JP2019187069A - 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】 回転位相が目標位相に対して電気角１周以上進んだ状態でモータの制御がベクトル制御から定電流制御に切り替わると、回転子が停止した時の回転位相が、停止するべき位相よりも進んだ位相になってしまう可能性がある。【解決手段】 モータの減速中ではなく所定速度（一定速度）でモータが駆動されている状態において、モータの制御がベクトル制御から定電流制御に切り替わる。この結果、回転子が停止した時の回転位相が、停止するべき位相よりも進んだ位相になってしまうことを抑制することができる。即ち、モータの制御を高精度に行うことができる。【選択図】 図８

Description

本発明は、モータ制御装置、シート搬送装置及び画像形成装置におけるモータの制御に関する。

従来、励磁される巻線の相がＣＰＵ等の上位装置から出力される駆動パルスに応じて切り替えられることによって、ステッピングモータ（以下、モータと称する）が駆動される構成が知られている。なお、駆動パルスの個数は、モータの回転子の位相の進み量に対応し、駆動パルスの周期（周波数）は、モータの指令速度に対応する。

また、従来、モータを制御する方法として、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ける電流値を制御することによってモータを制御するベクトル制御と称される制御方法が知られている。具体的には、回転子の指令位相と回転位相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行うことによってモータを制御する制御方法が知られている。なお、回転子の指令速度と回転速度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方法も知られている。

ベクトル制御において、モータの巻線に流れる駆動電流は、回転子が回転するためのトルクを発生させる電流成分であるｑ軸成分（トルク電流成分）と、モータの巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分であるｄ軸成分（励磁電流成分）とにより表される。回転子にかかる負荷トルクの変化に応じてトルク電流成分の値が制御されることによって、回転に必要なトルクが効率的に発生する。この結果、余剰トルクに起因したモータ音の増大や消費電力の増大が抑制される。また、回転子にかかる負荷トルクがモータの巻線に供給された駆動電流に対応した出力トルクを超えることに起因して回転子が入力信号に同期しなくなり、モータが制御不能な状態（脱調状態）になってしまうことを抑制することができる。

ベクトル制御では、回転子の回転位相を決定する構成が必要となる。特許文献１では、回転子が回転することによってモータの各相の巻線に発生する誘起電圧に基づいて回転子の回転位相を決定する構成が述べられている。

巻線に発生する誘起電圧の大きさは、回転子の回転速度が小さいほど小さくなる。巻線に発生する誘起電圧の大きさが、回転子の回転位相が決定されるために十分な大きさでない場合は、回転位相が精度良く決定されない可能性がある。即ち、回転子の回転速度が小さいほど、回転子の回転位相を決定する精度が悪くなってしまう可能性がある。

そこで、特許文献２では、回転子の指令速度が所定の回転速度よりも小さい場合は、モータの巻線に予め決められた電流を供給することによってモータを制御する定電流制御が用いられる構成が述べられている。なお、定電流制御においては、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。特許文献２には、更に、回転子の指令速度が所定の回転速度以上の場合は、ベクトル制御が用いられる構成が述べられている。

特表２０１２−５０９０５６号公報 特開２００５−３９９５５号公報

図１１は、モータの回転子の目標速度を表す指令速度ω＿ｒｅｆとモータの回転子の実際の回転速度ωとの関係の一例を示す図である。図１１の一点鎖線は指令速度ω＿ｒｅｆを示し、実線は回転速度ωを示す。図１１では、モータの駆動が開始されてから当該モータの減速が開始されるまでの期間及び指令速度ω＿ｒｅｆが閾値ωｔｈ以下になってからモータの駆動が停止されるまでの期間における一点鎖線と実線は重なった状態で示されている。なお、指令速度ω＿ｒｅｆの波形及びモータの駆動が開始されてから停止されるまでに上位装置から出力される駆動パルスの数は、例えば、モータの駆動シーケンスに基づいて予め設定されている。即ち、モータの制御がベクトル制御から定電流制御に切り替わってからモータが停止されるまでの期間に上位装置から出力される駆動パルスの数は予め設定されている。

図１１に示すように、指令速度ω＿ｒｅｆが減少すると、回転速度ωは、指令速度ω＿ｒｅｆに対してすぐには追従せず、指令速度ω＿ｒｅｆよりも大きな値になる。つまり、回転子の回転位相は、当該回転子の目標位相よりも進んだ位相になる。これは、一定速度で回転している回転子が、慣性によって前記一定速度での回転を維持しようとするからである。

例えば、ベクトル制御が実行されている状態で指令速度ω＿ｒｅｆが減少すると、モータを制御するモータ制御装置は、回転子の回転位相が目標位相よりも進んでいることが検出された後に、当該回転位相が目標位相になるように駆動電流を制御する。この結果、制御の遅れに起因して回転位相が目標位相に対して電気角１周以上進んだ状態になってしまう可能性がある。

モータの制御がベクトル制御から定電流制御に切り替わってからモータが停止されるまでの期間に上位装置から出力される駆動パルスの数は決まっている構成においてモータの制御がベクトル制御から定電流制御に切り替わると、以下の問題が生じる可能性がある。具体的には、回転位相が目標位相に対して電気角１周以上進んだ状態でモータの制御がベクトル制御から定電流制御に切り替わると、回転子が停止した時の回転位相が、停止するべき位相よりも進んだ位相になってしまう可能性がある。

例えば、シートを搬送するシート搬送装置の設けられた搬送ローラの駆動にステッピングモータが用いられる場合に、回転子が停止した時の回転位相が停止するべき位相よりも進んだ位相であると、シートの搬送量を正確に制御できない可能性がある。

上記課題に鑑み、本発明は、モータの制御を高精度に行うことを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明にかかるモータ制御装置は、
モータの回転子の目標位相を表す指令位相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を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出される前記駆動電流に基づいて、前記回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記指令位相と前記位相決定手段によって決定された前記回転位相との偏差が小さくなるように、前記モータの巻線に流れる駆動電流を制御することによって前記モータを制御する第１制御モードと、予め決められた大きさの電流に基づいて前記モータを制御する第２制御モードと、を備える制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記第１制御モードを用いて前記回転子を所定速度で回転させている状態において前記モータを制御する制御モードを前記第１制御モードから前記第２制御モードに切り替えた後に、前記回転子を減速させることを特徴とする。

本発明によれば、モータの制御を高精度に行うことができる。

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、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。 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。 指令生成器の構成を示すブロック図である。 マイクロステップ駆動方式を行う方法の例を示す図である。 記録媒体の先端側の辺の斜行を補正する構成を説明する図である。 モータの制御方法の切り替えを説明する図である。 モータ制御装置によるモータの制御方法を示すフローチャートである。 モータの駆動シーケンスの一例を示す図である。 従来のモータの制御における指令速度ω＿ｒｅｆと実際の回転速度ωとの関係を示す図である。

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、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及び画像印刷装置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によって給送され、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１１１に導かれ、画像読取部１１１によって画像信号に変換される。画像読取部１１１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１１１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、画像印刷装置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。

画像印刷装置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、ピックアップローラ３０３によって給送されて、搬送ローラ３０６及びプレレジストレーションローラ（以下、プレレジローラと称する）３２７によってレジストレーションローラ３０８（以下、レジローラと称する）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、ピックアップローラ３０５によって給送されて、搬送ローラ３０７、３０６及びプレレジローラ３２７によってレジローラ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。

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。

レジローラ３０８とプレレジローラ３２７との間には、記録媒体の先端を検知するシート検出手段としてのシートセンサ３２８が設けられている。レジローラ３０８及びプレレジローラ３２７はシートセンサ３２８の検知結果に基づいて記録媒体の先端側の辺の斜行補正を行う。なお、斜行補正の具体的な方法については後述する。

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、レジローラ３０８及びプレレジローラ３２７は記録媒体を転写位置へ送り込む。なお、本実施形態におけるシートセンサ３２８は、例えば、光学式のセンサであるが、これに限定されるものではない。

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。なお、本実施形態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）は本実施形態における負荷に対応する。本実施形態のモータ制御装置は、これら負荷を駆動するモータに適用することができる。

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、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。

ＣＰＵ１５１ａは、シートセンサ３２８の検知結果に基づいて、モータ制御装置１５７に指令を出力する。モータ制御装置１５７は、ＣＰＵ１５１ａから出力された指令に応じて、プレレジローラ３２７を駆動するモータ５０９を制御する。なお、図２においては、画像形成装置の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２個以上のモータが設けられている。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、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、２個以上のモータ制御装置が画像形成装置に設けられている。

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、画像形成動作の進行状況、原稿読取装置２０１及び画像印刷装置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。

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。

［モータ制御装置］
次に、本実施形態におけるモータ制御装置１５７について説明する。本実施形態におけるモータ制御装置１５７は、第１制御モードとしてのベクトル制御と第２制御モードとしての定電流制御とのいずれの制御方法でもモータを制御することができる。なお、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及び電流の位相等に基づいて以下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以下の制御が行われてもよい。

＜ベクトル制御＞
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。なお、以下の説明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。

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）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方法もある。

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。なお、モータ制御装置１５７は、少なくとも１つのＡＳＩＣで構成されており、以下に説明する各機能を実行する。

図４に示すように、モータ制御装置１５７は、定電流制御を行う定電流制御器５１７、ベクトル制御を行うベクトル制御器５１８を有する。

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、巻線に流れる駆動電流は、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。この結果、モータ制御装置１５７は、回転子４０２にかかる負荷トルクに応じてｑ軸電流を制御することによって、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。即ち、ベクトル制御においては、図３に示す電流ベクトルの大きさは、回転子４０２にかかる負荷トルクに応じて変化する。

モータ制御装置１５７は、モータ５０９の回転子４０２の回転位相θ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の動作シーケンスに基づいて、指令生成器５００にモータを駆動する指令として駆動パルスを出力する。なお、モータの動作シーケンス（モータの駆動パターン）は、例えば、ＲＯＭ１５１ｂに格納されており、ＣＰＵ１５１ａは、ＲＯＭ１５１ｂに格納された動作シーケンスに基づいて、パルス列としての駆動パルスを出力する。

指令生成器５００は、ＣＰＵ１５１ａから出力される駆動パルスに基づいて、回転子４０２の目標位相を表す指令位相θ＿ｒｅｆを生成して出力する。なお、指令生成器５００の構成については後述する。

減算器１０１は、モータ５０９の回転子４０２の回転位相θと指令位相θ＿ｒｅｆとの偏差を演算して出力する。

位相制御器５０２は、偏差Δθを周期Ｔ（例えば、２００μｓ）で取得する。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から出力される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から出力される偏差が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、これに限定されるものではない。例えば、位相制御器５０２は、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、電流検出器５０７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。また、モータ５０９のＢ相の巻線に流れる駆動電流は、電流検出器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。なお、電流検出器５０７、５０８が電流を検出する周期（所定周期）は、例えば、位相制御器５０２が偏差Δθを取得する周期Ｔ以下の周期（例えば、２５μｓ）である。

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、図３に示す電流ベクトルの位相θｅを用いて次式によって表される。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とに入力される。

座標変換器５１１は、静止座標系における電流値ｉα及びｉβを、次式によって、回転座標系におけるｑ軸電流の電流値ｉｑ及びｄ軸電流の電流値ｉｄに変換する。
ｉｄ＝ ｃｏｓθ＊ｉα＋ｓｉｎθ＊ｉβ （３）
ｉｑ＝−ｓｉｎθ＊ｉα＋ｃｏｓθ＊ｉβ （４）

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、減算器１０２から出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、減算器１０２から出力される偏差が０になるように駆動電圧Ｖｑを生成して座標逆変換器５０５に出力する。

また、電流制御器５０３は、ＰＩＤ制御に基づいて、減算器１０３から出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、減算器１０３から出力される偏差が０になるように駆動電圧Ｖｄを生成して座標逆変換器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、これに限定されるものではない。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、逆変換された駆動電圧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する。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供給手段として機能する。なお、本実施形態においては、ＰＷＭインバータはフルブリッジ回路を有しているが、ＰＷＭインバータはハーフブリッジ回路等であっても良い。

次に、回転位相θを決定する構成について説明する。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。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、メモリ５１３ａ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、減算器１０１、座標逆変換器５０５及び座標変換器５１１に入力される。

モータ制御装置１５７は、ベクトル制御を行う場合は、上述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。

＜定電流制御＞
次に、本実施形態における定電流制御について説明する。

定電流制御においては、予め決められた電流がモータの巻線に供給されることによって、巻線に流れる駆動電流が制御される。具体的には、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、予め決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決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。

図４において、指令生成器５００は、ＣＰＵ１５１ａから出力された駆動パルスに基づいて、定電流制御器５１７に指令位相θ＿ｒｅｆを出力する。定電流制御器５１７は、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を生成して出力する。なお、本実施形態においては、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。

モータ５０９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。

減算器１０２には、Ａ／Ｄ変換器５１０から出力された電流値ｉαと定電流制御器５１７から出力された電流指令値ｉα＿ｒｅｆとが入力される。減算器１０２は、電流指令値ｉα＿ｒｅｆと電流値ｉα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５１７から出力された電流指令値ｉβ＿ｒｅｆとが入力される。減算器１０３は、電流指令値ｉβ＿ｒｅｆと電流値ｉβ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５０９の各相の巻線に駆動電流を供給してモータ５０９を駆動させる。

このように、本実施形態における定電流制御では、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、巻線に供給する駆動電流が回転子の回転状況に応じて調整されない。したがって、定電流制御では、モータが脱調状態にならないように、回転子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。

＜指令生成器＞
図５は、本実施形態における指令生成器５００の構成を示すブロック図である。図５に示すように、指令生成器５００は、指令速度の代わりとなる回転速度ω＿ｒｅｆ´を生成する速度決定手段としての速度生成器５００ａ及びＣＰＵ１５１ａから出力された駆動パルスに基づいて指令位相θ＿ｒｅｆを生成する指令値生成器５００ｂを有する。

速度生成器５００ａは、連続する駆動パルスの立ち下がりエッジの時間間隔に基づいて回転速度ω＿ｒｅｆ´を生成して出力する。即ち、回転速度ω＿ｒｅｆ´は、駆動パルスの周期に対応する周期で変化する。

指令値生成器５００ｂは、ＣＰＵ１５１ａから出力される駆動パルスに基づいて、以下の式（１０）のようにして指令位相θ＿ｒｅｆを生成して出力する。
θ＿ｒｅｆ＝θｉｎｉ＋θｓｔｅｐ＊ｎ （１０）

なお、θｉｎｉはモータの駆動が開始されるときの回転子の位相（初期位相）である。また、θｓｔｅｐは、駆動パルス１個当たりのθ＿ｒｅｆの増加量（変化量）である。また、ｎは指令値生成器５００ｂに入力されるパルスの個数である。

｛マイクロステップ駆動方式｝
本実施形態では、定電流制御において、マイクロステップ駆動方式が用いられる。なお、定電流制御において用いられる駆動方式は、マイクロステップ駆動方式に限定されるわけではなく、例えば、フルステップ駆動方式等の駆動方式であってもよい。

図６は、マイクロステップ駆動方式を行う方法の例を示す図である。図６には、ＣＰＵ１５１ａから出力される駆動パルス、指令値生成器５００ｂによって生成される指令位相θ＿ｒｅｆ、Ａ相及びＢ相の巻線に流れる電流が示されている。

以下に、図５及び図６を用いて、本実施形態におけるマイクロステップ駆動を行う方法について説明する。なお、図６に示す駆動パルス及び指令位相は、回転子が一定速度で回転している状態を示す。

マイクロステップ駆動方式における指令位相θ＿ｒｅｆの進み量は、フルステップ駆動方式における指令位相θ＿ｒｅｆの進み量である９０°が１／Ｎ（Ｎは正の整数）に分割された量（９０°／Ｎ）である。この結果、電流波形は図６に示すように正弦波状に滑らかに変化し、その結果、回転子の回転位相θをより細かく制御することができる。

マイクロステップ駆動が行われる場合、指令値生成器５００ｂは、ＣＰＵ１５１ａから出力された駆動パルスに基づいて、以下の式（１１）にようにして指令位相θ＿ｒｅｆを生成して出力する。
θ＿ｒｅｆ＝４５°＋９０／Ｎ°＊ｎ （１１）

このように、指令値生成器５００ｂは、駆動パルスが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から出力される駆動パルスの個数は、指令位相に対応する。なお、ＣＰＵ１５１ａから出力される駆動パルスの周期（周波数）は、モータ５０９の目標速度（指令速度）に対応する。

＜プレレジローラの駆動＞
図７は、記録媒体の先端側の辺の斜行を補正する構成を説明する図である。

記録媒体Ｐの斜行補正は、レジローラ３０８及びプレレジローラ３２７によって行われる。具体的には、モータ制御装置１５７がモータ５０９の駆動を制御することによってモータ５０９が回転し、モータ５０９が回転することによってプレレジローラ３２７が回転する。プレレジローラ３２７が回転することによって記録媒体Ｐは搬送方向へと搬送され、記録媒体Ｐの先端が停止状態のレジローラ３０８のニップ部に当接する。その後、モータ制御装置１５７は、更にモータ５０９を回転させることによってプレレジローラ３２７を回転させる。この結果、記録媒体Ｐが更に搬送方向へと搬送され、記録媒体Ｐが撓む。

なお、前述の過程においては、ＣＰＵ１５１ａは、シートセンサ３２８が記録媒体Ｐの先端を検知してから所定数ｍの駆動パルスに対応する量だけプレレジローラ３２７を回転させるようにモータ制御装置１５７を制御する。即ち、ＣＰＵ１５１ａは、シートセンサ３２８が記録媒体Ｐの先端を検知すると、所定数ｍの駆動パルスをモータ制御装置１５７に出力する。所定数ｍは、シートセンサ３２８が記録媒体の先端を検知してから当該所定数ｍの駆動パルスに対応する量だけプレレジローラ３２７が回転した後における記録媒体Ｐの撓み量が記録媒体Ｐの斜行補正が適切に行われるために必要な撓み量となるような数に設定されている。なお、記録媒体Ｐの斜行補正が適切に行われるために必要な撓み量に対応する駆動パルスの数は、予め実験等で求められている。

なお、プレレジローラ３２７の回転を停止させる方法は、例えば、以下のような方法である。具体的には、ＣＰＵ１５１ａはモータ制御装置１５７に指令位相θ＿ｒｅｆとして、前回出力した指令位相と同じ指令位相を出力する。以降、ＣＰＵ１５１ａはモータ制御装置１５７に同じ指令位相を出力し続ける。この結果、モータ制御装置１５７は回転子４０２の位相を固定することができる。即ち、ＣＰＵ１５１ａはプレレジローラ３２７の回転を停止させることが出来る。また、ＣＰＵ１５１ａがモータ制御装置１５７にｅｎａｂｌｅ信号‘Ｌ’を出力し、モータ制御装置１５７がプレレジローラ３２７を駆動するモータ５０９を停止させることによってプレレジローラ３２７の回転を停止させる構成であっても良い。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。

前述のように、記録媒体Ｐの先端をシートセンサ３２８が検知してから所定数ｍの駆動パルスに対応する量だけプレレジローラ３２７が回転することによって記録媒体Ｐが撓む。この結果、記録媒体Ｐに弾性力が働き、記録媒体Ｐの先端がレジストレーションローラのニップ部に沿って当接する。この結果、記録媒体Ｐの斜行が補正される。

＜ベクトル制御と定電流制御との切り替え＞
｛定電流制御からベクトル制御への切り替え｝
次に、定電流制御からベクトル制御への切り替え方法について説明する。図４に示すように、本実施形態におけるモータ制御装置１５７は、定電流制御とベクトル制御とを切り替える構成を有する。具体的には、モータ制御装置１５７は、制御切替器５１５、切替スイッチ５１６ａ、５１６ｂを有する。なお、定電流制御が行われている期間中、ベクトル制御を行う回路は稼働していてもよいし、停止していてもよい。また、ベクトル制御が行われている期間中、定電流制御を行う回路は稼働していても良いし、停止していてもよい。

図５に示すように、制御切替器５１５には、速度生成器５００ａから出力された回転速度ω＿ｒｅｆ´が入力される。制御切替器５１５は、回転速度ω＿ｒｅｆ´と所定値としての閾値ωｔｈとを比較し、比較結果に基づいて、モータの制御方法を定電流制御からベクトル制御に切り替える。

図８は、モータの制御方法の切り替えを説明する図である。なお、本実施形態における閾値ωｔｈは、回転位相θが精度よく決定される回転速度のうち最も小さい回転速度に設定されるが、この限りではない。例えば、閾値ωｔｈは、回転位相θが精度よく決定される回転速度のうち最も小さい回転速度以上の値に設定されてもよい。また、閾値ωｔｈは、例えば、制御切替器５１５に設けられたメモリ５１５ａに予め記憶されている。

図８に示すように、制御切替器５１５は、定電流制御が行われる場合は切替信号を‘Ｈ’にし、ベクトル制御が行われる場合は、切替信号を‘Ｌ’にする。制御切替器５１５から出力された切替信号は、図４に示すように、各切替スイッチに入力される。なお、制御切替器５１５は、例えば、回転速度ω＿ｒｅｆ´が入力される周期と同じ周期で切替信号を出力している。

定電流制御器５１７による制御中において、回転速度ω＿ｒｅｆ´が閾値ωｔｈより小さい（ω＿ｒｅｆ´＜ωｔｈ）場合は、制御切替器５１５は、モータ５０９を制御する制御器を切り替えない。即ち、制御切替器５１５は、モータ５０９が定電流制御器５１７によって制御される状態を維持するように、切替信号‘Ｈ’を出力する。その結果、切替スイッチ５１６ａ、５１６ｂ及び５１６ｃの状態が維持され、定電流制御器５１７による定電流制御が続行される。

また、定電流制御器５１７による制御中において、回転速度ω＿ｒｅｆ´が閾値ωｔｈ以上（ω＿ｒｅｆ´≧ωｔｈ）になると、制御切替器５１５は、モータ５０９を制御する制御器を切り替える。即ち、制御切替器５１５は、モータ５０９を制御する制御器を定電流制御器５１７からベクトル制御器５１８に切り替えるように、切替信号を‘Ｈ’から‘Ｌ’に切り替えて出力する。その結果、切替信号に応じて切替スイッチ５１６ａ、５１６ｂ及び５１６ｃの状態が切り替わり、ベクトル制御器５１８によるベクトル制御が行われる。なお、本実施形態では、制御切替器５１５は、切替信号を‘Ｈ’から‘Ｌ’に切り替えて出力した後は、回転速度ω＿ｒｅｆと閾値ωｔｈとの比較を行わない。

｛ベクトル制御から定電流制御への切り替え｝
次に、ベクトル制御から定電流制御への切り替え方法について説明する。本実施形態では、以下の構成が適用されることによってモータが高精度に制御される。

図８に示すように、シートセンサ３２８が記録媒体の先端を検知すると（時刻ｔｓ）、ＣＰＵ１５１ａは、シートセンサ３２８が記録媒体Ｐの先端を検知してから所定数ｍの駆動パルスに対応する量だけプレレジローラ３２７を回転させた後に停止するようにモータ制御装置１５７を制御する。即ち、ＣＰＵ１５１ａは、シートセンサ３２８が記録媒体Ｐの先端を検知すると、所定数ｍの駆動パルスをモータ制御装置１５７に出力する。

図４に示すように、シートセンサ３２８の検知結果は、制御切替器５１５にも出力される。制御切替器５１５は、シートセンサ３２８が記録媒体の先端を検出したことを示す信号がシートセンサ３２８から出力されると、切替信号を‘Ｌ’から‘Ｈ’に切り替えて出力する。具体的には、制御切替器５１５は、シートセンサ３２８が記録媒体の先端を検出したことを示す信号がシートセンサ３２８から出力されてから所定時間Ｔが経過すると、切替信号を‘Ｌ’から‘Ｈ’に切り替えて出力する。その結果、切替信号に応じて切替スイッチ５１６ａ、５１６ｂ及び５１６ｃの状態が切り替わり、定電流制御器５１７による定電流制御が行われる。なお、所定時間Ｔは、時刻ｔｓから回転速度ω＿ｒｅｆ´が減少するまでの時間よりも短い時間に予め設定されている。

図９は、モータ制御装置１５７によるモータの制御方法を示すフローチャートである。以下に、図９を用いて、本実施形態におけるモータ５０９の制御について説明する。このフローチャートの処理は、ＣＰＵ１５１ａからの指示を受けたモータ制御装置１５７によって実行される。

まず、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の制御を行う。

次に、Ｓ１００１において、制御切替器５１５は、モータ５０９の駆動が定電流制御器５１７によって制御される状態になるように切替信号‘Ｈ’を出力する。その結果、定電流制御器５１７による定電流制御が行われる。

その後、Ｓ１００２において、ＣＰＵ１５１ａからモータ制御装置１５７にｅｎａｂｌｅ信号‘Ｌ’が出力された場合は、モータ制御装置１５７はモータ５０９の駆動を終了する。

また、Ｓ１００２おいて、ＣＰＵ１５１ａからモータ制御装置１５７にｅｎａｂｌｅ信号‘Ｈ’が出力されている場合は、モータ制御装置１５７は処理をＳ１００３に進める。

次に、Ｓ１００３において、回転速度ω＿ｒｅｆ´が閾値ωｔｈ未満である場合は、処理は再びＳ１００１に戻る。即ち、定電流制御器５１７による定電流制御が維持される。

また、Ｓ１００３において、回転速度ω＿ｒｅｆ´が閾値ωｔｈ以上である場合は、Ｓ１００４において、制御切替器５１５は、切替信号を‘Ｈ’から‘Ｌ’に切り替えて出力する。この結果、ベクトル制御器５１８によるベクトル制御が行われる。

Ｓ１００５において、シートセンサ３２８が記録媒体の先端を検知すると、処理はＳ１００６に進む。なお、シートセンサ３２８が記録媒体の先端を検知すると、ＣＰＵ１５１ａは、所定数ｍの駆動パルスを出力した後にモータ５０９の駆動を停止させるように、モータ制御装置１５７を制御する。

Ｓ１００６において、シートセンサ３２８が記録媒体の先端を検知してから所定時間Ｔが経過すると、Ｓ１００７において、制御切替器５１５は、回転速度ω＿ｒｅｆ´が閾値ωｔｈ未満でなくても、切替信号を‘Ｌ’から‘Ｈ’に切り替えて出力する。この結果、定電流制御器５１７による定電流制御が行われる。なお、回転速度ω＿ｒｅｆ´が閾値ωｔｈ未満でない状態で切替信号が‘Ｌ’から‘Ｈ’に切り替わる場合、回転速度ω＿ｒｅｆ´と閾値ωｔｈとの比較が継続されていると、回転速度ω＿ｒｅｆ´が閾値ωｔｈ以上であることに起因して切替信号が‘Ｈ’から‘Ｌ’に切り替わってしまう。即ち、モータの制御方法が定電流制御からベクトル制御に切り替わった直後にモータの制御方法が定電流制御からベクトル制御に切り替わってしまう。そこで、本実施形態では、制御切替器５１５は、切替信号を‘Ｌ’から‘Ｈ’に切り替えて出力した後は、回転速度ω＿ｒｅｆ´と閾値ωｔｈとの比較を行わない。

その後、モータ制御装置１５７は、ＣＰＵ１５１ａから出力される指令に応じてモータ５０９の駆動を停止する。なお、ベクトル制御中であっても、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はモータの制御を中止する。

以上のように、本実施形態では、シートセンサ３２８が記録媒体の先端を検知すると、ＣＰＵ１５１ａは、所定数ｍの駆動パルスに対応する量だけモータ５０９を駆動させるとモータ５０９の駆動を停止するようにモータ制御装置１５７を制御する。また、制御切替器５１５は、ベクトル制御が実行されている状態においてシートセンサ３２８が記録媒体の先端を検知すると、当該検知から所定時間Ｔが経過した後にモータの制御をベクトル制御から定電流制御に切り替える。なお、所定時間Ｔは、時刻ｔｓから回転速度ω＿ｒｅｆ´が減少するまでの時間よりも短い時間に予め設定されている。即ち、本実施形態では、モータ５０９の減速中ではなく所定速度（一定速度）でモータ５０９が駆動されている状態において、モータの制御がベクトル制御から定電流制御に切り替わる。この結果、回転子が停止した時の回転位相が、停止するべき位相よりも進んだ位相になってしまうことを抑制することができる。即ち、モータの制御を高精度に行うことができる。

なお、本実施形態では、シートセンサ３２８が記録媒体の先端を検知してから所定時間Ｔ後にモータの制御がベクトル制御から定電流制御に切り替えられたが、この限りではない。例えば、シートセンサ３２８が記録媒体の先端を検知したらモータの制御がベクトル制御から定電流制御に切り替えられる構成でもよい。

また、本実施形態では、所定時間Ｔは、時刻ｔｓから回転速度ω＿ｒｅｆ´が減少するまで（減速動作が開始されるまで）の時間よりも短い時間に設定されたが、この限りではない。例えば、所定時間Ｔは、時刻ｔｓから当該所定時間Ｔが経過したときの指令位相θ＿ｒｅｆと回転位相θとの偏差が電気角１周に対応する値よりも小さい値であるような時間に設定されてもよい。即ち、回転子が減速制御されている期間における指令位相θ＿ｒｅｆと回転位相θとの偏差が電気角１周に対応する値以上になる前の所定タイミングで、モータの制御がベクトル制御から定電流制御に切り替えられる構成であってもよい。この結果、回転子が停止した時の回転位相が、停止するべき位相よりも進んだ位相になってしまうことを抑制することができる。即ち、モータの制御を高精度に行うことができる。

また、シートセンサ３２８の検知結果に基づいてモータの制御をベクトル制御から定電流制御に切り替える構成でなくてもよい。例えば、モータの駆動が開始されてから所定時間Ｔ２後にモータの制御がベクトル制御から定電流制御に切り替えられる構成でもよい。なお、所定時間Ｔ２は、モータの駆動が開始されてから回転速度ω＿ｒｅｆ´が減少するまでの時間よりも短い時間且つモータの駆動が開始されてからモータの制御が定電流制御からベクトル制御に切り替えられるまでの時間よりも長い時間に予め設定される。

また、例えば、駆動パルスがＣＰＵ１５１ａから所定数Ｍ出力されるとモータの制御がベクトル制御から定電流制御に切り替えられる構成でもよい。なお、所定数Ｍは、駆動パルスの出力開始から回転速度ω＿ｒｅｆ´が減少するまでの時間に対応する駆動パルスの数よりも小さい値に設定される。更に、所定数Ｍは、駆動パルスの出力開始からモータの制御が定電流制御からベクトル制御に切り替えられるまでの時間に対応する駆動パルスの数よりも大きい値に予め設定される。

また、例えば、モータの制御をベクトル制御から定電流制御に切り替える指令をＣＰＵ１５１ａが制御切替器５１５に対して出力し、制御切替器５１５は当該指令に応じてモータの制御をベクトル制御から定電流制御に切り替える構成でもよい。

また、本実施形態における説明では、図８に示すように、モータを加速させて一定速度で駆動した後に、モータを減速させて停止させる動作シーケンスが用いられたが、この限りではない。例えば、図１０に示すように、モータを加速させて第１速度で駆動した後に、モータを減速させて第１速度よりも小さい第２速度で駆動し、その後、再びモータを加速させて第１速度で駆動するような動作シーケンスにも、本実施形態は適用される。なお、図１０に示す動作シーケンスに本実施形態が適用される場合、制御切替器５１５は、例えば、回転速度ω＿ｒｅｆ´が一定速度（第２速度）になると、回転速度ω＿ｒｅｆ´と閾値ωｔｈとの比較を再開する。

本実施形態は、プレレジローラ３２７を駆動するモータ５０９だけでなく、画像形成装置１００に設けられた負荷を駆動するモータに適用される。

また、本実施形態においては、連続する駆動パルスの立ち下がりエッジの時間間隔に基づいて速度生成器５００ａが回転速度ω＿ｒｅｆ´を生成したがこの限りではない。例えば、ＣＰＵ１５１ａが回転速度ω＿ｒｅｆ´を生成し、当該回転速度ω＿ｒｅｆ´を制御切替器５１５に所定の周期で出力する構成でもよい。

本実施形態において、ベクトル制御器５１８を用いてモータ５０９の駆動を制御する回路は本発明における第１の制御回路に相当する。更に、本実施形態において、定電流制御器５１７を用いてモータ５０９の駆動を制御する回路は本発明における第２の制御回路に相当する。

また、本実施形態においては、負荷を駆動するモータとして２相のステッピングモータが用いられているが、３相以上のステッピングモータであっても本実施形態を適用することができる。

また、本実施形態においては、記録媒体の先端が当接部材としてのレジストレーションローラ３０８のニップ部に当接することによって記録媒体の斜行補正が行われたが、これに限定されるものではない。例えば、記録媒体の搬送方向に対して、レジストレーションローラ３０８よりも上流側で且つシートセンサ３２８よりも下流側に、又は転写位置よりも上流側で且つレジストレーションローラ３０８よりも下流側に、記録媒体の先端が当接する当接部材としてのシャッタが設けられる。そして、シャッタに記録媒体の先端が当接し、前述した方法で記録媒体の斜行補正が行われる。その後、レジストレーションローラ３０８が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搬送する際に、シャッタが退避するような構成であっても良い。

また、本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。

１５１ａ ＣＰＵ
１５７ モータ制御装置
４０２ 回転子
５００ 指令生成器
５０２ 位相制御器
５０７，５０８ 電流検出器
５０９ ステッピングモータ
５１３ 位相決定器
５１７ 定電流制御器
５１８ ベクトル制御器

Claims (20)

1. モータの回転子の目標位相を表す指令位相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を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出される前記駆動電流に基づいて、前記回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
   前記指令位相と前記位相決定手段によって決定された前記回転位相との偏差が小さくなるように、前記モータの巻線に流れる駆動電流を制御することによって前記モータを制御する第１制御モードと、予め決められた大きさの電流に基づいて前記モータを制御する第２制御モードと、を備える制御手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、前記第１制御モードを用いて前記回転子を所定速度で回転させている状態において前記モータを制御する制御モードを前記第１制御モードから前記第２制御モードに切り替えた後に、前記回転子を減速させることを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記モータ制御装置は、前記モータの駆動が開始された後の第２の所定タイミングから前記モータの駆動が停止されるまでの期間に予め決められた数のパルスを生成する生成手段を有し、
   前記第１制御モードは、前記生成手段によって生成された前記パルスに基づく前記指令位相と前記位相決定手段によって決定された前記回転位相との偏差が小さくなるように、前記モータの巻線に流れる駆動電流を制御することによって前記モータを制御する制御モードであ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２制御モードが実行されている状態において前記生成手段から出力される前記パルスを含むパルス列の周波数に対応する値が所定値より小さい値から前記所定値より大きい値になると、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、
   前記所定速度に対応する前記周波数は、前記所定値よりも大きい周波数であ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. 前記制御手段は、前記制御モードが前記第１制御モードから前記第２制御モードに切り替わると、前記パルス列の周波数に対応する値と前記所定値との比較を行わないことを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
5. 前記制御手段は、前記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４のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
6. 前記所定値は、前記位相決定手段が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モータの回転子の回転位相を決定することができる回転速度に設定されることを特徴とする請求項３を引用する請求項４又は５に記載のモータ制御装置。
7. 前記モータはステッピングモータ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. 前記モータ制御装置は、前記生成手段から前記パルスが出力される毎に前記指令位相に所定の変化量を加算することによって前記指令位相を更新する指令生成手段を有する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. 前記第１制御モードは、前記位相決定手段によって決定された前記回転位相を基準とする回転座標系において表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分に基づいて前記駆動電流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乃至８のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
10. 前記モータ制御装置は、
    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１乃至９のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
11. モータの回転子の目標位相を表す指令位相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を検出する検出手段と、
    前記検出手段によって検出される前記駆動電流に基づいて、前記回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
    前記指令位相と前記位相決定手段によって決定された前記回転位相との偏差が小さくなるように、前記モータの巻線に流れる駆動電流を制御することによって前記モータを制御する第１制御モードと、予め決められた大きさの電流に基づいて前記モータを制御する第２制御モードと、を備える制御手段と、
    を有し、
    前記制御手段は、前記第１制御モードを実行し且つ前記回転子を減速させている期間において前記偏差が電気角１周に対応する値以上になる前の所定タイミングにおいて前記モータを制御する制御モードを前記第１制御モードから前記第２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。
12. 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、
    前記搬送ローラを駆動するモータの駆動を制御する請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
    前記シートが搬送される搬送方向において前記搬送ローラよりも下流側に設けられ、前記シートを検出するシート検出手段と、
    を有し、
    前記制御手段は、前記シート検出手段が前記シートの先端を検出すると、前記制御モードを前記第１制御モードから前記第２制御モードに切り替え、当該制御モードが前記第１制御モードから前記第２制御モードに切り替わった後に、前記回転子を減速させることを特徴とするシート搬送装置。
13. 前記第２の所定タイミングは、前記シート検出手段が前記シートを検出するタイミングであることを特徴とする請求項１２に記載のシート搬送装置。
14. 前記シート搬送装置は、
    前記搬送方向において前記搬送ローラよりも下流側に設けられ、前記搬送ローラによって搬送される前記シートの先端が当接する当接部材を有し、
    前記シート検出手段は、前記搬送方向において前記当接部材よりも上流側に設けられることを特徴とする請求項１２又は１３に記載のシート搬送装置。
15. 前記当接部材は、撓んだ状態の前記シートを前記搬送方向に搬送する第２搬送ローラであることを特徴とする請求項１４に記載のシート搬送装置。
16. 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、
    前記搬送ローラを駆動するモータの駆動を制御する請求項１１に記載のモータ制御装置と、
    前記シートが搬送される搬送方向において前記搬送ローラよりも下流側に設けられ、前記シートを検出するシート検出手段と、
    を有し、
    前記制御手段は、前記シート検出手段が前記シートの先端を検出すると、前記回転子の減速動作を開始し、前記回転子を減速させている期間において前記偏差が電気角１周に対応する値以上になる前の前記所定タイミングにおいて前記モータを制御する制御モードを前記第１制御モードから前記第２制御モードに切り替えることを特徴とするシート搬送装置。
17. 請求項１２乃至１６のいずれか一項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。
18. 請求項１７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。
19. 請求項１２乃至１６のいずれか一項に記載のシート搬送装置と、
    記録媒体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。
20. 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１１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