JP2017077157A - モータ制御装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベクトル制御によりモータの駆動制御を行うモータ制御装置において、モータの回転位置の検出用の位置検出センサからの出力信号に異常が生じた場合にもベクトル制御を継続するための技術を提供する。【解決手段】モータ制御部１５７（モータ制御装置）は、ベクトル制御によってステッピングモータ５０９の駆動制御を行うとともに、ベクトル制御に必要となるステッピングモータの回転子の回転位置θを、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号に基づいて、位置検出部５４０で検出する。モータ制御部１５７は、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号に異常があるか否かを、異常判定部５３０で判定する。モータ制御部１５７は、パルス信号に異常があると判定すると、当該パルス信号の異常によって生じる誤差を補償するように、ステッピングモータ５０９の回転子の位置θの検出値を、位置検出部５４０で補正する。【選択図】図３

Description

本発明は、モータの駆動制御に関するものであり、特に、複写機、プリンタ等の画像形成装置において負荷の駆動源として使用可能なステッピングモータ等のモータの駆動制御に関するものである。

複写機、プリンタ等の電子写真方式の画像形成装置において、画像が形成される用紙等の記録材を搬送する搬送系の駆動源として、ステッピングモータが広く用いられている。ステッピングモータは、モータの回転速度を検出する機構を備えていなくとも、モータに与えるパルス周期を制御することによって速度制御を行うことができる。また、ステッピングモータは、モータの回転子の回転位置を検出する機構を備えていなくとも、モータに与えるパルス数を制御することによって位置制御を行うことができる。（これらの制御方式を、一般に同期制御という。）ところが、ステッピングモータを同期制御する際、モータの回転子にかかる負荷トルクが、前記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た場合、入力パルスに同期せずに制御不能の状態である脱調状態となる。モータが脱調状態になると、記録材を正しく搬送できず、紙詰まりが発生する。その結果、画像形成装置内に詰まった紙をユーザに取り除いてもらう必要が生じる。これを避けるためには、モータが脱調しないように、装置で必要となる負荷トルクに対応する駆動電流に所定のマージンを加算した電流をモータの巻線へ供給する必要がある。その結果、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が生じる問題があった。

このような問題に対処するための技術として、特許文献１及び２に記載のように、ベクトル制御（またはＦＯＣ：Field Oriented Control）と称される方式が提案されている。ベクトル制御は、回転子の磁束方向をｄ軸、これに直交する方向をｑ軸と定義した回転座標系を用いて、モータの回転子に適切なトルクが発生するように駆動電流の振幅及び位相を制御する方式である。回転座標系では、駆動電流のｑ軸成分（ｑ軸電流）は、モータの回転子にトルクを発生させるトルク電流成分であり、駆動電流のｄ軸成分（ｄ軸電流）は、モータの回転子の磁束強度に影響する励磁電流成分である。モータ制御装置は、モータの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、前記回転子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。この結果、モータが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。ベクトル制御においては、ロータリエンコーダ等の位置検出センサを用いて回転子の回転位置を検出する必要がある。

特許第３６６１８６４号公報 特開平６−２２５５９５号公報

上述のベクトル制御では、エンコーダによる回転子の回転位置の検出結果は、モータの速度制御及び位置制御のみならず、回転座標系における駆動電流（ｄ軸電流及びｑ軸電流）の制御を行うためにも用いられる。しかし、例えば画像形成装置で使用されるトナーや用紙の紙粉等によってエンコーダに汚れが生じると、エンコーダから出力されるパルス信号に、パルスの欠落等の何らかの異常が生じる場合がある。パルス信号に異常が生じると、該パルス信号に基づいて決定された回転子の回転位置に誤差が生じる。決定された回転子の回転位置に誤差が生じると、モータの回転速度の安定性が悪化し、モータが制御不能の状態に至る可能性がある。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。本発明は、ベクトル制御によりモータの駆動制御を行うモータ制御装置において、モータの回転位置の検出用の位置検出センサからの出力信号に異常が生じた場合にもベクトル制御を継続するための技術を提供することを目的とする。

本発明は、例えば、モータ制御装置として実現できる。本発明の一態様に係るモータ制御装置は、モータの回転子の目標位置を表す指令位置に基づいて前記モータの駆動制御を行うモータ制御装置であって、前記モータの巻線に供給する駆動電流を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制御することによって、前記モータを駆動するモータ駆動手段と、前記モータに設けられた位置検出センサから、前記回転子の回転位置の変化に対応して出力されるパルス信号に基づいて、前記回転位置を決定する位置決定手段と、前記位置検出センサから出力された前記パルス信号に異常があるか否かを判定する判定手段と、を備え、前記位置決定手段は、前記パルス信号に異常がある場合は前記パルス信号に基づく回転位置を補正することによって前記回転子の回転位置を決定し、前記モータ駆動手段は、前記位置決定手段によって決定された前記回転子の回転位置と前記指令位置との偏差が０に近づくように、前記モータの巻線に供給する駆動電流を制御することによって、前記モータを駆動することを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る画像形成装置は、記録材に画像を形成する画像形成手段と、前記記録材を搬送するローラを駆動するモータと、前記モータの巻線へ供給する駆動電流を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制御することによって、前記モータを駆動するモータ駆動手段と、前記モータに設けられた位置検出センサから、前記回転子の回転位置の変化に対応して出力されるパルス信号に基づいて前記回転位置を決定する位置決定手段と、前記位置検出センサから出力された前記パルス信号に異常があるか否かを判定する判定手段と、を備え、前記位置決定手段は、前記パルス信号に異常がある場合は前記パルス信号に基づく回転位置を補正することによって前記回転子の回転位置を決定し、前記モータ駆動手段は、前記位置決定手段によって決定された前記回転子の回転位置とマスターコントローラから与えられる前記回転子の目標位置を表す指令位置との偏差が０に近づくように、前記モータの巻線に供給する駆動電流を制御することによって、前記モータを駆動することを特徴とする。

本発明によれば、ベクトル制御によりモータの駆動制御を行うモータ制御装置において、モータの回転位置の検出用の位置検出センサからの出力信号に異常が生じた場合にもベクトル制御を継続することが可能になる。それにより、モータを制御不能の状態に至らせることなくベクトル制御による効率の良いモータ駆動制御を実現できる。

画像形成装置の全体の構成例を示す図。 画像形成装置の制御構成例を示すブロック図。 モータ制御部の構成例を示すブロック図。 モータと回転座標系のｄｑ軸との関係を示す図。 モータ制御部の構成の変形例を示すブロック図。 位置検出部の構成例を示すブロック図。 エンコーダから出力されるパルス信号と、当該パルス信号に基づいて検出されるステッピングモータの電気角との関係の例を示す図。 エンコーダからのパルス信号に異常が生じた例を示す図。 エンコーダから出力されるパルス信号と、当該パルス信号に基づいて検出されるステッピングモータの電気角との関係の例を示す図。 モータ制御部による制御フローを示すフローチャート。 エンコーダから出力されるパルス信号の例を示す図。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。

＜画像形成装置＞
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係るモータ制御装置が実装される画像形成装置の構成例について説明する。図１に示す画像形成装置１００は、原稿自動送り装置２０１、読取装置２０２、及び画像形成装置本体３０１を備えている。

原稿自動送り装置２０１の原稿載置部２０３に置かれた原稿は、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た後、排紙ローラ２０５によって装置外部へ排紙される。この間、読取装置２０２の読取位置において照明系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から成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。

読取装置２０２における原稿の読取モードとして、流し読みモード及び固定モードがある。流し読みモードは、照明系２０９及び光学系を停止した状態で、原稿を一定速度で搬送しながら当該原稿の画像を読み取るモードである。固定モードは、読取装置２０２の原稿ガラス台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、原稿ガラス台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により読み取られ、綴じられた原稿は固定モードで読み取られる。

画像形成装置１００は、読取装置２０２から出力される画像信号に基づいて、画像形成装置本体３０１においてページ単位で記録紙（記録材）に画像を形成するコピー機能を有する。なお、画像形成装置１００は、ネットワークを介して外部装置から受信したデータに基づいて記録紙に画像を形成する印刷機能も有している。

読取装置２０２から出力された画像信号は、光走査装置３１１に入力される。光走査装置３１１は、半導体レーザ及びポリゴンミラーを含み、入力された画像信号で変調されたレーザ光（光信号）を、半導体レーザから出力する。半導体レーザから出力されたレーザ光が、ポリゴンミラー、及びミラー３１２，３１３を経由して感光ドラム３０９の表面に照射されることで、感光ドラム３０９が露光される。帯電器３１０によって表面が一様に帯電した感光ドラム３０９がレーザ光によって露光されることで、感光ドラム３０９上に静電潜像が形成される。感光ドラム３０９上に形成された静電潜像が、現像器３１４から供給されるトナーによって現像されることで、感光ドラム３０９上にトナー像が形成される。感光ドラム３０９上のトナー像は、感光ドラム３０９の回転に伴って転写分離器３１５と対向する位置（転写位置）まで移動すると、転写分離器３１５によって記録紙に転写される。

記録紙は、紙カセット３０２及び３０４に収納されており、それぞれ異なる種類の記録紙を収納可能である。例えば、紙カセット３０２には標準の記録紙が収納され、紙カセット３０４にはタブ紙が収納される。紙カセット３０２に収納された記録紙は、給紙ローラ３０３によって搬送路上に給紙され、搬送ローラ３０６によってレジストローラ３０８の位置まで搬送され、そこで一時的に停止する。一方、紙カセット３０４に収納された記録紙は、給紙ローラ３０５によって搬送路上に給紙され、搬送ローラ３０７，３０６によってレジストローラ３０８の位置まで搬送され、そこで一時的に停止する。

レジストローラ３０８の位置まで搬送された記録紙は、感光ドラム３０９上のトナー像が転写位置に到達するタイミングに合わせて、レジストローラ３０８によって転写位置へ搬送される。転写位置において感光ドラム３０９からトナー像が転写された記録紙は、搬送ベルト３１７によって定着器３１８へ搬送される。定着器３１８は、熱及び圧力により、記録紙上のトナー像を当該記録紙に定着させる。

片面印刷モードで画像形成が行われる場合には、定着器３１８を通過した記録紙は、排紙ローラ３１９，３２４によって装置外部へ排紙される。両面印刷モードで画像形成が行われる場合には、定着器３１８を通過後、表面（第１面）に画像が形成された記録紙は、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へ搬送される。更に、記録紙の後端が、反転パス３２５と両面パス３２６との合流ポイントを通過した直後に、反転ローラ３２１の回転を反転させることで、記録紙が逆方向に搬送され始め、両面パス３２６へ搬送される。その後、記録紙は、搬送ローラ３２２，３２３によって両面パス３２６を搬送され、再び搬送ローラ３０６によってレジストローラ３０８の位置まで搬送され、そこで一時的に停止する。更に、記録紙の表面（第１面）への画像形成と同様に、転写位置において記録紙の裏面（第２面）へのトナー像の転写処理が行われ、更に定着器３１８によって定着処理が行われた後、記録紙は、装置外部へ排紙される。

また、表面へ画像形成された記録紙の表裏を反転させて（第１面が下向きになるように反転させて）記録紙を装置外部へ排紙する場合には、定着器３１８を通過した記録紙を、排紙ローラ３２４へ向かう方向でははく、搬送ローラ３２０へ向かう方向へ一時的に搬送する。その後、記録紙の後端が搬送ローラ３２０の位置を通過する直前に、搬送ローラ３２０の回転を反転させることで、記録紙が逆方向に搬送され始め、排紙ローラ３２４へ向かう方向へ搬送される。その結果、記録紙は、表裏が反転した状態で排紙ローラ３２４によって装置外部へ排紙される。

このように、画像形成装置本体３０１は、画像が形成される記録紙の搬送用のローラとして、搬送ローラ３０６，３０７、排紙ローラ３１９、反転ローラ３２１、搬送ローラ３２２，３２３、及び排紙ローラ３２４を備えている。更に、給紙ローラ３０３、レジストローラ３０８等のローラも、記録紙の搬送用のローラである。これらのローラを駆動するモータの駆動制御は、後述するように、システムコントローラ１５１（図２）からの指示により、モータ制御部１５７（図２）によって行われる。

（画像形成装置の制御構成）
図２は、画像形成装置１００の制御構成例を示すブロック図である。図２に示すシステムコントローラ１５１は、ＣＰＵ１５１ａ、ＲＯＭ１５１ｂ、及びＲＡＭ１５１ｃを備え、画像形成装置１００全体を制御する。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、モータ制御部１５７、センサ類１５９、及び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の交換が可能である。

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。ＲＡＭ１５１ｃは、記憶デバイスであり、各種プログラムを実行するためのワークエリアとして、または各種データが一時的に格納される一時記憶領域として使用される。ＲＡＭ１５１ｃには、例えば、高圧制御部１５５に対する設定値、モータ制御部１５７に対する指令値、操作部１５２から受信される情報等のデータが格納される。

システムコントローラ１５１は、ユーザが各種の設定を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、操作部１５２を制御することで、操作部１５２を介してユーザによる設定を受け付ける。システムコントローラ１５１は、操作部１５２を介したユーザによる設定の内容（複写倍率の設定値、濃度設定値等）を示す情報を、操作部１５２から受信する。また、システムコントローラ１５１は、画像形成装置の状態をユーザに知らせるためのデータを操作部１５２に送信する。操作部１５２は、システムコントローラ１５１から受信したデータに基づいて、画像形成装置の状態を示す情報（例えば、画像形成枚数、画像形成中か否かを示す情報、ジャムの発生及び発生個所を示す情報）を表示部に表示する。

システムコントローラ１５１（ＣＰＵ１５１ａ）は、画像処理部１１２に対して、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内の各デバイスの設定値データを送信する。また、システムコントローラ１５１は、各デバイスからの信号（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を制御する。高圧制御部１５５は、システムコントローラ１５１から出力される設定値に基づいて、高圧ユニット１５６を構成する帯電器３１０、現像器３１４、及び転写分離器３１５に対して、それぞれの動作に必要となる電圧を供給する。

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から検出信号を受信し、当該検出信号を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を制御することで、定着ヒータ１６１の温度を、定着処理のための所望の温度に制御する。なお、定着ヒータ１６１は、定着器３１８に含まれる、定着処理に用いられるヒータである。

このように、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。また、システムコントローラ１５１は、モータ制御部１５７を介して、各モータの駆動シーケンスを制御する。モータ制御部１５７は、システムコントローラ１５１からの指示に従って、記録紙の搬送用のローラを駆動する駆動源に相当するモータ（図３に示すステッピングモータ５０９）を制御する。なお、画像形成装置１００は、記録紙の搬送用の各ローラに対応するモータごとに、当該モータを制御するモータ制御部１５７を備えている。本実施形態では、モータ制御部１５７は、モータの駆動制御を行うモータ制御装置の一例である。

モータ制御部１５７のマスターコントローラに相当するシステムコントローラ１５１（ＣＰＵ１５１ａ）は、制御対象のモータ（ステッピングモータ５０９）の回転子の目標位置を表す指令値（指令位置）θ＿ｒｅｆを生成し、モータ制御部１５７へ出力する。例えば、指令位置θ＿ｒｅｆは、パルス状の矩形波信号であり、１パルスがステッピングモータの回転角度の最小変化量を規定する。なお、モータの回転子の目標速度を表す指令値（指令速度）ω＿ｒｅｆは、θ＿ｒｅｆに対応する周波数として求められる。ＣＰＵ１５１ａは、モータの駆動シーケンスを開始すると、生成した指令位置θ＿ｒｅｆを、所定の時間周期（制御周期）でモータ制御部１５７へ出力する。モータ制御部１５７は、ＣＰＵ１５１ａから与えられる指令位置に従って、モータ（ステッピングモータ５０９）の位置制御及び速度制御を実行する。

＜ベクトル制御＞
次に、図３及び図４を参照して、モータ制御部１５７によって実行されるベクトル制御の概要について説明する。図３は、本実施形態に係るモータ制御部１５７の構成例を示すブロック図である。なお、ステッピングモータ５０９は、少なくとも２相から成るモータであり、本実施形態では、Ａ相及びＢ相から成る２相のモータである。

モータ制御部１５７は、ベクトル制御部５１５から出力される駆動電圧Ｖα，Ｖβに応じて、ＰＷＭインバータ５０６がステッピングモータ５０９の巻線へ駆動電流を供給することによって、ステッピングモータ５０９を駆動する。なお、図３に示すように、ベクトル制御部５１５は、速度制御器５０２、電流制御器５０３，５０４、及び座標変換器５０５，５１１によって構成されている。

ここで、図４は、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。同図では、静止座標系における、Ａ相及びＢ相の巻線に対応した軸をそれぞれα軸及び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（ロータ）として用いられる永久磁石の磁極によって作られる磁束の方向（ｄ軸）との成す角度をθと定義している。この場合、ステッピングモータ５０９の回転子の位置（回転位置）は、角度θによって表される。ベクトル制御では、図４に示すように、回転子の磁束方向に沿ったｄ軸と、ｄ軸から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、ステッピングモータ５０９の回転子の位置θを基準とした回転座標系が用いられる。

モータ制御部１５７は、ステッピングモータ５０９の回転子の位置θ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ステッピングモータ５０９の巻線へ供給する駆動電流を制御するベクトル制御を行う。ベクトル制御では、ステッピングモータ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が、α軸及びβ軸で表される静止座標系から、ｄ軸及びｑ軸で表される回転座標系に変換される。このような座標変換の結果、ステッピングモータ５０９に供給される駆動電流は、回転座標系において、直流のｄ軸成分（ｄ軸電流）及びｑ軸成分（ｑ軸電流）によって表される。この場合、ｑ軸電流は、ステッピングモータ５０９にトルクを発生させるトルク電流成分に相当し、ｄ軸電流は、ステッピングモータ５０９の回転子の磁束強度に影響する励磁電流成分に相当する。モータ制御部１５７は、回転座標系におけるｑ軸電流及びｄ軸電流を独立して制御することで、ステッピングモータ５０９のベクトル制御を実現する。

具体的には、モータ制御部１５７は、ステッピングモータ５０９の回転子の位置及び回転速度を決定し、その決定結果に基づいてベクトル制御を行う。なお、図３に示すモータ制御部１５７において、ステッピングモータ５０９の回転子の位置θの決定は位置決定部５４０によって行われる。また、回転速度ωの決定は、速度決定部５５０によって行われる。

本実施形態では、位置検出センサとしてのエンコーダ５２０が、ステッピングモータ５０９に設けられている。エンコーダ５２０は、ステッピングモータ５０９の回転子の位置の変位に対応したパルス信号を異常判定部５３０、位置決定部５４０及び速度決定部５５０に出力する。

位置決定部５４０は、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号に基づいて、ステッピングモータ５０９の回転子の位置θを決定する。また、異常判定部５３０は、エンコーダ５２０から出力されたパルス信号に異常があるか否かを示す判定信号を位置決定部５４０に出力する。位置決定部５４０は、決定した位置θを前記判定信号に基づいて補正し、補正した位置θを位置制御器５０１へ出力する。また、速度決定部５５０は、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号に基づいて、ステッピングモータ５０９の回転子の回転速度ωを決定する。速度決定部５５０によって決定された回転速度ωは、速度制御器５０２へ出力される。

位置制御器５０１を含む、最も外側の制御ループでは、位置決定部５４０から出力されたステッピングモータ５０９の回転子の位置θに基づいて、ステッピングモータ５０９の回転子の位置制御を行う。モータ制御部１５７には、ＣＰＵ１５１ａから出力される指令位置θ＿ｒｅｆが入力される。位置制御器５０１は、位置決定部５４０から出力されるステッピングモータ５０９の回転子の位置θと指令位置θ＿ｒｅｆとの偏差が０に近づくように、指令速度ω＿ｒｅｆを生成して出力する。このようにして、位置制御器５０１によるステッピングモータ５０９の回転子の位置制御が行われる。

速度制御器５０２を含む制御ループでは、速度決定部５５０から出力されたステッピングモータ５０９の回転子の回転速度ωに基づいて、ステッピングモータ５０９の回転子の速度制御を行う。速度制御器５０２は、速度決定部５５０から出力されるステッピングモータ５０９の回転子の回転速度ωと指令速度ω＿ｒｅｆとの偏差が０に近づくように、電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ，ｉｄ＿ｒｅｆを生成して出力する。なお、電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ，ｉｄ＿ｒｅｆは回転座標系における電流指令値である。

ステッピングモータ５０９の各相の巻線に流れる駆動電流は、電流検出部５０７及び５０８によって検出され、更に、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。

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は、静止座標系における電流値ｉα及びｉβとして、ステッピングモータ５０９の回転子の位置θを用いて次式（１）によって表すことができる。
ｉα＝Ｉ＊ｃｏｓθ
ｉβ＝Ｉ＊ｓｉｎθ （１）
これらの電流値ｉα及びｉβは、座標変換器５１１へ入力される。

座標変換器５１１において、電流値ｉα及びｉβは、次式（２）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（クラーク変換）される。
ｉｄ＝ ｃｏｓθ＊ｉα＋ｓｉｎθ＊ｉβ
ｉｑ＝−ｓｉｎθ＊ｉα＋ｃｏｓθ＊ｉβ （２）

なお、ｑ軸電流は、ステッピングモータ５０９にトルクを発生させるトルク電流成分（第１の電流成分）である。また、ｄ軸電流は、ステッピングモータ５０９の回転子の磁束強度に影響する励磁電流成分（第２の電流成分）であり、ステッピングモータ５０９のトルクの発生には寄与しない。

座標変換器５１１は、式（２）によって、静止座標系（αβ軸）における電流値ｉα，ｉβを回転座標系（ｄｑ軸）における電流値ｉｑ，ｉｄへ変換して出力する。電流制御器５０３には、座標変換器５１１から出力される電流値ｉｑと速度制御器５０２から出力される電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆとの差分値が入力される。また、電流制御器５０４には、座標変換器５１１から出力される電流値ｉｄと速度制御器５０２から出力される電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆとの差分値が入力される。電流制御器５０３，５０４は、入力された差分値が０に近づくように、回転座標系における電流値ｉｑ'，ｉｄ'を生成して出力する。なお、位置制御器５０１、速度制御器５０２、及び電流制御器５０３，５０４はそれぞれ、例えば、比例補償器及び積分補償器で構成され、ＰＩ制御によりフィードバック制御を実現する。

座標変換器５０５は、電流制御器５０３，５０４から出力される、回転座標系における電流値ｉｑ'，ｉｄ'を、次式によって、静止座標系における電流値ｉα'，ｉβ'へ逆変換する。
ｉα'＝ｃｏｓθ＊ｉｄ'−ｓｉｎθ＊ｉｑ'
ｉβ'＝ｓｉｎθ＊ｉｄ'＋ｃｏｓθ＊ｉｑ' （３）
座標変換器５０５は、静止座標系への座標変換後の電流値ｉα'，ｉβ'に応じた駆動電圧Ｖα，Ｖβを生成（電圧生成）し、フルブリッジ回路で構成されたＰＷＭインバータ５０６へ出力する。

このようにして、ベクトル制御部５１５は、ステッピングモータ５０９の回転子の位置θを基準とした回転座標系（ｄｑ軸）の電流値を制御することによって、ステッピングモータ５０９の各相の巻線に供給する駆動電流を制御するベクトル制御を行う。なお、ベクトル制御では、通常、ステッピングモータ５０９のトルクの発生には寄与しない電流成分であるｄ軸電流は、値が０となるように制御される。即ち、ベクトル制御部５１５では、電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆが０に設定されるが、これに限定されるものではない。

ＰＷＭインバータ５０６では、座標変換器５０５から入力された駆動電圧Ｖα，Ｖβによってフルブリッジ回路が駆動される。その結果、ＰＷＭインバータ５０６は、駆動電圧Ｖα，Ｖβに応じてステッピングモータ５０９の各相の巻線に駆動電流を供給することによって、ステッピングモータ５０９を駆動する。このように本実施形態では、ベクトル制御部５１５及びＰＷＭインバータ５０６は、モータ駆動手段の一例として機能する。

なお、本実施形態においては、ステッピングモータ５０９の回転子の実際の回転位置（機械角）と、決定された回転位置（電気角）とが１対１に対応しているものとしたが、この限りではない。例えば、ステッピングモータ５０９の回転子の実際の回転位置（機械角）と、決定された回転位置（電気角）とが１対１に対応しない場合には、図５に示すように、電気角θｅから機械角θｍへの変換を行う変換器５６０を、位置決定部５４０と位置制御器５０１との間に設けてもよい。

＜位置検出部＞
図６は、図３に示す位置決定部５４０の構成例を示すブロック図である。位置決定部５４０は、パルス検出部５４１、位置生成部５４２、及び補正制御部５４３を備える。パルス検出部５４１には、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号が入力される。また、補正制御部５４３には、異常判定部５３０から出力される、当該パルス信号に異常があるか否かを示す判定信号が入力される。

パルス検出部５４１は、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号からパルスを検出する。パルス検出部５４１は、パルス信号からパルスを検出すると、パルスを検出したことを示すパルス検出信号を位置生成部５４２へ出力する。

位置生成部５４２は、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号のパルスをカウントする。具体的には、位置生成部５４２は、パルス検出部５４１からパルス検出信号が出力されるごとに当該カウント値を更新することによって、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号のパルスをカウントする。このカウント値は、後述するように、ステッピングモータ５０９の回転子の位置θと対応している。位置生成部５４２は、カウント値に基づいて位置θを生成する。位置生成部５４２によって生成された位置θは、位置制御器５０１、速度制御器５０２、及び座標変換器５０５，５１１へフィードバックされ、ベクトル制御に用いられる。

異常判定部５３０から出力される判定信号が、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号に異常があることを示す信号である場合に、補正制御部５４３は、位置θの補正処理の実行を指示する補正指示信号を位置生成部５４２へ出力する。

＜ステッピングモータの回転子の位置の誤差＞
本実施形態では、位置検出センサとしてのエンコーダ５２０がステッピングモータ５０９に取り付けられている。エンコーダ５２０は、所定の分解能を有する光学式のロータリエンコーダであり、ステッピングモータ５０９の回転子の位置の変化に対応したパルスを出力する。

ここで、図７は、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号と、当該パルス信号に基づいて検出されるステッピングモータ５０９の電気角（位置θ）との関係の例を示す図である。図７（Ａ）は、パルス信号に異常がない場合におけるパルス信号及び電気角を示している。また、図７（Ｂ）は、パルス信号に異常がある場合におけるパルス信号及び電気角を示している。図７は、一例として、ステッピングモータ５０９の回転軸を１回転させた場合にエンコーダ５２０から出力されるパルス数（分解能）が１０である場合を示している。この場合、エンコーダ５２０から出力されるパルス一個分に対応する位置θの変化量は３６°である。図７には、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号に含まれるパルス数をカウントして得られるカウント値（即ち、図６に示す位置生成部５４２で保持されるカウント値）も示されている。位置生成部５４２は、カウント値が１０になるとカウント値をリセットする。

位置生成部５４２は、カウント値に基づいて電気角（位置θ）を生成する。上述のように、エンコーダ５２０から出力されるパルス一個分に対応する位置θの変化量は３６°である。このため、図７（Ａ）に示すように、パルス検出部５４１からパルス検出信号が出力されるごとに（即ち、カウント値が１増加するごとに）、位置生成部５４２は電気角を３６°増加させる。このように、位置生成部５４２は、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号に異常がない場合には、パルス信号に含まれるパルス数をカウントすることによって、エンコーダの分解能等に依存した精度でステッピングモータ５０９の回転子の位置θを生成する。

しかし、上述のように、エンコーダ５２０が汚れたり、または傷ついたりすると、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号にパルスの抜け（欠落）が生じる場合がある。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示すパルス信号の９番目の（円で囲われた）パルスが欠落し、当該パルスをパルス検出部５４１が検出できない例を示している。このようなパルスの欠落に起因して、図７（Ｂ）に示す電気角には、ステッピングモータ５０９が１回転した状態において、図７（Ａ）に示す電気角に対して１パルス分の誤差（Δｄ１）が生じている。また、ステッピングモータ５０９が２回転した状態において、図７（Ａ）に示す電気角に対して２パルス分の誤差（Δｄ２）が生じている。このように、欠落したパルスを繰り返し検出できないことに起因して、ステッピングモータ５０９が１回転するごとに、位置θの誤差は累積される。

また、誤差は、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号にノイズが加わることによっても生じる。パルス信号にノイズが加わると、パルス検出部５４１は、エンコーダ５２０から出力されたパルスだけでなく、前記ノイズを余分なパルスとして検出する可能性がある。即ち、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号に余分なパルスが付加されることになり、そのような余分なパルスの検出により位置決定部５４０によって決定された位置θに誤差が生じてしまう。

このようにして、位置決定部５４０によって決定されるステッピングモータ５０９の回転子の位置に誤差が生じると、ベクトル制御によって制御されるステッピングモータ５０９の回転子の回転速度の安定性が悪化する。更に、このような誤差が累積することによって、ステッピングモータ５０９が制御不能の状態に至ってしまう。したがって、エンコーダ５２０からの出力信号に異常が生じた場合にも、ステッピングモータ５０９のベクトル制御を継続できるようにする必要がある。

そこで、本実施形態では、エンコーダ５２０からの出力信号に異常が生じた場合にもステッピングモータ５０９のベクトル制御を継続するために、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号に異常がある場合は、位置決定部５４０が位置θを補正する。具体的には、異常判定部５３０が、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号に異常があるか否かを判定する。エンコーダ５２０から出力されるパルス信号に異常がある場合は、位置決定部５４０は、ステッピングモータ５０９の回転子の位置θを補正する。以下では、異常判定部５３０及び位置決定部５４０でそれぞれ実行される処理の、より具体的な実施例について説明する。

［実施例１］
実施例１の異常判定部５３０は、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号に含まれるパルスの時間間隔に基づいて、当該パルス信号に異常があるか否かを判定する。具体的には、異常判定部５３０は、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号に含まれるパルスの時間間隔が、所定量以上増加又は所定量以上減少すると、当該パルス信号に異常があると判定する。一方、異常判定部５３０は、パルス信号に含まれるパルスの時間間隔が所定量以上増加又は所定量以上減少していなければ、当該パルス信号に異常がないと判定する。異常判定部５３０は、パルス信号に異常があるか否かを示す判定信号を、補正制御部５４３へ出力する。なお、この判定信号には、パルス信号の異常がパルスの欠落であるか、余分なパルスの付加であるかを示す情報が含まれる。

前記判定信号が、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号に異常があることを示す信号である場合、補正制御部５４３は補正指示信号を位置生成部５４２へ出力する。位置生成部５４２は、前記補正指示信号に基づいてステッピングモータ５０９の回転子の位置θを補正する。具体的には、位置生成部５４２は、パルス信号の異常がパルスの欠落である場合には、パルス一個分に対応する位置の変位量を位置θに加算することによって、位置θを補正する。また、位置生成部５４２は、パルス信号の異常が余分なパルスの付加である場合には、パルス一個分に対応する位置の変位量を無視する（加算しない）。

＜異常判定処理＞
まず、図８を参照して、異常判定部５３０によって実行される異常判定処理の例について説明する。図８（Ａ）は、エンコーダ５２０から出力されたパルス信号にパルスの欠落が生じた例を示す図であり、「ｅｒｒ１」と示される部分にパルスの欠落が生じている。この場合、パルス検出部５４１は欠落したパルスを検出できない。また、図８（Ｂ）は、エンコーダ５２０から出力されたパルス信号にノイズの付加が生じた例を示す図であり、「ｅｒｒ２」と示される部分にノイズの付加が生じている。この場合、パルス検出部５４１は前記ノイズをパルス信号として検出してしまう。

図８（Ａ）に示すように、異常判定部５３０は、エンコーダ５２０から出力されたパルス信号に含まれるパルスの時間間隔（即ち、パルスの立ち上がりエッジの間隔）Ｔ(ｎ)，Ｔ(ｎ＋１)，Ｔ(ｎ＋２)，Ｔ(ｎ＋３)，Ｔ(ｎ＋４)，... を測定する。前記時間間隔の測定は、図８（Ａ）の拡大図に示すように、ＣＰＵ１５１ａから出力される、エンコーダ５２０からのパルス信号よりも十分に短い周期（Ｔ＿ｃｌｋ）を有するクロック（ＣＬＫ）信号を用いて行うことが可能である。異常判定部５３０は、エンコーダ５２０から出力されたパルス信号における、隣り合う２つのパルスの立ち上がりエッジ（ＥＤＧＥ＿１，ＥＤＧＥ＿２）間の、クロック信号のパルス数をカウントすることによって、パルスの時間間隔を測定する。なお、時間間隔の測定は正常なパルスを基準として行われる。

異常判定部５３０は、最新の測定で得られた時間間隔が、前記最新の測定の一回前の（前回の）測定で得られた正常なパルス同士の時間間隔よりも第１の所定量以上の変化量で増加したことを検出すると、パルス信号に異常があると判定する。また、異常判定部５３０は、最新の測定で得られた時間間隔が、前回の測定で得られた正常なパルス同士の時間間隔よりも第２の所定量以上の変化量で減少したことを検出すると、パルス信号に異常があると判定する。このような判定の基準として用いられる第１の所定量及び第２の所定量は、制御対象のステッピングモータ５０９の駆動シーケンスにおける加速度及び減速度、並びにエンコーダ５２０が有する上述の分解能等を考慮して予め設定される。

より具体的には、異常判定部５３０は、最新の測定で得られたパルスの時間間隔が、前回の測定で得られた正常なパルス同士の時間間隔に対して、例えば１５０％以上の値に増加（第１の所定量以上の変化量で増加）した場合には、エンコーダ５２０からのパルス信号からパルスが欠落していると判定する。図８（Ａ）に示す例では、時間間隔Ｔ(ｎ＋３)（＝２Ｔａ）は、「ｅｒｒ１」と示される部分のパルスの欠落に起因して、正常なパルス同士の時間間隔Ｔ(ｎ＋２)（＝Ｔａ）に対して１５０％以上の値に増加している。この場合、異常判定部５３０は、パルス信号に異常がある（パルス信号からパルスが欠落している）と判定する。

一方、異常判定部５３０は、最新の測定で得られたパルスの時間間隔が、前回の測定で得られた正常なパルス同士の時間間隔に対して、例えば９０％以下の値に減少（第２の所定量以上の変化量で減少）した場合には、エンコーダ５２０からのパルス信号に余分なパルスが付加されていると判定する。以下に、図８（Ｂ）を用いて、パルス信号に異常がある（パルス信号に余分なパルスが付加されている）ことを判定する方法について説明する。

図８（Ｂ）に示す例では、時間間隔Ｔ(ｎ＋３)（＝Ｔｂ）は、前回の測定で得られた正常なパルス同士の時間間隔Ｔ(ｎ＋２)（＝３／２＊Ｔｂ）に対して９０％以下の値に減少している。したがって、異常判定部５３０は、パルス信号に異常がある（パルス信号に余分なパルスが付加されている）と判定する。前述したように、時間間隔の測定は正常なパルスを基準として行われる。したがって異常判定部５３０は、前記判定を行った後、時間間隔Ｔ(ｎ＋３)（＝Ｔｂ）と時間間隔Ｔ(ｎ＋４)（＝Ｔｂ／２）とを加算した値を、前回の測定で得られた正常なパルス同士の時間間隔Ｔ(ｎ＋２)（＝３／２＊Ｔｂ）と比較する。時間間隔Ｔ(ｎ＋３)（＝Ｔｂ）と時間間隔Ｔ(ｎ＋４)（＝Ｔｂ／２）とを加算した値は時間間隔Ｔ(ｎ＋２)（＝３／２＊Ｔｂ）に対して９０％以下の値に減少していない。したがって、異常判定部５３０は、パルス信号が正常であると判定する。なお、異常判定部５３０は、最新の測定結果に対して、１回前の測定結果及び２回前の測定結果を記憶するメモリ５３１を有しているものとする。

＜位置補正処理＞
次に、図９を参照して、補正制御部５４３から出力される補正指示信号に基づいて位置生成部５４２が実行する位置補正処理の例について説明する。図９は、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号と、当該パルス信号に基づいて位置生成部５４２によって生成されるステッピングモータ５０９の電気角（位置θ）との関係の例を示す図である。図９（Ａ）は、パルス信号に異常がない場合を示し、図９（Ｂ）及び（Ｃ）は、パルス信号に異常がある場合を示している。なお、図９では、図７と同様、ステッピングモータ５０９の回転軸を１回転させた場合にエンコーダ５２０から出力されるパルス数（分解能）を１０とし、パルス信号に基づいて得られるカウント値も示している。位置生成部５４２は、パルス検出部５４１がパルスを検出することによって出力するパルス検出信号に基づいてカウント値を更新する。

（パルス信号に異常がない場合）
異常判定部５３０から出力される判定信号が、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号に異常がないことを示す信号である場合、補正制御部５４３は、補正指示信号を位置生成部５４２へ出力しない。この場合、位置生成部５４２は、図９（Ａ）に示すように、カウント値に対応する電気角を、位置θとして生成し、位置θの補正は行わない。

（パルス信号に異常がある場合）
異常判定部５３０から出力される判定信号が、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号に異常があることを示す信号である場合、補正制御部５４３は、補正指示信号を位置生成部５４２へ出力する。図９（Ｂ）は、パルス信号の異常がパルスの欠落である場合に、補正指示信号に基づいて位置生成部５４２によって実行される位置補正処理の例を示している。また、図９（Ｃ）は、パルス信号の異常が余分なパルスの付加である場合に、補正指示信号に基づいて位置生成部５４２によって実行される位置補正処理の例を示している。

図９（Ｂ）に示すパルス信号では、カウント値＝５に対応するパルスが欠落している。この場合、パルス検出部５４１は、欠落したパルスを検出できない。したがって、パルス検出信号は位置生成部５４２に出力されない。即ち、位置生成部５４２によってカウント値が４から５に更新されないため、ステッピングモータ５０９の回転子の位置θも更新されない。（即ち、カウント値＝４、検出値＝１４４°が維持される。）

一方、異常判定部５３０は、カウント値＝４に対応するパルスの次のパルスを検出した際に、パルスの時間間隔に基づく上述の判定処理により、パルス信号に異常がある（パルスが欠落している）と判定し、その判定結果を示す判定信号を出力する。補正制御部５４３は前記判定信号に基づいて位置生成部５４２へ補正指示信号を出力する。位置生成部５４２は、前記補正指示信号に基づいて位置補正処理を実行する。

位置生成部５４２は、補正指示信号に基づいて、エンコーダ５２０から出力されるパルス一個分に対応する位置の変化量（本例では３６°）を加算することによって、位置θを補正する。本実施例では、位置生成部５４２において保持されているカウント値を１増加させることによって、このような検出値の補正を実現できる。

図９（Ｂ）に示す例では、位置生成部５４２は、パルス検出部５４１がカウント値＝４に対応するパルスの次のパルスを検出したことを示すパルス検出信号に基づいて、カウント値を２増加させる。なお、位置生成部５４２が増加させたカウント値のうちの１は位置θの補正による増加である。（即ち、カウント値が４から６に更新される。）その結果、位置生成部５４２によって生成される位置θは、１４４°から１８０°（＋３６°）ではなく２１６°（＋７２°）となる。これは、パルス一個分に対応する位置の変化量が位置θに加算されることによって補正されたことを意味する。

図９（Ｂ）を図９（Ａ）と比較すると、パルス信号におけるパルスの欠落に起因して、パルス信号に異常が無い場合における位置θとパルス信号に異常がある場合における位置θとに一時的に誤差が生じている。しかしながら、異常判定部５３０による判定結果に基づいた上述の位置補正処理により、前記誤差が補償されている。このように、位置生成部５４２は、パルス信号に含まれるパルスの検出に基づいて得られる位置θにパルス一個分に対応する位置の変化量を加算することで、パルスの欠落に起因して位置θに生じる誤差を補償する。このため、位置生成部５４２によって生成される位置θに、ステッピングモータ５０９の回転子の回転に伴う誤差が累積することはない。

また、図９（Ｃ）に示すパルス信号では、カウント値＝５に対応するパルスの後にノイズが加わっており、余分なパルスが付加された状態となっている。この場合、パルス検出部５４１は余分なパルスを検出し、パルス検出信号を位置生成部５４２に出力する。一方、異常判定部５３０は、前記余分なパルスを検出した際に、パルスの時間間隔に基づく上述の判定処理により、パルス信号に異常がある（余分なパルスが付加されている）と判定し、その判定結果を示す判定信号を補正制御部５４３に出力する。補正制御部５４３は、前記判定信号に基づいて、カウント値を更新しないようにする補正指示信号を位置生成部５４２へ出力する。この結果、位置生成部５４２はカウント値を更新しない。即ち、ステッピングモータ５０９の回転子の位置θも更新されない。この結果、パルス検出部５４１が余分なパルスを検出してパルス検出信号を位置生成部５４２に出力してしまい、位置生成部５４２がステッピングモータ５０９の回転子の位置θを更新してしまうことを抑制することができる。即ち、余分なパルスに起因して、位置決定部５４０が決定した回転子の位置θに誤差が生じることを抑制することができる。このため、図９（Ｂ）に示す例と同様、位置生成部５４２によって生成される位置θに、ステッピングモータ５０９の回転子の回転に伴う誤差が累積することはない。

＜モータ制御部による制御フロー＞
図１０は、モータ制御部１５７によって実行される制御フローを示すフローチャートである。以下に、図１０を用いて、本実施例におけるモータ制御部１５７がステッピングモータ５０９を制御する方法を説明する。

Ｓ１０１において、モータ制御部１５７は、ＣＰＵ１５１ａからの指示に従って、上述のように、ベクトル制御によるステッピングモータ５０９の駆動制御を開始する。例えば、画像形成装置１００においてプリントジョブの実行を開始する際に、ＣＰＵ１５１ａは、モータ制御部１５７に、ステッピングモータ５０９の駆動制御を開始させる。

次にＳ１０２において、異常判定部５３０は、図８を参照して説明したように、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号の異常判定処理を実行する。

Ｓ１０３においてパルス信号に異常が無い場合は、Ｓ１０４において、位置生成部５４２は、パルス検出信号に基づいて位置θを生成する。その後、モータ制御部１５７は処理をＳ１０８に進める。

また、Ｓ１０３において、パルス信号に異常がある場合は、モータ制御部１５７は処理をＳ１０５に進める。

Ｓ１０５においてパルス信号の異常がパルスの欠落である場合は、モータ制御部１５７は処理をＳ１０６に進める。Ｓ１０６において、位置生成部５４２は、上述のように、位置θにパルス２個分に対応する位置の変化量を加算することによって、補正された位置θを生成する。その後、モータ制御部１５７は処理をＳ１０８に進める。

また、Ｓ１０５においてパルス信号の異常がパルスの欠落ではなく余分なパルスの付加である場合は、モータ制御部１５７は処理をＳ１０７に進める。Ｓ１０７において、位置生成部５４２は、上述のように、パルス一個分に対応する位置の変化量を加算しない。その後、モータ制御部１５７は処理をＳ１０８に進める。

その後、Ｓ１０８において、モータ制御部１５７は、ＣＰＵ１５１ａからの指示に基づいて、ステッピングモータ５０９のベクトル制御を終了又は維持する。モータ制御部１５７は、ベクトル制御を終了しない限り、処理をＳ１０２へ戻し、Ｓ１０２〜Ｓ１０７の処理を繰り返す。なお、位置生成部５４２によって生成された位置θは、上述したように、位置制御器５０１、速度制御器５０２、及び座標変換器５０５，５１１へフィードバックされることで、ステッピングモータ５０９のベクトル制御に用いられる。

以上説明したように、本実施例においては、異常判定部５３０は、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号に異常があるか否かを判定する。エンコーダ５２０から出力されるパルス信号に異常があると判定すると、位置生成部５４２は、当該パルス信号の異常によって生じる誤差を補償するように、位置θを生成（補正）する。具体的には、位置生成部５４２は、パルス信号の異常がパルスの欠落であるか余分なパルスの付加であるかに応じて、パルス信号に含まれるパルスの検出に基づいて得られる位置θを生成する。

本実施例によれば、パルスの欠落が生じたとしても、パルスの欠落に起因して誤差が生じた位置θを正しい値に補正することが可能になる。このため、位置θに、ステッピングモータ５０９の回転子の回転に伴う誤差が累積することを防止できる。また、余分なパルスの付加が生じたとしても、余分なパルスに起因して位置決定部５４０が決定した回転子の位置θに誤差が生じることを抑制することができる。このため、位置θに、ステッピングモータ５０９の回転子の回転に伴う誤差が累積することを防止できる。したがって、本実施形態によれば、モータ制御部１５７によるベクトル制御を継続することが可能になる。その結果、ステッピングモータ５０９を制御不能の状態に至らせることなくベクトル制御による効率の良いモータ駆動制御を実現できる。

なお、本実施例では、エンコーダ５２０の分解能が１０パルスである場合について説明しているが、エンコーダ５２０の分解能は、任意の分解能（例えば、１０００パルス）とすることができる。

［実施例２］
実施例２では、異常判定部５３０が、実施例１とは異なる異常判定処理を（図１０のＳ１０２において）実行する例について説明する。実施例２では、実施例１と異なり、エンコーダ５２０から複数のパルス信号が出力される場合を想定する。実施例２の異常判定部５３０は、第１のパルス信号に含まれるパルスと第１のパルス信号に対して所定の位相差を有する第２のパルス信号に含まれるパルスとに基づいて異常判定処理を行う。以下では、説明の簡略化のため実施例１と共通する説明を省略している。

図１１は、本実施例のエンコーダ５２０から出力されるパルス信号の例を示す図である。エンコーダ５２０は、図１１に示すように、３種類のパルス信号（ＥＮＣ＿Ａ，ＥＮＣ＿Ｂ，ＥＮＣ＿Ｚ）を出力する。エンコーダ５２０は、パルス信号Ａ（ＥＮＣ＿Ａ）及びパルス信号Ｂ（ＥＮＣ＿Ｂ）としてそれぞれ、ステッピングモータ５０９が１回転する間に１０００パルスを出力するものとする。なお、図１１では、ステッピングモータ５０９が正回転する場合にエンコーダ５２０から出力されるパルス信号を示しており、パルス信号Ａ（ＥＮＣ＿Ａ）は、パルス信号（ＥＮＣ＿Ｂ）に対して９０°位相が進んでいる。ステッピングモータ５０９が逆回転する場合には、この位相関係が逆になり、パルス信号Ａ（ＥＮＣ＿Ａ）は、パルス信号Ｂ（ＥＮＣ＿Ｂ）に対して９０°位相が遅れることになる。エンコーダ５２０は、更に、パルス信号Ｚ（ＥＮＣ＿Ｚ）として、ステッピングモータ５０９が１回転する間に１パルスのみを出力する。したがって、パルス信号Ｚ（ＥＮＣ＿Ｚ）の１周期は、ステッピングモータ５０９の回転子の１回転周期に対応している。

実施例１における異常判定部５３０は、例えばパルス信号Ａ（ＥＮＣ＿Ａ）を使用して異常判定処理を実現できる。これに対して、本実施例では、異常判定部５３０は、パルス信号Ａ（ＥＮＣ＿Ａ）及びパルス信号Ｂ（ＥＮＣ＿Ｂ）を使用して、異常判定処理を実行する。具体的には、パルス信号Ａ（ＥＮＣ＿Ａ）及びパルス信号Ｂ（ＥＮＣ＿Ｂ）には、同一の周期のパルスが含まれている一方で、パルス信号Ａ（ＥＮＣ＿Ａ）のパルスは、パルス信号Ｂ（ＥＮＣ＿Ｂ）のパルスに対して常に９０°の位相差を有した状態でエンコーダ５２０から出力される。即ち、パルス信号Ａ（ＥＮＣ＿Ａ）のパルスとパルス信号Ｂ（ＥＮＣ＿Ｂ）のパルスとは、各パルス信号に異常がない限り、常に交互に（規則的な順序で）エンコーダ５２０から出力される。したがって、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号に異常がない場合には、異常判定部５３０は、パルス信号Ａ（ＥＮＣ＿Ａ）のパルスの立ち上がりエッジとパルス信号Ｂ（ＥＮＣ＿Ｂ）のパルスの立ち上がりエッジとを交互に検出する。

異常判定部５３０は、パルス信号Ａ（ＥＮＣ＿Ａ）のパルスとパルス信号Ｂ（ＥＮＣ＿Ｂ）のパルスとがエンコーダ５２０から出力される順序に基づいて、異常判定処理を行う。異常判定部５３０は、パルス信号Ａ（ＥＮＣ＿Ａ）におけるパルスの立ち上がりエッジと、パルス信号Ｂ（ＥＮＣ＿Ｂ）におけるパルスの立ち上がりエッジとの検出順序が変化した場合に、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号に異常があると判定する。

図１１に示す例では、パルス信号Ｂ（ＥＮＣ＿Ｂ）の「ｅｒｒ３」と示される部分に、パルスの欠落が生じている。この場合、異常判定部５３０は、パルス信号Ａ（ＥＮＣ＿Ａ）から、２つのパルスの立ち上がりエッジ（Ａ_Ｒ１，Ａ_Ｒ２）を連続して検出する。その結果、異常判定部５３０は、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号に異常があると判定する。

また、図１１に示す例では、パルス信号Ｂ（ＥＮＣ＿Ｂ）の「ｅｒｒ４」と示される部分に、ノイズが加わることによって余分なパルスの付加が生じている。この場合、異常判定部５３０は、パルス信号Ｂ（ＥＮＣ＿Ｂ）から、２つのパルスの立ち上がりエッジ（Ｂ_Ｒ１，Ｂ_Ｒ２）を連続して検出する。その結果、異常判定部５３０は、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号に異常があると判定する。

なお、異常判定部５３０は、パルス信号に異常があると判定した場合に、検出した２つの立ち上がりエッジ間の時間間隔が、第１の閾値以上であるか否かによって、パルス信号の異常がパルスの欠落であるか余分なパルスの付加であるかを判別できる。例えば、立ち上がりエッジ間の時間間隔が第１の閾値以上であれば、パルス信号の異常はパルスの欠落であると判定する。一方、立ち上がりエッジ間の時間間隔が第２の閾値未満であれば、パルス信号の異常は余分なパルスの付加であると判定する。この閾値は、制御対象のステッピングモータ５０９の駆動シーケンスにおける加速度及び減速度、並びにエンコーダ５２０が有する上述の分解能等を考慮して予め設定される。

本実施例によれば、エンコーダ５２０から複数のパルス信号が出力される場合に、前記複数のパルス信号に基づいて異常判定処理を実現できる。なお、ＥＮＣ＿Ｚを用いる異常判定方法については実施例３において説明する。

異常判定部５３０は、前述した異常判定処理に基づいて判定信号を位置決定部５４０に出力する。位置決定部５４０における位置θの決定方法は、実施例１において説明した方法と同様であるため、説明を省略する。

［実施例３］
実施例３では、異常判定部５３０が、実施例１及び２とは異なる異常判定処理を（図１０のＳ１０２で）実行する例について説明する。実施例３では、実施例２と同様、エンコーダ５２０から複数のパルス信号が出力される場合を想定する。実施例３の異常判定部５３０は、ステッピングモータ５０９の回転子の位置の変化に対応したパルスを含む第１のパルス信号と、ステッピングモータ５０９の回転子の回転周期に対応したパルスを含む第２のパルス信号とを使用して、異常判定処理を行う。具体的には、第２のパルス信号が示す回転周期における、第１のパルス信号のパルス数に基づいて、異常判定処理を行う。以下では、説明の簡略化のため実施例１及び２と共通する説明を省略している。

図１１に示すように、異常判定部５３０は、パルス信号Ａ（ＥＮＣ＿Ａ）またはパルス信号Ｂ（ＥＮＣ＿Ｂ）と、パルス信号Ｚ（ＥＮＣ＿Ｚ）とを、異常判定処理に使用する。異常判定部５３０は、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号Ｚに含まれるパルスを検出することで、ステッピングモータ５０９の回転子の回転周期を検出する。更に、異常判定部５３０は、パルス信号Ｚの隣り合う２つのパルス間（即ち、ステッピングモータ５０９の回転子の１回転周期内）の、パルス信号Ａまたはパルス信号Ｂのいずれか一方のパルスの数をカウントする。ステッピングモータ５０９の回転子の１回転周期におけるパルスのカウントが完了すると、パルス数が所定値であるか否かを判定し、パルス数が所定値（本例では１０００）でなければ、エンコーダ５２０から出力されるパルス信号に異常があると判定する。

なお、異常判定部５３０は、パルス数が所定値を下回る場合には、パルス信号の異常がパルスの欠落であると判定し、パルス数が所定値を上回る場合には、パルス信号の異常は余分なパルスの付加であると判定することが可能である。

異常判定部５３０は、前述した異常判定処理に基づいて判定信号を位置決定部５４０に出力する。位置決定部５４０における位置θの決定方法は、実施例１において説明した方法と同様であるため、説明を省略する。

以上のような異常判定処理及び該異常判定処理に基づく位置θの決定を行うことによって、ステッピングモータ５０９の回転子の回転に伴う誤差が位置θに累積することを防止できる。

［その他の実施形態］
上述の実施形態では、図３に示すように、異常判定部５３０、位置決定部５４０及び速度決定部５５０を、モータ制御部１５７内に配置する例について説明している。しかし、異常判定部５３０、位置決定部５４０及び速度決定部５５０は、モータ制御部１５７外に配置されてもよい。例えば、異常判定部５３０、位置決定部５４０及び速度決定部５５０によって実行される処理を、ＣＰＵ１５１ａによって実行される処理として実現してもよい。その場合、ＣＰＵ１５１ａによって生成される位置θ及び回転速度ωを、モータ制御部１５７に入力することで、モータ制御部１５７におけるベクトル制御を実現でき、上述の実施形態と同様の効果を期待できる。

なお、上述の実施形態では、ステッピングモータがモータ制御部１５７の制御対象である例について説明している。しかし、上述の実施形態は、ステッピングモータ以外のタイプのモータ（例えば、感光ドラム３０９を駆動するブラシレスＤＣモータ）の駆動制御にベクトル制御を用いる場合にも適用可能であり、その場合、上述の実施形態と同様の効果を期待できる。

１００：画像形成装置、１５１ａ：ＣＰＵ、１５７：モータ制御部、５０１：位置制御器、５０６：ＰＷＭインバータ、５０７，５０８：電流検出部、５０９：ステッピングモータ、５１０：Ａ／Ｄ変換器、５１５：ベクトル制御部、５２０：エンコーダ、５３０：異常判定部、５４０：位置決定部、５４１：パルス検出部、５４２：位置生成部、５４３：補正制御部、５５０：速度決定部

Claims (17)

1. モータの回転子の目標位置を表す指令位置に基づいて前記モータの駆動制御を行うモータ制御装置であって、
   前記モータの巻線に供給する駆動電流を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制御することによって、前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
   前記モータに設けられた位置検出センサから、前記回転子の回転位置の変化に対応して出力されるパルス信号に基づいて、前記回転位置を決定する位置決定手段と、
   前記位置検出センサから出力された前記パルス信号に異常があるか否かを判定する判定手段と、を備え、
   前記位置決定手段は、前記パルス信号に異常がある場合は前記パルス信号に基づく回転位置を補正することによって前記回転子の回転位置を決定し、
   前記モータ駆動手段は、前記位置決定手段によって決定された前記回転子の回転位置と前記指令位置との偏差が０に近づくように、前記モータの巻線に供給する駆動電流を制御することによって、前記モータを駆動する
   ことを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記判定手段は、前記パルス信号に含まれるパルスの時間間隔に基づいて、前記パルス信号に異常があるか否かを判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記判定手段は、前記パルス信号に含まれるパルスの時間間隔に、所定量以上の変化が生じると、前記パルス信号に異常があると判定する
   ことを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記判定手段は、
   前記パルス信号に含まれるパルスの時間間隔を測定し、
   当該測定によって得られた時間間隔が直前の測定で得られた時間間隔よりも第１の所定量以上増加した場合には、前記パルス信号からパルスが欠落していると判定し、
   当該測定によって得られた時間間隔が直前の測定で得られた時間間隔よりも第２の所定量以上減少した場合には、前記パルス信号に余分なパルスが付加されていると判定する
   ことを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
5. 前記位置決定手段は、前記パルス信号に異常がある場合は、前記位置検出センサから出力されるパルス一個分に対応する前記回転位置の変化量を用いて、前記回転位置の検出値を補正する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
6. 前記位置決定手段は、
   前記パルス信号の異常がパルスの欠落である場合には、前記パルス一個分に対応する変化量を前記回転位置に加算することによって、前記回転位置を補正し、
   前記パルス信号の異常が余分なパルスの付加である場合には、前記パルス一個分に対応する変化量を前記回転位置に加算しない
   ことを特徴とする請求項５に記載のモータ制御装置。
7. 前記パルス信号は、第１のパルス信号と、前記第１のパルス信号に対して所定の位相差を有する第２のパルス信号とを含み、
   前記判定手段は、前記位置検出センサから出力される前記第１のパルス信号に含まれるパルスと前記第２のパルス信号に含まれるパルスとの順序に基づいて、前記パルス信号に異常があるか否かを判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
8. 前記判定手段が前記第１のパルス信号に含まれるパルスを検出した後に前記第２のパルス信号に含まれるパルスを検出した場合、又は、前記第２のパルス信号に含まれるパルスを検出した後に前記第１のパルス信号に含まれるパルスを検出した場合は、前記判定手段は前記パルス信号が正常であると判定し、
   前記判定手段が前記第１のパルス信号に含まれるパルスを検出した後に更に前記第１のパルス信号に含まれる別のパルスを検出した場合、又は、前記第２のパルス信号に含まれるパルスを検出した後に更に前記第２のパルス信号に含まれる別のパルスを検出した場合は、前記判定手段は前記パルス信号に異常があると判定する
   ことを特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。
9. 前記判定手段は、前記判定手段が前記パルス信号に異常があると判定した場合において、前記検出した２つのパルスの時間間隔が第１の閾値以上である場合は前記パルス信号の異常がパルスの欠落であると判定し、前記検出した２つのパルスの時間間隔が第２の閾値未満である場合は前記パルス信号の異常が余分なパルスの付加であると判定する
   ことを特徴とする請求項８に記載のモータ制御装置。
10. 前記パルス信号は、前記回転子の回転位置の変化に対応したパルスを含む第１のパルス信号と、前記回転子の回転周期に対応したパルスを含む第２のパルス信号とを含み、
    前記判定手段は、前記第２のパルス信号が示す前記回転周期における前記第１のパルス信号のパルス数に基づいて、前記パルス信号に異常があるか否かを判定する
    ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
11. 前記判定手段は、前記第２のパルス信号の１周期における前記第１のパルス信号に含まれるパルスの数が所定値より少ない場合は前記パルス信号の異常がパルスの欠落であると判定し、前記第２のパルス信号の１周期における前記第１のパルス信号に含まれるパルスの数が所定値より多い場合は前記パルス信号の異常が余分なパルスの付加であると判定する
    ことを特徴とする請求項１０に記載のモータ制御装置。
12. 前記駆動電流は、前記回転位置を基準とした回転座標系において、前記回転子にトルクを発生させる第１の電流成分と、前記回転子の磁束強度に影響する第２の電流成分とによって表され、
    前記モータ駆動手段は、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、前記モータを制御する
    ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
13. 前記モータ駆動手段は、
    前記モータへ供給する駆動電流に対応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に応じて駆動電流を前記モータの巻線へ供給することによって前記モータを駆動する駆動手段と、
    を備えることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
14. 前記位置検出センサは、ロータリエンコーダである
    ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
15. 前記指令位置は、前記モータ制御装置にモータ駆動の指令を行うマスターコントローラから前記モータ制御装置に与えられる
    ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
16. 記録材に画像を形成する画像形成手段と、
    前記記録材を搬送するローラを駆動するモータと、
    前記モータの駆動制御を行う、請求項１から１５のいずれか１項に記載のモータ制御装置と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
17. 記録材に画像を形成する画像形成手段と、
    前記記録材を搬送するローラを駆動するモータと、
    前記モータの巻線へ供給する駆動電流を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制御することによって、前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
    前記モータに設けられた位置検出センサから、前記回転子の回転位置の変化に対応して出力されるパルス信号に基づいて前記回転位置を決定する位置決定手段と、
    前記位置検出センサから出力された前記パルス信号に異常があるか否かを判定する判定手段と、を備え、
    前記位置決定手段は、前記パルス信号に異常がある場合は前記パルス信号に基づく回転位置を補正することによって前記回転子の回転位置を決定し、
    前記モータ駆動手段は、前記位置決定手段によって決定された前記回転子の回転位置とマスターコントローラから与えられる前記回転子の目標位置を表す指令位置との偏差が０に近づくように、前記モータの巻線に供給する駆動電流を制御することによって、前記モータを駆動する
    ことを特徴とする画像形成装置。

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