JP4355545B2

JP4355545B2 - モータ駆動制御及び画像形成装置

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Publication number: JP4355545B2
Application number: JP2003320708A
Authority: JP
Inventors: 浩一根岸
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2023-09-12
Also published as: JP2005094820A

Description

本発明はモータ駆動制御及び画像形成装置に関し、特にＤＣサーボモータを駆動制御するモータ駆動制御装置及びこの装置を備える画像形成装置に関する。

プリンタ、ファクシミリ、複写装置、プロッタ等の各種画像形成装置として、液体である記録液（インク）を微細なノズルから吐出させる液滴吐出ヘッドを搭載して画像を形成（記録）する液滴吐出記録方式のものが知られている。また、液滴吐出ヘッドから吐出する液体をインク以外のものに代えることで、例えば液体フォトレジストを吐出させて画像を形成したり、ＤＮＡ試料を吐出して画像を形成したりすることもでき、さらに、電子部品や電子部品の配線形成、有機ＥＬパネル等のディスプレイ製造、マイクロレンズ加工などにも適用できる画像形成装置が開発されている。

このような画像形成装置としては、液滴吐出ヘッドで構成した記録へッドをキャリッジに搭載して、このキャリッジを被記録媒体（記録媒体、用紙などとも称される。）の搬送方向に対して直交する方向にシリアルスキャンさせるとともに、被記録媒体を記録幅に応じて間歇的に搬送し、搬送と記録を交互に繰り返すことによって被記録媒体に画像を形成（記録）するシャトル型（シリアル型）のものや、記録ヘッドとして記録媒体の幅方向相当分の長さを有するライン型ヘッドを用いて被記録媒体だけを搬送して画像を形成するライン型のものなどがある。

そして、このような画像形成装置のキャリッジを主走査するための主走査モータとして、あるいは、被記録媒体を搬送する搬送手段を駆動する副走査モータとして、ＤＣサーボモータを用いるものが知られている。
特開２０００−３７９１９号公報

このＤＣサーボモータの制御方法としては、例えば、ＰＷＭ制御で駆動されるＤＣサーボモータの速度を検出して、所定のサンプリング周期で目標速度との偏差を算出して、この偏差に基づいてＰＷＭデューティ比を決定して、決定されたＰＷＭデューティ比に応じてＤＣサーボモータを駆動する方法が知られている。
特開平５−２２９７８号公報

上述した一般的なモータ駆動制御装置においては、サンプリング周期毎にＤＣサーボモータに対する制御量が設定される、つまり、駆動対象を駆動するＤＣサーボモータに対する制御量を一定時間間隔（サンプリング周期）毎の制御タイミングで設定することになる。

そのため、このモータ駆動制御装置にあっては、加速や、一定速での移動時、減速、停止直前の非常に遅い速度での移動時など、いずれの駆動状態においても、常に一定のサンプリング周期が制御タイミングとなるため、必要以上に間隔が短くなって、一定のサンプリング周期では偏差が得られず、制御系にとっては無駄な負荷となることがある。

逆に、一定のサンプリング周期の間に駆動対象が目標位置を過ぎてしまって、目標位置に到達させるために再起動させ、あるいは、逆転して戻すなどの制御が必要になるなど、高精度の制御を維持するのに不十分な間隔（制御タイミング）で制御することになるという課題がある。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、より高速、高精度の制御を行うことができるモータ駆動制御装置及びこの装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、
駆動対象を駆動するためのＤＣサーボモータに対する制御量を一定時間間隔毎の制御タイミングで設定して前記ＤＣサーボモータを駆動するモータ駆動制御装置において、
前記駆動対象が目標位置より予め定めた手前の位置になったとき以後の前記制御タイミングを変更する手段を備え、
前記駆動対象が目標位置より予め定めた手前の位置になったとき以後は前記一定時間間隔毎の制御タイミングに代えて、前記駆動対象の移動量に基づく制御タイミングに変更する
構成とした。

本発明に係る画像形成装置は、
駆動対象を駆動するためのＤＣサーボモータに対する制御量を一定時間間隔毎の制御タイミングで設定して前記ＤＣサーボモータを駆動するモータ駆動制御装置において、
前記駆動対象が目標位置より予め定めた手前の位置になったとき以後の前記制御タイミングを変更する手段を備え、
前記駆動対象が目標位置より予め定めた手前の位置になったとき以後は前記一定時間間隔を短く又は長く変更するとともに、前記駆動対象の移動量に基づく制御タイミングを設定して、この駆動対象の移動量に基づく制御タイミングを優先する
構成とした。

本発明に係る画像形成装置によれば、駆動対象が目標位置より予め定めた手前の位置になったとき以後の前記制御タイミングを変更する手段を備え、駆動対象が目標位置より予め定めた手前の位置になったとき以後は一定時間間隔毎の制御タイミングに代えて、駆動対象の移動量に基づく制御タイミングに変更する、あるいは、駆動対象が目標位置より予め定めた手前の位置になったとき以後は一定時間間隔を短く又は長く変更するとともに、駆動対象の移動量に基づく制御タイミングを設定して、この駆動対象の移動量に基づく制御タイミングを優先する構成としたので、目標位置に対して高速で高精度に位置決め制御を行うことができる。

本発明に係る画像形成装置は、液滴を吐出する記録ヘッドによる画像形成領域に被記録媒体を搬送する搬送手段を駆動する駆動源としてのＤＣサーボモータを駆動制御するための本発明に係るモータ駆動制御装置を備えているものである。

本発明に係るモータ駆動制御装置によれば、駆動対象が目標位置より予め定めた手前の位置になったとき以後の制御タイミングを変更することができるので、制御系に対する不要な負荷を増大することが防止され、あるいは、目標位置に対して高速で高精度に位置決め制御を行うことができる。

本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係るモータ駆動制御装置を備えているので、キャリッジや被記録媒体を高速で高精度に目標位置に移動して位置決めすることができ、高速で画像形成を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。図１を参照して本発明に係るモータ駆動制御装置の実施形態について説明する。なお、図１は同装置を機能的に示すブロック説明図である。
このモータ駆動制御装置１は、ＤＣサーボモータ２を回転駆動することによって駆動対象（制御対象）３を所定の目標位置に移動させる制御をするものであり、ＤＣサーボモータ２の駆動による駆動対象３の駆動状態（速度、角速度、位置など）に相関する情報として、ＤＣサーボモータ２の回転量に応じて或いは駆動対象３の移動に応じてエンコーダ４から出力される検出パルスが入力される。

そして、このモータ駆動制御装置１は、目標値を設定する目標値設定部１１と、エンコーダ４からの検出パルスをカウントするカウント検出部１３と、カウント検出部１３のカウント値を帰還情報に変換するカウンタ変換部１４と、カウンタ変換部１４の出力である帰還情報を後述するタイミング生成部１９で生成されたサンプリングタイミングでサンプリングするサンプリング部１５と、サンプリング部１５のサンプリング結果と目標値設定部１１からの目標値とを比較して偏差を求める比較部１６と、比較部１６の出力（偏差）に基づいてＤＣサーボモータ２に対する制御量を演算する制御量演算処理部１７と、制御量演算処理部１７で得られた制御量に応じてＤＣサーボモータ２を駆動するモータドライバ１８と、サンプリングタイミングを生成するタイミング生成部１９とを備えている。

目標値設定部１１で設定する目標値は、位置（移動量、回転量）、速度（角速度を含む意味）、加速度（角加速度を含む意味）などがある。この目標値設定部１１には、例えば図２に示すような、目標位置或いは目標移動量に対する速度プロファイルの情報が格納されている。カウンタ変換部１４は、カウンタ検出部１３のカウント値をデジタル的に変換した、位置情報、速度情報、加速度情報などの帰還情報に変換する。なお、帰還情報としては、カウンタ周波数−電圧変換（Ｆ−Ｖ変換）された電圧値などを用いることもできる。

制御量演算処理部１７は、例えば、図３に示すように、比較部１６からの偏差量に対して、比例器２１Ａ、積分器２１Ｂ、微分器２１Ｃの組み合わせで構成されるＰＩＤ制御部２１と、これらの比例器２１Ａ、積分器２１Ｂ、微分器２１Ｃの出力を加算する加算器２２からなり、偏差に対する比例、積分、微分結果を加算して、ＤＣサーボモータ２に対する制御量（モータに対する出力値）を演算する。この制御量は、ＤＣサーボモータ２をＰＷＭ制御で駆動する場合にはＰＷＭデューティ比として算出される。

タイミング生成部１９は、サンプリング部１５のサンプリングタイミング（このタイミングが制御タイミングとなる。）を生成してサンプリング部１５にサンプリングを指示する。このタイミング生成部１９は、カウンタ変換部１４からの位置情報に基づいて駆動対象３が目標位置の手前の予め定めた位置になるまでの間は、予め定めた一定時間間隔（サンプリング周期）でサンプリングタイミングを生成して、つまり一定時間間隔毎の制御タイミングでサンプリング部１５にサンプリングを指示し、駆動対象３が目標位置の手前の予め定めた位置になった以降はサンプリングタイミングを変更することによって制御タイミングを変更する処理を行って、変更した後のサンプリングタイミングでサンプリング部１５にサンプリングを指示する。なお、本明細書でサンプリングとは、制御量を設定するために帰還情報を読み出すことを意味する。

このように構成したこのモータ駆動制御装置の作用について図４以降をも参照して説明する。
まず、図４を参照して、モータ駆動制御の全体的な処理について説明すると、サンプリング部１５は、タイミング生成部１９からサンプリング指示が与えられたときに、カウンタ変換部１４からの帰還情報をサンプリングして比較部１６に渡し、比較部１６は目標値設定部１１からの目標値を取り込んで、目標値と帰還情報とを比較して偏差を算出して制御量演算処理部１７に渡すことにより、制御量演算処理部１７が偏差に応じた制御量を演算し、これによってモータドライバ１８が制御量に応じてＤＣサーボモータ２を駆動する。これをサンプリングタイミング毎に繰り返すことにより、ＤＣサーボモータ２を連続的或いは間歇的に駆動して駆動対象３の移動（回転）を行わせる。したがって、ＤＣサーボモータ２に対する制御量を設定する制御タイミングはサンプリングタイミングとなる。

そこで、制御タイミングの設定処理の第１実施形態について図５を参照して説明する。なお、上述したように、制御タイミングはサンプリングタイミングを設定することで行うことができるので、以下では、サンプリングタイミングを変更する例で説明している。
図５に示すように、タイミング生成部１９は、カウンタ変換部１４から与えられる位置情報を更新しながら駆動対象３が目標位置の手前の予め定めた位置（この位置を「目標位置直前」という。）になったか否かを判別する。

なお、目標位置直前か否かは、例えばＤＣサーボモータ２の駆動開始時点を基点（０）として、そこからＤＣサーボモータ２を駆動したときにＤＣサーボモータ２の回転に応じて出力されるエンコーダ４の検出パルスをカウントするカウンタ検出部１３のカウント値（移動量）を累計的に計数し、この累計値が予め定めた設定値になったか否かを判断することによって行うことができる。ここでの処理では、カウンタ検出部１３のカウント値を変換したカウンタ変換部１４からの位置情報に基づいて目標位置直前になったか否かを判別するようにしている。

また、目標位置直前になるとは、例えば図２に示すように、モータ駆動の速度プロファイルが、基点０から駆動を開始し、加速、等速、減速を経て、目標位置で停止するとき、減速を経て、停止直前の位置になることの意味である。ただし、等速期間内の位置、あるいは等速から減速に切り替わるタイミングに対応する位置などを目標位置直前とすることもできる。

そして、タイミング生成部１９は、目標位置直前になるまでは、予め定めたサンプリング周期Ｔｏ毎のサンプリングタイミングを生成してサンプリング部１５にサンプリングを行わせる。これによって、駆動対象３をある目標位置に移動させるとき、目標位置直前になるまでの間は、サンプリング部１５はサンプリング周期Ｔｏに対応するサンプリングタイミングでカウンタ変換部１４の変換出力をサンプリングして比較部１６に与え、比較部１６の比較結果に基づいて次のＤＣサーボモータ２の制御量が演算決定されて駆動が行われる。つまり、ＤＣサーボモータ２に対する制御量を生成する制御タイミングは予め定めた一定時間間隔（サンプリング周期Ｔｏ）毎のタイミングとなる。

これに対して、タイミング生成部１９は、目標位置直前になった以後は、予め定めたサンプリング周期Ｔｏよりも短いサンプリング周期Ｔｓ（Ｔｓ＜Ｔｏ）に変更して、変更後のサンプリング周期Ｔｓに対応するサンプリングタイミングでサンプリング部１５にサンプリングを行わせる。このとき、サンプリング部１５はタイミング生成部１９からのサンプリング指示によってカウンタ変換部１４の変換出力をサンプリングして比較部１６に与え、比較部１６の比較結果に基づいて次のＤＣサーボモータ２の制御量が演算決定されてことは上記と同様である。したがって、予め定めた一定時間間隔（サンプリング周期Ｔｏ）毎の制御タイミングよりも短い時間間隔（サンプリング周期Ｔｓ）で制御量の設定が行われるようになり、ＤＣサーボモータ２を駆動するための制御タイミングは早くなる。

すなわち、駆動対象３が目標位置になった時にＤＣサーボモータ２を停止させるが、停止直前では、十分に速度が減速しているために一般的には駆動対象３が外乱の影響を受けやすくなり、速度が落ち過ぎると目標位置に達するまでに停止したり、あるいは、逆に予め定めた次の制御タイミングでは、目標位置を過ぎてしまったりすることなどが起こり得る。この結果、目標位置に正確に到達させるために、再起動したり、逆転を行わせて戻したりする必要が発生し、目標位置への移動に余計な時間を要してしまうことになる。

これに対して、この第１実施形態では、目標位置直前になった以後は予め定めた一定時間間隔よりも短い時間間隔でサンプリングを行って制御タイミングを早くするので、偏差の発生に対してより迅速に次の制御量を設定することができ、偏差に対する駆動追従が遅れないようになり、より正確に早く狙いの目標位置に位置決めすることができる。

次に、制御タイミングの設定処理の第２実施形態について図６を参照して説明する。
ここでは、目標位置直前になった以後、タイミング生成部１９は、サンプリング周期を予め定めたサンプリング周期Ｔｏよりも長いサンプリング周期Ｔｌ（Ｔｌ＞Ｔｏ）に変更して、この長く変更したサンプリング周期Ｔｌに対応したサンプリングタイミングでサンプリング部１５にサンプリングを指示してサンプリングを行わせる。したがって、予め定めた一定時間間隔（サンプリング周期Ｔｏ）毎の制御タイミングよりも長い時間間隔（サンプリング周期Ｔｌ）で制御量の設定が行われるようになり、ＤＣサーボモータ２を駆動するための制御タイミングは遅くなる。

つまり、駆動対象が非常に安定した系である場合、前述したように停止直前では十分に速度が落ちているために、当初の一定時間間隔（周期Ｔｏ）に基づくサンプリングでは、カウンタ検出部１３のカウント値の変化が得られないなど、制御タイミングとしては不必要に早すぎることがあり、不要なサンプリングを繰り返すのでは構成される制御系にとっては無駄な負荷となる。

これに対して、この第２実施形態では、目標位置直前になった以後は予め定めた一定時間間隔よりも長い時間間隔でサンプリングを行って制御タイミングを遅くするので、不要なサンプリングを行わなくなり、システムに対する負荷を軽減することができる。

次に、制御タイミングの設定処理の第３実施形態について図７を参照して説明する。
ここでは、目標位置直前になった以後、タイミング生成部１９は、サンプリング周期（一定時間間隔）Ｔｏによるサンプリングタイミングに代えて、実際の移動量が予め定めた移動量になった時をサンプリングタイミングとしてサンプリング部１５にサンプリングを指示する。

つまり、タイミング生成部１９は、カウンタ変換部１４からの位置情報を取り込んで所定量移動が検出された時にサンプリング部１５に対してサンプリングを指示する。これにより、制御タイミングは駆動対象３の移動量に基づくタイミングとなって、駆動量（移動量）単位のタイミングで次の制御の制御量が設定される。

これによって、前記第１実施形態と同様に、偏差に対してより早く次の制御量を設定することができて、追従が遅れないようになり、より正確に早く狙いの目標位置に位置決めすることができる。

次に、制御タイミングの設定処理の第４実施形態について図８を参照して説明する。
ここでは、前記第１実施形態と第３実施形態とを組み合わせて、目標位置直前になった以後、タイミング生成部１９はサンプリング部１５に対して予め定めたサンプリング周期Ｔｏよりも短いサンプリング周期Ｔｓ（長いサンプリング周期Ｔｌとすることもできる。）に変更して、サンプリング周期Ｔｓ毎のサンプリングタイミングでサンプリング部１５に対してサンプリングを行わせる。

それとともに、実際の移動量が予め定めた移動量になった時もサンプリングタイミングとして、サンプリング部１５に対してサンプリングを行わせる。この場合、サンプリング周期によるサンプリングタイミングよりも実際の移動量に基づくサンプリングタイミングが先に発生するときには、サンプリング周期によるサンプリングタイミングよりも実際の移動量に基づくサンプリングタイミングを優先させている。

これにより、例えば、サンプリング周期を短く変更した場合、予め定めた一定時間間隔毎の制御タイミングよりも短い時間間隔で制御量の設定が行われるようになり、制御タイミングが早くなるとともに、変更後の制御タイミングになる前に移動量が予め定めた移動量になったときには、その時が制御タイミングとなって次の制御の制御量が設定される。

すなわち、駆動対象の移動量の変動が少ないときには短く設定された一定の時間間隔の制御タイミングで制御量が設定されるが、急激な変動などにより、突発的に予想以上の移動量が発生した場合などは、時間間隔の制御タイミングでは間に合わないことがあるので、一定の移動量に基づく制御タイミングで制御を行うことで、より制御性を高め、短時間で目標位置への移動が可能となる。

例えば、一定時間間隔後の移動量が想定した移動量より多くなった場合、サンプリングの時間間隔が短くても目標位置に対して行き過ぎてしまうことが生じるが、目標位置直前でかつ目標位置までの移動量と同じ又はそれ以下の移動量を移動量単位でサンプリングタイミングを発生する移動量として設定しておき、この移動量に基づく制御タイミング（サンプリングタイミング）を優先させることによって、目標位置に対して行き過ぎてしまう前にサンプリングを行って次の制御量が設定できるので、より正確に早く狙い位置への位置決めが可能になる。

次に、本発明に係る画像形成装置の一例について図９ないし図１１を参照して説明する。図９は同装置の全体構成を説明する側面説明図、図１０は同装置の要部平面説明図、図１１は同装置の要部斜視説明図である。

この画像形成装置は、図示しない左右の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド１０１とガイドレール１０２とでキャリッジ１０３を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータ１０４でタイミングベルト１０５を介して図９で矢示方向（主走査方向）に移動走査する。

このキャリッジ１０３には、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出する４個の液滴吐出ヘッドからなる記録ヘッド１０７を複数のインク吐出口を主走査方向と交叉する方向に配列し、インク滴吐出方向を下方に向けて装着している。

記録ヘッド１０７を構成する液滴吐出ヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどをインク（液体）を吐出するためのエネルギー発生手段として備えたものなどを使用できる。

また、キャリッジ１０３には、記録ヘッド１０７に各色のインクを供給するための各色のサブタンク１０８を搭載している。このサブタンク１０８には図示しないインク供給チューブを介してメインタンク（インクカートリッジ）からインクが補充供給される。

一方、給紙カセット１１０などの用紙積載部（圧板）１１１上に積載した用紙１１２を給紙するための給紙部として、用紙積載部１１１から用紙１１２を１枚ずつ分離給送する半月コロ（給紙ローラ）１１３及び給紙ローラ１１３に対向し、摩擦係数の大きな材質からなる分離パッド１１４を備え、この分離パッド１１４は給紙ローラ１１３側に付勢されている。

そして、この給紙部から給紙された用紙１１２を記録ヘッド１０７の下方側で搬送するための搬送部として、用紙１１２を静電吸着して搬送するための搬送ベルト１２１と、給紙部からガイド１１５を介して送られる用紙１１２を搬送ベルト１２１との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ１２２と、略鉛直上方に送られる用紙１１２を略９０°方向転換させて搬送ベルト１２１上に倣わせるための搬送ガイド１２３と、押さえ部材１２４で搬送ベルト１２１側に付勢された先端加圧コロ１２５とを備えている。また、搬送ベルト１２１表面を帯電させるための帯電手段である帯電ローラ１２６を備えている。

ここで、搬送ベルト１２１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１２７とテンションローラ１２８との間に掛け渡されて、副走査モータ１３１からタイミングベルト１３２及びタイミングローラ１３３を介して搬送ローラ１２７が回転されることで、図９のベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成している。なお、搬送ベルト１２１の裏面側には記録ヘッド１０７による画像形成領域に対応してガイド部材１２９を配置している。

また、図１０に示すように、搬送ローラ１２７の軸には、スリット円板１３４を取り付け、このスリット円板１３４のスリットを検知するセンサ１３５を設けて、これらのスリット円板１３４及びセンサ１３５によってエンコーダ１３６を構成している。

帯電ローラ１２６は、搬送ベルト１２１の表層に接触し、搬送ベルト１２１の回動に従動して回転するように配置され、加圧力として軸の両端に各２．５Ｎをかけている。

また、キャリッジ１０３の前方側には、図９及び図１１に示すように、スリットを形成したエンコーダスケール１４２を設け、キャリッジ１０３の前面側にはエンコーダスケール１４２のスリットを検出する透過型フォトセンサからなるエンコーダセンサ１４３を設け、これらによって、キャリッジ１０３の主走査方向位置（ホーム位置に対する位置）を検知するためのエンコーダ１４４を構成している。

さらに、記録ヘッド１０７で記録された用紙１１２を排紙するための排紙部として、搬送ベルト１２１から用紙１１２を分離するための分離部と、排紙ローラ１５２及び排紙コロ１５３と、排紙される用紙１１２をストックする排紙トレイ１５４とを備えている。

また、背部には両面給紙ユニット１６１が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット１６１は搬送ベルト１２１の逆方向回転で戻される用紙１１２を取り込んで反転させて再度カウンタローラ２２と搬送ベルト１２１との間に給紙する。

このように構成した画像形成装置においては、給紙部から用紙１１２が１枚ずつ分離給紙され、略鉛直上方に給紙された用紙１１２はガイド１１５で案内され、搬送ベルト１２１とカウンタローラ１２２との間に挟まれて搬送され、更に先端を搬送ガイド１２３で案内されて先端加圧コロ１２５で搬送ベルト１２１に押し付けられ、略９０°搬送方向を転換される。

このとき、図示しない制御回路によって高圧電源から帯電ローラ１２６に対してプラス出力とマイナス出力とが交互に繰り返すように、つまり交番する電圧が印加され、搬送ベルト１２１が交番する帯電電圧パターン、すなわち、周回方向である副走査方向に、プラスとマイナスが所定の幅で帯状に交互に帯電されたものとなる。このプラス、マイナス交互に帯電した搬送ベルト１２１上に用紙１１２が給送されると、用紙１１２が搬送ベルト１２１に静電力で吸着され、搬送ベルト１２１の周回移動によって用紙１１２が副走査方向に搬送される。

そこで、キャリッジ１０３を移動させながら画像信号に応じて記録ヘッド１０７を駆動することにより、停止している用紙１１２にインク滴を吐出して１行分を記録し、用紙１１２を所定量搬送後、次の行の記録を行う。記録終了信号又は用紙１１２の後端が記録領域に到達した信号を受けることにより、記録動作を終了して、用紙１１２を排紙トレイ１５４に排紙する。

また、両面印刷の場合には、表面（最初に印刷する面）の記録が終了したときに、搬送ベルト１２１を逆回転させることで、記録済みの用紙１１２を両面給紙ユニット１６１内に送り込み、用紙１１２を反転させて（裏面が印刷面となる状態にして）再度カウンタローラ１２２と搬送ベルト１２１との間に給紙し、タイミング制御を行って、前述したと同様に搬送ベル１２１上に搬送して裏面に記録を行った後、排紙トレイ５４に排紙する。

次に、この画像形成装置の制御部の概要について図１２のブロック図を参照して説明する。
この制御部２００は、この装置全体の制御を司るＣＰＵ２０１と、ＣＰＵ２０１が実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ２０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ２０３と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための不揮発性メモリ（ＮＶＲＡＭ）２０４と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ２０５とを備えている。

また、この制御部２００は、ホスト側とのデータ、信号の送受を行うためのＩ／Ｆ２０６と、記録ヘッド１０７を駆動制御するためのヘッド駆動制御部２０７及びヘッドドライバ２０８と、主走査モータ１０４を駆動するための主走査モータ駆動部２１０と、副走査モータ１３１を駆動するための副走査モータ駆動部２１１と、エンコーダ１３６、１４４からの検出パルス及び各種センサからの検知信号を入力するためのＩ／Ｏ２１２などを備えている。また、この制御部２００には、この装置に必要な情報の入力及び表示を行うための操作パネル２１３が接続されている。

制御部２００は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置などのホスト側からの印刷データ等をケーブル或いはネットを介してＩ／Ｆ２０６で受信する。

そして、ＣＰＵ２０１は、Ｉ／Ｆ２０６に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ２０５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行ってヘッド駆動制御部２００７に画像データを転送する。なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成は、例えばＲＯＭ２０２にフォントデータを格納して行っても良いし、ホスト側のプリンタドライバで画像データをビットマップデータに展開してこの装置に転送するようにしても良い。

ヘッド駆動制御部２０７は、記録ヘッド１０７の１行分に相当する画像データ（ドットパターンデータ）を受け取ると、この１行分のドットパターンデータを、クロック信号に同期して、ヘッドドライバ２０８にシリアルデータで送出し、また所定のタイミングでラッチ信号をヘッドドライバ２０８に送出する。

このヘッド駆動制御部２０７は、駆動波形（駆動信号）のパターンデータを格納したＲＯＭ（ＲＯＭ２０２で構成することもできる。）と、このＲＯＭから読出される駆動波形のデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器を含む波形生成回路及びアンプ等で構成される駆動波形発生回路を含む。

また、ヘッドドライバ２０８は、ヘッド駆動制御部２０７からのクロック信号及び画像データであるシリアルデータを入力するシフトレジスタと、シフトレジスタのレジスト値をヘッド駆動制御部２０７からのラッチ信号でラッチするラッチ回路と、ラッチ回路の出力値をレベル変化するレベル変換回路（レベルシフタ）と、このレベルシフタでオン／オフが制御されるアナログスイッチアレイ（スイッチ手段）等を含み、アナログスイッチアレイのオン／オフを制御することで駆動波形に含まれる所要の駆動波形を選択的に記録ヘッド１０７のアクチュエータ手段に印加してヘッドを駆動する。

また、制御部２００は、ＤＣサーボモータを用いた主走査モータ１０４及び副走査モータ１３１を駆動制御する本発明に係るモータ駆動制御装置を兼ねている。

つまり、前記モータ駆動制御装置の実施形態で説明したように、制御部２００は、エンコーダ１４４からの検出パルスをカウントして必要な帰還情報に変換し、一定時間間隔（所定のサンプリング周期）で帰還情報のサンプリングを行って、目標値との偏差に基づいて主走査モータ駆動部２１０が制御量を算出して主走査モータ１０４を駆動する。

同様に、制御部２００は、エンコーダ１３１からの検出パルスをカウントして必要な情報に変換し、一定時間間隔（所定のサンプリング周期）でサンプリングを行って、目標値との偏差に基づいて副走査モータ駆動部２１１が制御量を算出して副走査モータ１３１を駆動する。

そして、キャリッジ１０３が目標位置直前になったとき、あるいは、用紙１１２（搬送ベルト１２１）が目標位置直前になったときに、前述したようにサンプリングタイミングを変更（サンプリング周期の変更や移動量に基づくタイミングの生成）を行うことによって、より早く正確に目標位置に位置決めして停止する制御を行う。

これにより、キャリッジ１０３の目標位置への位置決め、用紙１１２の目標位置への送りを高速で行うことができ、画像形成速度の高速化を図ることができる。

なお、ここでは画像形成装置がシリアル型である場合を説明したが、ライン型記録ヘッドを備えるライン型の場合には用紙送り用の副走査モータの駆動制御装置に本発明を適用することができる。また、プリンタ構成の画像形成装置について説明しているが、ファクシミリやプリンタ／ファクシミリ／コピアを複合させた複合機などの画像形成装置にも適用することができ、更に液体としてインクに限らず、その他の液体を用いる画像形成装置にも同様に適用することができる。

本発明に係るモータ駆動制御装置を機能的に示すブロック図である。同装置における速度プロファイルの一例を示す説明図である。同装置における制御量演算処理部の一例を示すブロック説明図である。同装置におけるモータ駆動制御の概要を説明するフロー図である。同モータ駆動制御装置による制御タイミング設定処理の第１実施形態の説明に供するフロー図である。同モータ駆動制御装置による制御タイミング設定処理の第２実施形態の説明に供するフロー図である。同モータ駆動制御装置による制御タイミング設定処理の第３実施形態の説明に供するフロー図である。同モータ駆動制御装置による制御タイミング設定処理の第４実施形態の説明に供するフロー図である。本発明に係る画像形成装置の一実施形態の全体構成を示す側面説明図である。同画像形成装置の要部平面説明図である。同画像形成装置の要部斜視説明図である。同画像形成装置の制御部の概要を示すブロック説明図である。

符号の説明

１…モータ駆動制御装置
２…ＤＣサーボモータ
３…駆動対象
４…エンコーダ
１１…目標値設定部
１３…カウンタ検出部
１４…カウンタ変換部
１５…サンプリング部
１６…比較部
１７…制御量演算処理部
１８…モータドライバ
１９…タイミング生成部
１０３…キャリッジ
１０４…主走査モータ
１０７…記録ヘッド
１１２…用紙
１２１…搬送ベルト
１３１…副走査モータ
１３６…エンコーダ
１４４…エンコーダ
２００…制御部

Claims

駆動対象を駆動するためのＤＣサーボモータに対する制御量を一定時間間隔毎の制御タイミングで設定して前記ＤＣサーボモータを駆動するモータ駆動制御装置において、
前記駆動対象が目標位置より予め定めた手前の位置になったとき以後の前記制御タイミングを変更する手段を備え、
前記駆動対象が目標位置より予め定めた手前の位置になったとき以後は前記一定時間間隔毎の制御タイミングに代えて、前記駆動対象の移動量に基づく制御タイミングに変更する
ことを特徴とするモータ駆動制御装置。
駆動対象を駆動するためのＤＣサーボモータに対する制御量を一定時間間隔毎の制御タイミングで設定して前記ＤＣサーボモータを駆動するモータ駆動制御装置において、
前記駆動対象が目標位置より予め定めた手前の位置になったとき以後の前記制御タイミングを変更する手段を備え、
前記駆動対象が目標位置より予め定めた手前の位置になったとき以後は前記一定時間間隔を短く又は長く変更するとともに、前記駆動対象の移動量に基づく制御タイミングを設定して、この駆動対象の移動量に基づく制御タイミングを優先する
ことを特徴とするモータ駆動制御装置。
液滴を吐出する記録ヘッドを搭載したキャリッジを備え、このキャリッジをＤＣサーボモータで被記録媒体の搬送方向と直交する方向に走査して、前記記録ヘッドによって被記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、前記ＤＣサーボモータを駆動制御するための請求項１又は２に記載のモータ駆動制御装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
液滴を吐出する記録ヘッドによる画像形成領域に被記録媒体を搬送する搬送手段を備え、この搬送手段をＤＣサーボモータで駆動して前記被記録媒体を搬送することで前記記録ヘッドによって被記録媒体に画像を形成する画像形成装置において、前記ＤＣサーボモータを駆動制御するための請求項１又は２に記載のモータ駆動制御装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。