JP2019115087A - モータ制御装置、画像形成装置、原稿給送装置及び原稿読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータを停止させる際にモータの駆動制御が不安定になることを抑制する技術を提供する技術を提供する。【解決手段】モータ制御装置１５７は、モータ４００の同期制御を行う同期制御モードと、当該モータ４００のベクトル制御を行うベクトル制御モードとを有する。モータ制御装置１５７は、上位のコントローラであるＣＰＵ１５１ａから供給される駆動パルスに対応する指令速度ω＿ｒｅｆに応じて、モータ４００を制御する制御モードを同期制御モードとベクトル制御モードとの間で切り替える。制御切替器５３０は、ベクトル制御モードにおいて、ＣＰＵ１５１ａから駆動パルスが供給されない状態が所定時間、継続すると、制御モードをベクトル制御モードから同期制御モードに切り替える。【選択図】図４

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。

記録媒体や原稿等のシートを搬送するシート搬送装置を有する画像形成装置において、シートを搬送する搬送系の駆動源として、ステッピングモータ（以下、「モータ」と表記する。）が広く用いられている。モータの駆動制御のための制御手法として、ベクトル制御（又はＦＯＣ（Field Oriented Control））と称される制御方法が提案されている。

上述のようなベクトル制御では、モータの回転子（ロータ）の回転位相の検出が必要になる。モータの各相の巻線に誘起される逆起電圧に基づいて回転子の回転位相を求めることによって、エンコーダ等の位置センサを用いないセンサレスベクトル制御を実現できる。しかし、永久磁石が用いられた回転子が回転していない状態では逆起電圧が発生せず、当該回転子の回転位相を検出できないため、モータの始動時にはベクトル制御を使用できない。このため、特許文献１では、モータの駆動制御を同期制御で始動した後に、同期制御からベクトル制御に切り替える技術が提案されている。

特開２００５−３９９５５号公報

上述のような画像形成装置では、例えば、搬送中の記録媒体のジャム又は画像形成におけるエラーの発生に起因して、記録媒体の搬送に用いられているモータを緊急停止させる場合がある。この場合、通常、画像形成装置のＣＰＵ等のコントローラは、モータ制御装置に供給する、モータの駆動制御用の駆動パルスの出力を停止することによって、モータ制御装置にモータを速やかに停止させる。

しかし、ベクトル制御の実行中にコントローラから駆動パルスが出力されなくなると、モータの回転速度が低下することに起因して上述の逆起電圧が減少し、最終的にモータの回転子の回転位相の検出精度が低下する。その結果、モータ制御装置によるモータの駆動制御が不安定化し、例えば、モータの振動が発生することに起因して騒音が発生することにつながりうる。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものである。本発明は、モータを停止させる際にモータの駆動制御が不安定になることを抑制する技術を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るモータ制御装置は、モータを制御するモータ制御装置であって、前記モータの回転子の回転位相を決定する決定手段と、予め定められた電流をモータの巻線に供給することによって前記巻線に流れる駆動電流を制御する第１制御モードと、上位のコントローラから出力される駆動パルスが表す目標位相と、前記決定手段によって決定された回転位相との偏差が小さくなるように、前記決定された回転位相を基準とした回転座標系における、前記回転子にトルクを発生させるトルク電流成分と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とに基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御する第２制御モードと、を有し、前記上位のコントローラから出力される前記駆動パルスに対応する前記回転子の目標速度を表す回転速度が所定値以上である場合は前記第２制御モードを実行し、前記目標速度を表す回転速度が前記所定値未満である場合は前記第１制御モードを実行する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記第２制御モードが実行されている期間において、前記上位のコントローラから前記駆動パルスが出力されない状態が所定時間継続すると、前記モータを制御する制御モードを前記第２制御モードから前記第１制御モードに切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、モータを停止させる際に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可能になる。

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 モータと回転座標系のｄｑ軸との関係を示す図 モータ制御装置の構成例を示すブロック図 駆動パルス、回転速度、及びモータの制御状態の関係の例を示す図 制御切替器による処理の手順を示すフローチャート モータ制御装置の構成例を示すブロック図 駆動パルス、回転速度、及びモータの制御状態の関係の例を示す図 駆動パルスに基づいて指令位相θ＿ｒｅｆを生成する方法の例を示す図

以下では、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。

以下の実施形態では、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、モータ制御装置は、画像形成装置に限らず、例えば、記録媒体や原稿等のシートを搬送するシート搬送装置に設けられてもよい。また、本発明のモータ制御装置を２相ステッピングモータに適用した例について説明するが、本発明のモータ制御装置は、相数及びモータの種類によらず、例えば３相ブラシレスＤＣモータ等にも適用可能である。

［第１実施形態］
＜画像形成装置＞
まず、図１及び図２を参照して、第１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は、本実施形態に係る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。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を備えている。なお、画像形成装置１００は、複写機に限らず、例えば、ファクシミリ装置、印刷機、プリンタ等であってもよい。また、記録方式は、電子写真方式に限らず、例えば、インクジェット方式等であってもよい。画像形成装置１００は、モノクロ（モノカラー）方式を採用しているが、カラー（マルチカラー）方式を採用してもよい。

原稿給送装置２０１の原稿トレイ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、排紙ローラ２０５によって装置外部へ排紙される。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２２０に導かれ、画像読取部２２０によって画像信号に変換される。画像読取部２２０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２２０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。このようにして、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。

原稿の読取モードとして、第１読取モード及び第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の原稿ガラス台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読取モードにより読み取られ、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媒体（記録紙、記録材等）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媒体に画像を形成する印刷機能も有する。

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。

その後、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。この転写タイミングに合わせて、レジストレーションローラ３０８は、記録媒体を転写位置へ送り込む。

このように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へ搬送され、定着器３１８によって加熱及び加圧されて、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によって画像形成装置１００の外部の排紙トレイ（図示せず）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によって画像形成装置１００の外部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。これにより、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の外部の排紙トレイへ排紙される。

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、モータ制御装置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、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ユーザに知らせるためのデータを操作部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、画像形成動作の進行状況、原稿給送装置２０１及び画像印刷装置本体３０１におけるシート材のジャムや重送等に関する情報である。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。

システムコントローラ１５１（ＣＰＵ１５１ａ）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内の各デバイスの設定値データを画像処理部１１２に送信する。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によって設定された設定値に基づいて、高圧ユニット１５６（帯電器３１０、現像器３１４、及び転写帯電器３１５）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出するセンサ等が含まれる。

システムコントローラ１５１（ＣＰＵ１５１ａ）は、モータ制御装置１５７を介して、モータ４００の駆動シーケンスを制御する。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４００を制御する。モータ４００は、駆動対象となる負荷を駆動する。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、モータ４００によって駆動される負荷に対応する。本実施形態のモータ制御装置１５７は、これら負荷のそれぞれを駆動するモータに適用することができる。なお、図２には、１個のモータ制御装置１５７及び１個のモータ４００のみが示されているが、実際には、上記の複数の負荷のそれぞれに対してモータ及びモータ制御装置が設けられる。また、画像形成装置１００は、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を有していてもよい。

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、当該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を制御する。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。

＜ベクトル制御の概要＞
次に、図３を参照して、本実施形態のモータ制御装置１５７によるモータ４００の駆動制御に用いられるベクトル制御の概要について説明する。本実施形態では、モータ４００は、Ａ相（第１相）及びＢ相（第２相）の２相から成るステッピングモータである。なお、モータ４００には、モータ４００の回転子（ロータ）４０１の回転位相を検出するためのセンサ（例えばロータリエンコーダ）は設けられていないが、回転位相を検出するためのセンサが設けられている構成であってもよい。また、以下の説明においては、電気角としての回転位相θ、指令位相θ＿ｒｅｆ等に基づいてモータの制御が行われるが、例えば、電気角が機械角に変換され、当該機械角に基づいてモータの制御が行われてもよい。

図３は、モータ４００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、回転子４０１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４０１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４０１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、モータ４００の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の値が用いられる。回転座標系における電流ベクトルは、回転子４０１にトルクを発生させるｑ軸成分（トルク電流成分）と、巻線を貫く磁束の強度に影響するｄ軸成分（励磁電流成分）とを含む。この電流ベクトルのｄ軸成分の値とｑ軸成分の値とがベクトル制御に用いられる。

ベクトル制御とは、回転子４０１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ｉｑの値と励磁電流成分ｉｄ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４０１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ｉｑの値と励磁電流成分ｉｄ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制御手法もある。

＜モータ制御装置＞
図４は、本実施形態のモータ制御装置１５７の構成例を示すブロック図である。モータ制御装置１５７は、上位のコントローラに相当するＣＰＵ１５１ａから、モータ４００の回転位相を制御するための駆動パルス（パルス信号）の入力を受ける。本実施形態では、モータ制御装置１５７は、ＣＰＵ等の１つ以上のプロセッサで構成されている。即ち、モータ制御装置１５７が有する機能は、ＣＰＵがＲＯＭ等のメモリから読み出したプログラムを実行するソフトウェア処理によって実現されうる。なお、モータ制御装置１５７は、当該モータ制御装置が有する機能を実現する回路（例えば、少なくとも１つのＡＳＩＣ）で構成されてもよい。

モータ制御装置１５７は、モータ４００を制御するための制御モードとして、モータ４００の同期制御を行う同期制御モード（第１制御モード）と、モータ４００のベクトル制御を行うベクトル制御モード（第２制御モード）とを有する。同期制御モードは、予め定められた電流をモータ４００の巻線に供給することによって当該巻線に流れる駆動電流を制御する制御モードである。ベクトル制御モードは、ＣＰＵ１５１ａから供給される駆動パルスが表す目標位相と、位相決定器５１３が決定した回転位相θとの偏差が小さくなるように、ｑ軸成分及びｄ軸成分とに基づいてモータ４００の巻線に流れる駆動電流を制御する制御モードである。モータ制御装置１５７は、ＣＰＵ１５１ａから供給される駆動パルスを検出し、検出した駆動パルスから、回転子４０１の回転速度の指令値（指令速度）ω＿ｒｅｆを生成し、生成したω＿ｒｅｆに応じて制御モードの切り替えを行う。

図４に示されるように、モータ制御装置１５７は、位相制御器５０１、速度制御器５０２、電流制御器５０３、座標変換器５０５，５１１、誘起電圧決定器５１２、位相決定器５１３、速度決定器５１４、定電流制御器５１６（第１の制御回路）、及び減算器５５１〜５５４を有する。モータ制御装置１５７は、更に、位相指令生成器５００、速度指令生成器５２０、制御切替器５３０、及びスイッチ５４０〜５４２を有する。また、モータ制御装置１５７とモータ４００との間に、ＰＷＭインバータ５０６、電流検出器５０７，５０８、及びＡ／Ｄ変換器５１０が設けられる。なお、電流制御器５０３、座標変換器５０５，５１１、及び減算器５５３，５５４は、ベクトル制御部５１５（第２の制御回路）を構成する。

（ベクトル制御モード）
まず、モータ制御装置１５７におけるベクトル制御モードに関連する構成及び動作について説明する。モータ制御装置１５７は、ベクトル制御モードでは、ベクトル制御部５１５によって生成された、モータ４００の駆動電圧Ｖα及びＶβを、ＰＷＭインバータ５０６に対して出力する。ＰＷＭインバータ５０６は、駆動電圧Ｖα及びＶβに応じて、モータ４００の巻線へ駆動電流を供給することによって、モータ４００を駆動する。モータ制御装置１５７は、モータ４００へ供給する駆動電流を、モータ４００の回転子４０１の回転位相θを基準とした回転座標系の電流値によって制御する、上述のベクトル制御を行う。

ベクトル制御では、モータ４００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。このような変換の結果、モータ４００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、モータ４００にトルクを発生させるトルク電流成分に相当し、回転子４０１の回転に寄与する電流である。ｄ軸電流は、モータ４００の回転子４０１の磁束の強度に影響する励磁電流成分に相当する。

モータ制御装置１５７は、電流ベクトルのｑ軸成分（ｑ軸電流）及びｄ軸成分（ｄ軸電流）をそれぞれ独立に制御することができる。これにより、回転子４０１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。なお、ｄ軸電流は駆動対象のモータのトルクの発生に寄与しない。このため、ｄ軸電流をモータへ供給しないようにベクトル制御を行った場合、モータの駆動制御の電力効率を高めることが可能である。

モータ制御装置１５７は、モータ４００の回転子４０１の回転位相θ及び回転速度ωを決定（推定）し、その決定結果に基づいてベクトル制御を行う。位相制御器５０１を含む最も外側の制御ループでは、モータ４００の回転子４０１の回転位相θの決定結果に基づいて、モータ４００の位相制御が行われる。

ＣＰＵ１５１ａからモータ制御装置１５７に供給（出力）される駆動パルスは、位相指令生成器５００及び速度指令生成器５２０に入力される。駆動パルスは、例えば矩形波信号で構成されており、１パルスがモータ４００（ステッピングモータ）の回転角度の最小変化量に対応する。

位相指令生成器５００は、ＣＰＵ１５１ａから供給される駆動パルスを検出し、検出した駆動パルスから、モータ４００の回転子４０１の目標位相を表す指令位相θ＿ｒｅｆを生成する。生成された指令位相θ＿ｒｅｆは、減算器５５１及び定電流制御器５１６へ出力される。減算器５５１は、モータ４００の回転子４０１の回転位相θと指令位相θ＿ｒｅｆとの偏差を演算し、当該偏差を位相制御器５０１に出力する。

図９は、駆動パルスに基づいてθ＿ｒｅｆを生成する方法の例を示す図である。なお、図８に示すパルス及び指令位相は、回転子４０１が一定速度で回転している状態を示す。本実施形態では、駆動パルスが検出される度に指令位相θ＿ｒｅｆが所定量増加される。位相指令生成器５００は、駆動パルスに基づいて、次式のようにして指令位相θ＿ｒｅｆを生成して出力する。
θ＿ｒｅｆ＝θ０＋９０／Ｎ＊ｎ［°］
なお、θ０は、回転子４０１の初期位相であり、ｎは、駆動パルスが検出される度に１増加する変数である。

このように、位相指令生成器５００は、パルスが１個入力されると、指令位相θ＿ｒｅｆに９０／Ｎ［°］を加算することによって指令位相θ＿ｒｅｆを更新する。即ち、ＣＰＵ１５１ａから出力されるパルスの個数は、指令位相に対応する。なお、ＣＰＵ１５１ａから出力されるパルスの周期（周波数）は、指令速度に対応する。

速度指令生成器５２０は、ＣＰＵ１５１ａから供給される駆動パルスを検出し、検出した駆動パルスから、モータ４００の回転子４０１の回転速度の指令値（指令速度）に対応する回転速度ω＿ｒｅｆを生成する。回転速度ω＿ｒｅｆは、制御切替器５３０へ出力され、後述するように、制御モードの切り替えに使用される。

位相制御器５０１は、比例制御（Ｐ）、積分制御（Ｉ）、及び微分制御（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、モータ４００の回転子４０１の目標回転速度ω＿ｔｇｔを生成して出力する。具体的には、位相制御器５０１は、Ｐ制御、Ｉ制御、及び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、目標回転速度ω＿ｔｇｔ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。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５０１は、ＰＩＤ制御に基づいて目標回転速度ω＿ｔｇｔを生成しているが、これに限定されない。例えば、位相制御器５０１は、ＰＩ制御に基づいて目標回転速度ω＿ｔｇｔを生成してもよい。このようにして、位相制御器５０１によるモータ４００の位相制御が行われる。

速度制御器５０２を含む制御ループでは、モータ４００の回転子４０１の回転速度ωの決定（推定）結果に基づいて、モータ４００の速度制御が行われる。減算器５５２は、モータ４００の回転子４０１の回転速度ωと目標回転速度ω＿ｔｇｔとの偏差を演算し、当該偏差を速度制御器５０２に出力する。

速度制御器５０２は、ＰＩＤ制御に基づいて、減算器１０２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＿ｖ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆ＿ｖを生成し、スイッチ５４０へ出力する。具体的には、速度制御器５０２は、ＰＩＤ制御に基づいて減算器１０２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＿ｖ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆ＿ｖを生成して出力する。本実施形態における速度制御器５０２は、ＰＩＤ制御に基づいてｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ＿ｖ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆ＿ｖを生成しているが、この限りではない。例えば、速度制御器５０２は、ＰＩ制御に基づいてｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ＿ｖ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆ＿ｖを生成してもよい。なお、本実施形態にように回転子４０１に永久磁石が用いられる場合、通常は巻線を貫く磁束の強度に影響するｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆ＿ｖは０に設定されるが、この限りではない。

ベクトル制御モードにおいては、電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ＿ｖ及びｉｄ＿ｒｅｆ＿ｖが、それぞれｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆとしてスイッチ５４０からベクトル制御部５１５へ出力される。同期制御モードにおいては、同期制御用の電流指令値ｉα＿ｒｅｆ及びｉβ＿ｒｅｆが、スイッチ５４０からベクトル制御部５１５へ出力される。なお、同期制御用の電流指令値ｉα＿ｒｅｆ＿ｏ及びｉβ＿ｒｅｆ＿ｏは、定電流制御器５１６によって指令位相θ＿ｒｅｆから生成される、静止座標系における電流指令値である。

制御モードの切り替えのためのスイッチ５４０〜５４２の設定は、後述するように、制御切替器５３０によって行われる。制御切替器５３０は、ベクトル制御モードにおいては、電流制御器５０３と座標変換器５０５とが接続されるよう、スイッチ５４１を設定し、Ａ／変換器５１０と座標変換器５１１とが接続されるよう、スイッチ５４２を設定する。また、制御切替器５３０は、同期制御モードにおいては、座標変換器５０５がバイパスされるよう、スイッチ５４１を設定し、座標変換器５１１がバイパスされるよう、スイッチ５４２を設定する。

電流制御器５０３を含む制御ループでは、モータ４００の各相の巻線に流れる駆動電流の検出値に基づいて、モータ４００の各相の巻線に流れる駆動電流が制御される。ここで、モータ４００のＡ相及びＢ相の巻線にそれぞれ流れる駆動電流（交流電流）は、電流検出器５０７，５０８によって検出され、その後、Ａ／Ｄ変換器５１０によってアナログ値からデジタル値へと変換される。Ａ／Ｄ変換器５１０によってアナログ値からデジタル値へと変換された駆動電流の電流値は、静止座標系における電流値ｉα及びｉβとして、次式のように表される。なお、Ｉは電流の振幅の大きさを示す。
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及び誘起電圧決定器５１２に入力される。

座標変換器５１１は、次式によって、静止座標系における電流値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に変換する。なお、位相決定器５１３により決定された位相θが座標変換用の位相θ＿ｃｔｒとして座標変換器５０５，５１１へ出力される。
ｉｄ＝ ｃｏｓ(θ＿ｃｔｒ)＊ｉα＋ｓｉｎ(θ＿ｃｔｒ)＊ｉβ
ｉｑ＝−ｓｉｎ(θ＿ｃｔｒ)＊ｉα＋ｃｏｓ(θ＿ｃｔｒ)＊ｉβ （２）

減算器５５３には、スイッチ５４０から出力されたｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆと座標変換器５１１から出力された電流値ｉｑとが入力される。減算器５５３は、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆと電流値ｉｑとの偏差を演算し、当該偏差を電流制御器５０３に出力する。また、減算器５５４には、スイッチ５４０から出力されたｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆと座標変換器５１１から出力された電流値ｉｄとが入力される。減算器５５４は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆと電流値ｉｄとの偏差を演算し、当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、入力される偏差が小さくなるように駆動電圧Ｖｑを生成する。具体的には、電流制御器５０３は、入力される偏差が０になるように駆動電圧Ｖｑを生成して座標変換器５０５に出力する。また、電流制御器５０３は、ＰＩＤ制御に基づいて、入力される偏差が小さくなるように駆動電圧Ｖｄを生成する。具体的には、電流制御器５０３は、入力される偏差が０になるように駆動電圧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、ＰＩＤ制御に基づいて駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成しているが、この限りではない。例えば、電流制御器５０３は、ＰＩ制御に基づいて駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成してもよい。

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に逆変換する。
Ｖα＝ｃｏｓ(θ＿ｃｔｒ)＊Ｖｄ−ｓｉｎ(θ＿ｃｔｒ)＊Ｖｑ
Ｖβ＝ｓｉｎ(θ＿ｃｔｒ)＊Ｖｄ＋ｃｏｓ(θ＿ｃｔｒ)＊Ｖｑ （３）

座標変換器５０５は、変換された駆動電圧Ｖα及びＶβを、フルブリッジ回路で構成されたＰＷＭインバータ５０６、及び誘起電圧決定器５１２へ出力する。このように、ベクトル制御部５１５は、電流検出器５０７，５０８によって検出された駆動電流と、モータ４００の巻線に供給するべき駆動電流との偏差が小さくなるように、ＰＷＭインバータ５０６に含まれるフルブリッジ回路を駆動する駆動電圧を生成する。

ＰＷＭインバータ５０６に含まれ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に基づくＰＷＭ（パルス幅変調）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４００の各相の巻線に供給することによって、モータ４００を駆動する。なお、ＰＷＭインバータ５０６は、ハーフブリッジ回路等を含んでいてもよい。

（センサレス制御）
次に、回転位相θの決定（推定）方法について説明する。回転子４０１の回転位相θの決定には、回転子４０１の回転によってモータ４００のＡ相及びＢ相の巻線に誘起される誘起電圧（逆起電圧）Ｅα及びＥβの値が用いられる。

誘起電圧Ｅα及びＥβ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
Ｅβ＝Ｖβ−Ｒ＊ｉβ−Ｌ＊ｄｉβ／ｄｔ （４）
ここで、Ｒは巻線レジスタンス、Ｌは巻線インダクタンスである。巻線レジスタンスＲ及び巻線インダクタンスＬの値は、使用されているモータ４００に固有の値であり、ＲＯＭ１５１ｂ、またはモータ制御装置１５７に設けられたメモリ（図示せず）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へ入力される。

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との比から、次式によってモータ４００の回転子４０１の回転位相θを決定（推定）する。
θ＝ｔａｎ^-1(−Ｅβ／Ｅα) （５）
なお、本実施形態においては、位相決定器５１３は、式（５）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Ｅβと誘起電圧Ｅα及びＥβ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（推定）してもよい。

このようにして得られた回転子４０１の回転位相θは、減算器５５１、速度決定器５１４、及びスイッチ５４０に入力される。速度決定器５１４は、入力された回転位相θの時間変化に基づいて、次式によってモータ４００の回転子４０１の回転速度ωを決定（推定）する。
ω＝ｄθ／ｄｔ （６）
速度決定器５１４は、回転速度ωを減算器５５２に出力する。

以上のように、本実施形態のモータ制御装置１５７は、ベクトル制御モードにおいて、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。

（同期制御モード）
次に、モータ制御装置１５７における同期制御モード（定電流制御）に関連する構成及び動作について説明する。

定電流制御では、回転子にかかる負荷トルクの変動が起こったとしてもモータが脱調しないように、回転子の回転に必要と想定されるトルクに所定のマージンが加算されたトルクに対応する大きさ（振幅）を持った駆動電流が巻線に供給される。これは、定電流制御では、決定（推定）された回転位相や回転速度に基づいて駆動電流の大きさが制御される構成は用いられない（フィードバック制御が行われない）ので、回転子にかかる負荷トルクに応じて駆動電流を調整できないからである。なお、電流の大きさが大きいほど回転子に与えるトルクは大きくなる。また、振幅は電流ベクトルの大きさに対応する。

以下の説明では、定電流制御中は、予め定められた所定の大きさの電流がモータの巻線に供給されることによってモータが制御されるが、この限りではない。例えば、定電流制御中は、モータの加速中及び減速中のそれぞれに応じて予め定められた大きさの電流がモータの巻線に供給されることによってモータが制御されてもよい。

モータ制御装置１５７は、同期制御モードでは、モータ４００の駆動対象となる負荷に応じて予め定められた駆動電流がモータ４００の巻線に流れるように、以下で説明するようにモータ４００へ供給する駆動電流を制御する。

同期制御モードでは、定電流制御器５１７は、位相指令生成器５００から出力された指令位相θ＿ｒｅｆに対応した、静止座標系における電流の指令値ｉα＿ｒｅｆ及びｉβ＿ｒｅｆを生成してスイッチ５４０へ出力する。なお、本実施形態では、定電流制御部５１７によって生成される、静止座標系における電流の指令値ｉα＿ｒｅｆ及びｉβ＿ｒｅｆに対応する電流ベクトルの大きさは、常に一定である。定電流制御器５１７から出力された電流指令値ｉα＿ｒｅｆ及びｉβ＿ｒｅｆは、スイッチ５４０を介してそれぞれ減算器５５３，５５４へ入力される。

モータ４００のＡ相及びＢ相の巻線に流れる駆動電流は、電流検出器５０７，５０８によって検出される。検出された駆動電流は、前述したように、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。同期制御モードにおいては座標変換器５１１がバイパスされため、Ａ／Ｄ変換器５１０から出力された電流値ｉα及びｉβは、座標変換器５１１へ入力されず、それぞれ減算器５５３，５５４へ入力される。

減算器５５２は、Ａ／Ｄ変換器５１０から出力された電流値ｉαと、定電流制御器５１６から出力された電流指令値ｉα＿ｒｅｆ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、Ａ／Ｄ変換器５１０から出力された電流値ｉβと、定電流制御器５１６から出力された電流指令値ｉβ＿ｒｅｆ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、入力される偏差が小さくなるように、ＰＩＤ制御に基づいて駆動電圧Ｖα及びＶβを出力する。具体的には、電流制御器５０３は、入力される偏差が０に近づくように駆動電圧Ｖα及びＶβを出力する。ＰＷＭインバータ５０６は、前述した方法で、入力された駆動電圧Ｖα及びＶβに基づいて、モータ４００の各相の巻線に駆動電流を供給してモータ４００を駆動させる。

このように、本実施形態における同期制御モード（定電流制御）では、位相フィードバック制御と速度フィードバック制御とのいずれも行われない。即ち、本実施形態における定電流制御では、モータ４００の巻線に供給する駆動電流が回転子４９１の回転状況に応じて調整されない。したがって、同期制御モードでは、モータ４００が脱調状態にならないように、回転子４０１を回転させるために必要な電流に所定のマージンが加算された電流が巻線に供給される。具体的には、静止座標系における電流指令値ｉα＿ｒｅｆ及びｉβ＿ｒｅｆには、回転子４０１を回転させるために必要な電流値と所定のマージンに対応する電流値とが含まれる。

なお、本実施形態では、同期制御モードが実行されている期間にておいても、ＣＰＵ１５１ａは駆動パルスをモータ制御装置１５７に出力する。

＜制御モードの切り替え＞
モータ制御装置１５７において、制御切替器５３０は、速度指令生成器５２０によって駆動パルスから生成された、回転子４０１の回転速度ω＿ｒｅｆ（回転子４０１の目標速度に対応する回転速度）に応じて、制御モードを同期制御モードとベクトル制御モードとの間で切り替える。具体的には、制御切替器５３０は、回転速度ω＿ｒｅｆが所定値未満（閾値ω＿ｔｈ未満）である場合には（ω＿ｒｅｆ＜ω＿ｔｈ）、制御モードが同期制御モードに設定されるよう、スイッチ５４０を制御する。一方、制御切替器５３０は、回転速度ω＿ｒｅｆが所定値以上（閾値以上ω＿ｔｈ以上）である場合には（ω＿ｒｅｆ≧ω＿ｔｈ）、制御モードがベクトル制御モードに設定されるよう、スイッチ５４０を制御する。

このような制御によれば、モータ４００の回転子４０１が回転を開始してから回転速度が閾値ω＿ｔｈを超えるまでは、同期制御モードでモータ４００が制御される。その後、回転子４０１の回転速度が閾値以上（ω＿ｔｈ以上）になると、制御モードが同期制御モードからベクトル制御モードに切り替わる。また、回転子４０１が回転を停止する際には、通常、回転子４０１が減速を開始してから回転速度が閾値ω＿ｔｈを下回ると、制御モードがベクトル制御モードから同期制御モードに切り替わる。

＜停止シーケンス＞
次に、図５を参照して、モータ４００を停止させる際の、ＣＰＵ１５１ａから出力される駆動パルスに基づくモータ制御装置１５７の制御モードの切り替えの例について説明する。

図５（Ａ）は、ベクトル制御モードでモータ４００が動作（回転子４０１が回転）している状態から、モータ４００が停止するまでの、通常の停止シーケンスの例を示している。なお、図５（Ａ）に示される停止シーケンスは、例えば、印刷ジョブが終了することに応じてモータを停止させる場合に実行される。図５（Ａ）に示されるように、ＣＰＵ１５１ａは、予め定められた減速度に従って駆動パルスの周波数を減少させる（パルス間隔を広げる）。駆動パルスの周波数の減少に従って、速度指令生成器５２０によって生成される回転速度ω＿ｒｅｆが徐々に減少している。これに伴って、モータ４００の回転子４０１の実際の回転速度（実速度）も減少している。回転速度ω＿ｒｅｆが閾値ω＿ｔｈを下回ると、制御切替器５３０が、制御モードをベクトル制御モードから同期制御モードに切り替える。なお、速度指令生成器５２０は、ＣＰＵ１５１ａからの駆動パルスが入力されるごとに、回転速度ω＿ｒｅｆを生成する。

図５（Ｂ）は、画像形成装置１００において、例えば、搬送中の記録媒体のジャム又は画像形成におけるエラーの発生に起因して、モータ４００を緊急停止させる場合の停止シーケンスの例を示している。この場合、ＣＰＵ１５１ａは、通常の停止シーケンスとは異なり、駆動パルスの周波数を徐々に減少させる（即ち、回転子４０１の回転速度を徐々に減少させる）のではなく、駆動パルスの出力を停止する。

駆動パルスの出力が停止されると、速度指令生成器５２０は、駆動パルスを検出できなくなることにより、回転速度ω＿ｒｅｆを生成及び出力することができなくなる。その結果、制御切替器５３０は、回転速度ω＿ｒｅｆに基づく制御モードの切り替えができなくなる。即ち、同期制御モードへの切り替えは行われず、ベクトル制御モードが継続される。

また、駆動パルスの出力が停止されると、位相指令生成器５００が駆動パルスを検出できなくなることにより、位相指令生成器５００から出力される指令位相θ＿ｒｅｆが一定値となる。この状態において、上述のようにベクトル制御モードが継続されると、回転子４０１の回転速度が減少し、誘起電圧決定器５１２及び位相決定器５１３による、回転位相θの決定（推定）精度が低下する。この結果、モータ制御装置１５７によるモータの制御が不安定になり、例えば、モータ４００の振動が発生することに起因して騒音が発生することにつながりうる。あるいは、制御発散の発生に起因して、回転子４０１が最大の加速度で回転又は逆回転し、搬送中の記録媒体にしわ又は折れが発生することにつながりうる。

そこで、本実施形態では、モータ制御装置１５７は、ＣＰＵ１５１ａから供給される駆動パルスを所定時間検出できない場合に、制御モードを強制的にベクトル制御モードから同期制御モードに切り替える。図５（Ｃ）は、モータ制御装置１５７がこのような制御モードの切り替えを行う場合の停止シーケンスを示している。図５（Ｃ）の例では、図５（Ｂ）の例と同様、搬送中の記録媒体のジャム又は画像形成におけるエラーの発生等に起因して、ＣＰＵ１５１ａからの駆動パルスの出力が停止される。この場合に、モータ制御装置１５７は、ＣＰＵ１５１ａからの駆動パルスを検出できない状態が所定時間継続すると、図５（Ｃ）に示されるように、制御モードをベクトル制御モードから同期制御モードに切り替える。同期制御モードでは、位相指令生成器５００から出力される指令位相θ＿ｒｅｆが一定値である場合、定電流制御器５１６は、当該指令位相θ＿ｒｅｆに応じた電流指令値ｉα＿ｒｅｆ及びｉβ＿ｒｅｆを出力する。即ち、同期制御モードでは、位相指令生成器５００から出力される指令位相θ＿ｒｅｆが一定値である場合、指令位相θ＿ｒｅｆに応じた位相の電流がモータの巻線に常に供給される。指令位相θ＿ｒｅｆに応じた位相の電流が常に巻線に供給されることに起因して回転子４０１は指令位相θ＿ｒｅｆに対応する回転位相で停止する。

このように、図５（Ｃ）に示す停止シーケンスでは、図５（Ｂ）の例とは異なり、ベクトル制御モードが継続されず、同期制御モードによる駆動制御によってモータ４００を停止させることが可能である。これにより、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。また、騒音が発生することを防止できるとともに、搬送中の記録媒体にしわ又は折れが発生することを防止できる。なお、所定時間は、例えば、図５（Ａ）に示す通常の停止シーケンスにおける駆動パルスのパルス間隔のうち最も長い間隔よりも長い時間に設定される。また、所定時間は、例えば、モータ制御装置１５７が駆動パルスを検出してから当該所定時間が経過しても回転子の回転速度（実速度）が閾値ωｔｈ以上であるような時間に設定される。

＜モータ制御装置の処理手順＞
次に、図６を参照して、モータ制御装置１５７によって実行される処理の手順について説明する。まず、制御切替器５３０は、制御モードを同期制御モードに設定し、モータ制御装置１５７は同期制御によるモータ４００の駆動を開始する（Ｓ１０１）。その後、制御切替器５３０は、速度指令生成器５２０により生成される回転速度ω＿ｒｅｆが閾値ω＿ｔｈ以上になったか否かを判定し（Ｓ１０２）、閾値ω＿ｔｈ以上になると、制御モードをベクトル制御モードへ切り替える（Ｓ１０３）。

その後、速度指令生成器５２０は、駆動パルスを検出してから所定時間が経過するまでに、次の駆動パルスを検出すると（Ｓ１０４で「ＹＥＳ」）、駆動パルスに基づいて回転速度ω＿ｒｅｆを生成して制御切替器５３０へ出力する。制御切替器５３０は、回転速度ω＿ｒｅｆが閾値ω＿ｔｈを下回ると（Ｓ１０５で「ＹＥＳ」）、制御モードをベクトル制御モードから同期制御モードへ切り替える（Ｓ１０６）。その後、制御切替器５３０は、同期制御モードで最終的にモータ４００の駆動を停止する（Ｓ１０７）。

一方、速度指令生成器５２０は、駆動パルスを検出できない状態が所定時間、継続すると（Ｓ１０４で「ＮＯ」）、駆動パルスを検出できないことを示す信号を制御切替器５３０へ出力する。これにより、制御切替器５３０は、制御モードをベクトル制御モードから同期制御モードへ切り替える（Ｓ１０６）。例えば、速度指令生成器５２０は、駆動パルスを検出できないことを示す信号として、閾値ωｔｈよりも小さい値（例えば、０）に設定した回転速度ω＿ｒｅｆを制御切替器５３０へ出力する。その結果、制御切替器５３０は、回転速度ω＿ｒｅｆが閾値ω＿ｔｈを下回っているため、制御モードをベクトル制御モードから同期制御モードへ切り替えることになる。その後、制御切替器５３０は、同期制御モードで最終的にモータ４００の駆動を停止する（Ｓ１０７）。

以上説明したように、本実施形態のモータ制御装置１５７は、モータ４００の同期制御を行う同期制御モードと、モータ４００のベクトル制御を行うベクトル制御モードとを有する。制御切替器５３０は、上位のコントローラであるＣＰＵ１５１ａから供給される駆動パルスに対応する回転速度ω＿ｒｅｆに応じて、モータ４００を制御する制御モードを同期制御モードとベクトル制御モードとの間で切り替える。制御切替器５３０は、ベクトル制御モードにおいて、ＣＰＵ１５１ａから駆動パルスが出力されない状態が所定時間、継続すると、制御モードをベクトル制御モードから同期制御モードに切り替える。これにより、駆動パルスを検出できない状態でベクトル制御モードが継続することでモータ４００の駆動制御が不安定化することを抑制できる。その結果、騒音が発生することを防止できるとともに、搬送中の記録媒体にしわ又は折れが発生することを防止できる。

［第２実施形態］
次に、図７及び図８を参照して、第２実施形態について説明する。第１実施形態では、同期制御モードにおいて、定電流駆動によりモータ４００が駆動されるのに対して、本実施形態では、定電圧駆動によりモータ４００が駆動される。なお、以下では主に第１実施形態との相違点について説明する。

図７は、本実施形態のモータ制御装置１５７の構成例を示すブロック図である。本実施形態では、ＣＰＵ１５１ａは、モータ４００の駆動対象となる負荷に応じて予め定められた、駆動電圧Ｖα及びＶβの指令値Ｖα＿ｏ及びＶβ＿ｏを、同期制御モード用の電圧指令値としてモータ制御装置１５７へ供給する。モータ制御装置１５７は、同期制御モードにおいて、ＣＰＵ１５１ａから供給される電圧指令値Ｖα＿ｏ及びＶβ＿ｏに対応する駆動電圧に応じて電流がモータ４００の巻線に流れるように、モータ４００へ供給する駆動電流を制御する。即ち、電圧指令値Ｖα＿ｏ及びＶβ＿ｏに対応する固定値の駆動電圧Ｖα及びＶβがモータ４００の巻線に印加され、駆動電圧Ｖα及びＶβに応じた駆動電流が当該巻線に流れる。

図８は、ベクトル制御モードにおいて、ＣＰＵ１５１ａから供給される駆動パルスを所定時間、検出できず、同期制御モードへの制御モードの切り替えを行う場合の停止シーケンスの例を示している。図８の例では、図５（Ｃ）の例と同様、搬送中の記録媒体のジャム又は画像形成におけるエラーの発生等に起因して、ＣＰＵ１５１ａからの駆動パルスの出力が停止される。この場合に、モータ制御装置１５７は、ＣＰＵ１５１ａからの駆動パルスを検出できない状態が所定時間、継続すると、図８に示されるように、制御モードをベクトル制御モードから同期制御モードに切り替える。

本実施形態では、モータ制御装置１５７は、同期制御モードにおいて定電圧駆動によりモータ４００を駆動する。このため、同期制御モードへの切り替え後に、定電流駆動が行われる第１実施形態と比較して、同期制御における電流フィードバック制御の過応答による、回転子４０１の実速度のアンダーシュートを低減できる。これにより、制御モードの切替時に生じるモータ４００の振動を低減することが可能となる。なお、モータ４００の回転が停止するまでの時間は、定電流駆動が行われる場合よりも長くなりうる。

本実施形態では、モータ制御装置１５７は、第１実施形態と同様、図６に示される手順で制御モードの切り替えを行う。ただし、Ｓ１０１におけるモータ４００の駆動開始後、及びＳ１０６における同期制御モードへの切り替え後には、定電圧駆動によりモータ４００が駆動される。

本実施形態によれば、第１実施形態同様、駆動パルスを検出できない状態でベクトル制御モードが継続することでモータ４００の駆動制御が不安定化することを防止できる。更に、第１実施形態よりも、制御モードの切替時に生じるモータ４００の振動を低減することが可能となる。

なお、上述の第１及び第２実施形態におけるモータ制御装置は、ベクトル制御を行う回路と定電流制御を行う回路とにおいて、一部共有している部分（電流制御器５０３、５０４、ＰＷＭインバータ５０６等）があるが、この限りではない。例えば、ベクトル制御を行う回路と定電流制御を行う回路とがそれぞれ独立に設けられている構成であってもよい。

また、上述の実施形態においては、巻線が２相であるモータが用いられたが、３相モータ等の他のモータであってもよい。

また、上述の実施形態においては、回転子として永久磁石が用いられているが、これに限定されるものではない。

本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１００：画像形成装置、１５１ａ：ＣＰＵ、１５１ｂ：ＲＯＭ、１５１ｃ：ＲＡＭ、４００：モータ、４０１：回転子、１５７：モータ制御装置、５００：位相指令生成器、５１５：ベクトル制御部、５２０：速度指令生成器５２０、５３０：制御切替器

Claims (13)

1. モータを制御するモータ制御装置であって、
   前記モータの回転子の回転位相を決定する決定手段と、
   予め定められた電流をモータの巻線に供給することによって前記巻線に流れる駆動電流を制御する第１制御モードと、上位のコントローラから出力される駆動パルスが表す目標位相と、前記決定手段によって決定された回転位相との偏差が小さくなるように、前記決定された回転位相を基準とした回転座標系における、前記回転子にトルクを発生させるトルク電流成分と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とに基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御する第２制御モードと、を有し、前記上位のコントローラから出力される前記駆動パルスに対応する前記回転子の目標速度を表す回転速度が所定値以上である場合は前記第２制御モードを実行し、前記目標速度を表す回転速度が前記所定値未満である場合は前記第１制御モードを実行する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記第２制御モードが実行されている期間において、前記上位のコントローラから前記駆動パルスが出力されない状態が所定時間継続すると、前記モータを制御する制御モードを前記第２制御モードから前記第１制御モードに切り替える
   ことを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記コントローラから出力される前記駆動パルスを検出し、検出した前記駆動パルスから前記目標速度を表す回転速度を生成する生成手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記第２制御モードが実行されている期間において、前記生成手段によって前記所定時間、前記駆動パルスが検出されなければ、前記制御モードを前記第２制御モードから前記第１制御モードに切り替える
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記制御手段は、
   前記第１制御モードが実行される場合に、前記モータの第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第１の制御回路と、
   前記第２制御モードが実行される場合に、前記モータの第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第２の制御回路と、
   前記第１の制御回路を用いて前記モータを制御するか、前記第２の制御回路を用いて前記モータを制御するかを切り替える切替手段と、
   を有することを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記生成手段は、前記所定時間、前記駆動パルスが検出されなければ、前記目標速度を表す回転速度を前記所定値よりも小さい値に設定して前記切替手段へ出力し、
   前記切替手段は、前記生成手段から出力された前記目標速度を表す回転速度に応じて前記制御モードを前記第２制御モードから前記第１制御モードに切り替える
   ことを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
5. 前記生成手段は、前記所定時間、前記駆動パルスが検出されなければ、前記目標速度を表す回転速度を０に設定して前記切替手段へ出力する
   ことを特徴とする請求項４に記載のモータ制御装置。
6. 前記制御手段は、前記第１制御モードにおいて、前記コントローラから供給される電流指令値に対応する電流が前記巻線に流れるように、前記駆動電流を制御する
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
7. 前記制御手段は、前記第１制御モードにおいて、前記コントローラから供給される電圧指令値に対応する駆動電圧に応じて電流が前記巻線に流れるように、前記駆動電流を制御する
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
8. 前記決定手段は、
   前記モータ制御装置と前記モータとの間に設けられた電流検出器によって検出される、前記巻線に流れる駆動電流の値に基づいて、前記回転子の回転に従って前記モータの第１相の巻線及び前記モータの第２相の巻線に誘起される逆起電圧を決定する電圧決定手段と、
   前記第１相の逆起電圧と前記第２相の逆起電圧とに基づいて、前記回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、を備える
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
9. 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から８のいずれか１項に記載のモータ制御装置と、
   を備え、
   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。
10. 請求項９に記載のシート搬送装置と、
    原稿が積載される原稿トレイと、
    を備え、
    前記原稿トレイ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。
11. 請求項１０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、
    を備えることを特徴とする原稿読取装置。
12. 記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
    記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
    負荷を駆動するモータと、
    請求項１から８のいずれか１項に記載のモータ制御装置と、
    を備え、
    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。
13. 前記負荷は、前記記録媒体を搬送する搬送ローラである
    ことを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。

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