JP2018137932A - 電動機制御装置、制御方法、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回生駆動による電源電圧の上昇を従来よりも確実に抑える。
【解決手段】１つの電源装置１Ｂに接続された複数の電動機３を制御する電動機制御装置２０は、電動機３をそれぞれベクトル制御するベクトル制御部２５と、電動機３の回生電流による電源装置１Ｂの電圧Ｖ１の上昇を検出する電圧上昇検出部２１２と、複数の電動機３の中から所定の条件にしたがって電動機３を選択する選択部２１４と、電圧上昇検出部２１２により電源装置１Ｂの電圧Ｖ１の上昇が検出されたときに、選択部２１４によって選択された電動機３に対し、当該電動機３の内部で熱として消費される電流を流すようベクトル制御部２５に指令ΔＩｄ＊を与える電流制御指令部２１６と、を有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、電動機制御装置、制御方法、および画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、およびファクシミリ機などの画像形成装置において、用紙を搬送するローラなどを回転させる駆動源として、永久磁石同期電動機（ＰＭＳＭ：Permanent Magnet Synchronous Motor）が用いられている。

一般に、永久磁石同期電動機は、捲線を有する固定子と永久磁石を用いた回転子とを有し、捲線に交流電流を流して回転磁界を発生させることにより、回転子をそれに同期して回転させる。交流電流をｄ−ｑ座標系のベクトルの成分として制御を行うベクトル制御によると、効率よく滑らかに回転させることができる。

回転を減速しまたは停止させるときに、回転方向と反対の方向のトルクを発生させる回生駆動を行うと、そのようなトルクを発生させない場合と比べて早く減速または停止させることができる。

しかし、回生駆動を行うと、回生電流が電源に流入することにより電源電圧が上昇することがある。電源電圧が上昇すると、電源の保護回路が動作して電源の動作が停止したり電源内の回路が破損したりするおそれがある。

回生電流の流入による電源電圧の上昇を抑えるための先行技術として、特許文献１に記載の技術がある。特許文献１には、ｑ軸電流を調整してブレーキトルクを制御するとともに、ｄ軸電流を調整して回生エネルギーを制御することが開示されている。

特開２００２−８４７８０号公報

上に述べた特許文献１の技術には、電動機に流すことができるｄ軸電流に上限があることから、電源電圧を上昇させる回生エネルギーを十分に熱として消費させることができないことがある、という問題があった。例えば、ｄ軸電流による発熱が電動機の耐熱条件を満たす範囲内となるようｄ軸電流量を抑える必要がある。特に電動機が高温であるときには許容される発熱量が少ないので、このときのｄ軸電流の上限値は小さい。また、駆動回路の許容電流量によりｄ軸電流の上限が決まる。さらに、回転速度の制御に高精度が求められる電動機については、回転速度に影響しない程度の僅かなｄ軸電流しか流すことができず、実質的に回生エネルギーを消費させることができない。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、回生駆動による電源電圧の上昇を従来よりも確実に抑えることのできる電動機制御装置および電動機制御方法を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る電動機制御装置は、１つの電源装置に接続された複数の電動機を制御する電動機制御装置であって、前記電動機をそれぞれベクトル制御するベクトル制御部と、前記電動機の回生電流による前記電源装置の電圧の上昇を検出する電圧上昇検出部と、複数の前記電動機の中から所定の条件にしたがって電動機を選択する選択部と、前記電圧上昇検出部により前記電源装置の電圧の上昇が検出されたときに、前記選択部によって選択された前記電動機に対し、当該電動機の内部で熱として消費される電流を流すよう前記ベクトル制御部に指令を与える電流制御指令部と、を有する。

本発明によると、回生駆動による電源電圧の上昇を従来よりも確実に抑えることができる。

本発明の一実施形態に係るモータ制御装置を備えた画像形成装置の構成の概要を示す図である。 モータ制御装置の構成の概要を示す図である。 モータの構成の例を示す図である。 モータの駆動の４つの態様を示す図である。 モータのｄ−ｑ軸モデルを示す図である。 モータ制御装置における主制御部および駆動・制御回路の機能的構成を示す図である。 駆動・制御回路における駆動部および電流検出部の構成の例を示す図である。 駆動・制御回路におけるベクトル制御部の構成の例を示す図である。 駆動・制御回路の機能的構成の変形例を示す図である。 モータ制御装置における処理の流れを示す図である。

図１には本発明の一実施形態に係るモータ制御装置２０を備えた画像形成装置１の構成の概要が、図２にはモータ制御装置２０の構成の概要が、それぞれ示されている。

図１において、画像形成装置１は、タンデム型のプリンタエンジン１Ａおよび商用交流を直流に変換する電源装置１Ｂを備えた電子写真式のカラープリンタである。

プリンタエンジン１Ａは、トナー像を形成するための４個のイメージングステーション４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋを中心に構成される。カラー印刷モードにおいて、４個のイメージングステーション４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、およびＫ（ブラック）の４色のトナー像を並行して形成する。イメージングステーション４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、それぞれ筒状の感光体５、帯電ローラ６、プリントヘッド７、および現像器８などを有している。

イメージングステーション４Ｙ〜４Ｋにより形成されたトナー像は、感光体５から転写ベルト１６に１次転写される。１次転写されたトナー像は、２次転写ローラ１４のニップ部で、用紙カセット１０から給紙ローラ１２によって引き出されてレジストローラ１３を経て搬送されてきた用紙２に２次転写される。トナー像が２次転写された用紙２は、定着器１７の内部を通過する。定着器１７は、定着ローラ１７Ａ，１７Ｂにより用紙２を搬送しながら熱と圧力とを加える。これにより、トナー像が用紙２に定着する。定着器１７を通過した用紙２は、排紙ローラ１８により排紙トレイ１９へ送り出される。

画像形成装置１は、回転駆動源として複数のブラシレスモータを備えている。例えば、図２に示すように、給紙モータ３ａ、排紙モータ３ｂ、定着モータ３ｃ、感光体モータ３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ、および転写体モータ３ｈなどが画像形成装置１に備わっている。

給紙モータ３ａは、給紙ローラ１２を駆動する。排紙モータ３ｃは、排紙ローラ１８を駆動する。定着モータ３ｂは、定着ローラ１７Ａ，１７Ｂを駆動する。感光体モータ３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇは、それぞれ対応するイメージングステーション４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの感光体５を駆動する。そして、転写体モータ３ｈは、転写ベルト１６が巻回されたローラを駆動する。

ただし、モータによる駆動系は、これに限らず種々異なったものとできる。例えば、各イメージングステーション４Ｙ〜４Ｋに個別に感光体モータ３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇを設けた例としたが、共通の１つのモータで駆動する構成とし、または１つのモータで転写ベルト１６も共通に駆動する構成とし、またはブラックとカラーとでそれぞれ１つのモータで駆動する構成とするなど、種々の構成とすることが可能である。

なお、以下において、これらのモータ３ａ〜３ｈを区別せずに全体またはそれぞれを「モータ３」と記すことがある。

複数のモータ３は、モータ制御装置２０により制御される。モータ制御装置２０は、複数の駆動・制御回路２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈと、これらの駆動・制御回路２２ａ〜２２ｈに回転の開始（起動）または停止などの指令を与える主制御部２１とから構成される。

駆動・制御回路２２ａ〜２２ｈのそれぞれは、対応する１つのモータ３をベクトル制御する。複数のモータ３は、駆動・制御回路２２ａ〜２２ｈを介して１つの電源装置１Ｂに接続されている。以下において、これらの駆動・制御回路２２ａ〜２２ｈを区別せずに全体またはそれぞれを「駆動・制御回路２２」と記すことがある。

主制御部２１は、画像形成装置１の全体の制御を受け持つコントローラであり、制御プログラムを実行するＣＰＵ(Central Processing Unit) およびその周辺デバイスを有している。主制御部２１は、画像形成装置１をウォームアップするとき、プリントジョブを実行するとき、節電モードに移行するときなどに駆動・制御回路２２に指令を発する。

図３にはモータ３の構成の例が、図４にはモータ３の駆動の４つの態様が、それぞれ模式的に示されている。

図３において、モータ３は、センサレス型の永久磁石同期電動機（ＰＭＳＭ:Permanent Magnet Synchronous Motor)である。モータ３は、回転磁界を発生させる電機子としての固定子３１と、永久磁石を用いた回転子３２とを備えている。固定子３１は、１２０度間隔で配置されたＵ相、Ｖ相、Ｗ相のコア３６，３７，３８、およびＹ結線された３つの捲線（コイル）３３，３４，３５を有している。Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３相交流電流を捲線３３〜３５に流してコア３６，３７，３８を順に励磁することによって回転磁界が生じる。回転子３２は、この回転磁界に同期して回転する。

図３に示す例では、回転子３２の磁極数は２である。ただし、回転子３２の磁極数は２に限らず、４、６またはそれ以上であってもよい。回転子３２は、アウター式でもよく、インナー式でもよい。また、固定子３１のスロット数は３に限らない。いずれにしても、モータ３に対して、ｄ−ｑ座標系を基本とした制御モデルを用いて磁極位置および回転速度の推定を行うベクトル制御（センサレスベクトル制御）が、モータ制御装置２０により行われる。

なお、以下において、回転子３２のＳ極およびＮ極のうちの黒丸で示すＮ極の回転角度位置を、回転子３２の「磁極位置ＰＳ」ということがある。

図４において、モータの速度制御は、モータ速度の方向（回転方向）とベクトル制御により発生させるトルクの方向の関係から４つの態様に分けられる（４象限駆動）。すなわち、正転時（例えばＣＷ）および逆転時（例えばＣＣＷ）のそれぞれについて、モータ速度とトルクの方向が一致している力行駆動の態様と、２つの方向が一致していない回生駆動の態様とがある。

回生駆動によると、回生駆動によらない場合と比べて、モータ３を早く減速させることができる。しかし、回生駆動を行うと、他のモータ３の状態によっては、回生駆動中のモータ３で生じる回生電流が駆動・制御回路２２を介して電源装置１Ｂに流入する場合がある。例えば、電源装置１Ｂから他のモータ３に流れる電流が小さい場合には、回生電流の流入により電源装置１Ｂにおける電圧（電源電圧）が上昇する。電源電圧の上昇が許容範囲の上限を超えると、電源装置１Ｂの回路や負荷に悪影響を及ぼし、場合によっては破損に至ることがある。

そこで、モータ制御装置２０には、モータ２からの回生電流の流入による電源電圧の上昇を抑える機能が設けられている。以下、この機能を中心に画像形成装置１の構成および動作を説明する。

図５にはモータ３のｄ−ｑ軸モデルが示されている。モータ３のベクトル制御では、モータ３の捲線３３〜３５に流れる３相の交流電流を、回転子３２である永久磁石と同期して回転している２相の捲線に流す直流電流に変換して制御を簡単化する。

永久磁石の磁束方向（Ｎ極の方向）をｄ軸とし、ｄ軸から電気角でπ／２［ｒａｄ］（９０°）進んだ方向をｑ軸とする。ｄ軸およびｑ軸はモデル軸である。Ｕ相の捲線３３を基準とし、これに対するｄ軸の進み角をθと定義する。この角度θは、Ｕ相の捲線３３に対する磁極の角度位置（磁極位置ＰＳ）を示す。ｄ−ｑ座標系は、Ｕ相の捲線３３を基準としてこれより角度θだけ進んだ位置にある。

モータ３は回転子３２の角度位置（磁極位置）を検出する位置センサを有していないので、モータ制御装置２０は、回転子３２の磁極位置ＰＳ、すなわち角度θを推定し、その推定した角度θである推定角度θｍを用いて回転子３２の回転を制御する。

捲線３３〜３５に流す電流のうち、ｑ軸の方向に流れるｑ軸成分は、誘起電圧定数に応じてモータ３を正転または逆転させる方向のトルクに変換される。これに対して、ｄ軸の方向に流れるｄ軸成分（ｄ軸電流）は、トルクには変換されず、捲線３３〜３５において熱として消費される。

図６にはモータ制御装置２０における主制御部２１および駆動・制御回路２２の機能的構成が示されている。図６では、駆動・制御回路２２の代表として、給紙モータ３ａ、排紙モータ３ｂ、および定着モータ３ｃをそれぞれ制御する３つの駆動・制御回路２２ａ，２２ｂ，２２ｃが描かれている。駆動・制御回路２２ａ，２２ｂ，２２ｃの構成は、互いに同じである。

駆動・制御回路２２は、モータ３の捲線３３〜３５に電流を流して回転子３２を駆動する駆動部２６と、捲線３３〜３５に流れる電流を検出する電流検出部２７と、駆動部２６を制御するベクトル制御部２５と、を有している。そして、ベクトル制御部２５は、当該ベクトル制御部２５が制御するモータ３が回生動作を行っているか否かを検出する回生検出部５８を有する。

主制御部２１は、モータ制御装置２０の構成要素として、速度指令部２１０、電圧上昇検出部２１２、モータ選択部２１４、およびｄ軸電流制御指令部２１６を有している。これらの機能は、主制御部２０のハードウェア構成により、および制御プログラムがＣＰＵによって実行されることにより実現される。

速度指令部２１０は、各駆動・制御回路２２に対し、モータ３の回転速度の指令値を与える。起動時には回転方向を指定する。

電圧上昇検出部２１２は、モータ３の回生電流による電源装置１Ｂの電圧の上昇を検出する。電圧上昇検出部２１２には、電源装置１Ｂの出力電圧Ｖ１が入力される。電圧上昇検出部２１２は、出力電圧Ｖ１の検出値に基づいて、電源装置１Ｂの電圧の上昇を検出する。ただし、出力電圧Ｖ１を検出せずに、後に述べるように各モータ３に流れる電流の検出値または各モータ３の回転速度の推定値に基づいて、電源装置１Ｂの電圧の上昇を検出することも可能である。その場合には、あらかじめ各モータ３の電流または回転速度がどのような状態のときに電源装置１Ｂの電圧が上昇するかを示すデータを実験などに基づいて作成して記憶しておき、そのデータの示す状態であるか否かを判定することにより検出すればよい。

電圧上昇検出部２１２は、電源装置１Ｂの電圧の上昇として、出力電圧Ｖ１の電圧値の定格電圧値（例えば２４ボルト）に対する増加量または検出周期（例えば１ｍｓ）における増加率がそれぞれのしきい値以上である電圧変化を検出する。例えば、定格電圧値の１０％を増加量のしきい値とし、または定格電圧値の５％を増加率のしきい値とする。

モータ選択部２１４は、複数のモータ３の中から所定の条件にしたがって、回生電流の消費の役割を担うモータ３を選択する。

選択の条件として、複数のモータ３により回転駆動される負荷に応じて定められた優先順位がある。感光体５および転写ベルト１６は、回転速度の乱れが画質に影響しやすい。このため、これらの負荷を回転駆動する感光体モータ３ｄ〜３ｇおよび転写体モータ３ｈは、優先順位が低い順位に定められる。給紙、定着、および定着における回転速度の乱れの影響は比較的に小さい。したがって、給紙モータ３ａ、排紙モータ３ｂ、および定着モータ３ｃは、優先順位が高い順位に定められる。モータ選択部２１４は、優先順位の高い順にモータ３を選択する。

選択の条件として、モータ３が停止していることを定めてもよい。モータ選択部２１４は、停止しているモータ３がある場合において、その停止しているモータ３の中から１以上のモータ３を選択する。

選択の条件として、モータ３ａ，３ｂ，３ｃにそれぞれ備わる温度センサ７０ａ，７０ｂ，７０ｃにより検出された温度を定めることができる。この場合には、モータ選択部２１４に、温度センサ７０ａ〜７０ｃから検出温度を示す信号ＳＴａ，ＳＴｂ，ＳＴｃが入力される。モータ選択部２１４は、信号ＳＴａ〜ＳＴｃが示す温度の低い順にモータ３を選択する。温度が低いほど、耐熱の制約を満たす範囲内において熱として消費させる電流を大きくすることができる。

ｄ軸電流制御指令部２１６は、電圧上昇検出部２１３により電源装置１Ｂの電圧の上昇が検出されかついずれかの回生検出部５８が回生動作を検出したときに、選択されたモータ３に対し、熱として消費される電流を流すようベクトル制御部２５に指令を与える。その際、ｄ軸電流制御指令部２１６は、電源装置１Ｂの出力電圧Ｖ１の増加量または増加率が大きいほど、より多くｄ軸電流を増大するように、ｄ軸電流増加指令値ΔＩｄ＊を決定してベクトル制御部２５に与える。

図７には駆動・制御回路２２における駆動部２６および電流検出部２７の構成の例が示されている。

モータ駆動部２６は、モータ３の捲線３３〜３５に電流を流して回転子３２を駆動するためのインバータである。モータ駆動部２６は、３つのデュアル素子２６１，２６２，２６３、およびプリドライブ回路２６５などを有する。

各デュアル素子２６１〜２６３は、特性の揃った２つのトランジスタ（例えば、電界効果トランジスタ：ＦＥＴ）を直列接続してパッケージに収めた回路部品である。

デュアル素子２６１〜２６３によって、直流電源ライン２１１から接地ラインへ捲線３３〜３５を介して流れる電流Ｉが制御される。詳しくは、デュアル素子２６１のトランジスタＱ１，Ｑ２によって、捲線３３を流れる電流Ｉｕが制御され、デュアル素子２６２のトランジスタＱ３，Ｑ４によって、捲線３４を流れる電流Ｉｖが制御される。そして、デュアル素子２６３のトランジスタＱ５，Ｑ６によって、捲線３５を流れる電流Ｉｗが制御される。

プリドライブ回路２６５は、ベクトル制御部２５から入力される制御信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−を、各トランジスタＱ１〜Ｑ６に適した電圧レベルに変換する。変換後の制御信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−が、トランジスタＱ１〜Ｑ６の制御端子（ゲート）に入力される。

電流検出部２７は、Ｕ相電流検出部２７１およびＶ相電流検出部２７２を有し、捲線３３，３４に流れる電流Ｉｕ，Ｉｖを検出する。Ｉｕ＋Ｉｖ＋Ｉｗ＝０であるので、検出した電流Ｉｕ，Ｉｖの値から計算によって電流Ｉｗを求めることができる。なお、Ｗ相電流検出部を有してもよい。

Ｕ相電流検出部２７１およびＶ相電流検出部２７２は、電流Ｉｕ，Ｉｖの流路に挿入されているシャント抵抗による電圧降下を増幅してＡ／Ｄ変換し、電流Ｉｕ，Ｉｖの検出値として出力する。すなわち、２シャント方式の検出を行う。シャント抵抗の抵抗値は１／１０Ωオーダーの小さい値である。

図８には駆動・制御回路２２におけるベクトル制御部２５の構成の例が示されている。

ベクトル制御部２５は、速度制御部５１、電流制御部５２、出力座標変換部５３、ＰＷＭ変換部５４、入力座標変換部５５、速度・位置推定部５６、電圧検出部５７、および回生検出部５８を有する。これらの各部は、ｄ軸電流制御指令部２１６からのｄ軸電流増加指令値ΔＩｄ＊が与えられない場合において、つまり、電源装置１Ｂの電圧の上昇が検出されていない場合において、次の処理を行う。

速度制御部５１は、速度指令部２１０からの速度指令値ω＊と速度・位置推定部５６から速度推定値ωｍとに基づいて、速度推定値ωｍが速度指令値ω＊に近づくようにｄ−ｑ座標系の電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を決定する。速度推定値ωｍは周期的に入力される。速度制御部５１は、速度推定値ωｍが入力されるごとに電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を決定する。

電流制御部５２は、電流指令値Ｉｄ＊，Ｉｑ＊に基づいて、ｄ−ｑ座標系の電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を決定する。

出力座標変換部５３は、速度・位置推定部２５からの推定角度θｍおよび電圧検出回路５７からの検出電圧値Ｖ１に基づいて、電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊をＵ相、Ｖ相、およびＷ相の電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に変換する。つまり、電圧について２相から３相への変換を行う。

ＰＷＭ変換部５４は、電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に基づいて制御信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−のパターンを生成し、駆動部２６へ出力する。制御信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−は、モータ３に供給する３相交流電力の周波数および振幅をパルス幅変調（PWM: Pulse Width Modulation ）により制御するための信号である。

入力座標変換部５５は、電流検出部２７により検出されたＵ相の電流ＩｕおよびＶ相の電流Ｉｖの各値からＷ相の電流Ｉｗの値を算出する。そして、速度・位置推定部５６からの推定角度θｍと３相の電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの値とに基づいて、ｄ−ｑ軸座標系の推定電流値Ｉｄ，Ｉｑを算出する。つまり、電流について３相から２相への変換を行う。

速度・位置推定部５６は、入力座標変換部５５からの推定電流値Ｉｄ，Ｉｑと電流制御部５２からの電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊とに基づいて、いわゆる電圧電流方程式に従って速度推定値ωｍおよび推定角度θｍを求める。

求められた速度推定値ωｍは、速度制御部５１へ出力される。求められた推定角度θｍは、出力座標変換部５３および入力座標変換部５５に入力される。

電圧検出部５７は、電源装置１Ｂの出力電圧Ｖ１を検出する。

回生検出部５８は、当該ベクトル制御部２５が制御するモータ３の回転速度および当該モータ３に流れる電流の少なくとも一方に基づいて、回生動作を行っているか否かを検出する。その際に、モータ３の回転速度として速度・位置推定部５６による速度推定値ωｍを用い、モータ３に流れる電流として入力座標変換部５５による推定電流値Ｉｄ，Ｉｑを用いる。回生検出部５８は、回生動作を行っていることを検出したときに、その旨をｄ軸電流制御指令部２１６に通知する。

さて、当該ベクトル制御部２５が制御するモータ３が上に述べたモータ選択部２１４により選択された場合には、ｄ軸電流制御指令部２１６からｄ軸電流増加指令値ΔＩｄ＊が電流制御部５２に与えられる。この場合に、電流制御部５２は、速度制御部５１からのｄ軸の電流指令値Ｉｄ＊にｄ軸電流増加指令値ΔＩｄ＊を加算し、得られた値（Ｉｄ＊＋ΔＩｄ＊）と速度制御部５１からのｑ軸の電流指令値Ｉｑ＊とに基づいて電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を決定する。

このようにして決定された電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊に基づいて、上に述べたように電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊および制御信号Ｕ＋，Ｕ−，Ｖ＋，Ｖ−，Ｗ＋，Ｗ−のパターンが順に生成されて、駆動部２６によりモータ３が駆動される。

ｄ軸電流増加指令値ΔＩｄ＊を加算することにより、当該モータ３に流れるｄ軸電流が増加する。これに伴って電源装置１Ｂから流出する電流により、電源装置１Ｂに流入する回生電流が打ち消される。つまり、いずれかのモータ３に流れる回生電流が当該モータ３の内部で熱として消費される。したがって、電源電圧の上昇した状態が定格電圧の状態へ戻る。電源電圧の異常が完全には解消されない場合であっても、少なくとも電源電圧のさらなる上昇は抑制される。

図９には駆動・制御回路２２の機能的構成の変形例が示されている。この変形例では、温度センサによらずに、各モータ３の温度を推定する。

図９の例において、モータ制御装置２０ｂは、主制御部２１と、複数のモータ３をそれぞれ制御する複数の駆動・制御回路２３とを有する。図９では、駆動・制御回路２３の代表として、給紙モータ３ａ、排紙モータ３ｂ、および定着モータ３ｃをそれぞれ制御する３つの駆動・制御回路２３ａ，２３ｂ，２３ｃが描かれている。駆動・制御回路２３ａ，２３ｂ，２３ｃの構成は同様である。また、主制御部２１の構成は、上に述べた通りである。

駆動・制御回路２３は、ベクトル制御部２５ｂ、駆動部２６、および電流検出部２７を有している。駆動部２６および電流検出部２７の構成は、上に述べた通りである（図７参照）。

ベクトル制御部２５ｂは、図８に示したベクトル制御部２５の構成要素に加えて、パラメータ推定部６１、および温度推定部６２を有している。

パラメータ推定部６１は、モータ３に流れる電流に基づいて当該モータ３のパラメータの値を推定する。モータ３に流れる電流として、電流検出部２７により検出された電流Ｉｕ，Ｉｖを用いる。パラメータは、温度に依存するものであればよい。例えば、捲線３３〜３５の抵抗値、または誘起電圧定数などがある。

温度推定部６２は、パラメータの値に対応する温度を特定するあらかじめ記憶しているルックアップテーブルまたは演算式を用いて、パラメータ推定部６１により推定されたパラメータの値に対応する温度を推定する。そして、推定した温度を示す信号ＳＴｍａ，ＳＴｍｂ，ＳＴｍｃを出力する。

信号ＳＴｍａ，ＳＴｍｂ，ＳＴｍｃは、主制御部２１のモータ選択部２１４に入力される。モータ選択部２１４は、信号ＳＴｍａ，ＳＴｍｂ，ＳＴｍｃが示す温度を各モータ３の温度として取り込み、モータ３の選択に用いる。

図１０にはモータ制御装置２０，２０ｂにおける処理の流れが示されている。

電源電圧の上昇を検出する（＃１１）。電源電圧の増加量または増加率がそれぞれのしきい値未満であれば（＃１２でＮＯ）、回生電流を強制的に消費する必要はないと判断しする。この場合には、ｄ軸電流の増加量（すなわちｄ軸電流増加指令値ΔＩｄ＊）を零（０）に設定する（＃１３）。

電源電圧の増加量または増加率がそれぞれのしきい値以上である場合には（＃１２でＹＥＳ）、回生動作中のモータ３があるか否かをチェックする。回生動作中のモータ３がなければ（＃１４でＮＯ）、電源電圧の上昇の原因が回生電流の流入ではないので、ｄ軸電流の増加量を零に設定する（＃１３）。

回生動作中のモータ３がある場合に（＃１４でＹＥＳ）、回生電流を消費する役割を負わせるモータ３を選択する（＃１５）。そして、選択したモータ３に流すｄ軸電流を増加させる（＃１６）。

以上の実施形態によると、回生動作中のモータ３において回生電流を熱として消費させることが困難である場合にも、他のモータ３において消費させることができる。したがって、回生駆動による電源電圧の上昇を従来よりも確実に抑えることができる。

上に述べた実施形態によると、回転駆動の対象に応じて定められた優先順位の高い順にモータ３を選択してｄ軸電流を増加させるので、ｄ軸電流の増加が好ましくないモータ３についてはできるだけｄ軸電流を増加させないようにすることができる。例えば、画質を良好にするために高い回転精度が要求される感光体モータ３ｄ〜３ｆについては優先順位を低くし、または選択肢から除くことにより、回転精度の要求を満たした上で他のモータ３により回生電流を熱として消費させることができる。

回生電流を消費する役割を負わせるモータ３を選択する条件として、回転精度の要求を満たすための優先順位、温度、および停止中を適宜組み合わせることができる。例えば、停止中のモータ３があればそれを選択し、停止中のモータ３がなければ、優先順位が所定順位よりも高いモータ３のうちの温度がしきい値以下のモータ３を温度が低い順に選択することができる。複数のモータ３の間で耐熱温度が異なる場合には、耐熱温度が高いものを優先的に選択するようにしてもよい。

上に述べた実施形態において、画像形成装置１およびモータ制御装置２０のそれぞれの全体または各部の構成、電源電圧Ｖ１の上昇を検出する方法、上昇しているか否かの判断の基準（しきい値）、モータ３の選択の条件、処理の内容、順序、またはタイミングなどは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

１ 画像形成装置
１Ｂ 電源装置
２ 用紙
３ モータ（電動機
２０ モータ制御装置（電動機制御装置）
１２ 給紙ローラ（ローラ）
１７Ａ，１７Ｂ 定着ローラ（ローラ）
１８ 排紙ローラ（ローラ）
２５，２５ｂ ベクトル制御部
５８ 回生検出部
６１ パラメータ推定部
６２ 温度推定部
７０ 温度センサ
２１２ 電圧上昇検出部
２１４ モータ選択部（選択部）
２１６ ｄ軸電流制御指令部（電流制御指令部）
Ｉｄ＊ 電流指令値（熱として消費される電流）
ΔＩｄ＊ ｄ軸電流増加指令値（指令）
Ｉｕ，Ｉｖ 電流（電動機に流れる電流の検出値）
Ｖ１ 電圧検出値（電源装置の電圧の検出値）
ωｍ 推定速度（回転速度の推定値）

Claims (12)

1. １つの電源装置に接続された複数の電動機を制御する電動機制御装置であって、
   前記電動機をそれぞれベクトル制御するベクトル制御部と、
   前記電動機の回生電流による前記電源装置の電圧の上昇を検出する電圧上昇検出部と、
   複数の前記電動機の中から所定の条件にしたがって電動機を選択する選択部と、
   前記電圧上昇検出部により前記電源装置の電圧の上昇が検出されたときに、前記選択部によって選択された前記電動機に対し、当該電動機の内部で熱として消費される電流を流すよう前記ベクトル制御部に指令を与える電流制御指令部と、
   を有することを特徴とする電動機制御装置。
2. 前記電流制御指令部は、前記ベクトル制御部におけるｄ軸電流を増大するように指令を与える、
   請求項１記載の電動機制御装置。
3. 前記電圧上昇検出部は、前記電源装置の電圧の上昇として、電圧値の増加量または増加率がそれぞれのしきい値以上である電圧変化を検出し、
   前記電流制御指令部は、前記増加量または増加率が大きいほど前記ｄ軸電流の増大量を多くするよう前記指令を与える、
   請求項２記載の電動機制御装置。
4. それぞれの前記ベクトル制御部は、それぞれのベクトル制御部が制御する電動機が回生動作を行っているか否かを検出する回生検出部を有し、
   前記電源装置の電圧の上昇が検出されかついずれかの前記回生検出部が回生動作を検出したときに、前記電流制御指令部が前記ベクトル制御部に指令を与える、
   請求項１ないし３のいずれかに記載の電動機制御装置。
5. 前記回生検出部は、当該ベクトル制御部が制御する電動機の回転速度または当該電動機に流れる電流に基づいて回生動作を行っているか否かを検出する、
   請求項４記載の電動機制御装置。
6. 前記電圧上昇検出部は、前記電源装置の電圧の検出値、前記各電動機に流れる電流の検出値、または前記各電動機の回転速度の推定値に基づいて、前記電源装置の電圧の上昇を検出する、
   請求項１ないし５のいずれかに記載の電動機制御装置。
7. 前記選択部は、前記複数の電動機により回転駆動される負荷に応じて定められた優先順位を前記条件として当該優先順位の高い順に電動機を選択する、
   請求項１ないし５のいずれかに記載の電動機制御装置。
8. 前記選択部は、停止していることを前記条件として電動機を選択する、
   請求項１ないし５のいずれかに記載の電動機制御装置。
9. 前記選択部は、前記複数の電動機にそれぞれ備わる温度センサにより検出された温度を前記条件として当該温度の低い順に電動機を選択する、
   請求項１ないし５のいずれかに記載の電動機制御装置。
10. それぞれの前記ベクトル制御部は、前記電動機に流れる電流に基づいて当該電動機のパラメータを推定するパラメータ推定部と、推定されたパラメータに基づいて前記電動機の温度を推定する温度推定部と、を有し、
    前記選択部は、前記温度推定部により推定された温度を前記条件として当該温度の低い順に電動機を選択する、
    請求項１ないし５のいずれかに記載の電動機制御装置。
11. 用紙に画像を形成する画像形成装置であって、
    複数の電動機と、
    前記複数の電動機が接続された電源装置と、
    前記電動機によりそれぞれ回転駆動されて前記用紙を搬送する複数のローラと、
    前記複数の電動機を制御する電動機制御装置と、を有しており、
    前記電動機制御装置は、
    前記電動機をそれぞれベクトル制御するベクトル制御部と、
    前記電動機の回生電流による前記電源装置の電圧の上昇を検出する電圧上昇検出部と、
    前記複数の電動機の中から所定の条件にしたがって電動機を選択する選択部と、
    前記電圧上昇検出部により前記電源装置の電圧の上昇が検出されたときに、前記選択部によって選択された前記電動機に対し、当該電動機の内部で熱として消費される電流を流すよう前記ベクトル制御部に指令を与える電流制御指令部と、を有する、
    ことを特徴とする画像形成装置。
12. １つの電源装置に接続された複数の電動機のそれぞれをベクトル制御する電動機制御方法であって、
    前記電動機の回生電流による前記電源装置の電圧の上昇を検出したときに、前記複数の電動機の中から所定の条件にしたがって１以上の電動機を選択し、選択した前記電動機にに流すｄ軸電流を増加させる、
    ことを特徴とする電動機制御方法。

Images