(57)【要約】【課題】  定電流制御においては、回転子にかかる負荷トルクが巻線に供給した駆動電流に対応した出力トルクを超え、モータが脱調状態になる可能性がある。【解決手段】  指令速度ω＿ｒｅｆと回転速度ωとに基づいてモータが脱調したか否かの判定を行い、モータが脱調状態である場合はモータを停止する。この結果、モータが脱調した状態においてモータを駆動させようとすることに起因してモータから異音が発生すること等を抑制することができる。また、回転位相を精度よく推定することができる回転速度のうち最も小さい回転速度を、脱調判定を行うための脱調判定閾値ωｓｎｌとして設定する。この結果、定電流制御が行われている状態においても脱調判定を精度よく行うことができる。【選択図】  図７
2019208362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの巻線に電流を供給する供給手段と、
前記巻線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された駆動電流に基づいて、前記モータの回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
前記供給手段を用いて前記巻線に定電流を供給することによって前記モータを制御する第１の制御モードを備える制御手段と、
前記制御手段が前記第１の制御モードを実行し且つ前記回転子の回転速度に対応する値が第１の閾値より大きい状態において前記速度決定手段によって決定された回転速度に基づいて、前記モータの回転が異常であるか否かを判定する判定手段と、
を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記モータ制御装置は、前記検出手段によって検出された駆動電流に基づいて、前記回転子の回転によって前記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を有し、
前記速度決定手段は、前記誘起電圧決定手段によって決定された誘起電圧の値に基づいて、前記回転子の回転速度を決定することを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記回転子の目標速度を表す指令速度と前記速度決定手段によって決定された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前記供給手段を用いて制御することによって前記モータを制御する第２の制御モードを備え、  前記制御手段は、前記第１の制御モードを実行している状態において、前記回転子の回転速度に対応する値が第２の閾値よりも小さい値から前記第２の閾値よりも大きい値へと変化すると、前記モータを制御する制御モードを前記第１の制御モードから前記第２の制御モードへと切り替え、
前記第１の閾値は、前記第２の閾値よりも小さい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、前記回転子の回転位相を決定する位相決定手段を有し、
前記第２の制御モードは、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電流成分であるトルク電流成分に基づいて、前記偏差が小さくなるように前記巻線に流れる駆動電流を制御する制御モードであ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、前記回転子の回転位相を決定する位相決定手段を有し、
前記制御手段は、前記回転子の目標位相を表す指令位相と前記位相決定手段によって決定された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前記供給手段を用いて制御することによって前記モータを制御する第２の制御モードを備え、  前記制御手段は、前記第１の制御モードを実行している状態において、前記回転子の回転速度に対応する値が第２の閾値よりも小さい値から前記第２の閾値よりも大きい値へと変化すると、前記モータを制御する制御モードを前記第１の制御モードから前記第２の制御モードへと切り替え、
前記第１の閾値は、前記第２の閾値よりも小さい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６】
前記第２の制御モードは、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電流成分であるトルク電流成分に基づいて、前記偏差が小さくなるように前記巻線に流れる駆動電流を制御する制御モードであることを特徴とする請求項５に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記判定手段は、前記制御手段が前記第２の制御モードを実行している状態において前記速度決定手段によって決定された回転速度に基づいて、前記モータの回転が異常であるか否かを判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】
前記回転子の回転速度に対応する値は、前記回転子の目標速度に対応する速度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】
前記回転子の回転速度に対応する値は、前記速度決定手段によって決定された前記回転速度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１０】
前記判定手段は、前記回転子の目標速度を表す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に基づいて、前記モータの回転が異常であるか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１１】
モータの巻線に電流を供給する供給手段と、
前記巻線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された駆動電流に基づいて、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、
前記供給手段を用いて前記巻線に定電流を供給することによって前記モータを制御する第１の制御モードを備える制御手段と、
前記制御手段が前記第１の制御モードを実行し且つ前記回転子の回転速度に対応する値が第１の閾値より大きい状態において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、前記モータの回転が異常であるか否かを判定する判定手段と、
を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項１２】
前記モータ制御装置は、前記検出手段によって検出された駆動電流に基づいて、前記回転子の回転によって前記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誘起電圧の値に基づいて、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１１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、前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段を有し、
前記制御手段は、前記回転子の目標速度を表す指令速度と前記速度決定手段によって決定された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前記供給手段を用いて制御することによって前記モータを制御する第２の制御モードを備え、
前記制御手段は、前記第１の制御モードを実行している状態において、前記回転子の回転速度に対応する値が第２の閾値よりも小さい値から前記第２の閾値よりも大きい値へと変化すると、前記モータを制御する制御モードを前記第１の制御モードから前記第２の制御モードへと切り替え、
前記第１の閾値は、前記第２の閾値よりも小さいことを特徴とする請求項１１又は１２に記載のモータ制御装置。
【請求項１４】
前記制御手段は、前記回転子の目標位相を表す指令位相と前記位相決定手段によって決定された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前記供給手段を用いて制御することによって前記モータを制御する第２の制御モードを備え、
前記制御手段は、前記第１の制御モードを実行している状態において、前記回転子の回転速度に対応する値が第２の閾値よりも小さい値から前記第２の閾値よりも大きい値へと変化すると、前記モータを制御する制御モードを前記第１の制御モードから前記第２の制御モードへと切り替え、
前記第１の閾値は、前記第２の閾値よりも小さいことを特徴とする請求項１１又は１２に記載のモータ制御装置。
【請求項１５】
前記第２の制御モードは、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電流成分であるトルク電流成分に基づいて、前記偏差が小さくなるように前記巻線に流れる駆動電流を制御する制御モードであることを特徴とする請求項１３又は１４に記載のモータ制御装置。
【請求項１６】
前記判定手段は、前記制御手段が前記第２の制御モードを実行している状態において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、前記モータの回転が異常であるか否かを判定することを特徴とする請求項１３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】
前記回転子の回転速度に対応する値は、前記回転子の目標速度に対応する速度であることを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１８】
前記モータ制御装置は、前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段を有し、
前記回転子の回転速度に対応する値は、前記速度決定手段によって決定された前記回転速度であることを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１９】
前記制御手段は、前記モータの回転が異常であることが前記判定手段によって判定されると前記モータの駆動を停止することを特徴とする請求項１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】
前記モータの回転の異常は、前記モータが脱調した状態であることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項２１】
シートを搬送する搬送部と、
前記搬送部を駆動するモータと、
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と、
を有し、
前記モータ制御装置は、前記搬送部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２２】
原稿の画像を読み取る読取部と、
負荷を駆動するモータと、
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であって、前記負荷を駆動するモータを制御するモータ制御装置と、
を有することを特徴とする原稿読取装置。
【請求項２３】
記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
負荷を駆動するモータと、
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であって、前記負荷を駆動するモータを制御するモータ制御装置と、
を有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、モータ制御装置、シート搬送装置、原稿読取装置及び画像形成装置におけるモータの回転の異常検知に関する。
【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。なお、回転子の指令速度と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、モータ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、回転子の位相を推定する構成が必要となる。特許文献１では、モータの巻線に発生する誘起電圧の比の逆正接を演算して回転子の位相を推定する推定方法が述べられている。
【０００５】
しかしながら、巻線に発生する誘起電圧の大きさは、回転子の回転速度が小さいほど小さくなる。巻線に発生する誘起電圧の大きさが回転子の位相を推定するのに十分な大きさでない場合は、精度良く位相推定を行うことができない可能性がある。即ち、回転子の回転速度が小さいと、回転子の位相を精度よく推定することができなくなってしまうことがある。
【０００６】
特許文献２では、回転子の指令速度が所定の回転速度よりも小さい場合は、前記巻線に供給する駆動電流の大きさが一定になるように前記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、定電流制御（オープン制御）を用いる。なお、定電流制御においては、前記位相フィードバック制御と速度フィードバック制御とのいずれも行わない。更に、前記指令速度が前記所定の回転速度以上の場合は、前述したベクトル制御を用いる、という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】特許５５３７５６５号
【特許文献２】特開２００５−３９９５５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
定電流制御においては、回転子の実際の回転状況に拘わらずモータの巻線に定電流が供給される。したがって、定電流制御においては、回転子にかかる負荷トルクが、巻線に供給された駆動電流に対応した出力トルクを超え、モータが脱調状態になる可能性がある。そのため、定電流制御において脱調判定を精度よく行うことができる構成が求められていた。
【０００９】
上記課題に鑑み、本発明は、モータの回転の異常判定を精度よく行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、
モータの巻線に電流を供給する供給手段と、
前記巻線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された駆動電流に基づいて、前記モータの回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
前記供給手段を用いて前記巻線に定電流を供給することによって前記モータを制御する第１の制御モードを備える制御手段と、
前記制御手段が前記第１の制御モードを実行し且つ前記回転子の回転速度に対応する値が第１の閾値より大きい状態において前記速度決定手段によって決定された回転速度に基づいて、前記モータの回転が異常であるか否かを判定する判定手段と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、モータの回転の異常判定を精度よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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】第１実施形態における指令速度ω＿ｒｅｆ、推定された回転速度ω、切替閾値ωｔｈ及び脱調判定脱調判定閾値ωｓｎｌとの関係を示す図である。
【図６】第１実施形態における脱調判定方法を説明する図である。
【図７】前記モータ制御装置を用いたモータの駆動制御方法を示すフローチャートである。
【図８】第１実施形態に係る異常判定器を用いたモータの脱調判定方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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、モータ制御装置は記録媒体や原稿等のシートを搬送するシート搬送装置にも用いられる。
【００１４】
〔第１実施形態〕
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。
【００１５】
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及び画像印刷装置３０１を有する。
【００１６】
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を経由して読取装置２０２の原稿ガラス台２１４に搬送される。更に、原稿は、搬送ベルト２０８によって一定速度で搬送され、排紙ローラ２０５によって装置外部へ排紙される。読取装置２０２の読取位置において照明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。
【００１７】
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相に固定した状態で、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。
【００１８】
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、ラベル等が記録媒体に含まれる。
【００１９】
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。
【００２０】
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、感光ドラムの帯電方法は、例えば、コロナ帯電器や帯電ローラを用いた帯電方法を用いる。
【００２１】
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。この転写の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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
また、第１面に画像形成された記録媒体を、第１面が下向きになるように反転させて画像形成装置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、記録媒体を排紙ローラ３２４へ向かう方向へ搬送し、画像形成装置１００の外部へ排紙することができる。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
ＲＡＭ１５１ｃは記憶デバイスである。ＲＡＭ１５１ｃには、例えば、高圧制御部１５５に対する設定値、モータ制御装置１５７に対する指令値及び操作部１５２から受信される情報等の各種データが格納される。
【００２９】
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。
【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、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。
【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、使用する紙種等の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。
【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】
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（第２の制御モード）と定電流制御（第１の制御モード）とのいずれの制御方法でもモータを制御することができる。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。
【００３４】
図３は、ステッピングモータ（以下、モータと称する）５０９の駆動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。本実施形態におけるモータ制御装置１５７には、定電流制御を行う定電流制御器５１７、ベクトル制御を行うベクトル制御器５１８が設けられている。さらに、モータ制御装置１５７には、定電流制御器５１７を用いてモータ５０９の駆動を制御するか、ベクトル制御器５１８を用いてモータ５０９の駆動を制御するかを、回転子４０２の指令速度に基づいて切り替える構成が設けられている。具体的には、制御切替器（制御切替手段）５１５、制御切替スイッチ（制御切替手段）５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃ（以下、各スイッチと称する）等が設けられている。なお、本実施形態におけるモータ制御手段は、定電流制御器５１７、ベクトル制御器５１８、制御切替器５１５、各スイッチ５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃに対応している。また、本実施形態における第１の制御回路は、定電流制御器５１７を用いてモータ５０９の駆動を制御する回路に相当する。更に、本実施形態における第２の制御回路は、ベクトル制御器５１８を用いてモータ５０９の駆動を制御する回路に相当する。なお、本実施形態におけるモータ制御装置は、ベクトル制御を行う回路と定電流制御を行う回路とにおいて、一部共有している部分（電流制御器５０３、ＰＷＭインバータ５０６等）があるが、この限りではない。例えば、ベクトル制御を行う回路と定電流制御を行う回路とがそれぞれ独立に設けられている構成であっても良い。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、回転子の指令位相と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。なお、回転子の指令速度と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。
【００３８】
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（電圧生成手段）５０３、座標逆変換器５０５、座標変換器５１１、ＰＷＭインバータ５０６等が設けられている。座標変換器（座標変換手段）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。
【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推定し、その推定結果に基づいてベクトル制御を行う。ＣＰＵ１５１ａ（上位装置）は、モータ５０９の回転子４０２の回転位相の指令値（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。
【００４０】
位相制御器（位相制御手段）５０２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、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。
【００４１】
次に、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（電流検出手段）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。
【００４２】
モータ５０９のＡ相及びＢ相の巻線に流れる駆動電流は、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て、静止座標系における電流値ｉα及びｉβとして、回転子４０２の回転位相θを用いて次式によって表される。
ｉα＝Ｉ＊ｃｏｓθ                                                  （１）
ｉβ＝Ｉ＊ｓｉｎθ                                                  （２）
【００４３】
これらの電流値ｉα及びｉβは、座標変換器５１１と誘起電圧演算器（誘起電圧決定手段）５１２に入力される。
【００４４】
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）
【００４５】
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。
【００４６】
続いて、座標変換器５１１による座標変換によって得られた前記電流値ｉｑと位相制御器５０２から出力されたｉｑ＿ｒｅｆとの偏差及び前記電流値ｉｄと位相制御器５０２から出力されたｉｄ＿ｒｅｆとの偏差が電流制御器５０３にそれぞれ出力される。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（座標逆変換手段）５０５に出力する。なお、本実施形態における電流制御器５０３は、位相制御器５０２と同様に比例（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。
【００４７】
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）
【００４８】
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を誘起電圧演算器５１２とＰＷＭインバータ（供給手段）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。
【００４９】
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。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。
【００５０】
次に、回転子４０２の回転位相θの推定方法について説明する。回転子４０２の回転位相θの推定には、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演算器５１２によって算出される。具体的には、Ａ／Ｄ変換器５１０から誘起電圧演算器５１２に入力された電流値ｉα及びｉβと、座標逆変換器５０５から誘起電圧演算器５１２に入力された駆動電圧Ｖα及びＶβとから、次式によって、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）
【００５１】
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。
【００５２】
誘起電圧演算器５１２によって演算された誘起電圧Ｅα及びＥβは、位相推定器（位相決定手段）５１３に入力される。位相推定器５１３は、Ａ相の誘起電圧ＥαとＢ相の誘起電圧Ｅβとの比から、次式によってモータ５０９の回転子４０２の回転位相θを推定する。
θ＝ｔａｎ＾−１（−Ｅβ／Ｅα）                                    （９）
【００５３】
前述の如くして得られた回転子４０２の回転位相θは、位相制御器５０２、座標逆変換器５０５、座標変換器５１１及び速度推定器（速度決定手段）５１４に入力される。その後は、前述の制御を繰り返し行う。
【００５４】
前述の如くして、モータ制御装置１５７はベクトル制御を用いてモータ５０９を制御する。ベクトル制御を用いてモータの駆動を制御することによって、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。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の駆動を制御する構成であっても良い。具体的には、速度推定器が位相推定器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を推定する。速度の推定には、次式を用いる。
ω＝ｄθ／ｄｔ                                                        （１０）
【００５５】
また、ＣＰＵ１５１ａは回転子の指令速度ω＿ｒｅｆを出力する。更に、モータ制御装置内部に速度制御器（速度制御手段）を設け、前記速度制御器が回転速度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。以上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の駆動を制御する構成であっても良い。
【００５６】
しかし、巻線に発生する誘起電圧の大きさは、回転子の回転速度が小さいほど小さくなる。巻線に発生する誘起電圧の大きさが回転子の位相を推定するのに十分な大きさでない場合は、精度良く位相推定を行うことができない可能性がある。即ち、回転子の回転速度が小さいと、回転子の位相を精度よく推定することができなくなってしまうことがある。その結果、モータの駆動制御が不安定になってしまうことがある。
【００５７】
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、定電流制御とベクトル制御とを切り替える構成が設けられている。具体的には、制御切替器５１５、各スイッチ５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃ等が設けられている。
【００５８】
また、図５は、本実施形態における指令速度ω＿ｒｅｆ、推定された回転速度ω、切替閾値ωｔｈ（第２の閾値）及び脱調判定閾値ωｓｎｌ（第１の閾値）との関係を示す図である。なお、切替閾値ωｔｈ及び脱調判定閾値ωｓｎｌについては後述する。また、図５に示す指令速度ω＿ｒｅｆ、推定された回転速度ω、切替閾値ωｔｈ及び脱調判定閾値ωｓｎｌとの関係は一例であって、これに限定されるものではない。
【００５９】
以下に、図３及び図５を用いて、本実施形態における、定電流制御とベクトル制御との制御切り替え方法について説明する。
【００６０】
本実施形態においては、定電流制御とベクトル制御との切り替えを行うための回転子４０２の回転速度の切替閾値ωｔｈが設定されている。モータの駆動制御を定電流制御からベクトル制御に切り替える際には、瞬間的にモータの回転速度が減少することがある。これは、モータの駆動制御を切り替える前の最後に供給した駆動電流によって回転子に発生したトルクの大きさよりも、モータの駆動制御を切り替えた後の最初に供給した駆動電流によって回転子に発生したトルクの大きさのほうが小さいことがあるためである。したがって、切替閾値ωｔｈを、回転位相を精度よく推定できる回転速度のうち最も小さい回転速度（以下、推定可能速度と称する）に設定すると、制御切替の際に瞬間的に回転速度が減少した場合に、ベクトル制御によるモータ制御が不安定になってしまう。したがって、切替閾値ωｔｈは、回転速度の減少を考慮して前記推定可能速度よりも大きい回転速度に設定されることが効果的である。
【００６１】
図３に示すように、ＣＰＵ１５１ａは、モータ５０９の回転子の指令速度ω＿ｒｅｆを制御切替器５１５及び異常判定器（異常判定手段）５１９に出力する。
【００６２】
制御切替器５１５は、切替閾値ωｔｈと前記指令速度ω＿ｒｅｆとを比較する。なお、切替閾値ωｔｈは制御切替器５２０に設けられたＲＯＭ等に予め保存されている。また、本実施形態においては、切替閾値ωｔｈの値を３ｒｐｓとしたがこの限りではなく、回転子の回転位相を精度よく推定することができる回転速度であれば良い。
【００６３】
定電流制御器５１７による制御中において、指令速度ω＿ｒｅｆが切替閾値ωｔｈ以上（ω＿ｒｅｆ≧ωｔｈ）になると、制御切替器５１５は、モータ５０９の駆動を制御する制御器を切り替える。即ち、制御切替器５１５は、モータ５０９の駆動を制御する制御器を定電流制御器５１７からベクトル制御器５１８に切り替えるように各スイッチ５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃの状態を制御する。その結果、ベクトル制御器５１８によるベクトル制御が行われる。
【００６４】
また、定電流制御器５１７による制御中において、指令速度ω＿ｒｅｆが切替閾値ωｔｈより小さい（ω＿ｒｅｆ＜ωｔｈ）場合は、制御切替器５１５は、モータ５０９の駆動を制御する制御器を切り替えない。即ち、制御切替器５１５は、モータ５０９の駆動が定電流制御器５１７によって制御される状態を維持するように各スイッチ５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃの状態を制御する。その結果、定電流制御器５１７による定電流制御が続行される。
【００６５】
ベクトル制御器５１８による制御中において、指令速度ω＿ｒｅｆが切替閾値ωｔｈより小さくなると（ω＿ｒｅｆ＜ωｔｈ）、制御切替器５１５は、モータ５０９の駆動を制御する制御器を切り替える。即ち、制御切替器５１５は、モータ５０９の駆動を制御する制御器をベクトル制御器５１８から定電流制御器５１７に切り替えるように各スイッチ５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃの状態を制御する。その結果、定電流制御器５１７による定電流制御が行われる。
【００６６】
また、ベクトル制御器５１８による制御中において、指令速度ω＿ｒｅｆが切替閾値ωｔｈ以上（ω＿ｒｅｆ≧ωｔｈ）の場合は、制御切替器５１５は、モータ５０９の駆動を制御する制御器を切り替えない。即ち、制御切替器５１５は、モータ５０９の駆動がベクトル制御器５１８によって制御される状態を維持するように各スイッチ５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃの状態を制御する。その結果、ベクトル制御器５１８によるベクトル制御が続行される。なお、本実施形態では、ＣＰＵ１５１ａから出力された指令速度ω＿ｒｅｆに基づいて制御の切り替えを行ったが、この限りではない。例えば、速度推定器がＣＰＵ１５１ａから出力された指令値θ＿ｒｅｆの時間変化に基づいてモータ５０９の回転子の指令速度ω＿ｒｅｆを演算する。速度推定器によって演算された指令速度ω＿ｒｅｆに基づいて制御の切り替えを行う構成であっても良い。なお、演算には式（１０）が用いられるものとする。
【００６７】
また、本実施形態では、モータの駆動制御を定電流制御からベクトル制御に切り替えるか否かの判断を行う際に、回転指令速度ω＿ｒｅｆと切替閾値ωｔｈとを比較したが、回転指令速度ω＿ｒｅｆではなく回転速度ωであっても良い。例えば、位相推定器から出力された回転位相θの時間変化に基づいて回転子の回転速度ωを、式（１０）を用いて推定し、前記回転速度ωと切替閾値ωｔｈとを比較しても良い。
【００６８】
次に、図３を用いて、定電流制御について説明する。定電流制御とは、モータの巻線に供給する駆動電流の大きさが一定になるように前記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制御方法である。なお、定電流制御においては、前記位相フィードバック制御と速度フィードバック制御とのいずれも行わない。
【００６９】
ＣＰＵ１５１ａは、モータ制御装置１５７に設けられた定電流制御器５１７に指令位相θ＿ｒｅｆを出力する。定電流制御器５１７は、ＣＰＵ１５１ａから出力された指令位相θ＿ｒｅｆに対応した、静止座標系における電流の指令値ｉα＿ｒｅｆ及びｉβ＿ｒｅｆを生成して出力する。なお、本実施形態においては、定電流制御を行う際に指令位相θ＿ｒｅｆを用いたが、この限りではない。例えば、指令速度ω＿ｒｅｆを定電流制御器に出力し、定電流制御器は、指令速度ω＿ｒｅｆに対応した、静止座標系における電流の指令値ｉα＿ｒｅｆ及びｉβ＿ｒｅｆを生成して出力する、という構成であっても良い。
【００７０】
次に、電流検出器５０７、５０８はモータ５０９のＡ相及びＢ相の巻線に流れる駆動電流を検出する。その後、検出された駆動電流は、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、式（１）及び（２）のように電流値ｉα及びｉβとして表される。電流制御器５０３には、電流値ｉαと前記指令値ｉα＿ｒｅｆとの偏差及び電流値ｉβと前記指令値ｉβ＿ｒｅｆとの偏差が入力される。電流制御器５０３は、前記偏差が小さくなるようにｉα´及びｉβ´を生成して、それぞれの電流値ｉα´及びｉβ´に対応した駆動電圧Ｖα及びＶβを出力する。具体的には、前記偏差がそれぞれ０に近づくようにｉα´及びｉβ´を生成して、それぞれの電流値ｉα´及びｉβ´に対応した駆動電圧Ｖα及びＶβを出力する。電流制御器５０３から出力された駆動電圧Ｖα及びＶβは、ＰＷＭインバータ５０６に入力され、ＰＷＭインバータ５０６は前述した方法でモータ５０９の各相の巻線に駆動電流を供給してモータ５０９を駆動させる。
【００７１】
以上のように、本実施形態におけるモータ制御装置１５７によるモータ５０９の制御においては、定電流制御を行う期間とベクトル制御を行う期間がある。定電流制御においては、回転子の実際の回転状況に応じてモータの巻線に供給する駆動電流を制御することができないため、回転子にかかる負荷トルクが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、モータが脱調状態になる可能性がある。モータが脱調した状態のままモータ駆動を継続させると、モータから異音が発生する等の問題が起こる可能性がある。そのため、定電流制御において脱調判定を精度よく行うことができる構成が求められている。なお、本実施形態においては、定電流制御が行われている際にも、ベクトル制御を行う回路は稼働しているものとする。即ち、定電流制御が行われている際にも、回転子の位相θ及び回転速度ωを推定する回路等は稼働しているものとする。また、ベクトル制御が行われている際にも、定電流制御を行う回路は稼働しているものとする。
【００７２】
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、モータの回転が異常であるか否かを判定する構成として、異常判定器５１９が設けられている。本実施形態においては、異常判定器５１９はモータが脱調状態であるか否かを判定する。なお、本実施形態においては、異常判定器はモータ制御装置内部に設けられているが、これに限定されるものではない。例えば、モータ制御装置の外部に設けられている構成であっても良い。また、回転異常は脱調だけに限らず、外力等による回転子のロックや回転速度の低下等の状態も回転異常に相当する。
【００７３】
異常判定器５１９には、ＣＰＵ１５１ａから出力された指令速度ω＿ｒｅｆ及び速度推定器５１４から出力された回転速度ωが入力される。異常判定器５１９は、指令速度ω＿ｒｅｆ及び回転速度ωに基づいて、モータが脱調状態であるか否かの判定を行い、判定結果に基づいてＣＰＵ１５１ａにｓｔｏｐ信号を出力する。ｓｔｏｐ信号とは、モータ制御装置の稼働／停止を決定する信号であり、ｓｔｏｐ信号が‘Ｈ（ハイレベル）’の場合は、ＣＰＵ１５１ａは、モータ制御装置を停止する。即ち、モータを停止する。また、ｓｔｏｐ信号が‘Ｌ（ローレベル）’の場合は、モータ制御装置の稼働を継続する。即ち、モータの駆動を継続する。
【００７４】
脱調判定を正確に行うためには、回転速度ωを精度よく推定する必要がある。即ち、回転位相を精度よく推定する必要がある。本実施形態においては、脱調判定を行うための回転速度の閾値である脱調判定閾値ωｓｎｌを前記推定可能速度に設定する。即ち、脱調判定閾値ωｓｎｌは切替閾値ωｔｈ以下の値に設定される。この結果、定電流制御による制御が行われている状態においても、回転速度ωが閾値ωｓｎｌ以上であれば脱調判定を行うことができる。
【００７５】
異常判定器５１９は、指令速度ω＿ｒｅｆと脱調判定閾値ωｓｎｌとを比較する。なお、脱調判定閾値ωｓｎｌは異常判定器５１９に設けられたＲＯＭ等に予め保存されている。異常判定器５１９は、指令速度ω＿ｒｅｆが脱調判定閾値ωｓｎｌより小さい（ω＿ｒｅｆ＜ωｓｎｌ）場合は脱調判定を行わず、指令速度ω＿ｒｅｆが脱調判定閾値ωｓｎｌ以上（ω＿ｒｅｆ≧ωｓｎｌ）である場合は脱調判定を行う。
【００７６】
次に、図６を用いて、異常判定器５１９がモータの脱調を検出する方法について説明する。
【００７７】
図６は、本実施形態における脱調判定方法を説明する図である。前述したように、本実施形態の脱調判定においては、回転子４０２の指令速度ω＿ｒｅｆ及び実際の回転速度ωが用いられる。具体的には、指令速度ω＿ｒｅｆと回転速度ωとの偏差を指令速度ω＿ｒｅｆで除算した値（以下、Δと称する）が所定の範囲内の値である場合は、異常判定器５１９はｓｔｏｐ信号‘Ｌ’をＣＰＵ１５１ａに出力する。また、前記Δが所定の範囲内の値でない場合は、異常判定器５１９はモータが脱調状態であると判定し、ｓｔｏｐ信号‘Ｈ’をＣＰＵ１５１ａに出力する。なお、本実施形態においては、前記Δが所定の範囲内の値でない場合は、異常判定器５１９はモータが脱調状態であると判定したが、この限りではない。例えば、前記Δが所定の範囲内の値でない状態が所定期間継続した場合に、異常判定器５１９はモータが脱調状態であると判定する構成であっても良い。即ち、前記Δが所定の範囲外の値となっても、前記所定期間内に前記Δが所定の範囲内の値となった場合は、異常判定器５１９はモータが脱調状態であると判定しないような構成であっても良い。また、本実施形態では、前記Δが−０．２から＋０．２までを前記所定の範囲内の値として設定したがこの限りではない。また、本実施形態では、指令速度ω＿ｒｅｆと回転速度ωとの偏差を指令速度ω＿ｒｅｆで除算した値に基づいて脱調判定を行ったが、この限りではない。例えば、指令速度ω＿ｒｅｆと回転速度ωとの偏差に基づいて脱調判定を行っても良い。更に、本実施形態においては、指令速度ω＿ｒｅｆと回転速度ωとに基づいて脱調判定を行ったが、これに限定されるものではなく、例えば、回転速度ωのみに基づいて脱調判定を行う構成であっても良い。
【００７８】
図７は、モータ制御装置１５７を用いたモータ駆動の制御方法を示すフローチャートである。以下、図７を用いて、本実施形態におけるモータ５０９の駆動制御について説明する。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。
【００７９】
まず、ＣＰＵ１５１ａがモータ制御装置１５７にｅｎａｂｌｅ信号‘Ｈ’を出力することにより、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。
【００８０】
次に、Ｓ１００１において、制御切替器５１５は、モータ５０９の駆動が定電流制御器５１７によって制御される状態になるように各スイッチ５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃの状態を制御する。その結果、定電流制御器５１７による定電流制御が行われる。
【００８１】
その後、Ｓ１００２において、ＣＰＵ１５１ａがモータ制御装置１５７にｅｎａｂｌｅ信号‘Ｌ’を出力した場合は、モータ制御装置１５７はモータ５０９の駆動を終了する。
【００８２】
また、Ｓ１００２おいて、ＣＰＵ１５１ａがモータ制御装置１５７にｅｎａｂｌｅ信号‘Ｈ’を出力した場合は、モータ制御装置１５７は処理をＳ１００３に進める。
【００８３】
Ｓ１００３において、指令速度ω＿ｒｅｆが脱調判定閾値ωｓｎｌよりも小さい値である場合は、処理は再びＳ１００１に戻り、定電流制御器５１７による定電流制御が続行される。
【００８４】
また、Ｓ１００３において、指令速度ω＿ｒｅｆが脱調判定閾値ωｓｎｌ以上の値である場合は、Ｓ１００４において、異常判定器５１９は前述した方法で脱調判定を行い、モータ制御装置１５７は処理をＳ１００５に進める。
【００８５】
Ｓ１００５において、異常判定器５１９がＣＰＵ１５１ａにｓｔｏｐ信号‘Ｈ’を出力した場合は、ＣＰＵ１５１ａはモータ制御装置１５７にｅｎａｂｌｅ信号‘Ｌ’を出力する。その結果、モータ制御装置１５７はモータ５０９の駆動を停止する。
【００８６】
また、Ｓ１００５において、異常判定器５１９がＣＰＵ１５１ａにｓｔｏｐ信号‘Ｌ’を出力した場合は、モータ制御装置１５７は処理をＳ１００６に進める。
【００８７】
Ｓ１００６において、指令速度ω＿ｒｅｆが切替閾値ωｔｈ以上の値である場合は、Ｓ１００７において、制御切替器５１５は、モータ５０９の駆動を制御する制御器を切り替える。即ち、制御切替器５１５は、モータ５０９の駆動を制御する制御器を定電流制御器５１７からベクトル制御器５１８に切り替えるように各スイッチ５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃの状態を制御する。その結果、ベクトル制御器５１８によるベクトル制御が行われる。その後、処理は再びＳ１００２に戻る。
【００８８】
また、Ｓ１００６において、指令速度ω＿ｒｅｆが切替閾値ωｔｈよりも小さい値である場合は、処理は再びＳ１００１に戻り、定電流制御器５１７による定電流制御が続行される。
【００８９】
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の駆動を制御する。
【００９０】
図８は、異常判定器５１９を用いたモータ５０９の脱調判定方法を示すフローチャートである。以下、図１０を用いて、本実施形態における脱調判定方法について説明する。このフローチャートの処理は、異常判定器５１９によって実行される。
【００９１】
まず、Ｓ２００１において、異常判定器５１９は前記Δを演算し、処理をＳ２００２に進める。
【００９２】
Ｓ２００２において、前記Δが所定の範囲内の値である場合は、Ｓ２００３において、異常判定器５１９はｓｔｏｐ信号‘Ｌ’をＣＰＵ１５１ａに出力する。また、Ｓ２００２において、前記Δが所定の範囲外の値である場合は、Ｓ２００４において、異常判定器５１９はｓｔｏｐ信号‘Ｈ’をＣＰＵ１５１ａに出力する。
【００９３】
以降、異常判定器５１９は、脱調判定を行う度に前述した方法を繰り返す。なお、モータ駆動制御が開始されてから脱調判定が行われるまでの期間は、ｓｔｏｐ信号‘Ｌ’がＣＰＵ１５１ａに出力されているものとする。
【００９４】
以上のように、本実施形態では、脱調判定閾値ωｓｎｌは前記推定可能速度に設定される。即ち、脱調判定閾値ωｓｎｌは切替閾値ωｔｈ以下となるように設定される。この結果、可能な限り早く脱調判定を開始することができる。具体的には、定電流制御が行われている状態においても脱調判定を精度よく行うことができる。また、モータが脱調状態である場合はモータを停止する構成にすることによって、モータが脱調した状態においてモータを駆動させようとすることに起因してモータから異音が発生すること等を抑制することができる。更に、ベクトル制御中であっても脱調判定を行うため、万が一急激な負荷変動等によってベクトル制御中にモータが脱調したとしてもモータを停止することができる。即ち、モータが脱調した状態においてモータを駆動させようとすることに起因してモータから異音が発生すること等を抑制することができる。
【００９５】
なお、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の推定値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。また、回転速度ω及び回転指令速度ω＿ｒｅｆの推定は、式（１０）を用いて行うことに限らない。例えば、モータ５０９のＡ相（またはＢ相）の巻線に流れる駆動電流、Ａ相（またはＢ相）駆動電圧、Ａ相（またはＢ相）の巻線に発生する誘起電圧等、回転子４０２の回転周期と相関のある周期的な信号を検出する。前記信号の大きさが０になる周期を検出することによって、回転速度ω及び回転指令速度ω＿ｒｅｆを推定しても良い。更に、本実施形態においては、回転子の回転速度に基づいて脱調判定を行ったが、この限りではない。例えば、回転子の回転位相に基づいて脱調判定を行っても良い。
【符号の説明】
【００９６】
１５１ａ  ＣＰＵ
１５７  モータ制御装置
４０２  回転子
５０６  ＰＷＭインバータ
５０７、５０８  電流検出器
５０９  ステッピングモータ
５１３  位相推定器
５１４  速度推定器
５１７  定電流制御器
５１９  異常判定器
【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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