(57)【要約】【課題】モーターの駆動の間欠的な繰り返しにも、多様な負荷変動にもかかわらず、そのモーターの昇温量の推定精度を向上させることが可能なモーター制御装置を提供する。【解決手段】制御部（３１１）はエンコーダー（３４０）を通してモーター（３３０）の回転数の実測値（Ｎｍｓ）を監視して、駆動回路（３２０）に指示すべき電圧指令（ＤＴＹ）の算定に利用する。推測部（３３１）は、その電圧指令の表すデューティー値からモーターの電力損失の推測値（ＰＬＳ）を算定する。ＬＰＦ（３３２）はモーターの熱モデルを表す１次遅れシステムであり、電力損失の推測値を積分してそのモーターの昇温量の推定値（ＴＲＳ）を算定する。この推定値が閾値を超えたとき、通知部（３１３）は主制御部（６０）へ動作モードの切換要求（ＲＱＳ）を送信する。【選択図】図３
2016144260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
システムに搭載されたモーターの出力値と、前記システムの動作モードに応じた目標値とに基づいて、前記モーターの入力値を算定して前記モーターの駆動回路に指示するためのモーター制御装置であり、
前記モーターの熱モデルを利用して前記モーターの入力値から前記モーターの昇温量を推定する推定部と、
前記推定部による推定値を閾値と比較し、当該推定値が当該閾値を超えた場合に前記システムへ動作モードの切換要求を送信する通知部と、
を備えたモーター制御装置。
【請求項２】
前記モーターの出力値として前記モーターの回転速度を検出する検出部と、
前記検出部が検出した前記モーターの回転速度の実測値と前記システムの動作モードに応じた前記モーターの回転速度の目標値との差に基づいて、前記モーターの駆動回路から前記モーターへ入力すべきパルスの幅を前記モーターの入力値として算定する速度制御部と、
を更に備えた請求項１に記載のモーター制御装置。
【請求項３】
前記推定部は、
前記速度制御部の算定したパルス幅から前記モーターの電力損失を推測する推測部と、
前記モーターの熱モデルを利用して前記推測部による前記モーターの電力損失の推測値を積分することにより前記モーターの昇温量を推定するローパスフィルターと、
を含む請求項２に記載のモーター制御装置。
【請求項４】
前記推定部は、
前記モーターの熱モデルを利用して、前記速度制御部の算定したパルス幅を積分することにより前記モーターの昇温量を推定するローパスフィルター
を含む請求項２に記載のモーター制御装置。
【請求項５】
前記推定部が推定値を更新する周期は、前記モーターの入力値が更新される周期よりも長いことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のモーター制御装置。
【請求項６】
前記推定部は前記モーターの熱モデルとして発熱時用と放熱時用との２種類を含み、前記モーターの出力値または入力値が前記モーターの駆動を示す間は発熱時用を利用し、前記モーターの停止を示す間は放熱時用を利用することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のモーター制御装置。
【請求項７】
前記システムの動作モードの中には前記モーターの平均的な電力損失が異なるものが複数含まれており、
前記通知部は、前記システムへの動作モードの切換要求によって前記システムに切り換えさせるべき動作モードの順序を、前記モーターの平均的な電力損失が段階的に低減するように設定する
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のモーター制御装置。
【請求項８】
シートを給送しながら当該シートに画像を形成する画像形成装置であり、
ユーザーから受け付けたジョブに応じて動作モードを指定する主制御部と、
シートの給送と画像の形成とに利用される複数のモーターと、
前記複数のモーターのそれぞれへ電力を入力する駆動回路と、
前記複数のモーターのそれぞれの出力値に基づいて当該モーターの入力値を算定して当該モーターの駆動回路へ指示する請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載のモーター制御装置と、
を備え、
前記モーター制御装置において前記通知部が動作モードの切換要求を前記主制御部へ送信することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
前記主制御部は前記通知部からの動作モードの切換要求に応じて、現時点で処理中のジョブが完了するまでの時間に合わせて、切り換えるべき動作モードを選択することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記主制御部は前記通知部からの動作モードの切換要求に応じて、シートの給送間隔が拡がるように動作モードを切り換えることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記主制御部は前記通知部からの動作モードの切換要求に応じて、シートの給送速度が下がるように動作モードを切り換えることを特徴とする請求項８から請求項１０までのいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記主制御部は前記通知部からの動作モードの切換要求に応じて、前記複数のモーターのうち、前記推定部による推定値が閾値を超えたモーターが待機し、または当該モーターの平均的な駆動時間が短縮するように動作モードを切り換えることを特徴とする請求項８から請求項１１までのいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記画像形成装置の少なくとも一部を冷却するためのファン
を更に備え、
前記主制御部は前記通知部からの動作モードの切換要求に応じて、前記ファンの回転速度が変わるように動作モードを切り換える
ことを特徴とする請求項８から請求項１２までのいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモーターの制御技術に関し、特に画像形成装置に利用されるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザープリンター等、電子写真方式の画像形成装置は様々な可動部材の駆動にモーターを利用する。たとえば、搬送ローラー群を回転させてシートを装置内で搬送する。感光体ドラムを回転させてその外周面に、帯電、露光、現像、転写、およびクリーニング等の画像形成プロセスの各工程を順番に施す。現像ローラーを回転させてその外周面にトナーを吸着させ、それらのトナーを感光体ドラムへ付着させる。中間転写ベルトを回転させてその表面に感光体ドラムからトナー像を転写させ、そのトナー像をシートへ転写させる。
【０００３】
近年の画像形成装置については、モーターから駆動回路、特に制御回路（具体的にはプリドライブＩＣ）を分離して装置本体の制御回路と統合する技術が開発されている。この技術はモーターを過熱から次のように保護する。
制御回路はモーターからの分離に伴い、そのモーターの実際の昇温量（周囲との温度差）を検出することができない。制御回路はまたそのモーターの電流量も、センサーを新設しない限り検出することができない。したがって、従来の構成のままでモーターを過熱から保護する目的で、制御回路はそのモーターの入力値からその昇温量を推定する。たとえば特許文献１に開示された制御回路は、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御におけるデューティー値（すなわち、モーターに入力するパルス電流またはパルス電圧のパルス幅が１周期に占める割合）が閾値を超えた回数から、モーターの昇温量を推定する。特許文献２に開示された制御回路はモーターの電流量からその発熱量を推定する。昇温量または発熱量の推定値からモーターの過熱の危険性を検知した場合、制御回路はそのモーターの回転数を下げ、または駆動間隔を空ける。それと共に、装置本体の制御回路と連携して、そのモーターの駆動対象の動作タイミングに他の可動部材の動作タイミングを整合させる。これにより制御回路は、そのモーターを過熱させることなく、装置にジョブを続行させる。
【０００４】
このようにこの技術は、一般的な制御回路に組み込まれた過熱保護回路とは異なり、モーターから過熱の危険性を検知したときにもそのモーターへの通電を強制的に遮断することはしない。したがって、そのモーターが急制動を受けないので、搬送ローラー、感光体ドラム等、駆動対象の可動部材が突然停止することはない。こうして、過熱保護動作に起因するシートの紙詰まり（ジャム）および感光体ドラム等の表面の損傷が防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−０１２８５０号公報
【特許文献２】特開２００３−０７９１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
画像形成装置本体の制御回路にモーターの制御回路を統合する技術において、モーターを過熱から保護する機能の信頼性を更に向上させるには、モーターの昇温量の推定精度を更に向上させねばならない。しかし、これは以下の理由により容易ではない。
たとえば、特許文献１に開示された技術のように、ＰＷＭ制御におけるデューティー値が閾値を超えた回数からモーターの昇温量を推定する技術では、そのモーターの停止期間中での放熱量と、動作の再開時におけるそのモーターの蓄熱量とがいずれも考慮されていない。したがって、複数のジョブが間欠的に処理される場合、それらのジョブの処理期間の全体にわたってモーターの昇温量を正確に推定することが難しい。
【０００７】
一方、特許文献２に開示された技術のように、モーターの電流量と発熱量との関係を予めテーブル化して昇温量の推定に利用する技術では、テーブル化可能な負荷変動の種類に限りがあるので、あらゆる負荷変動に対応しきることが難しい。
本発明の目的は上記の課題を解決することであり、特に、モーターの駆動の間欠的な繰り返しにも、多様な負荷変動にもかかわらず、そのモーターの昇温量の推定精度を向上させることが可能なモーター制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの観点におけるモーター制御装置は、システムに搭載されたモーターの出力値と、そのシステムの動作モードに応じた目標値とに基づいて、そのモーターの入力値を算定してそのモーターの駆動回路に指示するためのモーター制御装置であり、モーターの熱モデルを利用してそのモーターの入力値からそのモーターの昇温量を推定する推定部と、その推定部による推定値を閾値と比較し、その推定値がその閾値を超えた場合にシステムへ動作モードの切換要求を送信する通知部とを備えている。
【０００９】
このモーター制御装置は、モーターの出力値としてそのモーターの回転速度を検出する検出部と、その検出部が検出したモーターの回転速度の実測値とシステムの動作モードに応じたそのモーターの回転速度の目標値との差に基づいて、そのモーターの駆動回路からそのモーターへ入力すべきパルスの幅をそのモーターの入力値として算定する速度制御部とを更に備えてもよい。この場合、推定部は、速度制御部の算定したパルス幅からモーターの電力損失を推測する推測部と、モーターの熱モデルを利用して推測部によるモーターの電力損失の推測値を積分することによりそのモーターの昇温量を推定するローパスフィルター（ＬＰＦ）とを含んでもよい。それとは別に、推定部は、モーターの熱モデルを利用して、速度制御部の算定したパルス幅を積分することによりそのモーターの昇温量を推定するＬＰＦを含んでもよい。
【００１０】
推定部が推定値を更新する周期は、モーターの入力値が更新される周期よりも長くてもよい。また、推定部はモーターの熱モデルとして発熱時用と放熱時用との２種類を含み、モーターの出力値または入力値がそのモーターの駆動を示す間は発熱時用を利用し、そのモーターの停止を示す間は放熱時用を利用してもよい。その他に、システムの動作モードの中にはモーターの平均的な電力損失が異なるものが複数含まれており、通知部は、そのシステムへの動作モードの切換要求によってそのシステムに切り換えさせるべき動作モードの順序を、モーターの平均的な電力損失が段階的に低減するように設定してもよい。
【００１１】
本発明の１つの観点における画像形成装置は、シートを給送しながらそのシートに画像を形成する画像形成装置であり、ユーザーから受け付けたジョブに応じて動作モードを指定する主制御部と、シートの給送と画像の形成とに利用される複数のモーターと、各モーターへ電力を入力する駆動回路と、各モーターの出力値に基づいてそのモーターの入力値を算定してそのモーターの駆動回路へ指示する上記のモーター制御装置とを備えている。この画像形成装置は、モーター制御装置において通知部が動作モードの切換要求を主制御部へ送信することを特徴とする。
【００１２】
主制御部は通知部からの動作モードの切換要求に応じ、現時点で処理中のジョブが完了するまでの時間に合わせて、切り換えるべき動作モードを選択してもよく、シートの給送間隔が拡がるように、またはシートの給送速度が下がるように動作モードを切り換えてもよく、複数のモーターのうち、推定部による推定値が閾値を超えたモーターが待機し、またはそのモーターの平均的な駆動時間が短縮するように動作モードを切り換えてもよい。
【００１３】
この画像形成装置は、その少なくとも一部を冷却するためのファンを更に備えていてもよい。この場合、主制御部は通知部からの動作モードの切換要求に応じて、そのファンの回転速度が変わるように動作モードを切り換えてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の１つの観点におけるモーター制御装置は上記のとおり、モーターの熱モデルを利用して、駆動回路へ指示するそのモーターの入力値からそのモーターの昇温量を推定する。この熱モデルにはモーターの蓄熱と放熱とが考慮されているので、推定部はそのモーターの停止期間中でも昇温量の推定値を計算可能である。また、モーターの入力値には駆動回路とそのモーターとの状態、および負荷の変動がフィードバックされている。これにより、この装置は、モーターの駆動の間欠的な繰り返しにも、多様な負荷変動にもかかわらず、そのモーターの昇温量の推定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態１による画像形成装置の内部構造を示す正面図である。
【図２】図１の示す画像形成装置の含む制御系統のブロック図である。
【図３】図２の示す駆動部に共通する構成のブロック図である。
【図４】（ａ）は、ＰＷＭ制御がモーターの回転数Ｎを２０００ｒｐｍに保つときにおけるそのデューティー値とそのモーターの入力電力、出力電力、および電力損失との関係を示すグラフである。（ｂ）は、そのモーターのトルク−電流特性を示すグラフである。（ｃ）は、ＰＷＭ制御がそのモーターの回転数Ｎを２０００ｒｐｍ、１０００ｒｐｍに保つときにおけるそのモーターのトルク−デューティー値特性を示すグラフである。
【図５】（ａ）は、図３の示すＬＰＦのブロック図であり、（ｂ）は、そのＬＰＦが入力する電力損失の推測値の経時的変化の一例を示すグラフであり、（ｃ）は、（ｂ）の示す推測値の変化に伴うＬＰＦの出力、すなわちモーターの昇温量の推定値の経時的変化を示すグラフである。
【図６】（ａ）は、回転数Ｎ＝２４００ｒｐｍ、１２００ｒｐｍ、６００ｒｐｍの別にモーターのトルク−デューティー値特性を示すグラフであり、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は順に、ＰＷＭ制御がそのモーターの回転数Ｎを２４００ｒｐｍ、１２００ｒｐｍ、６００ｒｐｍに保つときにおけるそのデューティー値とそのモーターの入力電力ＰＩ、出力電力ＰＯ、および電力損失ＰＬとの関係を示すグラフである。
【図７】図３の示す構成によるモーター制御のフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態２によるＬＰＦが入力に利用する、ＰＷＭ制御におけるデューティー値とモーターの電力損失の近似値との関係を表すグラフである。
【図９】本発明の実施形態３によるＬＰＦのブロック図である。
【図１０】本発明の実施形態４によるモーター制御のフローチャートである。
【図１１】本発明の実施形態５によるモーター制御のフローチャートである。
【図１２】本発明の実施形態６によるモーター制御のフローチャートである。
【図１３】（ａ）、（ｂ）は、図１２の示すステップＳ１２１のサブルーチンに対する２種類のフローチャートである。
【図１４】本発明の実施形態７によるモーター制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
《実施形態１》
［画像形成装置の内部構造］
図１は、本発明の実施形態１による画像形成装置１００の内部構造を模式的に示す正面図である。この画像形成装置１００はカラーレーザープリンターである。図１にはこのプリンター１００の内部の要素が、あたかも筐体の前面を透かして見えているように描かれている。図１を参照するにプリンター１００は、給送部１０、作像部２０、定着部３０、および排紙部４０を含む。これらの要素１０−４０がプリンター１００の画像形成部を構成する。
【００１７】
−給送部−
給送部１０は、給紙カセット１１から作像部２０までのシートの搬送路に沿って設置された搬送ローラー群１２、１３、１４を回転させることにより、給紙カセット１１からシートＳＨＴを１枚ずつ作像部２０へ給送する。「シート」とは、紙またはフィルム樹脂等の薄い膜状または板状の材料または物品をいう。給紙カセット１１に収容可能なシートＳＨＴの紙種は、普通紙、上質紙、カラー用紙、または塗工紙であり、サイズは、Ａ３、Ａ４、Ａ５、またはＢ４である。搬送ローラー群の中で最も作像部２０に近いタイミングローラー１４はジョブの実行中でも一般には停止しており、後述の主制御部からの駆動信号に応じて回転する。その駆動信号が示すタイミングでタイミングローラー１４はシートＳＨ２を作像部２０へ送り出す。
【００１８】
−作像部−
作像部２０は、給送部１０から送られたシートＳＨ２の上にトナー像を形成する。
具体的には、４つの作像ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋのそれぞれがまず、感光体ドラム２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｋを回転させながらその表面を帯電器２６に対向させる。これにより、その対向した部分が均一に帯電する。
【００１９】
各作像ユニット２１Ｙ、…は次に感光体ドラム２５Ｙ、…の帯電部分に露光部２７からのレーザー光を照射する。露光部２７はポリゴンミラー２７１をモーター２７２で回転させることによってレーザー光で各感光体ドラム２５Ｙ、…の表面を走査する。このとき、露光部２７は更にレーザー光量を、画像データが表すイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の階調値に基づいて変調する。これにより、感光体ドラム２５Ｙ、…の表面には各色の画像を表す静電潜像が生じる。
【００２０】
各作像ユニット２１Ｙ、…は続いて、現像ローラー２８を回転させることにより、その表面をＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナーで覆った上で感光体ドラム２５Ｙ、…の表面に接触させる。これにより、感光体ドラム２５Ｙ、…の表面上の静電潜像が各色のトナーで現像される。こうして、画像データの表す４色の画像が４つの感光体ドラム２５Ｙ、…の各表面に１色ずつのトナー像として再現される。
【００２１】
作像部２０は、１次転写ローラー２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋと駆動ローラー２３Ｌ、２３Ｒとを回転させることによって中間転写ベルト２３を回転させて、その表面を４つの感光体ドラム２５Ｙ、…に接触させる。このとき、感光体ドラム２５Ｙ、…の表面上の４色のトナー像は１次転写ローラー２２Ｙ、…と感光体ドラム２５Ｙ、…との間の電界により、感光体ドラム２５Ｙ、…の表面から順番に中間転写ベルト２３の表面の同じ位置へ重ねて転写される。その結果、その位置に１つのカラートナー像が構成される。
【００２２】
作像部２０は更に駆動ローラー２３Ｒに合わせて２次転写ローラー２４を回転させることによって中間転写ベルト２３の表面を、給送部１０から両者２３Ｒ、２４の間のニップへ通紙されたシートＳＨ２に接触させる。このとき、中間転写ベルト２３上のカラートナー像は中間転写ベルト２３と２次転写ローラー２４との間の電界により、そのシートＳＨ２の表面へ転写される。その後、作像部２０は２次転写ローラー２４の回転により、そのシートＳＨ２を定着部３０へ送り出す。
【００２３】
作像部２０はまたドラムクリーナー２９とベルトクリーナー２３Ｃとを使って感光体ドラム２５Ｙ、…と中間転写ベルト２３との各表面から、転写後にも残存するトナーを除去する。ドラムクリーナー２９は、１次転写ローラー２２Ｙ、…と帯電器２６との間に設置されたブレードまたはブラシであり、中間転写ベルト２３に接触した直後の感光体ドラム２５の表面部分に接触してその部分からトナーを掻き取る。ベルトクリーナー２３Ｃは、中間転写ベルト２３の回転方向において４つの作像ユニット２１Ｙ、…よりも上流側に設置されたブレードまたはブラシであり、２次転写ローラー２４に接触した後の中間転写ベルト２３の表面部分に接触してその部分からトナーを掻き取る。
【００２４】
−定着部−
定着部３０は、作像部２０から送り出されたシートＳＨ２の上にトナー像を熱定着させる。具体的には、定着部３０は定着ローラー３１と加圧ローラー３２とを回転させながら両者の間のニップにそのシートＳＨ２を通紙する。このとき、定着ローラー３１はそのシートＳＨ２の表面へ内蔵のヒーターの熱を加え、加圧ローラー３２はそのシートＳＨ２の加熱部分に対して圧力を加えて定着ローラー３１へ押し付ける。定着ローラー３１からの熱と加圧ローラー３２からの圧力とにより、トナー像がそのシートＳＨ２の表面に定着する。定着部３０は更に定着ローラー３１と加圧ローラー３２との回転により、そのシートＳＨ２を排紙部４０へ送り出す。
【００２５】
−排紙部−
排紙部４０は、トナー像が定着したシートＳＨ３をプリンター１００の筐体の外へ排紙する。具体的には、まずシートＳＨ３が定着部３０の上部からガイド板４１に沿って、プリンター１００の筐体に開けられた排紙口４２へ向かって移動してくる。このとき排紙部４０は、排紙口４２の内側に配置された排紙ローラー４３を回転させ、その周面でそのシートＳＨ３を排紙口４２の外へ送り出す。これによりこのシートＳＨ３は、プリンター１００の上面の含む排紙トレイ４４に収容される。
【００２６】
［画像形成装置の電子制御系統］
図２は、プリンター１００の電子制御系統の構成を示すブロック図である。図２を参照するに、この電子制御系統では、画像形成部１０−４０に加えて操作部５０と主制御部６０とがバス９０を通して互いに通信可能に接続されている。
−操作部−
操作部５０はユーザーの操作または外部の電子機器との通信を通してジョブの要求と、画像等、処理対象のデータとを受け付けてそれらを主制御部６０へ伝える。図２を参照するに操作部５０は、操作パネル５１、メモリーインタフェース（Ｉ／Ｆ）５２、およびネットワーク（ＬＡＮ）Ｉ／Ｆ５３を含む。操作パネル５１は、押しボタン、タッチパネル、およびディスプレイを含む。操作パネル５１は、操作画面および各種パラメーターの入力画面等のＧＵＩ画面をディスプレイに表示する。操作パネル５１はまた、ユーザーが操作した押しボタンまたはタッチパネルの位置を識別し、その識別に関する情報を操作情報として主制御部６０へ伝える。メモリーＩ／Ｆ５２はＵＳＢポートまたはメモリーカードスロットを含み、それらを通してＵＳＢメモリーまたはハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の外付けの記憶装置から直に処理対象のデータを取り込む。ＬＡＮ・Ｉ／Ｆ５３は外部のネットワークＮＴＷに有線または無線で接続され、そのネットワークＮＴＷに接続された他の電子機器から処理対象のデータを受信する。
【００２７】
−主制御部−
主制御部６０は１枚の基板の上に実装された電子回路であり、その基板はプリンター１００の内部に設置されている。図２を参照するに主制御部６０は、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、およびＲＯＭ６３を含む。ＣＰＵ６１はファームウェアに従って、バス９０に接続された他の要素１０、２０、…を制御する。ＲＡＭ６２は、ＣＰＵ６１がファームウェアを実行する際の作業領域をＣＰＵ６１に提供すると共に、操作部５０が受け付けた処理対象のデータを保存する。ＲＯＭ６３は書き込み不可の半導体メモリー装置と、ＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能な半導体メモリー装置またはＨＤＤとを含む。前者はファームウェアを格納し、後者はＣＰＵ６１に環境変数等の保存領域を提供する。
【００２８】
ＣＰＵ６１が各種ファームウェアを実行することにより、主制御部６０は操作部５０からの操作情報に基づき、まずプリンター１００内の他の要素を制御する。具体的には、主制御部６０は操作部５０に操作画面を表示させてユーザーによる操作を受け付けさせる。この操作に応じて主制御部６０は、稼動モード、待機モード、スリープモード等の動作モードを決定し、その動作モードを他の要素へ駆動信号で通知して、その動作モードに応じた処理を各要素に実行させる。
【００２９】
たとえば操作部５０がユーザーから印刷ジョブを受け付けたとき、主制御部６０はまず操作部５０に印刷対象の画像データをＲＡＭ６２へ転送させる。主制御部６０は次に、そのジョブの示す印刷条件に従って、給送部１０には給送すべきシートの種類とその給送のタイミングとを指定し、作像部２０には形成すべきトナー像を表す画像データを提供し、定着部３０には、維持すべき定着ローラー３１の表面温度を指定する。
【００３０】
［モーターの制御系統］
図２を更に参照するに、画像形成部の各要素１０、２０、３０、４０は、それぞれが利用する可動部材、たとえば、搬送ローラー群１２−１４、中間転写ベルト２３、感光体ドラム２５Ｙ、…、現像ローラー２８、定着ローラー３１、排紙ローラー４３を駆動するモーターを制御するための駆動部１０Ｄ、２０Ｄ、３０Ｄ、４０Ｄを含む。
【００３１】
図３は、駆動部１０Ｄ−４０Ｄに共通する構成３００のブロック図である。図３を参照するにこの構成３００は、モーター制御装置３１０、駆動回路３２０、モーター３３０、およびエンコーダー３４０を含む。この構成３００のうち、モーター制御装置３１０以外の要素３２０、３３０、３４０はモーター１台あたりに１組ずつ設けられている。
モーター制御装置３１０は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）またはプログラム可能な集積回路（ＦＰＧＡ）等、１枚の基板の上に実装された電子回路であり、その基板はプリンター１００の内部に設置されている。モーター制御装置３１０は、図２の示すバス９０を通して主制御部６０または他の駆動部１０Ｄ、…、４０Ｄのモーター制御装置と通信する。好ましくはモーター制御装置３１０は主制御部６０と同じ基板に統合されている。モーター制御装置３１０はモーター３３０の目標の回転数（「回転速度」と同義である。）と実際の回転数とに基づいて、そのモーター３３０に対して印加すべき電圧の平均値を算定する。モーター制御装置３１０は更にこの値に基づいて駆動回路３２０に対するＰＷＭ制御を行う。
【００３２】
駆動回路３２０はパワートランジスタ（ＦＥＴ）等のスイッチング素子で構成されたインバーターであり、プリンター１００の電源部（図示されていない。）から出力される直流電圧を利用してモーター３３０に対してパルス電圧を印加する。駆動回路３２０は特にモーター制御装置３１０からの制御信号ＣＴＳに応じてスイッチング素子をオンオフさせてパルス電圧の幅を変更する。これにより、モーター３３０に対して印加される電圧の平均値が、モーター制御装置３１０の算定した値に一致する。
【００３３】
モーター３３０は直流ブラシレス（ＢＬＤＣ）モーターであり、一般に正逆両方向に回転可能である。エンコーダー３４０は光学式または磁気式であり、モーター３３０の本体に実装されている。エンコーダー３４０は、モーター３３０の実際の回転数に応じた周波数の交流信号ＦＧＰを生成してモーター制御装置３１０へ送出する。
図３を更に参照するに、モーター制御装置３１０は、制御部３１１、推定部３１２、および通知部３１３を含む。これらの機能部３１１−３１３は、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等の電子回路に専用のハードウェアとして組み込まれている。
【００３４】
−制御部−
制御部３１１はモーター３３０の出力値を利用して、駆動回路３２０に指示すべきモーター３３０の入力値を算定するためのフィードバック制御を行う。ここで、モーター３３０の出力値としては回転数が利用され、入力値としてはモーター３３０に対して印加すべき電圧の平均値が利用される。図３を参照するに、制御部３１１は、速度制御部３２１、ＰＷＭ部３２２、および検出部３２３を含む。
【００３５】
速度制御部３２１は、モーター３３０の回転速度の実測値と目標値との差に基づいてモーター３３０の入力値を算定する。具体的には、速度制御部３２１はまず、主制御部６０からの駆動信号ＤＲＶが示す動作モードに応じてモーター３３０の回転数の目標値Ｎｔｇを設定する。速度制御部３２１は次に、その目標値Ｎｔｇとモーター３３０の回転数の実測値Ｎｍｓとの差に基づいて電圧指令ＤＴＹを算定する。電圧指令ＤＴＹは、モーター３３０に対して印加すべき電圧の平均値をＰＷＭ制御におけるデューティー値で表す。すなわち、電圧指令ＤＴＹの表すデューティー値ｄは、モーター３３０に対して印加されるパルス電圧を１周期あたりで平均した値Ｖａｖの電源電圧Ｖｃｃに対する割合に等しい：ｄ＝Ｖａｖ／Ｖｃｃ。
【００３６】
ＰＷＭ部３２２は、速度制御部３２１の算定したモーター３３０の入力値に基づいて駆動回路３２０に対するＰＷＭ制御を行う。具体的には、ＰＷＭ部３２２は駆動回路３２０に制御信号ＣＴＳを送り、スイッチング素子のオンオフのタイミングを指示する。これによりＰＷＭ部３２２は駆動回路３２０に、モーター３３０に対して印加するパルス電圧のデューティー値、すなわち１周期に対する割合で表されたパルス幅を、電圧指令ＤＴＹの表す値ｄに一致させる。
【００３７】
検出部３２３はエンコーダー３４０の出力信号ＦＧＰを監視して、その周波数からモーター３３０の回転数を実測する。得られた実測値Ｎｍｓは速度制御部３２１へフィードバックされて電圧指令ＤＴＹの算定に利用される。
−推定部−
推定部３１２はモーター３３０の熱モデルを利用して、制御部３１１が駆動回路３２０に指示するそのモーター３３０の入力値からそのモーター３３０の昇温量を推定する。モーターの「昇温量」とは、そのモーターのコイルの温度またはその駆動回路のスイッチング素子の温度と、そのモーターまたは駆動回路の周囲の空気温度、すなわち周囲温度との差をいう。
【００３８】
図３を参照するに、推定部３１２は推測部３３１とローパスフィルター（ＬＰＦ）３３２とを含む。推測部３３１は、電圧指令ＤＴＹの表すデューティー値からモーター３３０の電力損失を推測する。得られた推測値ＰＬＳはＬＰＦ３３２へ入力される。デューティー値が“０”であること、または主制御部６０からの駆動信号ＤＲＶからモーター３３０の停止を検知した場合、推測部３３１は推測値ＰＬＳを“０”に設定する。ＬＰＦ３３２はデジタルフィルター、特に無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルターで構成された１次遅れシステムであり、モーター３３０の熱モデルを表現している。モーターの「熱モデル」とは、熱容量、熱抵抗等、そのモーターと環境との間での熱交換を特徴付けるパラメーターを用いてその熱交換に伴うそのモーターの温度変化を数式化したものをいう。ＬＰＦ３３２は次に、その熱モデルを利用して推測部３３１によるモーター３３０の電力損失の推測値ＰＬＳを積分することにより、そのモーター３３０の昇温量を推定する。得られた推定値ＴＲＳは通知部３１３へ渡される。
【００３９】
−通知部−
通知部３１３は、推定部３１２からモーター３３０の昇温量の推定値ＴＲＳを受け取る度にその値ＴＲＳを閾値と比較する。この閾値は次の条件を満たす。「モーター３３０の周囲温度が許容上限に保たれている環境下においても、モーター３３０の昇温量がこの閾値以下であれば、モーター３３０はコイルまたは駆動回路３２０のスイッチング素子を焼損することなく安全に使用可能である。」すなわち、この閾値は、モーター３３０が真に過熱状態に陥るときの昇温量（以下、「昇温量の上限」という。）よりも十分に小さく設定されている。特にこの閾値と上限との差、すなわち余裕量は推定値ＴＲＳの標準的な誤差よりも十分に大きく確保されている。また、モーター３３０および駆動回路３２０が過熱状態に陥る温度はそれらの周囲温度に依らず一定であると見なせる一方、多くの場合に周囲温度はその許容上限よりも十分に低い。したがって、多くの場合、昇温量の上限はこの閾値の設定時に想定された値よりも更に大きい。それ故、昇温量の推定値ＴＲＳがこの閾値以下に保たれている限り、実際の昇温量が上限に達する危険性、すなわちモーター３３０が過熱状態に陥る危険性はない。仮に推定値ＴＲＳがこの閾値を超えたとしても、その時点ではまだモーター３３０の昇温量には上限との間に余裕があると見なせる。
【００４０】
昇温量の推定値ＴＲＳがこの閾値を超えたとき、通知部３１３は主制御部６０のＣＰＵ６１へ動作モードの切換要求ＲＱＳを送信する。これにより、通知部３１３は主制御部６０に、モーター３３０が過熱するよりも前に動作モードを切り換えさせて、その過熱を未然に防ぐことができる。
［デューティー値からのモーターの電力損失の推測］
推測部３３１は、電圧指令ＤＴＹの表すデューティー値ｄを次の２次方程式（１）に代入することにより、モーター３３０の電力損失の推測値ＰＬを算定する：
【００４１】
【数１】
2016144260.tif 000003
【００４２】
ここで、定数Ｖｃｃは電源電圧を表し、定数Ｋｔはモーター３３０のトルク定数を表す。パラメーターＮはモーター３３０の回転数を表す。パラメーターＡ［Ｎ］、ｄ［Ｎ］は一般に回転数Ｎの関数であり、モーター３３０のトルク−デューティー値特性を表す。
トルク定数ＫｔとパラメーターＡ［Ｎ］、ｄ［Ｎ］とは、モーター３３０の設計値から算定され、または実験によって決められている。したがって、式（１）の係数ｃ2［Ｎ］、ｃ1［Ｎ］、ｃ0［Ｎ］は、モーター３３０の回転数Ｎが決まれば算定可能である。推測部３３１はこれらの係数ｃ2［Ｎ］、…を、速度制御部３２１の設定した回転数の目標値Ｎｔｇから算定する。
【００４３】
−式（１）の導出−
図４の（ａ）は、ＰＷＭ制御がモーター３３０の回転数Ｎを２０００ｒｐｍに保つときにおけるデューティー値ｄとモーター３３０の入力電力ＰＩ、出力電力ＰＯ、および電力損失ＰＬとの関係を示すグラフである。図４の（ａ）を参照するに、入力電力ＰＩはデューティー値ｄの２次曲線で表され、出力電力ＰＯは１次曲線、すなわち直線で表される。したがって、両者の差である電力損失ＰＬはデューティー値ｄの２次曲線で表される。入力電力ＰＩと出力電力ＰＯとがこのような関数形であることは以下のように説明される。
【００４４】
図４の（ｂ）は、モーター３３０のトルク−電流特性を示すグラフである。図４の（ｂ）を参照するに、この特性は原点を通る直線で表される。これはモーター３３０がＤＣモーターであることに起因する。ＤＣモーターでは一般に、トルクＴｒｑがコイルまたは駆動回路のスイッチング素子（以下、「コイル等」と略す。）の電流量Ｉに比例する：Ｔｒｑ＝Ｋｔ×Ｉ。この比例係数Ｋｔはモーター３３０のトルク定数Ｋｔである。図４の（ｂ）の示す直線の傾きはこの比例係数Ｋｔの逆数に等しいので、モーター３３０の回転数Ｎには依らない。
【００４５】
図４の（ｃ）は、ＰＷＭ制御がモーター３３０の回転数Ｎを２０００ｒｐｍ、１０００ｒｐｍに保つときにおけるモーター３３０のデューティー値−トルク特性を示すグラフである。図４の（ｃ）を参照するにこれらの特性は直線で表される。これはモーター３３０がＤＣモーターであることに起因する。ＤＣモーターでは一般に、回転数Ｎがコイル等の受ける電圧Ｖとそのコイル等の抵抗Ｒによる電圧降下量ＩＲとの差に比例する：Ｎ＝Ｋｉ（Ｖ−ＩＲ）。この比例係数Ｋｉはモーター３３０の誘起電圧定数の逆比である。一方、駆動回路３２０がモーター３３０に対してパルス電圧をデューティー値ｄで印加するときにモーター３３０がそのパルス電圧の１周期、すなわちＰＷＭ周期あたりに受ける平均電圧Ｖａｖは、電源電圧Ｖｃｃとデューティー値ｄとの積に等しい：Ｖａｖ＝Ｖｃｃ×ｄ。電流量ＩはトルクＴｒｑに比例するので、デューティー値ｄとトルクＴｒｑとは次の１次方程式（２）を満たす：
【００４６】
【数２】
2016144260.tif 000004
【００４７】
ここで、係数Ａ、ｄ［Ｎ］は上記のパラメーターＡ［Ｎ］、ｄ［Ｎ］に等しい。このように、モーター３３０がＤＣモーターである場合、デューティー値ｄ−トルクＴｒｑ特性は直線で表され、その直線の傾きと切片とをパラメーターＡ［Ｎ］、ｄ［Ｎ］は表す。特に傾きＡ［Ｎ］は回転数Ｎに依らないが、切片ｄ［Ｎ］は回転数Ｎに比例する。
モーター３３０の入力電力ＰＩは平均電圧Ｖａｖと電流量Ｉとの積に等しい：ＰＩ＝Ｖａｖ×Ｉ。平均電圧Ｖａｖはデューティー値ｄに比例し、電流量ＩはトルクＴｒｑに比例し、トルクＴｒｑは式（２）からデューティー値ｄの１次式で表される：Ｔｒｑ＝（ｄ−ｄ［Ｎ］）／Ａ。したがって、入力電力ＰＩはデューティー値ｄの２次式（３）で表される：
【００４８】
【数３】
2016144260.tif 000005
【００４９】
モーター３３０の出力電力ＰＯは負荷に対する仕事率に等しいので、回転数ＮとトルクＴｒｑとの積に比例する：ＰＯ＝２πＮ×Ｔｒｑ。トルクＴｒｑは式（２）からデューティー値ｄの１次式で表される：Ｔｒｑ＝（ｄ−ｄ［Ｎ］）／Ａ。したがって、出力電力ＰＯはデューティー値ｄの１次式（４）で表される：
【００５０】
【数４】
2016144260.tif 000006
【００５１】
式（３）、（４）の差から電力損失ＰＬ＝ＰＩ−ＰＯの表式（１）は導かれる。
パラメーターＡ、ｄ［Ｎ］は式（２）のとおり、モーター３３０に固有の定数Ｋｔ、Ｋｉ、およびコイル等の抵抗Ｒで決まる。したがって、それらの値は、モーター３３０の設計値から算定され、または実験によって決定され、推測部３３１と共にＡＳＩＣまたはＦＰＧＡ等の電子回路に組み込まれたメモリーに記憶されている。ここで、回転数Ｎに依存するパラメーターｄ［Ｎ］はモーター３３０の回転数に比例するので、メモリーにはその値がモーター３３０の回転数ごとに保存されている。
【００５２】
［ＬＰＦによるモーターの昇温量の推定原理］
−ＬＰＦの構成−
図５の（ａ）はＬＰＦ３３２のブロック図である。図５の（ａ）を参照するに、ＬＰＦ３３２は入力端子５０１と出力端子５０２との間に、３つの乗算器５１０、５１１、５２１、２つの遅延器５３１、５３２、および２つの加算器５４１、５４２を含む。
【００５３】
入力端子５０１は推測部３３１から一定の周期Ｔｓでモーター３３０の電力損失の推測値ＰＬ［ｉ］（整数ｉ＝０、１、２、…。）をサンプリングする。すなわち、（ｉ＋１）番目のサンプルＰＬ［ｉ］は、サンプリングの開始から周期Ｔｓのｉ倍の時間ｉＴｓが経過した時点での電力損失の推測値を表す。
出力端子５０２は同じ周期Ｔｓでモーター３３０の昇温量の推定値、すなわちそのコイル等の温度の推定値Ｔｍ［ｉ］と周囲温度Ｔａとの差Ｔｒ［ｉ］＝Ｔｍ［ｉ］−Ｔａを通知部３１３へ送出する。すなわち、（ｉ＋１）番目の推定値Ｔｒ［ｉ］は、最初の推定値Ｔｒ［０］の出力から周期Ｔｓのｉ倍の時間ｉＴｓが経過した時点で出力される。
【００５４】
第１乗算器５１０は入力端子５０１からサンプルＰＬ［ｉ］を受信する度に、それに第１フィルター係数ａ0を乗算して第２加算器５４２へ渡す。第１遅延器５３１は入力端子５０１からサンプルＰＬ［ｉ］を受信する度に、それをサンプリング周期＝１Ｔｓの間保持して第２乗算器５１１へ渡す。第２乗算器５１１は第１遅延器５３１から１周期１Ｔｓ前のサンプルＰＬ［ｉ−１］を受信する度に、それに第２フィルター係数ａ1を乗算して第１加算器５４１へ渡す。
【００５５】
第２遅延器５３２は出力端子５０２から昇温量の推定値Ｔｒ［ｉ］を受信する度に、それを１周期１Ｔｓの間保持して第３乗算器５２１へ渡す。第３乗算器５２１は第２遅延器５３２から１周期１Ｔｓ前の推定値Ｔｒ［ｉ−１］を受信する度に、それに第３フィルター係数ｂ1を乗算して第１加算器５４１へ渡す。
第１加算器５４１は第２乗算器５１１の出力ａ1×ＰＬ［ｉ−１］と第３乗算器５２１の出力ｂ1×Ｔｒ［ｉ−１］との和を求めて第２加算器５４２へ渡す。第２加算器５４２はその和ａ1×ＰＬ［ｉ−１］＋ｂ1×Ｔｒ［ｉ−１］と第１乗算器５１１の出力ａ0×ＰＬ［ｉ］との和を求めて推測値ＰＬ［ｉ］として出力端子５０２へ渡す。
【００５６】
以上の構成によりＬＰＦ３３２は、サンプリングの開始から周期Ｔｓのｉ倍の時間ｉＴｓが経過したときの昇温量の推定値Ｔｒ［ｉ］をサンプル群、すなわち電力損失の推測値ＰＬ［・］から次式（５）で算定する：
【００５７】
【数５】
2016144260.tif 000007
【００５８】
この式（５）はモーター３３０の熱モデルの離散的な表現である。３つのフィルター係数ａ0、ａ1、ｂ1はモーター３３０のコイル等の熱容量と熱抵抗とで表される数値であり、特にモーター３３０の熱応答の速度（時定数の逆比）で決まる。これらの値は予め実験またはシミュレーションによって決定され、ＬＰＦ３３２と共にＡＳＩＣまたはＦＰＧＡ等の電子回路に組み込まれたメモリーに記憶されている。
【００５９】
熱モデル（５）による再帰演算をサンプリング周期Ｔｓで繰り返すことにより、ＬＰＦ３３２は電力損失の推測値ＰＬ［ｉ］の総和をフィルター係数ａ0、ａ1、ｂ1による重み付きで求める。この総和が電力損失ＰＬの積分に相当し、昇温量の推定値Ｔｒを表す。
−式（５）の導出−
モーター３３０の駆動時、コイル等からの発熱量は電力損失ＰＬ、すなわち入力電力ＰＩから、負荷へのトルクの伝達によって失われた仕事量ＰＯを除いた残り全部のエネルギーに等しいと見なせる。この発熱量ＰＬのうち、一部はモーター３３０のコイル等に蓄積されてそれらを昇温させる一方、残りは周囲へ散逸する。モーター３３０の蓄熱量はコイル等の熱容量Ｃｈとその温度Ｔｍの時間ｔによる微分との積で表され、モーター３３０の放熱量はコイル等の熱抵抗Ｒｈに対するその温度Ｔｍと周囲温度Ｔａとの差Ｔｒ＝Ｔｍ−Ｔａの比で表される。したがって、モーター３３０の熱モデルは次式（６）で表される：
【００６０】
【数６】
2016144260.tif 000008
【００６１】
一方、昇温量の推定値Ｔｒのサンプリング周期１Ｔｓにおける変化をその時間微分ｄＴｒ／ｄｔの積分で表し、さらにその積分を離散的な数値の和で近似すると、次式（７）が得られる：
【００６２】
【数７】
2016144260.tif 000009
【００６３】
式（６）、（７）から式（５）が次のように導かれる。特に、時刻ｔ＝ｉＴｓでの変数Ｔｒ、ＰＬの値をｉ番目のサンプルＴｒ［ｉ］、ＰＬ［ｉ］と同一視すると、フィルター係数ａ0、ａ1、ｂ1が次式（８）で表される：
【００６４】
【数８】
2016144260.tif 000010
【００６５】
角周波数ωAはモーター３３０のコイル等の熱抵抗Ｒｈと熱容量Ｃｈとの積の逆比、すなわちモーター３３０の熱モデルの時定数τA＝ＲｈＣｈの逆比で定義され、モーター３３０の熱応答の速度を表す。さらに、この角周波数ωAから式（８）によりＬＰＦ３３２の遮断角周波数ωD、すなわちＬＰＦ３３２の時定数τD＝１／ωDが決まる。
−ＬＰＦによる推定の効果−
熱モデル（５）には式（６）が示すとおり、モーター３３０の蓄熱と放熱とが考慮されている。したがって、ＬＰＦ３３２はモーター３３０の停止期間においても、その蓄熱量が放熱に伴って停止前の値からどのように減少するかを推定することができる。
【００６６】
図５の（ｂ）は、ＬＰＦ３３２が入力する電力損失の推測値ＰＬの経時的変化の一例を示すグラフである。図５の（ｂ）を参照するに、モーター３３０が起動時刻ｔ０から停止期間ＢＲＴを挟んで連続動作を２回繰り返すのに伴い、推測部３３１は起動時刻ｔ０以降でのモーター３３０の電力損失ＰＬを次のように推測する。最初の動作期間ＤＲ１と次の動作期間ＤＲ２とではいずれもモーター３３０が回転数を同じ目標値に保つのに伴って電力損失ＰＬが同じ値ＰＬＴに維持される。一方、それらの間に挟まれた停止期間ＢＲＴではモーター３３０が回転を止めるので電力損失ＰＬが“０”に維持される。
【００６７】
図５の（ｃ）は、図５の（ｂ）の示す推測値ＰＬの変化に伴うＬＰＦ３３２の出力、すなわちモーター３３０の昇温量の推定値Ｔｒの経時的変化を示すグラフである。図５の（ｃ）を参照するに、実線のグラフＧｒ１が示すとおり、ＬＰＦ３３２による推定値Ｔｒは次のように変化する。最初の動作期間ＤＲ１ではモーター３３０が電力損失ＰＬ、すなわち発熱量を一定値ＰＬＴに保つので、起動時刻ｔ０から最初の動作期間ＤＲ１の終了時刻ｔ１にかけて昇温量の推定値Ｔｒは初期値“０”からピーク値Ｔｒ１まで上昇する。この変化は、モーター３３０の（コイル等の）温度Ｔｍが周囲温度Ｔａから高さＴｒ１上昇することを表す。停止期間ＢＲＴではモーター３３０が電力を損失せず、すなわち発熱しないので、その放熱に伴って昇温量の推定値Ｔｒはピーク値Ｔｒ１から極小値Ｔｒ２まで下降する。この変化は、モーター３３０の温度Ｔｍが最初の動作期間ＤＲ１の終了時刻ｔ１での温度Ｔａ＋Ｔｒ１から高さＴｒ１−Ｔｒ２下降することを表す。次の動作期間ＤＲ２ではモーター３３０が電力損失ＰＬを再び一定値ＰＬＴに保つので、次の動作期間ＤＲ２の開始時刻ｔ２以降昇温量の推定値Ｔｒは極小値Ｔｒ２から再び上昇する。この変化は、モーター３３０の温度Ｔｍが停止期間ＢＲＴの終了時刻ｔ２での温度Ｔａ＋Ｔｒ２から上昇することを表す。
【００６８】
このように、図５の（ｃ）に実線のグラフＧＲ１で示される昇温量の推定値Ｔｒには次の２つの事項が反映している。１．モーター３３０の停止期間ＢＲＴでは放熱に伴ってモーター３３０の温度Ｔｍが下降する。２．動作の再開時ｔ２、モーター３３０に残存する蓄熱量に起因してモーター３３０の温度Ｔｍと周囲温度Ｔａとの間に差Ｔｒ２が生じる。
一方、図５の（ｃ）には、２回目の動作期間ＤＲ２の開始時刻ｔ２に昇温量の推定値Ｔｒを“０”に初期化した場合における推定値Ｔｒのその後の経時的変化が破線のグラフＧＲ２で示されている。このグラフＧＲ２が示すとおり、推定値Ｔｒは２回目の動作期間ＤＲ２においても最初の動作期間ＤＲ２と同じ変化を示す。特に、破線のグラフＧＲ２の示す推定値は実線のグラフＧＲ１の示す値よりも低い。このことから、昇温量の推定に上記２つの事項１、２を反映させることにより、モーター３３０の過熱の危険性をより早く、すなわちより正確に検知できることがわかる。
【００６９】
図５の（ｂ）には示されていないが、実際には、モーター３３０が回転数を一定に保つ場合においてもその電力損失の推測値ＰＬは変動成分を含む。これは、負荷変動に抗して回転数を一定に保つためにモーター３３０が消費する電力の変動を表す。この変動は制御部３１１により、電圧指令ＤＴＹの示すデューティー値ｄの変動にフィードバックされるので、その変動を通して電力損失の推測値ＰＬに動的に反映し、さらに、ＬＰＦ３３２によるモーター３３０の昇温量の推定値Ｔｒにも動的に反映する。
【００７０】
こうして、モーター３３０の負荷がどのように変動したとしても、ＬＰＦ３３２によるモーター３３０の昇温量の推定値Ｔｒにはその変動が動的に反映するので、その推定値Ｔｒの精度を負荷変動にかかわらず高く維持することができる。
［モーターの昇温量の推定頻度］
モーター３３０の温度変化は、駆動回路３２０がモーター３３０に対して印加するパルス電圧の変化よりも十分に遅い。実際、パルス電圧の周期すなわちＰＷＭ周期は一般に、１／（可聴周波数の上限）≒１／二十数ｋＨｚ≒１０-5秒以下であるので、モーター３３０の熱モデル（６）の時定数τAすなわち角周波数ωAの逆数に対して無視できるほど短い。
【００７１】
したがって、推測部３３１は電圧指令ＤＴＹの表すデューティー値を所定時間ごとに平均して電力損失ＰＬの推測に利用する。具体的には、推測部３３１はまず電圧指令ＤＴＹからデューティー値を、ＰＷＭ周期の整数倍に等しい周期で、好ましくは制御部３１１がデューティー値を更新する周期（ＰＷＭ周期の数倍〜十数倍）の整数倍に等しい周期でサンプリングする。推測部３３１は次に、デューティー値のサンプルを２以上の所定数蓄積する度にそれらを平均し、得られた平均値からモーター３３０の電力損失を推測する。
【００７２】
こうして、推測部３３１は複数のデューティー値の平均値を電力損失ＰＬの推測に利用することにより、その推測に必要な計算量を抑えることができる。また、デューティー値の平均値はデューティー値そのものよりもばらつきが小さいので、電力損失の推測誤差を低減することもできる。
ただし、推測部３３１はデューティー値のサンプリング周期をモーター３３０の負荷変動の周期とは一致しないように調整して、負荷変動に伴う推測精度の低下を防ぐ。具体的には、推測部３３１はまずデューティー値のサンプリング周波数の初期値を、想定される負荷変動の周波数帯域よりも十分に高い値に設定する。この周波数帯域は、搬送ローラー等、モーター３３０が駆動すべき可動部材、およびモーター３３０からその可動部材へ駆動力を伝達するギア、ベルト等の機構の機械的特性から実験またはシミュレーションを利用して予測される。推測部３３１は次に、その初期値の周波数に応じた周期でサンプリングされたデューティー値の変動から実際の負荷変動の周期を検出し、検出された値およびその整数倍のいずれからも十分に離れているようにデューティー値のサンプリング周期を調整する。
【００７３】
［動作モードの切り換えによるモーターの過熱からの保護］
モーター３３０の昇温量の推定値ＴＲＳが閾値を超えたとき、モーター３３０はまだ過熱状態にこそ陥ってはいないものの、その危険性は生じていると見なせる。このとき、通知部３１３は主制御部６０のＣＰＵ６１へ動作モードの切換要求ＲＱＳを送信して、モーター３３０の過熱を未然に防ぐことができるように動作モードを切り換えさせる。具体的には動作モードを、モーター３３０が回転数をより低く保つものへ移行させる。これは以下の理由による。
【００７４】
図６の（ａ）は、回転数Ｎ＝２４００ｒｐｍ、１２００ｒｐｍ、６００ｒｐｍの別にモーター３３０のトルク−デューティー値特性を示すグラフである。図６の（ａ）を参照するに、これらの特性は直線で表される。これは、図４の（ｃ）と同様にモーター３３０がＤＣモーターであることに起因する。特に式（２）が示すとおり、これらの直線の傾きＡは回転数Ｎに依らないが、切片ｄ［Ｎ］は回転数Ｎに比例する。
【００７５】
プリンター１００におけるモーター３３０の利用では一般に、モーター３３０が負荷に対して加えるべきトルクはその回転数に依らず一定である。したがって、図６の（ａ）が示すように、回転数Ｎが高いほどデューティー値ｄが高い。たとえばトルクＴｒｑ＝４０ｍＮｍに対し、回転数Ｎ＝２４００ｒｐｍ、１２００ｒｐｍ、６００ｒｐｍの順にデューティー値ｄ≒８２％、５２％、３８％である。
【００７６】
図６の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は順に、ＰＷＭ制御がモーター３３０の回転数Ｎを２４００ｒｐｍ、１２００ｒｐｍ、６００ｒｐｍに保つときにおけるそのデューティー値ｄとモーター３３０の入力電力ＰＩ、出力電力ＰＯ、および電力損失ＰＬとの関係を示すグラフである。図６の（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）を順に参照するに、デューティー値ｄ＝８２％、５２％、３８％に対しては電力損失ＰＬ≒６．４Ｗ、５．４Ｗ、５．０Ｗである。
【００７７】
このように、プリンター１００におけるモーター３３０の利用では、モーター３３０の回転数Ｎが高いほどその電力損失ＰＬが高いのでその発熱量も大きい。それ故、その発熱量を削減するにはモーター３３０の回転数Ｎを下げればよい。
モーター３３０の昇温量が閾値を超えた時点でその回転数Ｎを下げた場合、その発熱量の減少に伴ってその昇温速度が低下もしくは停滞し、または降温に転じる。したがって、モーター３３０が回転数をより低く保つ動作モードほど、モーター３３０の昇温量が閾値以下に留まる時間が長い。
【００７８】
モーター３３０の昇温量の推定値が閾値を超えたとき、通知部３１３は動作モードの切換要求により、モーター３３０が回転数をより低く保つ動作モードへの移行を主制御部６０に要求する。この移行に伴ってモーター３３０の発熱量が減少するので、移行後の動作モードでは移行前のものよりも、昇温量が閾値以下に留まる時間が長い。したがって、プリンター１００にモーター３３０を利用した動作を継続させることができる。
【００７９】
［モーター制御における処理の流れ］
図７は、図３の示す共通の構成３００によるモーター制御のフローチャートである。この処理は、プリンター１００の電源投入に応じて制御部３１１が制御対象のモーター３３０を起動させたときに開始される。
ステップＳ１０１では、制御部３１１は主制御部６０から駆動信号ＤＲＶを受け、その信号ＤＲＶから動作モードを識別し、その動作モードに応じてモーター３３０の回転数の目標値Ｎｔｇを設定する。その後、処理はステップＳ１０２へ進む。
【００８０】
ステップＳ１０２では、制御部３１１はモーター３３０に対してＰＷＭ制御を行う。具体的には、速度制御部３２１が回転数の目標値Ｎｔｇと実測値Ｎｍｓとの間の差に基づいてデューティー値を算定し、電圧指令ＤＴＹとしてＰＷＭ部３２２へ入力する。その電圧指令ＤＴＹに応じてＰＷＭ部３２２は駆動回路３２０に制御信号ＣＴＳを送り、スイッチング素子のオンオフのタイミングを指示する。この制御信号ＣＴＳに応じて駆動回路３２０が、モーター３３０に流すパルス電流のデューティー値を電圧指令ＤＴＹの表す値に一致させる。検出部３２３はエンコーダー３４０の出力信号ＦＧＰの周波数からモーター３３０の回転数を実測し、その実測値Ｎｍｓを速度制御部３２１へフィードバックする。ＰＷＭ制御におけるこれら一連の動作を制御部３１１は数回〜十数回繰り返す。好ましくは速度制御部３２１はデューティー値の更新を、制御部３１１がＰＷＭ制御を数回繰り返したときのみに制限する。その後、処理はステップＳ１０３へ進む。
【００８１】
ステップＳ１０３では、推測部３３１が、電圧指令ＤＴＹの表すデューティー値からモーター３３０の電力損失を推測する。具体的には、推測部３３１はそのデューティー値ｄを式（１）に代入して、モーター３３０の電力損失の推測値ＰＬを算定する。特にデューティー値ｄが“０”であること等からモーター３３０の停止を検知した場合、推測部３３１は推測値ＰＬを“０”に設定する。その後、処理はステップＳ１０４へ進む。
【００８２】
ステップＳ１０４では、ＬＰＦ３３２がモーター３３０の熱モデル（５）を利用してモーター３３０の電力損失の推測値ＰＬを積分することにより、そのモーター３３０の昇温量を推定する。具体的にはＬＰＦ３３２は、ステップＳ１０３で得られた推測値ＰＬを用いてその熱モデル（５）による再帰演算を行い、その値ＰＬをフィルター係数ａ0、ａ1、ｂ1による重み付きの総和に加算する。ＬＰＦ３３２は更にこの総和を昇温量の推定値Ｔｒとして通知部３１３へ渡す。その後、処理はステップＳ１０５へ進む。
【００８３】
ステップＳ１０５では、通知部３１３が昇温量の推定値Ｔｒを閾値Ｔｔｈと比較し、その推定値Ｔｒが閾値Ｔｔｈ以下であるか否かを確認する。その推定値Ｔｒが閾値Ｔｔｈ以下であれば処理はステップＳ１０９へ進み、閾値Ｔｔｈを超えていれば処理はステップＳ１０６へ進む。
ステップＳ１０６では、昇温量の推定値Ｔｒが閾値Ｔｔｈを超えているので、通知部３１３は、切り換え可能な動作モードの中に、現時点での動作モードよりもモーター３３０の回転数を低く保つ動作モードがあるか否かを確認する。そのような動作モードがあれば処理はステップＳ１０７へ進み、なければ処理はステップＳ１０８へ進む。
【００８４】
ステップＳ１０７では、現時点での動作モードよりもモーター３３０の回転数を低く保つ動作モードがまだ残っている。たとえば３種類の動作モード、低速モードＭＬ、中速モードＭＭ、高速モードＭＨがその順にモーター３３０の回転数を低く保ち、かつ現時点での動作モードが高速モードＭＨである場合を想定する。この場合、通知部３１３は動作モードの切換要求を主制御部６０へ送信し、現時点での動作モードよりもモーター３３０の回転数が低い動作モード、たとえば中速モードＭＨへの移行を主制御部６０に要求する。その後、処理はステップＳ１０９へ進む。
【００８５】
ステップＳ１０８では、現時点での動作モードよりもモーター３３０の回転数を低く保つ動作モードがもはや残っていない。たとえば現時点での動作モードが上記の低速モードＭＬである場合、通知部３１３は制御部３１１にデューティー値ｄを“０”に設定させる等でモーター３３０への通電を遮断させる一方、主制御部６０へジョブの中断要求を送信する。こうして、モーター３３０を強制的に停止して過熱から保護する。その後、処理は終了する。
【００８６】
ステップＳ１０９では、昇温量の推定値Ｔｒが閾値Ｔｔｈ以下であるので、このままジョブが継続されてもモーターが過熱する危険性はない。したがって制御部３１１は主制御部６０へ、プリンター１００の電源をオフにする指示を受けたか否かを問い合わせる。その指示を主制御部６０が受けていれば処理は終了し、まだ受けていなければ処理はステップＳ１０１から繰り返される。
【００８７】
以上の処理では、推測部３３１とＬＰＦ３３２とによる計算周期が制御部３１１によるＰＷＭ制御の周期よりも長いので、それらの計算量が抑えられる。実際、ステップＳ１０２では、制御部３１１がＰＷＭ制御を数回繰り返す度に速度制御部３２１がデューティー値を更新する。また、ステップＳ１０２において制御部３１１がＰＷＭ制御を数回〜十数回繰り返す度に、ステップＳ１０３において推測部３３１がデューティー値のサンプルの平均値から電力損失の推測値ＰＬを計算し、ステップＳ１０４においてＬＰＦ３３２がモーター３３０の昇温量の推定値Ｔｒを計算する。したがって、推測部３３１によるデューティー値のサンプリング周期はＰＷＭ周期の整数倍であり、好ましくは制御部３１１によるデューティー値の更新周期の整数倍である。さらに、推測部３３１による電力損失の推測値ＰＬの計算周期とＬＰＦ３３２による昇温量の推定値Ｔｒの計算周期とはいずれもＰＷＭ周期の数〜十数倍であり、（デューティー値のサンプリング周期）×（デューティー値の平均値１つあたりのサンプル数（≧２））以上である。
【００８８】
［実施形態１の利点］
本発明の実施形態によるモーター制御装置３１０は上記のとおり、駆動回路３２０がモーター３３０に対して印加するパルス電圧のデューティー値ｄからモーター３３０の電力損失を推測し、その推測値ＰＬ［ｉ］からそのモーター３３０の熱モデル（５）を利用してそのモーター３３０の昇温量Ｔｒを推定する。このデューティー値ｄの変動には駆動回路３２０とモーター３３０との状態、および負荷の変動がフィードバックされている。また、その熱モデル（５）にはモーター３３０の蓄熱と放熱とが考慮されているので、ＬＰＦ３３２はモーター３３０の停止期間中、電力損失の推測値ＰＬ［ｉ］が“０”に維持されていても昇温量の推定値Ｔｒ［ｉ］を計算可能である。したがって、このモーター制御装置３１０は、モーター３３０の負荷が変動しても、ジョブが間欠的に繰り返されても、ジョブの処理期間の全体にわたってモーター３３０の昇温量Ｔｒの推定精度を高く維持することができる。
【００８９】
モーター３３０の昇温量の推定値Ｔｒ［ｉ］が閾値Ｔｔｈを超えたとき、通知部３１３は動作モードの切換要求により、モーター３３０が回転数をより低く保つ動作モードへの移行を主制御部６０に要求する。この移行に伴ってモーター３３０の発熱量が減少するので、その過熱の危険性が回避される。また、昇温速度が低下するので、昇温量の推定値Ｔｒ［ｉ］が閾値以下に留まる時間が延長する。この間、プリンター１００にモーター３３０を利用した動作を継続させることができる。こうしてこのモーター制御装置３１０は、モーター３３０を過熱状態に陥らせることなくその動作を継続させることができるので、ジョブの処理に対する信頼性と生産性とをいずれも高く維持することができる。
【００９０】
［変形例］
（A）本発明の実施形態１によるモーター制御装置３１０はレーザープリンター１００に搭載されている。本発明によるモーター制御装置はその他に、インクジェット等の異なる方式のプリンター、コピー機、スキャナー、ＦＡＸ、または複合機等の画像形成装置に搭載されてもよい。
【００９１】
さらに、画像形成装置に限らず、モーターの出力からそのモーターの温度を推定するシステムであれば、その推定処理への本発明によるモーター制御装置の利用は有利である。
（B）図３の示すモーター制御装置３１０の機能部３１１、３１２、３１３は電子回路に専用のハードウェアとして組み込まれている。これらの機能部３１１−３１３はその他に、モーター制御装置３１０に内蔵されたＣＰＵが専用のファームウェアを実行することによって実現されてもよい。
【００９２】
（C）図３の示すモーター３３０はＢＬＤＣモーターである。しかし、本発明によるモーター制御装置はＤＣモーターであれば、ブラシ付きであっても有効である。また、同期モーター、誘導モーター等、ＤＣモーター以外のモーターについても電力損失の推測さえ可能であれば、本発明のＬＰＦによる昇温量の推定は有効である。
（D）推測部３３１は、ＰＷＭ制御におけるデューティー値ｄとモーター３３０の電力損失の推測値ＰＬとの関係式（１）の係数ｃ2［Ｎ］、…を、速度制御部３２１の設定した回転数の目標値Ｎｔｇから算定する。推測部３３１はその他に、検出部３２３による回転数の実測値Ｎｍｓから、これらの係数ｃ2［Ｎ］、…を算定してもよい。また、これらの係数ｃ2［Ｎ］、…とモーターの回転数Ｎとの対応関係が予めテーブル化され、推測部３３１と同じ電子回路に組み込まれたメモリーに記憶されてもよい。
【００９３】
式（１）のパラメーターｄ［Ｎ］については、特定の回転数Ｎ０での値ｄ［Ｎ０］だけがメモリーに保存されていてもよい。この場合、推測部３３１はその値ｄ［Ｎ０］と、その特定の回転数Ｎ０に対する目標値Ｎｔｇまたは実測値Ｎｍｓの比とから、その値ＮｔｇまたはＮｍｓでの値ｄ［Ｎ＝Ｎｔｇ、Ｎｍｓ］を算定してもよい。
（E）推測部３３１は、電圧指令ＤＴＹの表すデューティー値を所定時間ごとに平均して電力損失の推測に利用する。その他に、デューティー値の所定時間ごとの総和を電力損失の推測に利用してもよい。また、負荷変動が十分に緩やかであって、それに伴う電力損失の推測値の変動が許容誤差の範囲内に留まるのであれば、推測部はデューティー値を平均することも足し合わせることもなく、単独のまま電力損失の推測に利用してもよい。さらに、推測部は、先にデューティー値から電力損失の推測値を計算し、計算結果を複数個蓄積した後にそれらの平均値または総和をＬＰＦ３３２へ入力してもよい。
【００９４】
（F）ＬＰＦ３３２は熱モデル（５）を利用して昇温量の推定値Ｔｒ［ｉ］を計算する。この推定値Ｔｒ［ｉ］は昇温量そのものに対応する。しかし、ＬＰＦの出力は昇温量の１次関数、すなわち昇温量に比例する項と定数項との和でさえあればよい。この場合、ＬＰＦの出力から昇温量を換算することも、逆にその出力に対する閾値を昇温量の閾値から換算することも容易である。
【００９５】
一例として、ＬＰＦの出力は昇温量Ｔｒに代えて、それとモーター３３０の熱抵抗Ｒｈとの比Ｔｒ／Ｒｈを表してもよい。この場合、式（８）から明らかなとおり、第１フィルター係数ａ0と第２フィルター係数ａ1とはいずれも第３フィルター係数ｂ1と同様に無次元量であり、かつ１未満の正の実数である。したがって、それらの計算は、固定小数点演算が利用可能である等によって簡単化が容易である。
【００９６】
（G）通知部３１３はモーターの昇温量の推定値を、モーターの周囲温度の許容上限とそのモーター自体の温度との差と見なす。その他に、プリンターに温度センサーが搭載されている場合であれば、その測定値と昇温量の推定値との和からモーターの温度そのものを推定してもよい。この場合、異なる周囲温度に対しては昇温量に異なる閾値を設定することが可能であるので、モーターの過熱の危険性を検知する精度を更に向上させることができる。特に、モーターを過熱させることなくその回転数を下げる頻度を低減することができるので、プリンターの生産性と共にその操作性を高く維持することができる。
【００９７】
（H）通知部３１３は、昇温量の推定値が閾値を超えたことに応じて主制御部６０に動作モードの切り換えを要求する際、その切り換えを操作パネル５１の表示等によってユーザーへ通知することも併せて要求してもよい。
通知部３１３は主制御部６０に、昇温量の推定値が閾値を超えたことに関する履歴を、主制御部６０のＲＯＭ６３に、またはメモリーＩ／Ｆ５２を通して外付けの記憶装置に保存させてもよい。この履歴はプリンター１０００のメンテナンスへの利用に有利である。さらに、昇温量の推定値が閾値を超えたことをその度に、またはそのことに関する履歴を定期的に、ＬＡＮ・Ｉ／Ｆ５３を通して外部ネットワークＮＴＷ上のサーバー等へ報告させてもよい。
【００９８】
《実施形態２》
本発明の実施形態２によるモーター制御装置は実施形態１によるもの３１０と同様に、カラーレーザープリンターに搭載されている。このモーター制御装置は実施形態１によるもの３１０とは推定部の構造のみが異なり、その他の要素は実施形態１のものと同様である。したがって、以下では推定部の相違点のみを説明し、同様な要素については実施形態１の説明を援用する。
【００９９】
実施形態１による推定部３１２は、ＰＷＭ部３２１によるデューティー値ｄからモーター３３０の電力損失を推測部３３１に推測させ、得られた推測値ＰＬをＬＰＦ３３２に積分させる。それに対し、実施形態２による推定部は以下に示すように、推測部を利用することなくデューティー値そのものをＬＰＦに積分させる。
図８は、実施形態２によるＬＰＦが入力に利用する、ＰＷＭ制御におけるデューティー値ｄとモーター３３０の電力損失の近似値ＰＭとの関係を表すグラフである。図８を参照するに、この関係は直線ＬＴで表されており、この直線ＬＴは、電力損失ＰＬをより正確に表す２次曲線（式（１）参照）と点ＰＴで接する。すなわち、デューティー値ｄとモーターの電力損失の近似値ＰＭとは次式（９）を満たす：
【０１００】
【数９】
2016144260.tif 000011
【０１０１】
ここで、定数ｄ0、ＰＬ0は接点ＰＴでのデューティー値、電力損失を表す。また、係数ｃ2［Ｎ］、ｃ1［Ｎ］は式（１）のものと等しい。
一方、ＬＰＦは式（５）に代えて次式（１０）をモーターの熱モデルとして利用して、デューティー値のサンプルｄ［ｉ］からモーターの昇温量Ｔｒm［ｉ］を推定する：
【０１０２】
【数１０】
2016144260.tif 000012
【０１０３】
第３フィルター係数ｂ1は式（５）のものと等しい。第１フィルター係数ａm0、第２フィルター係数ａm1、および昇温量Ｔｒm［ｉ］は、式（５）のフィルター係数と昇温量Ｔｒ［ｉ］、および式（９）の係数Ｃ1、Ｃ0と次式（１１）の関係を持つ：
【０１０４】
【数１１】
2016144260.tif 000013
【０１０５】
図８から明らかなとおり、接点ＰＴの近傍では電力損失の近似値ＰＭはより正確な推測値ＰＬからのずれが小さい。したがって、ＬＰＦは接点ＰＴでのデューティー値ｄ0を、通常の動作時において最も使用頻度が高い値、図８の例では６０％に設定する。負荷変動が十分に小さい場合、それに伴うデューティー値ｄの接点ＰＴでの値ｄ0（たとえば６０％）からの変動量が十分に小さければ、式（１０）から得られる昇温量Ｔｒm［ｉ］の推定精度は利用可能な程度に高い。
【０１０６】
［実施形態２の利点］
実施形態２によるモーター制御装置は上記のとおり、実施形態１によるもの３１０と同様、モーターの熱モデルを利用してその昇温量を推定するのでその推定精度が高い。したがって、モーターを過熱状態に陥らせることなくその動作を継続させることができる。その結果、ジョブの処理に対する信頼性と生産性とをいずれも高く維持することができる。
【０１０７】
さらに、実施形態２による推定部は上記のとおり、ＬＰＦにモーターの熱モデル（１０）を利用させてデューティー値ｄそのものを積分させる。これにより、実施形態１による推定部３１２とは異なり、デューティー値からモーターの電力損失を式（１）で計算する処理、すなわち推測部３３１を省くことができる。その結果、昇温量の推定に必要な演算処理および構成を更に簡単化することができる。
【０１０８】
《実施形態３》
本発明の実施形態３によるモーター制御装置は実施形態１によるもの３１０と同様に、カラーレーザープリンターに搭載されている。このモーター制御装置は実施形態１によるもの３１０とはＬＰＦの構造のみが異なり、その他の要素は実施形態１によるものと同様である。したがって、以下ではＬＰＦの相違点のみを説明し、同様な要素については実施形態１の説明を援用する。
【０１０９】
実施形態１によるＬＰＦ３３２は、式（８）の示すフィルター係数ａ0、ａ1、ｂ1をモーター３３０の動作時と停止時とのいずれにおいても利用する。これは、それらのいずれにおいてもモーター３３０の熱モデル（６）の近似度が十分に高く、特にその時定数τA、すなわち熱抵抗Ｒｈと熱容量Ｃｈとの積（τA＝ＲｈＣｈ＝１／ωA）が十分に近いことによる。それに対し、実施形態３によるＬＰＦはモーター３３０の動作時と停止時とにおいて、以下に示すように、それぞれの状態で熱応答速度の違いに合わせて異なる熱モデル、特に異なるフィルター係数を使い分ける。
【０１１０】
図９は、実施形態３によるＬＰＦ９００のブロック図である。図９を参照するに、このＬＰＦ９００は図５の（ａ）の示すもの３３２とは、各乗算器が倍増され、かつ３つのスイッチ９４１、９４２、９４３が追加されている点で異なる。図９の示す他の要素は図５の（ａ）の示すものと同様であるので、それらについては図５の（ａ）の示す符号と同じ符号を付して、図５の（ａ）の説明を援用する。
【０１１１】
第１主乗算器９１１と第１副乗算器９１２とは第１フィルター係数の値ａ01、ａ02のみが異なる。いずれの乗算器９１１、９１２も、入力端子５０１からサンプルＰＬ［ｉ］を受信する度に、それに第１フィルター係数ａ01、ａ02を乗算して第１スイッチ９４１へ渡す。
第２主乗算器９２１と第２副乗算器９２２とは第２フィルター係数の値ａ11、ａ12のみが異なる。いずれの乗算器９２１、９２２も、第１遅延器５３１から１周期１Ｔｓ前のサンプルＰＬ［ｉ−１］を受信する度に、それに第２フィルター係数ａ11、ａ12を乗算して第２スイッチ９４２へ渡す。
【０１１２】
第３主乗算器９３１と第３副乗算器９３２とは第３フィルター係数の値ｂ11、ｂ12のみが異なる。いずれの乗算器９３１、９３２も、第２遅延器５３２から１周期１Ｔｓ前の推定値Ｔｒ［ｉ−１］を受信する度に、それに第３フィルター係数ｂ11、ｂ12を乗算して第３スイッチ９４３へ渡す。
３つのスイッチ９４１、９４２、９４３はいずれも、推測部によるモーターの電力損失の推測値が“０”であるか否かに応じてモーターの動作期間と停止期間とを識別する。各スイッチ９４１、…は、モーターの動作期間では主乗算器９１１、９２１、９３１の出力を選択し、停止期間中では副乗算器９１２、９２２、９３２の出力を選択する。さらに、選択した出力を、第１スイッチ９４１は第２加算器５４２へ渡し、第２スイッチ９４２と第３スイッチ９４３とは第１加算器５４１へ渡す。
【０１１３】
以上の構成によりＬＰＦ９００は、モーターの動作期間と停止期間とで昇温量の推定値Ｔｒ［ｉ］を異なる熱モデルで算定する。動作期間での熱モデルは式（１２）で表され、停止期間での熱モデルは式（１３）で表される：
【０１１４】
【数１２】
2016144260.tif 000014
【０１１５】
各熱モデル（１２）、（１３）のフィルター係数ａ01、ａ11、ｂ11、ａ02、ａ12、ｂ12は、モーターの動作期間と停止期間とのそれぞれでの熱応答の時定数τA1、τA2から次式（１４）で決まる：
【０１１６】
【数１３】
2016144260.tif 000015
【０１１７】
定数Ｒｈ1、Ｃｈ1はモーターの動作期間での熱抵抗と熱容量を表し、定数Ｒｈ2、Ｃｈ2はモーターの停止期間での熱抵抗と熱量量とを表す。定数τD1、τD2は、モーターの動作期間、停止期間におけるＬＰＦ９００の時定数を表す。
［実施形態３の利点］
実施形態３によるモーター制御装置は上記のとおり、モーターの昇温量の推定にその動作時と停止時とで２つの熱モデル（１２）、（１３）を使い分ける。これにより、ジョブの間欠的な処理に伴ってモーターが動作と停止とを頻繁に繰り返しても、それらの期間の全体にわたってその昇温量の推定精度を高く維持することができる。したがって、モーターを過熱状態に陥らせることなくその動作を継続させることができる。その結果、ジョブの処理に対する信頼性と生産性とをいずれも高く維持することができる。
【０１１８】
《実施形態４》
本発明の実施形態４によるモーター制御装置は実施形態１によるもの３１０と同様に、カラーレーザープリンターに搭載されている。このモーター制御装置は実施形態１によるもの３１０とはモーター制御の流れの一部のみが異なり、その他の要素は実施形態１によるものと同様である。したがって、以下ではその制御の流れの相違点のみを説明し、同様な要素については実施形態１の説明を援用する。
【０１１９】
実施形態１によるモーター制御では図７の示すとおり、ステップＳ１０５において昇温量の推定値が閾値を超えていることを通知部３１３が確認した場合、処理は直ちにステップＳ１０６へ進み、現時点での動作モードよりもモーター３３０の回転数をより低く保つ動作モードの有無を通知部３１３が確認する。それに対し、実施形態４によるモーター制御では、昇温量の推定値が閾値を超えていても、モーターが実際に過熱状態に陥るまでに経過するであろう時間よりもジョブ完了までの残り時間が十分に短ければ、通知部に動作モードの切換要求を送信させることなく、モーターに動作をそのまま継続させる。
【０１２０】
図１０は実施形態４によるモーター制御のフローチャートである。この処理は図７の示す処理とは、ステップＳ１０５からステップＳ１０６へ進む間にステップＳ１１０を含む点でのみ異なり、その他のステップは実施形態１によるものと同様である。したがって、以下ではステップＳ１１０の相違点についてのみその詳細を説明し、同様なステップの詳細については実施形態１の説明を援用する。
【０１２１】
ステップＳ１０１では、動作モードに応じてモーター３３０の回転数の目標値Ｎｔｇが設定される。その後、処理はステップＳ１０２へ進む。
ステップＳ１０２では、モーター３３０に対するＰＷＭ制御が数回〜十数回繰り返される。その後、処理はステップＳ１０３へ進む。
ステップＳ１０３では、電圧指令ＤＴＹの表すデューティー値からモーター３３０の電力損失が推測される。デューティー値が“０”である等、モーター３３０の停止が検知された場合、推測値は“０”に設定される。その後、処理はステップＳ１０４へ進む。
【０１２２】
ステップＳ１０４では、ＬＰＦ３３２がモーター３３０の熱モデル（５）を利用してモーター３３０の昇温量を推定する。その後、処理はステップＳ１０５へ進む。
ステップＳ１０５では、昇温量の推定値Ｔｒが閾値Ｔｔｈ以下であるか否かが確認される。その推定値Ｔｒが閾値Ｔｔｈ以下であれば処理はステップＳ１０９へ進み、閾値Ｔｔｈを超えていれば処理はステップＳ１１０へ進む。
【０１２３】
ステップＳ１１０では、昇温量の推定値Ｔｒが閾値Ｔｔｈを超えているので、現時点からジョブ完了までの残り時間が猶予上限未満であるか否かを、通知部３１３が主制御部６０に問い合わせて確認する。「猶予上限」は、昇温量の推定値Ｔｒが閾値Ｔｔｈを超えた時点から、モーター３３０が実際に過熱状態に陥る時点までに経過することが予想される時間に、推定誤差に基づく余裕を付加した時間である。
【０１２４】
主制御部６０は通知部３１３からの問い合わせに応じて、ジョブが要求する印刷枚数のうち、現時点で未印刷である枚数を数え、その枚数と現時点での処理速度とからジョブ完了までの残り時間を予測して通知部３１３へ返答する。その残り時間が猶予上限未満であれば処理はステップＳ１０９へ進み、猶予上限以上であれば処理はステップＳ１０６へ進む。
【０１２５】
なお、処理速度が動作モードによらず一定であれば、通知部３１３は猶予上限をその一定の処理速度で印刷可能な枚数に換算し、その換算された枚数を未印刷の枚数と比較してもよい。
ステップＳ１０６では、現時点からジョブ完了までの残り時間が猶予上限以上であるので、このままジョブの処理が継続されていれば、それが完了するよりも早くモーターが過熱状態に陥りかねない。したがって通知部３１３は、現時点での動作モードよりもモーターの回転数を低く保つ動作モードがあるか否かを確認する。そのような動作モードがあれば処理はステップＳ１０７へ進み、なければ処理はステップＳ１０８へ進む。
【０１２６】
ステップＳ１０７では、現時点での動作モードよりもモーターの回転数を低く保つ動作モードがまだ残っているので、通知部３１３はその動作モードへの切り換えを主制御部６０へ要求する。その後、処理はステップＳ１０９へ進む。
ステップＳ１０８では、現時点での動作モードよりもモーターの回転数を低く保つ動作モードがもはや残っていないので、通知部３１３は制御部３１１にはモーター３３０を停止させ、主制御部６０にはジョブを中断させる。こうしてそのモーター３３０を過熱から保護する。その後、処理は終了する。
【０１２７】
ステップＳ１０９では、昇温量の推定値Ｔｒが閾値Ｔｔｈ以下であるか、または現時点からジョブ完了までの残り時間が猶予上限未満である。したがって、このままジョブを続けても、モーターが過熱する危険性がないか、またはモーターが過熱状態に陥るより先にジョブが完了する見込みである。したがって、制御部３１１はプリンター１００の電源をオフにする指示の有無を確認し、その指示があれば処理は終了し、なければ処理はステップＳ１０１から繰り返される。
【０１２８】
［実施形態４の利点］
実施形態４によるモーター制御装置は実施形態１によるもの３１０と同様、モーターの熱モデルを利用してその昇温量を推定するのでその推定精度が高い。したがって、モーターを過熱状態に陥らせることなくその動作を継続させることができる。その結果、ジョブの処理に対する信頼性と生産性とをいずれも高く維持することができる。
【０１２９】
実施形態４によるモーター制御装置は特に昇温量の推定値が閾値を超えたとき、その時点からジョブ完了までの残り時間が猶予上限未満であれば、動作モードの切換要求を送信することなく、モーターの動作をそのまま継続させる。すなわち、モーターが過熱状態に陥るよりも先にジョブを完了させられるときには、プリンターに動作モードを切り換えさせることなくそのままジョブの処理を継続させる。これにより、モーターを過熱状態に陥らせることなく、動作モードの切り換えに伴う処理の遅れを回避することができるので、生産性を更に高く維持することができる。
【０１３０】
《実施形態５》
本発明の実施形態５によるモーター制御装置は実施形態１によるもの３１０と同様に、カラーレーザープリンターに搭載されている。このモーター制御装置は実施形態１によるもの３１０とはモーター制御の流れの一部のみが異なり、その他の要素は実施形態１によるものと同様である。したがって、以下ではその制御の流れの相違点のみを説明し、同様な要素については実施形態１の説明を援用する。
【０１３１】
実施形態１によるモーター制御では、昇温量の推定値が閾値を超えていた場合、モーターの回転数が下がるように動作モードの切り換えが要求される。それに対し、実施形態５によるモーター制御ではその場合、給紙間隔が拡大するように動作モードの切り換えが要求される。
一般に、給紙間隔が長いほどモーターの平均的な負荷は軽い。たとえば、搬送ローラーはシートと接触していない時間が増える一方、そのローラーの駆動用モーターにかかる負荷はそのローラーがシートと接触している間にのみ重いので、その時間的な平均値が減少する。図６が示すとおり、モーターのトルクが低いほどその電力損失は低いので、平均的な負荷の軽減は平均的な発熱量の減少を意味する。
【０１３２】
したがって、実施形態５によるモーター制御装置は、昇温量の推定値が閾値を超えた場合、現時点での動作モードをそれよりも給紙間隔が長い動作モードへ切り換える。これにより、モーターの平均的な発熱量を減少させて、その昇温速度を下げる。
図１１は実施形態５によるモーター制御のフローチャートである。この処理は図７の示す処理とは、ステップＳ１０６、Ｓ１０７に代えてステップＳ１１６、Ｓ１１７を含む点でのみ異なり、その他のステップは実施形態１によるものと同様である。したがって、以下ではステップＳ１１６、Ｓ１１７についてのみその詳細を説明し、同様なステップの詳細については実施形態１の説明を援用する。
【０１３３】
ステップＳ１０１では、動作モードに応じてモーター３３０の回転数の目標値Ｎｔｇが設定される。その後、処理はステップＳ１０２へ進む。
ステップＳ１０２では、モーター３３０に対するＰＷＭ制御が数回〜十数回繰り返される。その後、処理はステップＳ１０３へ進む。
ステップＳ１０３では、電圧指令ＤＴＹの表すデューティー値からモーター３３０の電力損失が推測される。デューティー値が“０”である等、モーター３３０の停止が検知された場合、推測値は“０”に設定される。その後、処理はステップＳ１０４へ進む。
【０１３４】
ステップＳ１０４では、ＬＰＦ３３２がモーター３３０の熱モデル（５）を利用してモーター３３０の昇温量を推定する。その後、処理はステップＳ１０５へ進む。
ステップＳ１０５では、昇温量の推定値Ｔｒが閾値Ｔｔｈ以下であるか否かが確認される。その推定値Ｔｒが閾値Ｔｔｈ以下であれば処理はステップＳ１０９へ進み、閾値Ｔｔｈを超えていれば処理はステップＳ１１６へ進む。
【０１３５】
ステップＳ１１６では、昇温量の推定値Ｔｒが閾値Ｔｔｈを超えているので、通知部３１３が、切り換え可能な動作モードの中に、現時点での動作モードよりも給紙間隔が長い動作モードがあるか否かを確認する。そのような動作モードがあれば処理はステップＳ１１７へ進み、なければ処理はステップＳ１０８へ進む。
ステップＳ１１７では、現時点での動作モードよりも給紙間隔が長い動作モードがまだ残っている。したがって、通知部３１３は動作モードの切換要求を主制御部６０へ送信して、現時点での動作モードよりも給紙間隔が長い動作モードへの移行を主制御部６０に要求する。その後、処理はステップＳ１０９へ進む。
【０１３６】
ステップＳ１０８では、現時点での動作モードよりも給紙間隔が長い動作モードがもはや残っていない。したがって、通知部３１３は、制御部３１１にはモーター３３０を停止させ、主制御部６０にはジョブを中断させる。こうして、そのモーター３３０を過熱から保護する。その後、処理は終了する。
ステップＳ１０９では、昇温量の推定値Ｔｒが閾値Ｔｔｈ以下であるか、または、現時点からジョブ完了までの残り時間が猶予上限未満である。したがって、このままジョブを続けても、モーターが過熱する危険性がないか、またはモーターが過熱状態に陥るより先にジョブが完了する見込みである。したがって、制御部３１１はプリンター１００の電源をオフにする指示の有無を確認し、その指示があれば処理は終了し、なければ処理はステップＳ１０１から繰り返される。
【０１３７】
［実施形態５の利点］
実施形態５によるモーター制御装置は実施形態１によるもの３１０と同様、モーターの熱モデルを利用してその昇温量を推定するのでその推定精度が高い。
モーターの昇温量の推定値が閾値を超えたときに通知部３１３は、給紙間隔がより長い動作モードへの移行を主制御部６０に要求する。この移行に伴ってモーターの発熱量が減少するのでその過熱の危険性が回避される。さらに、給紙間隔の拡大に伴って昇温速度が低下するので、昇温量の推定値が閾値以下に留まる時間が延長する。この間、プリンターにモーターを利用した動作を継続させることができる。こうして実施形態５によるモーター制御装置は、モーターを過熱状態に陥らせることなくその動作を継続させることができるので、ジョブの処理に対する信頼性と生産性とをいずれも高く維持することができる。
【０１３８】
《実施形態６》
本発明の実施形態６によるモーター制御装置は実施形態１によるもの３１０と同様に、カラーレーザープリンターに搭載されている。このモーター制御装置は実施形態１によるもの３１０とはモーター制御の流れの一部のみが異なり、その他の要素は実施形態１によるものと同様である。したがって、以下ではその制御の流れの相違点のみを説明し、同様な要素については実施形態１の説明を援用する。
【０１３９】
実施形態１によるモーター制御は図７の示すとおり、現時点での動作モードよりもモーターの回転数を低く保つ動作モードがなければ直ちにジョブを中断させて、処理を終了する。それに対し、実施形態６によるモーター制御はジョブの中断後も処理を継続し、その中断の継続時間が所定値に達したときに、またはモーターの昇温量の推定値が閾値以下まで下降したときにジョブを再開する。
【０１４０】
図１２は実施形態６によるモーター制御のフローチャートである。この処理は図７の示す処理とは、ステップＳ１０８からステップＳ１０９へ進む間にステップＳ１２１を含む点でのみ異なり、その他のステップは実施形態１によるものと同様である。したがって、以下ではステップＳ１２１についてのみその詳細を説明し、同様なステップの詳細については実施形態１の説明を援用する。
【０１４１】
ステップＳ１０１では、動作モードに応じてモーター３３０の回転数の目標値Ｎｔｇが設定される。その後、処理はステップＳ１０２へ進む。
ステップＳ１０２では、モーター３３０に対するＰＷＭ制御が数回〜十数回繰り返される。その後、処理はステップＳ１０３へ進む。
ステップＳ１０３では、電圧指令ＤＴＹの表すデューティー値からモーター３３０の電力損失が推測される。デューティー値が“０”である等、モーター３３０の停止が検知された場合、推測値は“０”に設定される。その後、処理はステップＳ１０４へ進む。
【０１４２】
ステップＳ１０４では、ＬＰＦ３３２がモーター３３０の熱モデル（５）を利用してモーター３３０の昇温量を推定する。その後、処理はステップＳ１０５へ進む。
ステップＳ１０５では、昇温量の推定値Ｔｒが閾値Ｔｔｈ以下であるか否かが確認される。その推定値Ｔｒが閾値Ｔｔｈ以下であれば処理はステップＳ１０９へ進み、閾値Ｔｔｈを超えていれば処理はステップＳ１０６へ進む。
【０１４３】
ステップＳ１０６では、昇温量の推定値Ｔｒが閾値Ｔｔｈを超えているので、通知部３１３が、現時点での動作モードよりもモーターの回転数を低く保つ動作モードがあるか否かを確認する。そのような動作モードがあれば処理はステップＳ１０７へ進み、なければ処理はステップＳ１０８へ進む。
ステップＳ１０７では、現時点での動作モードよりもモーターの回転数を低く保つ動作モードがまだ残っている。したがって、通知部３１３はその動作モードへの移行を主制御部６０に要求する。その後、処理はステップＳ１０９へ進む。
【０１４４】
ステップＳ１０８では、現時点での動作モードよりもモーターの回転数を低く保つ動作モードがもはや残っていない。したがって、通知部３１３は、制御部３１１にはモーター３３０への通電を遮断させ、主制御部６０にはジョブを中断させる。こうして、そのモーター３３０を過熱から保護する。その後、処理はステップＳ１２１へ進む。
ステップＳ１２１では、ステップＳ１０８で中断したジョブの再開を通知部３１３が判断する。ここで、その再開のための条件には次の２種類がある。（Ａ）中断の継続時間が所定値に達する。または、（Ｂ）中断の継続中にモーターの昇温量の推定値が閾値以下まで下降する。これらのいずれかの条件が満たされた場合、通知部３１３はそのジョブの再開要求を主制御部６０へ送信する。その後、処理はステップＳ１０９へ進む。
【０１４５】
ステップＳ１０９では、昇温量の推定値Ｔｒが閾値Ｔｔｈ以下であるので、ジョブを続けてもモーターが過熱する危険性はない。したがって、制御部３１１はプリンター１００の電源をオフにする指示の有無を確認し、その指示があれば処理は終了し、なければ処理はステップＳ１０１から繰り返される。
図１３の（ａ）は、図１２の示すステップＳ１２１のサブルーチンにおいて、ジョブの再開条件として（Ａ）「中断の継続時間が所定値に達すること」を採用したときのフローチャートである。
【０１４６】
ステップＳＡ１では、ジョブの中断時点からの経過時間を通知部３１３が計測し、その経過時間が所定値Ｔｗｔを超えたか否かを確認する。この所定値Ｔｗｔは、モーターが過熱状態から再駆動可能な状態まで冷えるのに必要な時間を表し、たとえば、モーターの昇温量がジョブの中断時の閾値Ｔｔｈから許容誤差の範囲内で“０”まで下降する、すなわちモーターの温度が実質的に周囲温度まで下降するのに必要な時間に設定される。経過時間が所定値Ｔｗｔを超えていれば処理はステップＳＡ２へ進み、所定値Ｔｗｔ以下であれば処理はステップＳＡ１を繰り返す。
【０１４７】
ステップＳＡ２では、ジョブの中断時点からの経過時間が所定値Ｔｗｔを超えている。したがって、モーターは再駆動可能な状態まで冷えていると見なせるので、通知部３１３はジョブの再開要求を主制御部６０へ送信する。その後、処理はサブルーチンを抜けて、図１２の示すステップＳ１０９へ進む。
図１３の（ｂ）は、図１２の示すステップＳ１２１のサブルーチンにおいて、ジョブの再開条件として（Ｂ）「中断の継続中にモーターの昇温量の推定値が閾値以下まで下降すること」を採用したときのフローチャートである。
【０１４８】
ステップＳＢ１では、通知部３１３が、ステップＳ１０８で停止させたモーターの昇温量に対し、そのモーターを再駆動可能な値を新たな閾値Ｔｎｔとして設定する。この新たな閾値Ｔｎｔはジョブの中断時の閾値Ｔｔｈ以下であり、たとえば次の条件を満たす。「仮にジョブが再開されても、その再開からそのジョブの完了までの間にモーターの昇温量はその新たな閾値Ｔｎｔから、高くても、そのジョブの中断時の閾値Ｔｔｈまでしか上昇しない。」その後、処理はステップＳＢ２へ進む。
【０１４９】
ステップＳＢ２では、ＬＰＦ３３２がモーターの熱モデル（５）を利用してそのモーターの昇温量を推定する。すなわち、ＬＰＦ３３２はサンプリング周期Ｔｓで熱モデルの入力値ＰＬ［・］＝０を積分して、その結果を昇温量の推定値Ｔｒとして通知部３１３へ渡す。このサンプリング周期Ｔｓは、モーターの放熱に伴う昇温量の変化を十分な精度で追跡可能な値、たとえばモーターの熱応答の時定数τA＝ＲｈＣｈ程度の値に設定される。その後、処理はステップＳＢ３へ進む。
【０１５０】
ステップＳＢ３では、通知部３１３が昇温量の推定値Ｔｒを新たな閾値Ｔｎｔと比較して、その推定値Ｔｒが閾値Ｔｎｔ以下であるか否かを確認する。その推定値Ｔｒが閾値Ｔｎｔ以下であれば処理はステップＳＢ４へ進み、閾値Ｔｎｔを超えていれば処理はステップＳＢ２から繰り返される。
ステップＳＢ４では、昇温量の推定値Ｔｒが閾値Ｔｎｔ以下であるので、仮にジョブが再開されても、その再開からそのジョブの完了までの間にモーターの昇温量が、そのモーターを停止させなければならない程度まで上昇する危険性はない。したがって、通知部３１３はジョブの再開要求を主制御部６０へ送信する。その後、処理はサブルーチンを抜けて、図１２の示すステップＳ１０９へ進む。
【０１５１】
［実施形態６の利点］
実施形態６によるモーター制御装置は実施形態１によるもの３１０と同様、モーターの熱モデルを利用してその昇温量を推定するのでその推定精度が高い。したがって、モーターを過熱状態に陥らせることなくその動作を継続させることができる。その結果、ジョブの処理に対する信頼性と生産性とをいずれも高く維持することができる。
【０１５２】
さらに、このモーター制御装置は、モーターの昇温量の推定値が閾値を超えたことに応じてそのモーターを停止させた場合、その停止後も経過時間を計測し、またはそのモーターの熱モデルを利用してその昇温量を推定する。経過時間が所定値Ｔｗｔを超えたとき、またはモーターが再駆動可能であることを示す新たな閾値Ｔｎｔ以下まで昇温量の推定値Ｔｒが下降したとき、このモーター制御装置はプリンターにジョブを再開させる。
【０１５３】
こうして、実施形態６によるモーター制御装置は、モーターが過熱の危険から逃れて再駆動可能になったと見なせる場合には自動的にプリンターにジョブを再開させる。これにより、モーターの過熱に対する保護機能を損なうことなく、プリンターの操作性を向上させることができる。
《実施形態７》
本発明の実施形態７によるモーター制御装置は実施形態１によるもの３１０と同様に、カラーレーザープリンターに搭載されている。このモーター制御装置は実施形態１によるもの３１０とはモーター制御の流れの一部のみが異なり、その他の要素は実施形態１によるものと同様である。したがって、以下ではその制御の流れの相違点のみを説明し、同様な要素については実施形態１の説明を援用する。
【０１５４】
実施形態１によるモーター制御は、モーターの昇温量の推定値Ｔｒが閾値Ｔｔｈを超えたときにモーターの回転数を下げる。それに対し、実施形態７によるモーター制御は、昇温量の閾値Ｔｔｈを、プリンターに装備されたファンでモーターを冷却することによって低減可能な昇温量の範囲の上限に設定し、その閾値Ｔｔｈと昇温量の推定値Ｔｒとの差または比に応じてそのファンの回転数を変更する。
【０１５５】
図１４は実施形態７によるモーター制御のフローチャートである。この処理は図７の示す処理とは、ステップＳ１０６、Ｓ１０７に代えてステップＳ１４１−Ｓ１４４を含む点でのみ異なり、その他のステップは実施形態１によるものと同様である。したがって、以下ではステップＳ１４１−Ｓ１４４についてのみその詳細を説明し、同様なステップの詳細については実施形態１の説明を援用する。
【０１５６】
ステップＳ１０１では、動作モードに応じてモーター３３０の回転数の目標値Ｎｔｇが設定される。その後、処理はステップＳ１０２へ進む。
ステップＳ１０２では、モーター３３０に対するＰＷＭ制御が数回〜十数回繰り返される。その後、処理はステップＳ１０３へ進む。
ステップＳ１０３では、電圧指令ＤＴＹの表すデューティー値からモーター３３０の電力損失が推測される。デューティー値が“０”である等、モーター３３０の停止が検知された場合、推測値は“０”に設定される。その後、処理はステップＳ１０４へ進む。
【０１５７】
ステップＳ１０４では、ＬＰＦ３３２がモーター３３０の熱モデル（５）を利用してモーター３３０の昇温量を推定する。その後、処理はステップＳ１０５へ進む。
ステップＳ１０５では、昇温量の推定値Ｔｒが閾値Ｔｔｈ以下であるか否かが確認される。その推定値Ｔｒが閾値Ｔｔｈ以下であれば処理はステップＳ１４１へ進み、閾値Ｔｔｈを超えていれば処理はステップＳ１０８へ進む。
【０１５８】
ステップＳ１０８では、昇温量の推定値Ｔｒが閾値Ｔｔｈを超えているので、通知部３１３は、制御部３１１にはモーター３３０への通電を遮断させ、主制御部６０にはジョブを中断させる。こうして、そのモーター３３０を過熱から保護する。その後、処理は終了する。
ステップＳ１４１では、昇温量の推定値Ｔｒが閾値Ｔｔｈ以下であるので、モーターにはまだ過熱の危険性はない。通知部３１３は更に、その推定値Ｔｒが第１レベル以下であるか否かを確認する。第１レベルは、モーターに対するファンの冷却能力、すなわちその回転数を上げるべき昇温量の範囲の下限、たとえば閾値Ｔｔｈの０．９倍に等しい。推定値Ｔｒが第１レベル以下であれば処理はステップＳ１４２へ進み、第１レベルを超えていれば処理はステップＳ１４３へ進む。
【０１５９】
ステップＳ１４２では、昇温量の推定値Ｔｒが第１レベル、たとえば閾値Ｔｔｈの０．９倍以下であるので、ファンの回転数を上げる必要はない。通知部３１３は更にその推定値Ｔｒが第２レベル以上であるか否かを確認する。第２レベルは、モーターに対するファンの回転数を下げるべき昇温量の範囲の上限、たとえば閾値Ｔｔｈの０．６倍に等しい。推定値Ｔｒが第２レベル以上であれば処理はステップＳ１０９へ進み、第２レベル未満であれば処理はステップＳ１４４へ進む。
【０１６０】
ステップＳ１４３では、昇温量の推定値Ｔｒが第１レベル、たとえば閾値Ｔｔｈの０．９倍を超えているので、このままではモーターの昇温量が閾値Ｔｔｈまで上昇する危険性がある。したがって、通知部３１３は主制御部６０に、ファンの回転数が上がるように動作モードを切り換えさせて、モーターまたはその周囲を更に冷却させる。その後、処理はステップＳ１０９へ進む。
【０１６１】
通知部３１３はまた推測部３３１に、ファンの回転数の上昇に合わせて電力損失の推測値ＰＬ［・］を補正させる。この補正の必要性は次の理由による。ファンの冷却能力が上がるとモーターからの放熱量が増大するので、モーターの発熱量＝蓄熱量＋放熱量（式（６）参照）、すなわち電力損失が減少する。この減少を推測値ＰＬ［・］に反映させるには、たとえば推測値ＰＬ［・］に１未満の係数を一律に乗じればよい。この係数の値は予め実験またはシミュレーションによってファンの回転数ごとに決定され、推測部３３１と共にＡＳＩＣまたはＦＰＧＡ等の電子回路に組み込まれたメモリーに記憶されている。
【０１６２】
ステップＳ１４４では、昇温量の推定値Ｔｒが第２レベル、たとえば閾値Ｔｔｈの０．６倍未満であるので、ファンの冷却能力が下がってもモーターの昇温量が閾値Ｔｔｈまで上昇する危険性はない。したがって、通知部３１３は主制御部６０に、ファンの回転数が下がるように動作モードを切り換えさせ、そのファンの消費電力と騒音とを低減させる。通知部３１３はまた推測部３３１に、ファンの回転数の下降に合わせて電力損失の推測値ＰＬ［・］に対する補正量を変更させる。たとえば推測値ＰＬ［・］に１未満の係数を一律に乗じる場合には、この係数を増加させる。その後、処理はステップＳ１０９へ進む。
【０１６３】
ステップＳ１０９では、制御部３１１はプリンター１００の電源をオフにする指示の有無を確認し、その指示があれば処理は終了し、なければ処理はステップＳ１０１から繰り返される。
［実施形態７の利点］
実施形態７によるモーター制御装置は実施形態１によるもの３１０と同様、モーターの熱モデルを利用してその昇温量を推定するのでその推定精度が高い。したがって、モーターを過熱状態に陥らせることなくその動作を継続させることができる。その結果、ジョブの処理に対する信頼性と生産性とをいずれも高く維持することができる。
【０１６４】
さらに、このモーター制御装置は、モーターの昇温量の推定値と閾値との差または比に応じて、プリンターに装備されたファンの回転数を変更する。これにより、このモーター制御装置はそのファンにモーターを効率良く冷却させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１６５】
本発明はモーターの制御技術に関し、上記のように、モーターの熱モデルを利用してその昇温量を推定する。このように、本発明は明らかに産業上利用可能である。
【符号の説明】
【０１６６】
１００    プリンター
６０    主制御部
６１    ＣＰＵ
３００    駆動部
３１０    モーター制御装置
３１１    制御部
３１２    推定部
３１３    通知部
３２１    速度制御部
３２２    ＰＷＭ部
３２３    検出部
３３１    推測部
３３２    ＬＰＦ
３２０    駆動回路
３３０    モーター
３４０    エンコーダー
ＤＲＶ    駆動信号
ＤＴＹ    電圧指令
ＦＧＰ    エンコーダーの出力信号
Ｎｍｓ    モーターの回転数の実測値
Ｎｔｇ    モーターの回転数の目標値
ＰＬＳ    モーターの電力損失の推測値
ＴＲＳ    モーターの昇温量の推定値
ＲＱＳ    動作モードの切換要求
【図１】
2016144260.tif 000016
【図２】
2016144260.tif 000017
【図３】
2016144260.tif 000018
【図４】
2016144260.tif 000019
【図５】
2016144260.tif 000020
【図６】
2016144260.tif 000021
【図７】
2016144260.tif 000022
【図８】
2016144260.tif 000023
【図９】
2016144260.tif 000024
【図１０】
2016144260.tif 000025
【図１１】
2016144260.tif 000026
【図１２】
2016144260.tif 000027
【図１３】
2016144260.tif 000028
【図１４】
2016144260.tif 000029