JP4687809B2 - モータ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、モータ制御装置に関する。

従来、外乱オブザーバによって外乱を推定し、制御入力を補正する制御系が知られている（例えば、特許文献１参照）。図７は、外乱オブザーバ９１０を用いた従来のモータ制御系９００のブロック線図である。

図７に示す制御系の構築に際しては、まず、制御対象（プラント）の伝達関数Ｇ（ｓ）を導出し、制御出力ｙと制御入力ｕとの関係がｙ＝Ｇ（ｓ）・ｕを満足するものとして、目標とする制御出力ｙ_rに対応する制御入力ｕを出力する制御器９２０を設計する。

そして、制御器９２０から出力される制御入力ｕに、外乱オブザーバ９１０にて生成された補正量ｄ^*を加えて、制御入力ｕを補正し、補正後の制御入力ｕ_c＝ｕ＋ｄ^*を、制御対象に入力することにより、外乱を抑制し、制御出力ｙを、目標とする制御出力ｙ_rに制御する。

具体的に、外乱オブザーバ９１０は、伝達関数Ｇ（ｓ）の逆モデル１／Ｇ（ｓ）と制御入力ｕ_cとに基づき、外乱を抑制するための補正信号（ｕ_c−１／Ｇ（ｓ）・ｙ）を生成する。そして、この信号をローパスフィルタ９３０によりフィルタ処理して、フィルタ処理後の信号を、上記補正量ｄ^*を示す補正信号として出力する。

尚、補正信号（ｕ_c−１／Ｇ（ｓ）・ｙ）をローパスフィルタ９３０に通す理由は、制御対象の伝達関数Ｇ（ｓ）が、高周波成分程、ゲインが低くなる周波数特性を示し、逆モデル１／Ｇ（ｓ）が、高周波成分程、ゲインが高くなる周波数特性を示すためである。

即ち、逆モデル１／Ｇ（ｓ）に、制御出力ｙの計測信号を入力し、補正信号（ｕ_c−１／Ｇ（ｓ）・ｙ）を生成すると、この補正信号において高周波帯に含まれる観測ノイズが強調されてしまう。そこで、ローパスフィルタ９３０により観測ノイズの影響を抑えて、外乱抑制を精度よく実現できるようにするのである。

また、従来のモータ制御系としては、外乱オブザーバによる外乱推定では、モータトルクが静止摩擦に打ち勝って駆動対象が変位するまでに時間を要することから、静止摩擦力に対応したモータトルクを補うように、モータへの制御入力を、補正する技術が知られている（特許文献１参照）。

特開平９−２８２００８号公報

ところで、エンコーダを用いてモータの回転速度又はモータにより駆動される駆動対象の速度を計測し、モータの回転速度又は上記駆動対象の速度を制御する場合には、モータの回転初期において、モータの回転速度又は駆動対象の速度を計測することができず、これが原因でモータトルクが過大となり、駆動対象が急加速してしまう場合がある。

即ち、エンコーダを用いてモータの回転速度又は上記駆動対象の速度を計測する場合には、図８に示すように、エンコーダから入力されるパルス信号のエッジ間の時間間隔を計測し、モータの回転速度又は上記駆動対象の速度を計測することになる。

しかしながら、こういった手法で速度計測する場合には、エンコーダから最低２パルス分のパルス信号が入力されない限り、実質的な速度計測を行うことができない。即ち、エンコーダから最低２パルス分のパルス信号が入力される量、モータが回転する又は駆動対象が移動するまでは、速度の計測値がゼロのままとなってしまう。

従って、実際にはモータトルクが静止摩擦に打ち勝って、モータが回転し始めている状況でも、従来技術では、外乱オブザーバが、モータが回転していないものとして外乱を過剰に見積もり、補正量を過剰に導出してしまうことで、モータトルクが過大となり、駆動対象が急加速してしまうのである。

このことは、図７に示すモータ制御系９００の構成からも明らかである。即ち、制御出力ｙの計測値がゼロであれば、逆モデル１／Ｇ（ｓ）の出力もゼロとなるため、補正量ｄ^*が急激に上昇する。従って、モータトルクが静止摩擦に打ち勝ちモータが回転し始めてから、速度の計測値がゼロ値を離脱するまでの不感帯が微小な時間であっても、その間にモータトルクが過大となり、結果として、駆動対象が急加速してしまうのである。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、不感帯の存在を原因とする駆動対象の急加速を抑制し、滑らかに駆動対象を加速することが可能なモータ制御装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた本発明のモータ制御装置は、モータ又はモータによって駆動される駆動対象の速度を計測する計測手段と、当該モータ又は駆動対象の目標速度に応じた上記モータに対する操作量を決定する速度制御手段と、速度制御手段により決定された操作量を補正する補正手段と、補正手段による補正後の操作量に基づき、モータを駆動する駆動手段と、補正手段による補正後の操作量と計測手段により計測された速度の計測値とに基づき、外乱を推定して、当該外乱を抑制する方向に、速度制御手段により求められた操作量を補正するための補正量を決定する外乱抑制手段と、を備える。

また、補正手段は、速度の計測値がゼロ値から離脱するまでは、速度制御手段により決定された操作量に、外乱抑制手段により決定された補正量の一定割合を加算すると共に、予め定められた固定量を加算する手法で、操作量を補正する一方、速度の計測値がゼロ値から離脱した後では、上記手法に代えて、外乱抑制手段により決定された補正量の百パーセントを、速度制御手段により決定された操作量に加算する手法で、操作量を補正する。

このように構成されたモータ制御装置によれば、速度の計測値がゼロ値から離脱するまでは、速度制御手段により決定された操作量に、外乱抑制手段により決定された補正量の一定割合を加算するので、モータ又はモータによって駆動される駆動対象が静止摩擦に打ち勝って動きだしてから、計測手段による速度の計測値がゼロ値を離脱するまでの不感帯において、外乱抑制手段が外乱を過剰に推定し、補正量を過剰に導出しても、速度制御手段により決定された操作量を過剰に補正しなくて済む。従って、このモータ制御装置によれば、モータ又は駆動対象の急加速を抑制することができる。

また、外乱抑制手段が決定する補正量の一定割合しか、速度制御手段により決定された操作量を補正しない場合には、当然のことながら、モータ又は駆動対象が静止摩擦に打ち勝つまでの時間が長くなってしまうが、そのような問題を回避するため、本発明では、速
度の計測値がゼロ値から離脱するまでは、速度制御手段により決定された操作量に、『予め定められた固定量』を加算するようにした。

従って、本発明によれば、モータ又は駆動対象の急加速を抑えつつも、モータ又は駆動対象の動き出しが遅くなってしまうのを回避することができる。即ち、このモータ制御装置によれば、不感帯の存在を原因とする駆動対象の急加速を抑制しつつも、動き出しの遅延を抑えて、滑らかに駆動対象を加速することができる。

尚、『予め定められた固定量』については、静止摩擦に打ち勝ってモータ又は駆動対象が動き出すモータトルクの最小値を実験的に求めることで定めることができる。即ち、上記『固定量』は、実験的に求めた上記モータトルクの最小値に対応する操作量に定められるとよい。このように『固定量』を定めれば、急加速を抑えつつも、モータ又は駆動対象の動き出しを早くすることができる。

また、速度制御手段は、モータ又は駆動対象の速度をフィードバック制御する構成にすることができる。即ち、速度制御手段は、計測手段により計測された速度の計測値と目標速度との偏差に基づき、偏差が縮小する方向にモータに対する操作量を決定する構成にすることができる。

この他、本発明は、外乱抑制手段が、制御出力である上記速度の計測値を、制御対象の伝達関数の逆モデルに入力して得られる当該逆モデルの出力と、モータに加えられる操作量（補正手段による補正後の操作量）との偏差を導出することにより、外乱を推定して、補正量を決定するモータ制御装置に適用されると好ましい（請求項２）。

この外乱抑制手段によれば、不感帯において、上記偏差の上昇に伴い、補正量が過剰に導出されることになるが、本発明を適用すれば、モータ又は駆動対象の急加速を適切に抑制することができる。

また、本発明のモータ制御装置は、印字ユニットを搬送するためのモータを備え、このモータの駆動力により印字ユニットを搬送して、この搬送経路において印字ユニットに対向するシートに、画像を形成する画像形成システムに適用することができる。特に限定すれば、本発明のモータ制御装置は、シートにインク液滴を吐出して画像を形成する印字ユニットを備える画像形成システムに適用されるとよい。

この種の画像形成システムにおいては、印字ユニットが急加速すると、当該急加速に伴って印字ユニットが一時的に傾くことが原因で、印字位置にずれが生じてシートに形成される画像の画質が低下するが、本発明のモータ制御装置により、上記モータを制御して、印字ユニットを搬送すれば、急加速に伴う傾きの発生を抑えることができ、画質の劣化を防止することができる。

プリンタ装置１の構成を表す図である。 キャリッジ搬送機構４０及び用紙搬送機構６０の構成を表す図である。 ＣＲモータ制御部３１が有する速度制御系のブロック図である。 切替器３１９が実行する処理内容を示したフローチャートである。 ＣＲモータ制御部３１が実行するキャリッジ搬送処理の内容を示したフローチャートである。 本発明の制御手法による制御入力及び制御出力（速度）の軌跡と、従来の制御手法による制御入力及び制御出力の軌跡とを、示したグラフである。 従来のモータ制御系９００のブロック線図である。 エンコーダを用いた速度計測に関する説明図である。

以下に本発明の実施例について、図面と共に説明する。図１は、インクジェット方式で用紙に画像を形成する本実施例のプリンタ装置１の構成を表すブロック図である。
図１に示すように、本実施例のプリンタ装置１は、ＣＰＵ１１と、ＣＰＵ１１が実行するプログラム等を記憶するＲＯＭ１３と、プログラム実行時に作業領域として使用されるＲＡＭ１５と、各種設定情報を記憶するＥＥＰＲＯＭ１７と、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）３に接続され、ＰＣ３から送信されてくる印刷指令や当該印刷指令と共に送信されてくる印刷対象データを受信するためのインタフェース１９（例えば、ＵＳＢインタフェース）と、印字制御部２０と、モータ制御部３０と、を備える。

また、このプリンタ装置１は、インク液滴を吐出するためのノズルが複数配列された記録ヘッド２１と、記録ヘッド２１を駆動して記録ヘッド２１にインク液滴を吐出させるヘッド駆動回路２３と、キャリッジ搬送機構４０に動力を与えて記録ヘッド２１を搭載するキャリッジ４１を主走査方向に移動させるＣＲ（キャリッジ）モータ５１と、ＣＲモータ５１を駆動する駆動回路５３と、ＣＲモータ５１の回転軸に取り付けられてＣＲモータ５１が所定角度回転する度にパルス信号を出力するエンコーダ５５（所謂ロータリエンコーダ）と、を備える。尚、ＣＲモータ５１は、直流モータで構成されている。

更に、このプリンタ装置１は、用紙を記録ヘッド２１による印字位置に搬送するための構成として、主走査方向に回転軸を有する複数の搬送ローラ６１（図２参照）を備え、これらの搬送ローラ６１により用紙を挟持し、搬送ローラ６１の回転により用紙を副走査方向に搬送する用紙搬送機構６０と、用紙搬送機構６０が備える搬送ローラ６１に動力を与えて搬送ローラ６１を回転させるＬＦ（ラインフィード）モータ７１と、ＬＦモータ７１を駆動する駆動回路７３と、ＬＦモータ７１の回転軸に取り付けられてＬＦモータ７１が所定角度回転する度にパルス信号を出力するエンコーダ７５（ロータリエンコーダ）とを備える。尚、ＬＦモータ７１も、ＣＲモータ５１と同様、直流モータで構成されている。

また、キャリッジ搬送機構４０は、キャリッジ４１が、主走査方向に延びるガイド軸（図示せず）に摺動可能に取り付けられると共に、無端ベルト４５に連結された構成にされている。図２は、キャリッジ搬送機構４０及び用紙搬送機構６０の概略構成を表す説明図である。

無端ベルト４５は、プーリー４７とアイドルプーリー４８との間に掛けられており、プーリー４７の回転軸に取り付けられたギヤ（図示せず）を通じて、ＣＲモータ５１から動力を受ける。即ち、キャリッジ搬送機構４０では、プーリー４７の回転と共に無端ベルト４５が回転することで、キャリッジ４１がガイド軸（図示せず）に沿って主走査方向に移動する。

尚、キャリッジ４１に搭載される記録ヘッド２１は、本実施例において、周知のピエゾ型インクジェットヘッドと同一構成にされており、ヘッド駆動回路２３より駆動電圧が印加されると、インク室に隣接する圧電部を変形させて、インク室の容積を変化させることにより、インク室内のインクをノズルから用紙に向けて吐出する。この記録ヘッド２１は、上述したように移動するキャリッジ４１に搬送されて、主走査方向に移動する。

また、本実施例の用紙搬送機構６０は、搬送ローラ６１が、ＬＦモータ７１の回転力を、ギヤ（図示せず）を介して受けて回転すると、当該搬送ローラ６１の回転によって、用紙が副走査方向に移動する構成にされている。

尚、記録ヘッド２１を通じた用紙への画像形成時、用紙は、記録ヘッド２１が主走査方向に端から端へ移動して主走査方向所定ライン分の画像が用紙に形成される度、搬送ローラ６１の回転により、所定量送り出されるようにして、搬送される。

また、印字制御部２０は、インタフェース１９が外部のＰＣ３から印刷指令及び印刷対象データを受信したことを契機に、ＣＰＵ１１から入力される指令に従って、記録ヘッド２１を、ヘッド駆動回路２３を通じて制御し、上記印刷対象データに基づいた画像を、記録ヘッド２１に対向する用紙に形成する。具体的に、印字制御部２０は、周知のプリンタ装置と同様、エンコーダ５５から入力されるパルス信号に基づき、キャリッジ４１の移動に同期して駆動電圧を記録ヘッド２１に印加し、記録ヘッド２１にノズルからインク液滴を吐出させる。

この他、モータ制御部３０は、ＣＲモータ制御部３１及びＬＦモータ制御部３５を備え、ＣＰＵ１１からの指令に従って、ＣＲモータ制御部３１によりＣＲモータ５１を制御し、ＬＦモータ制御部３５によりＬＦモータ７１を制御する。

具体的に、ＣＲモータ制御部３１は、エンコーダ５５から入力されるパルス信号に基づき、ＣＲモータ５１の回転角速度ωを計測し、この計測結果に基づいて、ＣＲモータ５１の回転角速度ωが目標速度ω_rとなるように、ＣＲモータ５１の回転角速度ωを制御する。この動作によって、ＣＲモータ制御部３１は、ＣＲモータ５１の回転に連動して移動するキャリッジ４１の移動速度を制御する。具体的には、記録ヘッド２１が用紙に画像を形成する区域では、キャリッジ４１が定速運動するように、キャリッジ４１の移動速度を制御する。

一方、ＬＦモータ制御部３５は、エンコーダ７５から入力されるパルス信号に基づき、ＬＦモータ７１の回転量θを計測し、この計測結果に基づいて、ＬＦモータ７１の回転量θが目標回転量θ_rとなるように、ＬＦモータ７１の回転量θを制御する。この動作によって、ＬＦモータ制御部３５は、ＬＦモータ７１の回転に連動して移動する用紙の移動量（送出量）を制御する。

即ち、ＣＰＵ１１は、インタフェース１９を通じて印刷指令及び印刷対象データが入力されると、印字制御部２０を動作させて、上記印刷対象データに基づく画像を用紙に形成させるためのインク液滴の吐出動作を記録ヘッド２１に実行させると共に、ＣＲモータ制御部３１を動作させて、キャリッジ４１（ひいては記録ヘッド２１）を主走査方向に移動させ、更に、キャリッジ４１が、主走査方向の移動経路を、端から端まで移動する度に、ＬＦモータ制御部３５を動作させて、用紙を所定量副走査方向に移動させることにより、用紙に対して段階的に画像を形成し、原稿に印刷対象データに基づく画像を形成する。

続いて、ＣＲモータ制御部３１の構成について詳述する。図３は、ＣＲモータ制御部３１が有する速度制御系の構成を表すブロック図である。図３に示すように、ＣＲモータ制御部３１は、速度制御系として、速度検出器３１１と、目標速度指令部３１２と、偏差出力器３１３と、速度制御器３１４と、補正器３１５と、補償トルク生成器３１６と、外乱オブザーバ３１７と、出力減衰器３１８と、切替器３１９と、を備える。

速度検出器３１１は、エンコーダ５５から入力されるパルス信号に基づき、ＣＲモータ５１の回転角速度ωを計測し、回転角速度ωの計測値ω_mを示す計測信号を、偏差出力器３１３及び外乱オブザーバ３１７及び切替器３１９に入力するものである。

一方、目標速度指令部３１２は、予め定められた目標プロファイルに従って、目標速度ω_rを示す目標指令信号を、偏差出力器３１３に入力する構成にされている。尚、目標プ
ロファイルが示す目標速度ω_rは、周知のインクジェットプリンタと同様、加速領域、定速領域、減速領域を有し、キャリッジ４１がインク液滴を吐出して用紙に画像を形成する区域では、キャリッジ４１が定速運動するように、設定されている。

また、偏差出力器３１３は、速度検出器３１１から入力される回転角速度ωの計測信号と、目標速度指令部３１２から入力される目標指令信号とに基づき、目標速度ω_rと回転角速度ωの計測値ω_mとの偏差ｅ＝ω_r−ω_mを示す信号である偏差信号を、速度制御器３１４に入力する構成にされている。

この他、速度制御器３１４は、偏差出力器３１３から入力される偏差信号に基づき、偏差ｅが縮小する方向の操作量（制御入力）ｕ₀を求めて、当該操作量（制御入力）ｕ₀を示す制御入力信号を、補正器３１５に入力する構成にされている。尚、本実施例では、ＣＲモータ５１を電流制御する構成を採用しており、速度制御器３１４は、操作量ｕ₀としてＣＲモータ５１への入力電流を示す制御入力信号を補正器３１５に入力する。

また、補正器３１５は、補償トルク生成器３１６から入力される補正信号及び出力減衰器３１８を介して外乱オブザーバ３１７から入力される補正信号に基づき、速度制御器３１４から入力される制御入力信号（操作量ｕ₀）を補正し、補正後の制御入力信号（操作量ｕ_c）を、駆動回路５３に入力する構成にされている（詳細後述）。

駆動回路５３は、補正器３１５から入力される、この制御入力信号が示す操作量ｕ_cに対応した電流量にて、ＣＲモータ５１を駆動することにより、外乱の影響を抑え、目標速度ω_rで、ＣＲモータ５１が回転運動するように、ＣＲモータ５１を駆動する。これによって、本実施例では、キャリッジ４１の移動速度を制御する。

また、外乱オブザーバ３１７は、周知の外乱オブザーバと同様、補正器３１５から駆動回路５３に入力される制御入力信号を取得し、この制御入力信号と、速度検出器３１１から入力される計測信号とに基づき、外乱を推定し、外乱を抑制するための補正信号を生成する構成にされている。

具体的には、計測信号を制御対象の伝達関数Ｇ（ｓ）の逆モデル１／Ｇ（ｓ）に入力して得られる逆モデル１／Ｇ（ｓ）の出力ｄ１＝（１／Ｇ（ｓ））・ω_mと、補正器３１５から駆動回路５３に入力される制御入力信号が示す操作量ｕ_cとの偏差ｄ０＝ｕ_c−ｄ１に対応する信号を、外乱抑制のための補正信号として生成し、この補正量ｄ０＝ｕ_c−ｄ１を示す補正信号を、ローパスフィルタにてフィルタ処理する。そして、フィルタ処理後の補正信号を出力減衰器３１８に入力する。

尚、キャリッジ搬送機構４０に接続されたＣＲモータ５１の運動系を剛体モデルで表現すると、この運動系は、次式で表すことができる。
Ｊ・（ｄω／ｄｔ）＝Ｋ・ｉ
上式において、ｉはＣＲモータ５１への入力電流、Ｋはトルク定数、Ｊは慣性モーメントである。従って、ｉを制御入力（操作量）ｕとし、ωを制御出力ｙとすれば、ＣＲモータ５１の伝達関数Ｇ（ｓ）は、次式で表すことができる。但し、ｓは、ラプラス演算子である。

Ｇ（ｓ）＝Ｋ／（Ｊ・ｓ）
外乱オブザーバ３１７は、例えば、伝達関数Ｇ（ｓ）を上式に設定して、上記補正信号を生成する構成にすることができる。

また、出力減衰器３１８は、予めゼロ以上１以下に設定されたゲインＡで外乱オブザー
バ３１７から入力される補正信号を減衰出力し、補正器３１５に入力する構成にされたものである。この出力減衰器３１８からは、外乱オブザーバ３１７から入力される補正量ｄ^*の補正信号に対して、補正量Ａ・ｄ^*の補正信号が出力される。尚、ゲインＡは、後述する切替器３１９によって、状況に応じた値に設定される。

この他、補償トルク生成器３１６は、切替器３１９により予め設定された固定の補正量Ｃを示す補正信号を、補正器３１５に入力する構成にされている。尚、以下では、この補正量Ｃを補償トルクＣと表現する。

即ち、補正器３１５は、補償トルク生成器３１６から入力される補正信号及び出力減衰器３１８を介して外乱オブザーバ３１７から入力される補正信号に基づき、速度制御器３１４から入力される操作量ｕ₀の制御入力信号を補正し、操作量ｕ_c＝ｕ₀＋Ａ・ｄ^*＋Ｃの制御入力信号を、駆動回路５３に入力する。

また、切替器３１９は、出力減衰器３１８のゲインＡ及び補償トルク生成器３１６の補償トルクＣの設定値を、状況に応じて切り替える構成にされている。具体的に、切替器３１９は、速度検出器３１１から入力される計測信号に基づいて、計測値ω_mがゼロから離脱する前の期間（即ち、ω_m＝０である期間）と、計測値ω_mがゼロから離脱した後の期間（即ち、ω_m＞０である期間）とで、異なるゲインＡ及び補償トルクＣを設定する。図４は、切替器３１９が実行する処理の内容を表したフローチャートである。切替器３１９は、図４に示す処理を繰返し実行することにより、上述した切替動作を実現する。

即ち、切替器３１９は、計測値ω_m＝０である場合（Ｓ１１０でＹｅｓ）、出力減衰器３１８のゲインＡを、予め設計段階で定められた条件式０＜Ａｏｂ＜１を満足する定数Ａｏｂに設定すると共に（Ｓ１２０）、補償トルク生成器３１６の補償トルクＣを、予め設計段階で定められた定数Ｃｓｆに設定する（Ｓ１３０）。

一方、切替器３１９は、計測値ω_m＞０である場合（Ｓ１１０でＮｏ）、出力減衰器３１８のゲインＡを、値１に設定すると共に（Ｓ１４０）、補償トルク生成器３１６の補償トルクＣを、値０に設定する（Ｓ１５０）。

このようにして、切替器３１９は、計測値ω_mがゼロから離脱するまでは、速度制御器３１４により決定された操作量ｕ₀に、外乱オブザーバ３１７により決定された補正量ｄ^*の一定割合Ａ・ｄ^*を加算すると共に、予め定められた固定の補正量Ｃを加算する手法で、操作量ｕ₀を補正し、計測値ω_mがゼロから離脱した後では、固定の補正量Ｃを加算せず、外乱オブザーバ３１７により決定された補正量ｄ^*の百パーセントを、速度制御器３１４により決定された操作量ｕ₀に加算する手法で、操作量ｕ₀を補正する。

尚、上述の定数Ａｏｂは、キャリッジ４１の動き出しまでの時間に影響を及ぼすと共に、動き出し時の加速度の精度に影響を与える。従って、設計者は、許容可能な初期加速度の精度と、許容可能な動き出しまでの所要時間とを考慮し、実験等で、この定数Ａｏｂを定めることになる。

また、定数Ｃｓｆについては、ＣＲモータ５１に作用する静止摩擦力の最小値を、実験的に求めて、この最小値に丁度打ち勝つだけのモータトルクが生じる操作量を、当該Ｃｓｆに定めるのがよい。具体的に、上記静止摩擦力の最小値は、プリンタ装置１の個体差及び経時変化等を考慮に入れた様々な条件で静止摩擦力を求め、これら実験値の集合の中から、最小値を抽出することにより求めることができる。

以上、ＣＲモータ制御部３１における各部位の構成を、個別に説明したが、ＣＲモータ
制御部３１は、ＣＰＵ１１からの指令を受けてキャリッジ４１の搬送を開始すると、図５に示すように、切替器３１９によるゲインＡ及び補償トルクＣの設定動作（Ｓ１００）、及び、これらのゲインＡ及び補償トルクＣに基づいた操作量ｕ_cの出力動作（Ｓ２００）を、ＣＲモータ５１の停止条件が満足されるまで繰返し実行し、ＣＲモータ５１の停止条件が満足されると（Ｓ３００でＹｅｓ）、ＣＲモータ５１の停止処理を行って（Ｓ４００）、ＣＲモータ５１を停止させる処理を行う。このようにして、ＣＲモータ制御部３１は、ＣＲモータ５１を制御し、キャリッジ４１を、主走査方向に端から端まで移動させる。

以上、本実施例のプリンタ装置１の構成について説明したが、このプリンタ装置１では、ＣＲモータ５１の動き出しから、速度検出器３１１に２パルス分のエンコーダ信号が入力されて速度検出器３１１がＣＲモータ５１の速度を検出するまでの不感帯の存在を考慮して、計測値ω_mがゼロ値から離脱するまでは、速度制御器３１４により決定された操作量ｕ₀に、外乱オブザーバ３１７により決定された補正量ｄ^*の一定割合Ａ・ｄ^*を加算すると共に、予め定められた固定の補正量Ｃを加算する手法で、操作量ｕ₀を補正するようにした。

従って、本実施例によれば、不感帯において、外乱オブザーバ３１７が外乱を過剰に推定し、補正量ｄ^*を過剰に導出しても、速度制御器３１４により求められた操作量u₀を過剰に補正しなくて済み、ＣＲモータ５１ひいてはキャリッジ４１の急加速を抑制することができる。

また、本実施例では、外乱オブザーバ３１７からの補正信号を減衰させるのに伴い、このままでは、ＣＲモータ５１が静止摩擦に打ち勝つまでの時間が長くなってしまうところ、補償トルクＣを用いることにより、操作量ｕ₀を、ＣＲモータ５１及びキャリッジ４１が急加速しない範囲で、一定量大きく補正し、ＣＲモータ５１が静止摩擦に打ち勝つまでの時間を短縮するようにした。

従って、本実施例によれば、ＣＲモータ５１及びキャリッジ４１の急加速を抑えつつも、ＣＲモータ５１及びキャリッジ４１の動き出しが遅くなってしまうのを回避することができる。即ち、本実施例のプリンタ装置１によれば、不感帯の存在を原因とするキャリッジ４１の急加速を抑制しつつも、動き出しの遅延を抑え、滑らかにキャリッジ４１を加速させることができる。

尚、図６は、本発明の制御手法による制御入力及び制御出力（速度）の軌跡と、従来の制御手法による制御入力及び制御出力の軌跡とを、示したグラフである。
具体的に、図６（ａ）は、本発明の手法によるキャリッジ４１の搬送開始時からのＣＲモータ５１の回転角速度（換言すればキャリッジ４１の移動速度）の軌跡を表すグラフである。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）に対応する加速度の軌跡を表すグラフであり、図６（ｃ）は、図６（ａ）に対応するＣＲモータ５１への操作量ｕ_cの軌跡（破線）及び補償トルクＣの軌跡（実線）を表すグラフである。

また、図６（ｄ）は、従来手法によるキャリッジの搬送開始時からのＣＲモータの回転角速度（換言すればキャリッジの移動速度）の軌跡を表すグラフであり、図６（ｅ）は、図６（ｄ）に対応する加速度の軌跡を表すグラフであり、図６（ｆ）は、図６（ｄ）に対応するＣＲモータへの操作量ｕ_cの軌跡（破線）を表すグラフである。

図６に示すように、本発明の手法によれば、従来手法よりも、ＣＲモータ５１（キャリッジ４１）の動き出し初期において、急加速を抑えることができ、その結果としてキャリッジ４１が傾いてしまうの抑えることができる。

尚、急加速するとキャリッジ４１が傾いてしまう理由は、図２に示すように、急加速すると、力の作用点である無端ベルト４５とキャリッジ４１との接続点が先行して主走査方向に移動し、力の作用点とは反対側の端部の動き出しが遅れるためである。本実施例によれば、急加速を防止することができるので、このようなキャリッジ４１の傾きを抑えることができる。

また、この結果として、記録ヘッド２１がインク液滴吐出領域に移動した時点でも、キャリッジ４１の傾きが回復しないことで、キャリッジ４１と同じように傾いた状態の記録ヘッド２１から吐出されるインク液滴の着弾点に誤差が生じ、用紙に形成される画像の画質が低下するのを防止することができる。

ところで、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。例えば、上記実施例では、エンコーダ５５としてロータリエンコーダを用いた例を説明したが、エンコーダ５５としては、ロータリエンコーダに代えて、リニアエンコーダを用いてもよい。

即ち、プリンタ装置１には、キャリッジ４１の移動経路に沿って、スリットが一定の微小間隔で形成されたタイミングスリットを設けると共に、タイミングスリットに形成されたスリットの間隔を読み取ってキャリッジの位置に対応したパルス信号を出力するセンサ素子を、キャリッジ４１に設けることによって、プリンタ装置１にキャリッジ４１の位置を検出するためのリニアエンコーダを設けてもよい。

この場合には、リニアエンコーダのパルス信号に基づき、速度検出器３１１にて、キャリッジ４１の速度を計測し、この計測値を用いてＣＲモータ５１を制御することになる。
また、「特許請求の範囲」記載の各手段と上記実施例との対応関係は、次の通りである。即ち、計測手段は、エンコーダ５５及び速度検出器３１１に対応し、速度制御手段は、目標速度指令部３１２及び偏差出力器３１３及び速度制御器３１４に対応し、補正手段は、補正器３１５及び補償トルク生成器３１６及び出力減衰器３１８及び切替器３１９に対応する。そして、駆動手段は、駆動回路５３に対応し、外乱抑制手段は、外乱オブザーバ３１７に対応する。

この他、印字ユニットは、記録ヘッド２１及びキャリッジ４１に対応し、印字ユニットを搬送するためのモータは、ＣＲモータ５１に対応する。

１…プリンタ装置、１１…ＣＰＵ、１３…ＲＯＭ、１５…ＲＡＭ、１７…ＥＥＰＲＯＭ、１９…インタフェース、２０…印字制御部、２１…記録ヘッド、２３…ヘッド駆動回路、３０…モータ制御部、３１…ＣＲモータ制御部、３５…ＬＦモータ制御部、４０…キャリッジ搬送機構、４１…キャリッジ、４５…無端ベルト、４７，４８…プーリー、５１，７１…モータ、５３，７３…駆動回路、５５，７５…エンコーダ、６０…用紙搬送機構、６１…搬送ローラ、３１１…速度検出器、３１２…目標速度指令部、３１３…偏差出力器、３１４…速度制御器、３１５…補正器、３１６…補償トルク生成器、３１７…外乱オブザーバ、３１８…出力減衰器、３１９…切替器

Claims (3)

1. モータ制御装置であって、
   モータ又はモータによって駆動される駆動対象の速度を計測する計測手段と、
   前記モータ又は前記駆動対象の目標速度に応じた前記モータに対する操作量を決定する速度制御手段と、
   前記速度制御手段により決定された操作量を補正する補正手段と、
   前記補正手段による補正後の操作量に基づき、前記モータを駆動する駆動手段と、
   前記補正手段による補正後の操作量と前記計測手段により計測された前記速度の計測値とに基づき、外乱を推定して、当該外乱を抑制する方向に前記速度制御手段により求められた操作量を補正するための補正量を決定する外乱抑制手段と、
   を備え、
   前記補正手段は、前記速度の計測値がゼロ値から離脱するまでは、前記速度制御手段により決定された前記操作量に、前記外乱抑制手段により決定された補正量の一定割合を加算すると共に、予め定められた固定量を加算する手法で、前記操作量を補正する一方、前記速度の計測値がゼロ値から離脱した後では、前記手法に代えて、前記外乱抑制手段により決定された補正量の百パーセントを、前記速度制御手段により決定された操作量に加算する手法で、前記操作量を補正する構成にされていること
   を特徴とするモータ制御装置。
2. 前記外乱抑制手段は、前記速度の計測値を、制御対象の伝達関数の逆モデルに入力して得られる当該逆モデルの出力と、前記補正手段による補正後の操作量との偏差を導出することにより、外乱を推定して、前記補正量を決定する手段であること
   を特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
3. 印字ユニットを搬送するためのモータを備え、前記モータの駆動力により前記印字ユニットを搬送して、この搬送経路において前記印字ユニットに対向するシートに、画像を形成する画像形成システムであって、
   請求項１又は請求項２記載のモータ制御装置を備え、このモータ制御装置により、前記モータを制御して、前記印字ユニットを搬送することを特徴とする画像形成システム。

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