JP2024038807A - モータ制御装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のモータのベクトル制御を行うモータ制御装置の小型化を実現する。【解決手段】モータ制御部１５７において、ベクトル制御部５１５は、ＰＷＭインバータ５０６ａ，５０６ｂと接続されており、ＰＷＭインバータ５０６ａからモータ１４１ａの巻線に供給される駆動電流の制御と、ＰＷＭインバータ５０６ｂからモータ１４１ｂの巻線に供給される駆動電流の制御とに共用される。ＰＷＭインバータ５０６ａ，５０６ｂは、プリンタ制御部１５０から出力される制御信号（イネーブル信号５３０ａ，５３０ｂ）に従って、ＰＷＭインバータ５０６ａ，５０６ｂのうちで、駆動対象のモータ用のＰＷＭインバータが動作するように構成されている。【選択図】図６

Description

本発明は、モータの駆動制御に関するものであり、特に、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。

複写機又はプリンタ等の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等のモータ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（例えば、特許文献１）。こ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。また、ベクトル制御を実現するためには、駆動対象のモータの巻線に流れる駆動電流を検出する電流検出回路、及び検出結果を種演算に使用可能にするためのＡ／Ｄ変換器等が必要になる。

特開２００３－２８４３８９号公報

上述のベクトル制御用のモジュールは、ゲート規模が大きく、制御ＩＣに搭載されるモジュール数が少ない傾向にある。そのため、複数のモータをベクトル制御によって駆動する場合、例えば、複数の制御ＩＣに加えて、複数の電流検出回路が必要となる。これは、部品コストの増加と、制御ＩＣ及び電流検出回路を実装するための基板のサイズの増大とにつながりうる。

そこで、本発明は、複数のモータのベクトル制御を行うモータ制御装置の小型化を実現するための技術を提供することを目的としている。

本発明の一態様に係るモータ制御装置は、第１モータの巻線に駆動電流を供給することで、前記第１モータを駆動する第１駆動回路と、前記第１モータとは排他的に駆動される第２モータの巻線に駆動電流を供給することで、前記第２モータを駆動する第２駆動回路と、前記第１及び第２駆動回路と接続されており、前記第１駆動回路から前記第１モータの巻線に供給される駆動電流の制御と、前記第２駆動回路から前記第２モータの巻線に供給される駆動電流の制御とに共用される制御手段と、を備え、前記制御手段は、外部のコントローラから出力される、駆動対象のモータ用の指令位相と、前記モータの回転子の回転位相との偏差が小さくなるように、前記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、前記モータの巻線に供給される駆動電流を制御し、前記第１及び第２駆動回路は、前記外部のコントローラから出力される制御信号に従って、前記第１及び第２駆動回路のうちで、前記駆動対象のモータ用の駆動回路が動作するように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、複数のモータのベクトル制御を行うモータ制御装置の小型化を実現することが可能になる。

画像形成装置の構成例を示す断面図 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 ＰＷＭインバータの構成例を示す回路図 複数のモータを制御するモータ制御部の構成例を示すブロック図 モータ制御部に関連する信号の変化のタイミングの例を示すタイミングチャート 給紙モータの制御手順の例を示すフローチャート

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。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はない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜画像形成装置＞
図１は、本開示の実施形態における画像形成装置の構成例を示す。図１に示す画像形成装置１００は、電子写真方式で画像を形成する複写機として構成されている。画像形成装置１００は、画像読取装置（原稿読取装置）２０１、及び画像形成装置本体２０２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、カラー（マルチカラー）方式を採用しているが、モノクロ（モノカラー）方式を採用してもよい。

原稿読取装置２０１において、原稿台ガラス１０１上に置かれた原稿は、照明１０３によって照射される。原稿からの反射光は、ミラー１０４～１０６で順に反射し、光学系１０８を通じてＣＣＤ１０９に結像される。ＣＣＤ１０９は、例えば、Ｒ（レッド）、Ｂ（ブルー）及びＧ（グリーン）にそれぞれ対応する３ラインのＣＣＤラインセンサにより構成される。ミラーユニット１０７は、ミラー１０５，１０６を含む。ミラーユニット１１１は、照明１０３及びミラー１０４を含む。ミラーユニット１１１は、図１に示す矢印の方向に速度Ｖで移動するようにモータ１０２によって駆動される。ミラーユニット１０７は、速度１／２Ｖで移動するようにモータ１０２によって駆動される。ミラーユニット１０７，１１１の移動により、原稿の画像全体の読み取りが行われる。

ＣＣＤ１０９は、原稿の画像を読み取って得られた画像データを電気信号として画像処理部１１０へ出力する。画像処理部１１０は、入力された画像データに対して所定の画像処理を行い、当該画像データを画像形成装置本体２０２の画像処理部１２０へ出力する。

画像形成装置１００は、記録材に画像を形成（印刷）する画像形成部１２１を備える。記録材は、例えば、紙又はＯＨＰ等のシートである。画像形成部１２１は、それぞれ異なるトナー色に対応する４つのステーション１２２Ｙ，１２２Ｍ，１２２Ｃ，１２２Ｋを有する。画像形成部１２１は更に、中間転写ベルト１２９及び二次転写ローラ１３０を備える。ステーション１２２Ｙ，１２２Ｍ，１２２Ｃ，１２２Ｋは、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成し、形成したトナー像を中間転写ベルト１２９に転写する。なお、図１では、ステーション１２２Ｍ，１２２Ｃ，１２２Ｋが有する各部材に対する参照符号の記載を省略しているが、ステーション１２２Ｍ，１２２Ｃ，１２２Ｋはステーション１２２Ｙと同様の構成を有する。また、参照符号の末尾に付与されるＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの略称である。色を区別する必要がない場合には、参照符号からＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの文字は省略される。

ステーション１２２は、レーザユニット１２３、ポリゴンミラー１２４、感光ドラム１２５、現像器１２６、一次転写ローラ１２７、及び帯電器１２８を備える。感光ドラム１２５は、像担持体の一例であり、図１において時計回りに回転する。帯電器１２８は、感光ドラム１２５の表面を一様に帯電させる。レーザユニット１２３は、レーザ光を出力する光源（例えば半導体レーザ）を有している。レーザユニット１２３は、画像処理部１２０から出力される画像信号に基づくレーザ光を光源から出力する。レーザユニット１２３から出力され、回転駆動されるポリゴンミラー１２４の反射面で反射したレーザ光により、感光ドラム１２５の表面が走査される。このようにして、帯電した感光ドラム１２５の表面がレーザ光により露光されることで、感光ドラム１２５上に静電潜像が形成される。現像器１２６は、感光ドラム１２５上に形成された静電潜像を、トナー（現像剤）を用いて現像することで、感光ドラム１２５上にトナー像を形成する。一次転写ローラ１２７は、感光ドラム１２５上に形成されたトナー像を、中間転写ベルト１２９上に転写する。

ステーション１２２Ｙ，１２２Ｍ，１２２Ｃ，１２２Ｋにおいて各感光ドラム１２５に形成されたトナー像は、中間転写ベルト１２９上に順に重ね合わせて転写される。中間転写ベルト１２９上のトナー像は、中間転写ベルト１２９の周面が移動に従って、二次転写ローラ１３０によってシートへのトナー像の転写が行われる転写位置まで移動する。二次転写ローラ１３０は、中間転写ベルト１２９上のトナー像を、給紙カセットＡ～Ｃ及び手差しトレイ１４４から給紙及び搬送されるシートに転写する。トナー像が転写されたシートは、二次転写ローラ１３０によるトナー像の転写位置から定着器１３２へ搬送される。

定着器１３２は、加圧ローラ１３３（加圧部材）及び定着ローラ１３４（定着部材）を有する。定着ローラ１３４は、ハロゲンヒータで構成された定着ヒータ１３５を内蔵している。定着器１３２は、画像形成部１２１から搬送されてきたシートに熱及び圧力を加えることで、当該シートに転写されたトナー像を当該シートに定着させる。定着器１３２による定着処理が行われたシートは、排紙トレイ１３６へ排紙される。

画像形成装置１００は、搬送路へシートを給紙する給紙部として、給紙カセットＡ、給紙カセットＢ，給紙カセットＣ、及び手差しトレイ１４４を有する。例えば、給紙カセットＡ、給紙カセットＢ、及び給紙カセットＣからのシートの給紙は、それぞれ、モータ１４１ａ（給紙モータＡ）、モータ１４１ｂ（給紙モータＢ）、及びモータ１４１ｃ（給紙モータＣ）の駆動により行われる。手差しトレイ１４４からのシートの給紙は、モータ１４５の駆動により行われる。モータ１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ，１４５の駆動は、プリンタ制御部１５０によって制御される。

搬送路に給紙されたシートは、モータ１４２，１４３によってそれぞれ駆動される搬送ローラによって、レジローラ１４６の位置まで搬送される。レジローラ１４６にシートが突き当てられることで、当該シートの斜行が補正される。モータ１４７によってレジローラ１４６が駆動されることで、シートは、レジローラ１４６によって、二次転写ローラ１３０によるトナー像の転写位置へ搬送される。当該転写位置において、上述のように、中間転写ベルト１２９上のトナー像がシートに転写される。

なお、中間転写ベルト１２９の端部に設けられた端部センサ（図示せず）により、中間転写ベルト１２９の蛇行が検知された場合に、ステアリングローラ１４９を用いて、中間転写ベルト１２９の蛇行が所定の範囲内に収まるように制御される。ステアリングローラ１４９は、ステアリングモータ１７２によって駆動される。

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に示すプリンタ制御部１５０は、ＣＰＵ１５１ａ、ＲＯＭ１５１ｂ、及びＲＡＭ１５１ｃを備え、画像形成装置１００全体を制御する。プリンタ制御部１５０は、画像処理部１２０、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１５８、及びＡＣドライバ１５９と接続されている。プリンタ制御部１５０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。

プリンタ制御部１５０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。プリンタ制御部１５０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、プリンタ制御部１５０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、原稿読取装置２０１及び画像形成装置本体２０２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、プリンタ制御部１５０から受信した情報を表示部に表示する。

プリンタ制御部１５０（ＣＰＵ１５１ａ）は、画像処理部１２０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１２０に送信する。また、プリンタ制御部１５０は、各デバイスからの信号（センサ類１５８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、プリンタ制御部１５０によって設定された設定値に基づいて、高圧ユニット１５６（例えば、帯電器１２８、現像器１２６、一次転写ローラ１２７、及び二次転写ローラ１３０）に必要な電圧を供給する。なお、センサ類１５８には、搬送ローラによって搬送されるシート（記録材）を検出するセンサ等が含まれる。

Ａ／Ｄ変換器１５３は、定着ヒータ１３５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プリンタ制御部１５０に送信する。プリンタ制御部１５０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１５９を制御する。ＡＣドライバ１５９は、定着ヒータ１３５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１３５を制御する。なお、定着ヒータ１３５は、定着処理に用いられるヒータであり、定着器１３２に含まれる。

プリンタ制御部１５０（ＣＰＵ１５１ａ）は、モータ制御部１５７を介して、モータ２００の駆動シーケンスを制御する。モータ制御部１５７は、ＣＰＵ１５１ａから出力された指令に応じてモータ２００を制御する。モータ２００（モータ１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ等）は、例えば、ステッピングモータで構成される。モータ２００は、駆動対象となる負荷（各種ローラ等）を駆動するモータであり、例えば、図１に示される各モータ（モータ１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ，１４２，１４３，１４５，１４７，１４８等）に相当する。例えば、モータ１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ（給紙モータＡ～Ｃ）によってそれぞれ駆動される負荷は、給紙カセットＡ～Ｃからシートを給紙するための給紙ローラである。

本実施形態のモータ制御部１５７は、画像形成装置１００内の各負荷を駆動するモータに適用することができる。図２には、１個のモータ制御部１５７及び１個のモータ２００のみが示されているが、実際には、複数の負荷のそれぞれに対してモータ及びモータ制御部（モータ制御装置）が設けられうる。また、本実施形態の画像形成装置１００は、１つのモータ制御部１５７が複数のモータ１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃを制御する構成も有する。

モータ制御部１５７の外部（上位）のコントローラに相当するプリンタ制御部１５０は、駆動対象のモータ２００の回転子（ロータ）の回転位相の指令値（θ＿ｒｅｆ）（以下、「指令位相」とも称する。）を生成し、モータ制御部１５７へ出力する。例えば、位相指令値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、モータの回転速度の指令値（速度指令値ω＿ｒｅｆ）は、θ＿ｒｅｆに対応する周波数として求められる。プリンタ制御部１５０は、モータの駆動シーケンスを開始すると、生成した位相指令値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、プリンタ制御部１５０から与えられる位相指令値θ＿ｒｅｆに従って、モータ２００の位相制御及び速度制御を実行する。

＜モータのベクトル制御＞
図３は、モータ制御部１５７の構成例を示すブロック図である。図３では、モータ制御部１５７の構成例として、１つのモータ（モータ２００）の駆動制御を行うための構成例を示している。なお、後述する図６では、モータ制御部１５７の構成例として、複数のモータの駆動制御を選択的に行うための構成例を示す。

まず、図４を参照して、図３に示すモータ制御部１５７によるモータ２００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。本例のモータ２００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２００には、モータ２００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４は、モータ２００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４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２００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。

＜モータ制御部の構成（１つのモータの制御構成）＞
図３に示されるように、モータ制御部１５７は、ベクトル制御部５１５、ＰＷＭインバータ５０６、及び電流検出器５０７，５０８を備える。ベクトル制御部５１５は、位相制御器５０１、速度制御器５０２、電流制御器５０３，５０４、座標変換器５０５，５１１、Ａ／Ｄ変換器５１０、誘起電圧決定器５１２、位相決定器５１３、速度決定器５１４、及び減算器５５１～５５４を備える。モータ制御部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。

モータ制御部１５７は、外部（上位）のコントローラに相当するプリンタ制御部１５０（ＣＰＵ１５１ａ）から、モータ２００の回転子４０１の目標位相を表す指令位相θ＿ｒｅｆを示す制御信号の入力を受ける。モータ制御部１５７において、ベクトル制御部５１５は、モータ２００へ供給する駆動電流を、指令位相θ＿ｒｅｆに基づいて、モータ２００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。これにより、ベクトル制御部５１５は、駆動電圧Ｖα，Ｖβを生成し、生成した駆動電圧Ｖα，ＶβをＰＷＭインバータ５０６へ出力する。ＰＷＭインバータ５０６は、駆動電圧Ｖα，Ｖβに応じて、モータ２００へ駆動電流を供給することによって、モータ２００を駆動する。

また、モータ制御部１５７は、プリンタ制御部１５０（ＣＰＵ１５１ａ）から、ＰＷＭインバータ５０６の動作状態を制御するためのイネーブル信号５３０の入力を受ける。モータ制御部１５７では、イネーブル信号５３０に従って、ＰＷＭインバータ５０６の動作状態がオン状態（有効状態又はイネーブル状態）とオフ状態（無効状態又はディスエーブル状態）との間で切り替えられる。

ベクトル制御では、モータ２００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２００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２００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２００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。

ベクトル制御部５１５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。

ベクトル制御部５１５は、モータ２００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２００の回転子４０１の回転位相θの決定結果に基づいて、モータ２００の位相制御が行われる。

プリンタ制御部１５０のＣＰＵ１５１ａは、モータ２００の回転子４０１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をモータ制御部１５７（ベクトル制御部５１５）へ出力する。指令位相θ＿ｒｅｆは、例えば、パルス状の矩形波信号であり、１パルスがモータ２００（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。なお、回転子４０１の目標回転速度を表す指令速度ω＿ｒｅｆは、指令位相θ＿ｒｅｆに対応する周波数として求められる。減算器５５１は、モータ２００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。

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５５１から出力された偏差が小さくなるように、モータ２００の回転子４０１の目標回転速度を表す指令速度ω＿ｒｅｆ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５５１から出力された偏差が０になるように、指令速度ω＿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。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制御に基づいて指令速度ω＿ｒｅｆ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制御に基づいて指令速度ω＿ｒｅｆ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２００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２００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２００の速度制御が行われる。減算器５５２は、モータ２００の回転子４０１の回転速度ωと指令速度ω＿ｒｅｆ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５５２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、速度制御器５０２は、ＰＩＤ制御に基づいて減算器５５２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。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及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆ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及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成してもよい。なお、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は０に設定されるが、この限りではない。

電流制御器５０３，５０４を含む制御ループでは、モータ２００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２００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２００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。
ｉｄ＝ ｃｏｓθ＊ｉα＋ｓｉｎθ＊ｉβ
ｉｑ＝－ｓｉｎθ＊ｉα＋ｃｏｓθ＊ｉβ （２）

減算器５５３には、速度制御器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、速度制御器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５０４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５０４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５０４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５０３，５０４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５０３，５０４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５０３，５０４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
Ｖβ＝ｓｉｎθ＊Ｖｄ＋ｃｏｓθ＊Ｖｑ （３）

座標変換器５０５は、変換された駆動電圧Ｖα及びＶβを、ＰＷＭインバータ５０６へ出力する。ＰＷＭインバータ５０６に含まれるフルブリッジ回路（Ｈ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２００の各相の巻線に供給することによって、モータ２００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２００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２００に固有の値であり、ＲＯＭ１５１ｂ、またはモータ制御部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２００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、座標変換器５０５、５１１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２００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、本実施形態におけるベクトル制御部５１５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。

＜モータの駆動回路＞
図５は、モータ２００の駆動回路の構成例として、ＰＷＭインバータ５０６の構成例を示す回路図である。ＰＷＭインバータ５０６は、ゲートドライバ５４０と、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）で構成されたスイッチング素子であるＱ１～Ｑ４とで構成される。

ＦＥＴ Ｑ１～Ｑ４は、駆動対象のモータ２００を駆動するＨブリッジ回路（フルブリッジ回路）を構成している。即ち、Ｈブリッジ回路は、駆動対象のモータ２００の巻線（コイルＬ１）と接続されるＦＥＴ Ｑ１～Ｑ４を含み、ＦＥＴのスイッチング（ゲートのオン・オフ動作）に応じた駆動電流Ｉを当該巻線に供給することで、モータ２００を駆動する。電流検出器５０７，５０８（電流検出抵抗５２０）は、Ｈブリッジ回路とグラウンド（ＧＮＤ）との間に接続されている。なお、２相（Ａ相及びＢ相）のステッピングモータを駆動する駆動回路には、２相のそれぞれに対応するＨブリッジ回路及び電流検出器が必要になる。図５では、１相（Ａ相又はＢ相）に対応するＨブリッジ回路のみを示しているが、実際には、ＰＷＭインバータ５０６には電流検出器５０７，５０８にそれぞれ接続された２つのＨブリッジ回路が設けられる。

Ｈブリッジ回路は、モータ駆動電源（例えば２４Ｖ）と電流検出器５０７，５０８との間に直列に接続されたＦＥＴ Ｑ１及びＦＥＴ Ｑ３を含む。Ｈブリッジ回路は、更に、モータ駆動電源と電流検出器５０７，５０８との間に直列に接続され、かつ、ＦＥＴ Ｑ１及びＦＥＴ Ｑ３とは並列に接続されたＦＥＴ Ｑ２及びＦＥＴ Ｑ４とを含む。駆動対象のモータ２００のコイルＬ１は、ＦＥＴ Ｑ１とＦＥＴ Ｑ３との接続点と、ＦＥＴ Ｑ２とＦＥＴ Ｑ４との接続点とをブリッジ（橋絡）するように、これら２つの接続点の間に接続されている。本実施形態では、ＦＥＴ Ｑ１～Ｑ４としてＮチャネルＦＥＴを使用する。ＦＥＴ Ｑ１，Ｑ２のドレイン端子（ＰチャネルＦＥＴの場合はソース端子）は、モータ駆動電源と接続されている。また、ＦＥＴ Ｑ３，Ｑ４のソース端子（ＰチャネルＦＥＴの場合はドレイン端子）は、電流検出抵抗Ｒ１を介してグラウンドと接続されている。

ＰＷＭインバータ５０６では、ゲートドライバ５４０から供給されるＰＷＭ信号（ＰＷＭ＋及びＰＷＭ－）によってＦＥＴ Ｑ１～Ｑ４のそれぞれのスイッチングが行われる。ＦＥＴ Ｑ１～Ｑ４は、ゲートに与えられる駆動用のＰＷＭ信号がハイレベル（Ｈレベル）である場合にはオン状態となり、ＰＷＭ信号がローレベル（Ｌレベル）である場合にはオフ状態となる。ＦＥＴ Ｑ１，Ｑ４は、ＰＷＭ信号（ＰＷＭ＋）によって駆動される。一方、ＦＥＴ Ｑ２，Ｑ３は、ＰＷＭ＋と逆位相の関係にあるＰＷＭ信号（ＰＷＭ－）によって駆動される。このため、ＦＥＴ Ｑ１，Ｑ４がオン状態の場合にＦＥＴ Ｑ２，Ｑ３はオフ状態となり、ＦＥＴ Ｑ１，Ｑ４がオフ状態の場合にＦＥＴ Ｑ２，Ｑ３はオン状態となる。

図５（Ａ）は、ＰＷＭ＋信号がＨレベル、ＰＷＭ＋信号がＬレベルであることで、ＦＥＴ Ｑ１，Ｑ４がオン状態、ＦＥＴ Ｑ２，Ｑ３がオフ状態の場合の、駆動電流Ｉが流れる経路を示している。一方、図５（Ｂ）は、ＰＷＭ＋信号がＬレベル、ＰＷＭ＋信号がＨレベルであることで、ＦＥＴ Ｑ１，Ｑ４がオフ状態、ＦＥＴ Ｑ２，Ｑ３がオン状態の場合の、駆動電流Ｉが流れる経路を示している。このように、ＦＥＴ Ｑ１～Ｑ４についてのオン状態とオフ状態との間のスイッチングに依存して、モータ２００のコイルＬ１に流れる駆動電流Ｉが変化する。

ゲートドライバ５４０には、駆動電圧Ｖα又はＶβと、プリンタ制御部１５０から出力されるイネーブル信号５３０とが入力される。なお、Ａ相に対応するゲートドライバ５４０には、Ａ相に対応する駆動電圧Ｖαが入力され、Ｂ相に対応するゲートドライバ５４０には、Ｂ相に対応する駆動電圧Ｖβが入力される。また、モータ制御部１５７は、プリンタ制御部１５０から出力されるイネーブル信号５３０が、ベクトル制御部５１５に入力されるように構成されてもよい。この場合、ベクトル制御部５１５は、例えば、入力されたイネーブル信号５３０に対してバッファ等により波形整形処理を行い、処理後のイネーブル信号５３０をＰＷＭインバータへ出力するように構成されてもよい。

プリンタ制御部１５０からイネーブル信号５３０が出力されている状態（出力状態）において、ゲートドライバ５４０の動作状態はオン状態となる。一方、プリンタ制御部１５０からイネーブル信号５３０が出力されていない状態（非出力状態）において、ゲートドライバ５４０の動作状態はオフ状態となる。

ゲートドライバ５４０は、オン状態において、駆動電圧Ｖα又はＶβに基づいて、ＦＥＴ Ｑ１～Ｑ４へ供給するＰＷＭ信号（ＰＷＭ＋及びＰＷＭ－）を制御する。これにより、ゲートドライバ５４０は、モータのコイルＬ１に流れる駆動電流Ｉを制御する。モータ２００の各相のコイルＬ１に流れる駆動電流Ｉがそれぞれ制御されることで、当該モータ２００の駆動制御が行われる。一方、ゲートドライバ５４０は、オフ状態において、モータ２００のコイルＬ１に駆動電流Ｉが流れないよう、ＦＥＴ Ｑ１～Ｑ４をハイインピーダンス状態とする。

上述のように、電流検出器５０７，５０８は、それぞれ、モータ２００のＡ相及びＢ相の巻線（コイルＬ１）に流れる駆動電流を検出するように構成される。電流検出器５０７，５０８は、ＰＷＭインバータ５０６とグラウンドとの間に接続された電流検出抵抗５２０と、電流検出抵抗５２０に印加される電圧（検出電圧）を増幅するオペアンプ５２１とで構成される。オペアンプ５２１によって増幅された電圧は、駆動電流の正負の検出値を同じ極性の電圧に調整するためのオフセット電圧が加算されて、ベクトル制御部５１５内のＡ／Ｄ変換器５１０へ出力される。

＜モータ制御部の構成（複数モータの制御構成）＞
図６は、本実施形態に係るモータ制御部１５７の構成例として、複数のモータの駆動制御を選択的に行うための構成例を示す。上述の図３に示される構成は、１つのベクトル制御部５１５及び１セットの（Ａ相及びＢ相に対応する）電流検出器５０７，５０８により、１つのモータ（ステッピングモータ）の駆動制御を行うものである。これに対し、図６に示される構成は、１つのベクトル制御部５１５及び１セットの（Ａ相及びＢ相に対応する）電流検出器５０７，５０８により、複数のモータ（ステッピングモータ）の駆動制御を行うものである。

図６に示される構成を有するモータ制御部１５７による駆動制御の対象となる複数のモータは、画像形成装置１００において排他的に駆動されるモータである。本例では、そのような複数のモータとして、給紙カセットＡ～Ｃからのシートの給紙に用いられるモータ１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃの駆動制御を行うモータ制御部１５７の構成例について説明する。なお、モータ制御部１５７は、手差しトレイ１４４からのシートの給紙に用いられるモータ１４５の駆動制御も行う（即ち、モータ１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ，１４５の駆動制御を排他的に行う）ように構成されてもよい。

図６に示されるように、本構成例のモータ制御部１５７は、ベクトル制御部５１５及び電流検出器５０７，５０８に加えて、モータ１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃにそれぞれ対応するＰＷＭインバータ５０６ａ，５０６ｂ，５０６ｃを備える。ベクトル制御部５１５の（駆動電圧Ｖα，Ｖβを出力する）出力端子は、ＰＷＭインバータ５０６ａ，５０６ｂ，５０６ｃと並列に接続される。ＰＷＭインバータ５０６ａ，５０６ｂ，５０６ｃのモータ側の出力端子は、それぞれ、モータ１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ（の巻線）と接続される。ＰＷＭインバータ５０６ａ，５０６ｂ，５０６ｃのグラウンド側の出力端子は、連結されて、電流検出器５０７，５０８の電流検出抵抗５２０と接続される。

また、ＰＷＭインバータ５０６ａ，５０６ｂ，５０６ｃには、それぞれ、プリンタ制御部１５０が出力するイネーブル信号５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃが、制御信号として入力される。ＰＷＭインバータ５０６ａ，５０６ｂ，５０６ｃは、プリンタ制御部１５０から出力されるイネーブル信号に従って、ＰＷＭインバータ５０６ａ，５０６ｂ，５０６ｃのうちで、駆動対象のモータ用のＰＷＭインバータが動作するように構成されている。イネーブル信号５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃは、それぞれ、ＰＷＭインバータ５０６ａ，５０６ｂ，５０６ｃの動作状態をオン状態（有効状態又はイネーブル状態）とオフ状態（無効状態又はディスエーブル状態）との間で切り替えるために使用される。

プリンタ制御部１５０は、モータ１４１ａを駆動する場合、ＰＷＭインバータ５０６ａに対するイネーブル信号５３０ａのみを出力し、ＰＷＭインバータ５０６ｂ，５０６ｃに対するイネーブル信号５３０ａを出力しない。これにより、ＰＷＭインバータ５０６ａのみがオン状態となって動作し（即ち、モータ１４１ａが駆動され）、ＰＷＭインバータ５０６ｂ，５０７ｃはオフ状態となって動作しない（モータ１４１ｂ，１４１ｃは駆動されない）。このように、プリンタ制御部１５０（外部のコントローラ）から出力されるイネーブル信号５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃ（制御信号）によって、駆動対象のモータ用のＰＷＭインバータ（駆動回路）の動作が有効にされる。一方、それ以外のモータ用のＰＷＭインバータ（駆動回路）の動作が無効にされる。プリンタ制御部１５０は更に、モータ１４１ａに対応する指令位相θ＿ｒｅｆを、モータ制御部１５７へ出力する。

上記の状態において、ベクトル制御部５１５は、プリンタ制御部１５０から入力された、モータ１４１ａに対応する指令位相θ＿ｒｅｆに基づくベクトル制御を行うことで、駆動電圧Ｖα，Ｖβを出力する。駆動電圧Ｖα，Ｖβは、ＰＷＭインバータ５０６ａ，５０６ｂ，５０６ｃへ入力される。ただし、オン状態のＰＷＭインバータ５０６ａのみが、入力された駆動電圧Ｖα，Ｖβに基づいて動作してモータ１４１ａを駆動する。

また、電流検出器５０７，５０８には、モータ１４１ａのＡ相及びＢ相の巻線（コイルＬ１）にそれぞれ流れる駆動電流のみが入力されて検出される。電流検出器５０７，５０８によって検出された駆動電流は、上述のように、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て、ベクトル制御部５１５によるベクトル制御に使用される。

同様に、プリンタ制御部１５０は、モータ１４１ｂを駆動する場合、ＰＷＭインバータ５０６ｂに対するイネーブル信号５３０ｂのみを出力し、モータ１４１ｂに対応する指令位相θ＿ｒｅｆを、モータ制御部１５７へ出力する。また、プリンタ制御部１５０は、モータ１４１ｃを駆動する場合、ＰＷＭインバータ５０６ｂに対するイネーブル信号５３０ｃのみを出力し、モータ１４１ｃに対応する指令位相θ＿ｒｅｆを、モータ制御部１５７へ出力する。

このようにして、モータ制御部１５７は、プリンタ制御部１５０から出力される制御信号（イネーブル信号５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃ及び指令位相θ＿ｒｅｆ）に基づいて、モータ１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃを排他的に駆動する。

＜給紙モータの制御例＞
図７は、給紙カセットＡ～Ｃを使用する印刷ジョブ（混載ジョブ）が実行される場合の、モータ制御部１５７に関連する信号の変化のタイミングの例を示すタイミングチャートである。本例では、図６を参照して上述したように、モータ制御部１５７が、複数のモータとして、モータ１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ（給紙モータＡ～Ｃ）の駆動制御を行う。また、給紙カセットＡ～Ｃにはそれぞれ異なる種類のシートが格納されており、印刷ジョブにおいて、給紙カセットＡ、Ｃ及びＢの順に（即ち、モータ１４１ａ，１４１ｃ，１４１ｂの順に）、シートの給紙に使用されるものとする。

図７には、ベクトル制御部５１５から出力される駆動電圧Ｖα，Ｖβと、ＰＷＭインバータ５０６ａ，５０６ｂ，５０６ｃへそれぞれ供給されるイネーブル信号５３０ａ，５３０ｂ，５３０ｃと、ＰＷＭインバータ５０６ａ，５０６ｂ，５０６ｃのそれぞれの出力信号と、電流検出器５０７，５０８の出力信号（電流検出値）とが示されている。

プリンタ制御部１５０は、印刷ジョブの実行を開始し、まず、給紙カセットＡからシートを給紙させる。具体的には、図７に示されるように、プリンタ制御部１５０は、給紙カセットＡからのシートの給紙用のモータ１４１ａに対応する制御信号として、イネーブル信号５３０ａ及び指令位相θ＿ｒｅｆをモータ制御部１５７へ出力する。ベクトル制御部５１５は、入力された指令位相θ＿ｒｅｆに基づいて、上述のベクトル制御を行うことで、駆動電圧Ｖα，Ｖβを出力する。イネーブル信号５３０ａの入力によりオン状態になったＰＷＭインバータ５０６ａは、駆動電圧Ｖα，Ｖβに応じて、モータ１４１ａへ駆動電流を供給することによって、モータ１４１ａを駆動する。また、電流検出器５０７，５０８は、モータ１４１ａの巻線に流れる駆動電流を検出し、電流検出値をベクトル制御部５１５内のＡ／Ｄ変換器５１０へ出力する。電流検出値は、上述のように、ベクトル制御に用いられる。その後、プリンタ制御部１５０は、モータ１４１ａを停止させる際には、モータ１４１ａに対応する指令位相θ＿ｒｅｆの出力を停止する。更に、プリンタ制御部１５０は、イネーブル信号５３０ａの出力を停止する（イネーブル信号５３０ａをオフにする）ことで、ＰＷＭインバータ５０６ａをオフ状態にする。

図７に示されるように、プリンタ制御部１５０は、次に給紙カセットＣからシートを給紙させる。そのために、プリンタ制御部１５０は、給紙カセットＣからのシートの給紙用のモータ１４１ｃに対応する制御信号として、イネーブル信号５３０ｃ及び指令位相θ＿ｒｅｆをモータ制御部１５７へ出力する。これにより、給紙カセットＡからシートを給紙させる場合と同様に、モータ制御部１５７によってモータ１４１ｃへ供給される駆動電流が制御される。

また、プリンタ制御部１５０は、次に給紙カセットＢからシートを給紙させる。そのために、プリンタ制御部１５０は、給紙カセットＢからのシートの給紙用のモータ１４１ｂに対応する制御信号として、イネーブル信号５３０ｂ及び指令位相θ＿ｒｅｆをモータ制御部１５７へ出力する。これにより、給紙カセットＡからシートを給紙させる場合と同様に、モータ制御部１５７によってモータ１４１ｂへ供給される駆動電流が制御される。

＜処理手順＞
図８は、本実施形態に係る画像形成装置１００においてプリンタ制御部１５０（ＣＰＵ１５１ａ）によって実行される給紙モータの制御手順の例を示すフローチャートである。図８の各ステップの処理は、ＲＯＭ１５１ｂに格納された制御プログラムをＣＰＵ１５１ａが読み出して実行することにより、画像形成装置１００において実現されてもよい。なお、本例では、モータ制御部１５７は、給紙カセットＡ～Ｃ及び手差しトレイ１４４にそれぞれ対応するモータ１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ，１４５の駆動制御を排他的に行うように構成されている。

画像形成装置１００の電源の投入後、本手順による処理を開始すると、Ｓ８０１で、プリンタ制御部１５０（ＣＰＵ１５１ａ）は、ウォームアップ動作を行い、スタンバイ状態において印刷ジョブを受け付けるまで待機する。プリンタ制御部１５０は、実行対象の印刷ジョブを受け付けると、Ｓ８０２で、当該印刷ジョブにおいて使用する給紙部（給紙カセットＡ～Ｃ及び手差しトレイ１４４）を決定する。また、プリンタ制御部１５０は、決定した給紙部に対応する給紙モータ（モータ１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ，１４５のいずれか）を、モータ制御部１５７による制御対象として決定する。以下では、給紙カセットＡを使用することが決定され、モータ１４１ａがモータ制御部１５７による制御対象として決定された場合を例に説明する。

次にＳ８０３で、プリンタ制御部１５０は、駆動対象の給紙モータ（本例では、モータ１４１ａ）用のＰＷＭインバータ５０６（本例では、ＰＷＭインバータ５０６ａ）をオン状態にする。具体的には、プリンタ制御部１５０は、対応するイネーブル信号５３０（本例では、イネーブル信号５３０ａ）をモータ制御部１５７へ出力することで、対応するＰＷＭインバータ５０６をオン状態にする。

更にＳ８０４で、プリンタ制御部１５０は、駆動対象の給紙モータ用の指令位相θ＿ｒｅｆの、モータ制御部１５７への出力を開始する。これにより、モータ制御部１５７において、ベクトル制御による給紙モータの駆動制御が開始され、決定した給紙部（本例では、給紙カセットＡ）からのシートの給紙が開始される。

その後、Ｓ８０５で、プリンタ制御部１５０は、使用中の給紙部（本例では、給紙カセットＡ）からの給紙を終了するか否かを判定し、終了すると判定するとＳ８０６へ処理を進める。Ｓ８０６で、プリンタ制御部１５０は、駆動対象の給紙モータ（本例では、モータ１４１ａ）用の指令位相θ＿ｒｅｆの、モータ制御部１５７への出力を停止する。

更にＳ８０７で、プリンタ制御部１５０は、駆動対象の給紙モータ（本例では、モータ１４１ａ）用のＰＷＭインバータ５０６（本例では、ＰＷＭインバータ５０６ａ）をオフ状態にする。具体的には、プリンタ制御部１５０は、対応するイネーブル信号５３０（本例では、イネーブル信号５３０ａ）をオフにすることで、対応するＰＷＭインバータ５０６をオフ状態にする。これにより、モータ制御部１５７において、駆動対象の給紙モータ（本例では、モータ１４１ａ）の駆動制御が停止し、使用中のた給紙部（本例では、給紙カセットＡ）からのシートの給紙が停止する。

その後、Ｓ８０８で、プリンタ制御部１５０は、印刷ジョブの実行を終了するか否かを判定する。プリンタ制御部１５０は、印刷ジョブの実行を終了する場合には、図８の手順による処理を終了し、印刷ジョブの実行を終了しない場合には、Ｓ８０２へ処理を戻す。Ｓ８０２で、プリンタ制御部１５０は、実行中の印刷ジョブにおいて次に使用する給紙部（例えば、給紙カセットＢ）を決定する。プリンタ制御部１５０は、決定した給紙部について、Ｓ８０３～Ｓ８０７の処理を実行する。

以上説明したように、本実施形態の画像形成装置１００において、モータ制御部１５７（モータ制御装置）は、ＰＷＭインバータ５０６ａ（第１駆動回路）と、ＰＷＭインバータ５０６ｂ（第２駆動回路）と、ベクトル制御部５１５とを備える。ＰＷＭインバータ５０６ａは、モータ１４１ａ（第１モータ）の巻線に駆動電流を供給することで、当該モータを駆動する。ＰＷＭインバータ５０６ｂは、モータ１４１ａとは排他的に駆動されるモータ１４１ｂ（第２モータ）の巻線に駆動電流を供給することで、当該モータを駆動する。ベクトル制御部５１５は、ＰＷＭインバータ５０６ａ，５０６ｂと接続されており、ＰＷＭインバータ５０６ａ（第１駆動回路）からモータ１４１ａの巻線に供給される駆動電流の制御と、ＰＷＭインバータ５０６ｂ（第２駆動回路）からモータ１４１ｂの巻線に供給される駆動電流の制御とに共用される。ベクトル制御部５１５は、外部のコントローラに相当するプリンタ制御部１５０から出力される、駆動対象のモータ用の指令位相θ＿ｒｅｆと、当該モータの回転子の回転位相との偏差が小さくなるように、当該回転位相を基準とした回転座標系における、当該回転子にトルクを発生させるトルク電流成分と当該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、当該モータの巻線に供給される駆動電流を制御する。更に、ＰＷＭインバータ５０６ａ，５０６ｂは、プリンタ制御部１５０から出力される制御信号（イネーブル信号５３０ａ，５３０ｂ）に従って、ＰＷＭインバータ５０６ａ，５０６ｂ（第１及び第２ＰＷＭインバータ）のうちで、駆動対象のモータ用のＰＷＭインバータ（駆動回路）が動作するように構成されている。

また、本実施形態において、モータ制御部１５７は、ＰＷＭインバータ５０６ａ，５０６ｂ（第１及び第２駆動回路）と接続されており、モータ１４１ａ（第１モータ）の巻線に流れる駆動電流の検出と、モータ１４１ｂ（第２モータ）の巻線に流れる駆動電流の検出とに共用される電流検出器５０７，５０８を更に備える。モータ制御部１５７は、電流検出器５０７，５０８による駆動電流の検出値に基づいて、駆動対象のモータの巻線に供給される駆動電流を制御する。

このように、本実施形態によれば、複数のモータの駆動制御を行うモータ制御部１５７は、第１モータの駆動制御と第２モータの駆動制御とで、ベクトル制御部５１５を共用するように構成される。更に、モータ制御部１５７は、第１モータ巻線に流れる駆動電流の検出と、第２モータの巻線に流れる駆動電流の検出とで、電流検出器５０７，５０８を共用するように構成される。これにより、１つの制御部（ベクトル制御部）が複数のモータの駆動制御を行う場合に、ベクトル制御用の制御ＩＣ及び電流検出回路の数を最小限に抑えることが可能になり、複数のモータのベクトル制御を行うモータ制御装置の小型化を実現することが可能になる。また、ベクトル制御の実現により、モータ制御装置における省エネ及び静音化を実現可能になる。

上述の実施形態では、モータ制御部１５７による制御対象の複数のモータとして、複数の給紙モータを例に説明したが、これに限定されない。例えば、モータ制御部１５７による制御対象の複数のモータは、ステーション１２２Ｙ，１２２Ｍ，１２２Ｃ，１２２Ｋのそれぞれのトナー補給モータ、又は一次転写ローラ１２７用の離間モータ等のローラ離間用のモータであってもよい。

また、上述の実施形態では、モータ制御部１５７による制御対象のモータが、２相ステッピングモータである例について説明したが、制御対象のモータの相数及び種類はこれに限定されない。例えば、制御対象のモータは、ブラシレスＤＣモータ又はＡＣサーボモータ等であってもよい。

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。

本明細書の開示は、以下のモータ制御装置及び画像形成装置を含む。
（項目１）
第１モータの巻線に駆動電流を供給することで、前記第１モータを駆動する第１駆動回路と、
前記第１モータとは排他的に駆動される第２モータの巻線に駆動電流を供給することで、前記第２モータを駆動する第２駆動回路と、
前記第１及び第２駆動回路と接続されており、前記第１駆動回路から前記第１モータの巻線に供給される駆動電流の制御と、前記第２駆動回路から前記第２モータの巻線に供給される駆動電流の制御とに共用される制御手段と、を備え、
前記制御手段は、外部のコントローラから出力される、駆動対象のモータ用の指令位相と、前記モータの回転子の回転位相との偏差が小さくなるように、前記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、前記モータの巻線に供給される駆動電流を制御し、
前記第１及び第２駆動回路は、前記外部のコントローラから出力される制御信号に従って、前記第１及び第２駆動回路のうちで、前記駆動対象のモータ用の駆動回路が動作するように構成されている
ことを特徴とするモータ制御装置。
（項目２）
前記第１及び第２駆動回路と接続されており、前記第１モータの巻線に流れる駆動電流の検出と、前記第２モータの巻線に流れる駆動電流の検出とに共用される電流検出器を更に備え、
前記制御手段は、前記電流検出器による駆動電流の検出値に基づいて、前記駆動対象のモータの巻線に供給される駆動電流を制御する
ことを特徴とする項目１に記載のモータ制御装置。
（項目３）
前記制御手段は、前記電流検出器による駆動電流の検出値に基づいて、前記駆動対象のモータの前記回転子の前記回転位相を決定する決定手段を備える
ことを特徴とする項目２に記載のモータ制御装置。
（項目４）
前記決定手段は、
前記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、前記駆動対象のモータの前記回転子の回転に従って当該モータの第１相の巻線及び当該モータの第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、前記駆動対象のモータの前記回転子の前記回転位相を決定する位相決定手段と、を備える
ことを特徴とする項目３に記載のモータ制御装置。
（項目５）
前記外部のコントローラから出力される前記制御信号によって、前記第１及び第２駆動回路のうちで、前記駆動対象のモータ用の駆動回路の動作が有効にされ、それ以外のモータ用の駆動回路の動作が無効にされる
ことを特徴とする項目１乃至４のいずれか１項目に記載のモータ制御装置。
（項目６）
前記制御手段は、前記トルク電流成分と前記励磁電流成分とに基づいて生成した駆動電圧を、前記第１及び第２駆動回路へ出力し、
前記第１及び第２駆動回路のうち、動作が有効にされている駆動回路が、入力された駆動電圧に応じて、対応するモータの巻線に駆動電流を供給する
ことを特徴とする項目５に記載のモータ制御装置。
（項目７）
前記第１及び第２駆動回路は、それぞれ、複数のスイッチング素子を有するＨブリッジ回路と、前記Ｈブリッジ回路の各スイッチング素子のスイッチングを行うゲートドライバとを備え、
前記ゲートドライバには、前記外部のコントローラから出力される前記制御信号と、前記制御手段から出力される駆動電圧とが入力される
ことを特徴とする項目６に記載のモータ制御装置。
（項目８）
前記ゲートドライバは、前記制御信号によって動作が有効にされている状態で、前記駆動電圧に応じて、前記Ｈブリッジ回路の各スイッチング素子のスイッチングを行う
ことを特徴とする項目７に記載のモータ制御装置。
（項目９）
第１給紙部からシートを給紙するための第１モータと、
第２給紙部からシートを給紙するための第２モータと、
前記第１及び第２モータの駆動制御を行う、項目１乃至８のいずれか１項目に記載のモータ制御装置と、
前記シートに画像を形成する画像形成手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
（項目１０）
前記第１及び第２モータのうち、実行対象の印刷ジョブにおいて使用する給紙部に対応するモータを駆動対象として決定し、当該駆動対象のモータ用の指令位相と、当該モータに対応する駆動回路を動作させるための制御信号とを、前記モータ制御装置へ出力するコントローラを更に備える
ことを特徴とする項目９に記載の画像形成装置。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１００：画像形成装置、１５０：プリンタ制御部、１５７：モータ制御部、５０６ａ，５０６ｂ，５０６ｃ：ＰＷＭインバータ、５０７，５０８：電流検出器、５１５：ベクトル制御部、１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ：モータ（給紙モータ）

Claims (10)

1. 第１モータの巻線に駆動電流を供給することで、前記第１モータを駆動する第１駆動回路と、
   前記第１モータとは排他的に駆動される第２モータの巻線に駆動電流を供給することで、前記第２モータを駆動する第２駆動回路と、
   前記第１及び第２駆動回路と接続されており、前記第１駆動回路から前記第１モータの巻線に供給される駆動電流の制御と、前記第２駆動回路から前記第２モータの巻線に供給される駆動電流の制御とに共用される制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、外部のコントローラから出力される、駆動対象のモータ用の指令位相と、前記モータの回転子の回転位相との偏差が小さくなるように、前記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、前記モータの巻線に供給される駆動電流を制御し、
   前記第１及び第２駆動回路は、前記外部のコントローラから出力される制御信号に従って、前記第１及び第２駆動回路のうちで、前記駆動対象のモータ用の駆動回路が動作するように構成されている
   ことを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記第１及び第２駆動回路と接続されており、前記第１モータの巻線に流れる駆動電流の検出と、前記第２モータの巻線に流れる駆動電流の検出とに共用される電流検出器を更に備え、
   前記制御手段は、前記電流検出器による駆動電流の検出値に基づいて、前記駆動対象のモータの巻線に供給される駆動電流を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記制御手段は、前記電流検出器による駆動電流の検出値に基づいて、前記駆動対象のモータの前記回転子の前記回転位相を決定する決定手段を備える
   ことを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記決定手段は、
   前記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、前記駆動対象のモータの前記回転子の回転に従って当該モータの第１相の巻線及び当該モータの第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、前記駆動対象のモータの前記回転子の前記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３に記載のモータ制御装置。
5. 前記外部のコントローラから出力される前記制御信号によって、前記第１及び第２駆動回路のうちで、前記駆動対象のモータ用の駆動回路の動作が有効にされ、それ以外のモータ用の駆動回路の動作が無効にされる
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
6. 前記制御手段は、前記トルク電流成分と前記励磁電流成分とに基づいて生成した駆動電圧を、前記第１及び第２駆動回路へ出力し、
   前記第１及び第２駆動回路のうち、動作が有効にされている駆動回路が、入力された駆動電圧に応じて、対応するモータの巻線に駆動電流を供給する
   ことを特徴とする請求項５に記載のモータ制御装置。
7. 前記第１及び第２駆動回路は、それぞれ、複数のスイッチング素子を有するＨブリッジ回路と、前記Ｈブリッジ回路の各スイッチング素子のスイッチングを行うゲートドライバとを備え、
   前記ゲートドライバには、前記外部のコントローラから出力される前記制御信号と、前記制御手段から出力される駆動電圧とが入力される
   ことを特徴とする請求項６に記載のモータ制御装置。
8. 前記ゲートドライバは、前記制御信号によって動作が有効にされている状態で、前記駆動電圧に応じて、前記Ｈブリッジ回路の各スイッチング素子のスイッチングを行う
   ことを特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。
9. 第１給紙部からシートを給紙するための第１モータと、
   第２給紙部からシートを給紙するための第２モータと、
   前記第１及び第２モータの駆動制御を行う、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のモータ制御装置と、
   前記シートに画像を形成する画像形成手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
10. 前記第１及び第２モータのうち、実行対象の印刷ジョブにおいて使用する給紙部に対応するモータを駆動対象として決定し、当該駆動対象のモータ用の指令位相と、当該モータに対応する駆動回路を動作させるための制御信号とを、前記モータ制御装置へ出力するコントローラを更に備える
    ことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。

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