き処理を行い、間引き処理が適用された電流値及び電圧値にフィルタ処理を行う。この結果、サンプリング周期を長くしたりフィルタ次数を大きくしたりしなくても、高調波成分の信号を低減することができる。また、回転子の回転速度に応じて間引き率を決定する。具体的には、回転速度ω＿ｒｅｆ´が１０ｒｐｓ以上の場合は間引き率を０に決定する。即ち、間引き制御器５１９は間引き処理を行わない。また、回転速度ω＿ｒｅｆ´が１０ｒｐｓよりも小さい場合は間引き率を０より大きい値に設定する。この結果、回転子の回転速度が変わったことによって高調波成分の周波数が変化した場合であっても、フィルタの次数を予め設定されている次数よりも大きくすることなく、高調波成分の信号を低減することができる。
【０１０８】
なお、本実施形態においては、モータ制御装置は機械角に基づいてモータを制御した。即ち、ＣＰＵ１５１ａは機械角の指令位相をモータ制御装置に出力し、位相決定器５１３は回転子の回転位相（機械角）を決定した。そして、加算器は、前記指令位相と回転位相との偏差を演算し、位相制御器は前記偏差に基づいて指令電流値を出力したが、この限りではない。例えば、モータ制御装置は電気角に基づいてモータを制御する構成であっても良い。具体的には、例えば、ＣＰＵ１５１ａは駆動電流の電気角の目標位相である指令位相をモータ制御装置に出力し、位相決定器５１３は駆動電流の電気角の位相を決定する。また、加算器は、前記電気角の指令位相と決定された電気角の位相との偏差を演算し、位相制御器は前記偏差に基づいて指令電流値を出力する、という構成であっても良い。
【０１０９】
また、本実施形態におけ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ているが、これに限定されるものではない。例えば、指令位相θ＿ｒｅｆを基準とした回転座標系が用いられても良い。
【０１１０】
本実施形態における間引き処理は、ローパスフィルタによるフィルタ処理だけでなく、バンドパスフィルタ等を用いる場合に適用されても良い。
【０１１１】
また、本実施形態においては、指令速度ω＿ｒｅｆの代わりとなる回転速度ω＿ｒｅｆ´に基づいて間引き率を決定したが、これに限定されるものではない。例えば、図５に示す速度決定器５１５によって決定された回転速度ωに基づいて間引き率を決定しても良い。
【０１１２】
また、本実施形態においては、回転速度ω＿ｒｅｆ´が１０ｒｐｓ以上の場合は、間引き率を０としたが、この限りではなく、回転速度ω＿ｒｅｆ´が１０ｒｐｓ以上の場合であっても間引き制御を行っても良い。この場合、回転速度ω＿ｒｅｆ´が１０ｒｐｓよりも小さい場合における間引き率は、回転速度ω＿ｒｅｆ´が１０ｒｐｓ以上の場合における間引き率よりも大きい値に決定される。
【０１１３】
〔第２実施形態〕
画像形成装置及びローパスフィルタ５１４の構成は第１実施形態と同様である。以下、本実施形態におけるモータ制御装置がモータを制御する方法について説明する。なお、ベクトル制御を用いたモータの駆動制御方法及びローパスフィルタ５１４の構成は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【０１１４】
前述したように、デジタルフィルタで構成されたローパスフィルタを用いて高調波成分の信号を低減する場合、該ローパスフィルタが低減することができる周波数帯はフィルタの次数によって異なる。具体的には、フィルタの次数を大きくすればするほど、低周波の高調波成分の信号を低減することができる。したがって、低周波の高調波成分の信号を低減するためには、フィルタの次数を大きくする必要がある。
【０１１５】
高調波成分の周波数はモータの種類によっても異なる。したがって、モータが取り換えられることによって種類の異なるモータが取り付けられた場合、予め設定されている次数のフィルタでは、高調波成分の信号を低減することができない可能性がある。具体的には、例えば、取り換えられた後のモータの検出電流に含まれる高調波成分の周波数が取り換えられる前のモータの検出電流に含まれる高調波成分の周波数よりも低い場合、予め設定されている次数のフィルタではノイズを低減できない可能性がある。高調波成分の信号が低減されていない電流値に基づいて回転子の位相を決定し、前記位相決定結果に基づいてモータの駆動を制御すると、モータの制御が不安定になってしまう。
【０１１６】
次に、高調波成分の信号の周波数について説明する。なお、以下の説明においては、回転子の磁極数が１００個（Ｎ極とＳ極とがそれぞれ５０個）であるモータＡと、回転子の磁極数が２４個（Ｎ極とＳ極とがそれぞれ１２個）であるモータＢとを用いる。しかしながら、用いられるモータの磁極数はこれに限定されるものではない。また、本実施形態においては、電流値取得器５１６が電流値を取得する周期（サンプリング周期）は２５μｓであるとする。
【０１１７】
第１実施形態において説明したように、モータＡを回転速度１０ｒｐｓで駆動する場合、電気角周波数は５００Ｈｚとなる。
【０１１８】
また、磁極数が２４個であるモータＢにおいては、機械角３０°が電気角３６０°に相当する。即ち、モータＢの回転子が１周すると電気角は１２周する。したがって、例えば、モータＢを回転速度１０ｒｐｓで駆動する場合、電気角周波数は１２０Ｈｚとなる。
【０１１９】
電流検出器によって検出された駆動電流には、これらの電気角周波数の信号だけではなく、前記電気角周波数の高調波成分の信号が重畳されている。例えば、電気角周波数の３次成分、５次成分等が重畳されている。
【０１２０】
したがって、モータＡを回転速度１０ｒｐｓで駆動する場合は、電気角周波数の３次成分である１５００Ｈｚの信号を低減する必要がある。また、モータＢを回転速度１０ｒｐｓで駆動する場合は、電気角周波数の３次成分である３６０Ｈｚの信号を低減する必要がある。
【０１２１】
次に、検出された駆動電流に含まれる高調波成分の信号を低減するために必要なフィルタの次数について説明する。高調波成分の信号を低減するためには、該高調波成分の１周期に含まれるすべての電流値のデータの平均値を演算する必要がある。具体的には、例えば、高調波成分の周期が１０００μｓであって電流値取得器が電流値を取得する周期が２５μＳである場合、該高調波成分の１周期に含まれる電流値の個数は４個である。したがって、この場合、周期が１０００μｓである高調波成分の信号を低減するためには、フィルタの次数は４次以上である必要がある。なお、本実施形態においては、高調波成分の１周期に含まれるすべての電流値のデータの平均値を演算することによって高調波成分の信号を低減する構成としているが、これに限定されるものではない。例えば、高調波成分のｎ周期（ｎは正の整数）に含まれるすべての電流値のデータの平均値を演算する構成であっても良い。また、ｎ周期に含まれる電流値のデータすべてを用いる構成でなくても良い。
【０１２２】
第１実施形態において説明したように、モータＡを回転速度１０ｒｐｓで駆動する場合において、電気角周波数の３次成分の信号を低減するためには、２７次以上のフィルタを用いる必要がある。
【０１２３】
また、モータＢを回転速度１０ｒｐｓで駆動する場合は、電気角周波数の３次成分の信号の周波数は３６０Ｈｚ（周期は１／３６０Ｓ）である。したがって、モータＢを回転速度１０ｒｐｓで駆動する場合における、電気角周波数の３次成分の信号の１周期に含まれる電流値の個数は以下の式を用いて求められる。
（１／３６０ｓ）／２５μｓ≒１１１．１                                （１５）
【０１２４】
したがって、モータＢを回転速度１０ｒｐｓで駆動する場合において、電気角周波数の３次成分の信号を低減するためには、１１２次以上のフィルタを用いる必要がある。
【０１２５】
以上のように、高調波成分の信号の周波数はモータの磁極数によって異なる。したがって、モータが取り換えられることによって磁極数の異なるモータが取り付けられた場合、予め設定されている次数のフィルタでは、高調波成分の信号を低減することができない可能性がある。具体的には、例えば、取り換えられる前のモータが前記モータＡであって、取り換えられた後のモータが前記モータＢである場合、予め設定されている次数のフィルタでは高調波成分の信号を低減できない可能性がある。より具体的には、例えば、モータＡの駆動を制御する場合はフィルタの次数を３０次に設定することによって、３次成分の信号を低減することができる。しかしながら、モータＡがモータＢに取り換えられると、フィルタの次数が３０次である場合は３次成分の信号を低減することができない。
【０１２６】
高調波成分の信号が低減されていない電流値に基づいて回転子の位相を決定し、前記位相決定結果に基づいてモータの駆動を制御すると、モータの制御が不安定になってしまう。
【０１２７】
この場合、フィルタの次数を大きくすることが考えられる。即ち、ローパスフィルタの構成を、フィルタの次数を１１２次以上に設定することができる構成にすることが考えられる。しかしながら、フィルタの次数を大きくすればするほど、メモリ５１４ａの容量が増大し、その結果、コストが増大してしまう。また、フィルタの次数を大きくすればするほど、フィルタ処理に起因する位相の遅れ量が大きくなってしまう。即ち、フィルタの次数を変えることによってフィルタ処理に起因する位相の遅れ量も変わってしまうため、前記位相遅れを補正する構成が複雑になる等の問題も生じてしまう。そのため、モータが取り換えられることによって種類の異なるモータが取り付けられた場合であっても、フィルタの次数を大きくすることなく、低周波の高調波成分の信号を低減することができる構成が求められている。
【０１２８】
以下に、本実施形態の一例として、フィルタの次数が３０次である状態において、モータ制御装置が制御するモータがモータＡからモータＢに取り換えられた場合における、高調波成分の信号の低減方法について説明する。
【０１２９】
式（１２）乃至式（１５）において説明したように、高調波成分の信号を低減するために必要なフィルタの次数は、該高調波成分の１周期に含まれる電流値の個数によって決まる。即ち、電流値取得器が電流値のデータを取得する周期（サンプリング周期）によって決まる。具体的には、サンプリング周期が長ければ長いほど該高調波成分の１周期分の電流値のデータの個数が減るため、フィルタの次数をより小さくすることができる。
【０１３０】
したがって、フィルタの次数が３０次である状態において、モータがモータＡからモータＢに取り換えられた場合に、フィルタの次数を大きくすることなく低周波の高調波成分の信号を低減するためには、サンプリング周期を長くすれば良い。しかしながら、前述したように、サンプリング周期とインバータ周期とは同期しているため、サンプリング周期を長くすると、インバータ周期も長くなってしまう。インバータ周期が長くなると、ＣＰＵ１５１ａから出力される指令に対するモータ制御装置の応答性が悪くなってしまう。また、インバータ周期は５０μｓ以下（周波数は２０ｋＨｚ以上）でなければ騒音等の問題が起こる。即ち、サンプリング周期は５０μｓ以下（周波数を２０ｋＨｚ以上）でなければ騒音等の問題が起こる。これは、人間の可聴周波数領域の最大値が約２０ｋＨｚであるためである。仮にサンプリング周期を５０μｓに設定したとしても、モータＢにおける３次成分の信号を低減するためには、フィルタの次数を５６次以上に設定する必要がある。即ち、仮にサンプリング周期を５０μｓに設定したとしても、フィルタの次数が３０次である状態のままモータＢにおける３次成分の信号を低減することはできない。
【０１３１】
［間引き制御］
図１０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。
【０１３２】
図１０に示すように、本実施形態におけるモータ制御装置１５７には間引き制御器５１９が設けられている。電流値取得器５１６は、Ａ／Ｄ変換器５１０から取得した電流値ｉα及びｉβを間引き制御器５１９に出力する。また、座標逆変換器５０５は、駆動電圧の電圧値Ｖα及びＶβを間引き制御器５１９に出力する。間引き制御器５１９は、取得した全ての電流値及び電圧値のうちの一部のデータを間引いてローパスフィルタ５１４に出力する。
【０１３３】
間引き制御器５１９は、電流値取得器５１６がサンプリング周期２５μｓで取得した全ての電流値のうちの一部のデータを、決定された間引き率に基づいて間引く。即ち、間引き制御器５１９は、間引き処理後の電流値のデータの時間間隔が例えば１００μｓとなるように間引き処理を行う。更に、間引き制御器５１９は、間引き処理後の電流値のデータをローパスフィルタ５１４に出力する。この結果、電流値のデータは、見かけ上、サンプリング周期１００μｓで電流値取得器５１６によって取得され、ローパスフィルタ５１４に入力される状態となる。この場合、モータＢを回転速度１０ｒｐｓで駆動する場合における、電気角周波数の３次成分の信号の１周期に含まれる電流値の個数は以下の式を用いて求められる。
（１／３６０ｓ）／１００μｓ≒２７．７                              （１５）
【０１３４】
したがって、この場合、２８次以上のフィルタを用いれば、モータＢを回転速度１０ｒｐｓで駆動する場合における電気角周波数の３次成分の信号を低減することができる。即ち、フィルタの次数が３０次である状態のままモータＢにおける３次成分の信号を低減することができる。なお、この場合、フィルタの次数を２８次に変えても良い。
【０１３５】
次に、モータ制御装置に取り付けられたモータの種類を判別する方法及び該判別結果に基づいて間引き率を決定する方法について説明する。本実施形態においては、取り付けられているモータの磁極数を判別し、該判別結果に基づいて間引き率を決定する。なお、以下の説明においては、モータを回転速度１０ｒｐｓで駆動するものとする。また、サンプリング周期は２５μｓであって、ローパスフィルタのフィルタ次数は３０次であるものとする。
【０１３６】
本実施形態においては、図１０に示す情報取得器７００がモータの情報を取得する。具体的には、モータ制御装置１５７に取り付けられるモータには、例えば、モータの種類を判別するためのバーコードが備え付けられており、情報取得器７００は、前記バーコードを読み取る。情報取得器７００には、前記バーコードとモータの情報との関係を示すテーブル７０１が設けられており、情報取得器７００は該テーブル７０１を参照することによってモータの情報を取得する。なお、モータの情報とは、例えば、モータの回転子の磁極数に対応する。情報取得器７００は、取得した情報をＣＰＵ１５１ａに出力する。
【０１３７】
なお、本実施形態においては、モータに取り付けられたバーコードを情報取得器７００が読み取ることによってモータの情報を取得したが、これに限定されるものではない。例えば、サービスマンがモータを取り換えた際に、操作部１５２を用いて、取り付けたモータの情報をＣＰＵ１５１ａに送信する構成であっても良い。
【０１３８】
ＣＰＵ１５１ａは、モータの磁極数、モータの回転速度、サンプリング周期、ローパスフィルタのフィルタ次数に基づいて、前述した方法によって間引き率を決定する。具体的には、フィルタ次数が３０次であっても高調波成分の信号を低減できるように、式（１５）のように間引き率を決定する。ＣＰＵ１５１ａは、決定した間引き率を間引き制御器５１９に出力する。間引き制御器５１９は入力された間引き率を不図示のメモリに記憶しておく。
【０１３９】
なお、間引き率が多すぎると、電流値のデータの個数が少なくなりすぎて、精度良く位相の決定を行えなくなる可能性がある。本実施形態では、モータの電気角周波数の１次成分の信号において、１周期あたり３２個の電流値のデータがあれば、精度良く位相の決定を行えるものとする。したがって、間引き率が決定される際には、モータの電気角周波数の１次成分の信号において、１周期あたり少なくとも３２個の電流値のデータがあるように間引き率が決定される。
【０１４０】
また、本実施形態においては、ＣＰＵ１５１ａは、間引き率をモータの情報、回転速度、サンプリング周期及びローパスフィルタのフィルタ次数に基づいて算出することによって決定したが、この限りではない。例えば、ＣＰＵ１５１ａの内部にモータの情報と間引き率との関係を示すテーブルを設け、前記テーブルに基づいて間引き率を決定しても良い。
【０１４１】
更に、本実施形態においては、ＣＰＵ１５１ａが間引き率を決定したが、この限りではない。例えば、モータの情報及び回転速度等が間引き制御器５１９に入力され、間引き制御器５１９が間引き率を決定する構成であっても良い。
【０１４２】
間引き制御器５１９は、メモリに記憶されている間引き率に基づいて、電流値ｉα及びｉβと電圧値Ｖα及びＶβとに間引き処理を施し、間引き処理を適用した電流値ｉα及びｉβと電圧値Ｖα及びＶβをローパスフィルタ５１４に出力する。ローパスフィルタ５１４は前述した方法によって高調波成分の信号を低減する。更に、位相決定器５１３は、高調波成分の信号が低減された電流値に基づいて位相θを決定し、モータ制御装置１５７は前記位相決定結果に基づいてモータの駆動を制御する。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。
【０１４３】
図１１（ａ）は、モータＢを回転速度１０ｒｐｓで駆動した場合において、電流値取得器５１６がサンプリング周期２５μｓで取得した電流の波形を示す図である。図１１（ａ）に示すように、電流波形は電気角周波数の３次成分等の高調波成分に起因して歪んでしまっている。
【０１４４】
図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す電流に３０次のフィルタを適用した場合における電流の波形を示す図である。モータＢを回転速度１０ｒｐｓで駆動した場合において、３０次のフィルタで低減できる信号の周波数は以下の式（１６）によって導出される。
１／（２５μｓ＊３０）＝１３３３．３                                  （１６）
【０１４５】
よって、モータＢを回転速度１０ｒｐｓで駆動した場合において３０次のフィルタを用いると、周波数が１３３３．３Ｈｚ以上の高調波成分の信号を低減することができる。モータＢを回転速度１０ｒｐｓで駆動する場合における電気角周波数の１次成分は１２０Ｈｚであるので、図１１（ｂ）に示す電流波形は、３０次のフィルタを適用したことによって電気角周波数の１２次以上の成分の信号が低減されている。しかしながら、前述したように、モータＢを回転速度１０ｒｐｓで駆動している状態において電流値取得器５１６がサンプリング周期２５μｓで取得した電流値のデータに３０次のフィルタを適用しても、電気角周波数の３次成分の信号を低減することはできない。したがって、図１１（ｂ）に示す電流波形には、電気角周波数の３次成分等の高調波成分に起因した歪みが残っている。
【０１４６】
図１１（ｃ）は、図１１（ｂ）に示す電流に間引き処理を適用した場合における電流の波形を示す図である。図１１（ｃ）に示す電流波形は図１１（ｂ）に示す電流波形に比べて、前述した間引き処理を適用したことによって電気角周波数の３次以上の成分の信号が低減されている。図１１（ｃ）に示す電流波形に基づいて位相θを決定し、前記位相決定結果に基づいてモータの駆動を制御することによって、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。
【０１４７】
図１２は、本実施形態におけるモータ制御装置が間引き率を決定する方法を示すフローチャートである。以下、図１２を用いて、本実施形態における間引き率の決定方法について説明する。このフローチャートの処理は、ＣＰＵ１５１ａによって実行される。なお、このフローチャートの処理は、例えば、サービスマンがモータを取り換えた際に、モータを取り換えたことを操作部１５２を用いてＣＰＵ１５１ａに入力することによって実行される。以下の説明においては、フィルタ次数は予め３０次に設定されているものとする。また、回転子の回転速度は１０ｒｐｓとする。更に、サンプリング周期は２５μｓとする。
【０１４８】
まず、Ｓ２０１においてモータが取り換えられると、Ｓ２０２において、情報取得器７００は取り付けられたモータの情報（磁極数の情報）を前述した方法によって取得する
次に、Ｓ２０３において、取り付けられたモータの回転子の磁極数が１００個以上の場合は、ＣＰＵ１５１ａは処理をＳ２０４に進める。Ｓ２０４において、ＣＰＵ１５１ａは間引き率を０に決定する。これは、磁極数が１００個以上であれば、フィルタ次数が３０次であっても、電流値のデータを間引くことなく高調波成分の信号を低減することができるからである。ＣＰＵ１５１ａは、決定した間引き率を間引き制御器５１９に出力する。その後、ＣＰＵ１５１ａは処理をＳ２０６に進める。
【０１４９】
また、Ｓ２０３において、取り付けられたモータの回転子の磁極数が１００個よりも少ない場合は、ＣＰＵ１５１ａは処理をＳ２０５に進める。Ｓ２０５において、ＣＰＵ１５１ａは、前述した方法で間引き率を０より大きい値に設定する。なお、間引き率は以下の２つの条件が満たされるように設定される。１つ目の条件は、間引かれた後の電流値のデータが、モータの電気角周波数の１次成分の信号において１周期あたり３２個以上あることである。２つ目の条件は、磁極数に基づいて間引き率が設定されることである。具体的には、例えば、磁極数が５０個の場合は５０個に対応する間引き率が設定され、磁極数が２４個の場合は２４個に対応する間引き率が設定されることである。ＣＰＵ１５１ａは決定した間引き率を間引き制御器５１９に出力する。その後、ＣＰＵ１５１ａは処理をＳ２０６に進める。
【０１５０】
その後、Ｓ２０６において、間引き制御器５１９は入力された間引き率を不図示のメモリに記憶する。
【０１５１】
以上のように、本実施形態においては、電流値及び電圧値のデータに対して間引き処理を行い、間引き処理が適用された電流値及び電圧値にフィルタ処理を行う。この結果、サンプリング周期を長くしたりフィルタ次数を大きくしたりしなくても、高調波成分の信号を低減することができる。また、モータを取り換えた場合に、取り付けられたモータの種類（磁極数）に応じて電流値及び電圧値のデータを間引く間引き率を決定する。具体的には、モータを取り換えたことをユーザが操作部１５２を用いてＣＰＵ１５１ａに入力すると、ＣＰＵ１５１ａはモータの磁極数に基づいて間引き率を決定する。より具体的には、回転子の磁極数が１００個以上の場合は間引き率を０に決定する。即ち、間引き制御器５１９は間引き処理を行わない。また、回転子の磁極数が１００個よりも少ない場合は、間引き率を０より大きい値に設定する。この結果、取り換えられた後のモータの検出電流に含まれる高調波成分の周波数が取り換えられる前のモータの検出電流に含まれる高調波成分の周波数よりも低い場合であっても、フィルタの次数を大きくすることなく、高調波成分の信号を低減することができる。即ち、モータが取り換えられることによって種類の異なるモータが取り付けられた場合であっても、フィルタの次数を予め設定されている次数よりも大きくすることなく、高調波成分の信号を低減することができる。
【０１５２】
また、本実施形態においては、モータ制御装置は機械角に基づいてモータを制御した。即ち、ＣＰＵ１５１ａは機械角の指令位相をモータ制御装置に出力し、位相決定器５１３は回転子の回転位相（機械角）を決定した。そして、加算器は、前記指令位相と回転位相との偏差を演算し、位相制御器は前記偏差に基づいて指令電流値を出力したが、この限りではない。例えば、モータ制御装置は電気角に基づいてモータを制御する構成であっても良い。具体的には、例えば、ＣＰＵ１５１ａは駆動電流の電気角の目標位相である指令位相をモータ制御装置に出力し、位相決定器５１３は駆動電流の電気角の位相を決定する。また、加算器は、前記電気角の指令位相と決定された電気角の位相との偏差を演算し、位相制御器は前記偏差に基づいて指令電流値を出力する、という構成であっても良い。
【０１５３】
更に、本実施形態におけ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ているが、これに限定されるものではない。例えば、指令位相θ＿ｒｅｆを基準とした回転座標系が用いられても良い。
【０１５４】
本実施形態における間引き処理は、ローパスフィルタによるフィルタ処理だけでなく、バンドパスフィルタ等を用いる場合に適用されても良い。
【０１５５】
また、本実施形態においては、間引き率を決定する際に、指令速度ω＿ｒｅｆの代わりとなる回転速度ω＿ｒｅｆ´を用いたが、これに限定されるものではない。例えば、図５に示す速度決定器５１５によって決定された回転速度ωを用いて間引き率を決定しても良い。
【０１５６】
また、本実施形態においては、磁極数が１００個以上の場合は、間引き率を０としたが、この限りではなく、磁極数が１００個以上の場合であっても間引き制御を行っても良い。この場合、磁極数が１００個よりも少ない場合における間引き率は、磁極数が１００個以上の場合における間引き率よりも大きい値に決定される。
【０１５７】
なお、本実施形態においては、回転子の磁極数１００個を、間引き率を０にするか否かの閾値としているが、これに限定されるものではない。
【０１５８】
なお、本実施形態においては、モータを駆動する際の回転速度を１０ｒｐｓとし、モータＡとモータＢとが取り換えられる場合における間引き率決定方法について説明したが、この限りではない。例えば、第１実施形態において説明したような、回転速度に基づいて間引き率を決定する構成と、本実施形態において説明したような、モータの磁極数に基づいて間引き率を決定する構成とを組み合わせても良い。即ち、回転子の回転速度及びモータの磁極数に基づいて間引き率を決定する構成としても良い。この結果、モータが取り換えられ、また、複数の回転速度でモータを駆動する場合であっても、フィルタの次数を大きくすることなく、高調波成分の信号を低減することができる。
【０１５９】
〔第３実施形態〕
画像形成装置及びローパスフィルタ５１４の構成は第１実施形態と同様である。以下、本実施形態におけるモータ制御装置がモータを制御する方法について説明する。なお、ベクトル制御を用いたモータの駆動制御方法及びローパスフィルタ５１４の構成は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【０１６０】
第１実施形態及び第２実施形態においては、図３及び図１０に示すように、電流値取得器５１６が取得した電流値は、巻線に供給する駆動電流の制御を行うため及び回転位相を決定するために用いられている。回転位相を決定する過程においては、予め設定されているフィルタ次数で高調波成分の３次成分の信号を低減するためにサンプリング周期を長くする必要がある。しかしながら、サンプリング周期とインバータ周期とは同期しているため、サンプリング周期を長くするとインバータ周期も長くなってしまう。その結果、巻線に供給する駆動電流の制御を行う過程において、モータの応答性が悪くなったり騒音等の問題が起こったりしてしまう。したがって、第１実施形態及び第２実施形態においては、上述した問題が起こりにくいサンプリング周期２５μｓで取得した全ての電流値を巻線に供給する駆動電流の制御に用いた。また、回転位相を決定する過程においては、サンプリング周期２５μｓで取得した全ての電流値のうちの一部を用いた。具体的には、サンプリング周期２５μｓで取得した全ての電流値のうちの一部のデータを、決定された間引き率に基づいて間引くことによって見かけ上サンプリング周期が長くなるようにした。
【０１６１】
本実施形態では、図１３に示すように、モータ制御装置１５７に、巻線に供給する駆動電流の制御を行う際に用いられる電流値を取得する電流値取得器５１６と回転位相を決定する際に用いられる電流値及び電圧値を取得する電流値・電圧値取得器５２０とを設ける。即ち、巻線に供給する駆動電流の制御を行うために用いられるデータを取得する構成と回転位相を決定するために用いられるデータを取得する構成とを別々に設ける構成とする。
【０１６２】
電流値・電圧値取得器５２０はサンプリング周期を可変できる構成である。なお、電流値・電圧値取得器５２０のサンプリング周期を決定する方法については、第１実施形態で述べたような回転速度ω＿ｒｅｆ´に基づいて決定する方法や第２実施形態で述べたような磁極数に基づいて決定する方法を適用することができるものとする。
【０１６３】
以上のような構成において、電流値取得器５１６のサンプリング周期を２５μｓに設定しておけば、電流値・電圧値取得器５２０のサンプリング周期を５０μｓ以上に設定したとしても、モータの応答性の悪化や騒音等の問題が起こることを低減することができる。即ち、モータの応答性の悪化や騒音等の問題が起こることなく、且つ、フィルタ次数を予め設定されている次数よりも大きくすることなく、且つ、間引き処理を行わずに高調波成分の信号を低減することができる。
【符号の説明】
【０１６４】
１５７  モータ制御装置
４０２  回転子
５０２  位相制御器
５０３  電流制御器
５０７、５０８  電流検出器
５０９  ステッピングモータ
５１０  Ａ／Ｄ変換器
５１３  位相決定器
５１４  ローパスフィルタ
５１６  電流値取得器
【図１】
2018050404.tif 000003
【図２】
2018050404.tif 000004
【図３】
2018050404.tif 000005
【図４】
2018050404.tif 000006
【図５】
2018050404.tif 000007
【図６】
2018050404.tif 000008
【図７】
2018050404.tif 000009
【図８】
2018050404.tif 000010
【図９】
2018050404.tif 000011
【図１０】
2018050404.tif 000012
【図１１】
2018050404.tif 000013
【図１２】
2018050404.tif 000014
【図１３】
2018050404.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月24日(2017.7.24)
【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の巻線に流れる駆動電流を制御するモータ制御装置において、
前記巻線に流れる駆動電流の電流値を所定の周期で取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した電流値で表される信号に含まれる、前記駆動電流の基本周波数の高調波成分を低減するフィルタ回路と、
前記フィルタ回路によるフィルタ処理が適用された後の信号に基づいて、前記回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記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、
前記フィルタ回路は、前記取得手段が前記所定の周期で取得した電流値の個数以下の個数の電流値で表される信号から前記高調波成分を低減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の巻線に流れる駆動電流を制御するモータ制御装置において、
前記巻線に流れる駆動電流の電流値を所定の周期で取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した電流値で表される信号に含まれる、前記駆動電流の基本周波数の高調波成分を低減するフィルタ回路と、
前記フィルタ回路によるフィルタ処理が適用された後の信号に基づいて、前記回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記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、
前記フィルタ回路は、前記取得手段が前記所定の周期で取得した電流値の個数以下の個数の電流値で表される信号から前記高調波成分を低減することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
前記モータ制御装置は、前記取得手段によって前記所定の周期で取得された全ての電流値のデータのうちの一部を所定の間引き率で間引く間引き手段を有し、
前記間引き手段は、前記回転子の目標速度を表す指令速度に対応する回転速度が第１の回転速度である場合は前記電流値のデータを第１の間引き率で間引き、前記回転速度が前記第１の回転速度よりも小さい第２の回転速度である場合は前記電流値のデータを前記第１の間引き率よりも多い第２の間引き率で間引き、
前記フィルタ回路は、前記間引き手段による間引き処理が適用された後の電流値で表される信号から前記高調波成分を低減することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記第１の間引き率及び前記第２の間引き率は、前記回転子の目標速度を表す指令速度に対応する回転速度に基づいて決定されることを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記間引き手段は、前記回転子の目標速度を表す指令速度に対応する回転速度が所定の回転速度以上である場合は前記電流値のデータの間引きを行わないことを特徴とする請求項３又は４に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記モータ制御装置は、前記取得手段によって前記所定の周期で取得された全ての電流値のデータのうちの一部を所定の間引き率で間引く間引き手段を有し、
前記間引き手段は、前記指令速度が第１の回転速度である場合は前記電流値のデータを第１の間引き率で間引き、前記指令速度が前記第１の回転速度よりも小さい第２の回転速度である場合は前記電流値のデータを前記第１の間引き率よりも多い第２の間引き率で間引き、
前記フィルタ回路は、前記間引き手段による間引き処理が適用された後の電流値で表される信号から前記高調波成分を低減す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７】
前記第１の間引き率及び前記第２の間引き率は、前記指令速度に基づいて決定されることを特徴とする請求項６に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記間引き手段は、前記指令速度が所定の回転速度以上である場合は前記電流値のデータの間引きを行わないことを特徴とする請求項６又は７に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記フィルタ回路は、
前記間引き手段による間引き処理が適用された後の電流値を所定の個数記憶する記憶手段を有し、
更に、前記フィルタ回路は、前記記憶手段に記憶されている前記所定の個数の電流値の平均値を演算することによって前記高調波成分を低減するデジタルフィルタであることを特徴とする請求項３乃至８のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
前記所定の回転速度は、予め設定されている前記デジタルフィルタの次数に基づいて決定されることを特徴とする請求項９に記載のモータ制御装置。
【請求項１１】
前記記憶手段は、前記間引き手段による間引き処理が適用された後の電流値を前記所定の個数記憶している状態において、前記間引き手段による間引き処理が適用された後の電流値を新たに取得した場合は、記憶している電流値のうち最も古く記憶した電流値を削除して、前記新たに取得した電流値を記憶することを特徴とする請求項９又は１０に記載のモータ制御装置。
【請求項１２】
前記高調波成分の周波数は、前記制御手段が制御するモータの磁極数に基づいて決定されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１３】
前記モータ制御装置は、前記取得手段によって前記所定の周期で取得された全ての電流値のデータのうちの一部を所定の間引き率で間引く間引き手段を有し、
前記間引き手段は、前記制御手段が制御するモータの磁極数が所定の個数以上である場合は前記電流値のデータの間引きを行わず、前記磁極数が前記所定の個数よりも少ない場合は前記磁極数に基づいて決定された間引き率で前記電流値のデータを間引く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１４】
前記モータ制御装置は、前記取得手段によって前記所定の周期で取得された全ての電流値のデータのうちの一部を所定の間引き率で間引く間引き手段を有し、
前記間引き手段は、前記制御手段が制御するモータの磁極数と前記モータの回転子の目標速度を表す指令速度に対応する回転速度とに基づいて決定された間引き率で前記電流値のデータを間引く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１５】
前記制御手段は、
前記回転子の回転によ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誘起電圧を、前記フィルタ回路によるフィルタ処理が適用された後の信号に基づいて決定する誘起電圧決定手段を有し、
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子の回転位相を決定することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１６】
前記制御手段は、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電流値の電流成分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基づいて、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、前記巻線に流れる駆動電流を制御することを特徴とする請求項１又は、請求項１を引用する請求項３乃至１５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１７】
前記制御手段は、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電流値の電流成分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基づいて、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、前記巻線に流れる駆動電流を制御することを特徴とする請求項２又は、請求項２を引用する請求項３乃至１５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【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供給する駆動電流を生成して出力する供給手段を有し、
前記取得手段が電流値を取得する前記所定の周期は前記供給手段が前記駆動電流を生成して出力する周期に同期してい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モータ制御装置。
【請求項１９】
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の巻線に流れる駆動電流を制御するモータ制御装置において、
前記巻線に流れる駆動電流の電流値を第１の周期で取得する第１取得手段と、
前記巻線に流れる駆動電流の電流値を前記第１の周期よりも長い第２の周期で取得する第２取得手段と、
前記第２取得手段が取得した電流値で表される信号に含まれる、前記駆動電流の基本周波数の高調波成分を低減するフィルタ回路と、
前記フィルタ回路によるフィルタ処理が適用された後の信号に基づいて、前記回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記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、
前記フィルタ回路は、前記第２取得手段によって取得された電流値を所定の個数記憶する記憶手段を有し、
前記記憶手段は、前記電流値を前記所定の個数記憶している状態において、電流値を新たに取得した場合は、記憶している電流値のうち最も古く記憶した電流値を削除して、前記新たに取得した電流値を記憶し、
更に、前記フィルタ回路は、前記記憶手段に記憶されている前記所定の個数の電流値の平均値を演算することによって前記高調波成分を低減するデジタルフィルタで構成されるローパスフィルタであることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２０】
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１９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２１】
請求項２０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２２】
請求項２１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２３】
請求項２０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２４】
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１９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２５】
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２４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、モータの巻線に流れる駆動電流を制御するモータ制御装置、シート搬送装置及び画像形成装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
これらの場合、フィルタの次数を大きくすることが考えられるが、フィルタの次数が大きいほど、ＲＡＭ等のメモリの使用量が増大し、その結果、コストが増大してしまう。
【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、コストを増大させずに、検出された駆動電流に含まれる高調波成分を低減することを目的とする。
【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の巻線に流れる駆動電流を制御するモータ制御装置において、
前記巻線に流れる駆動電流の電流値を所定の周期で取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した電流値で表される信号に含まれる、前記駆動電流の基本周波数の高調波成分を低減するフィルタ回路と、
前記フィルタ回路によるフィルタ処理が適用された後の信号に基づいて、前記回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記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、
前記フィルタ回路は、前記取得手段が前記所定の周期で取得した電流値の個数以下の個数の電流値で表される信号から前記高調波成分を低減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、フィルタ回路は、取得手段が所定の周期で取得した電流値の個数以下の個数の電流値で表される信号から高調波成分を低減する。この結果、フィルタの次数が増大することなく高調波成分を低減することができる。即ち、コストが増大することなく高調波成分を低減することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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。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。
【手続補正１１】
【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。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
画像印刷装置３０１の内部には、シート収納トレイ３０２、３０４が設けられている。シート収納トレイ３０２、３０４には、それぞれ異なる種類の記録媒体を収納することができる。例えば、シート収納トレイ３０２にはＡ４サイズの普通紙が収納され、シート収納トレイ３０４にはＡ４サイズの厚紙が収納される。なお、記録媒体とは、画像形成装置によって画像が形成されるものであって、例えば、用紙、樹脂シート、布、ＯＨＰシート、ラベル等は記録媒体に含まれる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
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、例えば、ハーフブリッジ回路を有する構成であっても良い。また、ＰＷＭインバータが駆動電圧Ｖα及びＶβに応じた駆動電流ｉα及びｉβを生成して巻線に供給する周期は（以下、インバータ周期と称する）電流値取得器５１６が電流値を取得する周期に同期している。これは、電流値取得器５１６が取得した電流値に基づいて生成される駆動電圧Ｖα及びＶβによって、ＰＷＭインバータが駆動されるからである。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
次に、検出された駆動電流に含まれる高調波成分の信号を低減するために必要なフィルタの次数について説明する。本実施形態においては、高調波成分の信号が低減されるためには、該高調波成分の１周期で取得される（１周期に含まれる）すべての電流値のデータの平均値が演算される必要がある。具体的には、例えば、高調波成分の周期が１０００μｓであって電流値取得器が電流値を取得する周期が２５μＳである場合、該高調波成分の１周期で取得される電流値の個数は４０個である。したがって、この場合、周期が１０００μｓである高調波成分の信号が低減されるためには、フィルタの次数は４０次以上である必要がある。なお、本実施形態においては、高調波成分の１周期に含まれるすべての電流値のデータの平均値が演算されることによって高調波成分の信号が低減される構成としているが、これに限定されるものではない。例えば、高調波成分のｎ周期（ｎは正の整数）に含まれるすべての電流値のデータの平均値が演算される構成であっても良い。また、ｎ周期に含まれる電流値のデータすべてが用いられる構成でなくても良い。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】
図８に示すように、間引き制御器５１９は、電流値取得器５１６がサンプリング周期２５μｓで取得した全ての電流値のうちの一部のデータを、決定された間引き率に基づいて間引く。即ち、間引き制御器５１９は、間引き処理後の電流値のデータの時間間隔が例えば１００μｓとなるように間引き処理を行う。更に、間引き制御器５１９は、間引き処理後の電流値のデータをローパスフィルタ５１４に出力する。なお、データが間引かれないときの間引き率は０であり、間引き率が大きいほど間引かれるデータの個数は多くなる。この結果、電流値のデータは、見かけ上、サンプリング周期１００μｓで電流値取得器５１６によって取得され、ローパスフィルタ５１４に入力される状態となる。この場合、モータＡを回転速度３ｒｐｓで駆動する場合における、電気角周波数の３次成分の信号の１周期で取得される電流値の個数は以下の式を用いて求められる。
（１／４５０ｓ）／１００μｓ≒２２．２                                （１４）
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０５】
次に、Ｓ１０５において、モータ制御装置１５７は、決定された間引き率に基づいて電流値取得器５１６によって取得された電流値のデータの間引き処理を行い、間引かれた電流値のデータにフィルタ処理を施す。そして、モータ制御装置１５７は、フィルタ処理が施された電流値のデータに基づいて上述のベクトル制御を行う。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２１】
次に、検出された駆動電流に含まれる高調波成分の信号を低減するために必要なフィルタの次数について説明する。高調波成分の信号を低減するためには、該高調波成分の１周期に含まれるすべての電流値のデータの平均値を演算する必要がある。具体的には、例えば、高調波成分の周期が１０００μｓであって電流値取得器が電流値を取得する周期が２５μＳである場合、該高調波成分の１周期に含まれる電流値の個数は４０個である。したがって、この場合、周期が１０００μｓである高調波成分の信号を低減するためには、フィルタの次数は４０次以上である必要がある。なお、本実施形態においては、高調波成分の１周期に含まれるすべての電流値のデータの平均値を演算することによって高調波成分の信号を低減する構成としているが、これに限定されるものではない。例えば、高調波成分のｎ周期（ｎは正の整数）に含まれるすべての電流値のデータの平均値を演算する構成であっても良い。また、ｎ周期に含まれる電流値のデータすべてを用いる構成でなくても良い。
【手続補正１８】
【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】
2018050404.tif 000016
【手続補正１９】
【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】
2018050404.tif 000017
【手続補正２０】
【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】
2018050404.tif 000018
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2018050404.tif 000019