JP2023109005A - モータ制御装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの起動不良を抑えるモータの制御技術を提供する。【解決手段】モータ制御装置は、負荷を駆動するモータと、前記モータを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記モータを起動する場合、前記負荷の大きさの変動が生じていると判定する所定条件が満たされているかを判定し、前記所定条件が満たされていると前記モータを第１モードで起動し、前記所定条件が満たされていないと前記モータを第２モードで起動し、前記第１モードは、前記第２モードより前記モータの回転速度の上昇が緩やかなモードである。【選択図】図６

Description

本発明は、モータの制御技術に関する。

画像形成装置の駆動源として、ロータの回転位置（回転位相）を検知するセンサを搭載しないセンサレスタイプのモータ（以下、センサレスモータと表記する。）が使用されている。センサレスモータを制御するモータ制御装置は、当該モータを起動する際、まず、所定の方法でロータの停止位置（停止しているロータの回転位相）を検知する。特許文献１は、ロータの停止位置に応じてモータのコイルのインダクタンス値が変化する特性を利用して、ロータの停止位置を検知する構成を開示している。モータ制御装置は、検知したロータの停止位置に基づき強制転流制御でモータの駆動を開始する。ロータの回転速度が所定速度以上になると、特許文献２に記載されている様に、モータ制御装置は、コイルに生じる誘起電圧によりロータの回転位置及び回転速度を検知できる。このため、モータ制御装置は、ロータの回転速度が所定速度以上になった後、強制転流制御から、コイルに生じる誘起電圧に基づきロータの回転を制御するセンサレス制御に制御方法の切り替えを行う。

特開２０１５－１０４２６３号公報 特開平８－２２３９７０号公報

モータの負荷は、様々な理由で変化し得る。例えば、負荷が感光体であるものとする。この場合、感光体と、感光体上の残留トナーを除去するクリーニングブレードと、の間の摩擦状態によって負荷が変動し得る。また、負荷を交換した場合には、交換前後において負荷が変動し得る。強制転流制御においては、所定の電流値を使用してモータを制御するため、負荷トルクが当該所定の電流値で得られる出力トルクより重い場合には脱調等の起動不良が生じ得る。

本発明は、モータの起動不良を抑えるモータの制御技術を提供するものである。

本発明の一態様によると、モータ制御装置は、負荷を駆動するモータと、前記モータを制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記モータを起動する場合、前記負荷の大きさの変動が生じていると判定する所定条件が満たされているかを判定し、前記所定条件が満たされていると前記モータを第１モードで起動し、前記所定条件が満たされていないと前記モータを第２モードで起動し、前記第１モードは、前記第２モードより前記モータの回転速度の上昇が緩やかなモードであることを特徴とする。

本発明によると、モータの起動不良を抑えることができる。

一実施形態による画像形成装置の構成図。 一実施形態によるモータ制御部の構成図。 一実施形態によるモータの構成図。 一実施形態による強制転流制御の際のマイコンの機能ブロック図。 一実施形態によるセンサレス制御の際のマイコンの機能ブロック図。 一実施形態によるモータ起動方法の説明図。 使用する起動モードの判定に使用する情報例を示す図。 一実施形態による通常モードでの起動のフローチャート。 一実施形態による高トルクモードでの起動のフローチャート。 一実施形態によるモータ起動時のタイムチャート。 一実施形態による通常モードでの起動のフローチャート。 一実施形態による高トルクモードでの起動のフローチャート。

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

＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態による電子写真プロセスを用いたタンデム方式のカラー画像形成装置の構成図である。図１において、参照符号の末尾の文字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれ、参照符号により示される部材が形成に関わるトナー像の色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックであることを示している。なお、部材が形成に関わるトナー像の色を区別する必要が無い場合には、末尾の文字を省略した参照符号を使用する。画像形成装置は、カートリッジ１２を備えている。カートリッジ１２は、画像形成装置の交換部品であり、画像形成装置の本体に対して着脱可能に構成される。各カートリッジ１２の構成は同様であり、感光体１３、帯電ローラ１５、現像ローラ１６、クリーニングブレード１４を備え、かつ、対応する色のトナーを収容している。

感光体１３は、画像形成時、図の時計回り方向に回転駆動される。帯電ローラ１５は、対応する感光体１３の表面を帯電させる。走査部１１は、対応するカートリッジ１２の感光体１３の表面を画像データに基づく光で走査・露光することで、当該感光体１３に静電潜像を形成する。現像ローラ１６は、現像電圧を出力することにより、対応する感光体１３の静電潜像をトナーで現像し、これにより、対応する感光体１３にトナー像を形成する。一次転写ローラ１８は、一次転写電圧を出力することにより、対応する感光体１３のトナー像を中間転写ベルト１９に転写する。クリーニングブレード１４は、中間転写ベルト１９に転写されず、感光体１３に残留したトナーを除去する。なお、各カートリッジ１２の感光体１３のトナー像を中間転写ベルト１９に重ねて転写することで、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックとは異なる色を再現することができる。中間転写ベルト１９は、画像形成時、図の反時計回り方向に回転駆動される。これにより、中間転写ベルト１９のトナー像は、二次転写ローラ２９の対向位置に搬送される。

一方、カセット２２に格納されたシート２１は、給送ローラ２５によって搬送路に給送される。分離ローラ２６ａ及び２６ｂは、シートの重送を防ぐために設けられる。搬送路に給送されたシート２１は、レジストレーションローラ２７によって二次転写ローラ２９の対向位置に搬送される。二次転写ローラ２９は、二次転写電圧を出力することにより、中間転写ベルト１９のトナー像をシート２１に転写する。その後、シート２１は、定着部３０に搬送される。定着部３０は、加圧ローラ及び加熱ローラ（加熱フィルム）を有し、シート２１を加圧及び加熱することでトナー像をシート２１に定着させる。トナー像の定着後、シート２１は、画像形成装置の外部に排出される。

プリンタ制御部１０７は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）３２を有し、画像形成装置の全体を制御する。プリンタ制御部１０７は、ＣＰＵ３２が実行する制御プログラムや、ＣＰＵ３２が画像形成装置の制御において使用する制御データ等を格納する不揮発性メモリ３２ａを有する。また、プリンタ制御部１０７は、ＣＰＵ３２が画像形成装置の制御の際にワークエリアとして使用する揮発性メモリ３２ｂを有する。また、画像形成装置は、感光体１３、中間転写ベルト１９、現像ローラ１６、定着部３０の加圧ローラ、レジストレーションローラ２７といったシート２１を搬送するためのローラ等を駆動するための１つ以上のセンサレスモータ（図１には示さず）を有する。なお、以下の説明においては、センサレスモータを、単に"モータ"と表記する。

図２は、画像形成装置に設けられたモータ１０３の制御構成を示している。モータ制御部１１０は、プリンタ制御部１０７と通信し、プリンタ制御部１０７の制御の下、モータ１０３を制御する。マイクロコンピュータ（マイコン）２０１の不揮発性メモリ２０５には、マイコン２０１が実行するプログラムや、モータ１０３の制御に使用する各種データが格納される。メモリ２０７は、一時的なデータの記憶のためにマイコン２０１によって使用される。ＰＷＭポート２０８は、モータ１０３の３つの相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）それぞれに対して２つのＰＷＭ信号（ハイ側、ロー側）を出力するための計６つの端子を有する。つまり、ＰＷＭポート２０８は、ハイ側の３つの端子（Ｕ－Ｈ、Ｖ－Ｈ、Ｗ－Ｈ）と、ロー側の３つの端子（Ｕ－Ｌ、Ｖ－Ｌ、Ｗ－Ｌ）を有する。

インバータ２１１は、モータ１０３の３つの相それぞれについて、ハイ側のスイッチング素子Ｍ１、Ｍ３及びＭ５と、ロー側のスイッチング素子Ｍ２、Ｍ４及びＭ６を有する。図２において、Ｍ１及びＭ２はＵ相のスイッチング素子であり、Ｍ３及びＭ４はＶ相のスイッチング素子であり、Ｍ５及びＭ６はＷ相のスイッチング素子である。スイッチング素子としては、例えば、トランジスタやＦＥＴを使用できる。ゲートドライバ２１０は、ＰＷＭポート２０８からのＰＷＭ信号に基づき、対応するスイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御する。例えば、ゲートドライバ２１０は、Ｕ－Ｈ端子から出力されるＰＷＭ信号に基づきスイッチング素子Ｍ１のゲートＧ１への印加電圧を制御することにより、スイッチング素子Ｍ１のＯＮ／ＯＦＦを制御する。

インバータ２１１のＵ、Ｖ、Ｗ相の出力２１７は、モータ１０３のコイル２１３（Ｕ相）、２１４（Ｖ相）、２１５（Ｗ相）に接続される。各スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦを制御することで、各コイル２１３、２１４、２１５に流れるコイル電流を制御することができる。この様に、インバータ２１１は、コイル電流を各コイル２１３、２１４及び２１５に供給する電流供給部として機能する。各コイル２１３、２１４、２１５に流れたコイル電流は、電流検出抵抗２１９、２２０、２２１により電圧に変換される。アンプ２１８は、コイル電流に対応する電流検出抵抗２１９、２２０、２２１の電圧を増幅して、マイコン２０１のＡＤコンバータ２０３に出力する。ＡＤコンバータ２０３は、アンプ２１８が出力する電圧をデジタル値に変換する。電流値算出部２０９は、ＡＤコンバータ２０３が出力するデジタル値に基づき各相のコイル電流の電流値を判定する。

図３は、モータ１０３の構成図である。モータ１０３は、６スロットのステータ５０１と、４極のロータ５０２とを有する。ステータ５０１は、Ｕ相のコイル２１３と、Ｖ相のコイル２１４と、Ｗ相のコイル２１５と、を有する。ロータ５０２は、永久磁石で構成される。ロータ５０２の回転位相は、ロータ５０２が所定の状態であるときを基準に定義される。一例として、図３に示す様に、ロータ５０２のＳ極がＵ相のコイル２１３に対向している状態を基準、つまり、電気角０とし、反時計回り方向に電気角が増加すると定義することができる。本実施形態では、ロータ５０２の極数が４であるため、ロータが図３の状態から反時計回り方向に機械角でπ／２だけ回転した場合、電気角はπとなる。

図４は、強制転流制御の際のマイコン２０１の機能ブロック図である。なお、本実施形態において、マイコン２０１は、モータ１０３をベクトル制御する。電流制御部３０２は、不揮発性メモリ２０５に予め格納されている励磁分電流の指令値Ｉｄ_ｒｅｆ及びトルク分電流の指令値Ｉｑ_ｒｅｆを取得する。また、電流制御部３０２には、座標変換部３０６から、励磁分電流の測定値Ｉｄ及びトルク分電流の測定値Ｉｑが入力される。なお、励磁分電流とは、コイル電流の内、磁束の生成に寄与する成分であり、トルク分電流とは、コイル電流の内、出力トルクに寄与する成分である。電流制御部３０２は、これら値に基づき、回転座標系における電圧指令値Ｖｄ_ｒｅｆ及びＶｑ_ｒｅｆを出力する。座標変換部３０５は、回転座標系から静止座標系への座標変換を行い、さらに、２相－３相変換を行うことで、電圧指令値Ｖｄ_ｒｅｆ及びＶｑ_ｒｅｆからＵ相、Ｖ相及びＷ相の電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗを生成して出力する。なお、回転座標系から静止座標系への座標変換は、角度演算部３０３から出力される電気角θ_ｒｅｆに基づき行われる。マイコン２０１は、電圧指令値Ｖｕ、Ｖｖ及びＶｗに基づきゲートドライバ２１０に出力するＰＷＭ信号を生成する。

また、アンプ２１８の出力に基づき電流値算出部２０９が検出したＵ相、Ｖ相及びＷ相のコイル電流の電流値Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗは、座標変換部３０６に入力される。座標変換部３０６は、３相－２相変換により、電流値Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗを静止座標系の電流値に変換し、さらに、静止座標系から回転座標系への座標変換を行うことで、励磁分電流の測定値Ｉｄ及びトルク分電流の測定値Ｉｑを求める。なお、静止座標系から回転座標系への座標変換は、角度演算部３０３から出力される電気角θ_ｒｅｆに基づき行われる。座標変換部３０６は、励磁分電流の測定値Ｉｄ及びトルク分電流の測定値Ｉｑを電流制御部３０２に出力する。

モータ１０３の起動時、検出部３０１は、ロータ５０２の初期位相、つまり、停止時の電気角（以下、停止角）θ_ｓｔｄを判定する。ロータ５０２の停止時の電気角の検出には、例えば、特許文献１に記載の構成を適用することができる。この場合、検出部３０１は、電流値Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗに基づき各コイル２１３、２１４及び２１５のインダクタンスを検出することで、停止角θ_ｓｔｄを検出する。検出部３０１は、検出した停止角θ_ｓｔｄを減算器３０７に出力する。オフセット設定部３０４は、不揮発性メモリ２０５が保持しているオフセット量Δを減算器３０７に出力する。減算器３０７は、停止角θ_ｓｔｄからオフセット量Δを減じた電気角を初期角θ_ｉｎｉとして角度演算部３０３に出力する。なお、停止角θ_ｓｔｄからオフセット量Δを減じた電気角を初期角θ_ｉｎｉとするのは起動時の脱調を抑えるためである。

角度演算部３０３は、初期角θ_ｉｎｉとプリンタ制御部１０７から入力された速度指令値ω_ｒｅｆとに基づきロータ５０２の電気角θ_ｒｅｆを求め、座標変換部３０５及び３０６に通知する。具体的には、角度演算部３０３は、初期角θ_ｉｎｉを初期値とし、速度指令値ω_ｒｅｆに基づき電気角を増加させることで、ロータ５０２の電気角θ_ｒｅｆを求める。

図５は、センサレス制御の際のマイコン２０１の機能ブロック図である。なお、以下では、図４に示す強制転流制御の際の機能ブロック図と異なる点を中心に説明する。推定部８０１は、電流値Ｉｕ、Ｉｖ及びＩｗと、電圧指令値Ｖｄ_ｒｅｆ及びＶｑ_ｒｅｆと、推定した回転速度ω_ｅｓｔと、に基づき、ロータ５０２の電気角θ_ｅｓｔと、回転速度ω_ｅｓｔを推定する。推定した電気角θ_ｅｓｔは、強制転流制御のときと同様に、座標変換部３０５及び３０６での座標変換に使用される。また、速度制御部８０２は、プリンタ制御部１０７からの速度指令値ω_ｒｅｆと、推定部８０１が推定した回転速度ω_ｅｓｔと、に基づき、回転速度ω_ｅｓｔを、速度指令値ω_ｒｅｆに追従させるための指令値Ｉｑ_ｒｅｆを算出する。強制転流制御のときとは異なり、速度制御部８０２が、指令値Ｉｑ_ｒｅｆを算出して電流制御部３０２に出力するため、電流制御部３０２は、指令値Ｉｄ_ｒｅｆのみを、不揮発性メモリ２０５から取得して使用する。

図６（Ａ）は、モータ１０３の起動時のモータ１０３の速度変化を示している。なお、点線は、速度指令値ω_ｒｅｆの時間変化を示している。モータ制御部１１０は、強制転流制御でモータ１０３の回転を開始する。そして、例えば、速度指令値ω_ｒｅｆが閾値に達した時刻Ｔａにおいて、モータ制御部１１０は、モータの制御を強制転流制御からセンサレス制御に切り替えを行う。なお、センサレス制御は、モータ１０３の回転速度が閾値以上である場合に適用可能である。その後、速度指令値ω_ｒｅｆは、目標値まで上昇して目標値で一定となる。時刻Ｔａ以降、モータ制御部１１０は、速度指令値ω_ｒｅｆに従いモータ１０３をセンサレス制御する。図６（Ｂ）は、モータ１０３の負荷変動によりモータ１０３の負荷が大きくなり過ぎたことによってモータ１０３の起動に失敗した場合を示している。ホール素子を有するモータの場合、負荷が重くなっても起動時の速度変化が緩やかになるだけである。しかしながら、ホール素子の無いモータ１０３に対する強制転流制御では、負荷トルクがモータ１０３の出力トルクを超えると脱調する。強制転流制御中のモータ１０３の出力トルクは、強制転流制御中のコイル電流、つまり、励磁分電流の指令値Ｉｄ_ｒｅｆ及びトルク分電流の指令値Ｉｑ_ｒｅｆによって決まる。図４を用いて説明した様に、強制転流制御の間の励磁分電流の指令値Ｉｄ_ｒｅｆ及びトルク分電流の指令値Ｉｑ_ｒｅｆは、予め不揮発性メモリ２０５に格納されている所定値である。なお、モータ１０３の負荷トルクは、ロータ５０２を加速するための加速トルクと、モータ１０３を一定速度で回転させるのに必要な定常トルクとの和である。

図６（Ｃ）は、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）と比較して、速度指令値ω_ｒｅｆの上昇率を緩やかにした場合のモータ１０３の速度変化を示している。図６（Ｃ）に示す様に、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）の場合と比較して、モータ１０３の加速度を小さく制御することで加速トルクが小さくなり、加速トルクと定常トルクとの和が出力トルクを超えて脱調することを抑えることができる。また、図６（Ｃ）では、センサレス制御に切り替える際、所定時間の間、加速を停止している。強制転流制御からセンサレス制御に切り替える際、モータ１０３の制御が不安定になり得るが、加速トルクを略０にして切り替えを行うことで起動不良のリスクを低くすることができる。なお、図６（Ｃ）の様に起動することで、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）の様に起動することと比較して脱調のリスクを抑えることができるが、モータ１０３の回転速度が目標速度に達するまでの時間、つまり、モータ１０３の起動が完了するまでの時間が長くなる。

以下の説明においては、モータ１０３の負荷を感光体１３とする。まず、感光体１３の負荷トルクについて説明する。上述した様に、感光体１３の残留トナーを除去するために、クリーニングブレード（感光体クリーナ）１４が設けられている。クリーニングブレード１４と感光体１３との間の摩擦力が大きくなると、感光体１３を回転させるのに必要なトルクは大きくなる。したがって、感光体１３の表面状態や、感光体１３とクリーニングブレード１４との間に存在するトナーの状態によって、モータ１０３の負荷トルクは変化する。例えば、印刷を行わない期間が長くなると、感光体１３の表面状態が変化して、クリーニングブレード１４との間の摩擦力が大きくなり得る。したがって、長時間放置後に図６（Ａ）の様に起動すると、起動不良が生じ得る。

このため、本実施形態では、複数の起動モードを設ける。以下の説明において、図６（Ａ）に示す、基本とする起動モードを"通常モード"と表記する。一方、図６（Ｃ）に示す様に、基本モードよりモータ１０３の速度上昇を緩やかにすることで、負荷が重い（大きい）場合でも起動できる様にする起動モードを"高トルクモード"と表記する。通常モードは、高トルクモードより起動時間（目標速度に達するまでの時間）は短いが、負荷が重くなると起動不良が生じる可能性が高いモードである。逆に、高トルクモードは、通常モードより起動時間は長いが、負荷が重くなっても起動不良が生じる可能性が低いモードである。

プリンタ制御部１０７は、モータ１０３を起動する場合、負荷の状態が、負荷の大きさの変動が生じていると判定する所定条件を満たしているか否かを判定する。そして、プリンタ制御部１０７は、所定条件が満たされていると高トルクモードに設定し、それ以外の場合には通常モードに設定する。図７は、所定条件の例を示している。図７に示す情報は、予め、プリンタ制御部１０７の不揮発性メモリ３２ａに格納されている。図７に示す様に、所定時間放置後、つまり、モータ１０３の起動時、それまでの停止時間が所定時間より長かった場合には高トルクモードを使用する。また、カートリッジ１２の交換後の初めての起動時には、負荷トルクが重い可能性があるため高トルクモードを使用する。なお、カートリッジ１２の交換は、新品のカートリッジ１２への交換と、既に使用が開始されている他のカートリッジ１２への交換を含む。高トルクモードを使用するか否かを判定するための所定条件は、負荷トルクが変動しているか否か、より詳しくは、負荷が基準値より重く（大きく）なっている可能性があるかを判定するための条件であり、図７に示す以外の条件を含み得る。なお、通常モードでの起動時のモータ１０３の加速度は、負荷の基準値に基づき決定され得る。プリンタ制御部１０７は、高トルクモードを使用する所定条件が満たされていると起動モードを高トルクモードに設定し、所定条件が満たされていないと起動モードを通常モードに設定する。

図８は、通常モードが設定された場合のモータ起動処理のフローチャートである。モータ制御部１１０は、Ｓ１０において加速度Ｘでモータ１０３を強制転流制御する。つまり、プリンタ制御部１０７は、速度指令値ω_ｒｅｆを加速度Ｘに従い増加させる。モータ制御部１１０は、Ｓ１１で速度指令値ω_ｒｅｆが閾値Ｔｈ以上になると、Ｓ１２でセンサレス制御に切り替える。その後、プリンタ制御部１０７は、目標速度に向けて加速度Ｘでモータ１０３を加速し、速度指令値ω_ｒｅｆが目標値に達すると、速度指令値ω_ｒｅｆを目標値で一定にする。

図９は、高トルクモードが設定された場合のモータ起動処理のフローチャートである。モータ制御部１１０は、Ｓ２０において加速度Ｙでモータ１０３を強制転流制御する。つまり、プリンタ制御部１０７は、速度指令値ω_ｒｅｆを加速度Ｙに従い増加させる。なお、加速度Ｙは、通常モードで使用する加速度Ｘより小さい。プリンタ制御部１０７は、Ｓ２１で速度指令値ω_ｒｅｆが所定値ＡＶに達すると、Ｓ２２で加速を停止、つまり、速度指令値ω_ｒｅｆを所定値ＡＶで一定にする。なお、所定値ＡＶは、センサレス制御が可能になる値、つまり、閾値Ｔｈ以上の値である。モータ制御部１１０は、Ｓ２３で期間Ｐ１だけ待機した後、Ｓ２４でセンサレス制御に切り替える。その後、プリンタ制御部１０７は、Ｓ２５で期間Ｐ２だけ待機した後、Ｓ２６で目標速度に向けて加速度Ｙでモータ１０３を加速し、速度指令値ω_ｒｅｆが目標値に達すると、速度指令値ω_ｒｅｆを目標値で一定にする。なお、期間Ｐ１と期間Ｐ２は、同じ期間であっても異なる期間であっても良い。一例として、期間Ｐ１及び期間Ｐ２は、１００ミリ秒である。

なお、図９の処理において、プリンタ制御部１０７は、強制転流制御からセンサレス制御に切り替える際に加速を停止していた（Ｓ２２）。これは、上述した様に、強制転流制御からセンサレス制御に切り替える際に制御が不安定となり得るため、加速トルクを略０にして負荷トルクを減らすためであった。しかしながら、加速を停止するのではなく、加速度Ｙより小さい加速度Ｚに変更し、加速度Ｚで加速しながらセンサレス制御に切り替える構成であっても良い。さらに、加速度Ｙのままセンサレス制御に切り替える構成であっても良い。

また、図９の処理においては、センサレス制御に切り替えた後、プリンタ制御部１０７は、加速度Ｙでモータ１０３を加速していた。しかしながら、センサレス制御に切り替えた後においては、加速度Ｙより大きい加速度、例えば、通常モードと同じ加速度Ｘでモータ１０３を加速する構成とすることができる。さらに、通常モードでは加速度Ｘを使用し、高トルクモードでは加速度Ｙを使用していたが、本発明は、一定の加速度でモータ１０３を加速させることに限定されない。つまり、加速度Ｘ及び加速度Ｙは時間の関数であっても良い。この場合、加速度Ｙの最大値を、加速度Ｘの最大値より小さくする構成とし得る。或いは、加速度Ｙの最大値を、加速度Ｘの最小値や、平均値より小さくする構成とし得る。さらに、加速度Ｙの平均値を、加速度Ｘの平均値より小さくする構成とし得る。

以上、負荷が基準値より重くなっている可能性があると判定される場合、そうではないと判定される場合と比較して、起動時の速度上昇を緩やかにすることで加速トルクを小さくする。この構成により、起動不良の発生を抑えることができる。

なお、本実施形態では、モータ１０３の負荷を感光体１３とした。しかしながら、本発明は、負荷の重さが変動し得る任意のモータの制御に適用することができ、モータの負荷は感光体１３に限定されない。また、負荷の重さを判定する条件を設定し、当該条件に基づき負荷が基準値より重くなっていると判定されると高トルクモードを使用し、そうでない場合には通常モードを使用する構成とすることもできる。さらに、負荷の重さを判定し、負荷が基準値より重くなっていると高トルクモードを使用し、そうでない場合には通常モードを使用する構成とすることもできる。

＜第二実施形態＞
続いて、第二実施形態について第一実施形態との相違点を中心に説明する。図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、通常モードでの起動時のタイミングチャートである。なお、図１０の時刻Ｔ０は、印刷ジョブを画像形成装置が受信したタイミングに対応する。図１０（Ａ）は、時刻Ｔ０において、定着部３０がある程度温まっている状態（以下、ウォーム状態と表記する）の場合を示している。一方、図１０（Ｂ）は、時刻Ｔ０において、定着部３０がウォーム状態より温度の低い状態（以下、コールド状態と表記する）の場合を示している。なお、プリンタ制御部１０７は、例えば、定着部３０に設けられた温度センサの測定結果に基づき定着部３０がコールド状態であるかウォーム状態であるかを判定することができる。具体的には、温度センサの測定結果が所定の温度より高いことを示しているとウォーム状態であると判定し、それ以外の場合にはコールド状態と判定し得る。また、プリンタ制御部１０７は、前回の印刷ジョブの完了タイミングからの経過時間に基づきコールド状態であるかウォーム状態であるかを判定することができる。具体的には、前回の印刷ジョブの完了タイミングからの経過時間が所定時間より長いとウォーム状態であると判定し、それ以外の場合にはコールド状態と判定し得る。

プリンタ制御部１０７は、時刻Ｔ０で印刷ジョブを受信すると、画像形成のための各種の準備処理を行う。この準備処理は、定着部３０を所定の定着温度に上昇させる定着準備処理を含む。つまり、プリンタ制御部１０７は、印刷ジョブを受信すると定着部３０の温度制御を開始する。プリンタ制御部１０７は、定着部３０のウォームアップが完了（定着準備が完了）するとモータ１０３の起動を開始する。プリンタ制御部１０７は、例えば、定着部３０の温度が所定温度に達すると、定着準備完了と判定する。なお、定着準備完了と判定する定着部３０の所定温度は、定着部３０によって定着処理を行う際の定着温度より低くすることができる。これは、トナー像が転写されたシートが定着部３０に到達する際に定着温度に達していれば良いからである。なお、所定温度は、一定の温度である必要はない。例えば、定着温度は、シートの種類に応じて制御され得る。したがって、定着準備完了と判定する所定温度は、必要な定着温度に基づき決定され得る。

図１０（Ａ）では、時刻Ｔ１１において定着準備が完了し、よって、プリンタ制御部１０７は、時刻Ｔ１１にモータ１０３の起動を開始している。そして、時刻Ｔ１２においてモータ１０３の起動が完了、つまり、モータ１０３の速度が目標速度になっている。プリンタ制御部１０７は、モータ１０３の起動が完了したタイミングから所定期間後に画像形成を開始する。一方、図１０（Ｂ）では、時刻Ｔ０において定着部３０がコールド状態であったため、ウォーム状態である図１０（Ａ）の場合と比較して、定着準備完了となるまでの時間が長くなり、時刻Ｔ１１より後の時刻Ｔ２１において定着準備が完了している。モータの起動に要する時間は、図１０（Ａ）の場合と同様であるが、定着部３０の準備に要する時間が図１０（Ａ）より長いため、図１０（Ｂ）の場合には、モータ１０３の起動が完了する時間Ｔ２２は、図１０（Ａ）の場合より遅くなっている。この様に、定着部３０がコールド状態である場合、印刷ジョブの受信から画像形成を開始できる様になるまでの期間が長くなり、よって、印刷ジョブの受信から画像形成されたシートを出力するまでの期間も長くなる。なお、定着準備が完了してからモータ１０３を起動するのは、感光体１３の回転時間を短くし、感光体１３の寿命を長くするためである。

図１０（Ｃ）は、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）と同様のシーケンスにより高トルクモードでモータ１０３を起動した場合のタイミングチャートである。なお、時刻Ｔ０において定着部３０はコールド状態であるものとする。定着部３０の準備が完了するタイミングは、図１０（Ｂ）の場合と同様に時刻Ｔ２１である。しかしながら、高トルクモードではモータ１０３の加速度を通常モードでの加速度より低くするため、モータ１０３の起動時間は通常モードより長くなる。図１０（Ｃ）では、時刻Ｔ２２より遅い時刻Ｔ３２においてモータ１０３の起動が完了している。したがって、印刷ジョブを受信してから画像形成を開始するまでの時間が図１０（Ｂ）の場合より長くなってしまう。

このため、本実施形態では、印刷ジョブの受信時に定着部３０がコールド状態で、かつ、高トルクモードでのモータ１０３の起動が必要な場合、プリンタ制御部１０７は、図１０（Ｄ）に示す様に、定着準備の開始と共にモータ１０３の起動を開始する。図１０（Ｄ）の例では、時刻Ｔ３２より早い時刻Ｔ４２においてモータ１０３の起動が完了している。なお、時刻Ｔ３２と時刻Ｔ４２との差は、時刻Ｔ０と時刻Ｔ２１との差に対応する。この構成により、モータ１０３の起動を早く完了させることができる。よって、印刷ジョブの受信から画像形成の開始タイミングまでの期間や、印刷ジョブの受信から画像形成されたシートを画像形成装置が出力するタイミングまでの期間が長くなり過ぎることを抑えることができる。

図１１及び図１２は、印刷ジョブを受信した際にプリンタ制御部１０７が実行する処理のフローチャートである。なお、図１１はモータ１０３を通常モードで起動する場合を示し、図１２はモータ１０３を高トルクモードで起動する場合を示している。なお、図８及び図９のフローチャートと同様の処理ステップについては同じステップ番号を付与し、その説明については省略する。

通常モードで起動する場合、プリンタ制御部１０７は、印刷ジョブを受信すると、Ｓ３０で定着準備を開始し、定着準備が完了するまで待機する。定着準備が完了すると、プリンタ制御部１０７は、図８のフローチャートと同様の処理を行う。一方、高トルクモードで起動する場合、プリンタ制御部１０７は、印刷ジョブを受信すると、Ｓ４０で定着部３０がコールド状態であるか否かを判定する。定着部３０がコールド状態ではない場合、プリンタ制御部１０７は、Ｓ４１で定着準備が完了するまで待機し、定着準備が完了するとＳ２０において加速度Ｙでモータ１０３の起動を開始する。一方、Ｓ４０において、定着部３０がコールド状態の場合、プリンタ制御部１０７は、定着準備を開始すると共に、Ｓ２０において加速度Ｙでモータ１０３の起動を開始する。

また、プリンタ制御部１０７は、Ｓ２６の前のＳ４２において定着準備が完了しているかを判定し、定着準備が完了してからＳ２６でモータ１０３を再加速する。これは、Ｓ４０においてＹｅｓの場合、定着準備が完了していないのにモータ１０３の起動が完了して画像形成が開始されることを防ぐためである。

なお、本実施形態では、高トルクモードが必要な場合において、印刷ジョブの受信時に定着部３０がウォーム状態であると、定着準備の完了を待ってモータ１０３の起動を開始していた。しかしながら、高トルクモードの場合には、常に、定着準備の開始と共にモータ１０３の起動を開始する構成とすることもできる。さらに、高トルクモードの場合、定着準備の開始と共にモータ１０３の起動を開始するのではなく、定着準備の完了までにモータ１０３の起動を開始する構成とすることもできる。つまり、高トルクモードの場合、通常モードと比較して、モータ１０３の起動を開始するタイミングを早くする構成とすることもできる。

また、本実施形態ではモータ１０３の負荷を感光体１３としていた。しかしながら、定着部３０の状態によって起動開始タイミングが制御される他の負荷に対しても本実施形態を適用することができる。例えば、本実施形態は、シートに画像を形成するカートリッジ１２と中間転写ベルト１９を含む画像形成部のいずれかの部材を負荷とする場合に適用することができる。

＜その他＞
なお、上記各実施形態では、画像形成装置の一構成要素であるためモータ制御部１１０と表記したが、モータ制御部１１０を１つの装置としてモータ制御装置とすることもできる。また、プリンタ制御部１０７及びモータ制御部１１０を含む装置をモータ制御装置とすることもできる。また、本発明は、カートリッジ１２や中間転写ベルト１９等の画像形成に関わる画像形成部を駆動するモータや、シート２１を搬送するためのローラ（回転部材）を駆動するモータ等、任意の部材を駆動するモータの制御に適用することができる。一例として、モータ１０３の負荷は、感光体１３、現像ローラ１６、中間転写ベルト１９、定着部３０の加圧ローラ、シート２１を搬送するためのローラの１つ以上であり得る。また、モータ１０３の構成は、図３に示す構成に限定されず、他の極数や相数のモータであっても良い。さらに、高トルクモードを、必要と推定される出力トルクに応じて複数の段階とすることができる。例えば、第１高トルクモードから第３高トルクモードを設けることができる。第１高トルクモードから第３高トルクモードは、それぞれ、起動時の加速度が異なる。

［その他の実施形態］
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

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

１０３：モータ、１０７：プリンタ制御部、１１０：モータ制御部

Claims (19)

1. 負荷を駆動するモータと、
   前記モータを制御する制御手段と、
   を備えるモータ制御装置であって、
   前記制御手段は、前記モータを起動する場合、前記負荷の大きさの変動が生じていると判定する所定条件が満たされているかを判定し、前記所定条件が満たされていると前記モータを第１モードで起動し、前記所定条件が満たされていないと前記モータを第２モードで起動し、
   前記第１モードは、前記第２モードより前記モータの回転速度の上昇が緩やかなモードである、モータ制御装置。
2. 負荷を駆動するモータと、
   前記モータを制御する制御手段と、
   を備え、前記モータを第１モード又は第２モードで起動するモータ制御装置であって、
   前記第１モードにおける前記モータの負荷トルクより前記第２モードにおける前記モータの負荷トルクは大きく、
   前記第１モードは、前記第２モードより前記モータの回転速度の上昇が緩やかなモードである、モータ制御装置。
3. 前記制御手段は、前記第１モードで前記モータを起動する場合、前記モータの回転速度が所定値になるまで第１制御により前記モータを第１加速度で加速し、前記モータの回転速度が前記所定値になると、前記モータの加速を停止した後、又は、前記モータの加速度を前記第１加速度より低い第２加速度に変更した後、前記モータの制御を前記第１制御から第２制御に切り替える、請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
4. 前記制御手段は、前記モータの制御を前記第１制御から前記第２制御に切り替えた後、前記モータの回転速度が目標値となるまで前記モータを再加速する、請求項３に記載のモータ制御装置。
5. 前記第２制御は、前記モータの回転速度が閾値以上の場合に適用可能であり、
   前記所定値は、前記閾値に等しい、又は、前記閾値より大きい、請求項３又は４に記載のモータ制御装置。
6. 前記制御手段は、前記第２モードで前記モータを起動する場合、前記第１制御により前記モータを前記第１加速度より大きい第３加速度で加速し、前記モータの回転速度が前記閾値以上になると、前記モータの制御を前記第１制御から前記第２制御に切り替える、請求項５に記載のモータ制御装置。
7. 前記第２制御は、前記モータに生じる誘起電圧に基づく制御であり、
   前記第１制御は、前記モータに生じる誘起電圧に基づかない制御である、請求項３から６のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
8. 前記第１制御は、強制転流制御である、請求項７に記載のモータ制御装置。
9. 前記所定条件は、前記モータを起動する際、それまでの前記モータの停止時間が所定時間より大きい場合に満たされる、請求項１に記載のモータ制御装置。
10. 前記所定条件は、前記モータの負荷が交換されてから初めての前記モータの起動である場合に満たされる、請求項１に記載のモータ制御装置。
11. 前記モータは、ロータの回転位置を検知するセンサを有さないセンサレスモータである、請求項１から１０のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
12. 前記負荷は、画像形成装置の感光体と、前記感光体に形成された静電潜像を現像することで前記感光体にトナー像を形成する現像ローラと、前記感光体に形成された前記トナー像が転写される中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトからシートに転写された前記トナー像を前記シートに定着するローラと、前記シートを搬送するためのローラと、の内の少なくとも１つを含む、請求項１から１１のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
13. 搬送路に沿ってシートを搬送するための回転部材と、
    前記搬送路を搬送される前記シートに画像を形成する画像形成手段と、
    前記回転部材又は前記画像形成手段を駆動するモータと、
    前記モータを起動する際、前記モータの負荷の大きさの変動が生じていると判定する所定条件が満たされているかを判定し、前記所定条件が満たされていると前記モータを第１モードで起動し、前記所定条件が満たされていないと前記モータを第２モードで起動する制御手段と、
    を備え、
    前記第１モードは、前記第２モードより前記モータの回転速度の上昇が緩やかなモードである、画像形成装置。
14. 前記画像形成手段によって前記画像が形成された前記シートに前記画像を定着させる定着手段をさらに備え、
    前記モータは、前記画像形成手段を駆動し、
    前記制御手段は、印刷ジョブを受信すると前記定着手段の温度制御を開始し、前記印刷ジョブを受信した際に前記所定条件が満たされていない場合、前記温度制御を開始した後の第１タイミングで前記モータを前記第２モードで起動し、前記印刷ジョブを受信した際に前記所定条件が満たされていると、前記第１タイミングより前の第２タイミングで前記モータを前記第１モードで起動する、請求項１３に記載の画像形成装置。
15. 前記第２タイミングは、前記定着手段の温度制御を開始するタイミングである、請求項１４に記載の画像形成装置。
16. 前記制御手段は、前記印刷ジョブを受信した際に前記定着手段の状態を判定し、前記所定条件が満たされ、かつ、前記定着手段の状態が第１状態である場合、前記第２タイミングで前記モータを前記第１モードで起動する、請求項１４又は１５に記載の画像形成装置。
17. 前記制御手段は、前記印刷ジョブを受信した際に前記所定条件が満たされ、かつ、前記定着手段が前記第１状態とは異なる第２状態である場合、前記第２タイミングより後の第３タイミングで前記モータを前記第１モードで起動する、請求項１６に記載の画像形成装置。
18. 前記第１状態の前記定着手段は、前記第２状態の前記定着手段より温度の低い状態である、請求項１７に記載の画像形成装置。
19. 前記第１タイミングは、前記定着手段の温度が所定温度になったタイミングである、請求項１４から１８のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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