JP2018121400A - モータ制御装置、シート搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 正弦波状に変化する駆動電流の電流値の変化度に基づいてノイズの有無を判定すると、誤った判定結果に基づいて電流値を補正してしまう可能性がある。【解決手段】 回転座標系における電流値の変化量に基づいて、回転座標系において表される電流値の電流成分及び回転子の回転位相を補正する。具体的には、変化量が閾値より大きい場合は、電流値及び回転位相を補正する。また、変化量が閾値より小さい場合は、電流値及び回転位相を補正しない。【選択図】 図８

Description

本発明は、モータの巻線に流れる電流を検出するモータ制御装置、シート搬送装置及び画像形成装置に関する。

従来、モータの駆動制御において、モータの巻線に流れる駆動電流の電流値を検出し、検出された電流値に基づいて、巻線に流れる駆動電流を制御する制御方法が知られている。

検出される駆動電流の電流値には、ノイズが含まれていることがある。ノイズを含む電流値に基づいてモータを制御すると、モータの制御が不安定になってしまう。

そこで、検出した電流値に含まれるノイズを検知し、ノイズが含まれる場合には、当該電流値を補正する構成が知られている。具体的には、例えば、検出した電流値の所定期間における変化量が所定値以上である場合に、当該電流値を補正する構成が知られている。なお、以下の説明においては、所定期間における変化量を変化度と称する。

また、特許文献１では、検出された駆動電流が正弦波状に変化することが記載されている。

特開２００８−１６７５５３号公報

前記特許文献１で述べられているようにモータの巻線に流れる駆動電流が正弦波状に変化する場合、電流値は、モータの回転子の回転速度及び回転子に与えるトルクに応じた変化量で変化している。具体的には、回転子の回転速度が速ければ速いほど正弦波の周期は短くなり、その結果、電流値の変化度は大きくなる。また、回転子に与えるトルクが大きければ大きいほど正弦波の振幅は増大し、その結果、電流値の変化度は大きくなる。

このように、モータの巻線に流れる駆動電流が正弦波状に変化する場合、電流値の変化度は、電流値にノイズが含まれていない場合であっても、モータの回転子の回転状況によって変化する。

したがって、モータの回転子の回転が加速したり回転子に与えるトルクが大きくなったりすることによって電流値の変化度が増大すると、電流値にノイズが含まれていないにも拘らず、電流値の変化度が所定値よりも大きくなる可能性がある。この場合、電流値にノイズが含まれていないにも拘らず、電流値にノイズが含まれていると誤判定してしまう可能性がある。仮に、電流値の変化度が増大することを考慮して、所定値をモータ制御中における電流値の最大の変化度よりも大きい値に設定すると、ノイズが小さい場合には、電流値にノイズが含まれているにもかかわらず、ノイズを見逃してしまう可能性がある。

また、モータの回転子の回転が減速したり回転子に与えるトルクが小さくなったりすることによって電流値の変化度が減少すると、電流値にノイズが含まれている場合であっても、ノイズを含む電流値の変化度が所定値よりも小さくなる可能性がある。この場合、電流値にノイズが含まれているにも拘らず、電流値にノイズが含まれていないと誤判定してしまう可能性がある。仮に、電流値の変化度が減少することを考慮して、所定値をモータ制御中における電流値の最小の変化度よりも小さい値に設定すると、電流値にノイズが含まれていないにもかかわらず、電流値にノイズが含まれていると誤判定してしまう可能性がある。

以上のように、正弦波状に変化する駆動電流の電流値の変化度に基づいてノイズの有無を判定すると、誤った判定結果に基づいて電流値を補正してしまう可能性がある。

上記課題に鑑み、本発明は、モータの回転子の回転位相を基準とした回転座標系において表される電流値の電流成分に基づいて、回転座標系において表される電流値の電流成分及び回転子の回転位相を補正することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、
モータの回転子の回転位相を基準とした回転座標系において表される電流値の電流成分である第１の電流成分と前記第１の電流成分と異なる第２の電流成分とに基づいて前記モータを制御するモータ制御装置において、
前記モータの巻線に流れる駆動電流の電流値を所定の周期で検出する検出手段と、
前記検出手段によって前記所定の周期で検出された電流値に基づいて前記回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記検出手段によって前記所定の周期で検出された電流値を前記回転座標系における電流値に変換する変換手段と、
前記変換手段から取得した電流値の前記第１の電流成分の値と前記第２の電流成分の値とを補正する第１の補正手段と、
前記位相決定手段から取得した回転位相を補正する第２の補正手段と、
前記第２の補正手段が適用された回転位相と前記回転子の目標位相を表す指令位相との偏差が小さくなるように、前記第１の補正手段が適用された前記第１の電流成分の値と前記第２の電流成分の値とに基づいて前記モータを制御する制御手段と、
を有し、
第１のタイミングで前記検出手段が検出した電流値を前記変換手段が変換した前記第１の電流成分の値である第１の値と前記第１のタイミングよりも前の第２のタイミングで前記検出手段が検出した電流値を前記変換手段が変換した前記第１の電流成分の値である第２の値との差分値が所定値以上である場合は、前記第１の補正手段は前記第１の値と前記第１のタイミングで前記検出手段が検出した電流値を前記変換手段が変換した前記第２の電流成分の値とを補正し、前記第２の補正手段は前記第１のタイミングで前記検出手段が検出した電流値に基づいて前記位相決定手段が決定した回転位相を補正することを特徴とする。

本発明によれば、ノイズの有無を誤って判定してしまうことを抑制することができる。この結果、誤った判定結果に基づいて電流値を補正してしまうことを抑制することができる。

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。 前記画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。 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。 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。 モータ駆動回路の構成の例を示す図である。 ＰＷＭ＋、ＰＷＭ−及び巻線Ｌ１に流れる駆動電流の電流値Ｉの関係を示すタイムチャートである。 第１実施形態における、検出された電流値及び該電流値に基づいて決定された回転位相の様子を示すタイムチャートである。 第１実施形態におけるモータ制御装置がモータを制御する方法を示すフローチャートである。 第２実施形態における、検出された電流値及び該電流値に基づいて決定された回転位相の様子を示すタイムチャートである。 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。

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等にも用いられる。

〔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。

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。図１に示すように、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。

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。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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の外部へ排出される。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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、ベクトル制御を用いてモータを制御する。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。

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。

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。

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。

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。

図４に示すように、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、モータ５０９のＡ相及びＢ相の巻線に供給する駆動電流は、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。即ち、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。

モータ制御装置１５７は、モータ５０９の回転子４０２の回転位相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。

減算器１０１は、位相補正器５１４から出力されたモータ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。なお、位相補正器５１４については後述する。

位相制御器５０２は、比例制御（Ｐ）、積分制御（Ｉ）、微分制御（Ｄ）に基づいて、減算器１０１から出力された偏差が小さくなるように、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成して出力する。具体的には、位相制御器５０２は、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、例えば、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に永久磁石を用いる場合、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。

モータ５０９のＡ相の巻線に流れる駆動電流は、抵抗器２００ａにかかる電圧Ｖｓｎｓに基づいて検出（決定）される。具体的には、抵抗器２００ａにかかる電圧Ｖｓｎｓの信号が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、検出電流生成器５４１に入力される。検出電流生成器５４１は、Ａ／Ｄ変換器５１０から入力される電圧Ｖｓｎｓの値に基づいて、後述する方法により電流値を生成する。なお、モータ５０９のＢ相の巻線に流れる駆動電流も、Ａ相の場合と同様の方法で検出される。

検出電流生成器５４１によって生成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。

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）

座標変換器５１１によって座標変換された電流値ｉｑ及び電流値ｉｄは、電流値補正器５４０に出力される。なお、電流値補正器５４０については後述する。

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と電流値補正器５４０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。

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と電流値補正器５４０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。

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、電圧生成手段として機能する。なお、本実施形態における電流制御器５０３は、ＰＩＤ制御に基づいて駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成しているが、例えば、ＰＩ制御に基づいて駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成しても良い。

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）

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。

ＰＷＭインバータ５０６は、フルブリッジ回路を有している。フルブリッジ回路は座標逆変換器５０５から入力された駆動電圧Ｖα及びＶβに基づくＰＷＭ信号によって駆動される。その結果、ＰＷＭインバータ５０６は、駆動電圧Ｖα及びＶβに応じた駆動電流ｉα及びｉβを生成し、駆動電流ｉα及びｉβをモータ５０９の各相の巻線に供給することによって、モータ５０９を駆動させる。即ち、ＰＷＭインバータ５０６は、モータ５０９の各相の巻線に電流を供給する電流供給手段として機能する。なお、フルブリッジ回路の具体的な構成については後述する。また、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を有していても良い。

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）

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。

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。

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）

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。

前述の如くして得られた回転子４０２の回転位相θは位相補正器５１４及び座標変換器５１１に入力される。

位相補正器５１４は、位相決定器５１３から出力された回転位相θを後述する方法により補正し、補正した回転位相θ´を減算器１０１及び座標逆変換器５０５に出力する。

その後、モータ制御装置１５７はこの制御を繰り返し行う。

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等）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。

［モータ駆動回路］
以上のように、モータの駆動制御においては、巻線に流れる駆動電流の電流値を検出し、検出した電流値に基づいて巻線に供給する駆動電流を制御する。即ち、モータの駆動制御においては、巻線に流れる駆動電流の電流値を検出する構成、及び、駆動電流を巻線に供給する構成が必要となる。

以下に、巻線に流れる駆動電流の電流値を検出する方法、及び、駆動電流を巻線に供給する方法について説明する。

図５は、ＰＷＭインバータ５０６内部に設けられたモータ駆動回路（フルブリッジ回路）５０の構成の例を示す図である。なお、モータ駆動回路は、モータ５０９のＡ相とＢ相それぞれに対応して設けられている。また、図５における巻線Ｌ１は、実際には、モータ５０９に設けられている巻線である。即ち、巻線Ｌ１はモータ制御装置１５７の外部に設けられている。

図５に示すように、モータ駆動回路５０には、スイッチング素子としてのＦＥＴ Ｑ１〜Ｑ４及びモータの巻線等が設けられている。具体的には、ＦＥＴ Ｑ１〜Ｑ４はブリッジ接続され、巻線Ｌ１は、ＦＥＴ Ｑ１とＱ３との接続点とＦＥＴ Ｑ２とＱ４との接続点とを橋絡するように接続されている。

また、ＦＥＴ Ｑ１及びＱ２のドレイン端子は２４Ｖの電源端子に接続され、ＦＥＴ Ｑ３及びＱ４のソース端子は、抵抗器２００の一端に接続される。更に、抵抗器２００の他端はグラウンド（ＧＮＤ）に接続される。

ＦＥＴ Ｑ１及びＱ４は、駆動電圧Ｖα及びＶβに基づくＰＷＭ信号であるＰＷＭ＋によって駆動される。また、ＦＥＴ Ｑ２及びＱ３は、ＰＷＭ＋と逆位相のＰＷＭ信号であるによって駆動される。ＰＷＭ＋が‘Ｈ（ハイレベル）’である場合は、ＰＷＭ−は‘Ｌ（ローレベル）’である。また、ＰＷＭ−が‘Ｈ’である場合は、ＰＷＭ＋は‘Ｌ’である。なお、ＰＷＭ信号が‘Ｈ’である場合はＦＥＴの動作はオン状態となり、ＰＷＭ信号が‘Ｌ’である場合はＦＥＴの動作はオフ状態となる。

次に、図６を用いて、モータ駆動回路５０の動作を説明する。

図６は、ＰＷＭ＋、ＰＷＭ−及び巻線Ｌ１に流れる駆動電流の電流値Ｉの関係を示すタイムチャートである。

図６において、期間Ｔ１は、巻線Ｌ１に流れる駆動電流Ｉが正、即ち、図５に示す矢印の方向に駆動電流Ｉが流れる期間である。また、期間Ｔ２は、巻線Ｌ１に流れる駆動電流Ｉが負、即ち、図５に示す矢印と逆方向に駆動電流Ｉが流れる期間である。

期間Ｔ１において、ＰＷＭ＋が‘Ｈ（ハイレベル）’である場合は、電源１、ＦＥＴ Ｑ１、巻線Ｌ１、ＦＥＴ Ｑ４、ＧＮＤの順に駆動電流が流れる。その後、ＰＷＭ＋が‘Ｌ（ローレベル）’になると、巻線Ｌ１には、電流の変化を阻止する方向に誘導起電力が生じる。この結果、ＧＮＤ、ＦＥＴ Ｑ３、巻線Ｌ１、ＦＥＴ Ｑ２、電源１の順に駆動電流が流れる。また、期間Ｔ２において、ＰＷＭ＋が‘Ｌ’である場合は、電源１、ＦＥＴ Ｑ２、巻線Ｌ１、ＦＥＴ Ｑ３、ＧＮＤの順に駆動電流が流れる。その後、ＰＷＭ＋が‘Ｈ’になると、巻線Ｌ１には、電流の変化を阻止する方向に誘導起電力が生じる。この結果、ＧＮＤ、ＦＥＴ Ｑ４、巻線Ｌ１、ＦＥＴ Ｑ１、電源１の順に駆動電流が流れる。

電流値Ｉは、抵抗器２００にかかる電圧Ｖｓｎｓに基づいて検出される。しかしながら、前述したように、期間Ｔ１において、ＰＷＭ＋が‘Ｈ’である場合は、電源１、ＦＥＴ Ｑ１、巻線Ｌ１、ＦＥＴ Ｑ４、ＧＮＤの順に駆動電流が流れる。また、期間Ｔ１において、ＰＷＭ＋が‘Ｌ’である場合は、ＧＮＤ、ＦＥＴ Ｑ３、巻線Ｌ１、ＦＥＴ Ｑ２、電源１の順に駆動電流が流れる。即ち、期間Ｔ１において、駆動電流が電源側からＧＮＤへ向かう方向に流れる場合と、駆動電流がＧＮＤから電源側へ向かう方向に流れる場合とがある。なお、期間Ｔ２についても同様である。したがって、図１に示す位置に抵抗器を設け、該抵抗器の両端の電圧Ｖｓｎｓに基づいて駆動電流Ｉを検出すると、駆動電流Ｉが正であるか負であるかを正確に判定できない。即ち、駆動電流が流れる方向を正確に判定できない。

［検出電流生成器］
そこで、本実施形態におけるモータ制御装置１５７には、電圧Ｖｓｎｓの極性を制御する構成が設けられている。具体的には、検出電流生成器５４１が設けられている。

図３に示すように、検出電流生成器５４１には、ＰＷＭインバータ５０６からＰＷＭ＋及びＰＷＭ−に関する情報が入力される。検出電流生成器５４１は、ＰＷＭ＋が‘Ｌ’（ＰＷＭ−が‘Ｈ’）の場合に、Ａ／Ｄ変換器５１０から入力される電圧Ｖｓｎｓの極性を反転させ、極性を反転した値に基づいて電流値を生成する。また、検出電流生成器５４１は、ＰＷＭ＋が‘Ｈ’（ＰＷＭ−が‘Ｌ’）の場合に、Ａ／Ｄ変換器５１０から入力される電圧Ｖｓｎｓの極性を反転させず、Ａ／Ｄ変換器５１０から入力された値に基づいて電流値を生成する。この結果、駆動電流が正であるか負であるかを正確に判定することができる。即ち、駆動電流が流れる方向を正確に判定することができる。なお、Ａ／Ｄ変換器５１０から入力された値に基づいて電流値を生成した後に、該電流値の極性を反転させる構成であっても良い。

［検出信号に含まれるノイズを低減する方法］
図７は、本実施形態における、検出された電流値及び該電流値に基づいて決定された回転位相の様子を示すタイムチャートである。図７に示すように、本実施形態における検出電流生成器５４１は、所定の周期（例えば、２５μｓ）で電流値を生成（検出）して出力するものとする。図７（ａ）には、検出電流生成器５４１によって生成された電流値ｉαが示されており、図７（ｂ）には、検出電流生成器５４１によって生成された電流値ｉβが示されている。本実施形態においては、電流値ｉα及び電流値ｉβは、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように正弦波状に変化している。また、図７（ｃ）には、座標変換器５１１から出力された電流値ｉｑが示されている。図７（ｃ）に示すように、電流値ｉｑは電流値ｉα及び電流値ｉβに比べて電流値の変化が小さい（ほぼ直流電流である）。更に、図７（ｅ）には、位相決定器５１３によって決定された回転位相θが示されている。なお、図７に示すタイムチャート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。

図７に示すように、検出された電流値には、ＦＥＴ Ｑ１〜Ｑ４のオン動作、オフ動作を切り替える際に発生するスイッチングノイズや静電気等のノイズが含まれることがある。

図７に示すように、例えば、時刻ｔ８において検出された電流値ｉβにノイズが含まれている場合、当該電流値を座標変換した後の電流値ｉｑにもノイズが含まれる。また、時刻ｔ８において検出された電流値ｉβにノイズが含まれている場合、当該電流値に基づいて位相決定器５１３が決定した回転位相θにもノイズが含まれる。このような電流値及び回転位相θに基づいてモータの制御を行うと、モータの制御が不安定になってしまう。

そこで、検出した電流値に含まれるノイズを検知し、ノイズが含まれる場合には、当該電流値を補正する構成が知られている。具体的には、例えば、検出した電流値の所定期間における変化量が所定値以上である場合に、当該電流値を補正する構成が知られている。なお、以下の説明においては、所定期間における変化量を変化度と称する。

図７に示すように、電流値が正弦波状に変化する場合は、電流値は、モータの回転子の回転速度及び回転子に与えるトルクに応じた変化量で変化している。具体的には、回転子の回転速度が速ければ速いほど正弦波の周期は短くなり、その結果、電流値の変化度は大きくなる。また、回転子に与えるトルクが大きければ大きいほど、正弦波の振幅は増大する。正弦波の振幅が増大すると変化量も増大し、その結果、電流値の変化度は大きくなる。このように、モータの巻線に流れる駆動電流が正弦波状に変化する場合、電流値の変化度は、電流値にノイズが含まれていない場合であっても、モータの回転子の回転状況によって変化する。

したがって、モータの回転子の回転が加速したり回転子に与えるトルクが大きくなったりすることによって電流値の変化度が増大すると、電流値にノイズが含まれていないにも拘らず、電流値の変化度が所定値よりも大きくなる可能性がある。この場合、電流値にノイズが含まれていないにも拘らず、電流値にノイズが含まれていると誤判定してしまう可能性がある。仮に、電流値の変化度が増大することを考慮して、所定値をモータ制御中における電流値の最大の変化度よりも大きい値に設定すると、ノイズが小さい場合には、電流値にノイズが含まれているにもかかわらず、ノイズを見逃してしまう可能性がある。

また、モータの回転子の回転が減速したり回転子に与えるトルクが小さくなったりすることによって電流値の変化度が減少すると、電流値にノイズが含まれている場合であっても、ノイズを含む電流値の変化度が所定値よりも小さくなる可能性がある。この場合、電流値にノイズが含まれているにも拘らず、電流値にノイズが含まれていないと誤判定してしまう可能性がある。仮に、電流値の変化量が減少することを考慮して、所定値をモータ制御中における電流値の最小の変化量よりも小さい値に設定すると、電流値にノイズが含まれていないにもかかわらず、電流値にノイズが含まれていると誤判定してしまう可能性がある。

以上のように、正弦波状に変化する駆動電流の電流値の変化度に基づいてノイズを検知しようとすると、ノイズを誤検知してしまう可能性がある。

そこで、本実施形態では、以下の構成をモータ制御装置に適用することによって、モータの制御が不安定になることを抑制する。

＜ノイズを検知する方法＞
以下に、本実施形態における、検出した電流値に含まれるノイズを検知する方法について説明する。

前述したように、電流値ｉｑは電流値ｉα及び電流値ｉβに比べて電流値の変化が小さい。即ち、回転座標系における電流値は静止座標系における電流値に比べてノイズがない場合の電流値の変化が小さい。したがって、電流値の変化量に基づいてノイズを検知する際には、回転座標系における電流値を用いるほうが静止座標系における電流値を用いるよりも精度良くノイズを検知できる。したがって、本実施形態では、座標変換器５１１から出力された回転座標系における電流値に基づいて、検出した電流値に含まれるノイズを検知する。

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、検出された電流値に含まれるノイズを検知する電流値補正器５４０が設けられている。電流値補正器５４０には、座標変換器５１１から取得した電流値ｉｑ及び電流値ｉｄとその電流値ｉｑ及び電流値ｉｄに対応する静止座標系の電流値が検出された時刻とを対応させて記憶するメモリ５４０ａが設けられている。また、本実施形態におけるモータ制御装置１５７には、位相決定器５１３によって決定された回転位相θを補正する位相補正器５１４が設けられている。位相補正器５１４には、位相決定器５１３から取得した回転位相θとその回転位相θが決定される際に用いられた電流値が検出された時刻とを対応させて記憶するメモリ５１４ａが設けられている。

以下に、図３及び図７を用いて、検出された電流値に含まれるノイズを電流値補正器５４０が検知する方法について説明する。なお、前述したように、検出電流生成器５４１は所定の周期で電流値を生成して出力する。したがって、電流値補正器５４０は前記所定の周期で座標変換器５１１から電流値を取得する。即ち、電流値補正器５４０は図７に示す各時刻の間（例えば時刻ｔ６とｔ７の間）で電流値を取得しない。

電流値補正器５４０は、検出された電流値に含まれるノイズを、座標変換器５１１から取得した電流値ｉｑと当該電流値ｉｑを取得する直前に取得した電流値ｉｑとの差分値に基づいて検知する。具体的には、例えば、電流値補正器５４０は、次式（１０）を用いて、時刻ｔ７における電流値ｉｑ（ｔ７）と時刻ｔ８における電流値ｉｑ（ｔ８）との変化量（差分値）Δｉｑを演算する。なお、ｉｑ（ｔ）は、時刻ｔにおいて検出された電流値の回転座標系におけるトルク電流成分の値である。
Δｉｑ＝｜ｉｑ（ｔ８）―ｉｑ（ｔ７）｜ （１０）

そして、電流値補正器５４０は、変化量Δｉｑが所定値（電流閾値）以上であるか否かを判定する。なお、電流閾値は、抵抗器の抵抗値、巻線のインダクタンス、電源１の供給電圧、検出電流生成器５４１が電流値を生成する周期（電流制御周期）等に基づいて決定される。具体的には、例えば、抵抗器の抵抗値が３Ω、巻線のインダクタンスが３ｍＨ、電源１の供給電圧が２４Ｖ、電流制御周期が２５μｓである場合は、電流制御周期毎の電流値ｉｑの変化量は最大２０ｍＡであるため、２０ｍＡに所定のマージンを加えた値を電流閾値とする。電流閾値は、電流値補正器５４０内部に設けられたメモリ５４０ａに記憶されているものとする。

電流値補正器５４０は、変化量Δｉｑが電流閾値以上の値である場合は、検出された電流値にノイズが含まれていると判定し、判定結果を位相補正器５１４に出力する。また、電流値補正器５４０は、変化量Δｉｑが電流閾値未満の値である場合は、検出された電流値にノイズが含まれていないと判定し、判定結果を位相補正器５１４に出力する。

以上のように、本実施形態においては、電流値補正器５４０は、座標変換器５１１から取得した電流値ｉｑと当該電流値ｉｑを取得する直前に取得した電流値ｉｑとの差分値に基づいて、検出された電流値にノイズが含まれているか否かを判定する。回転座標系における電流値は、静止座標系における電流値に比べてノイズが無い場合における電流値の変化が小さいため、回転座標系における電流値を用いることによって精度良くノイズを検知できる。

なお、本実施形態においては、取得した電流値と当該電流値を取得する直前に取得した電流値との差分値に基づいて検出された電流値にノイズが含まれているか否かを判定したが、この限りではない。例えば、電流値ｉｑ（ｔ８）と電流値ｉｑ（ｔ５）との差分値に基づいて、電流値ｉｑ（ｔ８）にノイズが含まれているか否かを判定しても良い。即ち、直前に取得した電流値を用いなくても良い。

＜電流値にノイズが含まれる場合の処理＞
電流値補正器５４０は、検出された電流値にノイズが含まれる場合、図７（ｄ）に示すように電流値ｉｑ及び電流値ｉｄの補正を行う。具体的には、電流値補正器５４０は、取得した電流値を、当該電流値を取得する直前に取得した電流値に置き換えることによって、電流値の補正を行う。より具体的には、例えば、電流値ｉｑ（ｔ８）にノイズが含まれる場合、電流値補正器５４０は、電流値ｉｑ（ｔ８）を電流値ｉｑ（ｔ７）に置き換えることによって、電流値ｉｑ（ｔ８）の補正を行う。なお、電流値補正器５４０は、電流値ｉｄに関しても同様の補正を行う。また、位相補正器５１４は、検出された電流値にノイズが含まれる場合、図７（ｆ）に示すように位相決定器５１３から出力された回転位相θを補正する。具体的には、位相補正器５１４は、取得した回転位相を、当該回転位相を取得する直前に取得した回転位相に置き換えることによって、回転位相θの補正を行う。より具体的には、例えば、位相補正器５１４は、回転位相θ（ｔ８）を回転位相θ（ｔ７）に置き換えることによって、回転位相θ（ｔ８）の補正を行う。なお、θ（ｔ）は、時刻ｔにおいて検出された電流値に基づいて決定される回転位相である。また、位相決定器５１３は前記所定の周期で回転位相を決定しており、位相補正器５１４は前記所定の周期で位相決定器５１３から回転位相を取得するものとする。即ち、位相補正器５１４は図７に示す各時刻の間では回転位相を取得しない。

また、電流値補正器５４０は、検出された電流値にノイズが含まれない場合、取得した電流値ｉｑを補正せずにそのまま減算器１０２に出力する。また、取得した電流値ｉｄを補正せずにそのまま減算器１０３に出力する。また、位相補正器５１４は、位相決定器５１３から出力された回転位相θを補正せずにそのまま減算器１０１及び座標逆変換器５０５に出力する。

以上のように、本実施形態においては、検出された電流値にノイズが含まれる場合は、電流値補正器５４０は、取得した電流値を、当該電流値を取得する直前に取得した電流値に置き換えることによって、電流値の補正を行う。更に、位相補正器５１４は、取得した回転位相を、当該回転位相を取得する直前に取得した回転位相に置き換えることによって、回転位相θの補正を行う。また、検出された電流値にノイズが含まれない場合は、電流値及び回転位相のいずれの補正も行わない。

図８は、本実施形態におけるモータ制御装置１５７がモータ５０９を制御する方法を示すフローチャートである。以下、図８を用いて、モータ制御装置１５７がモータ５０９を制御する方法について説明する。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。

まず、Ｓ１００１において、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の駆動制御を開始する。ｅｎａｂｌｅ信号とは、モータ制御装置１５７の稼働を許可又は禁止する信号である。ｅｎａｂｌｅ信号が‘Ｌ（ローレベル）’である場合は、ＣＰＵ１５１ａはモータ制御装置１５７の稼働を禁止する。即ち、モータ制御装置１５７によるモータ５０９の制御は終了される。また、ｅｎａｂｌｅ信号が‘Ｈ（ハイレベル）’である場合は、ＣＰＵ１５１ａはモータ制御装置１５７の稼働を許可して、モータ制御装置１５７はＣＰＵ１５１ａから出力される指令に基づいてモータ５０９の駆動制御を行う。

次に、Ｓ１００２において、モータ制御装置１５７はベクトル制御を行う。その後、Ｓ１００３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、Ｓ１００３おいて、ＣＰＵ１５１ａがモータ制御装置１５７にｅｎａｂｌｅ信号‘Ｈ’を出力した場合は、モータ制御装置１５７は処理をＳ１００４に進める。

Ｓ１００４において、検出電流生成器５４１が電流値ｉα及び電流値ｉβを生成すると、その後、Ｓ１００５において、位相決定器５１３は、Ｓ１００４において生成された電流値ｉα及び電流値ｉβに基づいて、前述した方法で回転位相θを決定する。

次に、Ｓ１００６において、座標変換器５１１は、Ｓ１００５において決定された回転位相θに基づいて、Ｓ１００４において生成された静止座標系における電流値ｉα及び電流値ｉβを回転座標系における電流値ｉｑ及び電流値ｉｄに座標変換する。更に、座標変換器５１１は、座標変換した電流値ｉｑ及び電流値ｉｄを電流値補正器５４０に出力する。その後、モータ制御装置１５７は処理をＳ１００７に進める。

Ｓ１００７において、電流値補正器５４０はｑ軸電流の変化量Δｉｑを算出する。

次に、Ｓ１００８において、変化量Δｉｑが電流閾値以上の値である場合は、Ｓ１００９において、電流値補正器５４０は検出された電流値にノイズが含まれていることを示す信号を位相補正器５１４に出力する。その後、Ｓ１０１０において、電流値補正器５４０は電流値ｉｑを補正して減算器１０２に出力する。また、電流値補正器５４０は電流値ｉｄを補正して減算器１０３に出力する。更に、位相補正器５１４は、Ｓ１００５において位相決定器５１３によって決定された回転位相θを補正して減算器１０１及び座標逆変換器５０５に出力する。

その後、処理はＳ１００２に戻り、モータ制御装置１５７は、電流値補正器５４０から出力された電流値ｉｑ及び電流値ｉｄ、位相補正器５１４から出力された回転位相θ´に基づいてベクトル制御を行う。

また、Ｓ１００８において、変化量Δｉｑが電流閾値未満の値である場合は、Ｓ１０１１において、電流値補正器５４０は検出された電流値にノイズが含まれていないことを示す信号を位相補正器５１４に出力する。その後、Ｓ１０１２において、電流値補正器５４０は電流値ｉｑを補正せずにそのまま減算器１０２に出力する。また、電流値補正器５４０は電流値ｉｄを補正せずにそのまま減算器１０３に出力する。更に、位相補正器５１４は、Ｓ１００５において位相決定器５１３によって決定された回転位相θを補正せずにそのまま減算器１０１及び座標逆変換器５０５に出力する。

その後、処理はＳ１００２に戻り、モータ制御装置１５７は、電流値補正器５４０から出力された電流値ｉｑ及び電流値ｉｄ、位相補正器５１４から出力された回転位相θ´に基づいてベクトル制御を行う。

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う。

以上のように、本実施形態においては、回転座標系における電流値の変化量に基づいて、検出された電流値にノイズが含まれているか否かを判定する。回転座標系における電流値を用いることによって、静止座標系における電流値を用いる場合よりも精度良くノイズを検知できる。

また、検出された電流値にノイズが含まれている場合は、電流値補正器５４０は、取得した電流値を、当該電流値を取得する直前に取得した電流値に置き換えることによって、電流値ｉｑ及び電流値ｉｄを補正する。また、検出された電流値にノイズが含まれていない場合は、電流値補正器５４０は、電流値ｉｑ及び電流値ｉｄを補正しない。

更に、検出された電流値にノイズが含まれている場合は、位相決定器５１３によって決定される回転位相θにもノイズが含まれている。したがって、本実施形態においては、検出された電流値にノイズが含まれている場合は、位相補正器５１４は、取得した回転位相θを、当該回転位相θを取得する直前に取得した回転位相に置き換えることによって、回転位相を補正する。また、検出された電流値にノイズが含まれていない場合は、位相補正器５１４は、回転位相θを補正しない。

以上のような構成にすることによって、モータの制御が不安定になることを抑制することができる。

なお、本実施形態においては、取得した電流値を、当該電流値を取得する直前に取得した電流値に置き換えることによって、電流値の補正を行ったが、直前の値ではなく、例えば、２個前の値に置き換えることによって電流値を補正する構成であっても良い。また、例えば、時刻ｔ８において検出された電流値の回転座標系におけるトルク電流成分の値を時刻ｔ１から時刻ｔ７までに検出された複数個の電流値の回転座標系における複数個のトルク電流成分の値の平均値に置き換えることによって電流値を補正する構成であっても良い。但し、図７に示すように、回転位相は刻一刻と変化するため、回転位相を補正する場合は直前の値を用いて補正を行うほうが効果的である。

〔第２実施形態〕
画像形成装置の構成およびモータ制御装置の構成が第１実施形態と同様である部分については説明を省略する。第１実施形態においては、検出された電流値にノイズが含まれている場合は、位相補正器５１４は、取得した回転位相θを、当該回転位相θを取得する直前に取得した回転位相に置き換えることによって、回転位相を補正した。本実施形態においては、検出された電流値にノイズが含まれている場合に、過去の回転位相の変化量に基づいて回転位相θの補正を行う。

以下、本実施形態における、回転位相θの補正方法について説明する。なお、ベクトル制御を用いたモータの制御方法については、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。また、電流値補正器５４０が電流値に含まれるノイズを検知する方法及び電流値を補正する方法についても、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。

図９は、本実施形態における、検出された電流値及び該電流値に基づいて決定された回転位相の様子を示すタイムチャートである。なお、図９に示すタイムチャート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。

図９（ａ）には、検出電流生成器５４１によって生成された電流値ｉαが示されており、図９（ｂ）には、検出電流生成器５４１によって生成された電流値ｉβが示されている。本実施形態においては、電流値ｉα及び電流値ｉβは、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように正弦波状に変化している。また、図９（ｃ）には、座標変換器５１１から出力された電流値ｉｑが示されている。図９（ｃ）に示すように、電流値ｉｑは電流値ｉα及び電流値ｉβに比べて電流値の変化が小さい（ほぼ直流電流である）。更に、図９（ｅ）には、位相決定器５１３によって決定された回転位相θが示されている。

図９に示すように、例えば、時刻ｔ８において検出された電流値ｉβにノイズが含まれている場合、当該電流値を座標変換した後の電流値ｉｑにもノイズが含まれる。また、時刻ｔ８において検出された電流値ｉβにノイズが含まれている場合、当該電流値に基づいて位相決定器５１３が決定した回転位相θにもノイズが含まれる。このような電流値及び回転位相θに基づいてモータの制御を行うと、モータの制御が不安定になってしまう。

電流値補正器５４０は、検出された電流値にノイズが含まれている場合、第１実施形態において説明した方法によって電流値を補正する。また、位相補正器５１４は、検出された電流値にノイズが含まれている場合、図９（ｆ）に示すように、位相決定器５１３によって決定された回転位相に基づいて補完演算を行うことによって、回転位相を補正する。具体的には、例えば、位相補正器５１４は、次式（１１）を用いて、過去の回転位相の変化量Δθを演算する。
Δθ＝θ（ｔ７）―θ（ｔ６） （１１）

そして、位相補正器５１４は、次式（１２）によって、回転位相θ（ｔ８）を置き換えることによって回転位相θ（ｔ８）を補正する。
θ（ｔ８）＝θ（ｔ７）＋Δθ （１２）

このように、位相補正器５１４は、過去の回転位相の変化量Δθを用いて回転位相θを補完することによって、当該回転位相θを補正する。

また、電流値補正器５４０は、検出された電流値にノイズが含まれていない場合、取得した電流値ｉｑを補正せずにそのまま減算器１０２に出力する。また、取得した電流値ｉｄを補正せずにそのまま減算器１０３に出力する。また、位相補正器５１４は、位相決定器５１３から出力された回転位相θを補正せずにそのまま減算器１０１及び座標逆変換器５０５に出力する。

以上のように、本実施形態においては、電流値補正器５４０は、第１実施形態と同様にして、電流値に含まれるノイズの検知及び電流値の補正を行う。また、検出された電流値にノイズが含まれる場合は、位相補正器５１４は、過去の回転位相の変化量Δθを用いて回転位相θを補完することによって、回転位相θを補正する。更に、検出された電流値にノイズが含まれない場合は、位相補正器５１４は、回転位相の補正を行わない。

以上のような構成にすることによって、モータの制御が不安定になることを抑制することができる。

なお、本実施形態においては、回転位相θの補正を行う際に、直前の回転位相θの変化量に基づいて回転位相θの補正を行ったが、この限りではない。例えば、回転位相θがθ（ｔ５）からθ（ｔ６）へ変化する際の変化量に基づいて回転位相θ（ｔ８）の補正を行っても良い。また、電流値補正器５４０が電流値の補正を行う際に、本実施形態で説明したような、過去の変化量に基づく補正方法を適用しても良い。

なお、回転位相θのみを補正したとしても、モータの制御が不安定になることを抑制することはできない。これは、電流値ｉｑ及び電流値ｉｄが補正されていなければ、減算器１０２及び減算器１０３において電流値ｉｑ及び電流値ｉｄが用いられる際に、電流値ｉｑ及び電流値ｉｄに含まれるノイズによって、本来の偏差とは異なる偏差が演算されてしまうからである。したがって、モータの制御が不安定になることを抑制するためには、第１実施形態や第２実施形態において説明したように、電流値ｉｑ及び電流値ｉｄ、回転位相θの両方を補正する必要がある。

なお、第１実施形態及び第２実施形態においては、式（１０）のように電流値の差分値に基づいてノイズを検知したが、例えば、以下の式（１３）にように、電流値の差分値に基づいて変化度δｉｑを算出し、該変化度に基づいてノイズを検知しても良い。
δｉｑ＝（ｉｑ（ｔ８）―ｉｑ（ｔ７））／（ｔ８−ｔ７） （１３）

また、第１実施形態及び第２実施形態においては、検出された電流値に含まれるノイズを電流値ｉｑに基づいて検知したが、電流値ｉｄに基づいて検知しても良いし、電流値ｉｑと電流値ｉｄとの両方に基づいてノイズを検知しても良い。電流値ｉｑと電流値ｉｄとの両方に基づいてノイズを検知する場合は、ΔｉｑとΔｉｄとの少なくとも一方が電流閾値以上であれば、検出された電流値にノイズが含まれているものとする。

また、第１実施形態及び第２実施形態における時刻ｔ８は、本発明における第１のタイミングに対応する。また、第１実施形態及び第２実施形態における時刻１乃至時刻７は、本発明における第２のタイミングに対応する。

また、第１実施形態及び第２実施形態においては、回転座標系における電流値に基づいて、検出された電流値にノイズが含まれているか否かを判定したが、これに限定されるものではない。例えば、回転座標系における誘起電圧Ｅｑ及びＥｄを決定し、該回転座標系における誘起電圧の値に基づいて、検出された電流値にノイズが含まれているか否かを前述した方法で判定しても良い。

また、第１実施形態及び第２実施形態においては、図５に示すように、モータ駆動回路とグラウンドとの間に抵抗器を設けた場合における電流検出について説明したが、抵抗器が設けられる場所は、これに限定されるものではない。

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。第１実施形態及び第２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、第１実施形態及び第２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第１実施形態及び第２実施形態を適用することができる。

また、第１実施形態及び第２実施形態におけるベクトル制御では、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、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１０に示すように、モータ制御装置内部に速度決定器５１５を設け、速度決定器５１５が位相補正器５１４から出力された回転位相θ´の時間変化に基づいて回転速度ωを決定する。なお、速度の決定には、次式（１４）が用いられるものとする。
ω＝ｄθ／ｄｔ （１４）

そして、ＣＰＵ１５１ａは回転子の目標速度を表す指令速度ω＿ｒｅｆを出力する。更に、モータ制御装置内部に速度制御器５００を設け、速度制御器５００が回転速度ωと指令速度ω＿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構成とする。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をフィードバックしているため、回転子の回転速度が所定の速度になるように制御することができる。したがって、画像形成装置において、記録媒体への画像形成を適切に行うために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を適用する。この結果、記録媒体への画像形成を適切に行うことができる。

１５１ａ ＣＰＵ
１１０ 抵抗器
１５７ モータ制御装置
２００ａ、２００ｂ 抵抗器
２０５ 検出電流制御器
５０５ 座標変換器
５０９ ステッピングモータ
５１０ Ａ／Ｄ変換器
５１３ 位相決定器
５４０ 電流値補正器
５４１ 検出電流生成器

Claims (18)

1. モータの回転子の回転位相を基準とした回転座標系において表される電流値の電流成分である第１の電流成分と前記第１の電流成分と異なる第２の電流成分とに基づいて前記モータを制御するモータ制御装置において、
   前記モータの巻線に流れる駆動電流の電流値を所定の周期で検出する検出手段と、
   前記検出手段によって前記所定の周期で検出された電流値に基づいて前記回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
   前記検出手段によって前記所定の周期で検出された電流値を前記回転座標系における電流値に変換する変換手段と、
   前記変換手段から取得した電流値の前記第１の電流成分の値と前記第２の電流成分の値とを補正する第１の補正手段と、
   前記位相決定手段から取得した回転位相を補正する第２の補正手段と、
   前記第２の補正手段が適用された回転位相と前記回転子の目標位相を表す指令位相との偏差が小さくなるように、前記第１の補正手段が適用された前記第１の電流成分の値と前記第２の電流成分の値とに基づいて前記モータを制御する制御手段と、
   を有し、
   第１のタイミングで前記検出手段が検出した電流値を前記変換手段が変換した前記第１の電流成分の値である第１の値と前記第１のタイミングよりも前の第２のタイミングで前記検出手段が検出した電流値を前記変換手段が変換した前記第１の電流成分の値である第２の値との差分値が所定値以上である場合は、前記第１の補正手段は前記第１の値と前記第１のタイミングで前記検出手段が検出した電流値を前記変換手段が変換した前記第２の電流成分の値とを補正し、前記第２の補正手段は前記第１のタイミングで前記検出手段が検出した電流値に基づいて前記位相決定手段が決定した回転位相を補正することを特徴とするモータ制御装置。
2. モータの回転子の回転位相を基準とした回転座標系において表される電流値の電流成分である第１の電流成分と前記第１の電流成分と異なる第２の電流成分とに基づいて前記モータを制御するモータ制御装置において、
   前記モータの巻線に流れる駆動電流の電流値を所定の周期で検出する検出手段と、
   前記検出手段によって前記所定の周期で検出された電流値に基づいて前記回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
   前記検出手段によって前記所定の周期で検出された電流値を前記回転座標系における電流値に変換する変換手段と、
   前記変換手段から取得した電流値の前記第１の電流成分の値と前記第２の電流成分の値とを補正する第１の補正手段と、
   前記位相決定手段から取得した回転位相を補正する第２の補正手段と、
   前記第２の補正手段が適用された回転位相の時間変化に基づいて、前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
   前記速度決定手段によって決定された回転速度と前記回転子の目標速度を表す指令速度との偏差が小さくなるように、前記第１の補正手段が適用された前記第１の電流成分の値と前記第２の電流成分の値とに基づいて前記モータを制御する制御手段と、
   を有し、
   第１のタイミングで前記検出手段が検出した電流値を前記変換手段が変換した前記第１の電流成分の値である第１の値と前記第１のタイミングよりも前の第２のタイミングで前記検出手段が検出した電流値を前記変換手段が変換した前記第１の電流成分の値である第２の値との差分値が所定値以上である場合は、前記第１の補正手段は前記第１の値と前記第１のタイミングで前記検出手段が検出した電流値を前記変換手段が変換した前記第２の電流成分の値とを補正し、前記第２の補正手段は前記第１のタイミングで前記検出手段が検出した電流値に基づいて前記位相決定手段が決定した回転位相を補正することを特徴とするモータ制御装置。
3. 前記第１の補正手段は、前記差分値が前記所定値以上である場合は、
   前記第１の値を前記第２の値に置き換えることによって、前記第１の値を補正し、
   前記第１のタイミングで前記検出手段が検出した電流値を前記変換手段が変換した前記第２の電流成分の値である第３の値を、前記第２のタイミングで前記検出手段が検出した電流値を前記変換手段が変換した前記第２の電流成分の値である第４の値に置き換えることによって、前記第３の値を補正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。
4. 前記第１の補正手段は、前記差分値が前記所定値以上である場合は、
   前記第１の値を、前記第１の値を取得するよりも前に取得した複数個の前記第１の電流成分の値の平均値に置き換えることによって、前記第１の値を補正し、
   前記第１のタイミングで前記検出手段が検出した電流値を前記変換手段が変換した前記第２の電流成分の値である第３の値を、前記第３の値を取得するよりも前に取得した複数個の前記第２の電流成分の値の平均値に置き換えることによって、前記第３の値を補正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。
5. 前記第２の補正手段は、前記差分値が前記所定値以上である場合は、前記第１のタイミングで前記検出手段が検出した電流値に基づいて前記位相決定手段が決定した第１の回転位相を、前記第１のタイミングから１回前の第３のタイミングで前記検出手段が検出した電流値に基づいて前記位相決定手段が決定した第２の回転位相に置き換えることによって、前記第１の回転位相を補正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モータ制御装置。
6. 前記第２の補正手段は、前記差分値が前記所定値以上である場合は、前記第１のタイミングから１回前の第３のタイミングで前記検出手段が検出した電流値に基づいて前記位相決定手段が決定した前記第２の回転位相と前記第３のタイミングから１回前の第４のタイミングで前記検出手段が検出した電流値に基づいて前記位相決定手段が決定した第３の回転位相との差分値に基づいて、前記第１のタイミングで前記検出手段が検出した電流値に基づいて前記位相決定手段が決定した前記第１の回転位相を補正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モータ制御装置。
7. 前記第２のタイミングは、前記検出手段が前記第１のタイミングの１回前に検出するタイミングであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
8. 前記差分値が前記所定値未満である場合は、
   前記第１の補正手段及び前記第２の補正手段は補正を行わないことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
9. 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駆動電流を供給する供給手段と、
   前記供給手段を駆動する駆動電圧を生成する生成手段と、
   前記生成手段によって生成された駆動電圧と、前記検出手段によって検出された電流値とに基づいて、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子の回転位相を決定することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
10. 前記第１の電流成分は前記回転子にトルクを発生させるトルク電流成分であり、前記第２の電流成分は前記モータの巻線を貫く磁束の強度に影響する励磁電流成分であり、
    前記制御手段は、前記指令位相と前記第２の補正手段が適用された回転位相との偏差が小さくなるように、前記トルク電流成分の値と前記励磁電流成分の値とを生成して出力する位相制御手段を有し、
    第１の補正手段は、前記変換手段から取得した電流値の前記トルク電流成分の値と前記励磁電流成分の値とを補正し、
    更に、前記制御手段は、前記位相制御手段から出力された前記トルク電流成分の値と前記補正手段が適用された前記トルク電流成分の値との偏差、及び、前記位相制御手段から出力された前記励磁電流成分の値と前記補正手段が適用された前記励磁電流成分の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相の巻線それぞれに流れ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を制御することを特徴とする請求項１又は請求項１を引用する請求項３乃至９のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
11. 前記生成手段は、前記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圧を生成し、
    前記制御手段は、前記生成手段によって生成された前記回転座標系における駆動電圧を静止座標系の駆動電圧に逆変換する逆変換手段を有し、
    前記供給手段は、前記逆変換手段によって逆変換された駆動電圧によって駆動され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. 前記第１の電流成分は前記回転子にトルクを発生させるトルク電流成分であり、前記第２の電流成分は前記モータの巻線を貫く磁束の強度に影響する励磁電流成分であり、
    前記制御手段は、前記指令速度と前記速度決定手段によって決定された回転速度との偏差が小さくなるように、前記トルク電流成分の値と前記励磁電流成分の値とを生成して出力する速度制御手段を有し、
    第１の補正手段は、前記変換手段から取得した電流値の前記トルク電流成分の値と前記励磁電流成分の値とを補正し、
    更に、前記制御手段は、前記速度制御手段から出力された前記トルク電流成分の値と前記補正手段が適用された前記トルク電流成分の値との偏差、及び、前記位相制御手段から出力された前記励磁電流成分の値と前記補正手段が適用された前記励磁電流成分の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相の巻線それぞれに流れ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を制御することを特徴とする請求項２又は請求項２を引用する請求項３乃至９のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
13. 前記生成手段は、前記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圧を生成し、
    前記制御手段は、前記生成手段によって生成された前記回転座標系における駆動電圧を前記静止座標系の駆動電圧に逆変換する逆変換手段を有し、
    前記供給手段は、前記逆変換手段によって逆変換された駆動電圧によって駆動されることを特徴とする請求項１２に記載のモータ制御装置。
14. シートを搬送する搬送ローラと、
    前記搬送ローラを駆動するモータと、
    請求項１乃至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、前記搬送ローラを駆動するモータの駆動を制御することを特徴とするシート搬送装置。
15. 請求項１４に記載のシート搬送装置と、
    原稿を積載する原稿積載部と、
    を有し、
    前記原稿積載部に積載された前記原稿を前記シート搬送装置が給送することを特徴とする原稿給送装置。
16. 請求項１５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。
17. 請求項１４に記載のシート搬送装置と、
    前記シートに画像を形成する画像形成手段と、
    を有し、
    前記画像形成手段は、前記シート搬送装置によって搬送された前記記録媒体に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
18. 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。

Images