(57)【要約】【課題】  電動モータの負荷トルクの推定精度を向上させる。【解決手段】  電動モータの負荷トルクを推定する負荷トルク推定装置であって、前記電動モータを制御するための制御値と、前記電動モータの回転速度の実測値とをモデルに入力することで、前記電動モータの負荷トルクを推定する推定部（２０６）と、推定された負荷トルクに対応する、前記電動モータの機械時定数を導出する導出部（２０７）と、を有し、推定部（２０６）は、前記モデルに含まれる機械時定数を、ｎ−１回目の制御周期で推定された負荷トルクに対応する機械時定数を用いて更新し、ｎ回目の制御周期で取得した、前記制御値及び前記実測値を、該更新した後のモデルに入力することで前記電動モータの負荷トルクを推定することを特徴とする。【選択図】図２
2015079488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータの負荷トルクを推定する負荷トルク推定装置であって、
前記電動モータを制御するための制御値と、前記電動モータの回転速度の実測値とをモデルに入力することで、前記電動モータの負荷トルクを推定する推定手段と、
前記推定手段により推定された負荷トルクに対応する、前記電動モータの機械時定数を導出する導出手段と、を有し、
前記推定手段は、前記モデルに含まれる機械時定数を、ｎ−１回目（ｎは２以上の整数）の制御周期で推定された負荷トルクに対応する機械時定数を用いて更新し、ｎ回目の制御周期で取得した、前記制御値及び前記実測値を、該更新した後のモデルに入力することで、ｎ回目の制御周期における前記電動モータの負荷トルクを推定することを特徴とする負荷トルク推定装置。
【請求項２】
前記導出手段は、更に、前記推定手段により推定された負荷トルクに対応する、前記電動モータの電気時定数を導出し、
前記推定手段は、更に、前記モデルに含まれる電気時定数を、ｎ−１回目の制御周期で推定された負荷トルクに対応する電気時定数を用いて更新し、ｎ回目の制御周期で取得した、前記制御値及び前記実測値を、該更新した後のモデルに入力することで、ｎ回目の制御周期における前記電動モータの負荷トルクを推定することを特徴とする請求項１に記載の負荷トルク推定装置。
【請求項３】
前記導出手段は、前記電動モータの負荷トルクと前記機械時定数との関係を規定する近似式またはテーブル、あるいは、前記電動モータの負荷トルクと前記電気時定数との関係を規定する近似式またはテーブルを参照することにより、ｎ−１回目の制御周期で推定された負荷トルクに対応する前記電動モータの機械時定数、または、ｎ−１回目の制御周期で推定された負荷トルクに対応する前記電動モータの電気時定数を導出することを特徴とする請求項２に記載の負荷トルク推定装置。
【請求項４】
前記電動モータの回転速度の実測値は、前記電動モータに配された２相エンコーダの出力または磁気センサの出力に基づいて取得されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の負荷トルク推定装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の負荷トルク推定装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
電動モータの負荷トルクを推定する負荷トルク推定装置のコンピュータに、
前記電動モータを制御するための制御値と、前記電動モータの回転速度の実測値とをモデルに入力することで、前記電動モータの負荷トルクを推定する推定工程と、
前記推定工程において推定された負荷トルクに対応する、前記電動モータの機械時定数を導出する導出工程と、を実行させるプログラムであって、
前記推定工程は、前記モデルに含まれる機械時定数を、ｎ−１回目（ｎは２以上の整数）の制御周期で推定された負荷トルクに対応する機械時定数を用いて更新し、ｎ回目の制御周期で取得した、前記制御値及び前記実測値を、該更新した後のモデルに入力することで、ｎ回目の制御周期における前記電動モータの負荷トルクを推定することを特徴とするプログラム。
【請求項７】
電動モータの負荷トルクを推定する負荷トルク推定装置における負荷トルク推定方法であって、
前記電動モータを制御するための制御値と、前記電動モータの回転速度の実測値とをモデルに入力することで、前記電動モータの負荷トルクを推定する推定工程と、
前記推定工程において推定された負荷トルクに対応する、前記電動モータの機械時定数を導出する導出工程と、を有し、
前記推定工程は、前記モデルに含まれる機械時定数を、ｎ−１回目（ｎは２以上の整数）の制御周期で推定された負荷トルクに対応する機械時定数を用いて更新し、ｎ回目の制御周期で取得した、前記制御値及び前記実測値を、該更新した後のモデルに入力することで、ｎ回目の制御周期における前記電動モータの負荷トルクを推定することを特徴とする負荷トルク推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は負荷トルク推定装置、画像形成装置、負荷トルク推定方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電動モータの負荷トルクをリアルタイムに推定する技術が知られている。例えば、特許文献１には、制御対象である電動モータについての制御モデルを同定し、電動モータを制御するための電圧値（制御値）と、電動モータの回転速度（実測値）とを用いて、電動モータの負荷トルクを推定する技術が開示されている。
【０００３】
特許文献１によれば、トルクメータを配することなく負荷トルクをリアルタイムに算出し、電動モータの速度制御にフィードバックすることができるため、負荷トルクの変動の影響を受けにくい制御システムを低コストで実現することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１のように、制御モデルを同定して負荷トルクを推定する方法の場合、制御対象の状態が変化した場合に、負荷トルクが正しく推定できないことがある。制御対象の状態が変化することで、制御対象の特性が変動し、同定した制御モデルとはことなる特性となることがあるからである。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、電動モータの負荷トルクの推定精度を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態に係る負荷トルク推定装置は、以下のような構成を有する。すなわち、
電動モータの負荷トルクを推定する負荷トルク推定装置であって、
前記電動モータを制御するための制御値と、前記電動モータの回転速度の実測値とをモデルに入力することで、前記電動モータの負荷トルクを推定する推定手段と、
前記推定手段により推定された負荷トルクに対応する、前記電動モータの機械時定数を導出する導出手段と、を有し、
前記推定手段は、前記モデルに含まれる機械時定数を、ｎ−１回目（ｎは２以上の整数）の制御周期で推定された負荷トルクに対応する機械時定数を用いて更新し、ｎ回目の制御周期で取得した、前記制御値及び前記実測値を、該更新した後のモデルに入力することで、ｎ回目の制御周期における前記電動モータの負荷トルクを推定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の各実施形態によれば、電動モータの負荷トルクの推定精度を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る負荷トルク推定装置のハードウェア構成を示す図である。
【図２】実施形態に係る負荷トルク推定プログラムが実行されることにより実現される機能を示す機能構成図である。
【図３】電動モータを制御し、負荷トルクを推定するためのブロック線図である。
【図４】モータノミナルモデルを説明するための図である。
【図５】電動モータの機械時定数の測定方法を説明するための図である。
【図６】電動モータの電気時定数の測定方法を説明するための図である。
【図７】電動モータの回転速度と、機械時定数及び電気時定数との関係を示す図である。
【図８】負荷トルク推定処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】電動モータの機械時定数の測定方法を説明するための図である。
【図１０】電動モータの電気時定数の測定方法を説明するための図である。
【図１１】電動モータの負荷トルクと、機械時定数及び電気時定数との関係を示す図である。
【図１２】負荷トルク推定処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】画像形成装置の内部構成を示す図である。
【図１４】画像形成装置の中間転写ユニットの駆動・搬送機構を拡大して示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１０】
［第１の実施形態］
＜負荷トルク推定装置＞
はじめに、本実施形態に係る負荷トルク推定装置のハードウェア構成について説明する。図１は、本実施形態に係る負荷トルク推定装置１００のハードウェア構成を説明するための図である。
【００１１】
図１に示すように、負荷トルク推定装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、記憶装置１０４を備える。更に、表示部１０５、入力部１０６、インタフェース部１０７を備える。なお、負荷トルク推定装置１００の各部は、バス１０８を介して相互に接続されているものとする。
【００１２】
ＣＰＵ１０１は、記憶装置１０４に格納された、負荷トルク推定プログラム１１０を実行するコンピュータである。
【００１３】
ＲＯＭ１０２は不揮発性メモリである。ＲＯＭ１０２は、負荷トルク推定プログラム１１０をＣＰＵ１０１が実行するために必要な各種プログラム、データ等を格納する。具体的には、ＢＩＯＳ（Basic Input/Output System）やＥＦＩ（Extensible Firmware Interface）等のブートプログラムなどを格納する。
【００１４】
ＲＡＭ１０３は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等の主記憶装置である。ＲＡＭ１０３は、負荷トルク推定プログラム１１０がＣＰＵ１０１によって実行される際に展開される、作業領域として機能する。
【００１５】
記憶装置１０４は、負荷トルク推定プログラム１１０を格納する。表示部１０５は電動モータ１３０の制御目標値（目標回転速度や目標位置）を入力するための画面や、電動モータ１３０の回転速度の検出結果（実測値）または位置情報の検出結果（実測値）を表示するための画面を表示する。更に、算出された負荷トルクの推定値を表示するための画面を表示する。
【００１６】
入力部１０６は、負荷トルク推定装置１００に対して各種入力操作（制御目標値を入力したりするための操作）を行うための操作部材であり、例えば、マウスやキーボード等が含まれる。
【００１７】
インタフェース部１０７は、制御対象である電動モータ１３０を制御するための制御値をモータ駆動装置１２０に送信する。また、モータ駆動装置１２０を介して、位置／回転速度検出部１４０より、制御対象である電動モータ１３０の状態を示す情報（回転速度の実測値または位置情報の実測値）を受信する。
【００１８】
モータ駆動装置１２０は、インタフェース部１０７より送信された制御値に基づいて、電動モータ１３０を駆動する。また、位置／回転速度検出部１４０より出力された検出信号を受信し、回転速度の実測値または位置情報の実測値として、インタフェース部１０７に送信する。
【００１９】
位置／回転速度検出部１４０は、電動モータ１３０に配され、検出信号（回転速度を示す信号または位置を示す信号）を出力する。本実施形態において、位置／回転速度検出部１４０には、例えば、２相エンコーダや１相フォトディテクタが含まれる。あるいは、ＦＧ（Frequency Generator）センサ、ホール素子センサ等の磁気センサが含まれる。
【００２０】
＜負荷トルク推定プログラムの機能構成＞
次に、負荷トルク推定プログラム１１０が実行されることにより実現される機能について説明する。図２は、負荷トルク推定プログラム１１０が実行されることにより実現される機能を示す機能構成図である。
【００２１】
図２において、目標回転速度入力部２０１及び目標位置入力部２０２は、ユーザが、入力部１０６を用いて入力した制御目標値（目標回転速度または目標位置）を取得し、制御部２００に入力する。
【００２２】
実測値入力部２０４は、インタフェース部１０７において受信した、電動モータ１３０の回転速度の実測値または位置情報の実測値を取得し、制御部２００に入力する。
【００２３】
制御部２００は、入力された制御目標値（目標回転速度または目標位置）と、入力された回転速度の実測値または位置情報の実測値とに基づいて、電動モータ１３０を制御するための制御値（電圧値）を算出する。
【００２４】
制御値出力部２０５は、制御部２００において算出された制御値（電圧値）を、インタフェース部１０７を介してモータ駆動装置１２０に送信する。
【００２５】
推定部２０６は、回転速度推定部２１０とトルク推定部２１１とを有する。回転速度推定部２１０は、制御部２００より出力される制御値（電圧値）に基づいて電動モータ１３０の回転速度の推定値を算出する制御モデルである、モータノミナルモデルを生成する。また、当該モータノミナルモデルを用いて回転速度の推定値を算出する。
【００２６】
トルク推定部２１１は、モータノミナルモデルに基づいて算出された回転速度の推定値と、制御部２００を介して取得した回転速度の実測値とに基づいて電動モータ１３０の負荷トルクの推定値を算出する制御モデルである、トルク推定モデルを生成する。また、当該トルク推定モデルを用いて電動モータ１３０の負荷トルクの推定値を算出する。
【００２７】
導出部２０７は、推定部２０６より送信された回転速度の実測値に基づいて、予め保持する近似式またはテーブルを参照し、回転速度に応じた機械時定数及び電気時定数を導出する。また、導出された機械時定数及び電気時定数を推定部２０６に入力する。なお、近似式またはテーブルは、回転速度と機械時定数及び電気時定数との関係を規定しているものとする。
【００２８】
推定部２０６の回転速度推定部２１０及びトルク推定部２１１では、それぞれ、導出部２０７より入力された機械時定数及び電気時定数に基づいて、モータノミナルモデル及びトルク推定モデルを更新する。なお、推定部２０６の詳細は後述する。
【００２９】
推定トルク値出力部２０３は、推定部２０６のトルク推定部２１１において算出された
負荷トルクの推定値を出力する。なお、推定値の出力先は、記憶装置１０４であってもよいし、表示部１０５であってもよい。あるいは、インタフェース部１０７を介して、外部の装置に出力されてもよい。
【００３０】
＜ブロック線図の説明＞
次に、電動モータの回転速度または位置を制御するとともに、負荷トルクを推定するためのブロック線図について説明する。図３は、電動モータ１３０の回転速度または位置を制御するとともに、負荷トルクを推定するためのブロック線図である。
【００３１】
図３に示すように、制御部２００では、制御目標値（目標回転速度ωｔｇｔまたは目標位置ｘｔｇｔ）と、フィードバックされた実測値（回転速度の実測値ωｄｅｔまたは回転位置の実測値ｘｄｅｔ）とに基づいて、制御値（電圧値Ｖｃｔｌ）を出力する。
【００３２】
電動モータ１３０では、制御部２００より出力された制御値（電圧値Ｖｃｔｌ）に基づいて、所定の回転トルクＴが発生する。これに対して、電動モータ１３０には、負荷トルクτがかかるため、電動モータ１３０は、回転トルクＴと負荷トルクτとの差分値に応じた回転速度で回転する。
【００３３】
位置／回転速度検出部１４０では、電動モータ１３０の回転速度を検出し、回転速度の実測値ωｄｅｔを制御部２００にフィードバックする。
【００３４】
あるいは、検出した回転速度に基づいて位置情報を算出し（あるいは直接位置情報を検出し）、位置情報の実測値ｘｄｅｔとして制御部２００にフィードバックする。
【００３５】
このように、回転速度の実測値ωｄｅｔまたは位置情報の実測値ｘｄｅｔに基づくフィードバック制御を行うことで、電動モータ１３０は、目標回転速度ωｔｇｔまたは目標位置ｘｔｇｔに制御される。
【００３６】
電動モータ１３０の回転速度の制御または位置の制御と平行して、推定部２０６では、逐次、負荷トルクの推定値τｅの算出を行う。
【００３７】
具体的には、回転速度推定部２１０が、制御部２００より出力される制御値（電圧値Ｖｃｔｌ）を取得し、モータノミナルモデルＰ（ｓ）に基づいて、電動モータ１３０の回転速度の推定値ωｅを算出する。
【００３８】
更に、推定部２０６では、位置／回転速度検出部１４０において検出された回転速度の実測値ωｄｅｔを取得し、回転速度の推定値ωｅと実測値ωｄｅｔとの差分値を算出したうえでトルク推定部２１１に入力する。
【００３９】
トルク推定部２１１では、入力された差分値から、トルク推定モデルＴｑ（ｓ）を用いて負荷トルクの推定値τｅを算出する。
【００４０】
なお、トルク推定モデルＴｑ（ｓ）は、以下のように表すことができる。
【００４１】
【数１】
2015079488.tif 000003
ただし、Ｐ−１（ｓ）は、モータノミナルモデルＰ（ｓ）の逆数である。また、Ｆ（ｓ）は、低域フィルタの伝達関数であり、Ｐ（ｓ）がｎ次の伝達関数であった場合、以下のように表すことができる。
【００４２】
【数２】
2015079488.tif 000004
更に、Ｒは電動モータ１３０のコイル抵抗を、Ｌは電動モータ１３０のコイルインダクタンスを、Ｋｔはトルク定数をそれぞれ表している。また、ｆは帯域周波数を表している。
【００４３】
ここで、回転速度の推定値ωｅと実測値ωｄｅｔとの差分値をトルク推定部２１１に入力することで、負荷トルクの推定値τｅを算出する過程について簡単に説明する。
【００４４】
式１において、まず、回転速度の推定値ωｅと実測値ωｄｅｔとの差分値に、Ｐ−１（ｓ）Ｆ（ｓ）をかけあわせると、負荷トルクτ分を駆動するのに必要な電圧の推定値（ここではＶｅと称す）が算出される。
【００４５】
更に、算出した電圧の推定値Ｖｅに、１／（Ｒ＋ｓＬ）をかけあわせると、負荷トルクτ分を駆動するのに必要な電流の推定値（ここではＩｅと称す）が算出される。そして、算出した電流の推定値Ｉｅにトルク定数Ｋｔをかけあわせると、負荷トルクτに対応する推定値τｅを算出することができる。
【００４６】
以上のことから、回転速度の推定値ωｅと実測値ωｄｅｔとの差分値に、式１に示すトルク推定モデルＴｑ（ｓ）をかけあわせることで負荷トルクの推定値τｅが算出されることがわかる。
【００４７】
なお、制御値（電圧値Ｖｃｔｌ）及び実測値（回転速度の実測値ωｄｅｔ）は、制御部２００の制御周期ごとに出力されるため、推定部２０６では、制御部２００の制御周期ごとに、負荷トルクの推定値τｅを算出することができる。
【００４８】
＜モータノミナルモデル＞
次に、モータノミナルモデルＰ（ｓ）の詳細について説明する。一般に電動モータは、図４（ａ）に示すブロック線図により表現することができる。
【００４９】
なお、図４（ａ）において、Ｖｃｔｌは、制御部２００より出力される制御値（電圧値）であり、Ｒは電動モータ１３０のコイル抵抗を、Ｌは電動モータ１３０のコイルインダクタンスを、Ｋｔはトルク定数をそれぞれ表している。また、Ｊはイナーシャを、Ｋｅは逆起電力定数をそれぞれ表している。
【００５０】
ここで、図４（ａ）に示す閉ループのブロック線図は、図４（ｂ）に示す開ループのブロック線図に書き替えることができる。
【００５１】
つまり、モータノミナルモデルＰ（ｓ）は、以下のように表すことができる。
【００５２】
【数３】
2015079488.tif 000005
なお、Ｔｍは機械時定数であり、下式により表すことができる。
【００５３】
【数４】
2015079488.tif 000006
ただし、Ｊはイナーシャを、Ｋｔはトルク定数を、Ｋｅは逆起電力定数をそれぞれ示している。
【００５４】
また、Ｔｅは電気時定数であり、下式により表すことができる。
【００５５】
【数５】
2015079488.tif 000007
ただし、Ｌは電動モータ１３０のコイルインダクタンスを、Ｒは電動モータ１３０のコイル抵抗をそれぞれ表している。
【００５６】
このように、負荷トルクの推定値τｅを求めるために必要なモータノミナルモデルＰ（ｓ）には、機械時定数と電気時定数とが含まれる。
【００５７】
ここで、本願出願人は、従来技術を用いて算出する負荷トルクの推定値が、制御対象である電動モータの状態の変化に伴って誤差が大きくなってしまうことの原因を解析するにあたり、電動モータの回転速度と機械時定数及び電気時定数との関係に着目した。
【００５８】
従来技術を用いて負荷トルクの推定値を算出する場合、電動モータの機械時定数と電気時定数は一定であると仮定しており、回転速度に関わらず、電動モータの機械時定数と電気時定数には、所定の定数が代入されることになっているからである。
【００５９】
これに対して、本願出願人が、電動モータの機械時定数及び電気時定数を、様々な回転速度において実験的に求めたところ、電動モータの機械時定数及び電気時定数は、回転速度によって変動することがわかった。
【００６０】
そこで、以下では、電動モータの回転速度と機械時定数及び電気時定数とがどのような関係にあるかを説明し、回転速度に応じて、電動モータの機械時定数及び電気時定数を更新しながら、負荷トルクの推定値を算出する処理について説明する。
【００６１】
＜電動モータの回転速度と機械時定数及び電気時定数との関係＞
はじめに、電動モータ１３０の回転速度ωｄｅｔと機械時定数Ｔｍ及び電気時定数Ｔｅとの関係について図５乃至図７を用いて説明する。
【００６２】
図５は、電動モータ１３０の回転速度ωｄｅｔと機械時定数Ｔｍとの関係を実験的に求める様子を示した図である。図５において、（ａ−１）は、回転速度が５００ｒｐｍになるように電圧Ｖ５００をステップ入力した様子を示している。また（ｂ−１）は、電動モータ１３０に電圧Ｖ５００をステップ入力した場合の、電動モータ１３０の回転速度の実測値ωｄｅｔの時間変化を示している。
【００６３】
図５（ｂ−１）において、回転速度の実測値ωｄｅｔが、変位量の６３．２％に到達するまでの時間を求めることで、回転速度が５００ｒｐｍのときの機械時定数Ｔｍ５００を導き出すことができる。
【００６４】
同様に、（ａ−２）は、回転速度が１０００ｒｐｍになるように、電圧Ｖ１０００をステップ入力した様子を示している。また、（ｂ−２）は、電動モータ１３０に電圧Ｖ１０００をステップ入力した場合の、電動モータ１３０の回転速度の実測値ωｄｅｔの時間変化を示している。
【００６５】
図５（ｂ−２）において、回転速度の実測値ωｄｅｔが、変位量の６３．２％に到達するまでの時間を求めることで、回転速度が１０００ｒｐｍのときの機械時定数Ｔｍ１０００を導き出すことができる。
【００６６】
同様に、（ａ−３）は、回転速度が３０００ｒｐｍになるように、電圧Ｖ３０００をステップ入力した様子を示している。また、（ｂ−３）は、電動モータ１３０に電圧Ｖ３０００をステップ入力した場合の、電動モータ１３０の回転速度の実測値ωｄｅｔの時間変化を示している。
【００６７】
図５（ｂ−３）において、回転速度の実測値ωｄｅｔが、変位量の６３．２％に到達するまでの時間を求めることで、回転速度３０００ｒｐｍのときの機械時定数Ｔｍ３０００を導き出すことができる。
【００６８】
図７のＴｍは、このようにして求めた各回転速度における機械時定数をグラフ化したものである。図７において、横軸は電動モータ１３０の回転速度を、縦軸は、それぞれの機械時定数を正規化した値を示している。
【００６９】
一方、図６は、電動モータ１３０の回転速度ωｄｅｔと電気時定数Ｔｅとの関係を実験的に求める様子を示した図である。図６において、（ａ−１）は、回転速度が５００ｒｐｍになるように電圧Ｖ５００をステップ入力した様子を示している。また（ｂ−１）は、電動モータ１３０に電圧Ｖ５００をステップ入力した場合の、電動モータ１３０のコイルに流れる電流の実測値Ｉｄｅｔの時間変化を示している。
【００７０】
図６（ｂ−１）において、電流の実測値Ｉｄｅｔが、変位量の６３．２％に到達するまでの時間を求めることで、回転速度が５００ｒｐｍのときの電気時定数Ｔｅ５００を導き出すことができる。
【００７１】
同様に、図６（ａ−２）は、回転速度が１０００ｒｐｍになるように、電圧Ｖ１０００をステップ入力した様子を示している。また、図６（ｂ−２）は、電動モータ１３０に電圧Ｖ１０００をステップ入力した場合の、電動モータ１３０のコイルに流れる電流の実測値Ｉｄｅｔの時間変化を示している。
【００７２】
図６（ｂ−２）において、電流の実測値Ｉｄｅｔが、変位量の６３．２％に到達するまでの時間を求めることで、回転速度が１０００ｒｐｍのときの電気時定数Ｔｅ１０００を導き出すことができる。
【００７３】
同様に、図６（ａ−３）は、回転速度が３０００ｒｐｍになるように、電圧Ｖ３０００をステップ入力した様子を示している。また、図６（ｂ−３）は、電動モータ１３０に電圧Ｖ３０００をステップ入力した場合の、電動モータ１３０のコイルに流れる電流の実測値Ｉｄｅｔの時間変化を示している。
【００７４】
図６（ｂ−３）において、電流の実測値Ｉｄｅｔが、変位量の６３．２％に到達するまでの時間を求めることで、回転速度３０００ｒｐｍのときの電気時定数をＴｅ３０００を導き出すことができる。
【００７５】
図７のＴｅは、このようにして求めた各回転速度における電気時定数をグラフ化したものである。図７において、横軸は電動モータ１３０の回転速度を、縦軸は、それぞれの電気時定数を正規化した値を示している。
【００７６】
以上のように、電動モータ１３０の機械時定数Ｔｍ及び電気時定数Ｔｅは、回転速度に応じて変動する。このため、負荷トルク推定装置１００では、モータノミナルモデルＰ（ｓ）を用いて回転速度の推定値ωｅを算出するにあたり、算出時の電動モータ１３０の回転速度の実測値（ωｄｅｔ）に応じて、機械時定数Ｔｍ及び電気時定数Ｔｅを逐次更新する構成とした。
【００７７】
具体的には、図７のグラフに基づいて、Ｔｍ、Ｔｅをそれぞれ、回転速度の関数としてＮ次式により近似しておき、当該近似式に、算出時の電動モータ１３０の回転速度の実測値を代入することで、機械時定数Ｔｍ及び電気時定数Ｔｅを算出する。そして、当該算出した機械時定数Ｔｍ及び電気時定数Ｔｅを用いてモータノミナルモデルＰ（ｓ）を生成（または更新）し、生成（または更新）したモータノミナルモデルＰ（ｓ）により、回転速度の推定値ωｅを算出する構成とした。
【００７８】
なお、機械時定数Ｔｍ及び電気時定数Ｔｅを、例えば、１次式で表すと、以下のように表すことができる。
【００７９】
Ｔｍ＝Ａｍ×ωｄｅｔ＋Ｂｍ  （Ａｍ、Ｂｍは定数）
Ｔｅ＝Ａｅ×ωｄｅｔ＋Ｂｅ  （Ａｅ、Ｂｅは定数）
ただし、近似式は１次式に限定されないことはいうまでもない。
【００８０】
なお、機械時定数Ｔｍ及び電気時定数Ｔｅの導出方法は、近似式に限定されない。例えば、図７のグラフをテーブル化したものを予め作成しておき、算出時に、電動モータ１３０の回転速度の実測値ωｄｅｔに最も近い回転速度に対応する機械時定数Ｔｍ及び電気時定数Ｔｅを当該テーブルより導出するように構成してもよい。
【００８１】
なお、上記近似式またはテーブルは、回転速度が０ｒｐｍから３０００ｒｐｍまでの機械時定数及び電気時定数について記載した図７に基づいて作成することとしているが、本発明はこれに限定されない。例えば、更に、広いレンジについて実験を行うことで得られた結果を用いて、近似式またはテーブルを作成するようにしてもよい。
【００８２】
＜負荷トルク推定プログラムによる処理＞
次に、回転速度に応じて電動モータの機械時定数及び電気時定数を更新しながら、負荷トルクの推定値を算出する、負荷トルク推定プログラム１１０による負荷トルク推定処理の流れについて説明する。図８は、負荷トルク推定プログラム１１０による負荷トルク推定処理の流れを示すフローチャートである。
【００８３】
負荷トルク推定プログラム１１０が実行されると、ステップＳ８０１では、実測値入力部２０４が、タイミングＴ１で、回転速度の実測値ωｄｅｔ１を取得する。
【００８４】
ステップＳ８０２では、導出部２０７が、回転速度の実測値ωｄｅｔ１に対応する機械時定数及び電気時定数を近似式に基づいて導出する。ここでは、機械時定数Ｔｍ＿ωｄｅｔ１と電気時定数Ｔｅ＿ωｄｅｔ１を導出する。
【００８５】
ステップＳ８０３では、回転速度推定部２１０が、機械時定数Ｔｍ＿ωｄｅｔ１及び電気時定数Ｔｅ＿ωｄｅｔ１に基づいて、モータノミナルモデルＰ（ｓ）１を生成する。更に、トルク推定部２１１がトルク推定モデルＴｑ（ｓ）１を生成する。
【００８６】
ステップＳ８０４では、推定部２０６が、タイミングＴ１において制御部２００より出力された制御値（電圧値Ｖｃｔｌ１）を取得する。更に、回転速度推定部２１０が、ステップＳ８０３において生成したモータノミナルモデルＰ（ｓ）１に、制御値（電圧値Ｖｃｔｌ１）をかけあわせることで、回転速度の推定値ωｅ１を算出する。
【００８７】
ステップＳ８０５では、推定部２０６が、ステップＳ８０１で取得した回転速度の実測値ωｄｅｔ１とステップＳ８０４で算出した回転速度の推定値ωｅ１との差分値を算出する。
【００８８】
更に、トルク推定部２１１が、ステップＳ８０３において生成したトルク推定モデルＴｑ（ｓ）１に、当該差分値をかけあわせることで、負荷トルクの推定値τｅ１を算出する。
【００８９】
ステップＳ８０５において負荷トルクの推定値τｅ１の算出が終了すると、次の制御周期まで待機し、次の制御周期において、再び、ステップＳ８０１からの処理を実行する。
【００９０】
つまり、タイミングＴ２において回転速度の実測値ωｄｅｔ２を取得し（ステップＳ８０１）、機械時定数Ｔｍ＿ωｄｅｔ２と電気時定数Ｔｅ＿ωｄｅｔ２を導出する（ステップＳ８０２）。更に、モータノミナルモデルＰ（ｓ）２及びトルク推定モデルＴｑ（ｓ）２を生成し（ステップＳ８０３）、回転速度の推定値ωｅ２を算出し（ステップＳ８０４）、負荷トルクの推定値τｅ２を算出する（ステップＳ８０５）。
【００９１】
以下、次の制御周期においても同様の処理を繰り返す。これにより、各制御周期ごとに、回転速度の実測値に応じた機械時定数及び電気時定数が算出され、負荷トルクの推定値が算出される。この結果、回転速度に関わらず負荷トルクの推定値の誤差を低減させることが可能となる。
【００９２】
＜まとめ＞
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る負荷トルク推定装置では、
・制御対象である電動モータのモデルを同定し、電動モータを制御するための制御値（電圧値）と、電動モータの回転速度の実測値とを用いて、電動モータの負荷トルクを推定する構成とした。
・電動モータのモデルを同定するにあたっては、機械時定数及び電気時定数が、電動モータの回転速度に応じて変動する点に着目し、回転速度の実測値に基づく機械時定数及び電気時定数を導出する構成とした。
・各回転速度における機械時定数及び電気時定数は、予め、実験的に求めておき、ｎ次式の近似式で近似するか、テーブルに格納しておく構成とした。
・機械時定数及び電気時定数を、各制御周期ごとに、近似式またはテーブルに基づいて導出し、モデルに含まれる機械時定数及び電気時定数を、各制御周期ごとに更新する構成とした。
・各制御周期ごとに、更新されたモデルを用いて負荷トルクの推定値を算出する構成とした。
【００９３】
これにより、電動モータの回転速度によって、負荷トルクの推定値の誤差が大きくなるといった従来の問題を回避することが可能となる。この結果、電動モータの負荷トルクの推定精度を向上させることが可能となる。
【００９４】
［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、制御対象である電動モータ１３０の状態の変化によって、同定される制御モデルが変動する場合として、制御対象である電動モータ１３０の回転速度と機械時定数及び電気時定数との関係に着目した。
【００９５】
しかしながら、制御対象である電動モータの状態は、回転速度に限られず、例えば、負荷トルクも挙げられる。
【００９６】
そこで、本実施形態では、電動モータの機械時定数及び電気時定数と負荷トルクとがどのような関係にあるかを説明し、負荷トルクに応じて、電動モータの機械時定数及び電気時定数を更新しながら、負荷トルクの推定値を算出する処理について説明する。
【００９７】
なお、本実施形態における負荷トルク推定装置のハードウェア構成、機能構成、ブロック線図、モータノミナルモデルは、上記第１の実施形態と同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００９８】
＜電動モータの負荷トルクと機械時定数及び電気時定数との関係＞
はじめに、電動モータ１３０の負荷トルクτｄｅｔと機械時定数Ｔｍ及び電気時定数Ｔｅとの関係について図９乃至図１１を用いて説明する。
【００９９】
図９は、電動モータ１３０の負荷トルクτｄｅｔと機械時定数Ｔｍとの関係を実験的に求める様子を示した図である。図９において、（ａ−１）は、電動モータ１３０に負荷トルク＝０．０１［Ｎｍ］がかかるようにした状態で、所定の回転速度になるように電圧Ｖ１をステップ入力した様子を示している。また（ｂ−１）は、電動モータ１３０に負荷トルク＝０．０１［Ｎｍ］がかかるようにした状態で、電動モータ１３０に電圧Ｖ１をステップ入力した場合の、電動モータ１３０の回転速度の実測値ωｄｅｔの時間変化を示している。
【０１００】
図９（ｂ−１）において、回転速度の実測値ωｄｅｔが、変位量の６３．２％に到達するまでの時間を求めることで、負荷トルク＝０．０１［Ｎｍ］のときの機械時定数Ｔｍ１を導き出すことができる。
【０１０１】
同様に、図９（ａ−２）は、電動モータ１３０に負荷トルク＝０．０２［Ｎｍ］がかかるようにした状態で、所定の回転速度になるように、電圧Ｖ２をステップ入力した様子を示している。また、図９（ｂ−２）は、電動モータ１３０に負荷トルク＝０．０２［Ｎｍ］がかかるようにした状態で、電動モータ１３０に電圧Ｖ２をステップ入力した場合の、電動モータ１３０の回転速度の実測値ωｄｅｔの時間変化を示している。
【０１０２】
図９（ｂ−２）において、回転速度の実測値ωｄｅｔが、変位量の６３．２％に到達するまでの時間を求めることで、負荷トルク＝０．０２［Ｎｍ］のときの機械時定数Ｔｍ２を導き出すことができる。
【０１０３】
同様に、図９（ａ−３）は、電動モータ１３０に負荷トルク＝０．０６［Ｎｍ］がかかるようにした状態で、所定の回転速度になるように、電圧Ｖ６をステップ入力した様子を示している。また、図９（ｂ−３）は、電動モータ１３０に負荷トルク＝０．０６［Ｎｍ］がかかるようにした状態で、電動モータ１３０に電圧Ｖ６をステップ入力した場合の、電動モータ１３０の回転速度の実測値ωｄｅｔの時間変化を示している。
【０１０４】
図９（ｂ−３）において、回転速度の実測値ωｄｅｔが、変位量の６３．２％に到達するまでの時間を求めることで、負荷トルク＝０．０６［Ｎｍ］のときの機械時定数Ｔｍ６を導き出すことができる。
【０１０５】
図１１のＴｍは、このようにして求めた各回転速度における機械時定数をグラフ化したものである。図１１において、横軸は電動モータ１３０にかかる負荷トルクを、縦軸は、それぞれの機械時定数を正規化した値を示している。
【０１０６】
一方、図１０は、電動モータ１３０の負荷トルクτｄｅｔと電気時定数Ｔｅとの関係を実験的に求める様子を示した図である。図１０において、（ａ−１）は、電動モータ１３０に負荷トルク＝０．０１［Ｎｍ］がかかるようにした状態で、所定の回転速度になるように電圧Ｖ１をステップ入力した様子を示している。また（ｂ−１）は、電動モータ１３０に負荷トルク＝０．０１［Ｎｍ］がかかるようにした状態で、電動モータ１３０に電圧Ｖ１をステップ入力した場合の、電動モータ１３０のコイルに流れる電流の実測値Ｉｄｅｔの時間変化を示している。
【０１０７】
図１０（ｂ−１）において、電流の実測値Ｉｄｅｔが、変位量の６３．２％に到達するまでの時間を求めることで、負荷トルク＝０．０１［Ｎｍ］のときの電気時定数Ｔｅ１を導き出すことができる。
【０１０８】
同様に、図１０（ａ−２）は、電動モータ１３０に負荷トルク＝０．０２［Ｎｍ］がかかるようにした状態で、所定の回転速度になるように、電圧Ｖ２をステップ入力した様子を示している。また、図１０（ｂ−２）は、電動モータ１３０に負荷トルク＝０．０２［Ｎｍ］がかかるようにした状態で、電動モータ１３０に電圧Ｖ２をステップ入力した場合の、電動モータ１３０のコイルに流れる電流の実測値Ｉｄｅｔの時間変化を示している。
【０１０９】
図１０（ｂ−２）において、電流の実測値Ｉｄｅｔが、変位量の６３．２％に到達するまでの時間を求めることで、負荷トルク＝０．０２［Ｎｍ］のときの電気時定数Ｔｅ２を導き出すことができる。
【０１１０】
同様に、図１０（ａ−３）は、電動モータ１３０に負荷トルク＝０．０６［Ｎｍ］がかかるようにした状態で、所定の回転速度になるように、電圧Ｖ６をステップ入力した様子を示している。また、図１０（ｂ−３）は、電動モータ１３０に負荷トルク＝０．０６［Ｎｍ］がかかるようにした状態で、電動モータ１３０に電圧Ｖ６をステップ入力した場合の、電動モータ１３０のコイルに流れる電流の実測値Ｉｄｅｔの時間変化を示している。
【０１１１】
図１０（ｂ−３）に示すように、電流の実測値Ｉｄｅｔが、変位量の６３．２％に到達するまでの時間を求めることで、負荷トルク＝０．０６［Ｎｍ］のときの電気時定数をＴｅ６を導き出すことができる。
【０１１２】
図１１のＴｅは、このようにして求めた各回転速度における電気時定数をグラフ化したものである。図１１において、横軸は電動モータ１３０にかかる負荷トルクを、縦軸は、それぞれの電気時定数を正規化した値を示している。
【０１１３】
以上のように、電動モータ１３０の機械時定数Ｔｍ及び電気時定数Ｔｅは、負荷トルクに応じて変動する。このため、負荷トルク推定装置１００では、モータノミナルモデルＰ（ｓ）を用いて回転速度の推定値ωｅを算出するにあたり、前回算出時の電動モータ１３０の負荷トルクの推定値に応じて、機械時定数Ｔｍ及び電気時定数Ｔｅを逐次更新する構成とした。
【０１１４】
具体的には、図１１のグラフに基づいて、Ｔｍ、Ｔｅをそれぞれ、負荷トルクの関数としてＮ次式により近似しておき、当該近似式に、前回算出時の電動モータ１３０の負荷トルクの推定値を代入することで、機械時定数Ｔｍ及び電気時定数Ｔｅを算出する。そして、当該算出した機械時定数Ｔｍ及び電気時定数Ｔｅを用いてモータノミナルモデルＰ（ｓ）を生成（または更新）し、生成（または更新）したモータノミナルモデルＰ（ｓ）により、回転速度の推定値ωｅを算出する構成とした。
【０１１５】
なお、機械時定数Ｔｍ及び電気時定数Ｔｅを、例えば、１次式で表すと、以下のように表すことができる。
【０１１６】
Ｔｍ＝Ｃｍ×τｅ＋Ｄｍ  （Ｃｍ、Ｄｍは定数）
Ｔｅ＝Ｃｅ×τｅ＋Ｄｅ  （Ｃｅ、Ｄｅは定数）
ただし、近似式は１次式に限定されないことはいうまでもない。
【０１１７】
なお、機械時定数Ｔｍ及び電気時定数Ｔｅの導出方法は、近似式に限定されない。例えば、図１１のグラフをテーブル化したものを予め作成しておき、算出時に、電動モータ１３０の負荷トルクの推定値τｅに最も近い負荷トルクに対応する機械時定数Ｔｍ及び電気時定数Ｔｅを当該テーブルより導出するように構成してもよい。
【０１１８】
なお、上記近似式またはテーブルは、負荷トルクが０［Ｎｍ］から０．０６［Ｎｍ］までの機械時定数及び電気時定数について記載した図１１に基づいて作成することとしているが、本発明はこれに限定されない。例えば、更に、広いレンジについて実験を行うことで得られた結果を用いて、近似式またはテーブルを作成するようにしてもよい。
【０１１９】
＜負荷トルク推定プログラムによる処理＞
次に、負荷トルクに応じて電動モータの機械時定数及び電気時定数を更新しながら、負荷トルクの推定値を算出する、負荷トルク推定プログラム１１０による負荷トルク推定処理の流れについて説明する。図１２は、負荷トルク推定プログラム１１０による負荷トルク推定処理の流れを示すフローチャートである。
【０１２０】
負荷トルク推定プログラム１１０が実行されると、ステップＳ１２０１では、推定部２０６が、タイミングＴ１における制御値（電圧値Ｖｃｔｌ１）及び回転速度の実測値ωｄｅｔ１を取得する。
【０１２１】
ステップＳ１２０２では、前回の負荷トルクの推定値を取得する。なお、ここでは、前回の負荷トルクの推定値が存在しないため、所定の初期値τｅ０を取得する。
【０１２２】
ステップＳ１２０３では、導出部２０７が、ステップＳ１２０２において取得した負荷トルクの推定値（ここでは、初期値τｅ０）に対応する機械時定数及び電気時定数を近似式に基づいて導出する。ここでは、機械時定数Ｔｍ＿τｅ０と電気時定数Ｔｅ＿τｅ０を導出する。
【０１２３】
ステップＳ１２０４では、回転速度推定部２１０が、機械時定数Ｔｍ＿τｅ０及び電気時定数Ｔｅ＿τｅ０に基づいて、モータノミナルモデルＰ（ｓ）１を生成する。更に、トルク推定部２１１がトルク推定モデルＴｑ（ｓ）１を生成する。
【０１２４】
ステップＳ１２０５では、回転速度推定部２１０が、ステップＳ１２０４において生成したモータノミナルモデルＰ（ｓ）１に、制御値（電圧値Ｖｃｔｌ１）をかけあわせることで、回転速度の推定値ωｅ１を算出する。
【０１２５】
ステップＳ１２０６では、推定部２０６が、ステップＳ１２０１で取得した回転速度の実測値ωｄｅｔ１とステップＳ１２０５で算出した回転速度の推定値ωｅ１との差分値を算出する。
【０１２６】
更に、トルク推定部２１１が、ステップＳ１２０４において生成したトルク推定モデルＴｑ（ｓ）１に、当該差分値をかけあわせることで、負荷トルクの推定値τｅ１を算出する。
【０１２７】
ステップＳ１２０６において負荷トルクの推定値τｅ１の算出が終了すると、次の制御周期まで待機し、次の制御周期において、再び、ステップＳ１２０１からの処理を実行する。
【０１２８】
つまり、タイミングＴ２における制御値（電圧値Ｖｃｔｌ２）、回転速度の実測値ωｄｅｔ２を取得した後（ステップＳ１２０１）、前回の負荷トルクの推定値τｅ１を取得する。更に、前回の負荷トルクの推定値τｅ１に基づいて、機械時定数Ｔｍ＿τｅ１と電気時定数Ｔｅ＿τｅ１を導出する（ステップＳ１２０３）。更に、モータノミナルモデルＰ（ｓ）２及びトルク推定モデルＴｑ（ｓ）２を生成し（ステップＳ１２０４）、回転速度の推定値ωｅ２を算出し（ステップＳ１２０５）、負荷トルクの推定値τｅ２を算出する（ステップＳ１２０６）。
【０１２９】
以下、次の制御周期においても同様の処理を繰り返す。これにより、各制御周期ごとに、前回の負荷トルクの推定値に応じた機械時定数及び電気時定数が算出され、今回の負荷トルクの推定値が算出される。この結果、負荷トルクの大きさに関わらず負荷トルクの推定値の誤差を低減させることが可能となる。
【０１３０】
＜まとめ＞
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る負荷トルク推定装置では、
・制御対象である電動モータのモデルを同定し、電動モータを制御するための制御値（電圧値）と、電動モータの回転速度の実測値とを用いて、電動モータの負荷トルクを推定する構成とした。
・電動モータのモデルを同定するにあたっては、機械時定数及び電気時定数が、電動モータの負荷トルクに応じて変動する点に着目した。そして、ｎ−１回目（ｎは２以上の整数）の制御周期で算出された負荷トルクの推定値に基づいて機械時定数及び電気時定数を導出する構成とした。
・各負荷トルクにおける機械時定数及び電気時定数は、予め、実験的に求めておき、Ｎ次式の近似式で近似するか、テーブルに格納しておく構成とした。
・機械時定数及び電気時定数を、ｎ回目の制御周期において、近似式またはテーブルに基づいて導出し、モデルに含まれる機械時定数及び電気時定数を更新する構成とした。
・ｎ回目の制御周期で取得した、制御値（電圧値）と電動モータの回転速度の実測値とを、更新後のモデルに入力することでｎ回目の制御周期における負荷トルクの推定値を算出する構成とした。
【０１３１】
これにより、電動モータの負荷トルクの大きさによって、負荷トルクの推定値の誤差が大きくなるといった従来の問題を回避することが可能となる。この結果、電動モータの負荷トルクの推定精度を向上させることが可能となる。
【０１３２】
［第３の実施形態］
上記第１及び第２の実施形態では、制御対象である電動モータの状態の変化として、回転速度と負荷トルクとを挙げた。そして、それぞれについて別々に実験を行うことで、回転速度と機械時定数及び電気時定数との関係、及び、負荷トルクと機械時定数及び電気時定数との関係を求め、それぞれについて近似式またはテーブルを作成する構成とした。
【０１３３】
しかしながら、本発明はこれに限定されず、回転速度と負荷トルクの両方の影響を考慮して、機械時定数及び電気時定数の変動について、近似式またはテーブルを作成するように構成してもよい。
【０１３４】
具体的には、回転速度と負荷トルクの種々の組み合わせについて実験を行い、電気時定数及び機械時定数を求めておき、各制御周期において、回転速度の実測値と前回の負荷トルクの推定値とを用いて、電気時定数及び機械時定数を導出するように構成してもよい。
【０１３５】
これにより、より高い精度で、負荷トルクの推定値を算出することが可能となる。
【０１３６】
［第４の実施形態］
上記第１及び第２の実施形態では、各制御周期ごとに、機械時定数及び電気時定数を導出する構成としたが、本発明はこれに限定されない。図７及び図１１に示すように、回転速度または負荷トルクの変化に伴う機械時定数の変動と、回転速度または負荷トルクの変化に伴う電気時定数の変動とを比較すると、機械時定数の変動の方が大きい。
【０１３７】
したがって、各制御周期ごとに、機械時定数のみを導出し、電気時定数は、所定の値を予め代入しておく構成としてもよい。
【０１３８】
［第５の実施形態］
上記第１及び第２の実施形態では、回転速度の実測値をフィードバックし、電動モータ１３０が目標回転速度で回転するように、制御部２００がフィードバック制御を行う場合について説明した。あるいは、位置情報の実測値をフィードバックし、電動モータ１３０が目標位置に回転するように、制御部２００がフィードバック制御を行う場合について説明した。
【０１３９】
しかしながら、本発明において、制御部２００が行う制御は、これに限定されるものではない。例えば、目標回転速度から速度フィードフォワード制御を行うように構成してもよいし、目標位置から位置フィードフォワード制御を行うように構成してもよい。
【０１４０】
［第６の実施形態］
上記第１乃至第５の実施形態では、負荷トルク推定装置１００の適用先について明示しなかったが、上記第１乃至第５の実施形態で説明した負荷トルク推定装置１００は、例えば、駆動ローラを回転駆動する駆動モータが配された画像形成装置に適用することができる。あるいは、自動車やロボット、アミューズメント機器等にも適用可能である。
【０１４１】
図１３は、負荷トルク推定装置１００の適用先の一例である画像形成装置１３００の内部構成を示す図である。図１３に示すように、画像形成装置１３００は、中間転写ユニット１３１０と、光書込ユニット１３２０と、スキャナ１３３０と、原稿自動搬送装置１３４０と、給紙装置１３５０とを有する。
【０１４２】
また、図１４は、画像形成装置１３００の中間転写ユニット１３１０の駆動・搬送機構を拡大して示した図である。図１４に示すように、中間転写ユニット１３１０の駆動・搬送機構は、中間転写体としての中間転写ベルト１４０９、像担持体としての感光ドラム１４０１〜１４０４、一次転写部材としての１次転写ローラ１４０５〜１４０８、駆動ローラ１４１０を有する。また、中間転写ユニット１３１０の駆動・搬送機構は、二次転写対向ローラ１４１１、二次転写ローラ１４１２、テンションローラ１４１３、従動ローラ１４１４等を有する。なお、駆動ローラ１４１０は、駆動手段としての駆動モータにより回転駆動される。
【０１４３】
画像形成装置１３００の中間転写ユニット１３１０の駆動・搬送機構に由来する異常画像として、周期的またはランダムに帯状の濃度ムラが発生するバンディング現象がある。また、バンディング現象の中でも、特に記録媒体１４１５の先端または後端の駆動・搬送機構通過時や、２種類の駆動・搬送機構の接離時などに生じるショックにより、特定のタイミングで帯状の濃度ムラが発生するショックジターという現象が知られている。
【０１４４】
ショックジターによるバンディング現象の対策として、記録媒体１４１５の先端または後端が２次転写領域を通過する際の負荷の変動に対して、駆動ローラ１４１０の回転速度変動を軽減するという方法が知られている。すなわち、負荷が変動しても一定回転で駆動ローラ１４１０が回転するように制御するという方法が知られている。
【０１４５】
駆動ローラ１４１０を回転駆動する駆動モータの制御に、上記各実施形態に係る負荷トルク推定装置１００を適用し、モータノミナルモデルを変化させることで、負荷トルク変動に対して、高精度な制御電圧／負荷トルク推定を行うことが可能となる。そして、推定した制御電圧をフィードバックすることで、ショックジターによる負荷トルク変動の影響を低減させることが可能となる。
【０１４６】
なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【０１４７】
１００          ：負荷トルク推定装置
１０１          ：ＣＰＵ
１０２          ：ＲＯＭ
１０３          ：ＲＡＭ
１０４          ：記憶装置
１０５          ：表示部
１０６          ：入力部
１０７          ：インタフェース部
１０８          ：バス
１１０          ：負荷トルク推定プログラム
１２０          ：モータ駆動装置
１３０          ：電動モータ
１４０          ：位置／回転速度検出部
２００          ：制御部
２０１          ：目標回転速度入力部
２０２          ：目標位置入力部
２０３          ：推定トルク値出力部
２０４          ：実測値入力部
２０５          ：制御値出力部
２０６          ：推定部
２０７          ：導出部
２１０          ：回転速度推定部
２１１          ：トルク推定部
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１４８】
【特許文献１】特開２００８−１３７４５０号公報
【図１】
2015079488.tif 000008
【図２】
2015079488.tif 000009
【図３】
2015079488.tif 000010
【図４】
2015079488.tif 000011
【図５】
2015079488.tif 000012
【図６】
2015079488.tif 000013
【図７】
2015079488.tif 000014
【図８】
2015079488.tif 000015
【図９】
2015079488.tif 000016
【図１０】
2015079488.tif 000017
【図１１】
2015079488.tif 000018
【図１２】
2015079488.tif 000019
【図１３】
2015079488.tif 000020
【図１４】
2015079488.tif 000021