JP2015149800A - 永久磁石モータの制御装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動ギアと被駆動ギアとの噛み合いによる負荷トルクの変動に起因するモータの速度変動を抑制する。
【解決手段】モータ電気角生成部１１１からの駆動電圧位相情報と速度制御部１１２からの駆動電圧振幅情報とに基づく駆動電圧が、駆動部７によりロータ３に印加される。駆動ギア８と被駆動ギア９との噛み合いによる負荷トルクの変動を示す１回転分のトルク変動データが取得される。また、関係情報（図７（ａ））とトルク変動データとに基づいて、永久磁石モータ１を一定速度に制御するための位相補正データ及び振幅補正データが生成される。そして、これらの補正データにより、駆動部７がモータ１に印加する駆動電圧が補正される。
【選択図】図８

Description

本発明は、永久磁石モータの駆動力を駆動ギアの噛み合いにより被駆動体に伝達する制御の技術に関する。

従来から、複写機やプリンタ等の画像形成装置をはじめとする各種装置において、モータの駆動力を感光ドラムや中間転写ベルトの駆動ローラ等の従動部品に伝達する機構としてギアが用いられている。

ギアを用いた場合、駆動ギアと被駆動ギアの間で発生する回転伝達誤差（特に噛み合い伝達誤差）が起振力となって振動が発生する。この振動が軸、軸受、側板などのギア支持部材や従動部品に伝わり、画像形成装置においては形成画像にバンディング等の劣化を生じさせるとともに大きな騒音を発生させることが課題となっている。

これまで、ギア振動・騒音低減のため、噛み合い率、歯面加工精度、ギアの諸元、ギア軸のアライメント等に関して、数多くの改善策が提案されてきたが、噛み合い伝達誤差に伴う振動・騒音をなくすには未だ至っていない。

これに対して、特許文献１では、画像形成装置などにおいて、モータに係合された回転体に配設された回転変動検出器の回転変動情報に基づき、回転変動周期の振幅と位相を生成し補正する方式を採用している。回転変動検出器の情報に基づき制御することで、ギア伝達誤差に伴う回転変動を抑えることが可能であり、一定の効果が期待できる。

特許文献２では、負荷となるスクリュー式コンプレッサの歯と永久磁石モータの回転子の位置関係が動作時においてずれることはなく、回転子の位置情報と負荷のトルク変動との位相関係が常に保たれていることを駆動制御にうまく活用している。つまり、コンプレッサの歯による負荷トルク変動分をトルク指令値にフィードフォワード的に重畳して駆動し、モータのトルク出力を負荷のトルク変動に同期させることにより、速度変動の低減を実現している。

特許文献３では、正弦波で駆動するモータにおいて、逆起電圧と電流の進角を簡単に調整できる集積回路が提案されている。永久磁石モータの駆動方式において、従来の１２０度矩形波駆動（ＤＣブラシレスモータ駆動）から、１８０度正弦波駆動（ＡＣモータ駆動）に変更することにより、モータの出力トルクの変動を抑えることが可能となり振動の低減には一定の効果がある。

特開２００５−３１２２６２号公報 特開２００９−１１８６０４号公報 特開２００７−３１２４４７号公報

しかしながら、一般にギアを用いる伝達機構においては、高速低トルクの永久磁石モータを用いて低速高トルクの負荷（被駆動体）を駆動するために、高い減速比の構成がとられる。例えば画像形成装置においては、１８００ｒｐｍ／１７歯の駆動ギア、及び３００ｒｐｍ／１０２歯の被駆動ギアを使用して、減速比を６に設定する構成例が見られる。このような例において、ギアの噛み合い周波数は、５１０Ｈｚと高い周波数になる。

この速度でギアが回転している状態における瞬時を考察すると、例えば噛み合い数が１歯であるときと２歯であるときが交互に現われる。噛み合い数が１歯であるときと２歯であるときには、負荷トルクも異なり、この場合、周期５１０Ｈｚのトルク変動が現われることになる。通常のギア伝達駆動のモータのフィードバック制御においては、トルク変動に高速に追従することは困難なので、平均的な速度が一定になるような制御が行なわれている。

特許文献１においては、モータに係合された回転体の回転情報をもとにフィードバック速度制御で補正制御を行なうものであるが、速度フィードバックループの帯域は高々１００Ｈｚ程度であるので、前述したギアのトルク変動への追従は困難である。つまり、ギアのトルク変動による速度変動を検出することは可能であるが、トルク変動に追従するようなモータトルクを発生させることはできないので、振動、バンディングを根本的に低減するには至らない。

特許文献２においては、フィーフォワードする補正信号に精度よく追従させるために電流制御ループを用いている。しかしながら、スクリューコンプレッサの歯数は３歯程度に対して、画像形成装置などで使用されるギアの歯数は前述例のように１７歯などである。そのため特許文献２に比べ、噛み合い周波数は５〜６倍となり、それだけ高速応答の電流制御ループが必要となる。従って、負荷トルクの変動に合わせてモータトルク指令値を与えても指令通りに電流は応答できないという課題がある。例えば、電流制御ループの帯域が２ｋＨｚだったとしても、５００Ｈｚのトルク変動は１／４程度までしか抑圧できず、トルク変動に正確に追従するモータトルクを発生させることはできない。

また、コンプレッサの歯、あるいはギアの歯によるトルク変動の補正分をループ外からフィードフォワード的に駆動電圧に重畳させる方法を考えたとする。しかしこの方法でも、永久磁石同期モータの場合は、回転時の逆起電圧の影響を受けるため、電圧振幅だけを補正してもトルクを正確に補正することはできない。このようにフィードフォワード的に駆動電圧に重畳させる方法だけでは、ギアの振動を的確に抑えることはできない。

特許文献３は、正弦波で駆動するモータにおいて、逆起電圧と電流の進角を簡単に調整できる集積回路を提供している。しかしながら、ギアの負荷トルク変動に応じた制御方法は提示されておらず、ギアの負荷トルク変動に正確に追従するモータトルクを発生させることはできない。

本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、駆動ギアと被駆動ギアとの噛み合いによる負荷トルクの変動に起因するモータの速度変動を抑制することができる永久磁石モータの制御装置等を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、ロータに永久磁石を備えたモータの駆動力を、前記モータの駆動ギアと被駆動体に接続された被駆動ギアとの噛み合いにより前記被駆動体に伝達する、永久磁石モータの制御装置であって、前記モータの位相角を検出する第１の検出手段と、前記モータの回転速度を検出する第２の検出手段と、前記第１の検出手段により検出された前記モータの位相角に基づいて駆動電圧位相を設定すると共に、前記第２の検出手段により検出された前記モータの回転速度に基づいて駆動電圧値を設定し、これら設定した駆動電圧位相及び駆動電圧値に基づく駆動電圧を前記モータに印加する印加手段と、前記駆動ギアと前記被駆動ギアとの噛み合いによる負荷トルクの変動を示す、前記駆動ギアの少なくとも１回転分のトルク変動データを取得する取得手段と、前記モータの駆動電流に対応する駆動電圧位相及び駆動電圧振幅の関係を規定する関係情報を保持する保持手段と、前記保持手段に保持された関係情報と、前記取得手段により取得されたトルク変動データとに基づいて、前記モータを一定速度に制御するための位相補正データ及び振幅補正データを生成する生成手段と、前記印加手段が前記駆動電圧を前記モータに印加する際、前記生成手段により生成された位相補正データに基づき前記駆動電圧における前記駆動電圧位相を補正すると共に、前記生成手段により生成された振幅補正データに基づき前記駆動電圧における前記駆動電圧値を補正する補正手段とを有することを特徴とする。

本発明によれば、駆動ギアと被駆動ギアとの噛み合いによる負荷トルクの変動に起因するモータの速度変動を抑制することができる。

第１の実施の形態に係る永久磁石モータの制御装置が適用される画像形成装置の全体構成図である。 永久磁石モータの概観斜視図である。 ギア位相角に対する負荷トルクを示す図である。 負荷トルクが最大値（電流１．１Ａに相当）である場合の、駆動電圧、逆起電圧、供給電圧、電流の関係を示す図である。 負荷トルクが中心値（電流１．０Ａに相当）である場合の、駆動電圧、逆起電圧、供給電圧、電流の関係を示す図である。 負荷トルクが最小値（電流０．９Ａに相当）である場合の、駆動電圧、逆起電圧、供給電圧、電流の関係を示す図である。 関係情報を示した図（図（ａ））、その数値をプロットした図（図（ｂ））である。 永久磁石モータの制御装置のブロック図である。 Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相ホール素子、Ｕ相／Ｖ相／Ｗ相駆動電圧の波形を示す図である。 速度及びトルク変動の様子を示す図である。 １歯分のトルク変動特性、振幅補正データ、位相補正データを示す図である。 補正データ生成処理のフローチャートである。 トルク変動、電流、補正後の駆動電圧振幅及び駆動電圧位相の関係を示す図である。 本発明の適用効果を従来技術と比較した結果を示す図である。 第２の実施の形態における永久磁石モータの概観斜視図である。 永久磁石モータの制御装置のブロック図である。 振幅補正データ、位相補正データの一例を示す図である。 第３の実施の形態における関係情報を示す図である。 永久磁石モータの制御装置のブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る永久磁石モータの制御装置が適用される画像形成装置の全体構成図である。当該制御装置が適用され得る装置として、本実施の形態では電子写真方式の画像形成装置２０１を例示するが、画像形成装置に限定されるものではない。

この画像形成装置２０１の装置本体の下部に転写材カセット２１１が装着されている。転写材カセット２１１にセットされた転写材２１２は一枚ずつ取り出され、画像形成部に給送される。この画像形成部には、まず、転写材を搬送する転写搬送ベルト２０９が複数の回転ローラによって転写材２１２の搬送方向に扁平に張設される。転写搬送ベルト２０９はモータ（後述）により搬送駆動される。転写搬送ベルト２０９のその最上流部においては、転写搬送ベルト２０９の表面上にある不図示の吸着ローラにバイアスが印加されることによって、転写材２１２が転写搬送ベルト２０９に静電吸着される。

またこの転写搬送ベルト２０９の搬送面に対向して４個のドラム状の像担持体としての感光体ドラム２０２（２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｂｋ）が直線状に配設されている。また、画像形成部は現像ユニット２０５（２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｂｋ）を有する。各現像ユニット２０５は、感光体ドラム２０２の各色トナー（不図示）、帯電器２０３（２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｂｋ）、現像器２０４（２０４Ｙ、２０４Ｍ、２０４Ｃ、２０４Ｂｋ）を有している。各現像ユニット２０５の筐体内の帯電器２０３と現像器２０４との間には所定の間隙が設けられ、この間隙を介してレーザスキャナからなる露光部２０７（２０７ＭＹ、２０７ＢｋＣ）から対応する感光体ドラム２０２の周面上に露光照射が行われる。

このような構成の画像形成装置２０１における画像形成プロセスを、順を追って説明する。

まず、各色の帯電器２０３により対応する感光体ドラム２０２の周面を所定の電荷で一様に帯電させる。次に、帯電した感光体ドラム２０２の周面を、画像情報生成部２０８からの画像情報に応じて露光部２０７が露光して静電潜像を形成する。続いて、現像器２０４が静電潜像の低電位部にトナーを転移させてトナー像化（現像）する。一方、転写搬送ベルト２０９の搬送面を挟んで転写部材（不図示）が配置されている。各感光体ドラム２０２の周面上に形成（現像）されたトナー像は、それらに対応する転写部材で形成される転写電界によって、搬送されてきた転写材２１２に発生した電荷に吸引されて転写材面に転写される。トナー像を転写された転写材２１２は、圧着ローラと発熱ローラからなる定着部２１４でトナー像を熱定着され、排出器２１５に排出される。

なお、転写搬送ベルト２０９には、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各色トナーを一旦転写してから転写材に二次転写する中間転写ベルトという構成を採用しても構わない。タンデム型カラープリンタでは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの色ごとに、露光部２０７と現像ユニット２０５を有しているので、レジストレーション調整が必要である。レジストレーション調整とは、主走査倍率調整、主走査書き出し位置調整、副走査書き出し位置調整等であり、不図示のパッチを描画し、パッチ情報をもとに調整が行なわれる。そのため、レジストレーション調整用のレジストレーション検出部２１６が設けられている。

画像形成装置２０１において、例えば、感光体ドラム２０２や転写搬送ベルト２０９の駆動ローラなどの負荷をギアで減速して駆動するために永久磁石モータが使用される。図２は、永久磁石モータの概観斜視図である。

永久磁石モータ１（以下、「モータ１」と略記することもある）は、モータ基板２、永久磁石を搭載したロータ３、３相コイルを巻いたコアを有するステータ４、ロータ３の位置を検出する３個のホール素子５を有する。モータ１はさらに、モータ基板２上にパターン形成された周波数生成器（ＦＧ；Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）６を有する。

モータ１のモータ軸（不図示）に駆動ギア８が接続される。被駆動体である感光体ドラム２０２や転写搬送ベルト２０９の駆動ローラは負荷軸１０に接続され、負荷軸１０に被駆動ギア９が連結される。駆動ギア８により、被駆動ギア９に連結された負荷軸１０を減速して駆動し、感光体ドラム２０２や転写搬送ベルト２０９の駆動ローラなどを駆動する。すなわち、モータ１の駆動力は、駆動ギア８と被駆動ギア９との噛み合いにより被駆動体である感光体ドラム２０２や転写搬送ベルト２０９に伝達される。このような負荷に係合されたギアの負荷トルクは、ギアの噛み合い（噛み合い数、噛み合いの状態）により変動する。

図３は、ギアの噛み合いによる負荷トルク変動、すなわち、ギア位相角に対する負荷トルクを示す図である。図３では、噛み合い率が例えば、１．５である場合の例が示される。ここで噛み合い率１．５とは、噛み合っている歯数が１歯の時と２歯の時が、それぞれ５０％ずつの時間比率となるようにギアが噛み合って回転している状態である。

図３から、２歯噛み合い時に負荷トルクが大きく、１歯噛み合い時に負荷トルクが小さくなっていることがわかる。これをモータ方程式から、負荷トルクに忠実に追従するモータトルクを発生させるためにどのような振幅・位相の駆動電圧を印加してモータ１を駆動すればよいかについて以下に説明する。

まず、モータ１のモータ方程式をベクトルで表現すると、Ｅ（→）＝Ｚ（→）Ｉ（→）＋Ｖｋ（→）となる。ここで（→）はベクトルを表わし、Ｅ（→）は駆動電圧のベクトル、Ｚ（→）はモータインピーダンスのベクトル、Ｉ（→）は駆動電流のベクトル、Ｖｋ（→）は逆起電圧のベクトルである。

これを、逆起電圧Ｖｋを基準に三角関数を用いて表現すると、｜Ｅ｜・ｓｉｎ（θ＋α）＝｜Ｚ｜・｜Ｉ｜・ｓｉｎ（θ＋β）＋｜Ｖｋ｜・ｓｉｎθとなる。ただし、αは駆動電圧の逆起電圧に対する進み角（進角）、βは駆動電流の逆起電圧に対する進み角とする。モータ１に供給される電圧は、駆動電圧から逆起電圧を差し引いた電圧になるので、右辺第２項を左辺に移項して左辺をまとめると、下記数式１となる。
［数１］
√（（｜Ｅ｜・ｃｏｓα−｜Ｖｋ｜）＾２＋（｜Ｅ｜・ｓｉｎα）＾２））・ｓｉｎ（θ＋γ）＝｜Ｚ｜・｜Ｉ｜・ｓｉｎ（θ＋β）
ただし、γ＝ａｒｃｔａｎ（（｜Ｅ｜・ｓｉｎα）／（｜Ｅ｜・ｃｏｓα−｜Ｖｋ｜））である。「＾２」は２乗を表す。数式１の左辺はモータ１に供給される電圧、右辺はモータインピーダンスと電流との積であり、簡単なオームの法則で表される。

モータインピーダンスＺ（→）については、コイル抵抗成分（Ｒ）とコイルインダクタンス成分（ωＬ）の直列接続であるので、インピーダンスの絶対値｜Ｚ｜は、｜Ｚ｜＝√（Ｒ＾２＋（ωＬ）＾２）となる。また、インピーダンスによる電流の電圧に対する遅れ角ζは、ζ＝ａｒｃｔａｎ（（ωＬ）／Ｒ）であるので、数式１に代入すると、√（（｜Ｅ｜・ｃｏｓα−｜Ｖｋ｜）＾２＋（｜Ｅ｜・ｓｉｎα）＾２））＝｜Ｚ｜・｜Ｉ｜となる。また、ζ＝β−γが得られる。これにより、｜Ｅ｜、αは、｜Ｚ｜、｜Ｉ｜、｜Ｖｋ｜、βによって表わすことができた。

これらの関係式を用いて、駆動電圧振幅｜Ｅ｜、駆動電圧の逆起電圧に対する進み角αを、ギア回転時のトルク変動において計算した結果を示す。

例えば、モータ回転数が１８００ｒｐｍ、逆起電圧定数が０．１３ｍＶ／ｒａｄ、トルク変動が１．０±０．１ｋｇｆｃｍ、コイル抵抗が３．０Ω、コイルインダクタンスが２．５ｍＨ、モータ極数ｐが４極対であるとする。逆起電圧に対する電流の進み角βを効率が最大となる０（ｒａｄ）として計算する。ただし、駆動電圧を２４Ｖ、効率を７７％と仮定して、トルク変動１．０±０．１ｋｇｆｃｍ時の電流は、１．０±０．１Ａに相当するとして計算している。

負荷トルクに対する駆動電圧、逆起電圧、供給電圧、電流の関係を図４〜図６に示す。図４、図５、図６は、負荷トルクが最大値（電流１．１Ａに相当）、中心値（電流１．０Ａに相当）、最小値（電流０．９Ａに相当）である場合の、駆動電圧、逆起電圧、供給電圧、電流の関係を示す図である。特に、図４（ａ）、図５（ａ）、図６（ａ）では、駆動電圧の振幅の違いが把握できる時間的範囲を示し、図４（ｂ）、図５（ｂ）、図６（ｂ）では、駆動電圧の位相がわかるように駆動電圧のゼロクロス付近の時間軸を拡大してある。

図４〜図６から把握される結果を表にまとめたのが、図７（ａ）に示す関係情報である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す数値をグラフ上にプロットしたものである。図７（ａ）、（ｂ）に示す関係情報は、予めモータ１を実際に駆動して、駆動電流に応じた駆動電圧位相及び駆動電圧振幅を求めることで得られる。この関係情報は、モータ１の駆動電流に対応する駆動電圧位相及び駆動電圧振幅の関係を規定する情報であり、後述する補正量算出部１０６内の記憶部に保持される（保持手段）。

図７より、モータ１を一定速度に制御するためには、負荷トルクの大小（電流の大小）に応じて、駆動電圧の振幅を変動させる必要があることがわかる。それと同時に、負荷トルクの大小（電流の大小）に応じて、駆動電圧の位相も変動させる必要があることがわかる。このように、負荷トルクが変動し、それに応じたモータトルク（駆動電流）を発生させるためには、駆動電圧の振幅だけではなく、駆動電圧の位相も適正に補正する必要があることがわかる。駆動電圧の振幅が正しく補正されたとしても、駆動電圧の位相が正しく補正されないと、負荷トルク大（電流が１．０Ａより大きいとき）では電流位相が遅れる（つまり速度が遅くなる）。また負荷トルク小（電流が１．０Ａより小さいとき）では電流位相が進む（つまり速度が速くなる）。

図８は、本実施の形態の永久磁石モータの制御装置のブロック図である。この制御装置は、トルク変動検出部１０３、トルク変動特性保持部１０５、補正量算出部１０６、電圧振幅補正データ保持部１０９、電圧位相補正データ保持部１１０、速度制御部１１２等の構成要素を有する。画像形成装置２０１は、いずれも図示しないＤＳＰ／ＣＰＵ、記憶装置、タイマ等を有するが、これらが協働して上記各構成要素の機能を果たす。

図９は、Ｕ相ホール素子、Ｖ相ホール素子、Ｗ相ホール素子、Ｕ相／Ｖ相／Ｗ相駆動電圧の波形を示す図である。図９では、上から順に、Ｕ相ホール素子、Ｖ相ホール素子、Ｗ相ホール素子、Ｕ相／Ｖ相／Ｗ相駆動電圧の波形が示されている。

図２、図８に示すホール素子５は、ロータ３（図２も参照）の回転位置を検出する。ロータ３の回転に応じて回転位置を検出したホール素子５の情報を受けて、モータ電気角生成部１１１が、モータ１の位相角を検出し（第１の検出手段）、図９に示すタイミングで駆動電圧位相情報を、印加手段としての駆動部７へ出力する。

各ホール素子５の位相情報は、同時に逆起電圧の位相情報を示しており、各Ｕ相／Ｖ相／Ｗ相の駆動電圧は、各Ｕ相／Ｖ相／Ｗ相のホール素子５の位相から、例えば１１．９度の進み角のタイミングで駆動電圧の位相が切り替わるように設定されている。例えばここで１１．９度の進み角に設定されているのは、定格電流で駆動したときに、逆起電圧と電流の位相差がゼロになり効率が最大になるように予め設定値が選定されているからである。

ここで、３個のホール素子５の検出タイミングからは、正弦波３６０度のうちの６０度ごとの情報しか得られない。そこで、次回のホール素子５の検出タイミングが得られる次の６０度までは、前の６０度のタイミングからの時間分割により推定して、例えば１度刻みの位相情報を作成して１度刻みの位相情報をもとに正弦波電圧を生成する。すなわち、モータ１がほぼ一定速度で回転しているときには、次回までの６０度のタイミングの時間と前回からの６０度からのタイミングの時間がほぼ等しいという仮定のもとで１／６０の分割位相が生成される。

図８に戻り説明を続ける。モータ電気角生成部１１１からの駆動電圧位相情報と速度制御部１１２からの駆動電圧振幅情報とに基づいて、駆動部７により、１２０度位相のずれた正弦波状の電圧がロータ３に印加される。これにより、回転トルクを発生させてモータ１を回転させることができる。ＦＧ６は、モータ基板２上に描かれた例えばモータ一周につき６４個描かれたＦＧパターンであり、ロータ３の回転によりパルスを生成する。

ＦＧ６からの信号を微分器（ｄ／ｄｔ）１０１により微分してモータ１の回転速度を示す速度情報が得られる（第２の検出手段）。この速度情報と目標速度Ｖｒｅｆとの差分をとり、ＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉａｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ：比例積分）制御器などからなる速度制御部１１２が、駆動電圧の振幅｜Ｅ｜を生成して駆動部７に渡す。この速度ループのフィードバック制御により、モータ１が目標速度で回転し続けることが可能となる。

以上の制御内容が、従来の永久磁石モータの正弦波駆動制御である。続いて、本発明の特有の制御内容を交えて説明を続ける。

一周期カウンタ１０４は、ＦＧ６のパルスを６４個カウントすることによりモータ１の一周の任意の特定位置を規定し、それをトルク変動検出部１０３に送る。微分器１０１の速度情報は微分器１０２によってさらにもう一回微分されてトルク情報となる。トルク変動検出部１０３は、一周期カウンタ１０４により規定されたモータ１の特定位置と同期をとり、微分器１０２で微分されて得られたトルク情報からモータ１の一周分のトルク変動データを得る。

トルク変動特性保持部１０５はメモリ等からなり、使用するギアの諸元等から発生する１歯分のトルク変動を予め取得しておき、それをトルク変動特性として保持する。この１歯分のトルク変動特性は、大量生産された同一の緒元のギアを個々の画像形成装置などに設置して使用する場合に、再現性のあるほぼ同一の特性となるので、保持して制御に使用することは有効である。

トルク変動検出部１０３が得たトルク変動データと関係情報（図７（ａ））とを照合して、補正量算出部１０６が補正量を生成・算出する（生成手段）。すなわち、補正量算出部１０６内の電圧振幅算出部１０７、電圧位相算出部１０８が、それぞれ、駆動電圧振幅の補正量（振幅補正データ）、駆動電圧位相の補正量（位相補正データ）を算出する。

電圧振幅補正データ保持部１０９は、電圧振幅算出部１０７により算出された駆動ギア８の歯数分（つまり駆動ギア一周分）の振幅補正データを保持する。同様に、電圧位相補正データ保持部１１０は、電圧位相算出部１０８により算出された駆動ギア８の歯数分（つまり駆動ギア一周分）の位相補正データを保持する。

電圧振幅補正データ保持部１０９に保持された振幅補正データは、速度制御部１１２からの駆動電圧振幅情報と足し合わされ、補正された駆動電圧値Ｅとして駆動部７に送られる。同様に電圧位相補正データ保持部１１０に保持された位相補正データは、モータ電気角生成部１１１からの駆動電圧位相情報と足し合わされ、補正された駆動位相値（φ）として駆動部７に送られる（補正手段）。駆動部７では、補正された駆動電圧値Ｅと補正された駆動位相値（φ）とを用いて、１２０度ずつ位相がずれた３相駆動電圧を発生させて、ギア負荷変動に応じてモータ１を回転させることができる。

本実施の形態では、駆動ギアの歯数が１７歯、被駆動ギアの歯数が１０２歯であるとし、モータ１の一周につき６４個のパルスを発生させる、比較的分解能の低いＦＧ６を設置した構成を例にとっている。

図１０、図１１、図１２を用いて、実際の振幅補正データにおける振幅補正値、及び位相補正データにおける位相補正値の算出方法を説明する。

図１０は、速度及びトルク変動の様子を示す図である。図１１（ａ）は、トルク変動特性保持部１０５が保持する１歯分のトルク変動特性を規定する具体的データの一例を示す図である。この１歯分のトルク変動特性は、図３のＡ部で囲まれたギア１歯分の一周期のデータを３２個のサンプル値として保持したものである。図１１（ｂ）は、電圧振幅補正データ保持部１０９が保持する振幅補正データの具体的内容（振幅補正値）の一例を示す図である。図１１（ｃ）は、電圧位相補正データ保持部１１０が保持する位相補正データの具体的内容（位相補正値）の一例を示す図である。

図１０の４段目の波形はＦＧ６の発生パルスである。３段目の波形は一周期カウンタ１０４の信号であり、モータ一周につき１個発生するパルスからモータ一周の任意の特定位置が規定され、この信号をもとにモータ１のトルク変動との同期がとられる。

図１０の１段目の波形は、ＦＧ６の６４個の発生パルスの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの合計１２８個のサンプル点において各エッジ間隔の時間を計測し、微分器１０１を通して速度として算出したものを曲線で示したものである。図１０の２段目の波形は、１段目の波形（速度）にもう１回、微分器１０２を通して加速度として算出したものである。加速度とトルクは比例関係にあるので、２段目の波形は、トルク変動を示していることになる。

このようなモータ１のトルク変動データを用いて、モータ一周の任意の特定位置からの振幅補正値と位相補正値の一例を示したものが、図１１（ｂ）、（ｃ）である。

なお、実際の電圧補正データ、位相補正データは、実際の値で保持してもよいが、本実施の形態では、負荷トルクの中心値に相当する電流値からの差分値として設定しておく。中心値からの差分値を採用するのは、ギアのトルク変動周波数に対して、速度ループの応答周波数が低いと仮定して、駆動電圧がトルク変動周波数に対応できずに、中心値で動作していると考えられるからである。

ここで、モータトルクの中心値の電流は、１．０Ａであるので、１．０Ａに相当する駆動電圧の振幅（９．１４Ｖ）と駆動電圧の位相（−１１．９度）を中心値とする。そして、これら中心値からの差分として電圧振幅算出部１０７と電圧位相算出部１０８とによりそれぞれ算出された振幅補正値と位相補正値とが、電圧振幅補正データ保持部１０９、電圧位相補正データ保持部１１０に設定され保持される。

図１２は、補正データ生成処理のフローチャートである。

まず、ステップＳ１０１では、ＤＳＰ／ＣＰＵは、一周期カウンタ１０４によりモータ１の一周の任意の特定位置が特定されるのを待ち、特定位置が特定されたら、ステップＳ１０２に処理が進む。ステップＳ１０２では、ＦＧ６は、６４個の発生パルスの立ち上がりと立ち下がり各エッジ間隔の時間を計測する。次に、ステップＳ１０３では、トルク変動検出部１０３が、一周期カウンタ１０４により規定されたモータ１の特定位置と同期をとり、微分器１０１を介して微分器１０２から出力される値から、モータ１の一周の（１回転分の）トルク変動データを一旦、生成する。

ＦＧ６は分解能が比較的低いエンコーダであるため、上記一旦生成されたトルク変動データにおけるサンプル数は両エッジを用いて１２８個しかない。従って、１７歯のギアのトルク変動を正確に記述するには１歯あたりのサンプル数が不十分である（１２８÷１７＝７．５個）。例えば、トルク変動が正弦波状に変動した場合に、７．５個のサンプル数で正弦波を記述すると精度に粗さが残る。そこで、本実施の形態では、続くステップＳ１０４、Ｓ１０５で、トルク変動特性保持部１０５に保持された標準的なギアのトルクリップルである１歯分のトルク変動特性を用いてデータを再生成し、精度の粗さを補完する構成とした。

すなわち、まず、ステップＳ１０４では、ＣＰＵ／ＤＳＰは、トルク変動検出部１０３により取得された、１２８個のサンプル値で記述される上記トルク変動データにＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）をかける。それにより、１７歯（１７Ｈｚ）の周波数の位相を抽出し、ギアのトルクリップルのデータとの位相合わせの準備をする。従って、１７Ｈｚのトルクの位相の情報に基づき、モータ一周の特定位置からのトルク変動（リップル）位相を特定できる。

ステップＳ１０５では、補正量算出部１０６は、モータ一周の任意の特定位置からのトルクリップル位相と一歯分のトルク変動特性（図１１（ａ））とに基づいて、モータ一周分のトルク変動データを再生成する（取得手段）。

ここで、モータ一周のトルクリップルデータをトルク変動特性保持部１０５のトルク変動データを用いて再生成する理由は、ＦＧ６からのトルク変動データからはトルク変動の位相情報のみを使用し、トルク変動の振幅情報を使用しないためである。上述したように、トルク変動データは、ギア駆動時の自分自身の振動などでノイズに埋もれやすく、また、サンプル値が１７歯に対して１２８個と少なく振幅情報にはあいまいさが残る懸念がある。この懸念を、トルク変動特性保持部１０５が保持するトルク変動データの振幅値情報を用いて再生成することで解消している。

実際の再生成においては、３２個（１歯分のサンプル数）×１７歯分＝５４４個のデータをモータ一周分の１２８個のサンプル値に割り当てることになるが、その際、サンプル値変換処理等を用いて値を変換することにより対処可能である。ここでは、サンプル値変換処理の説明は発明の本筋とは外れるので詳細な説明は省略する。もちろん、駆動ギア８の歯数に対してサンプル数を大きく取れ、ギアの振動などの小さい状態でトルク変動データを取得できるのであれば、このような処理は省略可能である。その場合は、ステップＳ１０３で生成したトルク変動データを、そのままその後の処理に用いることになる。

ステップＳ１０５で生成されたトルク変動データは、図１０の２段目で示すような波形となる。

ステップＳ１０６では、ステップＳ１０５で生成されたトルク変動データと関係情報（図７（ａ））とに基づいて、補正量算出部１０６が補正データを算出する。すなわち補正量算出部１０６は、トルク変動データで規定されるモータ一回転分のトルクを発生させるための電流でモータ１を駆動するために必要な駆動電圧振幅と駆動電圧位相とを、関係情報に規定される電流との関係から算出する。具体的には、関係情報に規定される電流との関係から、振幅補正データ（図１１（ｂ））を電圧振幅算出部１０７が算出し、位相補正データ（図１１（ｃ））を電圧位相算出部１０８が算出する。

これらの補正データ（振幅補正データ及び位相補正データ）は、駆動部７が供給する駆動電圧をギアの噛み合いにより変動する負荷トルクを考慮して補正するための駆動ギア８の一周分のデータであり、モータ１を一定速度に制御するためのデータとなる。

補正データは、上述したように負荷トルクの中心値に対する差分値として算出され、算出された振幅補正データ、位相補正データは、電圧振幅補正データ保持部１０９、電圧位相補正データ保持部１１０に保持される。その後、図１２の処理が終了する。

前述のように、図８に示したブロック図における制御において、駆動部７が駆動電圧をモータ１に印加する際、電圧位相補正データ保持部１１０に保持された位相補正データに基づき駆動電圧における駆動電圧位相が補正される。それと共に、電圧振幅補正データ保持部１０９に保持された振幅補正データに基づき駆動電圧における駆動電圧値（駆動電圧振幅）が補正される。

トルク変動に応じて補正された後の駆動電圧振幅、補正された後の駆動電圧位相がどのようになるかを図１３に示す。図１３は、トルク変動、電流、補正後の駆動電圧振幅、補正後の駆動電圧位相の関係を示す図である。

図１３では、図１０の２段目のトルク変動の波形におけるＢ部の区間に対応する挙動を示している。図１３の１段目は発生トルク、２段目は電流、３段目は駆動電圧の振幅、４段目は駆動電圧の位相を示している。

図１３において発生トルクと電流は相似の関係となっており、トルクの極大値では１．１Ａ、トルクの極小値では０．９Ａとなる。図１３において、駆動電圧については、トルクの極大値に対しては、電圧振幅が９．４７Ｖで電圧位相が１２．６度進んだ波形となっている。また、トルクの極小値に対しては、電圧振幅が８．８Ｖで電圧位相が１１．１度進んだ波形となっている。またトルクの中心値では、電圧振幅が９．１４Ｖで電圧位相が１１．９度進んだ波形となっている。

このような波形の駆動電圧で駆動すれば、モータ１の発生トルクを駆動ギア８の回転時のトルク変動に忠実に合わせることが可能となり、モータ１の速度変動を的確に抑えることが可能となる。

図１４に、本発明を適用したときの効果を従来技術と比較した結果を示す。図１４で示すものは、ＦＦ（フィードフォワード）制御を行うに際し、トルク変動の推定が１００％正確だった場合の試算である。ここで従来技術としての上記特許文献２の効果の計算のために、電流ループの帯域を２ｋＨｚとして仮定した。

図１４によると、従来技術（特許文献２）に比べると、電圧振幅のみ補正を適用したとしても速度変動が低減されることがわかる。さらにＦＦ制御で単に駆動電圧の振幅のみ補正を適用した場合と比較して、本発明のように電圧振幅及び電圧位相の双方の補正を適用した場合の方が、速度変動を抑制する一層効果が高くなることがわかる。

本実施の形態によれば、駆動ギア８と被駆動ギア９との噛み合いによる負荷トルクの変動を示す１回転分のトルク変動データが取得される。また、関係情報（図７（ａ））とトルク変動データとに基づいて、永久磁石モータ１を一定速度に制御するための位相補正データ及び振幅補正データが生成される。そして、これらの補正データにより、駆動部７がモータ１に印加する駆動電圧が補正される。これにより、駆動ギア８と被駆動ギア９との噛み合いによる負荷トルクの変動に起因するモータ１の速度変動を抑制することができる。永久磁石モータ１の速度を一定に保つことができるため、ギア振動・騒音を抑制することが可能となる。特に、画像形成装置に本発明を適用したことで、一定ピッチでの作像が可能になり、バンディングの低減が可能となる。

また、補正量算出部１０６は、駆動ギア８の１回転分のトルク位相と、予め保持された一歯分のトルク変動特性とに基づいて、モータ一周分のトルク変動データを再生成して、１回転分の位相補正データ及び振幅補正データを生成する。これにより、トルク変動データの検出の分解能が低くても補正の精度を高く維持することができる。

なお、ＦＧ６は、６４個のＦＧパターンで構成したが、２のべき乗でない個数であってもよい。その場合、ＦＦＴによらないでＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）により、ギアの噛み合い周波数である１７Ｈｚを算出する構成としてもよい。駆動ギア８は１７歯以外の歯数であっても適用可能である。

なお、トルク変動特性保持部１０５が保持するトルク変動特性は、少なくとも１歯分の一周期のデータであればよく、２歯分以上のデータであってもよい。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態においては、ＦＧ６のＦＧパターンを用いた比較的低コストの永久磁石モータを例示した。これに対し本発明の第２の実施の形態では、例えば、１周当たり５１２個あるいは１０２４個などの分解能の高い光学式ロータリエンコーダ、あるいは磁気式ロータリエンコーダなどを用いた構成を例示する。

本実施の形態ではさらに、ギア１歯の挙動だけではなく、駆動ギアと被駆動ギアの噛み合いによる噛み合い位相の違いによる１歯ごとのトルクリップルの違いも考慮した構成例を示す。ここで噛み合い位相とは、例えば駆動ギアの歯のＮ番目の歯と被駆動ギアのＭ番目の歯が噛み合っている時を噛み合い位相の一つの状態とする。従って、駆動ギアの歯のＮ＋１番目の歯と被駆動ギアのＭ番目の歯が噛み合っている状態では、駆動ギアの歯のＮ番目の歯と被駆動ギアのＭ番目の歯が噛み合っている状態とは違う位相とする。

後述する「同一噛み合い位相周期」とは、駆動ギアのＮ番目の歯と被駆動ギアのＭ番目の歯が噛み合っている状態から、ギアが回転し、次に駆動ギアの歯のＮ番目の歯と被駆動ギアのＭ番目の歯が再び噛み合う状態までの時間をいう。この時間を同一噛み合い位相の一周期とする。

第１の実施の形態における図１１（ａ）を用いず、図２、図８、図１１（ｂ）、（ｃ）に代えて図１５、図１６、図１７（ａ）、（ｂ）を用いて第２の実施の形態を説明する。

図１５は、第２の実施の形態における、磁気式高分解能ロータリエンコーダを搭載した永久磁石モータ１の概観斜視図である。

この永久磁石モータ１は、第１の実施の形態のもの（図２）に対し、ＦＧ６を廃止する代わりに、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ：巨大磁気抵抗効果）検出部１２を搭載する。ＧＭＲ検出部１２は、ロータ３の外周に配置され、ロータ３の回転位置をより高い分解能で検出できる。ＧＭＲ検出部１２におけるロータリエンコーダは、一周につき５１２個のパルスを発生させるとするが、これより多く、例えば１０２４個のパルスを発生させるものでもよい。

図１６は、永久磁石モータの制御装置のブロック図である。この図において、第１の実施の形態と同様の構成のものは同一符号が付してある。

本実施の形態の制御装置は、第１の実施の形態（図８）に対し、一周期カウンタ１０４、ＦＧ６に代えて、同一噛み合い位相周期カウンタ１１８、ＧＭＲ検出部１２を備える。さらに、電圧振幅補正データ保持部１０９、電圧位相補正データ保持部１１０に代えて、噛み合い位相同一周期分振幅補正データ保持部１１４、噛み合い位相同一周期分位相補正データ保持部１１５を備える。また、トルク変動特性保持部１０５は設けられておらず、電圧／位相抽出部１１３が設けられている。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

同一噛み合い位相周期カウンタ１１８は、駆動ギア８と被駆動ギア９の噛み合いにおいて、噛み合い位相が同一になる周期分の歯数をカウントし、任意のギアの噛み合い位相を特定するものである。例えば、駆動ギア８の歯数が１７歯、被駆動ギア９の歯数が１０２歯である場合、１０２は１７の倍数であるから、１０２歯ごとに噛み合い位相が同一になる。他の例では、例えば、駆動ギアが１８歯、被駆動ギアが１０３歯の場合、１８×１０３＝１８５４歯ごとに噛み合い位相が同一になる。つまり駆動ギアの歯数と被駆動ギアの歯数の最小公倍数の歯数ごとに噛み合い位相が同一になる。

従って、同一噛み合い位相周期を特定するためには、両ギアの歯数の最小公倍数分のカウントを行えば良い。駆動ギアのモータの回転数に換算すると、同一噛み合い位相周期は、前者の例では駆動ギアのモータが６周、後者の例では駆動ギアのモータが１０３周する期間である。従って、それぞれ、６周分、１０３周分のＧＭＲ検出部１２のパルスをカウントすることで同一噛み合い位相周期が得られる。

第１の実施の形態では、噛み合い位相に拘わらず１歯ごとのトルク変動は同一であると仮定して補正を行った。しかし、実際にはギアの偏心、ギアのピッチ誤差などにより、噛み合い位相ごと、さらには駆動装置の個々のギア構成ごとに、トルク変動の挙動が異なる。

そこで本実施の形態では、同一噛み合い位相の一周期分である、両ギアの歯数の最小公倍数分のトルク変動データを取得し、それに応じた駆動電圧振幅と駆動電圧位相の補正により、モータ発生トルクを生成する。

図１７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本実施の形態における振幅補正データの具体的内容（振幅補正値）、位相補正データの具体的内容（位相補正値）の一例を示す図である。振幅補正データ（図１７（ａ））は、噛み合い位相同一周期分振幅補正データ保持部１１４（以下、振幅補正データ保持部１１４と略記することもある）に保持される。位相補正データ（図１７（ｂ））は、噛み合い位相同一周期分位相補正データ保持部１１５（以下、位相補正データ保持部１１５と略記することもある）に保持される。

本実施の形態では、駆動ギアが１７歯、被駆動ギアが１０２歯であるとする。従って、上記各補正データは、同一噛み合い位相の一周期分、すなわち、駆動ギア８の６周分のデータとなっている。ここでは、上記各補正データは、駆動ギア８の一周当たり５１２個のサンプル値として保持されている。

トルク変動検出部１０３により取得される最小公倍数分（１０２歯分；駆動ギア８の６周分）のトルク変動データと関係情報（図７（ａ））とに基づいて補正量算出部１０６が補正データを算出する。すなわち、それぞれ最小公倍数分の振幅補正データ、位相補正データを、電圧振幅算出部１０７、電圧位相算出部１０８が算出する。

なお、ＧＭＲ検出部１２の分解能が高く、ギア１歯あたりのサンプル数が比較的多い（５１２÷１７＝３０．１個）。そのため、第１の実施の形態とは異なり、標準的なギアのトルクリップルのサンプルを用意して、それを参照して精度の粗さを補完するような構成を採用しない。従って、第１の実施の形態における１歯分のトルク変動特性（図１１（ａ））を保持するトルク変動特性保持部１０５を省略した。

駆動部７が駆動電圧をモータ１に印加する際、位相補正データ保持部１１５に保持された位相補正データに基づき駆動電圧における駆動電圧位相が補正される。それと共に、振幅補正データ保持部１１４に保持された振幅補正データに基づき駆動電圧における駆動電圧値（駆動電圧振幅）が補正される。

次に、図１２に沿って本実施の形態における補正データの生成を説明する。

まず、ステップＳ１０１では、ＤＳＰ／ＣＰＵは、モータ１の一周の任意の特定位置に代えて、同一噛み合い位相周期カウンタ１１８により同一噛み合い位相周期が特定されるのを待つ。そして、同一噛み合い位相周期が特定されたら、ステップＳ１０２に処理が進む。

ステップＳ１０２では、ＦＧ６に代わり、ＧＭＲ検出部１２が、発生パルスの立ち上がりと立ち下がり各エッジ間隔の時間を計測する。次にステップＳ１０３では、トルク変動検出部１０３が、上記特定された同一噛み合い位相周期と同期をとり、微分器１０１を介して微分器１０２から出力される値から、同一噛み合い位相周期分（モータ１の６回転分）のトルク変動データを生成する。

本実施の形態では、トルク変動データの再生成のための処理（ステップＳ１０４、Ｓ１０５）は省略される。そして、ステップＳ１０６では、ステップＳ１０３で生成された駆動ギア８の６周分のトルク変動データと関係情報（図７（ａ））とに基づいて、補正量算出部１０６が補正データを算出する。すなわち、トルク変動データと、関係情報に規定される電流との関係から、振幅補正データ（図１７（ａ））を電圧振幅算出部１０７が算出し、位相補正データ（図１７（ｂ））を電圧位相算出部１０８が算出する。

本実施の形態では、補正データの持ち方に関し、第１の実施の形態とは異なる方法を採用する。第１の実施の形態では、トルク変動の極大値とトルク変動の極小値でトルクが変動する際、ギアの噛み合い周波数が高くて応答できないので、駆動部７の駆動電圧はトルク変動の中心値にとどまっているものとして扱った。しかし本実施の形態では、実際のＵ相駆動電圧／Ｖ相駆動電圧をモニタして補正電圧振幅、補正電圧位相を求める構成とした。

従って、図１７（ａ）、（ｂ）に示した振幅補正データ、位相補正データは、図１１（ｂ）、（ｃ）に示すような負荷トルクの中心値に対する差分値とは異なり、目標値となる。

電圧／位相抽出部１１３は、Ｕ相駆動電圧／Ｖ相駆動電圧から電圧と位相を抽出する。Ｕ相駆動電圧／Ｖ相駆動電圧から電圧（Ｅ）／位相（φ）情報を抽出するには、３相−２相変換を用いてＵ相／Ｖ相電圧をα相／ベータ相の２相電圧に変換し、Ｅ＝√（Ｅα＾２＋Ｅβ＾２）、及び、φ＝ａｒｃｔａｎ（Ｅβ／Ｅα）の式を用いる。このＥ、φが、現在駆動されている時の駆動電圧振幅、駆動電圧位相である。従って、振幅補正データ保持部１１４及び位相補正データ保持部１１５からの補正データを目標値にして、この目標値と現在値との差分を駆動部７に渡せば良い。これにより、駆動部７により印加される駆動電圧が補正される。

なお、第１の実施の形態と同様に、トルク変動の中心値との差分値として補正データを持つ方法を採用してもよい。

本実施の形態によれば、駆動ギア８と被駆動ギア９との噛み合いによる負荷トルクの変動に起因するモータ１の速度変動を抑制することに関し、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

また、分解能の高いＧＭＲ検出部１２を用い、補正データの算出に用いるトルク変動データは、両ギアの歯数の最小公倍数分のデータであるとした。これにより、１歯ごとのトルクリップルを考慮してより忠実に発生トルクを生成でき、一層高精度に制御することができる。

なお、本実施の形態で例示したように、駆動ギアと被駆動ギアとの減速比を整数に設定した方が、補正データを小さくできるのでより望ましい。

（第３の実施の形態）
第１、第２の実施の形態では、逆起電圧位相と電流位相とが常に合っていて位相差がゼロである場合の適用例を示した。本発明の第３の実施の形態では、逆起電圧位相と駆動電流の位相差がゼロとは限らない場合にも適切に対応できる構成例を示す。

駆動電圧と逆起電圧と電流との関係は、色々なパラメータにより変動する。逆起電圧は回転数に比例して増減する。モータインピーダンスは、インダクタンス成分が回転数により増減する。逆起電圧に対する駆動電流の進み角βによっても駆動電圧の振幅と位相は変動する。これらのパラメータが変動する度に、駆動電圧振幅と駆動電圧位相を計算により求めていては時間がかかってしまい、場合によっては、制御周期に間に合わず制御に破綻をきたす恐れもある。

そこで本実施の形態では、あるパラメータによる駆動電圧振幅と駆動電圧位相のデータを予め算出しておき、メモリ等に保持して活用することとする。

図１８（ａ）〜（ｄ）は、図７（ａ）、（ｂ）に示すものに代えて本実施の形態で用いられる関係情報を示す図である。図１９は、本実施の形態の永久磁石モータの制御装置のブロック図である。図１９において、第２の実施の形態と同様の構成のものは同一符号が付してある。

図１９に示すように、本実施の形態における制御装置は、第２の実施の形態のものに対して、電流／位相抽出部１１６、逆起−電流進角検出部１１７及びデータ保持部１１９をさらに加えた構成となっている。その他の構成は第２の実施の形態と同様である。

図１８に示す関係情報は、補正量算出部１０６に保持してもよいが、本実施の形態では、データ保持部１１９に保持される。データ保持部１１９は、進角−駆動位相データ保持部１２０、進角−駆動振幅データ保持部１２１を有する。関係情報は、進角−駆動位相データ保持部１２０が保持する進角−位相データ（図１８（ｃ）、（ｄ））と、進角−駆動振幅データ保持部１２１が保持する進角−振幅データ（図１８（ａ）、（ｂ））とからなる。

進角−振幅データ、進角−位相データは、それぞれ、逆起電圧に対する電流の進み角βと駆動電流とをパラメータにして、駆動電圧振幅、駆動電圧位相を規定したものである。図１８（ｂ）、（ｄ）が数値を示し、図１８（ａ）、（ｂ）がこれらの数値をグラフ上にプロットしたものを示す。従って、データ保持部１１９は、第１の実施の形態で述べたような関係情報を、進み角βごとに保持することになる。

例えば、図１８（ａ）は、第１の実施の形態で説明した条件でモータ１を回転させた時の駆動電流を横軸に、進み角βを０度、５度、１０度、１５度、２０度と変えたときの駆動電圧振幅の変化を示す。図１８（ｃ）は同様に、第１の実施の形態で説明した条件でモータ１を回転させた時の駆動電流を横軸に、進み角βを０度、５度、１０度、１５度、２０度と変えたときの駆動電圧位相の変化を示す。

このように予め計算しておけば、パラメータが変動するたびに計算し直す必要がなくなり計算時間を短縮することができる。

本実施の形態では、用いる関係情報が第２の実施の形態とは異なるが、その他は第２の実施の形態と同様である。次に、このような進み角βごとの関係情報を活用する制御例を、図１９のブロック図の説明と共に示す。

図１９において、電流／位相抽出部１１６は、Ｕ相電流／Ｖ相電流から電流振幅／電流位相を抽出するもので、抽出の態様は電圧／位相抽出部１１３が駆動電圧の振幅、位相を抽出するのと同様である。逆起−電流進角検出部１１７は、駆動電流の逆起電圧に対する進み角βを算出する。ここでは、モータ電気角生成部１１１からの逆起電圧位相情報と電流／位相抽出部１１６からの電流位相情報とをもとに、進み角βを算出する。通常は、効率最大制御を目指し、進み角βはゼロに設定されて制御されるが、本実施の形態では、進み角βがリアルタイムに算出される。

本実施の形態でも、第２の実施の形態と同様に、両ギアの歯数の最小公倍数分のトルク変動データと関係情報とに基づいて、図１２のステップＳ１０６で、補正量算出部１０６が補正データ（図１７（ａ）、（ｂ））を算出する。しかし、算出に用いる関係情報が図１８に示すものであり、進み角βを考慮する点が第２の実施の形態とは異なる。進み角βは、逆起−電流進角検出部１１７で現在の値が検出されているので、関係情報（図１８）を参照することで、現在の進み角βに応じた最適な駆動電圧の振幅と位相とを算出することが可能となる。

なお、図１８（ｂ）、（ｄ）におけるサンプル点は線形補間が可能な程度にサンプル数が省略されているので、サンプル点以外の値については、線形補間などを用いて容易に算出が可能である。

図１８（ｂ）、（ｄ）の表を参照して算出の具体例を挙げる。第２の実施の形態と同様に、振幅補正データ、位相補正データは、負荷トルクの中心値に対する差分値とは異なり、目標値とする。

例えば、β＝０度の時は、振幅補正データとしての駆動電圧振幅は、電流０．９Ａ時に８．８０Ｖ、電流１．０Ａ時に９．１４Ｖ、電流１．１Ａ時に９．４７Ｖである。位相補正データとしての駆動電圧位相は、電流０．９Ａ時に、−１１．０度、電流１．０Ａ時に−１１．７度、電流１．１Ａ時に−１２．６度である。

β＝５度の時は、駆動電圧振幅は、電流０．９Ａ時に８．７０Ｖ、電流１．０Ａ時に９．０２Ｖ、電流１．１Ａ時に９．３５Ｖである。駆動電圧位相は、電流０．９Ａ時に−１２．７度、電流１．０Ａ時に−１３．６度、電流１．１Ａ時に−１４．５度である。

図１８（ｂ）、（ｄ）の表に無いβ値の時には、前後のβ値から、線形補間により補正データを求めることができる。例えば、β＝７度の時は、β＝５度とβ＝１０度の時の値を使用して、線形補間によりβ＝７度の値を算出すれば良い。

次に、図１８（ｂ）、（ｄ）の表に無い電流値の時の補正データについても線形補間により算出できる。

例えば、電流０．９Ａ、１．０Ａ、１．１Ａのそれぞれの電圧振幅値を用いて、この間の電流値の値に対しても、線形補間により駆動電圧振幅を算出できる。例えばβ＝５度で且つ電流０．９５Ａの時の電圧振幅値は、（８．７０＋９．０２）／２＝８．８６Ｖとなる。同様に、電流０．９Ａ、１．０Ａ、１．１Ａのそれぞれの電圧位相値を用いて、この間の電流値の値に対しても、線形補間により駆動電圧位相を算出できる。例えば、β＝５度で且つ電流０．９５Ａの時の電圧位相値は、（−１２．７−１３．６）／２＝−１３．１５度となる。

なお、第１の実施の形態と同様に、トルク変動の中心値との差分値として補正データを持つ方法を採用してもよい。

このように、予め作成しておいた関係情報（図１８）を保持しておき、活用すれば、補正データを短時間で算出でき、制御周期に間に合わず制御に破綻をきたすという恐れもなくなる。

本実施の形態によれば、駆動ギア８と被駆動ギア９との噛み合いによる負荷トルクの変動に起因するモータ１の速度変動を抑制することに関し、第２の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

また、現在の進み角βに応じて補正データを生成するので、一層高い精度で駆動電圧を補正することができる。

なお、本実施の形態では、進み角βと駆動電流とをパラメータとして駆動電圧振幅と駆動電圧位相のデータを作成したが、これに拘ることなく、例えば、回転周波数ωなどをパラメータとして設定しても構わない。また、このような関係情報（図１８）を用いた制御は第１の実施の形態にも適用可能である。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。

１ 永久磁石モータ
６ 周波数生成器（ＦＧ）
７ 駆動部
８ 駆動ギア
９ 被駆動ギア
１０６ 補正量算出部
１０９ 電圧振幅補正データ保持部
１１０ 電圧位相補正データ保持部
１１１ モータ電気角生成部
２０２ 感光体ドラム

Claims (6)

1. ロータに永久磁石を備えたモータの駆動力を、前記モータの駆動ギアと被駆動体に接続された被駆動ギアとの噛み合いにより前記被駆動体に伝達する、永久磁石モータの制御装置であって、
   前記モータの位相角を検出する第１の検出手段と、
   前記モータの回転速度を検出する第２の検出手段と、
   前記第１の検出手段により検出された前記モータの位相角に基づいて駆動電圧位相を設定すると共に、前記第２の検出手段により検出された前記モータの回転速度に基づいて駆動電圧値を設定し、これら設定した駆動電圧位相及び駆動電圧値に基づく駆動電圧を前記モータに印加する印加手段と、
   前記駆動ギアと前記被駆動ギアとの噛み合いによる負荷トルクの変動を示す、前記駆動ギアの少なくとも１回転分のトルク変動データを取得する取得手段と、
   前記モータの駆動電流に対応する駆動電圧位相及び駆動電圧振幅の関係を規定する関係情報を保持する保持手段と、
   前記保持手段に保持された関係情報と、前記取得手段により取得されたトルク変動データとに基づいて、前記モータを一定速度に制御するための位相補正データ及び振幅補正データを生成する生成手段と、
   前記印加手段が前記駆動電圧を前記モータに印加する際、前記生成手段により生成された位相補正データに基づき前記駆動電圧における前記駆動電圧位相を補正すると共に、前記生成手段により生成された振幅補正データに基づき前記駆動電圧における前記駆動電圧値を補正する補正手段とを有することを特徴とする永久磁石モータの制御装置。
2. 前記駆動ギアの少なくとも１歯分の負荷トルクの変動特性のデータを保持する保持手段を有し、
   前記生成手段は、前記取得されたトルク変動データから把握される前記駆動ギアの１回転分のトルク位相と、前記保持手段に保持された変動特性のデータとに基づいて、前記位相補正データ及び前記振幅補正データを生成することを特徴とする請求項１に記載の永久磁石モータの制御装置。
3. 前記位相補正データ及び前記振幅補正データはそれぞれ、前記駆動ギアの１回転分のデータとして生成されることを特徴とする請求項２に記載の永久磁石モータの制御装置。
4. 前記取得手段は、前記駆動ギアの歯数と前記被駆動ギアの歯数との最小公倍数分の前記トルク変動データを取得し、
   前記生成手段は、前記最小公倍数分の前記トルク変動データと前記関係情報とに基づいて、それぞれ前記最小公倍数分の前記位相補正データ及び前記振幅補正データを生成することを特徴とする請求項１に記載の永久磁石モータの制御装置。
5. 前記モータにおける逆起電圧に対する駆動電流の進み角を検出する第３の検出手段を有し、
   前記保持手段は、前記関係情報を、前記進み角ごとに保持し、
   前記生成手段は、前記関係情報と、前記第３の検出手段により検出された進み角と、前記取得されたトルク変動データとに基づいて、前記位相補正データ及び前記振幅補正データを生成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の永久磁石モータの制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の永久磁石モータの制御装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

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