JPH11187686A - モータ制御装置及びコンピュータが実行可能なプログラムを格納した記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータを制御し、被制御体をある状態から回
転させて等角速度状態に駆動制御する場合において、最
適な目標値入力により、いわゆる機械系の高域共振を加
振する事なく、高速な立ち上がり制御を行うことが可能
なモータ制御装置を提供すること。 【解決手段】 モータ制御装置は、画像読取装置の走行
体や画像形成装置の感光体や画像形成装置の転写ベルト
等の被制御体１を移動させて等速度駆動をおこなうモー
タ等からなる駆動部２と、この駆動部２をディジタル演
算により制御する演算制御部３とを備え、演算制御部３
は、被制御体１の加速度の二階微分値の二乗積分値が最
小となる加速パターンを基に、目標速度、目標速度の積
分値、フィードフォワードとしての目標加速度を、時間
に関する多項式で表し、この多項式を用いて各サンプル
時刻ごとの目標速度、目標速度の積分値、フィードフォ
ワードとしての目標加速度を算出し、被制御体１の各サ
ンプル時刻ごとの位置、速度との差に応じて駆動部２を
制御し、被制御体１の駆動を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、モータ制御装置
およびコンピュータが実行可能なプログラムを格納した
記録媒体に関し、詳細には、画像読取装置の副走査走行
体、画像形成装置の感光体駆動装置、画像形成装置の転
写ベルト駆動装置、工作機械、および計測装置等の駆動
装置に適用されるモータ制御装置およびコンピュータが
実行可能なプログラムを格納した記録媒体に係わり、特
に、被制御体をある状態から回転させて等角速度状態に
駆動制御するモータ制御装置およびコンピュータが実行
可能なプログラムを格納した記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、モータを制御し被制御体をある状
態から移動させて等角速度状態に駆動制御する方法とし
ては、目標角速度をステップ状に変化させて角速度制御
を行う方法が一般的である。

【０００３】しかるに、かかる方法では、立ち上がり時
のステップの状態の入力変化に基づく、急激な角加速度
変化により、いわゆる機械系の高域共振を加振し、図１
４に示すような振動が生じる。図１４は被制御体のステ
ップ応答を示しており、被制御体の速度と時間との関係
を示す図である。これらの振動は、高速な立ち上がりの
実現を妨げるばかりでなく、振動のために装置に悪影響
を与え、最悪の場合は装置の破損につながる恐れもあ
る。

【０００４】この振動を防ぐ方法として、例えば、特開
平５−２２９７５号公報に記載された「モータの駆動装
置及びその駆動装置」が提案されている。かかる「モー
タの駆動装置及びその駆動装置」においては、停止から
のモータの回転速度をθ、減速時の加速度をＡとした場
合に、加速度の目標速度をＶを、Ｖ＝√（２Ａθ）とし
て、モータ速度が目標速度Ｖとなるように一定加速度で
加速する制御をおこなうものである。

【０００５】かかる「モータの駆動装置及びその駆動装
置」においては、一定の加速度で立ち上げるため、前述
の目標速度をステップ入力として与える方法よりは、い
わゆる機械系の高域共振を加振しない。そのため、生じ
る振動を減少させることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
５−２２９７５号公報に記載された「モータの駆動装置
及びその駆動装置」では、最適な、いわゆる機械系の高
域共振を加振しない制御になっていないため、振動が発
生する。また、速度が目標速度に達した際には、目標加
速度が０、若しくは摩擦力相当にステップ状に減少する
ため、図１５に示すような振動が発生する。

【０００７】これらの振動は、高速な立ち上がりの実現
を妨げるばかりではなく、振動のために装置に悪影響を
与え、最悪の場合は、装置の破損につながる恐れもあ
る。

【０００８】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であり、モータを制御し、被制御体をある状態から回転
させて等角速度状態に駆動制御する場合において、最適
な目標値入力により、いわゆる機械系の高域共振を加振
する事なく、高速な立ち上がり制御を行うことが可能な
モータ制御装置およびコンピュータが実行可能なプログ
ラムを格納した記録媒体を提案することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に係るモータ制御装置は、モータを制御し
て被制御体をある状態から回転させて、等角速度状態に
駆動する駆動部と、該駆動部をディジタル演算結果に基
づいて制御する演算制御部とを備え、前記演算制御部
は、前記被制御体の角加速度の二階微分値の二乗積分が
最小となる加速パターンを基に、目標値を時間に関する
多項式で表し、当該多項式を用いて各サンプリング時刻
ごとの目標値を算出し、前記被制御体の前記各サンプリ
ング時刻ごとの目標値として用いた多項式に対応する値
との差に基づいて、前記駆動部を制御して、前記被制御
体の制御をおこなうモータ制御装置において、前記制御
の目標値とする多項式は目標角速度であり、被制御体の
初期状態が停止状態であり、時間ｔ1 における終端状態
を、角速度を０でない一定値とし、角加速度および角加
速度の微分値を０として、各サンプリング時刻ごとの目
標角速度を算出するモータ制御装置であって、前記目標
角速度をＲv （t ）とし、等角速度状態の０でない角速
度をＶ1 とし、移動開始からＶ1 までの目標移動時間を
Ｔとした場合の時間t に関する前記目標各速度Ｒv （t
）の多項式を下式の如く表し、

【数４】 前記演算制御部において各サンプリング時刻ごとに当該
目標角速度Ｒv （t ）を算出するものである。

【００１０】また、請求項２に係るモータ制御装置は、
モータを制御して被制御体をある状態から回転させて、
等角速度状態に駆動する駆動部と、該駆動部をディジタ
ル演算結果に基づいて制御する演算制御部とを備え、前
記演算制御部は、前記被制御体の角加速度の二階微分値
の二乗積分が最小となる加速パターンを基に、目標値を
時間に関する多項式で表し、当該多項式を用いて各サン
プリング時刻ごとの目標値を算出し、前記被制御体の前
記各サンプリング時刻ごとの目標値として用いた多項式
に対応する値との差に基づいて前記駆動部を制御して、
前記被制御体の制御をおこなうモータ制御装置におい
て、前記制御の目標値とする多項式は目標角速度の積分
値であり、被制御体の初期状態が停止状態であり、時間
t1における終端状態を角速度は０でない一定値とし、角
加速度および角加速度の微分値を０とし、各サンプリン
グ時刻ごとの目標角度を算出するモータ制御装置であっ
て、前記目標角度をRp（t ）とし、等角速度状態の０で
ない角速度をV1とし、移動開始からV1までの目標移動時
間をT とした場合の前記時間ｔに関する前記目標角度Ｒ
p （t ）の多項式を下式の如く表し、

【数５】 前記演算制御部において各サンプリング時刻ごとに目標
角度Rp（t ）を算出するものである。

【００１１】また、請求項３に係るモータ制御装置は、
請求項１または２記載のモータ制御装置において、前記
演算制御部は定常摩擦力相当の角速度をフィードフォワ
ード値として、前記駆動部に与えるものである。

【００１２】また、請求項４に係るモータ制御装置は、
請求項１または２記載のモータ制御装置において、前記
被制御体の角加速度の二階微分値の二乗積分が最小とな
る加速パターンを基に得られる目標角加速度の時間に関
する多項式に基づき、各サンプリング時刻ごとの目標角
加速度を前記演算制御部において算出し、当該目標角加
速度の値をフィードフォワード値として前記駆動部に与
え、前記フィードフォワードに用いる目標角加速度をR
α（t ）とし、その時間ｔに関する当該目標角加速度Ｒ
α（t ）の多項式を下式の如く表し、

【数６】 前記演算制御部において各サンプリング時刻ごとに当該
目標角加速度をR α（t ）を算出するものである。

【００１３】また、請求項５に係るモータ制御装置は、
請求項４記載のモータ制御装置において、前記フィード
フォワード値は、前記各サンプリング時刻ごとの目標角
加速度に、定常摩擦相当の値を加えたものである。

【００１４】また、請求項６に係るモータ制御装置は、
請求項１〜５のいずれか１つに記載のモータ制御装置に
おいて、前記被制御体が、画像読取装置の走行体駆動装
置であることとした。

【００１５】また、請求項７に係るモータ制御装置は、
請求項１〜５のいずれか１つに記載のモータ制御装置に
おいて、前記被制御体が、画像形成装置の感光体駆動装
置であることとした。

【００１６】また、請求項８に係るモータ制御装置は、
請求項１〜５のいずれか１つに記載のモータ制御装置に
おいて、前記被制御体が、画像形成装置の転写ベルト駆
動装置であることとした。

【００１７】また、請求項９に係るコンピュータが実行
可能なプログラムを格納した記録媒体は、請求項１〜８
のいずれか１つに記載の演算制御部としてコンピュータ
を機能させるためのプログラムを格納したものである。

【００１８】 〔発明の詳細な説明〕以下、添付図面を参照して、本発
明の好適な実施の形態を詳細に説明する。

【００１９】先ず、本発明に係わるモータ駆動方法及び
当該モータ駆動方法でモータを駆動するモータ制御装置
の概略について説明する。図１は、本発明に係わるモー
タ制御装置を示すブロック図である。

【００２０】図１に示すモータ制御装置は、画像読取装
置の走行体や画像形成装置の感光体や画像形成装置の転
写ベルト等の被制御体１を移動させて等速度駆動をおこ
なうモータ等からなる駆動部２と、この駆動部２をディ
ジタル演算により制御する演算制御部３とを備えてい
る。

【００２１】上記演算制御部３は、評価関数、すなわ
ち、ここでは、被制御体１の加速度の二階微分値の二乗
積分値が最小となる加速パターンをもとに、目標速度、
目標速度の積分値、フィードフォワードとしての目標加
速度を、時間に関する多項式で表し、この多項式を用い
て各サンプル時刻ごとの目標速度、目標速度の積分値、
フィードフォワードとしての目標加速度を算出し、被制
御体１の各サンプル時刻ごとの位置、速度との差に応じ
て駆動部２を制御し、被制御体１の駆動を行うものであ
る。これにより、いわゆる機械系の高域共振を加振する
事なく、高速な立ち上がり制御を行う事ができる。

【００２２】ここで、等速、位置、速度等の用語は、画
像読取装置の走行体や画像形成装置の転写ベルト等の直
線駆動系を対象にして記述したが、感光体駆動のよう
に、回転運動の場合には、それぞれ対応する物理量（例
えば、等角速度、角度、角速度）に置き換えればよい。
また、モータ制御の場合には、必要な物理量をモータ軸
の回転系に換算して、制御すれば良い。以下では、必要
な物理量をモータ軸の回転系に換算して考える。

【００２３】次に、上記多項式について説明する。被制
御体１の加速度をモータ軸換算した角加速度の二階微分
値の二乗積分値が最小となる加速パターンを設定する。
まず、被制御体１の加速度をモータ軸換算した角加速度
の二階微分値を仮想的な入力ｕ' として導入し、プラン
トの状態方程式を、下式（１）の如く表す。

【００２４】

【数７】

【００２５】ここで、ｖ、α、α’はそれぞれ、被制御
体１の速度をモータ軸換算した角速度、加速度をモータ
軸換算した角加速度、加速度の一階微分値をモータ軸換
算した角加速度の一階微分値である。

【００２６】また、この場合の評価関数Ｊは、下式
（２）の如く表すことができる。

【００２７】

【数８】

【００２８】上記式（２）の評価関数Ｊを最小にする目
標角速度、フィードフォワードとしての目標角加速度
は、それぞれ、時間に関する５次、４次式となる。例え
ば、定数をＣ0 〜Ｃ5 とすると、目標角速度Ｒp （t ）
は下式（３）の如く表すことができる。

【００２９】

【数９】

【００３０】また、定数をＣ10〜Ｃ14とすると、フィー
ドフォワードとしての目標角加速度R α（t ）は下記式
（４）の如く表すことができる。

【００３１】

【数１０】

【００３２】ここで、目標角速度を積分して、定数をＣ
20〜Ｃ26とし、目標角速度を達成する目標角度の時間に
関する多項式Ｒp （t ）を求めると、Ｒp （t ）は時間
に関する６次式となり、下式（５）の如く表すことがで
きる。

【００３３】

【数１１】

【００３４】この目標角加速度は、フィードフォワード
として用いる事により、目標角速度による角速度制御
や、目標角速度の積分値による角度制御と併用できる。

【００３５】図２は、図１のモータ制御装置の具体的な
構成を示すブロック図である。被制御体１は、例えば、
画像読取装置の走行体や画像形成装置の感光体や画像形
成装置の転写ベルト等からなる。

【００３６】演算制御部３は、マイクロコンピュータ２
０１及びバス２０５等からなる。マイクロコンピュータ
２０１は、ＲＯＭ２０３に格納されたプログラムに従っ
てモータ制御装置の動作制御を行うマイクロプロセッサ
２０２と、マイクロプロセッサ２０２がモータ制御装置
の動作制御を行うためのプログラムを格納したＲＯＭ２
０３と、マイクロプロセッサ２０２のワークエリアとし
て使用されるＲＡＭ２０４とを備えている。これらマイ
クロプロセッサ２０２、ＲＯＭ２０３、ＲＡＭ２０４
は、バス２０５に接続されている。マイクロプロセッサ
２０１は、上述したように、時間の関数の多項式で表さ
れる制御のための目標値を計算する。

【００３７】駆動部２は、被制御体１を駆動するための
モータ１１と、モータ１１のモータ軸と同軸に取り付け
られた、モータ可動子の回転角度を計数するためのエン
コーダ１０と、出力パルスを計数するカウンタを備えエ
ンコーダ１０からの出力を処理して、デジタル数値に変
換する状態検出用インターフェイス装置２１０と、マイ
クロコンピュータ２０１の演算結果（目標値と実測値の
差、もしくは、それにフィードフォワード値を加えた
値）のデジタル値を駆動装置２０８を動作させるパルス
状信号（制御信号）に変換する駆動用インターフェイス
装置２０７と、パワー半導体、例えばトランジスタから
なり、駆動用インターフェース装置２０７から出力され
るパルス状信号に基づいて動作し、モータ１１に印加す
る電圧を制御する駆動装置２０８と、からなる。モータ
１１すなわち被制御体１は所望の角速度（速度）で駆動
される。この際、前述の目標値を用いているので、振動
等の生じない高速な立ち上がりが可能である。

【００３８】次に、上記モータ制御装置の概略の全体動
作を説明する。モータ制御装置は、閉ループ構成となっ
ており、モータ１１の角速度もしくは位置は、前述のエ
ンコーダ１０及びインターフェイス装置２１０により検
出され、マイクロコンピュータ２０１に取り込まれる。
マイクロコンピュータ２０１は、目標値と実測値の差、
もしくは、それにフィードフォワード値を加えた値を演
算し、その演算結果のデジタル値を駆動用インターフェ
ース装置２０７に出力する。駆動用インターフェース装
置２０７は、入力されるデジタル値を、駆動装置２０８
を動作させるパルス状信号（制御信号）に変換して駆動
装置２０８に出力し、これに応じて、駆動装置２０８
は、入力されるパルス状信号を増幅してモータ１１に出
力する。モータ１１及び被制御体１はこれにより駆動さ
れる。

【００３９】次に、エンコーダ１０の出力に基づいて、
状態検出用インターフェース装置２１０による角速度の
検出動作（方法）について、図３及び図４を参照して詳
細に説明する。図３は状態検出用インターフェース装置
２１０の動作を説明するための波形図を示し、図４は状
態検出用インターフェース装置２１０の動作を説明する
ためのフローチャートを示す。

【００４０】状態検出用インターフェース装置２１０
は、エンコーダ１０の出力（図３参照）をマイクロプロ
セッサ２０２の割り込みに接続してあり、また、基準ク
ロックＣＬＫ（図３参照）をカウントするタイマーを備
えている。

【００４１】図３において、エンコーダ出力パルスのエ
ッジ３０１が到達する直前の状態から説明する。状態検
出用インターフェース装置２１０は、カウンタはエンコ
ーダパルスの出力をＣＬＫ信号に基づいて、与えられた
カウント値（例えばOFFFFH）からデクリメントカウント
を実行する。エンコーダ３０１の出力パルスのエッジ３
０１がプロセッサ２０２の割り込みへ到達すると、図４
の割り込みルーチンが実行開始される。そして、カウン
タのデクリメントカウント値は、状態検出用インターフ
ェイス装置２１０の内蔵レジスタにラッチされる（ステ
ップＳ１）。次に、ラッチされたデクリメントカウント
値をＲＡＭ２０４（図２参照）に格納する（ステップＳ
２）。そして、Ｔn のパルス周期をカウントするための
カウント初期値（OFFFFH）を与え、再度デクリメントカ
ウントを開始し（ステップＳ３）、割り込みの処理を終
了する。再度、エンコーダ３０１のエッジ３０２が割り
込みへ到達したら、前述図４のステップＳ１〜Ｓ３の処
理が繰り返される。パルスTnにおける速度v （i ）は下
式（６）の如く表すことができる。

【００４２】

【数１２】

【００４３】また、モータの位置は、インターフェイス
装置２１０において、エンコーダパルス数を計数する事
で、簡単に実行できる。

【００４４】ここで、前述の状態方程式を用いて、制御
対象の初期条件Ｘ（０）、終端条件Ｘ（ｔ）、その評価
関数Ｊを、それぞれ下式（７）〜（９）とする。

【００４５】

【数１３】

【００４６】また、目標角速度Ｒv （t ）、フィードフ
ォワードとしての目標角加速度Ｒα（t ）は、下式（１
０）、（１１）の如く表すことができる。

【００４７】

【数１４】

【００４８】さらに、目標角速度を積分して、目標角速
度を達成する目標角度の時間に関する多項式Ｒp （t ）
は、下式（１２）の如くなる。

【００４９】

【数１５】

【００５０】このままの式では、多項式の係数を求める
ために、逆行列を計算しなければならないので、計算が
複雑になってしまう。そこで、サンプリング時刻ｔを移
動開始からＶ1 までの目標移動時間をＴで割った値を用
いることとして、目標角速度Ｒv （t ）、目標角速度を
達成する目標角度の時間に関する多項式目標角度Rp（t
）、前記フィードフォワードに用いる目標角速度をＲ
α（t ）に時間に関する多項式を、それぞれ下式（１
３）〜（１５）の如く変形する。

【００５１】

【数１６】

【００５２】以上求めた式に基づいて、演算制御部３
（マイクロコンピュータ２０１）は、サンプリング時刻
ごとに、目標角速度、もしくは、目標角速度の積分値を
算出して、モータ１１をそれに追従させるべく駆動制御
をおこなう。

【００５３】この際、求めた目標角加速度Ｒαをフィー
ドフォワード値として、目標角速度による角速度制御
や、目標角速度の積分値による角度制御と併用すること
により、より効果的に、いわゆる機械系の高域共振を加
振する事の無い、高速な立ち上がり制御を実現できる。

【００５４】一般的に駆動部においては、摩擦力が働い
ており、特にその定常値は、バイアスとして、制御系に
働き、良好な制御特性を妨げる。従って、この摩擦力に
相当する値を前記マイクロコンピュータ内に記憶させて
おき、その値をフィードフォワードとして用いることに
より、フィードフォワードを用いない制御方法よりも、
良好な制御が行える。従って、フィードフォワード値
は、目標角加速度R αと摩擦力に相当する値とを、サン
プリング時刻毎に加えた値を用いてもよい。この場合が
もっとも良好な制御が可能となる。

【００５５】図５は、上記モータ制御装置のモータ制御
方法を適用する画像読み取り装置の一例を示す。図５に
おいて、１３０１は原稿、１３０２は原稿台、１３０３
は原稿照明系、１３０４は反射光の光軸、１３０５は読
み取り用の素子例えばＣＣＤ、１３０６は結像レンズ、
１３０７は反射ミラー、１３０８はこれらＣＣＤ１３０
５、レンズ１３０６、ミラー１３０７、等からなる光電
変換ユニット。１３０９、１３１０は副走査駆動用のプ
ーリ、１３１１はワイヤ、１３１２はモータで、それと
同時に角速度検出用のエンコーダ１３１３が取り付けら
れている。１３１４は画像読み取り装置のハウジングで
ある。

【００５６】次に、概略動作を説明する。原稿を読み取
るための光電変換ユニット１３０８は、駆動用のモータ
１３１２をハウジング１３１４に固定して、ワイヤ１３
１１とプーリ１３０９、１３１０および歯車等の動力伝
達系１３１５などのモータの駆動力を伝達する手段を用
いて、原稿１３０１の副走査方向に駆動する。このと
き、蛍光灯などの読み取り用照明系１３０３で、原稿台
１３０２上の原稿１３０１を照明し、その反射光束（光
軸を１３０４に示す）を複数のミラー１３０７で折り返
し、結像レンズ１３０６を介して、ＣＣＤ１３０５など
のイメージセンサーに受光部に原稿１３０１の像を結像
する。この時モータ、角速度検出用のエンコーダ等によ
る光電変換ユニットの副走査と光電変換素子１３０５自
身の主走査とで、原稿全体が読み取られる。

【００５７】これまで、このような画像読み取り装置の
速度立ち上げ制御を行なうためのモータ制御において
は、従来例で示したような制御を行っていたので、その
角速度プロフィールは、図１４で示したものになり、立
ち上がり時において振動が生じてしまっていた。

【００５８】ここで、前記評価関数が最小になるよう
な、目標入力を与える目標角速度、目標角加速度、およ
び目標角速度の積分値の一例をそれぞれ図６、７、８に
示す。ここでの目標角加速度は、計算した角加速度に、
摩擦力相当の値を加えたものである。画像読取装置の走
行体駆動装置の動きは、比例係数により、モータ軸の動
きに置き換えられる。したがって、画像読取装置の走行
体駆動装置における目標値として、このような滑らかな
入力を与える事で、いわゆる機械系の高域共振を加振す
る事なく、高速な走行体の速度立ち上がりが可能とな
る。

【００５９】目標速度および計算した目標加速度に摩擦
力相当の値を加えたフィードフォワード制御を行った場
合の結果の一例を図９に示す。図１４と比べて明らかに
振動が少なく、本発明の有効性が確認できる。

【００６０】ここでは、画像読取装置として、光学系が
ひとつの可動子に取り付けられている場合を示したが、
これに限るものではなく、二つの走行体を２対１の速度
比で駆動するタイプについても適用可能である。

【００６１】図１０に上記モータ制御装置のモータ制御
方法を適用する画像形成装置の一例を示す。図１０に示
す画像形成装置は、主にレーザ書込み部１４０１、カラ
ー現像部１４０２、感光体ドラム部１４０３、中間転写
ベルト部１４０４、定着部１４０５、給紙部１４０６に
より構成されている。

【００６２】次に、概略動作を説明する。まず、形成す
べきデータがレーザ書込み部に送られると、半導体レー
ザで発生されたレーザビームが、回転駆動されているポ
リゴンミラー１４１０により回転走査され、ｆθレンズ
やミラー等の光学系１４１１を介して感光体１４１２上
に到達し潜像が形成される。つづいて、感光体１４１２
上に形成された潜像をカラー現像部１４０２のトナーに
より現像し、トナー像を形成する。感光体１４１２に形
成されたトナー像は、一度転写ベルト１４０４上に中間
転写された後、紙に転写され、定着された後、出力され
る。像が白黒の場合には、一回の転写ベルトへの転写の
後、紙に転写されるが、カラーの場合には、Ｒ、Ｇ、
Ｂ、Ｂｌａｃｋの四回の重ね合わせが転写ベルト１４０
４上で行われ、その後のカラーの像が紙に転写される。

【００６３】図１１に感光体ドラムの駆動部の詳細を示
す。１５０１は、駆動用のモータでそれと同軸に、モー
タ制御用のエンコーダ１５０２が取り付けられている。
モータの回転は、減速装置１５０３やタイミングベルト
１５０４の伝達系を介して、感光体ドラム１５０５の取
り付けられているドラム軸１５０６に伝達される。１５
０７は、回転の安定性を向上させるためのフライホイー
ルである。このような構成でモータ１５０１を制御する
ことにより、感光体ドラムは、等角速度で駆動される。

【００６４】このような、画像形成装置の感光体駆動装
置には、立ち上がり時間の短縮、等角速度への立ち
上がり直後の書き込み品質の確保、振動による部品の
破損防止、等により、高速でかつ振動の無い、等角速度
への立ち上げが要求されている。しかし、これまで、こ
のような画像形成装置の感光体駆動装置の角速度立ち上
げ制御においては、従来例で示したような制御を行って
いたので、その角速度プロフィールは、図１４で示した
ようなものになり、立ち上がり時において、振動が生じ
てしまっていた。

【００６５】画像形成装置の感光体駆動装置の動きは、
比例係数により、モータ軸の動きに置き換えられる。し
たがっ、て画像形成装置の感光体駆動装置における目標
値として、このような滑らかな入力を与える事で、画像
形成装置の感光体駆動装置に上記モータ制御装置のモー
タ制御方法を適用する事により、いわゆる機械系の高域
共振を加振する事なく、高速な立ち上がり制御が可能な
画像形成装置の感光体駆動装置を構築する事ができる。

【００６６】なお、ここでは、画像形成装置として、カ
ラー現像部がドラムタイプのカラーディジタル機を例に
して示したが、本発明は、これに限られるものではな
く、カラー現像部がドラムタイプでないもの、また、白
黒、アナログ等であっても感光体駆動装置を有するもの
であれば同様に適応可能である。

【００６７】図１２に転写ベルトの駆動部の詳細を示
す。１６０１は、駆動用のモータでそれと同軸に、モー
タ制御用のエンコーダが取り付けられている。モータの
回転は、モータと同軸に取り付けられているモータ軸プ
ーリー１６０２、タイミングベルト１６０３等の伝達系
を介して、転写ベルト駆動軸１６０４に同軸に取り付け
られている駆動プーリ１６０５に伝達される。転写ベル
ト駆動軸１６０４に同軸に取り付けられている駆動ロー
ラ１６０７や補助ローラ１６０８の周りをまわす形で転
写ベルト１６０６がシームレスに取り付けられている。
このような構成でモータ１６０１を制御する事により、
転写ベルト１６０６は、等速度で駆動される。

【００６８】このような、画像形成装置の転写ベルト駆
動装置には、立ち上がり時間の短縮、等速の立ち上
がり直後の書き込み品質の確保、振動による部品の破
損防止、等により、高速でかつ振動の無い、等速度への
立ち上げが要求されている。しかし、これまで、このよ
うな画像形成装置の転写ベルト駆動装置の速度立ち上げ
制御においては、従来例で示したような制御を行ってい
たので、その速度プロフィールは、図１４で示したよう
なものになり、立ち上がり時において、振動が生じてし
まっていた。

【００６９】画像形成装置の転写ベルト駆動装置の動き
は、比例係数により、モータ軸の動きに置き換えられ
る。したがって、画像形成装置の転写ベルト駆動装置に
おける目標値として、このような滑らかな入力を与える
事で、画像形成装置の転写ベルト駆動装置に、上記モー
タ制御装置のモータ制御方法を適用する事により、いわ
ゆる機械系の高域共振を加振する事なく、高速な立ち上
がり制御が可能な画像形成装置の転写ベルト駆動装置を
構築する事ができる。

【００７０】図１３に、上記モータ制御方法を実行する
のに使用するコンピュータの一例であるパーソナルコン
ピュータを示す。

【００７１】フロッピーディスク２００３（記録媒体）
には、上記パーソナルコンピュータ２０００を、上記演
算制御部３（図１及び図２参照）として機能させるため
のプログラムが格納されている。パーソナルコンピュー
タ２０００は、このフロッピーディスク２００３に格納
されているプログラムを実行することにより、上記演算
制御部３（図１及び図２参照）として機能することがで
きる。かかるプログラムとしては、具体的には、コンピ
ュータによってモータの回転を制御するための制御プロ
グラム、コンピュータによって画像読取装置の走行体駆
動装置を制御するための制御プログラム、コンピュータ
によって画像形成装置の感光体駆動装置を制御するため
の制御プログラム、コンピュータによって画像形成装置
の転写ベルト駆動装置を制御するための制御プログラム
等がある。

【００７２】また、本発明は、上記実施の形態のみに限
定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で
適宜変形して実施可能である。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係るモ
ータ制御装置は、モータを制御して被制御体をある状態
から回転させて、等角速度状態に駆動する駆動部と、該
駆動部をディジタル演算結果に基づいて制御する演算制
御部とを備え、演算制御部は、前記被制御体の角加速度
の二階微分値の二乗積分が最小となる加速パターンを基
に、目標値を時間に関する多項式で表し、当該多項式を
用いて各サンプリング時刻ごとの目標値を算出し、被制
御体の前記各サンプリング時刻ごとの目標値として用い
た多項式に対応する値との差に基づいて、駆動部を制御
して、被制御体の制御をおこなうモータ制御装置におい
て、制御の目標値とする多項式は目標角速度であり、被
制御体の初期状態が停止状態であり、時間ｔ1 における
終端状態を、角速度を０でない一定値とし、角加速度お
よび角加速度の微分値を０として、各サンプリング時刻
ごとの目標角速度を算出するモータ制御装置であって、
前記目標角速度をＲv （t ）とし、等角速度状態の０で
ない角速度をＶ1 とし、移動開始からＶ1 までの目標移
動時間をＴとした場合の時間t に関する目標各速度Ｒv
（t ）の多項式を下式の如く表し、

【数１７】 演算制御部において各サンプリング時刻ごとに当該目標
角速度Ｒv （t ）を算出することとしたので、いわゆる
機械系の高域共振を加振する事なく、高速な立ち上がり
制御を行う事ができる。付言すると、演算量も低減する
ことが可能となる。

【００７４】また、請求項２に係るモータ制御装置は、
モータを制御して被制御体をある状態から回転させて、
等角速度状態に駆動する駆動部と、該駆動部をディジタ
ル演算結果に基づいて制御する演算制御部とを備え、演
算制御部は、被制御体の角加速度の二階微分値の二乗積
分が最小となる加速パターンを基に、目標値を時間に関
する多項式で表し、当該多項式を用いて各サンプリング
時刻ごとの目標値を算出し、被制御体の前記各サンプリ
ング時刻ごとの目標値として用いた多項式に対応する値
との差に基づいて駆動部を制御して、被制御体の制御を
おこなうモータ制御装置において、制御の目標値とする
多項式は目標角速度の積分値であり、被制御体の初期状
態が停止状態であり、時間t1における終端状態を角速度
は０でない一定値とし、角加速度および角加速度の微分
値を０とし、各サンプリング時刻ごとの目標角度を算出
するモータ制御装置であって、目標角度をRp（t ）と
し、等角速度状態の０でない角速度をV1とし、移動開始
からV1までの目標移動時間をT とした場合の前記時間ｔ
に関する前記目標角度Ｒp （t ）の多項式を下式の如く
表し、

【数１８】

【００７５】演算制御部において各サンプリング時刻ご
とに目標角度Rp（t ）を算出することとしたので、いわ
ゆる機械系の高域共振を加振する事なく、高速な立ち上
がり制御を行う事ができる。

【００７６】また、請求項３に係るモータ制御装置は、
請求項１または２記載のモータ制御装置において、演算
制御部は定常摩擦力相当の角速度をフィードフォワード
値として、駆動部に与えることとしたので、摩擦力によ
る制御特性の劣化を防止し、いわゆる機械系の高域共振
を加振する事なく、高速な立ち上がり制御を行う事がで
きる。

【００７７】また、請求項４に係るモータ制御装置は、
請求項１または２記載のモータ制御装置において、被制
御体の角加速度の二階微分値の二乗積分が最小となる加
速パターンを基に得られる目標角加速度の時間に関する
多項式に基づき、各サンプリング時刻ごとの目標角加速
度を演算制御部において算出し、当該目標角加速度の値
をフィードフォワード値として前記駆動部に与え、フィ
ードフォワードに用いる目標角加速度をR α（t ）と
し、その時間ｔに関する当該目標角加速度Ｒα（t ）の
多項式を下式の如く表し、

【数１９】

【００７８】演算制御部において各サンプリング時刻ご
とに当該目標角加速度をR α（t ）を算出することとし
たので、安定してループゲインを上げることができ、よ
り効果的に、いわゆる機械系の高域共振を加振すること
なく、高速な立ち上がり制御を行う事ができる。

【００７９】また、請求項５に係るモータ制御装置は、
請求項４記載のモータ制御装置において、フィードフォ
ワード値は、各サンプリング時刻ごとの目標角加速度
に、定常摩擦相当の値を加えたものとしたので、摩擦力
による制御特性の劣化を防止し、いわゆる機械系の高域
共振を加振する事なく、高速な立ち上がり制御を行う事
ができる。

【００８０】また、請求項６に係るモータ制御装置は、
請求項１〜５のいずれか１つに記載のモータ制御装置に
おいて、被制御体が、画像読取装置の走行体駆動装置で
あることとしたので、いわゆる機械系の高域共振を加振
することなく、高速な立ち上がり制御が可能な画像読取
装置の走行体駆動装置を構築する事ができる。

【００８１】また、請求項７に係るモータ制御装置は、
請求項１〜５のいずれか１つに記載のモータ制御装置に
おいて、被制御体が、画像形成装置の感光体駆動装置で
あることとしたので、いわゆる機械系の高域共振を加振
することなく、高速な立ち上がり制御が可能な画像形成
装置の感光体駆動装置を構築する事ができる。

【００８２】また、請求項８に係るモータ制御装置は、
請求項１〜５のいずれか１つに記載のモータ制御装置に
おいて、被制御体が、画像形成装置の転写ベルト駆動装
置であることとしたので、いわゆる機械系の高域共振を
加振することなく、高速な立ち上がり制御が可能な画像
形成装置の転写ベルト駆動装置を構築する事ができる。

【００８３】また、請求項９に係るコンピュータが実行
可能なプログラムを格納した記録媒体は、請求項１〜８
のいずれか１つに記載の演算制御部としてコンピュータ
を機能させるためのプログラムを格納したこととしたの
で、記録媒体に格納されたプログラムをコンピュータで
実行することにより、いわゆる機械系の高域共振を加振
する事なく、高速な立ち上がり制御を行う事が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるモータ制御装置を示すブロック
図である。

【図２】図１のモータ制御装置の具体的な構成を示すブ
ロック図である。

【図３】図２の状態検出用インターフェース装置の動作
を説明するための波形図である。

【図４】状態検出用インターフェース装置２１０の動作
を説明するためのフローチャートである。

【図５】画像読み取り装置の一例を示す図である。

【図６】評価関数が最小になるような目標入力を与える
目標角速度の一例を示す図である。

【図７】評価関数が最小になるような目標入力を与える
目標角加速度の一例を示す図である。

【図８】評価関数が最小になるような目標入力を与える
目標角速度の積分値の一例を示す図である。

【図９】目標速度および計算した目標加速度に摩擦力相
当の値を加えたフィードフォワード制御を行った場合の
結果の一例を示す図である。

【図１０】画像形成装置の一例を示す図である。

【図１１】感光体ドラムの駆動部の詳細を示す図であ
る。

【図１２】転写ベルトの駆動部の詳細を示す。

【図１３】パーソナルコンピュータの構成を示す図であ
る。

【図１４】従来の被制御体のステップ応答を示す図であ
る。

【図１５】従来の被制御体のステップ応答を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 被制御体 ２ 駆動部 ３ 演算制御部 １０ エンコーダ １１ モータ ２０１ マイクロコンピュータ ２０２ マイクロプロセッサ ２０３ ＲＯＭ ２０４ ＲＡＭ ２０５ バス ２０７ 駆動用インターフェース装置 ２０８ 駆動装置 ２１０ 状態検出用インターフェース装置

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータを制御して被制御体をある状態か
   ら回転させて、等角速度状態に駆動する駆動部と、該駆
   動部をディジタル演算結果に基づいて制御する演算制御
   部とを備え、 前記演算制御部は、前記被制御体の角加速度の二階微分
   値の二乗積分が最小となる加速パターンを基に、目標値
   を時間に関する多項式で表し、当該多項式を用いて各サ
   ンプリング時刻ごとの目標値を算出し、前記被制御体の
   前記各サンプリング時刻ごとの目標値として用いた多項
   式に対応する値との差に基づいて、前記駆動部を制御し
   て、前記被制御体の制御をおこなうモータ制御装置にお
   いて、 前記制御の目標値とする多項式は目標角速度であり、被
   制御体の初期状態が停止状態であり、時間ｔ1 における
   終端状態を、角速度を０でない一定値とし、角加速度お
   よび角加速度の微分値を０として、各サンプリング時刻
   ごとの目標角速度を算出するモータ制御装置であって、 前記目標角速度をＲv （t ）とし、等角速度状態の０で
   ない角速度をＶ1 とし、移動開始からＶ1 までの目標移
   動時間をＴとした場合の時間t に関する前記目標各速度
   Ｒv （t ）の多項式を下式の如く表し、 【数１】 前記演算制御部において各サンプリング時刻ごとに当該
   目標角速度Ｒv （t ）を算出することを特徴とするモー
   タ制御装置。
2. 【請求項２】 モータを制御して被制御体をある状態か
   ら回転させて、等角速度状態に駆動する駆動部と、該駆
   動部をディジタル演算結果に基づいて制御する演算制御
   部とを備え、 前記演算制御部は、前記被制御体の角加速度の二階微分
   値の二乗積分が最小となる加速パターンを基に、目標値
   を時間に関する多項式で表し、当該多項式を用いて各サ
   ンプリング時刻ごとの目標値を算出し、前記被制御体の
   前記各サンプリング時刻ごとの目標値として用いた多項
   式に対応する値との差に基づいて前記駆動部を制御し
   て、前記被制御体の制御をおこなうモータ制御装置にお
   いて、 前記制御の目標値とする多項式は目標角速度の積分値で
   あり、被制御体の初期状態が停止状態であり、時間t1に
   おける終端状態を角速度は０でない一定値とし、角加速
   度および角加速度の微分値を０とし、各サンプリング時
   刻ごとの目標角度を算出するモータ制御装置であって、 前記目標角度をRp（t ）とし、等角速度状態の０でない
   角速度をV1とし、移動開始からV1までの目標移動時間を
   T とした場合の前記時間ｔに関する前記目標角度Ｒp
   （t ）の多項式を下式の如く表し、 【数２】 前記演算制御部において各サンプリング時刻ごとに目標
   角度Rp（t ）を算出することを特徴とするモータ制御装
   置。
3. 【請求項３】 前記演算制御部は定常摩擦力相当の角速
   度をフィードフォワード値として、前記駆動部に与える
   事を特徴とする請求項１または２記載のモータ制御装
   置。
4. 【請求項４】 前記被制御体の角加速度の二階微分値の
   二乗積分が最小となる加速パターンを基に得られる目標
   角加速度の時間に関する多項式に基づき、各サンプリン
   グ時刻ごとの目標角加速度を前記演算制御部において算
   出し、当該目標角加速度の値をフィードフォワード値と
   して前記駆動部に与え、 前記フィードフォワードに用いる目標角加速度をR α
   （t ）とし、その時間ｔに関する当該目標角加速度Ｒα
   （t ）の多項式を下式の如く表し、 【数３】 前記演算制御部において各サンプリング時刻ごとに当該
   目標角加速度をR α（t ）を算出することを特徴とする
   請求項１または２記載のモータ制御装置。
5. 【請求項５】 前記フィードフォワード値は、前記各サ
   ンプリング時刻ごとの目標角加速度に、定常摩擦相当の
   値を加えたものであることを特徴とする請求項４記載の
   モータ制御装置。
6. 【請求項６】 前記被制御体が、画像読取装置の走行体
   駆動装置である事を特徴とする請求項１〜５のいずれか
   １つに記載のモータ制御装置。
7. 【請求項７】 前記被制御体が、画像形成装置の感光体
   駆動装置であることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
   か１つに記載のモータ制御装置。
8. 【請求項８】 前記被制御体が、画像形成装置の転写ベ
   ルト駆動装置である事を特徴とする請求項１〜５のいず
   れか１つに記載のモータ制御装置。
9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか１つに記載の前
   記演算制御部としてコンピュータを機能させるためのプ
   ログラムを格納したことを特徴とするコンピュータが実
   行可能なプログラムを格納した記録媒体。