JP2006042525A - モータ制御装置、モータ制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 モータの周期的なトルク変動の影響を排除し、モータにより駆動する駆動対象の動作を不安定とすることがないモータ制御装置、モータ制御方法、及びプログラムを提供すること。
【解決手段】
モータ制御装置２００におけるＡＳＩＣ１１１では、エンコーダエッジ検出部７の検出したエッジを位置カウンタ９がカウントすることによって、キャリッジ１０２の位置を検出する。速度計算部１１は、キャリッジ１０２の駆動速度を演算し、出力する。フィードバック演算部１３は、初期駆動信号μを生成する。パルス乗算部１５は、初期駆動信号μに、矩形パルス生成部１７が生成した矩形パルスｆを乗算して駆動信号μ’を生成する。ＰＷＭ生成部１９は、駆動信号μ’に応じたＰＷＭ信号を生成してモータドライバ３へ出力する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えばインクジェットプリンタ等の画像形成装置のキャリッジを駆動するモータを制御するモータ制御装置、モータ制御方法、及びプログラムに関する。

従来より、インクジェットプリンタは、記録ヘッドを搭載するために、ガイド軸に沿って往復動可能なキャリッジを備えており、このキャリッジはＤＣモータ等のモータによって駆動される。

ＤＣモータは、その構造上の理由により、入力する電流値や電圧値が一定であっても、モータ軸が一回転する間のトルクが均一ではなく、いわゆるコギング周期という周期的なトルク変動を生じる。そのため、ＤＣモータの回転速度は周期的に脈動し、結果として、ＤＣモータにより駆動されるキャリッジの駆動速度も周期的に脈動してしまう。

キャリッジの駆動速度の脈動により、その駆動速度が高くなったときに記録ヘッドから吐出されたインクは、記録媒体上での間隔が大きくなるので、その部分の色は薄くなる。逆に、キャリッジの駆動速度が低くなったときに記録ヘッドから吐出されたインクは、記録媒体上での間隔が小さくなるので、その部分の色は濃くなる。

従って、キャリッジの駆動速度が脈動すれば、本来一定の濃度で記録すべき領域であっても、色の濃い領域と薄い領域とが交互に現れ、縞模様となってしまう。
そこで、ＤＣモータの駆動信号に、コギング周期と同一周期であって、位相が反対である周期的な信号を重畳し、キャリッジの駆動速度における脈動を減少させることが提案されている（特許文献１参照）。つまり、コギング周期によりＤＣモータのトルクが増大するタイミングでは、重畳する周期信号により駆動信号の出力を低下させてキャリッジの駆動速度を抑え、逆に、ＤＣモータのトルクが減少するタイミングでは、重畳する周期信号により駆動信号を増大させてキャリッジの駆動速度を高めることにより、キャリッジの駆動速度を一定にしようとする。
特開平１１−１８４７５号公報

しかしながら、周期的な信号を重畳する方法では、駆動信号の出力全体に占める周期的な信号の割合が過大になってしまうことがある。
例えば、キャリッジの駆動範囲の終点付近では、キャリッジの速度を落とすために、ＤＣモータの駆動信号の値は低くなるが、この低い駆動信号に周期的な信号を重畳すると、駆動信号の出力全体に占める周期的な信号の割合が大きくなり、駆動信号が全体として大きく脈動してしまう。そうなると、キャリッジの駆動が不安定となり、正確な制御を行うことができなくなってしまう。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、モータの周期的なトルク変動の影響を排除し、モータにより駆動する駆動対象の動作が不安定とならないモータ制御装置、モータ制御方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

（１）請求項１の発明は、
駆動対象を駆動するモータの操作量を、所定の駆動信号に応じて設定する操作量設定手段と、前記駆動信号を生成する制御手段と、を備えたモータ制御装置であって、前記制御手段は、少なくとも前記駆動対象の位置及び速度のうちのいずれか一方に基づき、前記駆動対象の速度が外部からの速度指令に追従するように初期駆動信号を生成するとともに、前記モータのモータ軸の角速度に応じた周期を持つ周期信号を生成し、前記初期駆動信号と前記周期信号とを乗算して前記駆動信号を生成することを特徴とするモータ制御装置を要旨とする。

本発明では、モータのモータ軸の角速度に応じた周期を持つ周期信号を乗算して駆動信号を生成することにより、モータの周期的なトルク変動をうち消すことができる。
つまり、周期信号を乗算することにより、モータのトルクが周期的に高まるタイミングにおいては駆動信号の値が低下し、逆に、モータのトルクが周期的に低下するタイミングでは駆動信号の値が増大するようにしておけば、モータの回転数は、トルク変動の影響を受けずに一定となる。その結果として、モータに駆動される駆動体の速度も、モータのトルク変動の影響を受けずに一定となる。

また、本発明では、周期信号を初期駆動信号に乗算して駆動信号を生成するので、初期駆動信号の値が小さいときは、駆動信号における周期信号由来の振幅も小さくなる。そのことにより、駆動信号の出力全体に占める周期信号の割合が過大になってしまうことがなく、駆動対象の動作が不安定となることがない。
（２）請求項２の発明は、
前記制御手段は、前記周期信号の周期を前記モータのトルク変動周期と同一とするとともに、前記周期信号の位相を前記トルク変動の位相と反対とすることを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置を要旨とする。

本発明では、周期信号の周期がモータのトルク変動周期と同一であり、周期信号の位相がトルク変動の位相と反対であるので、この周期信号を乗算して生成した駆動信号でモータを駆動すれば、モータのトルク変動の影響はうち消され、モータの回転数は一定となる。そして、駆動体の速度も、モータのトルク変動の影響を受けずに一定となる。
（３）請求項３の発明は、
前記制御手段は、前記周期信号の周期を前記モータのトルク変動周期と同一とするとともに、前記周期信号の位相を、前記トルク変動の位相の反対位相よりも、所定時間先行する位相とすることを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置を要旨とする。

本発明では、周期信号の位相が、トルク変動の位相の反対位相よりも、所定時間先行する位相であるので、操作量の影響がモータに伝わる際に遅れが生じても、トルク変動の周期位相と反対の位相を持つ操作量を発生できる。

つまり、周期信号の位相がトルク変動の位相の反対位相よりも所定時間先行することにより、操作量の伝達の遅れが打ち消され、駆動信号に乗算された周期信号の位相は、トルク変動の周期の位相の反対となる。

そのことにより、モータのトルク変動の影響はうち消され、モータの回転数は一定となり、駆動体の速度も、モータのトルク変動の影響を受けずに一定となる。
（４）請求項４の発明は、
前記制御手段は、前記周期信号の周期を前記モータのトルク変動周期と同一とするとともに、前記周期信号を、前記トルク変動による前記駆動体の速度変動を打ち消すタイミングで乗算することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置を要旨とする。

本発明では、周期信号の周期をモータのトルク変動周期と同一とするとともに、前記周期信号を、トルク変動による前記駆動体の速度変動を打ち消すタイミングで乗算するので、モータのトルク変動の影響はうち消され、モータの回転数は一定となり、駆動体の速度も、モータのトルク変動の影響を受けずに一定となる。
（５）請求項５の発明は、
前記制御手段は、前記モータの周期的なトルク変動に由来する前記モータの回転数の変動が最小となるように、前記周期信号の振幅を設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のモータ制御装置を要旨とする。

本発明では、モータの周期的なトルク変動に由来するモータの回転数の変動が最小となるように、周期信号の振幅を設定する。そのため、モータの回転数におけるトルク変動の影響を一層小さくすることができる。
（６）請求項６の発明は、
前記制御手段は、前記駆動対象の速度が所定の定速区間では略一定速度となるように前記初期駆動信号を生成するとともに、前記モータのトルク変動に由来する前記モータの回転数の変動が、前記定速区間にて最小となるように、前記周期信号の振幅を設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のモータ制御装置を要旨とする。

本発明では、定速区間において、モータのトルク変動に由来するモータの回転数の変動が最小となるように、周期信号の振幅を設定する。そのため、定速区間におけるモータの回転数に対するトルク変動の影響を一層小さくすることができる。その結果として、定速区間における駆動体の速度の変動を一層小さくすることができる。
（７）請求項７の発明は、
前記制御手段は、所定時間経過ごとに、前記周期信号を生成することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のモータ制御装置を要旨とする。

本発明では、所定時間経過ごとに周期信号を生成するので、その時点での駆動対象の状態に応じた周期信号を正確に生成することができる。そのことにより、モータのトルク変動の影響を一層小さくし、モータの回転数及び駆動対象の駆動速度を一定に制御できる。
（８）請求項８の発明は、
往復動しつつ媒体上に画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段を駆動対象として駆動するモータと、前記モータを制御する請求項１〜７のいずれかに記載のモータ制御装置とを備えた画像形成装置を要旨とする。

本発明では、モータのトルク変動の影響を打ち消し、モータの回転数を一定に制御することができるので、モータにより駆動される画像形成手段（例えばインクジェットプリンタのキャリッジに搭載されたインクジェットヘッド）の速度も一定に制御することができる。その結果、媒体上に形成する単位長さあたりの画素数が一定になり、画像に周期的な色むら等が生じない。

また、本発明では、周期信号を初期駆動信号に乗算して駆動信号を生成するので、例えば画像形成手段の速度を減少させるとき等、初期駆動信号の値が小さいときは、駆動信号における周期信号由来の振幅も小さくなる。そのことにより、駆動信号の出力全体に占める周期信号の割合が過大になってしまうことがなく、駆動対象である画像形成手段の動作が不安定となることがない。
（９）請求項９の発明は、
コンピュータを請求項１〜８のいずれかにおける制御手段として機能させるプログラムを要旨とする。

本発明のプログラムにより、コンピュータを請求項１〜８の発明における制御手段として機能させることができる。
（１０）請求項１０の発明は、
駆動対象を駆動するモータの制御方法であって、少なくとも前記駆動対象の位置及び速度のうちいずれか一方に基づき、前記駆動対象の速度が外部からの速度指令に追従するように初期駆動信号を生成するとともに、前記モータのモータ軸の角速度に応じた周期を持つ周期信号を生成し、前記初期信号信号と前記周期信号とを乗算して駆動信号を生成し、前記駆動信号に応じて前記モータの操作量を設定することを特徴とするモータ制御方法を要旨とする。

本発明では、モータのモータ軸の角速度に応じた周期を持つ周期信号を乗算して駆動信号を生成することにより、モータの周期的なトルク変動をうち消すことができる。
つまり、周期信号を乗算することにより、モータのトルクが周期的に高まるタイミングにおいては駆動信号の値が低下し、逆に、モータのトルクが周期的に低下するタイミングでは駆動信号の値が増大するようにしておけば、モータの回転数は、トルク変動の影響を受けずに一定となる。その結果として、モータに駆動される駆動体の速度も、モータのトルク変動の影響を受けずに一定となる。

また、本発明では、周期信号を初期駆動信号に乗算して駆動信号を生成するので、初期駆動信号の値が小さいときは、駆動信号における周期信号由来の振幅も小さくなる。そのことにより、駆動信号の出力全体に占める周期信号の割合が過大になってしまうことがなく、駆動対象の動作が不安定となることがない。
（１１）請求項１１の発明は、
前記周期信号は、前記モータのトルク変動と同一の周期を有するとともに、前記トルク変動とは反対の位相を有することを特徴とする請求項１０記載のモータ制御方法を要旨とする。

本発明では、周期信号の周期がモータのトルク変動周期と同一であり、周期信号の位相がトルク変動の位相と反対であるので、この周期信号を乗算して生成した駆動信号でモータを駆動すれば、モータのトルク変動の影響はうち消され、モータの回転数は一定となる。そして、駆動対象の速度も、モータのトルク変動の影響を受けずに一定となる。
（１２）請求項１２の発明は、
前記周期信号の周期を前記モータのトルク変動周期と同一とするとともに、前記周期信号の位相を、前記トルク変動の位相の反対位相よりも、所定時間先行する位相とすることを特徴とする請求項１０記載のモータ制御方法を要旨とする。

本発明では、周期信号の位相が、トルク変動の位相の反対位相よりも、所定時間先行する位相であるので、操作量の影響がモータに伝わる際に遅れが生じても、トルク変動の周期位相と反対の位相を持つ操作量を発生できる。

つまり、周期信号の位相がトルク変動の位相の反対位相よりも所定時間先行することにより、操作量の伝達の遅れが打ち消され、駆動信号に乗算された周期信号の位相は、トルク変動の周期の位相の反対となる。

そのことにより、モータのトルク変動の影響はうち消され、モータの回転数は一定となり、駆動体の速度も、モータのトルク変動の影響を受けずに一定となる。
（１３）請求項１３の発明は、
前記周期信号の周期を前記モータのトルク変動周期と同一とするとともに、前記周期信号を、前記トルク変動による前記駆動体の速度変動を打ち消すタイミングで乗算することを特徴とする請求項１０記載のモータ制御方法を要旨とする。

本発明では、モータの周期的なトルク変動に由来するモータの回転数の変動が最小となるように、周期信号の振幅を設定する。そのため、モータの回転数におけるトルク変動の影響を一層小さくすることができる。
（１４）請求項１４の発明は、
前記モータのトルク変動に由来する前記モータの回転数の変動が最小となるように、前記周期信号の振幅を設定することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載のモータ制御方法を要旨とする。

本発明では、モータのトルク変動に由来するモータの回転数の変動が最小となるように、周期信号の振幅を設定する。そのため、モータの回転数におけるトルク変動の影響を一層小さくすることができる。
（１５）請求項１５の発明は、
前記駆動対象の速度が所定の定速区間では略一定速度となるように前記初期駆動信号を生成するとともに、前記モータのトルク変動に由来する前記モータの回転数の変動が、前記定速区間にて最小となるように、前記周期信号の振幅を設定することを特徴とする請求項１０〜１４のいずれかに記載のモータ制御方法を要旨とする。

本発明では、定速区間において、モータのトルク変動に由来するモータの回転数の変動が最小となるように、周期信号の振幅を設定する。そのため、定速区間におけるモータの回転数に対するトルク変動の影響を一層小さくすることができる。その結果として、定速区間における駆動体の速度の変動を一層小さくすることができる。
（１６）請求項１６の発明は、
所定時間経過ごとに、前記周期信号を生成することを特徴とする請求項１０〜１５のいずれかに記載のモータ制御方法を要旨とする。

本発明では、所定時間経過ごとに周期信号を生成するので、その時点での駆動対象の状態に応じた周期信号を正確に生成することができる。そのことにより、モータのトルク変動の影響を一層小さくし、モータの回転数及び駆動対象の駆動速度を一定に制御できる。

以下に本発明のモータ制御装置、モータ制御方法の形態の例（実施例）を説明する。

ａ）まず、本発明のモータ制御装置を用いたインクジェットプリンタ（画像形成装置）の構成を図１を用いて説明する。
図１はインクジェットプリンタの記録機構の概略構成を示す説明図である。インクジェットプリンタの記録機構１００は、ガイド軸１０１と、このガイド軸１０１に沿って往復移動可能なキャリッジ（駆動対象）１０２と、このキャリッジ１０２に搭載される記録ヘッド１０３と、キャリッジ１０２に対してモータ１１０からの駆動力を伝達するベルト１０４と、キャリッジ１０２の移動量、位置を検出するためのエンコーダ１０５とを備えている。

モータ（ＤＣモータ）１１０は、ＣＰＵ（制御手段）１１２からの各種命令に従ってＡＳＩＣ（制御手段）１１１が駆動信号を出力することにより回転し、ガイド軸１０１に平行に設置された無端の移動ベルト１０４を駆動する。この駆動力がキャリッジ１０２に伝達され、キャリッジ１０２及び記録ヘッド１０３がガイド軸１０１に沿って往復移動する。このキャリッジ１０２には図示しない複数色のインクタンクも各色ごとに搭載されており、このインクタンクに貯留された各色のインクがそれぞれ記録ヘッド１０３のノズル部１０７から記録紙αに吐出される。

エンコーダ１０５は、キャリッジ１０２の移動に伴って位相の異なる２種類のパルス信号を出力する周知のリニアエンコーダであって、詳細は図示しないものの、一定間隔で複数のスリットが形成されたエンコーダストリップがガイド軸１０１に沿って設置されている。そして、キャリッジ１０２の移動に伴って発生する２種類のパルス信号がＡＳＩＣ１１１に入力され、モータ１１０を制御する際の位置・速度情報等として使用される。

そして、この記録機構１００は更に、記録ヘッド１０３の全てのノズル部１０７を覆ってインクの乾燥を防止するキャッピングを行うためのキャップ装置１０６を備えている。このキャップ装置１０６は、記録紙αへの記録（印字）が行われる記録領域（定速区間）の外側の待機領域に設けられており、外側（右側）に向かって上向きとなるように形成されたスロープ１２３と、このスロープ１２３上の移動可能なキャップ１２１と、キャップ１２１をスロープ１２３の下方に向かって引っ張るバネ１２２とを備えている。

一方、キャリッジ１０２は図示しないフックを備えており、キャリッジ１０２が待機領域内を矢印Ａ方向に移動すると、まずフックがキャップ１２１に引っ掛かる。そして、更にキャリッジ１０２が右端部に向かって移動すると、その移動に伴ってキャップ１２１スロープ１２３に沿って右側に引っ張られ、ノズル部１０７が徐々にキャップ１２１に覆われていく。そして、キャリッジ１０２の右端がホームポジションに達すると、キャップ１２１がノズル部１０７を完全に覆うことになる。

ｂ）次に、インクジェットプリンタが備えるモータ制御装置２００の構成を図２のブロック図を用いて説明する。
このモータ制御装置２００は、インクジェットプリンタのキャリッジ１０２を駆動するモータ１１０を制御するためのものである。

モータ制御装置２００は、インクジェットプリンタ全体の制御を統括するＣＰＵ１１２と、後述する処理を実行するためのプログラムを記録したＲＯＭ１１３と、各種データを記録するＲＡＭ１１４と、モータ１１０の回転速度や回転方向を制御するＰＷＭ信号を生成するＡＳＩＣ１１１と、ＡＣＩＣ１１１にて生成されたＰＷＭ信号に基づいてモータ１１０を駆動するモータドライバ３とから構成されている。ＲＯＭ１１３には、モータ回転の周期変動を打ち消すための周期信号波形を記憶したルックアップテーブル（ＬＵＴ）１１３ａが設けられている。

ＡＳＩＣ１１１の内部には、モータ１１０の制御に用いる各種のパラメータを格納するレジスタ群５が備えられている。このレジスタ群５は、モータ１１０を起動するための起動設定レジスタ５ａと、モータ１１０の目標停止位置を設定する目標停止位置レジスタ５ｂと、モータ１１０の目標駆動速度を設定する目標駆動速度レジスタ５ｃと、減速位置から減速時の速度目標値を導出する際の演算式を構成するパラメータの値を保持する位置制御レジスタ５ｄと、加速時に希望とする速度軌跡にするための操作量を導出する際の演算式を構成するパラメータの値を保持する速度Ｉ−Ｐ制御ゲインレジスタ５ｅと、目標速度で安定して動作するための操作量を導出する際の演算式を構成するパラメータの値を保持するロバスト制御器係数レジスタ５ｆと、減速動作を開始する位置と、減速時の最終的な目標速度と、この目標速度を達成すべき減速終了位置の値を設定する減速に関する各所定値レジスタ５ｇとを備える。

エンコーダエッジ検出部７は、エンコーダ１０５からのパルス信号を取り込んでそのパルス信号のエッジ（例えば立ち上がりエッジ又は立ち下がりエッジのいずれか、若しくはその両方など）を検出してエンコーダエッジ検出信号を出力するものであり、その検出したエッジを位置カウンタ９がカウントすることによって、キャリッジ１０２の位置を検出する。

速度計算部１１は、エンコーダエッジ検出部７における検出結果に基づいてキャリッジ１０２の駆動速度を演算し、出力する。
フィードバック演算部１３は、位置カウンタ９により検出したキャリッジ１０２の位置、速度計算部１０２が検出したキャリッジ１０２の速度、及びレジスタ群５に記憶されている各種パラメータに基づき、周知の位置フィードバック演算及び速度フィードバック演算をを行い、初期駆動信号μを生成する。

パルス乗算部１５は、フィードバック演算部１３が生成した初期駆動信号μに、矩形パルス生成部１７が生成した矩形パルス（周期信号）ｆを乗算して駆動信号μ’を生成する。

尚、フィードバック演算部１３、パルス乗算部１５、矩形パルス生成部１７が実行する処理は後に詳述する。
ＰＷＭ生成部（操作量設定手段）１９は、駆動信号μ’に応じたＰＷＭ信号（操作量）を生成してモータドライバ３へ出力する。これにより、モータドライバ３がモータ１１０を駆動し、モータ１１０は設定されたＰＷＭ値に応じた所望の駆動力で駆動される。

ｃ）次に、ＣＰＵ１１２及びＡＳＩＣ１１１がモータ１１０を制御する処理を図３のフローチャートを用いて説明する。尚、この図３に示す処理は、所定時間が経過するごとに、繰り返し実行される。

ステップ１００では、ＡＳＩＣ１１１のフィードバック演算部１３が、キャリッジ１０２の現在位置と、目標停止位置レジスタ５ｂに設定された目標停止位置とに基づいて位置制御演算を行う。具体的には、図１の矢印Ａの方向にキャリッジ１０２が移動している場合、キャリッジ１０２の現在位置が、記録領域の右端よりも右側にあるか否かを検出する。また、キャリッジ１０２が矢印Ａの反対方向に移動している場合は、キャリッジ１０２の現在位置が、記録領域の左端よりも左側にあるか否かを検出する。

ステップ１１０では、ＡＳＩＣ１１１のフィードバック演算部１３が、キャリッジ１０２の現在速度と、目標搬送速度レジスタ５ｃに設定された目標搬送速度（外部からの速度指令）と、前記ステップ１００での演算結果とに基づいて、速度制御演算を行う。具体的には、現在速度と目標搬送速度との差を算出し、その差が減少するように初期駆動信号μの値を生成する。例えば、現在のキャリッジ１０２の速度が目標搬送速度より小さい場合は初期駆動信号μを増大させ、目標搬送速度より大きい場合は初期駆動信号μを減少させる。

目標搬送速度としては、前記ステップ１００にてキャリッジ１１０の位置が記録領域（図１参照）の中であった場合は、一定の記録速度であり、記録領域を通過していた場合は、キャリッジ１０２の位置に応じて定められた、記録速度よりも遅い速度である。

ステップ１２０では、ＡＳＩＣ１１１のパルス乗算部１５が、初期駆動信号μに矩形パルス生成部１７が生成した矩形パルスｆを乗算し、駆動信号μ’を生成する。
ステップ１３０では、ＡＳＩＣ１１１のＰＭＷ演算部１９が、駆動信号μ’に基づいてＰＭＷ信号を生成する。

ステップ１４０では、ＰＭＷ信号に基づいてモータドライバ３がモータ１１０を駆動する。
ｄ）次に、ＣＰＵ１１２及びＡＳＩＣ１１１が矩形パルスｆを生成する処理を図４のフローチャートを用いて説明する。尚、この図４に示す処理は、所定時間が経過するごとに、繰り返し実行される。

ステップ２００では、矩形パルス生成部１７が、下記式（１）に従いＲを算出する。
式（１） Ｒ＝［（ｘ−ｎ）／（ｐ／２）］の整数部分
ここで、ｘ、ｐ、ｎはそれぞれ以下のものである。

ｘ：キャリッジ１０２の現在位置であり、位置カウンタ９が検出した値である。
ｐ：モータ１１０のコギング周期（周期的なトルク変動周期）。
ｎ：キャリッジ１０２の速度におけるコギング周期の影響が最も小さくなるように定めた定数であり、ｐより小さい値である。

具体的には、ｎは、矩形パルスの位相が、モータ１１０のトルク変動の位相の反対位相よりも、所定時間先行する位相となるように定める。トルク変動の位相の反対位相よりも所定時間先行させることにより、生成された矩形パルスの位相と、駆動信号μ’に乗算された矩形パルスの位相とに遅れが生じたとしても、その遅れと所定時間とが打ち消し合い、駆動信号μ’に乗算された矩形パルスの位相は、モータ１１０のトルク変動の周期の位相の反対となる。

また、生成された矩形パルスの位相と、駆動信号μ’に乗算された矩形パルスの位相との遅れが無視できるほど小さい場合は、ｎの値を、矩形パルスの位相が、モータ１１０のトルク変動の周期の位相の反対となるように定めることができる。

ステップ２１０では、前記ステップ２００で算出した値が偶数であるか否かを判断する。
偶数である場合はステップ２２０に進み、奇数である場合はステップ２３０に進む。

ステップ２２０では、ｆ＝１＋ｋをその時点での矩形パルスｆの出力値とする。また、ステップ２３０では、ｆ＝１−ｋをその時点での矩形パルスｆの出力値とする。
ここで、ｋは矩形パルスｆの振幅の１／２である。このｋは、後に、矩形パルスｆを用いて駆動信号μを生成し、モータ１１０を駆動したときに、記録領域において、モータ１１０のトルク変動に由来するモータ１１０の回転数の変動（すなわちキャリッジ１０２の駆動速度の変動）が最小となるように設定された値である。

ステップ２４０では、ＡＳＩＣ１１１のパルス乗算部１５が、初期駆動信号μに矩形パルス生成部１７が生成した矩形パルスｆを乗算し、駆動信号μ’を生成する。
図４の処理で生成した矩形パルスｆを図５を用いて説明する。この図５には、モータ１１０の周期的なトルク変動（コギング周期）を併せて示している。

キャリッジ１０２の現在位置ｘが、矩形パルスｆを生成するときに用いた定数ｎからｎ＋ｐ／２の範囲では、図４のステップ２００で算出したＲは偶数となるので、矩形パルスｆの値はステップ２２０にて１＋ｋとなる。

次のｎ＋ｐ／２からｎ＋３ｐ／２の範囲では、図４のステップ２００で算出したＲは奇数となるので、矩形パルスｆの値はステップ２３０にて１−ｋとなる。以後同様に、現在位置ｘがｐ大きくなるごとに、矩形パルスｆの値は、１＋ｋと１−ｋとの間で切り替わる。このようにして生成された矩形パルスｆは、コギング周期と同一の周波数を有し、その位相はコギング周期の位相の反対から所定時間先行する位相である。

ｅ）次に、本実施例のインクジェットプリンタが奏する効果を説明する。
i)図６（ａ）は本実施例におけるキャリッジ１０２の位置とキャリッジ１０２の駆動速度との関係を表すグラフである。この図６（ａ）に示すように、本実施例のインクジェットプリタでは、キャリッジ１０２を駆動させたとき、キャリッジ１０２の駆動速度にモータ１１０のコギング周期由来の脈動はほとんど現れない。

これは、図６（ｂ）に示すような、矩形パルスｆを乗算してなる駆動信号μ’によりモータ１１０を駆動することによる効果である。
つまり、図５に示すように、モータ１１０のトルクがコギング周期により高まるタイミングでは、矩形パルスｆの出力１−ｋを乗算することで駆動信号μ’の出力が低くなっており、モータ１１０の回転数（すなわちキャリッジ１０２の駆動速度）の上昇が抑えられている。また、モータ１１０のトルクがコギング周期により低下するタイミングでは、矩形パルスｆの出力１＋ｋを乗算することで駆動信号μ’の出力が高くなっており、モータ１１０の回転数（すなわちキャリッジ１０２の駆動速度）の低下が抑えられている。その結果として、キャリッジ１０２の駆動速度は、モータ１０２のコギング周期の影響をほとんど受けなくなっている。

図７（ａ）は、記録領域におけるキャリッジ１０２の駆動速度が、時間により変動する様子を示したグラフである。また、図７（ｂ）は、図７（ａ）のグラフを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）した結果を表すグラフである。モータ１１０のコギング周期は１５０Ｈｚであるが、図７（ｂ）のグラフには、この周波数の成分はほとんど現れていない。このことから、本実施例では、キャリッジ１０２の駆動速度が、モータ１１０のコギング周期の影響を受けないことが確認できた。
（比較例１）
比較例１として、矩形パルスμを乗算しないでモータ１１０を制御する方法を実施した。つまり、図２のフィードバック演算部１３で生成した初期駆動信号μを、矩形パルスｆを乗算しないままＰＷＭ生成部に送り、PWM信号を生成した。

この場合のキャリッジ１０２の駆動速度が時間の経過とともに変動する様子を図８に示す。この図８から明らかなように、キャリッジ１０２の駆動速度には、周期的な脈動が大きく現れている。これは、モータ１１０のコギング周期に由来する変動である。

図９（ａ）は、比較例１において、記録領域におけるキャリッジ１０２駆動速度が、時間の経過とともに変動する様子を示したグラフである。また、図９（ｂ）は、図９（ａ）のグラフを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）した結果を表すグラフである。モータ１１０のコギング周期は１５０Ｈｚであるが、図９（ｂ）のグラフには、この周波数の成分が大きく現れている。このことから、比較例１では、キャリッジ１０２の駆動速度が、モータ１１０のコギング周期の影響を大きく受けていることが確認できた。

ii)本実施例では、矩形パルスｆを初期駆動信号μに乗算して駆動信号μ’を生成するので、初期駆動信号μの値が小さいときは、駆動信号μ’における矩形パルスｆ由来の振幅も小さくなる。そのことにより、駆動信号μ’の出力全体に占める矩形パルスｆの割合が過大になってしまうことがなく、キャリッジ１０２の動作が不安定となることがない。

図１０は、本実施例において、キャリッジ１０２の位置と、初期駆動信号μ、及び駆動信号μ’との関係を表すグラフである。この図１０において、右側の領域は、キャリッジ１０２を減速する領域であるので、初期駆動信号μは徐々に小さくなっている。この初期駆動信号μが小さくなっている領域でも、矩形パルスｆを乗算して成る駆動信号μ’には、信号強度の周期的な変動はほとんど現れていない。従って、キャリッジ１０２の動作は不安定となることはない。
（比較例２）
比較例２として、初期駆動信号μと矩形パルスｆとを加算で重畳し、駆動信号μ’を生成する方法を実施した。つまり、図２のパルス乗算部１５の代わりに、パルス重畳部を設け、そこで、初期駆動信号μと矩形パルスｆとを重畳して駆動信号μを生成した。

図１１は、比較例２において、キャリッジ１０２の位置と、初期駆動信号μ、及び駆動信号μ’との関係を表すグラフである。この図１１において、右側の領域は、キャリッジ１０２を減速する領域であるので、初期駆動信号μは徐々に小さくなっている。この初期駆動信号μが小さくなっている領域では、初期駆動信号μの値が小さくなっているにもかかわらす、初期駆動信号の値が大きかったときと同じ大きさの矩形パルスｆを重畳しているので、駆動信号μ’に信号強度の周期的な変動が大きく現れている。このため、キャリッジ１０２の動作は不安定となってしまう。

つまり、比較例２では駆動信号μ’の絶対値が小さい部分において、駆動信号μ’全体に占める矩形パルスｆ由来の周期的な成分の比率が大きくなり、この部分ではキャリッジ１０２の駆動速度の変動が非常に大きくなり、動作が不安定となってしまう。

iii)本実施例では初期駆動信号μに乗算する信号として矩形パルスｆを用いている。この矩形パルスｆは生成することが容易であるので、ＡＳＩＣ１１１の構成を簡略化することができる。

iv)本実施例では、所定時間経過ごとに矩形パルスｆを生成するので、その時点でのキャリッジ１０２の位置、速度に応じて矩形パルスｆを正確に生成することができる。そのことにより、モータ１１０のトルク変動の影響を一層小さくし、モータ１１０の回転数を一定に制御できる。

尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、初期駆動信号μに乗算する周期信号の波形は、矩形パルスには限定されず、周期的な波形であれば用いることができる。例えば、３角波、正弦波などが挙げられる。３角波は、コギング周期の波形と似ているので、コギング周期を一層効果的にうち消すことができる。

また、パルス生成部で生成される同期信号は、例えばＲＯＭ１１３内のＬＵＴ１１３ａに予め格納しておいてもよい。この場合、一周期分の信号データを予め格納しているＬＵＴ１１３ａから同期信号を読み出すようにすればよい。

インクジェットプリンタにおける記録機構の概略構成を示す説明図である。 モータ制御装置２００の構成を表すブロック図である。 ＣＰＵ１１２及びＡＳＩＣ１１１がモータ１１０を制御する処理を表すフローチャートである。 ＣＰＵ１１２及びＡＳＩＣ１１１が矩形パルスｆを生成する処理を表すフローチャートである。 矩形パルスｆの生成方法を表す説明図である。 （ａ）はキャリッジ１０２の位置とキャリッジ１０２の駆動速度との関係を表すグラフであり、（ｂ）はキャリッジ１０２の位置と、初期駆動信号μ及び駆動信号μ’との関係を表す説明図である。 （ａ）は実施例におけるキャリッジ１０２の駆動速度が時間の経過とともに変化する様子を表すグラフであり、（ｂ）は（ａ）を高速フーリエ変換したグラフである。 比較例１におけるキャリッジ１０２の駆動速度が時間の経過とともに変化する様子を表すグラフである。 ａ）は比較例１におけるキャリッジ１０２の駆動速度が時間の経過とともに変化する様子を表すグラフであり、（ｂ）は（ａ）を高速フーリエ変換したグラフである。 実施例における初期駆動信号μ及び駆動信号μ’を表す説明図である。 比較例２における初期駆動信号μ及び駆動信号μ’を表す説明図である。

符号の説明

３・・・モータドライバ
５・・・レジスタ群
７・・・エンコーダエッジ検出部
９・・・位置カウンタ
１１・・・速度計算部
１３・・・フィードバック演算部
１５・・・パルス乗算部
１７・・・矩形パルス生成部
１９・・・ＰＷＭ制御部
１００・・・インクジェットプリンタの記録機構
１０２・・・キャリッジ
１０５・・・エンコーダ
１１０・・・モータ
１１１・・・ＡＳＩＣ
１１２・・・ＣＰＵ
２００・・・モータ制御装置

Claims (16)

1. 駆動対象を駆動するモータの操作量を、所定の駆動信号に応じて設定する操作量設定手段と、
   前記駆動信号を生成する制御手段と、を備えたモータ制御装置であって、
   前記制御手段は、少なくとも前記駆動対象の位置及び速度のうちのいずれか一方に基づき、前記駆動対象の速度が外部からの速度指令に追従するように初期駆動信号を生成するとともに、前記モータのモータ軸の角速度に応じた周期を持つ周期信号を生成し、前記初期駆動信号と前記周期信号とを乗算して前記駆動信号を生成することを特徴とするモータ制御装置。
2. 前記制御手段は、前記周期信号の周期を前記モータのトルク変動周期と同一とするとともに、前記周期信号の位相を前記トルク変動の位相と反対とすることを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
3. 前記制御手段は、前記周期信号の周期を前記モータのトルク変動周期と同一とするとともに、前記周期信号の位相を、前記トルク変動の位相の反対位相よりも、所定時間先行する位相とすることを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
4. 前記制御手段は、前記周期信号の周期を前記モータのトルク変動周期と同一とするとともに、前記周期信号を、前記トルク変動による前記駆動体の速度変動を打ち消すタイミングで乗算することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
5. 前記制御手段は、前記モータの周期的なトルク変動に由来する前記モータの回転数の変動が最小となるように、前記周期信号の振幅を設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のモータ制御装置。
6. 前記制御手段は、前記駆動対象の速度が所定の定速区間では略一定速度となるように前記初期駆動信号を生成するとともに、
   前記モータのトルク変動に由来する前記モータの回転数の変動が、前記定速区間にて最小となるように、前記周期信号の振幅を設定することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のモータ制御装置。
7. 前記制御手段は、所定時間経過ごとに、前記周期信号を生成することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のモータ制御装置。
8. 往復動しつつ媒体上に画像を形成する画像形成手段と、
   前記画像形成手段を駆動対象として駆動するモータと、
   前記モータを制御する請求項１〜７のいずれかに記載のモータ制御装置とを備えた画像形成装置。
9. コンピュータを請求項１〜８のいずれかにおける制御手段として機能させるプログラム。
10. 駆動対象を駆動するモータの制御方法であって、
    少なくとも前記駆動対象の位置及び速度のうちいずれか一方に基づき、前記駆動対象の速度が外部からの速度指令に追従するように初期駆動信号を生成するとともに、前記モータのモータ軸の角速度に応じた周期を持つ周期信号を生成し、前記初期信号信号と前記周期信号とを乗算して駆動信号を生成し、前記駆動信号に応じて前記モータの操作量を設定することを特徴とするモータ制御方法。
11. 前記周期信号は、前記モータのトルク変動と同一の周期を有するとともに、前記トルク変動とは反対の位相を有することを特徴とする請求項１０記載のモータ制御方法。
12. 前記周期信号の周期を前記モータのトルク変動周期と同一とするとともに、前記周期信号の位相を、前記トルク変動の位相の反対位相よりも、所定時間先行する位相とすることを特徴とする請求項１０記載のモータ制御方法。
13. 前記周期信号の周期を前記モータのトルク変動周期と同一とするとともに、前記周期信号を、前記トルク変動による前記駆動体の速度変動を打ち消すタイミングで乗算することを特徴とする請求項１０記載のモータ制御方法。
14. 前記モータのトルク変動に由来する前記モータの回転数の変動が最小となるように、前記周期信号の振幅を設定することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載のモータ制御方法。
15. 前記駆動対象の速度が所定の定速区間では略一定速度となるように前記初期駆動信号を生成するとともに、
    前記モータのトルク変動に由来する前記モータの回転数の変動が、前記定速区間にて最小となるように、前記周期信号の振幅を設定することを特徴とする請求項１０〜１４のいずれかに記載のモータ制御方法。
16. 所定時間経過ごとに、前記周期信号を生成することを特徴とする請求項１０〜１５のいずれかに記載のモータ制御方法。

Images