JP2006166579A - モータ制御装置、該モータ制御装置を備えた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 より簡易なメジャメント動作でＤＣモータの特性のばらつきを精度良く補正して、高精度にＤＣモータを回転制御できるようにする。
【解決手段】 まず、プロットした全ての点を上回るように補正線（直線）をひき（図５）、その補正線の傾きとｙ軸（Ｉ＿ｓｕｂ）の位置とから、その補正線を表す一次式を導き出し、ＣＲモータ６３の任意の回転速度範囲でのＤｕｔｙ＿ｓｕｂに対するＩ＿ｓｕｂの最大値の近似値（補正値α）を算出するための補正量計算式を得る（ステップＳ１）。個々のインクジェット式記録装置５０ごとに、所定の回転速度にてＣＲモータ６３を回転制御したときの制御デューティＤの実測値と理論値との差（Ｄｕｔｙ＿ｓｕｂ）を補正値計算式に代入して補正値αを算出し（ステップＳ２）、算出した補正値αを個々のインクジェット式記録装置５０の不揮発性メモリ１０５に記憶する（ステップＳ３）。
【選択図】図６

Description

本発明は、ＤＣモータのモータ制御装置、並びに該モータ制御装置を備えた電子機器に関する。

制御用モータとして非常に優れた回転特性を有する公知のＤＣモータ（直流モータ）は、マイコン制御装置を備えた電子機器等に広く用いられている。このような電子機器におけるＤＣモータは、公知のＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ・Ｗｉｄｔｈ・Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）制御方法によるフィードバック制御によって回転制御されるのが一般的である。ＰＷＭ制御とは、スイッチングによる電圧制御方法であり、一定周期のパルスのＯＮ時間（デューティ比）を調節することによって、ＤＣモータへの供給電力を調節してＤＣモータを制御する方法である。

このようなＤＣモータ制御においては、特定の回転速度でＤＣモータを回転させ、そのときのモータ制御状態（制御デューティ）からＤＣモータにより駆動される被駆動装置の動負荷やＤＣモータの特性のばらつき等を予め測定する、いわゆるメジャメントと呼ばれる技術が公知である。例えば、まず第１の回転速度でメジャメントを行った際の出力値（制御デューティ）と、第２の回転速度でメジャメントを行った際の出力値（制御デューティ）との差分（デューティ差）を予め測定する。そして、標準的なモータ及び電源装置についての２速度間（第１の回転速度及び第２の回転速度）のデューティ差の計算値（標準値）と、測定した２速度間のデューティ差とのずれ量を求める。そして、当該ずれ量からＤＣモータ及び電源装置の特性のばらつきを記録装置ごとに推定し、推定したＤＣモータ及び電源装置の特性のばらつきを補正する補正値を決定してＤＣモータを高精度に制御する技術が公知である（例えば、特許文献１を参照）。また、このメジャメントを利用して温度センサ等を用いることなくＤＣモータの発熱量を正確に特定してＤＣモータの温度制御を行う技術が公知である（例えば、特許文献２を参照）。

特開２００３−０７９１７２号公報 特開２００３−１５９８５７号公報

上記特許文献１に開示されている従来技術においては、２速度間の被駆動装置の動負荷が略同じであること前提としている。したがって、第１の回転速度で駆動した場合の動負荷と第２の回転速度で駆動した場合との被駆動装置の動負荷が略等しい場合、或いは回転速度ごとの被駆動装置の動負荷が略一定で推定可能な場合には、精度良くＤＣモータ及び電源装置の特性のばらつきを補正することが可能である。

しかしながら、２速度間の被駆動装置の動負荷は、厳密には全く同じとはならないため、２速度間に僅かな動負荷差が存在するので、その僅かな動負荷差に起因する補正誤差が生じてしまう。また、２種類の異なる速度によるメジャメントは、動負荷のばらつき等を考慮し、速度毎に複数回（５回程度）のメジャメント動作を繰り返してその平均値を使用する。そのため、２種類の異なる速度のデューティ値を得るためには、計１０回程度のメジャメント動作が必要であり、製造後の調整工程等において大きな負担となっていた。

本発明は、このような状況に鑑み成されたものであり、その課題は、より簡易なメジャメント動作でＤＣモータの特性のばらつきを精度良く補正して、高精度にＤＣモータを回転制御できるようにすることにある。

上記課題を達成するため、本発明の第１の態様は、ＤＣモータと、該ＤＣモータの回転駆動力が伝達されて動作する被駆動装置とを備えた電子機器のＰＷＭ制御による前記ＤＣモータの回転制御を実行するモータ制御装置であって、前記ＤＣモータが前記被駆動装置に回転駆動力を伝達可能に配設されている状態で、所定の回転速度にて回転制御したときの制御デューティの実測値と、前記ＤＣモータの特性が標準的な特性であるとした場合における前記制御デューティの理論値との差に基づいて前記ＤＣモータの回転制御を実行する、ことを特徴としたモータ制御装置である。

ＤＣモータの回転速度をｖ、被駆動装置の動負荷をＺ、ＤＣモータの巻線抵抗値をＲ、ＤＣモータのトルク定数をＫｔ、ＤＣモータの逆起電圧定数をＫｅ、電源電圧をＶｃとすると、ＤＣモータの制御デューティＤは、以下の式より算出される。

Ｄ＝（Ｚ／Ｋｔ・Ｒ＋Ｋｅ・ｖ）／Ｖｃ …（１）
ここで、ＤＣモータを高精度に制御する際しては、ＤＣモータの個体ごとの巻線抵抗値Ｒ、トルク定数Ｋｔ及び逆起電圧定数Ｋｅのばらつきに起因する制御デューティＤの誤差が問題となる。例えば、巻線抵抗値Ｒ、トルク定数Ｋｔ及び逆起電圧定数Ｋｅが、それぞれが別個独立に±１０％でばらつくものとすると、制御デューティＤの誤差量に対するＤＣモータ特性のばらつきの影響は、±３０％のばらつき幅があるかのように思える。

ところが、ＤＣモータにおいては、フレミングの右手の法則から、逆起電圧定数Ｋｅ＝トルク定数Ｋｔであることが証明されている。すなわち、逆起電圧定数Ｋｅとトルク定数Ｋｔとは、個体ごとに必ず同じ値となる。したがって、例えば、逆起電圧定数Ｋｅの実測値が標準値に対して＋８％の値になっているＤＣモータは、トルク定数Ｋｔの実測値も標準値に対して＋８％の値になる。逆に、逆起電圧定数Ｋｅの実測値が標準値に対して−５％の値になっているＤＣモータは、トルク定数Ｋｔの実測値も標準値に対して−５％の値になる。

ここで、本発明者は、逆起電圧定数Ｋｅ＝トルク定数Ｋｔであることに基づいて、上記式（１）における逆起電圧定数Ｋｅとトルク定数Ｋｔとの関係に注目して鋭意研究を推し進めた結果、逆起電圧定数Ｋｅ及びトルク定数Ｋｔの標準値に対するばらつきは、上記式（１）で表される制御ディーティＤに対して、累積的に作用するものではなく、相互に打ち消しあう如く相殺的に作用するとの知見を得た。そして、実験やシミュレーションによる検証を重ねて、さらなる鋭意研究を推し進めた結果、上記式（１）における逆起電圧定数Ｋｅとトルク定数Ｋｔとは、両者の標準値に対するばらつきが相殺的に低減させる関係を有していることを見出して本発明を完成させるに至った。

すなわち、逆起電圧定数Ｋｅ及びトルク定数Ｋｔは、ＤＣモータごとに必ず同じ値となるので、例えば逆起電圧定数Ｋｅ及びトルク定数Ｋｔが標準値より大きくなる方向へばらつくと、式（１）において、（Ｚ／Ｋｔ）の値は小さくなり、制御デューティＤが理論値より小さくなる方向へ作用する一方で、（Ｋｅ・ｖ）の値は大きくなり、制御デューティＤが理論値より大きくなる方向へ作用する。それによって、標準値に対する逆起電圧定数Ｋｅ及びトルク定数Ｋｔのばらつき誤差は、相殺的に低減されることになる。

このことから、本発明の第１の態様に記載のモータ制御装置によれば、所定の回転速度における制御デューティの理論値（式（１））と実測値との差に基づいてＤＣモータの回転制御を実行することによって、簡易な（１種類の速度のみの）メジャメント動作でＤＣモータの特性のばらつきを精度良く補正して、高精度にＤＣモータを回転制御することができるという作用効果が得られる。

本発明の第２の態様は、前述した第１の態様において、前記ＤＣモータの回転速度をｖ、前記被駆動装置の動負荷をＺ、前記ＤＣモータの巻線抵抗値をＲ、前記ＤＣモータのトルク定数をＫｔ、前記ＤＣモータの逆起電圧定数をＫｅ、電源電圧をＶｃ、前記制御デューティをＤ、前記ＤＣモータの制御電流値をＩとして、前記制御デューティＤ及び前記制御電流値Ｉは、以下の式より算出され、
Ｄ＝（Ｚ／Ｋｔ・Ｒ＋Ｋｅ・ｖ）／Ｖｃ …（１）
Ｉ＝（Ｄ・Ｖｃ−Ｋｅ・ｖ）／Ｒ …（２）
前記ＤＣモータの特性が標準的な特性であるとした場合における前記制御デューティＤの理論値をＤｕｔｙ＿ｔｙｐ、前記ＤＣモータの特性が標準的な特性であるとした場合における前記制御電流値Ｉの理論値をＩ＿ｔｙｐとし、前記ＤＣモータの公差範囲内で前記トルク定数Ｋｔ及び前記逆起電圧定数Ｋｅをともに最大値とした場合と、前記ＤＣモータの公差範囲内で前記トルク定数Ｋｔ及び前記逆起電圧定数Ｋｅをともに最小値とした場合とについて、前記ＤＣモータの任意の回転速度範囲内でシミュレーションした前記制御デューティＤの計算値をＤｕｔｙ＿ｓｉｍ、前記ＤＣモータの任意の回転速度範囲内でシミュレーションした前記制御電流値Ｉの計算値をＩ＿ｓｉｍとし、前記Ｄｕｔｙ＿ｔｙｐと前記Ｄｕｔｙ＿ｓｉｍとの差分をＤｕｔｙ＿ｓｕｂ、前記Ｉ＿ｔｙｐと前記Ｉ＿ｓｉｍとの差分をＩ＿ｓｕｂとし、前記ＤＣモータの任意の回転速度範囲における前記Ｄｕｔｙ＿ｓｕｂと前記Ｉ＿ｓｕｂとの関係に基づいて、前記ＤＣモータの任意の回転速度範囲での前記Ｄｕｔｙ＿ｓｕｂに対する前記Ｉ＿ｓｕｂの最大値の近似値が得られる補正値計算式を導き出し、所定の回転速度にて回転制御したときの制御デューティＤの実測値と、前記ＤＣモータの特性が標準的な特性であるとした場合における前記制御デューティＤの理論値との差を前記補正値計算式の前記Ｄｕｔｙ＿ｓｕｂに代入して得られる補正値αを予め記憶し、記憶している前記補正値αに基づいて前記ＤＣモータの回転制御を実行する、ことを特徴としたモータ制御装置である。

このように、前記ＤＣモータの公差範囲内でのトルク定数Ｋｔ及び逆起電圧定数ＫｅのばらつきをＤＣモータの任意の回転速度範囲でシミュレーションして、ＤＣモータの任意の回転速度範囲でのＤｕｔｙ＿ｓｕｂに対するＩ＿ｓｕｂの最大値の近似値が得られる補正値計算式を導き出す。そして、所定の回転速度にて回転制御したときの制御デューティＤの実測値と、ＤＣモータの特性が標準的な特性であるとした場合における制御デューティＤの理論値との差、すなわちＤｕｔｙ＿ｓｕｂの実測値を補正値計算式へ代入する。それによって、その制御デューティＤを実測したＤＣモータのモータ特性（トルク定数Ｋｔ、逆起電圧定数Ｋｅ）に対応するＩ＿ｓｕｂの最大値の近似値を算出することができる。

このＩ＿ｓｕｂの最大値の近似値は、任意の回転速度範囲における当該ＤＣモータの制御電流値Ｉの最大誤差量に相当する。したがって、Ｄｕｔｙ＿ｓｕｂの実測値から補正値計算式によって得られたＩ＿ｓｕｂを補正値αとし、この補正値αに基づいて当該ＤＣモータの回転制御を実行することによって、ＤＣモータの特性のばらつきを精度良く補正して、高精度にＤＣモータを回転制御することができる。

本発明の第３の態様は、前述した第２の態様において、前記Ｄｕｔｙ＿ｓｉｍ及び前記Ｉ＿ｓｉｍは、前記ＤＣモータの前記巻線抵抗値Ｒ、前記動負荷Ｚ及び前記電源電圧Ｖｃのそれぞれについて公差範囲内の最大値とした場合及び最小値とした場合も含めた全ての組み合わせパターンについて算出する、ことを特徴としたモータ制御装置である。
このように、ＤＣモータのトルク定数Ｋｔ及び逆起電圧定数Ｋｅに加えて、ＤＣモータの巻線抵抗値Ｒ、被駆動装置の動負荷Ｚ及び電源電圧Ｖｃのそれぞれについて公差範囲内の最大値とした場合及び最小値とした場合も含めた全ての組み合わせパターンについて算出した計算値から補正値計算式を導き出して補正値αを決定する。それによって、ＤＣモータのみならず、被駆動装置及び電源装置のばらつきも含めて補正値αを決定することができるので、さらに高精度にＤＣモータを回転制御することができる。

本発明の第４の態様は、前述した第１の態様〜第３の態様のいずれかに記載のモータ制御装置を備えた電子機器である。
本発明の第４の態様に記載の電子機器によれば、電子機器において、前述した第１の態様〜第３の態様のいずれかに記載の発明による作用効果を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明に係る「電子機器」の一例としてのインクジェット式記録装置の概略構成について説明する。

図１は、本発明に係るインクジェット式記録装置の要部平面図であり、図２はその側面図である。図３は、本発明に係るインクジェット式記録装置の概略のブロック図である。
インクジェット式記録装置５０には、「被記録材」としての記録紙Ｐにインクを噴射して記録を行う記録ヘッド６２を記録紙Ｐに対して主走査方向Ｘに走査させる「主走査駆動手段」として、主走査方向Ｘに移動可能にキャリッジガイド軸５１に軸支されたキャリッジ６１が設けられている。キャリッジ６１には、記録ヘッド６２と後述するＰＷセンサ３４とが搭載されており、ＣＲモータ６３（図３）の回転駆動力が図示していない無端ベルトによるベルト伝達機構によって伝達されて主走査方向Ｘに往復動する。記録ヘッド６２のヘッド面と対向する位置には、記録ヘッド６２のヘッド面と記録紙Ｐとのギャップを規定するプラテン５２が設けられている。

キャリッジ６１の主走査方向Ｘへの往復動領域の一端側の外側には、公知のキャッピング装置５９が設けられている。記録を実行しない待機状態においては、キャリッジ６１がキャッピング装置５９の上まで移動して停止し、キャッピング装置５９に配設されているキャップＣＰによって記録ヘッド６２のヘッド面が封止される。このキャリッジ６１の停止位置は、ホームポジションＨＰとして規定される。

また、インクジェット式記録装置５０には、記録ヘッド６２を記録紙Ｐに対して副走査方向Ｙに走査させる「副走査駆動手段」として、記録紙Ｐを副走査方向Ｙに搬送する搬送駆動ローラ５３と搬送従動ローラ５４が設けられている。搬送駆動ローラ５３は、ＰＦモータ５８（図３）の回転駆動力が歯車伝達されて回転し、搬送駆動ローラ５３の回転により、記録紙Ｐは副走査方向Ｙに搬送される。搬送従動ローラ５４は、複数設けられており、それぞれ個々に搬送駆動ローラ５３に付勢され、記録紙Ｐが搬送駆動ローラ５３の回転により搬送される際に、記録紙Ｐに接しながら記録紙Ｐの搬送に従動して回転する。搬送駆動ローラ５３の外周面には、高摩擦抵抗を有する皮膜が施されている。搬送従動ローラ５４によって、搬送駆動ローラ５３の外周面に押しつけられた記録紙Ｐは、その外周面の摩擦抵抗によって搬送駆動ローラ５３の外周面に密着し、搬送駆動ローラ５３の回転によって副走査方向に搬送される。

インクジェット記録装置５０の「記録実行手段」は、上述した「主走査駆動手段」と「副走査駆動手段」とで構成され、記録紙Ｐを副走査方向Ｙに所定の搬送量で搬送する動作と、記録ヘッド６２を主走査方向Ｘに一往復させる間に記録ヘッド６２から記録紙Ｐにインクを噴射する動作とを交互に繰り返すことによって記録紙Ｐに記録が行われる。

搬送駆動ローラ５３の副走査方向Ｙの上流側には、多数の記録紙Ｐを積重可能な「被記録材積重手段」としての給紙トレイ５７が配設されている。給紙トレイ５７は、例えば普通紙やフォト紙等の記録紙Ｐを給紙（給送）可能な構成となっている。給紙トレイ５７の近傍には、給紙トレイ５７に積重されている記録紙Ｐの最上位の記録紙Ｐを「記録実行手段」へ自動給送する「自動給送手段」としてのＡＳＦ（オート・シート・フィーダー）が設けられている。ＡＳＦは、給紙トレイ５７に設けられた給紙ローラ５７ｂ及び図示してない分離パッドを有する自動給紙機構である。

給紙ローラ５７ｂは、給紙トレイ５７の一方側に配置されている。記録紙ガイド５７ａは、記録紙Ｐの幅に合わせて幅方向に摺動可能に給紙トレイ５７に設けられている。そして、ＰＦモータ５８（図３）の回転駆動力が歯車伝達されて回転する給紙ローラ５７ｂの回転駆動力と、分離パッドの摩擦抵抗により、複数の記録紙Ｐが一度に給紙されることなく、給紙トレイ５７に置かれた最上位の記録紙Ｐのみが正確に分離されて一枚ずつ自動給紙されるように構成されている。給紙ローラ５７ｂと搬送駆動ローラ５３との間には、公知の技術による紙検出器３３が配設されている。

一方、記録実行後の記録紙Ｐを排紙する手段として、「排出駆動ローラ」としての排紙駆動ローラ５５と排紙従動ローラ５６とが設けられている。排紙駆動ローラ５５は、ＰＦモータ５８（図３）の回転駆動力が歯車伝達されて回転し、排紙駆動ローラ５５の回転により、記録実行後の記録紙Ｐは副走査方向Ｙに排紙される。排紙従動ローラ５６は、周囲に複数の歯を有し、各歯の先端が記録紙Ｐの記録面に点接触するように鋭角的に尖った歯付きローラになっている。複数の排紙従動ローラ５６は、それぞれ個々に排紙駆動ローラ５５に付勢され、記録紙Ｐが排紙駆動ローラ５５の回転により排紙される際に記録紙Ｐに接して記録紙Ｐの排紙に従動して回転する。

そして、給紙ローラ５７ｂや搬送駆動ローラ５３、及び排紙駆動ローラ５５を回転駆動するＰＦモータ５８（図３）、並びにキャリッジ６１を主走査方向に駆動するＣＲモータ６３（図３）は、後述する記録制御部１００により駆動制御される。また、記録ヘッド６２も同様に、記録制御部１００により駆動制御されて記録紙Ｐの表面にインクを噴射する。

引き続き図１〜図３を参照しながら「記録制御装置」としての記録制御部１００について説明する。
「記録制御装置」及び「モータ制御装置」としての記録制御部１００は、ＲＯＭ１０１、ＲＡＭ１０２、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）１０３、ＭＰＵ１０４、「不揮発性記憶媒体」としての不揮発性メモリ１０５、ＰＦモータドライバ１０６、ＣＲモータドライバ１０７及びヘッドドライバ１０８を備えている。ＭＰＵ１０４には、ＡＳＩＣ１０３を介して搬送駆動ローラ５３の回転量を検出する「回転量検出手段」としてのロータリエンコーダ３１、キャリッジ６１の移動量を検出する「キャリッジ移動量検出手段」としてのリニアエンコーダ３２、搬送される記録紙Ｐの先端及び後端を検出する紙検出器３３、主走査方向Ｘの記録紙Ｐの端部を検出するためのＰＷセンサ３４、及びインクジェット式記録装置５０の電源をＯＮ／ＯＦＦするための電源スイッチ３５の出力信号が入力される。

公知のロータリエンコーダ３１は、搬送駆動ローラ５３の回転に連動して回転するロータリスケール３１１と、ロータリスケール３１１の外周に沿って等間隔に形成されているスリットを検出するロータリスケールセンサ３１２とを有している（図２）。搬送駆動ローラ５３の回転に伴い変化するロータリスケールセンサ３１２の出力信号は、ＡＳＩＣ１０３を介してＭＰＵ１０４へ出力される。

公知のリニアエンコーダ３２は、キャリッジ６１の近傍に主走査方向Ｘと略平行に配置されたリニアスケール３２１と、キャリッジ６１に搭載されたリニアスケール３２１に等間隔に形成されているスリットを検出するリニアスケールセンサ３２２とを有している（図２）。キャリッジ６１の主走査方向Ｘの移動に伴い変化するリニアスケールセンサ３２２の出力信号は、ＡＳＩＣ１０３を介してＭＰＵ１０４へ出力される。

公知の紙検出器３３は、立位姿勢への自己復帰習性が付与され、かつ記録紙Ｐの搬送方向（副走査方向Ｙ）にのみ回動し得るよう記録紙Ｐの搬送経路内に突出する状態で枢支されたレバーを有し、このレバーの先端が記録紙Ｐに押されることでレバーが回動し、それによって記録紙Ｐが検出される構成を成す検出器である（図２）。紙検出器３３は、給紙ローラ５７ｂより給紙された記録紙Ｐの始端位置及び終端位置を検出し、その検出信号は、ＡＳＩＣ１０３を介してＭＰＵ１０４へ出力される。ＰＷセンサ３４は、非接触の光学式センサで構成されており、記録紙Ｐの主走査方向Ｘの端部位置（記録紙Ｐの両側端位置）を検出し、その検出信号は、ＡＳＩＣ１０３を介してＭＰＵ１０４へ出力される。紙検出器３３及びＰＷセンサ３４の出力信号に基づいて記録紙Ｐの搬送位置や記録紙Ｐのサイズ等がＭＰＵ１０４において演算される。

記録制御部１００のシステムバスには、ＲＯＭ１０１、ＲＡＭ１０２、ＡＳＩＣ１０３、ＭＰＵ１０４及び不揮発性メモリ１０５が接続されている。ＭＰＵ１０４は、インクジェット式記録装置５０の記録制御を実行するための演算処理やその他必要な演算処理を行う。ＲＯＭ１０１には、ＭＰＵ１０４によるインクジェット式記録装置５０の制御に必要な記録制御プログラム（ファームウェア）等が格納されており、記録制御プログラムの処理に必要な各種データ等は不揮発性メモリ１０５に記憶されている。ＲＡＭ１０２は、ＭＰＵ１０４の作業領域や記録データ等の一時格納領域として用いられる。

ＡＳＩＣ１０３は、ＤＣモータであるＰＦモータ５８及びＣＲモータ６３の回転制御、並びに記録ヘッド６２の駆動制御を行う為の制御回路を有している。ＭＰＵ１０４から送られてくる制御命令、ロータリエンコーダ３１の出力信号、及びリニアエンコーダ３２の出力信号に基づいて、「ＤＣモータ」としてのＰＦモータ５８及びＣＲモータ６３の回転制御を行う為の各種演算を行い、その演算結果に基づくモータ制御信号をＰＦモータドライバ１０６及びＣＲモータドライバ１０７へ送出する。また、ＭＰＵ１０４から送出される記録データ等に基づいて、記録ヘッド６２の制御信号を演算生成してヘッドドライバ１０８へ送出して記録ヘッド６２を駆動制御する。ＡＳＩＣ１０３は、「情報処理装置」としてのパーソナルコンピュータ３０１等との情報伝送を実現する「情報伝送手段」としてホストＩＦ１１２を有している。

図４は、インクジェット式記録装置５０の要部ブロック図である。
ここで、ＣＲモータ６３の「被駆動装置」としての前記「主走査駆動手段」を構成するキャリッジ駆動手段６０について説明する。
キャリッジ６１は、軸受け部６１１においてキャリッジガイド軸５１に軸支されている。ＣＲモータ６３の回転軸に配設された駆動プーリ６５と図示していない従動プーリとの間に無端ベルト６４が掛架されている。無端ベルト６４の一部は、キャリッジ６１に連結されており、ＣＲモータ６３の双方向の回転駆動力が無端ベルト６４を介してキャリッジ６１に伝達されてキャリッジ６１が主走査方向Ｘへ往復動する。キャリッジ６１が主走査方向Ｘへ往復動する際には、キャリッジ６１の重量及びキャリッジガイド軸５１と軸受け部６１１との間に生じる摩擦抵抗等によって動負荷Ｚが生じる。

ＣＲモータ６３は、ＣＲモータドライバ１０７を介して直流電源装置２０の出力電圧（ＤＣ４２Ｖ）が印可される。ＣＲモータドライバ１０７において直流電源装置２０の出力電圧から生成される定電圧で一定周期のパルスがＣＲモータ６３に印可され、パルスのＯＮ時間（制御デューティ）を調節することによって、ＣＲモータ６３への供給電力が調節される。記録制御部１００は、所定の移動方向へ所定の移動速度で所定の移動量だけキャリッジ６１を移動させるべく、キャリッジ６１の往復動方向と略平行に配設されたリニアスケール３２１のスリットを検出するリニアスケールセンサ３２２の出力信号に応じて、ＣＲモータドライバ１０７からＣＲモータ６３へ出力するパルスの制御デューティを調節する。

記録制御部１００は、不揮発性メモリ１０５に予め記憶されている補正値αに基づいてＣＲモータ６３の回転制御を実行する。補正値αは、インクジェット式記録装置５０の装置ごとに異なるＣＲモータ６３のモータ特性に応じて調整工程時に個別に決定され、インクジェット式記録装置５０ごとに異なる補正値αが不揮発性メモリ１０５に記憶される。以下、ＣＲモータ６３のモータ特性のばらつきに応じて補正値αを決定する手順について説明する。

図５は、補正値αを算出する補正値計算式を決定するために作成するグラフである。
ここで、「ＤＣモータ」としてのＣＲモータ６３の巻線抵抗値をＲ、トルク定数をＫｔ、逆起電圧定数をＫｅとし、直流電源装置２０の出力電圧をＶｃとする。
また、「被駆動装置」としてのキャリッジ駆動手段６０の動負荷をＺ、ＣＲモータ６３の回転速度（キャリッジ６３の移動速度）をｖとし、キャリッジ駆動手段６０を駆動制御する際のＣＲモータ６３の制御デューティをＤ、制御電流値をＩとする。
そして、以下の手順で補正値計算式を決定する。

まず、前記式（１）に各定数（巻線抵抗値Ｒ、トルク定数Ｋｔ、逆起電圧定数Ｋｅ、動負荷Ｚ、電源電圧Ｖｃ）の理論値を代入して、ＣＲモータ６３の特性が標準的な特性であるとした場合における制御デューティＤの理論値（Ｄｕｔｙ＿ｔｙｐ）を算出するとともに、前記式（２）に各定数の理論値を代入して、ＣＲモータ６３の特性が標準的な特性であるとした場合における制御電流値Ｉの理論値（Ｉ＿ｔｙｐ）を算出する。

Ｄ＝（Ｚ／Ｋｔ・Ｒ＋Ｋｅ・ｖ）／Ｖｃ …（１）
Ｉ＝（Ｄ・Ｖｃ−Ｋｅ・ｖ）／Ｒ …（２）

その際、上記各定数（巻線抵抗値Ｒ、トルク定数Ｋｔ、逆起電圧定数Ｋｅ、動負荷Ｚ、電源電圧Ｖｃ）のそれぞれについて公差範囲内の最大値とした場合及び最小値とした場合の全ての組み合わせパターンについてシミュレーションした制御デューティＤの計算値（Ｄｕｔｙ＿ｓｉｍ）及び各制御デューティＤの計算値に対応する制御電流値Ｉの計算値（Ｉ＿ｓｉｍ）を前記式（１）及び前記式（２）から算出する。

つづいて、全ての制御デューティＤの計算値（Ｄｕｔｙ＿ｓｉｍ）と理論値（Ｄｕｔｙ＿ｔｙｐ）との差分（Ｄｕｔｙ＿ｓｕｂ）を求めるとともに、各制御デューティＤの計算値に対応する全ての制御電流値Ｉの計算値（Ｉ＿ｓｉｍ）と理論値（Ｉ＿ｔｙｐ）との差分（Ｉ＿ｓｕｂ）を求める。
尚、ここでの回転速度ｖは、インクジェット式記録装置５０において実際に使用されるキャリッジ６３の移動速度に設定するのが望ましい。複数の移動速度を記録モード等によって使い分ける場合には、それぞれの移動速度に対応する回転速度ｖをそれぞれ設定して、複数の回転速度ｖごとのＤｕｔｙ＿ｓｕｂ及びＩ＿ｓｕｂを算出する。

つづいて、Ｄｕｔｙ＿ｓｕｂ［ｃｎｔ］を横軸とし、Ｉ＿ｓｕｂ［ｍＡ］を縦軸として、算出した全てのＤｕｔｙ＿ｓｕｂとそれに対応するＩ＿ｓｕｂとの関係をグラフ上に全てプロット（点で図示）する。このプロットした点の分布は、言うまでもなく上記各定数（巻線抵抗値Ｒ、トルク定数Ｋｔ、逆起電圧定数Ｋｅ、動負荷Ｚ、電源電圧Ｖｃ）のそれぞれの公差範囲内でのばらつきに起因するＣＲモータ６３の制御電流値Ｉのばらつきを意味するものである。

図６は、インクジェット式記録装置５０の調整工程においてＣＲモータ６３の補正値αを不揮発性メモリ１０５に記憶させる手順を示したフローチャートである。
まず、図示の如くプロットした全ての点を上回るように補正線（直線）をひき（図５）、その補正線の傾きとｙ軸（Ｉ＿ｓｕｂ）の位置とから、その補正線を表す一次式を導き出す。当該実施例における補正線からは以下の一次式（式（３））が導き出され、ｙ＝補正値α、ｘ＝ｄｕｔｙ＿ｓｕｂに置き換えることによって、ＣＲモータ６３の任意の回転速度範囲でのＤｕｔｙ＿ｓｕｂに対するＩ＿ｓｕｂの最大値の近似値（補正値α）を算出するための補正量計算式（式（４））が得られる（ステップＳ１）。

ｙ＝１．０７１２ｘ＋７５ …（３）
補正値α＝１．０７１２・Ｄｕｔｙ＿ｓｕｂ＋７５ …（４）

そして、製造後の調整工程等において個々のインクジェット式記録装置５０ごとに、所定の回転速度にてＣＲモータ６３を回転制御したときの制御デューティＤを測定し（メジャメント動作）、その実測値とＣＲモータ６３の特性が標準的な特性であるとした場合における制御デューティＤの理論値（式（１））との差（Ｄｕｔｙ＿ｓｕｂ）を補正値計算式（式（４））に代入して補正値αを算出し（ステップＳ２）、算出した補正値αを個々のインクジェット式記録装置５０の不揮発性メモリ１０５に記憶する（ステップＳ３）。記録制御部１００は、不揮発性メモリ１０５に記憶されている補正値αに基づいて、ＣＲモータ６３の回転制御を実行する。

補正値計算式（式（４））から得られる補正値α［ｍＡ］は、任意の回転速度範囲におけるＣＲモータ６３の制御電流値Ｉの最大誤差量に相当する。したがって、Ｄｕｔｙ＿ｓｕｂの実測値から補正値計算式（式（４））によって得られた補正値αに基づいてＣＲモータ６３の回転制御を実行することによって、ＣＲモータ６３の特性のばらつきを精度良く補正して、高精度にＣＲモータ６３を回転制御することができる。

例えば、キャリッジ駆動手段６０の駆動制御時におけるＣＲモータ６３の制御デューティＤから制御電流値Ｉを算出し、算出した制御電流値ＩからＣＲモータ６３の発熱量を特定してＣＲモータ６３の温度制御をする際に、算出した制御電流値Ｉを補正値αにて補正する。それによって、最小限のマージンで実際の制御電流値Ｉが少なくとも算出した制御電流値を超えてしまうことがないようにＣＲモータ６３の温度制御を実行することができる。したがって、連続駆動によりＣＲモータ６３が限界温度を超えないように所定の待ち時間を設定する等の温度制御において、ＣＲモータ６３の過熱を確実に防止しつつスループットの低下を最小限に抑えた制御を、ＣＲモータ６３の個々のばらつきに応じて高精度に実行することが可能になる。

図７は、ＣＲモータ６３における制御デューティＤの理論値に対する計算値の誤差率を示した表である。
当該実施例におけるＣＲモータ６３の仕様は、以下の通りとなっている。
逆起電圧定数Ｋｅ＝０．３６７Ｖ／ｉｐｓ（±１０％）
トルク定数Ｋｔ＝４．３５８ｃＮｍ／Ａ（±１０％）
巻線抵抗値Ｒ＝２７．４１Ω（±１０％）
また、当該実施例における直流電源装置２０の仕様は、出力電圧＝ＤＣ４２Ｖ（±５％）となっており、「被駆動装置」としてのキャリッジ駆動手段６０は、動負荷Ｚ＝１．０〜１．４ｃＮｍ（±約１３％）とする。

同図は、これらの各定数のそれぞれについて公差の範囲内で最大値、標準値及び最小値と変化させた制御ディーティＤの計算値と、各定数を全て標準値とした制御ディーティＤの理論値との誤差率をキャリッジ６１の４種類の往復動速度（８０ｃｐｓ、１６５ｃｐｓ、１８０ｃｐｓ、２４０ｃｐｓ）ごとに算出し、４種類の往復動速度ごとに誤差率の最大値を求めたものである。
また、ＤＣモータにおいては、前述したように、フレミングの右手の法則から「逆起電圧定数Ｋｅ＝トルク定数Ｋｔ」となる（上記のＫｔとＫｅは、単位が異なるため値が異なっている）ので、逆起電圧定数Ｋｅとトルク定数Ｋｔとは、常に同じ値として計算値を算出している。

制御ディーティＤの計算値と理論値との誤差率は、以下の式から算出した。

誤差率（％）＝（Ｄ（理論値）／Ｄ（計算値））−１ …（５）

各キャリッジ往復動速度の制御デューティＤのｍａｘばらつき（＋側の最大誤差率）とｍｉｎばらつき（−側の最大誤差率）から得られる制御デューティＤのばらつき幅は、各定数の公差を単純に加算した公差幅が約±４８％であるのに対して、以下の通りとなる。
速度８０ｃｐｓ ３４．５８％
速度１６５ｃｐｓ ２４．８０％
速度１８０ｃｐｓ ２３．５０％
速度２４０ｃｐｓ ２１．６８％
前述したように、逆起電圧定数Ｋｅ及びトルク定数Ｋｔは、ＤＣモータごとに必ず同じ値となるので、例えば逆起電圧定数Ｋｅ及びトルク定数Ｋｔが標準値より大きくなる方向へばらつくと、前記式（１）において、（Ｚ／Ｋｔ）の値は小さくなり、制御デューティＤが理論値より小さくなる方向へ作用する一方で、（Ｋｅ・ｖ）の値は大きくなり、制御デューティＤが理論値より大きくなる方向へ作用する。

Ｄ＝（Ｚ／Ｋｔ・Ｒ＋Ｋｅ・ｖ）／Ｖｃ …（１）

それによって、標準値に対する逆起電圧定数Ｋｅ及びトルク定数Ｋｔのばらつき誤差は、相殺的に低減されることになる。そのことは、上記シミュレーション結果からも明らかであり、特にキャリッジ６１の往復動速度（ＣＲモータ６３の回転速度）が比較的速いほうがばらつき幅は小さくなる傾向となる。キャリッジ６１の往復動速度が１６５ｃｐｓ以上では、各定数の公差を単純に加算した公差幅が約±４８％に対して、２１．６８〜２４．８０％で約１／２或いはそれ以下となる。

このようにして、より簡易なメジャメント動作（１速度での制御デューティの実測）でＣＲモータ６３の特性のばらつきを精度良く補正して、高精度にＣＲモータ６３を回転制御することができる。

尚、本発明は、上記のＣＲモータ６３においてのみならず、例えばＰＦモータ５８（図３）においても同様に実施可能であり、本発明による作用効果を得ることができる。また、本発明は、上記実施例に示したインクジェット式記録装置５０等の記録装置に限定されるものでないことは言うまでもなく、駆動力源として「ＤＣモータ」を搭載した電子機器の全ておいて実施可能である。そして、本発明は上記実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。

本発明に係るインクジェット式記録装置の概略の平面図である。 本発明に係るインクジェット式記録装置の概略の側面図である。 本発明に係るインクジェット式記録装置の概略のブロック図である。 インクジェット式記録装置の要部ブロック図である。 補正値αを算出する補正値計算式を決定するためのグラフである。 ＣＲモータの補正値αを記憶させる手順を示したフローチャートである。 制御デューティの理論値に対する計算値の誤差率を示した表である。

符号の説明

２０ 直流電源装置、５０ インクジェット式記録装置、５１ キャリッジガイド軸、５２ プラテン、５３ 搬送駆動ローラ、５４ 搬送従動ローラ、５５ 排紙駆動ローラ、５６ 排紙従動ローラ、５７ 給紙トレイ、５７ｂ 給紙ローラ、５８ ＰＦモータ、５９ キャッピング装置、６０ キャリッジ駆動手段、６１ キャリッジ、６２ 記録ヘッド、６３ ＣＲモータ、１００ 記録制御部、１０１ ＲＯＭ、１０２ ＲＡＭ、１０３ ＡＳＩＣ、１０４ ＭＰＵ、１０５ 不揮発性メモリ、１０６ ＰＦモータドライバ、１０７ ＣＲモータドライバ、１０８ ヘッドドライバ、Ｐ 記録紙、Ｘ 主走査方向、Ｙ 副走査方向

Claims (4)

1. ＤＣモータと、該ＤＣモータの回転駆動力が伝達されて動作する被駆動装置とを備えた電子機器のＰＷＭ制御による前記ＤＣモータの回転制御を実行するモータ制御装置であって、
   前記ＤＣモータが前記被駆動装置に回転駆動力を伝達可能に配設されている状態で、
   所定の回転速度にて回転制御したときの制御デューティの実測値と、前記ＤＣモータの特性が標準的な特性であるとした場合における前記制御デューティの理論値との差に基づいて前記ＤＣモータの回転制御を実行する、ことを特徴としたモータ制御装置。
2. 請求項１において、前記ＤＣモータの回転速度をｖ、前記被駆動装置の動負荷をＺ、前記ＤＣモータの巻線抵抗値をＲ、前記ＤＣモータのトルク定数をＫｔ、前記ＤＣモータの逆起電圧定数をＫｅ、電源電圧をＶｃ、前記制御デューティをＤ、前記ＤＣモータの制御電流値をＩとして、前記制御デューティＤ及び前記制御電流値Ｉは、以下の式より算出され、
   Ｄ＝（Ｚ／Ｋｔ・Ｒ＋Ｋｅ・ｖ）／Ｖｃ
   Ｉ＝（Ｄ・Ｖｃ−Ｋｅ・ｖ）／Ｒ
   前記ＤＣモータの特性が標準的な特性であるとした場合における前記制御デューティＤの理論値をＤｕｔｙ＿ｔｙｐ、
   前記ＤＣモータの特性が標準的な特性であるとした場合における前記制御電流値Ｉの理論値をＩ＿ｔｙｐとし、
   前記ＤＣモータの公差範囲内で前記トルク定数Ｋｔ及び前記逆起電圧定数Ｋｅをともに最大値とした場合と、前記ＤＣモータの公差範囲内で前記トルク定数Ｋｔ及び前記逆起電圧定数Ｋｅをともに最小値とした場合とについて、前記ＤＣモータの任意の回転速度範囲内でシミュレーションした前記制御デューティＤの計算値をＤｕｔｙ＿ｓｉｍ、前記ＤＣモータの任意の回転速度範囲内でシミュレーションした前記制御電流値Ｉの計算値をＩ＿ｓｉｍとし、
   前記Ｄｕｔｙ＿ｔｙｐと前記Ｄｕｔｙ＿ｓｉｍとの差分をＤｕｔｙ＿ｓｕｂ、
   前記Ｉ＿ｔｙｐと前記Ｉ＿ｓｉｍとの差分をＩ＿ｓｕｂとし、
   前記ＤＣモータの任意の回転速度範囲における前記Ｄｕｔｙ＿ｓｕｂと前記Ｉ＿ｓｕｂとの関係に基づいて、前記ＤＣモータの任意の回転速度範囲での前記Ｄｕｔｙ＿ｓｕｂに対する前記Ｉ＿ｓｕｂの最大値の近似値が得られる補正値計算式を導き出し、
   所定の回転速度にて回転制御したときの制御デューティＤの実測値と、前記ＤＣモータの特性が標準的な特性であるとした場合における前記制御デューティＤの理論値との差を前記補正値計算式の前記Ｄｕｔｙ＿ｓｕｂに代入して得られる補正値αを予め記憶し、記憶している前記補正値αに基づいて前記ＤＣモータの回転制御を実行する、ことを特徴としたモータ制御装置。
3. 請求項２において、前記Ｄｕｔｙ＿ｓｉｍ及び前記Ｉ＿ｓｉｍは、前記ＤＣモータの前記巻線抵抗値Ｒ、前記動負荷Ｚ及び前記電源電圧Ｖｃのそれぞれについて公差範囲内の最大値とした場合及び最小値とした場合も含めた全ての組み合わせパターンについて算出する、ことを特徴としたモータ制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータ制御装置を備えた電子機器。

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