(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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ステッピングモータと、
前記ステッピングモータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
前記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前記回転位相との偏差が小さくなるように、前記位相決定手段によって決定された回転位相を基準とする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の値に基づいて、前記ステッピングモータの巻線に流れる駆動電流を制御することによって前記ステッピングモータを制御する第１制御モードと、前記巻線に定電流を供給することによって前記ステッピングモータを制御する第２制御モードと、を備える制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記第２制御モードで前記ステッピングモータを制御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前記回転速度が第１の閾値よりも小さい値から前記第１の閾値よりも大きい値へと変化した場合は、前記ステッピングモータを制御する制御モードを前記第２制御モードから前記第１制御モードへと切り替え、前記第１制御モードで前記ステッピングモータを制御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前記回転速度が前記第１の閾値よりも大きい値から前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値よりも大きく且つ前記第１の閾値よりも小さい値に変化しても前記第１制御モードを維持し、
前記第１の閾値と前記第２の閾値との差分値は、前記制御モードが前記第２制御モードから前記第１制御モードに切り替わる前に前記回転子に発生したトルクが、前記制御モードが前記第２制御モードから前記第１制御モードに切り替わった後に前記回転子に発生するトルクとは異なるトルクであることに起因して前記回転子の回転速度が減少する減少量よりも大きい値に設定されていることを特徴とするシート搬送装置。
【請求項２】
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ステッピングモータと、
前記ステッピングモータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
前記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、前記位相決定手段によって決定された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の値に基づいて、前記ステッピングモータの巻線に流れる駆動電流を制御することによって前記ステッピングモータを制御する第１制御モードと、前記巻線に定電流を供給することによって前記ステッピングモータを制御する第２制御モードと、を備える制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記第２制御モードで前記ステッピングモータを制御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前記回転速度が第１の閾値よりも小さい値から前記第１の閾値よりも大きい値へと変化した場合は、前記ステッピングモータを制御する制御モードを前記第２制御モードから前記第１制御モードへと切り替え、前記第１制御モードで前記ステッピングモータを制御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前記回転速度が前記第１の閾値よりも大きい値から前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値よりも大きく且つ前記第１の閾値よりも小さい値に変化しても前記第１制御モードを維持し、
前記第１の閾値と前記第２の閾値との差分値は、前記制御モードが前記第２制御モードから前記第１制御モードに切り替わる前に前記回転子に発生したトルクが、前記制御モードが前記第２制御モードから前記第１制御モードに切り替わった後に前記回転子に発生するトルクとは異なるトルクであることに起因して前記回転子の回転速度が減少する減少量よりも大きい値に設定されていることを特徴とするシート搬送装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第１制御モードで前記ステッピングモータを制御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前記回転速度が前記第２の閾値よりも大きい値から前記第２の閾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又は２に記載のシート搬送装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記第１制御モードが実行される場合に、前記ステッピングモータの第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の制御回路と、
前記第２制御モードが実行される場合に、前記第１相の巻線及び前記第２相の巻線それぞれに前記定電流を供給する第２の制御回路と、
前記速度決定手段によって決定された前記回転速度に基づいて、前記第１の制御回路を用いて前記ステッピングモータを制御するか、前記第２の制御回路を用いて前記ステッピングモータを制御するかを切り替える切替手段と、
を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
【請求項５】
前記速度決定手段は、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速度を決定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
【請求項６】
前記制御手段は、
前記モータの第１相の巻線及び第２相の巻線それぞれに流れる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電流に基づいて、前記回転子の回転によって前記第１相の巻線及び前記第２相の巻線に誘起される誘起電圧の大きさ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位相を決定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のシート搬送装置。
【請求項７】
前記第２の閾値は、前記位相決定手段が前記誘起電圧決定手段によって決定された前記第１相の誘起電圧の大きさと前記第２相の誘起電圧の大きさとに基づいて前記モータの回転子の回転位相を決定することができる回転速度に設定されることを特徴とする請求項６に記載のシート搬送装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記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、前記巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分である励磁電流成分の値を０になるように制御し、前記トルク電流成分の値を制御することによって、前記ステッピングモータを制御す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シート搬送装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項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搬送することを特徴とする原稿給送装置。
【請求項１０】
請求項９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１１】
記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
負荷を駆動するステッピングモータと、
前記ステッピングモータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
前記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前記回転位相との偏差が小さくなるように、前記位相決定手段によって決定された回転位相を基準とする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の値に基づいて、前記ステッピングモータの巻線に流れる駆動電流を制御することによって前記ステッピングモータを制御する第１制御モードと、前記巻線に定電流を供給することによって前記ステッピングモータを制御する第２制御モードと、を備える制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記第２制御モードで前記ステッピングモータを制御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前記回転速度が第１の閾値よりも小さい値から前記第１の閾値よりも大きい値へと変化した場合は、前記ステッピングモータを制御する制御モードを前記第２制御モードから前記第１制御モードへと切り替え、前記第１制御モードで前記ステッピングモータを制御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前記回転速度が前記第１の閾値よりも大きい値から前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値よりも大きく且つ前記第１の閾値よりも小さい値に変化しても前記第１制御モードを維持し、
前記第１の閾値と前記第２の閾値との差分値は、前記制御モードが前記第２制御モードから前記第１制御モードに切り替わる前に前記回転子に発生したトルクが、前記制御モードが前記第２制御モードから前記第１制御モードに切り替わった後に前記回転子に発生するトルクとは異なるトルクであることに起因して前記回転子の回転速度が減少する減少量よりも大きい値に設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
負荷を駆動するステッピングモータと、
前記ステッピングモータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
前記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、前記位相決定手段によって決定された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の値に基づいて、前記ステッピングモータの巻線に流れる駆動電流を制御することによって前記ステッピングモータを制御する第１制御モードと、前記巻線に定電流を供給することによって前記ステッピングモータを制御する第２制御モードと、を備える制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記第２制御モードで前記ステッピングモータを制御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前記回転速度が第１の閾値よりも小さい値から前記第１の閾値よりも大きい値へと変化した場合は、前記ステッピングモータを制御する制御モードを前記第２制御モードから前記第１制御モードへと切り替え、前記第１制御モードで前記ステッピングモータを制御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前記回転速度が前記第１の閾値よりも大きい値から前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値よりも大きく且つ前記第１の閾値よりも小さい値に変化しても前記第１制御モードを維持し、
前記第１の閾値と前記第２の閾値との差分値は、前記制御モードが前記第２制御モードから前記第１制御モードに切り替わる前に前記回転子に発生したトルクが、前記制御モードが前記第２制御モードから前記第１制御モードに切り替わった後に前記回転子に発生するトルクとは異なるトルクであることに起因して前記回転子の回転速度が減少する減少量よりも大きい値に設定されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
前記負荷は、前記記録媒体を搬送する搬送ローラであることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記画像形成手段は、所定位置において前記記録媒体に前記画像を転写する転写手段を備え、
前記画像形成装置は、前記転写手段が前記記録媒体に前記画像を転写するタイミングに合わせて前記記録媒体を前記転写位置へと搬送するレジストレーションローラを備え、
前記負荷は、前記レジストレーションローラであることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記制御手段は、前記第１制御モードで前記ステッピングモータを制御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前記回転速度が前記第２の閾値よりも大きい値から前記第２の閾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１１乃至１４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記制御手段は、
前記モータの第１相の巻線及び第２相の巻線それぞれに流れる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電流に基づいて、前記回転子の回転によって前記第１相の巻線及び前記第２相の巻線に誘起される誘起電圧の大きさ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位相を決定することを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記第２の閾値は、前記位相決定手段が前記誘起電圧決定手段によって決定された前記第１相の誘起電圧の大きさと前記第２相の誘起電圧の大きさとに基づいて前記モータの回転子の回転位相を決定することができる回転速度に設定されることを特徴とする請求項１６に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート搬送装置及び画像形成装置におけるモータの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータの駆動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の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、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回転座標系の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制御方法が知られている。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回転座標系の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制御方法も知られている。
【０００３】
ベクトル制御を用いると、モータの巻線に供給する駆動電流を、回転子が回転するためのトルクを発生させる電流成分（トルク電流成分）と、巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分（励磁電流成分）とに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トルク電流成分の値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。この結果、余剰トルクに起因したモータ音の増大や消費電力の増大を抑制することができる。また、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ることに起因して回転子が入力信号に同期しなくなり、モータが制御不能な状態（脱調状態）になってしまうことを抑制することができる。
【０００４】
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、回転子が回転することによってモータの各相の巻線に発生する誘起電圧に基づいて回転子の回転位相を決定する構成が述べられている。
【０００５】
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、回転子の回転位相が決定されるために十分な大きさでない場合は、回転位相が精度良く決定されない可能性がある。即ち、回転子の回転速度が小さいほど、回転子の回転位相を決定する精度が悪くなってしまう可能性がある。
特許文献２では、回転子の回転速度が所定の回転速度よりも小さい場合は、モータの巻線に定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が用いられる構成が述べられている。なお、定電流制御においては、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れない。更に、回転子の回転速度が所定の回転速度以上の場合は、ベクトル制御が用いられる構成が述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許５５３７５６５号公報
【特許文献２】特開２００５−３９９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、モータの制御が定電流制御からベクトル制御に切り替えられる際には、瞬間的に回転子の回転速度が減少する可能性がある。即ち、回転子の回転速度が所定の回転速度を超えて、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ったとしても、回転子の回転速度が減少して再び前記所定の回転速度以下になり、モータの制御がベクトル制御から再び定電流制御に切り替わってしまう。このように、定電流制御とベクトル制御との切り替わりが繰り返し起こってしまう。その結果、モータ音の大きさの増大及び減少が繰り返し起こったり、モータが制御不能な状態となったりしてしまう。
【０００８】
上記課題に鑑み、本発明は、ステッピングモータを制御する制御モードとしての第１制御モードと第２制御モードとの切り替わりが繰り返し起こることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明におけるシート搬送装置は、
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ステッピングモータと、
前記ステッピングモータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
前記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前記回転位相との偏差が小さくなるように、前記位相決定手段によって決定された回転位相を基準とする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の値に基づいて、前記ステッピングモータの巻線に流れる駆動電流を制御することによって前記ステッピングモータを制御する第１制御モードと、前記巻線に定電流を供給することによって前記ステッピングモータを制御する第２制御モードと、を備える制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記第２制御モードで前記ステッピングモータを制御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前記回転速度が第１の閾値よりも小さい値から前記第１の閾値よりも大きい値へと変化した場合は、前記ステッピングモータを制御する制御モードを前記第２制御モードから前記第１制御モードへと切り替え、前記第１制御モードで前記ステッピングモータを制御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前記回転速度が前記第１の閾値よりも大きい値から前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値よりも大きく且つ前記第１の閾値よりも小さい値に変化しても前記第１制御モードを維持し、
前記第１の閾値と前記第２の閾値との差分値は、前記制御モードが前記第２制御モードから前記第１制御モードに切り替わる前に前記回転子に発生したトルクが、前記制御モードが前記第２制御モードから前記第１制御モードに切り替わった後に前記回転子に発生するトルクとは異なるトルクであることに起因して前記回転子の回転速度が減少する減少量よりも大きい値に設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ステッピングモータを制御する制御モードとしての第１制御モードと第２制御モードとの切り替わりが繰り返し起こることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係る画像形成装置を説明する断面図である。
【図２】前記画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。
【図３】Ａ相及びＢ相から成る２相のモータと回転座標系の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実施形態に係る定電流制御とベクトル制御とを切り替える閾値とモータの回転子の回転速度及び指令速度との関係を示す図である。
【図６】第１実施形態に係るモータの制御方法を示すフローチャートである。
【図７】速度フィードバック制御を行うモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の形状及びそれらの相対配置などは、この発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲が以下の実施の形態に限定される趣旨のものではない。なお、以下の説明においては、モータ制御装置が画像形成装置に設けられる場合について説明するが、モータ制御装置が設けられるのは画像形成装置に限定されるわけではない。例えば、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。
【００１３】
〔第１実施形態〕
［画像形成装置］
図１は、本実施形態で用いられるシート搬送装置を有するモノクロの電子写真方式の複写機（以下、画像形成装置と称する）１００の構成を示す断面図である。なお、画像形成装置は複写機に限定されず、例えば、ファクシミリ装置、印刷機、プリンタ等であっても良い。また、記録方式は、電子写真方式に限らず、例えば、インクジェット等であっても良い。更に、画像形成装置の形式はモノクロ及びカラーのいずれの形式であっても良い。
【００１４】
以下に、図１を用いて、画像形成装置１００の構成および機能について説明する。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。
【００１５】
原稿給送装置２０１の原稿積載部２０３に積載された原稿は、給紙ローラ２０４によって１枚ずつ給紙され、搬送ガイド２０６に沿って読取装置２０２の原稿ガラス台２１４上に搬送される。更に、原稿は、搬送ベルト２０８によって一定速度で搬送されて、排紙ローラ２０５によって不図示の排紙トレイへ排紙される。読取装置２０２の読取位置において照明２０９によって照明された原稿画像からの反射光は、反射ミラー２１０、２１１、２１２からなる光学系によって画像読取部１１１に導かれ、画像読取部１１１によって画像信号に変換される。画像読取部１１１は、レンズ、光電変換素子であるＣＣＤ、ＣＣＤの駆動回路等で構成される。画像読取部１１１から出力された画像信号は、ＡＳＩＣ等のハードウェアデバイスで構成される画像処理部１１２によって各種補正処理が行われた後、画像形成装置本体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。
【００１６】
また、原稿の読取モードとして、第１読取モードと第２読取モードがある。第１読取モードは、一定速度で搬送される原稿の画像を、所定の位置に固定された照明系２０９及び光学系によって読み取るモードである。第２読取モードは、読取装置２０２の原稿ガラス２１４上に載置された原稿の画像を、一定速度で移動する照明系２０９及び光学系によって読み取るモードである。通常、シート状の原稿の画像は第１読取モードで読み取られ、本や冊子等の綴じられた原稿の画像は第２読取モードで読み取られる。
【００１７】
画像形成装置本体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、ラベル等は記録媒体に含まれる。
【００１８】
シート収納トレイ３０２に収納された記録媒体は、給紙ローラ３０３によって給送されて、搬送ローラ３０６によってレジストレーションローラ３０８へ送り出される。また、シート収納トレイ３０４に収納された記録媒体は、給紙ローラ３０５によって給送されて、搬送ローラ３０７及び３０６によってレジストレーションローラ３０８へ送り出される。
【００１９】
読取装置２０２から出力された画像信号は、半導体レーザ及びポリゴンミラーを含む光走査装置３１１に入力される。また、感光ドラム３０９は、帯電器３１０によって外周面が帯電される。感光ドラム３０９の外周面が帯電された後、読取装置２０２から光走査装置３１１に入力された画像信号に応じたレーザ光が、光走査装置３１１からポリゴンミラー及びミラー３１２、３１３を経由し、感光ドラム３０９の外周面に照射される。この結果、感光ドラム３０９の外周面に静電潜像が形成される。なお、感光ドラムの帯電には、例えば、コロナ帯電器や帯電ローラを用いた帯電方法が用いられる。
【００２０】
続いて、静電潜像が現像器３１４内のトナーによって現像され、感光ドラム３０９の外周面にトナー像が形成される。感光ドラム３０９に形成されたトナー像は、感光ドラム３０９と対向する位置（転写位置）に設けられた転写帯電器３１５によって記録媒体に転写される。この際、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。
【００２１】
前述の如くして、トナー像が転写された記録媒体は、搬送ベルト３１７によって定着器３１８へ送り込まれ、定着器３１８によって加熱加圧されて、トナー像が記録媒体に定着される。このようにして、画像形成装置１００によって記録媒体に画像が形成される。
【００２２】
片面印刷モードで画像形成が行われる場合は、定着器３１８を通過した記録媒体は、排紙ローラ３１９、３２４によって、不図示の排紙トレイへ排紙される。また、両面印刷モードで画像形成が行われる場合は、定着器３１８によって記録媒体の第１面に定着処理が行われた後に、記録媒体は、排紙ローラ３１９、搬送ローラ３２０、及び反転ローラ３２１によって、反転パス３２５へと搬送される。その後、記録媒体は、搬送ローラ３２２、３２３によって再度レジストレーションローラ３０８へと搬送され、前述した方法で記録媒体の第２面に画像が形成される。その後、記録媒体は、排紙ローラ３１９、３２４によって不図示の排紙トレイへ排紙される。
【００２３】
また、第１面に画像形成された記録媒体がフェースダウンで画像形成装置１００の外部へ排紙される場合は、定着器３１８を通過した記録媒体は、排紙ローラ３１９を通って搬送ローラ３２０へ向かう方向へ搬送される。その後、記録媒体の後端が搬送ローラ３２０のニップ部を通過する直前に搬送ローラ３２０の回転が反転することによって、記録媒体の第１面が下向きになった状態で、記録媒体が排紙ローラ３２４を経由して画像形成装置１００の外部へ排紙される。
【００２４】
以上が画像形成装置１００の構成および機能についての説明である。なお、本発明における負荷とはモータによって駆動される対象物である。例えば、給紙ローラ２０４、３０３、３０５、レジストレーションローラ３０８及び排紙ローラ３１９等の各種ローラ（搬送ローラ）や感光ドラム３０９、搬送ベルト２０８、３１７、照明系２０９及び光学系等は本発明における負荷に対応する。本実施形態のモータ制御装置は、これら負荷を駆動するモータに適用される。
【００２５】
図２は、画像形成装置１００の制御構成の例を示すブロック図である。システムコントローラ１５１は、図２に示すように、ＣＰＵ１５１ａ、ＲＯＭ１５１ｂ、ＲＡＭ１５１ｃを備えている。また、システムコントローラ１５１は、画像処理部１１２、操作部１５２、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１５３、高圧制御部１５５、モータ制御装置１５７、センサ類１５９、ＡＣドライバ１６０と接続されている。システムコントローラ１５１は、接続された各ユニットとの間でデータやコマンドの送受信をすることが可能である。
【００２６】
ＣＰＵ１５１ａは、ＲＯＭ１５１ｂに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。
【００２７】
ＲＡＭ１５１ｃは記憶デバイスである。ＲＡＭ１５１ｃには、例えば、高圧制御部１５５に対する設定値、モータ制御装置１５７に対する指令値及び操作部１５２から受信される情報等の各種データが記憶される。
【００２８】
システムコントローラ１５１は、画像処理部１１２における画像処理に必要となる、画像形成装置１００の内部に設けられた各種装置の設定値データを画像処理部１１２に送信する。更に、システムコントローラ１５１は、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。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ものとする。
【００３０】
Ａ／Ｄ変換器１５３は、定着ヒータ１６１の温度を検出するためのサーミスタ１５４が検出した検出信号を受信し、検出信号をアナログ信号からデジタル信号に変換してシステムコントローラ１５１に送信する。システムコントローラ１５１は、Ａ／Ｄ変換器１５３から受信したデジタル信号に基づいてＡＣドライバ１６０の制御を行う。ＡＣドライバ１６０は、定着ヒータ１６１の温度が定着処理を行うために必要な温度となるように定着ヒータ１６１を制御する。なお、定着ヒータ１６１は、定着処理に用いられるヒータであり、定着器３１８に含まれる。
【００３１】
システムコントローラ１５１は、使用する記録媒体の種類（以下、紙種と称する）等の設定をユーザが行うための操作画面を、操作部１５２に設けられた表示部に表示するように、操作部１５２を制御する。システムコントローラ１５１は、ユーザが設定した情報を操作部１５２から受信し、ユーザが設定した情報に基づいて画像形成装置１００の動作シーケンスを制御する。また、システムコントローラ１５１は、画像形成装置の状態を示す情報を操作部１５２に送信する。なお、画像形成装置の状態を示す情報とは、例えば、画像形成枚数、画像形成中か否か、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】
［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、ベクトル制御と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ものとする。
【００３４】
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。
【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）の値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）の値とが用いられる。
【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。
【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の回転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、速度決定器５１４、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、モータの巻線に駆動電流を供給するＰＷＭインバータ５０６等を有する。座標変換器５１１は、モータ５０９のＡ相及びＢ相の巻線に流れる駆動電流に対応する電流ベクトルを、α軸及びβ軸で表される静止座標系からｑ軸及びｄ軸で表される回転座標系に座標変換する。この結果、巻線に流れる駆動電流は、回転座標系における電流値であるｑ軸成分の電流値（ｑ軸電流）とｄ軸成分の電流値（ｄ軸電流）とによって表される。なお、ｑ軸電流は、モータ５０９の回転子４０２にトルクを発生させるトルク電流に相当する。また、ｄ軸電流は、モータ５０９の巻線を貫く磁束の強度に影響する励磁電流に相当し、回転子４０２のトルクの発生には寄与しない。モータ制御装置１５７は、ｑ軸電流及びｄ軸電流をそれぞれ独立に制御することができる。この結果、モータ制御装置１５７は、回転子４０２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。
【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、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。
【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、該偏差を位相制御器５０２に出力する。
【００４２】
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。
【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）
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。
【００４５】
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）
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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）
【００４９】
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及びＰＷＭインバータ５０６に出力する。
【００５０】
ＰＷＭインバータ５０６は、フルブリッジ回路を有する。フルブリッジ回路は座標逆変換器５０５から入力された駆動電圧Ｖα及びＶβに基づくＰＷＭ信号によって駆動される。その結果、ＰＷＭインバータ５０６は、駆動電圧Ｖα及びＶβに応じた駆動電流ｉα及びｉβを生成し、駆動電流ｉα及びｉβをモータ５０９の各相の巻線に供給することによって、モータ５０９を駆動させる。即ち、ＰＷＭインバータ５０６は、モータ５０９の各相の巻線に電流を供給する供給手段として機能する。なお、本実施形態においては、ＰＷＭインバータはフルブリッジ回路を有しているが、ＰＷＭインバータはハーフブリッジ回路等を有していても良い。
【００５１】
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）
【００５２】
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）等に予め記憶されている。
【００５３】
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。
【００５４】
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）
【００５５】
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。
【００５６】
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、速度決定器５１４、座標逆変換器５０５及び座標変換器５１１に入力される。
【００５７】
モータ制御装置１５７は、ベクトル制御を行う場合は、この制御を繰り返し行う。
【００５８】
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（例えば、レジストレーションローラ）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が適用されることによって、記録媒体への画像形成を適切に行うことができる。
【００５９】
＜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。定電流制御とは、モータの巻線に定電流を供給することによって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、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れない。
【００６０】
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。
【００６１】
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、前記偏差がそれぞれ０に近づくように駆動電圧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に入力される。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。
【００６２】
以上が、定電流制御についての説明である。
【００６３】
＜ベクトル制御と定電流制御との切り替え＞
本実施形態におけるベクトル制御では、モータの各相の巻線に発生する誘起電圧の大きさに基づいて回転子の回転位相が決定される。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回転位相が決定されるために十分な大きさでない場合は、回転位相が精度良く決定されない可能性がある。即ち、回転子の回転速度が小さければ小さいほど、実際の回転子の回転位相と決定された回転子の回転位相との誤差が大きくなってしまう可能性がある。実際の回転子の回転位相と決定された回転子の回転位相との誤差が大きいと、決定された回転子の回転位相に基づいてモータが制御される場合にモータの制御が不安定になってしまう。
【００６４】
このような場合、回転子の回転速度が所定の回転速度よりも小さい場合は定電流制御が行われ、回転子の回転速度が前記所定の回転速度以上の場合はベクトル制御が行われるという構成が考えられる。
【００６５】
しかしながら、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ことがある。これは、モータの制御が切り替わる前の最後に巻線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巻線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。
【００６６】
この結果、回転子の回転速度が所定の回転速度を超えて、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ったとしても、モータの制御が切り替わった直後のモータの回転速度が再び所定の回転速度より遅くなる。その結果、モータの制御がベクトル制御から再び定電流制御に切り替わってしまう。このように、定電流制御とベクトル制御との切り替わりが繰り返し起こってしまう。その結果、モータ音の大きさの増大及び減少が繰り返し起こったり、モータが制御不能な状態となったりしてしまう。なお、モータの制御がベクトル制御から定電流制御に切り替わる際も、瞬間的にモータの回転速度が増大又は減少することがある。
【００６７】
そこで、本実施形態では、以下の構成がモータ制御装置に適用される。
【００６８】
＜本実施形態における制御切替方法＞
図５は、定電流制御とベクトル制御とを切り替えるための閾値と回転子４０２の回転速度及び指令速度との関係を示す図である。本実施形態では、図５に示すように、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の回転速度の閾値が２つ設けられている。具体的には、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ための閾値である第１の閾値としての閾値ω１、及び、モータの制御がベクトル制御から定電流制御に切り替わるための閾値である第２の閾値としての閾値ω２が設定されている。なお、閾値ω１は閾値ω２よりも大きい値（ω１＞ω２）となるように設定されている。以下、閾値ω１及びω２について説明する。なお、図５に示す指令速度は本実施形態における一例であり、これに限定されるものではない。
【００６９】
閾値ω２は、位相決定器５１３が回転位相θを決定する精度が保障される回転子の回転速度に設定される。なお、本実施形態では、閾値ω２は位相決定器５１３が回転位相θを決定する精度が保障される回転子の回転速度のうち最も低い回転速度に設定されるものとする。即ち、閾値ω２は位相決定器５１３が回転子４０２の回転位相θを精度良く決定するために必要最低限の誘起電圧が発生する回転速度に設定されるものとする。この結果、ベクトル制御が行われている状態で回転速度が減少しても、モータ制御装置１５７は可能な限りベクトル制御を続行させることができる。即ち、モータ５０９が脱調状態になることや、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可能な限り抑制することができる。
【００７０】
また、前述したように、定電流制御からベクトル制御にモータの制御方法が切り替わる際には、瞬間的にモータの回転速度が減少することがある。したがって、閾値ω１は、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瞬間的に減少する回転速度の大きさを考慮して設定される。即ち、回転子４０２の回転速度が増大して閾値ω１を超え、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瞬間的に回転子４０２の回転速度が減少しても、回転速度が閾値ω２より小さくならないように閾値ω１が設定される。なお、本実施形態においては、閾値ω１は、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瞬間的に回転子４０２の回転速度が減少しても、閾値ω２以下の回転速度にならない回転速度のうち、最も小さい値に設定されるものとする。この結果、可能な限り定電流制御を行う期間を短縮し、できるだけ早くモータの制御を定電流制御からベクトル制御に切り替えることができる。即ち、モータ５０９が脱調状態になることや、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可能な限り抑制することができる。
【００７１】
以上のように閾値ω１、ω２が設定されることによって、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、瞬間的に回転速度が減少しても、モータ制御装置１５７はベクトル制御を続行させることができる。即ち、定電流制御とベクトル制御との切り替わりが繰り返し起こることを抑制することができる。また、モータ５０９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可能な限り抑制することができる。
【００７２】
次に、図４を用いて、モータ制御装置１５７が定電流制御とベクトル制御とを切り替える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ための構成として、速度決定器５１４、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。
【００７３】
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、回転子４０２の回転速度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）
【００７４】
速度決定器５１４は、決定した回転速度ωを制御切替器５１５に出力する。
【００７５】
制御切替器５１５は、速度決定器５１４から入力された回転速度ωに基づいて、定電流制御とベクトル制御とを切り替える。以下に、その詳細について説明する。なお、本実施形態においては、定電流制御が行われている期間においても、モータの回転子の回転速度ωを決定するための回路（誘起電圧決定器５１２、位相決定器５１３、速度決定器５１４等）は稼働しているものする。
【００７６】
定電流制御器５１７による制御中において、回転速度ωが閾値ω１以上（ω≧ω１）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。
【００７７】
また、定電流制御器５１７による制御中において、回転速度ωが閾値ω１より小さい（ω＜ω１）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。
【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が閾値ω２より小さくなると（ω＜ω２）、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。
【００７９】
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が閾値ω２以上（ω≧ω２）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。
【００８０】
図６は、モータ制御装置１５７によるモータの制御方法を示すフローチャートである。以下に、図６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。
【００８１】
まず、ＣＰＵ１５１ａからモータ制御装置１５７にｅｎａｂｌｅ信号‘Ｈ’が出力されると、モータ制御装置１５７はＣＰＵ１５１ａから出力される指令に基づいてモータ５０９の駆動を開始する。ｅｎａｂｌｅ信号とは、モータ制御装置１５７の稼働を許可又は禁止する信号である。ｅｎａｂｌｅ信号が‘Ｌ（ローレベル）’である場合は、ＣＰＵ１５１ａはモータ制御装置１５７の稼働を禁止する。即ち、モータ制御装置１５７によるモータ５０９の制御は終了される。また、ｅｎａｂｌｅ信号が‘Ｈ（ハイレベル）’である場合は、ＣＰＵ１５１ａはモータ制御装置１５７の稼働を許可して、モータ制御装置１５７はＣＰＵ１５１ａから出力される指令に基づいてモータ５０９の制御を行う。
【００８２】
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。
【００８３】
次に、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。また、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。
【００８４】
Ｓ１００３において、回転子４０２の回転速度ωが閾値ω１より小さい場合は、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。
【００８５】
また、回転子４０２の回転速度ωが閾値ω１以上である場合は、Ｓ１００４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。
【００８６】
次に、Ｓ１００５において、回転速度ωが閾値ω２以上である場合は、処理は再びＳ１００４に戻り、ベクトル制御器５１８によるベクトル制御が続行される。
【００８７】
また、Ｓ１００５において、回転速度ωが閾値ω２より小さい場合は、処理は再びＳ１００１に戻り、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。
【００８８】
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の駆動を続行する。
【００８９】
以上のように、本実施形態では、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の回転速度の閾値がω１＞ω２となるように設定される。なお、閾値ω２は、位相決定器５１３が回転位相θを決定する精度が保障される回転子の回転速度に設定される。また、閾値ω１は、定電流制御からベクトル制御に切り替わる際に瞬間的に減少する回転子４０２の回転速度の大きさを考慮して設定される。
【００９０】
更に、本実施形態では、回転子の回転速度ωと閾値ω１及びω２とが比較されることによって定電流制御とベクトル制御との切り替えが行われる。具体的には、オープン制御が行われている状態で、回転速度ωが閾値ω１より小さい値からω１以上の値へと変化した場合は、モータ制御装置１５７はモータの制御を定電流制御からベクトル制御に切り替える。また、ベクトル制御が行われている状態で、回転速度ωが閾値ω１以上の値から閾値ω１より小さく且つ閾値ω２以上の値となってもモータ制御装置１５７は制御の切り替えは行わない。更に回転速度ωが減少して、回転速度ωが閾値ω２以上の値から閾値ω２より小さい値へと変化した場合に、モータ制御装置１５７はモータの制御をベクトル制御から定電流制御に切り替える。この結果、定電流制御とベクトル制御との切り替わりが繰り返し起こることを抑制することができる。即ち、モータ音の大きさが繰り返し増大及び減少したり、モータが制御不能な状態となったりすることを抑制することができる。
【００９１】
また、前述したように、閾値ω２は位相決定器５１３が回転位相θを決定する精度が保障される回転子の回転速度に設定される。したがって、回転速度ωが閾値ω２以上であれば、速度決定器５１４は回転子の回転速度ωを精度よく決定することができる。このため、モータ制御装置１５７は定電流制御からベクトル制御への切り替えとベクトル制御から定電流制御への切り替えとを回転速度ωに基づいて行うことができる。回転速度ωが用いられることによって、指令速度ω＿ｒｅｆが用いられる場合よりも、より適切に制御の切り替えが行われる。
【００９２】
本実施形態では、式（１０）を用いた演算によって回転子４０２の回転速度ωが算出されたが、この限りではない。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の大きさが０になる周期に基づいて、回転速度ωが推定されても良い。
【００９３】
また、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、一部共有されている部分（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。即ち、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。
【００９４】
また、本実施形態においては、負荷を駆動するモータとしてステッピングモータが用いられているが、ＤＣモータ等の他のモータであっても良い。また、モータは２相モータである場合に限らず、３相モータ等の他のモータであっても良い。
【００９５】
また、本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、図７に示すように、モータ制御装置内部に設けられた速度制御器５００が、ＣＰＵ１５１ａから出力された回転子の目標速度を表す指令速度ω＿ｒｅｆと回転速度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。このような構成においては回転速度がフィードバックされているため、回転子の回転速度が所定の速度になるように制御される。したがって、画像形成装置において、回転子の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が適用されることによって、記録媒体への画像形成を適切に行うことができる。
【００９６】
また、本実施形態における第１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。更に、本実施形態における第２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。
【符号の説明】
【００９７】
１５１ａ  ＣＰＵ
４０２  回転子
５０２  位相制御器
５０９  ステッピングモータ
５１３  位置決定器
５１４  速度決定器
５１５  制御切替器
５１７  定電流制御器
５１８  ベクトル制御器
６００  モータ制御装置
５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃ  制御切替スイッチ
【図１】
0006498227.tif 000002
【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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