特許 7397638 モータ制御装置及び画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-05

(45)【発行日】2023-12-13

(54)【発明の名称】モータ制御装置及び画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   H02P 29/62 20160101AFI20231206BHJP

【ＦＩ】

H02P29/62

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2019215598

(22)【出願日】2019-11-28

(65)【公開番号】P2021087313

(43)【公開日】2021-06-03

【審査請求日】2022-11-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 雅俊

【審査官】宮崎 賢司

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－０２７８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１７１５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３３５６８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－２０９２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０４６３６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２９／６２

Ｇ０３Ｇ ２１／００

Ｈ０２Ｐ ２９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータのコイルに流れるコイル電流を制限するための制限値と、前記コイル電流の所定期間に渡る平均値との比較に用いる第１閾値と、を設定する設定手段と、
前記コイル電流の電流値を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記コイル電流が前記設定手段により設定された前記制限値を超えない範囲において前記コイル電流を前記モータに供給する電流供給手段と、
前記検出手段により検出された前記電流値の前記所定期間に渡る前記平均値を前記第１閾値と比較する比較手段と、
を備え、
前記設定手段は、前記平均値が前記第１閾値を超える毎に、前記制限値が前記モータのロータの回転を維持させるのに必要な前記コイル電流の電流値より小さくなるか否かに拘わらず前記制限値を減少させることを特徴とするモータ制御装置。

【請求項2】

前記設定手段が設定する前記制限値の初期値は、前記モータの負荷変動に対して前記ロータを所定の目標速度で回転させるために必要な前記コイル電流の電流値より大きいことを特徴とする請求項１に記載のモータ制御装置。

【請求項3】

モータのロータの回転速度を制限するための制限値と、前記モータのコイルに流れるコイル電流の所定期間に渡る平均値との比較に用いる第１閾値と、を設定する設定手段と、
前記コイル電流の電流値を検出する検出手段と、
速度初期値と前記制限値との内の小さい方を前記ロータの回転速度の目標値に決定する決定手段と、
前記目標値で前記ロータを回転させるための前記コイル電流を前記モータに供給する電流供給手段と、
前記検出手段により検出された前記電流値の前記所定期間に渡る前記平均値を前記第１閾値と比較する比較手段と、
を備え、
前記設定手段は、前記平均値が前記第１閾値を超える毎に、前記制限値で前記ロータを回転させるための前記コイル電流の電流値が前記ロータの回転を維持させるのに必要な前記コイル電流の電流値より小さくなるか否かに拘わらず前記制限値を減少させることを特徴とするモータ制御装置。

【請求項4】

前記速度初期値は、前記制限値の初期値より小さいことを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。

【請求項5】

前記電流供給手段は、所定の最大値を超えない範囲において前記コイル電流を前記モータに供給し、
前記所定の最大値は、前記モータの負荷変動に対して前記ロータを前記速度初期値で回転させるために必要な前記コイル電流の電流値より大き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。

【請求項6】

前記設定手段は、前記平均値が前記第１閾値を超える毎に、前記制限値を第１所定値だけ減少させ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。

【請求項7】

前記設定手段は、前記平均値が前記第１閾値を超える毎に、前記平均値と前記第１閾値との差分に基づき求めた減少値だけ前記制限値を減少させ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。

【請求項8】

前記設定手段は、前記平均値と前記第１閾値との差分が大きい程、前記減少値を大きくすることを特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。

【請求項9】

前記設定手段は、前記平均値が第２閾値を下回る毎に、前記制限値を増加させ、
前記第２閾値は前記第１閾値より小さいことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のモータ制御装置。

【請求項10】

前記設定手段は、前記平均値が前記第２閾値を下回る毎に、前記制限値を第２所定値だけ増加させることを特徴とする請求項９に記載のモータ制御装置。

【請求項11】

前記設定手段は、前記平均値が前記第２閾値を下回る毎に、前記平均値と前記第２閾値との差分に基づき求めた増加値だけ前記制限値を増加させることを特徴とする請求項９に記載のモータ制御装置。

【請求項12】

前記設定手段は、前記平均値と前記第２閾値との差分が大きい程、前記増加値を大きくすることを特徴とする請求項１１に記載のモータ制御装置。

【請求項13】

前記第１閾値は、前記モータの定格温度及び前記モータの負荷の大きさに基づき求められることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載のモータ制御装置。

【請求項14】

シートに画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段の回転部材を回転駆動するためのモータと、
前記モータのコイルに流れるコイル電流を制限するための制限値と、前記コイル電流の所定期間に渡る平均値との比較に用いる第１閾値と、を設定する設定手段と、
前記コイル電流の電流値を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記コイル電流が前記設定手段により設定された前記制限値を超えない範囲において前記コイル電流を前記モータに供給する電流供給手段と、
前記検出手段により検出された前記電流値の前記所定期間に渡る前記平均値を前記第１閾値と比較する比較手段と、
を備え、
前記設定手段は、前記平均値が前記第１閾値を超える毎に、前記制限値が前記モータのロータの回転を維持させるのに必要な前記コイル電流の電流値より小さくなるか否かに拘わらず前記制限値を減少させることを特徴とする画像形成装置。

【請求項15】

シートに画像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段の回転部材を回転駆動するためのモータと、
前記モータのロータの回転速度を制限するための制限値と、前記モータのコイルに流れるコイル電流の所定期間に渡る平均値との比較に用いる第１閾値と、を設定する設定手段と、
前記コイル電流の電流値を検出する検出手段と、
速度初期値と前記制限値との内の小さい方を前記ロータの回転速度の目標値に決定する決定手段と、
前記目標値で前記ロータを回転させるための前記コイル電流を前記モータに供給する電流供給手段と、
前記検出手段により検出された前記電流値の前記所定期間に渡る前記平均値を前記第１閾値と比較する比較手段と、
を備え、
前記設定手段は、前記平均値が前記第１閾値を超える毎に、前記制限値で前記ロータを回転させるための前記コイル電流の電流値が前記ロータの回転を維持させるのに必要な前記コイル電流の電流値より小さくなるか否かに拘わらず前記制限値を減少させることを特徴とする画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータの制御技術に関する。

【背景技術】

【0002】

画像形成装置の回転部材の駆動源としてブラシレスモータが使用されている。特許文献１は、モータの動作電流を制限値に基づき制限する構成を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００１－２０９２７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年の画像形成装置の小型化に応じて、画像形成装置の回転部材の駆動源であるブラシレスモータ（以下、単に、モータとも呼ぶ。）にも小型化が要求されている。ここで、モータの負荷が想定外に大きくなると、モータのコイルに流れる電流（以下、コイル電流）の増加によりコイル温度が上昇する。そして、コイル温度がコイルの絶縁温度を超えるとモータ故障が生じ得る。例えば、モータの小型化のため、必要な出力に対してマージンの少ないモータを使用すると、負荷が想定外に大きくなったときにコイル温度がコイルの絶縁温度を超え易くなり、モータ故障が生じ易くなる。しかしながら、モータ故障を防ぐためにコイル電流を制限し過ぎると、正常時の負荷変動に対応できなくなり得る。

【0005】

本発明は、正常時の負荷変動に対応しつつ、負荷異常時のコイル温度の上昇を抑制できるモータ制御技術を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様によると、モータ制御装置は、モータのコイルに流れるコイル電流を制限するための制限値と、前記コイル電流の所定期間に渡る平均値との比較に用いる第１閾値と、を設定する設定手段と、前記コイル電流の電流値を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記コイル電流が前記設定手段により設定された前記制限値を超えない範囲において前記コイル電流を前記モータに供給する電流供給手段と、前記検出手段により検出された前記電流値の前記所定期間に渡る前記平均値を前記第１閾値と比較する比較手段と、を備え、前記設定手段は、前記平均値が前記第１閾値を超える毎に、前記制限値が前記モータのロータの回転を維持させるのに必要な前記コイル電流の電流値より小さくなるか否かに拘わらず前記制限値を減少させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によると、正常時の負荷変動に対応しつつ、負荷異常時のコイル温度の上昇を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態による画像形成装置の構成図。

【図2】一実施形態によるモータ制御部の構成図。

【図3】一実施形態によるモータの構成図。

【図4】負荷トルクとコイル電流の関係と、負荷トルクとコイル温度及びスイッチング素子温度との関係と、を示す図。

【図5】正常負荷時の負荷変動によるコイル電流の変動を示す図。

【図6】一実施形態によるモータ制御の説明図。

【図7】一実施形態によるモータ制御のフローチャート。

【図8】一実施形態によるモータ制御の説明図。

【図9】一実施形態によるモータ制御のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、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。

【0010】

＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態による画像形成装置の構成図である。画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、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形成に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。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の表面を一様な電位に帯電させる。露光部１１は、対応する感光体１３の表面を光で露光して感光体１３に静電潜像を形成する。現像部１２の現像ローラ１６は、対応する感光体１３の静電潜像をトナーで現像してトナー像として可視化する。一次転写ローラ１８は、一次転写バイアスにより、対応する感光体１３に形成されたトナー像を中間転写ベルト１９に転写する。クリーナ１４は、中間転写ベルト１９に転写されず、対応する感光体１３に残留したトナーを除去する。なお、各感光体１３に形成されたトナー像を中間転写ベルト１９に重ねて転写することでフルカラーの画像が中間転写ベルト１９に形成される。

【0011】

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に転写されたトナー像は、二次転写ローラ２９の対向位置へと搬送される。一方、カセット２２に格納されたシート２１は、搬送路に沿って設けられた各ローラの回転によりカセット２２から搬送路に給送され、二次転写ローラ２９の対向位置へと搬送される。二次転写ローラ２９は、二次転写バイアス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へと搬送される。定着部３０は、シート２１を加熱・加圧してトナー像をシート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。画像形成装置の全体を制御する制御部３１は、ＣＰＵ３２を備えている。

【0012】

本実施形態において、感光体１３Ｙ、１３Ｍ及び１３Ｃは、１つのモータにより回転駆動される。また、感光体１３Ｋ及び中間転写ベルト１９は、１つのモータにより回転駆動される。さらに、現像ローラ１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ及び１６Ｋは、１つのモータにより回転駆動される。なお、これらモータの制御構成は同様であり図２を用いて以下に説明する。

【0013】

図２は、モータ１０１の制御構成図である。モータ制御部１２０は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと表記）１２１を有する。マイコン１２１の通信ポート１２２は、制御部３１とシリアル通信を行う。制御部３１は、シリアル通信を介してモータ制御部１２０を制御することで、モータ１０１の回転を制御する。基準クロック生成部１２５は、水晶発振子１２６の出力に基づき基準クロックを生成する。カウンタ１２３は、この基準クロックに基づきパルスの周期の計測等を行う。不揮発メモリ１２４は、モータの制御に使用する各種データやマイコン１２１が実行するプログラム等を格納する。マイコン１２１は、パルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）をＰＷＭポート１２７から出力する。本実施形態において、マイコン１２１は、モータ１０１の３つの相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）それぞれについて、ハイ側のＰＷＭ信号（Ｕ－Ｈ、Ｖ－Ｈ、Ｗ－Ｈ）と、ロー側のＰＷＭ信号（Ｕ－Ｌ、Ｖ－Ｌ、Ｗ－Ｌ）の計６つのＰＷＭ信号を出力する。このため、ＰＷＭポート１２７は、６つの端子Ｕ－Ｈ、Ｖ－Ｈ、Ｗ－Ｈ、Ｕ－Ｌ、Ｖ－Ｌ、Ｗ－Ｌを有する。

【0014】

ＰＷＭポート１２７の各端子は、ゲートドライバ１３２に接続され、ゲートドライバ１３２は、ＰＷＭ信号に基づき、３相のインバータ１３１の各スイッチング素子のオン・オフ制御を行う。なお、インバータ１３１は、各相についてハイ側３個、ロー側３個の計６つのスイッチング素子を有し、ゲートドライバ１３２は、各スイッチング素子を対応するＰＷＭ信号に基づき制御する。スイッチング素子としては、例えばトランジスタやＦＥＴを使用することができる。本実施形態においては、ＰＷＭ信号がハイであると、対応するスイッチング素子がオンとなり、ローであると、対応するスイッチング素子がオフになるものとする。インバータ１３１の出力１３３は、モータ１０１のコイル１３５（Ｕ相）、１３６（Ｖ相）及び１３７（Ｗ相）に接続されている。インバータ１３１の各スイッチング素子をオン・オフ制御することで、各コイル１３５、１３６、１３７の励磁電流（コイル電流）を制御することができる。この様に、マイコン１２１、ゲートドライバ１３２及びインバータ１３１は、複数のコイル１３５、１３６及び１３７にコイル電流を供給し、かつ、コイル電流の電流値を制御する電流供給部として機能する。

【0015】

電流センサ１３０は、各コイル１３５、１３６、１３７に流れたコイル電流の電流値に応じた検出電圧を出力する。増幅部１３４は、各相の検出電圧を増幅し、かつ、オフセット電圧の印加を行ってアナログ・デジタルコンバータ（ＡＤコンバータ）１２９に出力する。ＡＤコンバータ１２９は、増幅後の検出電圧をデジタル値に変換する。電流値算出部１２８は、ＡＤコンバータ１２９の出力値（デジタル値）に基づき各相のコイル電流を判定する。例えば、電流センサ１３０が、１Ａ当たり、０．０１Ｖの電圧を出力し、増幅部１３４での増幅率（ゲイン）を１０倍とし、増幅部１３４が印加するオフセット電圧を１．６Ｖとする。モータ１０１に流れるコイル電流の範囲が－１０Ａ～＋１０Ａであるとすると、増幅部１３４が出力する電圧範囲は、０．６Ｖ～２．６Ｖになる。例えば、ＡＤコンバータ１２９が、０～３Ｖの電圧を、０～４０９５のデジタル値に変換して出力するのであれば、－１０Ａ～＋１０Ａのコイル電流は、凡そ、８１９～３５４９のデジタル値に変換される。なお、インバータ１３１からモータ１０１への方向にコイル電流が流れているときを正の電流値とし、その逆を負の電流値とする。

【0016】

電流値算出部１２８は、デジタル値からオフセット電圧に対応するオフセット値を減じ、所定の変換係数を乗ずることでコイル電流の電流値を求める。本例では、オフセット電圧（１．６Ｖ）に対応するオフセット値は、約２１８４（１．６×４０９５／３）である。また、変換係数は、約０．０００７３３（３／４０９５）である。この様に、電流センサ１３０と、増幅部１３４と、ＡＤコンバータ１２９と、電流値算出部１２８は、コイル電流の電流値を検出する電流検出部を構成する。

【0017】

図３は、モータ１０１の構成図である。モータ１０１は、６スロットのステータ１４０と、４極のロータ１４１からなり、ステータ１４０はＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各コイル１３５、１３６、１３７を備える。ロータ１４１は、永久磁石により構成され、２組のＮ極／Ｓ極を備える。

【0018】

図４（Ａ）は、モータ１０１の回転軸にかかる負荷トルクと、ロータ１４１を所定の目標速度で回転させるためのコイル電流との関係を示している。図４（Ａ）に示す様に、コイル電流と負荷トルクは比例関係にあり以下の式（１）で示される。
Ｉｃ＝（１／Ｋｔ）×Ｔ （１）
式（１）において、Ｉｃはコイル電流であり、Ｔは負荷トルクであり、Ｋｔはモータ１０１のトルク定数である。図４（Ａ）及び式（１）から明らかな様に、負荷が大きくなるとコイル電流は大きくなる。

【0019】

図４（Ｂ）は、ロータ１４１を図４（Ａ）と同じ所定の目標速度で回転させるためのモータ１０１の回転軸にかかる負荷トルクと、モータ１０１のコイルの温度及びインバータ１３１のスイッチング素子の温度との関係を示している。負荷トルクとコイル温度の関係は、以下の式（２）で表すことができ、負荷トルクとスイッチング素子温度との関係は、以下の式（３）で表すことができる。
Ｔｃ＝ａ×Ｔ^２ （２）
Ｔｆ＝ｂ×Ｔ^２ （３）
式（２）及び式（３）において、Ｔｃはコイル温度であり、Ｔｆはスイッチング素子温度であり、Ｔは負荷トルクであり、ａはコイルの温度上昇係数であり、ｂはスイッチング素子の温度上昇係数である。図４（Ｂ）並びに式（２）及び式（３）から明らかな様に、負荷トルクが大きくなると、コイル温度及びスイッチング素子温度は上昇する。

【0020】

例えば、モータ１０１のコイルの定格温度が１２０度の場合、コイル温度が１２０度を超えると、コイルの絶縁皮膜が熱によって溶け、モータ１０１が故障し得る。図４（Ｂ）から、コイル温度が１２０度のときの負荷トルクは８０ｍＮｍである。図４（Ａ）から負荷トルクが８０ｍＮｍのときのコイル電流値は３．５Ａである。したがって、コイル温度を１２０度以下にするには、基本的には、コイル電流を３．５Ａ以下にする必要がある。なお、短い期間の間、一時的にコイル電流が３．５Ａを超えてもコイル温度は１２０度に到達しない、或いは、到達してもその期間は短いため絶縁被膜が溶けることはない。つまり、モータ１０１の故障を防ぐには、３．５Ａより大きいコイル電流が所定期間以上継続することを防ぐ必要がある。

【0021】

図５は、モータ１０１の負荷に異常がない正常状態において、モータ１０１を所定の目標速度で回転させている間のコイル電流の時間変化例を示している。負荷が正常であっても、瞬間的な負荷変動が生じ得る。負荷変動により負荷が増加した場合、負荷の増大による速度低下を防いで目標速度を維持するためにコイル電流が増加する。図５では、コイル電流が３．５Ａを超えることが２回生じている。ここで、モータ１０１のコイル電流を３．５Ａ以下に制限すると、この様な負荷の増大時にロータ１４１の回転速度が低下し、画像ブレや色ずれ等の画像不良が生じ得る。負荷変動に対してロータ１４１の回転速度を目標速度に維持するためには、負荷変動に対応するために必要なコイル電流を供給できるようにする必要がある。つまり、コイル温度が定格温度を超えることを防ぎつつ、負荷変動時のロータ１４１の回転速度変動を抑える様にコイル電流を供給する必要がある。

【0022】

このため、本実施形態では、モータ制御に関するパラメータとして、コイル電流制限値ＩＬと温度上昇閾値Ｔｈを設ける。コイル電流制限値ＩＬは可変値であり、その初期値は、定常負荷状態（正常時）においてロータ１４１を目標速度で回転させている際の負荷変動に対応できる値に設定する。例えば、正常状態における負荷変動が図５に示すものである場合、負荷変動時におけるコイル電流の最大値は凡そ４Ａになる。したがって、コイル電流制限値ＩＬの初期値は４Ａ以上とする。以下の説明においては、コイル電流制限値ＩＬの初期値を、負荷変動時におけるコイル電流の最大値である４Ａより１Ａだけ大きい５Ａとする。一方、温度上昇閾値Ｔｈは、コイル温度を定格温度にするコイル電流の電流値に基づき決定する。例えば、目標速度におけるモータ１０１の特性が図４に示すものであり、かつ、コイルの定格温度を１２０度とすると、コイル温度を定格温度にするコイル電流の電流値は３．５Ａである。例えば、３．５Ａを温度上昇閾値Ｔｈとすることができる。或いは、３．５Ａに対してマージンを考慮した値を温度上昇閾値Ｔｈとすることができる。以下の説明においては、温度上昇閾値Ｔｈを３．５Ａとする。制御部３１は、コイル電流の所定期間毎の平均値を求める。なお、以下の例では、この所定期間を１秒とする。制御部３１は、コイル電流の１秒間の平均値が温度上昇閾値Ｔｈ以上であるとコイル電流制限値ＩＬを所定値ずつ下げる様に更新する。なお、本例では、この所定値を０．１Ａとする。

【0023】

図６（Ａ）は、正常負荷状態の場合のコイル電流及びコイル電流制限値ＩＬの時間変化を示している。図６（Ａ）によると、コイル電流は瞬間的に温度上昇閾値Ｔｈ（３．５Ａ固定）を超えているが、１秒間の平均値は温度上昇閾値Ｔｈより小さいため、コイル電流制限値ＩＬは初期値（５Ａ）のままとなっている。図６（Ｂ）は、過負荷状態の場合のコイル電流及びコイル電流制限値ＩＬの時間変化を示している。図６（Ｂ）によると、コイル電流は、定常的に４．３Ａ程度流れており、かつ、瞬間的に上昇しているが、コイル電流制限値ＩＬによりその最大値は抑えられている。図６（Ｂ）において、コイル電流の１秒間の平均値は温度上昇閾値Ｔｈ以上であるため、コイル電流制限値ＩＬは初期値（５Ａ）から徐々に（０．１Ａずづ）減少する様に更新されている。また、コイル電流制限値ＩＬが、定常的に流れているコイル電流の電流値である４．３Ａより小さくなると、モータ１０１は、速度を維持することができなくなって停止される。

【0024】

図６（Ａ）に示す様に、本実施形態の制御によると、正常負荷時の負荷変動に対応することができる。一方、図６（Ｂ）に示す様に、過負荷時には、コイル温度が過剰に上昇することでモータが故障となることを防ぐことできる。なお、本実施形態においては、コイル電流の１秒間の平均値が温度上昇閾値Ｔｈを超えた場合、平均値に拘わらずコイル電流制限値ＩＬを所定値ずつ減少させるとした。しかしながら、平均値が大きくなる程、或いは、平均値と温度上昇閾値Ｔｈとの差分が大きくなる程、コイル電流制限値ＩＬの減少値を大きくする構成とすることもできる。

【0025】

図７は、本実施形態による制御部３１が実行する処理のフローチャートである。なお、制御部３１は、画像形成の開始によりモータ１０１の回転を開始すると図７の処理を実行する。制御部３１は、モータ１０１が目標速度に達すると、Ｓ１０で、コイル電流制限値ＩＬを初期値、本例では５に設定する。その後、制御部３１は、Ｓ１１で、コイル電流の所定期間の平均値Ｉａｖｅを判定し、Ｓ１２で、平均値Ｉａｖｅと温度上昇閾値Ｔｈとを比較する。平均値Ｉａｖｅが温度上昇閾値Ｔｈより大きいと、制御部３１は、Ｓ１３で、コイル電流制限値ＩＬを所定値、本例では、０．１だけ減少させる。その後、制御部３１は、Ｓ１４で画像形成が終了したかを判定する。画像形成が終了していると、制御部３１は、図７の処理を終了し、画像形成が終了していないと、制御部３１は、Ｓ１１から処理を繰り返す。

【0026】

一方、Ｓ１２で、平均値Ｉａｖｅが温度上昇閾値Ｔｈ以下であると、制御部３１は、Ｓ１５で、平均値Ｉａｖｅと温度上昇閾値Ｔｈから所定値を引いた値（閾値）とを比較する。なお、本例では、この所定値を１とするが例示である。制御部３１は、平均値Ｉａｖｅが温度上昇閾値Ｔｈから１を引いた値より小さいと、Ｓ１６で、コイル電流制限値ＩＬを所定値、本例では、０．１だけ増加させてＳ１４の処理を行う。一方、平均値Ｉａｖｅが温度上昇閾値Ｔｈから１を引いた値以上であると、制御部３１は、コイル電流制限値ＩＬを更新することなくＳ１４の処理を行う。なお、Ｓ１３で減少させる所定値と、Ｓ１６で増加させる所定値は同じ値であっても異なる値であっても良い。また、Ｓ１６では所定値だけコイル電流制限値ＩＬを増加させるとしたが、平均値が小さくなる程、或いは、平均値と温度上昇閾値Ｔｈから１を１引いた値との差分が大きくなる程、コイル電流制限値ＩＬの増加値を大きくする構成とすることもできる。

【0027】

以上、コイル電流制限値ＩＬを、閾値とコイル電流の平均値とに基づき動的に制御することで、正常時の負荷変動に対応しつつ、過負荷時（負荷異常時）においてコイル温度が定格温度を超えることを防ぐことができる。

【0028】

＜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。本実施形態においては、コイル電流の平均値が温度上昇閾値Ｔｈよりも大きい場合、モータ速度を制限する。本実施形態では、第一実施形態で説明した温度上昇閾値Ｔｈとコイル電流制限値ＩＬに加えて、目標速度制限値ＶＬをさらに設定する。目標速度制限値ＶＬは可変値であり、その初期値は、ロータ１４１の回転速度の初期の目標値（以下、目標速度初期値ＶＴＤ）より大きい値に設定される。目標速度初期値ＶＴＤは固定値である。なお、本実施形態において、コイル電流制限値ＩＬは第一実施形態とは異なり固定値である。この初期値は、第一実施形態と同様に、定常負荷状態（正常時）においてロータ１４１を目標速度初期値ＶＴＤで回転させている際の負荷変動に対応できる値（本例では５Ａ）に設定する。そして、制御部３１は、コイル電流の１秒間の平均値が温度上昇閾値Ｔｈ以上であると目標速度制限値ＶＬを所定値ずつ下げる様に更新する。以下の例において、目標速度制限値ＶＬの初期値を２７００ｐｐｍとし、目標速度初期値ＶＴＤを２０００ｒｐｍとする。目標速度制限値ＶＬが目標速度初期値ＶＴＤ以上の間、制御部３１は、目標速度初期値ＶＴＤを、ロータ１４１の回転速度の目標値ＶＴに決定する。一方、目標速度制限値ＶＬが目標速度初期値ＶＴＤより小さい場合、制御部３１は、目標速度制限値ＶＬを目標値ＶＴに決定する。

【0029】

図８（Ａ）は、過負荷時における目標速度制限値ＶＬの時間変化を示し、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に対応するコイル電流の時間変化を示している。図８（Ｂ）に示す様に、コイル電流の平均値が温度上昇閾値Ｔｈ以上であるため、目標速度制限値ＶＬは初期値（２７００ｒｐｍ）から徐々に減少する様に更新されている。なお、本例では、この減少値を１００ｒｐｍとしている。目標速度制限値ＶＬが、目標速度初期値ＶＴＤ（２０００ｒｐｍ）未満になると、ロータ１４１の回転速度の目標値ＶＴは、目標速度制限値ＶＬに設定される。つまり、ロータ１４１の回転速度を、その初期値から低下させる。ロータ１４１の回転速度の低下に応じて、コイル電流が低下する。ロータ１４１の回転速度が所定速度よりも低くなると回転を継続できずモータ１０１は停止される。

【0030】

図８に示す様に、本実施形態の制御によると、過負荷時、コイル温度が過剰に上昇することでモータが故障となることを防ぐことできる。なお、本実施形態においては、コイル電流の１秒間の平均値が温度上昇閾値Ｔｈを超えた場合、平均値に拘わらず目標速度制限値ＶＬを所定値ずつ減少させるとした。しかしながら、平均値が大きくなる程、或いは、平均値と温度上昇閾値Ｔｈとの差分が大きくなる程、目標速度制限値ＶＬの減少値を大きくする構成とすることもできる。

【0031】

図９は、本実施形態において制御部３１が実行する処理のフローチャートである。制御部３１は、Ｓ２０で、目標電流制限値ＶＬを初期値、本例では２７００に設定し、目標速度初期値ＶＴＤを２０００に設定し、目標速度初期値ＶＴＤとなる様にロータ１４１を回転させる。その後、制御部３１は、Ｓ２１で、コイル電流の所定期間の平均値Ｉａｖｅを判定し、Ｓ２２で、平均値Ｉａｖｅと温度上昇閾値Ｔｈとを比較する。平均値Ｉａｖｅが温度上昇閾値Ｔｈより大きいと、制御部３１は、Ｓ２３で、目標速度制限値ＶＬを所定値、本例では、１００だけ減少させる。その後、制御部３１は、Ｓ２４で、ＶＴＤとＶＬの小さい方の値を目標値ＶＴに設定する。そして、制御部３１は、Ｓ２５で画像形成が終了したかを判定する。画像形成が終了していると、制御部３１は、図９の処理を終了し、画像形成が終了していないと、制御部３１は、Ｓ２１から処理を繰り返す。

【0032】

一方、Ｓ２２で、平均値Ｉａｖｅが温度上昇閾値Ｔｈ以下であると、制御部３１は、Ｓ２６で、平均値Ｉａｖｅと温度上昇閾値Ｔｈから所定値を引いた値（閾値）とを比較する。なお、本例では、この所定値を１とするが例示である。制御部３１は、平均値Ｉａｖｅが温度上昇閾値Ｔｈから１を引いた値より小さいと、Ｓ２７で、目標速度制限値ＶＬを所定値、本例では、１００だけ増加させてＳ２４の処理を行う。一方、平均値Ｉａｖｅが温度上昇閾値Ｔｈから１を引いた値以上であると、制御部３１は、目標速度制限値ＶＬを更新することなくＳ２４の処理を行う。なお、Ｓ２３で減少させる所定値と、Ｓ２７で増加させる所定値は同じ値であっても異なる値であっても良い。また、Ｓ２７では所定値だけコイル電流制限値ＩＬを増加させるとしたが、平均値が小さくなる程、或いは、平均値と温度上昇閾値Ｔｈから１を引いた値との差分が大きくなる程、目標速度制限値ＶＬの増加値を大きくする構成とすることもできる。

【0033】

以上、ロータ１４１の回転速度の目標値を、閾値とコイル電流の平均値とに基づき動的に制御することで、正常時の負荷変動に対応しつつ、過負荷時（負荷異常時）においてコイル温度が定格温度を超えることを防ぐことができる。

【0034】

［その他の実施形態］
なお、上記実施形態において制御部３１が実行するとした処理の一部又は全部をモータ制御部１２０が実行する構成とすることができる。また、モータ制御部１２０と、制御部３１のモータ制御に係る部分を、モータ制御装置として実装することができる。また、モータ１０１は、感光体１３、中間転写ベルト１９、現像ローラ１６の駆動源としたが、モータ１０１の負荷は、シート２１を搬送するローラや定着器３０等であっても良く、負荷の種別に制限はない。さらに、画像形成装置により本実施形態を説明したが、本発明は、モータ１０１を制御する任意の装置に対して適用することができる。さらに、上記実施形態で使用した具体的な数値は例示であり、本発明は、実施形態の説明に使用した特定の数値に限定されるものではない。

【0035】

［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。

【0036】

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。

【符号の説明】

【0037】

３１：制御部、１２１：マイクロコンピュータ、１３２：ゲートドライバ、１３１：インバータ、１３０：電流センサ、１３４：増幅部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】