(57)【要約】【課題】  画像形成装置にモータの回転が異常であるか否かを判別するための振動センサを設けると、画像形成装置が大型化したりコストが増大したりする。【解決手段】  異常判定器５１９は、座標変換器５２０が変換した電流値ｉｄ´に基づいて、モータが脱調状態であるか否かを判定する。この結果、脱調判定を行うための振動センサを設けることに起因して画像形成装置が大型化したりコストが増大したりすることを抑制することができる。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを制御する制御手段と、
前記モータの巻線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記位相決定手段によって決定された回転位相に基づいて、前記検出手段によって検出された静止座標系の電流値を、前記位相決定手段によって決定された前記回転位相を基準とする回転座標系の電流値へと変換する変換手段と、
前記回転子の回転速度に対応する値が所定値より大きい場合に、前記変換手段によって変換された前記回転座標系の電流値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】
前記判定手段は、前記回転子の回転速度に対応する値が前記所定値よりも小さい場合は、前記モータの回転が異常であるか否かを判定しない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】
前記判定手段は、前記変換手段によって変換された前記回転座標系の電流値のうち前記巻線を貫く磁束の強度に影響する励磁電流成分の値が第２所定値より小さい場合は前記モータの回転が異常であると判定することを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記励磁電流成分の値が前記第２所定値より小さい状態が所定期間継続した場合に、前記モータの回転が異常であると判定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】
前記第２所定値は０に設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】
前記判定手段は、前記変換手段によって変換された前記回転座標系の電流値のうち前記回転子にトルクを発生させるトルク電流成分の値に基づいて、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又は２に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記モータの回転の異常は、前記モータが脱調状態であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記制御手段は、
予め決められた大きさの電流に基づいて前記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制御モードである第１制御モードと、
前記回転子の目標位相を表す指令位相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モードである第２制御モードと、
を備え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前記回転位相の第３所定期間における変化量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、
前記制御手段は、
予め決められた大きさの電流に基づいて前記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制御モードとである第１制御モードと、
前記回転子の目標速度を表す指令速度と前記速度決定手段によって決定された前記回転速度との偏差が小さくなるように、前記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モードである第２制御モードと、
を備え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、前記制御手段が前記第１制御モードを用いて前記モータを制御している期間に、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８又は９に記載のモータ制御装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記第１制御モードで前記モータを制御している状態で、前記回転子の回転速度に対応する値が前記所定値以上の値である第４所定値よりも小さい値から前記第４所定値よりも大きい値へと変化した場合は、前記制御モードを前記第１制御モードから前記第２制御モードへと切り替え、前記第２制御モードで前記モータを制御している状態で、前記回転子の回転速度に対応する値が前記第４所定値よりも大きい値から前記第４所定値よりも小さい値へと変化した場合は、前記制御モードを前記第２制御モードから第１制御モードへと切り替えることを特徴とする請求項８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】
前記モータ制御装置は、
前記第１制御モードが実行される場合に、前記モータの第１相の巻線及び第２相の巻線それぞれに前記駆動電流を供給する第１制御回路と、
前記第２制御モードが実行される場合に、前記モータの第１相の巻線及び第２相の巻線それぞれに前記駆動電流を供給する第２制御回路と、
前記回転子の回転速度に対応する値に基づいて、前記第１制御回路を用いて前記モータを制御するか、前記第２制御回路を用いて前記モータを制御するかを切り替える切替手段と、
を有することを特徴とする請求項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、
前記モータの第１相の巻線及び第２相の巻線それぞれに駆動電流を供給する供給手段と、
前記供給手段を駆動する駆動電圧を生成する生成手段と、
前記生成手段によって生成された前記駆動電圧と前記検出手段によって検出された前記駆動電流とに基づいて、前記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回転速度であ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】
前記モータ制御装置は、前記位相決定手段によって決定された前記回転位相の第３所定期間における変化量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１３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１６】
前記所定値は、前記位相決定手段が前記回転子の回転位相を決定可能な回転速度に基づいて設定されることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１７】
モータを制御する制御手段と、
前記モータの巻線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記位相決定手段によって決定された回転位相に基づいて、前記検出手段によって検出された静止座標系の電流値を、前記位相決定手段によって決定された前記回転位相を基準とする回転座標系の電流値へと変換する変換手段と、
前記回転子の回転速度に対応する値が所定値より大きい場合に、前記変換手段によって変換された前記回転座標系の電流値に基づいて前記モータの回転が異常であるか否かを示す信号を出力する判定手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記判定手段から出力された信号が前記モータの回転が異常であることを示す信号である場合は前記モータを停止し、前記判定手段から出力された信号が前記モータの回転が異常でないことを示す信号である場合は前記モータの駆動を継続することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項１８】
前記制御手段は、前記回転子の回転速度に対応する値が前記所定値よりも小さい場合は、前記判定手段から出力された信号に基づいて前記モータの駆動を停止する制御を行わない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】
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１８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前記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２０】
請求項１９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２１】
請求項２０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２２】
請求項１９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２３】
記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
負荷を駆動するモータと、
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と、
を有し、
前記モータ制御装置は、前記負荷を駆動する前記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、モータ制御装置、シート搬送装置及び画像形成装置におけるモータの脱調検知に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータを制御する方法として、モータの巻線に予め決められた大きさの電流を供給することによってモータを制御する定電流制御と称される制御方法が知られている。
【０００３】
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予め決められた大きさの電流が供給されるため、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。
【０００４】
特許文献１では、モータの回転軸の軸受けを固定するフレームに振動を検出する振動センサが設けられ、当該振動センサの検出結果に基づいてモータが脱調状態であるか否かを判定する構成が述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２６３７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１においては、モータの回転が異常であるか否かを検出するための振動センサを設けるスペースが必要となるため、印刷装置が大型化してしまう。また、振動センサを設けることによってコストが増大してしまう。
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明は、モータの回転が異常であるか否かを検出するセンサを用いずに、モータの回転が異常であるか否かを判定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係るモータ制御装置は、
モータを制御する制御手段と、
前記モータの巻線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記位相決定手段によって決定された回転位相に基づいて、前記検出手段によって検出された静止座標系の電流値を、前記位相決定手段によって決定された前記回転位相を基準とする回転座標系の電流値へと変換する変換手段と、
前記回転子の回転速度に対応する値が所定値より大きい場合に、前記変換手段によって変換された前記回転座標系の電流値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】
【０００９】
本発明によれば、モータの回転が異常であるか否かを検出するセンサを用いずに、モータの回転が異常であるか否かを判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る画像形成装置を説明する断面図である。
【図２】前記画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。
【図３】Ａ相及びＢ相から成る２相のモータと、ｄ軸及びｑ軸によって表される回転座標系との関係を示す図である。
【図４】第１実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】回転子の目標速度を表す指令速度に対応する回転速度ω＿ｒｅｆ´、閾値ωｔｈ及び閾値ωｓｎｌとの関係を示す図である。
【図６】定電流制御において巻線に流れる駆動電流に対応する電流ベクトルの位相θｅと回転子の回転位相θとの関係を示す図である。
【図７】定電流制御中の電流値ｉｄ´を示すタイムチャートである。
【図８】モータ制御装置によるモータの制御方法を示すフローチャートである。
【図９】異常判定器によるモータの脱調判定の方法を示すフローチャートである。
【図１０】定電流制御中の電流値ｉｑ´を示すタイムチャートである。
【図１１】速度フィードバック制御を行うモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
〔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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
原稿の読取モードとして、第１読取モード及び第２読取モードがある。第１読取モードは、一定速度で搬送される原稿の画像を、所定の位置に固定された照明系２０９及び光学系によって読み取るモードである。第２読取モードは、読取装置２０２の原稿ガラス２１４上に載置された原稿の画像を、一定速度で移動する照明系２０９及び光学系によって読み取るモードである。通常、シート状の原稿の画像は第１読取モードで読み取られ、綴じられた原稿の画像は第２読取モードで読み取られる。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
読取装置２０２から出力された画像信号は、半導体レーザ及びポリゴンミラーを含む光走査装置３１１に入力される。また、感光ドラム３０９は、帯電器３１０によって外周面が帯電される。感光ドラム３０９の外周面が帯電された後、読取装置２０２から光走査装置３１１に入力された画像信号に応じたレーザ光が、光走査装置３１１からポリゴンミラー及びミラー３１２、３１３を経由し、感光ドラム３０９の外周面に照射される。この結果、感光ドラム３０９の外周面に静電潜像が形成される。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
また、第１面に画像形成された記録媒体がフェーズダウンで画像形成装置１００の外部へ排紙される場合は、定着器３１８を通過した記録媒体は、排紙ローラ３１９を通って搬送ローラ３２０へ向かう方向へ搬送される。その後、記録媒体の後端が搬送ローラ３２０のニップ部を通過する直前に、搬送ローラ３２０の回転が反転することによって、記録媒体の第１面が下向きになった状態で、記録媒体が排紙ローラ３２４を経由して画像形成装置１００の外部へ排紙される。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
高圧制御部１５５は、システムコントローラ１５１によって設定された設定値に応じて、高圧ユニット１５６（帯電器３１０、現像器３１４、転写帯電器３１５等）に必要な電圧を供給する。なお、センサ類１５９には、搬送ローラによって搬送される記録媒体を検知するセンサ等が含まれる。
【００２９】
モータ制御装置１５７は、ＣＰＵ１５１ａから出力された指令に応じてモータ５０９を制御する。なお、図２においては、負荷を駆動するモータとしてモータ５０９のみが記載されているが、実際には、画像形成装置には複数個のモータが設けられているものとする。また、１個のモータ制御装置が複数個のモータを制御する構成であっても良い。更に、図２においては、画像形成装置にモータ制御装置が１個しか設けられていないが、実際には、複数個のモータ制御装置が画像形成装置に設けられている。
【００３０】
Ａ／Ｄ変換器１５３は、定着ヒータ１６１の温度を検出するためのサーミスタ１５４が検出した検出信号を受信し、検出信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してシステムコントローラ１５１に送信する。システムコントローラ１５１は、Ａ／Ｄ変換器１５３から受信したデジタル信号に基づいて、ＡＣドライバ１６０の制御を行う。ＡＣドライバ１６０は、定着ヒータ１６１の温度が定着処理を行うために必要な温度となるように定着ヒータ１６１を制御する。なお、定着ヒータ１６１は、定着処理に用いられるヒータであり、定着器３１８に含まれる。
【００３１】
システムコントローラ１５１は、使用される記録媒体の種類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に基づいて画像形成装置１００の動作シーケンスを制御する。また、システムコントローラ１５１は、画像形成装置の状態を示す情報を操作部１５２に送信する。なお、画像形成装置の状態を示す情報とは、例えば、画像形成枚数、画像形成動作の進行状況、原稿読取装置２０１及び画像印刷装置３０１におけるシートのジャムや重送等に関する情報である。操作部１５２は、システムコントローラ１５１から受信した情報を表示部に表示する。
【００３２】
前述の如くして、システムコントローラ１５１は、画像形成装置１００の動作シーケンスを制御する。
【００３３】
［モータ制御装置］
＜ベクトル制御＞
次に、本実施形態におけるモータ制御装置１５７について説明する。モータ制御装置１５７は、第２制御モードとしてのベクトル制御と第１制御モードとしての定電流制御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、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。
【００３４】
まず、図３及び図４を用いて、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。
【００３５】
図３は、Ａ相（第１相）とＢ相（第２相）との２相から成るステッピングモータ（以下、モータと称する）５０９と、ｄ軸及びｑ軸によって表される回転座標系との関係を示す図である。図３では、静止座標系において、Ａ相の巻線に対応した軸であるα軸と、Ｂ相の巻線に対応した軸であるβ軸とが定義されている。また、図３では、回転子４０２に用いられている永久磁石の磁極によって作られる磁束の方向に沿ってｄ軸が定義され、ｄ軸から反時計回りに９０度進んだ方向（ｄ軸に直交する方向）に沿ってｑ軸が定義されている。α軸とｄ軸との成す角度はθと定義され、回転子４０２の回転位相は角度θによって表される。ベクトル制御では、回転子４０２の回転位相θを基準とした回転座標系が用いられる。具体的には、ベクトル制御では、巻線に流れる駆動電流に対応する電流ベクトルの、回転座標系における電流成分であって、回転子にトルクを発生させるｑ軸成分（トルク電流成分）と巻線を貫く磁束の強度に影響するｄ軸成分（励磁電流成分）とが用いられる。
【００３６】
ベクトル制御とは、回転子の目標位相を表す指令位相と実際の回転位相との偏差が小さくなるようにトルク電流成分の値と励磁電流成分の値とを制御する位相フィードバック制御を行うことによってモータを制御する制御方法である。また、回転子の目標速度を表す指令速度と実際の回転速度との偏差が小さくなるようにトルク電流成分の値と励磁電流成分の値とを制御する速度フィードバック制御を行うことによってモータを制御する手法もある。
【００３７】
図４は、モータ５０９を制御するモータ制御装置１５７の構成の例を示すブロック図である。なお、モータ制御装置１５７は、少なくとも１つのＡＳＩＣで構成されており、以下に説明する各機能を実行する。
【００３８】
図４に示すように、モータ制御装置１５７は、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を有する。さらに、モータ制御装置１５７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を有する。具体的には、モータ制御装置１５７は、制御切替器５１５、制御切替スイッチ５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃ（以下、各スイッチと称する）を有する。
【００３９】
モータ制御装置１５７は、ベクトル制御を行う回路として、位相制御器５０２、電流制御器５０３、座標逆変換器５０５、座標変換器５１１、ＰＷＭインバータ５０６等を有する。座標変換器５１１は、モータ５０９のＡ相及びＢ相の巻線に流れる駆動電流に対応する電流ベクトルを、α軸及びβ軸で表される静止座標系からｑ軸及びｄ軸で表される回転座標系に変換する。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に対応する電流ベクトルは、回転座標系において、ｑ軸成分の値（ｑ軸電流）及びｄ軸成分の値（ｄ軸電流）によって表される。なお、ｑ軸電流は、モータ５０９の回転子４０２にトルクを発生させるトルク電流に相当する。また、ｄ軸電流は、モータ５０９の巻線を貫く磁束の強度に影響する励磁電流に相当し、回転子４０２のトルクの発生には寄与しない。モータ制御装置１５７は、ｑ軸電流及びｄ軸電流をそれぞれ独立に制御することができる。この結果、モータ制御装置１５７は、回転子４０２が回転するために必要なトルクを効率的に発生させることができる。即ち、ベクトル制御においては、図３に示す電流ベクトルの大きさは、回転子４０２にかかる負荷トルクに応じて変化する。
【００４０】
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、指令位相θ＿ｒｅｆをモータ制御装置１５７へ出力する。
【００４１】
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との偏差を演算して出力する。
【００４２】
位相制御器５０２は、減算器１０１から出力される偏差を所定周期（例えば、２００μｓ）で取得する。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、減算器１０１から出力された偏差が０になるように、Ｐ制御、Ｉ制御、Ｄ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所定期間における変化量に比例する値に基づいて制御する制御方法である。本実施形態における位相制御器５０２は、ＰＩＤ制御に基づいてｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成しているがこれに限定されるものではない。例えば、位相制御器５０２は、ＰＩ制御に基づいてｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成しても良い。なお、回転子４０２に永久磁石が用いられる場合、通常は巻線を貫く磁束の強度に影響するｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆは０に設定されるが、これに限定されるものではない。
【００４３】
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。なお、Ａ／Ｄ変換器５１０が電流値を出力する周期は、例えば、位相制御器５０２が減算器１０１から偏差を取得する周期以下の周期（例えば、２５μｓ）である。
【００４４】
Ａ／Ｄ変換器５１０によってアナログ値からデジタル値へと変換された駆動電流の電流値は、静止座標系における電流値ｉα及びｉβとして、図３に示す電流ベクトルの位相θｅによって次式のように表される。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）
【００４５】
これらの電流値ｉα及びｉβは、座標変換器５１１、５２０及び誘起電圧決定器５１２に入力される。
【００４６】
座標変換器５１１は、次式によって、静止座標系における電流値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に変換する。
ｉｄ＝  ｃｏｓθ＊ｉα＋ｓｉｎθ＊ｉβ                              （３）
ｉｑ＝−ｓｉｎθ＊ｉα＋ｃｏｓθ＊ｉβ                              （４）
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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、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を生成しているこれに限定されるものではない。例えば、電流制御器５０３は、ＰＩ制御に基づいて駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成しても良い。
【００５０】
座標逆変換器５０５は、電流制御器５０３から出力された回転座標系における駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを、次式によって、静止座標系における駆動電圧Ｖα及びＶβに逆変換する。
Ｖα＝ｃｏｓθ＊Ｖｄ−ｓｉｎθ＊Ｖｑ                                （５）
Ｖβ＝ｓｉｎθ＊Ｖｄ＋ｃｏｓθ＊Ｖｑ                                （６）
【００５１】
座標逆変換器５０５は、逆変換されたＶα及びＶβを誘起電圧決定器５１２とＰＷＭインバータ５０６に出力する。
【００５２】
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に基づくＰＷＭ信号によって駆動される。その結果、ＰＷＭインバータ５０６は、駆動電圧Ｖα及びＶβに応じた駆動電流ｉα及びｉβを生成し、駆動電流ｉα及びｉβをモータ５０９の各相の巻線に供給することによって、モータ５０９を駆動させる。即ち、ＰＷＭインバータ５０６は、モータ５０９の各相の巻線に電流を供給する供給手段として機能する。なお、本実施形態においては、ＰＷＭインバータはフルブリッジ回路を有しているが、ＰＷＭインバータはハーフブリッジ回路等を有していても良い。
【００５３】
次に、回転子４０２の回転位相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）
【００５４】
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。巻線レジスタンスＲ及び巻線インダクタンス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。
【００５５】
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。
【００５６】
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）
【００５７】
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、位相決定器５１３は、ＲＯＭ１５１ｂ等に記憶されている、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参照することによって回転位相θを決定してもよい。
【００５８】
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、５２０に入力される。
【００５９】
なお、座標変換器５２０は、式（３）及び式（４）によって、静止座標系における電流値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´に変換する。座標変換器５２０によって変換された電流値ｉｄ´は、異常判定器５１９に出力される。なお、異常判定器５１９については後述する。
【００６０】
モータ制御装置１５７は前述の制御を繰り返し行う。
【００６１】
以上のように、本実施形態におけるモータ制御装置１５７は、指令位相θ＿ｒｅｆと回転位相θとの偏差が小さくなるように回転座標系における電流値を制御する位相フィードバック制御を用いたベクトル制御を行う。ベクトル制御を行うことによって、モータが脱調状態となることや、余剰トルクに起因してモータ音が増大すること及び消費電力が増大することを抑制することができる。また、位相フィードバック制御を行うことによって、回転子の回転位相が所望の位相になるように回転子の回転位相を制御することができる。したがって、画像形成装置において、回転子の回転位相を精度よく制御する必要がある負荷（レジストレーションローラ等）を駆動するモータに位相フィードバック制御によるベクトル制御が適用されることによって、記録媒体への画像形成が適切に行われる。
【００６２】
＜定電流制御＞
次に、図４を用いて、定電流制御について説明する。定電流制御においては、モータの動作シーケンスに基づいて予め決められた電流がモータの巻線に供給されることによって、巻線に流れる駆動電流が制御される。定電流制御においては、回転子にかかる負荷トルクの変動が起こったとしてもモータが脱調しないように、回転子の回転に必要と想定されるトルクに所定のマージンが加算されたトルクに対応する振幅を持った駆動電流が供給される。これは、定電流制御においては、決定（推定）された回転子の回転位相や回転速度に基づいて駆動電流の振幅が制御される構成は用いられない（フィードバック制御が行われない）ので、回転子にかかる負荷トルクに応じて駆動電流を調整できないからである。なお、電流の振幅が大きいほど回転子に与えるトルクは大きくなる。また、振幅は電流ベクトルの大きさに対応する。
【００６３】
以下の説明では、定電流制御中は、振幅が一定の大きさである電流がモータの巻線に供給されることによってモータが制御されるが、この限りではない。例えば、定電流制御中は、モータの加速中及び減速中のそれぞれに応じて、振幅が予め決められた電流がモータの巻線に供給されることによってモータが制御されてもよい。
【００６４】
ＣＰＵ１５１ａは、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、静止座標系における電流の指令値ｉα＿ｒｅｆ及びｉβ＿ｒｅｆに対応する電流ベクトルの大きさは常に一定である。
【００６５】
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８０６、８０７によって検出される。検出された駆動電流は、Ａ／Ｄ変換器８０９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。
【００６６】
減算器１０２には、Ａ／Ｄ変換器５１０から出力された電流値ｉαと定電流制御器５１７から出力された電流指令値ｉα＿ｒｅｆとが入力される。減算器１０２は、電流指令値ｉα＿ｒｅｆと電流値ｉαとの偏差を演算し、該偏差を電流制御器５０３に出力する。
【００６７】
また、減算器１０３には、Ａ／Ｄ変換器５１０から出力された電流値ｉβと定電流制御器５１７から出力された電流指令値ｉβ＿ｒｅｆとが入力される。減算器１０３は、電流指令値ｉβ＿ｒｅｆと電流値ｉβとの偏差を演算し、該偏差を電流制御器５０３に出力する。
【００６８】
電流制御器５０３は、入力される偏差が小さくなるように、ＰＩＤ制御に基づいて駆動電圧Ｖα及びＶβを出力する。具体的には、電流制御器５０３は、入力される偏差が０に近づくように駆動電圧Ｖα及びＶβを出力する。
【００６９】
ＰＷＭインバータ５０６は前述した方法で、入力された駆動電圧Ｖα及びＶβに基づいて、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。
【００７０】
以上が、定電流制御についての説明である。
【００７１】
＜ベクトル制御と定電流制御との切り替え＞
次に、ベクトル制御と定電流制御との切り替え方法について説明する。図４に示すように、本実施形態におけるモータ制御装置１５７は、定電流制御とベクトル制御とを切り替える構成を有する。具体的には、モータ制御装置１５７は、制御切替器５１５、各スイッチ５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃを有する。
【００７２】
図５は、回転子の目標速度を表す指令速度に対応する回転速度ω＿ｒｅｆ´、第４所定値としての閾値ωｔｈ及び所定値としての閾値ωｓｎｌとの関係を示す図である。なお、閾値ωｔｈ及び閾値ωｓｎｌについては後述する。また、図５に示す閾値ωｔｈ及び閾値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。
【００７３】
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の回転速度の閾値ωｔｈが設定されている。モータの制御が定電流制御からベクトル制御に切り替わる際には、瞬間的にモータの回転速度が減少する可能性がある。これは、モータの制御が切り替わる前の最後に供給され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、モータの制御が切り替わった後の最初に供給され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、回転位相が精度よく決定される（決定可能な）回転速度のうち最も小さい回転速度に閾値ωｔｈが設定されると、モータの制御が切り替わる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の制御が不安定になってしまう。したがって、閾値ωｔｈは、回転速度の減少を考慮して、回転位相が精度よく決定される回転速度のうち最も小さい回転速度よりも大きい回転速度に設定される。
【００７４】
図４に示すように、ＣＰＵ１５１ａは、回転速度ω＿ｒｅｆ´を制御切替器５１５及び異常判定器５１９に出力する。なお、ＣＰＵ１５１ａは、指令位相θ＿ｒｅｆの所定期間における変化量に基づいて回転速度ω＿ｒｅｆ´を決定する。即ち、回転速度ω＿ｒｅｆ´は所定の時間周期で変化する。
【００７５】
定電流制御器５１７による制御中において、回転速度ω＿ｒｅｆ´が閾値ωｔｈ以上（ω＿ｒｅｆ´≧ωｔｈ）になると、制御切替器５１５は、モータ５０９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。なお、閾値ωｔｈは、例えば、ＲＯＭ１５１ｂに予め保存されている。
【００７６】
また、定電流制御器５１７による制御中において、回転速度ω＿ｒｅｆ´が閾値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。
【００７７】
ベクトル制御器５１８による制御中において、回転速度ω＿ｒｅｆ´が閾値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。
【００７８】
また、ベクトル制御器５１８による制御中において、回転速度ω＿ｒｅｆ´が閾値ωｔｈ以上（ω＿ｒｅｆ´≧ωｔｈ）の場合は、制御切替器５１５は、モータ５０９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。
【００７９】
＜モータの脱調＞
図６は、定電流制御において巻線に流れる駆動電流に対応する電流ベクトルの位相θｅと回転子の回転位相θとの関係を示す図である。図６（ａ）は、定電流制御において回転子にかかる負荷トルクＴがＴ１である状態における電流ベクトルの位相θｅと回転子の回転位相θとの関係を示す図である。図６（ｂ）は、定電流制御において回転子にかかる負荷トルクＴがＴ１よりも大きいＴ２である状態における電流ベクトルの位相θｅと回転子の回転位相θとの関係を示す図である。図６（ｃ）は、定電流制御において回転子にかかる負荷トルクＴがＴ２よりも大きいＴ３である状態における電流ベクトルの位相θｅと回転子の回転位相θとの関係を示す図である。なお、図６では、回転子の正回転の方向は反時計回りの方向と定義される。以下の説明では、回転子が正方向に回転する場合における構成について説明するが、回転子が逆方向に回転する場合における構成も同様である。
【００８０】
前述したように、本実施形態における定電流制御においては、電流ベクトルの大きさが一定の大きさである電流がモータの巻線に供給されることによってモータが制御される。即ち、図６（ａ）乃至図６（ｃ）に示す電流ベクトルはすべて同じ大きさのベクトルである。
【００８１】
図６に示すように、電流ベクトルの励磁電流成分（ｄ軸電流）の値ｉｄ´は、以下の式（１０）で表される。また、電流ベクトルのトルク電流成分（ｑ軸電流）の値ｉｑ´は、以下の式（１１）で表される。なお、Δθは電流ベクトルの位相θｅと回転子の回転位相θとの位相差（θｅ−θ）を示す。
ｉｄ´＝Ｉ＊ｃｏｓΔθ                                            （１０）
ｉｑ´＝Ｉ＊ｓｉｎΔθ                                            （１１）
【００８２】
図６に示すように、定電流制御において、回転子にかかる負荷トルクＴが増大すると、位相差Δθも増大する。位相差Δθが０°≦Δθ≦９０°である期間では、位相差Δθが増大するほど、電流ベクトルの励磁電流成分の値ｉｄ´（電流値ｉｄ´）は減少し、電流ベクトルのトルク電流成分の値ｉｑ´（電流値ｉｑ´）は増大する。即ち、定電流制御において、位相差Δθが０°≦Δθ≦９０°である期間では、電流値ｉｑ´が増大すること（電流値ｉｄ´が減少すること）は、回転子にかかる負荷トルクＴが増大することを意味する。
【００８３】
位相差Δθが９０°になると（図６（ｃ））、電流値ｉｄ´は０になり、電流値ｉｑ´は電流ベクトルの大きさＩと等しくなる。即ち、位相差Δθが９０°になると、モータの出力トルクは、定電流制御においてモータが出力できる最大トルクＴｍａｘになる。
【００８４】
位相差Δθが９０°よりも大きくなることは、回転子にかかる負荷トルクＴがＴ３よりも大きくなることを意味する。即ち、位相差Δθが９０°よりも大きくなることは、回転子にかかる負荷トルクＴが、モータが出力できる最大トルクＴｍａｘよりも大きくなることを意味する。
【００８５】
モータの脱調は、回転子にかかる負荷トルクＴがモータの巻線に供給された駆動電流に対応する出力トルクＴｍａｘを超えることによって生じる。つまり、位相差Δθが９０°よりも大きくなることは、モータが脱調状態になることを意味する。
【００８６】
＜脱調検知＞
次に、モータが脱調状態であるか否かを検知する方法について説明する。本実施形態においては、以下の構成がモータ制御装置１５７に適用されることによって、定電流制御における脱調検知が実現される。なお、以下の説明においては、定電流制御が行われている期間でも、座標変換器５２０は稼働している。また、ベクトル制御が行われている期間は、定電流制御を行う回路は稼働している。
【００８７】
図４に示すように、本実施形態におけるモータ制御装置１５７は、モータの回転子の回転が異常であるか否か、即ち、モータが脱調状態であるか否かを判定する構成として、異常判定器５１９を有する。なお、モータの回転子の回転が異常である状態には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含まれる。
【００８８】
異常判定器５１９には、ＣＰＵ１５１ａから出力された回転速度ω＿ｒｅｆ´及び座標変換器５２０から出力された電流値ｉｄ´が入力される。異常判定器５１９は、モータが脱調状態であるか否かの判定を電流値ｉｄ´に基づいて行う。なお、異常判定器５１９は、座標変換器５２０から電流値ｉｄ´が出力される度に（Ａ／Ｄ変換器５１０が電流値を出力する周期に対応する周期で）、モータが脱調状態であるか否かの判定を電流値ｉｄ´に基づいて行う。
【００８９】
図７は、定電流制御中の電流値ｉｄ´を示すタイムチャートである。前述したように、回転子にかかる負荷トルクＴが増大すると、電流ベクトルの励磁電流成分の値（即ち、座標変換器５２０によって変換された電流値）ｉｄ´は減少する。そして、位相差Δθが９０°になると電流値ｉｄ´は０になる。更に、位相差Δθが９０°よりも大きくなること（即ち、電流値ｉｄ´が負の値になること）はモータが脱調状態になることを意味する。
【００９０】
本実施形態では、異常判定器５１９は、座標変換器５２０から出力される電流値ｉｄ´が閾値Ｄｔｈ（第２所定値）より大きい場合は、モータの回転が異常でないことを示す信号としてｓｔｏｐ信号‘Ｌ（ローレベル）’をＣＰＵ１５１ａに出力する。また、異常判定器５１９は、座標変換器５２０から出力される電流値ｉｄ´が閾値Ｄｔｈ以下である場合は、モータの回転が異常であることを示す信号としてｓｔｏｐ信号‘Ｈ（ハイレベル）’をＣＰＵ１５１ａに出力する。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’の場合は、ＣＰＵ１５１ａは、モータ制御装置を停止する。この結果、モータは停止する。また、ｓｔｏｐ信号が‘Ｌ’の場合は、ＣＰＵ１５１ａは、モータ制御装置の稼働を継続する。この結果、モータの駆動は継続される。なお、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ごとにｓｔｏｐ信号を出力する。
【００９１】
なお、本実施形態においては、閾値Ｄｔｈは０に設定されるがこの限りではない。例えば、設定される閾値Ｄｔｈの絶対値が定電流制御において巻線に流れる駆動電流に対応する電流ベクトルの大きさＩより小さい値であるように閾値Ｄｔｈが設定されればよい。
【００９２】
脱調判定が正確に行われるためには、回転位相θが精度よく決定される必要がある。本実施形態においては、異常判定器５１９が脱調判定を行うための回転速度の閾値ωｓｎｌは、回転位相が精度よく決定される回転速度のうち最も小さい回転速度に設定される。即ち、閾値ωｓｎｌは閾値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が行われる。
【００９３】
異常判定器５１９は、回転速度ω＿ｒｅｆ´が閾値ωｓｎｌより小さい（ω＿ｒｅｆ´＜ωｓｎｌ）場合は脱調判定を行わず、回転速度ω＿ｒｅｆ´が閾値ωｓｎｌ以上（ω＿ｒｅｆ´≧ωｓｎｌ）である場合は脱調判定を行う。なお、閾値ωｓｎｌは、例えば、ＲＯＭ１５１ｂに予め保存されている。
【００９４】
図８は、モータ制御装置１５７によるモータの制御方法を示すフローチャートである。以下、図８を用いて、本実施形態におけるモータ５０９の制御について説明する。このフローチャートの処理は、ＣＰＵ１５１ａによって実行される。
【００９５】
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の制御を行う。
【００９６】
次に、Ｓ１００１において、ＣＰＵ１５１ａ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モータ制御装置１５７を制御する。制御切替器５１５は、ＣＰＵ１５１ａからの指令に応じて、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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
Ｓ１００３において、回転速度ω＿ｒｅｆ´が閾値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。
【０１００】
また、Ｓ１００３において、回転速度ω＿ｒｅｆ´が閾値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。
【０１０１】
Ｓ１００５において、異常判定器５１９からＣＰＵ１５１ａにｓｔｏｐ信号‘Ｈ’が出力されると、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。
【０１０２】
また、Ｓ１００５において、異常判定器５１９からＣＰＵ１５１ａにｓｔｏｐ信号‘Ｌ’が出力されると、モータ制御装置１５７は処理をＳ１００６に進める。
【０１０３】
Ｓ１００６において、回転速度ω＿ｒｅｆ´が閾値ωｔｈ以上の値である場合は、Ｓ１００７において、ＣＰＵ１５１ａ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になるようにモータ制御装置１５７を制御する。制御切替器５１５は、ＣＰＵ１５１ａからの指令に応じて、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、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。
【０１０４】
また、Ｓ１００６において、回転速度ω＿ｒｅｆ´が閾値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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
図９は、異常判定器５１９によるモータ５０９の脱調判定の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脱調判定の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。
【０１０７】
異常判定器５１９は、Ｓ２００１において電流値ｉｄ´を取得すると、処理をＳ２００２に進める。
【０１０８】
Ｓ２００２において、電流値ｉｄ´が閾値Ｄｔｈより大きい場合は、Ｓ２００３において、異常判定器５１９はｓｔｏｐ信号‘Ｌ’をＣＰＵ１５１ａに出力する。
【０１０９】
また、Ｓ２００２において、電流値ｉｄ´が閾値Ｄｔｈ以下である場合は、Ｓ２００４において、異常判定器５１９はｓｔｏｐ信号‘Ｈ’をＣＰＵ１５１ａに出力する。
【０１１０】
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、モータの駆動制御が開始されてから最初に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。
【０１１１】
以上のように、本実施形態では、閾値ωｓｎｌは回転位相θが精度よく決定される回転速度のうち最も小さい回転速度に設定される。即ち、閾値ωｓｎｌは閾値ωｔｈ以下となるように設定される。この結果、異常判定器５１９は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、異常判定器５１９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。
【０１１２】
また、異常判定器５１９は、位相決定手段５１３によって決定された回転位相θに基づいて座標変換器５２０が変換した電流値ｉｄ´に基づいて、モータが脱調状態であるか否かを判定する。この結果、脱調判定を行うための振動センサを設けることに起因して画像形成装置が大型化したりコストが増大したりすることを抑制することができる。また、回転座標系の電流値における値の変化は静止座標系の電流値における値の変化よりも精度よく検出される。即ち、回転座標系の電流値である電流値ｉｄ´を用いて脱調判定が行われることによって精度よく脱調判定が行われる。
【０１１３】
また、モータが脱調状態である場合に、モータを停止する構成が用いられることによって、モータが脱調した状態においてモータ制御装置１５７が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を抑制することができる。更に、ベクトル制御中にも脱調判定を行うため、万が一急激な負荷変動によってベクトル制御中にモータが脱調したとしてもＣＰＵ１５１ａは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制御装置１５７が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を抑制することができる。
【０１１４】
なお、本実施形態においては、電流値ｉｄ´が閾値Ｄｔｈ以下である場合は、異常判定器５１９はｓｔｏｐ信号‘Ｈ’をＣＰＵ１５１ａに出力したが、この限りではない。例えば、異常判定器５１９は電流値ｉｄ´が閾値Ｄｔｈ以下である状態が第２所定期間継続したら、ｓｔｏｐ信号‘Ｈ’をＣＰＵ１５１ａに出力する構成であっても良い。即ち、電流値ｉｄ´が閾値Ｄｔｈ以下の値になっても、第２所定期間内に電流値ｉｄ´が閾値Ｄｔｈより大きい値になった場合は、異常判定器５１９はモータが脱調状態であると判定しない構成であっても良い。
【０１１５】
〔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。
【０１１６】
第１実施形態では、異常判定器５１９は、座標変換器５２０によって変換された電流値ｉｄ´に基づいて、モータが脱調状態であるか否かを検出した。本実施形態では、異常判定器５１９は、座標変換器５２０によって変換された電流値ｉｑ´に基づいて、モータが脱調状態であるか否かを検出する。
【０１１７】
図１０は、定電流制御中の電流値ｉｑ´を示すタイムチャートである。第１実施形態で説明したように、回転子にかかる負荷トルクＴが増大すると、電流ベクトルのトルク電流成分の値（即ち、座標変換器５２０によって変換された電流値）ｉｑ´は増大する。そして、位相差Δθが９０°になると電流値ｉｑ´は電流ベクトルの大きさＩと等しくなる。更に、位相差Δθが９０°よりも大きくなることはモータが脱調状態になることを意味する。
【０１１８】
本実施形態では、異常判定器５１９は、座標変換器５２０によって変換される電流値ｉｑ´が閾値Ｑｔｈ（第３所定値）より小さい場合は、ｓｔｏｐ信号‘Ｌ’をＣＰＵ１５１ａに出力する。また、異常判定器５１９は、座標変換器５２０によって変換される電流値ｉｑ´が閾値Ｑｔｈ以上である場合は、ｓｔｏｐ信号‘Ｈ’をＣＰＵ１５１ａに出力する。
【０１１９】
なお、本実施形態では、閾値Ｑｔｈは、定電流制御において巻線に流れる駆動電流に対応する電流ベクトルの大きさＩに設定されるが、この限りではない。例えば、閾値Ｑｔｈは、電流ベクトルの大きさＩより小さく且つ正の値に設定されてもよい。
【０１２０】
以上のように、本実施形態では、閾値ωｓｎｌは回転位相θが精度よく決定される回転速度のうち最も小さい回転速度に設定される。即ち、閾値ωｓｎｌは閾値ωｔｈ以下となるように設定される。この結果、異常判定器５１９は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、異常判定器５１９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。
【０１２１】
また、異常判定器５１９は、位相決定手段５１３によって決定された回転位相θに基づいて座標変換器５２０が変換した電流値ｉｑ´に基づいて、モータが脱調状態であるか否かを判定する。この結果、脱調判定を行うための振動センサを設けることに起因して画像形成装置が大型化したりコストが増大したりすることを抑制することができる。また、回転座標系の電流値における値の変化は静止座標系の電流値における値の変化よりも精度よく検出される。即ち、回転座標系の電流値である電流値ｉｑ´を用いて脱調判定が行われることによって精度よく脱調判定が行われる。
【０１２２】
また、モータが脱調状態である場合に、モータを停止する構成が用いられることによって、モータが脱調した状態においてモータ制御装置１５７が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を抑制することができる。更に、ベクトル制御中にも脱調判定を行うため、万が一急激な負荷変動によってベクトル制御中にモータが脱調したとしてもＣＰＵ１５１ａは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制御装置１５７が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を抑制することができる。
【０１２３】
なお、本実施形態においては、電流値ｉｑ´が閾値Ｑｔｈ以上である場合は、異常判定器５１９はｓｔｏｐ信号‘Ｈ’をＣＰＵ１５１ａに出力したが、この限りではない。例えば、異常判定器５１９は電流値ｉｑ´が閾値Ｑｔｈ以上である状態が第３所定期間継続したら、ｓｔｏｐ信号‘Ｈ’をＣＰＵ１５１ａに出力する構成であっても良い。即ち、電流値ｉｑ´が閾値Ｑｔｈ以上の値になっても、第３所定期間内に電流値ｉｑ´が閾値Ｑｔｈより大きい値になった場合は、異常判定器５１９はモータが脱調状態であると判定しない構成であっても良い。
【０１２４】
また、本実施形態では、異常判定器５１９は、電流値ｉｑ´に基づいて、モータが脱調状態であるか否かを判定したが、この限りではない。例えば、異常判定器５１９は、回転子にかかる負荷トルクに基づいて、モータが脱調状態であるか否かを判定してもよい。なお、異常判定器５１９は、例えば、以下の式（１３）に基づいて回転子にかかる負荷トルクＴを決定する。
Ｔ＝Ｋｑ＊ｉｑ´                                                  （１３）
【０１２５】
ここで、Ｋｑは、負荷トルクＴと電流値ｉｑ´との関係を示す比例係数であって、モータに固有の値である。また、異常判定器５１９は、例えば、モータに設けられるトルク決定手段としてのトルク検出器に基づいてトルクを決定してもよい。
【０１２６】
第１実施形態及び第２実施形態におけるモータ制御装置は、位相フィードバック制御を行うことによってモータ５０９を制御しているが、これに限定されるものではない。例えば、モータ制御装置の構成は、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、例えば、図１１に示すように、位相決定器５１３から出力される回転位相θの所定期間における変化量に基づいて回転子の回転速度ωを決定する速度決定器５１４がモータ制御装置１５７に設けられる。具体的には、例えば、速度決定器５１４は以下の式（１２）に基づいて回転速度ωを決定する。
ω＝ｄθ／ｄｔ                                                    （１２）
【０１２７】
そして、速度制御器５００が、回転子の目標速度を表す指令速度ω＿ｒｅｆと速度決定器５１４によって決定された回転速度ω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。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。なお、異常判定器５１９は、指令速度ω＿ｒｅｆと閾値ωｓｎｌとの比較結果に基づいて脱調判定を開始してもよいし、回転速度ωと閾値ωｓｎｌとの比較結果に基づいて脱調判定を開始してもよい。また、制御切替器５１５は、指令速度ω＿ｒｅｆと閾値ωｔｈとの比較結果に基づいて定電流制御とベクトル制御との切り替えを行ってもよいし、回転速度ωと閾値ωｔｈとの比較結果に基づいて定電流制御とベクトル制御との切り替えを行ってもよい。
【０１２８】
また、回転速度ω及び回転速度ω＿ｒｅｆ´は、例えば、駆動電流ｉα又はｉβ、駆動電圧Ｖα又はＶβ、誘起電圧Ｅα又はＥβ等、回転子４０２の回転周期と相関のある周期的な信号の大きさが０になる周期に基づいて決定されても良い。
【０１２９】
また、第１実施形態及び第２実施形態においては、異常判定器５１９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、異常判定器５１９は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。
【０１３０】
また、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、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。
【０１３１】
また、第１実施形態及び第２実施形態においては、巻線が２相であるモータが用いられたが、３相モータ等の他のモータであっても良い。
【符号の説明】
【０１３２】
１５１ａ  ＣＰＵ
１５７  モータ制御装置
４０２  回転子
５０７，５０８  電流検出器
５０９  ステッピングモータ
５１３  位相決定器
５１７  定電流制御器
５１９  異常判定器
５２０  座標変換器
【図１】
2019068683.tif 000003
【図２】
2019068683.tif 000004
【図３】
2019068683.tif 000005
【図４】
2019068683.tif 000006
【図５】
2019068683.tif 000007
【図６】
2019068683.tif 000008
【図７】
2019068683.tif 000009
【図８】
2019068683.tif 000010
【図９】
2019068683.tif 000011
【図１０】
2019068683.tif 000012
【図１１】
2019068683.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月12日(2018.7.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの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、前記回転子の回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御する第１モードと、予め決められた大きさの電流に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御する第２モードと、を備える制御手段と、
前記第２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所定値よりも大きい状態において、前記検出手段によって検出された駆動電流の、前記回転座標系において表される電流成分であって前記巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分である励磁電流成分の値が閾値以下である場合に、前記駆動電流の前記励磁電流成分の値が閾値以下であることを示す信号を出力する出力手段と、
を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
モータの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速度を決定する速度決定手段と、
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位相との偏差が小さくなるように、前記位相決定手段によって決定される回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御する第１モードと、予め決められた大きさの電流に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御する第２モードと、を備える制御手段と、
前記第２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所定値よりも大きい状態において、前記検出手段によって検出された駆動電流の、前記回転座標系において表される電流成分であって前記巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分である励磁電流成分の値が閾値以下である場合に、前記駆動電流の前記励磁電流成分の値が閾値以下であることを示す信号を出力する出力手段と、
を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
前記出力手段は、前記回転子の回転速度に対応する値が前記所定値よりも小さい場合は、前記駆動電流の前記励磁電流成分の値と前記閾値との比較を行わな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】
モータの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、前記回転子の回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御する第１モードと、予め決められた大きさの電流に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御する第２モードと、を備える制御手段と、
前記第２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所定値よりも大きい状態において、前記検出手段によって検出された前記駆動電流の前記トルク電流成分の値が閾値以上である場合に、前記駆動電流の前記トルク電流成分の値が閾値以上であることを示す信号を出力する出力手段と、
を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項５】
モータの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速度を決定する速度決定手段と、
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位相との偏差が小さくなるように、前記位相決定手段によって決定される回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御する第１モードと、予め決められた大きさの電流に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御する第２モードと、を備える制御手段と、
前記第２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所定値よりも大きい状態において、前記検出手段によって検出された前記駆動電流の前記トルク電流成分の値が閾値以上である場合に、前記駆動電流の前記トルク電流成分の値が閾値以上であることを示す信号を出力する出力手段と、
を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項６】
前記出力手段は、前記回転子の回転速度に対応する値が前記所定値よりも小さい場合は、前記駆動電流の前記トルク電流成分の値と前記閾値との比較を行わないことを特徴とする請求項４又は５に記載のモータ制御装置。
【請求項７】
前記閾値は、０以上の値に設定されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
モータの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、前記回転子の回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御する第１モードと、予め決められた大きさの電流に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御する第２モードと、を備える制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記第２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所定値よりも大きい状態において、前記検出手段によって検出された前記駆動電流の、前記回転座標系において表される電流成分であって前記巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分である励磁電流成分の値が閾値以下である場合に前記モータの駆動を停止し、
前記閾値は０以上の値に設定されることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項９】
モータの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速度を決定する速度決定手段と、
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位相との偏差が小さくなるように、前記位相決定手段によって決定される回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御する第１モードと、予め決められた大きさの電流に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御する第２モードと、を備える制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記第２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所定値よりも大きい状態において、前記検出手段によって検出された前記駆動電流の、前記回転座標系において表される電流成分であって前記巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分である励磁電流成分の値が閾値以下である場合に前記モータの駆動を停止し、
前記閾値は０以上の値に設定されることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項１０】
モータの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、前記回転子の回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御する第１モードと、予め決められた大きさの電流に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御する第２モードと、を備える制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記第２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所定値よりも大きい状態において、前記検出手段によって検出された前記駆動電流の、前記回転座標系において表される電流成分であって前記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の値が閾値以上である場合に前記モータの駆動を停止し、
前記閾値は０以上の値に設定されることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項１１】
モータの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速度を決定する速度決定手段と、
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位相との偏差が小さくなるように、前記位相決定手段によって決定される回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御する第１モードと、予め決められた大きさの電流に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御する第２モードと、を備える制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記第２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所定値よりも大きい状態において、前記検出手段によって検出された前記駆動電流の、前記回転座標系において表される電流成分であって前記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の値が閾値以上である場合に前記モータの駆動を停止し、
前記閾値は０以上の値に設定されることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記第１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所定値よりも小さい値から前記所定値よりも大きい値である前記第２所定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制御モードから前記第２制御モードへと切り替え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、前記第１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前記第２所定値よりも大きい値から前記第２所定値よりも小さい値へと変化すると、前記制御モードを前記第１制御モードから第２制御モードへと切り替えることを特徴とする請求項１２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、
前記検出手段によって検出された前記駆動電流に基づいて、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回転速度であ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前記回転位相の所定期間における変化量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１４のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１７】
モータの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、
予め決められた大きさの電流に基づいて前記モータを制御する制御手段と、
前記制御手段によって制御される前記モータの回転子の回転速度に対応する値が所定値よりも大きい状態において、前記検出手段によって検出された駆動電流の、前記回転座標系において表される電流成分であって前記巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分である励磁電流成分の値が閾値以下である場合に、前記駆動電流の励磁電流成分の値が閾値以下であることを示す信号を出力する出力手段と、
を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項１８】
モータの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、
予め決められた大きさの電流に基づいて前記モータを制御する制御手段と、
前記制御手段によって制御される前記モータの回転子の回転速度に対応する値が所定値よりも大きい状態において、前記検出手段によって検出された駆動電流の前記位相決定手段によって決定される回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分の値が閾値以上である場合に、前記駆動電流のトルク電流成分の値が閾値以上であることを示す信号を出力する出力手段と、
を有することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項１９】
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１８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前記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２０】
請求項１９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２１】
請求項２０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２２】
記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、
前記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１８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前記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２３】
前記負荷は前記シートを搬送する搬送ローラであり、
前記画像形成手段は、前記搬送ローラによって搬送されるシートに画像を形成することを特徴とする請求項２２に記載に画像形成装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置、シート搬送装置、原稿給送装置、原稿読取装置及び画像形成装置におけるモータの脱調検知に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明は、より安価な構成によってモータの回転が異常であるか否かを判定することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係るモータ制御装置は、
モータの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、前記回転子の回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御する第１モードと、予め決められた大きさの電流に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御する第２モードと、を備える制御手段と、
前記第２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所定値よりも大きい状態において、前記検出手段によって検出された駆動電流の、前記回転座標系において表される電流成分であって前記巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分である励磁電流成分の値が閾値以下である場合に、前記駆動電流の前記励磁電流成分の値が閾値以下であることを示す信号を出力する出力手段と、
を有することを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明によれば、より安価な構成によってモータの回転が異常であるか否かを判定することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
［モータ制御装置］
＜ベクトル制御＞
次に、本実施形態におけるモータ制御装置１５７について説明する。モータ制御装置１５７は、第１モードとしてのベクトル制御と第２モードとしての定電流制御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、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。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
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、生成手段として機能する。なお、本実施形態における電流制御器５０３は、ＰＩＤ制御に基づいて駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成しているが、これに限定されるものではない。例えば、電流制御器５０３は、ＰＩ制御に基づいて駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成しても良い。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
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によって検出される。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。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
図５は、回転子の目標速度を表す指令速度に対応する回転速度ω＿ｒｅｆ´、閾値ωｔｈ及び閾値ωｓｎｌとの関係を示す図である。なお、閾値ωｔｈ及び閾値ωｓｎｌについては後述する。また、図５に示す閾値ωｔｈ及び閾値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。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
本実施形態では、異常判定器５１９は、座標変換器５２０から出力される電流値ｉｄ´が閾値Ｄｔｈより大きい場合は、モータの回転が異常でない（電流値ｉｄ´が閾値Ｄｔｈより大きい）ことを示す信号としてｓｔｏｐ信号‘Ｌ（ローレベル）’をＣＰＵ１５１ａに出力する。また、異常判定器５１９は、座標変換器５２０から出力される電流値ｉｄ´が閾値Ｄｔｈ以下である場合は、モータの回転が異常である（電流値ｉｄ´が閾値Ｄｔｈ以下である）ことを示す信号としてｓｔｏｐ信号‘Ｈ（ハイレベル）’をＣＰＵ１５１ａに出力する。ｓｔｏｐ信号とは、モータ制御装置１５７の稼働／停止を決定する信号であり、ｓｔｏｐ信号が‘Ｈ’の場合は、ＣＰＵ１５１ａは、モータ制御装置１５７を停止する。この結果、モータは停止する。また、ｓｔｏｐ信号が‘Ｌ’の場合は、ＣＰＵ１５１ａは、モータ制御装置１５７の稼働を継続する。この結果、モータの駆動は継続される。なお、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ごとにｓｔｏｐ信号を出力する。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９２】
ｄ軸電流の算出が正確に行われるためには、回転位相θが精度よく決定される必要がある。本実施形態においては、異常判定器５１９が脱調判定を行うための回転速度の閾値ωｓｎｌは、回転位相が精度よく決定される回転速度のうち最も小さい回転速度に設定される。即ち、閾値ωｓｎｌは閾値ωｔｈより小さい値に設定される。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、回転速度ωが閾値ωｓｎｌ以上であれば脱調判定が行われる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１１】
以上のように、本実施形態では、閾値ωｓｎｌは回転位相θが精度よく決定される回転速度のうち最も小さい回転速度に設定される。即ち、閾値ωｓｎｌは閾値ωｔｈより小さい値に設定される。この結果、異常判定器５１９は、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、異常判定器５１９は、定電流制御が行われている状態において脱調判定を精度よく行うことができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１８】
本実施形態では、異常判定器５１９は、座標変換器５２０によって変換される電流値ｉｑ´が閾値Ｑｔｈより小さい場合は、ｓｔｏｐ信号‘Ｌ’をＣＰＵ１５１ａに出力する。また、異常判定器５１９は、座標変換器５２０によって変換される電流値ｉｑ´が閾値Ｑｔｈ以上である場合は、ｓｔｏｐ信号‘Ｈ’をＣＰＵ１５１ａに出力する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２０】
以上のように、本実施形態では、閾値ωｓｎｌは回転位相θが精度よく決定される回転速度のうち最も小さい回転速度に設定される。即ち、閾値ωｓｎｌは閾値ωｔｈより小さい値に設定される。この結果、異常判定器５１９は、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、異常判定器５１９は、定電流制御が行われている状態において脱調判定を精度よく行うことができる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
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