JP7257902B2 - 画像読取装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータの駆動制御に関するものであり、特に、画像形成装置及び画像読取装置等において負荷の駆動源として使用可能なステッピングモータ等のモータの駆動制御に関するものである。

記録媒体や原稿等のシートを搬送するシート搬送装置を有する画像形成装置において、シートを搬送する搬送系の駆動源として、ステッピングモータ（以下、「モータ」と表記する。）が広く用いられている。モータの駆動制御のための制御手法として、ベクトル制御（又はＦＯＣ（Field Oriented Control））と称される制御方法が提案されている。

上述のようなベクトル制御では、モータの回転子（ロータ）の回転位相の検出が必要になる。モータの各相の巻線に誘起される逆起電圧に基づいて回転子の回転位相を求めることによって、エンコーダ等の位置センサを用いないセンサレスベクトル制御を実現できる。しかし、永久磁石が用いられた回転子が回転していない状態では逆起電圧が発生せず、当該回転子の回転位相を検出できないため、モータの始動時にはベクトル制御を使用できない。このため、特許文献１では、モータの駆動制御を同期制御で始動した後に、同期制御からベクトル制御に切り替える技術が提案されている。

特開２００５－３９９５５号公報

上述のようにベクトル制御と同期制御の切り替えを行う場合、モータの回転子の回転を停止するためにベクトル制御モードから同期制御モードへ切り替える際に、指令位相と回転位相との偏差が残った状態で制御モードが切り替わってしまう。この偏差は、モータの回転子が停止するまで残ってしまう。この結果、モータの回転子の回転量が所定の回転量とは異なる回転量となってしまう。即ち、モータの回転子の回転量を高精度に制御することができなくなってしまう。これは、例えば、モータによりカム機構を駆動して移動体の位置を制御する場合に、位置決め精度の低下を招く。このように、モータが移動体の位置決め用の駆動源として用いられる場合、ベクトル制御の適用に起因して移動体の位置決め精度が低下する問題がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものである。本発明は、移動体の位置決め用の駆動源としてモータを使用する場合に位置決め精度が低下することを防止する技術を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る画像読取装置は、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の画像を読取位置において読み取る第１読取手段と、前記第１読取手段によって画像が読み取られた前記原稿を排紙する排紙ローラと、第１方向に回転することにより第１負荷を駆動し、前記第１方向とは逆方向である第２方向に回転することにより第２負荷を駆動するモータと、前記モータを制御するモータ制御装置と、を有し、前記モータ制御装置は、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、前記検出手段によって検出された前記駆動電流に基づいて、前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、予め定められた大きさの電流に基づいて前記巻線に流れる前記駆動電流を制御する第１制御モードと、前記回転子の目標位相を表す指令位相と前記位相決定手段によって決定された前記回転位相によって表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分に基づいてとの偏差が小さくなるように前記巻線に流れる前記駆動電流を制御するベクトル制御を行う第２制御モードと、を有する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記モータを前記第１方向に回転させる場合、前記第２制御モードを実行することなく前記第１制御モードを実行し、前記モータを前記第２方向に回転させる場合、前記第１制御モードで前記駆動電流の制御を開始し、前記第１制御モードの実行中に前記回転子の回転速度に対応する値が、所定値より小さい値から前記所定値より大きい値になると、前記駆動電流を制御する制御モードを前記第１制御モードから前記第２制御モードに切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、移動体の位置決め用の駆動源としてモータを使用する場合に位置決め精度が低下することを防止できる。

画像読取装置の全体の構成例を示す図。 画像読取装置の制御構成例を示すブロック図。 モータと回転座標系のｄｑ軸との関係を示す図。 モータ制御部の構成例を示すブロック図。 流し読みガラスの移動機構の構成例を示す図。 モータ制御部による制御シーケンスの例を示す図。 モータ制御部に対する制御手順を示すフローチャート。 カムの駆動構成の例を示すブロック図。

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、同一又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１実施形態》
以下の実施形態では、記録媒体又は原稿等のシートを搬送するシート搬送装置を有する画像形成装置にモータ制御装置が設けられる場合について説明する。なお、画像形成装置には、例えば、複合機、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ等が含まれる。また、本発明のモータ制御装置を２相ステッピングモータに適用した例について説明するが、本発明のモータ制御装置は、相数及びモータの種類によらず、例えば３相ブラシレスＤＣモータ等にも適用可能である。

［画像形成装置］
まず、図１を参照して、モータ制御装置が実装される、画像形成装置１００の構成例について説明する。図１に示されるように、本実施形態の画像形成装置１００は、原稿の画像を読み取る画像読取装置２００と、記録媒体に画像を形成する画像印刷装置３０１と、を備える。

＜原稿読取装置＞
画像読取装置２００には、原稿を読取位置に給送する原稿給送装置２０１が設けられている。原稿給送装置２０１の原稿積載部（原稿トレイ）２に積載された原稿Ｐは、ピックアップローラ３によって１枚ずつ給送され、その後、給紙ローラ４によって搬送される。給紙ローラ４と対向する位置には、給紙ローラ４に圧接する分離ローラ５が設けられている。分離ローラ５は、該分離ローラ５に所定のトルク以上の負荷トルクがかかると、回転する構成となっており、２枚重なった状態で給送された原稿を分離する機能を有する。

ピックアップローラ３と給紙ローラ４は揺動アーム１２によって連結されている。揺動アーム１２は、給紙ローラ４の回転軸を中心にして回動できるように給紙ローラ４の回転軸によって支持されている。

原稿Ｐは、給紙ローラ４等によって搬送されて、排紙ローラ１１によって排紙トレイ１０へ排紙される。なお、図１に示すように、原稿積載部２には、原稿積載部２に原稿が積載されているか否かを検知する原稿セットセンサＳＳ１が設けられている。また、原稿が通過する搬送路には、原稿の先端を検知する（原稿の有無を検知する）シートセンサＳＳ２が設けられている。

原稿読取装置２０２には、搬送される原稿の第１面の画像を読み取る原稿読取部１６が設けられている。原稿読取部１６に読み取られた画像情報は、画像印刷装置３０１へ出力される。なお、画像印刷装置３０１は、原稿読取装置２０２から画像情報を受信した場合に、当該画像情報に基づいて記録媒体に画像を印刷（形成）する画像形成部を備える。

また、画像読取装置２００には、搬送される原稿の第２面の画像を読み取る原稿読取部１７が設けられている。原稿読取部１７に読み取られた画像情報は、原稿読取部１６について説明した方法と同様にして画像印刷装置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及び原稿読取装置２０２は、原稿読取装置（画像読取装置）として機能する。

画像読取装置２００は、原稿の読取モードとして、固定読取モード及び流し読取モードを有する。固定読取モードは、原稿台ガラス２１４上に載置（固定）された原稿の画像を、一定速度で移動する原稿読取部１６によって読み取るモードである。流し読取モードは、原稿の流し読みを行うモードである。即ち、流し読取モードは、原稿トレイ２から給紙されて一定速度で搬送される原稿の表面画像（及び裏面画像）を、所定の位置に固定された原稿読取部１６（及び原稿読取部１７）によって読み取るモードである。

図２は、原稿読取部１７の構成を示す図である。
原稿読取部１７は、流し読みガラス１０１及びシェーディング白板１１０を含むガラスユニット１２５（ガラス部材）を透して、搬送ローラ５３，５４によってガラスユニット１２５と対向部材８との間を搬送される原稿の画像を読取位置６００において読み取る。

本実施形態におけるガラスユニット１２５は移動可能に構成されている。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、それぞれ、ガラスユニット１２５が第１停止位置及び第２停止位置に停止している状態を示している。

図５（Ａ）に示されるように、ガラスユニット１２５が第１停止位置に停止している場合、原稿読取部１７は、流し読みガラス１０１を透して原稿の画像（裏面画像）の読み取りが可能である。

図５（Ｂ）に示されるように、ガラスユニット１２５が第２停止位置に停止している場合、シェーディング白板１１０が読取位置６００に位置する。この場合、原稿読取部１７は、流し読みガラス１０１を透してシェーディング白板１１０の読み取りが可能である

ガラスユニット１２５の移動機構については、後述する。

（シェーディング制御）
シェーディング白板２１０及び１１０は、シェーディング（シェーディング補正）による白レベルの基準データを作成するために用いられる白板である。

シェーディング白板２１０は、流し読みガラスと原稿台ガラス２１４との間に固定して設けられている。光学系モータ２２６の駆動により原稿読取部１６を移動させ、シェーディング白板２１０に対向する位置に原稿読取部１６を停止させることで、原稿読取部１６によるシェーディング白板２１０の読み取りが可能になる。原稿の読み取り開始前に、シェーディング白板２１０を原稿読取部１６で読み取り、得られた画像データに対して画像処理することにより、原稿読取部１６による読み取り用の基準データが作成される。

シェーディング白板１１０は、流し読みガラス１０１に張り付けられている。原稿読取部１７は、図１に示す位置に固定されている一方、流し読みガラス１０１は、モータ１２２（図３）により移動可能に構成されている。モータ１２２の駆動により流し読みガラス１０１を移動させ、原稿読取部１７に対向する位置にシェーディング白板１１０が位置するように流し読みガラス１０１を停止させる。これにより、原稿読取部１７によるシェーディング白板１１０の読み取りが可能になる。原稿の読み取り開始前に、シェーディング白板１１０を原稿読取部１７で読み取り、得られた画像データに対して画像処理することにより、原稿読取部１７による読み取り用の基準データが作成される。

上述のように作成された基準データに基づいて、原稿の読み取り完了後に、原稿読取部１６による読み取りによって得られた読取画像の補正、及び原稿読取部１７による読み取りによって得られた読取画像の補正が行われる。

＜制御構成＞
図３は、画像読取装置２００の制御構成例を示すブロック図である。原稿読取装置２０２はＣＰＵ２５１を備え、コントローラ１５０はＣＰＵ１５１を備える。ＣＰＵ２５１とＣＰＵ１５１は通信ライン４００を介して接続されている。図２に示されるように、本実施形態では、原稿給送装置２０１がモータ１２２及びモータ制御部１２３（モータ制御装置）を備えている。

ＣＰＵ２５１は、原稿読取装置２０２及び原稿給送装置２０１の各ユニットを統括的に制御する。ＲＯＭ２５２は、ＣＰＵ２５１によって実行される制御プログラムを格納している。ＲＡＭ２５３は、ＣＰＵ２５１による作業領域として使用される。ＣＰＵ２５１は、画像読取機能を実現するために、原稿読取部１６、原稿読取部１７、光学系モータ２２６、ガラスＨＰセンサ１１１、画像メモリ２６０、画像処理部２６１、及び画像転送部２５５と通信可能に接続されている。

画像メモリ２６０は、原稿読取部１６及び１７による読み取りにより得られた画像データ（読取画像）を一時的に格納するための記憶デバイスである。画像処理部２６１は、画像メモリ２６０に格納された読取画像に対して画像処理（例えば、シェーディング補正）を行う。画像転送部２５５は、画像処理部２６１による画像処理後の画像データを、コントローラ１５０の画像転送部１５５へ転送する。

ＣＰＵ２５１には、モータ（搬送モータ）１２２の駆動を制御するモータ制御部１２３（モータ制御装置）が接続されている。本実施形態では、モータ１２２は、原稿給送装置２０１内の各種ローラを回転させるための駆動源、及び流し読みガラス１０１（図２のガラスユニット１２５）を移動させるための駆動源として用いられる。

ＣＰＵ２５１は、モータ制御部１２３を介して、モータ１２２の駆動を制御する。モータ制御部１２３は、ＣＰＵ２５１から出力された指令に応じてモータ１２２を制御する。モータ１２２は、駆動対象となる負荷を駆動する。本実施形態では、上述のように、原稿給送装置２０１において原稿の搬送に用いられる各種ローラは、モータ１２２によって駆動される負荷に対応する。また、本実施形態では、流し読みガラス１０１（図２のガラスユニット１２５）もモータ１２２によって駆動される負荷に対応する。本実施形態のモータ制御部１２３は、これら負荷のそれぞれを駆動するモータに適用することができる。なお、図３には１個のモータ制御部１２３及び１個のモータ１２２のみが示されているが、画像読取装置２００は、１個のモータ制御部が複数個のモータを制御する構成を有していてもよい。

ＣＰＵ２５１は、モータ制御部１２３の外部の（上位の）コントローラに相当し、モータ制御部１２３による制御対象のモータ１２２の回転子の位相（回転位相）の指令値（指令位相θ＿ｒｅｆ）及び回転方向の指令値ＤＩＲを生成する。ＣＰＵ２５１は、生成したこれらの指令値をモータ制御部１２３へ出力する。例えば、指令位相θ＿ｒｅｆは、パルス状の矩形波信号であり、１パルスがステッピングモータの回転角度の最小変化量を規定する。なお、モータの回転速度の指令値（速度指令値ω＿ｒｅｆ）は、θ＿ｒｅｆに対応する周波数として求められる。ＣＰＵ２５１は、モータ１２２の駆動シーケンスを開始すると、生成した指令位相θ＿ｒｅｆを、所定の時間周期（制御周期）でモータ制御部１２３へ出力する。モータ制御部１２３は、ＣＰＵ２５１から与えられる指令位相に従って、モータ１２２の位置制御及び速度制御を実行する。

コントローラ１５０は、原稿給送装置２０１及び原稿読取装置２０２を含む、画像読取装置２００全体を制御する。ＣＰＵ１５１は、コントローラ１５０の各ユニットを統括的に制御する。ＲＯＭ１５２は、ＣＰＵ１５１によって実行される制御プログラムを格納している。ＲＡＭ１５３は、ＣＰＵ１５１による作業領域として使用される。画像転送部１５５は、画像転送部２５５から画像データを受信し、画像メモリ１５６へ格納する。操作部１５４は、ユーザからの指示を受け付けるための入力デバイス、及び操作画面を表示するための表示デバイスを有する。

ＣＰＵ１５１は、通信ライン４００を介して、ＣＰＵ２５１との間で制御コマンド及び制御用データの送受信を行う。例えば、ＣＰＵ１５１は、操作部１５４を介してユーザから画像読み取りの開始指示を受け付けると、画像の読み取りを開始するための制御コマンドを、通信ライン４００を介してＣＰＵ２５１へ送信する。ＣＰＵ１５１は、操作部１５４を介してユーザから原稿サイズの設定指示を受け付けると、原稿のサイズ（主走査方向及び副走査方向のサイズ）の設定を、ＣＰＵ２５１へ送信する。また、ＣＰＵ１５１は、異常発生通知をＣＰＵ２５１から受信すると、発生した異常の種類に応じたメッセージを操作部１５４に表示することで、ユーザへの通知を行う。

［モータ制御装置］
＜ベクトル制御の概要＞
次に、図４を参照して、本実施形態のモータ制御部１２３（モータ制御装置）によるモータ１２２の駆動制御に用いられるベクトル制御の概要について説明する。本実施形態では、モータ１２２は、Ａ相（第１相）及びＢ相（第２相）の２相から成るステッピングモータである。なお、モータ１２２には、モータ１２２の回転子（ロータ）４０１の回転位相を検出するためのセンサ（例えばロータリエンコーダ）は設けられていないが、回転位相を検出するためのセンサが設けられている構成であってもよい。また、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等に基づいてモータ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モータの制御が行われてもよい。

図４は、モータ１２２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４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、回転子４０１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４０１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４０１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、モータ１２２の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の値が用いられる。回転座標系における電流ベクトルは、回転子４０１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）とを含む。この電流ベクトルのｄ軸成分の値とｑ軸成分の値とがベクトル制御に用いられる。

ベクトル制御とは、回転子４０１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ｉｑの値と励磁電流成分ｉｄ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４０１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ｉｑの値と励磁電流成分ｉｄ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制御手法もある。

＜モータ制御部＞
図５は、本実施形態のモータ制御部１２３の構成例を示すブロック図である。モータ制御部１２３には、上位のコントローラに相当するＣＰＵ２５１から、モータ１２２の回転子４０１の回転位相を制御するための駆動パルス（パルス信号）が、回転位相の指令値として入力される。また、回転子４０１の回転方向の指令値ＤＩＲも、ＣＰＵ２５１からモータ制御部１２３に入力される。本実施形態では、モータ制御部１２３は、ＣＰＵ等の１つ以上のプロセッサで構成されている。即ち、モータ制御部１２３が有する機能は、ＣＰＵがＲＯＭ等のメモリから読み出したプログラムを実行するソフトウェア処理によって実現されうる。なお、モータ制御部１２３は、当該モータ制御部が有する機能を実現する回路（例えば、少なくとも１つのＡＳＩＣ）で構成されてもよい。

モータ制御部１２３は、モータ１２２を制御するための制御モードとして、モータ１２２の同期制御を行う同期制御モード（第１制御モード）と、モータ１２２のベクトル制御を行うベクトル制御モード（第２制御モード）とを有する。同期制御モードは、予め定められた電流をモータ１２２の巻線に供給することによって当該巻線に流れる駆動電流を制御する制御モードである。ベクトル制御モードは、ＣＰＵ２５１から供給される駆動パルスが表す目標位相と、位相決定器５１３が決定した回転位相θとの偏差が小さくなるように、ｑ軸成分及びｄ軸成分とに基づいてモータ１２２の巻線に流れる駆動電流を制御する制御モードである。

モータ制御部１２３は、ＣＰＵ２５１から供給される駆動パルスを検出し、検出した駆動パルスから、回転子４０１の回転速度の指令値（指令速度）ω＿ｒｅｆを生成する。本実施形態のモータ制御部１２３は、生成した回転速度ω＿ｒｅｆ及びＣＰＵ２５１から入力された指令値ＤＩＲに基づいて、制御モードの切り替えを行う。

図５に示されるように、モータ制御部１２３は、位相制御器５０１、速度制御器５０２、電流制御器５０３、座標変換器５０５，５１１、誘起電圧決定器５１２、位相決定器５１３、速度決定器５１４、定電流制御器５１６（第１の制御回路）、及び減算器５５１～５５４を有する。モータ制御部１２３は、更に、位相指令生成器５００、速度指令生成器５２０、制御切替器５３０、及びスイッチ５４０～５４２を有する。また、モータ制御部１２３とモータ１２２との間に、ＰＷＭインバータ５０６、電流検出器５０７，５０８、及びＡ／Ｄ変換器５１０が設けられる。なお、電流制御器５０３、座標変換器５０５，５１１、及び減算器５５３，５５４は、ベクトル制御部５１５（第２の制御回路）を構成する。

（ベクトル制御モード）
まず、モータ制御部１２３におけるベクトル制御モードに関連する構成及び動作について説明する。モータ制御部１２３は、ベクトル制御モードでは、ベクトル制御部５１５によって生成された、モータ１２２の駆動電圧Ｖα及びＶβを、ＰＷＭインバータ５０６に対して出力する。ＰＷＭインバータ５０６は、駆動電圧Ｖα及びＶβに応じて、モータ１２２の巻線へ駆動電流を供給することによって、モータ１２２を駆動する。モータ制御部１２３は、モータ１２２へ供給する駆動電流を、モータ１２２の回転子４０１の回転位相θを基準とした回転座標系の電流値によって制御する、上述のベクトル制御を行う。

ベクトル制御では、モータ１２２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が、α軸及びβ軸で表される静止座標系から、ｄ軸及びｑ軸で表される回転座標系に変換される。このような変換の結果、モータ１２２に供給される駆動電流は、回転座標系において、直流のｄ軸成分（ｄ軸電流）及びｑ軸成分（ｑ軸電流）によって表される。この場合、ｑ軸電流は、モータ１２２にトルクを発生させるトルク電流成分に相当し、回転子４０１の回転に寄与する電流である。ｄ軸電流は、モータ１２２の回転子４０１の磁束の強度に影響する励磁電流成分に相当する。

モータ制御部１２３は、電流ベクトルのｑ軸成分（ｑ軸電流）及びｄ軸成分（ｄ軸電流）をそれぞれ独立に制御することができる。これにより、回転子４０１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。なお、ｄ軸電流は駆動対象のモータのトルクの発生に寄与しない。このため、ｄ軸電流をモータへ供給しないようにベクトル制御を行った場合、モータの駆動制御の電力効率を高めることが可能である。

モータ制御部１２３は、モータ１２２の回転子４０１の回転位相θ及び回転速度ωを決定（推定）し、その決定結果に基づいてベクトル制御を行う。位相制御器５０１を含む最も外側の制御ループでは、モータ１２２の回転子４０１の回転位相θの決定結果に基づいて、モータ１２２の位相制御が行われる。

ＣＰＵ２５１からモータ制御部１２３に供給（出力）される駆動パルスは、位相指令生成器５００及び速度指令生成器５２０に入力される。駆動パルスは、例えば矩形波信号で構成されており、１パルスがモータ１２２（ステッピングモータ）の回転角度の最小変化量に対応する。

位相指令生成器５００は、ＣＰＵ２５１から供給される駆動パルスを検出し、検出した駆動パルスから、モータ１２２の回転子４０１の目標位相を表す指令位相θ＿ｒｅｆを生成する。生成された指令位相θ＿ｒｅｆは、減算器５５１及び定電流制御器５１６へ出力される。減算器５５１は、モータ１２２の回転子４０１の回転位相θと指令位相θ＿ｒｅｆとの偏差を演算し、当該偏差を位相制御器５０１に出力する。

速度指令生成器５２０は、ＣＰＵ２５１から供給される駆動パルスを検出し、検出した駆動パルスから、モータ１２２の回転子４０１の回転速度の指令値（指令速度）に対応する回転速度ω＿ｒｅｆを生成する。回転速度ω＿ｒｅｆは、制御切替器５３０へ出力され、後述するように、制御モードの切り替えに使用される。

位相制御器５０１は、比例制御（Ｐ）、積分制御（Ｉ）、及び微分制御（Ｄ）に基づいて、減算器５５１から出力された偏差が小さくなるように、モータ１２２の回転子４０１の目標回転速度ω＿ｔｇｔを生成して出力する。具体的には、位相制御器５０１は、Ｐ制御、Ｉ制御、及びＤ制御に基づいて減算器５５１から出力された偏差が０になるように、目標回転速度ω＿ｔｇｔ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。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５０１は、ＰＩＤ制御に基づいて目標回転速度ω＿ｔｇｔを生成しているが、これに限定されない。例えば、位相制御器５０１は、ＰＩ制御に基づいて目標回転速度ω＿ｔｇｔを生成してもよい。このようにして、位相制御器５０１によるモータ１２２の位相制御が行われる。

速度制御器５０２を含む制御ループでは、モータ１２２の回転子４０１の回転速度ωの決定（推定）結果に基づいて、モータ１２２の速度制御が行われる。減算器５５２は、モータ１２２の回転子４０１の回転速度ωと目標回転速度ω＿ｔｇｔとの偏差を演算し、当該偏差を速度制御器５０２に出力する。

速度制御器５０２は、ＰＩＤ制御に基づいて、減算器５５２から出力された偏差が小さくなるように、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ＿ｖ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆ＿ｖを生成し、スイッチ５４０へ出力する。具体的には、速度制御器５０２は、ＰＩＤ制御に基づいて減算器５５２から出力された偏差が０になるように、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ＿ｖ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆ＿ｖを生成して出力する。本実施形態における速度制御器５０２は、ＰＩＤ制御に基づいてｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ＿ｖ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆ＿ｖを生成しているが、この限りではない。例えば、速度制御器５０２は、ＰＩ制御に基づいてｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ＿ｖ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆ＿ｖを生成してもよい。なお、本実施形態にように回転子４０１に永久磁石が用いられる場合、通常は巻線を貫く磁束の強度に影響するｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆ＿ｖは０に設定されるが、この限りではない。

ベクトル制御モードにおいては、電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ＿ｖ及びｉｄ＿ｒｅｆ＿ｖが、それぞれｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆ及びｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆとしてスイッチ５４０からベクトル制御部５１５へ出力される。同期制御モードにおいては、同期制御用の電流指令値ｉα＿ｒｅｆ及びｉβ＿ｒｅｆが、スイッチ５４０からベクトル制御部５１５へ出力される。なお、同期制御用の電流指令値ｉα＿ｒｅｆ＿ｏ及びｉβ＿ｒｅｆ＿ｏは、定電流制御器５１６によって指令位相θ＿ｒｅｆから生成される、静止座標系における電流指令値である。

制御モードの切り替えのためのスイッチ５４０～５４２の設定は、制御切替器５３０によって行われる。制御切替器５３０は、ベクトル制御モードにおいては、電流制御器５０３と座標変換器５０５とが接続されるよう、スイッチ５４１を設定し、Ａ／変換器５１０と座標変換器５１１とが接続されるよう、スイッチ５４２を設定する。また、制御切替器５３０は、同期制御モードにおいては、座標変換器５０５がバイパスされるよう、スイッチ５４１を設定し、座標変換器５１１がバイパスされるよう、スイッチ５４２を設定する。

電流制御器５０３を含む制御ループでは、モータ１２２の各相の巻線に流れる駆動電流の検出値に基づいて、モータ１２２の各相の巻線に流れる駆動電流が制御される。ここで、モータ１２２のＡ相及びＢ相の巻線にそれぞれ流れる駆動電流（交流電流）は、電流検出器５０７，５０８によって検出され、その後、Ａ／Ｄ変換器５１０によってアナログ値からデジタル値へと変換される。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、次式のように表される。なお、Ｉは電流の振幅の大きさを示す。
ｉα＝Ｉ＊ｃｏｓθ
ｉβ＝Ｉ＊ｓｉｎθ （１）
これらの電流値ｉα及びｉβは、座標変換器５１１及び誘起電圧決定器５１２に入力される。

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。なお、位相決定器５１３により決定された位相θが座標変換用の位相θ＿ｃｔｒとして座標変換器５０５，５１１へ出力される。
ｉｄ＝ ｃｏｓ(θ＿ｃｔｒ)＊ｉα＋ｓｉｎ(θ＿ｃｔｒ)＊ｉβ
ｉｑ＝－ｓｉｎ(θ＿ｃｔｒ)＊ｉα＋ｃｏｓ(θ＿ｃｔｒ)＊ｉβ （２）

減算器５５３には、スイッチ５４０から出力されたｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆと座標変換器５１１から出力された電流値ｉｑとが入力される。減算器５５３は、ｑ軸電流指令値ｉｑ＿ｒｅｆと電流値ｉｑとの偏差を演算し、当該偏差を電流制御器５０３に出力する。また、減算器５５４には、スイッチ５４０から出力されたｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆと座標変換器５１１から出力された電流値ｉｄとが入力される。減算器５５４は、ｄ軸電流指令値ｉｄ＿ｒｅｆと電流値ｉｄとの偏差を演算し、当該偏差を電流制御器５０３に出力する。

電流制御器５０３は、ＰＩＤ制御に基づいて、入力される偏差が小さくなるように駆動電圧Ｖｑ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０になるように駆動電圧Ｖｑを生成して座標変換器５０５に出力する。また、電流制御器５０３は、ＰＩＤ制御に基づいて、入力される偏差が小さくなるように駆動電圧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０になるように駆動電圧Ｖｄを生成して座標変換器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、この限りではない。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を生成してもよい。

座標変換器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＝ｃｏｓ(θ＿ｃｔｒ)＊Ｖｄ－ｓｉｎ(θ＿ｃｔｒ)＊Ｖｑ
Ｖβ＝ｓｉｎ(θ＿ｃｔｒ)＊Ｖｄ＋ｃｏｓ(θ＿ｃｔｒ)＊Ｖｑ （３）

座標変換器５０５は、変換された駆動電圧Ｖα及びＶβを、フルブリッジ回路で構成されたＰＷＭインバータ５０６、及び誘起電圧決定器５１２へ出力する。このように、ベクトル制御部５１５は、電流検出器５０７，５０８によって検出された駆動電流と、モータ１２２の巻線に供給するべき駆動電流との偏差が小さくなるように、ＰＷＭインバータ５０６に含まれるフルブリッジ回路を駆動する駆動電圧を生成する。

ＰＷＭインバータ５０６に含まれるフルブリッジ回路は、座標変換器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１２２の各相の巻線に供給することによって、モータ１２２を駆動する。なお、ＰＷＭインバータ５０６は、ハーフブリッジ回路等を含んでいてもよい。

（センサレス制御）
次に、回転位相θの決定（推定）方法について説明する。回転子４０１の回転位相θの決定には、回転子４０１の回転によってモータ１２２のＡ相及びＢ相の巻線に誘起される誘起電圧（逆起電圧）Ｅα及びＥβの値が用いられる。

誘起電圧Ｅα及びＥβ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
Ｅβ＝Ｖβ－Ｒ＊ｉβ－Ｌ＊ｄｉβ／ｄｔ （４）
ここで、Ｒは巻線レジスタンス、Ｌは巻線インダクタンスである。巻線レジスタンスＲ及び巻線インダクタンスＬの値は、使用されているモータ１２２に固有の値であり、ＲＯＭ２５２、またはモータ制御部１２３に設けられたメモリ（図示せず）に予め格納されている。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へ入力される。

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との比から、次式によってモータ１２２の回転子４０１の回転位相θを決定（推定）する。
θ＝ｔａｎ^-1(－Ｅβ／Ｅα) （５）
なお、本実施形態においては、位相決定器５１３は、式（５）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、ＲＯＭ２５２等に記憶されている、誘起電圧Ｅα及びＥβと誘起電圧Ｅα及びＥβ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（推定）してもよい。

このようにして得られた回転子４０１の回転位相θは、減算器５５１、速度決定器５１４、及びスイッチ５４０に入力される。速度決定器５１４は、入力された回転位相θの時間変化に基づいて、次式によってモータ１２２の回転子４０１の回転速度ωを決定（推定）する。
ω＝ｄθ／ｄｔ （６）
速度決定器５１４は、回転速度ωを減算器５５２に出力する。

以上のように、本実施形態のモータ制御部１２３は、ベクトル制御モードにおいて、指令位相θ＿ｒｅｆと回転位相θとの偏差が小さくなるように回転座標系における電流値を制御する位相フィードバック制御を用いたベクトル制御を行う。ベクトル制御を行うことによって、モータが脱調状態となることや、余剰トルクに起因してモータ音が増大すること及び消費電力が増大することを抑制することができる。

（同期制御モード）
次に、モータ制御部１２３における同期制御モード（定電流制御）に関連する構成及び動作について説明する。

定電流制御では、回転子にかかる負荷トルクの変動が起こったとしてもモータが脱調しないように、回転子の回転に必要と想定されるトルクに所定のマージンが加算されたトルクに対応する大きさ（振幅）を持った駆動電流が巻線に供給される。これは、定電流制御では、決定（推定）された回転位相や回転速度に基づいて駆動電流の大きさが制御される構成は用いられない（フィードバック制御が行われない）ので、回転子にかかる負荷トルクに応じて駆動電流を調整できないからである。なお、電流の大きさが大きいほど回転子に与えるトルクは大きくなる。また、振幅は電流ベクトルの大きさに対応する。

以下の説明では、定電流制御中は、予め定められた所定の大きさの電流がモータの巻線に供給されることによってモータが制御されるが、この限りではない。例えば、定電流制御中は、モータの加速中及び減速中のそれぞれに応じて予め定められた大きさの電流がモータの巻線に供給されることによってモータが制御されてもよい。

モータ制御部１２３は、同期制御モードでは、モータ１２２の駆動対象となる負荷に応じて予め定められた駆動電流がモータ１２２の巻線に流れるように、以下で説明するようにモータ１２２へ供給する駆動電流を制御する。

同期制御モードでは、定電流制御器５１６は、位相指令生成器５００から出力された指令位相θ＿ｒｅｆに対応した、静止座標系における電流の指令値ｉα＿ｒｅｆ及びｉβ＿ｒｅｆを生成してスイッチ５４０へ出力する。なお、本実施形態では、定電流制御器５１６によって生成される、静止座標系における電流の指令値ｉα＿ｒｅｆ及びｉβ＿ｒｅｆに対応する電流ベクトルの大きさは、常に一定である。定電流制御器５１６から出力された電流指令値ｉα＿ｒｅｆ及びｉβ＿ｒｅｆは、スイッチ５４０を介してそれぞれ減算器５５３，５５４へ入力される。

モータ１２２のＡ相及びＢ相の巻線に流れる駆動電流は、電流検出器５０７，５０８によって検出される。検出された駆動電流は、前述したように、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。同期制御モードにおいては座標変換器５１１がバイパスされため、Ａ／Ｄ変換器５１０から出力された電流値ｉα及びｉβは、座標変換器５１１へ入力されず、それぞれ減算器５５３，５５４へ入力される。

減算器５５２は、Ａ／Ｄ変換器５１０から出力された電流値ｉαと、定電流制御器５１６から出力された電流指令値ｉα＿ｒｅｆとの偏差を演算し、該偏差を電流制御器５０３に出力する。また、減算器５５３には、Ａ／Ｄ変換器５１０から出力された電流値ｉβと、定電流制御器５１６から出力された電流指令値ｉβ＿ｒｅｆとの偏差を演算し、該偏差を電流制御器５０３に出力する。

電流制御器５０３は、入力される偏差が小さくなるように、ＰＩＤ制御に基づいて駆動電圧Ｖα及びＶβを出力する。具体的には、電流制御器５０３は、入力される偏差が０に近づくように駆動電圧Ｖα及びＶβを出力する。ＰＷＭインバータ５０６は、前述した方法で、入力された駆動電圧Ｖα及びＶβに基づいて、モータ１２２の各相の巻線に駆動電流を供給してモータ１２２を駆動させる。

このように、本実施形態における同期制御モード（定電流制御）では、位相フィードバック制御と速度フィードバック制御とのいずれも行われない。即ち、本実施形態における定電流制御では、モータ１２２の巻線に供給する駆動電流が回転子４０１の回転状況に応じて調整されない。したがって、同期制御モードでは、モータ１２２が脱調状態にならないように、回転子４０１を回転させるために必要な電流に所定のマージンが加算された電流が巻線に供給される。具体的には、静止座標系における電流指令値ｉα＿ｒｅｆ及びｉβ＿ｒｅｆには、回転子４０１を回転させるために必要な電流値と所定のマージンに対応する電流値とが含まれる。

＜流し読みガラスの移動機構＞
ガラスユニット１２５は、モータ１２２によって駆動されて移動するように構成されている。モータ１２２は、カム１１３のカム軸１１４に連結されている。モータ１２２の回転子４０１が回転すると、モータ１２２からの駆動力がカム軸１１４を通じてカム１１３に伝達される。カム１１３は、モータ１２２によって駆動されて回転することによってガラスユニット１２５を移動させるように構成されたカム機構である。

本実施形態では、上述のように、モータ１２２は、原稿搬送用のローラを所定速度で回転させるための駆動源（第１駆動源）としてだけでなく、カム１１３の駆動により流し読みガラス１０１の位置決めを行うための駆動源（第２駆動源）としても用いられる。また、ガラスユニット１２５の移動機構は、モータ１２２の回転子４０１が原稿搬送時の第１回転方向（例えば、ＣＷ方向）とは逆方向である第２回転方向に回転している場合にのみモータ１２２からの駆動力をカム１１３に伝達するように構成されている。

このように、モータ１２２は、回転子４０１が第１回転方向に回転している場合、モータ１２２からの駆動力が、カム１１３には伝達されず、原稿搬送用のローラに伝達されるように構成されている。また、モータ１２２は、回転子４０１が第２回転方向に回転している場合、モータ１２２からの駆動力が、原稿搬送用のローラには伝達されず、カム１１３に伝達されるように構成されている。

モータ１２２からの駆動力がカム１１３に伝達されて、図２に示される矢印６１０の方向にカム１１３が回転することにより、ガラスユニット１２５が、第１停止位置と第２停止位置とを含む移動範囲で往復移動する。ガラスユニット１２５は、流し読取モードで両面原稿の読み取りが行われる場合に、図２（Ａ）に示される第１停止位置に停止するように制御される。一方、ガラスユニット１２５は、シェーディング白板１１０を用いたシェーディングが行われる場合に、図２（Ｂ）に示される第２停止位置に停止するように制御される。

図２（Ａ）の第１停止位置と図２（Ｂ）の第２停止位置との間のガラスユニット１２５の移動の制御用に、ガラスユニット１２５の近傍に、ガラスＨＰセンサ１１１が設けられている。ＣＰＵ２５１は、ガラスＨＰセンサ１１１の出力の変化に基づいて、ガラスユニット１２５の移動量を制御する。ガラスＨＰセンサ１１１は、例えば、対向する発光部及び受光部を有するフォトインタラプタで構成される。ガラスＨＰセンサ１１１は、発光部から受光部に向かう光が、ガラスユニット１２５が移動することによって当該ガラスユニット１２５によって遮られる位置に配置される。

ガラスＨＰセンサ１１１は、受光部による光の受光結果を示す信号（遮光されているか否かを示す信号）を出力する。例えば、ガラスユニット１２５が第１停止位置に停止している場合には、ガラスＨＰセンサ１１１は、遮光されていないことを示す信号を出力する。また、ガラスユニット１２５が第２停止位置に停止している場合には、ガラスＨＰセンサ１１１は、遮光されていることを示す信号を出力する。

ＣＰＵ２５１は、ガラスＨＰセンサ１１１の出力が変化したタイミングから、所定の距離だけガラスユニット１２５を移動させたタイミングに当該ガラスユニット１２５を停止させる。これにより、ガラスユニット１２５を所望の位置（図２（Ａ）の第１停止位置又は図２（Ｂ）の第２停止位置）で停止させることが可能である。上述のように、ガラスユニット１２５はモータ１２２からの駆動力によって移動するため、ＣＰＵ２５１は、モータ１２２の駆動用の駆動パルスをカウントすることによってガラスユニット１２５の移動量を制御可能である。

＜制御モードの切り替え＞
モータ制御部１２３（制御切替器５３０）は、モータ１２２の制御用の制御モードとしてベクトル制御モードを適用する場合、回転子４０１の回転速度ω＿ｒｅｆに応じて、制御モードを同期制御モードとベクトル制御モードとの間で切り替えて実行する。この回転子４０１の回転速度ω＿ｒｅｆは、回転子４０１の目標速度に対応する回転速度である。例えば、制御切替器５３０は、回転速度ω＿ｒｅｆが所定値未満（閾値ω＿ｔｈ未満）である場合には（ω＿ｒｅｆ＜ω＿ｔｈ）、制御モードを同期制御モードに設定する。一方、制御切替器５３０は、回転速度ω＿ｒｅｆが所定値以上（閾値以上ω＿ｔｈ以上）である場合には（ω＿ｒｅｆ≧ω＿ｔｈ）、制御モードをベクトル制御モードに設定する。

このような制御によれば、モータ１２２の回転子４０１が回転を開始してから回転速度が閾値ω＿ｔｈを超えるまでは、同期制御モードでモータ１２２が制御される。その後、回転子４０１の回転速度が閾値以上（ω＿ｔｈ以上）になると、制御モードが同期制御モードからベクトル制御モードに切り替わる。また、回転子４０１が回転を停止する際には、通常、回転子４０１が減速を開始してから回転速度が閾値ω＿ｔｈを下回ると、制御モードがベクトル制御モードから同期制御モードに切り替わる。このようにして、モータ１２２の制御用の制御モードとしてベクトル制御モードを適用することが可能になる。これにより、例えば、モータ１２２を原稿搬送用のローラの駆動源として用いた場合に、消費電力及びモータ音の低減が可能になる。

しかし、流し読みガラス１０１等の移動体を移動させて位置決めを行うための駆動源としてモータ１２２を用いる場合に、上述のようにベクトル制御モードを適用すると、移動体の停止位置の位置決めを高精度に行うことができない可能性がある。具体的には、回転子４０１の回転を停止するためにベクトル制御モードから同期制御モードへ切り替えた際に生じる指令位相と回転位相との偏差が、回転子４０１が停止するまで残ることにより、移動体を所望の位置に停止させることができなくなりうる。このとき、移動体の停止位置の位置決め精度は、制御モードとして同期制御モードのみを適用した場合よりも低くなりうる。

例えば、ベクトル制御モードでモータ１２２を制御してガラスユニット１２５を移動させた場合、シェーディング白板１１０の停止位置が第２停止位置（図２（Ｂ））からずれる可能性がある。その結果、シェーディング白板１１０を用いたシェーディング（シェーディング補正）を適切に行うことができなくなり、これは読取画像の品質低下につながりうる。

そこで、本実施形態では、モータ制御部１２３は、モータ１２２が原稿搬送用のローラ（回転体）を所定速度で回転させるための駆動源（第１駆動源）として使用される（第１回転方向に回転する）場合には、ベクトル制御モードを適用する。即ち、モータ制御部１２３は、回転子４０１の回転速度ω＿ｒｅｆに応じて、制御モードを同期制御モードとベクトル制御モードとの間で切り替えて実行する。一方、モータ制御部１２３は、モータ１２２が、カム１１３の駆動により流し読みガラス１０１（移動体）を移動させて位置決めを行うための駆動源（第２駆動源）として使用される（第２回転方向に回転する）場合には、同期制御モードを適用する。即ち、モータ制御部１２３は、回転子４０１の回転速度ω＿ｒｅｆによらず同期制御モードを実行する。これにより、原稿の搬送制御にベクトル制御モードを適用する一方で、上述のようにベクトル制御モードの適用に起因して、流し読みガラス１０１（移動体）の停止位置の位置決め精度が低下することを防止する。

＜制御シーケンスの例＞
図６（Ａ）は、本実施形態に係るモータ制御部１２３による制御シーケンスの例を示す図である。図６（Ａ）には、上段から順に、モータ１２２の回転子４０１の回転速度の指令値（指令速度）、モータ１２２の制御用の制御モード、及び回転子４０１の回転方向の指令値ＤＩＲの時間変化の例が示されている。

上述のように、モータ１２２の回転子４０１が、原稿搬送時の回転方向（本例ではＣＷ方向）とは逆方向（本例ではＣＣＷ方向）に回転させられることで、モータ１２２は、カム１１３の駆動により流し読みガラス１０１の位置決めを行うための駆動源として使用される。図６（Ａ）の例では、流し読みガラス１０１の位置決め用の駆動源としてモータ１２２が使用される場合、ＣＣＷ方向を示す指令値ＤＩＲが、ＣＰＵ２５１からモータ制御部１２３へ出力される。モータ制御部１２３では、ＣＣＷ方向を示す指令値ＤＩＲに基づいて、制御切替器５３０が制御モードを同期制御モードに設定する。このようにして、モータ１２２が流し読みガラス１０１の位置決め用の駆動源として使用される場合に、同期制御モードでモータ１２２が制御される。この場合、指令速度によらず同期制御モードが継続される。これにより、ベクトル制御モードの適用に起因して、流し読みガラス１０１の停止位置の位置決め精度が低下することを防止できる。

図６（Ａ）の例では、その後、ＣＷ方向を示す指令値ＤＩＲが、ＣＰＵ２５１からモータ制御部１２３へ出力されることで、モータ１２２が、原稿搬送用のローラ（本例では排紙ローラ１１）を所定速度で回転させるための駆動源として使用されている。モータ制御部１２３では、ＣＷ方向を示す指令値ＤＩＲに基づいて、制御切替器５３０が制御モードをベクトル制御モードに設定する。このようにして、モータ１２２が原稿搬送用の駆動源として使用される場合に、指令速度に応じてベクトル制御モードでモータ１２２が制御されることで、消費電力及びモータ音の低減が図られている。

＜モータ制御部に対する制御手順＞
図７は、ＣＰＵ２５１によって実行される、モータ制御部１２３に対する制御手順を示すフローチャートである。ＣＰＵ２５１は、原稿給送装置２０１を用いて原稿を搬送して画像の読み取りを行う読取ジョブの実行を開始する際、又はシェーディング白板１１０を用いたシェーディング動作を開始する際に、図７の制御手順の実行を開始する。

まず、Ｓ１０１で、ＣＰＵ２５１は、モータ１２２を、原稿搬送用の駆動源として使用するか否かを判定する。ＣＰＵ２５１は、読取ジョブを実行する場合には、モータ１２２を原稿搬送用の駆動源として（本例では、排紙ローラ１１の駆動源として）使用すると判定し、Ｓ１０２へ処理を進める。一方、ＣＰＵ２５１は、シェーディング動作を実行する場合には、モータ１２２を流し読みガラス１０１の位置決め用の駆動源として使用すると判定し、Ｓ１０５へ処理を進める。

Ｓ１０２で、ＣＰＵ２５１は、モータ制御部１２３に対してベクトル制御モード用の制御を開始する。具体的には、ＣＰＵ２５１は、図６（Ａ）の右側の制御シーケンスに示されるような指令速度に対応する駆動パルスと、ＣＷ方向（第１回転方向）を示す指令値ＤＩＲとを、モータ制御部１２３へ出力する。

モータ制御部１２３の制御切替器５３０は、ＣＰＵ２５１から出力された指令値ＤＩＲが示す回転方向に基づいて、同期制御モードとベクトル制御モードとのいずれかを適用するかを決定する。制御切替器５３０は、指令値ＤＩＲがＣＷ方向を示す場合、ベクトル制御モードを適用することを決定する。この場合、制御切替器５３０は、上述のように、回転子４０１の回転速度ω＿ｒｅｆに応じて、同期制御モードとベクトル制御モードとの間で切り替えて実行する。

その後Ｓ１０３で、ＣＰＵ２５１は、読取ジョブの実行が終了したか否かを判定し、終了したと判定するとＳ１０４へ処理を進める。Ｓ１０４で、ＣＰＵ２５１は、モータ制御部１２３がモータ１２２を停止させるように、モータ制御部１２３へ出力する駆動パルスを制御することで、モータ１２２の停止制御を行い、処理を終了する。

また、Ｓ１０５で、ＣＰＵ２５１は、モータ制御部１２３に対して同期制御モード用の制御を開始する。具体的には、ＣＰＵ２５１は、図６（Ａ）の左側の制御シーケンスに示されるような指令速度に対応する駆動パルスと、ＣＣＷ方向（第１回転方向とは逆方向の第２回転方向）を示す指令値ＤＩＲとを、モータ制御部１２３へ出力する。

モータ制御部１２３の制御切替器５３０は、指令値ＤＩＲがＣＣＷ方向を示す場合、同期制御モードを適用することを決定する。この場合、制御切替器５３０は、上述のように、回転子４０１の回転速度ω＿ｒｅｆによらず、同期制御モードを実行する。

その後Ｓ１０６で、ＣＰＵ２５１は、シェーディング動作が終了したか否かを判定し、終了したと判定するとＳ１０４へ処理を進める。Ｓ１０４で、ＣＰＵ２５１は、モータ制御部１２３がモータ１２２を停止させるように、モータ制御部１２３へ出力する駆動パルスを制御することで、モータ１２２の停止制御を行い、処理を終了する。

以上説明したように、本実施形態のモータ制御部１２３は、モータ１２２の同期制御を行う同期制御モードと、モータ１２２のベクトル制御を行うベクトル制御モードとを有する。モータ１２２は、排紙ローラ１１等の搬送ローラ（回転体）を所定速度で回転させるための第１駆動源、及び流し読みガラス１０１（移動体）を移動させて位置決めを行うための第２駆動源として使用されるように構成されている。制御切替器５３０は、モータ１２２が第１駆動源として使用される場合には、上位のコントローラであるＣＰＵ２５１から供給される駆動パルスが表す回転子４０１の回転速度ω＿ｒｅｆに応じて、同期制御モードとベクトル制御モードとを切り替えて実行する。一方、制御切替器５３０は、モータ１２２が第２駆動源として使用される場合には、同期制御モードを実行する。

このように、モータ１２２が移動体の位置決め用の第２駆動源として使用される場合には、ベクトル制御モードは実行されず、回転速度ω＿ｒｅｆによらず同期制御モードが実行される。これにより、ベクトル制御モードの適用に起因して、移動体の位置決め精度が低下することを防止できる。即ち、ベクトル制御を適用可能なモータ制御において、移動体の位置決め用の駆動源としてモータ１２２を使用する場合に位置決め精度が低下することを防止できる。また、モータ１２２が第１駆動源として使用される場合には、ベクトル制御の適用により消費電力及びモータ音の低減が可能になる。

《第２実施形態》
第１実施形態では、ガラスユニット１２５の移動機構が、モータ１２２の回転子４０１の回転方向に応じてモータ１２２からの駆動力をカム１１３に伝達するか否かを切り替えるように構成されている例について説明した。第２実施形態では、電磁クラッチを用いて、モータ１２２からの駆動力をカム１１３に伝達するか否かを切り替えるようにガラスユニット１２５の移動機構が構成されている場合の、モータ制御部１２３によるモータ１２２の駆動制御の例について説明する。なお、以下では主に第１実施形態との相違点について説明する。

＜流し読みガラスの移動機構＞
図８は、本実施形態に係る、流し読みガラス１０１を移動させるカム１１３の駆動構成の例を示すブロック図である。本実施形態では、第１実施形態と同様、原稿搬送用のローラ（本例では、排紙ローラ１１とする。）を所定速度で回転させるための駆動源（第１駆動源）、及びカム１１３の駆動による流し読みガラス１０１の位置決め用の駆動源（第２駆動源）としてモータ１２２が用いられる場合を想定する。

図８に示されるように、モータ１２２からの駆動力は、ギヤ又はタイミングベルト等で構成された減速機構１３１を介して排紙ローラ１１に伝達される。排紙ローラ１１とカム１１３との間には電磁クラッチ１３０が設けられている。電磁クラッチ（ＣＬ）１３０は、モータ１２２と同様、モータ制御部１２３によって制御される。電磁クラッチ１３０がオフ状態である場合、モータ１２２からの駆動力は、排紙ローラ１１までしか伝達されない。一方、電磁クラッチ１３０がオン状態である場合、モータ１２２からの駆動力は、排紙ローラ１１を介して更にカム１１３まで伝達される。

図８の構成例によれば、モータ１２２が原稿搬送用の駆動源として用いられる場合、電磁クラッチ１３０は、モータ制御部１２３によってオフ状態にされる。一方、モータ１２２が流し読みガラス１０１の位置決め用の（カム１１３の）駆動源として用いられる場合、電磁クラッチ１３０は、モータ制御部１２３によってオン状態にされる。これにより、排紙ローラ１１を介してカム１１３にモータ１２２からの駆動力が伝達され、カム１１３が駆動される。即ち、カム１１３の駆動により流し読みガラス１０１を移動させて位置決めを行うことが可能になる。

このように、原稿搬送時には、電磁クラッチ１３０がオフ状態にされることで、排紙ローラ１１のみがモータ１２２によって駆動される。また、シェーディング白板１１０を用いたシェーディング動作時には、電磁クラッチ１３０がオン状態にされることで、排紙ローラ１１とカム１１３とが駆動され、流し読みガラス１０１を移動させて位置決めを行うことが可能になる。

本実施形態では、ＣＰＵ２５１は、指令値ＤＩＲに代えて、電磁クラッチ１３０の制御用の指令値ＣＬを、モータ制御部１２３へ出力する。モータ制御部１２３の制御切替器５３０は、ＣＰＵ２５１からの指令値ＣＬに従って、電磁クラッチ１３０をオン状態又はオフ状態にする。なお、電磁クラッチ１３０のオン状態とオフ状態との切り替えは、モータ制御部１２３内部に設けられたトランジスタ（図示せず）等のスイッチング素子を用いて行われうる。

＜制御シーケンスの例＞
図６（Ｂ）は、本実施形態に係るモータ制御部１２３による制御シーケンスの例を示す図である。図６（Ｂ）には、上段から順に、モータ１２２の回転子４０１の回転速度の指令値（指令速度）、モータ１２２の制御用の制御モード、及び電磁クラッチ１３０の制御用の指令値ＣＬの時間変化の例が示されている。

本実施形態では、電磁クラッチ１３０がオン状態にされることで、モータ１２２は、カム１１３の駆動により流し読みガラス１０１の位置決めを行うための駆動源として使用される。図６（Ｂ）の例では、流し読みガラス１０１の位置決め用の駆動源としてモータ１２２が使用される場合、オン状態を示す指令値ＣＬが、ＣＰＵ２５１からモータ制御部１２３へ出力される。モータ制御部１２３では、オン状態を示す指令値ＣＬに基づいて、制御切替器５３０が制御モードを同期制御モードに設定する。このようにして、モータ１２２が流し読みガラス１０１の位置決め用の駆動源として使用される場合に、同期制御モードでモータ１２２が制御される。この場合、指令速度によらず同期制御モードが継続される。これにより、ベクトル制御モードの適用に起因して、流し読みガラス１０１の停止位置の位置決め精度が低下することを防止できる。

図６（Ｂ）の例では、その後、オフ状態を示す指令値ＣＬが、ＣＰＵ２５１からモータ制御部１２３へ出力されることで、モータ１２２が、原稿搬送用のローラ（本例では排紙ローラ１１）を所定速度で回転させるための駆動源として使用されている。モータ制御部１２３では、オフ状態を示す指令値ＣＬに基づいて、制御切替器５３０が制御モードをベクトル制御モードに設定する。このようにして、モータ１２２が原稿搬送用の駆動源として使用される場合に、指令速度に応じてベクトル制御モードでモータ１２２が制御されることで、消費電力及びモータ音の低減が図られている。

＜モータ制御部に対する制御手順＞
ＣＰＵ２５１によって実行される、モータ制御部１２３に対する制御手順は、第１実施形態（図７）と同様である。

本実施形態では、Ｓ１０２で、ＣＰＵ２５１は、図６（Ｂ）の右側の制御シーケンスに示されるような指令速度に対応する駆動パルスと、オフ状態を示す指令値ＣＬとを、モータ制御部１２３へ出力する。モータ制御部１２３の制御切替器５３０は、ＣＰＵ２５１から出力された指令値ＣＬに基づいて、同期制御モードとベクトル制御モードとのいずれかを適用するかを決定する。制御切替器５３０は、指令値ＣＬがオフ状態を示す場合、ベクトル制御モードを適用することを決定する。この場合、制御切替器５３０は、上述のように、回転子４０１の回転速度ω＿ｒｅｆに応じて、同期制御モードとベクトル制御モードとの間で切り替えて実行する。

また、Ｓ１０５で、ＣＰＵ２５１は、図６（Ｂ）の左側の制御シーケンスに示されるような指令速度に対応する駆動パルスと、オン状態を示す指令値ＣＬとを、モータ制御部１２３へ出力する。モータ制御部１２３の制御切替器５３０は、指令値ＣＬがオン状態を示す場合、同期制御モードを適用することを決定する。この場合、制御切替器５３０は、上述のように、回転子４０１の回転速度ω＿ｒｅｆによらず、同期制御モードを実行する。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様、モータ１２２が移動体の位置決め用の第２駆動源として使用される場合には、ベクトル制御モードは実行されず、回転速度ω＿ｒｅｆによらず同期制御モードが実行される。これにより、ベクトル制御モードの適用に起因して、移動体の位置決め精度が低下することを防止できる。即ち、ベクトル制御を適用可能なモータ制御において、移動体の位置決め用の駆動源としてモータ１２２を使用する場合に位置決め精度が低下することを防止できる。また、モータ１２２が第１駆動源として使用される場合には、ベクトル制御の適用により消費電力及びモータ音の低減が可能になる。

なお、上述の第１及び第２実施形態では、カム１１３と駆動源としてモータ１２２を共有するローラとして排紙ローラ１１を想定しているが、一例にすぎない。カム１１３と他のローラ（例えば、ピックアップローラ３、給紙ローラ４、分離ローラ５、搬送ローラ５３、及び搬送ローラ５４のいずれか）とがモータ１２２を駆動源として共有してもよい。
また、第１及び第２実施形態では、ベクトル制御モードを実行するか否かを回転方向に応じて選択する構成が画像読取装置２００に適用されたが、この限りではない。例えば、上述の構成が画像印刷装置３０１に適用されてもよい。具体的には、例えば、第１回転方向に回転する場合は定着器３１８に設けられた定着ローラを駆動し、第２回転方向に回転する場合は当該定着ローラのニップ部の圧力を調整するために定着ローラを移動させるモータに、上述の制御が適用されてもよい。より具体的には、定着ローラを駆動する場合にはベクトル制御モードを適用し、定着ローラのニップ部の圧力を調整するために定着ローラを移動させる場合には指令速度によらず同期駆動モードを実行する構成が適用されてもよい。

なお、上述の第１及び第２実施形態におけるモータ制御部１２３は、ベクトル制御を行う回路と同期制御（定電流制御）を行う回路とにおいて、一部共有している部分（電流制御器５０３、５０４、ＰＷＭインバータ５０６等）があるが、この限りではない。例えば、ベクトル制御を行う回路と同期制御を行う回路とがそれぞれ独立に設けられている構成が用いられてもよい。また、上述の実施形態においては、巻線が２相であるモータが用いられたが、３相モータ等の他のモータが用いられてもよい。また、上述の実施形態においては、回転子４０１として永久磁石が用いられているが、この限りではない。

《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。

発明は上述の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。したがって、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１００：画像形成装置、２００：画像読取装置、２０１：原稿給送装置、２０２：原稿読取装置、３０１：画像印刷装置、２５１：ＣＰＵ、１５０：コントローラ、１５１：ＣＰＵ、１２２：モータ、１２３：モータ制御部（モータ制御装置）、４０１：回転子

Claims (12)

1. 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の画像を読取位置において読み取る第１読取手段と、
   前記第１読取手段によって画像が読み取られた前記原稿を排紙する排紙ローラと、
   第１方向に回転することにより第１負荷を駆動し、前記第１方向とは逆方向である第２方向に回転することにより第２負荷を駆動するモータと、
   前記モータを制御するモータ制御装置と、を有し、
   前記モータ制御装置は、
   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、
   前記検出手段によって検出された前記駆動電流に基づいて、前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
   予め定められた大きさの電流に基づいて前記巻線に流れる前記駆動電流を制御する第１制御モードと、前記位相決定手段によって決定された回転位相によって表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御するベクトル制御を行う第２制御モードと、を有する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、
   前記モータを前記第１方向に回転させる場合、前記第２制御モードを実行することなく前記第１制御モードを実行し、
   前記モータを前記第２方向に回転させる場合、前記第１制御モードで前記駆動電流の制御を開始し、前記第１制御モードの実行中に前記回転子の回転速度に対応する値が、所定値より小さい値から前記所定値より大きい値になると、前記駆動電流を制御する制御モードを前記第１制御モードから前記第２制御モードに切り替えることを特徴とする画像読取装置。
2. 前記画像読取装置は、
   原稿が載置される第１透過部材、及び前記第１透過部材上に載置された原稿の画像を読み取る第２読取手段を有する読取ユニットと、
   前記搬送ローラ、前記第１読取手段及び前記排紙ローラを有し、前記読取ユニットに対して回動可能に前記読取ユニット上に設けられた原稿給送ユニットと、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
3. 前記第１読取手段は、第２透過部材及び白基準部材を含み、前記読取位置において前記原稿の前記画像が前記第２透過部材を透して前記第１読取手段によって読み取られ、
   前記第１読取手段は、前記白基準部材の読み取り結果に基づいて、シェーディング補正を行い、
   前記画像読取装置は、前記読取位置と、前記第１読取手段によって前記白基準部材が読み取られない位置である所定位置との間で、前記白基準部材を移動させる移動ユニットを有し、
   前記モータは、前記第１方向に回転することにより、前記第１負荷としての前記移動ユニットを駆動し、
   前記第１読取手段は、前記白基準部材が前記読取位置に位置している状態において前記白基準部材を読み取り、前記白基準部材が前記所定位置に位置している状態において前記原稿の画像を読み取ることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像読取装置。
4. 前記白基準部材は、前記第２透過部材上に設けられ、
   前記移動ユニットは、前記第２透過部材を移動させることによって前記白基準部材を前記読取位置と前記所定位置との間で移動させることを特徴とする請求項３に記載の画像読取装置。
5. 前記モータは、前記第２方向に回転することにより、前記第２負荷としての前記排紙ローラを駆動することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像読取装置。
6. 前記画像読取装置は、複数のパルスを含むパルス列を生成する生成手段を有し、
   前記第２制御モードは、前記生成手段によって生成された前記パルス列に基づく指令位相と前記位相決定手段によって決定された前記回転位相との偏差が小さくなるように、前記駆動電流を制御する制御モードであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像読取装置。
7. 前記回転子の回転速度に対応する前記値は、前記生成手段によって生成された前記パルス列の周波数を示す値であることを特徴とする請求項６に記載の画像読取装置。
8. 前記画像読取装置は、前記検出手段によって検出された駆動電流に基づいて、前記巻線に誘起される誘起電圧を決定する電圧決定手段を有し、
   前記位相決定手段は、前記電圧決定手段によって決定された前記誘起電圧に基づいて前記回転子の前記回転位相を決定することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像読取装置。
9. 前記第２制御モードは、前記位相決定手段によって決定された回転位相と前記回転子の目標位相を表す指令位相との偏差が小さくなるように設定された前記トルク電流成分の目標値と、前記検出手段によって検出された前記駆動電流の前記トルク電流成分の値と、の偏差が小さくなるように前記駆動電流を制御する制御モードであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像読取装置。
10. 前記画像読取装置は、前記回転子の回転速度を決定する速度決定手段を有し、
    前記第２制御モードは、前記速度決定手段によって決定された回転速度と前記回転子の目標速度を表す指令速度との偏差が小さくなるように設定された前記トルク電流成分の目標値と、前記検出手段によって検出された前記駆動電流の前記トルク電流成分の値と、の偏差が小さくなるように前記駆動電流を制御する制御モードであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像読取装置。
11. 前記モータは、ステッピングモータであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の画像読取装置。
12. 記録媒体に画像を形成する画像形成手段と、
    前記記録媒体を搬送する搬送ローラと、
    第１方向に回転することにより第１負荷を駆動し、前記第１方向とは逆方向である第２方向に回転することにより第２負荷を駆動するモータと、
    前記モータを制御するモータ制御装置と、を有し、
    前記モータ制御装置は、
    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、
    前記検出手段によって検出された前記駆動電流に基づいて、前記モータの回転子の回転位相を決定する位相決定手段と、
    予め定められた大きさの電流に基づいて前記巻線に流れる前記駆動電流を制御する第１制御モードと、前記位相決定手段によって決定された回転位相によって表される電流成分であって前記回転子にトルクを発生させる電流成分であるトルク電流成分に基づいて前記巻線に流れる駆動電流を制御するベクトル制御を行う第２制御モードと、を有する制御手段と、を有し、
    前記制御手段は、
    前記モータを前記第１方向に回転させる場合、前記第２制御モードを実行することなく前記第１制御モードを実行し、
    前記モータを前記第２方向に回転させる場合、前記第１制御モードで前記駆動電流の制御を開始し、前記第１制御モードの実行中に前記回転子の回転速度に対応する値が、所定値より小さい値から前記所定値より大きい値になると、前記駆動電流を制御する制御モードを前記第１制御モードから前記第２制御モードに切り替えることを特徴とする画像形成装置。

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