JP2020115720A

JP2020115720A - Motor controller, sheet conveying device, manuscript reader, and image forming device

Info

Publication number: JP2020115720A
Application number: JP2019006396A
Authority: JP
Inventors: 一博本多; Kazuhiro Honda
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2019-01-17
Filing date: 2019-01-17
Publication date: 2020-07-30

Abstract

To solve a problem such that with a motor controller whose value of a control parameter is set at a value corresponding to a motor A, when a motor B whose kind is different from the motor A is mounted and vector control is performed, a rotation phase of a rotor of the motor B cannot be precisely determined, resultantly, control of the motor B becomes unstable, and there being a possibility that the motor B is step-out.SOLUTION: When a value iq of a torque current component becomes equal to or larger than a predetermined value iqth, a CPU 151a determines a type of a motor mounted onto a motor controller 157. Thereafter, based on determination results, the CPU 151a sets a control value. As a result, it is possible to prevent the motor from being stepped out due to unstable control of the motor because the rotation phase of the rotor of the mounted motor cannot be determined with high accuracy. In other words, it is possible to prevent abnormality in rotation of the motor.SELECTED DRAWING: Figure 6

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 relates to control of a motor in a motor control device, a sheet conveying device, a document reading device, 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、回転子の指令位相と回転位相との偏差が小さくなるように回転座標系における電流値を制御する位相フィードバック制御を行うことによってモータを制御する制御方法が知られている。なお、回転子の指令速度と回転速度との偏差が小さくなるように回転座標系における電流値を制御する速度フィードバック制御を行うことによってモータを制御する制御方法も知られている。 Conventionally, as a method for controlling a motor, a control method called vector control for controlling a motor by controlling a current value in a rotating coordinate system based on a rotation phase of a rotor of the motor is known. Specifically, there is known a control method for controlling a motor by performing phase feedback control for controlling a current value in a rotating coordinate system so that a deviation between a command phase and a rotating phase of a rotor becomes small. A control method is also known in which the motor is controlled by performing speed feedback control that controls the current value in the rotating coordinate system so that the deviation between the command speed of the rotor and the rotation speed becomes small.

ベクトル制御において、モータの巻線に流れる駆動電流は、回転子が回転するためのトルクを発生させる電流成分であるｑ軸成分（トルク電流成分）と、モータの巻線を貫く磁束の強度に影響する電流成分であるｄ軸成分（励磁電流成分）とにより表される。回転子にかかる負荷トルクの変化に応じてトルク電流成分の値が制御されることによって、回転に必要なトルクが効率的に発生する。この結果、余剰トルクに起因したモータ音の増大や消費電力の増大が抑制される。 In vector control, the drive current flowing in the motor winding affects the q-axis component (torque current component), which is the current component that generates the torque for the rotor to rotate, and the strength of the magnetic flux that penetrates the motor winding. And a d-axis component (exciting current component) which is a current component to be generated. By controlling the value of the torque current component according to the change of the load torque applied to the rotor, the torque required for rotation is efficiently generated. As a result, an increase in motor noise and an increase in power consumption due to the surplus torque are 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、巻線のレジスタンスＲ、巻線のインダクタンスＬ（以下、制御パラメータと称する）の値を用いて、回転子の回転に起因して巻線に発生する誘起電圧を決定し、当該誘起電圧に基づいて回転子の回転位相を決定する構成が述べられている。 Vector control requires a configuration that determines the rotation phase of the rotor. In Patent Document 1, the induced voltage generated in the winding due to the rotation of the rotor is determined by using the values of the resistance R of the winding and the inductance L of the winding (hereinafter, referred to as control parameter), and A configuration for determining the rotation phase of the rotor based on the induced voltage is described.

特表２０１２−５０９０５６号公報Special table 2012-509056 gazette

前記特許文献１の方法で誘起電圧を決定する際に用いられる制御パラメータの値はモータに固有の値であり、モータ制御装置に取り付けられるべきモータの巻線のレジスタンスＲ、巻線のインダクタンスＬの値に基づいて予め設定されている。 The value of the control parameter used when determining the induced voltage by the method of the above-mentioned Patent Document 1 is a value specific to the motor, and the resistance R of the winding of the motor and the inductance L of the winding to be attached to the motor control device are It is preset based on the value.

例えば、制御パラメータの値がモータＡに対応する値に設定されているモータ制御装置にモータＡとは種類が異なるモータＢが取り付けられてベクトル制御が実行されると、モータＢの回転子の回転位相を高精度に決定することができなくなってしまう。その結果、モータＢの制御が不安定になり、モータＢが脱調してしまう可能性がある。 For example, when the motor B of a type different from the motor A is attached to the motor control device in which the value of the control parameter is set to the value corresponding to the motor A and the vector control is executed, the rotation of the rotor of the motor B is rotated. The phase cannot be determined with high precision. As a result, the control of the motor B becomes unstable, and the motor B may get out of step.

上記課題に鑑み、本発明は、モータの回転に異常が生じることを抑制することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention has an object to suppress the occurrence of abnormality in the rotation of a motor.

上記課題を解決するために、本発明にかかるモータ制御装置は、
モータの回転子の目標位相を表す指令位相に基づいて前記モータを制御するモータ制御装置において、
前記モータの巻線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
前記巻線に発生する誘起電圧の大きさを、前記検出手段によって検出される駆動電流と予め設定されたインダクタンスの値とを用いて決定する第１決定手段と、
前記第１決定手段によって決定される前記誘起電圧の大きさに基づいて、前記回転子の回転位相を決定する第２決定手段と、
前記検出手段によって検出された駆動電流に含まれる電流成分であって前記回転子にトルクを与え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巻線に流れる駆動電流を制御する制御手段と、
前記制御手段によって制御されるモータの巻線のインダクタンスの値を決定する第３決定手段と、
前記制御手段によって制御されるモータの種類を、前記第３決定手段によって決定される前記インダクタンスの値に基づいて判別する判別手段と、
前記第１決定手段が前記誘起電圧の大きさを決定する際に用いられる前記インダクタンスの値を、前記判別手段によって判別されたモータの種類に対応する値に設定する設定手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記第２決定手段によって決定された回転位相と前記指令位相との偏差が小さくなるように前記目標値を設定し、
前記制御手段は、前記検出手段によって検出された駆動電流のトルク電流成分の値が所定値以上の値になると、前記モータの駆動を停止し、
前記第３決定手段は、前記モータの駆動が停止されると、前記インダクタンスの値を決定する処理を開始することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the motor control device according to the present invention is
In a motor control device for controlling the motor based on a command phase representing a target phase of the rotor of the motor,
Detection means for detecting a drive current flowing through the winding of the motor,
First determining means for determining the magnitude of the induced voltage generated in the winding by using a drive current detected by the detecting means and a preset inductance value;
Second determining means for determining a rotation phase of the rotor based on the magnitude of the induced voltage determined by the first determining means;
The drive current flowing through the winding is controlled so that the value of the torque current component, which is the current component included in the drive current detected by the detection means and which gives the torque to the rotor, becomes a target value. Control means,
Third determining means for determining the value of the inductance of the winding of the motor controlled by the control means,
Determination means for determining the type of motor controlled by the control means based on the value of the inductance determined by the third determination means,
Setting means for setting the value of the inductance used when the first determining means determines the magnitude of the induced voltage to a value corresponding to the type of the motor discriminated by the discriminating means;
Have
The control means sets the target value such that a deviation between the rotation phase determined by the second determination means and the command phase is small,
The control means, when the value of the torque current component of the drive current detected by the detection means becomes a value of a predetermined value or more, stops the driving of the motor,
The third determining means starts a process of determining the value of the inductance when the driving of the motor is stopped.

本発明によれば、モータの回転に異常が生じることを抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the occurrence of abnormality in the rotation of the motor.

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。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the image forming apparatus according to the first embodiment. 第１実施形態に係る画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a control configuration of the image forming apparatus according to the first embodiment. Ａ相及びＢ相から成る２相のモータと、ｄ軸及びｑ軸によって表される回転座標系との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the two-phase motor which consists of A phase and B phase, and the rotating coordinate system represented by the d-axis and the q-axis. 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。It is a block diagram which shows the structure of the motor control apparatus which concerns on 1st Embodiment. モータの種類を判別する方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of discriminating the kind of motor. 第１実施形態に係るモータの制御方法を説明するフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a motor control method according to the first embodiment.

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。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the shapes of the components described in this embodiment and their relative arrangements should be appropriately changed depending on the configuration and various conditions of the device to which the present invention is applied, and the scope of the present invention is 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 apparatus will be described, but the motor control device is not limited to being provided in the image forming device. For example, it is also used in a sheet conveying device that conveys a sheet such as a recording medium or a document.

［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。 [Image forming device]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a monochrome electrophotographic copying machine (hereinafter, referred to as an image forming apparatus) 100 having a sheet conveying device used in this embodiment. The image forming apparatus is not limited to the copying machine, and may be, for example, a facsimile machine, 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. Furthermore, 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 image forming apparatus 100 will be described below with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 100 includes a document feeding device 201, a reading device 202, and an image printing device 301.

原稿給送装置２０１の原稿積載部２０３に積載された原稿は、給送ローラ２０４によって給送され、搬送ガイド２０６に沿って読取装置２０２の原稿ガラス台２１４上に搬送される。更に、原稿は、搬送ベルト２０８によって搬送されて、排紙ローラ２０５によって不図示の排紙トレイへ排紙される。読取装置２０２の読取位置において照明２０９によって照明された原稿画像からの反射光は、反射ミラー２１０、２１１、２１２からなる光学系によって画像読取部１１１に導かれ、画像読取部１１１によって画像信号に変換される。画像読取部１１１は、レンズ、光電変換素子であるＣＣＤ、ＣＣＤの駆動回路等で構成される。画像読取部１１１から出力された画像信号は、ＡＳＩＣ等のハードウェアデバイスで構成される画像処理部１１２によって各種補正処理が行われた後、画像印刷装置３０１へ出力される。前述の如くして、原稿の読取が行われる。即ち、原稿給送装置２０１及び読取装置２０２は、原稿読取装置として機能する。 The document stacked on the document stacking unit 203 of the document feeding device 201 is fed by the feeding roller 204, and is conveyed along the conveyance guide 206 onto the document glass table 214 of the reading device 202. Further, the document is transported by the transport belt 208 and discharged by a discharge roller 205 to a discharge tray (not shown). The reflected light from the original image illuminated by the illumination 209 at the reading position of the reading device 202 is guided to the image reading unit 111 by the optical system including the reflection mirrors 210, 211, 212, and converted into an image signal by the image reading unit 111. To be done. The image reading unit 111 includes a lens, a CCD that is a photoelectric conversion element, a drive circuit for the CCD, and the like. The image signal output from the image reading unit 111 is subjected to various correction processes by the image processing unit 112 including a hardware device such as an ASIC, and then output to the image printing apparatus 301. The document is read as described above. That is, the document feeding device 201 and the reading device 202 function as a document reading device.

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, there are a first reading mode and a second reading mode as document reading modes. The first reading mode is a mode in which an image of a document conveyed at a constant speed is read by an illumination system 209 and an optical system fixed at a predetermined position. The second reading mode is a mode in which the image of the original placed on the original glass 214 of the reading device 202 is read by the illumination system 209 and the optical system which move at a constant speed. Normally, an image of a sheet-shaped document is read in the first reading mode, and an image of a bound document such as a book or booklet is read in the second reading mode.

画像印刷装置３０１の内部には、シート収納トレイ３０２、３０４が設けられている。シート収納トレイ３０２、３０４には、それぞれ異なる種類の記録媒体を収納することができる。例えば、シート収納トレイ３０２にはＡ４サイズの普通紙が収納され、シート収納トレイ３０４にはＡ４サイズの厚紙が収納される。なお、記録媒体とは、画像形成装置によって画像が形成されるものであって、例えば、用紙、樹脂シート、布、ＯＨＰシート、ラベル等は記録媒体に含まれる。 Sheet storage trays 302 and 304 are provided inside the image printing apparatus 301. The sheet storage trays 302 and 304 can store different types of recording media. For example, the sheet storage tray 302 stores A4 size plain paper, and the sheet storage tray 304 stores A4 size thick paper. The recording medium is a medium on which an image is formed by the image forming apparatus, and includes, for example, paper, resin sheet, cloth, OHP sheet, label and the like.

シート収納トレイ３０２に収納された記録媒体は、ピックアップローラ３０３によって給送されて、搬送ローラ３０６、３２９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、ピックアップローラ３０５によって給送されて、搬送ローラ３０７、３０６及び３２９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 sheet storage tray 302 is fed by the pickup roller 303, and is fed to the registration roller 308 by the transport rollers 306 and 329. Further, the recording medium stored in the sheet storage tray 304 is fed by the pickup roller 305, and is delivered to the registration roller 308 by the transport rollers 307, 306 and 329.

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 reading device 202 is input to the optical scanning device 311 including a semiconductor laser and a polygon mirror. The outer peripheral surface of the photosensitive drum 309 is charged by the charger 310. After the outer peripheral surface of the photosensitive drum 309 is charged, a laser beam according to an image signal input from the reading device 202 to the optical scanning device 311 passes through the polygon mirror and the mirrors 312 and 313 from the optical scanning device 311 and is exposed. The outer peripheral surface of the drum 309 is irradiated. As a result, an electrostatic latent image is formed on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 309.

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。この転写タイミングに合わせて、レジストレーションローラ３０８は記録媒体を転写位置へ送り込む。 Then, the electrostatic latent image is developed by the toner in the developing device 314, and a toner image is formed on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 309. The toner image formed on the photosensitive drum 309 is transferred onto a recording medium by a transfer charger 315 provided at a position (transfer position) facing the photosensitive drum 309. The registration roller 308 feeds the recording medium to the transfer position at the transfer timing.

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 has been transferred is sent to the fixing device 318 by the conveyor belt 317, heated and pressed by the fixing device 318, and the toner image is fixed on the recording medium. In this way, the image forming apparatus 100 forms an image on the recording medium.

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 device 318 is discharged to a discharge tray (not shown) by discharge rollers 319 and 324. When image formation is performed in the double-sided printing mode, after the fixing device 318 performs the fixing process on the first surface of the recording medium, the recording medium is the discharge roller 319, the conveyance roller 320, and the reverse roller 321. Is conveyed to the reverse path 325. After that, the recording medium is conveyed again to the registration roller 308 by the conveying rollers 322 and 323, and an image is formed on the second surface of the recording medium by the method described above. After that, the recording medium is discharged to a discharge tray (not shown) by discharge rollers 319 and 324.

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。 When the recording medium having the image formed on the first surface is discharged face-down to the outside of the image forming apparatus 100, the recording medium that has passed through the fixing device 318 passes through the discharge roller 319 and the conveying roller 320. It is transported in the direction toward. Then, immediately before the trailing edge of the recording medium passes through the nip portion of the conveying roller 320, the rotation of the conveying roller 320 is reversed, so that the recording medium is ejected with the first surface of the recording medium facing downward. It is discharged to the outside of the image forming apparatus 100 via 324.

以上が画像形成装置１００の構成および機能についての説明である。なお、本実施形態における負荷とはモータによって駆動される対象物である。例えば、給送ローラ２０４、ピックアップローラ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）や現像器３１４等は本実施形態における負荷に対応する。本実施形態のモータ制御装置は、これら負荷を駆動するモータに適用することができる。 The above is the description of the configuration and functions of the image forming apparatus 100. The load in this embodiment is an object driven by a motor. For example, various rollers (conveying rollers) such as the feeding roller 204, the pickup rollers 303 and 305, the registration roller 308, and the paper discharge roller 319, the developing device 314, and the like correspond to the load in this embodiment. The motor control device of this embodiment can be applied to a motor that drives these loads.

図２は、画像形成装置１００の制御構成の例を示すブロック図である。システムコントローラ１５１は、図２に示すように、ＣＰＵ１５１ａ、ＲＯＭ１５１ｂ、ＲＡＭ１５１ｃを備えている。また、システムコントローラ１５１は、画像処理部１１２、操作部１５２、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換器１５３、高圧制御部１５５、モータ制御装置１５７、センサ類１５９、ＡＣドライバ１６０と接続されている。システムコントローラ１５１は、接続された各ユニットとの間でデータやコマンドの送受信をすることが可能である。 FIG. 2 is a block diagram showing an example of the control configuration of the image forming apparatus 100. As shown in FIG. 2, the system controller 151 includes a CPU 151a, a ROM 151b, and a RAM 151c. Further, the system controller 151 is connected to the image processing unit 112, the operation unit 152, the analog/digital (A/D) converter 153, the high voltage control unit 155, the motor control device 157, the sensors 159, and the AC driver 160. .. The system controller 151 can send and receive data and commands to and from each connected unit.

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 CPU 151a reads out and executes various programs stored in the ROM 151b to execute various sequences related to a predetermined image forming sequence.

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 RAM 151c is a storage device. The RAM 151c stores various data such as set values for the high voltage control unit 155, command values for the motor control device 157, and information received from the operation unit 152.

システムコントローラ１５１は、画像処理部１１２における画像処理に必要となる、画像形成装置１００の内部に設けられた各種装置の設定値データを画像処理部１１２に送信する。更に、システムコントローラ１５１は、センサ類１５９からの信号を受信して、受信した信号に基づいて高圧制御部１５５の設定値を設定する。 The system controller 151 transmits to the image processing unit 112 the setting value data of various devices provided inside the image forming apparatus 100, which are necessary for the image processing in the image processing unit 112. Further, the system controller 151 receives signals from the sensors 159 and sets the set value of the high voltage controller 155 based on the received signals.

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。 The high-voltage controller 155 supplies a required voltage to the high-voltage unit 156 (e.g., charger 310, developing device 314, transfer charger 315) according to the set value set by the system controller 151.

モータ制御装置１５７は、ＣＰＵ１５１ａから出力された指令に応じてモータ５０９を制御する。なお、図２においては、画像形成装置のモータとしてモータ５０９のみが記載されているが、実際には、画像形成装置には２個以上のモータが設けられている。また、１個のモータ制御装置が複数個のモータを制御する構成であっても良い。更に、図２においては、モータ制御装置が１個しか設けられていないが、２個以上のモータ制御装置が画像形成装置に設けられていてもよい。 The motor control device 157 controls the motor 509 according to the command output from the CPU 151a. Although only the motor 509 is shown as a motor of the image forming apparatus in FIG. 2, in reality, the image forming apparatus is provided with two or more motors. Alternatively, one motor control device may control a plurality of motors. Further, in FIG. 2, only one motor control device is provided, but two or more motor control devices may be provided in the image forming apparatus.

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/D converter 153 receives the detection signal detected by the thermistor 154 for detecting the temperature of the fixing heater 161, converts the detection signal from an analog signal into a digital signal, and transmits the digital signal to the system controller 151. The system controller 151 controls the AC driver 160 based on the digital signal received from the A/D converter 153. The AC driver 160 controls the fixing heater 161 so that the temperature of the fixing heater 161 becomes a temperature necessary for performing the fixing process. The fixing heater 161 is a heater used in the fixing process and is included in the fixing device 318.

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 system controller 151 causes the operation unit 152 to display an operation screen for the user to set the type of recording medium to be used (hereinafter referred to as paper type) and the like on the display unit provided in the operation unit 152. To control. The system controller 151 receives the information set by the user from the operation unit 152, and controls the operation sequence of the image forming apparatus 100 based on the information set by the user. The system controller 151 also transmits information indicating the state of the image forming apparatus to the operation unit 152. Note that the information indicating the state of the image forming apparatus is, for example, information regarding the number of image formed sheets, the progress of the image forming operation, sheet jamming and double feeding in the document reading apparatus 201 and the image printing apparatus 301. The operation unit 152 displays the information received from the system controller 151 on the display unit.

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 system controller 151 controls the operation sequence of the image forming apparatus 100.

［モータ制御装置］
次に、本実施形態におけるモータ制御装置１５７について説明する。本実施形態におけるモータ制御装置１５７は、ベクトル制御を用いてモータ５０９を制御する。なお、本実施形態では、モータ５０９として、モータＡ又はモータＡとは種類が異なるモータＢが画像形成装置１００に取り付けられ得るが、以下の説明では、モータ５０９としてモータＡが画像形成装置１００に取り付けられた構成について説明する。なお、以下の説明においては、電気角としての回転位相θ、指令位相θ＿ｒｅｆ及び電流の位相等に基づいて以下の制御が行われるが、例えば、電気角が機械角に変換され、当該機械角に基づいて以下の制御が行われてもよい。 [Motor controller]
Next, the motor control device 157 in this embodiment will be described. The motor control device 157 in this embodiment controls the motor 509 using vector control. In the present embodiment, as the motor 509, the motor A or the motor B having a different type from the motor A may be attached to the image forming apparatus 100. However, in the following description, the motor A is used as the motor 509 in the image forming apparatus 100. The attached structure will be described. In the following description, the following control is performed based on the rotation phase θ as the electrical angle, the command phase θ_ref, the phase of the current, and the like. However, for example, the electrical angle is converted into the mechanical angle, and the mechanical angle is converted to the mechanical angle. The following control may be performed based on the above.

＜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よい。 <Vector control>
First, a method in which the motor control device 157 in this embodiment performs vector control will be described with reference to FIGS. 3 and 4. Note that the motor in the following description is not provided with a sensor such as a rotary encoder for detecting the rotation phase of the rotor of the motor, but may be provided with a sensor such as a rotary encoder. ..

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 illustrates a stepping motor (hereinafter, referred to as a motor) 509 including two phases of an A phase (first phase) and a B phase (second phase), and a rotation 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 stationary coordinate system, an α-axis, which is an axis corresponding to the A-phase winding, and a β-axis, which is an 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 created by the magnetic poles of the permanent magnet used in the rotor 402, and the direction advances 90 degrees counterclockwise from the d-axis (orthogonal to the d-axis). The q-axis is defined along the direction (). The angle formed by the α axis and the d axis is defined as θ, and the rotation phase of the rotor 402 is represented by the angle θ. In the vector control, a rotating coordinate system based on the rotating phase θ of the rotor 402 is used. Specifically, in vector control, a q-axis component (torque current component), which is a current component in a rotating coordinate system of a current vector corresponding to a drive current flowing through the winding, and generates torque in the rotor, and the winding The d-axis component (exciting current component) that influences the strength of the magnetic flux penetrating through is used.

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 that performs phase feedback control that controls the value of the torque current component and the value of the excitation current component so that the deviation between the command phase that represents the target phase of the rotor and the actual rotation phase becomes small. Is a control method for controlling. Further, the motor is controlled by performing speed feedback control for controlling 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。なお、モータ制御装置１５７は、少なくとも１つのＡＳＩＣで構成されており、以下に説明する各機能を実行する。 FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of the motor control device 157 that controls the motor 509. The motor control device 157 is composed of at least one ASIC and executes each function described below.

図４に示すように、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する。モータ制御装置１５７は、ｑ軸電流及びｄ軸電流をそれぞれ独立に制御することができる。この結果、モータ制御装置１５７は、回転子４０２にかかる負荷トルクに応じてｑ軸電流を制御することによって、回転子４０２が回転するために必要なトルクを効率的に発生させることができる。即ち、ベクトル制御においては、図３に示す電流ベクトルの大きさは、回転子４０２にかかる負荷トルクに応じて変化する。 As shown in FIG. 4, the motor control device 157 supplies a drive current to the phase controller 502, the current controller 503, the coordinate inverse converter 505, the coordinate converter 511, and the winding of the motor as a circuit for performing vector control. It has a PWM inverter 506 and so on. The coordinate converter 511 expresses a current vector corresponding to the drive current flowing through the A-phase and B-phase windings of the motor 509 from the stationary coordinate system represented by the α-axis and the β-axis by the q-axis and the d-axis. Convert coordinates to the rotating coordinate system. As a result, the drive current flowing through the winding is represented by a q-axis component current value (q-axis current) and a d-axis component current value (d-axis current) that are current values in the rotating coordinate system. The q-axis current corresponds to the torque current that causes the rotor 402 of the motor 509 to generate torque. The d-axis current corresponds to the exciting current that affects the strength of the magnetic flux that penetrates the winding of the motor 509. The motor control device 157 can independently control the q-axis current and the d-axis current. As a result, the motor control device 157 can efficiently generate the torque necessary for the rotor 402 to rotate by controlling the q-axis current according to the load torque applied to the rotor 402. That is, in vector control, the magnitude of the current vector shown in FIG. 3 changes according to the load torque applied to the rotor 402.

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、指令位相θ＿ｒｅｆをモータ制御装置１５７へ出力する。なお、実際には、ＣＰＵ１５１ａはモータ制御装置１５７に対してパルス信号を出力しており、パルスの数が指令位相に対応し、パルスの周波数が目標速度に対応する。指令位相θ＿ｒｅｆは、例えば、モータ５０９の目標速度に基づいて生成される。 The motor control device 157 determines the rotation phase θ of the rotor 402 of the motor 509 by a method described below, and performs vector control based on the determination result. The CPU 151a generates a command phase θ_ref representing the target phase of the rotor 402 of the motor 509, and outputs the command phase θ_ref to the motor control device 157. Actually, the CPU 151a outputs a pulse signal to the motor control device 157, the number of pulses corresponds to the command phase, and the frequency of the pulses corresponds to the target speed. The command phase θ_ref is generated, for example, based on the target speed of the motor 509.

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Δθを演算して出力する。 The subtractor 101 calculates and outputs the deviation Δθ between the rotation phase θ of the rotor 402 of the motor 509 and the command phase θ_ref.

位相制御器５０２は、偏差Δθを周期Ｔ（例えば、２００μｓ）で取得する。位相制御器５０２は、比例制御（Ｐ）、積分制御（Ｉ）、微分制御（Ｄ）に基づいて、減算器１０１から取得する偏差Δθが小さくなるように、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆを生成して出力する。具体的には、位相制御器５０２は、Ｐ制御、Ｉ制御、Ｄ制御に基づいて減算器１０１から取得する偏差Δθ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を生成するが、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、本実施形態においては、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 phase controller 502 acquires the deviation Δθ at a cycle T (for example, 200 μs). The phase controller 502, based on the proportional control (P), the integral control (I), and the derivative control (D), reduces the deviation Δθ acquired from the subtractor 101 so as to reduce the q-axis current command value iq_ref and the d-axis. The current command value id_ref is generated and output. Specifically, the phase controller 502 sets the q-axis current command value iq_ref and the d-axis current command value id_ref so that the deviation Δθ acquired from the subtractor 101 based on the P control, I control, and D control becomes 0. Is generated and output. The P control is a control method for controlling a value to be controlled based on a value proportional to a deviation between a command value and an estimated value. Further, the I control is a control method for controlling the value to be controlled based on a value proportional to the time integral of the deviation between the command value and the estimated value. Further, the D control is a control method for controlling a value to be controlled based on a value proportional to a time change of a deviation between a command value and an estimated value. Although the phase controller 502 in the present embodiment generates the q-axis current command value iq_ref and the d-axis current command value id_ref based on the PID control, the present invention is not limited to this. For example, the phase controller 502 may generate the q-axis current command value iq_ref and the d-axis current command value id_ref based on PI control. In the present embodiment, the d-axis current command value id_ref that affects the strength of the magnetic flux penetrating the winding is set to 0, but is not limited to this.

モータ５０９のＡ相の巻線に流れる駆動電流は、電流検出器５０７によって検出され、その後、Ａ／Ｄ変換器５１０によってアナログ値からデジタル値へと変換される。また、モータ５０９のＢ相の巻線に流れる駆動電流は、電流検出器５０８によって検出され、その後、Ａ／Ｄ変換器５１０によってアナログ値からデジタル値へと変換される。なお、電流検出器５０７、５０８が電流を検出する周期は、例えば、位相制御器５０２が偏差Δθを取得する周期Ｔ以下の周期（例えば、２５μｓ）である。 The drive current flowing through the A-phase winding of the motor 509 is detected by the current detector 507, and then converted from an analog value to a digital value by the A/D converter 510. The drive current flowing through the B-phase winding of the motor 509 is detected by the current detector 508, and then converted from an analog value to a digital value by the A/D converter 510. The cycle in which the current detectors 507 and 508 detect the current is, for example, a cycle equal to or less than the cycle T in which the phase controller 502 acquires the deviation Δθ (for example, 25 μs).

Ａ／Ｄ変換器５１０によってアナログ値からデジタル値へと変換された駆動電流の電流値は、静止座標系における電流値ｉα及びｉβとして、図３に示す電流ベクトルの位相θｅを用いて次式によって表される。なお、電流ベクトルの位相θｅは、α軸と電流ベクトルとの成す角度と定義される。また、Ｉは電流ベクトルの大きさを示す。
ｉα＝Ｉ＊ｃｏｓθｅ（１）
ｉβ＝Ｉ＊ｓｉｎθｅ（２）
これらの電流値ｉα及びｉβは、座標変換器５１１と誘起電圧決定器５１２とに入力される。 The current value of the drive current converted from the analog value to the digital value by the A/D converter 510 is expressed by the following equation using the phase θe of the current vector shown in FIG. 3 as the current values iα and iβ in the stationary coordinate system. expressed. The phase θe of the current vector is defined as the angle between the α axis and the current vector. In addition, I indicates the magnitude of the current vector.
iα=I*cos θe (1)
iβ=I*sin θe (2)
These current values iα and iβ are input to the coordinate converter 511 and the induced voltage determiner 512.

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 （３）
ｉｑ＝−ｓｉｎθ´＊ｉα＋ｃｏｓθ´＊ｉβ （４）
座標変換器５１１は、変換された電流値ｉｑを減算器１０２に出力する。また、座標変換器５１１は、変換された電流値ｉｄを減算器１０３に出力する。 The coordinate converter 511 converts the current values iα and iβ in the stationary coordinate system into the current value iq of the q-axis current and the current value id of the d-axis current in the rotating coordinate system by the following equation.
id=cos θ′*iα+sin θ′*iβ (3)
iq=-sin θ′*iα+cos θ′*iβ (4)
The coordinate converter 511 outputs the converted current value iq to the subtractor 102. Further, the coordinate converter 511 outputs the converted current value id to the subtractor 103.

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 subtractor 102 calculates a deviation between the q-axis current command value iq_ref and the current value iq, and outputs the deviation to the current controller 503.

また、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 subtractor 103 calculates the deviation between the d-axis current command value id_ref and the current value id, and outputs the deviation to the current controller 503.

電流制御器５０３は、ＰＩＤ制御に基づいて、入力される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、入力される偏差がそれぞれ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。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 current controller 503 generates the drive voltages Vq and Vd based on the PID control so that the input deviations become smaller. Specifically, the current controller 503 generates the drive voltages Vq and Vd so that the input deviations become 0, and outputs the drive voltages Vq and Vd to the coordinate inverse converter 505. The current controller 503 in the present embodiment generates the drive voltages Vq and Vd based on PID control, but the present invention is not limited to this. For example, the current controller 503 may generate the drive voltages Vq and Vd based on PI control.

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 inverse converter 505 inversely converts the drive voltages Vq and Vd in the rotating coordinate system output from the current controller 503 into the drive voltages Vα and Vβ in the stationary coordinate system according to the following equation.
Vα=cos θ′*Vd−sin θ′*Vq (5)
Vβ=sin θ′*Vd+cos θ′*Vq (6)
The coordinate inverse converter 505 outputs the inversely converted Vα and Vβ to the induced voltage determiner 512 and the PWM inverter 506.

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（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。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 PWM inverter 506 has a full bridge circuit. The full bridge circuit is driven by a PWM (pulse width modulation) signal based on the drive voltages Vα and Vβ input from the coordinate inverse converter 505. As a result, the PWM inverter 506 generates the drive currents iα and iβ according to the drive voltages Vα and Vβ, and supplies the drive currents iα and iβ to the windings of the respective phases of the motor 509 to drive the motor 509. .. In the present embodiment, the PWM inverter has a full bridge circuit, but the PWM inverter may be a half bridge circuit or the like.

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（以下、制御値と称する）は使用されているモータ５０９としてのモータＡに固有の値であり、ＲＯＭ１５１ｂに予め格納されている。なお、モータＢについての制御値もＲＯＭ１５１ｂに予め格納されている。ＣＰＵ１５１ａは、取り付けられたモータの種類に基づいて、モータＡについての制御値、又は、モータＢについての制御値、のいずれかを制御値として設定する。なお、本実施形態における制御値には、例えば、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ等の電流指令値を決定する際のゲイン値等も含まれる。 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 motor 509 by the rotation of the rotor 402 are used to determine the rotation phase θ of the rotor 402. The value of the induced voltage is determined (calculated) by the induced voltage determiner 512. Specifically, the induced voltages Eα and Eβ are input from the A/D converter 510 to the induced voltage determiner 512 and the current values iα and iβ, and from the coordinate inverse converter 505 to the induced voltage determiner 512. It is determined from the drive voltages Vα and Vβ by the following equation.
Eα=Vα-R*iα-L*diα/dt (7)
Eβ=Vβ-R*iβ-L*diβ/dt (8)
Here, R is winding resistance, and L is winding inductance. The values of the winding resistance R and the winding inductance L (hereinafter, referred to as control values) are values specific to the motor A used as the motor 509, and are stored in the ROM 151b in advance. The control value for the motor B is also stored in the ROM 151b in advance. The CPU 151a sets either the control value for the motor A or the control value for the motor B as the control value based on the type of the attached motor. Note that the control value in the present embodiment also includes, for example, a gain value when determining a current command value such as the q-axis current command value iq_ref.

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 voltage determiner 512 are output to the phase determiner 513.

位相決定器５１３は、誘起電圧決定器５１２から出力された誘起電圧Ｅαと誘起電圧Ｅβとの比に基づいて、次式によってモータ５０９の回転子４０２の回転位相θを決定する。
θ＝ｔａｎ＾−１（−Ｅβ／Ｅα）（９）
なお、本実施形態においては、位相決定器５１３は、式（９）に基づく演算を行うことによって回転位相θを決定したが、この限りではない。例えば、位相決定器５１３は、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。 The phase determiner 513 determines the rotational phase θ of the rotor 402 of the motor 509 based on the ratio of the induced voltage Eα output from the induced voltage determiner 512 to the induced voltage Eβ.
θ=tan^-1(-Eβ/Eα) (9)
In addition, in the present embodiment, the phase determiner 513 determines the rotational phase θ by performing the calculation based on the equation (9), but the present invention is not limited to this. For example, the phase determiner 513 rotates by referring to the table stored in the ROM 151b or the like, which shows the relationship between the induced voltage Eα and the induced voltage Eβ and the rotational phase θ corresponding to the induced voltage Eα and the induced voltage Eβ. The phase θ may be determined.

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、座標変換器５１１に入力される。 The rotation phase θ of the rotor 402 obtained as described above is input to the subtractor 101, the coordinate inverse converter 505, and the coordinate converter 511.

モータ制御装置１５７は、上述の制御を繰り返し行う。 The motor control device 157 repeats the above control.

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、余剰トルクに起因してモータ音が増大することや消費電力が増大することを抑制することができる。 As described above, the motor control device 157 in the present embodiment performs vector control using phase feedback control that controls the current value in the rotating coordinate system so that the deviation between the command phase θ_ref and the rotating phase θ becomes small. By performing the vector control, it is possible to suppress an increase in motor noise and an increase in power consumption due to excess torque.

［モータの制御方法］
以下に、モータの制御方法について説明する。本実施形態では、以下の構成が適用されることによって、モータの回転に異常が生じることが抑制される。 [Motor control method]
The method of controlling the motor will be described below. In this embodiment, by applying the following configuration, it is possible to suppress the occurrence of abnormality in the rotation of the motor.

＜モータの種類の判別を開始するタイミング＞
図４に示すように、電流値ｉｑはＣＰＵ１５１ａにも入力される。ＣＰＵ１５１ａは、入力された電流値ｉｑが所定値ｉｑｔｈ以上である場合に、モータの駆動を停止し、以下に説明するモータ判別処理を開始する。なお、所定値ｉｑｔｈは、例えば、モータの巻線に供給することができる最大の電流に対応するｉｑの値よりも小さい値に設定される。また、所定値ｉｑｔｈは、例えば、制御対象となるモータに対応する制御値が設定された状態において当該モータの駆動対象となる負荷が正常に駆動された状態におけるｉｑの値よりも大きい値に設定される。 <Timing to start determining the motor type>
As shown in FIG. 4, the current value iq is also input to the CPU 151a. When the input current value iq is equal to or greater than the predetermined value iqth, the CPU 151a stops driving the motor and starts the motor determination process described below. The predetermined value iqth is set to a value smaller than the value of iq corresponding to the maximum current that can be supplied to the winding of the motor, for example. Further, the predetermined value iqth is set to a value larger than the value of iq in the state where the load to be driven by the motor is normally driven in the state where the control value corresponding to the motor to be controlled is set, for example. To be done.

＜モータ判別処理＞
上述のように、本実施形態では、モータ５０９として、モータＡ又はモータＡとは種類が異なるモータＢが画像形成装置１００に取り付けられ得る。そこで、本実施形態における画像形成装置１００は、モータ制御装置１５７に取り付けられたモータの種類を判別する構成を有する。 <Motor discrimination processing>
As described above, in the present embodiment, the motor A or the motor B having a different type from the motor A can be attached to the image forming apparatus 100 as the motor 509. Therefore, the image forming apparatus 100 according to this embodiment has a configuration that determines the type of the motor attached to the motor control device 157.

図５は、モータの種類を判別する方法を説明する図である。モータの種類を判別する処理が開始されると、ＣＰＵ１５１ａは、モータ５０９の巻線に所定電圧Ｅを印加するようにモータ制御装置１５７を制御する。そして、所定時間ｔＲＬ経過後に、ＣＰＵ１５１ａは、巻線に流れる電流Ｉ＿Ａをサンプリングする。なお、所定時間ｔＲＬは、所定電圧Ｅが巻線に印加されてから、当該所定電圧Ｅに起因して上昇する電流の過渡応答の影響が比較的小さくなり略一定の電流が巻線に流れるようになるまでに要する時間よりも長い時間に設定される。 FIG. 5 is a diagram illustrating a method of determining the type of motor. When the process of determining the type of motor is started, the CPU 151a controls the motor control device 157 to apply the predetermined voltage E to the winding of the motor 509. Then, after the elapse of the predetermined time tRL, the CPU 151a samples the current I_A flowing through the winding. It should be noted that, for the predetermined time tRL, the influence of the transient response of the current that rises due to the predetermined voltage E after the predetermined voltage E is applied to the winding becomes relatively small, so that a substantially constant current flows in the winding. It is set to a time longer than the time required until.

電流Ｉ＿Ａをサンプリングすると、ＣＰＵ１５１ａは、所定電圧Ｅの巻線への印加を停止するようにモータ制御装置１５７を制御する。そして、所定時間ｔＩＮＴ経過後に、モータ５０９の巻線に所定電圧Ｅを印加するようにモータ制御装置１５７を制御する。なお、所定時間ｔＩＮＴは、所定電圧Ｅに起因して巻線に流れる電流が略０Ａになるまでに要する時間よりも長い時間に設定される。 When the current I_A is sampled, the CPU 151a controls the motor control device 157 to stop the application of the predetermined voltage E to the winding. Then, after the lapse of the predetermined time tINT, the motor controller 157 is controlled to apply the predetermined voltage E to the winding of the motor 509. The predetermined time tINT is set to a time longer than the time required for the current flowing in the winding due to the predetermined voltage E to reach approximately 0A.

そして、ＣＰＵ１５１ａは、所定時間ｔＩＮＴ経過後に巻線に所定電圧Ｅが印加されてから、巻線に流れる電流が所定電流Ｉ３になるまでの時間ｔＬ１を計測する。また、ＣＰＵ１５１ａは、所定時間ｔＩＮＴ経過後に巻線に所定電圧Ｅが印加されてから、所定時間ｔＲＬ経過後に、電流Ｉ＿Ｂをサンプリングする。 Then, the CPU 151a measures a time tL1 from when the predetermined voltage E is applied to the winding after the predetermined time tINT elapses until the current flowing through the winding reaches the predetermined current I3. Further, the CPU 151a samples the current I_B after a predetermined time tRL has elapsed since the predetermined voltage E was applied to the winding after the predetermined time tINT has elapsed.

ＣＰＵ１５１ａは、検出した電流Ｉ＿Ａ、Ｉ＿Ｂ、時間ｔＬ１に基づいて、巻線のインダクタンスＬを推定する。具体的には、ＣＰＵ１５１ａは、以下の式（１０）〜（１５）に基づいて、インダクタンスＬを推定する。
Ｒ＿Ａ＝Ｅ／Ｉ＿Ａ（１０）
Ｒ＿Ｂ＝Ｅ／Ｉ＿Ｂ（１１）
Ｒ＝（Ｒ＿Ａ＋Ｒ＿Ｂ）／２（１２）
Ｌ＿Ａ＝Ｒ＿Ａ＊ｔＬ１＊Ｋ（１３）
Ｌ＿Ｂ＝Ｒ＿Ｂ＊ｔＬ１＊Ｋ（１４）
Ｌ＝（Ｌ＿Ａ＋Ｌ＿Ｂ）／２（１５）
なお、係数Ｋは、抵抗値とインダクタンス値との関係を表す係数である。 The CPU 151a estimates the inductance L of the winding based on the detected currents I_A and I_B and the time tL1. Specifically, the CPU 151a estimates the inductance L based on the following equations (10) to (15).
R_A=E/I_A (10)
R_B=E/I_B (11)
R=(R_A+R_B)/2 (12)
L_A=R_A*tL1*K (13)
L_B=R_B*tL1*K (14)
L=(L_A+L_B)/2 (15)
The coefficient K is a coefficient representing the relationship between the resistance value and the inductance value.

ＣＰＵ１５１ａは、インダクタンスＬが閾値Ｌｔｈ以下である場合は、モータ制御装置１５７に取り付けられたモータがモータＡであると判定し、モータ制御装置１５７における制御値を、モータＡに対応する制御値に設定する。 When the inductance L is less than or equal to the threshold value Lth, the CPU 151a determines that the motor attached to the motor control device 157 is the motor A, and sets the control value in the motor control device 157 to the control value corresponding to the motor A. To do.

また、ＣＰＵ１５１ａは、インダクタンスＬが閾値Ｌｔｈより大きい場合は、モータ制御装置１５７に取り付けられたモータがモータＢであると判定し、モータ制御装置１５７における制御値を、モータＢに対応する制御値に設定する。 If the inductance L is larger than the threshold value Lth, the CPU 151a determines that the motor attached to the motor control device 157 is the motor B, and sets the control value in the motor control device 157 to the control value corresponding to the motor B. Set.

なお、上述した抵抗値Ｒ及びインダクタンスＬの推定方法は本実施形態における一例であり、これに限定されるわけではない。 The method of estimating the resistance value R and the inductance L described above is an example in the present embodiment, and is not limited to this.

＜モータの駆動シーケンス＞
図６は、本実施形態におけるモータの制御方法を説明するフローチャートである。このフローチャートの処理は、ＣＰＵ１５１ａによって実行される。 <Motor drive sequence>
FIG. 6 is a flowchart illustrating a motor control method according to this embodiment. The processing of this flowchart is executed by the CPU 151a.

印刷ジョブが開始されると、Ｓ１００１において、ＣＰＵ１５１ａは、ｅｎａｂｌｅ信号＝‘Ｈ’をモータ制御装置１５７に出力する。その結果、モータ制御装置１５７は、モータ５０９の制御を開始する。 When the print job is started, the CPU 151a outputs an enable signal='H' to the motor control device 157 in step S1001. As a result, the motor control device 157 starts controlling the motor 509.

次に、Ｓ１００２において、電流値ｉｑが所定値ｉｑｔｈ未満である場合は、ＣＰＵ１５１ａは処理をＳ１００３に進める。 Next, in S1002, if the current value iq is less than the predetermined value iqth, the CPU 151a advances the process to S1003.

Ｓ１００３において、印刷ジョブが終了されない場合は、処理は再びＳ１００２に戻る。 If the print job is not completed in S1003, the process returns to S1002.

一方、Ｓ１００３において、印刷ジョブが終了される場合は、Ｓ１００４において、ＣＰＵ１５１ａは、ｅｎａｂｌｅ信号＝‘Ｌ’をモータ制御装置１５７に出力する。その結果、モータ制御装置１５７は、モータ５０９の制御を停止する。そして、ＣＰＵ１５１ａはこのフローチャートの処理を終了する。 On the other hand, when the print job is finished in S1003, the CPU 151a outputs an enable signal=“L” to the motor control device 157 in S1004. As a result, the motor control device 157 stops controlling the motor 509. Then, the CPU 151a ends the process of this flowchart.

また、Ｓ１００２において、電流値ｉｑが所定値ｉｑｔｈ以上である場合は、Ｓ１００５において、ＣＰＵ１５１ａはｅｎａｂｌｅ信号＝‘Ｌ’をモータ制御装置１５７に出力する。その結果、モータ制御装置１５７は、モータ５０９の制御を停止する。 If the current value iq is greater than or equal to the predetermined value iqth in S1002, the CPU 151a outputs an enable signal=“L” to the motor control device 157 in S1005. As a result, the motor control device 157 stops controlling the motor 509.

その後、Ｓ１００６において、ＣＰＵ１５１ａは上述のモータ判別処理を開始する。 Then, in S1006, the CPU 151a starts the above-described motor determination process.

次に、Ｓ１００７において、ＣＰＵ１５１ａは、モータの種類の判別結果に基づいて制御値の設定を行う。具体的には、例えば、Ｓ１００６において、モータ制御装置１５７に取り付けられているモータがモータＡであると判定された場合は、制御値をモータＡに対応する制御値に設定する。また、Ｓ１００６において、モータ制御装置１５７に取り付けられているモータがモータＢであると判定された場合は、制御値をモータＢに対応する制御値に設定する。その後、処理はＳ１００１に戻る。 Next, in S1007, the CPU 151a sets the control value based on the result of the determination of the motor type. Specifically, for example, when it is determined in S1006 that the motor attached to the motor control device 157 is the motor A, the control value is set to the control value corresponding to the motor A. If it is determined in S1006 that the motor attached to the motor control device 157 is the motor B, the control value is set to the control value corresponding to the motor B. After that, the process returns to S1001.

以上のように、本実施形態では、トルク電流成分の値ｉｑが所定値ｉｑｔｈ以上になると、ＣＰＵ１５１ａは、モータの駆動を停止する。そして、ＣＰＵ１５１ａは、モータ制御装置１５７に取り付けられているモータのインダクタンスを推定し、当該インダクタンスに基づいて、モータ制御装置１５７に取り付けられているモータの種類を判別する。その後、判別結果に基づいてＣＰＵ１５１ａは制御値を設定する。この結果、取り付けられたモータの回転子の回転位相を高精度に決定することができなくなることに起因してモータの制御が不安定になりモータが脱調してしまうことを抑制することができる。即ち、モータの回転に異常が生じることを抑制することができる。 As described above, in the present embodiment, when the value iq of the torque current component becomes equal to or greater than the predetermined value iqth, the CPU 151a stops driving the motor. Then, the CPU 151a estimates the inductance of the motor attached to the motor control device 157, and determines the type of the motor attached to the motor control device 157 based on the inductance. After that, the CPU 151a sets the control value based on the determination result. As a result, it is possible to prevent the control of the motor from becoming unstable and the motor from losing step due to the inability to accurately determine the rotational phase of the rotor of the attached motor. .. That is, it is possible to suppress the occurrence of abnormality in the rotation of the motor.

なお、本実施形態では、例えば、工場出荷時において画像形成装置１００にはモータＡが取り付けられており、モータ制御装置１５７における制御値はモータＡに対応する制御値に設定されている。 In this embodiment, for example, the motor A is attached to the image forming apparatus 100 at the time of factory shipment, and the control value in the motor control device 157 is set to the control value corresponding to the motor A.

また、本実施形態では、図５に示す方法によりモータの巻線の抵抗値Ｒ及びインダクタンス値Ｌを測定し、測定結果に基づいてモータの種類を判別したが、この限りではない、例えば、モータにバーコードが設けられ、モータ制御装置１５７が当該バーコードを読みとることによってモータの種類を判別する構成であってもよい。 Further, in the present embodiment, the resistance value R and the inductance value L of the winding of the motor are measured by the method shown in FIG. 5, and the type of the motor is determined based on the measurement result. However, the present invention is not limited to this. A barcode may be provided on the motor control device 157 and the motor control device 157 may read the barcode to determine the type of the motor.

本実施形態が適用されるのは、ベクトル制御によるモータ制御に限らない。例えば、回転位相や回転速度をフィードバックする構成を有するモータ制御装置であれば本実施形態は適用される。 This embodiment is not limited to motor control by vector control. For example, the present embodiment is applied to any motor control device having a configuration for feeding back a rotation phase or a rotation speed.

なお、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。 In the present embodiment, the stepping motor is used as the motor that drives the load, but other motors such as a DC motor may be used. The present embodiment is applicable not only to the case where the motor is a two-phase motor but also to another motor such as a three-phase motor.

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 it is not limited to this.

１５１ａＣＰＵ
１５７モータ制御装置
４０２回転子
５０２位相制御器
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 151a CPU
157 motor control device 402 rotor 502 phase controller 507, 508 current detector 509 stepping motor 512 induced voltage determiner 513 phase determiner

Claims

モータの回転子の目標位相を表す指令位相に基づいて前記モータを制御するモータ制御装置において、
前記モータの巻線に流れる駆動電流を検出する検出手段と、
前記巻線に発生する誘起電圧の大きさを、前記検出手段によって検出される駆動電流と予め設定されたインダクタンスの値とを用いて決定する第１決定手段と、
前記第１決定手段によって決定される前記誘起電圧の大きさに基づいて、前記回転子の回転位相を決定する第２決定手段と、
前記検出手段によって検出された駆動電流に含まれる電流成分であって前記回転子にトルクを与え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巻線に流れる駆動電流を制御する制御手段と、
前記制御手段によって制御されるモータの巻線のインダクタンスの値を決定する第３決定手段と、
前記制御手段によって制御されるモータの種類を、前記第３決定手段によって決定される前記インダクタンスの値に基づいて判別する判別手段と、
前記第１決定手段が前記誘起電圧の大きさを決定する際に用いられる前記インダクタンスの値を、前記判別手段によって判別されたモータの種類に対応する値に設定する設定手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記第２決定手段によって決定された回転位相と前記指令位相との偏差が小さくなるように前記目標値を設定し、
前記制御手段は、前記検出手段によって検出された駆動電流のトルク電流成分の値が所定値以上の値になると、前記モータの駆動を停止し、
前記第３決定手段は、前記モータの駆動が停止されると、前記インダクタンスの値を決定する処理を開始することを特徴とするモータ制御装置。 In a motor control device for controlling the motor based on a command phase representing a target phase of the rotor of the motor,
Detecting means for detecting a drive current flowing through the winding of the motor;
First determining means for determining the magnitude of the induced voltage generated in the winding by using a drive current detected by the detecting means and a preset inductance value;
Second determining means for determining a rotation phase of the rotor based on the magnitude of the induced voltage determined by the first determining means;
The drive current flowing through the winding is controlled so that the value of the torque current component, which is the current component included in the drive current detected by the detection means and which gives the torque to the rotor, becomes a target value. Control means,
Third determining means for determining the value of the inductance of the winding of the motor controlled by the control means,
Discriminating means for discriminating the type of motor controlled by the control means based on the value of the inductance determined by the third determining means;
Setting means for setting the value of the inductance used when the first determining means determines the magnitude of the induced voltage to a value corresponding to the type of the motor discriminated by the discriminating means;
Have
The control means sets the target value so that a deviation between the rotation phase determined by the second determination means and the command phase is reduced,
The control means, when the value of the torque current component of the drive current detected by the detection means becomes a value of a predetermined value or more, stops the driving of the motor,
The motor control device, wherein the third determining means starts a process of determining the value of the inductance when the driving of the motor is stopped.

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 for transporting the sheet,
A motor for driving the transport roller,
A motor control device according to claim 1,
Have
The sheet conveyance device, wherein the motor control device controls driving of a motor that drives the conveyance roller.

原稿を積載する原稿積載部と、
前記原稿積載部に積載された前記原稿を搬送する搬送ローラと、
前記搬送ローラによって搬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、
前記モータを制御する請求項１に記載のモータ制御装置と、
を有することを特徴とする原稿読取装置。 A document stacking unit for stacking documents,
A transport roller for transporting the document loaded on the document stacking unit,
A reading unit for reading the document conveyed by the conveyance roller;
A motor that drives the load,
The motor control device according to claim 1, which controls the motor,
An original reading device having:

記録媒体を搬送する搬送ローラと、
前記搬送ローラによって搬送される記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
負荷を駆動するモータと、
前記モータを制御する請求項１に記載のモータ制御装置と、
を有することを特徴とする画像形成装置。 A transport roller for transporting the recording medium,
Image forming means for forming an image on a recording medium conveyed by the conveying roller;
A motor that drives the load,
The motor control device according to claim 1, which controls the motor,
An image forming apparatus comprising: