JP6465848B2 - モータ制御装置、シート搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
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の巻線に流れる駆動電流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の電流値を所定の周期で取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した電流値で表される信号に含まれる、前記駆動電流の基本周波数の高調波成分を低減するフィルタ回路と、
前記フィルタ回路によるフィルタ処理が適用された後の信号に基づいて、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制御手段と、
を有し、
前記フィルタ回路は、前記取得手段が前記所定の周期で取得した電流値の個数以下の個数の電流値で表される信号から前記高調波成分を低減することを特徴とする。
[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。
次に、本実施形態におけるモータ制御装置について説明する。本実施形態におけるモータ制御装置は、ベクトル制御を用いてモータを制御する。なお、以下の説明においては、負荷を駆動するモータとしてステッピングモータが用いられているが、これに限定されるものではない。また、モータは2相モータであるとは限らない。更に、本実施形態におけるモータには、モータの回転子の回転位相を検出するためのロータリエンコーダなどのセンサは設けられていないものとする。
iα=I*cosθe (1)
iβ=I*sinθe (2)
id= cosθ*iα+sinθ*iβ (3)
iq=−sinθ*iα+cosθ*iβ (4)
Vα=cosθ*Vd−sinθ*Vq (5)
Vβ=sinθ*Vd+cosθ*Vq (6)
Eα=Vα−R*iα−L*diα/dt (7)
Eβ=Vβ−R*iβ−L*diβ/dt (8)
θ´=tan^−1(−Eβ/Eα) (9)
θ=θ´*2/P (10)
なお、Pは、回転子の磁極数である。
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。
次に、本実施形態におけるローパスフィルタ514について説明する。
(1/1500s)/25μs≒26.7 (12)
(1/450s)/25μs≒88.8 (13)
図3に示すように、本実施形態におけるモータ制御装置157には間引き制御器519が設けられている。電流値取得器516は、A/D変換器510から取得した電流値iα及びiβを間引き制御器519に出力する。また、座標逆変換器505は、駆動電圧の電圧値Vα及びVβを間引き制御器519に出力する。間引き制御器519は、取得した全ての電流値及び電圧値のうちの一部のデータを間引いてローパスフィルタ514に出力する。
(1/450s)/100μs≒22.2 (14)
画像形成装置及びローパスフィルタ514の構成は第1実施形態と同様である。以下、本実施形態におけるモータ制御装置がモータを制御する方法について説明する。なお、ベクトル制御を用いたモータの駆動制御方法及びローパスフィルタ514の構成は第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
(1/360s)/25μs≒111.1 (15)
図10は本実施形態におけるモータ制御装置157の構成を示すブロック図である。
(1/360s)/100μs≒27.7 (15)
1/(25μs*30)=1333.3 (16)
次に、S203において、取り付けられたモータの回転子の磁極数が100個以上の場合は、CPU151aは処理をS204に進める。S204において、CPU151aは間引き率を0に決定する。これは、磁極数が100個以上であれば、フィルタ次数が30次であっても、電流値のデータを間引くことなく高調波成分の信号を低減することができるからである。CPU151aは、決定した間引き率を間引き制御器519に出力する。その後、CPU151aは処理をS206に進める。
画像形成装置及びローパスフィルタ514の構成は第1実施形態と同様である。以下、本実施形態におけるモータ制御装置がモータを制御する方法について説明する。なお、ベクトル制御を用いたモータの駆動制御方法及びローパスフィルタ514の構成は第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
402 回転子
502 位相制御器
503 電流制御器
507、508 電流検出器
509 ステッピングモータ
510 A/D変換器
513 位相決定器
514 ローパスフィルタ
516 電流値取得器
Claims (25)
- 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の巻線に流れる駆動電流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の電流値を所定の周期で取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した電流値で表される信号に含まれる、前記駆動電流の基本周波数の高調波成分を低減するフィルタ回路と、
前記フィルタ回路によるフィルタ処理が適用された後の信号に基づいて、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制御手段と、
を有し、
前記フィルタ回路は、前記取得手段が前記所定の周期で取得した電流値の個数以下の個数の電流値で表される信号から前記高調波成分を低減することを特徴とするモータ制御装置。 - モータの回転子の目標速度を表す指令速度に基づいて前記モータの巻線に流れる駆動電流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の電流値を所定の周期で取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した電流値で表される信号に含まれる、前記駆動電流の基本周波数の高調波成分を低減するフィルタ回路と、
前記フィルタ回路によるフィルタ処理が適用された後の信号に基づいて、前記回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
前記位相決定手段によって決定された回転位相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制御手段と、
を有し、
前記フィルタ回路は、前記取得手段が前記所定の周期で取得した電流値の個数以下の個数の電流値で表される信号から前記高調波成分を低減することを特徴とするモータ制御装置。 - 前記モータ制御装置は、前記取得手段によって前記所定の周期で取得された全ての電流値のデータのうちの一部を所定の間引き率で間引く間引き手段を有し、
前記間引き手段は、前記回転子の目標速度を表す指令速度に対応する回転速度が第1の回転速度である場合は前記電流値のデータを第1の間引き率で間引き、前記回転速度が前記第1の回転速度よりも小さい第2の回転速度である場合は前記電流値のデータを前記第1の間引き率よりも多い第2の間引き率で間引き、
前記フィルタ回路は、前記間引き手段による間引き処理が適用された後の電流値で表される信号から前記高調波成分を低減することを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。 - 前記第1の間引き率及び前記第2の間引き率は、前記回転子の目標速度を表す指令速度に対応する回転速度に基づいて決定されることを特徴とする請求項3に記載のモータ制御装置。
- 前記間引き手段は、前記回転子の目標速度を表す指令速度に対応する回転速度が所定の回転速度以上である場合は前記電流値のデータの間引きを行わないことを特徴とする請求項3又は4に記載のモータ制御装置。
- 前記モータ制御装置は、前記取得手段によって前記所定の周期で取得された全ての電流値のデータのうちの一部を所定の間引き率で間引く間引き手段を有し、
前記間引き手段は、前記指令速度が第1の回転速度である場合は前記電流値のデータを第1の間引き率で間引き、前記指令速度が前記第1の回転速度よりも小さい第2の回転速度である場合は前記電流値のデータを前記第1の間引き率よりも多い第2の間引き率で間引き、
前記フィルタ回路は、前記間引き手段による間引き処理が適用された後の電流値で表される信号から前記高調波成分を低減することを特徴とする請求項2に記載のモータ制御装置。 - 前記第1の間引き率及び前記第2の間引き率は、前記指令速度に基づいて決定されることを特徴とする請求項6に記載のモータ制御装置。
- 前記間引き手段は、前記指令速度が所定の回転速度以上である場合は前記電流値のデータの間引きを行わないことを特徴とする請求項6又は7に記載のモータ制御装置。
- 前記フィルタ回路は、
前記間引き手段による間引き処理が適用された後の電流値を所定の個数記憶する記憶手段を有し、
更に、前記フィルタ回路は、前記記憶手段に記憶されている前記所定の個数の電流値の平均値を演算することによって前記高調波成分を低減するデジタルフィルタであることを特徴とする請求項3乃至8のいずれか一項に記載のモータ制御装置。 - 前記所定の回転速度は、予め設定されている前記デジタルフィルタの次数に基づいて決定されることを特徴とする請求項9に記載のモータ制御装置。
- 前記記憶手段は、前記間引き手段による間引き処理が適用された後の電流値を前記所定の個数記憶している状態において、前記間引き手段による間引き処理が適用された後の電流値を新たに取得した場合は、記憶している電流値のうち最も古く記憶した電流値を削除して、前記新たに取得した電流値を記憶することを特徴とする請求項9又は10に記載のモータ制御装置。
- 前記高調波成分の周波数は、前記制御手段が制御するモータの磁極数に基づいて決定されることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
- 前記モータ制御装置は、前記取得手段によって前記所定の周期で取得された全ての電流値のデータのうちの一部を所定の間引き率で間引く間引き手段を有し、
前記間引き手段は、前記制御手段が制御するモータの磁極数が所定の個数以上である場合は前記電流値のデータの間引きを行わず、前記磁極数が前記所定の個数よりも少ない場合は前記磁極数に基づいて決定された間引き率で前記電流値のデータを間引く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。 - 前記モータ制御装置は、前記取得手段によって前記所定の周期で取得された全ての電流値のデータのうちの一部を所定の間引き率で間引く間引き手段を有し、
前記間引き手段は、前記制御手段が制御するモータの磁極数と前記モータの回転子の目標速度を表す指令速度に対応する回転速度とに基づいて決定された間引き率で前記電流値のデータを間引く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。 - 前記制御手段は、
前記回転子の回転によって前記モータの第1相の巻線及び前記モータの第2相の巻線に誘起される誘起電圧を、前記フィルタ回路によるフィルタ処理が適用された後の信号に基づいて決定する誘起電圧決定手段を有し、
前記位相決定手段は、前記誘起電圧決定手段によって決定された前記第1相の誘起電圧の大きさと前記第2相の誘起電圧の大きさとに基づいて前記回転子の回転位相を決定することを特徴とする請求項1乃至14のいずれか一項に記載のモータ制御装置。 - 前記制御手段は、前記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値の電流成分であって前記回転子にトルクを発生させるトルク電流成分と前記モータの巻線を貫く磁束の強度に影響する励磁電流成分とに基づいて、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ことを特徴とする請求項1又は、請求項1を引用する請求項3乃至15のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
- 前記制御手段は、前記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値の電流成分であって前記回転子にトルクを発生させるトルク電流成分と前記モータの巻線を貫く磁束の強度に影響する励磁電流成分とに基づいて、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ことを特徴とする請求項2又は請求項2を引用する請求項3乃至15のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
- 前記制御手段は、
前記モータの第1相の巻線及び第2相の巻線それぞれに供給する駆動電流を生成して出力する供給手段を有し、
前記取得手段が電流値を取得する前記所定の周期は前記供給手段が前記駆動電流を生成して出力する周期に同期していることを特徴とする請求項1乃至17のいずれか一項に記載のモータ制御装置。 - 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の巻線に流れる駆動電流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の電流値を第1の周期で取得する第1取得手段と、
前記巻線に流れる駆動電流の電流値を前記第1の周期よりも長い第2の周期で取得する第2取得手段と、
前記第2取得手段が取得した電流値で表される信号に含まれる、前記駆動電流の基本周波数の高調波成分を低減するフィルタ回路と、
前記フィルタ回路によるフィルタ処理が適用された後の信号に基づいて、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制御手段と、
を有し、
前記フィルタ回路は、前記第2取得手段によって取得された電流値を所定の個数記憶する記憶手段を有し、
前記記憶手段は、前記電流値を前記所定の個数記憶している状態において、電流値を新たに取得した場合は、記憶している電流値のうち最も古く記憶した電流値を削除して、前記新たに取得した電流値を記憶し、
更に、前記フィルタ回路は、前記記憶手段に記憶されている前記所定の個数の電流値の平均値を演算することによって前記高調波成分を低減するデジタルフィルタで構成されるローパスフィルタであることを特徴とするモータ制御装置。 - シートを搬送する搬送ローラと、
前記搬送ローラを駆動するモータと、
請求項1乃至19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。 - 請求項20に記載のシート搬送装置と、
原稿を積載する原稿積載部と、
を有し、
前記原稿積載部に積載された前記原稿を前記シート搬送装置が給送することを特徴とする原稿給送装置。 - 請求項21に記載の原稿給送装置と、
前記原稿給送装置によって給送された前記原稿を読み取る読取手段と、
を有することを特徴とする原稿読取装置。 - 請求項20に記載のシート搬送装置と、
記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
を有し、
前記画像形成手段は、前記シート搬送装置によって搬送された前記記録媒体に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。 - 記録媒体に画像を形成する画像形成装置であって、
負荷を駆動するモータと、
請求項1乃至19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。 - 前記負荷は、前記記録媒体を搬送する搬送ローラであることを特徴とする請求項24に記載の画像形成装置。
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