JP7450458B2 - モータ制御装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータ制御装置及び画像形成装置に関するものである。

画像形成装置における回転部材の駆動源として使用されるＤＣブラシレスモータ等のモータは、大きな出力が要求されると、モータに使用されるコイル又は磁石からの発熱量が大きくなりうる。これにより、モータの各部材の温度が上昇すると、モータの制御特性に変化が生じる。例えば、モータの磁石の温度が高くなると、磁石が減磁して、モータが出力可能な出力できるトルクが低下する。また、モータのコイルの温度が高くなると、コイルの抵抗値及びインダクタンス値等のパラメータ値が変化して、モータに流す励磁電流の制御特性が変化する。

特許文献１には、モータに温度センサを設け、モータ電流の測定値に基づいてモータのトルク値を取得する画像形成装置において、モータの温度状態に応じたモータ特性の変化による電流変化分を打ち消すように測定値を補正する構成が記載されている。特許文献２には、モータの起動後にコイルの温度を推定し、推定値に基づいてモータの出力トルクの制限値を算出する構成が記載されている。

特開２０１９－１４８７００号公報 特開２０１０－１４８３２２号公報 特開２００７－２３６０１５号公報

しかし、モータの温度を検出するために温度センサを必要とする場合、当該センサ及び対応する回路を配置するために装置内に余分なスペースが必要になりうる。また、モータの起動後にモータの温度を検出する場合、モータ制御に要する時間が長くなりうる。

そこで、本発明は、温度センサを設けることなく、モータの温度状態に基づいてモータ制御を行うことを可能にする技術を提供することを目的としている。

本発明の一態様に係るモータ制御装置は、モータの複数の励磁相のうちで励磁対象の励磁相を励磁する励磁手段と、前記モータのロータが停止している状態において、前記複数の励磁相のうちの前記ロータの停止位置に対応する励磁相を前記励磁手段により励磁し、前記複数の励磁相を構成する複数のコイルの少なくとも１つのコイルのインダクタンスに応じて変化する物理量を測定する測定手段と、前記測定手段によって測定された前記物理量の測定値から前記ロータの温度を推定する推定手段と、前記推定手段によって得られた推定温度に基づいて、前記モータの制御用のパラメータ値を決定する決定手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の他の一態様に係るモータ制御装置は、モータの複数の励磁相のうちで励磁対象の励磁相を励磁する励磁手段と、前記モータのロータが停止している状態において、前記複数の励磁相のうちの前記ロータの停止位置に対応する励磁相を前記励磁手段により励磁し、前記複数の励磁相を構成する複数のコイルの少なくとも１つのコイルのインダクタンスに応じて変化する物理量を測定する測定手段と、前記測定手段によって測定された前記物理量に基づいて、前記モータの制御用のパラメータ値を決定する決定手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、温度センサを設けることなく、モータの温度状態に基づいてモータ制御を行うことが可能になる。

画像形成装置のハードウェア構成例を示す断面図 画像形成装置の制御構成例を示すブロック図 モータ制御部の構成例を示すブロック図 モータの構成例を示す図 コイルに流れる励磁電流とロータの温度Ｔとの関係の例を示す図 制御部による処理手順を示すフローチャート モータの回転速度の時間変化の例を示す図 励磁電流の立ち上がり時間又は立ち下がり時間の測定方法の例を示す図 複数の励磁相を順に励磁した場合の、励磁電流の測定値及び各励磁相に対応する合成インダクタンスの例を示す図 制御部による処理手順を示すフローチャート（第２実施形態） センサレスベクトル制御の機能構成例を示す図（第３実施形態）

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く、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴は任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には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］
第１乃至第３実施形態では、印刷装置（プリンタ）、複写機、複合機、ファクシミリ装置等の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。

＜画像形成装置＞
図１は、第１本実施形態に係る画像形成装置のハードウェア構成例を示す断面図である。画像形成装置１０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）の４色のトナー像を重ね合わせてフルカラーの画像を形成する。図１において、参照符号の末尾のＹ、Ｍ、Ｃ及びＫは、参照符号により示される部材が関わるトナー像の色が、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックであることを示している。なお、以下の説明において、色を区別する必要がない場合には、末尾のＹ、Ｍ、Ｃ及びＫを除いた参照符号を使用する。

画像形成装置１０は、形成対象のトナー像の色ごとに、感光体１１、帯電部１２、露光部１３、現像ローラ１５（現像器）、及び一次転写部１６を少なくとも備える。画像形成装置１０は更に、中間転写ベルト１７（中間転写体）、二次転写部１９、駆動ローラ２０、給紙カセット２１、搬送路２３、定着部２４、モータ１５０、及びファン１７０を少なくとも備える。感光体１１、帯電部１２、現像ローラ１５、一次転写部１６、中間転写ベルト１７、二次転写部１９、及び定着部２４は、給紙カセット２１から給紙されて搬送路２３を搬送される記録材Ｐ（シート）に画像を形成する画像形成部を構成する。

感光体１１は、画像形成時、図１において時計回りの方向に回転駆動される。帯電部１２は、感光体１１の表面を一様な電位に帯電させる。露光部１３は、形成対象の画像の画像データに基づいて感光体１１の表面を光で露光して感光体１１に静電潜像を形成する。現像ローラ１５は、感光体１１の静電潜像をトナーで現像して当該静電潜像をトナー像として可視化する。一次転写部１６は、一次転写バイアスにより、感光体１１に形成されたトナー像を中間転写ベルト１７に転写する。なお、各感光体１１に形成されたトナー像が中間転写ベルト１７に重ねて転写されることで、フルカラーの画像が中間転写ベルト１７に形成される。

中間転写ベルト１７は、駆動ローラ２０によって回転駆動されて、図１において反時計回り方向に回転する。これにより、中間転写ベルト１７に転写されたトナー像は二次転写部１９の対向位置へ搬送される。一方、給紙カセット２１に格納された記録材Ｐ（シート）は、搬送路２３に給紙され、搬送路２３に沿って、二次転写部１９の対向位置へ搬送される。搬送路２３には、記録材Ｐを搬送するための搬送ローラが設けられている。二次転写部１９は、二次転写バイアスにより、中間転写ベルト１７上のトナー像を記録材Ｐに転写する。その後、記録材Ｐは、定着部２４へ搬送される。定着部２４は、記録材Ｐに熱及び圧力を加えることでトナー像を記録材Ｐに定着させる。トナー像の定着後、記録材Ｐは、画像形成装置１０の外部に排出される。

本実施形態では、モータ１５０は、ＤＣブラシレスモータとして構成される。モータ１５０の駆動力は、ギア機構（図示せず）を介して感光体１１、帯電部１２、現像ローラ１５、一次転写部１６、及び駆動ローラ２０へ伝達される。また、モータ１５０の駆動力は、ギア機構を介して、搬送路に沿って記録材Ｐを搬送するための搬送ローラ（回転部材）にも伝達される。このように、モータ１５０は、搬送路に沿って記録材Ｐ（シート）を搬送するための搬送ローラ（回転部材）の駆動源、又は搬送路を搬送されるシートに画像を形成する画像形成ユニットの駆動源として用いられる。ファン１７０は、モータ１５０の冷却に用いられる。モータ１５０は、ファン１７０の駆動源としても用いられる。

図２は、画像形成装置１０の制御構成例を示すブロック図である。図２に示すように、画像形成装置１０は、制御部４０、低圧電源１２０、センサ類１３０、モータ制御部４１、高圧電源１６０、表示部２００、及び通信コントローラ２１０を更に備える。モータ制御部４１は、制御部４０からの指示に従って、モータ１５０を制御する。

制御部４０は、ＣＰＵとしてマイクロプロセッサを使用するマイクロコンピュータとメモリとを有する。マイクロコンピュータは、メモリに格納されている各種制御プログラム及び各種データに基づいて画像形成装置１０内の各デバイスを制御する。センサ類１３０は、画像形成装置１０内の各デバイスの状態又は記録材Ｐの状態等を検出するための複数のセンサである。

低圧電源１２０は、画像形成装置１０内の各デバイスに電力を供給する。高圧電源１６０は、画像形成に必要な各種バイアス電圧（例えば、帯電バイアス電圧、現像バイアス電圧、及び転写バイアス電圧）を発生させる。通信コントローラ２１０は、ホストコンピュータ２２０等の外部装置との通信を行う。例えば、通信コントローラ２１０は、印刷用のデータをホストコンピュータ２２０から受信する。

制御部４０は、通信コントローラ２１０を介してホストコンピュータ２２０から形成対象の画像の画像データを受信すると、受信した画像データに基づいて記録材Ｐへの画像形成を開始する。制御部４０は、画像形成を開始すると、モータ制御部４１を制御してモータ１５０を回転駆動する。これにより、制御部４０は、感光体１１等の回転部材の駆動制御、記録材Ｐの搬送制御を行う。制御部４０は、露光部１３を制御して、感光体１１に静電潜像を形成させる。制御部４０は更に、高圧電源１６０を制御して、帯電部１２、現像ローラ１５、一次転写部１６、及び二次転写部１９に、画像形成用のバイアス電圧を出力させる。また、制御部４０は、画像形成装置１０の状態を示す画面等の画面を表示部２００に表示する表示制御、記録材Ｐ又は画像形成装置１０の状態を検出するためのセンサ類１３０の制御、及びファン１７０の回転速度の制御を行う。

＜モータ制御部＞
図３は、モータ制御部４１の構成例を示している。本実施形態では、モータ制御部４１は、画像形成装置１０の一構成要素として設けられているが、１つの装置として構成される場合にはモータ制御装置と称されてもよい。また、制御部４０及びモータ制御部４１を含む装置がモータ制御装置と称されてもよい。

モータ制御部４１は、処理部５１及びインバータ６０を備える。処理部５１は、マイコン等で実現されうる。処理部５１は、通信ポート５２及びパルス幅変調（ＰＷＭ）ポート５８を有する。処理部５１は、通信ポート５２を介して、制御部４０とシリアルデータ通信を行う。また、処理部５１は、ＰＷＭポート５８を介して、インバータ６０の各スイッチング素子を駆動するためのＰＷＭ信号を出力する。

インバータ６０は、モータ制御部４１による制御対象のモータ１５０と接続されている。モータ１５０は、３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の巻線（コイル）７３～７５を有する３相モータである。インバータ６０は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相にそれぞれ対応する、ハイ側の３個のスイッチング素子と、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相にそれぞれ対応する、ハイ側の３個のスイッチング素子とを含む、６個のスイッチング素子により構成された、３相のインバータである。即ち、インバータ６０は、Ｕ相のコイル７３と接続されたハイ側及びロー側のスイッチング素子と、Ｖ相のコイル７４と接続されたハイ側及びロー側のスイッチング素子と、Ｗ相のコイル７５と接続されたハイ側及びロー側のスイッチング素子とを備える。インバータ６０の各スイッチング素子は、例えば、トランジスタ又はＦＥＴで構成される。

ＰＷＭポート５８は、インバータ６０の６個のスイッチング素子にそれぞれ対応する６個の端子を有する。即ち、ＰＷＭポート５８は、Ｕ相に対応するハイ側及びロー側の端子（Ｕ－Ｈ端子及びＵ－Ｌ端子）と、Ｖ相に対応するハイ側及びロー側の端子（Ｖ－Ｈ端子及びＶ－Ｌ端子）と、Ｗ相に対応するハイ側及びロー側の端子（Ｗ－Ｈ端子及びＷ－Ｌ端子とを有する。

インバータ６０は、低圧電源１２０から直流電圧の供給を受けて動作する。インバータ６０の各スイッチング素子は、ＰＷＭポート５８における対応する端子から出力されるＰＷＭ信号により駆動される。ＰＷＭポート５８から出力されるＰＷＭ信号により、インバータ６０の各スイッチング素子のオン及びオフが制御される。これにより、インバータ６０からモータ１５０のコイル７３（Ｕ相）、コイル７４（Ｖ相）及びコイル７５（Ｗ相）に、励磁のための電流が流れる。処理部５１は、インバータ６０の各スイッチング素子のオン及びオフを制御することにより、各コイル７３～７５に流れる電流（励磁電流）を制御する。このように、インバータ６０は、モータ１５０の複数のコイル７３～７５のうち励磁対象のコイルを励磁する（モータ１５０の複数の励磁相のうち励磁対象の励磁相を励磁する）励磁部として機能する。

抵抗６３は、各コイル７３～７５に供給された励磁電流の検出に用いられる。具体的には、各コイル７３～７５に供給された励磁電流は、抵抗６３によって電圧に変換される。変換後の電圧は、処理部５１のＡＤコンバータ５３に入力される。ＡＤコンバータ５３は、入力電圧に対してアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換を行うことで、当該入力電圧をデジタル値に変換し、当該デジタル値を励磁電流の検出結果を示す値として出力する。不揮発性メモリ５５は、処理部５１による処理に使用されるデータ等を保持する保持部として機能する。

＜モータの構成＞
図４は、モータ１５０の具体的な構成例を示している。モータ１５０は、６スロットのステータ（固定子）７１と、４極のロータ（回転子）７２とを有する。ステータ７１は、３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）のコイルとして、Ｕ相のコイル７３、Ｖ相のコイル７４、及びＷ相のコイル７５を備え、コイル７３～７５はスター結線で接続されている。コイル７３～７５は、それぞれ２スロットに分かれており、２スロットのコイル同士は例えば銅線（図示せず）で接続されている。ロータ７２は、永久磁石により構成され、２組のＮ極及びＳ極を有する。ロータ７２は、モータ軸７６を中心に回転可能である。

本実施形態では、コイル７３～７５のうちで励磁されるコイルの組み合わせ（即ち、励磁相）として、Ｕ－Ｖ、Ｕ－Ｗ、Ｖ－Ｕ、Ｖ－Ｗ、Ｗ－Ｕ、及びＷ－Ｖの、計６つの励磁相がある。なお、本明細書において、例えば「Ｕ－Ｖ相を励磁する」とは、ＰＷＭポート５８から出力するＰＷＭ信号によりインバータ６０を駆動して、Ｕ相のコイルからＶ相のコイルに励磁電流を流すことを意味する。このようにＵ－Ｖ相を励磁すると、Ｕ相のコイル７３からＶ相のコイル７４に向けて励磁電流が流れ、このとき、Ｕ相のコイルはＮ極、Ｖ相のコイルはＳ極となる。

一般的に、コイル７３～７５のようなコイルは、電磁鋼板を積層したコアに銅線を巻いた構成となっている。また、電磁鋼板の透磁率は、外部磁界が有る場合には小さくなる。コイルのインダクタンスは、コアの透磁率に比例するため、コアの透磁率が小さくなると、コイルのインダクタンスも小さくなる。このため、外部磁界の影響によるコイルのインダクタンスの低下量（低下率）は、当該外部磁界の影響の大きさに応じて変化する。具体的には、ロータ７２による外部磁界の影響が大きいほど、コイルのインダクタンスの低下量が大きくなる。

例えば、図４（Ａ）に示す位置にロータ７２が停止している場合、Ｕ相のコイル７３には、ロータ７２のＳ極のみが対向しており、Ｗ相のコイル７５には、ロータ７２のＳ極及びＮ極の両方（Ｓ極とＮ極との中間部分）が対向している。この場合、Ｗ相のコイル７５よりもＵ相のコイル７３の方が、ロータ７２による外部磁界の影響が大きい。このため、Ｕ相のコイル７３のインダクタンスの低下量は、Ｗ相のコイル７５のインダクタンスの低下量より大きくなる。

また、コイル７３～７５のインダクタンスの変化量は、コイルに流れる励磁電流によって生じる磁界の方向と、ロータ７２による外部磁界の方向とが同じ方向であるか逆方向であるかによって異なる。例えば、図４（Ａ）の状態において、Ｕ相がＮ極になる方向に励磁電流を流した場合、Ｕ相がＳ極になるように励磁電流を流した場合よりも、コイル７３のインダクタンスの低下量が大きくなる。なお、図４（Ａ）におけるコイル７３のように、あるコイルに流れる励磁電流によって生じる磁界の方向とロータ７２による外部磁界の方向とが同じ方向になると、当該コイルのインダクタンスの低下量が最も大きくなる。

このように、モータ１５０が停止している場合に、ロータ７２の停止位置（回転位相）と励磁相に応じて、各コイル７３～７５のインダクタンスが変化するとともに、複数のコイルの組み合わせに対する合成インダクタンスも変化する。なお、本明細書において、「Ｕ－Ｖ相の合成インダクタンス」とは、「Ｕ相をＮ極とし、Ｖ相をＳ極とするように電流を流した場合の、Ｕ相のコイル７３とＶ相のコイル７４の合成インダクタンス」を意味するものとする。

また、モータ１５０の停止時においては、ロータ７２は、コイル７３～７５のうちで励磁されているコイルの組み合わせ（即ち、励磁相）に応じて、停止する位置（回転位相）が決まる。例えば、Ｕ－Ｖ相を励磁すると、Ｕ相のコイル７３からＶ相のコイル７４に向けて励磁電流が流れ、Ｕ相のコイル７３がＮ極、Ｖ相のコイル７４がＳ極となる。これにより、ロータ７２は、図４（Ａ）に示す位置で停止する。次に、Ｕ－Ｗ相を励磁すると、Ｕ相のコイル７３からＷ相のコイル７５に向けて励磁電流が流れ、Ｕ相のコイル７３がＮ極、Ｗ相のコイル７５がＳ極となる。これにより、ロータ７２は、図４（Ｂ）に示す位置で停止する。

＜モータ（ロータ）の温度の推定＞
本実施形態では、モータ１５０（ロータ７２）の温度が変化しても適切にモータ１５０の制御を行うために、モータ１５０の停止状態においてモータ１５０（ロータ７２）の温度を推定し、推定温度に基づいてモータ１５０を制御する例について説明する。後述するように、モータは、ロータの温度変化に応じてコイルのインダクタンスが変化する特性を有する。

ここで、ロータ７２による外部磁界は、主に、ロータ７２に使用される磁石、ロータ７２を構成する金属、及びコイルが巻かれた電磁鋼板等により形成される磁路により与えられる。ロータ７２に使用される磁石の材料は、例えば、フェライト又はネオジウム等である。フェライト磁石は、温度上昇１℃当たり－０．１８％の割合で減磁する特性を有する。ネオジウム磁石は、温度上昇１℃当たり－０．１２％の割合で減磁する特性を有する。

このように、ロータ７２の温度が変化すると、コイル７３～７５に対するロータ７２による外部磁界の影響が変化する。外部磁界の影響が変化すると、コイル７３～７５のインダクタンスの低下量に変化が生じることになる。即ち、ロータ７２の温度が変化すると、外部磁界の影響によるコイル７３～７５のインダクタンスの低下量（低下率）が変化する（即ち、コイル７３～７５のインダクタンスに変化が生じる）ことになる。例えば、ロータ７２の温度が上昇すると、ロータ７２の磁石が減磁し、ロータ７２による外部磁界の影響（強度）が小さくなる。その結果、外部磁界の影響によるコイル７３～７５のインダクタンスの低下量が小さくなる。

本例では、このようなモータの特性を利用して、コイル７３～７５のインダクタンスに応じて変化する物理量をモータ１５０の停止状態において測定し、その測定結果に基づいてロータ７２の温度を推定する。具体的には、処理部５１は、モータ１５０が停止している状態において、複数の励磁相のうちのロータ７２の停止位置に対応する励磁相を励磁し、コイル７３～７５の少なくとも１つのコイルのインダクタンスに応じて変化する物理量を測定する。更に、制御部４０は、処理部５１によって測定された物理量の測定値からロータ７２の温度を推定するとともに、得られた推定温度に基づいて、モータ１５０の制御用のパラメータ値を決定（変更）する。

以下では、ロータ７２の温度を推定する具体的な方法について説明する。ここでは、モータ１５０のＵ－Ｖ相を励磁して、図４（Ａ）に示す位置にロータ７２を停止させた状態において、ロータ７２の温度の推定を行う例を説明する。

図５は、コイル７３～７５に流れる励磁電流とモータ１５０のロータ７２の温度との関係の例を示す図である。本例では、処理部５１は、ロータ７２がＵ－Ｖ相に対応する位置（図４（Ａ）に示す位置）に停止している状態で、ある期間（図５（Ａ）に示すＡ期間及びＢ期間）にわたってＵ－Ｖ相を励磁し、Ｕ相のコイル７３からＶ相のコイル７４に流れる励磁電流Ｉｕｖを測定する。図５（Ａ）は、この測定により得られた励磁電流Ｉｕｖの時間変化の例を示している。励磁電流Ｉｕｖは、上述のように、抵抗６３及びＡＤコンバータ５３を用いて検出される。図５（Ａ）において、実線は、ロータ７２の磁石の温度Ｔが低い場合（Ｔ＝Ｔ１Ｌ）の励磁電流Ｉｕｖの測定値の時間変化を示し、破線は、ロータ７２の磁石の温度Ｔが高い場合（Ｔ＝Ｔ１Ｈ、Ｔ１Ｈ＞Ｔ１Ｌ）の励磁電流Ｉｕｖの測定値の時間変化を示す。なお、本例では、Ｔ１Ｌ＝２０［℃］、Ｔ１Ｈ＝８０［℃］としている。

本例では、処理部５１は、ＰＷＭポート５８から出力するＰＷＭ信号により、以下のようにインバータ６０を駆動することで、Ｕ－Ｖ相を励磁する（即ち、Ｕ相のコイル７３からＶ相のコイル７４に励磁電流を流す）。まず、Ａ期間（第１期間）において、ＰＷＭポート５８のＵ－Ｈ端子から出力するＰＷＭ信号のデューティ比を５０％とする。更に、Ｕ－Ｈ端子の出力電圧がハイ（Ｈ）レベルの場合、Ｕ－Ｌ端子の出力電圧をロー（Ｌ）レベルとし、Ｕ－Ｈ端子の出力電圧がＬレベルの場合、Ｕ－Ｌ端子の出力電圧をＨレベルとする。また、Ａ期間において、Ｖ－Ｌ端子の出力電圧はＨレベル（即ち、出力するＰＷＭ信号のデューティ比は１００％）とし、その他の端子の出力電圧はＬレベル（即ち、出力するＰＷＭ信号のデューティ比は０％）とする。

Ａ期間に続くＢ期間（第２期間）においては、ＰＷＭポート５８のＶ－Ｈ端子から出力するＰＷＭ信号のデューティ比を５０％とする。更に、Ｖ－Ｈ端子の出力電圧がハイ（Ｈ）レベルの場合、Ｖ－Ｌ端子の出力電圧をロー（Ｌ）レベルとし、Ｖ－Ｈ端子の出力電圧がＬレベルの場合、Ｖ－Ｌ端子の出力電圧をＨレベルとする。また、Ｂ期間において、Ｕ－Ｌ端子の出力電圧はＨレベル（即ち、出力するＰＷＭ信号のデューティ比は１００％）とし、その他の端子の出力電圧はＬレベル（即ち、出力するＰＷＭ信号のデューティ比は０％）とする。なお、Ａ期間及びＢ期間の時間長は、ロータ７２が停止した状態でモータ１５０を励磁した場合にロータ７２が停止し続ける期間の長さを上限として、必要となる励磁電流の（ピーク値の）検出精度に基づいて定められる。本例では、Ａ期間及びＢ期間の時間長をそれぞれ０．５ｍｓとしている。

処理部５１が上述のようにＰＷＭポート５８から出力するＰＷＭ信号によりインバータ６０を駆動することで、図５（Ａ）に示すように、励磁電流は、Ａ期間において増加して、ピーク値ＩｕｖｐＬ又はＩｕｖｐＨに至った後、Ｂ期間において減少する。また、Ａ期間及びＢ期間において、電流Ｉｕｖは直線状ではなく曲線状に変化する。これは、ＰＷＭポート５８から出力されるＰＷＭ信号のデューティ比が一定の期間において、励磁電流Ｉｕｖの大きさに応じて、Ｕ－Ｖ相の合成インダクタンスが変化するためである。例えば図５（Ａ）では、励磁電流Ｉｕｖの増加に伴ってＵ－Ｖ相の合成インダクタンスが小さくなり、その結果、電流Ｉｕｖの傾きがより急になっている。

図５（Ａ）において、実線で示すように、ロータ７２の温度Ｔが低い場合（Ｔ＝Ｔ１Ｌ）、励磁電流Ｉｕｖのピーク値ＩｕｖｐはＩｕｖｐＬとなっている。一方、破線で示すように、ロータ７２の温度Ｔが高い場合（Ｔ＝Ｔ１Ｈ）、励磁電流Ｉｕｖのピーク値Ｉｕｖｐは、Ｔ＝Ｔ１Ｌの場合よりも低いＩｕｖｐＨとなっている。

図５（Ｂ）は、このようなロータ７２の温度Ｔの変化に対する、励磁電流Ｉｕｖのピーク値Ｉｕｖｐの変化の例を示す。図５（Ｂ）に示すように、ロータ７２の温度Ｔが上昇すると、励磁電流Ｉｕｖのピーク値Ｉｕｖｐが小さくなる。これは、上述のように、ロータ７２の温度Ｔが上昇すると、外部磁界の影響によるコイル７３～７５のインダクタンスの低下量が小さくなり、それにより、励磁電流Ｉｕｖのピーク値Ｉｕｖｐも小さくなるためである。なお、図５に示す特性は、ロータ７２の位置が固定されている場合の特性であり、ロータ７２の位置が変化すると、各コイルのインダクタンス及び合成インダクタンスも変化する。

このように、ロータ７２の温度Ｔが高くなるほど、励磁電流Ｉｕｖのピーク値Ｉｕｖｐが小さくなる。そこで、本実施形態では、制御部４０は、このようなモータ１５０の特性を利用して、上述のようにロータ７２の温度を推定する。例えば、処理部５１は、ロータ７２がＵ－Ｖ相に対応する位置（図４（Ａ）に示す位置）に停止している状態で、ロータ７２の停止位置に対応する励磁相（Ｕ－Ｖ相）をインバータ６０により励磁する。ここで、インバータ６０によって励磁される、ロータ７２の停止位置に対応する励磁相は、複数の励磁相のうち、当該停止位置に対応して、外部磁界の影響による励磁相のインダクタンスの低下量（低下率）が他のいずれの励磁相よりも大きい励磁相である。更に、処理部５１は、コイル７３～７５の少なくとも１つのコイルのインダクタンス（例えば、Ｕ－Ｖ相の合成インダクタンス）に応じて変化する物理量として、Ｕ－Ｖ相を構成するコイル７３，７４に流れる励磁電流Ｉｕｖのピーク値を測定する。その後、制御部４０は、処理部５１によって測定された、励磁電流Ｉｕｖのピーク値Ｉｕｖｐから、ロータ７２の温度を推定する。

制御部４０によるロータ７２の温度の推定は、例えば、図５（Ｂ）に示すような、励磁電流Ｉｕｖのピーク値Ｉｕｖｐとロータ７２の温度Ｔとの対応関係を示す情報を予め取得しておき、このような情報に基づいて行われる。この場合、制御部４０内の不揮発メモリに、上記の対応関係を示す情報が予め格納される。制御部４０は、当該不揮発メモリに格納された情報に基づいて、測定されたピーク値Ｉｕｖｐに対応する温度を、ロータ７２の推定温度として取得する。

なお、上記のように制御部４０内の不揮発メモリに格納される情報は、例えば、数値テーブルを示す情報であってもよいし、近似曲線を示す情報であってもよい。数値テーブル（即ち、離散的な値を示す情報）が用いられる場合、不揮発メモリに格納された値のうち、測定されたピーク値Ｉｕｖｐに最も近い値を参照する方法が用いられてもよいし、複数の値の間を補間する方法が用いられてもよい。

＜処理手順＞
図６は、本実施形態に係る制御部４０による処理手順を示すフローチャートである。本手順は、制御部４０が、ロータ７２の温度を推定し、当該推定温度に基づいて、モータ１５０の制御用のパラメータ値として、ロータ７２の回転速度の目標値である、モータ１５０の目標速度を決定する例を示している。本例では、上述の例と同様、図４（Ａ）に示す位置（Ｕ－Ｖ相に対応する位置）にロータ７２を停止させてロータ７２の温度の推定を行う場合を示す。

まずＳ１０１で、制御部４０は、モータ制御部４１を制御して、ロータ７２が所定位置に停止するよう、所定の励磁相（本例ではＵ－Ｖ相）を励磁する。具体的には、制御部４０は、モータ制御部４１を制御して、所定時間（例えば、数百ミリ秒）、所定パターンのＰＷＭ信号をＰＷＭポート５８から出力してインバータ６０を駆動することで、モータ１５０のＵ－Ｖ相を励磁する。これにより、ロータ７２は、Ｕ－Ｖ相に及ぼす外部磁界の影響が最も強い所定位置（Ｕ－Ｖ相に対応する停止位置）に移動する。このとき、Ｕ－Ｖ相の合成インダクタンスの低下量が最も大きくなる。

次にＳ１０２で、制御部４０は、モータ制御部４１を制御して、Ｕ－Ｖ相を構成するコイル７３，７４に流れる励磁電流Ｉｕｖのピーク値Ｉｕｖｐの測定用のパターンのＰＷＭ信号をＰＷＭポート５８から出力してインバータ６０を駆動する。これにより、モータ制御部４１は、上述のように励磁電流Ｉｕｖのピーク値Ｉｕｖｐを測定する。

このように、モータ制御部４１（処理部５１）は、励磁電流Ｉｕｖのピーク値Ｉｕｖｐ（コイルのインダクタンスに応じて変化する物理量）の測定の開始前に、所定の励磁相に対応する位置にロータ７２が停止するようにインバータ６０を駆動する。更に、モータ制御部４１（処理部５１）は、ロータ７２の停止後に、ピーク値Ｉｕｖｐ（物理量）の測定を開始する。

Ｓ１０２の測定が完了すると、Ｓ１０３で、制御部４０は、モータ制御部４１によって測定された、励磁電流Ｉｕｖのピーク値Ｉｕｖｐに基づいて、上述のようにロータ７２の温度Ｔを推定する。その後、Ｓ１０４～Ｓ１０６で、制御部４０は、ロータ７２の推定温度に基づいて、モータ１５０の目標速度を決定する処理を行う。

具体的には、制御部４０は、Ｓ１０４で、ロータ７２の推定温度が所定の閾値（例えば、６０℃）以下であるか否かを判定する。制御部４０は、推定温度が閾値以下である場合には、Ｓ１０４からＳ１０５へ処理を進め、モータ１５０の目標速度を第１速度Ｖ１に決定する。一方、制御部４０は、推定温度が閾値を上回る場合には、Ｓ１０４からＳ１０６へ処理を進め、モータ１５０の目標速度を、第１速度Ｖ１より低い第２速度Ｖ２（＜Ｖ１）に決定する。Ｓ１０５又はＳ１０６の処理の後、制御部４０は、Ｓ１０７で、モータ１５０を起動し、処理を終了する。

図７（Ａ）は、モータ１５０（ロータ７２）の回転速度の時間変化の例を示しており、図６の手順によるモータ１５０の制御例を示している。本例では、以下の理由により、ロータ７２の推定温度に基づいて、モータ１５０の目標速度をＶ１とＶ２とで可変にしている。上述のように、ロータ７２の磁石の温度が高くなると、当該磁石が減磁する。その結果、ロータ７２の磁石の温度が低い場合と比較して、モータ１５０の機械的出力が小さくなる。このようにモータ１５０の機械的出力が小さくなると（出力低下が生じると）、例えば、モータ１５０が目標速度に達しなくなるか、又は負荷トルクの変動時にロータ７２の回転速度に異常低下が生じる可能性がある。画像形成装置１０において、画像形成の実行中にモータ１５０の回転速度が変化すると、画像形成品質の低下につながる。

そこで、本実施形態では、制御部４０は、ロータ７２の温度上昇によって上述のようなモータ１５０の動作の不具合が生じることを防ぐために、ロータ７２の推定温度に基づいて、モータ１５０の目標速度を決定している。即ち、制御部４０は、ロータ７２の推定温度が高いほど、モータ１５０の目標速度を低くする。図６の手順による制御例では、ロータ７２の推定温度が低い（閾値以下である）場合には、図７（Ａ）において実線で示すように、モータ１５０の目標速度を高い速度Ｖ１に決定し、モータ１５０を起動する。一方、ロータ７２の推定温度が高い（閾値を上回る）場合には、図７（Ａ）において破線で示すように、モータ１５０の目標速度を低い速度Ｖ２に決定し、モータ１５０を起動する。モータ１５０を起動して、決定した目標速度を用いてモータ１５０を制御することにより、ロータ７２の温度上昇によって生じるモータ１５０の出力低下の影響を低減できる。

以上説明したように、本実施形態では、処理部５１は、モータ１５０が停止している状態において、ロータ７２の停止位置に対応する励磁相を励磁し、コイル７３～７５の少なくとも１つのコイルのインダクタンスに応じて変化する物理量を測定する。更に、制御部４０は、処理部５１によって測定された物理量の測定値（例えば、励磁電流のピーク値）からロータ７２の温度を推定するとともに、得られた推定温度に基づいて、モータ１５０の制御用のパラメータ値を決定（変更）する。

本実施形態によれば、モータ１５０の停止状態においてロータ７２の温度を推定できる。これにより、モータ１５０（ロータ７２）の温度が変化しても、より適切にモータ１５０の制御を行うことが可能になる。また、画像形成装置１０に温度センサを備えることなく、ロータ７２の推定温度に応じてモータ１５０の制御を行うことが可能になる。

＜変形例＞
本実施形態は、以下で説明するように種々の変形が可能である。

（例１）
モータの制御用のパラメータ値として、ロータ７２の推定温度に基づいて、モータ１５０（ロータ７２）の加速度を決定（変更）してもよい。図７（Ｂ）は、モータ１５０（ロータ７２）の回転速度の時間変化の例を示しており、目標速度をＶ３で一定として、ロータ７２の推定温度に基づいてモータ１５０の加速度を決定した場合のモータ１５０の制御例を示している。

一般に、モータ１５０の起動時（加速時）は、ロータ７２を加速するために大きな機械的出力が要求される。ロータ７２の温度が高い場合、温度が低い場合と比較して、同じ機械的出力を得るためにより大きな電流を励磁電流としてモータ１５０に供給する必要がある。しかし、モータ１５０に供給可能な電流の大きさは、低圧電源１２０の容量によって制限されため、過剰に大きい電流を供給すると低圧電源１２０の電圧低下又は異常停止が生じてしまう。

そこで、ロータ７２の温度が低い場合には、図７（Ｂ）において実線で示すように、ロータ７２の加速度をＡ１に決定して、モータ１５０を起動する。一方、ロータ７２の温度が高い場合には、図７（Ｂ）において破線で示すように、ロータ７２の加速度をＡ２に決定（変更）して、モータ１５０を起動する。具体的には、制御部４０は、即ち、制御部４０は、ロータ７２の推定温度が高いほど、ロータ７２の加速度を低くする。図７（Ｂ）の例では、制御部４０は、推定温度が閾値以下である場合には、ロータ７２の加速度を第１加速度Ａ１に決定し、推定温度が閾値以下でない場合には、当該加速度をＡ１より低い第２加速度Ａ２に決定している。

このように、ロータ７２の温度が高い場合に、ロータ７２の加速度を小さくすることにより、低圧電源１２０がモータ１５０に供給する必要がある電流を小さくできる。即ち、モータ１５０（ロータ７２）の温度が変化しても、ロータ７２の磁石の温度に応じてロータ７２の加速度を変更することで、低圧電源１２０の容量を大きくせずに所定の目標速度までモータ１５０を加速することが可能になる。

（例２）
インバータ６０が各励磁相を励磁するためのＰＷＭ信号のパターンは、例えば、矩形波、三角波、正弦波、又は台形波等、任意のパターンに設定可能である。また、処理部５１による測定では、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相が同時に励磁されるパターンが使用されてもよい。

（例３）
本実施形態では、励磁対象の励磁相を構成するコイルに流れる励磁電流のピーク値を、コイル７３～７５の少なくとも１つのコイルのインダクタンスに応じて変化する物理量として測定する例について説明した。しかし、測定される物理量は、コイルのインダクタンスの変化に応じて変化するものであればよく、励磁電流のピーク値に限定されない。例えば、測定される物理量は、所定時間における励磁電流の電流値、積分値又は変化量等の物理量であってもよい。あるいは、測定される物理量は、励磁対象の励磁相を構成するコイルに流れる励磁電流の立ち上がり時間又は立ち下がり時間（即ち、立ち上がり又は立ち下がりの早さ）であってもよい。コイルのインダクタンスの変化が大きいほど、励磁電流の立ち上がり時間又は立ち下がり時間が短くなる。このため、励磁電流の立ち上がり時間又は立ち下がり時間は、コイルのインダクタンスに応じて変化する物理量として使用できる。

図８は、上述のように、励磁電流の立ち上がり時間又は立ち下がり時間の測定（検出）方法の例を示す。図８（Ａ）に示すように、励磁電流の立ち上がり時間は、Ａ期間においてＰＷＭポート５８からＰＷＭ信号の出力を開始したタイミングから、励磁電流Ｉｒの電流値が所定の閾値Ｉｔｈ１に達したタイミングまでの時間Ｄ１として測定できる。あるいは、図８（Ｂ）に示すように、励磁電流の立ち上がり時間は、Ａ期間において励磁電流Ｉｒの電流値が所定の閾値Ｉｔｈ２に達したタイミングから、当該電流値が所定の閾値Ｉｔｈ３（＞Ｉｔｈ２）に達したタイミングまでの時間Ｄ２として測定できる。また、図８（Ｃ）示すように、励磁電流の立ち下がり時間は、Ｂ期間において励磁電流Ｉｒの電流値が所定の閾値Ｉｔｈ４に達したタイミングから、当該電流値が所定の閾値Ｉｔｈ５（＜Ｉｔｈ４）に達したタイミングまでの時間Ｄ３として測定できる。

（例４）
本実施形態では、制御部４０によるロータ７２の温度の推定に用いられる情報が、制御部４０内の不揮発メモリに予め格納される場合について説明した。画像形成装置１０に使用されるモータ１５０についての、部品公差等の製造のばらつきが大きい場合には、実際に使用されるモータについて励磁電流のピーク値とロータ７２の温度との対応関係を示す情報を測定により取得して、不揮発メモリに格納してもよい。あるいは、モータ１５０の温度が室温（雰囲気温度）と同等である条件下で励磁電流のピーク値を上述のように測定し、当該測定結果に基づいて、不揮発メモリに格納されている情報を補正してもよい。

（例５）
本実施形態では、図６を参照して説明した処理手順において、励磁電流のピーク値の測定（Ｓ１０２）を行う前に、ロータ７２を所定位置に停止するように、励磁対象の励磁相を励磁している（Ｓ１０１）。しかし、Ｓ１０１の処理は、Ｓ１０２の処理の直前に実行される必要はない。また、Ｓ１０１の処理の代わりに、回転中のロータ７２を停止させる際に、励磁電流のピーク値の測定（Ｓ１０２）に備えて、ロータ７２が所定位置で停止するようにロータ７２の位置を制御してもよい。

（例６）
ロータ７２の推定温度は、モータ１５０の制御用のパラメータ値の決定（変更）に使用されるだけでなく、画像形成装置１０内の他のデバイスの制御に使用されてもよい。例えば、本実施形態においてモータ１５０を冷却するためのファン１７０の回転数の制御に、ロータ７２の推定温度が使用されてもよい。この場合、制御部４０は、ロータ７２の推定温度が所定の閾値（例えば、６０℃）を上回っている場合に、ファン１７０の回転数を増加させるようにファン１７０の回転数を制御し、モータ１５０を起動してもよい。即ち、ロータ７２の温度が高いことが推定される場合に、ファン１７０の回転速度を上げてモータ１５０を冷却しながらモータ１５０を起動する。これにより、モータ１５０の温度上昇を抑えて適切にモータ１５０の制御を行うことが可能になる。なお、ファン１７０による冷却対象のデバイスは、モータ１５０に限らず、例えば、ロータ７２の温度上昇に伴って温度が上昇する他のデバイスであってもよい。

（例７）
本実施形態では、ロータ７２の温度を推定し、推定した温度に基づいてモータ１５０の制御用のパラメータ値（目標速度）を変更する例を説明した。しかし、物理量の測定値と、当該測定値に対して決定（変更）すべきパラメータ値（目標速度）との関係を予め把握しておくことで、ロータ７２の温度の推定を行わずに、物理量の測定値からパラメータ値（目標速度）を直接求めることも可能である。この場合、制御部４０は、処理部５１によって測定された物理量に基づいて、例えば物理量に予め対応付けられたパラメータ値を取得することによって、モータ１５０の制御用のパラメータ値を決定する。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、モータ１５０のロータ７２が停止している状態における、各励磁相を励磁した際の物理量の測定結果に基づいて、ロータ７２の停止位置の推定とロータ７２の温度の推定とを行う。以下では、第１実施形態と共通する部分については説明を省略する。

＜ロータの停止位置の推定＞
モータ制御部４１は、モータ１５０の複数の励磁相（Ｕ－Ｖ相、Ｕ－Ｗ相、Ｖ－Ｕ相、Ｖ－Ｗ相、Ｗ－Ｕ相、及びＷ－Ｖ相）のそれぞれを順に励磁し、各励磁相を励磁した際の物理量を測定する。測定される物理量は、複数の励磁相を構成する複数のコイル７３～７５の少なくとも１つのコイルのインダクタンスに応じて変化する物理量である。本実施形態では、第１実施形態と同様、当該物理量として励磁電流のピーク値を測定する例について説明する。制御部４０は、モータ制御部４１による測定で得られた、それぞれの励磁相に対応する複数の測定値に基づいて、（例えば、測定値間の大小関係を判定することによって）ロータ７２の停止位置を推定（検出）する。

図９（Ａ）は、複数の励磁相を順に励磁した場合の、処理部５１によって測定でされた励磁電流Ｉｒの時間変化の例を示す。励磁電流Ｉｒは、上述のように、抵抗６３及びＡＤコンバータ５３を用いて検出される。図９（Ａ）に示すように、ＰＷＭポート５８からインバータ６０へ出力されるＰＷＭ信号のデューティ比が一定であっても、電流Ｉｒは直線状ではなく曲線状に変化する。これは、励磁電流Ｉｒの大きさに応じて、励磁対象の励磁相の合成インダクタンスが変化するためである。処理部５１は、各励磁相を励磁した際に測定された励磁電流Ｉｒのピーク値を検出する。

図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示す励磁電流Ｉｒのピーク値から求められた各励磁相の合成インダクタンスの例を示す。同図に示すように、同じパターンのＰＷＭ信号を用いて各励磁相を励磁した場合に得られる、励磁電流Ｉｒのピーク値が大きいほど、合成インダクタンスの低下量が大きくなる。また、上述のように、外部磁界の影響が大きくなるほど、当該外部磁界の影響による各励磁相の合成インダクタンスの低下量は大きくなる。

図９（Ａ）では、６つの励磁相のうちでＵ－Ｖ相に対応する励磁電流Ｉｒのピーク値が最大となっている。これに対応して、図９（Ｂ）では、Ｕ－Ｖ相の合成インダクタンスが最小となっている。これは、６つの励磁相のうちでＵ－Ｖ相に対して外部磁界の影響が最も大きくなる位置にロータ７２が位置していることを示している。即ち、Ｕ－Ｖ相を励磁した場合にロータ７２が停止する位置（図４（Ａ）に示す位置）に、ロータ７２が位置している。

したがって、複数の励磁相に対応する、励磁電流Ｉｒのピーク値の測定値を比較して、最大のピーク値を示す測定値を判定することで、ロータ７２の位置（停止位置）を推定できる。即ち、複数の励磁相に対応する、コイルのインダクタンスに応じて変化する物理量の測定値を比較して、対応する励磁相を構成するコイルのインダクタンスが最小であることを示す測定値を判定する。更に、当該測定値に対応する励磁相を励磁した場合にロータ７２が停止する位置を、停止位置と判定することで、ロータ７２の停止位置を推定できる。

第１実施形態で説明したように、ロータ７２の磁石の温度の変化に応じて、外部磁界の影響によるコイル７３～７５のインダクタンスの変化量（低下量）が変化する。図９（Ａ）では、実線は、各励磁相に対応する、ロータ７２の磁石の温度が低い場合の励磁電流Ｉｒのピーク値の測定結果を示す。また、破線は、各励磁相に対応する、ロータ７２の磁石の温度が高い場合の励磁電流Ｉｒのピーク値の測定結果を示す。

図９（Ａ）では、ロータ７２の磁石の温度が高い場合の、Ｕ－Ｖ相に対応する励磁電流Ｉｒのピーク値ＩｒｐＡＨは、ロータ７２の磁石の温度が低い場合のピーク値ＩｒｐＡＬよりも低くなっている。これは、ロータ７２の磁石の温度が高くなると磁石が減磁し、外部磁界の影響によるＵ－Ｖ相の合成インダクタンスの低下量が小さくなる結果、励磁電流Ｉｒのピーク値が低くなることを示している。一方、Ｕ－Ｖ相以外の５つの励磁相については、ロータ７２の温度が変化しても、励磁相の合成インダクタンス（又は励磁電流Ｉｒのピーク値）変化はほとんど生じていない（図９（Ａ）では、実線と破線とがほぼ重なっている）。これは、ロータ７２による外部磁界の影響が元々少ないためである。

図９（Ａ）では、ロータ７２の磁石の温度が高い状態においても、Ｕ－Ｖ相に対応する励磁電流Ｉｒのピーク値ＩｒｐＡＨは、Ｕ－Ｖ相以外の５つの励磁相に対応するピーク値よりも大きくなっている。したがって、ロータ７２の磁石の温度が高い状態においても、各励磁相に対応する励磁電流Ｉｒのピーク値の測定結果に基づいて、ロータ７２の位置（停止位置）を推定できる。

上述のように、ロータ７２の位置（回転位相）が変化すると、各励磁相の合成インダクタンスは変化する。このため、制御部４０の不揮発メモリに、ロータ７２の温度及び位置と、複数の励磁相に対応する励磁電流Ｉｒのピーク値（又は合成インダクタンス値）との対応関係を示す情報を格納しておいてもよい。このように格納された情報に基づいて、ロータ７２の位置及び温度の推定を同時に行うことも可能である。

図９（Ｃ）は、ロータ７２の位置が、図９（Ａ）に対応する位置（Ｕ－Ｖ相に対応する位置）から電気角で３０度回転した位置に変化した場合の、励磁電流Ｉｒの測定値の時間変化の例を示す。なお、図９（Ａ）と同様、実線は、各励磁相に対応する、ロータ７２の磁石の温度が低い場合の励磁電流Ｉｒのピーク値の測定結果を示す。この場合、図９（Ｃ）に示すように、６つの励磁相のうち、Ｕ－Ｖ相及びＵ－Ｗ相に対応する励磁電流Ｉｒのピーク値ＩｒｐＣＬ又はＩｐｒＣＨが最大となっている。図９（Ｄ）は、図９（Ｃ）に示す励磁電流Ｉｒのピーク値から求められた各励磁相の合成インダクタンスの例を示す。

図９（Ｃ）及び（Ｄ）では、ロータ７２の磁石の温度が高い場合の、Ｕ－Ｖ相及びＵ－Ｗ相に対応する励磁電流Ｉｒのピーク値ＩｒｐＣＨは、ロータ７２の磁石の温度が低い場合のピーク値ＩｒｐＣＬよりも低くなっている。また、ロータ７２の磁石の温度が低い場合のピーク値ＩｒｐＣＬと、温度が高い場合のピーク値ＩｒｐＣＨとのいずれも、他の４つの励磁相に対応する励磁電流Ｉｒのピーク値よりも高い。これは、上述のように、ロータ７２の停止位置に対応するＵ－Ｖ相及びＵ－Ｗ相のそれぞれの合成インダクタンスについては、ロータ７２による外部磁界の影響が大きいためである。

以上のように、図９（Ａ）～（Ｄ）に示すような、ロータ７２の温度及び位置と、複数の励磁相に対応する励磁電流Ｉｒのピーク値（又は合成インダクタンス値）との対応関係を示す情報に基づいて、ロータ７２の位置及び温度を推定できる。

＜処理手順＞
図１０は、本実施形態に係る制御部４０による処理手順を示すフローチャートである。本手順は、図６と同様、制御部４０が、ロータ７２の温度を推定し、当該推定温度に基づいて、モータ１５０の制御用のパラメータ値として、モータ１５０の目標速度を決定する例を示している。本例では、ロータ７２が停止している状態において、ロータ７２の停止位置を推定し、推定した停止位置に基づいてロータ７２の温度を推定する。即ち、第１実施形態のように、ロータ７２が所定位置に停止させる制御は行わない。

Ｓ２０１で、制御部４０は、モータ制御部４１を制御して、ロータ７２が停止している状態において、複数の励磁相のそれぞれを順に励磁して、励磁電流Ｉｒのピーク値を測定する。ここで、モータ制御部４１は、各励磁相を構成するコイルに流れる励磁電流Ｉｒのピーク値の測定用のパターンのＰＷＭ信号をＰＷＭポート５８から出力してインバータ６０を駆動する。

次にＳ２０２で、制御部４０は、Ｓ２０１における測定で得られた、複数の励磁相にそれぞれ対応する複数の測定値に基づいて、ロータ７２の停止位置を推定する。更にＳ２０３で、制御部４０は、当該複数の測定値に基づいて、ロータ７２の温度を推定する。ロータ７２の温度の推定が完了すると、制御部４０は、Ｓ１０４へ処理を進める。制御部４０は、第１実施形態と同様に、ロータ７２の推定温度に基づいて、モータ１５０の目標速度を決定する処理を行う。

以上説明したように、本実施形態によれば、モータ１５０の停止状態においてロータ７２の位置及び温度を推定して、より適切にモータ１５０の制御を行うことが可能になる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、モータ制御部４１においてセンサレスベクトル制御により励磁電流を制御する電流制御を行う場合に、ロータ７２の推定温度に基づいて、当該電流制御に用いられるパラメータ値を決定（変更）する。以下では、第１実施形態と共通する部分については説明を省略する。

図１１は、モータ制御部４１において実行されるセンサレスベクトル制御の機能構成例を示す図である。なお、一般的なセンサレスベクトル制御の機能構成については、例えば特許文献３に記載されている。モータ制御部４１は、速度制御部３１０、電流制御部３２０、ＰＷＭ変換部３３０、モータ駆動部３４０、位置／速度推定部３５０、及び座標変換部３６０を含む。モータ駆動部３４０は、図３に示すインバータ６０を含む。

モータ制御部４１には、指令速度である目標速度ω＿ｒｅｆが制御部４０から入力される。モータ制御部４１において、目標速度ω＿ｒｅｆと、位置／速度推定部３５０から出力される、後述する推定速度ω＿ｅｓｔとの差が、速度制御部３１０に入力される。速度制御部３１０は、目標速度ω＿ｒｅｆと推定速度ω＿ｅｓｔとの差を０に近づけるＰＩＤ制御の演算を行い、ｄｑ座標系の指令電流ベクトルＩｄｑ＿ｒｅｆを算出する。ｄｑ座標系は、ロータ７２の位置（回転位相）を基準とした回転座標系に相当する。ここで、Ｉｄｑ＿ｒｅｆ＝［Ｉｄ＿ｒｅｆ，Ｉｑ＿ｒｅｆ］^Tであり、Ｉｄ＿ｒｅｆはｄ軸成分（励磁電流成分）、Ｉｑ＿ｒｅｆはｑ軸成分（トルク電流成分）である。

速度制御部３１０から出力される指令電流ベクトルＩｄｑ＿ｒｅｆと、座標変換部３６０から出力される応答電流ベクトルＩｄｑ＿ｒｅｓとの差が電流制御部３２０に入力される。電流制御部３２０は、指令電流ベクトルＩｄｑ＿ｒｅｆと応答電流ベクトルＩｄｑ＿ｒｅｓとの差を０に近づけるＰＩ制御の演算を行い、ｄｑ座標系の指令電圧ベクトルＶｄｑ＿ｒｅｆを算出する。ここで、Ｖｄｑ＿ｒｅｆ＝［Ｖｄ＿ｒｅｆ，Ｖｑ＿ｒｅｆ］^Tである。

ＰＷＭ変換部３３０は、ｄｑ座標系で定義されている指令電圧ベクトルＶｄｑ＿ｒｅｆに対して、逆パーク変換及び２相３相変換を行うことで、インバータ６０の制御用の３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）のデューティ比を示すデューティ比情報Ｄｕｖｗを出力する。モータ駆動部３４０は、インバータ６０と、３相モータであるモータ１５０の励磁電流を検出する機能とを有する。モータ駆動部３４０は、デューティ比情報Ｄｕｖｗに基づいてインバータ６０をＰＷＭ駆動することで、モータ１５０に励磁電流を供給する。

モータ１５０のコイル７３～７５に流れる励磁電流は、３相電流Ｉｕｖｗ＝［Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ］^Tと表される。３相電流Ｉｕｖｗは、インバータ６０に接続された抵抗６３及びＡＤコンバータ５３を用いて検出される。座標変換部３６０は、検出された３相電流Ｉｕｖｗに対して、３相２相変換及びパーク変換を行うことで、応答電流ベクトルＩｄｑ＿ｒｅｓを算出する。ここで、Ｉｄｑ＿ｒｅｓ＝［Ｉｄ＿ｒｅｓ，Ｉｑ＿ｒｅｓ］^Tである。

位置／速度推定部３５０は、以下の式（１）として示す誘起電圧の算出式に基づいて、例えば、コイル７３～７５のｄ軸誘起電圧を０にするように制御することで、応答電流ベクトルＩｄｑ＿ｒｅｓから推定速度ω＿ｅｓｔを算出する。
Ｅｄ＝Ｖｄ＿ｒｅｆ－Ｒ×Ｉｄ＿ｒｅｓ＋ω＿ｅｓｔ×Ｌｑ×Ｉｑ＿ｒｅｓ （１）
ここで、Ｅｄは、コイル７３～７５のｄ軸誘起電圧、Ｖｄ＿ｒｅｆは、指令電圧ベクトルのｄ軸成分、Ｒは、コイル抵抗、Ｉｄ＿ｒｅｓは、応答電流ベクトルのｄ軸成分である。また、ω＿ｅｓｔは、ロータ７２の回転速度についての推定速度、Ｌｑは、ｑ軸インダクタンス、Ｉｑ＿ｒｅｓは、応答電流ベクトルのｑ軸成分である。

位置／速度推定部３５０は更に、上述のように算出した推定速度ω＿ｅｓｔを積分することで、ロータ７２の推定位置（推定回転位相）である推定角度θ＿ｅｓｔを求める。推定速度ω＿ｅｓｔは、位置／速度推定部３５０から速度制御部３１０へ送られる。推定角度θ＿ｅｓｔは、位置／速度推定部３５０からＰＷＭ変換部３３０及び座標変換部３６０へ送られ、座標変換に用いられる。

式（１）におけるコイル抵抗Ｒ及びｑ軸インダクタンスＬｑは、モータ１５０のコイル７３～７５の抵抗値及びインダクタンス値から求められ、コイル７３～７５の温度に依存して変化する。一般に、コイル７３～７５の温度が上昇すると、当該コイルの抵抗値及びインダクタンス値は大きくなる。

ロータ７２の温度とコイル７３～７５の温度とがほぼ同等であることが予め把握されている場合、第１及び第２実施形態で説明した方法によりロータ７２の温度を推定することで、ロータ７２の当該推定温度からコイル７３～７５の温度を推定可能である。本実施形態では、このように推定したコイル７３～７５の温度に基づいて、式（１）におけるコイル抵抗Ｒ及びｑ軸インダクタンスＬｑの値を決定（変更）する。

制御部４０は、ロータ７２（コイル７３～７５）の推定温度に基づいて、その温度変化に応じて、モータ１５０の制御用のコイル抵抗Ｒ及びｑ軸インダクタンスＬｑを示すパラメータ値を決定（変更）する。本実施形態では、位置／速度推定部３５０は、コイル抵抗Ｒ及びｑ軸インダクタンスＬｑを示す、決定されたパラメータ値を、ロータ７２の回転速度（推定速度ω＿ｅｓｔ）の推定に使用している。モータ制御部４１では、このような推定の結果を用いてモータ１５０の制御（センサレスベクトル制御）を行っている。これにより、モータ１５０についての上述のセンサレスベクトル制御における推定速度ω＿ｅｓｔの精度及び上記推定の収束安定性を向上させることが可能になる。なお、位置／速度推定部３５０は、当該決定されたパラメータ値を、ロータ７２の回転位相（推定角度θ＿ｅｓｔ）の推定に使用してもよい。また、位置／速度推定部３５０は、当該決定されたパラメータ値を、複数のコイル７３～７５に誘起される誘起電圧Ｅｄの推定に使用してもよい。

本実施形態では、上述のように、ロータ７２の温度とコイル７３～７５の温度とがほぼ同等である場合を想定している。しかし、ロータ７２の温度とコイル７３～７５の温度とが異なる場合であっても、一方の温度と他方の温度との間の関係を予め把握しておくことにより、ロータ７２の温度に基づいて、コイル７３～７５の温度を推定できる。

また、ロータ７２の推定温度に基づいて決定（変更）される、上述のモータ制御用のパラメータ値は、位置／速度推定部３５０によって用いられるパラメータ値（コイル抵抗Ｒ及びｑ軸インダクタンスＬｑ）に限定されない。例えば、電流制御部３２０によるＰＩ制御におけるゲインは、コイル７３～７５の抵抗値及びインダクタンス値の一時遅れ系のモデルについての逆モデルを用いて、次式により設計される。
Ｋｃｐ＝ωｃ×Ｌ
Ｋｃｉ＝ωｃ×Ｒ
ここで、Ｋｃｐは、電流制御用の比例ゲイン、Ｋｃｉは、電流制御用の積分ゲインである。また、Ｒは、コイル抵抗、Ｌは、コイルインダクタンス、ωｃは、設定応答周波数である。

そこで、ロータ７２の推定温度に基づいて、上式における電流制御ゲイン（比例ゲインＫｃｐ及び積分ゲインＫｃｉ）を決定（変更）してもよい。また、ロータ７２の推定温度に基づいて決定される制御パラメータ値は、例えば、磁石及びコイルの温度の影響を受ける誘起電圧又はトルク定数等のパラメータ値であってよい。

また、一般に、モータのコイルの温度上昇に伴ってそのインダクタンス値が大きくなるが、モータのコイルによっては、温度が上昇すると磁気飽和によりインダクタンス値が小さくなる場合もある。この場合、コイルの温度に応じて、そのインダクタンスを示すパラメータ値を設定すればよく、温度の上昇に伴ってインダクタンス値が増加しても減少しても、本実施形態における制御パラメータ値の決定（変更）手法は適用可能である。

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。

１０：画像形成装置、４０：制御部、４１：モータ制御部、５２：通信ポート、５８：ＰＷＭポート、６０：インバータ、７３～７５：コイル、１５０：モータ

Claims (21)

1. モータ制御装置であって、
   モータの複数の励磁相のうちで励磁対象の励磁相を励磁する励磁手段と、
   前記モータのロータが停止している状態において、前記複数の励磁相のうちの前記ロータの停止位置に対応する励磁相を前記励磁手段により励磁し、前記複数の励磁相を構成する複数のコイルの少なくとも１つのコイルのインダクタンスに応じて変化する物理量を測定する測定手段と、
   前記測定手段によって測定された前記物理量の測定値から前記ロータの温度を推定する推定手段と、
   前記推定手段によって得られた推定温度に基づいて、前記モータの制御用のパラメータ値を決定する決定手段と、
   を備えることを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記測定手段は、前記励磁手段により励磁した励磁相を構成するコイルに流れる励磁電流のピーク値を、前記物理量として測定する
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記励磁電流のピーク値と前記ロータの温度との対応関係を示す情報が格納された記憶手段を更に備え、
   前記推定手段は、前記記憶手段に格納された情報に基づいて、前記ピーク値に対応する温度を前記推定温度として取得する
   ことを特徴とする請求項２に記載のモータ制御装置。
4. 前記測定手段は、前記励磁手段により励磁した励磁相を構成するコイルに流れる励磁電流の立ち上がり時間又は立ち下がり時間を、前記物理量として測定する
   ことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。
5. 前記励磁手段は、前記励磁対象の励磁相を構成するコイルに電流を供給し、
   前記測定手段は、前記モータのロータが停止している状態において、第１期間に、前記励磁対象の励磁相を構成するコイルに流れる励磁電流が増加し、前記第１期間に続く第２期間に、当該コイルに流れる励磁電流が減少するように、前記励磁手段を駆動して、当該コイルに流れる励磁電流を測定する
   ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
6. 前記励磁手段によって励磁される、前記ロータの停止位置に対応する励磁相は、前記複数の励磁相のうち、当該停止位置に対応して、外部磁界の影響による励磁相のインダクタンスの低下量が他のいずれの励磁相よりも大きい励磁相である
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
7. 前記測定手段は、前記物理量の測定の開始前に、所定の励磁相に対応する位置に前記ロータが停止するように前記励磁手段を駆動し、前記ロータの停止後に、前記物理量の測定を開始する
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
8. 前記測定手段は、前記モータのロータが停止している状態において、前記複数の励磁相のそれぞれを順に励磁し、各励磁相を励磁した際の前記物理量を測定し、
   前記推定手段は、前記測定手段による測定で得られた、前記複数の励磁相にそれぞれ対応する複数の測定値に基づいて、前記ロータの停止位置を推定し、かつ、前記ロータの温度を推定する
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
9. 前記推定手段は、前記複数の励磁相にそれぞれ対応する複数の測定値のうち、対応する励磁相を構成するコイルのインダクタンスが最小であることを示す測定値を判定し、当該測定値に対応する励磁相を励磁した場合に前記ロータが停止する位置を、前記停止位置と判定する
   ことを特徴とする請求項８に記載のモータ制御装置。
10. 前記決定手段は、前記推定温度に基づいて、前記ロータの回転速度の目標値である目標速度を決定する
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
11. 前記決定手段は、前記推定温度が閾値以下である場合には、前記目標速度を第１速度に決定し、前記推定温度が前記閾値以下でない場合には、前記目標速度を前記第１速度より低い第２速度に決定する
    ことを特徴とする請求項１０に記載のモータ制御装置。
12. 前記決定手段は、前記推定温度に基づいて、前記ロータの加速度を決定する
    ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
13. 前記決定手段は、前記推定温度が閾値以下である場合には、前記加速度を第１加速度に決定し、前記推定温度が前記閾値以下でない場合には、前記加速度を前記第１加速度より低い第２加速度に決定する
    ことを特徴とする請求項１２に記載のモータ制御装置。
14. 前記決定手段は、前記推定温度に基づいて、前記モータの制御用のコイル抵抗及びインダクタンス値を示すパラメータ値を決定する
    ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
15. 前記決定手段によって決定されたパラメータ値を用いて前記モータを制御する制御手段を更に備え、
    前記制御手段は、前記決定手段によって決定された、コイル抵抗及びインダクタンス値を示す前記パラメータ値を、前記ロータの回転速度又は回転位相の推定に使用し、推定した回転速度又は回転位相を用いて前記モータを制御する
    ことを特徴とする請求項１４に記載のモータ制御装置。
16. 前記決定手段によって決定されたパラメータ値を用いて前記モータを制御する制御手段を更に備え、
    前記制御手段は、前記決定手段によって決定された、コイル抵抗及びインダクタンス値を示す前記パラメータ値を、前記複数のコイルに誘起される誘起電圧の推定に使用し、推定した誘起電圧を用いて前記モータを制御する
    ことを特徴とする請求項１４に記載のモータ制御装置。
17. 前記決定手段によって決定されたパラメータ値を用いて前記モータを制御する制御手段を更に備え、
    前記制御手段は、前記ロータの回転位相を基準とした回転座標系における電流成分に基づいて前記複数のコイルに流れる励磁電流を制御する電流制御を、前記パラメータ値を用いて行うことによって、前記励磁手段の駆動を制御し、
    前記決定手段は、前記推定温度に基づいて、前記電流制御に用いられるパラメータ値を決定する
    ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載のモータ制御装置。
18. 前記決定手段は、前記電流制御に用いられる電流制御ゲインを決定する
    ことを特徴とする請求項１７に記載のモータ制御装置。
19. モータ制御装置であって、
    モータの複数の励磁相のうちで励磁対象の励磁相を励磁する励磁手段と、
    前記モータのロータが停止している状態において、前記複数の励磁相のうちの前記ロータの停止位置に対応する励磁相を前記励磁手段により励磁し、前記複数の励磁相を構成する複数のコイルの少なくとも１つのコイルのインダクタンスに応じて変化する物理量を測定する測定手段と、
    前記測定手段によって測定された前記物理量に基づいて、前記モータの制御用のパラメータ値を決定する決定手段と、
    を備えることを特徴とするモータ制御装置。
20. 画像形成装置であって、
    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、
    前記モータを制御する、請求項１から１９のいずれか１項に記載のモータ制御装置と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
21. 前記モータを冷却するためのファンと、
    前記推定温度に基づいて前記ファンの回転数を制御する手段と、
    を更に備えることを特徴とする請求項２０に記載の画像形成装置。

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