JP5962344B2 - 制御装置及び画像形成システム - Google Patents

Description

本発明は、被駆動物の運動を制御する制御装置、及び、この制御装置を備えた画像形成システムに関する。

従来、被駆動物の運動を制御する制御装置としては、被駆動物が周辺物に衝突した際の衝突のダメージを抑える保護機能を有した制御装置が知られている。
具体的には、外乱オブザーバにより外乱トルクを推定し、推定された外乱トルクが予め設定されている外乱トルク値を超えると、被駆動物に周辺物との衝突が生じたとして、モータが停止する方向のモータ制御を行う制御装置が知られている（特許文献１参照）。この他、衝突検知に関連する技術としては、外乱推定値を閾値と比較して衝突判定を行う一方、低温環境下では、閾値を上方に修正する技術が知られている（特許文献２参照）。

特開平６−２８４７６４号公報 特開平１１−１５５１１号公報

ところで、被駆動物の異物（周辺物）との接触（衝突）は、精度良く検知できることが好ましい。しかしながら、外乱オブザーバの出力に基づいて検知を行う場合には、次のような問題がある。即ち、外乱オブザーバの出力には、異物との接触に起因する外乱以外の成分も含まれ、このような成分に影響されて検知精度が劣化するといった問題がある。そして、誤検知が多いと、装置を利用するユーザに不満が及ぶ。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、被駆動物の異物との接触を高精度に検知可能な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた本発明の制御装置は、モータとモータにより駆動される被駆動物とを備える駆動系を制御対象として、被駆動物の運動を制御する制御装置であって、演算手段と、計測手段と、逆モデル入力手段と、推定手段と、除去手段と、判定手段と、を備えるものである。

この制御装置における演算手段は、制御対象に入力する操作量を演算し、計測手段は、制御対象の制御量を計測する。一方、逆モデル入力手段は、計測手段による制御量の計測信号を、制御対象の入出力特性を表すモデルの逆モデルに入力する。推定手段は、上記操作量を参照して、逆モデルの出力に含まれる外乱成分を推定する。例えば、推定手段は、逆モデルの出力と操作量との差分を、外乱成分として推定する構成にすることができる。この他、推定手段は、逆モデルの出力を濾波するフィルタ（ローパスフィルタ等）の出力と操作量との差分を、外乱成分として推定する構成にされてもよい。

除去手段は、上記推定手段により推定された外乱成分から、被駆動物の異物との接触以外の外乱に起因する成分を除去し、判定手段は、除去手段による除去後の外乱成分に基づき、被駆動物が異物と接触したか否かを判定する。

例えば、判定手段は、上記除去後の外乱成分が予め定められた閾値より大きい場合に、被駆動物が異物と接触したと判定する構成にすることができる。
本発明の制御装置によれば、上述したように被駆動物の異物との接触有無を、逆モデルの出力から推定された外乱成分から、判定に不要な成分を除去したものに基づき判定する。従って、本発明によれば、被駆動物の異物との接触を高精度に検知することができる。

ところで、除去手段は、被駆動物の異物との接触以外の外乱として、制御対象において生じる摩擦力に起因する成分を外乱成分から除去する構成にすることができる。具体的に言えば、除去手段は、上記摩擦力として、被駆動物の運動に伴って生じる動摩擦力及び制御対象において用いられる潤滑剤による粘性摩擦力の少なくとも一方に起因する成分を外乱成分から除去する構成にすることができる。この制御装置によれば、摩擦力による影響を抑えて、被駆動物の異物との接触を高精度に検知することができる。

また、摩擦力は温度によって変化する。従って、制御装置には、制御対象の雰囲気温度を計測する温度計測手段を設け、除去手段は、温度計測手段により計測された雰囲気温度に基づき、この雰囲気温度で制御対象において生じる摩擦力を推定し、摩擦力に起因する成分を外乱成分から除去する構成にすることができる。この制御装置によれば、温度に起因する摩擦力（動摩擦力及び／又は粘性摩擦力）の変化の影響を抑えて、被駆動物の異物との接触を高精度に検知することができる。

この他、粘性摩擦力は、被駆動物の速度による影響を受ける。従って、除去手段は、被駆動物の速度に応じた摩擦力を推定し、この摩擦力に起因する成分を外乱成分から除去する構成にされてもよい。この制御装置によれば、速度に起因する粘性摩擦力の変化の影響を抑えて、被駆動物の異物との接触を高精度に検知することができる。

また、被駆動物が付属物の消費により重量が変化するものである場合には、重量の変化が動摩擦力に影響を与える。従って、制御装置には、付属物の残存量を推定する残存量推定手段を設け、除去手段は、推定された残存量に基づき、被駆動物の重量に応じた摩擦力を推定し、この摩擦力に起因する成分を除去する構成にされるとよい。この制御装置によれば、重量の変化による動摩擦力の変化の影響を抑えて、被駆動物の異物との接触を高精度に検知することができる。

この他、被駆動物に、ケーブルやチューブ等が接続される場合には、被駆動物の位置変化によってケーブルやチューブの形状変化が生じる際に、被駆動物に作用する外力が変化することがある。

従って、除去手段は、被駆動物の異物との接触以外の外乱として、被駆動物の現在位置と被駆動物の運動方向に応じて変化する外力に起因する成分を除去する構成にされると一層好ましい。このように制御装置を構成すれば、外力の変化の影響を抑えて、被駆動物の異物との接触を高精度に検知することができる。

付言すると、上記外力に起因する成分を除去する場合には、制御装置に、被駆動物の運動方向に対する、被駆動物の位置変化と被駆動物に作用する外力の変化との対応関係を記憶する記憶手段（テーブル等）を設けることができる。そして、除去手段は、この記憶手段を参照して被駆動物の現在位置及び運動方向に応じた外力を推定し、外力に起因する成分を除去する構成にすることができる。

また、上述の制御装置は、モータにより駆動されて変位し、対向するシートに画像を形成する記録ユニットを備える画像形成システムにおける記録ユニットの運動制御に用いることができる。そして、判定手段は、記録ユニットが異物としてのシートに接触したか否かを判定する構成にすることができる。

また、本発明の画像形成システムは、搬送されるシートに画像を形成する画像形成システムに、上述した制御装置に対応する技術的思想を適用したものであり、記録ユニット搬送機構と、制御装置と、を備える。この画像形成システムにおける記録ユニット搬送機構は、シートに画像を形成する記録ユニットと、記録ユニットを駆動するモータと、を備える。この記録ユニット搬送機構では、記録ユニットがモータによって駆動されてシートに対して変位する。一方、制御装置は、記録ユニット搬送機構を制御対象として記録ユニットの運動を制御するものであり、演算手段と、計測手段と、逆モデル入力手段と、推定手段と、除去手段と、判定手段と、を備える。

演算手段は、モータの操作量を演算し、計測手段は、この操作量に対応する制御量として、記録ユニットの運動状態を表す物理量を計測する。逆モデル入力手段は、計測手段による上記物理量の計測信号を、制御対象の入出力特性を表すモデルの逆モデルに入力し、推定手段は、上記操作量を参照して、逆モデルの出力に含まれる外乱成分を推定する。除去手段は、推定手段により推定された外乱成分から、記録ユニットのシートとの接触以外の外乱に起因する成分を除去し、判定手段は、除去後の外乱成分に基づき、記録ユニットがシートと接触したか否かを判定する。

本発明の画像形成システムによれば、上述した制御装置と同様、記録ユニットのシートとの接触を高精度に検知することができ、優れた画像形成システムを提供することができる。付言すると、記録ユニット搬送機構において、記録ユニットが案内部材により案内されて特定方向に変位する場合、除去手段は、記録ユニットのシートとの接触以外の外乱として、記録ユニットが案内部材により案内されて変位する際に記録ユニットに作用する摩擦力に起因する成分を除去する構成にすることができる。

また、記録ユニットが、インク液滴を吐出してシートに画像を形成する記録ユニットであって、インク消費により重量が変化する記録ユニットである場合、画像形成システムには、記録ユニットにおけるインクの残存量を推定する残存量推定手段を設けるとよい。そして、除去手段は、残存量推定手段により推定された残存量に基づき、記録ユニットの重量に応じた動摩擦力を推定し、動摩擦力に起因する成分を除去する構成にされるとよい。この画像形成システムによれば、インク消費による動摩擦力の変化の影響を抑えて、記録ユニットとシートとの接触を高精度に検知することができる。

また、記録ユニットが、当該記録ユニットとインクタンクとを接続するチューブを介して、当該記録ユニットとは独立したインクタンクからインク供給を受けるものである場合、除去手段は、記録ユニットのシートとの接触以外の外乱として、チューブから記録ユニットに作用する外力であって、記録ユニットの現在位置及び変位方向に応じて変化する外力に起因する成分を除去する構成にされるとよい。

インク供給用のチューブについては、その材質や形状のために、変形の態様によって記録ユニットに作用する力が大きく変化する場合がある。従って、チューブから記録ユニットに作用する外力に起因する成分を、推定された外乱成分から除去する画像形成システムによれば、一層高精度に記録ユニットとシートとの接触を検知することができる。

プリンタ装置１の構成を表すブロック図である。 キャリッジ搬送機構４０及び用紙搬送機構６０に関する説明図である。 キャリッジ搬送機構４０の詳細構成を表す上面図である。 ＣＲモータ制御部３１の詳細構成を表すブロック図である。 ＣＲモータ制御部３１の詳細構成を表すブロック図である。 反力推定値τ１の変動態様を表すグラフである。 ジャムが発生した場合の反力推定値τの変動態様を表すグラフである。 接続物ＣＮの形状変化を表す図（Ａ）及び接続物ＣＮから記録ヘッド２１に作用する外力Ｚの変化の態様を表すグラフ（Ｂ）である。 温度Ｔとグリス粘度Ａの対応関係を表すグラフ（Ａ）及びインク残量Ｒと垂直抗力Ｎとの対応関係を表すグラフ（Ｂ）である。 操作量演算ユニット１７０が実行するキャリッジ４１の搬送制御に関するフローチャートである。

以下に本発明の実施例について、図面と共に説明する。
本実施例のプリンタ装置１は、ジャムの検知機能を有したプリンタ装置であって、インクジェット方式で用紙Ｑに画像を形成する所謂インクジェットプリンタとして構成されるものである。このプリンタ装置１は、ＣＰＵ１１と、ＲＯＭ１２と、ＲＡＭ１３と、ＥＥＰＲＯＭ１５と、ユーザインタフェース１７と、接続インタフェース１９と、印字制御部２０と、モータ制御部３０と、を備える。

更に、このプリンタ装置１は、用紙Ｑに画像を形成するための構成として、記録ヘッド２１と、駆動回路２３と、を備え、記録ヘッド２１を主走査方向に搬送するための構成として、キャリッジ搬送機構４０と、ＣＲ（キャリッジ）モータ５１と、駆動回路５３と、を備え、用紙Ｑを主走査方向とは直交する副走査方向に搬送するための構成として、用紙搬送機構６０と、ＬＦモータ７１と、駆動回路７３と、を備える。

この他、プリンタ装置１は、記録ヘッド２１が搭載されるキャリッジ４１の位置及び速度を計測可能なエンコーダ５５、及び、用紙Ｑの搬送量及び搬送速度を計測可能なエンコーダ７５を備える。更に、キャリッジ４１周辺の温度（雰囲気温度）Ｔを計測する温度センサ８１、及び、記録ヘッド２１に付属するインクタンク（図示せず）内のインク残量Ｒを計測する残量センサ８５を備える。

詳述すると、ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に記録されたプログラムに従う処理を実行することにより、プリンタ装置１を統括制御して、各種機能を実現する。ＲＯＭ１２は、各種プログラムを記憶し、ＲＡＭ１３は、ＣＰＵ１１による処理実行時に、作業用メモリとして使用される。ＥＥＰＲＯＭ１５は、電気的にデータ書換可能な不揮発性メモリとして、各種設定情報を記憶する。

ユーザインタフェース１７は、プリンタ装置１を利用するユーザに向けて各種情報を表示するためのディスプレイ、及び、ユーザからプリンタ装置１への各種操作情報を受け付けるための操作デバイスを備える。接続インタフェース１９は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）３とプリンタ装置１とを接続するためのインタフェース（例えばＵＳＢインタフェース）であり、ＰＣ３からの印刷命令や印刷対象データを受信可能に構成される。

ＣＰＵ１１は、接続インタフェース１９を通じてＰＣ３から印刷命令及び印刷対象データを受信すると、印字制御部２０及びモータ制御部３０に指令入力することによって、印字制御部２０に、記録ヘッド２１からのインク液滴の吐出制御を実行させ、モータ制御部３０に、ＣＲモータ５１及びＬＦモータ７１の制御によるキャリッジ４１及び用紙Ｑの搬送制御を実行させる。これによって、用紙Ｑに印刷対象データに基づく画像を形成する。

記録ヘッド２１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周知のインクジェットヘッドである。この記録ヘッド２１は、駆動回路２３により駆動され、ノズル面に対向する用紙Ｑの領域に、インクタンクから供給されるインクを液滴として吐出する。

印字制御部２０は、ＣＰＵ１１からの指令に基づき、用紙Ｑに印刷対象データに基づく画像が形成されるように、駆動回路２３に対して制御信号を入力し、この動作によって、記録ヘッド２１によるインク液滴の吐出制御を実現する。

一方、キャリッジ搬送機構４０は、図２に示すように、ＣＲモータ５１に駆動されて回転するベルト機構４３を備え、このベルト機構４３により、記録ヘッド２１を搭載するキャリッジ４１を主走査方向に搬送する。このキャリッジ搬送機構４０は、図３に示すように、キャリッジ４１、ベルト機構４３、及び、ガイドレール４５０，４７０を備える。

ベルト機構４３は、主走査方向に一列に配置された駆動プーリ４３１及び従動プーリ４３３と、駆動プーリ４３１と従動プーリ４３３との間に巻回されたベルト４３５と、を備える。このベルト機構４３では、駆動プーリ４３１がＣＲモータ５１からの動力を受けて回転し、ベルト４３５及び従動プーリ４３３が、駆動プーリ４３１の回転に伴って、従動回転する。キャリッジ４１は、このように動作するベルト４３５に固定される。

また、ガイドレール４５０は、主走査方向に沿って延設され、主走査方向に垂直な断面がＬ字形状の部材４５により構成される。この他、ガイドレール４７０は、ガイドレール４５０とは副走査方向に離れた位置で、ガイドレール４５０と平行に設けられる。ガイドレール４７０を構成する部材４７は、主走査方向に垂直な断面がＬ字形状の部材であり、部材４５よりも副走査方向上流に設けられる。

ベルト機構４３は、この部材４７のガイドレール４７０を構成する部位から副走査方向上流の領域に設置される。また、部材４７におけるベルト機構４３とガイドレール４７０との間の領域には、リニアエンコーダを構成するエンコーダスケール５５１が主走査方向に沿って設けられる。

キャリッジ４１は、下面部に、ガイドレール４５０，４７０の形状に対応する主走査方向の溝（図示せず）を備え、上面部に、エンコーダスケール５５１の形状に対応する主走査方向の溝４１０を備える。溝４１０には、エンコーダスケール５５１を読取可能な光学センサ５５３が搭載され、このキャリッジ４１には、用紙Ｑに対してインク液滴を吐出可能に、記録ヘッド２１が搭載される。

キャリッジ４１は、下面部の溝（図示せず）にガイドレール４５０，４７０が配置されるように、ガイドレール４５０，４７０上に載置される。この載置によって、キャリッジ４１は、ＣＲモータ５１が回転すると、ベルト４３５の回転に連動して、案内部材としてのガイドレール４５０，４７０に案内され、主走査方向に移動する。また、記録ヘッド２１は、このキャリッジ４１の移動に伴って、主走査方向に搬送される。

エンコーダ５５は、キャリッジ４１の溝４１０に配置された上記エンコーダスケール５５１と上記光学センサ５５３とを備えるものであり、これらの要素によりキャリッジ４１の位置及び速度を計測可能なリニアエンコーダとして構成される。エンコーダ５５は、周知のリニアエンコーダと同様に、エンコーダスケール５５１において等間隔に設けられた目盛りを光学センサ５５３で光学的に読み取る。

即ち、エンコーダ５５は、キャリッジ４１が主走査方向に移動すると、部材４７に固定されたエンコーダスケール５５１と、キャリッジ４１と共に移動する光学センサ５５３との相対位置が変化する現象を利用して、光学センサ５５３でエンコーダスケール５５１の目盛り（スリット等）を読み取り、エンコーダ信号として、キャリッジ４１の主走査方向の変位に応じたパルス信号を出力する。本実施例では、このエンコーダ５５の出力信号（エンコーダ信号）に基づき、主走査方向におけるキャリッジ４１の位置及び速度（間接的には記録へッド２１の位置及び速度）が計測される。

この他、モータ制御部３０（図１参照）は、ＣＲモータ５１の制御により、キャリッジ４１の主走査方向への搬送制御を行うＣＲモータ制御部３１を備える。このＣＲモータ制御部３１は、ＣＰＵ１１からの指令に従って、駆動回路５３に対する入力信号としてのＰＷＭ信号を生成し、直流モータで構成されるＣＲモータ５１を制御する。この際、ＣＲモータ制御部３１は、エンコーダ５５の出力信号に基づいたフィードバック制御により、キャリッジ４１の速度を制御する。また、駆動回路５３は、ＣＲモータ制御部３１から入力されるＰＷＭ信号に従う駆動電流でＣＲモータ５１を駆動する。

また、用紙搬送機構６０は、図２に示すように、ＬＦモータ７１に駆動されて副走査方向に回転する、主走査方向に平行な軸を有する少なくとも一つのローラ６１を備える。用紙搬送機構６０は、トレイから供給された用紙Ｑを、ローラ６１の回転により副走査方向に搬送し、用紙Ｑを記録ヘッド２１によるインク液滴の吐出位置に送出する。

モータ制御部３０（図１参照）は、ＬＦモータ７１の制御により、用紙Ｑの副走査方向への搬送制御を行うＬＦモータ制御部３５を備える。このＬＦモータ制御部３５は、ＣＰＵ１１からの指令に従って、駆動回路７３に対する入力信号としてのＰＷＭ信号を生成し、直流モータで構成されるＬＦモータ７１を制御する。この際、ＬＦモータ制御部３５は、ＬＦモータ７１、ローラ６１又はこれらの間の伝達系、に設けられたロータリエンコーダとしてのエンコーダ７５からの出力信号に基づいたフィードバック制御により、用紙Ｑの搬送制御を行う。また、駆動回路７３は、ＬＦモータ制御部３５から入力されるＰＷＭ信号に従ってＬＦモータ７１を駆動する。

プリンタ装置１が備えるＣＰＵ１１は、接続インタフェース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、上記印字制御部２０を動作させて、印刷対象データに基づく画像を用紙Ｑ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、主走査方向の折返し地点に到達する度に、ＬＦモータ制御部３５を動作させて、用紙Ｑを所定量副走査方向に送出することにより、用紙Ｑに対して段階的に画像を形成し、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の構成を、図４を用いて説明する。本実施例のＣＲモータ制御部３１は、図４に示すように、エンコーダ信号処理ユニット１１０と、外乱オブザーバ１３０と、判定用反力推定ユニット１４０と、ジャム判定ユニット１６０と、操作量演算ユニット１７０と、ＰＷＭ信号生成回路１９０と、を備える。尚、ＣＲモータ制御部３１は、ハードウェア又はマイクロコンピュータによるソフトウェアの実行により実現される。

エンコーダ信号処理ユニット１１０は、エンコーダ５５の出力信号に基づき、キャリッジ４１の位置及び速度を計測するものである。周知のようにキャリッジ４１の速度計測は、上記出力信号としてエンコーダ５５から出力されるパルス信号のパルスエッジ間隔（時間間隔）を計測することにより実現できる。また、キャリッジ４１の位置計測については、所定の原点位置にキャリッジ４１を配置してからのエンコーダ５５からの入力パルス数をカウントすることにより計測することができる。具体的には、キャリッジ４１が正方向に変位している場合にはパルス入力毎に１加算し、キャリッジ４１が負方向に変位している場合にはパルス入力毎に１減算するように、入力パルス数をカウントすることによりキャリッジ４１の位置を計測することができる。周知のように、エンコーダ５５からは、Ａ相信号及びＢ相信号が出力される。キャリッジ４１の変位方向については、これらＡ相信号及びＢ相信号の位相差により特定することができる。

また、外乱オブザーバ１３０は、エンコーダ信号処理ユニット１１０により計測されたキャリッジ４１の速度Ｖと、操作量演算ユニット１７０から出力されるＣＲモータ５１に対する操作量Ｕと、に基づき、キャリッジ４１の搬送方向に対応するＣＲモータ５１の回転方向とは反対方向に作用する力である反力を推定し、その反力推定値τ１を、判定用反力推定ユニット１４０に入力する。

判定用反力推定ユニット１４０は、この外乱オブザーバ１３０で推定された反力推定値τ１からジャムの発生有無の判定に不要な成分を除去し、除去後の反力推定値τをジャム判定ユニット１６０に入力する。

ジャム判定ユニット１６０は、この判定用反力推定ユニット１４０から入力される反力推定値τに基づき、キャリッジ４１と用紙Ｑとが接触する事象であるジャムが発生したか否かを判定する。そして、ジャムが発生していると判定した場合には、そのことを表すフラグＦ＝１を操作量演算ユニット１７０に入力し、ジャムが発生していないと判定した場合には、そのことを表すフラグＦ＝０を操作量演算ユニット１７０に入力する。以下では、ジャムの発生有無の判定を、簡易に「ジャム判定」とも表現する。

操作量演算ユニット１７０は、このジャム判定ユニット１６０から入力されるフラグＦと、エンコーダ信号処理ユニット１１０により計測されたキャリッジ４１の速度Ｖと、に基づいて、ＣＲモータ５１に対する操作量Ｕを演算し、その操作量Ｕを、ＰＷＭ信号生成回路１９０に入力する。本実施例では、操作量Ｕとして、ＣＲモータ５１に対する電流指令値を算出し、これをＰＷＭ信号生成回路１９０に入力する。

ＰＷＭ信号生成回路１９０は、この操作量演算ユニット１７０から入力される操作量Ｕに対応した駆動電流でＣＲモータ５１が駆動されるようなＰＷＭ信号を生成し、これを駆動回路５３に入力する。

続いては、図５を用いて、ＣＲモータ制御部３１の詳細構成を更に説明する。外乱オブザーバ１３０では、入力ユニット１３１が、エンコーダ信号処理ユニット１１０による速度Ｖの計測信号（例えば計測された速度Ｖの時系列データ）を、制御対象の逆モデルＰ^-1に入力する。ここで言う制御対象の逆モデルＰ^-1は、ＣＲモータ５１に対する操作量Ｕと制御対象の制御量（キャリッジ４１の速度Ｖ）との入出力特性モデルＰ＝Ｖ／Ｕ、換言すれば操作量Ｕから制御量Ｖへの数学モデルである伝達関数Ｐ＝Ｖ／Ｕの逆モデルＰ^-1のことである。以下で表現する「制御対象」は、操作量Ｕにより制御量Ｖを実現する駆動系のことを言う。この駆動系には、少なくともＰＷＭ信号生成回路１９０、ＣＲモータ５１及びキャリッジ搬送機構４０が含まれる。

外乱オブザーバ１３０では、減算器１３３が、この逆モデルＰ^-1の出力Ｕ^*と、操作量演算ユニット１７０から出力されるＣＲモータ５１に対する操作量Ｕとの差分（Ｕ−Ｕ^*）を表す信号（差分信号）を生成し、この差分信号をローパスフィルタ１３５に入力する。差分（Ｕ−Ｕ^*）は、逆モデルＰ^-1の出力Ｕ^*に含まれる外乱成分に対応し、モータ駆動により制御対象に作用した力に対する反力の大きさを表す。

ローパスフィルタ１３５は、カットオフ周波数ω１の１次ローパスフィルタとして構成され、入力された差分信号を濾波して、その濾波信号である高周波成分減衰後の差分信号を、判定用反力推定ユニット１４０に入力する。

付言すると、差分（Ｕ−Ｕ^*）は、操作量Ｕが電流指令値である関係上、単位をアンペアとするものであるが、アンペアとトルク（反力）との間には比例関係が成立する。このため、差分（Ｕ−Ｕ^*）は、反力推定値τ１を表すものとして取り扱うことができる。即ち、外乱オブザーバ１３０は、差分信号をローパスフィルタ１３５により濾波したものを、反力推定値τ１（外乱成分の大きさ）を表す信号として、判定用反力推定ユニット１４０に入力する。

判定用反力推定ユニット１４０は、外乱オブザーバ１３０からの入力信号が表す反力推定値τ１から、ジャム判定に不要な外乱成分として、キャリッジ４１の位置Ｘ及びキャリッジ４１の変位方向に応じて変化する外力Ｚに対応する成分を減算により除去し、反力推定値τ２（＝τ１−Ｚ）を算出する。

更に、判定用反力推定ユニット１４０は、反力推定値τ２からジャム判定に不要な外乱成分として、キャリッジ４１に作用する粘性摩擦力ＤＶに対応する成分を減算により除去し、反力推定値τ３（＝τ２−ＤＶ）を算出する。更に、この反力推定値τ３から、ジャム判定に不要な外乱成分として、キャリッジ４１に作用する動摩擦力μＮに対応する成分を減算により除去し、ジャム判定用の反力推定値τ（＝τ３−μＮ）を算出する。そして、この反力推定値τをジャム判定ユニット１６０に入力する。更なる詳細については後述する。

ジャム判定ユニット１６０は、このようにして判定用反力推定ユニット１４０から入力される反力推定値τを、予め設定された閾値Ｈと比較し、反力推定値τの絶対値｜τ｜が閾値Ｈ以上であるときには、フラグＦ＝１を出力し、絶対値｜τ｜が閾値Ｈ未満であるときには、フラグＦ＝０を出力する。このようにして、ジャム判定ユニット１６０は、ジャムの発生有無を判定し、発生していると判定した場合には、フラグＦ＝１を出力し、そうでない場合には、フラグＦ＝０を出力する。

この他、操作量演算ユニット１７０は、フラグＦ＝０である通常時には、ＣＰＵ１１から設定された速度プロファイルに基づく現時刻での目標速度Ｖｒと、エンコーダ信号処理ユニット１１０により計測された速度Ｖと、に基づいて、キャリッジ４１が目標速度Ｖｒに追従するような操作量Ｕを演算し、この操作量ＵをＰＷＭ信号生成回路１９０に入力する。速度プロファイルは、制御開始時からの各時刻における目標速度Ｖｒの軌跡を表すものである。

例えば、操作量演算ユニット１７０は、速度プロファイルから特定される現時刻の目標速度Ｖｒから上記計測された速度Ｖを減算し、その差分（Ｖｒ−Ｖ）を出力する減算器１７１と、減算器１７１の出力（Ｖｒ−Ｖ）にゲインＫｐを作用させて操作量Ｕ＝Ｋｐ（Ｖｒ−Ｖ）を出力する比例制御器１７３としての機能を有した構成にされる。この機能は、ハードウェア又はマイクロコンピュータによるソフトウェアの実行により実現される。

一方、フラグＦ＝１が入力されると、操作量演算ユニット１７０は、ジャムが発生したとみなして、ＣＲモータ５１及びキャリッジ４１を停止させるための操作量Ｕを演算し、これをＰＷＭ信号生成回路１９０に入力する停止処理を実行する。

本実施例のＣＲモータ制御部３１では、このような構成により、キャリッジ４１の速度フィードバック制御が行われると共に、外乱オブザーバ１３０を用いたジャム判定及び、この判定結果に基づいたＣＲモータ５１及びキャリッジ４１の停止処理が行われる。

ここで、ローパスフィルタ１３５のカットオフ周波数ω１について言及する。本実施例の外乱オブザーバ１３０は、ジャム判定を目的とするものである。このため、設計段階では、ローパスフィルタ１３５のカットオフ周波数ω１として、制御誤差を抑える目的で設置される従来の外乱オブザーバのローパスフィルタよりも低めの周波数が設定される。

従来の外乱オブザーバに対しては、外乱による制御誤差を抑えるために、制御対象の機械的特性による差分信号（Ｕ−Ｕ^*）の振動成分を減衰させないようなカットオフ周波数を設定していた。

これに対し、外乱オブザーバ１３０のローパスフィルタ１３５には、制御対象の機械的特性による振動成分が減衰するようなカットオフ周波数ω１を設定する。具体的には、この振動成分の周波数である振動周波数ωｒ未満のカットオフ周波数ω１を設定する。本実施例によれば、このような設定により、振動成分に起因したジャムの誤判定（ジャム判定の誤り）を抑える。

仮に、カットオフ周波数ω１として従来の周波数を設定することで、上記振動成分がローパスフィルタ１３５により十分減衰されない場合には、加速に伴って振動成分が大きく現れた際に、ジャムが発生していないのにも拘らず、反力推定値τが閾値Ｈを超えてしまう。そして、この事象により、ジャム判定ユニット１６０においてジャムの誤判定が生じ、操作量演算ユニット１７０においてＣＲモータ５１及びキャリッジ４１の停止処理が行われてしまう。

図６（Ａ）示すグラフは、キャリッジ４１を停止状態から一定速度Ｖｃまで加速制御後、キャリッジ４１を一定速度Ｖｃに速度制御した場合に得られる反力推定値τ１であって、ローパスフィルタ１３５のカットオフ周波数ω１を、制御対象の機械的特性に応じた振動成分の周波数である振動周波数ωｒ未満としたときの反力推定値τ１を、横軸を時間、縦軸を反力推定値τ１として表したグラフである。一方、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）と同様の制御を行った場合に得られる反力推定値τ１であって、ローパスフィルタ１３５のカットオフ周波数ω１を、振動周波数ωｒより大きい値に設定したときの反力推定値τ１を、横軸を時間、縦軸を反力推定値τ１として表したグラフを示す。

このように、ローパスフィルタ１３５のカットオフ周波数ω１を振動周波数ωｒより大きい値に設定すると、反力推定値τ１に振動成分が大きく現れることから、ジャム判定ユニット１６０においてジャムの誤判定が生じやすい。このような誤判定については、閾値Ｈを大きくすることで抑えることができるが、このような方法で誤判定を抑えようとすると、ジャムが発生した際に、高感度に、これを検知することが難しくなる。

このため、本実施例によれば、ローパスフィルタ１３５のカットオフ周波数ω１として、振動周波数ωｒより小さい値を設定することにより、ジャム判定ユニット１６０によるジャムの誤判定を抑えつつ、高感度にジャム発生を検知できるようにしている。

尚、振動周波数ωｒについては、プリンタ装置１を試験動作させて、その際に得られる減算器１３３の出力信号を周波数解析し、この周波数スペクトルのピークを検出することにより得ることができる。カットオフ周波数ω１については、小さい値を設定する程、ジャムの誤判定が生じにくくなるが、カットオフ周波数ω１を小さく設定し過ぎると、用紙Ｑとキャリッジ４１とが接触し始めてからジャム判定ユニット１６０によりジャムが発生したと判定されるまでの時間が長くなり、好ましくない。

そこで、プリンタ装置１の設計に際しては、用紙Ｑとキャリッジ４１とが接触し始めてからジャム判定ユニット１６０によりジャムが発生したと判定されるまでの時間の許容値Ｔｊａｍを定め、この許容値Ｔｊａｍに基づいて、カットオフ周波数ω１を、２π／Ｔｊａｍより大きい値に定めると良い。尚、ここでは「カットオフ周波数」ω１と表現しているが、ω１は、角周波数を表すものであることを念のため言及しておく。

図７（Ａ）に示すように、カットオフ周波数ω１を、２π／Ｔｊａｍより大きい値に設定すると、用紙Ｑとキャリッジ４１とが接触し始めてから時間Ｔｊａｍ以内に、この接触の影響が明確に反力推定値τに現れ、適切な閾値Ｈの設定により、時間Ｔｊａｍで、ジャムの発生有無を高精度に判定することができる。

一方、図７（Ｂ）に示すように、カットオフ周波数ω１を、２π／Ｔｊａｍより小さい値に設定すれば、用紙Ｑとキャリッジ４１とが接触し始めてから時間Ｔｊａｍ以内においては、接触による影響が反力推定値τに十分に表れず、反力推定値τの上昇がジャムの発生によるものであるか否かを高精度に判定することが難しい。即ち、カットオフ周波数ω１を、２π／Ｔｊａｍより小さい値に設定した場合には、時間Ｔｊａｍ内では、接触による影響が反力推定値τに十分反映されないため、閾値Ｈの調整によっても、ジャム判定の高精度化に限度がある。

従って、カットオフ周波数ω１は、振動周波数ωｒ未満で２π／Ｔｊａｍより大きい値に設定するのが好ましい。閾値Ｈについては、カットオフ周波数ω１を、２π／Ｔｊａｍより大きい値に設定しつつ、ローパスフィルタ１３５に、このカットオフ周波数ω１を設定したときに、用紙Ｑとキャリッジ４１とが接触し始めてから時間Ｔｊａｍで、一定以上の確率で到達する反力推定値τの最小値付近を設定すればよい。

続いて、判定用反力推定ユニット１４０の詳細構成について図５を用いて説明する。判定用反力推定ユニット１４０は、キャリッジ４１の位置Ｘ及び変位方向に応じて変化する外力Ｚに対応する成分を、反力推定値τ１から除去するための構成として、反力テーブルＴＢＬと、外力推定ユニット１４１と、減算器１４２とを備える。

図８（Ａ）に示すように、キャリッジ４１に搭載される記録ヘッド２１には、これを駆動するための信号線等のケーブルが接続されるが、この接続物ＣＮについては、キャリッジ４１及び記録ヘッド２１の主走査方向への移動に伴って形状変化する。そして、この形状変化によって、接続物ＣＮから記録ヘッド２１及びキャリッジ４１に作用する力である外力Ｚが変化する。

本実施例によれば、このような性質を示す外力Ｚに起因する成分を、反力テーブルＴＢＬと外力推定ユニット１４１と減算器１４２と、を用いて反力推定値τ１から除去するのである。

反力テーブルＴＢＬは、キャリッジ４１の変位方向毎に、キャリッジ４１の位置と、その位置で作用する外力Ｚとの対応関係を示す構成にされる。具体的に、反力テーブルＴＢＬは、主走査方向に往復運動するキャリッジ４１の変位方向の夫々（往路及び復路の夫々）について、エンコーダ信号処理ユニット１１０により計測される位置Ｘの単位毎に、反力推定値τ１から減算すべき外力Ｚを記憶した構成にすることができる。図８（Ｂ）には、キャリッジ４１が変位し接続物ＣＮが形状変化する場合の外力Ｚの変化例を、キャリッジ４１の位置Ｘを横軸、外力Ｚを縦軸としたグラフにより示す。

この反力テーブルＴＢＬに登録すべき外力Ｚは、例えば、駆動プーリ４３１とＣＲモータ５１との連結を解いた状態で、キャリッジ搬送機構４０を傾け、キャリッジ４１を、往路及び復路方向に、自由落下させたときの加速度を計測することにより求めることができる。キャリッジ４１の位置Ｘを横軸とし加速度を縦軸としたグラフに、往路及び復路の夫々において各位置で計測された加速度をプロットし、往路と復路とで加速度に差がある位置Ｘを、外力Ｚが働いている位置であると特定し、その加速度の差に対応する外力Ｚを反力テーブルＴＢＬに登録するといった具合である。

往路においてのみ外力Ｚが作用し、復路においては外力Ｚが作用しないとみなすことのできる環境では、復路の加速度よりも往路の加速度のほうが小さい領域についての上記加速度の差を、その位置Ｘでの外力Ｚと取り扱って、往路における位置Ｘと外力Ｚとの対応関係を反力テーブルＴＢＬに登録することができる。即ち、往路における各位置Ｘにおける外力Ｚのみを反力テーブルＴＢＬに登録し、復路についての反力テーブルを登録しない手法を採用することができる。

外力推定ユニット１４１は、上記構成にされた反力テーブルＴＢＬを参照して、この反力テーブルＴＢＬに登録されている外力Ｚであって、エンコーダ信号処理ユニット１１０により計測されたキャリッジ４１の位置Ｘ及びキャリッジ４１の変位方向に対応した外力Ｚを特定し、この外力Ｚを減算器１４２に入力する。上記手法を採用した場合には、往路に関してのみ、反力テーブルＴＢＬに従う外力Ｚを減算器１４２に入力し、復路に関しては、外力Ｚ＝０を減算器１４２に入力することができる。

減算器１４２は、この外力推定ユニット１４１から入力される外力Ｚを、反力推定値τ１から減算することによって、外力Ｚの成分を除去してなる反力推定値τ２（＝τ１−Ｚ）を出力する。

また、判定用反力推定ユニット１４０は、粘性摩擦力ＤＶに対応する成分を、反力推定値τ１から除去するための構成として、乗算器１４３と、減算器１４４と、粘性係数演算ユニット１４５と、を備える。乗算器１４３は、エンコーダ信号処理ユニット１１０により計測されたキャリッジ４１の速度ＶをＤ倍して、減算器１４４に入力する。これにより、乗算器１４３は、速度Ｖに粘性係数Ｄを作用させてなる粘性摩擦力ＤＶを、減算器１４４に入力する。この粘性係数Ｄは、キャリッジ４１とガイドレール４５０，４７０との間に設けられる潤滑剤としてのグリスの粘度Ａに対応したものである。グリス粘度Ａと粘性係数Ｄとの間には比例関係が成立する。従って、粘性係数Ｄは、粘度Ａに係数Ｋを作用させた値ＫＡとして得られる。

減算器１４４は、この乗算器１４３から入力される粘性摩擦力ＤＶを、反力推定値τ２から減算することによって、粘性摩擦力成分を除去してなる反力推定値τ３（＝τ２−ＤＶ）を出力する。一方、粘性係数演算ユニット１４５は、乗算器１４３で用いられる粘性係数Ｄを、温度センサ８１により計測された温度Ｔに応じた値に更新するものである。

図９（Ａ）に示すように、粘性係数Ｄと比例関係にあるグリス粘度Ａは、温度Ｔが上昇するにつれて低下する。よって、粘性係数Ｄも温度Ｔが上昇するにつれて低下する。粘性係数演算ユニット１４５には、このような温度Ｔとグリス粘度Ａとの対応関係を表すテーブル又は関数が登録されており、粘性係数演算ユニット１４５は、この対応関係に従って、温度センサ８１が示すキャリッジ４１周辺の雰囲気温度Ｔに対応するグリス粘度Ａを特定し、このグリス粘度Ａに上記係数Ｋを作用させて、現在の温度Ｔに対応する粘性係数Ｄを算出し、これを乗算器１４３に設定する。乗算器１４３はこのように設定された粘性係数Ｄを用いて、粘性摩擦力ＤＶを出力する。

また、判定用反力推定ユニット１４０は、動摩擦力μＮに対応する成分を、反力推定値τ１から除去するための構成として、動摩擦係数演算ユニット１４６と、抗力演算ユニット１４７と、動摩擦力演算ユニット１４８と、切替ユニット１４９と、減算器１５０と、を備える。

動摩擦係数演算ユニット１４６は、ガイドレール４５０，４７０からキャリッジ４１に作用する動摩擦力に対応する動摩擦係数μを、温度センサ８１により計測された温度Ｔに基づき更新するものである。動摩擦係数μは、粘性係数Ｄと同様、温度Ｔが上昇するにつれて、低下する性質を示す。動摩擦係数演算ユニット１４６には、このような温度Ｔと動摩擦係数μとの対応関係を表すテーブル又は関数が登録される。動摩擦係数演算ユニット１４６は、この対応関係に従って、温度センサ８１が示すキャリッジ４１周辺の雰囲気温度Ｔに対応する動摩擦係数μを特定し、これを動摩擦力演算ユニット１４８に入力する。

一方、抗力演算ユニット１４７は、インクタンクを内蔵する記録ヘッド２１を搭載したキャリッジ４１に働く垂直抗力Ｎを、残量センサ８５により計測されたインク残量Ｒに基づき更新するものである。インク残量Ｒとインク重量との間には比例関係が成立する。このため、インク残量Ｒであるときのインク重量は、インク残量Ｒ＝１００％であるときのインク重量がβであるとすると、βＲで表すことができる。但し、ここではインク残量Ｒが、０から１までの範囲の値０≦Ｒ≦１を採るものとする。一方、記録ヘッド２１を搭載したキャリッジ４１は、インクタンクが空であるときにも、一定の重量Ｗ０を有する。従って、インク残量Ｒであるときの垂直抗力Ｎは、図９（Ｂ）に示すように、Ｎ＝Ｗ０＋βＲで表現することができる。

抗力演算ユニット１４７は、上記関係式に従って、インク残量Ｒに対応する垂直抗力Ｎを算出し、これを動摩擦力演算ユニット１４８に入力する。そして、動摩擦力演算ユニット１４８は、動摩擦係数演算ユニット１４６から入力される動摩擦係数μと抗力演算ユニット１４７から入力される垂直抗力Ｎとを乗算することにより、キャリッジ４１に作用する動摩擦力μＮを演算し、この動摩擦力μＮを、切替ユニット１４９に入力する。

切替ユニット１４９は、エンコーダ信号処理ユニット１１０により計測された速度Ｖに基づき、この速度Ｖがゼロ（Ｖ＝０）であるとき、又は、動摩擦力演算ユニット１４８から入力される動摩擦力μＮに基づき、反力推定値τ３がμＮ以下（τ３≦μＮ）であるときには、反力推定値τがゼロとなるような値を減算器１５０に入力し、それ以外の場合（Ｖ＞０且つτ３＞μＮである場合）に限って、動摩擦力演算ユニット１４８から入力された動摩擦力μＮを減算器１５０に入力する。

キャリッジ４１が静止している状態では、反力推定値τ１に動摩擦力成分は含まれない。また、動摩擦力は、キャリッジ４１の搬送方向とは逆方向に働くものであるので、反力推定値τ３から動摩擦力成分を減算した値が負値となるのは不自然である。このような理由により、切替ユニット１４９は、上述した一定の条件を満足したときに限って、動摩擦力演算ユニット１４８から入力された動摩擦力μＮを減算器１５０に入力する。

また、減算器１５０は、切替ユニット１４９からの入力を、反力推定値τ３から減算することによって、動摩擦力成分を除去してなる反力推定値τ（τ＝０又はτ＝τ３−μＮ＞０）を出力する。

そして、ジャム判定ユニット１６０は、このようにして判定用反力推定ユニット１４０から入力される反力推定値τと閾値Ｈとを比較して、上述したようにジャム判定を行う。
以上にジャム判定の技術について説明したが、操作量演算ユニット１７０は、このジャム判定ユニット１６０から入力されるフラグＦに基づき、図１０に示すように、操作量Ｕの出力を切り替える。

即ち、操作量演算ユニット１７０は、ＣＰＵ１１からの指令に基づき、ＣＲモータ５１の制御、換言すれば、キャリッジ４１の搬送制御を開始すると、ジャム判定ユニット１６０から入力されるフラグＦが値ゼロから値１に切り替わるまでは、速度プロファイルに基づくキャリッジ４１の速度制御を行う（Ｓ１１０〜Ｓ１５０）。

具体的には、速度プロファイルに基づく現時刻での目標速度Ｖｒと、エンコーダ信号処理ユニット１１０により計測された速度Ｖと、に基づいて、キャリッジ４１が目標速度Ｖｒに追従するような操作量Ｕを演算する（Ｓ１１０）。

また、ジャム判定ユニット１６０から入力されるフラグＦが値ゼロである場合には（Ｓ１３０でＮｏ）、Ｓ１１０で算出した操作量ＵをＰＷＭ信号生成回路１９０に入力し、この操作量Ｕに対応する駆動電流でＣＲモータ５１が駆動されて、キャリッジ４１が搬送されるようにする（Ｓ１４０）。

その後、キャリッジ４１の搬送制御の終了条件が満足されたか否かを判断し（Ｓ１５０）、終了条件が満足されていないと判断した場合には（Ｓ１５０でＮｏ）、Ｓ１１０に移行する。このようにして、操作量演算ユニット１７０は、終了条件が満足されたと判断するか（Ｓ１５０でＹｅｓ）、ジャム判定ユニット１６０から入力されるフラグＦが値ゼロから値１に切り替わるまで（Ｓ１３０でＹｅｓ）、Ｓ１１０〜Ｓ１５０の処理を繰り返し実行する。そして、終了条件が満足されると（Ｓ１５０）、キャリッジ４１の搬送制御を終了する。

Ｓ１５０では、例えば、速度プロファイルに基づく制御終了時刻に達すると、終了条件が満足されたとして、キャリッジ４１の搬送制御を終了することができる。この他、一定時間キャリッジ４１が停止したことを条件に、キャリッジ４１の搬送制御を終了することも可能である。

一方、操作量演算ユニット１７０は、ジャム判定ユニット１６０から入力されるフラグＦが値ゼロから値１に切り替わると、ジャムが発生したことを検知して（Ｓ１３０でＹｅｓ）、ＣＲモータ５１及びキャリッジ４１の停止処理を実行しつつ（Ｓ１６０）、ＣＰＵ１１に対し、ジャムが発生した旨のエラー通知を行う（Ｓ１７０）。ＣＰＵ１１は、このエラー通知を受けて、ユーザインタフェース１７のディスプレイを通じたメッセージ表示やブザー音の出力によるエラー通知をユーザに向けて行うことができる。

この他、上記停止処理は、Ｓ１１０で演算された操作量Ｕを用いずに、操作量Ｕ＝ゼロをＰＷＭ信号生成回路１９０に入力する処理にて実現することができる。別例として、停止処理では、ＣＲモータ５１が減速及び停止するように、操作量Ｕを搬送方向に対してマイナス出力してもよい。

操作量演算ユニット１７０は、このような停止処理（Ｓ１６０）及びエラー通知（Ｓ１７０）をキャリッジ４１が停止するまで継続的に実行し、キャリッジ４１が停止したと判断すると（Ｓ１８０でＹｅｓ）、キャリッジ４１の搬送制御を終了する。

以上、本実施例のプリンタ装置１について説明したが、本実施例によれば、逆モデルの出力Ｕ^*と操作量Ｕとの差分（Ｕ−Ｕ^*）に基づくジャム判定を行うが、この差分信号を、制御対象の機械的特性による振動成分を減衰させることが可能な周波数ωｒ未満のカットオフ周波数ω１を有するローパスフィルタ１３５に入力して、そのフィルタ通過後の信号（濾波信号）に基づくジャム判定を行う。

従って、本実施例によれば、制御対象の機械的特性によって生じる振動成分が原因で、ジャムの誤判定が生じるのを抑え、ジャム判定を高精度且つ高感度に行うことができる。
また、本実施例によれば、操作量Ｕと逆モデルの出力Ｕ^*との差分（Ｕ−Ｕ^*）をローパスフィルタ１３５で濾波して得られる反力推定値τ１（外乱成分）から、更にジャム判定に不要な成分を除去し、当該除去後の反力推定値τに基づき、ジャム判定を行うようにした。従って、一層高精度にジャム判定を行うことができる。

特に、本実施例によれば、温度Ｔに起因する動摩擦係数μの変化及びインク残量Ｒに起因する記録ヘッド２１の重量の変化（キャリッジ４１に作用する抗力Ｎの変化）を加味して、反力推定値τ１から制御対象に作用する動摩擦力μＮの成分を除去するようにした。

更に、温度Ｔに起因する粘性係数Ｄの変化を加味して、計測されたキャリッジ４１の速度Ｖに基づき、反力推定値τ１から制御対象に作用する粘性摩擦力ＤＶの成分を除去するようにした。

この他、本実施例によれば、記録ヘッド２１に接続されるケーブルの形状変化により記録ヘッド２１及びキャリッジ４１に作用する外力の変化を加味して、反力推定値τ１から制御対象に作用する外力であって位置及び変位方向に依存する外力Ｚの成分を除去するようにした。従って、本実施例によれば、このような摩擦力ＤＶ，μＮや外力Ｚの変動による影響を抑えて、高精度にジャム判定を行うことができる。

また、本実施例によれば、迅速且つ高精度にジャムを検知することができ、ジャムを検知すると、キャリッジ４１を停止させるので、ユーザがジャムを解消するための用紙Ｑの除去作業に手間を要したり、ジャムの進行により記録ヘッド２１のノズル面が傷ついてしまったりするのを抑制することができる。

以上に、本発明の実施例について説明したが、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、インクタンクが記録ヘッド２１に搭載されたプリンタ装置１について説明したが、本発明は、インクタンクが記録ヘッド２１とは離れて独立して設けられ、チューブを介して記録ヘッド２１にインクを供給するプリンタ装置にも適用することができる。即ち、本発明は、インクタンクが、キャリッジ４１に搬送されることなく、固定配置され、記録ヘッド２１が、自己に接続されたチューブを介して、インクタンクからインク供給を受けるプリンタ装置にも適用することができる。

このようにチューブが記録ヘッド２１に接続されたプリンタ装置によれば、図９（Ａ）においてケーブルを例に挙げて説明したように、キャリッジ４１及び記録ヘッド２１の移動に伴って、接続物ＣＮとしてのチューブが形状変化し、これに伴って、チューブから記録ユニットに作用する外力Ｚが変化する。そして、反力推定値τ１には、この外力Ｚに起因する成分として、キャリッジ４１の位置及び変位方向に応じた成分が含まれる結果となる。

従って、このプリンタ装置においても、上記実施例と同様に、反力テーブルＴＢＬを用いて、外力Ｚを推定し、反力推定値τ１から外力Ｚの成分を除去するように、判定用反力推定ユニット１４０を構成すれば、高精度にジャム判定を行うことができる。但し、このプリンタ装置では、インクタンクが記録ヘッド２１及びキャリッジ４１に搭載されていない関係上、インク残量Ｒの変化による抗力Ｎの変化は生じない。従って、反力推定値τ１から動摩擦力μＮに起因する成分を除去する際には、抗力Ｎが一定であるものとみなして、この成分を除去することができる。

尚、インク供給用のチューブについては、その材質や形状のために、変形の態様によって記録ヘッド２１に作用する力が大きく変化するものが多い。従って、上述のように判定用反力推定ユニット１４０を構成すれば、一層高精度にジャムの発生を検知することができる。

また、本発明は、その適用をインクジェットプリンタに限定されるものではなく、モータにより物体の運動を制御する制御装置であって、物体が異物に接触する可能性のある種々の制御装置に適用することができる。この他、本発明は、フィードバック制御系だけでなく、フィードフォワード制御系等にも適用可能であるし、速度制御系だけでなく、位置制御系等にも適用することができる。また、外力Ｚに対応する成分、粘性摩擦力ＤＶに対応する成分及び動摩擦力μＮに対応する成分の除去は、上記実施例のようにローパスフィルタ１３５の下流において実行してもよいが、これらの除去は、ローパスフィルタ１３５の上流において実行することも可能である。また、外力Ｚに対応する成分、粘性摩擦力ＤＶに対応する成分及び動摩擦力μＮに対応する成分すべてを除去しなくてもよく、いずれか一つの成分を除去するように、プリンタ装置１は構成され得る。

［対応関係］
用語間の対応関係は、次の通りである。操作量演算ユニット１７０は、演算手段の一例に対応し、エンコーダ５５及びエンコーダ信号処理ユニット１１０は、計測手段の一例に対応する。また、入力ユニット１３１は、逆モデル入力手段の一例に対応し、減算器１３３及びローパスフィルタ１３５は、推定手段の一例に対応する。そして、判定用反力推定ユニット１４０は、除去手段の一例に対応する。

この他、ジャム判定ユニット１６０は、判定手段の一例に対応し、温度センサ８１は、温度計測手段の一例に対応し、残量センサ８５は、残存量推定手段の一例に対応する。また、ＣＲモータ５１とキャリッジ搬送機構４０との組合せは、記録ユニット搬送機構の一例に対応する。

１…プリンタ装置、１１…ＣＰＵ、１２…ＲＯＭ、１３…ＲＡＭ、１５…ＥＥＰＲＯＭ、１７…ユーザインタフェース、１９…接続インタフェース、２０…印字制御部、２１…記録ヘッド、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、４３…ベルト機構、５１…ＣＲモータ、２３，５３，７３…駆動回路、５５，７５…エンコーダ、６０…用紙搬送機構、６１…ローラ、７１…ＬＦモータ、８１…温度センサ、８５…残量センサ、１１０…エンコーダ信号処理ユニット、１３０…外乱オブザーバ、１３１…入力ユニット、１３３，１４２，１４４，１５０，１７１…減算器、１３５…ローパスフィルタ、１４０…判定用反力推定ユニット、１４１…外力推定ユニット、１４３…乗算器、１４５…粘性係数演算ユニット、１４６…動摩擦係数演算ユニット、１４７…抗力演算ユニット、１４８…動摩擦力演算ユニット、１４９…切替ユニット、１６０…ジャム判定ユニット、１７０…操作量演算ユニット、１７３…比例制御器、１９０…ＰＷＭ信号生成回路、４１０…溝、４３１…駆動プーリ、４３３…従動プーリ、４３５…ベルト、４５０，４７０…ガイドレール、５５１…エンコーダスケール、５５３…光学センサ、ＴＢＬ…反力テーブル、ＣＮ…接続物

Claims (13)

1. モータと、前記モータにより駆動される被駆動物であって付属物の消費により重量が変化する被駆動物と、を備える駆動系を制御対象として、前記被駆動物の運動を制御する制御装置であって、
   前記制御対象に入力する操作量を演算する演算手段と、
   前記制御対象の制御量を計測する計測手段と、
   前記計測手段による前記制御量の計測信号を、前記制御対象の入出力特性を表すモデルの逆モデルに入力する逆モデル入力手段と、
   前記操作量を参照して前記逆モデルの出力に含まれる外乱成分を推定する推定手段と、
   前記推定手段により推定された前記外乱成分から、前記被駆動物の異物との接触以外の外乱に起因する成分として、前記制御対象において生じる摩擦力に起因する成分を除去する除去手段と、
   前記除去手段による除去後の前記外乱成分に基づき、前記被駆動物が異物と接触したか否かを判定する判定手段と、
   前記付属物の残存量を推定する残存量推定手段と、
   を備え、
   前記除去手段は、前記摩擦力として、前記被駆動物の運動に伴って生じる動摩擦力に起因する成分を除去する構成にされ、前記推定手段により推定された前記残存量に基づき、前記被駆動物の重量に応じた前記動摩擦力を推定すること
   を特徴とする制御装置。
2. 前記除去手段は、前記摩擦力として、前記制御対象において用いられる潤滑剤による粘性摩擦力、に起因する成分を更に除去すること
   を特徴とする請求項１記載の制御装置。
3. 前記制御対象の雰囲気温度を計測する温度計測手段
   を備え、
   前記除去手段は、前記温度計測手段により計測された前記雰囲気温度に基づき、この雰囲気温度で前記制御対象において生じる前記摩擦力を推定し、前記摩擦力に起因する成分を前記外乱成分から除去すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２記載の制御装置。
4. 前記除去手段は、前記被駆動物の速度に応じた前記粘性摩擦力を推定し、前記粘性摩擦力に起因する成分を前記外乱成分から除去すること
   を特徴とする請求項２記載の制御装置。
5. 前記制御対象の雰囲気温度を計測する温度計測手段
   を備え、
   前記除去手段は、前記温度計測手段により計測された前記雰囲気温度に基づき、当該雰囲気温度での前記動摩擦力及び当該雰囲気温度での前記被駆動物の速度に応じた前記粘性摩擦力を推定し、前記動摩擦力及び前記粘性摩擦力に起因する成分を除去すること
   を特徴とする請求項２記載の制御装置。
6. モータと前記モータにより駆動される被駆動物とを備える駆動系を制御対象として、前記被駆動物の運動を制御する制御装置であって、
   前記制御対象に入力する操作量を演算する演算手段と、
   前記制御対象の制御量を計測する計測手段と、
   前記計測手段による前記制御量の計測信号を、前記制御対象の入出力特性を表すモデルの逆モデルに入力する逆モデル入力手段と、
   前記操作量を参照して前記逆モデルの出力に含まれる外乱成分を推定する推定手段と、
   前記推定手段により推定された前記外乱成分から、前記被駆動物の異物との接触以外の外乱に起因する成分を除去する除去手段と、
   前記除去手段による除去後の前記外乱成分に基づき、前記被駆動物が異物と接触したか否かを判定する判定手段と、
   を備え、
   前記除去手段は、前記被駆動物の異物との接触以外の外乱として、前記被駆動物との接続物から前記被駆動物に作用する外力であって、前記被駆動物の位置及び運動方向に応じて変化する外力に起因する成分を除去すること
   を特徴とする制御装置。
7. 前記被駆動物の運動方向に対する、前記被駆動物の位置変化と前記被駆動物に作用する前記外力の変化との対応関係を記憶する記憶手段
   を備え、
   前記除去手段は、前記記憶手段を参照して前記被駆動物の現在位置及び運動方向に応じた前記外力を推定し、前記外力に起因する成分を除去すること
   を特徴とする請求項６記載の制御装置。
8. 前記除去手段は、前記被駆動物の異物との接触以外の外乱に起因する成分として、前記制御対象において生じる摩擦力に起因する成分を更に除去すること
   を特徴とする請求項６又は請求項７記載の制御装置。
9. 前記制御対象は、前記被駆動物として、前記モータにより駆動されて変位し、対向するシートに画像を形成する記録ユニットを備えるものであり、
   前記判定手段は、前記被駆動物としての前記記録ユニットが前記異物としての前記シートに接触したか否かを判定する手段であること
   を特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項記載の制御装置。
10. 前記推定手段は、前記逆モデルの出力と前記操作量との差分を、前記外乱成分として推定すること
    を特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項記載の制御装置。
11. 搬送されるシートに画像を形成する画像形成システムであって、
    インク液滴を吐出して前記シートに画像を形成する記録ユニットであってインク消費により重量が変化する記録ユニットと、前記記録ユニットを駆動するモータと、を備え、前記記録ユニットが前記モータによって駆動されて前記シートに対して変位する記録ユニット搬送機構と、
    前記記録ユニット搬送機構を制御対象として前記記録ユニットの運動を制御する制御装置と、
    を備え、
    前記制御装置は、
    前記モータの操作量を演算する制御入力演算手段と、
    前記記録ユニットの運動状態を表す物理量を計測する計測手段と、
    前記計測手段による前記物理量の計測信号を、前記制御対象の入出力特性を表すモデルの逆モデルに入力する逆モデル入力手段と、
    前記操作量を参照して前記逆モデルの出力に含まれる外乱成分を推定する推定手段と、
    前記推定手段により推定された前記外乱成分から、前記記録ユニットの前記シートとの接触以外の外乱に起因する成分として、前記記録ユニットの運動に伴って生じる動摩擦力に起因する成分を除去する除去手段と、
    前記除去手段による除去後の前記外乱成分に基づき、前記記録ユニットが前記シートと接触したか否かを判定する判定手段と、
    前記記録ユニットにおけるインクの残存量を推定する残存量推定手段と、
    を備え、
    前記除去手段は、前記残存量推定手段により推定された前記残存量に基づき、前記記録ユニットの重量に応じた前記動摩擦力を推定し、前記動摩擦力に起因する成分を除去すること
    を特徴とする画像形成システム。
12. 搬送されるシートに画像を形成する画像形成システムであって、
    前記シートに画像を形成する記録ユニットと前記記録ユニットを駆動するモータとを備え、前記記録ユニットが前記モータによって駆動されて前記シートに対して変位する記録ユニット搬送機構と、
    前記記録ユニット搬送機構を制御対象として前記記録ユニットの運動を制御する制御装置と、
    を備え、
    前記制御装置は、
    前記モータの操作量を演算する制御入力演算手段と、
    前記記録ユニットの運動状態を表す物理量を計測する計測手段と、
    前記計測手段による前記物理量の計測信号を、前記制御対象の入出力特性を表すモデルの逆モデルに入力する逆モデル入力手段と、
    前記操作量を参照して前記逆モデルの出力に含まれる外乱成分を推定する推定手段と、
    前記推定手段により推定された前記外乱成分から、前記記録ユニットの前記シートとの接触以外の外乱に起因する成分を除去する除去手段と、
    前記除去手段による除去後の前記外乱成分に基づき、前記記録ユニットが前記シートと接触したか否かを判定する判定手段と、
    を備え、
    前記記録ユニットは、インク液滴を吐出して前記シートに画像を形成する記録ユニットであって、独立したインクタンクからのインク供給を、当該記録ユニットと前記インクタンクとを接続するチューブを介して受けるものであり、
    前記除去手段は、前記記録ユニットの前記シートとの接触以外の外乱として、前記チューブから前記記録ユニットに作用する外力であって、前記記録ユニットの位置及び変位方向に応じて変化する外力に起因する成分を除去すること
    を特徴とする画像形成システム。
13. 前記記録ユニット搬送機構は、前記記録ユニットが案内部材により案内されて特定方向に変位する機構であり、
    前記除去手段は、前記記録ユニットの前記シートとの接触以外の外乱として、前記記録ユニットが前記案内部材により案内されて変位する際に前記記録ユニットに作用する摩擦力に起因する成分を更に除去すること
    を特徴とする請求項１２記載の画像形成システム。

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