(57)【要約】【課題】負荷の状態判定の精度を向上させる。【解決手段】本発明によれば、モータの駆動電流値から回転子の角速度と誘起電圧とを求め、それら値から求めた誘起電圧定数Ｋｅと基準となる基準電圧定数Ｋｅ０との比を補正係数として算出する。モータの回転子の磁束方向の電流成分である電流値ｉｑが所定の閾値ｉｑｔｈを越えていれば過負荷と判定されるが、その判定の前に、補正係数により電流値ｉｑまたは閾値ｉｑｔｈを補正しておく。【選択図】図１７
2020096407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動するためのモータ駆動装置であって、
ベクトル制御および位置制御によって前記モータを駆動する駆動手段と、
前記駆動手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、さらに、前記モータの誘起電圧定数を求め、該誘起電圧定数と基準誘起電圧定数とに基づいて決定した補正係数により前記モータの回転子の磁束方向に直交するｑ軸電流値または所定の閾値のいずれかを補正し、前記ｑ軸電流値と前記閾値とを比較して前記モータが過負荷であるか判定する
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ駆動装置であって、
前記駆動手段は、
モータの駆動電流の電流値に基づいて前記モータの誘起電圧を求め、該誘起電圧に基づいて前記モータの回転子の位置を決定する手段と、
前記回転子の位置に基づいて、前記駆動電流の電流値を、前記ｑ軸電流値と前記磁束方向のｄ軸電流値とに変換する変換手段と、
前記回転子の位置に基づいて前記回転子の角速度を決定する手段とを有し、
前記回転子の目標位置と、前記回転子の位置と、前記ｄ軸電流値と、前記ｑ軸電流値とに基づいて、ベクトル制御および位置制御によって前記モータを駆動する
ことを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のモータ駆動装置であって、
前記制御手段は、前記回転子の角速度と当該角速度における前記誘起電圧とに基づいて前記誘起電圧定数を求め、該誘起電圧定数と、所定の基準トルク定数に対応した前記基準誘起電圧定数とに基づいて前記補正係数を決定することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のモータ駆動装置であって、
前記制御手段は、前記角速度における前記誘起電圧を、複数の異なる角速度について取得し、前記複数の角速度と対応する複数の前記誘起電圧とに基づいて前記誘起電圧を求めることを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のモータ駆動装置であって、
前記制御手段は、前記ｑ軸電流を、前記補正係数に基づいて補正することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載のモータ駆動装置であって、
前記制御手段は、前記閾値を、前記補正係数に基づいて補正することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のモータ駆動装置であって、
前記モータは、２相の駆動電流で駆動されるステッピングモータであり、
前記駆動手段は、前記ｄ軸電流値と前記ｑ軸電流値とに基づいた前記２相の駆動電流により前記モータを駆動することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のモータ駆動装置であって、
前記モータは、３相の駆動電流で駆動される直流モータであり、
前記駆動手段は、前記ｄ軸電流値と前記ｑ軸電流値とに基づいた前記３相の駆動電流により前記モータを駆動することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のモータ駆動装置であって、
前記制御手段は、前記モータが過負荷であることを検出した場合には、前記モータを停止させるよう前記駆動手段を制御することを特徴とするモータ駆動装置。
【請求項１０】
トナーにより画像を形成する画像形成手段と、
画像形成の際に発生した不要トナーを搬送する搬送手段とを有し、
前記搬送手段は、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のモータ駆動装置により駆動されるモータを動力源とする
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の画像形成装置であって、
前記制御手段は、前記画像形成手段による画像形成を行っていない期間に前記補正係数を決定す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、モータを駆動するモータ駆動装置およびそれを備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータの制御方式としてベクトル制御が広く知られている。ベクトル制御は、回転子の磁束方向をｄ軸、これに直交する方向をｑ軸と定義した回転座標系を用いて、モータに負荷トルクに応じた最小限のトルクが発生するように駆動電流の振幅及び位相を制御する方式であり、省エネ、静音（振動抑制）等の効果を得ることができる。回転座標系では、駆動電流のｑ軸成分（ｑ軸電流）Ｉｑは、トルクを発生させるトルク電流成分であり、駆動電流のｄ軸成分（ｄ軸電流）Ｉｄは回転子の磁束強度に影響する励磁電流成分である。一般的なベクトル制御では、ｄ軸電流Ｉｄが０となるように制御する。
【０００３】
モータのトルクＴは下記式で示される。
Ｔ＝Ｋｔ×Ｉｑ
ここで、Ｋｔはトルク定数［ｍＮｍ／Ａ］であり、モータに１Ａ流したときに発生するトルクを示す定数である。
【０００４】
上式で示されるようにトルクＴはｑ軸電流Ｉｑに比例する。これを利用してｑ軸電流の検出結果に基づきモータの負荷の状態を判断する手法が提案されている。特許文献１では、対基板作業用の複数種のヘッドを使用可能な対基板作業機において、ヘッドを作動させる際のｑ軸電流値と所定閾値との比較結果に基づきヘッドの種類を識別している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１８９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、トルク定数Ｋｔはモータ個体ごとにばらつきがある。一般的に１５〜２０％ほどばらつく。そのため、所定の負荷トルクＴ０がかかっているときに、モータの個体ごとのトルク定数Ｋｔに応じてｑ軸電流Ｉｑの値が変わってしまう。したがって、前記特許文献１の構成においては、モータの個体によってｑ軸電流値に基づく負荷の状態判定を誤ってしまう可能性があった。
【０００７】
本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、負荷の状態判定の精度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一側面によれば、モータを駆動するためのモータ駆動装置であって、
ベクトル制御および位置制御によって前記モータを駆動する駆動手段と、
前記駆動手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、さらに、前記モータの誘起電圧定数を求め、該誘起電圧定数と基準誘起電圧定数とに基づいて決定した補正係数により前記モータの回転子の磁束方向に直交するｑ軸電流値または所定の閾値のいずれかを補正し、前記ｑ軸電流値と前記閾値とを比較して前記モータが過負荷であるか判定する
ことを特徴とするモータ駆動装置が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、負荷の状態判定の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の画像形成装置の概略構成図。
【図２】残留トナー回収構成の概略図。
【図３】回収トナーボックスの鳥瞰図。
【図４】コントローラと各部の関係を示すブロック図。
【図５】本発明のモータ駆動装置の概略構成図。
【図６】モータのｄｑ軸の関係を示す図。
【図７】回収トナーの回収動作を示す図。
【図８】回収トナーの回収とｑ軸電流の関係を示すタイムチャート。
【図９】過負荷検知の処理を示すフローチャート。
【図１０】過負荷時の回収トナーボックスの様子を示す図。
【図１１】過負荷時の回収トナーの回収とｑ軸電流の関係を示すタイムチャート。
【図１２】モータのｉｑ−Ｔ特性を示す図。
【図１３】取得した角速度と誘起電圧の関係を示す図。
【図１４】モータのω−Ｅ特性を示す図。
【図１５】ｑ軸電流補正後のモータのｉｑ−Ｔ特性を示す図。
【図１６】閾値補正後のモータのｉｑ−Ｔ特性を示す図。
【図１７】ｑ軸電流または閾値を補正する処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第一実施形態］
以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。はじめに本発明に係る画像形成装置の概略構成と動作について説明する。図１は本発明に係る画像形成装置１００の概略構成図である。
【００１２】
同図において、１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの４色に対応する感光体（像担持体）である。感光体１１１ａの周囲には、感光体１１１ａの表面を均一に帯電させる帯電装置１１２ａと、感光体１１１ａの帯電面に記録すべき画像情報に基づいて変調したレーザー光を照射する露光装置１１３とが配置されている。さらに、露光装置１１３から照射されたレーザー光により感光体１１１ａの表面に形成された画像潜像を現像する現像装置１１４ａと、感光体１１１ａの表面に残留したトナーを清掃し回収する感光体クリーニング装置１１５ａとが設けられる。
【００１３】
感光体１１１ａ以外の感光体１１１ｂ、１１１ｃ、１１１ｄは、使用されるトナーの色と露光装置１１３の照射位置が異なる以外は感光体１１１ａと同様の構成を有する。感光体１１１、帯電装置１１２、現像装置１１４、感光体クリーニング装置１１５は、色毎に一体となっておりプロセスユニットと呼ばれる。
【００１４】
感光体１１１の上部には、感光体１１１上のトナー像が転写される中間転写ベルト（中間転写体）１１６が配置されている。中間転写ベルト１１６内には、感光体各々に対向する位置に１次転写ローラ１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ、１１７ｄが配置されている。中間転写ベルト１１６の周囲には、中間転写ベルト１１６の表面に残留したトナーを回収する中間転写ベルトクリーニング装置１１８が配置されている。
【００１５】
中間転写ベルト１１６を挟んで中間転写ベルトクリーニング装置１１８の反対側、中間転写ベルト１１６に対向する位置には、２次転写ローラ１１９が配置される。給紙モータに接続された給紙ローラ１２０から給紙された記録媒体Ｐは、片面搬送経路（図１の破線）上を通り、斜行補正を行うレジストローラ１２１を経由して中間転写ベルト１１６と２次転写ローラ１１９との間の転写位置に搬送される。
【００１６】
転写位置を通過した記録媒体Ｐの搬送方向の下流側には、定着装置１４０、及び排紙ローラ１２２が配置されている。両面印刷ジョブの場合は、定着装置１４０を通過して記録媒体Ｐの１面目（表面）に画像が定着された後、反転フラッパー１２３によって搬送路が切り替えられ、反転ローラ１２４の正逆転動作によって当該記録媒体Ｐは両面搬送経路（図１の一点鎖線）上を通る。両面ローラ１２５を通過した記録媒体Ｐは、片面搬送経路と両面搬送経路の合流部１２６を通過し、再びレジストローラ１２１を経由して転写位置に搬送され、２面目（裏面）に画像形成が行われる。
【００１７】
●画像形成およびトナー回収機構
次に、画像形成装置の画像形成動作とその際に回収されるトナーについて説明する。画像形成を行う際、感光体１１１は、駆動装置により矢印Ａ方向に一定速度で回転する。帯電装置１１２により均一に帯電された感光体１１１の表面には、露光装置１１３から記録すべき画像情報に基づいて変調されたレーザー光が投射され、画像潜像が形成される。感光体１１１上の画像潜像は、現像装置１１４の内部に装填されているトナーにより現像され、トナー像が形成される。
【００１８】
感光体１１１の矢印Ａ方向の回転により、感光体１１１上のトナー像が中間転写ベルト１１６への１次転写位置にくると、１次転写ローラ１１７の作用によりトナー像が中間転写ベルト１１６に転写される。１次転写位置で転写されなかった感光体１１１上の残留トナーは、感光体クリーニング装置１１５により回収され、感光体１１１の表面が清掃される。
【００１９】
ここで回収される残留トナーを、以下、回収トナーＴと称する。
【００２０】
中間転写ベルト１１６は、駆動装置により図１記載の矢印Ｂ方向に一定速度で回転する。この回転により中間転写ベルト１１６上のトナー像が２次転写位置に到達するタイミングに合わせて、給紙ローラ１２０により記録媒体Ｐが給紙され、２次転写位置では２次転写ローラ１１９の作用によりトナー像が記録媒体Ｐに転写される。２次転写位置で転写されなかった中間転写ベルト１１６上の残留トナーは、中間転写ベルトクリーニング装置１１８により回収され、中間転写ベルト１１６の表面が清掃される。ここで回収される残留トナーも回収トナーＴまたは不要トナーと称する。
【００２１】
次に、図１と図２を用いて感光体１１１および中間転写ベルト１１６に残留したトナーを回収するための構成について説明する。同図において、１３０は回収トナーＴを積載する回収トナーボックス（回収容器）、１３１は回収トナーＴを搬送する回収トナー搬送経路を示している。
【００２２】
感光体１１１に残留した各色のトナーは、それぞれの感光体クリーニング装置１１５ａ〜１１５ｄによって回収され、開口部１３９ａ〜１３９ｄを介して回収トナー搬送経路１３１へ排出される。その後、回収トナー搬送経路１３１内に配置された搬送スクリュー１３４によって、回収トナーボックス１３０の開口部１３２へ搬送され、回収トナーボックス１３０へと排出される。尚、搬送スクリュー１３４は図示しないギヤを介して回収トナーモータ５００を動力源として駆動される。
【００２３】
一方、中間転写ベルト１１６に残留したトナーもまた中間転写ベルトクリーニング装置１１８によって回収され、開口部１４１及び開口部１３２を介して、回収トナーボックス１３０へと排出される。回収トナーボックス１３０内部には回収トナーＴを搬送するための撹拌スクリュー１３３が設けられている。さらに、回収トナーボックス１３０の内部に堆積したトナーを検知するための回収トナー満載検知部２０８が設けられている。
【００２４】
図３は、回収トナーボックス１３０の鳥瞰図である。回収トナーボックス１３０は、例えばプラスチックで構成された長方体形状の容器である。回収トナーボックス１３０は、上面壁部の一端に回収トナーＴ流入口としての上向き開口部１３２を有する。開口部１３２には、回収トナーボックス１３０の着脱動作に連動して開閉するシャッターなどが配設されている。回収トナーボックス１３０内には、回収トナーボックス１３０内の回収トナーＴを搬送するための撹拌スクリュー１３３が配置されている。撹拌スクリュー１３３は図示しないギヤを介して回収トナーモータ５００によって駆動される。回収トナーＴの搬送、及び回収トナー満載検知部２０８による回収トナー満載検知方法に関しては後述する。
【００２５】
●システムコントローラ
次いで、画像形成装置を統括的に制御するシステムコントローラ２００の動作と画像形成装置１００の各部との関係について図４を用いて説明する。システムコントローラ２００は、画像形成装置１００を統括的に制御し、主に画像形成装置１００内の各負荷の駆動、センサ類の情報収集解析、及び画像処理部２０２に加えて、操作部２０３、即ちユーザインターフェースとのデータの交換の役割を担っている。
【００２６】
システムコントローラ２００には、上述した役割を担うために、ＣＰＵ２００ａが搭載されている。ＣＰＵ２００ａは、同様にシステムコントローラ２００に搭載されたＲＯＭ２００ｂに格納されたプログラムによって、予め決められた画像形成シーケンスに係わる様々なシーケンスを実行する。またＲＯＭ２００ｂには、後述するｑ軸電流ｉｑの閾値ｉｑｔｈ、誘起電圧定数Ｋｅの基準となる基準誘起電圧定数Ｋｅ０、カウント値ｎと角速度ωｎの関係を示す情報が予め保存されている。
【００２７】
また、システムコントローラ２００には、一次的又は恒久的に保存することが必要な書き換え可能なデータを格納するために、ＲＡＭ２００ｃも搭載されている。ＲＡＭ２００ｃには、例えば各種データ、操作部２０３からの画像形成指令情報等が保存されることになる。
【００２８】
システムコントローラ２００は、画像処理部２０２に対し、画像処理部２０２に必要な各部の仕様設定値データを送出する。また、システムコントローラ２００は、各部からの信号、例えば原稿画像濃度信号等を受信して、Ａ／Ｄ変換器２１０、高圧制御部２２０、モータ制御部３００、ＤＣ負荷制御部２４０、センサ類２５０、ＡＣドライバ２６０や画像処理部２０２を制御して最適な画像形成を行うための設定を行う。Ａ／Ｄ変換器２１０は例えばサーミスタ２２１から入力されるアナログ温度信号をデジタル信号に変換する。高圧制御部２２０は、例えば感光ドラムに印加する高電圧を発生する高圧ユニット２２１を制御する。ＡＣドライバ２６０は定着器に印加する電流を駆動する。
【００２９】
システムコントローラ２００は、操作部２０３からユーザにより設定された複写倍率、濃度設定値等の情報を得る。また、システムコントローラ２００は、操作部２０３に対して、画像形成装置の状態、例えば、画像形成枚数や画像形成中か否かの情報、ジャムの発生やその箇所等をユーザに示すためのデータを送出している。また、後述する回収トナーボックス１３０の交換をユーザに促すためのデータや、回収トナーモータ５００の過負荷を通知するエラーのデータも送付している。また、システムコントローラ２００と操作部２０３の間で、タブ紙に対する各種設定やタブ紙に対する警告表示を行うためのやり取りが行われる。
【００３０】
以上のように画像形成装置における動作シーケンスはシステムコントローラ２００により行われる。この一連の制御シーケンスにおいて、各部の駆動源であるモータは、図５に示すモータ駆動装置３によって駆動される。モータ駆動装置３は、図４のモータ制御部３００に加えて、ＣＰＵ２００ａを含む。モータを制御するためには、図５に示したＰＷＭインバータやＡＤコンバータ、電流検出器等の回路が更に必要であるが、これらは駆動するモータに応じて異なる場合がある。なお図５のモータ５００を除く部分をモータ駆動装置と呼んでもよい。
【００３１】
●モータ駆動装置とベクトル制御
以下、図５を用いて本発明のモータ駆動装置３の構成、動作について説明する。モータ駆動装置３への位置指令（θ_ｒｅｆ：目標位置とも呼ぶ）は、ＣＰＵ２００ａから出力され、モータ制御部３００はこれに基づきベクトル制御および位置制御を行う。
【００３２】
モータ駆動装置３の基本的な構成はブラシレスＤＣモータや、ＡＣサーボモータ等で利用されている座標変換を用いたインバータ制御の構成である。具体的には、回収トナーモータとしてのステッピングモータ５００のＡ相、Ｂ相に流れる通常の電流ベクトルを表す静止座標系が、図６に示すような回転子５０１の磁極方向をｄ軸、さらに９０度進んだ方向をｑ軸と定義される回転座標系に変換される。なお、本実施形態では回収トナーモータとしてステッピングモータが記載されているが、回収トナーモータとしてブラシレスＤＣモータ等のモータが用いられてもよい。
【００３３】
モータ制御部３００は大きく分けて、電流制御器３０２、３０３と、位置制御器３０１の二つの制御ループで構成される。比例、積分、微分補償器から構成される位置制御器３０１は、検出されたステッピングモータ５００の出力軸の位置θと、システムコントローラ２００中のＣＰＵ２００ａからの位置指令値θ_ｒｅｆとの偏差が小さくなるように、電流指令値ｉｑ_ｒｅｆ、ｉｄ_ｒｅｆ（目標電流値とも呼ぶ）を出力する。ここで、電流指令ｉｑ_ｒｅｆ、ｉｄ_ｒｅｆは、回転子に対して静止したαβ軸を持つ静止座標系から、回転子と共に回転するｄｑ軸を持つ回転座標系へと電流ベクトルが変換された後の電流指令値である。また出力軸の位置とは、出力軸の回転方向についての位置であり、モータ５００のロータの角度（またはロータの位置または位相）でもある。そこでこの出力軸の位置のことを、モータの位置またはロータの位置と呼ぶこともある。
【００３４】
静止座標系でステッピングモータ５００に流れる電流を、
ｉα＝Ｉ×ｃｏｓθ      ・・・（１）
ｉβ＝Ｉ×ｓｉｎθ
θ：  静止座標系のα軸と回転子磁束のなす角度
としたとき、回転座標系における電流値は、
ｉｄ＝ｉα×ｃｏｓθ＋ｉβ×ｓｉｎθ    ・・・（２）
ｉｑ＝−ｉα×ｓｉｎθ＋ｉβ×ｃｏｓθ
と表わされる。
【００３５】
この変換によって、Ａ相Ｂ相それぞれに流れる交流電流ｉα、ｉβや、それぞれの電流指令値ｉｑ_ｒｅｆ、ｉｄ_ｒｅｆは、直流電流で表現される。ここで、ｄ軸電流は磁束量を制御可能な成分であり、トルクには寄与しない。他方、ｑ軸電流はステッピングモータ５００の発生トルクを支配する成分である。
【００３６】
モータの各相に流れる電流は、電流検出部４０２及び４０３によって検出され、Ａ／Ｄコンバータ４０４により、ＣＰＵ、もしくは、ＦＰＧＡなどのプログラミングデバイスに取り込み可能な各相の電流値電流ｉαおよびｉβになる。そして、座標変換部３０５にて、上記式（２）のｄ−ｑ変換が行われ、各相の電流値ｉαおよびｉβからｑ軸電流値ｉｑ、及びｄ軸電流値ｉｄが得られる。得られたｑ軸電流値ｉｑはステッピングモータ５００の負荷トルクを監視する目的でＣＰＵ２００ａへ出力される。また、得られたｑ軸電流値ｉｑおよびｄ軸電流値ｉｄそれぞれと、上述した位置制御器３０１から出力された電流指令値ｉｑ_ｒｅｆ、ｉｄ_ｒｅｆそれぞれとの偏差が、電流制御器３０２、３０３にそれぞれ入力される。通常のベクトル制御では、トルクに寄与しないｉｄ成分が０となるようにｄ軸電流は制御される。電流制御器３０２、３０３は、比例、積分補償器から構成され、入力される偏差に基づいて、回転座標系における駆動電圧Ｖｄ、Ｖｑを生成して座標変換部３０４に入力する。座標変換部３０４は、入力された駆動電圧Ｖｄ、Ｖｑを静止座標系の駆動電圧Ｖα、Ｖβへと逆変換する。逆変換は以下の式で計算される。
【００３７】
Ｖα＝Ｖｄ×ｃｏｓθ−Ｖｑ×ｓｉｎθ    ・・・（３）
Ｖβ＝Ｖｄ×ｓｉｎθ＋Ｖｑ×ｃｏｓθ。
【００３８】
変換された駆動電圧Ｖα、Ｖβは、ＰＷＭインバータ４０１に入力される。これにより、各相巻線を駆動するフルブリッジ回路が駆動し、駆動電圧Ｖα、Ｖβに応じた電流量が巻線に流れるように制御される。このようなフィードバック系を構築することで、ベクトル制御では、負荷に応じた必要最低限の駆動電流を常時モータに印加することになり、省電力かつ低騒音のモータ駆動を実現することができる。
【００３９】
上述したように、ベクトル制御では位置制御を行うため、ステッピングモータ５００の回転子５０１の位置情報を位置制御器３０１にフィードバックする必要がある。通常、これらの情報を検出するために、ステッピングモータにロータリーエンコーダを取り付け、その出力パルス数に基づいて位置情報を、出力パルス周期に基づいて速度情報を得る。ところが、本来ステッピングモータの駆動に不要であるロータリーエンコーダを付加することによって、コストアップや配置スペースの拡大する問題があった。そこで、エンコーダを用いずにステッピングモータ５００の位置、及び速度情報を推定するセンサレス制御が提案されている。
【００４０】
●センサレス制御
以下では、再び図５を用いながらセンサレス制御について説明する。まず、Ａ／Ｄコンバータ４０４によってデジタル値に変換されたｉα、ｉβと、ステッピングモータ５００の駆動電圧Ｖα、Ｖβが誘起電圧演算部３０６に入力される。誘起電圧演算部３０６では、入力された電流値ｉα、ｉβと、駆動電圧Ｖα、Ｖβとを利用して、モータ等価回路における以下の電圧方程式に基づいてステッピングモータ５００の誘起電圧Ｅα、Ｅβを推定する。
【００４１】
Ｅα＝Ｖα−Ｒ×ｉα−Ｌ×ｄｉα／ｄｔ    ・・・（４）
Ｅβ＝Ｖβ−Ｒ×ｉβ−Ｌ×ｄｉβ／ｄｔ
Ｒ：巻線抵抗、Ｌ：インダクタンス
ここで、ＲとＬの値は予めＲＯＭ２００ｂに記憶されている。またｄｘ／ｄｔはｘの時間微分を表す。算出されたＥα、Ｅβは、位置演算部３０７に入力される。また、算出されたＥα、Ｅβは、後述するｑ軸電流ｉｑまたは閾値ｉｑｔｈの補正のためにＣＰＵ２００ａに出力される。
【００４２】
位置演算部３０７では、以下の式でステッピングモータ５００の位置θを計算する。
θ＝ＡＴＡＮ（−Ｅβ／Ｅα）    ・・・（５）
計算されたθは、上述した通り、ＣＰＵ２００ａから入力された位置指令θ_ｒｅｆとの差分がとられ、位置制御器３０１にフィードバックされる。また、θは、座標変換部３０４、３０５および速度演算部３０８に入力される。
【００４３】
速度演算部３０８では、次式によってステッピングモータ５００の角速度ωの推定値を演算する。
ω＝ｄθ／ｄｔ      （６）
式（６）のように、角速度ωは、位置θの推定値の時間変化に基づいて演算される。
【００４４】
計算された角速度ωは、後述するｑ軸電流ｉｑまたは閾値ｉｑｔｈの補正のためにＣＰＵ２００ａに出力される。尚、本実施形態のモータ駆動装置３では行わないが、計算された角速度ωを使ってステッピングモータ５００の速度フィードバック制御を行ってもよい。
【００４５】
上記構成により、本発明の画像形成装置のモータ駆動装置３は、センサレスのベクトル制御、位置制御を行う。
【００４６】
●モータ５００の駆動
続いて図７、図８を用いて回収トナーＴの回収動作と、そのときの回収トナーモータ５００のｑ軸電流ｉｑについて説明する。図７は回収トナーＴの回収動作を示す図である。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順で回収トナーボックス１３０に回収トナーＴが回収されていく様子を示している。図８はそのときの回収トナーモータ５００のｑ軸電流ｉｑの一例を示す図であり、横軸に時間、縦軸にｑ軸電流ｉｑをとったタイムチャートである。尚、上述のとおり回収トナーモータ５００の負荷トルクはｑ軸電流ｉｑに比例する。
【００４７】
図７（ａ）において、感光体クリーニング装置１１５から回収された各色の回収トナーＴは、開口部１３９を介して回収トナー搬送経路１３１内の搬送スクリュー１３４によって開口部１３２へ搬送される。また、中間転写ベルトクリーニング装置１１８により回収された回収トナーＴは、各々開口部１４１から自然落下で開口部１３２へ搬送される。回収トナーＴは、開口部１３２から回収トナーＴが回収トナーボックス１３０に搬送されると、図７（ａ）に示すように開口部１３２付近に堆積されていく。図７（ａ）では、堆積した回収トナーＴの高さは搬送スクリュー１３４に達していないため、回収トナーＴを搬送するための負荷トルクは生じない。したがって、負荷トルクおよび回収トナーモータ５００のｑ軸電流ｉｑは比較的小さい値となる。図８ではこのときの時刻をｔ１、ｑ軸電流ｉｑをｉｑ１として示している。
【００４８】
その後、開口部１３２付近に所定量の回収トナーＴが堆積されると、回収トナーＴは回収トナーボックス１３０内の撹拌スクリュー１３３により図７（ｂ）に示すように回収トナーボックス１３０の開口部１３２から離れる方向（矢印１５０方向）に搬送される。この際、撹拌スクリュー１３３には、回収トナーを矢印４１０方向とは逆方向へ搬送する返しの部分があり、ある一定まで搬送されると回収トナーＴが回収トナーボックス１３０内に広がる構成になっている。撹拌スクリュー１３３によって回収トナーＴの搬送を行う分、回収トナーモータ５００の負荷トルクは増え、ｑ軸電流ｉｑの値も大きくなる。図８ではこのときの時刻をｔ２、ｑ軸電流ｉｑをｉｑ２として示している。
【００４９】
更に回収トナーＴの回収が進むと、図７（ｃ）に示すように回収トナーボックス１３０内の回収トナーＴの量は増え、撹拌スクリュー１３３によって搬送する回収トナーＴの量も増える。それに伴い回収トナーモータ５００の負荷トルクは増え、ｑ軸電流ｉｑの値も大きくなる。図８ではこのときの時刻をｔ３、ｑ軸電流ｉｑをｉｑ３として示している。
【００５０】
更に回収トナーＴの回収が進むと、図７（ｄ）に示す状態となり、開口部１３２と他端に配置された筒状の回収トナー満載検知箇所１３５に回収トナーＴが堆積する。回収トナー満載検知部２０８は、回収トナーボックス１３０において開口部１３２から最も離れた位置に設けられ、その内部に堆積したトナーを検知する。
【００５１】
その後、回収トナー満載検知部２０８によって回収トナーボックス１３０が満載状態となったことが検知されると、ＣＰＵ２００ａは操作部２０３を用いてユーザーに回収トナーボックス１３０の交換を促す。回収トナー満載検知部２０８には例えば発光素子と受光素子とからなるフォトセンサ（不図示）で構成される。筒状の回収トナー満載検知箇所１３５を透明な部材で構成し、それを挟み込むように発光素子、受光素子を配置する。
【００５２】
筒状の回収トナー満載検知箇所１３５内の回収トナーＴが所定量以下の場合、発光素子から出力された光が、回収トナー満載検知箇所１３５を透過し、受光素子に入光する。このときフォトセンサは光が透過したことを示す信号（例えばＬ信号）を出力し、システムコントローラ２００はその信号から回収トナーボックス１３０がまだ満載になっていないと判断する。一方、筒状の回収トナー満載検知箇所１３５内の回収トナーＴが所定量以上になった場合、発光素子から出力された光が、回収トナー満載検知箇所１３５内に堆積した回収トナーＴによって遮蔽され、受光素子に入光しない。このときフォトセンサは光が遮蔽されたことを示す信号（例えばＨ信号）を出力し、システムコントローラ２００はその信号から回収トナーボックス１３０が満載になったと判断する。上記の流れで回収トナーボックス１３０に回収トナーＴが回収され、それに伴い回収トナーモータ５００のｑ軸電流ｉｑが変化する。
【００５３】
例えば撹拌スクリュー１３３で搬送する回収トナーＴが通常よりも高密度であったり多量であったりすると、回収トナーモータ５００の負荷トルクが過大（以下、過負荷と呼ぶ場合がある）となり、その状態で回収トナーＴの回収動作を続けると例えば撹拌スクリュー１３３が破壊に至る可能性がある。それを防止するために、システムコントローラ２００は回収トナーモータ５００の負荷トルクと比例関係にあるｑ軸電流ｉｑを監視し、それが所定の閾値以上となると回収トナーモータ５００を停止させる過負荷検知という機能を備えている。
【００５４】
●過負荷検知機能
ここで、図９のフローチャートを用いてシステムコントローラ２００が行う過負荷検知について説明する。ユーザから画像形成指示があると、システムコントローラ２００は、画像形成を開始し回収トナーモータ５００の駆動を開始する。同時に回収トナーモータ５００の過負荷検知を開始する（Ｓｔａｒｔ）。
【００５５】
ステップＳ１０１にてシステムコントローラ２００は、回収トナーモータ５００のｑ軸電流ｉｑの値と所定の閾値ｉｑｔｈの値を比較する（Ｓ１０１）。ｑ軸電流ｉｑの値が所定の閾値ｉｑｔｈ未満であった場合（Ｓ１０１のＮо）、システムコントローラ２００は、回収トナーモータ５００は過負荷ではないと判断し、ステップＳ１０２に進む。
【００５６】
ステップＳ１０２にてシステムコントローラ２００は、画像形成動作が完了したか否かの確認を行う（Ｓ１０２）。画像形成動作が完了していない場合（Ｓ１０２のＮо）、ステップＳ１０１に戻る。すなわち、回収トナーモータ５００が過負荷でない場合、画像形成動作が完了するまでの間、システムコントローラ２００はＳ１０１のＮо→Ｓ１０２のＮо→Ｓ１０１のループでｑ軸電流ｉｑを監視し続ける。
【００５７】
ステップＳ１０２にて画像形成動作が完了した場合（Ｓ１０２のＹｅｓ）、システムコ
ントローラ５００は回収トナーモータ５００の駆動を停止し（Ｓ１０３）、過負荷検知の
処理を終了する（Ｅｎｄ）。
【００５８】
一方、ステップＳ１０１にて、ｑ軸電流ｉｑの値が所定の閾値ｉｑｔｈ以上であった場合（Ｓ１０１のＹｅｓ）、システムコントローラ２００は回収トナーモータ５００が過負荷であると判断し、回収トナーモータ５００の駆動を停止する（Ｓ１０４）。そして回収トナーモータ５００が過負荷であることを示すエラーを操作部２０３に表示し（Ｓ１０５）、過負荷検知の処理を終了する（Ｅｎｄ）。上記のフローでシステムコントローラ２００は回収トナーモータ５００の過負荷検知を行う。
【００５９】
回収トナーモータ５００が過負荷となるケースとしては次のような場合が考えられる。回収トナーボックス１３０は例えば画像形成装置の前面部に扉を介して収容されており、ユーザが扉を開ければ容易に交換ができるように構成されている。回収トナーＴがある程度溜まった回収トナーボックス１３０を何らかの理由でユーザが取り出し、図７左側の面が地面に向く方向で振ったり、地面に置いたりすると、回収トナーボックス１３０内の回収トナーＴが図７左側方向に圧縮される。さらに図７中の撹拌スクリュー１３３の上側部分まで回収トナーＴで埋まってしまう。そうすると、回収トナーボックス１３０は例えば図１０に示すような状態となる。すなわち撹拌スクリュー１３３で搬送する回収トナーＴが通常よりも高密度且つ多量となる。結果、モータ５００の動きが阻害され、目標位置と現在位置との乖離が大きくなり、電流値ｉｑが大きくなる。即ち、回収トナーモータ５００が過負荷となってしまう。モータ５００が出力できる最大トルクをモータ５００にかかる負荷トルクが超えてしまうと、モータが回転しなくなってしまう（脱調してしまう）可能性がある。
【００６０】
図１１にこのときのｑ軸電流ｉｑの一例を示す。同図は図８と同様のタイムチャートであり、時刻ｔ３にて図１０の状態の回収トナーボックス１３０が画像形成装置にセットされた図である。
【００６１】
時刻ｔ３以降、回収トナーＴの回収が始まると回収トナーモータ５００には過大な負荷トルクがかかり、ｑ軸電流ｉｑは急増する。ｑ軸電流ｉｑが増加し、時刻ｔ４にて所定の閾値ｉｑｔｈに達すると、システムコントローラ２００は回収トナーモータ５００が過負荷であると判断し、回収トナーモータ５００を停止する。そして、回収トナーモータ５００が過負荷であることを示すエラーを操作部２０３に表示する。このように、システムコントローラ２００はｑ軸電流ｉｑを監視することで回収トナーモータ５００の過負荷検知を行っている。
【００６２】
しかしながら前述したように、回収トナーモータ５００のトルク定数Ｋｔはモータ個体でばらつく。そのため同じ負荷トルクＴ０を複数のモータにかけた場合、モータ個体ごとにｑ軸電流ｉｑの値は変わる。したがって、ｑ軸電流ｉｑが閾値ｉｑｔｈに達したときの負荷トルクＴの値も変わる。モータの個体によっては、本来、過負荷検知で停止させたい負荷トルクＴｍの値（Ｔｔｈとする）に達しても、ｑ衛電流ｉｑが閾値ｉｑｔｈ以上とならないものがある。そのためＴｔｈより大きい負荷トルクがモータにかかり、例えば撹拌スクリュー１３３の破損に至る可能性があった。なお、閾値ｉｑｔｈは、撹拌スクリュー１３３の破損やモータの脱調が生じないような値に、予め実験された結果に基づいて設定されている。実験に用いられたモータのトルク定数は後述する基準値として用いられる。
【００６３】
この様子を図１２を用いて説明する。同図は回収トナーモータ５００のｑ軸電流ｉｑと負荷トルクＴｍの関係（以下、ｉｑ−Ｔｍ特性）を示す図である。横軸にはｑ軸電流ｉｑ、縦軸には負荷トルクＴｍをとっている。同図において、５１１は基準値としてのトルク定数Ｋｔ１を持つモータＭ１（例えば、閾値ｉｑｔｈを設定する際に用いられたモータ）のｉｑ−Ｔ特性を示している。５１２はトルク定数Ｋｔが基準値に対して＋２０％大きい値を持つモータＭ２のｉｑ−Ｔ特性を示している。５１３はトルク定数Ｋｔが基準値に対して−２０％小さい値を持つ）モータＭ３のｉｑ−Ｔ特性を示している。各ｉｑ−Ｔ特性の傾きは、トルク定数Ｋｔを示しており、基準値としてのトルク定数であるＫｔ１、モータＭ２のトルク定数であるＫｔ２、モータＭ３のトルク定数であるＫｔ３はそれぞれＫｔ１＝１００、Ｋｔ２＝１２０、Ｋｔ３＝８０である。
【００６４】
ｑ軸電流ｉｑが所定の閾値ｉｑｔｈに達したとき、モータＭ１、モータＭ２、モータＭ３にかかる負荷トルクＴはそれぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３であり、Ｔ１＝Ｔ０、Ｔ２＞Ｔ０、Ｔ３＞Ｔ０となっている。すなわち、ｑ軸電流ｉｑが所定の閾値ｉｑｔｈに達したとき、モータＭ２にはＴ０よりも大きな負荷トルクＴ２がかかってしまう。その結果、例えば撹拌スクリュー１３３の破損に至る可能性があった。なお、図１２における基準値としてのトルク定数Ｋ１（基準トルク定数とも呼ぶ）は、設計上得られる値であってもよいし、同じ規格の複数の製品から実測に基づいて得られた平均値などであってもよい。
【００６５】
本実施形態の画像形成装置では、トルク定数Ｋｔと等価である誘起電圧定数Ｋｅを演算によって求め、その結果に基づきｑ軸電流ｉｑまたは閾値ｉｑｔｈを補正する。それによって、トルク定数Ｋｔのばらつきの影響を抑制する。
【００６６】
永久磁石からなるモータの回転子が回転すると、固定子コイルの鎖交磁束に変化が生じ、コイル端に誘導起電圧が発生する。誘導機電圧Ｅは次式（７）で示される。
Ｅ＝Ｋｅ×ω・・・（７）
ここで、Ｋｅは誘起電圧定数［Ｖ／（ｒａｄ／ｓ）］、ωはモータの角速度［ｒａｄ／ｓ］である。
【００６７】
本実施形態のモータ駆動装置３は誘起電圧演算部３０６と速度演算部３０８とを備えている。そのため、誘起電圧演算部３０６にて演算した誘起電圧Ｅと速度演算部３０８にて演算したモータの角速度ωの値から、誘起電圧定数Ｋｅを演算することができる。尚、誘起電圧Ｅはステッピングモータである回収トナーモータ５００のＡ相、Ｂ相においてそれぞれＥα、Ｅβとして演算される。誘起電圧定数Ｋｅを演算する際は、例えばＥα、Ｅβの平均値をＥとする。
【００６８】
●誘起電圧定数Ｋｅの演算
ここで、誘起電圧定数Ｋｅの演算方法について図１３を用いて説明する。図１３は横軸に角速度ω、縦軸に誘起電圧Ｅをとった回収トナーモータ５００の特性図である。システムコントローラ２００は、少なくとも２種以上の角速度ωで回収トナーモータ５００を駆動し、各角速度における誘起電圧Ｅを取得する。図１３では、３種の角速度ω１、ω２、ω３で回収トナーモータ５００を駆動し、各角速度の誘起電圧がＥ１、Ｅ２、Ｅ３である場合の例を示している。誘起電圧Ｅは、角速度ωに比例するため、ω１＜ω２＜ω３の場合、Ｅ１＜Ｅ２＜Ｅ３となる。
【００６９】
誘起電圧定数Ｋｅは、図１３に示す特性の傾きに相当する。したがって、システムコントローラ２００は例えば、ω１、ω２間の傾きをΔ１とすると、Δ１＝（Ｅ２−Ｅ１）／ω２−ω１）という演算からΔ１を求める。同様にω２、ω３間の傾きΔ２を求める。その後、△１と△２の平均値を算出し、それを誘起電圧定数Ｋｅとしてメモリ２００ｄに記憶する。
【００７０】
前述したようにトルク定数Ｋｔと誘起電圧定数Ｋｅは等価であるため、モータ個体差によるトルク定数Ｋｔのばらつきは誘起電圧定数Ｋｅにも現れる。図１４にその様子を示す。同図は横軸に角速度ω、縦軸に誘起電圧Ｅをとったモータの特性図であり、図１２で示したモータＭ１、モータＭ２、モータＭ３と同一のモータの、角速度ωと誘起電圧Ｅの関係（以下、ω−Ｅ特性と呼ぶ）を示した図である。５２１はモータＭ１のω−Ｅ特性を示している。５２２はトルク定数Ｋｔおよび誘起電圧定数Ｋｅが＋２０％ばらついた、モータＭ２のω−Ｅ特性を示している。５２３はトルク定数Ｋｔおよび誘起電圧定数Ｋｅが−２０％ばらついた、モータＭ３のω−Ｅ特性を示している。モータＭ１、モータＭ２、モータＭ３の誘起電圧定数ＫｅはそれぞれＫｅ１＝１００、Ｋｅ２＝１２０、Ｋｅ３＝８０であり、モータ個体でばらついている。
【００７１】
補正係数Ｃは演算した誘起電圧定数Ｋｅを、基準となるモータＭ１の誘起電圧定数Ｋｅ０（基準誘起電圧定数）で除することで得られる。尚、基準誘起電圧定数Ｋｅ０の値は、予めＲОＭ２００ｂに記憶されている。ここで基準誘起電圧定数Ｋｅ０の値は、基準となる基準トルク定数Ｋｔ０の値に対応している。Ｋｅ０＝１００とすると、図１４のモータＭ１、モータＭ２、モータＭ３の補正係数はそれぞれＣ１＝１００／１００＝１、Ｃ２＝１２０／１００＝１．２、Ｃ３＝８０／１００＝０．８となる。掲載したこれら補正係数もメモリ２００ｄに記憶しておく。
【００７２】
●ｑ軸電流値または基準値の補正
ｑ軸電流値ｉｑを補正する場合、システムコントローラ２００は、モータ制御部３００から取得するｑ軸電流値ｉｑに補正係数Ｃを乗じることでｑ軸電流値ｉｑを補正する。今、負荷トルクＴ＝１００［ｍＮｍ］とすると、トルク定数Ｋｔのばらつきが０でＫｔ１＝１００［ｍＮｍ／Ａ］のモータＭ１には、ｉｑ＝１［Ａ］のｑ軸電流が流れる。補正後のｉｑはこれにＣ１＝１を乗じたものであるため、１［A］となる。
【００７３】
一方、Ｋｔ２＝１２０[ｍＮｍ／Ａ]のモータＭ２には、ｉｑ＝０．８３３[Ａ]のｑ軸電流が流れる。補正後のｉｑはこれにＣ２＝１．２を乗じたものであるため、１[Ａ]となる。また、Ｋｔ３＝８０［ｍＮｍ／Ａ］のモータＭ３には、ｉｑ＝１．２５[Ａ］のｑ軸電
流が流れる。補正後のｉｑはこれにＣ３＝０．８を乗じたものであるため、１[Ａ］と
なる。
【００７４】
ｑ軸電流値ｉｑを補正した後のモータＭ１、モータＭ２、モータＭ３のｉｑ−Ｔ特性を図１５に示す。同図は図１２と同様の特性図であるため、詳細な説明は省略する。同図に示すように、ｑ軸電流値ｉｑが補正されることによって各モータのｉｑ−Ｔ特性の傾き、すなわちトルク定数Ｋｔはほぼ同一となる。その結果、モータの個体差によらずｑ軸電流値ｉｑが閾値ｉｑｔｈに達したとき、負荷トルクＴは略、過負荷検知で止めたいねらいの負荷トルクＴ０となる。したがって、Ｔ０より大きい負荷トルクがモータにかかること、それによって、例えば撹拌スクリュー１３３が破損することを抑制することができる。
【００７５】
一方、閾値ｉｑｔｈを補正する場合、システムコントローラ２００は、閾値ｉｑｔｈを補正係数Ｃで除することで閾値ｉｑｔｈの補正を行う。前述のとおり、負荷トルクＴ＝１００[ｍＮｍ]とすると、モータＭ１には１[Ａ］、モータＭ２には０．８３３[Ａ]、モータＭ３にほ、１．２５[Ａ]のｑ軸電流が流れる。
【００７６】
今、ねらいの閾値をｉｑｔｈ０＝１［Ａ］とすると、モータＭ１の補正後の閾値は、ｉｑｔｈ０をＣ１で除したものであるため、ｉｑｔｈ１＝１［Ａ］／１＝１［Ａ］となる。同様に、モータＭ２の補正後の閾値は、ｉｑｔｈ０をＣ２で除したものであるため、ｉｑｔｈ２＝１［Ａ］／１．２＝０．８３３［Ａ］となる。さらに、モータＭ３の補正後の閾値ｉｑｔｈは、閾値ｉｑｔｈ０＝１［Ａ］をＣ３で除したものであるため、１［Ａ］／０．８＝１．２５［Ａ］となる。
【００７７】
閾値ｉｑｔｈを補正した後のモータＭ１、モータＭ２、モータＭ３のｉｑ−Ｔ特性を図１６に示す。同図は図１２と同様の特性図であるため、詳細な説明は省略する。同図に示すようにモータＭ１、モータＭ２、モータＭ３において、それぞれ補正後の閾値、ｉｑｔｈ１、ｉｑｔｈ２、ｉｑｔｈ３で過負荷検知を行うと、モータの個体によらずねらいの負荷トルクＴ０で過負荷検知を行うことができる。そのためねらいの負荷トルクＴ０より大きい負荷トルクがモータにかかること、それによって、例えば撹拌スクリュー１３３が破損することを抑制することができる。
【００７８】
●補正係数の算出手順
以下、ｑ軸電流値ｉｑまたは閾値ｉｑｔｈの補正にあたってシステムコントローラ２００が行う一連の処理を図１７のフローチャートを用いて説明する。図１７のフローチャートは、システムコントローラの特にＣＰＵ２００ａにより、ＲＯＭ２００ｂに格納したプログラムを実行することで実現される。これは図９の手順も同様である。システムコントローラ２００は、回収トナーＴの回収動作が不要な期間、すなわち画像形成が行われない期間（例えば電源投入後のウォームアップ期間等）に本処理を行う（Ｓｔａｒｔ）。
【００７９】
始めにシステムコントローラ２００は、角速度ω、誘起電圧Ｅの取得回数を示すカウン
タｎを０に初期化する（Ｓ２０１）。続いてカウンタｎに１を加算し（Ｓ２０２）、位置指令θ＿ｒｅｆをモータ制御部３００に入力して回収トナーモータ５００を所定の角速度ωｎ＿ｒｅｆで回転させる（Ｓ２０３）。ここで、システムコントローラ２００のＲОＭ２００ｂにはカウンタ値ｎと角速度ωｎ＿ｒｅｆの関係が予め記憶されており、それと現在のカウント値ｎに基づき角速度ωｎ＿ｒｅｆの値を決定する。ここでは、図１３に示したようにカウンタ値ｎが増加するごとに角速度ωｎ＿ｒｅｆがω１＜ω２＜ω３と速くなるものとする。ただし角速度ωｎ＿ｒｅｆの値の設定はこれに限定するものではなくカウンタｎごとに異なる角速度ωｎ＿ｒｅｆが設定されればよい。
【００８０】
ステップＳ２０４にてシステムコントローラ２００は、速度演算部３０８で演算された角速度ωｎと誘起電圧演算部３０６にて演算された誘起電圧Ｅｎの値を取得する（Ｓ２０４）。ステップＳ２０５にて、システムコントローラ２００はカウンタｎが所定値以上になったか否かを判断する（Ｓ２０５）。カウンタｎが所定値未満の場合（Ｓ２０５のＮо）、ステップＳ２０２に戻る。一方、カウンタｎが所定値以上の場合（Ｓ２０５のＹｅｓ）、ステップＳ２０６に進む。
【００８１】
ここで、所定値が３の場合、システムコントローラ２００は、ステップＳ２０２〜ステップＳ２０５のＮоのループを２回繰り返し、ステップＳ２０２〜ステップＳ２０５のＹｅｓを経て、ステップＳ２０６に至る。この間、まず角速度ω１とそのときの誘起電圧Ｅ１が、続いてω２とＥ２が、最後にω３とＥ３が取得され、それらの取得結果は図１３に示したようになる。
【００８２】
ステップＳ２０６にて、システムコントローラ２００は、図１３に示す角速度ωｎと誘起電圧Ｅｎの取得結果から誘起電圧定数Ｋｅを演算する（Ｓ２０６）。ステップＳ２０６においては、たとえば測定された２つの角速度の差により、それぞれの角速度に対応する２つの誘起電圧の差を除することで求められる。２つより多くの角速度について測定した場合には、２つの角速度を対として誘起電圧定数を求め、その平均を誘起電圧定数Ｋｅとしてよい。そして、ステップＳ２０７にて、モータ個体のばらつきを補正するための補正係数Ｃを算出する（Ｓ２０７）。さらにステップＳ２０８にてシステムコントローラ２００は、補正係数Ｃを用いてｑ軸電流値ｉｑまたは閾値ｉｑｔｈの補正を行い（Ｓ２０８）、本処理を終了する（Ｅｎｄ）。なおいったん図１７の手順を実行した後は、閾値ｉｑｔｈを補正する場合には、補正した閾値を過負荷判定のための閾値として記憶しておき、図９のＳ１０１において閾値として用いる。一方、ｑ軸電流値ｉｑを補正する場合には、算出した補正係数Ｃを記憶しておき、入力されたｑ軸電流値ｉｑに乗じてから図９のステップＳ１０１でｑ軸電流値ｉｑとして用いる。
【００８３】
上記の流れで、システムコントローラ２００はｑ軸電流ｉｑまたは閾値ｉｑｔｈの補正に関する一連の処理を行う。図１７の手順は、例えば画像形成値に電源が投入された後の準備処理においてその都度実行してもよいし、一定期間おきに実行してもよいし、モータが取り付けられた後の最初の起動時に一度だけ実行してもよい。
【００８４】
以上、本発明の画像形成装置によれば、モータの角速度およびその角速度における誘起電圧の推定結果より、トルク定数Ｋｔとほぼ等価な誘起電圧定数Ｋｅを算出し、その結果に基づきｑ軸電流値ｉｑまたは閾値ｉｑｔｈを補正する。これによって、モータ個体のトルク定数Ｋｔのばらつきによるｑ軸電流ｉｑによる負荷の状態判定の誤りを抑制することができる。具体的には、モータ個体ごとに過負荷検知の動作点が変わり、本来、過負荷検知で停止させたい負荷トルクより大きい負荷トルクがモータにかかること、それによって装置の部品が破損に至ることを抑制することができる。即ち、使用されるモータに拘わらず、負荷の状態を高精度に検出することができる。
【００８５】
尚、誘起電圧定数Ｋｅの演算に用いる角速度ωの値は、速度演算部３０８の演算結果の値に限らない。例えば、位置指令θ＿ｒｅｆを微分することで得た指令角速度ω＿ｒｅｆの値を使ってもよい。
【００８６】
また、ｑ軸電流ｉｑに基づく負荷の状態判定は、過負荷検知に限らず例えば回収トナーボックス１３０内の回収トナーＴの回収状態を判定するようにしてもよい。図８を用いて前述したように、回収トナーボックス１３０に回収トナーＴが溜まっていくほどｑ軸電流ｉｑは増加していく。これを利用して例えば図８のｉｑ３を閾値とし、ｑ軸電流ｉｑがｉｑ３以上になると、回収トナーボックス１３０が満載間近であると判定し、交換用の回収トナーボックス１３０を自動発注するようにしてもよい。また、図１１のｉｑ４を閾値とし、ｑ軸電流ｉｑがｉｑ４以上になると、回収トナーボックス１３０が満載になったと判定し、ユーザに回収トナーボックス１３０の交換を促す通知をするようにしてもよい。
【００８７】
さらにｑ軸電流ｉｑに基づいて状態が検出される負荷は上述の回収トナーの構成に限らず、例えば、感光体１１１など、画像形成装置に設けられる負荷であればよい。
【００８８】
また本実施形態では、制御対象としてステッピングモータを用いた例を説明したが、３相ブラシレスＤＣモータについて適用することもできる。その場合には、例えばモータ制御部３００からの出力信号ｖα、ｖβを空間ベクトル変換部により３相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換し、それらを、３相インバータを通して直流モータの各巻線に入力する。またモータへ入力する各相の電流値にクラーク変換を施して直交する２相の電流値ｉα、ｉβを得る。電流値ｉα、ｉβがモータ制御部３００へのフィードバック入力となる。このほかの構成及び制御は上記実施形態と同様でよい。すなわち、直流モータを制御する場合であっても、モータ制御部３００の構成は図３に示した構成と同じでよく、外付け回路を直流モータに対応した構成とするだけでよい。また電流値ｉｑまたは閾値ｉｑｔｈの補正も上述した実施形態と同一でよい。
【符号の説明】
【００８９】
３  モータ駆動装置、１００  画像形成装置、１３０  回収トナーボックス、２００  システムコントローラ、３００  モータ制御部、５００  モータ
【図１】
2020096407.tif 000003
【図２】
2020096407.tif 000004
【図３】
2020096407.tif 000005
【図４】
2020096407.tif 000006
【図５】
2020096407.tif 000007
【図６】
2020096407.tif 000008
【図７】
2020096407.tif 000009
【図８】
2020096407.tif 000010
【図９】
2020096407.tif 000011
【図１０】
2020096407.tif 000012
【図１１】
2020096407.tif 000013
【図１２】
2020096407.tif 000014
【図１３】
2020096407.tif 000015
【図１４】
2020096407.tif 000016
【図１５】
2020096407.tif 000017
【図１６】
2020096407.tif 000018
【図１７】
2020096407.tif 000019