(57)【要約】【課題】  ローパスフィルタを用いることによって、実際の駆動電流の電流値の位相に比べて位置推定に用いられる駆動電流の電流値の位相が遅れ、実際の回転子の位置と推定位置とに誤差が生じてしまう。【解決手段】  ローパスフィルタが適用されていない駆動電流の電流値の位相とローパスフィルタが適用された誘起電圧の位相との位相差を決定し、前記位相差に基づいて、推定位置の補正を行うための補正値を決定する。前記補正値を用いて推定位置を補正し、補正された推定位置に基づいてモータの駆動制御を行う。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの駆動を制御するモータ制御装置において、
前記モータの回転子の回転位置又は回転速度のフィードバックを行い且つ前記モータの回転子の回転位置を基準とした回転座標系の電流値に基づいて前記モータの駆動を制御するモータ制御手段と、
前記モータの各相の巻線に供給された駆動電流の電流値を検出し、検出した電流値に応じた信号を出力する電流検出手段と、
前記電流検出手段から出力される信号から所定の周波数帯の成分を低減させるフィルタ回路と、
前記フィルタ回路が適用される前の信号の位相と前記フィルタ回路が適用された後の信号の位相との位相差を決定する位相差決定手段と、
前記フィルタ回路が適用された後の信号に基づいて前記モータの回転子の回転位置を推定する位置推定手段と、
前記位相差決定手段によって決定された位相差に基づいて、前記位置推定手段によって推定された回転位置を補正する位置補正値を決定する位置補正値決定手段と、
前記位置補正値決定手段によって決定された位置補正値に基づいて前記位置推定手段によって推定された回転位置を補正する位置補正手段と、
を有し、
前記モータ制御手段は、前記位置補正手段によって補正された回転位置に基づいて前記モータの駆動を制御することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
モータの駆動を制御するモータ制御装置において、
前記モータの回転子の回転位置又は回転速度のフィードバックを行い且つ前記モータの回転子の回転位置を基準とした回転座標系の電流値に基づいて前記モータの駆動を制御するモータ制御手段と、
前記モータの各相の巻線に供給された駆動電流の電流値を検出し、検出した電流値に応じた信号を出力する電流検出手段と、
前記電流検出手段から出力される信号から所定の周波数帯の成分を低減させるフィルタ回路と、
前記フィルタ回路が適用される前の信号の位相と前記フィルタ回路が適用された後の信号の位相との位相差を決定する位相差決定手段と、
前記位相差決定手段によって決定された位相差に基づいて、前記フィルタ回路が適用された後の信号の位相を補正する位相補正手段と、
前記位相補正手段によって補正された信号に基づいて前記モータの回転子の回転位置を推定する位置推定手段と、
を有し、
前記モータ制御手段は、前記位置推定手段によって推定された回転位置に基づいて前記モータの駆動を制御することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項３】
前記フィルタ回路は、前記電流検出手段から出力される信号から高周波成分のノイズを低減することを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記モータ制御装置は、
前記モータを駆動する駆動電流を前記モータの第１相の巻線及び第２相の巻線それぞれに供給する駆動電流を生成する電流供給手段と、
前記電流供給手段を駆動する駆動電圧を生成する電圧生成手段と、
前記電圧生成手段によって生成された駆動電圧と前記フィルタ回路が適用された後の駆動電流の電流値に応じた信号とから、前記モータの回転子の回転によって前記第１相の巻線及び第２相の巻線に発生する誘起電圧を演算する誘起電圧演算手段と、
を有し、
前記位相差決定手段は、前記フィルタ回路が適用される前の信号の位相と前記誘起電圧演算手段によって演算された誘起電圧の位相との位相差を決定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モータ制御装置。
【請求項５】
前記モータの第１相の巻線及び第２相の巻線に発生する誘起電圧の大きさ、及び、前記モータの第１相の巻線及び第２相の巻線それぞれに供給された駆動電流の電流値、及び、前記電圧生成手段によって生成される駆動電圧は、周期的に正弦波状に時間変化することを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
【請求項６】
前記位相差決定手段は、前記誘起電圧演算手段によって演算された誘起電圧の値が正の値から負の値に変化するタイミングと前記電流検出手段から出力された信号が正の値から負の値に変化するタイミングとの時間差、又は、前記誘起電圧演算手段によって演算された誘起電圧の値が負の値から正の値に変化するタイミングと前記電流検出手段から出力された信号が負の値から正の値に変化するタイミングとの時間差、又は、前記誘起電圧演算手段によって演算された誘起電圧の値が最大となるタイミングと前記電流検出手段から出力された信号が最大となるタイミングとの時間差、又は、前記誘起電圧演算手段によって演算された誘起電圧の値が最小となるタイミングと前記電流検出手段から出力された信号が最小となるタイミングとの時間差、のいずれかを決定する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】
前記モータ制御装置は、前記誘起電圧演算手段によって演算された、周期的に変化する誘起電圧の周期、又は、前記電流検出手段から出力された、周期的に変化する信号の周期、のいずれかを検出する周期検出手段を有し、
前記位置補正値決定手段は、前記位相差決定手段によって決定された時間差を前記周期検出手段によって検出された周期で除算した値に基づいて前記位置補正値を決定することを特徴とする請求項１を引用する請求項５又は６に記載のモータ制御装置。
【請求項８】
前記位置推定手段は、前記誘起電圧演算手段によって演算された前記第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の比から前記モータの回転子の回転位置を推定し、
前記位置補正手段は、前記位置補正値決定手段によって決定された位置補正値に基づいて前記位置推定手段によって推定された前記モータの回転子の回転位置を補正し、
前記モータ制御手段は、前記位置補正手段によって補正された回転位置に基づいて前記モータの駆動を制御することを特徴とする請求項１を引用する請求項４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、
上位装置から出力された指令位置と前記位置補正手段によって補正された回転位置との偏差が小さくなるように前記回転座標系における駆動電流の電流値を生成して出力する位置制御手段と、
前記位置補正手段によって補正された回転位置に基づいて、前記電流検出手段によって検出された静止座標系の電流値を前記回転座標系の電流値へと座標変換する座標変換手段と、
を有し、
前記モータ制御手段は、前記位置制御手段から出力された電流値と前記座標変換手段によって座標変換された電流値との偏差が小さくなるように前記モータの第１相の巻線及び第２相の巻線に供給する駆動電流の電流値を制御することによって、前記モータの駆動を制御す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】
前記位相補正手段は、前記位相差決定手段によって決定された位相差に基づいて、前記誘起電圧演算手段によって演算された第１相及び第２相の誘起電圧の位相を補正し、
前記位置推定手段は、前記位相補正手段によって位相が補正された第１相の誘起電圧の大きさと第２相の誘起電圧の大きさとの比から前記モータの回転子の回転位置を推定し、
前記モータ制御手段は、前記位置推定手段によって推定された回転位置に基づいて前記モータの駆動を制御することを特徴とする請求項２を引用する請求項４乃至６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１１】
前記モータ制御装置は、
上位装置から出力された指令位置と前記位置推定手段によって推定された回転位置との偏差が小さくなるように前記回転座標系における駆動電流の電流値を生成して出力する位置制御手段と、
前記位置推定手段によって推定された回転位置に基づいて、前記電流検出手段によって検出された静止座標系の電流値を前記回転座標系の電流値へと座標変換する座標変換手段と、
を有し、
前記モータ制御手段は、前記位置制御手段から出力された電流値と前記座標変換手段によって座標変換された電流値との偏差が小さくなるように前記モータの第１相の巻線及び第２相の巻線に供給する駆動電流の電流値を制御することによって、前記モータの駆動を制御す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】
前記駆動電流は、前記回転座標系において、前記モータの回転子にトルクを発生させる第１の電流成分と、前記モータの回転子の磁束強度に影響する第２の電流成分とを用いて表され、
前記モータ制御手段は、前記第２の電流成分の値を０になるように制御し、前記第１の電流成分の値を制御することによって、前記モータの駆動を制御することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
【請求項１３】
モータの駆動を制御するモータ制御装置において
前記モータを駆動する駆動電流を前記モータの第１相の巻線及び第２相の巻線それぞれに供給する駆動電流を生成する電流供給手段と、
前記電流供給手段を駆動する駆動電圧を生成する電圧生成手段と、
前記電流供給手段によって前記モータの第１相の巻線及び第２相の巻線それぞれに供給された駆動電流の電流値を検出し、検出した電流値に応じた信号を出力する電流検出手段と、
前記電流検出手段から出力される信号から高周波成分のノイズを低減するフィルタ回路と、
前記電圧生成手段によって生成された駆動電圧と前記フィルタ回路が適用された後の駆動電流の電流値に応じた信号とから、前記モータの回転子の回転によって前記第１相の巻線及び第２相の巻線に発生する誘起電圧を演算する誘起電圧演算手段と、
前記誘起電圧演算手段によって演算された前記第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の比から前記モータの回転子の回転位置を推定する位置推定手段と、
前記誘起電圧演算手段によって演算された前記第１相の巻線の誘起電圧の値が正の値から負の値に変化するタイミングと前記電流検出手段から出力された信号が正の値から負の値に変化するタイミングとの時間差を決定する位相差決定手段と、
前記誘起電圧演算手段によって演算された、周期的に正弦波状に時間変化する前記第１相の巻線の誘起電圧の周期を検出する周期検出手段と、
前記位相差決定手段によって決定された時間差を前記周期検出手段によって検出された周期で除算した値に基づいて前記位置推定手段によって推定された回転位置を補正する位置補正値を決定する位置補正値決定手段と、
前記位置補正値決定手段によって決定された位置補正値に基づいて前記位置推定手段によって推定された前記モータの回転子の回転位置を補正する位置補正手段と、
上位装置から出力された指令位置と前記位置補正手段によって補正された回転位置との偏差が小さくなるように前記回転座標系における駆動電流の電流値を生成して出力する位置制御手段と、
前記位置補正手段によって補正された回転位置に基づいて、前記電流検出手段によって検出された静止座標系の電流値を前記回転座標系の電流値へと座標変換する座標変換手段と、
前記位置制御手段から出力された電流値と前記座標変換手段によって座標変換された電流値との偏差が小さくなるように前記モータの第１相の巻線及び第２相の巻線に供給する駆動電流の電流値を制御することによって、前記モータの駆動を制御することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項１４】
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１３のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
を有し、
前記モータ制御装置は、前記負荷を駆動するモータの駆動を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
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１４に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの駆動を制御する装置に関する。
【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置又は回転速度のフィードバックを行い且つモータの回転子の回転位置を基準とした回転座標系の電流値に基づいてモータの駆動を制御する、ベクトル制御と称される制御方法が知られている。
【０００３】
ベクトル制御を用いると、モータの巻線に供給する駆動電流を、回転子が回転するためのトルクを発生させる電流成分（ｑ軸電流）と、回転子の磁束強度に影響する電流成分（ｄ軸電流）とに分けて制御することができる。この結果、回転子にかかる負荷トルクが変化しても、負荷トルクの変化に応じてｑ軸電流を制御することによって、回転に必要なトルクを効率的に発生させることができる。即ち、従来問題とされていた、回転子にかかる負荷トルクがモータの巻線に供給した駆動電流に対応した出力トルクを超えて、回転子が入力信号に同期しない制御不能な状態（脱調状態）になることを防止することができる。また、消費電力の増大や、余剰トルクに起因したモータ音の増大を抑制することができる。
【０００４】
ベクトル制御では、回転子の位置を推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供給された駆動電流の電流値を検出し、前記検出結果に基づいてモータの各相の巻線に発生する誘起電圧を演算する。前記誘起電圧の比の逆正接を演算して回転子の位置を推定し、前記位置推定結果に基づいてモータの駆動を制御する、という方法が述べられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許５５３７５６５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
検出された電流値に基づいて誘起電圧を演算する際には、前記電流値に含まれる高周波成分のノイズを除去するためにローパスフィルタが用いられる場合がある。即ち、ローパスフィルタを用いて前記電流値に含まれる高周波成分のノイズを除去し、高周波成分のノイズが除去された電流値が誘起電圧の演算に用いられる。
【０００７】
しかし、ローパスフィルタを用いると、高周波成分のノイズが除去される前の電流値の位相に比べて、高周波成分のノイズが除去された後の電流値の位相が遅れてしまう。即ち、誘起電圧を演算する際に用いられる電流値の位相は、実際にモータの各相の巻線に供給された駆動電流の電流値の位相に比べて遅れてしまう。この結果、演算された誘起電圧の位相は、実際にモータの各相の巻線に発生している誘起電圧の位相に比べて遅れてしまう。実際にモータの各相の巻線に発生している誘起電圧よりも位相が遅れた誘起電圧に基づいて回転子の位置が推定されてしまうと、実際の回転子の位置と推定位置とに誤差が生じてしまう。前記推定位置に基づいてモータの駆動制御を行うと、モータの駆動制御が不安定になる可能性がある。そのため、実際の回転子の位置と推定位置とに生じる誤差を低減するための良い構成が求められていた。
【０００８】
本発明は、実際の回転子の位置に対して誤差が生じた推定位置に基づいてモータの駆動制御を行うことによってモータの駆動制御が不安定にな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、本発明は、
モータの駆動を制御するモータ制御装置において、
前記モータの回転子の回転位置又は回転速度のフィードバックを行い且つ前記モータの回転子の回転位置を基準とした回転座標系の電流値に基づいて前記モータの駆動を制御するモータ制御手段と、
前記モータの各相の巻線に供給された駆動電流の電流値を検出し、検出した電流値に応じた信号を出力する電流検出手段と、
前記電流検出手段から出力される信号から所定の周波数帯の成分を低減させるフィルタ回路と、
前記フィルタ回路が適用される前の信号の位相と前記フィルタ回路が適用された後の信号の位相との位相差を決定する位相差決定手段と、
前記フィルタ回路が適用された後の信号に基づいて前記モータの回転子の回転位置を推定する位置推定手段と、
前記位相差決定手段によって決定された位相差に基づいて、前記位置推定手段によって推定された回転位置を補正する位置補正値を決定する位置補正値決定手段と、
前記位置補正値決定手段によって決定された位置補正値に基づいて前記位置推定手段によって推定された回転位置を補正する位置補正手段と、
を有し、
前記モータ制御手段は、前記位置補正手段によって補正された回転位置に基づいて前記モータの駆動を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、実際の回転子の位置に対して誤差が生じた推定位置に基づいてモータの駆動制御を行うことによってモータの駆動制御が不安定にな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】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実施形態に係るモータ制御装置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。
【図６】第２実施形態に係るモータ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】第２実施形態に係るモータ制御装置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。
【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、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。なお、モータ制御装置が設けられるのは画像形成装置に限定されるわけではない。
【００１３】
〔第１実施形態〕
図１は、本実施形態で用いられている画像形成装置であるモノクロの電子写真方式の複写機（以下、画像形成装置と称する）１００の構成を示す断面図である。なお、画像形成装置はモノクロの電子写真方式の複写機に限定されず、例えば、インクジェットプリンタ、ファクシミリ装置、印刷機、カラー画像形成装置等であっても良い。
【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には、原稿自動送り装置２０１、原稿読取装置２０２及び画像形成装置本体３０１が設けられている。
【００１５】
原稿自動送り装置２０１の原稿載置部２０３に載置された原稿は、給紙ローラ２０４によって１枚ずつ給紙され、搬送ガイド２０６に沿って原稿読取装置２０２の原稿ガラス台２１４上に搬送される。更に、原稿は、搬送ベルト２０８によって一定速度で搬送されて、排紙ローラ２０５によって原稿自動送り装置２０１の外部に設けられた不図示の排紙トレイへ排紙される。この間、原稿読取装置２０２の読取位置において照明２０９によって照明された原稿画像からの反射光は、反射ミラー２１０、２１１、２１２からなる光学系によって画像読取部１０１に導かれ、画像読取部１０１によって画像信号に変換される。画像読取部１０１は、レンズ、光電変換素子であるＣＣＤ、ＣＣＤの駆動回路等で構成される。画像読取部１０１から出力された画像信号は、ＡＳＩＣ等のハードウェアデバイスで構成される画像処理部１１２によって、各種補正処理が行われた後、画像形成装置本体３０１へ出力される。前述の如くして、原稿の読取が行われる。
【００１６】
また、読取装置２０２における原稿の読取モードとして、流し読みモードと固定読みモードがある。流し読みモードは、照明系２０９及び光学系を所定の位置に固定した状態で、原稿を一定速度で搬送しながら原稿の画像を読み取るモードである。固定読みモードは、読取装置２０２の原稿ガラス２１４上に原稿を載置し、照明系２０９及び光学系を一定速度で移動させながら、原稿ガラス２１４上に載置された原稿の画像を読み取るモードである。通常、シート状の原稿は流し読みモードで読み取られ、本や冊子等の綴じられた原稿は固定読みモードで読み取られる。
【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の普通紙が収納され、シート収納トレイ３０４にはＡ４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。
【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。
【００２０】
続いて、その静電潜像が現像器３１４内のトナーによって現像され、感光ドラム３０９の外周面にトナー像が形成される。感光ドラム３０９に形成されたトナー像は、感光ドラム３０９と対向する位置（転写位置）に設けられた転写分離器３１５によって記録媒体に転写される。この際、レジストレーションローラ３０８は、トナー像にタイミングを合わせて、記録媒体を転写位置へ送り込む。
【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。
【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。
【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、ＣＰＵ（上位装置）１５１ａ、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１０２、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（モータ制御装置及びモータ制御手段）、ＤＣ負荷制御部１５８、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。
【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格納される。
【００２８】
システムコントローラ１５１は、画像処理部１０２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１０２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、転写分離器３１５等）に必要な電圧を供給する。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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の駆動を制御する。ベクトル制御とは、モータの回転子の回転位置又は回転速度のフィードバックを行い且つモータの回転子の回転位置を基準とした回転座標系の電流値に基づいてモータの駆動を制御する制御方法である。
【００３３】
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。なお、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。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置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。
【００３５】
以下に、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がモータ５０９の駆動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の回転位置は、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の回転位置θを基準とした回転座標系が用いられる。
【００３７】
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、位置制御器５０２、電流制御器５０３（電圧生成手段）、座標変換器５０５、５１１、ＰＷＭインバータ（電流供給手段）５０６等が設けられている。
【００３８】
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（第１の電流成分）の電流値及びｄ軸成分（第２の電流成分）の電流値を用いて表すことができる。なお、ｑ軸成分の電流は、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軸成分の電流は、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軸成分の電流及びｄ軸成分の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の回転位置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は、モータ５０９の回転子４０２の回転位置の指令値（指令位置）θ＿ｒｅｆを生成し、所定の時間周期で指令値θ＿ｒｅｆをモータ制御装置１５７へ出力する。
【００４０】
位置制御器（位置制御手段）５０２は、モータ５０９の回転子４０２の回転位置θと指令値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、位置制御器５０２は、モータ５０９の回転子４０２の回転位置θと指令値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。また、本実施形態における位置制御器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】
電流検出器（電流検出手段）５０７、５０８は、モータ５０９のＡ相及びＢ相（各相）の巻線に流れる駆動電流を検出し、検出した電流値に応じた信号をＡ／Ｄ変換器５１０に出力する。
【００４２】
電流検出器５０７、５０８から出力された信号は、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の回転位置θを用いて次式によって表される。
【００４３】
ｉα＝Ｉ＊ｃｏｓθ                                                  （１）
ｉβ＝Ｉ＊ｓｉｎθ                                                  （２）
これらの電流値ｉα及びｉβは、座標変換器（座標変換手段）５１１、ローパスフィルタ（フィルタ回路）５１８に入力される。また、電流値ｉαは位相差決定器（位相差決定手段）５１４にも入力される。
【００４４】
ローパスフィルタ５１８は、電流値ｉα及びｉβに含まれる高周波成分のノイズ（所定の周波数帯の成分）等を低減し、前記ノイズ等が低減された後の電流値ｉα´及びｉβ´を誘起電圧演算器５１２（誘起電圧演算手段）に出力する。なお、本実施形態においてはローパスフィルタ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、バンドパスフィルタ等のフィルタが設けられていても良い。また、フィルタは誘起電圧演算器内部に設けられていても良い。
【００４５】
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。
【００４６】
ｉｄ＝  ｃｏｓθ＊ｉα＋ｓｉｎθ＊ｉβ                              （３）
ｉｑ＝−ｓｉｎθ＊ｉα＋ｃｏｓθ＊ｉβ                              （４）
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。
【００４７】
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と位置制御器５０２から出力されたｉｑ＿ｒｅｆとの偏差及び前記電流値ｉｄと位置制御器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を生成して座標変換器５０５に出力する。なお、本実施形態における電流制御器５０３は、位置制御器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。
【００４８】
座標変換器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。
【００４９】
Ｖα＝ｃｏｓθ＊Ｖｄ−ｓｉｎθ＊Ｖｑ                                （５）
Ｖβ＝ｓｉｎθ＊Ｖｄ＋ｃｏｓθ＊Ｖｑ                                （６）
座標変換器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ＰＷＭインバータ５０６とローパスフィルタ５１８に出力する。
【００５０】
ローパスフィルタ５１８に出力されたＶα及びＶβは、ローパスフィルタ５１８が適用された後、Ｖα´及びＶβ´としてローパスフィルタ５１８から誘起電圧演算器５１２に出力される。
【００５１】
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。
【００５２】
次に、回転子４０２の回転位置θの推定方法について説明する。回転子４０２の回転位置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、ローパスフィルタ５１８から誘起電圧演算器５１２に入力された電流値ｉα´及びｉβ´と駆動電圧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）
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。
【００５３】
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、位置推定器（位置推定手段）５１３に入力される。また、誘起電圧Ｅα´は位相差決定器５１４、周期検出器（周期検出手段）５１５にも入力される。位置推定器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の回転位置θ´を推定する。
θ´＝ｔａｎ＾−１（−Ｅβ´／Ｅα´）                                  （９）
【００５４】
前述の如くして得られた回転子４０２の回転位置θ´は、位置補正器５１７に入力される。また、本実施形態においては、モータの各相の巻線に誘起される誘起電圧の大きさを演算し、前記誘起電圧の大きさの比を演算することによって回転子の回転位置を推定したが、この限りではない。例えば、モータの各相の巻線に供給された駆動電流の電流値の比を演算することによって回転子の回転位置を推定する等の構成であっても良い。
【００５５】
前述のように、本実施形態においては、モータの各相の巻線に流れる電流の電流値を検出し、ローパスフィルタを用いて、検出された電流値に含まれる高周波成分のノイズ等を低減する。また、駆動電圧もローパスフィルタに入力される。その後、ローパスフィルタが適用された駆動電流及び駆動電圧に基づいてモータの各相の巻線に誘起される誘起電圧を演算し、演算された誘起電圧の大きさの比を演算することによって回転子の回転位置を推定する。なお、本実施形態においては、駆動電流及び駆動電圧にローパスフィルタを適用した後に誘起電圧の演算を行ったが、この限りではない。例えば、ローパスフィルタが適用される前の駆動電流及び駆動電圧を用いて誘起電圧の演算を行った後に、演算された誘起電圧にローパスフィルタを適用し、誘起電圧に含まれる高周波成分のノイズ等を低減するような構成であっても良い。
【００５６】
しかし、ローパスフィルタを用いると、ローパスフィルタが適用される前の信号の位相に比べて、ローパスフィルタが適用された後の信号の位相が遅れてしまう。即ち本実施形態における、ローパスフィルタが適用された後の駆動電圧Ｖα´及びＶβ´、駆動電流ｉα´及びｉβ´の位相は、ローパスフィルタが適用される前の駆動電圧Ｖα及びＶβ、駆動電流ｉα及びｉβの位相に比べて遅れてしまう。この結果、演算された誘起電圧Ｅα´及びＥβ´の位相は、実際にモータの各相の巻線に発生している誘起電圧の位相に比べて遅れてしまう。実際にモータの各相の巻線に発生している誘起電圧よりも位相が遅れた誘起電圧に基づいて回転子の位置が推定されてしまうと、実際の回転子の位置と推定位置とに誤差が生じてしまう。この結果、モータの駆動制御が不安定になる可能性がある。そのため、実際の回転子の位置と推定位置とに生じる誤差を低減するための良い構成が求められている。なお、ローパスフィルタを用いることによって生じる位相の遅れ量は、常に一定値であるとは限らない。また、本実施形態における駆動電流、誘起電圧及び駆動電圧は周期的に正弦波状に時間変化する。
【００５７】
以下に、図３を用いて、実際の回転子の位置と推定位置とに生じた誤差を補正する方法について説明する。本実施形態のモータ制御装置１５７には、実際の回転子の位置と推定位置とに生じた誤差を補正する回路として、位相差決定器５１４、周期検出器５１５、位置補正値決定器（位置補正値決定手段）５１６、位置補正器（位置補正手段）５１７等が設けられている。
【００５８】
前述したように、位相差決定器５１４には、Ａ／Ｄ変換器５１０から出力された電流値ｉα及び誘起電圧演算器５１２から出力された誘起電圧Ｅα´が入力される。位相差決定器５１４は、前記電流値ｉαが正の値から負の値へと変化するタイミングと前記誘起電圧Ｅα´の値が正の値から負の値へと変化するタイミングとの時間差（位相差）ｃｎｔ＿ｄｉｆｆを決定して出力する。なお、本実施形態においては、時間差ｃｎｔ＿ｄｉｆｆを決定する際に、Ａ／Ｄ変換器５１０から出力された電流値ｉαと誘起電圧演算器５１２から出力された誘起電圧Ｅα´とを用いたがこの限りではない。例えば、ローパスフィルタが適用される前の電流値又は誘起電圧又は駆動電圧のいずれかとローパスフィルタが適用された後の電流値又は誘起電圧又は駆動電圧のいずれかとを用いる構成であればよい。例えば、Ａ／Ｄ変換器５１０から出力された電流値ｉαとローパスフィルタ５１８から出力された電流値ｉα´とを用いる構成であっても良い。また、Ａ／Ｄ変換器５１０から出力された電流値ｉαにローパスフィルタを適用せずに誘起電圧Ｅαを演算し、前記演算された誘起電圧Ｅαにローパスフィルタを適用する。ローパスフィルタを適用する前の誘起電圧Ｅαとローパスフィルタを適用した後の誘起電圧Ｅα´とを用いる構成であっても良い。更に、本実施形態では、Ａ相の巻線における電流値又は誘起電圧又は駆動電圧を用いて時間差ｃｎｔ＿ｄｉｆｆを決定しているが、この限りではない。例えば、Ｂ相の巻線における電流値又は誘起電圧又は駆動電圧を用いても良いし、Ａ相の巻線とＢ相の巻線との両方を用いて時間差ｃｎｔ＿ｄｉｆｆを決定しても良い。また、本実施形態においては、電流値ｉα及び誘起電圧Ｅα´が正の値から負の値へと変化するタイミングの時間差ｃｎｔ＿ｄｉｆｆを決定しているがこの限りではない。例えば、電流値ｉα及び誘起電圧Ｅα´が、負の値から正の値へと変化するタイミングの時間差、又は、最大となるタイミングの時間差、又は、最小となるタイミングの時間差、のいずれかの時間差を決定する構成であれば良い。
【００５９】
周期検出器５１５は、誘起電圧演算器５１２から出力された誘起電圧Ｅα´の周期ｃｎｔ＿ｃｙｃｌｅを検出し、位置補正値決定器５１６に出力する。なお、本実施形態においては、誘起電圧Ｅα´の周期を検出したが、ローパスフィルタが適用される前後にかかわらず誘起電圧、駆動電流、駆動電圧の周期は同じであるため、いずれかの周期を検出し、周期ｃｎｔ＿ｃｙｃｌｅとして出力すれば良い。周期の検出方法には、例えば、誘起電圧Ｅα´が負の値から正の値へと変化したタイミングから再び誘起電圧Ｅα´が負の値から正の値へと変化するタイミングまでの時間を検出する方法がある。また、周期ｃｎｔ＿ｃｙｃｌｅは、モータの回転数から定まる値であるため、回転子の回転速度又は回転指令速度を用いて算出する方法であっても良い。
【００６０】
位置補正値決定器５１６は、位相差決定器５１４から出力された時間差ｃｎｔ＿ｄｉｆｆを周期検出器５１５から出力された周期ｃｎｔ＿ｃｙｃｌｅで除算した値に基づいて回転子の回転位置の位置補正値θ＿ｅｒｒを決定する。具体的には、以下の式（１０）を用いて決定する。
θ＿ｅｒｒ＝２π＊ｃｎｔ＿ｄｉｆｆ／ｃｎｔ＿ｃｙｃｌｅ              （１０）
【００６１】
なお、本実施形態においては、式（１０）を用いて位置補正値θ＿ｅｒｒを演算したが、この限りではない。例えば、時間差ｃｎｔ＿ｄｉｆｆと周期ｃｎｔ＿ｃｙｃｌｅと位置補正値θ＿ｅｒｒとの関係を示すテーブルを予めＲＯＭ１５１ｂ等に格納しておき、前記テーブルを用いて位置補正値θ＿ｅｒｒを決定しても良い。
【００６２】
位置補正値決定器５１６は、前述の如くして得られた位置補正値θ＿ｅｒｒを位置補正器５１７に出力する。
【００６３】
位置補正器５１７は、位置補正値θ＿ｅｒｒを用いて、位置推定器５１３によって推定された回転位置θ´を補正し、補正された回転子の回転位置θを出力する。具体的には、次式（１１）を用いて回転位置θ´を補正する。
θ＝θ´＋θ＿ｅｒｒ                                                  （１１）
【００６４】
その後は、補正された回転位置θに基づいて前述の制御を繰り返し行う。即ち、モータ制御装置１５７は、ベクトル制御を用いてモータの駆動制御を行う。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、回転子４０２の回転位置θを基準とした回転座標系が用いられているが、これに限定されるものではない。即ち、回転位置の指令値θ＿ｒｅｆを基準とした回転座標系が用いられても良い。また、本実施形態におけるベクトル制御では、回転子４０２の回転位置θをフィードバックしてモータ５０９の駆動を制御しているが、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、例えば、回転子４０２の回転位置θの時間変化に基づいて、次式を用いて回転子４０２の回転速度ωを演算する。
ω＝ｄθ／ｄｔ                                                        （１２）
【００６５】
更に、ＣＰＵ１５１ａは、モータ制御装置６００に回転子４０２の回転指令速度ω＿ｒｅｆを出力する。前記回転子４０２の回転速度ωと回転指令速度ω＿ｒｅｆとの偏差に基づいてモータの各相の巻線に供給する駆動電流を決定する。以上のようにして、モータ５０９の駆動を制御する構成であっても良い。
【００６６】
以上のように、本実施形態におけるモータ制御装置１５７は、ローパスフィルタが適用されたことによって生じた位相の遅れを決定し、決定結果に基づいて推定位置の補正を行い、補正された推定位置に基づいてモータの駆動制御を行う。この結果、ローパスフィルタを用いることによって生じる、実際の回転位置と推定された回転位置との誤差を可能な限り低減することができる。また、実際の回転位置と推定された回転位置との誤差を可能な限り低減することによって、モータの駆動制御が不安定になることを抑制することができる。
【００６７】
図５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５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。
【００６８】
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はモータ５０９の駆動制御を開始する。ｅｎａｂｌｅ信号とは、モータ５０９の稼働／停止を決定する信号であり、ｅｎａｂｌｅ信号が‘Ｌ（ローレベル）’の場合はモータ駆動を停止状態にして、ｅｎａｂｌｅ信号が‘Ｈ（ハイレベル）’の場合はモータ駆動を稼働状態にする。モータ制御装置１５７がベクトル制御を開始すると、Ｓ１００１において、位置推定器５１３は、誘起電圧演算器５１２から出力された誘起電圧Ｅα´及びＥβ´に基づいて回転位置θ´を推定し、モータ制御装置１５７は処理をＳ１００２に進める。
【００６９】
Ｓ１００２において、位相差決定器５１４は、電流値ｉαが正の値から負の値へと変化するタイミングと誘起電圧Ｅα´の値が正の値から負の値へと変化するタイミングとの時間差ｃｎｔ＿ｄｉｆｆを決定し、処理はＳ１００３に進む。Ｓ１００３において、周期検出器５１５は、誘起電圧演算器５１２から出力された誘起電圧Ｅα´の周期ｃｎｔ＿ｃｙｃｌｅを検出する。
【００７０】
次に、Ｓ１００４において、位置補正値決定器５１６は、位相差決定器５１４から出力された時間差ｃｎｔ＿ｄｉｆｆ、周期検出器５１５から出力された周期ｃｎｔ＿ｃｙｃｌｅ及び式（１０）を用いて回転子の回転位置の位置補正値θ＿ｅｒｒを決定する。その後、Ｓ１００５において、位置補正器５１７は、前記位置補正値θ＿ｅｒｒ及び式（１１）を用いて、位置推定器５１３によって推定された回転位置θ´を補正する。モータ制御装置は、位置補正器５１７によって補正された回転位置θに基づいてモータの駆動制御を行う。
【００７１】
次に、Ｓ１００６において、モータ制御装置がベクトル制御を続行する場合は、処理は再びＳ１００１に戻る。Ｓ１００６において、モータ制御装置がベクトル制御を終了する場合は、モータ制御装置１５７は処理を進めて、モータ制御装置はベクトル制御を終了する。
【００７２】
以上のように、本実施形態におけるモータ制御装置１５７は、ローパスフィルタが適用されたことによって生じた位相の遅れを決定し、決定結果に基づいて推定位置の補正を行い、補正された推定位置に基づいてモータの駆動制御を行う。具体的には、位相差決定器５１４は、Ａ／Ｄ変換器５１０から出力された電流値ｉα及び誘起電圧演算器５１２から出力された誘起電圧Ｅα´の値が、正の値から負の値へと変化するタイミングとの時間差ｃｎｔ＿ｄｉｆｆを決定する。また、誘起電圧演算器５１２から出力された誘起電圧Ｅα´の周期ｃｎｔ＿ｃｙｃｌｅを検出する。更に、時間差ｃｎｔ＿ｄｉｆｆと周期ｃｎｔ＿ｃｙｃｌｅとを用いて回転子の回転位置の位置補正値θ＿ｅｒｒを決定し、前記位置補正値θ＿ｅｒｒを用いて、位置推定器５１３によって推定された回転位置θ´を補正する。モータ制御装置１５７は補正された推定位置θに基づいてモータの駆動制御を行う。この結果、ローパスフィルタを用いることによって生じる、実際の回転位置と推定された回転位置との誤差を可能な限り低減することができる。また、実際の回転位置と推定された回転位置との誤差を可能な限り低減することによって、モータの駆動制御が不安定になることを抑制することができる。
【００７３】
なお、本実施形態における、ローパスフィルタが適用されたことによって生じた位相の遅れに基づいて推定位置の補正を行う方法は、誘起電圧を用いて位置を推定する場合に限らず、他の推定方法においても適用することができる。また、本実施形態における、ローパスフィルタが適用されたことによって生じた位相の遅れに基づいて推定位置の補正を行う方法は、ローパスフィルタに限らず、バンドパスフィルタ等の他のフィルタにも適用することができる。
【００７４】
〔第２実施形態〕
画像形成装置の構成は第１実施形態と同様である。
【００７５】
第１実施形態においては、フィルタを用いることによって生じる、実際の回転位置と推定された回転位置との誤差を補正する方法として、回転位置θ´を推定した後に位置補正値θ＿ｅｒｒを用いて回転位置の補正を行う方法について説明した。
【００７６】
本実施形態では、位置推定を行う前に、位置推定に用いられる信号（誘起電圧、駆動電流、駆動電圧等）の位相を補正し、補正した信号に基づいて位置推定を行う。
【００７７】
図６は、本実施形態に係るモータ制御装置１５８の構成の例を示すブロック図である。図６に示すように、本実施形態に係るモータ制御装置１５８には、位相補正器（位相補正手段）５２０等が設けられている。
【００７８】
以下、図６を用いて、本実施形態に係るモータ制御装置１５８を用いてモータ５０９の駆動を制御する制御方法について説明する。なお、制御方法が第１実施形態における制御方法と同様の部分については説明を省略する。
【００７９】
位相差決定器５１４は、第１実施形態と同様にして、時間差ｃｎｔ＿ｄｉｆｆを決定して出力する。なお、本実施形態においては、時間差ｃｎｔ＿ｄｉｆｆを決定する際に、Ａ／Ｄ変換器５１０から出力された電流値ｉαと誘起電圧演算器５１２から出力された誘起電圧Ｅα´とを用いたがこの限りではない。例えば、ローパスフィルタが適用される前の電流値又は誘起電圧又は駆動電圧とローパスフィルタが適用された後の電流値又は誘起電圧又は駆動電圧とを用いる構成であればよい。また、Ａ／Ｄ変換器５１０から出力された電流値ｉαとローパスフィルタ５１８から出力された電流値ｉα´とを用いる構成であっても良い。また、Ａ／Ｄ変換器５１０から出力された電流値ｉαにローパスフィルタを適用せずに誘起電圧Ｅαを演算し、前記演算された誘起電圧Ｅαにローパスフィルタを適用する。ローパスフィルタを適用する前の誘起電圧Ｅαとローパスフィルタを適用した後の誘起電圧Ｅα´とを用いる構成であっても良い。更に、本実施形態では、Ａ相の巻線における電流値又は誘起電圧又は駆動電圧を用いて時間差ｃｎｔ＿ｄｉｆｆを決定しているが、この限りではない。例えば、Ｂ相の巻線における電流値又は誘起電圧又は駆動電圧を用いても良いし、Ａ相の巻線とＢ相の巻線との両方を用いて時間差ｃｎｔ＿ｄｉｆｆを決定しても良い。また、本実施形態においては、電流値ｉα及び誘起電圧Ｅα´が正の値から負の値へと変化するタイミングの時間差ｃｎｔ＿ｄｉｆｆを決定しているがこの限りではない。例えば、電流値ｉα及び誘起電圧Ｅα´が、負の値から正の値へと変化するタイミングの時間差、又は、最大となるタイミングの時間差、又は、最小となるタイミングの時間差、のいずれかを決定する構成であっても良い。
【００８０】
位相差決定器５１４によって決定された時間差ｃｎｔ＿ｄｉｆｆは位相補正器５２０に出力される。また、位相補正器５２０には誘起電圧演算器５１２から出力された誘起電圧Ｅα´及びＥβ´が入力される。
【００８１】
位相補正器５２０は、時間差ｃｎｔ＿ｄｉｆｆに基づいて誘起電圧Ｅα´及びＥβ´の位相を補正する。即ち、位相補正器５２０は、時間差ｃｎｔ＿ｄｉｆｆを用いて、ローパスフィルタ５１８によって生じた位相の遅れを補正し、位相が補正された誘起電圧Ｅα及びＥβを位置推定器５１３に出力する。位置推定器５１３は、式（９）を用いて回転位置θを推定する。なお、本実施形態においては、時間差ｃｎｔ＿ｄｉｆｆを用いて誘起電圧Ｅα´及びＥβ´の位相を補正したがこれに限定されるものではない。即ち、時間差ｃｎｔ＿ｄｉｆｆを用いて、誘起電圧を演算する際に用いられる駆動電圧Ｖα´及びＶβ´、駆動電流ｉα´及びｉβ´の位相を補正し、位相が補正された駆動電圧及び駆動電流を用いて誘起電圧を演算する。その後、演算された誘起電圧を用いて回転位置θを推定する構成であっても良い。
【００８２】
その後は、第１実施形態で説明した方法で、モータ制御装置１５８はモータ５０９の駆動を制御する。即ち、モータ制御装置１５８は、ベクトル制御を用いてモータの駆動制御を行う。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。
【００８３】
以上のように、本実施形態におけるモータ制御装置１５８は、ローパスフィルタが適用されたことによって生じた位相の遅れを決定し、決定結果に基づいて誘起電圧の位相の補正を行い、位相が補正された誘起電圧を用いて回転子の位置を推定する。その後、推定された位置に基づいてモータの駆動制御を行う。この結果、ローパスフィルタを用いることによって生じる、実際の回転位置と推定された回転位置との誤差を可能な限り低減することができる。また、実際の回転位置と推定された回転位置との誤差を可能な限り低減することによって、モータの駆動制御が不安定になったり、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。
【００８４】
図７は、本実施形態におけるモータ制御装置１５８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１５８によって実行される。
【００８５】
まず、ＣＰＵ１５１ａがモータ制御装置１５８にｅｎａｂｌｅ信号‘Ｈ’を出力することにより、モータ制御装置１５８はモータ５０９の駆動制御を開始する。モータ制御装置１５８がベクトル制御を開始すると、Ｓ１００１において、誘起電圧演算器５１２は、ローパスフィルタ５１８から出力された駆動電圧Ｖα´及びＶβ´、駆動電流ｉα´及びｉβ´に基づいて誘起電圧Ｅα´及びＥβ´を演算する。その後、モータ制御装置１５８は処理をＳ１００２に進める。
【００８６】
Ｓ１００２において、位相差決定器５１４は、電流値ｉαが正の値から負の値へと変化するタイミングと誘起電圧Ｅα´の値が正の値から負の値へと変化するタイミングとの時間差ｃｎｔ＿ｄｉｆｆを決定し、処理はＳ１００３に進む。
【００８７】
Ｓ１００３において、位相補正器５２０は、位相差決定器５１４から出力された時間差ｃｎｔ＿ｄｉｆｆを用いて誘起電圧演算器５１２から出力された誘起電圧Ｅα´及びＥβ´の位相を補正して、補正された誘起電圧Ｅα及びＥβを出力する。その後、Ｓ１００４において、位置推定器５１３は、式（９）を用いて位相補正器５２０から出力された誘起電圧Ｅα及びＥβに基づいて回転位置θを推定し、処理はＳ１００５に進む。
【００８８】
次に、Ｓ１００５において、モータ制御装置がベクトル制御を続行する場合は、処理は再びＳ１００１に戻る。Ｓ１００５において、モータ制御装置がベクトル制御を終了する場合は、モータ制御装置１５８は処理を進めて、モータ制御装置はベクトル制御を終了する。
【００８９】
以上のように、本実施形態では、位置推定を行う前に、位置推定に用いられる信号（誘起電圧、駆動電流、駆動電圧等）の位相を補正し、位相が補正された信号に基づいて位置推定を行う。具体的には、ローパスフィルタが適用された駆動電圧Ｖα´及びＶβ´、駆動電流ｉα´及びｉβ´を用いて誘起電圧Ｅα´及びＥβ´を演算する。また、ローパスフィルタが適用されていない電流値ｉαと誘起電圧演算器によって演算された誘起電圧Ｅα´との位相差を決定する。前記位相差に基づいて、誘起電圧Ｅα´及びＥβ´の位相を補正し、位相が補正された誘起電圧Ｅα及びＥβを用いて回転位置θを推定する。その後、推定された位置θに基づいてモータの駆動制御を行う。この結果、ローパスフィルタを用いることによって生じる、実際の回転位置と推定された回転位置との誤差を可能な限り低減することができる。また、実際の回転位置と推定された回転位置との誤差を可能な限り低減することによって、モータの駆動制御が不安定になったり、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。
【００９０】
なお、前述のような、位置推定に用いられる信号（誘起電圧、駆動電流、駆動電圧等）の位相を補正し、位相が補正された信号に基づいて位置推定を行う方法は、誘起電圧を用いて位置を推定する場合に限らず、他の推定方法においても適用することができる。例えば、モータの各相の巻線に供給する駆動電流に高周波成分の電流を重畳し、前記高周波成分の電流のみをバンドパスフィルタ等で抽出し、抽出された前記高周波成分の電流に基づいて位置推定を行う等の方法にも適用できる。
【符号の説明】
【００９１】
１５１ａ  ＣＰＵ
４０２  回転子
１５７  モータ制御装置
５０７、５０８  電流検出器
５０９  ステッピングモータ
５１８  ローパスフィルタ
５１３  位置推定器
５１４  位相差決定器
５１６  位置補正値決定器
５１７  位置補正器
【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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