JP2015220803A - モーター制御装置、記録装置およびモーター制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モーターが発熱等した場合にも、精度良く推定されたモーター電流に基づいて、モーターを適切に制御することができるモーター制御装置を提供する。
【解決手段】送りモーター５３に対するＰＭＷ制御のデューティ値を設定するＰＷＭ出力部１５２と、送りモーター５３の回転速度を取得する回転速度演算部１４２と、送りモーター５３の温度変化量を取得する温度推定部１６２と、取得された温度変化量に基づいて、第１係数および第２係数を補正する係数補正部１６３と、設定されたデューティ値に、補正された第１係数を乗算した値と、取得された回転速度に、補正された第２係数を乗算した値と、に基づいて、送りモーター５３に流れる電流であるモーター電流を推定する電流推定部１６１と、電流推定部１６１により推定されたモーター電流に基づいて、送りモーター５３を駆動する送りモータードライバー１０６ｃとを備えた。
【選択図】図５

Description

本発明は、ＰＷＭ制御されるモーターを制御するモーター制御装置、記録装置およびモーター制御方法に関するものである。

従来、モーターをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御で駆動するＰＷＭ電圧制御部と、ＰＷＭ電圧制御部で求められたＰＷＭ制御のデューティ値に基づいて、モーターに流れる電流であるモーター電流を推定する電流推定部と、推定されたモーター電流に基づいてモーターの推定温度を求める温度推定部と、推定されたモーター電流に基づいて、モーターの異常を推定する異常推定部とを備えたプリンターが知られている（特許文献１参照）。電流推定部は、モーター電流を、次式により求めている。
ｉ＝（Ｖ×Ｄｕｔｙ／Ｒ）−（Ｋｅ×ｓ／Ｒ）
Ｖ：電源電圧
Ｄｕｔｙ：モーターに出力されたＰＷＭ制御値
Ｋｅ：モーターの逆起電力定数
ｓ：モーターの回転速度
Ｒ：モーターの抵抗

特開２０１２−０２９４５７号公報

従来のプリンターでは、上記の電流推定式において、Ｖ／ＲおよびＫｅ／Ｒを定数として扱っている。しかしながら、モーターの発熱等によりコイル温度およびマグネット温度が変化すると、コイル抵抗およびマグネットの磁力に影響を及ぼすため、モーターの抵抗Ｒおよび逆起電力定数Ｋｅが変化する。このため、モーターが発熱等した場合に温度推定部により推定されたモーター電流は、モーターに実際に流れた電流に対して誤差を有することになる。したがって、誤差を有するモーター電流に基づいてモーターを制御することとなり、モーターを適切に制御することができなかった。

本発明は、モーターが発熱等した場合にも、精度良く推定されたモーター電流に基づいて、モーターを適切に制御することができるモーター制御装置、記録装置およびモーター制御方法を提供することを課題としている。

本発明のモーター制御装置は、モーターに対するＰＭＷ制御のデューティ値を設定するデューティ値設定部と、モーターの回転速度を取得する回転速度取得部と、第１係数および第２係数を記憶した記憶部と、モーターの温度変化量であるモーター温度変化量を取得する温度取得部と、取得されたモーター温度変化量に基づいて、第１係数および第２係数を補正する係数補正部と、設定されたデューティ値に、補正された第１係数を乗算した値と、取得された回転速度に、補正された第２係数を乗算した値と、に基づいて、モーターに流れる電流であるモーター電流を推定する電流推定部と、電流推定部により推定されたモーター電流に基づいて、モーターを駆動するモーター駆動部と、を備えたことを特徴とする。

本発明のモーター制御方法は、モーターに対するＰＭＷ制御のデューティ値を設定し、モーターの回転速度を取得し、モーターの温度変化量であるモーター温度変化量を取得し、取得したモーター温度変化量に基づいて、所定の第１係数および所定の第２係数を補正し、設定したデューティ値に、補正した第１係数を乗算した値と、取得した回転速度に、補正した第２係数を乗算した値と、に基づいて、モーターに流れる電流であるモーター電流を推定し、推定したモーター電流に基づいて、モーターを駆動することを特徴とする。

この構成によれば、モーター温度変化量を取得し、取得したモーター温度変化量に基づいて第１係数および第２係数を補正することにより、モーター電流を精度良く推定することができる。このため、モーターが発熱等した場合にも、精度良く推定されたモーター電流に基づいて、モーターを適切に制御することができる。

上記のモーター制御装置において、記憶部は、第１係数として、モーターの端子間電圧を、モーターの抵抗で除算した値を記憶し、係数補正部は、モーター温度変化量から換算した、モーターのコイルの温度変化量に基づいて、第１係数を補正することが好ましい。

この構成によれば、コイル温度の変化により第１係数が変化する場合に、第１係数を、モーター温度変化量から換算したコイルの温度変化量に基づいて、補正することができる。

この場合、記憶部は、第２係数として、モーターの逆起電力定数を、モーターの抵抗で除算した値を記憶し、係数補正部は、モーター温度変化量から換算した、モーターのマグネットの温度変化量に基づいて、第２係数を補正することが好ましい。

この構成によれば、マグネット温度の変化により第２係数が変化する場合に、第２係数を、モーター温度変化量から換算したマグネットの温度変化量に基づいて、補正することができる。

この場合、温度取得部は、推定されたモーター電流に基づいて、モーター温度変化量としてモーターの発熱温度を取得することが好ましい。

この構成によれば、精度良く推定されたモーター電流に基づいて、モーター温度変化量としてのモーターの発熱温度を取得することができる。このため、温度センサーなど、モーター温度変化量を取得するための手段を別に設ける必要がない。

本発明の記録装置は、請求項１ないし４のいずれか一項に記載のモーター制御装置と、モーター制御部により制御されるモーターと、媒体に対して画像を記録する記録部と、を備えたことを特徴とする。

この構成によれば、モーターを適切に制御することができるモーター制御装置を備えたことで、モーターが適切に制御された状態で、媒体に対して画像を記録することができる。

本発明の一実施形態に係る記録装置の概略構成を示す図である。 ロール体、駆動ローラー、従動ローラーおよび記録ヘッドの位置関係を示す図である。 コントローラーの機能構成例を示すブロック図である。 ＰＩＤ制御を実現するときの送りモーター制御部の機能構成例を示すブロック図である。 発熱制限制御を実現するときの送りモーター制御部の機能構成例を示すブロック図である。

以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態に係る媒体送り制御方法および記録装置について説明する。

図１および図２に示すように、本実施形態の記録装置１０は、ロール体ＲＰから媒体Ｐを引き出して送りながら、媒体Ｐに対してインクジェット方式により画像を印刷するものである。また、記録装置１０にセットされるロール体ＲＰは、円筒状のコア（図示省略）に、帯状の媒体Ｐをロール状に巻き付けたものである。なお、媒体Ｐは、材質は特に限定されず、例えば、記録用紙、フィルム、布などである。媒体Ｐの幅は、例えば６４インチである。記録装置１０にセット可能なロール体ＲＰの最大重量は、例えば８０ｋｇである。

また、記録装置１０は、外部装置であるコンピューターＣＯＭと通信可能に接続されている。記録装置１０は、例えば、画像を記録するための画像データをコンピューターＣＯＭから受信する。なお、記録装置１０は、画像データをコンピューターＣＯＭから受信する形態に限らず、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリーなどの記憶媒体から画像データを受信してもよく、記録装置１０自身が画像データを作成するようにしてもよい。

記録装置１０は、ロール駆動機構３０と、キャリッジ駆動機構４０と、媒体送り機構５０と、プラテン５５と、コントローラー１００とを備えている。

ロール駆動機構３０は、媒体Ｐが巻かれたロール体ＲＰを回転させる。ロール駆動機構３０は、一対の回転ホルダー３１と、ロール輪列３２と、ロールモーター３３と、ロール回転検出部３４とを備えている。

一対の回転ホルダー３１は、ロール体ＲＰのコアの両端にそれぞれ挿入され、ロール体ＲＰを両側から保持する。一対の回転ホルダー３１は、図示しないホルダー支持部に回転可能にそれぞれ支持されている。一方の回転ホルダー３１には、ロール輪列３２のロール出力ギア（図示省略）と噛み合うロール入力ギア３２ｂが設けられている。

ロールモーター３３は、一方の回転ホルダー３１に対して駆動力を与える。ロールモーター３３は、例えば、ＤＣ（Direct Current）モーターである。ロールモーター３３からの駆動力がロール輪列３２を介して伝達されることにより、回転ホルダー３１およびこれに保持されたロール体ＲＰが回転する。より具体的には、ロールモーター３３は、ロール体ＲＰから引き出された媒体Ｐが、ロール体ＲＰに巻き戻されるように、ロール体ＲＰを巻戻し方向Ｄ１に回転させることが可能である。また、ロールモーター３３は、ロール体ＲＰから媒体Ｐが送られるように、ロール体ＲＰを送り回転方向Ｄ２に回転させることが可能である。ロールモーター３３は、例えば、媒体Ｐの先端の頭出しを行う際に、ロール体ＲＰを巻戻し方向Ｄ１に回転させる。一方、ロールモーター３３は、後述する送り動作の際に、ロール体ＲＰを送り回転方向Ｄ２に回転させる。

ロール回転検出部３４は、ロール体ＲＰの回転位置および回転方向を検出する。ロール回転検出部３４は、ロールモーター３３の出力軸に設けられた円盤状スケールと、フォトインターラプターとを備えたロータリーエンコーダーである。

キャリッジ駆動機構４０は、ロール体ＲＰから引き出された媒体Ｐに対して画像を記録する。キャリッジ駆動機構４０は、キャリッジ４１と、キャリッジ軸４２と、記録ヘッド４４と、キャリッジモーター４５と、キャリッジ位置検出部４６とを備えている。

キャリッジ４１は、キャリッジモーター４５がベルト機構（図示省略）を駆動することにより、キャリッジ軸４２に沿って移動方向Ｄ３に移動する。キャリッジ４１には、各色のインクを貯留するインクタンク４３が設けられている。インクタンク４３には、図示しないインクカートリッジからチューブを介してインクが供給される。また、キャリッジ４１の下面には、インクジェットヘッドである記録ヘッド４４が設けられている。記録ヘッド４４は、インクタンク４３から供給されたインクを、ノズルから吐出する。
なお、記録ヘッド４４は、「記録部」の一例である。

キャリッジ位置検出部４６は、キャリッジ４１の移動方向Ｄ３における位置を検出する。キャリッジ位置検出部４６は、移動方向Ｄ３に沿って設けられたリニアスケールと、フォトインターラプターとを備えたリニアエンコーダーである。

媒体送り機構５０は、ロール体ＲＰから引き出された媒体Ｐを、移動方向Ｄ３と略直交する送り方向Ｄ４に送る。媒体送り機構５０は、駆動ローラー５１ａと、従動ローラー５１ｂと、送り輪列５２と、送りモーター５３と、送り回転検出部５４とを備えている。

駆動ローラー５１ａおよび従動ローラー５１ｂは、相互間に挟持した媒体Ｐを回転送りする。駆動ローラー５１ａには、送り輪列５２の送り出力ギア（図示書略）と噛み合う送り入力ギア５２ｂが設けられている。

送りモーター５３は、駆動ローラー５１ａに対して駆動力を与える。送りモーター５３は、例えば、ＤＣモーターである。送りモーター５３からの駆動力が、送り輪列５２を介して駆動ローラー５１ａに伝達されることより、駆動ローラー５１ａが回転し、それに伴って、従動ローラー５１ｂが回転する。

送り回転検出部５４は、駆動ローラー５１ａの回転位置および回転方向を検出する。送り回転検出部５４は、送りモーター５３の出力軸に設けられた円盤状スケールと、フォトインターラプターとを備えたロータリーエンコーダーである。

プラテン５５は、記録ヘッド４４と対向するように設けられている。プラテン５５には、上下に貫通する吸引孔５５ａが複数形成されている。また、プラテン５５の下方には、吸引ファン５６が設けられている。吸引ファン５６が作動することによって、吸引孔５５ａ内が負圧となり、プラテン５５上の媒体Ｐが吸引保持される。プラテン５５上に吸引保持された媒体Ｐに対して、記録ヘッド４４からインクが吐出される。

コントローラー１００は、記録装置１０の各部を統括制御する。コントローラー１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）１０４と、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）１０５と、モータードライバー１０６と、バス１０７とを備えている。また、コントローラー１００には、ロール回転検出部３４、キャリッジ位置検出部４６、送り回転検出部５４からの各パルス信号が入力する。なお、コントローラー１００の機能構成については、後述する。

以上のように構成された記録装置１０は、媒体Ｐに画像を記録する記録ジョブを実行する際に、ドット形成動作と送り動作とを繰り返し行う。換言すれば、記録装置１０は、１回の記録ジョブにおいて、複数回の送り動作を間欠的に繰り返し行う。ここで、ドット形成動作とは、キャリッジ４１を移動方向Ｄ３に移動させながら記録ヘッド４４からインクを吐出させて媒体Ｐ上にドットを形成する動作であり、主走査ともいう。送り動作とは、媒体Ｐを送り方向Ｄ４に送る動作であり、副走査ともいう。

図３を参照して、コントローラー１００の機能構成例について説明する。コントローラー１００は、主制御部１１０と、ロールモーター制御部１３０と、キャリッジモーター制御部１４０と、送りモーター制御部１５０とを備えている。これらの各機能部は、コントローラー１００を構成するハードウェアと、ＲＯＭ１０２などの記憶部に記憶されているソフトウェアとの協働によって実現される。

主制御部１１０は、ロールモーター制御部１３０、キャリッジモーター制御部１４０および送りモーター制御部１５０の各種制御を統括的に司る。ロールモーター制御部１３０は、主制御部１１０の指令に従い、ロールモータードライバー１０６ａを介して、ロールモーター３３を駆動制御する。同様に、キャリッジモーター制御部１４０は、主制御部１１０の指令に従い、キャリッジモータードライバー１０６ｂを介して、キャリッジモーター４５を駆動制御する。送りモーター制御部１５０は、主制御部１１０の指令に従い、送りモータードライバー１０６ｃを介して、送りモーター５３を駆動制御する。

図４は、ＰＩＤ制御を実現するときの送りモーター制御部１５０のブロック図である。送りモーター制御部１５０は、位置演算部１４１と、回転速度演算部１４２と、第１減算部１４３と、目標速度発生部１４４と、第２減算部１４５と、比例要素１４６と、積分要素１４７と、微分要素１４８と、ＰＩＤ加算部１４９と、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）出力部１５２と、タイマー１５３とを備えている。

位置演算部１４１は、送り回転検出部５４からのパルス信号をカウントすることにより、駆動ローラー５１ａの刻々の回転位置を算出する。回転速度演算部１４２は、送り回転検出部５４からのパルス信号と、タイマー１５３で計測される時間とに基づいて、送りモーター５３の回転速度ωおよび駆動ローラー５１ａの回転速度をそれぞれ算出する。

第１減算部１４３は、位置演算部１４１から出力された駆動ローラー５１ａの回転位置と、主制御部１１０から指令された目標位置との位置誤差を算出する。目標速度発生部１４４は、第１減算部１４３から出力された位置誤差に基づいて、所定の速度テーブルに応じた目標速度を算出する。第２減算部１４５は、回転速度演算部１４２から出力された駆動ローラー５１ａの回転速度と、目標速度発生部１４４から出力された目標速度との速度誤差ΔＶを算出する。

比例要素１４６、積分要素１４７および微分要素１４８には、第２減算部１４５から出力された速度誤差ΔＶが入力する。各要素は、速度誤差ΔＶに基づいて、下記の（１）式〜（３）式により、以下の制御値Ｑを算出する。
ＱＰ（ｊ）＝ΔＶ（ｊ）×Ｋｐ （１）
ＱＩ（ｊ）＝Ｑ（ｊ−１）＋ΔＶ（ｊ）×Ｋｉ （２）
ＱＤ（ｊ）＝｛ΔＶ（ｊ）−ΔＶ（ｊ−１）｝×Ｋｄ （３）
ここで、ｊは時間であり、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲイン、Ｋｄは微分ゲインである。

ＰＩＤ加算部１４９は、比例要素１４６、積分要素１４７および微分要素１４８から出力される各制御値を加算し、合計された制御値ＱｐｉｄをＰＷＭ出力部１５２に出力する。ＰＷＭ出力部１５２は、制御値Ｑｐｉｄに応じたデューティ値を設定し、設定したデューティ値のＰＷＭ信号を送りモータードライバー１０６ｃに出力する。なお、ＰＷＭ出力部１５２は、設定したデューティ値を後述する電流推定部１６１（図５参照）に出力する。送りモータードライバー１０６ｃは、ＰＷＭ出力部１５２から出力されたＰＷＭ信号に基づいて、送りモーター５３をＰＷＭ制御にて駆動する。

本実施形態では、送りモーター制御部１５０が、送りモーター５３をＰＩＤ制御する構成であるが、これに限定されるものではなく、例えば、送りモーター５３をＰＩ制御する構成であってもよい。

ところで、送りモーター５３の駆動を続けると、送りモーター５３の発熱により送りモーター５３の温度が上昇する。送りモーター５３が高温になると、送りモーター５３に焼損等の異常が生じるおそれがある。そこで、送りモーター制御部１５０は、送りモーター５３の温度を推定し、推定温度が所定値を超えたとき、発熱制限制御を行いながら、送りモーター５３を駆動するようにしている。

発熱制限制御とは、送りモーター５３の間欠的な駆動の間に休止時間Ｔｗを挿入し、送りモーター５３の間欠的な駆動の間隔を広げる制御である。この発熱制限制御を行うことにより、送りモーター５３が高温になるのを防止することができる。

送りモーター５３の温度の推定精度が低い場合には、安全上、推定温度が実際の温度よりも高めになるように設計することが多い。この場合、送りモーター５３の温度が、実際にはそれほど高くない場合にも、発熱制限制御が行われることになる。これにより、送りモーター５３の駆動間隔が広がるため、記録速度が遅くなり、送り方向Ｄ４における単位長さ当たりの記録時間が長くなってしまう。このように、実際には必要ないにもかかわらず発熱制限制御が行われることにより、記録動作全体のスループットが低下することを防止すべく、高い精度で推定温度を推定することが要求される。

図５は、発熱制限制御を実現するときの送りモーター制御部１５０のブロック図である。送りモーター制御部１５０は、ＰＷＭ出力部１５２と、回転速度演算部１４２と、電流推定部１６１と、温度推定部１６２と、係数補正部１６３と、休止時間設定部１６４とを備えている。
なお、ＰＷＭ出力部１５２は、「デューティ値設定部」の一例である。回転速度演算部１４２は、「回転速度取得部」の一例である。温度推定部１６２は、「温度取得部」の一例である。

ＰＷＭ出力部１５２は、上述したように、制御値Ｑｐｉｄに応じたデューティ値を設定し、設定したデューティ値を電流推定部１６１に出力する。また、回転速度演算部１４２は、送り回転検出部５４からのパルス信号と、タイマー１５３で計測される時間とに基づいて、送りモーター５３の回転速度ωを算出する。回転速度演算部１４２は、算出した送りモーター５３の回転速度ωを、電流推定部１６１に出力する。

電流推定部１６１は、送りモーター５３に流れるモーター電流Ｉを推定する。電流推定部１６１は、例えば１ｍｓｅｃごとに、モーター電流Ｉを求めている。モーター電流Ｉは、（４）式のように表すことができる。
Ｉ＝（Ｅ×Ｄｕｔｙ−Ｋｅ×ω）／Ｒ （４）
Ｅ：送りモーター５３の端子間電圧［Ｖ］
Ｄｕｔｙ：デューティ値
Ｋｅ：送りモーター５３の逆起電力定数［Ｖ／ｒｐｍ］
ω：送りモーター５３の回転速度［ｒｐｍ］
Ｒ：送りモーター５３の抵抗［Ω］

（４）式において、
Ｅ／Ｒ＝Ｋａ （５）
Ｋｅ／Ｒ＝Ｋｂ （６）
とすると、
Ｉ＝Ｋａ×Ｄｕｔｙ−Ｋｂ×ω （７）
となる。なお、以下では、Ｋａを第１係数といい、Ｋｂを第２係数という。

ここで、送りモーター５３の製品個体差により、抵抗Ｒなどの各特性は製品ごとにばらつきがあるため、第１係数Ｋａおよび第２係数Ｋｂも製品ごとにばらつきがある。このため、第１係数Ｋａおよび第２係数Ｋｂを製品一律に設定したのでは、モーター電流Ｉを正確に推定することができなくなる。そこで、記録装置１０の製造工程において、個々の製品について正確な第１係数Ｋａおよび第２係数Ｋｂを求めている。

より具体的には、製造工程において、基準温度Ｔ０（例えば、２０℃）の条件下、送りモーター５３を高いデューティ値で駆動する場合と、送りモーター５３を低いデューティ値で駆動する場合とで、モーター電流Ｉおよび回転速度ωをそれぞれ測定する。なお、モーター電流Ｉとしては、電流推定部１６１により推定した値ではなく、例えばオシロスコープにより実測した値を用いる。この測定結果を上記の（７）式に代入することにより、第１係数Ｋａ_0および第２係数Ｋｂ_0に関する連立方程式を得ることができる。そして、得られた連立方程式を解くことによって、第１係数Ｋａ_0および第２係数Ｋｂ_0を高い精度で求めることができる。製造工程で求められた第１係数Ｋａ_0および第２係数Ｋｂ_0は、ＲＯＭ１０２等の記憶部に格納される。
なお、第１係数Ｋａ_0の「_0」は、基準温度Ｔ０における値であることを意味している。以下、他の数値についても同様である。

電流推定部１６１は、ＰＷＭ出力部１５２で設定されたデューティ値と、回転速度演算部１４２で算出された回転速度ωと、係数補正部１６３から出力された第１係数Ｋａおよび第２係数Ｋｂとを用いて、（７）式に従ってモーター電流Ｉを推定する。ここで、詳細は後述するが、係数補正部１６３から出力された第１係数Ｋａおよび第２係数Ｋｂは、温度推定部１６２から出力された発熱温度ｄＴ_sumに基づいて、第１係数Ｋａ_0および第２係数Ｋｂ_0が補正された値である。

温度推定部１６２は、電流推定部１６１が推定したモーター電流Ｉに基づいて、以下のようにして、送りモーター５３の発熱温度ｄＴ_sumを求めている。

送りモーター５３のコイル中を流れる電流ｉによって発生する発熱量Ｑは、ジュールの法則により、（８）式により表される。
Ｑ＝ｉ^２×Ｒ×ｔ （８）

このため、温度推定部１６２は、電流推定部１６１が１ｍｓｅｃごとに求めたモーター電流Ｉに基づいて、１ｍｓｅｃごとの発熱量Ｑを求めることができる。さらに、温度推定部１６２は、１ｍｓｅｃごとの発熱量Ｑを積分することにより、単位時間ごと、例えば１分間ごと、の発熱量Ｑ_sigmaを求めている。
なお、発熱量Ｑ_sigmaの初期値は「０」であり、単位時間を経過するごとにリセットされる。そのため、送りモーター５３が単位時間中に一度も駆動されなかったときは、発熱量Ｑ_sigmaは「０」となる。

次に、温度推定部１６２は、１分間ごとの発熱量Ｑ_sigmaを、（９）式により発熱温度ｄＴ_newに換算する。
ｄＴ_new＝Ｋｃ×Ｑ_sigma （９）
ここで、Ｋｃは、発熱量Ｑ_sigmaから発熱温度ｄＴ_newへの換算係数である。

また、発熱温度ｄＴ_sumが放熱曲線に沿って下降し、１分後に達する発熱温度ｄＴ_oldは、放熱係数Ｋ１を用いて、（１０）式により表される。
ｄＴ_old＝Ｋ１×ｄＴ_sum （１０）
よって、送りモーター５３の最新の発熱温度ｄＴ_sumは、前回の発熱温度ｄＴ_sumに放熱係数Ｋ１を掛けた値に、最新（直近１分間）の発熱温度ｄＴ_newを加えることにより、（１１）式で与えられる。
ｄＴ_sum＝Ｋ１×ｄＴ_sum＋ｄＴ_new （１１）
温度推定部１６２は、（１１）式に従って算出した発熱温度ｄＴ_sumを、係数補正部１６３および休止時間設定部１６４に出力する。なお、この総発熱温度ｄＴｎ_sumは、送りモーター５３の蓄熱による温度変化量になる。

ところで、送りモーター５３の発熱により送りモーター５３のコイル温度およびマグネット温度が変化すると、コイル抵抗およびマグネットの磁力Ｆ（残留磁束密度）に影響を及ぼす。コイルの抵抗温度係数をＰｃ［％／Ｋ］とすると、例えばコイルが銅線の場合、抵抗温度係数Ｐｃ＝０．３９である。また、マグネットの磁力温度係数をＰｍ［％／ｄｅｇ］とすると、例えばフェライトマグネットの場合、磁力温度係数Ｐｍ＝−０．１９である。このため、送りモーター５３のコイル温度およびマグネット温度が変化すると、抵抗Ｒおよび逆起電力定数Ｋｅが変化し、第１係数Ｋａおよび第２係数Ｋｂも変化する。このため、送りモーター５３のコイル温度およびマグネット温度が、基準温度Ｔ０とは異なるにもかかわらず、電流推定部１６１が、基準温度Ｔ０の条件下で得られた第１係数Ｋａ_0および第２係数Ｋｂ_0を用いてモーター電流Ｉを推定すると、推定されたモーター電流Ｉは、実際に送りモーター５３に流れた電流に対して誤差を有することになってしまう。そこで、係数補正部１６３は、温度推定部１６２により推定された発熱温度ｄＴ_sumに基づいて、第１係数Ｋａおよび第２係数Ｋｂを補正するようにしている。

まず、第１係数Ｋａの補正について説明する。
（５）式に示したように、Ｅ／Ｒ＝Ｋａであるから、第１係数Ｋａは、抵抗Ｒの変化の影響を受ける。そこで、送りモーター５３の発熱前後における抵抗Ｒの変化について考えると、（１２）式により表すことができる。
Ｒ_n＝Ｒ_0×（１＋Ｐｃ×ｄＴ_sum×Ｑｃ） （１２）
ここで、Ｑｃは、コイル定数、すなわち、発熱温度ｄＴ_sumをコイルの温度変化量に換算するための定数であり、製造工程における予備実験により求められ、ＲＯＭ１０２等に格納されている。
なお、抵抗Ｒ_nの「_n」は、発熱温度ｄＴ_sumの発熱後における値であることを意味している。以下、他の数値についても同様である。

そして、（５）式および（１２）式より、第１係数Ｋａ_nは、（１３）式により表すことができる。
Ｋａ_n＝Ｋａ_0／（１＋Ｐｃ×ｄＴ_sum×Ｑｃ） （１３）
係数補正部１６３は、ＲＯＭ１０２等から読み出した第１係数Ｋａ_0、抵抗温度係数Ｐｃおよびコイル定数Ｑｃ、並びに温度推定部１６２から出力された発熱温度ｄＴ_sumを用いて、（１３）式に従って第１係数Ｋａ_nを算出する。係数補正部１６３は、このようにして第１係数Ｋａ_0を補正したＫａ_nを、第１係数Ｋａとして電流推定部１６１に出力する。

続いて、第２係数Ｋｂの補正について説明する。
（６）式に示したように、Ｋｅ／Ｒ＝Ｋｂであり、逆起電力定数Ｋｅは、トルク定数Ｋｔ（＝Ｅ／Ｎ０）に等しいことから、第２係数Ｋｂは、（１４）式で与えられる。

となる。なお、Ｎ０は、送りモーター５３の無負荷回転速度である。

まず、マグネット温度の変化が無負荷回転速度Ｎ０に与える影響について考える。送りモーター５３の発熱前後におけるマグネット温度の変化に伴う磁力Ｆの変化については、（１５）式により表すことができる。
Ｆ_n＝Ｆ_0×（１＋Ｐｍ×ｄＴ_sum×Ｑｍ） （１５）
ここで、Ｑｍは、マグネット定数、すなわち、発熱温度ｄＴ_sumをマグネットの温度変化量に換算するための定数であり、製造工程における予備実験により求められ、ＲＯＭ１０２等に格納されている。

そして、送りモーター５３の無負荷回転速度Ｎ０は、マグネットの磁力Ｆに逆比例することから、（１５）式より、（１６）式が得られる。
Ｎ０_n＝Ｎ０_0／（１＋Ｐｍ×ｄＴ_sum×Ｑｍ） （１６）

続いて、コイル温度の変化が端子間電圧Ｅに与える影響について考える。
上述したように、コイルの温度が上昇してコイル抵抗が増加すると、それに応じて電圧降下することから、発熱後の端子間電圧Ｅ_nは、（１７）式により表すことができる。
Ｅ_n＝Ｅ_0−Ｉ０×Ｒ_0×Ｐｃ×ｄＴ_sum×Ｑｃ （１７）
ここで、Ｉ０は無負荷電流である。なお、無負荷電流Ｉ０は、温度変化はないものとしている。

また、コイル温度の変化が抵抗Ｒに与える影響については、上記の（１２）式により与えられる。したがって、（１２）式、（１４）式、（１６）式および（１７）式より、（１８）式が得られる。

係数補正部１６３は、ＲＯＭ１０２等から読み出した第２係数Ｋｂ_0、磁力温度係数Ｐｍ、マグネット定数Ｑｍ、抵抗温度係数Ｐｃ、コイル定数Ｑｃ、発熱前の端子間電圧Ｅ、無負荷電流Ｉ０および抵抗Ｒ、並びに温度推定部１６２から出力された発熱温度ｄＴ_sumを用いて、（１８）式に従って第２係数Ｋｂ_nを算出する。係数補正部１６３は、このようにして第２係数Ｋｂ_0を補正したＫｂ_nを、第２係数Ｋｂとして電流推定部１６１に出力する。
なお、発熱前の端子間電圧Ｅ_0、無負荷電流Ｉ０および抵抗Ｒ_0は、実際には製品ごとにばらつきを持つが、全体から見て影響が小さいため、どの送りモーター５３も同じ値を定数として与えている。

以上のようにして、係数補正部１６３により補正された第１係数Ｋａおよび第２係数Ｋｂを用いて、電流推定部１６１が、（７）式に従ってモーター電流Ｉを推定する。

休止時間設定部１６４は、温度推定部１６２により推定された発熱温度ｄＴ_sumに基づいて、休止時間Ｔｗを設定する。休止時間設定部１６４は、例えば、発熱温度ｄＴ_sumが、閾値ｄＴ_maxを超えた場合に、その差分に比例した休止時間Ｔｗを設定する。

送りモーター制御部１５０は、休止時間設定部１６４により設定された休止時間Ｔｗを読み込み、送りモーター５３の駆動前に休止時間Ｔｗを設定する。これにより、送りモータードライバー１０６ｃは、休止時間Ｔｗを待った後に送りモーター５３を駆動開始するようになっている。この休止時間Ｔｗの待ちが入ることにより、送りモーター５３の発熱が制限される。
なお、送りモータードライバー１０６ｃは、「モーター駆動部」の一例である。

以上のように、本実施形態の記録装置１０によれば、発熱温度ｄＴ_sumを取得し、発熱温度ｄＴ_sumに基づいて、第１係数Ｋａおよび第２係数Ｋｂを補正することにより、モーター電流Ｉを精度良く推定することができる。このため、送りモーター５３が発熱した場合にも、精度良く推定されたモーター電流Ｉに基づいて、送りモーター５３を適切に制御することができる。

また、本実施形態の記録装置１０によれば、コイル温度の変化により第１係数Ｋａおよび第２係数Ｋｂが変化する場合に、第１係数Ｋａおよび第２係数Ｋｂを、発熱温度ｄＴ_sumから換算したコイルの温度変化量に基づいて、補正することができる。また、マグネット温度の変化により第２係数Ｋｂが変化する場合に、第２係数Ｋｂを、発熱温度ｄＴ_sumマグネットの温度変化量に基づいて、補正することができる。このため、モーター電流Ｉを精度良く推定することができる。

また、本実施形態の記録装置１０によれば、精度良く推定されたモーター電流Ｉに基づいて、送りモーター５３の発熱温度ｄＴ_sumを取得することができる。このため、温度センサーなど、送りモーター５３の温度変化量を取得するための手段を別に設ける必要がない。

なお、本実施形態は、以下のような形態に変更することができる。
送りモーター５３の温度変化量であるモーター温度変化量としては、送りモーター５３の発熱温度ｄＴ_sum以外にも、例えば、送りモーター５３の使用環境の温度変化量を、モーター温度変化量として用いてもよい。

送りモーター５３の発熱温度ｄＴ_sumを取得する手段としては、モーター電流Ｉに基づいて算出する以外にも、温度センサー等により、発熱温度ｄＴ_sum等の温度変化量を検出するようにしてもよい。

本発明のモーター制御装置およびモーター制御方法の適用例としては、送りモーター５３以外にも、例えば、本実施形態に挙げたロールモーター３３やキャリッジモーター４５等、記録装置１０に備えられた各種モーターに本発明を適用可能であり、さらには、いかなる装置に備えられたモーターにも本発明を適用可能である。モーターの種類としては、ＤＣモーターおよびステッピングモーターが好ましく、なかでもＤＣモーターが好ましい。

推定したモーター電流Ｉに基づく送りモーター５３の制御としては、発熱制限制御のほか、例えば、送りモーター５３の緊急停止制御を実行するようにしてもよい。すなわち、推定したモーター電流Ｉを、所定のリミット電流Ｉ_limitと比較し、モーター電流Ｉがリミット電流Ｉ_limitを超えた場合には、送りモーター制御部１５０が、送りモーター５３を緊急停止するようにしてもよい。さらに、本発明をロールモーター３３に適用した場合には、ロールモーター３３のテンション制御を実行するようにしてもよい。すなわち、ロールモーター３３に流れる電流を推定し、推定した電流に基づいて、ロール体ＲＰと駆動ローラー５１ａとの間の媒体Ｐに掛かるテンションが一定となるように、ロールモーター３３を駆動制御するようにしてもよい。

記録装置１０としては、インクジェット方式の記録装置に限定されるものではなく、例えば、ドットインパクト式の記録装置、電子写真式の記録装置であってもよい。

１０：記録装置
５３：送りモーター
１００：コントローラー
１０６ｃ：送りモータードライバー
１４２：回転速度演算部
１５２：ＰＷＭ出力部
１６１：電流推定部
１６２：温度推定部
１６３：係数補正部

Claims (6)

1. モーターに対するＰＭＷ制御のデューティ値を設定するデューティ値設定部と、
   前記モーターの回転速度を取得する回転速度取得部と、
   第１係数および第２係数を記憶した記憶部と、
   前記モーターの温度変化量であるモーター温度変化量を取得する温度取得部と、
   取得された前記モーター温度変化量に基づいて、前記第１係数および前記第２係数を補正する係数補正部と、
   設定された前記デューティ値に、補正された前記第１係数を乗算した値と、取得された前記回転速度に、補正された前記第２係数を乗算した値と、に基づいて、前記モーターに流れる電流であるモーター電流を推定する電流推定部と、
   前記電流推定部により推定された前記モーター電流に基づいて、前記モーターを駆動するモーター駆動部と、
   を備えたことを特徴とするモーター制御装置。
2. 前記記憶部は、前記第１係数として、前記モーターの端子間電圧を、前記モーターの抵抗で除算した値を記憶し、
   前記係数補正部は、前記モーター温度変化量から換算した、前記モーターのコイルの温度変化量に基づいて、前記第１係数を補正することを特徴とする請求項１に記載のモーター制御装置。
3. 前記記憶部は、前記第２係数として、前記モーターの逆起電力定数を、前記モーターの抵抗で除算した値を記憶し、
   前記係数補正部は、前記モーター温度変化量から換算した、前記モーターのマグネットの温度変化量に基づいて、前記第２係数を補正することを特徴とする請求項１または２に記載のモーター制御装置。
4. 前記温度取得部は、推定された前記モーター電流に基づいて、前記モーター温度変化量として前記モーターの発熱温度を取得することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のモーター制御装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか一項に記載のモーター制御装置と、
   前記モーター駆動部により駆動される前記モーターと、
   媒体に対して画像を記録する記録部と、
   を備えたことを特徴とする記録装置。
6. モーターに対するＰＭＷ制御のデューティ値を設定し、
   前記モーターの回転速度を取得し、
   前記モーターの温度変化量であるモーター温度変化量を取得し、
   取得した前記モーター温度変化量に基づいて、所定の第１係数および所定の第２係数を補正し、
   設定した前記デューティ値に、補正した前記第１係数を乗算した値と、取得した前記回転速度に、補正した前記第２係数を乗算した値と、に基づいて、前記モーターに流れる電流であるモーター電流を推定し、
   推定した前記モーター電流に基づいて、前記モーターを駆動することを特徴とするモーター制御方法。

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