JP6720046B2 - モータ制御装置、シート搬送装置、原稿読取装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータの駆動を制御するモータ制御装置及び該モータ制御装置を用いたシート搬送装置、原稿読取装置、画像形成装置に関する。

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、例えば、回転子の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前記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。また、回転子の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前記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手法もある。

ベクトル制御を用いると、モータの巻線に供給する駆動電流を、回転子が回転するためのトルクを発生させる電流成分（ｑ軸電流）と、回転子の磁束強度に影響する電流成分（ｄ軸電流）とに分けて制御することができる。この結果、回転子にかかる負荷トルクが変化しても、負荷トルクの変化に応じてｑ軸電流を制御することによって、回転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、従来問題とされていた、回転子にかかる負荷トルクがモータの巻線に供給した駆動電流に対応した出力トルクを超えて、回転子が入力信号に同期しない制御不能な状態（脱調状態）になることを防止することができる。また、消費電力の増大や、余剰トルクに起因したモータ音の増大を抑制することができる。

モータの各相の巻線には、回転子が回転することによって誘起電圧が発生する。モータの巻線に誘起電圧が発生すると、モータの巻線に印加することができる電圧が小さくなってしまう。具体的には、例えば、モータの巻線に電圧を印加する電源の電圧が２４Ｖである場合、電源電圧（２４Ｖ）から該巻線に発生した誘起電圧を減算した電圧が巻線に印加できる電圧となる。従って、該巻線に誘起電圧が発生することによって、巻線に印加することができる電圧が２４Ｖよりも小さくなってしまう。前記誘起電圧の大きさは、回転子の回転速度が速くなればなるほど大きくなる。したがって、回転子の回転速度が速くなればなるほど、モータの巻線に印加することができる電圧は小さくなる。モータの巻線に印加することができる電圧が小さくなると、回転子に与えることができるトルク（出力可能トルク）も小さくなってしまう。この結果、回転子が高速回転する際に、回転子に最適なトルクを与えることができなくなってしまう。

特許文献１では、回転子の回転速度が所定の回転速度以上である場合に、ｄ軸電流を０より小さい値に制御することによって、回転子の磁束強度を弱める構成（弱め界磁）が述べられている。弱め界磁を行うと、巻線に発生する誘起電圧の大きさが大きくなることを抑制することができる。この結果、巻線に印加することができる電圧が小さくなることを抑制することができ、出力可能トルクが小さくなることを抑制することができる。この結果、回転子が高速回転する際に、回転子に最適なトルクを与えることができなくなることを抑制することができる。

特開２００７−１５３２７３号公報

しかしながら、回転子の回転速度が速い場合であっても、弱め界磁を行う必要が無い場合がある。例えば、回転子の回転速度が速くなって出力可能トルクが小さくなっても、回転子にかかる負荷トルクが前記出力可能トルクよりも小さい場合は、弱め界磁を行う必要が無い。このような場合、前記特許文献１において述べられている構成を適用すると、弱め界磁を行う必要が無い場合においても弱め界磁を行ってしまう。即ち、不要な電流を巻線に供給してしまう。この結果、消費電力が増大してしまう。そのため、巻線に発生する誘起電圧の大きさが大きくなることによって出力可能トルクが回転子にかかる負荷トルクよりも小さくなるような場合において弱め界磁を行う構成が求められていた。

上記課題に鑑み、本発明は、モータの制御を効率的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、
電源から供給される電力によって稼働し、モータを制御するモータ制御装置において、
前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
前記位相決定手段によって決定された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の値が目標値になるように、前記モータの巻線に流れる駆動電流を制御する制御手段であって、前記回転座標系において表される電流成分であって前記巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分である励磁電流成分の値を制御することによって、前記巻線を貫く磁束の強度を弱める弱め界磁を行う制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、
前記回転子の目標位相を表す指令位相と前記位相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、前記トルク電流成分の目標値を設定する第１設定手段と、
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た駆動電流の前記トルク電流成分の値と前記第１設定手段によって設定された前記トルク電流成分の目標値との偏差が小さくなるように、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に基づいて、前記巻線に駆動電流を供給する駆動回路と、
前記生成手段によって生成された駆動電圧の値が所定値よりも大きく且つ前記速度決定手段によって決定された回転速度が所定速度より大きい場合は前記弱め界磁の程度が第１の程度になるように前記励磁電流成分の値を設定し、前記生成手段によって生成された駆動電圧の値が前記所定値よりも大きいこと、及び、前記速度決定手段によって決定された回転速度が前記所定速度より大きいこと、の少なくとも一方を満たさない場合は前記弱め界磁の程度が前記第１の程度よりも小さい第２の程度になるように前記励磁電流成分の値を設定する第２設定手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、モータを効率的に制御することができる。

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。 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。 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。 ＰＷＭインバータに設けられているフルブリッジ回路の構成を示す図である。 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。 回転子の回転速度ωと電源電圧Ｖｃｃ及び誘起電圧の振幅ｅとの関係を示す図である。 出力可能トルクＴと回転子の回転速度ωとの関係を示す図である。 前記モータ制御装置が弱め界磁を行う方法を説明するフローチャートである。

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、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。なお、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。

〔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ている画像形成装置であ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。画像形成装置１００には、原稿自動送り装置２０１、原稿読取装置２０２及び画像形成装置本体３０１が設けられている。

原稿自動送り装置２０１の原稿載置部２０３に載置された原稿は、給紙ローラ２０４によって１枚ずつ給紙され、搬送ガイド２０６に沿って原稿読取装置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。原稿読取装置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。

また、読取装置２０２における原稿の読取モードとして、流し読みモードと固定読みモードがある。流し読みモードは、照明系２０９及び光学系を所定の位置に固定した状態で、原稿を一定速度で搬送しながら原稿の画像を読み取るモードである。固定読みモードは、読取装置２０２の原稿ガラス２１４上に原稿を載置し、照明系２０９及び光学系を一定速度で移動させながら、原稿ガラス２１４上に載置された原稿の画像を読み取るモードである。通常、シート状の原稿は流し読みモードで読み取られ、本や冊子等の綴じられた原稿は固定読み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、ラベル等が含まれる。

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んでいる光走査装置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、その静電潜像が現像器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）に設けられた転写分離器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をフェースダウンで画像形成装置１００の外部へ排紙する場合は、定着器３１８を通過した記録媒体を、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する。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の回転を反転させる。この結果、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。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。図２に示すように、画像形成装置１００には電源１が備えられている。電源１は交流電源（ＡＣ）に接続されており、画像形成装置１００の内部の各種装置は電源１から出力される電力によって稼働する。また、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格納される。

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等からの信号）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、転写分離器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、前述した負荷を駆動するモータ５０９を制御する。電源１はモータ制御装置１５７に設けられたフルブリッジ回路５０に電圧Ｖｃｃを供給する。なお、フルブリッジ回路５０については後述する。

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、前記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、前記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、以下の説明においては、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、これに限定されるものではない。また、モータは２相モータであるとは限らない。更に、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が、ロータリエンコーダなどのセンサが設けられている構成であっても良い。

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、ステッピングモータ（以下、モータと称する）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。

また、図４は、Ａ相（第１相）とＢ相（第２相）の２相から成るモータ５０９と回転座標系のｄ軸及びｑ軸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をα軸、Ｂ相の巻線に対応した軸をβ軸と定義している。また、静止座標系におけるα軸と、回転子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（ｄ軸方向）との成す角度をθと定義している。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の磁束方向に沿ったｄ軸と、ｄ軸から反時計回りに９０度進んだ方向に沿った（ｄ軸と直交する）ｑ軸とで表される、モータ５０９の回転子４０２の回転位相θを基準とした回転座標系が用いられる。

ベクトル制御とは、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ける電流値を制御することによってモータを制御する制御方法である。具体的には、例えば、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前記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。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前記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手法もある。回転座標系における電流値とは、モータの回転子にトルクを発生させるｑ軸成分（トルク電流成分）の電流値と、モータの回転子の磁束強度に影響するｄ軸成分（励磁電流成分）の電流値とに対応する。

図３に示すように、モータ制御装置１５７には、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等が設けられている。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を、回転座標系において、ｑ軸成分の電流値（ｑ軸電流）及びｄ軸成分の電流値（ｄ軸電流）を用いて表すことができる。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の回転子４０２の磁束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、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。

加算器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、該偏差を位相制御器５０２に出力する。

位相制御器５０２は、比例（Ｐ）、積分（Ｉ）補償器から構成されている。位相制御器５０２は、比例（Ｐ）、積分（Ｉ）補償器を用いて、加算器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を生成して出力する。具体的には、位相制御器５０２は、比例（Ｐ）、積分（Ｉ）補償器を用いて、加算器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を生成して出力する。なお、本実施形態における位相制御器５０２は、比例（Ｐ）、積分（Ｉ）補償器から構成されているが、比例（Ｐ）、積分（Ｉ）、微分（Ｄ）補償器から構成されていても良い。

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、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、図４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する。
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において、電流値ｉα及びｉβは、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に座標変換される。
ｉｄ＝ ｃｏｓθ＊ｉα＋ｓｉｎθ＊ｉβ （３）
ｉｑ＝−ｓｉｎθ＊ｉα＋ｃｏｓθ＊ｉβ （４）

前述のように、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。

加算器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から出力された前記電流値ｉｑとが入力される。加算器１０２は、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆと前記電流値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、加算器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と界磁制御器５４０から出力された前記電流値ｉｄとが入力される。加算器１０３は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆと前記電流値ｉｄとの偏差を演算し、該偏差を電流制御器５０３に出力する。なお、界磁制御器５４０については後述する。

電流制御器５０３は、比例（Ｐ）、積分（Ｉ）補償器から構成されている。電流制御器５０３は、前記偏差がそれぞれ小さくなるように電流値ｉｑ＊及びｉｄ＊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になるように電流値ｉｑ＊及びｉｄ＊を生成する。その後、電流制御器５０３は、それぞれの電流値ｉｑ＊及びｉｄ＊に対応した駆動電圧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、比例（Ｐ）、積分（Ｉ）補償器から構成されているが、比例（Ｐ）、積分（Ｉ）、微分（Ｄ）補償器から構成されていても良い。

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、界磁制御器５４０及びＰＷＭインバータ５０６に出力する。なお、本実施形態においては、電流値ｉｑ＊及びｉｄ＊に対応した駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを生成し、前記駆動電圧Ｖｑ及びＶｄを座標逆変換することによって静止座標系における駆動電圧Ｖα及びＶβを得たが、この限りではない。例えば、電流値ｉｑ＊及びｉｄ＊を静止座標系における電流値ｉα＊及びｉβ＊に座標逆変換し、前記電流値ｉα＊及びｉβ＊に対応した駆動電圧Ｖα及びＶβを生成する構成であっても良い。

ＰＷＭインバータ５０６は、フルブリッジ回路を有している。図５は、ＰＷＭインバータ５０６に設けられているフルブリッジ回路５０の構成の例を示す図である。前述したように、フルブリッジ回路５０には、電源１から電圧Ｖｃｃが供給されている。また、フルブリッジ回路５０には、スイッチング素子としてのＦＥＴ Ｑ１乃至Ｑ４、モータ５０９の巻線Ｌ１等が設けられている。

ＦＥＴ Ｑ１乃至Ｑ４は座標逆変換器５０５から入力された駆動電圧Ｖα及びＶβに基づく信号よって駆動される。その結果、巻線Ｌ１には電源１から電圧が印加される。この結果、駆動電圧Ｖα及びＶβに応じた駆動電流ｉα及びｉβが巻線Ｌ１に供給される。即ち、ＰＷＭインバータ５０６は、電流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、ハーフブリッジ回路等であっても良い。また、フルブリッジ回路は、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。

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及び界磁制御器５４０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）

前述の如くして得られた回転子４０２の回転位相θは、速度決定器５１５、加算器１０１、座標逆変換器５０５及び座標変換器５１１に入力される。

速度決定器５１５は、位相決定器５１３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（１１）が用いられるものとする。
ω＝ｄθ／ｄｔ （１０）

その後、速度決定器５１５は、決定した回転速度ωを界磁制御器５４０に出力する。

界磁制御器５４０は、座標逆変換器５０５から出力された駆動電圧Ｖα及びＶβ、誘起電圧決定器５１２から出力された誘起電圧Ｅα及びＥβ、速度決定器５１５から出力された回転速度ωに基づいて、後述する方法によりｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを決定する。その後、界磁制御器５４０は、決定したｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを加算器１０３に出力する。

その後、モータ制御装置１５７は前述の制御を繰り返し行う。

前述の如くして、本実施形態におけるベクトル制御では、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行うことによってモータを制御する。ベクトル制御を行うと、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っているため、回転子の回転位相が所望の位相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。

なお、本実施形態におけるベクトル制御では、前述した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６に示すように、ＣＰＵ１５１ａが回転子の目標速度を表す指令速度ω＿ｒｅｆを出力する。また、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。

［弱め界磁］
次に、弱め界磁について説明する。前述したように、モータの各相の巻線には、回転子が回転することによって誘起電圧が発生する。モータの巻線に誘起電圧が発生すると、モータの巻線に印加することができる電圧（以下、使用可能電圧と称する）が小さくなってしまう。具体的には、例えば、電源１から出力される電圧値がＶｃｃである場合、使用可能電圧Ｖα´及びＶβ´は、各相の巻線に誘起電圧が発生することに起因して、以下の式（１１）及び（１２）に示す値に制限されてしまう。
Ｖα´＝Ｖｃｃ−ｅα （１１）
Ｖβ´＝Ｖｃｃ−ｅβ （１２）
ここで、ｅαは正弦波状に変化する誘起電圧Ｅαの振幅を示す。また、ｅβは正弦波状に変化する誘起電圧Ｅβの振幅を示す。

また、回転子が回転することによって各相の巻線に発生する誘起電圧の振幅ｅは、以下の式（１３）に示すように、回転子の回転速度ωが大きくなればなるほど大きくなる。
ｅ＝Ｋｅ＊ω （１３）
ここで、Ｋｅは誘起電圧係数であり、モータに固有の値である。

図７は、回転子の回転速度ωと電源電圧Ｖｃｃ及び誘起電圧の振幅ｅとの関係を示す図である。

図７及び式（１１）乃至式（１３）に示すように、回転子の回転速度が速くなればなるほど、使用可能電圧（モータ駆動電圧）は小さくなる。使用可能電圧が小さくなると、回転子に与えることができるトルク（以下、出力可能トルクと称する）も小さくなってしまう。この結果、回転子が高速回転する際に、回転子に最適なトルクを与えることができなくなってしまう。

前記誘起電圧は、巻線を貫く磁束が変化することに伴って発生する。したがって、巻線を貫く磁束を弱めることによって、巻線に発生する誘起電圧の大きさが大きくなることを抑制することができる。具体的には、回転子の磁束強度に影響するｄ軸電流を負の値に制御することによって、巻線を貫く磁束を弱め、その結果、巻線に発生する誘起電圧の大きさが大きくなることを抑制することができる。以上のような手法は、弱め界磁と称されている。

回転子の回転速度ωが大きい場合において弱め界磁を行うことによって、使用可能電圧Ｖα´及びＶβ´が小さくなることを抑制することができ、出力可能トルクが小さくなることを抑制することができる。この結果、回転子が高速回転する際に、回転子に最適なトルクを与えることができなくなることを抑制することができる。

しかしながら、回転速度ωが大きい場合であっても、弱め界磁を行う必要が無い場合がある。例えば、回転速度ωが大きくなることによって出力可能トルクが小さくなっても、回転子にかかる負荷トルクが前記出力可能トルクよりも小さい場合は、弱め界磁を行う必要が無い。このような場合、前述した構成を適用すると、弱め界磁を行う必要が無い場合においても弱め界磁を行ってしまう。即ち、不要な電流を巻線に供給してしまう。この結果、消費電力が増大してしまう。そのため、巻線に発生する誘起電圧の大きさが大きくなることによって出力可能トルクが回転子にかかる負荷トルクよりも小さくなるような場合において弱め界磁を行う構成が求められている。

次に、本実施形態におけるモータ制御装置１５７が弱め界磁を行う方法について説明する。

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、界磁制御器５４０が設けられている。界磁制御器５４０には、回転速度ω、誘起電圧Ｅα及びＥβ、駆動電圧Ｖα及びＶβが入力される。界磁制御器５４０は、回転速度ω、誘起電圧Ｅα及びＥβ、駆動電圧Ｖα及びＶβに基づいてｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成して出力する。以下、界磁制御器５４０が回転速度ω、誘起電圧Ｅα及びＥβ、駆動電圧Ｖα及びＶβに基づいてｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成する方法について説明する。

本実施形態においては、界磁制御器５４０は、入力された回転速度、誘起電圧及び駆動電圧が以下の２つの条件を満たすか否かに基づいて、ｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成する。

１つ目の条件は、以下の式（１４）に示すように、速度決定器５１５から出力された回転速度ωが所定の回転速度（速度閾値）ωｔｈよりも大きいことである。
ω＞ωｔｈ （１４）

界磁制御器５４０は、界磁制御器５４０の内部に設けられているメモリ５４０ａに記憶されている速度閾値ωｔｈと速度決定器５１５から出力された回転速度ωとを比較することによって、回転速度ωが式（１４）を満たすか否かを判断する。

図８は、出力可能トルクＴと回転子の回転速度ωとの関係を示す図である。図８には、ｄ軸電流を０に制御した場合のトルクＴ−回転速度ω特性（破線）とｄ軸電流を負の値に制御した場合のトルクＴ−回転速度ω特性（実線）が示されている。また、破線と実線との交点における回転速度をω０と定義している。なお、図８に示すトルクＴ−回転速度ω特性は、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８に示すように、回転速度ωがω０より小さい（ω＜ω０）場合は、ｄ軸電流を負の値に制御する場合における出力可能トルクＴよりもｄ軸電流を０に制御する場合における出力可能トルクＴのほうが大きい。即ち、回転速度ωがω０より小さい（ω＜ω０）場合は、弱め界磁を行う場合よりも弱め界磁を行わない場合のほうがより大きなトルクを回転子に与えることができる。

また、図８に示すように、回転速度ωがω０より大きい（ω＞ω０）場合は、ｄ軸電流を０に制御する場合における出力可能トルクＴよりもｄ軸電流を負の値に制御する場合における出力可能トルクＴのほうが大きい。即ち、回転速度ωがω０より大きい（ω＞ω０）場合は、弱め界磁を行わない場合よりも弱め界磁を行う場合のほうがより大きなトルクを回転子に与えることができる。

したがって、本実施形態においては、式（１４）における速度閾値ωｔｈをω０とし（ωｔｈ＝ω０）、回転速度ωがω０よりも大きいことを、弱め界磁を行うための１つ目の条件とする。

なお、式（１４）においては、速度閾値ωｔｈをω０に設定しているが、これに限定されるものではない。しかし、速度閾値をω０よりも小さい値に設定すると、回転速度ωがω０より小さい状態において弱め界磁を行う期間がある。前述したように、回転速度ωがω０より小さい状態において弱め界磁を行うと、出力可能トルクがかえって小さくなってしまう。また、速度閾値をω０よりも大きい値に設定すると、回転速度ωがω０より大きい状態において弱め界磁を行わない期間がある。前述したように、回転速度ωがω０より大きい状態において弱め界磁を行わない場合、出力可能トルクが弱め界磁を行う場合よりも小さくなってしまう。したがって、速度閾値ωｔｈをω０に設定することによって、トルクを回転子に効率的に発生させることができるようになる。

しかしながら、式（１４）のみを、弱め界磁を行う条件としてしまうと、前述したように、弱め界磁を行う必要が無い場合においても弱め界磁を行い、不要な電流を巻線に供給してしまう可能性がある。

そこで、本実施形態においては、以下の式（１５）に示すように、駆動電圧が使用可能電圧以下である所定値（電圧閾値）よりも大きいことを、弱め界磁を行うための２つ目の条件とする。
Ｖα＞Ｖα´＊γ＝（Ｖｃｃ−ｅα）＊γ （１５）

ここで、γ（０＜γ≦１）はばらつき補正係数で、部品のばらつきや演算誤差を加味して決定される値であって、予め設定されている値である。また、電源電圧Ｖｃｃ及びばらつき補正係数γは、メモリ５４０ａに記憶されているものとする。

界磁制御器５４０は、誘起電圧決定器５１２から取得した誘起電圧Ｅαと該誘起電圧Ｅαが決定された時刻とを対応させて１周期分メモリ５４０ａに記憶する。更に、界磁制御器５４０は、誘起電圧Ｅαがメモリ５４０ａに１周期分記憶されたら、誘起電圧Ｅαの最大値又は最小値を振幅値ｅαとして決定する。その後、界磁制御器５４０は、決定した振幅値ｅα、電源電圧Ｖｃｃ及び座標逆変換器５０５から取得した駆動電圧Ｖαに基づいて、駆動電圧Ｖαが式（１５）を満たすか否かを判断する。

なお、本実施形態においては、メモリ５４０ａは、界磁制御器５４０が振幅値を決定したら、記憶している誘起電圧を削除する構成とするが、この限りではない。また、本実施形態においては、界磁制御器５４０は、誘起電圧Ｅαがメモリ５４０ａに１周期分記憶される毎に振幅値を決定して更新する構成とする。また、界磁制御器５４０は、誘起電圧決定器５１２から取得した誘起電圧Ｅαと該誘起電圧Ｅαが決定された時刻とを対応させてｎ周期分メモリ５４０ａに記憶する構成であっても良い。（ｎは正の整数である。）更に、本実施形態においては、式（１５）においてＡ相の駆動電圧及び誘起電圧を用いたが、Ｂ相の駆動電圧及び誘起電圧を用いてもよい。なお、電源はＡ相、Ｂ相にそれぞれ一つずつ設けられているものとするが、この限りではない。

界磁制御器５４０は、回転速度及び駆動電圧が前述の二つの条件を満たす場合は、ｉｄ＿ｒｅｆを負の値（例えば−０．３Ａ）に設定して出力する。即ち、モータ制御装置１５７は弱め界磁を行う。なお、設定されるｉｄ＿ｒｅｆの値が負の値であり且つ絶対値が大きすぎると、回転子である永久磁石から発生する磁界を過剰に弱めてしまい、結果として、回転子に発生させるトルクが小さくなってしまう。また、設定されるｉｄ＿ｒｅｆの値が負の値であり且つ絶対値が０に近い値であると、回転子である永久磁石から発生する磁界を弱めることができず、結果として、巻線に発生する誘起電圧を低減することができなくなってしまう。前記負の値は、以上のようなことを考慮して予め決定されており、メモリ５４０ａ等に記憶されている。界磁制御器５４０はメモリ５４０ａ等に記憶されている前記負の値をｉｄ＿ｒｅｆとして設定する。

また、界磁制御器５４０は、回転速度及び駆動電圧が前述の二つの条件を満たさない場合は、界磁制御器５４０は、ｉｄ＿ｒｅｆを０に設定する。即ち、モータ制御装置１５７は弱め界磁を行わない。

なお、本実施形態においては、回転速度及び駆動電圧が前述の二つの条件を満たす場合に界磁制御器５４０によって設定されるｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆの値は、実験によって得られた値であるものとするがこの限りではない。例えば、界磁制御器５４０が、界磁制御器５４０に入力された回転速度ωに基づいて、ｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆの値を変える構成であっても良い。具体的には、界磁制御器５４０は、回転速度ωが大きければ大きいほどｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆの値をより小さく設定する構成であっても良い。この結果、巻線に発生する誘起電圧が回転速度の増大に伴って大きくなることを抑制することができる。また、本実施形態においては、式（１４）を満たすか否かを判断する際に、位相決定器５１３によって決定された回転位相θに基づいて決定された回転速度ωを用いたが、この限りではない。例えば、速度決定器５１５が、指令位相θ＿ｒｅｆに基づいて、式（１０）を用いて指令速度ω＿ｒｅｆの代わりとなる回転速度ω＿ｒｅｆ´を算出し、界磁制御器５４０は該回転速度ω＿ｒｅｆ´を用いて式（１４）を満たすか否かを判断しても良い。

図９は、本実施形態におけるモータ制御装置１５７が弱め界磁を行う方法を説明するフローチャートである。以下、図９を用いて、本実施形態におけるモータ制御装置１５７が弱め界磁を行う方法を説明する。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、界磁制御器５４０は、回転速度ω、誘起電圧Ｅα及びＥβ、駆動電圧Ｖα及びＶβを取得する。更に、界磁制御器５４０は、Ｓ１００５において、誘起電圧Ｅαの振幅値ｅαを決定し、モータ制御装置は処理をＳ１００６に進める。

Ｓ１００６において、式（１４）と（１５）とのいずれか一方でも満たさない場合は、Ｓ１００７において、界磁制御器５４０は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを０に設定して出力する。この結果、モータ制御装置１５７は弱め界磁を行わない。

また、Ｓ１００６において、回転速度ωが式（１４）を満たし且つ駆動電圧Ｖαが式（１５）を満たす場合は、Ｓ１００８において、界磁制御器５４０は、メモリ５４０ａ等に記憶されている負の値をｉｄ＿ｒｅｆとして設定して出力する。この結果、モータ制御装置１５７は弱め界磁を行う。

その後、処理は再びＳ１００２に戻り、モータ制御装置１５７によるベクトル制御が続行される。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い、モータ５０９を制御する。

以上のように、本実施形態においては、回転速度ωが式（１４）を満たし且つ駆動電圧Ｖαが式（１５）を満たす場合にのみ弱め界磁を行う。具体的には、回転速度ωが速度閾値であるω０より大きく且つ駆動電圧Ｖαが電圧閾値よりも大きい場合にのみ弱め界磁を行う。この結果、出力可能トルクが回転子にかかる負荷トルクよりも小さくなるような場合（弱め界磁が必要となる場合）にのみ弱め界磁を行うことができる。その結果、消費電力が増大することを抑制することができる。

なお、回転速度ωが式（１４）を満たさず、駆動電圧Ｖαが式（１５）を満たす場合に弱め界磁を行う構成では、上述した効果を得ることはできない。これは、駆動電圧Ｖαが式（１５）を満たしていても、図８に示すように、回転速度ωがω０よりも小さい場合に弱め界磁を行うと、出力可能トルクがかえって小さくなってしまうからである。このような場合は、モータの制御を中断する等の処理を行う必要がある。

本実施形態においては、界磁制御器５４０は、回転速度及び駆動電圧が前述の２つの条件を満たす場合は、ｉｄ＿ｒｅｆを負の値に設定した。また、回転速度及び駆動電圧が前述の２つの条件のうちいずれか一方でも満たさない場合は、ｉｄ＿ｒｅｆを０に設定したが、この限りではない。例えば、回転速度及び駆動電圧が前述の２つの条件のうちいずれか一方でも満たさない場合においては、ｉｄ＿ｒｅｆを０以外の値に設定しても良いが、可能な限り０に近い値に設定するほうが効果的に消費電力の増大を抑制することができる。

本実施形態におけ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ているが、これに限定されるものではない。例えば、指令位相θ＿ｒｅｆを基準とした回転座標系が用いられても良い。

また、指令速度ω＿ｒｅｆの代わりとなる回転速度ω＿ｒｅｆ´の決定は、式（１０）を用いて行うことに限らない。例えば、モータ５０９のＡ相（またはＢ相）の巻線に流れる駆動電流、Ａ相（またはＢ相）駆動電圧、Ａ相（またはＢ相）の巻線に発生する誘起電圧等、回転子４０２の回転速度と相関のある周期的な信号を検出する。前記信号の値が０になる周期（ゼロクロス周期）を検出することによって、指令速度ω＿ｒｅｆの代わりとなる回転速度ω＿ｒｅｆ´を決定しても良い。

１５７ モータ制御装置
４０２ 回転子
５０２ 位相制御器
５０３ 電流制御器
５０６ ＰＷＭインバータ
５０７、５０８ 電流検出器
５０９ ステッピングモータ
５１２ 誘起電圧決定器
５１３ 位相決定器
５１５ 速度決定器
５４０ 界磁制御器

Claims (9)

1. 電源から供給される電力によって稼働し、モータを制御するモータ制御装置において、
   前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
   前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
   前記位相決定手段によって決定された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の値が目標値になるように、前記モータの巻線に流れる駆動電流を制御する制御手段であって、前記回転座標系において表される電流成分であって前記巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分である励磁電流成分の値を制御することによって、前記巻線を貫く磁束の強度を弱める弱め界磁を行う制御手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、
   前記回転子の目標位相を表す指令位相と前記位相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、前記トルク電流成分の目標値を設定する第１設定手段と、
   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た駆動電流の前記トルク電流成分の値と前記第１設定手段によって設定された前記トルク電流成分の目標値との偏差が小さくなるように、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に基づいて、前記巻線に駆動電流を供給する駆動回路と、
   前記生成手段によって生成された駆動電圧の値が所定値よりも大きく且つ前記速度決定手段によって決定された回転速度が所定速度より大きい場合は前記弱め界磁の程度が第１の程度になるように前記励磁電流成分の値を設定し、前記生成手段によって生成された駆動電圧の値が前記所定値よりも大きいこと、及び、前記速度決定手段によって決定された回転速度が前記所定速度より大きいこと、の少なくとも一方を満たさない場合は前記弱め界磁の程度が前記第１の程度よりも小さい第２の程度になるように前記励磁電流成分の値を設定する第２設定手段と、
   を備えることを特徴とするモータ制御装置。
2. 電源から供給される電力によって稼働し、モータを制御するモータ制御装置において、
   前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
   前記モータの回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
   前記位相決定手段によって決定された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の値が目標値になるように、前記モータの巻線に流れる駆動電流を制御する制御手段であって、前記回転座標系において表される電流成分であって前記巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分である励磁電流成分の値を制御することによって、前記巻線を貫く磁束の強度を弱める弱め界磁を行う制御手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、
   前記回転子の目標速度を表す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目標値を設定する第１設定手段と、
   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た駆動電流の前記トルク電流成分の値と前記第１設定手段によって設定された前記トルク電流成分の目標値との偏差が小さくなるように、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に基づいて、前記巻線に駆動電流を供給する駆動回路と、
   前記生成手段によって生成された駆動電圧の値が所定値よりも大きく且つ前記速度決定手段によって決定された回転速度が所定速度より大きい場合は前記弱め界磁の程度が第１の程度になるように前記励磁電流成分の値を設定し、前記生成手段によって生成された駆動電圧の値が前記所定値よりも大きいこと、及び、前記速度決定手段によって決定された回転速度が前記所定速度より大きいこと、の少なくとも一方を満たさない場合は前記弱め界磁の程度が前記第１の程度よりも小さい第２の程度になるように前記励磁電流成分の値を設定する第２設定手段と、
   を備えることを特徴とするモータ制御装置。
3. 前記モータ制御装置は、前記検出手段によって検出された駆動電流に基づいて、前記回転子の回転によって前記巻線に誘起される誘起電圧の値を決定する誘起電圧決定手段を有し、
   前記所定値は、前記電源から前記駆動回路に出力される電圧の値から前記誘起電圧の値を減算した値以下の値であ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２の程度には、前記弱め界磁が行われない状態が含まれることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
5. 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誘起電圧の値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. 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５のいずれか一項に記載のモータ制御装置であって、前記搬送ローラを駆動するモータを制御するモータ制御装置と、
   を有することを特徴とするシート搬送装置。
7. 原稿が積載される積載部と、
   前記積載部に積載された原稿を搬送する搬送部と、
   負荷を駆動するモータと、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載のモータ制御装置であって、前記負荷を駆動するモータを制御するモータ制御装置と、
   を有することを特徴とする原稿読取装置。
8. 記録媒体に画像を形成する画像形成部と、
   負荷を駆動するモータと、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載のモータ制御装置であって、前記負荷を駆動するモータを制御するモータ制御装置と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
9. 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８に記載の画像形成装置。

Images