JP2009089540A - 駆動制御装置、及び駆動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被駆動体の立ち上げ時のオーバーシュートを軽減して実速度の追従性を向上させ、且つ、モータ軸の偏心やモータのコギングトルクなどの外乱要素による被駆動体の速度変動を軽減することが可能な駆動制御装置、及び駆動制御方法を提供する。
【解決手段】停止状態にあるキャリッジ３８を加速制御する際、まず、ゲイン選択部１４４は、内部メモリ１４２から第１比例ゲインを抽出して、ＰＩＤ出力部１４１へ出力する。加速制御中に、速度比較部１４５からの信号ｓｉｇ１をゲイン選択部１４４が受けとると、ゲイン選択部１４４は、内部メモリ１４２から第１比例ゲインより大きい第２比例ゲインを抽出して、ＰＩＤ出力部１４１へ出力する。ＰＩＤ出力部１４１では、第１比例ゲイン又は第２比例ゲインと、積分ゲインと、微分ゲインとからＣＲモータ９６を制御するための第１制御信号又は第２制御信号を生成してＰＷＭ生成部１２５へ出力する。
【選択図】図８

Description

本発明は、フィードバックされた実速度と予め定められた目標速度との速度差に基づいて被駆動体を駆動する電動機を制御する駆動制御装置、及び駆動制御方法に関する。

従来、インク滴を記録用紙に付着させることにより該記録用紙に画像を記録するインクジェット記録方式の画像記録装置が公知である。この種の画像記録装置には、記録ヘッドを搭載したキャリッジ（被駆動体）が設けられている。キャリッジは、伝達ギヤを介してモータ（電動機）に連結されており、該モータの駆動力を受けて所定方向へ往復移動する。

上記画像記録装置においては、上記キャリッジは、モータ軸の偏心やモータのコギングトルクなどの様々が外乱要素の影響を受ける。例えば、キャリッジの移動中に周期的に発生するモータのコギングトルクの影響を受けると、図１２に示されるように、キャリッジの移動速度が常に周期的に変動するため、記録ヘッドのインク吐出精度が低下する。ここに、図１２は、コギングトルクの影響を受けたときのキャリッジの速度特性（速度の変移）を示すグラフ図である。なお、図中の破線は目標速度プロファイルを示す。

上記外乱要素によるキャリッジの速度変動は、モータを駆動制御するための駆動制御装置（モータドライバ）におけるゲイン（増幅率）が高い値に設定された従来のフィードバック制御系２００（図１３参照）を適用することによって抑制することが可能である。ここに、図１３は、従来のフィードバック制御系２００の構成を示すブロック図である。図１３に示されるフィードバック制御系２００において、所定の目標速度Ｖ_ｒｅｆとそれに対して追従するように上記目標速度Ｖ_ｒｅｆより算出した目標加速度Ａ_ｒｅｆとを入力して、制御対象であるプラント２０２（例えばキャリッジ）を駆動させたときのプラント２０２の実際の速度（実速度）Ｖ_ｏｕｔは、ドライバ２０１のゲインをＣ、プラント２０２の損失をＰ、外乱要素による損失をτとすると、以下の式（１）のように表される。なお、式（１）中の「ｓ」は、ラプラス変換による微分記号である。式（１）の右辺によれば、ゲインＣを大きくすると、外乱要素による損失τの係数（第２項の係数）が「０」に収束し、目標速度Ｖ_ｒｅｆの係数（第１項の係数）が「１」に収束するため、実速度Ｖ_ｏｕｔは外乱要素の影響をほとんど受けず、目標速度Ｖ_ｒｅｆに近似される。

ところで、上記画像記録装置においてキャリッジが停止状態にあるときは該キャリッジには静止摩擦力が作用している。そのため、モータに駆動電流を出力しても、モータの駆動力が静止摩擦力を上回るまでは、キャリッジが動き出さないという現象が生じる。例えば、時間の経過と共に速度が大きくなるように目標速度が設定されている場合は、上記現象が生じている間に、時間の経過に伴って実速度（停止状態では実速度＝０［ｍ／ｓ］）と目標速度との速度差が大きくなる。このとき、モータには、上記速度差にゲインが加味された駆動電流が出力されるため、この駆動電流も大きくなる。特に、上述の如く外乱要素の影響を抑制するためにゲインを高い値に設定した従来のフィードバック制御系２００（図１３参照）を適用した場合は、モータに過大な駆動電流が出力されて、キャリッジに過大なトルクが加わる。そのため、キャリッジが動き出した直後に、実速度が目標速度を大きくオーバーシュートして、図１４に示されるように、実速度が目標速度に対して振動的に変動することになる。ここに、図１４は、従来のフィードバック制御系２００を適用したときのキャリッジの速度特性（速度の変移）を示すグラフ図である。なお、図中の破線は目標速度プロファイルを示す。

特許文献１乃至特許文献３には、キャリッジの駆動を開始する際に静止摩擦力が作用して動き出さないという現象を考慮して、目標速度に対する実速度のオーバーシュートを軽減して、目標速度に対する実速度の追従性を向上させるための制御方法が記載されている。例えば、特許文献１には、時間の経過にしたがって変化する目標速度のプロファイルとして、モータの立ち上がり時の目標速度が零より大きい所定値に設定されたものを用いて、キャリッジの動き出し時における急激な速度変化を防止している。

特開２００７−２８８０８号公報 特開２０００−７１５４１号公報 特開２００５−８６９４１号公報

しかしながら、前掲の各特許文献に記載の制御方法では、キャリッジの立ち上げ時のオーバーシュートを軽減して実速度の追従性を向上させることができても、モータ軸の偏心やモータのコギングトルクなどの外乱要素によるキャリッジの速度変動は解消できない。もちろん、上記外乱要素の影響による速度変動は、画像記録装置のキャリッジに限られず、モータによって駆動される様々な被駆動体にも起こり得る。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その第１の目的とするところは、被駆動体の立ち上げ時のオーバーシュートを軽減して実速度の追従性を向上させ、且つ、モータ軸の偏心やモータのコギングトルクなどの外乱要素による被駆動体の速度変動を軽減することが可能な駆動制御装置、及び駆動制御方法を提供することにある。

また、本発明の第２の目的とするところは、停止状態のキャリッジが動き出すまでに要する時間を短縮させるとともに、キャリッジの動き出し後のオーバーシュートを軽減することが可能な駆動制御装置、及び駆動制御方法を提供することにある。

(1) 本発明は、フィードバックされた実速度と予め定められた目標速度との速度差に基づいて被駆動体を駆動させる電動機を制御する駆動制御装置である。この駆動制御装置は、記憶手段と、第１判定手段と、第１生成手段とを具備する。記憶手段には、上記電動機の制御に用いる制御値を増幅するための第１増幅率及び該第１増幅率よりも大きい第２増幅率が格納されている。第１判定手段は、上記被駆動体の加速制御中における上記速度差が所定の閾値以下であるか否かを判定する。第１生成手段は、上記第１判定手段によって上記速度差が所定の閾値以下であると判定されるまでの第１区間は、上記第１増幅率を用いて上記速度差に応じた第１制御値を生成し、上記第１判定手段によって上記速度差が所定の閾値以下であると判定された後の第２区間は、上記第２増幅率を用いて上記速度差に応じた第２制御値を生成する。

このように構成されているため、本発明の駆動制御装置は、加速制御中に第１判定手段によって上記速度差が所定の閾値以下であるか否かが判定され、上記速度差が所定の閾値以下であると判定されるまでの第１区間は、第１生成手段が上記第１増幅率を用いて上記速度差に応じた第１制御値を生成する。また、上記第１判定手段によって上記速度差が所定の閾値以下であると判定された後の第２区間は、第１生成手段が上記第１増幅率より大きい上記第２増幅率を用いて上記速度差に応じた第２制御値を生成する。これにより、上記第１区間は、第１増幅率で生成された第１制御値を用いて電動機が制御されるため、仮に速度差が大きくても第１制御値が過大とならない。そのため、目標速度に対して実速度が大きく超えない。したがって、被駆動体の実速度が振動的に変動せず、電動機の制御が安定する。また、上記第２区間は、第１増幅率よりも大きい第２増幅率で生成された第２制御値を用いて電動機が制御されるため、被駆動体は、電動機の軸の偏心やコギングトルクなどの外乱要素の影響を受けず安定して駆動する。また、速度差が所定の閾値以下になった時点で第２制御値を用いた制御が開始されるため、第２区間では、実速度は振動的に大きく変動しない。

(2) 本発明の駆動制御装置は、上記被駆動体が停止状態から動き出したか否かを判定する第２判定手段と、上記第２判定手段によって上記被駆動体が動き出したと判定されるまでの第３区間において、上記第１制御値に所定の補助制御値を付加して第３制御値を生成する第２生成手段とを更に備える。

被駆動体の動き出し時の増幅率が低すぎると第１制御値が小さいため、停止状態のキャリッジが動き出すまでに時間がかかり、ひいては、キャリッジが最終目標速度に到達するまでに相当の時間を要する。しかし、本発明の駆動制御装置においては、上記第２判定手段によって被駆動体が動き出したと判定されるまでの第３区間では、上記第２生成手段によって生成された第３制御値を用いて電動機が制御される。そのため、キャリッジの動き出しが迅速に行われる。また、キャリッジが動き出した後は第１制御値を用いて電動機が制御されるため、目標速度に対する実速度のオーバーシュートが軽減される。

(3) なお、本発明の駆動制御装置は、上記第１制御値若しくは上記第２制御値のいずれかに応じた駆動電流を上記電動機に出力して該電動機を制御する第１制御手段を更に備えることが望ましい。

(4) また、本発明の駆動制御装置は、上記第１制御値、上記第２制御値若しくは上記第３制御値のいずれかに応じた駆動電流を上記電動機に出力して該電動機を制御する第２制御手段を更に備えたものであってもよい。

(5) 本発明の駆動制御装置は、フィードバックされた実速度と予め定められた目標速度との速度差に基づいて被駆動体を駆動させる電動機を制御する駆動制御装置であって、上記被駆動体が停止状態から動き出したか否かを判定する第３判定手段と、上記第３判定手段によって上記被駆動体が動き出したと判定されるまでの第４区間において、上記電動機の制御に用いる第４制御値に所定の補助制御値を付加して第５制御値を生成する第３生成手段と、を具備する駆動制御装置として捉えることもできる。

仮に、被駆動体の動き出し時の増幅率が低すぎて第１制御値が小さい場合は、停止状態のキャリッジが動き出すまでに時間がかかり、ひいては、キャリッジが最終目標速度に到達するまでに相当の時間を要する。しかし、当該駆動制御装置においては、上記第３判定手段によって被駆動体が動き出したと判定されるまでの第４区間では、上記第３生成手段によって生成された第５制御値を用いて電動機が制御される。そのため、キャリッジの動き出しが迅速に行われる。なお、キャリッジが動き出した後はもとの第１制御値を用いて電動機が制御される。

(6) 本発明の駆動制御装置は、上記電動機の制御に用いる制御値を増幅するための第３増幅率及び該第３増幅率よりも大きい第４増幅率が格納された記憶手段と、上記被駆動体の加速制御中における上記速度差が所定の閾値以下であるか否かを判定する第４判定手段と、上記第４判定手段によって上記速度差が所定の閾値以下であると判定されるまでの第５区間は、上記第３増幅率を用いて上記速度差に応じた上記第４制御値を生成し、上記第４判定手段によって上記速度差が所定の閾値以下であると判定された後の第６区間は、上記第４増幅率を用いて上記速度差に応じた第６制御値を生成する第４生成手段とを更に備える。

このように構成されているため、加速制御中に第４判定手段によって上記速度差が所定の閾値以下であるか否かが判定され、上記速度差が所定の閾値以下であると判定されるまでの第４区間は、第４生成手段が上記第３増幅率を用いて上記速度差に応じた第４制御値を生成する。また、上記第４判定手段によって上記速度差が所定の閾値以下であると判定された後の第６区間は、第４生成手段が上記第３増幅率より大きい上記第４増幅率を用いて上記速度差に応じた第６制御値を生成する。これにより、上記第５区間は、第３増幅率で生成された第４制御値を用いて電動機が制御されるため、仮に速度差が大きくても第４制御値が過大とならない。そのため、目標速度に対して実速度が大きく超えない。したがって、被駆動体の実速度が振動的に変動せず、電動機の制御が安定する。また、上記第６区間は、第３増幅率よりも大きい第４増幅率で生成された第６制御値を用いて電動機が制御されるため、被駆動体は、電動機の軸の偏心やコギングトルクなどの外乱要素の影響を受けず安定して駆動する。また、速度差が所定の閾値以下になった時点で第６制御値を用いた制御が開始されるため、第６区間では、実速度は振動的に大きく変動しない。

(7) なお、本発明の駆動制御装置は、上記第４制御値若しくは上記第５制御値のいずれかに応じた駆動電流を上記電動機に出力して該電動機を制御する第３制御手段を更に備えることが望ましい。

(8) また、本発明の駆動制御装置は、上記第４制御値、上記第５制御値若しくは上記第６制御値のいずれかに応じた駆動電流を上記電動機に出力して該電動機を制御する第４制御手段を更に備えたものであってもよい。

(9) 上記被駆動体は、インクジェット記録方式の画像記録装置において記録ヘッドを搭載して被記録媒体の搬送方向と交差する方向へ往復移動可能なキャリッジ、若しくは、画像読取装置において複数の画像読取素子を搭載して該画像読取素子の配列方向と交差する方向へ往復移動可能なキャリッジであることが好ましい。

(10) また、上記被駆動体は、感熱式の画像記録装置において被記録媒体を搬送するための搬送ローラ、若しくは、自動原稿搬送装置において原稿を搬送するための搬送ローラであってもよい。

(11) 本発明は、フィードバックされた実速度と予め定められた目標速度との速度差に基づいて被駆動体を駆動させる電動機を制御する駆動制御方法として捉えることができる。つまり、上記被駆動体の加速制御中における上記速度差が所定の閾値以下であるか否かを判定する第１ステップと、上記第１ステップによって上記速度差が所定の閾値以下であると判定されるまでの間は、記憶手段に格納された第１増幅率を読み出して、この第１増幅率を用いて上記速度差に応じた第１制御値を生成する第２ステップと、上記第１ステップによって上記速度差が所定の閾値以下であると判定された後は、上記第１増幅率よりも大きい第２増幅率を上記記憶手段から読み出して、この第２増幅率を用いて上記速度差に応じた第２制御値を生成する第３ステップと、を具備する駆動制御方法として本発明を捉えてもよい。

(12) また、本発明を、フィードバックされた実速度と予め定められた目標速度との速度差に基づいて被駆動体を駆動させる電動機を制御する駆動制御方法であって、上記被駆動体が停止状態から動き出したか否かを判定する第４ステップと、上記第４ステップによって上記被駆動体が動き出したと判定されるまでの第４区間において、上記電動機の制御に用いる第４制御値に所定の補助制御値を付加して第５制御値を生成する第２ステップと、を具備する駆動制御方法として捉えてもよい。

本発明によれば、被駆動体の立ち上げ時のオーバーシュートを軽減して実速度の追従性を向上させ、且つ、モータ軸の偏心やモータのコギングトルクなどの外乱要素による被駆動体の速度変動を軽減することが可能である。

また、本発明によれば、停止状態のキャリッジが動き出すまでに要する時間を短縮させることができ、且つ、キャリッジの動き出し後のオーバーシュートを軽減することが可能である。

〈第１実施形態〉
以下、図１から図９を参照して本発明の第１実施形態について説明する。ここに、図１は、複合機１の外観構成を示す斜視図である。図２は、プリンタ部２の主要構成を示す部分拡大断面図である。図３は、プリンタ部２の主要構成を示す平面図であり、主としてプリンタ部２の略中央から装置背面側の構成が示されている。図４は、キャリッジ３８の速度特性（速度の変移）を示すグラフ図である。図５は、プリンタ部２の制御部１００の主要構成を示すブロック図である。図６は、図５におけるＡＳＩＣ１０７の構成を詳細に示すブロック図である。図７は、図６におけるＰＩＤ演算部１２４の構成を詳細に示すブロック図である。図８は、キャリッジ３８の加速制御中においてＰＩＤ演算部１２４で行われる演算処理の手順の一例を示すフローチャートである。図９は、制御部１００によって加速制御されたキャリッジ３８の速度特性（速度の変移）を示すグラフ図である。

［複合機１］
複合機１は、プリンタ部２とスキャナ部３とを一体的に備えた多機能装置（ＭＦＰ：Multi Function Product）であり、プリント機能、スキャン機能、コピー機能、ファクシミリ機能等を有する。図１に示されるように、複合機１は概ね直方体に形成されており、その下部がプリンタ部２であり、上部がスキャナ部３である。なお、プリンタ部２が、本発明のインクジェット記録方式の画像記録装置に相当し、スキャナ部３が、本発明の画像読取装置に相当する。

複合機１のプリンタ部２は、所定の印刷データに基づいて、記録用紙（本発明の被記録媒体の一例）に画像や文書を記録するものである。プリンタ部２は、正面に開口９が形成されている。給紙トレイ２０及び排紙トレイ２１は、開口９の内側に上下２段に設けられている。給紙トレイ２０に収容された記録用紙がプリンタ部２の内部へ給送されて、その記録用紙に所望の画像が記録される。その後、画像記録済みの記録用紙が排紙トレイ２１へ排出される。

スキャナ部３は、所謂フラットベッドスキャナとして構成されている。複合機１の天板としての原稿カバー３０がスキャナ部３の上部に開閉自在に設けられている。原稿カバー３０の下側に、図示しないプラテンガラス及び複数のＣＩＳイメージセンサ（本発明の画像読取素子の一例）が設けられている。複数のＣＩＳイメージセンサは、複合機１の奥行き方向（配列方向）へ一列に配列された状態で図示しないキャリッジに搭載されている。このキャリッジは、プラテンガラスの裏面に沿って上記配列方向と直交する方向（移動方向）へ移動可能に構成されている。上記キャリッジが上記移動方向へ移動される過程において、プラテンガラスに載置された原稿の画像がＣＩＳイメージセンサによって読み取られる。

図１に示されるように、複合機１の正面上部には、プリンタ部２やスキャナ部３を操作するための操作パネル４が設けられている。操作パネル４は、各種操作ボタンや液晶表示部から構成されている。複合機１は、操作パネル４からの操作指示に基づいて動作する。複合機１が外部のコンピュータに接続されている場合には、該コンピュータからプリンタドライバ又はスキャナドライバを介して送信される指示に基づいても複合機１が動作する。

［プリンタ部２］
図２に示されるように、複合機１の底側に給紙トレイ２０が設けられている。給紙トレイ２０の上側に給紙ローラ２５が設けられている。プリンタ部２の図示しないフレームに基軸２９が支持されている。この基軸２９に給紙アーム２６の基端が回動可能に支持されている。給紙ローラ２５は、給紙アーム２６の先端に回転可能に軸支されている。基軸２９には、給紙ローラ２５を回転駆動させるためのＬＦモータ９５（図５参照）が連結されている。給紙アーム２６には、基軸２９から入力されたＬＦモータ９５の回転駆動力を給紙ローラ２５に伝達するギヤ駆動機構２７が設けられている。ＬＦモータ９５の回転駆動力は、基軸２９、ギヤ駆動機構２７を介して給紙ローラ２５に伝達される。これにより、給紙ローラ２５が回転駆動される。

給紙ローラ２５が給紙トレイ２０上の記録用紙に圧接された状態で回転駆動されると、給紙ローラ２５のローラ面と記録用紙との間の摩擦力により、最上位置の記録用紙が給紙トレイ２０の奥側（図２の右側）へ送り出される。記録用紙は、その先端が傾斜板２２に当接して上方へ案内される。傾斜板２２から用紙搬送路２３が延出されている。具体的には、用紙搬送路２３は、傾斜板２２から上方へ向けられ、そして、複合機１の正面側（図２の左側）へ曲げられてから、複合機１の背面側から正面側へと延ばされて、画像記録ユニット２４の下部を通って、排紙トレイ２１まで延設されている。したがって、給紙トレイ２０に収容された記録用紙は、用紙搬送路２３により下方から上方へＵターンするように案内されて画像記録ユニット２４に至り、画像記録ユニット２４により画像記録が行われた後、排紙トレイ２１に排出される。

図２に示されるように、用紙搬送路２３には、画像記録ユニット２４が配置されている。画像記録ユニット２４は、インクジェット記録方式の記録ヘッド３９（本発明の記録ヘッドの一例）と、この記録ヘッド３９を搭載するキャリッジ３８（本発明の被駆動体の一例）とを備えている。キャリッジ３８は、記録用紙の搬送方向と直交する方向（図２の紙面に垂直な方向）へスライド可能に支持されている。

記録ヘッド３９は、キャリッジ３８の底面に配置されており、記録ヘッド３９のノズルがキャリッジ３８の下面に露出されている。複合機１の内部に配置されたインクカートリッジ（不図示）から各色のインクが記録ヘッド３９へ供給される。キャリッジ３８の下面に対向してプラテン４２が設けられている。キャリッジ３８が往復移動される間に、記録ヘッド３９のノズルから各色インクが微小なインク滴として選択的に吐出されると、プラテン４２上を搬送される記録用紙に画像が記録される。

図３に示されるように、用紙搬送路２３の上側において一対のガイドレール４３，４４が配置されている。これらガイドレール４３，４４は、記録用紙の搬送方向（図３の上側から下側方向）に所定距離を隔てられて対向しており、且つ記録用紙の搬送方向と直交する方向（図３の左右方向）に延設されている。ガイドレール４３，４４は、プリンタ部２の筐体内に設けられ、プリンタ部２を構成するフレームの一部を構成している。

ガイドレール４３は、記録用紙の搬送方向上流側に配設されている。このガイドレール４３は、用紙搬送路２３の幅方向（図３の左右方向）の長さがキャリッジ３８の往復移動範囲より長い平板状のものである。また、ガイドレール４４は、記録用紙の搬送方向下流側に配設されている。このガイドレール４４は、用紙搬送路２３の幅方向の長さがガイドレール４３とほぼ同じ長さの平板状のものである。キャリッジ３８は、各ガイドレール４３，４４を跨ぐようにして配設されている。具体的には、キャリッジ３８の搬送方向上流側の端部がガイドレール４３に載置され、キャリッジ３８の搬送方向下流側の端部がガイドレール４４に載置されており、各ガイドレール４３，４４の延出方向に摺動可能に配設されている。

ガイドレール４４の搬送方向上流側の縁部４５は、上方へ向かって略直角に曲折されている。ガイドレール４３，４４に担持されたキャリッジ３８は、縁部４５をローラ対等の挟持部材により摺動可能に挟持している。これにより、キャリッジ３８は、記録用紙の搬送方向に対して位置決めされ、且つ、記録用紙の搬送方向と直交する方向に摺動することができる。つまり、キャリッジ３８は、ガイドレール４３，４４上に摺動自在に担持され、ガイドレール４４の縁部４５を基準として、記録用紙の搬送方向と直交する方向へ往復移動する。

ガイドレール４４の上面には、図３に示されるように、ベルト駆動機構４６が配設されている。ベルト駆動機構４６は、駆動プーリ４７と、従動プーリ４８と、無端環状のベルト４９とを有する。

駆動プーリ４７及び従動プーリ４８は、用紙搬送路２３の幅方向の両端付近にそれぞれ設けられている。駆動プーリ４７と従動プーリ４８との間に、無端環状のベルト４９が張架されている。駆動プーリ４７の軸に、キャリッジ３８を移動させるためのＣＲモータ９６（本発明の電動機の一例、図５参照）が連結されている。このＣＲモータ９６は、フィードバック制御に適合するよう製作されたサーボモータである。ＣＲモータ９６が回転駆動されると、その回転駆動力が駆動プーリ４７に伝達される。そして、駆動プーリ４７の回転によってベルト４９が周運動する。なお、ベルト４９は無端環状のもののほか、有端のベルトの両端部をキャリッジ３８に固着するものも採用され得る。

キャリッジ３８は、その下面側においてベルト４９に連結されている。したがって、ベルト４９の周運動に基づいて、キャリッジ３８が縁部４５を基準としてガイドレール４３，４４上を摺動する。このようなキャリッジ３８に記録ヘッド３９が搭載されて、記録ヘッド３９が、用紙搬送路２３の幅方向を往復移動される。

図３に示されるように、ガイドレール４４には、エンコーダストリップ５０が配設されている。エンコーダストリップ５０は、透明な樹脂からなる帯状のものである。エンコーダストリップ５０には、遮光部と透光部とが等ピッチで配置されたパターンが記されている。ガイドレール４４の幅方向（キャリッジ３８の移動方向）の両端には、その上面から起立する一対の支持リブ３３，３４が設けられている。エンコーダストリップ５０は、その両端部が支持リブ３３，３４に係止されて、縁部４５に沿って架設されている。なお、エンコーダストリップ５０はバネなどによって張力が付与されている。

キャリッジ３８の上面において、エンコーダストリップ５０に対応する位置には、透過型センサである光学センサ３５が設けられている。光学センサ３５は、位置検出用の第１のフォトセンサ（不図示）と、原点検出用の第２のフォトセンサ（不図示）とからなる。第１のフォトセンサは、キャリッジ３８の移動方向へ僅かに位置をずらして配置された２つの発光素子（例えばＬＥＤ）と、これらの発光素子に対応して配置された２つの受光素子（例えばフォトトランジスタ）とにより構成されている。また、第２のフォトセンサは、１つの発光素子と１つの受光素子とにより構成されている。各フォトセンサが備える発光素子及び受光素子の間に、エンコーダストリップ５０が配置されている。このように光学センサ３５及びエンコーダストリップ５０が配設されることによって、キャリッジ３８の位置を検出するためのリニアエンコーダが構成される。

本第１実施形態では、エンコーダストリップ５０のパターンを光学センサ３５が読み取ることにより、キャリッジ３８の位置情報を示す検出信号が得られる。この検出信号は、後述する制御部１００（本発明の駆動制御装置の一例、図５参照）のＡＳＩＣ１０７に入力（フィードバック）されて、キャリッジ３８の位置情報が認識される。また、制御部１００では、入力された上記位置情報からキャリッジ３８の実際の速度や加速度、移動方向が求められる。これら位置情報、実速度、加速度、移動方向などのフィードバックデータに基づいてＣＲモータ９６（図５参照）がＰＩＤ制御（フィードバック制御）により駆動される。

図３に示されるように、記録用紙が通過しない範囲、すなわち記録ヘッド３９（図２参照）による画像記録領域の外側には、メンテナンス機構５１が配設されている。具体的には、メンテナンス機構５１は、図３においてプラテン４２の右端部に配置されている。メンテナンス機構５１は、記録ヘッド３９のノズル内のインクの乾燥を防止したり、ノズルから気泡や異物を吸引除去するものである。本第１実施形態では、キャリッジ３８の待機位置（ホームポジション）はメンテナンス機構５１の直上に設定されている。したがって、画像記録を行わない場合は、キャリッジ３８は、画像記録指示が入力されるまで上記待機位置で待機している。

図２に示されるように、画像記録ユニット２４の上流側には、搬送ローラ８７とピンチローラ８８とを有する一対の搬送ローラ対８９が設けられている。画像記録ユニット２４の下流側には、排紙ローラ９０と該排紙ローラ９０の上方に設けられた拍車９１とを有する一対の排出ローラ対９２が設けられている。搬送ローラ８７の軸に、複数のギヤからなるギヤ駆動機構８５（図５参照）が連結されている。ＬＦモータ９５（図５参照）の回転駆動力は、ギヤ駆動機構８５を介して搬送ローラ８７の軸に伝達される。これにより、搬送ローラ８７が所定の回転速度で回転されて、記録用紙が用紙搬送路２３中を搬送される。搬送ローラ８７と排紙ローラ９０とはギヤなどの伝達機構により連結されており、該伝達機構を介して搬送ローラ８７から駆動力が排紙ローラ９０に伝達される。これにより、搬送ローラ８７と排紙ローラ９０とが同期駆動される。

搬送ローラ８７の回転軸にエンコーダディスク５２が設けられている。エンコーダディスク５２の周縁には、遮光部と透光部とが等ピッチで交互に配置されたパターンが記されている。エンコーダディスク５２の周縁に対応する位置に光学センサ１５（図５参照）が配設されている。光学センサ１５の発光素子と受光素子との間にエンコーダディスク５２の周縁が配置されている。エンコーダディスク５２と光学センサ１５とによって、搬送ローラ８７の回転位置を検出するためのロータリーエンコーダが構成される。本第１実施形態では、搬送ローラ８７とともに回転するエンコーダディスク５２のパターンは、光学センサ１５によって読み取られる。エンコーダディスク５２のパターンを光学センサ１５が読み取ることにより、搬送ローラ８７の回転位置情報を示す検出信号が得られる。

本第１実施形態では、複合機１に画像記録指示が入力されて、記録用紙における記録領域の先端が記録ヘッド３９の下方に到達すると、ＣＲモータ９６（図５参照）が制御部１００によって駆動制御される。これにより、キャリッジ３８は、図３の右端部に設定された待機位置からスライドを開始して、記録用紙の搬送方向と直交する方向（図３の左右方向）へ往復移動する。

図４に、キャリッジ３８が往復移動する際の理想的な速度特性（速度変移）が示されている。この速度特性は、所謂、キャリッジ３８の目標速度の変移を示すプロファイルであって、ある時間においてキャリッジ３８が到達すべき目標速度が示されている。図４の速度特性によれば、キャリッジ３８は、ＣＲモータ９６が正回転方向へ回転されることによって待機位置で静止していた状態から動き出して、区間ｔ１において往方向（図３の左方向）へ加速駆動され、区間ｔ２において所定速度に達すると定速駆動される。そして、待機位置とは反対側の端部に近づくと、区間ｔ３において減速駆動される。続いて、ＣＲモータ９６が逆回転方向へ回転されることによって、キャリッジ３８は、区間ｔ４において復方向（図３の右方向）へ加速駆動され、区間ｔ５において所定速度に達すると定速駆動される。そして、待機位置に近づくと、区間ｔ６において減速駆動される。その後は、必要に応じて、区間ｔ１〜ｔ６の動作が繰り返される。

しかしながら、キャリッジ３８の実際の速度特性は、ＣＲモータ９６（図５参照）のコギングトルクやＣＲモータ９６の出力軸の偏心、或いは駆動プーリ４７の軸の偏心、ガイドレール４３，４４の摺動抵抗のバラツキなどの外乱要素の影響を受けて変動する。例えば、コギングトルクによるトルク変動が周期的に生じることによって、キャリッジ３８の速度特性も周期的に変動する。本第１実施形態では、後述する制御部１００（図５参照）によってＣＲモータ９６が駆動制御されることにより、上記外乱要素の影響が最小限に抑えられ、キャリッジ３８の速度変動を殆ど生じないようにすることができる。なお、制御部１００による駆動制御の詳細については後述する。

［制御部１００］
次に、図５を参照して、プリンタ部２に設けられた制御部１００の主要構成について説明する。

制御部１００は、プリンタ部２の全体動作を制御するものであり、記録ヘッド３９の吐出制御のほか、ＣＲモータ９６及びＬＦモータ９５の駆動制御を行う。図５に示されるように、制御部１００は、主として、各種演算を行うＣＰＵ１０１と、ＲＯＭ１０２と、ＲＡＭ１０３と、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）１０７と、インターフェース（Ｉ/Ｆ）１０８と、ＣＲモータドライバ１１０と、ＬＦモータドライバ１１１と、ヘッド駆動回路１１３とがバス１０５などで接続されて構成されている。

インターフェース１０８は、図示しないホストコンピュータから出力される印刷データなどの信号を受信するためのものである。

ＲＯＭ１０２には、ＣＰＵ１０１がプリンタ部２の各種動作を制御するためのプログラムのほか、ＣＲモータ９６のＰＩＤ制御に必要な積分ゲイン及び微分ゲインが記憶されている。ここで、ＰＩＤ制御とは、目標速度と実速度との偏差（速度差）に比例ゲインを乗じて入力値を変化させる比例動作（Ｐ動作）と、上記偏差の累積値に積分ゲインを乗じて入力値を変化させる積分動作（Ｉ動作）と、上記偏差の変化（つまり偏差の微分）に微分ゲインを乗じて入力値を変化させる微分動作（Ｄ動作）とを組み合わせた制御方法のことをいう。上記した比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインは、一般に、ＰＩＤ定数と呼ばれている。本第１実施形態では、ＰＩＤ制御に用いられるＰＩＤ定数（比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲイン）がＲＯＭ１０２に格納されている。なお、比例ゲインのうち、停止状態のキャリッジ３８を加速制御する際に用いられる第１比例ゲイン（本発明の第１増幅率、第３増幅率の一例）及び第２比例ゲイン（本発明の第２増幅率、第４増幅率の一例）は、後述するＰＩＤ演算部１２４（本発明の第１生成手段、第４生成手段の一例、図６参照）の内部メモリ１４２（本発明の記憶手段の一例、図７参照）に格納されている。

ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１が上述の各種プログラムを実行する際に用いる各種データを一時的に記録する記憶領域、或いは所定の演算処理を行うための作業領域として使用される。

ＥＥＰＲＯＭ１０４には、電源オフ後も保持すべきデータや設定、フラグ等が格納される。本第１実施形態では、キャリッジ３８が往復移動する際に到達すべき目標速度を定めるプロファイル、具体的には、図４に示される速度特性が記憶されている。

ＡＳＩＣ１０７は、光学センサ３５からのパルス信号のカウントや演算を行うゲートアレイとして構成されている。ＡＳＩＣ１０７の詳細な構成については後述する。

ＣＰＵ１０１は、図示しないホストコンピュータからインターフェース１０８を介して受信された印刷データを、ＲＡＭ１０３の所定の記憶領域に格納するとともに、予めＲＯＭ１０２に記憶されている制御プログラムに従って、ＬＦモータ９５を駆動するために必要な各種制御信号を出力する演算制御動作と、画像データを加工して、この画像データに基づいて実際に画像記録を行う印刷データを展開し、これに基づいて記録ヘッド３９を駆動するための制御信号を出力する処理を行う。また、ＡＳＩＣ１０７からの制御信号により、ＣＲモータ９６の動きに同期させてヘッド駆動回路１１３にヘッド駆動信号を送ったり、ＣＲモータ９６の動きに合わせてＬＦモータドライバ１１１を介してＬＦモータ９５を回転させるなどの、各部分の動作を統括する役割も担う。

ヘッド駆動回路１１３は、入力された画像データから得られた印刷データに基づいて、記録用紙上の画像記録箇所が記録ヘッド３９の下方に到達したときに、記録ヘッド３９に備えられたピエゾ素子（不図示）に電圧を印加して、記録用紙へ向けてインクを吐出させるものである。

ＬＦモータ９５は、ＤＣモータである。搬送ローラ８７の回転軸に取り付けられたエンコーダディスク５２と光学センサ１５（図５照）とにより構成されたロータリーエンコーダによってＬＦモータ９５の回転位置が検出され、その検出結果はＡＳＩＣ１０７に入力される。その検出結果に基づいてＡＳＩＣ１０７内で搬送ローラ８７による記録用紙の搬送量が所定量となるようにＬＦモータ９５を精度よく制御するためのＰＷＭ信号を生成し、そのＰＷＭ信号をＬＦモータドライバ１１１に入力する。ＬＦモータドライバ１１１は、入力されたＰＷＭ信号に応じた電流をＬＦモータ９５に出力するものである。この出力された電流がＬＦモータ９５に流れることにより、搬送ローラ８７が所望の通りに駆動される。

ＬＦモータ９５の回転により、搬送ローラ８７および排紙ローラ９０にギヤなどの伝達機構を介して駆動力が伝達されて記録用紙の搬送が行なわれる。搬送された記録用紙は、用紙搬送路２３に配置された図示しないシートセンサによって搬送位置が検出され、この検出信号がＣＰＵ１０１に送られる。この信号を受けて、ＣＰＵ１０１は、記録用紙の状態を判断して、ＡＳＩＣ１０７、ＬＦモータドライバ１１１を介してＬＦモータ９５を駆動若しくは停止させる。

ＡＳＩＣ１０７は、ＣＰＵ１０１の制御の下で、ＣＲモータドライバ１１０に駆動制御信号を出力する。ＣＲモータドライバ１１０は、駆動制御信号に応じた駆動電流をＣＲモータ９６に出力する。駆動電流を受けたＣＲモータ９６は、キャリッジ３８を移動させ、光学センサ３５によってキャリッジ３８の位置が検出されて、その位置情報がＡＳＩＣ１０７にフィードバックされる。

［ＡＳＩＣ１０７］
ここで、図６を参照して、ＡＳＩＣ１０７の構成について詳細に説明する。なお、図６ではＬＦモータ９５に関する制御系統が省略されており、以下の説明でもＬＦモータ９５に関する制御は省略されている。

ＡＳＩＣ１０７は、エッジ検出部１２１と、キャリッジ位置管理部１２２と、エンコーダ周期測定部１２３と、ＰＩＤ演算部１２４と、ＰＷＭ生成部１２５とを有する。これらの各部は、トランジスタやコンデンサなどの素子を集積させて各部が有する後述する固有機能を実現するように回路設計されたハードロジック回路である。なお、ＰＷＭ生成部１２５及びＣＲモータドライバ１１０によって、本発明の第１制御手段、第２制御手段、第３制御手段、第４制御手段が具現化される。

エッジ検出部１２１は、光学センサ３５で発生したエンコーダ信号ＥＮＣ１及びＥＮＣ２の信号のエッジ（立ち上がり）を検出するとともに、その検出タイミングで基準パルスを生成するものである。生成された基準パルスは、キャリッジ位置管理部１２２及びエンコーダ周期測定部１２３に出力される。また、エッジ検出部１２１は、２種類のエンコーダ信号ＥＮＣ１，ＥＮＣ２の位相差からキャリッジ３８の進行方向を求め、その方向をフラグとする方向フラグ信号をキャリッジ位置管理部１２２へ出力する。

キャリッジ位置管理部１２２は、エッジ検出部１２１から入力された方向フラグ信号と基準パルスとに基づいて、パルス信号をインクリメントして、キャリッジ３８の待機位置（図３の右端）からの位置を求める。これにより、キャリッジ３８の走行位置が検出される。なお、ここで検出されたキャリッジ３８の位置はＣＰＵ１０１にフィードバックされる。

エンコーダ周期測定部１２３は、キャリッジ３８の速度を求めるものである。詳細には、エンコーダ周期測定部１２３は、図示しない基準タイマーによって与えられた一定時間内において、エッジ検出部１２１から出力された基準パルスをカウントすることにより、キャリッジ３８の速度を求める。求められた速度情報は、ＰＩＤ演算部１２４に出力される。

ＰＩＤ演算部１２４は、キャリッジ３８の速度制御のためのＰＩＤ制御の演算を行い、ＰＷＭ生成部１２５に出力するための制御信号を生成する。ＰＩＤ演算部１２４には、ＲＯＭ１０２に記憶されている積分ゲインと微分ゲインがＣＰＵ１０１により与えられる。このＰＩＤ演算部１２４では、エンコーダ周期測定部１２３から入力された速度情報と、ＣＰＵ１０１から入力された積分ゲイン及び微分ゲインとに基づいてＰＩＤ制御のための各種演算や、制御信号の生成が行われる。

ＰＷＭ生成部１２５は、ＰＩＤ演算部１２４からの制御信号、及びＣＰＵ１０１に応じたＰＷＭ（Pulse Width Modulation・パルス幅変調)信号を生成する。このＰＷＭ生成部１２５では、ＰＩＤ演算部１２４からの制御信号に基づいて、所定のデューティ比（ＯＮ時間とＯＦＦ時間の比で、一定の周期に対するＯＮ時間の割合で表されたもの）が求められる。そして、このデューティ比を有するＰＷＭ信号が生成される。生成されたＰＷＭ信号は、ＣＲモータドライバ１１０へ出力される。ＰＷＭ信号を受けたＣＲモータドライバ１１０は、ＰＷＭ信号に応じた駆動電流をＣＲモータ９６に与えて該ＣＲモータ９６を回転させる。ＣＲモータ９６の回転駆動力は、ベルト駆動機構４６を介してキャリッジ３８に伝達される。これにより、キャリッジ３８が所定方向へ所定速度で移動する。

ここで、図７を参照して、ＰＩＤ演算部１２４の構成について詳細に説明する。

ＰＩＤ演算部１２４は、ＰＩＤ出力部１４１と、内部メモリ１４２と、ゲイン選択部１４４と、速度比較部１４５（本発明の第１判定手段、第４判定手段の一例）とにより構成されている。なお、ＰＩＤ出力部１４１、ゲイン選択部１４４及び速度比較部１４５は、いずれも、トランジスタやコンデンサなどの素子を集積させて各部が有する後述する固有機能を実現するように回路設計されたハードロジック回路である。

内部メモリ１４２は、ＰＩＤ制御のうち、比例動作（Ｐ動作）に用いる比例ゲインの一部を記憶するものであり、例えば、ＲＡＭなどの半導体メモリで構成されている。この内部メモリ１４２には、キャリッジ３８の加速制御に用いられる第１比例ゲイン及び第２比例ゲインの２つのゲインが格納されている。第２比例ゲインは、第１比例ゲインよりも大きな値のものが採用されている。要するに、キャリッジ３８の加速制御において、数値の異なる２つのゲインが用いられる。本第１実施形態では、加速領域（図４の区間ｔ１）において、加速が開始された初期段階では第１比例ゲインで比例動作が行われ、所定の切替タイミング以降は第２比例ゲインで比例動作が行われる。なお、第１比例ゲイン及び第２比例ゲインそれぞれの数値は、キャリッジ３８の駆動に関与するＣＲモータ９６やベルト駆動機構４６などの各部材固有の特性等を考慮して決定される要素である。

なお、本第１実施形態では、第１比例ゲイン及び第２比例ゲインがＰＩＤ演算部１２４の内部メモリ１４２に記憶されることとしたが、第１比例ゲイン及び第２比例ゲインをＲＯＭ１０２に記憶しておき、ＲＯＭ１０２から必要に応じて第１比例ゲイン又は第２比例ゲインを読み出すようにしてもかまわない。

速度比較部１４５は、キャリッジ３８の目標速度と実速度との偏差（速度差）と予め定められた基準値とを比較して、上記偏差が上記基準値（本発明の所定の閾値に相当）以下であるかどうかを判定する。具体的には、ＣＰＵ１０１から入力された目標速度とエンコーダ周期測定部１２３から入力された実際の速度との偏差を求め、求められた偏差が上記基準値以下であるかどうかを判定する。本第１実施形態では、上記基準値は、例えば、目標速度に対して略零と評価できる程度に小さい値に設定されている。具体的には、上記基準値は、キャリッジ３８の定速制御区間で必要な速度に対して概ね１０％、より好ましくは５％の値に設定されている。これにより、速度比較部１４５において、実質的に、上記偏差が略零であるか否かを判定することが可能となる。なお、判定された結果は、判定結果を電流値に置き換えた信号ｓｉｇ１としてゲイン選択部１４４へ出力される。ここで、信号ｓｉｇ１は、上記偏差が上記基準値以下であるとする判定結果を示す信号である。

また、上記基準値は、上記以外の方法で決められた値に設定されていてもよい。例えば、上記基準値は、キャリッジ３８の目標速度と実速度との偏差（速度差）を目標速度で除した値（偏差の割合）に対して設けられた比であってもよい。つまり、上記基準値は、偏差に対する具体的な数値ではなく、目標速度に対する所定の比（割合）として定められていてもよい。この場合、速度比較部１４５は、上記基準値と上記目標速度に対する上記偏差の比とを比較して、上記偏差が上記基準値以下であるかどうかを判定する。

ゲイン選択部１４４は、キャリッジ３８の加速制御において、速度比較部１４５から入力された信号ｓｉｇ１の有無にしたがって、内部メモリ１４２から第１比例ゲイン或いは第２比例ゲインのいずれか一つを選択する機能を有する。キャリッジ３８の加速制御中において、ゲイン選択部１４４に上記信号ｓｉｇ１が入力されると、内部メモリ１４２から第２比例ゲインを読み出して、該第２比例ゲインをＰＩＤ出力部１４１へ出力する。一方、ゲイン選択部１４４に上記信号ｓｉｇ１が入力されていない場合は、内部メモリ１４２から第１比例ゲインを読み出して、該第１比例ゲインをＰＩＤ出力部１４１へ出力する。なお、キャリッジ３８の加速制御以外の制御を行う際は、ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２から必要な比例ゲインを読み出してＰＩＤ出力部１４１へ出力する。また、比例ゲイン以外のゲイン（積分ゲイン、微分ゲイン）については、キャリッジ３８の制御状態にかかわらず、ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２から読み出してＰＩＤ出力部１４１へ出力する。

ＰＩＤ出力部１４１は、エンコーダ周期測定部１２３から入力されたキャリッジ３８の実際の移動速度（実速度）と、ＣＰＵ１０１から入力された目標速度との偏差を求める。そして、ＣＰＵ１０１又はゲイン選択部１４４から入力されたＰＩＤ定数（比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲイン）を用いてＰＩＤ制御の演算を行い、上記求められた偏差に応じた制御信号を生成して、該制御信号をＰＷＭ生成部１２５へ出力する。

以下、図８のフローチャート及び図９のグラフ図を参照しながら、キャリッジ３８の加速制御中にＰＩＤ演算部１２４で行われる演算処理の手順とともに、キャリッジ３８の加速制御方法の一例について説明する。なお、当該演算処理は、後述するようにキャリッジ３８の移動制御の準備が整った後に実行される。この演算処理は、図８中のステップＳ１から開始される。なお、図９において、破線は目標速度プロファイルであり、実線はキャリッジ３８の速度特性である。また、区間ｔ１０は加速制御領域を示し、区間ｔ２０は定速制御領域を示す。

外部のホストコンピュータなどから印刷データとともに印刷指示がインターフェース１０８を介して複合機１に入力されると、メンテナンス機構５１（図３参照）による記録ヘッド３９のメンテナンス、記録用紙の頭出し搬送、待機位置から記録開始位置へのキャリッジ３８の移動が行われて、キャリッジ３８の移動制御の準備が整う。なお、上記記録開始位置とは、実際に記録用紙上に記録を行う画像記録領域の端部位置ではなく、その端部位置よりも、キャリッジ３８が停止状態から所定速度に到達するまでに要する助走距離だけ後退した位置のことをいう。キャリッジ３８が上記記録開始位置に配置されると、制御部１００のＡＳＩＣ１０７及びＣＲモータドライバ１１０などによってＣＲモータ９６の駆動制御が開始される。これにより、停止状態にあるキャリッジ３８の移動制御が開始される。以下、キャリッジ３８の加速制御中において、ＰＩＤ演算部１２４で行われる演算処理について詳細に説明する。

上記記録開始位置では、キャリッジ３８は停止状態にある。停止状態のキャリッジ３８に対して移動を開始した加速制御の初期段階では、ゲイン選択部１４４は、内部メモリ１４２から第１比例ゲインを読み出して、ＰＩＤ出力部１４１へ出力する（Ｓ１）。

ＰＩＤ出力部１４１では、ゲイン選択部１４４から入力された第１比例ゲイン、ＣＰＵ１０１から入力された積分ゲイン及び微分ゲインを用いて、目標速度と実速度との偏差に応じた第１制御信号（本発明の第１制御値、第４制御値の一例）を生成して、ＰＷＭ生成部１２５へ出力する（Ｓ２）。なお、ＰＷＭ生成部１２５は、入力された第１制御信号に応じたデューティ比を有するＰＷＭ制御信号を生成してＣＲモータドライバ１１０に出力し、ＣＲモータドライバ１１０はＰＷＭ制御信号に応じた駆動電流をＣＲモータ９６に出力する。このとき、ＣＲモータ９６からキャリッジ３８に伝達される駆動力がキャリッジ３８に作用する静止摩擦力より大きくなると、キャリッジ３８が動き出して加速される。

キャリッジ３８の加速制御中は、速度比較部１４５において、ＣＰＵ１０１から入力された目標速度とエンコーダ周期測定部１２３から入力された実速度との偏差が上記基準値以下であるか否かが判定される（Ｓ３）。なお、図９に示されるように、加速制御開始直後は上記偏差は略零であるが、本第１実施形態では、加速制御開始後から上記偏差が上記基準値を超えるまでの時間Δｔが経過するまでは、ステップＳ３の判定処理を行わないようにしている。

ステップＳ３において、上記偏差が上記基準値以下であると判定されると（Ｓ３：Ｙｅｓ）、速度比較部１４５は、信号ｓｉｇ１をゲイン選択部１４４に出力する（Ｓ４）。この信号ｓｉｇ１を受けたゲイン選択部１４４は、内部メモリ１４２から第１比例ゲインよりも大きい第２比例ゲインを読み出して、ＰＩＤ出力部１４１へ出力する（Ｓ５）。ＰＩＤ出力部１４１では、第２比例ゲイン、ＣＰＵ１０１から入力された積分ゲイン及び微分ゲインを用いて、偏差に応じた第２制御信号（本発明の第２制御値、第６制御値の一例）を生成して、ＰＷＭ生成部１２５へ出力する（Ｓ６）。なお、ＰＷＭ生成部１２５は、入力された第２制御信号に応じたデューティ比を有するＰＷＭ制御信号を生成してＣＲモータドライバ１１０に出力し、ＣＲモータドライバ１１０はＰＷＭ制御信号に応じた駆動電流をＣＲモータ９６に出力する。

なお、ステップＳ３において、上記偏差が上記基準値以下ではないと判定されると（Ｓ３：Ｎｏ）、信号ｓｉｇ１はゲイン選択部１４４に出力されない。したがって、上記偏差が上記基準値以下であると判定されるまで、上述のステップＳ２及びＳ３の手順で各処理が繰り返される。

このように、図９に示されるように、上記偏差が上記基準値以下であると判定されるまでの区間ｔ１１（本発明の第１区間、第５区間の一例）は、比較的数値の小さい第１比例ゲインを用いてＣＲモータ９６がＰＩＤ制御されるため、仮にキャリッジ３８に作用する静止摩擦力の影響でキャリッジ３８が動き出さないことによって上記偏差が大きくなったとしても、第１制御信号が過大とならない。そのため、目標速度に対して実速度が大きくオーバーしない。したがって、区間ｔ１１においては、キャリッジ３８の実速度が目標速度に対して振動的に変動せず、ＣＲモータ９６の制御が安定する。

また、上記偏差が上記基準値以下であると判定された後から定速制御が開始されるまでの区間ｔ１２（本発明の第２区間、第６区間の一例）は、第１比例ゲインよりも大きい第２比例ゲインを用いてＣＲモータ９６がＰＩＤ制御されるため、キャリッジ３８は、ＣＲモータ９６の出力軸の偏心やコギングトルクなどの外乱要素の影響を受けず、安定して駆動する。また、上記偏差が上記基準値以下になった時点で第２制御信号による制御が開始されるため、区間ｔ１１から区間ｔ１２への移行時に微小な速度変動が生じるものの、キャリッジ３８の実速度は大きく振動的に変動しない。

ＣＰＵ１０１によって、光学センサ３５からの信号に基づいてキャリッジ３８が実際に記録用紙上に記録を行う画像記録領域の端部位置（所定位置）に到達したと判定されると、その判定結果がＣＰＵ１０１からＰＩＤ出力部１４１に入力される。ＰＩＤ出力部１４１では、上記判定結果の有無に基づいて、キャリッジ３８が端部位置に到達したかどうかを判定する（Ｓ７）。ＰＩＤ出力部１４１は、上記判定結果を受信すると（Ｓ７：Ｙｅｓ）、ゲイン選択部１４４から入力される比例ゲインを用いずに、ＣＰＵ１０１から入力される定速制御に対応したＰＩＤ定数（比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲイン）を用いて、上記偏差に応じた制御信号を生成して、ＰＷＭ生成部１２５へ出力する。これにより、キャリッジ３８の加速制御が終了して、定速制御に切り換えられる。なお、キャリッジ３８の減速制御は、定速制御と同じように、ＣＰＵ１０１から入力される減速制御に対応したＰＩＤ定数を用いて、上記偏差に応じた制御信号を生成して、ＰＷＭ生成部１２５へ出力することにより行われる。

なお、ステップＳ７において、キャリッジ３８が画像記録領域の端部位置に到達していないと判定された場合は（Ｓ７：Ｎｏ）、上述のステップＳ５及びＳ６の手順の処理が繰り返される。

上述の第１実施形態では、ＰＩＤ演算部１２４を構成するＰＩＤ出力部１４１、ゲイン選択部１４４及び速度比較部１４５はハードロジック回路であることとしたが、例えば、各部の固有機能を実現可能なプログラムにしたがってＣＰＵ１０１が演算処理をすることによって、図８に示されるフローチャートの各手順の処理を行ってもよい。

また、上述の第１実施形態では、ＥＥＰＲＯＭ１０４に予め記憶された目標速度のプロファイル（図４参照）を用いることとしたが、キャリッジ３８を移動制御する度に作成された目標速度のプロファイルを用いてもよい。例えば、記録ヘッド３９に対するメンテナンスが終了した後に、予めＲＯＭ１０２に記憶されたテストプログラムにしたがってキャリッジ３８を１往復移動させ、その際に、光学センサ３５によって得られたキャリッジ３８の位置、速度、加速度などのデータに基づいて目標速度のプロファイルを作成することが考えられる。なお、このようにして作成されたプロファイルを、ＲＡＭ１０３若しくはＥＥＰＲＯＭ１０４に一時的に記憶してもよい。

〈第２実施形態〉
以下、図１０及び図１１を参照して本発明の第２実施形態について説明する。本第２実施形態が上述の第１実施形態と相違するところは、第２実施形態に係るＰＩＤ演算部１５４に制御信号補償部１４８（本発明の第２生成手段、第３生成手段の一例）が設けられている点にあり、その他の構成は、第１実施形態と共通する。したがって、以下においては、上述の第１実施形態における構成要素と共通する構成要素については、第１実施形態で用いた符号と同じ符号で示すことにより、その詳細な説明を省略する。ここに、図１０は、第２実施形態に係るＰＩＤ演算部１５４の構成を詳細に示すブロック図である。図１１は、ＰＩＤ演算部１５４を有する制御部１００によって加速制御されたキャリッジ３８の速度特性（速度の変移）を示すグラフ図である。

以下、ＰＩＤ演算部１５４の制御信号補償部１４８及びこれを設けたことによる作用効果について説明する。

上述したように、停止状態のキャリッジ３８には静止摩擦力が作用するため、キャリッジ３８に伝達される駆動力が静止摩擦力よりも大きくなるまでは、キャリッジ３８は動き出さない。とりわけ、第１実施形態のように、区間ｔ１１において数値の比較的小さい第１比例ゲインを用いてＣＲモータ９６を制御すると、図９に示されるように、キャリッジ３８が動き出すまでに時間を要する。本第２実施形態では、キャリッジ３８の加速制御が開始されてから実際にキャリッジ３８が動き出すまでの区間ｔ１３（本発明の第３区間、第４区間の一例、図１１参照）において、ＰＩＤ出力部１４１から入力された第１制御信号に対して予め定められた補助制御信号ＡＵＸ（本発明の補助制御値の一例）を付加することによって第１制御信号から第３制御信号（本発明の第３制御値、第５制御値の一例）を生成している。

本第２実施形態では、補助制御信号ＡＵＸを、停止状態のキャリッジ３８の静止摩擦力に対応する大きさの信号に、詳細には、補助制御信号ＡＵＸのみがＰＷＭ生成部１２５に入力されると仮定したときに、キャリッジ３８に作用する静止摩擦力とキャリッジ３８に伝達される駆動力とが等しくなるような大きさの信号としている。また、キャリッジ３８の静止位置や環境に応じて静止摩擦力が異なる場合は、補助制御信号ＡＵＸの大きさを最も小さい静止摩擦力と等しいとみなされるような大きさの信号とする。すなわち、静止摩擦力の大きさと補助制御信号ＡＵＸによりキャリッジに３８に伝達される駆動力が等しければ、補助制御信号ＡＵＸに基づいてキャリッジ３８に伝達される駆動力とキャリッジ３８に作用する静止摩擦力とが相殺されるし、静止摩擦力の大きさに対して補助制御信号ＡＵＸによりキャリッジ３８に伝達される駆動力が小さい場合においても静止摩擦力の影響を緩和することができる。換言すれば、補助制御信号ＡＵＸを第１制御信号に加えることによって、静止摩擦の影響を軽減してキャリッジ３８を駆動させることができる。つまり、停止状態のキャリッジ３８は、キャリッジ３８に伝達される駆動力がこのキャリッジ３８に作用する静止摩擦力よりも大きくならなければ動き出さないが、補助制御信号ＡＵＸによりキャリッジ３８に作用する静止摩擦力が緩和されているので、第１制御信号に補助制御信号ＡＵＸが加えられていない場合に比べ、キャリッジ３８が動き始めるまでに要する時間を短縮させることができる。また、キャリッジ３８の動き出しを早くできることで目標速度と実速度との偏差が大きくならず、第１制御信号が過大とならない。そのため、目標速度に対して実速度が大きくオーバーシュートしない。すなわち、キャリッジ３８に作用する静止摩擦力の影響を軽減することができるので、キャリッジ３８の動き出しが速くなり上記偏差が大きくなることないので、キャリッジ３８の実速度が目標速度に対して振動的に変動することが防止され、ＣＲモータ９６の制御が安定する。つまり、目標速度に対する実速度の追従性が向上する。

キャリッジ３８が動き出したか否かの判定は、ＣＰＵ１０１によって行われる。具体的には、キャリッジ位置管理部１２２からＣＰＵ１０１にフィードバックされたキャリッジ３８の位置情報に基づいてキャリッジ３８が動き出したかどうかが判定される。なお、キャリッジ３８の位置が変わるとエッジ検出部１２１から基準パルスが発生することを利用して、ＣＰＵ１０１が上記基準パルスを直接監視することで、キャリッジ３８の動き出しを判定してもかまわない。このように、キャリッジ３８の動き出しを判定するＣＰＵ１０１は、本発明の第２判定手段、第３判定手段に相当する。

ＣＰＵ１０１によってキャリッジ３８が動き出したことが判定されると、その判定結果は、電流値に置き換えた信号ｓｉｇ２として制御信号補償部１４８へ出力される。つまり、信号ｓｉｇ２は、キャリッジ３８が動き出したことを示す信号である。制御信号補償部１４８では、キャリッジ３８の加速制御において、信号ｓｉｇ２が入力されるまで、補助制御信号ＡＵＸをＰＩＤ出力部１４１からの第１制御信号に加えて第３制御信号を生成する。そして、生成された第３制御信号がＰＷＭ生成部１２５へ出力される。なお、ＰＷＭ生成部１２５は、入力された第３制御信号に応じたデューティ比を有するＰＷＭ制御信号を生成して、ＣＲモータドライバ１１０から駆動電流をＣＲモータ９６に出力させる。一方、信号ｓｉｇ２が。制御信号補償部１４８に入力されると、補助制御信号ＡＵＸは、第１制御信号に加えられない。つまり、加速制御中においては、区間ｔ１３のみにおいて、第１制御信号が第３制御信号に変換されるのであって、区間ｔ１３を除く区間においては、上述の第１実施形態と同じ加速制御が行われる。

このように、第２実施形態では、キャリッジ３８が実際に動き出すまでの区間ｔ１３は、比較的数値の小さい第１比例ゲインで生成された第１制御信号を増幅して得られた第３制御信号でＣＲモータ９６がＰＩＤ制御されるため、キャリッジ３８が早いタイミングで動き出す。つまり、キャリッジ３８が動き出すまでの時間を短縮することができる。

なお、上述した第１実施形態及び第２実施形態では、本発明の被駆動体としてプリンタ部２のキャリッジ３８を例にして説明したが、例えば、スキャナ部３においてＣＩＳイメージセンサを保持しつつ副走査方向へ移動するキャリッジの加速制御においても本発明は適用可能である。また、インクジェット記録方式の画像記録装置に限らず、感熱式で画像を記録する、所謂、サーマルプリンタにおいて記録用紙を搬送するための搬送ローラや、ＡＤＦと称される自動原稿送り装置において原稿を画像読取位置へ向けて搬送するための搬送ローラなどを加速制御する場合にも、本発明を適用することが可能である。もちろん、これらの被駆動体に限られず、モータの駆動対象である様々な被駆動体を加速制御する場合に、本発明を適用することができる。

図１は、複合機１の外観構成を示す斜視図である。 図２は、プリンタ部２の主要構成を示す部分拡大断面図である。 図３は、プリンタ部２の主要構成を示す平面図であり、主としてプリンタ部２の略中央から装置背面側の構成が示されている。 図４は、キャリッジ３８の速度特性（速度の変移）を示すグラフ図である。 図５は、プリンタ部２の制御部１００の主要構成を示すブロック図である。 図６は、図５におけるＡＳＩＣ１０７の構成を詳細に示すブロック図である。 図７は、図６におけるＰＩＤ演算部１２４の構成を詳細に示すブロック図である。 図８は、キャリッジ３８の加速制御中においてＰＩＤ演算部１２４で行われる演算処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図９は、制御部１００によって加速制御されたキャリッジ３８の速度特性（速度の変移）を示すグラフ図である。 図１０は、第２実施形態に係るＰＩＤ演算部１５４の構成を詳細に示すブロック図である。 図１１は、ＰＩＤ演算部１５４を有する制御部１００によって加速制御されたキャリッジ３８の速度特性（速度の変移）を示すグラフ図である。 図１２は、コギングトルクの影響を受けたときのキャリッジの速度特性（速度の変移）を示すグラフ図である。 図１３は、従来のフィードバック制御系２００の構成を示すブロック図である。 図１４は、従来のフィードバック制御系２００を適用したときのキャリッジの速度特性（速度の変移）を示すグラフ図である。

符号の説明

１・・・複合機
２・・・プリンタ部
３５・・・光学センサ
３８・・・キャリッジ
３９・・・記録ヘッド
４６・・・ベルト駆動機構
５０・・・エンコーダストリップ
９５・・・ＬＦモータ
９６・・・ＣＲモータ
１００・・・制御部
１０１・・・ＣＰＵ
１０２・・・ＲＯＭ
１０３・・・ＲＡＭ
１０４・・・ＥＥＰＲＯＭ
１０７・・・ＡＳＩＣ
１１０・・・ＣＲモータドライバ
１１１・・・ＬＦモータドライバ
１１３・・・ヘッド駆動回路
１２１・・・エッジ検出部
１２２・・・キャリッジ位置管理部
１２３・・・エンコーダ周期測定部
１２４・・・ＰＩＤ演算部
１２５・・・ＰＷＭ生成部
１４１・・・ＰＩＤ出力部
１４２・・・内部メモリ
１４５・・・速度比較部
１４４・・・ゲイン選択部
１４８・・・制御信号補償部

Claims (12)

1. フィードバックされた実速度と予め定められた目標速度との速度差に基づいて被駆動体を駆動させる電動機を制御する駆動制御装置であって、
   上記電動機の制御に用いる制御値を増幅するための第１増幅率及び該第１増幅率よりも大きい第２増幅率が格納された記憶手段と、
   上記被駆動体の加速制御中における上記速度差が所定の閾値以下であるか否かを判定する第１判定手段と、
   上記第１判定手段によって上記速度差が所定の閾値以下であると判定されるまでの第１区間は、上記第１増幅率を用いて上記速度差に応じた第１制御値を生成し、上記第１判定手段によって上記速度差が所定の閾値以下であると判定された後の第２区間は、上記第２増幅率を用いて上記速度差に応じた第２制御値を生成する第１生成手段と、
   を具備する駆動制御装置。
2. 上記被駆動体が停止状態から動き出したか否かを判定する第２判定手段と、
   上記第２判定手段によって上記被駆動体が動き出したと判定されるまでの第３区間において、上記第１制御値に所定の補助制御値を付加して第３制御値を生成する第２生成手段とを更に備える請求項１に記載の駆動制御装置。
3. 上記第１制御値若しくは上記第２制御値のいずれかに応じた駆動電流を上記電動機に出力して該電動機を制御する第１制御手段を更に備える請求項１に記載の駆動制御装置。
4. 上記第１制御値、上記第２制御値若しくは上記第３制御値のいずれかに応じた駆動電流を上記電動機に出力して該電動機を制御する第２制御手段を更に備える請求項２に記載の駆動制御装置。
5. フィードバックされた実速度と予め定められた目標速度との速度差に基づいて被駆動体を駆動させる電動機を制御する駆動制御装置であって、
   上記被駆動体が停止状態から動き出したか否かを判定する第３判定手段と、
   上記第３判定手段によって上記被駆動体が動き出したと判定されるまでの第４区間において、上記電動機の制御に用いる第４制御値に所定の補助制御値を付加して第５制御値を生成する第３生成手段と、
   を具備する駆動制御装置。
6. 上記電動機の制御に用いる制御値を増幅するための第３増幅率及び該第３増幅率よりも大きい第４増幅率が格納された記憶手段と、
   上記被駆動体の加速制御中における上記速度差が所定の閾値以下であるか否かを判定する第４判定手段と、
   上記第４判定手段によって上記速度差が所定の閾値以下であると判定されるまでの第５区間は、上記第３増幅率を用いて上記速度差に応じた上記第４制御値を生成し、上記第４判定手段によって上記速度差が所定の閾値以下であると判定された後の第６区間は、上記第４増幅率を用いて上記速度差に応じた第６制御値を生成する第４生成手段とを更に備える請求項５に記載の駆動制御装置。
7. 上記第４制御値若しくは上記第５制御値のいずれかに応じた駆動電流を上記電動機に出力して該電動機を制御する第３制御手段を更に備える請求項５に記載の駆動制御装置。
8. 上記第４制御値、上記第５制御値若しくは上記第６制御値のいずれかに応じた駆動電流を上記電動機に出力して該電動機を制御する第４制御手段を更に備える請求項６に記載の駆動制御装置。
9. 上記被駆動体は、インクジェット記録方式の画像記録装置において記録ヘッドを搭載して被記録媒体の搬送方向と交差する方向へ往復移動可能なキャリッジ、若しくは、画像読取装置において複数の画像読取素子を搭載して該画像読取素子の配列方向と交差する方向へ往復移動可能なキャリッジである請求項１から８のいずれかに記載の駆動制御装置。
10. 上記被駆動体は、感熱式の画像記録装置において被記録媒体を搬送するための搬送ローラ、若しくは、自動原稿搬送装置において原稿を搬送するための搬送ローラである請求項１から８のいずれかに記載の駆動制御装置。
11. フィードバックされた実速度と予め定められた目標速度との速度差に基づいて被駆動体を駆動させる電動機を制御する駆動制御方法であって、
    上記被駆動体の加速制御中における上記速度差が所定の閾値以下であるか否かを判定する第１ステップと、
    上記第１ステップによって上記速度差が所定の閾値以下であると判定されるまでの間は、記憶手段に格納された第１増幅率を読み出して、この第１増幅率を用いて上記速度差に応じた第１制御値を生成する第２ステップと、
    上記第１ステップによって上記速度差が所定の閾値以下であると判定された後は、上記第１増幅率よりも大きい第２増幅率を上記記憶手段から読み出して、この第２増幅率を用いて上記速度差に応じた第２制御値を生成する第３ステップと、
    を具備する駆動制御方法。
12. フィードバックされた実速度と予め定められた目標速度との速度差に基づいて被駆動体を駆動させる電動機を制御する駆動制御方法であって、
    上記被駆動体が停止状態から動き出したか否かを判定する第４ステップと、
    上記第４ステップによって上記被駆動体が動き出したと判定されるまでの第４区間において、上記電動機の制御に用いる第４制御値に所定の補助制御値を付加して第５制御値を生成する第２ステップと、
    を具備する駆動制御方法。

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