JP6789851B2 - Motor control device, sheet transfer device, document reader and image forming device - Google Patents
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Description
本発明は、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におけるモータの制御に関する。 The present invention, motors control, the sheet conveying device, to the control of the motor in the document reading apparatus and an image forming apparatus.
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。 Conventionally, as a method of controlling a motor, a control method called vector control is known in which the motor is controlled by controlling a current value in a rotating coordinate system based on the rotation phase of the rotor of the motor. Specifically, for example, the motor is controlled by performing phase feedback control that controls the current value so that the deviation between the command phase of the rotor and the actual rotation phase becomes small. There is also a method of controlling the motor by performing speed feedback control that controls the current value so that the deviation between the command speed of the rotor and the actual rotation speed becomes small.
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(トルク電流成分)と、巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分(励磁電流成分)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トルク電流成分の値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。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を抑制することができる。また、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)になることを抑制することができる。 When vector control is used, the drive current supplied to the winding of the motor is divided into a current component (torque current component) that generates torque for the rotor to rotate and a current component that affects the strength of the magnetic flux that penetrates the winding (torque current component). It can be controlled separately from the exciting current component). As a result, even if the load torque applied to the rotor changes, the torque required for rotation can be efficiently generated by controlling the value of the torque current component according to the change in the load torque. As a result, it is possible to suppress an increase in motor noise and an increase in power consumption due to excess torque. In addition, the load torque applied to the rotor exceeds the output torque corresponding to the drive current supplied to the winding of the motor, which has been a problem in the past, and the rotor is not synchronized with the input signal, which is an uncontrollable state (step-out state). ) Can be suppressed.
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を演算によって決定(算出)し、決定された誘起電圧の比の逆正接を演算することによって回転子の回転位相を決定する構成が述べられている。なお、誘起電圧が算出される際には、予め設定された巻線の抵抗値やインダクタンス値が用いられる。 Vector control requires a configuration that determines the rotation phase of the rotor. In Patent Document 1, the induced voltage generated in the windings of each phase of the motor due to the rotation of the rotor is determined (calculated) by calculation, and the rotor is calculated by calculating the inverse positive connection of the determined induced voltage ratio. The configuration that determines the rotation phase of is described. When the induced voltage is calculated, a preset resistance value or inductance value of the winding is used.
決定され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。決定される誘起電圧の大きさが回転子の回転位相を決定するために十分な大きさでない場合は、精度良く回転位相を決定することができない可能性がある。この場合、決定された回転子の回転位相に基づいてモータを制御すると、モータの制御が不安定になってしまう。 The magnitude of the induced voltage determined becomes smaller as the rotation speed of the rotor is smaller. If the magnitude of the induced voltage to be determined is not large enough to determine the rotation phase of the rotor, it may not be possible to determine the rotation phase accurately. In this case, if the motor is controlled based on the determined rotation phase of the rotor, the control of the motor becomes unstable.
特許文献2では、回転子の指令速度が閾値よりも小さい場合は、巻線に定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を用いる。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。更に、指令速度が閾値以上の場合はベクトル制御を用いる、という構成が述べられている。なお、閾値は予め設定されている値である。 In Patent Document 2, when the command speed of the rotor is smaller than the threshold value, constant current control is used in which the motor is controlled by supplying a constant current to the winding. In the constant current control, neither the phase feedback control nor the velocity feedback control is performed. Further, a configuration is described in which vector control is used when the command speed is equal to or higher than the threshold value. The threshold value is a preset value.
決定される誘起電圧の大きさは、巻線の抵抗値やインダクタンス値等によっても異なる。具体的には、巻線の抵抗値が大きくなると、決定される誘起電圧の大きさは大きくなる。また、巻線のインダクタンス値が大きくなると、決定される誘起電圧の大きさは大きくなる。巻線の抵抗値やインダクタンス値は、モータの周りの温度等の環境によって異なる。即ち、決定される誘起電圧の大きさはモータの周りの温度等の環境によって異なる。 The magnitude of the induced voltage to be determined also differs depending on the resistance value and the inductance value of the winding. Specifically, as the resistance value of the winding increases, the magnitude of the induced voltage determined increases. Further, as the inductance value of the winding increases, the magnitude of the induced voltage determined increases. The resistance value and inductance value of the winding differ depending on the environment such as the temperature around the motor. That is, the magnitude of the induced voltage determined depends on the environment such as the temperature around the motor.
したがって、回転子の指令速度が閾値以上であっても、決定された誘起電圧の大きさが、回転子の回転位相が精度よく決定されるために十分な大きさでない可能性がある。即ち、回転子の指令速度が閾値以上であっても、決定された回転位相に基づいてベクトル制御が行われるとモータの制御が不安定になってしまう可能性がある。また、回転子の指令速度が閾値より小さい場合であっても、決定された誘起電圧の大きさが、回転子の回転位相が精度よく決定されるために十分な大きさである可能性がある。即ち、回転子の指令速度が閾値より小さい場合であっても、決定された回転子の回転位相に基づいてベクトル制御を行うことができる可能性がある。このような場合、ベクトル制御を行うことができるにもかかわらず定電流制御を行うため、消費電力が増大したりモータ音が増大したりしてしまう。 Therefore, even if the command speed of the rotor is equal to or higher than the threshold value, the determined magnitude of the induced voltage may not be large enough to accurately determine the rotation phase of the rotor. That is, even if the command speed of the rotor is equal to or higher than the threshold value, the control of the motor may become unstable if the vector control is performed based on the determined rotation phase. Further, even when the command speed of the rotor is smaller than the threshold value, the determined magnitude of the induced voltage may be large enough for the rotational phase of the rotor to be accurately determined. .. That is, even when the command speed of the rotor is smaller than the threshold value, there is a possibility that vector control can be performed based on the determined rotation phase of the rotor. In such a case, although the vector control can be performed, the constant current control is performed, so that the power consumption increases and the motor noise increases.
このように、予め設定された閾値と回転子の指令速度とに基づいて定電流制御とベクトル制御とを切り替えると、モータの制御が不安定になったり、消費電力の増大やモータ音の増大が起こったりしてしまう可能性がある。 In this way, when switching between constant current control and vector control based on a preset threshold value and the command speed of the rotor, motor control becomes unstable, power consumption increases, and motor noise increases. It can happen.
上記課題に鑑み、本発明は、モータの制御が不安定になることを抑制することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to prevent the control of the motor from becoming unstable .
上記課題を解決するために、本発明におけ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回転位相との偏差が小さくなるように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、前記巻線に定電流を供給することによっ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制御モードと前記第2制御モードとのいずれの制御モードで前記モータを制御している状態においても、前記偏差を決定し、
前記制御手段は、前記第2制御モードを実行している状態において、前記偏差が所定範囲内である状態が所定時間継続した場合は、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制御モードへと切り替え、前記第2制御モードを実行している状態において、前記偏差が前記所定範囲内である状態が前記所定時間継続しない場合は、前記第2制御モードを維持することを特徴とする。
In order to solve the above problems, the motor control device in the present invention
In a motor control device that controls the motor based on a command phase representing the target phase of the rotor of the motor.
A detection means for detecting the drive current flowing through the winding and
A phase determining means for determining the rotational phase of the rotor based on the drive current detected by the detecting means, and
A first control mode for controlling the driving current flowing through the winding so that the deviation becomes small rotational phase and determined by the phase determining means and the command phase, supplying a constant current prior Kimaki line A control means including a second control mode for controlling the motor by means of
Have,
Wherein, even in a state that controls the motor in either of the control modes of the first control mode and the second control mode, to determine the pre Kihen difference,
When the control means is executing the second control mode and the state in which the deviation is within a predetermined range continues for a predetermined time, the control mode for controlling the motor is changed from the second control mode to the control mode. In the state of switching to the first control mode and executing the second control mode , if the state in which the deviation is within the predetermined range does not continue for the predetermined time, the second control mode is maintained. It is a feature.
本発明によれば、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。 According to the present invention, it is possible to prevent the control of the motor from becoming unstable .
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。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the shapes of the component parts and their relative arrangements described in this embodiment should be appropriately changed depending on the configuration of the apparatus to which the present invention is applied and various conditions, and the scope of the present invention is limited. It is not intended to be limited to the following embodiments. In the following description, the case where the motor control device is provided in the image forming device will be described, but the case where the motor control device is provided is not limited to the image forming device. For example, it is also used in a sheet transfer device for transporting a sheet such as a recording medium or a document.
〔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。
[First Embodiment]
[Image forming device]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a monochrome electrophotographic copying machine (hereinafter, referred to as an image forming apparatus) 100 having a sheet transporting apparatus used in the present embodiment. The image forming apparatus is not limited to the copying machine, and may be, for example, a facsimile apparatus, a printing machine, a printer, or the like. Further, the recording method is not limited to the electrophotographic method, and may be, for example, an inkjet or the like. Further, the format of the image forming apparatus may be either monochrome or color.
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。
The configuration and function of the
原稿給送装置201の原稿積載部203に積載された原稿は、給紙ローラ204によって1枚ずつ給紙され、搬送ガイド206に沿って読取装置202の原稿ガラス台214上に搬送される。更に、原稿は、搬送ベルト208によって一定速度で搬送されて、排紙ローラ205によって不図示の排紙トレイへ排紙される。読取装置202の読取位置において照明209によって照明された原稿画像からの反射光は、反射ミラー210、211、212からなる光学系によって画像読取部101に導かれ、画像読取部101によって画像信号に変換される。画像読取部101は、レンズ、光電変換素子であるCCD、CCDの駆動回路等で構成される。画像読取部101から出力された画像信号は、ASIC等のハードウェアデバイスで構成される画像処理部112によって各種補正処理が行われた後、画像印刷装置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。
The documents loaded on the
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。
Further, as the document scanning mode, there are a first scanning mode and a second scanning mode. The first scanning mode is a mode in which an image of a document conveyed at a constant speed is scanned by an
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、ラベル等が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。
The recording medium stored in the
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。
The image signal output from the
続いて、静電潜像が現像器314内のトナーによって現像され、感光ドラム309の外周面にトナー像が形成される。感光ドラム309に形成されたトナー像は、感光ドラム309と対向する位置(転写位置)に設けられた転写帯電器315によって記録媒体に転写される。この際、レジストレーションローラ308は、トナー像にタイミングを合わせて、記録媒体を転写位置へ送り込む。
Subsequently, the electrostatic latent image is developed by the toner in the
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。
As described above, the recording medium on which the toner image is transferred is sent to the
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。
When image formation is performed in the single-sided printing mode, the recording medium that has passed through the fixing
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。
Further, when the recording medium on which the image is formed on the first surface is discharged face-down to the outside of the
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。
The above is a description of the configuration and function of the
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、上位装置としての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。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a control configuration of the
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。
The
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。
The
システムコントローラ151は、画像処理部112における画像処理に必要となる、画像形成装置100の内部に設けられた各種装置の設定値データを画像処理部112に送信する。更に、システムコントローラ151は、各種装置からの信号(センサ類159からの信号)を受信して、受信した信号に基づいて高圧制御部155の設定値を設定する。高圧制御部155は、システムコントローラ151によって設定された設定値に応じて、高圧ユニット156(帯電器310、現像器314、転写帯電器315等)に必要な電圧を供給する。なお、センサ類159には、搬送ローラによって搬送される記録媒体を検知するセンサ等が含まれる。
The
モータ制御装置157は、CPU151aから出力された指令に応じて、負荷を駆動するモータ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、画像形成装置には複数個のモータが設けられているものとする。また、1個のモータ制御装置が複数個のモータを制御する構成であっても良い。更に、図2においては、モータ制御装置が1個しか設けられていないが、実際には、複数個のモータ制御装置が画像形成装置に設けられているものとする。
The
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。
The A /
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。
The
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。
As described above, the
[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、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。
[Motor control device]
Next, the motor control device in this embodiment will be described. The motor control device in the present embodiment can control the motor by any control method of vector control as the first control mode and constant current control as the second control mode.
<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ものとする。
<Vector control>
First, a method in which the
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。
FIG. 3 shows a stepping motor (hereinafter referred to as a motor) 509 composed of two phases, A phase (first phase) and B phase (second phase), and a rotating coordinate system represented by the d-axis and the q-axis. It is a figure which shows the relationship of. In FIG. 3, in the rest coordinate system, the α-axis, which is the axis corresponding to the A-phase winding, and the β-axis, which is the axis corresponding to the B-phase winding, are defined. Further, in FIG. 3, the d-axis is defined along the direction of the magnetic flux generated by the magnetic poles of the permanent magnet used in the
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。 Vector control is a motor by performing phase feedback control that controls the value of the torque current component and the value of the exciting current component so that the deviation between the command phase representing the target phase of the rotor and the actual rotation phase becomes small. It is a control method to control. In addition, the motor is controlled by performing speed feedback control that controls the value of the torque current component and the value of the exciting current component so that the deviation between the command speed representing the target speed of the rotor and the actual rotation speed becomes small. There is also a method.
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。
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the
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。
As shown in FIG. 4, the
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。
The
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。
The
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、該偏差を位相制御器502に出力する。
The
位相制御器502は、比例制御(P)、積分制御(I)、微分制御(D)に基づいて、減算器101から出力された偏差が小さくなるように、q軸電流指令値(目標値)iq_ref及びd軸電流指令値id_ref(目標値)を生成して出力する。具体的には、位相制御器502は、P制御、I制御、D制御に基づいて減算器101から出力された偏差が0になるように、q軸電流指令値iq_ref及びd軸電流指令値id_refを生成して出力する。なお、P制御とは、制御する対象の値を指令値と推定値との偏差に比例する値に基づいて制御する制御方法である。また、I制御とは、制御する対象の値を指令値と推定値との偏差の時間積分に比例する値に基づいて制御する制御方法である。また、D制御とは、制御する対象の値を指令値と推定値との偏差の時間変化に比例する値に基づいて制御する制御方法である。本実施形態における位相制御器502は、PID制御に基づいてq軸電流指令値iq_ref及びd軸電流指令値id_refを生成しているが、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。
The
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。
The drive currents flowing through the A-phase and B-phase windings of the
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に入力される。
The current value of the drive current converted from the analog value to the digital value by the A /
iα = I * cosθe (1)
iβ = I * sinθe (2)
These current values iα and iβ are input to the coordinate
座標変換器511は、次式によって、電流値iα及びiβを回転座標系におけるq軸電流の電流値iq及びd軸電流の電流値idに変換する。
id= cosθ*iα+sinθ*iβ (3)
iq=−sinθ*iα+cosθ*iβ (4)
The coordinate
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。
The q-axis current command value iq_ref output from the
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。
Further, the d-axis current command value id_ref output from the
電流制御器503は、PID制御に基づいて、前記偏差がそれぞれ小さくなるように駆動電圧Vq及びVdを生成する。具体的には、電流制御器503は、前記偏差がそれぞれ0になるように駆動電圧Vq及びVdを生成して座標逆変換器505に出力する。即ち、電流制御器503は、生成手段として機能する。なお、本実施形態における電流制御器503は、PID制御に基づいて駆動電圧Vq及びVdを生成しているが、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。
The
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。
The coordinate
Vα = cosθ * Vd-sinθ * Vq (5)
Vβ = sinθ * Vd + cosθ * Vq (6)
The coordinate
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。
The
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。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。
Next, a method of determining the rotation phase θ will be described. The values of the induced voltages Eα and Eβ induced in the A-phase and B-phase windings of the
Eα = Vα-R * iα-L * diα / dt (7)
Eβ = Vβ-R * iβ-L * diβ / dt (8)
Here, R is the winding resistance and L is the winding inductance. The values of the winding resistance R and the winding inductance L are values specific to the
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。
The induced voltages Eα and Eβ determined by the induced
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)
The
θ = tan ^ -1 (-Eβ / Eα) (9)
なお、本実施形態においては、位相決定器513は、式(9)に基づく演算を行うことによって回転位相θを決定したが、この限りではない。例えば、位相決定器513は、ROM151b等に記憶されている、誘起電圧Eα及び誘起電圧Eβと誘起電圧Eα及び誘起電圧Eβとに対応する回転位相θとの関係を示すテーブルを参照することによって回転位相θを決定してもよい。
In the present embodiment, the
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。
The rotation phase θ of the
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。
When performing vector control, the
以上のように、本実施形態におけるモータ制御装置157は、指令位相θ_refと回転位相θとの偏差が小さくなるように回転座標系における電流値を制御する位相フィードバック制御を用いたベクトル制御を行う。ベクトル制御を行うことによって、モータが脱調状態となることや、余剰トルクに起因してモータ音が増大すること及び消費電力が増大することを抑制することができる。また、位相フィードバック制御を行うことによって、回転子の回転位相が所望の位相になるように回転子の回転位相を制御することができる。したがって、画像形成装置において、回転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)を駆動するモータに位相フィードバック制御によるベクトル制御が適用されることによって、記録媒体への画像形成を適切に行うことができる。
As described above, the
<定電流制御>
次に、図4を用いて、定電流制御について説明する。定電流制御とは、モータの巻線に定電流を供給することによってモータを制御する制御方法である。
<Constant current control>
Next, constant current control will be described with reference to FIG. Constant current control is a control method for controlling a motor by supplying a constant current to the windings of the motor.
CPU151aは、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、CPU151a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。
The
次に、電流検出器507、508はモータ509のA相及びB相の巻線に流れる駆動電流を検出する。その後、検出された駆動電流は、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、式(1)及び(2)のように電流値iα及びiβとして表される。電流制御器503には、電流値iαと前記指令値iα_refとの偏差及び電流値iβと前記指令値iβ_refとの偏差が入力される。電流制御器503は、前記偏差が小さくなるように駆動電圧Vα及びVβを出力する。具体的には、電流制御器503は、前記偏差がそれぞれ0に近づくように駆動電圧Vα及びVβを出力する。電流制御器503から出力された駆動電圧Vα及びVβは、PWMインバータ506に入力され、PWMインバータ506は前述した方法でモータ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。
Next, the
このように、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。即ち、定電流制御においては、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、定電流制御においては、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。具体的には、静止座標系における電流の指令値iα_ref及びiβ_refには、回転子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。 As described above, in the constant current control, neither the phase feedback control nor the velocity feedback control is performed. That is, in the constant current control, the drive current supplied to the winding is not adjusted according to the rotation state of the rotor. Therefore, in the constant current control, a current obtained by adding a predetermined margin to the current required to rotate the rotor is supplied to the winding so that the motor does not step out. Specifically, the command values iα_ref and iβ_ref of the current in the rest coordinate system include a current value required for rotating the rotor and a current value corresponding to a predetermined margin.
以上が、定電流制御についての説明である。 The above is the description of the constant current control.
<ベクトル制御と定電流制御との切り替え>
次に、本実施形態における、ベクトル制御と定電流制御との切り替え方法について説明する。本実施形態では、以下の構成をモータ制御装置157に適用することによって、モータの制御が不安定になったり、消費電力の増大やモータ音の増大が起こったりすることを抑制している。なお、以下の説明においては、定電流制御が行われている期間も、ベクトル制御を行う回路は稼働しているものとする。即ち、定電流制御が行われている期間も、回転子の回転位相θを決定する回路は稼働しているものとする。また、ベクトル制御が行われている期間も、定電流制御を行う回路は稼働しているものとする。
<Switching between vector control and constant current control>
Next, a method of switching between vector control and constant current control in the present embodiment will be described. In the present embodiment, by applying the following configuration to the
図4に示すように、モータ制御装置157は、定電流制御器517を用いてモータ509を制御するか、ベクトル制御器518を用いてモータ509を制御するか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、制御切替スイッチ516a、516b、516c(以下、各スイッチと称する)を有する。
As shown in FIG. 4, the
制御切替器515には、CPU151aから出力された指令位相θ_ref、位相決定器513から出力された回転位相θ及びCPU151aが指令位相θ_refに基づいて決定した回転子の指令速度の代わりとなる回転速度ω_ref´が入力される。
The
制御切替器515は、差分値決定器515aを有する。差分値決定器515aは、指令位相θ_refと回転位相θとの偏差σを以下の式によって決定する。
σ=θ_ref−θ (10)
The
σ = θ_ref−θ (10)
更に、差分値決定器515aは、決定した偏差σの時間変化Δσ/Δt(以下、変化度αと称する)を以下の式によって決定する。
α=Δσ/Δt=(σ(t2)−σ(t1))/(t2−t1) (11)
Further, the
α = Δσ / Δt = (σ (t2) −σ (t1)) / (t2-t1) (11)
なお、時刻t1及び時刻t2は、偏差σが決定された時刻を示し、t1<t2とする。また、差分値決定器515aは、所定の周期で指令位相θ_refと回転位相θとを取得し、前記所定の周期に対応する周期で偏差σ及び変化度αを繰り返し決定するものとする。
The time t1 and the time t2 indicate the time when the deviation σ is determined, and t1 <t2. Further, the
図5は、回転速度ω_ref´、偏差σ及び変化度αの様子を示すタイミングチャートである。なお、図5に示す回転速度ω_ref´、偏差σ及び変化度α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。 FIG. 5 is a timing chart showing the state of the rotation speed ω_ref', the deviation σ, and the degree of change α. The rotation speed ω_ref', the deviation σ, and the degree of change α shown in FIG. 5 are examples in the present embodiment, and are not limited thereto.
図5に示すように、モータの駆動が開始されると、モータ制御装置157は定電流制御によってモータ509を制御する。
As shown in FIG. 5, when the driving of the motor is started, the
モータの駆動が開始された直後など、回転子の回転速度ω_ref´が比較的小さい期間は、実際の回転子の回転位相と決定された回転子の回転位相との誤差が大きくなってしまう。したがって、実際の回転子の回転位相が指令位相に追従していたとしても、指令位相θ_refと決定された回転位相θとの偏差σは変動する。回転速度ω_ref´が増大すると回転子の回転速度も増大するため、位相決定器513が回転位相θを決定する精度も向上し、実際の回転子の回転位相と決定された回転子の回転位相との誤差が減少する。この結果、実際の回転子の回転位相が指令位相に追従している場合は、指令位相θ_refと決定された回転位相θとの偏差σは所定値に収束する。具体的には、モータ509が負荷を駆動する場合、偏差σは負荷によって回転子にかかる負荷トルクに応じた負荷角に起因する値に収束する。偏差が所定値に収束すると、変化度αは0に近づく。即ち、位相決定器513が回転位相θを決定する精度が向上すると、変化度αは0に近づく。
During a period when the rotation speed ω_ref'of the rotor is relatively small, such as immediately after the start of driving the motor, the error between the actual rotation phase of the rotor and the determined rotation phase of the rotor becomes large. Therefore, even if the actual rotation phase of the rotor follows the command phase, the deviation σ between the command phase θ_ref and the determined rotation phase θ fluctuates. As the rotation speed ω_ref'increases, the rotation speed of the rotor also increases, so that the accuracy with which the
そこで、本実施形態においては、変化度αが所定範囲内である状態が所定時間T継続すると、モータ制御装置157はモータの制御を定電流制御からベクトル制御に切り替える。即ち、変化度αの変動幅(振幅)が所定範囲内である状態が所定時間T継続すると、モータ制御装置157はモータの制御を定電流制御からベクトル制御に切り替える。具体的には、制御切替器515は、モータ509の駆動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各スイッチ516a、516b、516cの状態を制御する。その結果、ベクトル制御器518によるベクトル制御が行われる。更に、制御切替器515は、モータ509の制御を定電流制御からベクトル制御に切り替えたタイミングにおける回転速度ω_ref´を閾値ωthとしてメモリ515bに記憶する。
Therefore, in the present embodiment, when the state in which the degree of change α is within the predetermined range continues for a predetermined time T, the
ベクトル制御器518による制御中において、回転速度ω_ref´が閾値ωthより小さくなると、制御切替器515は、モータ509の駆動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の駆動を制御する制御器をベクトル制御器518から定電流制御器517に切り替えるように各スイッチ516a、516b、516cの状態を制御する。その結果、定電流制御器517による定電流制御が行われる。
During control by the
図6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6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。
FIG. 6 is a flowchart showing a method of controlling the motor by the
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。
First, when the enable signal ‘H’ is output from the
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各スイッチ516a、516b、516cの状態を制御する。その結果、定電流制御器517による定電流制御が行われる。
Next, in S1001, the
その後、S1002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。
After that, in S1002, when the
また、S1002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S1003に進める。
Further, in S1002, when the
次に、S1003において、変化度αが所定範囲内である状態が所定時間T継続しなかった場合は、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。
Next, in S1003, if the state in which the degree of change α is within the predetermined range does not continue for a predetermined time T, the process returns to S1001 again. That is, the constant current control by the constant
また、S1003において、差分値決定機515aは、前述した方法で変化度αを決定する。
Further, in S1003, the difference
その後、S1004において、S1003で決定された変化度αが所定範囲内でない場合は、処理は再びS1001に戻る。 After that, in S1004, if the degree of change α determined in S1003 is not within the predetermined range, the process returns to S1001 again.
また、S1004において、S1003で決定された変化度αが所定範囲内である場合は、CPU151aは処理をS1005に進める。
Further, in S1004, when the degree of change α determined in S1003 is within a predetermined range, the
S1005において、変化度αが所定範囲内である状態が所定時間T継続した場合は、S1006において、制御切替器515は、モータ509の駆動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の駆動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各スイッチ516a、516b、516cの状態を制御する。その結果、ベクトル制御器518によるベクトル制御が行われる。
In S1005, when the state in which the degree of change α is within the predetermined range continues for a predetermined time T, in S1006, the
その後、S1007において、制御切替器515は、S1006においてモータ509の制御を定電流制御からベクトル制御に切り替えたタイミングにおける回転速度ω_ref´を閾値ωthとして決定し、メモリ515bに記憶する。その後、処理はS1008に進む。
After that, in S1007, the
S1008において、回転速度ω_ref´が閾値ωth以上である場合は、処理は再びS1006に戻り、ベクトル制御器518によるベクトル制御が続行される。
In S1008, when the rotation speed ω_ref'is equal to or higher than the threshold value ωth, the process returns to S1006 again, and the vector control by the
また、S1008において、回転速度ω_ref´が閾値ωthより小さい場合は、処理は再びS1001に戻り、制御切替器515は、モータ509の駆動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の駆動を制御する制御器をベクトル制御器518から定電流制御器517に切り替えるように各スイッチ516a、516b、516cの状態を制御する。その結果、定電流制御器517による定電流制御が行われる。
Further, in S1008, when the rotation speed ω_ref'is smaller than the threshold value ωth, the process returns to S1001 again, and the
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は上述の制御を繰り返し行う。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。
After that, the
以上のように、本実施形態においては、変化度αに基づいて、モータの制御を定電流制御からベクトル制御に切り替える。具体的には、変化度αが所定範囲内である状態が所定時間T継続すると、モータ制御装置157はモータの制御を定電流制御からベクトル制御に切り替える。即ち、位相決定器513が回転位相を決定する精度が比較的良い状態になると、モータの制御を定電流制御からベクトル制御に切り替える。この結果、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。
As described above, in the present embodiment, the control of the motor is switched from the constant current control to the vector control based on the degree of change α. Specifically, when the state in which the degree of change α is within the predetermined range continues for a predetermined time T, the
また、本実施形態においては、モータの制御を定電流制御からベクトル制御に切り替えたタイミングにおける回転速度ω_ref´を閾値ωthに設定する。そして、ベクトル制御が行われている状態において、回転速度ω_ref´が閾値ωthより小さくなると、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。このような構成を用いることによって、消費電力の増大やモータ音の増大が起こることを抑制することができる。なお、閾値ωthの決定は、モータの駆動が開始される度に行われるものとする。即ち、モータの駆動が開始される度に閾値ωthは更新されるものとする。 Further, in the present embodiment, the rotation speed ω_ref'at the timing when the motor control is switched from the constant current control to the vector control is set to the threshold value ωth. Then, when the rotation speed ω_ref'is smaller than the threshold value ωth in the state where the vector control is performed, the control of the motor is switched from the vector control to the constant current control. By using such a configuration, it is possible to suppress an increase in power consumption and an increase in motor noise. It is assumed that the threshold value ωth is determined every time the driving of the motor is started. That is, it is assumed that the threshold value ωth is updated every time the driving of the motor is started.
なお、本実施形態においては、指令位相θ_refと回転位相θとの偏差の時間変化(変化度α)に基づいて、定電流制御とベクトル制御との切り替えを行ったが、この限りではない。例えば、指令位相θ_refと回転位相θとの偏差σが所定範囲内である状態が所定時間継続したか否かに基づいて定電流制御とベクトル制御との切り替えを行っても良い。 In the present embodiment, the constant current control and the vector control are switched based on the time change (degree of change α) of the deviation between the command phase θ_ref and the rotation phase θ, but this is not the case. For example, the constant current control and the vector control may be switched based on whether or not the state in which the deviation σ between the command phase θ_ref and the rotation phase θ is within a predetermined range continues for a predetermined time.
また、本実施形態においては、閾値ωth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たが、この限りではない。例えば、モータの制御を定電流制御からベクトル制御に切り替える場合と同様にして、変化度α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ても良い。 Further, in the present embodiment, the control of the motor is switched from the vector control to the constant current control based on the threshold value ωth, but this is not the case. For example, the motor control may be switched from the vector control to the constant current control based on the degree of change α in the same manner as when the motor control is switched from the constant current control to the vector control.
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ステッピングモータが用いられているが、DCモータ等の他のモータであっても良い。また、モータは2相モータである場合に限らず、3相モータ等の他のモータであっても本実施形態を適用することができる。 Further, in the present embodiment, the stepping motor is used as the motor for driving the load, but other motors such as a DC motor may be used. Further, the motor is not limited to a two-phase motor, and the present embodiment can be applied to other motors such as a three-phase motor.
また、本実施形態におけるベクトル制御では、位相フィードバック制御を行うことによってモータ509を制御しているが、これに限定されるものではない。例えば、回転子402の回転速度ωをフィードバックしてモータ509を制御する構成であっても良い。具体的には、図7に示すように、モータ制御装置内部に速度決定器514を設け、速度決定器514が位相決定器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(12)が用いられるものとする。
Further, in the vector control in the present embodiment, the
ω=dθ/dt (12)
そして、CPU151aは回転子の目標速度を表す指令速度ω_refを出力する。更に、モータ制御装置内部に速度制御器500を設け、速度制御器500が回転速度ωと指令速度ω_refとの偏差が小さくなるように、q軸電流指令値iq_ref及びd軸電流指令値id_refを生成して出力する構成とする。このような速度フィードバック制御を行うことによって、モータ509を制御する構成であっても良い。このような構成においては回転速度をフィードバックしているため、回転子の回転速度が所定の速度になるように制御することができる。したがって、画像形成装置において、記録媒体への画像形成を適切に行うために回転速度を一定速度に制御する必要がある負荷(例えば、感光ドラム、搬送ベルト等)を駆動するモータに速度フィードバック制御を用いたベクトル制御を適用する。この結果、記録媒体への画像形成を適切に行うことができる。なお、この場合、定電流制御を行う際にも指令速度ω_refが用いられるものとする。また、この場合、指令速度ω_refと回転速度ωとの偏差が所定範囲内である状態が所定時間継続したか否かに基づいて定電流制御とベクトル制御との切り替えを行う。
ω = dθ / dt (12)
Then, the
また、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制御回路に相当する。なお、本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、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良い。
Further, in the present embodiment, the circuit that controls the drive of the
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。 Further, in the present embodiment, a permanent magnet is used as the rotor, but the present invention is not limited to this.
151a CPU
157 モータ制御装置
509 ステッピングモータ
513 位相決定器
515 制御切替器
515a 差分値決定器
516a、516b、516c 制御切替スイッチ
151a CPU
157
Claims (11)
前記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回転位相との偏差が小さくなるように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、前記巻線に定電流を供給することによっ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制御モードと前記第2制御モードとのいずれの制御モードで前記モータを制御している状態においても、前記偏差を決定し、
前記制御手段は、前記第2制御モードを実行している状態において、前記偏差が所定範囲内である状態が所定時間継続した場合は、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制御モードへと切り替え、前記第2制御モードを実行している状態において、前記偏差が前記所定範囲内である状態が前記所定時間継続しない場合は、前記第2制御モードを維持することを特徴とするモータ制御装置。 In a motor control device that controls the motor based on a command phase representing the target phase of the rotor of the motor.
A detection means for detecting the drive current flowing through the winding and
A phase determining means for determining the rotational phase of the rotor based on the drive current detected by the detecting means, and
A first control mode for controlling the driving current flowing through the winding so that the deviation becomes small rotational phase and determined by the phase determining means and the command phase, supplying a constant current prior Kimaki line A control means including a second control mode for controlling the motor by means of
Have,
Wherein, even in a state that controls the motor in either of the control modes of the first control mode and the second control mode, to determine the pre Kihen difference,
When the control means is executing the second control mode and the state in which the deviation is within a predetermined range continues for a predetermined time, the control mode for controlling the motor is changed from the second control mode to the control mode. In the state of switching to the first control mode and executing the second control mode , if the state in which the deviation is within the predetermined range does not continue for the predetermined time, the second control mode is maintained. A featured motor control device.
前記位相決定手段は、誘起電圧決定手段によって決定された誘起電圧の大きさに基づいて前記回転位相を決定することを特徴とする請求項1又は2に記載のモータ制御装置。The motor control device according to claim 1 or 2, wherein the phase determining means determines the rotation phase based on the magnitude of the induced voltage determined by the induced voltage determining means.
前記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に基づいて前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段と、
前記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巻線に流れる駆動電流を制御する第1制御モードと、前記巻線に定電流を供給することによっ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制御モードと前記第2制御モードとのいずれの制御モードで前記モータを制御している状態においても、前記偏差を決定し、
前記制御手段は、前記第2制御モードを実行している状態において、前記偏差が所定範囲内である状態が所定時間継続した場合は、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制御モードへと切り替え、前記第2制御モードを実行している状態において、前記偏差が前記所定範囲内である状態が前記所定時間継続しなかった場合は、前記第2制御モードを維持することを特徴とするモータ制御装置。 In a motor control device that controls the motor based on a command speed that represents the target speed of the rotor of the motor.
A detection means for detecting the drive current flowing through the winding and
A speed determining means for determining the rotational speed of the rotor based on the drive current detected by the detecting means, and
A first control mode for controlling the driving current flowing through the winding so that the deviation is reduced rotational speed and which is determined by the command speed and the speed determining means, supplying a constant current prior Kimaki line A control means including a second control mode for controlling the motor by means of
Have,
Wherein, even in a state that controls the motor in either of the control modes of the first control mode and the second control mode, to determine the pre Kihen difference,
When the control means is executing the second control mode and the state in which the deviation is within a predetermined range continues for a predetermined time, the control mode for controlling the motor is changed from the second control mode to the control mode. In the state of switching to the first control mode and executing the second control mode , if the state in which the deviation is within the predetermined range does not continue for the predetermined time, the second control mode is maintained. A motor control device characterized by the fact that.
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に基づい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4に記載のモータ制御装置。 The motor control device has a phase determining means for determining the rotational phase of the rotor.
The first control mode is based on a torque current component which is a current component represented in a rotating coordinate system based on a rotation phase determined by the phase determining means and which is a current component for generating torque in the rotor. The motor control device according to claim 4, further comprising a control mode for controlling the motor.
前記速度決定手段は、前記誘起電圧決定手段によって決定された誘起電圧の大きさに基づいて前記回転速度を決定することを特徴とする請求項4又は5に記載のモータ制御装置。 The motor control device, before SL on the basis of the driving current detected by the detecting means, the induced voltage determining means to determine the magnitude of the voltage induced before Kimaki line by rotation of the front Machinery trochanter have,
It said speed determining means, the motor control device according to claim 4 or 5, characterized in that to determine the rotational speed based on the magnitude of the EMF determined by the induced voltage determining means.
前記制御手段は、前記第2制御モードを実行している状態において、前記偏差としての第1の偏差と当該第1の偏差の次に決定された第2の偏差との差分値が第2の所定範囲内である状態が前記所定時間継続した場合は、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制御モードへと切り替え、前記第2制御モードを実行している状態において、前記差分値が前記第2の所定範囲内である状態が前記所定時間継続しない場合は、前記第2制御モードを維持す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。 Said control means, said deviation to determine a short has periodic than the predetermined time,
Wherein, in a state that is running the second control mode, the difference value between the second deviation is determined in the following first deviation and the first deviation as the deviation of the second When the state within the predetermined range continues for the predetermined time, the control mode for controlling the motor is switched from the second control mode to the first control mode, and the second control mode is being executed . The method according to any one of claims 1 to 6 , wherein the second control mode is maintained when the state in which the difference value is within the second predetermined range does not continue for the predetermined time. Motor control device.
前記搬送ローラを駆動するモータと、
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と、
を有し、
前記モータ制御装置は、前記搬送ローラを駆動するモータの駆動を制御することを特徴とするシート搬送装置。 A transport roller that transports the sheet and
The motor that drives the transfer roller and
The motor control device according to any one of claims 1 to 7 .
Have,
The motor control device is a seat transfer device characterized in that it controls the drive of a motor that drives the transfer roller.
前記搬送部によって給送された原稿を読み取る読取手段と、
負荷を駆動するモータと、
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原稿読取装置。 A transport unit that transports documents and
Reading means for reading the feeding has been originals by the conveyor unit,
The motor that drives the load and
The motor control device according to any one of claims 1 to 7.
Have a,
The motor control device is a document reading device characterized in that it controls the driving of a motor that drives the load .
負荷を駆動するモータと、
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。 An image forming apparatus that forms an image on a recording medium.
The motor that drives the load and
The motor control device according to any one of claims 1 to 7 .
Have,
The motor control device is an image forming device that controls the drive of a motor that drives the load.
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