(57)【要約】【課題】  異なるタイミングで得られた第１相における電流値と第２相における電流値とに基づいてモータが制御されてしまう。【解決手段】  駆動電圧が０以上の値である場合、三角波搬送波の値が極小値となるタイミングで値をサンプリングし、三角波搬送波の値が極大値となるタイミングにおける電流値を予測する。また、駆動電圧が負の値である場合、三角波搬送波の値が極大値となるタイミングで値をサンプリングする。この結果、同じタイミングにおけるＡ相の電流値とＢ相の電流値とに基づいてモータを制御することができる。即ち、異なるタイミングで得られたＡ相における電流値とＢ相における電流値とに基づいてモータが制御されてしまうことを抑制することができる。【選択図】  図１０
2018102063.tif 000002
【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、
搬送波としての第１の三角波に基づいて生成された、第１レベルの信号と前記第１レベルと異なる第２レベルの信号とを有する第１のＰＷＭ信号によってオン動作、オフ動作が制御される第１の複数のスイッチング素子を有する第１駆動回路であって、ブリッジ接続された前記第１の複数のスイッチング素子を橋絡するように前記モータの第１相の巻線が接続された前記第１駆動回路を駆動する第１駆動手段と、
搬送波としての第２の三角波に基づいて生成された、第３レベルの信号と前記第３レベルと異なる第４レベルの信号とを有する第２のＰＷＭ信号によってオン動作、オフ動作が制御される第２の複数のスイッチング素子を有する第２駆動回路であって、ブリッジ接続された前記第２の複数のスイッチング素子を橋絡するように前記モータの第２相の巻線が接続された前記第２駆動回路を駆動する第２駆動手段と、
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前記回転位相との偏差が小さくなるように、前記第１相の巻線に流れる駆動電流と前記第２相の巻線に流れる駆動電流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、
前記第１の三角波と前記第２の三角波は同期されており、
前記第１駆動手段は、前記第１のＰＷＭ信号の周期に対する前記第１のＰＷＭ信号が第１レベルである第１期間の割合を表すデューティ比によって決まる検出タイミングにおいて前記第１相の巻線に流れる駆動電流の電流値を検出する第１検出手段を有し、
前記第２駆動手段は、前記第２のＰＷＭ信号の周期に対する前記第２のＰＷＭ信号が第３レベルである第３期間の割合を表すデューティ比によって決まる検出タイミングにおいて前記第２相の巻線に流れる駆動電流の電流値を検出する第２検出手段を有し、
前記第１検出手段は、前記デューティ比が所定値以上である場合は前記第１期間に前記電流値を検出し、前記デューティ比が前記所定値未満である場合は前記第１のＰＷＭ信号が第２レベルである第２期間に前記電流値を検出して出力し、
更に、前記第１検出手段は、前記第１期間に前記電流値を検出した場合は、前記第２期間において前記第１相の巻線に流れる駆動電流の電流値を、検出した電流値に基づいて予測して出力し、
前記第２検出手段は、前記デューティ比が所定値より大きい場合は前記第３期間に前記電流値を検出し、前記デューティ比が前記所定値より小さい場合は前記第２のＰＷＭ信号が第４レベルである第４期間に前記電流値を検出して出力し、
更に、前記第２検出手段は、前記第３期間に前記電流値を検出した場合は、前記第４期間において前記第２相の巻線に流れる駆動電流の電流値を、検出した電流値に基づいて予測して出力し、
前記位相決定手段は、前記第１検出手段から出力された電流値と前記第２検出手段から出力された電流値と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、前記第１検出手段から出力された電流値と前記第２検出手段から出力された電流値とに基づいて前記モータを制御することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
モータの回転子の目標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、
搬送波としての第１の三角波に基づいて生成された、第１レベルの信号と前記第１レベルと異なる第２レベルの信号とを有する第１のＰＷＭ信号によってオン動作、オフ動作が制御される第１の複数のスイッチング素子を有する第１駆動回路であって、ブリッジ接続された前記第１の複数のスイッチング素子を橋絡するように前記モータの第１相の巻線が接続された前記第１駆動回路を駆動する第１駆動手段と、
搬送波としての第２の三角波に基づいて生成された、第３レベルの信号と前記第３レベルと異なる第４レベルの信号とを有する第２のＰＷＭ信号によってオン動作、オフ動作が制御される第２の複数のスイッチング素子を有する第２駆動回路であって、ブリッジ接続された前記第２の複数のスイッチング素子を橋絡するように前記モータの第２相の巻線が接続された前記第２駆動回路を駆動する第２駆動手段と、
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、前記第１相の巻線に流れる駆動電流と前記第２相の巻線に流れる駆動電流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、
前記第１の三角波と前記第２の三角波は同期されており、
前記第１駆動手段は、前記第１のＰＷＭ信号の周期に対する前記第１のＰＷＭ信号が第１レベルである第１期間の割合を表すデューティ比によって決まる検出タイミングにおいて前記第１相の巻線に流れる駆動電流の電流値を検出する第１検出手段を有し、
前記第２駆動手段は、前記第２のＰＷＭ信号の周期に対する前記第２のＰＷＭ信号が第３レベルである第３期間の割合を表すデューティ比によって決まる検出タイミングにおいて前記第２相の巻線に流れる駆動電流の電流値を検出する第２検出手段を有し、
前記第１検出手段は、前記デューティ比が所定値以上である場合は前記第１期間に前記電流値を検出し、前記デューティ比が前記所定値未満である場合は前記第１のＰＷＭ信号が第２レベルである第２期間に前記電流値を検出して出力し、
更に、前記第１検出手段は、前記第１期間に前記電流値を検出した場合は、前記第２期間において前記第１相の巻線に流れる駆動電流の電流値を、検出した電流値に基づいて予測して出力し、
前記第２検出手段は、前記デューティ比が所定値より大きい場合は前記第３期間に前記電流値を検出し、前記デューティ比が前記所定値より小さい場合は前記第２のＰＷＭ信号が第４レベルである第４期間に前記電流値を検出して出力し、
更に、前記第２検出手段は、前記第３期間に前記電流値を検出した場合は、前記第４期間において前記第２相の巻線に流れる駆動電流の電流値を、検出した電流値に基づいて予測して出力し、
前記位相決定手段は、前記第１検出手段から出力された電流値と前記第２検出手段から出力された電流値と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、前記第１検出手段から出力された電流値と前記第２検出手段から出力された電流値とに基づいて前記モータを制御することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
前記第１駆動手段は、前記第１のＰＷＭ信号を生成する第１のＰＷＭ手段を有し、
前記第２駆動手段は、前記第２のＰＷＭ信号を生成する第２のＰＷＭ手段を有し、
前記制御手段は、
前記第１駆動回路を駆動する駆動電圧を生成する第１生成手段と、
前記第２駆動回路を駆動する駆動電圧を生成する第２生成手段と、
を有し、
前記第１のＰＷＭ手段は、前記第１生成手段によって生成された駆動電圧と前記第１の三角波との比較結果に基づいて前記第１のＰＷＭ信号を生成し、
前記第２のＰＷＭ手段は、前記第２生成手段によって生成された駆動電圧と前記第２の三角波との比較結果に基づいて前記第２のＰＷＭ信号を生成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検出手段は、前記第１期間に前記電流値を検出した場合は、前記第１のＰＷＭ信号のレベルが前記第１レベルと前記第２レベルとで切り替わった後に前記第１の三角波が最初に極値となるタイミングにおいて前記第１相の巻線に流れる駆動電流の電流値を、検出した電流値に基づいて予測して出力し、
前記第２検出手段は、前記第３期間に前記電流値を検出した場合は、前記第２のＰＷＭ信号のレベルが前記第３レベルと前記第４レベルとで切り替わった後に前記第２の三角波が最初に極値となるタイミングにおいて前記第２相の巻線に流れる駆動電流の電流値を、検出した電流値に基づいて予測して出力することを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記モータ制御装置は、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を有し、
前記第１検出手段は、前記第１期間に前記電流値を検出した場合は、前記第１のＰＷＭ信号のレベルが前記第１レベルと前記第２レベルとで切り替わった後に前記第１の三角波が最初に極値となるタイミングにおいて前記第１相の巻線に流れる駆動電流の電流値を、検出した電流値と前記位相決定手段によって決定された回転位相と前記速度決定手段によって決定された回転速度とに基づいて予測して出力し、
前記第２検出手段は、前記第３期間に前記電流値を検出した場合は、前記第２のＰＷＭ信号のレベルが前記第３レベルと前記第４レベルとで切り替わった後に前記第２の三角波が最初に極値となるタイミングにおいて前記第２相の巻線に流れる駆動電流の電流値を、検出した電流値と前記位相決定手段によって決定された回転位相と前記速度決定手段によって決定された回転速度とに基づいて予測して出力す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】
前記第１検出手段は、前記デューティ比が前記所定値より大きい場合は、前記第１のＰＷＭ信号が立ち上がった後に前記第１の三角波が最初に極値となるタイミングにおいて電流値を検出し、検出した電流値に基づいて、前記第１のＰＷＭ信号が立ち下がった後に前記第１の三角波が最初に極値となるタイミングにおいて前記第１相の巻線に流れる駆動電流の電流値を予測して出力し、前記デューティ比が前記所定値より小さい場合は、前記第１のＰＷＭ信号が立ち下がった後に前記第１の三角波が最初に極値となるタイミングにおいて電流値を検出して出力し、
前記第２検出手段は、前記デューティ比が前記所定値より大きい場合は、前記第２のＰＷＭ信号が立ち上がった後に前記第２の三角波が最初に極値となるタイミングにおいて電流値を検出し、検出した電流値に基づいて、前記第２のＰＷＭ信号が立ち下がった後に前記第２の三角波が最初に極値となるタイミングにおいて前記第２相の巻線に流れる駆動電流の電流値を予測して出力し、前記デューティ比が前記所定値より小さい場合は、前記第２のＰＷＭ信号が立ち下がった後に前記第２の三角波が最初に極値となるタイミングにおいて電流値を検出して出力する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】
前記制御手段は、
前記回転子の回転によって前記第１相の巻線に誘起される誘起電圧の値を、前記第１生成手段によって生成された駆動電圧と前記第１検出手段から出力された電流値とに基づいて決定する第１の誘起電圧決定手段と、
前記回転子の回転によって前記第２相の巻線に誘起される誘起電圧の値を、前記第２生成手段によって生成された駆動電圧と前記第２検出手段から出力された電流値とに基づいて決定する第２の誘起電圧決定手段と、
を有し、
前記位相決定手段は、前記第１の誘起電圧決定手段によって決定された誘起電圧の値と前記第２の誘起電圧決定手段によって決定された誘起電圧の値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】
前記第１駆動回路と前記第２駆動回路は、
第１のスイッチング素子の一端及び第２のスイッチング素子の一端が電源に接続されており、
前記第１のスイッチング素子の他端に第３のスイッチング素子の一端が直列に接続されており、
前記第２のスイッチング素子の他端に第４のスイッチング素子の一端が直列に接続されており、
前記第３のスイッチング素子の他端と前記第４のスイッチング素子の他端とに抵抗器が接続されており、
前記抵抗器は接地されており、
前記モータの巻線は、一端が前記第１のスイッチング素子と第３のスイッチング素子とを繋ぐ導線に接続され、他端が前記第２のスイッチング素子と第４のスイッチング素子とを繋ぐ導線に接続された回路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】
前記第１のＰＷＭ手段は、前記第１のＰＷＭ信号として、前記第１駆動回路における前記第１のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子とのオン動作、オフ動作を制御する第１の信号と、前記第１駆動回路における前記第２のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子とのオン動作、オフ動作を制御する第２の信号とを生成し、前記第１の信号が前記第１レベルである場合は、前記第２の信号は前記第２レベルであって、前記第１の信号が前記第２レベルである場合は、前記第２の信号は前記第１レベルであって、
前記第２のＰＷＭ手段は、前記第２のＰＷＭ信号として、前記第２駆動回路における前記第１のスイッチング素子と前記第４のスイッチング素子とのオン動作、オフ動作を制御する第３の信号と、前記第２駆動回路における前記第２のスイッチング素子と前記第３のスイッチング素子とのオン動作、オフ動作を制御する第４の信号とを生成し、前記第３の信号が前記第３レベルである場合は、前記第４の信号は前記第４レベルであって、前記第３の信号が前記第４レベルである場合は、前記第２の信号は前記第１レベルであることを特徴とする請求項８に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
前記第１の複数のスイッチング素子は、前記第１のＰＷＭ信号が前記第１レベルである場合は動作がオン状態となり、前記第１のＰＷＭ信号が前記第２レベルである場合は動作がオン状態となり、
前記第２の複数のスイッチング素子は、前記第２のＰＷＭ信号が前記第３レベルである場合は動作がオン状態となり、前記第２のＰＷＭ信号が前記第４レベルである場合は動作がオン状態とな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】
前記第１期間は前記第１の信号が前記第１レベルである期間であって、前記第２期間は前記第１の信号が前記第２レベルである期間であって、
前記第３期間は前記第３の信号が前記第３レベルである期間であって、前記第４期間は前記第３の信号が前記第４レベルである期間であることを特徴とする請求項１０に記載のモータ制御装置。
【請求項１２】
前記所定値は、５０％であ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の値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の値とを生成する位相制御手段と、
前記回転位相に基づいて、前記第１検出手段から出力された静止座標系における電流値と前記第２検出手段から出力された静止座標系における電流値とを前記回転座標系における電流値へと変換して出力する変換手段と、
前記位相制御手段から出力されたトルク電流成分の値と前記変換手段から出力されたトルク電流成分の値との偏差、及び、前記位相制御手段から出力された励磁電流成分の値と前記変換手段から出力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における駆動電圧を生成する電圧生成手段と、
前記電圧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前記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、
を有し、
前記第１駆動回路と前記第２駆動回路は、前記逆変換手段によって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１又は請求項１を引用する請求項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の値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の値とを生成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、前記第１検出手段から出力された静止座標系における電流値と前記第２検出手段から出力された静止座標系における電流値とを前記回転座標系の電流値へと変換して出力する変換手段と、
前記速度制御手段から出力されたトルク電流成分の値と前記変換手段から出力されたトルク電流成分の値との偏差、及び、前記速度制御手段から出力された励磁電流成分の値と前記変換手段から出力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における駆動電圧を生成する電圧生成手段と、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電圧生成手段と、
前記電圧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前記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、
を有し、
前記第１駆動回路と前記第２駆動回路は、前記逆変換手段によって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２又は請求項２を引用する請求項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１５】
シートを搬送する搬送ローラと、
前記搬送ローラを駆動するモータと、
請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
を有し、
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１６】
請求項１５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１７】
請求項１６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１８】
請求項１５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１９】
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１４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。
【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】
ベクトル制御では、回転子の回転位相を決定する構成が必要となる。特許文献１では、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、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。そして、各相の巻線に発生する誘起電圧に基づいて回転子の回転位相を決定し、決定された回転位相に基づいてモータの駆動を制御する、という構成が述べられている。
【０００４】
以下に、モータの各相の巻線に流れる駆動電流の電流値を検出する方法を説明する。なお、モータは第１相の巻線と第２相の巻線とを有する構成とする。以下の説明においては、第１相における電流値の検出方法について説明するが、第２相についても同様の構成である。
【０００５】
図１５は、モータ駆動回路５０の構成の例を示す図である。図１５に示すように、モータ駆動回路５０は、スイッチング素子としてのＦＥＴ  Ｑ１〜Ｑ４及びモータの巻線Ｌ１等を有する。具体的には、ＦＥＴ  Ｑ１〜Ｑ４はＨブリッジ回路を構成し、巻線Ｌ１は、ＦＥＴ  Ｑ１とＱ３との接続点とＦＥＴ  Ｑ２とＱ４との接続点とを繋ぐように接続されている。また、ＦＥＴ  Ｑ１及びＱ２のドレイン端子は２４Ｖの電源端子に接続され、ＦＥＴ  Ｑ３及びＱ４のソース端子は、抵抗器２００の一端に接続される。更に、抵抗器２００の他端はグラウンド（ＧＮＤ）に接続される。即ち、抵抗器は接地されている。なお、モータ駆動回路はモータの第１相及び第２相それぞれに対応して設けられており、モータ駆動回路の駆動は相毎に独立に行われているものとする。モータの制御は、第１相において検出された電流値と第２相において検出された電流値とに基づいて行われる。
【０００６】
ＦＥＴ  Ｑ１及びＱ４はＰＷＭ信号であるＰＷＭ＋によって駆動され、ＦＥＴ  Ｑ２及びＱ３はＰＷＭ信号であるＰＷＭ−によって駆動される。なお、ＰＷＭ＋とＰＷＭ−は互いに逆位相の関係にある。即ち、ＰＷＭ＋が‘Ｈ（ハイレベル）’である場合は、ＰＷＭ−は‘Ｌ（ローレベル）’である。また、ＰＷＭ−が‘Ｈ’である場合は、ＰＷＭ＋は‘Ｌ’である。なお、ＰＷＭ信号が‘Ｈ’である場合はＦＥＴの動作はオン状態となり、ＰＷＭ信号が‘Ｌ’である場合はＦＥＴの動作はオフ状態となる。
【０００７】
次に、図１６を用いて、モータ駆動回路５０の動作を説明する。
【０００８】
図１６は、ＰＷＭ＋、ＰＷＭ−及び巻線Ｌ１に流れる駆動電流の電流値Ｉの関係を示すタイムチャートである。
【０００９】
図１６において、期間Ｔ１は、巻線Ｌ１に流れる駆動電流Ｉが正、即ち、図１５に示す矢印の方向に駆動電流Ｉが流れる期間である。また、期間Ｔ２は、巻線Ｌ１に流れる駆動電流Ｉが負、即ち、図１５に示す矢印と逆方向に駆動電流Ｉが流れる期間である。
【００１０】
期間Ｔ１において、ＰＷＭ＋が‘Ｈ（ハイレベル）’である場合は、電源、ＦＥＴ  Ｑ１、巻線Ｌ１、ＦＥＴ  Ｑ４、ＧＮＤの順に駆動電流が流れる。その後、ＰＷＭ＋が‘Ｌ（ローレベル）’になると、巻線Ｌ１には、電流の変化を阻止する方向に誘導起電力が生じる。この結果、ＧＮＤ、ＦＥＴ  Ｑ３、巻線Ｌ１、ＦＥＴ  Ｑ２、電源の順に駆動電流が流れる。また、期間Ｔ２において、ＰＷＭ＋が‘Ｌ’である場合は、電源、ＦＥＴ  Ｑ２、巻線Ｌ１、ＦＥＴ  Ｑ３、ＧＮＤの順に駆動電流が流れる。その後、ＰＷＭ＋が‘Ｈ’になると、巻線Ｌ１には、電流の変化を阻止する方向に誘導起電力が生じる。この結果、ＧＮＤ、ＦＥＴ  Ｑ４、巻線Ｌ１、ＦＥＴ  Ｑ１、電源の順に駆動電流が流れる。
【００１１】
電流値Ｉは、抵抗器２００にかかる電圧Ｖｓｎｓに基づいて検出される。しかしながら、前述したように、期間Ｔ１において、ＰＷＭ＋が‘Ｈ’である場合は、電源１、ＦＥＴ  Ｑ１、巻線Ｌ１、ＦＥＴ  Ｑ４、ＧＮＤの順に駆動電流が流れる。また、期間Ｔ１において、ＰＷＭ＋が‘Ｌ’である場合は、ＧＮＤ、ＦＥＴ  Ｑ３、巻線Ｌ１、ＦＥＴ  Ｑ２、電源１の順に駆動電流が流れる。即ち、期間Ｔ１において、駆動電流が電源側からＧＮＤへ向かう方向に流れる場合と、駆動電流がＧＮＤから電源側へ向かう方向に流れる場合とがある。なお、期間Ｔ２についても同様である。したがって、図１５に示す位置に抵抗器を設け、該抵抗器の両端の電圧Ｖｓｎｓに基づいて駆動電流Ｉを検出すると、駆動電流Ｉが正であるか負であるかを正確に判定できない。即ち、駆動電流が流れる方向を正確に判定できない。
【００１２】
特許文献２においては、抵抗器がモータ駆動回路とグラウンドとの間に設けられている。また、抵抗器の両端電圧Ｖｓｎｓの極性を切り替える切替手段が設けられ、前記切替手段は、ＰＷＭ信号に応じてＶｓｎｓの極性の切り替えを行う、という構成が述べられている。
【００１３】
前記特許文献２において述べられている構成においては、ＰＷＭ＋の‘Ｈ’と‘Ｌ’とを切り替える時間間隔が短いことによって、スイッチング素子がＰＷＭ＋の‘Ｈ’と‘Ｌ’との切り替えに応答出来ない場合が考えられる。この場合、Ｖｓｎｓの極性を切り替える必要が無いにもかかわらずＶｓｎｓの極性を切り替えてしまい、巻線に流れる駆動電流の方向を誤って判定してしまう可能性がある。
【００１４】
そこで、本出願人は、ＰＷＭ＋が‘Ｈ’である期間（ハイ期間）と‘Ｌ’である期間（ロー期間）のうち、期間が長い方における電流値を検出する構成が提案している。具体的には、例えば、ＤＵＴＹ比（ＰＷＭ＋の１周期に対するハイ期間の割合）が５０％以上の場合はハイ期間の電流値を検出し、ＤＵＴＹ比が５０％未満の場合はロー期間の電流値を検出する。このような構成を用いることによって、巻線に流れる駆動電流の方向を誤って判定してしまうことを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特表２０１２−５０９０５６号公報
【特許文献２】特開平８−９９６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
期間が長い方における電流値を検出する構成を用いると、ハイ期間に電流値が検出される場合とロー期間に電流値が検出される場合とがある。前述したように、モータ駆動回路の駆動は相毎に独立に行われているため、期間が長い方における電流値を検出する構成を用いると、例えば、モータの第１相ではハイ期間に電流値が検出され、モータの第２相ではロー期間に電流値が検出される可能性がある。即ち、モータの第１相において電流値が検出されるタイミングとモータの第２相において電流値が検出されるタイミングとが異なってしまう可能性がある。この結果、異なるタイミングで得られた第１相における電流値と第２相における電流値とに基づいてモータが制御されてしまう。
【００１７】
上記課題に鑑み、本発明は、異なるタイミングで得られた第１相における電流値と第２相における電流値とに基づいてモータが制御されてしまう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】
【００１８】
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、
搬送波としての第１の三角波に基づいて生成された、第１レベルの信号と前記第１レベルと異なる第２レベルの信号とを有する第１のＰＷＭ信号によってオン動作、オフ動作が制御される第１の複数のスイッチング素子を有する第１駆動回路であって、ブリッジ接続された前記第１の複数のスイッチング素子を橋絡するように前記モータの第１相の巻線が接続された前記第１駆動回路を駆動する第１駆動手段と、
搬送波としての第２の三角波に基づいて生成された、第３レベルの信号と前記第３レベルと異なる第４レベルの信号とを有する第２のＰＷＭ信号によってオン動作、オフ動作が制御される第２の複数のスイッチング素子を有する第２駆動回路であって、ブリッジ接続された前記第２の複数のスイッチング素子を橋絡するように前記モータの第２相の巻線が接続された前記第２駆動回路を駆動する第２駆動手段と、
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前記回転位相との偏差が小さくなるように、前記第１相の巻線に流れる駆動電流と前記第２相の巻線に流れる駆動電流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、
前記第１の三角波と前記第２の三角波は同期されており、
前記第１駆動手段は、前記第１のＰＷＭ信号の周期に対する前記第１のＰＷＭ信号が第１レベルである第１期間の割合を表すデューティ比によって決まる検出タイミングにおいて前記第１相の巻線に流れる駆動電流の電流値を検出する第１検出手段を有し、
前記第２駆動手段は、前記第２のＰＷＭ信号の周期に対する前記第２のＰＷＭ信号が第３レベルである第３期間の割合を表すデューティ比によって決まる検出タイミングにおいて前記第２相の巻線に流れる駆動電流の電流値を検出する第２検出手段を有し、
前記第１検出手段は、前記デューティ比が所定値以上である場合は前記第１期間に前記電流値を検出し、前記デューティ比が前記所定値未満である場合は前記第１のＰＷＭ信号が第２レベルである第２期間に前記電流値を検出して出力し、
更に、前記第１検出手段は、前記第１期間に前記電流値を検出した場合は、前記第２期間において前記第１相の巻線に流れる駆動電流の電流値を、検出した電流値に基づいて予測して出力し、
前記第２検出手段は、前記デューティ比が所定値より大きい場合は前記第３期間に前記電流値を検出し、前記デューティ比が前記所定値より小さい場合は前記第２のＰＷＭ信号が第４レベルである第４期間に前記電流値を検出して出力し、
更に、前記第２検出手段は、前記第３期間に前記電流値を検出した場合は、前記第４期間において前記第２相の巻線に流れる駆動電流の電流値を、検出した電流値に基づいて予測して出力し、
前記位相決定手段は、前記第１検出手段から出力された電流値と前記第２検出手段から出力された電流値と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、前記第１検出手段から出力された電流値と前記第２検出手段から出力された電流値とに基づいて前記モータを制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、異なるタイミングで得られた第１相における電流値と第２相における電流値とに基づいてモータが制御されてしまうことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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】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】第１実施形態に係るモータ駆動部１５８の構成を示すブロック図である。
【図６】ＰＷＭ生成器がＰＷＭ信号を生成する構成を説明する図である。
【図７】ＰＷＭ生成器がＰＷＭ信号を生成する方法を説明する図である。
【図８】第１実施形態に係る駆動電圧信号、三角波搬送波、ＰＷＭ＋及びサンプリングタイミングを示す図である。
【図９】従来の電流検出方法による各相の駆動電圧信号、三角波搬送波、ＰＷＭ＋及びサンプリングタイミングを示す図である。
【図１０】第１実施形態に係る各相の駆動電圧信号、三角波搬送波、ＰＷＭ＋及びサンプリングタイミングを示す図である。
【図１１】第１実施形態に係るモータ制御装置が電流値を検出する方法を説明するフローチャートである。
【図１２】第２実施形態に係る各相の駆動電圧信号、三角波搬送波、ＰＷＭ＋及びサンプリングタイミングを示す図である。
【図１３】第２実施形態に係るモータ制御装置が電流値を検出する方法を説明するフローチャートである。
【図１４】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１５】モータの巻線に駆動電流を供給するモータ駆動回路の構成を示す図である。
【図１６】ＰＷＭ＋、ＰＷＭ−及び巻線Ｌ１に流れる駆動電流の電流値Ｉの関係を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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等にも用いられる。
【００２２】
〔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。
【００２３】
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は、原稿給送装置２０１、読取装置２０２及び画像形成装置本体３０１を有する。
【００２４】
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。
【００２５】
また、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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
図２は、画像形成装置１００の制御構成の例を示すブロック図である。システムコントローラ１５１は、図２に示すように、ＣＰＵ１５１ａ、ＲＯＭ１５１ｂ、ＲＡＭ１５１ｃを備えている。また、システムコントローラ１５１は、画像処理部１１２、操作部１５２、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１５３、高圧制御部１５５、モータ制御装置６００、センサ類１５９、ＡＣドライバ１６０と接続されている。システムコントローラ１５１は、接続された各ユニットとの間でデータやコマンドの送受信をすることが可能である。
【００３５】
ＣＰＵ１５１ａは、ＲＯＭ１５１ｂに記憶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。
【００３６】
ＲＡＭ１５１ｃは記憶デバイスである。ＲＡＭ１５１ｃには、例えば、高圧制御部１５５に対する設定値、モータ制御装置６００に対する指令値及び操作部１５２から受信される情報等の各種データが記憶される。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
モータ制御装置６００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。
【００４０】
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、使用されている紙種に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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
［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、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。
【００４４】
まず、図３及び図４を用いて、本実施形態におけるモータ制御装置６００がベクトル制御を行う方法について説明する。
【００４５】
図３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３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軸に直交する）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。
【００４６】
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。
【００４７】
図４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６００の構成の例を示すブロック図である。本実施形態におけるモータ制御装置６００は、ベクトル制御を用いてモータを制御するモータ制御部１５７及びモータの巻線に駆動電流を供給してモータを駆動させるモータ駆動部１５８によって構成されている。
【００４８】
モータ制御部１５７は、ベクトル制御を行う回路として、位相制御器５０２、電流制御器５０３、座標逆変換器５０５、座標変換器５１１等を有する。座標変換器５１１は、モータ５０９のＡ相及びＢ相の巻線に流れる駆動電流に対応する電流ベクトルを、α軸及びβ軸で表される静止座標系から、ｑ軸及びｄ軸で表される回転座標系に座標変換する。この結果、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。モータ制御部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。
【００４９】
ＣＰＵ１５１ａは、モータ制御装置６００にｅｎａｂｌｅ信号‘Ｈ’を出力することにより、モータ制御装置６００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。即ち、モータ制御部１５７及びモータ駆動部１５８の稼働が開始する。ｅｎａｂｌｅ信号とは、モータ制御装置６００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６００の稼働を禁止する。即ち、モータ制御装置６００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６００の稼働を許可して、モータ制御装置６００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。
【００５０】
モータ制御部１５７は、モータ５０９の回転子４０２の回転位相θを後述する方法により決定し、その決定結果に基づいてベクトル制御を行う。ＣＰＵ１５１ａは、モータ５０９の回転子４０２の目標位相を表す指令位相θ＿ｒｅｆを生成し、所定の時間周期で指令位相θ＿ｒｅｆをモータ制御部１５７へ出力する。
【００５１】
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。
【００５２】
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及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成して出力する。具体的には、位相制御器５０２は、Ｐ制御、Ｉ制御、Ｄ制御に基づいて減算器１０１から出力された偏差が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、例えば、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。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。
【００５３】
モータ５０９のＡ相及びＢ相の巻線に流れる駆動電流は、モータ駆動部１５８によって後述する方法により検出される。モータ駆動部１５８によって検出された駆動電流の電流値は、静止座標系における電流値ｉα及びｉβとして、図４に示す電流ベクトルの位相θｅを用いて次式によって表される。なお、電流ベクトルの位相θｅは、α軸と電流ベクトルとの成す角度と定義される。また、Ｉは電流ベクトルの大きさを示す。
ｉα＝Ｉ＊ｃｏｓθｅ                                                （１）
ｉβ＝Ｉ＊ｓｉｎθｅ                                                （２）
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。
【００５４】
座標変換器５１１は、次式によって、電流値ｉα及びｉβを回転座標系におけるｑ軸電流の電流値ｉｑ及びｄ軸電流の電流値ｉｄに座標変換する。
ｉｄ＝  ｃｏｓθ＊ｉα＋ｓｉｎθ＊ｉβ                              （３）
ｉｑ＝−ｓｉｎθ＊ｉα＋ｃｏｓθ＊ｉβ                              （４）
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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）
【００５９】
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、ＰＷＭインバータ５０６及び電流値生成器５３０に出力する。電流値生成器５３０については後述する。
【００６０】
ＰＷＭインバータ５０６は、フルブリッジ回路（モータ駆動回路）を有している。なお、フルブリッジ回路（モータ駆動回路）は、図１５において説明したモータ駆動回路５０と同様の構成である。なお、図１５においては、巻線Ｌ１は、実際には、モータ５０９に設けられている巻線である。即ち、巻線Ｌ１はモータ制御装置６００の外部に設けられている。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。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。
【００６１】
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）
【００６２】
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６００に設けられたメモリ（不図示）等に予め格納されている。
【００６３】
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。
【００６４】
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）
【００６５】
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。
【００６６】
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、速度決定器５１４及び電流値生成器５３０に入力される。
【００６７】
速度決定器５１４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。なお、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】
そして、速度決定器５１４は、回転速度ωを電流値生成器５３０に出力する。なお、本実施形態においては、速度決定器５１４は、式（１０）に基づく演算を行うことによって回転速度ωを決定したが、この限りではない。例えば、回転位相θと回転速度ω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。
【００６９】
その後、モータ制御装置６００は前述の制御を繰り返し行う。
【００７０】
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。
【００７１】
［モータ駆動部］
以上のように、モータの駆動制御においては、巻線に流れる駆動電流の電流値を検出し、検出した電流値に基づいて巻線に流れる駆動電流を制御する。即ち、モータの駆動制御においては、巻線に流れる駆動電流の電流値を検出する構成、及び、駆動電流を巻線に供給する構成が必要となる。
【００７２】
図５は、本実施形態におけるモータ駆動部１５８の構成の例を示す図である。図５に示すように、モータ駆動部１５８は、Ａ相におけるＰＷＭインバータ５０６ａ、Ａ／Ｄ変換器５１０ａ、電流値生成器５３０ａを有する。また、モータ駆動部１５８は、Ｂ相におけるＰＷＭインバータ５０６ｂ、Ａ／Ｄ変換器５１０ｂ、電流値生成器５３０ｂを有する。なお、図３に示すＰＷＭインバータ５０６にはＰＷＭインバータ５０６ａとＰＷＭインバータ５０６ｂとが含まれる。また、図３に示すＡ／Ｄ変換器５１０にはＡ／Ｄ変換器５１０ａとＡ／Ｄ変換器５１０ｂとが含まれる。更に、図３に示す電流値生成器５３０には電流値生成器５３０ａと電流値生成器５３０ｂとが含まれる。このように、ＰＷＭインバータ、Ａ／Ｄ変換器及び電流値生成器はモータ５０９のＡ相とＢ相それぞれに対応して設けられており、相毎に独立に駆動される。なお、ＰＷＭインバータ５０６ａの構成とＰＷＭインバータ５０６ｂの構成は同じ構成であるため、図５においては、ＰＷＭインバータ５０６ａの具体的構成を示している。ＰＷＭインバータ５０６ａは、モータ駆動回路５０ａ、モータ駆動回路５０ａに設けられた複数のＦＥＴのオン動作／オフ動作を制御するＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ生成器２０３、抵抗器２００の両端の電圧信号を増幅する増幅器３００を有する。
【００７３】
また、図５に示すように、モータ制御部１５７は、Ａ相の巻線に発生する誘起電圧の値を決定する誘起電圧決定器５１２ａとＢ相の巻線に発生する誘起電圧の値を決定する誘起電圧決定器５１２ｂとを有する。なお、図３に示す誘起電圧決定器５１２には誘起電圧決定器５１２ａと誘起電圧決定器５１２ｂとが含まれる。
【００７４】
以下に、モータ駆動部１５８がＡ相の巻線に駆動電流を供給する方法、及び、モータ駆動部１５８がＡ相の巻線に流れる駆動電流の電流値を検出する方法について説明する。なお、Ｂ相については、Ａ相と同様の構成であるため説明を省略する。また、図１５及び図１６において説明した内容と同様の部分については、説明を省略する。
【００７５】
＜駆動電流を供給する方法＞
まず、モータ駆動部１５８が巻線に駆動電流を供給する方法について説明する。
【００７６】
図６は、本実施形態におけるＰＷＭ生成器２０３がＰＷＭ信号を生成する構成を説明する図である。図６に示すように、本実施形態におけるＰＷＭ生成器２０３は、変調波と搬送波とを比較する比較器２０３ａを有する。ＰＷＭ生成器２０３は、比較器２０３ａを用いて変調波と搬送波とを比較することによってＰＷＭ信号を生成している。なお、本実施形態においては、ＰＷＭ生成器２０３が所定の周波数の三角波搬送波を生成しているものとする。また、該三角波搬送波の値が極小値となるタイミングから次に極小値となるタイミングまでの期間を一周期とした場合に、該三角波搬送波の波形は、１周期において該三角波搬送波の値が極大値となるタイミングを基準として線対称となるような波形とする。また、Ａ相における三角波搬送波とＢ相における三角波搬送波は同期されているものとする。
【００７７】
図７は、ＰＷＭ生成器２０３がＰＷＭ信号を生成する方法を説明する図である。以下に、図５乃至図７を用いて、ＰＷＭ生成器２０３がＰＷＭ信号を生成する方法を説明する。
【００７８】
図５に示すように、モータ制御部１５７から出力された駆動電圧Ｖαは、ＰＷＭ生成器２０３に入力される。ＰＷＭ生成器２０３は、比較器２０３ａを用いて変調波としての駆動電圧Ｖαと三角波搬送波とを比較し、駆動電圧Ｖαが三角波搬送波よりも大きい期間（ハイ期間）は‘Ｈ’、駆動電圧Ｖαが三角波搬送波よりも小さい期間（ロー期間）は‘Ｌ’としてＰＷＭ＋を生成する。また、ＰＷＭ生成器２０３は、ＰＷＭ＋の位相を反転させたＰＷＭ−を生成する。
【００７９】
図５に示すように、ＰＷＭ生成器２０３は、ＰＷＭ＋をＦＥＴ  Ｑ１及びＱ４に出力し、ＰＷＭ−をＦＥＴ  Ｑ２及びＱ３に出力する。ＦＥＴ  Ｑ１乃至Ｑ４は、ＰＷＭ＋とＰＷＭ−によって、オン動作／オフ動作が制御される。この結果、Ａ相の巻線Ｌ１に供給する駆動電流の大きさ及び向きを制御することができる。
【００８０】
本実施形態においては、駆動電圧が２４Ｖである場合はデューティ比が１００％、駆動電圧が０Ｖである場合はデューティ比が５０％、駆動電圧が−２４Ｖである場合はデューティ比が０％に対応する。即ち、本実施形態においては、駆動電圧ＶαはＰＷＭ＋のデューティ比に対応する値である。なお、本実施形態においては、ＰＷＭ＋の周期に対するハイ期間の割合をデューティ比と定義するが、ＰＷＭ＋の周期に対するロー期間の割合をデューティ比と定義しても良い。
【００８１】
＜電流検出方法＞
次に、モータ駆動部１５８が巻線に流れる駆動電流の電流値を検出する方法について説明する。
【００８２】
前述したように、巻線に流れる駆動電流は抵抗器２００にかかる電圧Ｖｓｎｓに基づいて検出される。増幅器３００は、電圧Ｖｓｎｓの信号を増幅してＡ／Ｄ変換器５１０ａに出力する。Ａ／Ｄ変換器５１０ａは、電圧Ｖｓｎｓをアナログ値からデジタル値へと変換して、電流値生成器５３０ａに出力する。また、電流値生成器５３０ａには、モータ制御部１５７から出力される駆動電圧Ｖα及びＰＷＭ生成器２０３から出力される三角波搬送波の情報としての周波数及び位相の情報が入力される。
【００８３】
電流値生成器５３０ａは、三角波搬送波の情報と駆動電圧とに基づいて、Ａ／Ｄ変換器５１０ａから出力されるデジタル値をサンプリング（検出）する。具体的には、駆動電圧Ｖαが負（デューティ比が５０％未満）の場合はロー期間にデジタル値をサンプリングする。より具体的には、ＰＷＭ生成器２０３によって生成されたＰＷＭ＋が立ち下がった（‘Ｈ’から‘Ｌ’に切り替わった）後に三角波搬送波が最初に極値となるタイミングでデジタル値をサンプリングする。また、駆動電圧が０Ｖ以上（デューティ比が５０％以上）の場合は、ハイ期間にデジタル値をサンプリングする。より具体的には、ＰＷＭ生成器２０３によって生成されたＰＷＭ＋が立ち上がった（‘Ｌ’から‘Ｈ’に切り替わった）後に三角搬送波が最初に極値となるタイミングでデジタル値をサンプリングする。このように、三角波搬送波が極値となるタイミングでデジタル値をサンプリングすることによって、ＰＷＭ信号が立ち上がる又は立ち下がるタイミングにおいてデジタル値をサンプリングすることを防止することが出来る。この結果、ＰＷＭ信号が立ち上がる又は立ち下がる際にスイッチング素子がスイッチングすることに起因して発生するノイズがサンプリングした値に含まれることを抑制することができる。
【００８４】
以上のように、デジタル値をサンプリングするタイミング（以下、サンプリングタイミングと称する）は駆動電圧Ｖαの値に基づいて決定される。
【００８５】
電流値生成器５３０ａは、サンプリングした値がハイ期間にサンプリングした値である場合は、値の極性を反転させない。また、電流値生成器５３０ａは、サンプリングした値がロー期間にサンプリングした値である場合は、値の極性を反転させる。
【００８６】
図８は、駆動電圧信号、三角波搬送波、ＰＷＭ＋及びサンプリングタイミングを示す図である。なお、図８に示す黒丸は、駆動電圧の値が決定されるタイミングを示しており、駆動電圧の値が決定される周期とＰＷＭ信号の周期は同期している。また、図８に示す黒塗りの逆三角形は、電流値生成器５３０ａのサンプリングタイミングを示している。前述したように、サンプリングタイミングは駆動電圧Ｖαの値に基づいて決定される。
【００８７】
図８（ａ）は、駆動電圧Ｖαが０Ｖ以上（デューティ比が５０％以上）の場合におけるサンプリングタイミングを示す図である。図８（ａ）に示すように、駆動電圧が０Ｖ以上である場合は、三角波搬送波の値が極小値となるタイミングで値をサンプリングする。
【００８８】
図８（ｂ）は、駆動電圧Ｖαが負（デューティ比が５０％未満）の場合におけるサンプリングタイミングを示す図である。図８（ｂ）に示すように、駆動電圧が負である場合は、三角波搬送波の値が極大値となるタイミングで値をサンプリングする。
【００８９】
図８（ｃ）は、駆動電圧Ｖαが正の値から負の値へ又は負の値から正の値へと変化する場合におけるサンプリングタイミングを示す図である。図８（ｃ）に示すように、駆動電圧Ｖαが正の値から負の値へと変化する場合、サンプリングタイミングが、三角波搬送波の値が極小値となるタイミングから三角波搬送波の値が極大値となるタイミングに変わる。また、駆動電圧Ｖαが負の値から正の値へと変化する場合、サンプリングタイミングが、三角波搬送波の値が極大値となるタイミングから三角波搬送波の値が極小値となるタイミングに変わる。
【００９０】
このように、駆動電圧Ｖαの値に応じてサンプリングタイミングを変えると、一定の周期で値をサンプリングすることができなくなってしまう。
【００９１】
図９は、従来の電流検出方法による各相の駆動電圧信号、三角波搬送波、ＰＷＭ＋及びサンプリングタイミングを示す図である。前述したように、Ａ相のモータ駆動回路とＢ相のモータ駆動回路とは、それぞれ独立に駆動される。駆動電圧の値に応じて値をサンプリングするタイミングを変えると、図９に示すように、Ａ相におけるサンプリングタイミングとＢ相におけるサンプリングタイミングとが一致しない場合がある。この場合、異なるタイミングで得られたＡ相の値とＢ相の値とに基づいてモータが制御されてしまう。
【００９２】
そこで、本実施形態では、以下の構成を用いることによって、異なるタイミングで得られたＡ相の値とＢ相の値とに基づいてモータが制御されてしまうことを抑制する。
【００９３】
＜電流値の予測＞
図１０は、本実施形態における各相の駆動電圧信号、三角波搬送波、ＰＷＭ＋及びサンプリングタイミングを示す図である。なお、図１０に示す白抜きの逆三角形のタイミングにおける電流値は、予測された電流値である。
【００９４】
図１０に示すように、駆動電圧Ｖαが０以上の値である場合、電流値生成器５３０ａは、三角波搬送波の値が極小値となるタイミングで値をサンプリングし、サンプリングした値に基づいて電流値を生成する。更に、電流値生成器５３０ａは、生成した電流値に基づいて、サンプリングを行ったタイミングから三角波搬送波の半周期Δｔが経過したタイミング、即ち、三角波搬送波の値が極大値となるタイミングにおける電流値を予測する。電流値生成器５３０ａは、予測した電流値を電流値ｉαとして出力する。
【００９５】
また、図１０に示すように、駆動電圧Ｖαが負の値である場合、電流値生成器５３０は、三角波搬送波の値が極大値となるタイミングで値をサンプリングする。その後、電流値生成器５３０ａは、サンプリングした値に基づいて電流値を生成する。電流値生成器５３０ａは、電流値を予測せず、生成した電流値を電流値ｉαとして出力する。
【００９６】
次に、電流値を予測する方法について説明する。本実施形態においては、モータの回転子が一定速度で回転しているものとする。即ち、モータの巻線に流れる駆動電流は正弦波状に変化するものとし、サンプリングした電流値を正弦波近似することによって電流値を予測する構成とするが、この限りではない。例えば、モータの巻線に流れる駆動電流の波形に応じて、直線近似を用いる等の構成であっても良い。なお、図８及び図１０においては、本実施形態の説明を行うため、便宜上、モータの巻線に流れる駆動電流が正弦波状に変化していない場合における図を示してある。
【００９７】
図５に示すように、電流値生成器５３０ａには、位相決定器５１３から出力される回転位相θ、速度決定器５１４から出力される回転速度ωが入力される。
【００９８】
電流値生成器５３０ａは、三角波搬送波が極小となる時刻ｔ０において検出された電流値ｉ（ｔ０）、電流値ｉ（ｔ０）に基づいて決定された回転位相θ（ｔ０）及び回転位相θ（ｔ０）に基づいて決定された回転速度ω（ｔ０）に基づいて、電流値を予測する。
【００９９】
具体的には、電流値生成器５３０ａは、以下の式（１１）を用いて正弦波近似する際の正弦波の振幅Ａを算出する。
Ａ＝ｉ（ｔ０）／ｃｏｓθ（ｔ０）                                      （１１）
【０１００】
また、電流値生成器５３０ａは、以下の式（１２）を用いて制御タイミング（時刻ｔ＋Δｔ）における回転子の回転位相θ（ｔ０＋Δｔ）を算出する。
θ（ｔ０＋Δｔ）＝θ（ｔ０）＋ω（ｔ０）＊Δｔ                        （１２）
【０１０１】
更に、電流値生成器５３０ａは、以下の式（１３）を用いて時刻ｔ＋Δｔにおける電流値ｉ（ｔ＋ｔ０）を算出する。
ｉ（ｔ０＋Δｔ）＝Ａ＊ｃｏｓθ（ｔ０＋Δｔ）                          （１３）
【０１０２】
電流値生成器５３０ａは、以上のようにして、制御タイミングにおける電流値ｉ（ｔ＋ｔ０）を予測する。
【０１０３】
図１１は、本実施形態におけるモータ制御装置６００が電流値を検出する方法を説明するフローチャートである。以下、図１１を用いて、本実施形態におけるモータ制御装置６００が電流値を検出する方法を説明する。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６００によって実行される。なお、図１１に示すフローチャートは、Ａ相についてのフローチャートであるが、Ｂ相についても同様の処理が行われる。
【０１０４】
まず、Ｓ１００１において、ＣＰＵ１５１ａからモータ制御装置６００にｅｎａｂｌｅ信号‘Ｈ’が出力されると、モータ制御装置６００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。
【０１０５】
次に、Ｓ１００２において、時刻ｔ０における駆動電圧Ｖαが０以上の値である場合は、Ｓ１００３において、電流値生成器５３０ａは、時刻ｔ０で値をサンプリングし、該サンプリングした値に基づいて電流値ｉα（ｔ０）を生成する。
【０１０６】
その後、Ｓ１００４において、電流値生成器５３０ａは、前述した方法で電流値ｉα（ｔ０＋Δｔ）を予測する。
【０１０７】
そして、Ｓ１００５において、電流値生成器５３０ａは、Ｓ１００４において予測した電流値ｉα（ｔ０＋Δｔ）を電流値ｉαとしてモータ制御部１５７に出力する。
【０１０８】
また、Ｓ１００２において、時刻ｔ０におけるＡ相の駆動電圧Ｖαが負の値である場合は、Ｓ１００６において、電流値生成器５３０ａは、時刻ｔ０＋Δｔで値をサンプリングし、該サンプリングした値に基づいて電流値ｉα（ｔ０＋Δｔ）を生成する。
【０１０９】
そして、Ｓ１００５において、電流値生成器５３０ａは、Ｓ１００６において生成した電流値ｉα（ｔ０＋Δｔ）を電流値ｉαとしてモータ制御部１５７に出力する。
【０１１０】
以降、ＣＰＵ１５１ａがモータ制御装置６００にｅｎａｂｌｅ信号‘Ｌ’を出力するまで、モータ制御装置６００は前述した制御を繰り返し行い、モータ５０９を制御する。
【０１１１】
以上のように、本実施形態では、駆動電圧が０以上の値である場合、三角波搬送波の値が極小値となるタイミングで値をサンプリングし、サンプリングした値に基づいて電流値を生成する。更に、生成した電流値に基づいて、サンプリングを行ったタイミングから三角波搬送波の半周期Δｔが経過したタイミング、即ち、三角波搬送波の値が極大値となるタイミングにおける電流値を予測する。そして、モータ制御部１５７は、予測された電流値に基づいてモータの制御を行う。また、駆動電圧が負の値である場合、三角波搬送波の値が極大値となるタイミングで値をサンプリングし、サンプリングした値に基づいて電流値を生成する。そして、モータ制御部１５７は、サンプリングされた電流値に基づいてモータの制御を行う。このような構成にすることによって、モータ制御部１５７は、同じタイミングにおけるＡ相の電流値とＢ相の電流値とに基づいてモータを制御することができる。即ち、異なるタイミングで得られたＡ相における電流値とＢ相における電流値とに基づいてモータが制御されてしまう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。
【０１１２】
なお、本実施形態においては、速度決定器５１４によって決定された回転速度ωに基づいて電流値ｉ（ｔ０＋Δｔ）を予測したが、これに限定されるものではない。例えば、ＣＰＵ１５１ａが、式（１０）を用いて、指令位相θ＿ｒｅｆの時間変化から指令速度ω＿ｒｅｆの代わりとなる回転速度ω＿ｒｅｆ´を決定する。電流値生成器５３０ａは回転速度ω＿ｒｅｆ´に基づいて電流値ｉ（ｔ０＋Δｔ）を予測する、という構成であっても良い。
【０１１３】
〔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。
【０１１４】
第１実施形態においては、三角波搬送波の値が極大値となるタイミングにおける電流値を、正弦波近似を行うことによって予測した。本実施形態においては、連続してサンプリングされた２つの電流値に基づいて、三角波搬送波の値が極大値となるタイミングにおける電流値を予測する。
【０１１５】
図１２は、本実施形態における各相の駆動電圧信号、三角波搬送波、ＰＷＭ＋及びサンプリングタイミングを示す図である。図１２に示す黒塗りの逆三角形は、電流値生成器５３０ａのサンプリングタイミングを示している。また、図１２に示す白抜きの逆三角形のタイミングにおける電流値は、予測された電流値である。
【０１１６】
図１２（ａ）に示すように、時刻ｔ１において決定された駆動電圧が０以上の値であって、時刻ｔ２において決定された駆動電圧が０以上の値である場合、電流値生成器５３ａ０は、時刻ｔ１＋Δｔにおける電流値ｉ（ｔ１＋Δｔ）を、式（１４）を用いて予測する。即ち、電流値ｉ（ｔ１）と電流値ｉ（ｔ２）との平均値を演算することによって電流値ｉ（ｔ１＋Δｔ）を予測する。
ｉ（ｔ１＋Δｔ）＝｛ｉ（ｔ１）＋ｉ（ｔ２）｝／２                      （１４）
【０１１７】
電流値生成器５３０ａは、予測した電流値ｉ（ｔ１＋Δｔ）を電流値ｉαとして出力する。
【０１１８】
また、図１２（ｂ）に示すように、時刻ｔ１において決定された駆動電圧が負の値である場合、電流値生成器５３０は、時刻ｔ１＋Δｔにおいて値をサンプリングし、サンプリングした値に基づいて電流値ｉ（ｔ１＋Δｔ）を生成する。更に、時刻ｔ２において駆動電圧が負の値である場合、電流値生成器５３０は、時刻ｔ２＋Δｔにおいて値をサンプリングし、サンプリングした値に基づいて電流値ｉ（ｔ２＋Δｔ）を生成する。その後、電流値生成器５３０ａは、電流値ｉ（ｔ１＋Δｔ）を電流値ｉαとして出力する。
【０１１９】
また、図１２（ｃ）に示すように、時刻ｔ１において決定された駆動電圧が０以上の値であって、時刻ｔ２において決定された駆動電圧が負の値である場合、電流値生成器５３０は、以下の式（１５）を用いて電流値ｉ（ｔ１＋Δｔ）を予測する。
ｉ（ｔ１＋Δｔ）＝｛ｉ（ｔ１）＊２＋ｉ（ｔ２＋Δｔ）｝／３            （１５）
【０１２０】
電流値生成器５３０ａは、予測した電流値を電流値ｉαとして出力する。
【０１２１】
また、図１２（ｃ）に示すように、時刻ｔ２において決定された駆動電圧が負の値である場合、電流値生成器５３０は、時刻ｔ２＋Δｔにおいて値をサンプリングし、サンプリングした値に基づいて電流値ｉ（ｔ２＋Δｔ）を生成する。更に、時刻ｔ３において駆動電圧が０以上の値である場合、電流値生成器５３０は時刻ｔ３において値をサンプリングし、サンプリングした値に基づいて電流値ｉ（ｔ３）を生成する。その後、流値生成器５３０ａは、電流値ｉ（ｔ２＋Δｔ）を電流値ｉαとして出力する。即ち、電流値生成器５３０は、電流値を予測しない。
【０１２２】
以上のように、時刻ｔ１において決定された駆動電圧が０以上の値である場合は、式（１４）又は式（１５）を用いて、電流値ｉ（ｔ１＋Δｔ）を予測する。
【０１２３】
図１３は、本実施形態におけるモータ制御装置６００が電流値を検出する方法を説明するフローチャートである。以下、図１３を用いて、本実施形態におけるモータ制御装置６００が電流値を検出する方法を説明する。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６００によって実行される。なお、図１３に示すフローチャートは、Ａ相についてのフローチャートであるが、Ｂ相についても同様の処理が行われる。
【０１２４】
まず、Ｓ２００１において、ＣＰＵ１５１ａからモータ制御装置６００にｅｎａｂｌｅ信号‘Ｈ’が出力されると、モータ制御装置６００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。
【０１２５】
次に、Ｓ２００２において、時刻ｔ１における駆動電圧が０以上の値である場合は、Ｓ２００３において、電流値生成器５３０ａは、時刻ｔ１で値をサンプリングし、該サンプリングした値に基づいて電流値ｉ（ｔ１）を生成する。
【０１２６】
その後、Ｓ２００４において、時刻ｔ２における駆動電圧が０以上の値である場合は、
Ｓ２００５において、電流値生成器５３０ａは、時刻ｔ２、即ち、三角波搬送波の値が極小値となるタイミングで値をサンプリングし、該サンプリングした値に基づいて電流値ｉ（ｔ２）を生成する。そして、Ｓ２００６において、電流値生成器５３０ａは、式（１４）を用いて、前述した方法で電流値ｉ（ｔ１＋Δｔ）を予測し、電流値ｉαとしてモータ制御部１５７に出力する。
【０１２７】
また、Ｓ２００４において、時刻ｔ２における駆動電圧が負の値である場合は、Ｓ２００７において、電流値生成器５３０ａは、時刻ｔ２＋Δｔで値をサンプリングし、該サンプリングした値に基づいて電流値ｉ（ｔ２＋Δｔ）を生成する。そして、Ｓ２００６において、電流値生成器５３０ａは、式（１５）を用いて、前述した方法で電流値ｉ（ｔ１＋Δｔ）を予測し、電流値ｉαとしてモータ制御部１５７に出力する。
【０１２８】
また、Ｓ２００２において、時刻ｔ１における駆動電圧が負の値である場合は、Ｓ２００８において、電流値生成器５３０は、時刻ｔ１＋Δｔで値をサンプリングし、該サンプリングした値に基づいて電流値ｉ（ｔ１＋Δｔ）を生成する。そして、電流値ｉ（ｔ１＋Δｔ）を電流値ｉαとしてモータ制御部１５７に出力する。
【０１２９】
以降、ＣＰＵ１５１ａがモータ制御装置６００にｅｎａｂｌｅ信号‘Ｌ’を出力するまで、モータ制御装置６００は前述した制御を繰り返し行い、モータ５０９を制御する。
【０１３０】
以上のように、本実施形態では、連続してサンプリングされた２つの電流値に基づいて、三角波搬送波の値が極大値となるタイミングにおける電流値を予測する。具体的には、時刻ｔ１において決定された駆動電圧が０以上の値である場合は、制御タイミングにおける電流値ｉ（ｔ１＋Δｔ）を予測する。より具体的には、時刻ｔ１において決定された駆動電圧が０以上の値であって、時刻ｔ２において決定された駆動電圧が０以上の値である場合は、式（１４）を用いて電流値ｉ（ｔ１＋Δｔ）を予測する。また、時刻ｔ１において決定された駆動電圧が０以上の値であって、時刻ｔ２において決定された駆動電圧が負の値である場合は、式（１５）を用いて電流値ｉ（ｔ１＋Δｔ）を予測する。そして、モータ制御部１５７は、予測された電流値ｉ（ｔ１＋Δｔ）に基づいてモータを制御する。更に、時刻ｔ１において決定された駆動電圧が負の値である場合は、電流値生成器５３０は、時刻ｔ１＋Δｔにおいて値をサンプリングし、サンプリングした値に基づいて電流値ｉ（ｔ１＋Δｔ）を生成する。そして、モータ制御部１５７は、生成された電流値ｉ（ｔ１＋Δｔ）に基づいてモータを制御する。
【０１３１】
このような構成にすることによって、モータ制御部１５７は、同じタイミングにおけるＡ相の電流値とＢ相の電流値とに基づいてモータを制御することができる。即ち、異なるタイミングで得られたＡ相における電流値とＢ相における電流値とに基づいてモータが制御されてしまう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。
【０１３２】
第１実施形態及び第２実施形態においては、三角波搬送波の値が極大値となるタイミングにおける電流値に基づいて、モータ制御部１５７がモータの制御を行うようにしたが、この限りではない。例えば、三角波搬送波の値が極小値となるタイミングにおける電流値に基づいて、モータ制御部１５７がモータの制御を行うようにしても良い。三角波搬送波の値が極小値となるタイミングにおける電流値に基づいて、モータ制御部１５７がモータの制御する際は、駆動電圧が０以上の値である場合は、電流値を予測しない。即ち、サンプリングした電流値がモータの制御に用いられる。また、駆動電圧が負の値である場合は、前述した方法で電流値を予測し、予測した電流値がモータの制御に用いられる。
【０１３３】
なお、第１実施形態及び第２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１４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。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。
【０１３４】
また、第１実施形態及び第２実施形態においては、Ａ／Ｄ変換器５１０ａから出力されるデジタル値を、ロー期間とハイ期間とのいずれか一方の期間においてサンプリングしたが、これに限定されるものではない。例えば、ロー期間とハイ期間との両方の期間で値をサンプリングし、駆動電圧が負である場合はロー期間の値を採用し、駆動電圧が０Ｖ以上である場合はハイ期間の値を採用する、という構成であっても良い。また、本実施形態においては、デューティ比が５０％（所定値）を境に値をサンプリングする期間をロー期間とハイ期間とで切り替えたが、これに限定されるものではない。例えば、デューティ比が７０％を境に値をサンプリングする期間をロー期間とハイ期間とで切り替える構成であっても良い。
【符号の説明】
【０１３５】
５０  モータ駆動回路
１５７  モータ制御部
１５８  モータ駆動部
２００  抵抗器
４０２  回転子
５０２  位相制御器
５０６  ＰＷＭインバータ
５０９  ステッピングモータ
５１３  位相決定器
５３０  電流値生成器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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