(57)【要約】【課題】適切に外乱抑制可能なモータ制御装置を提供する。【解決手段】プリンタ装置は、外乱抑制器３１４にて、速度制御器３１３の制御入力ｕ0を補正し、補正後の制御入力ｕcを、ＣＲ（キャリッジ）モータの駆動回路に入力する。外乱抑制器は、制御出力ｙ（ＣＲモータの回転角速度）を計測する速度検出器から入力される制御出力ｙの計測信号を、制御対象の伝達関数Ｇ（ｓ）＝Ｋ／（Ｊ・ｓ）の逆モデル１／Ｇ（ｓ）と、カットオフ周波数ωyのローパスフィルタＦ（ｓ，ωy）＝ωy／（ｓ＋ωy）との合成伝達関数Ｅ（ｓ，ωy）＝Ｆ／Ｇに入力し、制御入力ｕcを、カットオフ周波数ωu（但しωu＞ωy）のローパスフィルタＦ（ｓ，ωu）に入力する。そして、制御入力ｕ0を、フィルタ処理後の制御入力Ｆ（ｓ，ωu）・ｕc及び合成伝達関数Ｅの出力Ｅ（ｓ，ωy）・ｙにより補正し、制御入力ｕ0を、ｕc＝ｕ0＋Ｆ（ｓ，ωu）・ｕc−Ｅ（ｓ，ωy）・ｙに補正する。【選択図】図５
2010239802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御器から出力される前記モータへの制御入力信号を補正し、補正後の制御入力信号を、前記モータに入力する補正入力手段と、
制御出力に対応する前記モータの回転に起因する物理量を計測する計測手段と、
前記計測手段から入力される前記物理量を表す計測信号を、制御対象の伝達関数Ｇの逆モデル１／Ｇに入力し、この逆モデル１／Ｇの出力を、第一のローパスフィルタによりフィルタ処理する第一信号処理手段と、
前記補正入力手段が前記モータに入力する前記補正後の制御入力信号を取得し、この制御入力信号を、第二のローパスフィルタによりフィルタ処理する第二信号処理手段と、
を備え、
前記第二のローパスフィルタのカットオフ周波数は、第一のローパスフィルタのカットオフ周波数よりも高い周波数に設定され、
前記補正入力手段は、前記制御器から出力される前記制御入力信号に、前記第二信号処理手段による前記フィルタ処理後の信号を加えると共に、前記第一信号処理手段による前記フィルタ処理後の信号を引いて、前記制御器から出力される前記制御入力信号を補正すること
を特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記第一信号処理手段は、前記逆モデル１／Ｇと前記第一のローパスフィルタに対応する伝達関数とを合成してなる合成伝達関数に、前記計測手段から入力される前記物理量を表す計測信号を入力して、当該合成伝達関数の出力を、前記フィルタ処理後の信号として出力すること
を特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
制御器から出力される前記モータへの制御入力信号を補正し、補正後の制御入力信号を、前記モータに入力する補正入力手段と、
制御出力に対応する前記モータの回転に起因する物理量を計測する計測手段と、
前記計測手段から入力される前記物理量を表す計測信号を、制御対象の伝達関数Ｇの逆モデル１／Ｇに入力し、この逆モデル１／Ｇの出力を、カットオフ周波数ω１を示す伝達関数Ｆ（ω１）によって表現されるローパスフィルタ、によりフィルタ処理する信号処理手段と、
を備え、
前記補正入力手段は、
前記制御器が出力する前記制御入力信号から、前記信号処理手段によるフィルタ処理後の信号を引いて、前記制御器から出力される前記制御入力信号を補正する前段補正手段と、
前記前段補正手段による補正後の前記制御入力信号を、前記ローパスフィルタの伝達関数Ｆ（ω１）よりも高いカットオフ周波数ω２を示す伝達関数Ｆ（ω２）によって構成される伝達関数Ｈ＝１／（１−Ｆ（ω２））に入力することにより、補正する後段補正手段と、
を備え、前記伝達関数Ｈの出力を、前記モータに入力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。
【請求項４】
前記信号処理手段は、前記逆モデル１／Ｇと前記ローパスフィルタに対応する伝達関数Ｆ（ω１）とを合成してなる合成伝達関数に、前記計測手段から入力される前記物理量を表す計測信号を入力して、当該合成伝達関数の出力を、前記フィルタ処理後の信号として出力すること
を特徴とする請求項３記載のモータ制御装置。
【請求項５】
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〜請求項４のいずれかに記載のモータ制御装置を備え、
前記計測手段によって、前記モータの回転に起因して変化する前記印字ユニットの速度若しくは位置、又は、前記モータの回転速度又は回転量を、前記制御出力として計測し、
前記計測手段から得られる計測信号に基づき、前記モータ制御装置によって、前記モータを制御し、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置及び画像形成システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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８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。
【０００３】
図８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ｙrに対応する制御入力ｕを出力する制御器９２０を設計する。
【０００４】
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ｕc＝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ｙrに制御する。
【０００５】
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ｕcとに基づき、外乱を抑制するための補正信号（ｕc−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。
【０００６】
尚、補正信号（ｕc−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すためである。
【０００７】
伝達関数Ｇ（ｓ）が上記周波数特性を示す場合、逆モデル１／Ｇ（ｓ）は、当然のことながら、高周波成分程ゲインが高くなる周波数特性を示す。一方、制御出力ｙの計測信号には、高周波成分に多くの観測ノイズが含まれる。
【０００８】
従って、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（ｕc−１／Ｇ（ｓ）・ｙ）を生成すると、この補正信号において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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平２−０１０４１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、ローパスフィルタ９３０を用いて観測ノイズの影響を抑えるには、ローパスフィルタ９３０のカットオフ周波数ωcを、小さくするのが好ましい。一方、外乱の情報を十分に取り込んで適切な補正信号を生成するには、カットオフ周波数ωcを、大きくするのが好ましい。
【００１１】
しかしながら、これらの関係は相反することから、従来技術では、外乱オブザーバ９１
０を用いて制御器９２０からの制御入力ｕを補正しても、外乱抑制には、一定度の限界があった。即ち、従来技術では、外乱の影響を抑えて高精度な制御を実現するのに限界があった。
【００１２】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、従来よりも適切に外乱抑制可能な技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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、制御器から出力されるモータへの制御入力信号を補正し、補正後の制御入力信号を、モータに入力する補正入力手段と、制御出力に対応する上記モータの回転に起因する物理量を計測する計測手段と、計測手段から入力される上記物理量を表す計測信号を、制御対象の伝達関数Ｇの逆モデル１／Ｇに入力し、この逆モデル１／Ｇの出力を、第一のローパスフィルタによりフィルタ処理する第一信号処理手段と、補正入力手段がモータに入力する上記補正後の制御入力信号を取得し、この制御入力信号を、第二のローパスフィルタによりフィルタ処理する第二信号処理手段と、を備えるものである。
【００１４】
このモータ制御装置において、補正入力手段は、制御器から出力される制御入力信号に、第二信号処理手段によるフィルタ処理後の信号を加えると共に、第一信号処理手段によるフィルタ処理後の信号を引いて、制御器から出力される制御入力信号を補正する。また、第二のローパスフィルタのカットオフ周波数は、第一のローパスフィルタのカットオフ周波数よりも高い周波数に設定されている。
【００１５】
このモータ制御装置によれば、上述したように、カットオフ周波数の異なる複数のローパスフィルタを用いて外乱抑制を行う。従って、第一のローパスフィルタにより観測ノイズの影響を抑えつつも、第二のローパスフィルタにより外乱の情報が失われないようにして、制御器から出力される制御入力信号を補正することができる。
【００１６】
よって、このモータ制御装置によれば、従来よりも外乱の影響を抑えて、高精度にモータ制御を実現することができる。
尚、第一信号処理手段は、逆モデル１／Ｇと第一のローパスフィルタに対応する伝達関数とを合成してなる合成伝達関数に、計測手段から入力される計測信号を入力して、当該合成伝達関数の出力を、上記フィルタ処理後の信号として出力する構成にすることができる（請求項２）。
【００１７】
計測信号を逆モデル１／Ｇに入力する手順、及び、逆モデル１／Ｇの出力をローパスフィルタに入力する手順を独立して行うと、逆モデル１／Ｇの周波数特性から、逆モデル１／Ｇの出力において高周波成分が大きくなり、場合によって、逆モデル１／Ｇの出力が高周波成分で飽和してしまう。一方、計測信号を逆モデル１／Ｇに入力する手順、及び、逆モデル１／Ｇの出力をローパスフィルタに入力する手順を、上記合成伝達関数により一括して行えば、このような信号処理上の問題を回避することができる。
【００１８】
従って、このように第一信号処理手段を構成すれば、一層高精度に外乱抑制可能なモータ制御装置を構成することができる。
尚、上述のモータ制御装置は、第二信号処理手段及び補正入力手段を、次のように構成しても、等価な処理を実現することができる。
【００１９】
即ち、モータ制御装置は、制御器から出力されるモータへの制御入力信号を補正し、補正後の制御入力信号を、モータに入力する補正入力手段と、制御出力に対応する上記モータの回転に起因する物理量を計測する計測手段と、計測手段から入力される上記物理量を
表す計測信号を、制御対象の伝達関数Ｇの逆モデル１／Ｇに入力し、この逆モデル１／Ｇの出力を、カットオフ周波数ω１を示す伝達関数Ｆ（ω１）によって表現されるローパスフィルタ、によりフィルタ処理する信号処理手段と、を備え、上記補正入力手段が、制御器が出力する制御入力信号から、上記信号処理手段によるフィルタ処理後の信号を引いて、制御器から出力される制御入力信号を補正し（前段補正手段）、更に、この補正後の制御入力信号を、上記伝達関数Ｆ（ω１）よりも高いカットオフ周波数ω２を示す伝達関数Ｆ（ω２）により構成される伝達関数Ｈ＝１／（１−Ｆ（ω２））に入力することにより補正して（後段補正手段）、当該伝達関数Ｈの出力を、モータに入力する構成にすることができる（請求項３）。
【００２０】
このようにモータ制御装置を構成した場合でも、観測ノイズの影響を抑え、更には、ローパスフィルタにより外乱の情報が失われないようにして、制御器から出力される制御入力信号を適切に補正することができる。従って、このモータ制御装置によれば、従来よりも外乱の影響を抑えて、高精度にモータ制御を実現することができる。
【００２１】
この他、このモータ制御装置における信号処理手段は、逆モデル１／Ｇとローパスフィルタに対応する伝達関数Ｆ（ω１）とを合成してなる合成伝達関数に、計測手段から入力される上記計測信号を入力して、当該合成伝達関数の出力を、フィルタ処理後の信号として出力する構成にすることができる（請求項４）。このように、信号処理手段を構成すれば、逆モデル１／Ｇの出力が高周波成分で飽和してしまう信号処理上の問題を回避することができる。
【００２２】
また、上記モータ制御装置は、印字ユニットを搬送するためのモータを備え、モータの駆動力により印字ユニットを搬送し、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。
【００２３】
即ち、画像形成システムは、上記モータ制御装置を備え、計測手段によって、モータの回転に起因して変化する印字ユニットの速度若しくは位置、又は、上記モータの回転速度又は回転量を計測し、計測手段から得られる計測信号に基づき、上記モータ制御装置によって、モータを制御し、印字ユニットを搬送する構成にすることができる。
【００２４】
この画像形成システムによれば、モータのコギング等の影響を抑えて、高精度に、モータの回転、ひいては印字ユニットの変位を、制御することができる。従って、この画像形成システムによれば、高精度に、印字ユニット（インクジェットヘッド等）を定速搬送することができて、高画質にシートに対して画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】制御系１００，１６０についてのブロック線図である。
【図２】プリンタ装置１の構成を表す図である。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】外乱抑制器３１４，３１４’の構成を表すブロック線図である。
【図６】ＣＲモータ制御部３１が有する位置制御系のブロック図である。
【図７】外乱抑制器３１９，３１９’の構成を表すブロック線図である。
【図８】従来のモータ制御系９００のブロック線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に本発明の実施例について、図面と共に説明する。
まず、本発明を適用した制御系の基本的な設計手法及び構成について説明する。
＜制御系の設計手法及び構成＞
図１（ａ）は、本発明を適用した制御系１００のブロック線図である。
【００２７】
図１（ａ）に示す制御系１００の構築に先立っては、従来技術と同様、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ｙrに対応する制御入力ｕを出力する制御器１１０を設計する。尚、ここで用いる変数ｓは、ラプラス演算子である。
【００２８】
そして、外乱抑制のため、上記伝達関数Ｇ（ｓ）の逆モデル１／Ｇ（ｓ）を用いて、次の信号処理器１２０を設計する。
即ち、入出力の関係が、逆モデル１／Ｇ（ｓ）と、カットオフ周波数ωc＝ωyのローパスフィルタとして機能する伝達関数Ｆ（ｓ，ωc＝ωy）との合成伝達関数Ｅ（ｓ）＝Ｆ（ｓ，ωy）／Ｇ（ｓ）で表される信号処理器１２０を設計する。
【００２９】
尚、カットオフ周波数ωyは、制御出力ｙの観測ノイズを考慮して決定する。以下、信号処理器１２０を、第一信号処理器１２０と表現する。一般的に、伝達関数Ｆ（ｓ，ωc＝ωy）は、次の関数で表すことができる。但し、変数ｎは、伝達関数Ｇ（ｓ）の分子の次数ｎ１と、分母の次数ｎ２との相対次数ｎ＝ｎ２−ｎ１である。
【００３０】
【数１】
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【００３１】
そして、第一信号処理器１２０には、制御出力ｙの計測信号を入力するように、制御系１００を設計する。
制御対象への制御入力ｕcに、外乱−ｄが加わったとすると、制御出力ｙを、逆モデル１／Ｇ（ｓ）に入力して得られる当該逆モデルの出力は、（１／Ｇ（ｓ））・ｙ＝ｕc−ｄとなる。従って、第一信号処理器１２０の出力（ｄ１＝Ｅ（ｓ）・ｙ）は、制御入力ｕcに外乱が加わった信号に対し、ローパスフィルタを作用させた信号となる。
【００３２】
更に、この制御系１００には、第一信号処理器１２０に採用されたローパスフィルタと同型であって、第一信号処理器１２０のカットオフ周波数ωyよりも高いカットオフ周波数ωu（＞ωy）を示すローパスフィルタ（伝達関数Ｆ(ｓ，ωc＝ωu)）を、第二信号処理器１３０として導入する。尚、カットオフ周波数ωuは、カットオフ周波数ωyよりも高い周波数帯で、外乱を考慮して決定する。
【００３３】
そして、第二信号処理器１３０に、制御対象への制御入力ｕcを示す制御入力信号を、入力するように、制御系１００を設計する。
更に、制御系１００には、第二信号処理器１３０の出力（ｄ２＝Ｆ（ｓ，ωu）・ｕc）から第一信号処理器１２０の出力（ｄ１＝（Ｆ（ｓ，ωy）／Ｇ（ｓ））・ｙ）を引いて補正量ｄ*＝ｄ２−ｄ１の補正信号を生成する補正信号生成器１４０を導入する。
【００３４】
この他、制御系１００には、制御器１１０が出力する制御入力ｕ0の制御入力信号に、補正信号生成器１４０が出力する上記補正信号（補正量ｄ*）を加えることで、制御器１１０が出力する制御入力信号（制御入力ｕ0）を補正し、補正後の制御入力信号（制御入力ｕc＝ｕ0＋ｄ*）を制御対象に入力する補正器１５０を導入する。このようにして、本発明の技術的思想を採用した制御系１００は、設計される。
【００３５】
この制御系１００によれば、カットオフ周波数ωcの異なる二つのローパスフィルタを用いて補正信号（補正量ｄ*）を生成し、この補正信号を用いて制御器１１０から出力される制御入力信号を補正する。従って、外乱の情報を残しつつも観測ノイズを適切に除去することができ、精度よく外乱を抑制して、制御出力ｙを、目標とする制御出力ｙrに制御することができる。
【００３６】
ところで、制御系１００は、等価変換すると、図１（ｂ）に示す構成となる。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示される制御系１００を等価変換してなる制御系１６０のブロック線図である。
【００３７】
この制御系１６０は、制御系１００が備える第一信号処理器１２０と同一構成の信号処理器１７０を備えると共に、制御器１１０からの制御入力信号（制御入力ｕ0）を補正するための構成として、前段補正器１８０と後段補正器１９０とを有する。
【００３８】
この制御系１６０において、信号処理器１７０は、制御出力ｙの計測信号を、上記伝達関数Ｅ（ｓ）に入力する。一方、前段補正器１８０は、制御器１１０が出力する制御入力信号（制御入力ｕ0）から、信号処理器１７０の出力（ｄ１＝Ｅ（ｓ）・ｙ）を引いて、制御入力信号（制御入力ｕ0）を補正する。
【００３９】
そして、後段補正器１９０は、前段補正器１８０による補正後の制御入力信号（制御入力ｕ1＝ｕ0−Ｅ（ｓ）・ｙ））を、次の伝達関数Ｈ（ｓ）に入力して、制御対象への最終的な制御入力信号（制御入力ｕc＝Ｈ（ｓ）・ｕ1）を生成する。尚、次式に示す伝達関数Ｆ（ｓ，ωu）は、制御系１００において第二信号処理器１３０に採用されたローパスフィルタの伝達関数である。
【００４０】
【数２】
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【００４１】
そして、この制御入力ｕc＝Ｈ（ｓ）・ｕ1の制御入力信号を、制御対象に入力する。このように構成された制御系１６０によっても、制御系１００と同様の信号処理を行うことができ、結果として、精度よく外乱を抑制し、制御出力ｙを、目標とする制御出力ｙrに制御することができる。
【００４２】
従って、本発明を適用した制御系を構築するに当たっては、制御系１００及び制御系１６０のいずれかの構成を採用すればよい。
＜プリンタ装置への適用例＞
続いて、本発明の実施例として、制御系１００，１６０を適用したプリンタ装置１の構成について説明する。図２は、インクジェット方式で用紙に画像を形成するプリンタ装置１の構成を表すブロック図である。
【００４３】
図２に示すように、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。
【００４４】
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。
【００４５】
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３参照）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。
【００４６】
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４３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３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。
【００４７】
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４３に沿って主走査方向に移動する。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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が主走査方向に移動して主走査方向所定ライン分の画像を用紙に形成する度、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。
【００５１】
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、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。
【００５２】
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。
【００５３】
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ωr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、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。
【００５４】
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θr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。
【００５５】
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。
【００５６】
続いて、ＣＲモータ制御部３１の構成について詳述する。図４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４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、速度制御器３１３と、外乱抑制器３１４と、を備える。
【００５７】
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ωmを示す計測信号を、速度制御器３１３及び外乱抑制器３１４に入力するものである。
【００５８】
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ωrを示す目標指令信号を、速度制御器３１３に入力する。尚、目標プロファイルが示す目標速度ωr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。
【００５９】
この他、速度制御器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、ＣＲモータ５１に対する制御入力信号を生成して外乱抑制器３１４に入力する。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３１３は、制御入力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外乱抑制器３１４に入力する。
【００６０】
具体的に、速度制御器３１３は、目標速度ωr及び回転角速度の計測値ωmに基づき、目標速度ωrと計測値ωmとの偏差ｅ＝ωr−ωmが縮まる方向の操作量（制御入力ｕ0）を示す制御入力信号を、外乱抑制器３１４に入力する。
【００６１】
また、外乱抑制器３１４は、図５（ａ）に示すように、第一信号処理器３１４ａ、第二信号処理器３１４ｂ、補正信号生成器３１４ｃ、及び、補正器３１４ｄを備え、制御系１００と同手法で、速度制御器３１３からの制御入力信号（制御入力ｕ0）を補正し、補正後の制御入力信号（制御入力ｕc）を、駆動回路５３に入力する構成にされている。
【００６２】
駆動回路５３は、この補正器３１４ｄから入力される制御入力信号が示す制御入力ｕc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、モータのコギング等の影響を抑えて、目標速度ωr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。
【００６３】
さて、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。
【００６４】
【数３】
2010239802.tif 000005
【００６５】
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。
【００６６】
【数４】
2010239802.tif 000006
【００６７】
図５（ａ）は、ＣＲモータ５１の伝達関数Ｇ（ｓ）を式（４）に設定した場合の外乱抑制器３１４の構成を表すブロック線図である。
即ち、第一信号処理器３１４ａは、伝達関数Ｇ（ｓ）の逆モデル１／Ｇ（ｓ）と、ローパスフィルタとして機能する伝達関数Ｆ（ｓ，ωy）との合成伝達関数Ｅ
【００６８】
【数５】
2010239802.tif 000007
【００６９】
に、速度検出器３１１から出力される回転角速度ωの計測信号を入力して、この合成伝達関数Ｅの出力（ｄ１＝Ｅ（ｓ）・ωm）を、補正信号生成器３１４ｃに入力する。尚、この合成伝達関数Ｅによれば、高周波成分のゲインが抑えられたハイパスフィルタの形を採る。従って、本実施例によれば、逆モデルの出力信号について高周波成分の飽和を防止することができる。
【００７０】
一方、第二信号処理器３１４ｂは、駆動回路５３に入力される制御入力信号（制御入力ｕc）を取得し、この制御入力信号を、ローパスフィルタとして機能する伝達関数Ｆ（ｓ，ωu）
【００７１】
【数６】
2010239802.tif 000008
【００７２】
でフィルタ処理して、そのフィルタ処理後の信号（ｄ２＝Ｆ（ｓ，ωu）・ｕc）を、補正信号生成器３１４ｃに入力する。
補正信号生成器３１４ｃは、第二信号処理器３１４ｂの出力（ｄ２＝Ｆ（ｓ，ωu）・ｕc）から第一信号処理器３１４ａの出力（ｄ１＝Ｅ（ｓ）・ωm）を引いて、補正量ｄ*＝ｄ２−ｄ１の補正信号を生成し、これを補正器３１４ｄに入力する。
【００７３】
そして、補正器３１４ｄは、速度制御器３１３から入力される制御入力信号（制御入力ｕ0）に、補正信号生成器３１４ｃから入力される上記補正信号（補正量ｄ*）を加えて、補正後の制御入力信号（制御入力ｕc＝ｕ0＋ｄ*）を、駆動回路５３に入力する。勿論、カットオフ周波数ωuは、カットオフ周波数ωyよりも大きい値を採る（ωu＞ωy）。
【００７４】
このように構成された外乱抑制器３１４を有するＣＲモータ制御部３１によれば、コギング等の外乱の影響を抑えて、高精度に、ＣＲモータ５１を目標速度ωrで回転させることができ、結果として、記録ヘッド２１からのインク液滴吐出時に外乱によってキャリッジ４１の速度が変動するのを、従来よりも抑制することができる。
【００７５】
よって、本実施例のプリンタ装置１によれば、キャリッジ４１の速度変動によって、記録ヘッド２１から吐出されるインク液滴の着弾点がずれて、用紙に形成される画像の画質が悪化するのを防止することができ、モータのコギング等に影響されず、従来よりも高画質な画像を用紙に形成することができる。
【００７６】
ところで、外乱抑制器３１４は、制御系１６０と同様の構成にされてもよい。図５（ｂ）は、外乱抑制器３１４を、制御系１６０に対応する構成にした場合の当該外乱抑制器３１４’の構成を表すブロック線図である。
【００７７】
図５（ｂ）に示すように外乱抑制器３１４’は、第一信号処理器３１４ａと同一構成の信号処理器３１４ｅを備えると共に、速度制御器３１３からの制御入力信号（制御入力ｕ0）を補正するための前段補正器３１４ｆと後段補正器３１４ｇとを有する。
【００７８】
この外乱抑制器３１４’において、前段補正器３１４ｆは、速度制御器３１３から入力される制御入力信号（制御入力ｕ0）から、信号処理器３１４ｅの出力（ｄ１＝Ｅ（ｓ）・ωm）を引き、制御入力ｕ1＝ｕ0−Ｅ（ｓ）・ωmを示す制御入力信号を生成する。
【００７９】
また、後段補正器３１４ｇは、前段補正器３１４ｆによる補正後の制御入力信号（制御入力ｕ1＝ｕ0−Ｅ（ｓ）・ωm））を、伝達関数Ｈ（ｓ）
【００８０】
【数７】
2010239802.tif 000009
【００８１】
に入力して、駆動回路５３への最終的な制御入力信号（制御入力ｕc＝Ｈ（ｓ）・ｕ1）
を生成し、この制御入力信号（制御入力ｕc＝Ｈ（ｓ）・ｕ1）を、駆動回路５３に入力する。勿論、カットオフ周波数ωuは、カットオフ周波数ωyよりも大きい値を採る（ωu＞ωy）。
【００８２】
このように構成された外乱抑制器３１４’によっても、精度よく外乱を抑制し、ＣＲモータ５１の回転角速度ωを、目標速度ωrに制御することができる。従って、インク液滴の着弾ずれを防止して、高画質な画像を用紙に形成することができる。
＜位置制御系への適用例＞
続いて、制御系１００，１６０を位置制御系に適用した例について説明する。例えば、ＣＲモータ制御部３１が、キャリッジ４１の減速時に、モータ制御を速度制御から位置制御に切り替え、位置制御系にてＣＲモータ５１を制御する構成にされているものとする。
【００８３】
この場合、ＣＲモータ制御部３１は、位置制御系として、位置検出器３１６と、目標位置指令部３１７と、位置制御器３１８と、外乱抑制器３１９とを備える。図６は、位置制御系の構成を表すブロック図である。
【００８４】
この位置制御系において、位置検出器３１６は、エンコーダ５５から入力されるパルス信号に基づき、位置制御開始時又はキャリッジ搬送開始時からのＣＲモータ５１の回転量θを計測し、回転量の計測値θmを示す計測信号を、位置制御器３１８及び外乱抑制器３１９に入力する。
【００８５】
一方、目標位置指令部３１７は、目標プロファイルに従って、目標位置（回転量）θrを示す目標指令信号を、位置制御器３１８に入力する。また、位置制御器３１８は、位置検出器３１６から入力される回転量θの計測信号と、目標位置指令部３１７から入力される上記目標指令信号とに基づき、制御入力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生成し、これを外乱抑制器３１９に入力する。
【００８６】
具体的に、位置制御器３１８は、目標位置θr及び回転量の計測値θmに基づき、目標位置θrと計測値θmとの偏差ｅ＝θr−θmが縮まる方向の操作量（制御入力ｕ0）を示す制御入力信号を、外乱抑制器３１９に入力する。
【００８７】
また、外乱抑制器３１９は、図７（ａ）に示すように、第一信号処理器３１９ａ、第二信号処理器３１９ｂ、補正信号生成器３１９ｃ、及び、補正器３１９ｄを備え、これら各部を用いて、位置制御器３１８からの制御入力信号（制御入力ｕ0）を補正し、補正後の制御入力信号（制御入力ｕc）を駆動回路５３に入力する。
【００８８】
そして、駆動回路５３は、補正器３１９ｄから入力される制御入力信号が示す制御入力ｕc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、ＣＲモータ５１の回転量θを、目標位置θrに制御する。
【００８９】
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、制御入力ｕを、ＣＲモータ５１への入力電流、制御出力ｙを、ＣＲモータ５１の回転量θとした場合、その入出力関係を表す伝達関数Ｇ（ｓ）は、次式で表される。
【００９０】
【数８】
2010239802.tif 000010
【００９１】
図７（ａ）は、ＣＲモータ５１の伝達関数Ｇ（ｓ）を式（８）に設定した場合の外乱抑制器３１９の構成を表すブロック線図である。
この場合、第一信号処理器３１９ａは、逆モデル１／Ｇ（ｓ）と、ローパスフィルタとして機能する伝達関数Ｆ（ｓ，ωy）との合成伝達関数Ｅ
【００９２】
【数９】
2010239802.tif 000011
【００９３】
に、位置検出器３１６から出力される計測信号を入力して、この合成伝達関数Ｅの出力（ｄ１＝Ｅ（ｓ）・θm）を、補正信号生成器３１９ｃに入力する。
一方、第二信号処理器３１９ｂは、駆動回路５３に入力される制御入力信号（制御入力ｕc）を取得し、この制御入力信号を、伝達関数Ｆ（ｓ，ωu）
【００９４】
【数１０】
2010239802.tif 000012
【００９５】
でフィルタ処理して、そのフィルタ処理後の信号（ｄ２＝Ｆ（ｓ，ωu）・ｕc）を、補正信号生成器３１９ｃに入力する。
そして、補正信号生成器３１９ｃは、第二信号処理器３１９ｂの出力（ｄ２＝Ｆ（ｓ，ωu）・ｕc）から第一信号処理器３１９ａの出力（ｄ１＝Ｅ（ｓ）・θm）を引いて補正量ｄ*＝ｄ２−ｄ１の補正信号を生成し、補正器３１９ｄは、位置制御器３１８から入力される制御入力信号（制御入力ｕ0）に、補正信号生成器３１９ｃから入力される上記補正信号（補正量ｄ*）を加えて、補正後の制御入力信号（制御入力ｕc＝ｕ0＋ｄ*）を、駆動回路５３に入力する。勿論、カットオフ周波数ωuは、カットオフ周波数ωyよりも大きい値を採る（ωu＞ωy）。
【００９６】
このように構成された外乱抑制器３１９を用いれば、精度よく外乱を抑制し、ＣＲモータ５１の回転量θを、目標位置θrに制御することができる。
尚、ＬＦモータ制御部３５は、位置制御系にて、ＬＦモータ７１を制御する。従って、ＬＦモータ制御部３５にも、以上に説明したＣＲモータ制御部３１の位置制御系と同様の構成を採用して、外乱を抑制するようにしてもよい。
【００９７】
また、この外乱抑制器３１９は、制御系１６０と同様の構成にされてもよい。図７（ｂ）は、外乱抑制器３１９を、制御系１６０に対応する構成にした場合の当該外乱抑制器３１９’の構成を表すブロック線図である。
【００９８】
外乱抑制器３１９’は、制御系１６０の信号処理器１７０に対応する信号処理器３１９ｅを備えると共に、位置制御器３１８からの制御入力信号（制御入力ｕ0）を補正するための構成として、制御系１６０の前段補正器１８０に対応する前段補正器３１９ｆと、制御系１６０の後段補正器１９０に対応する後段補正器３１９ｇとを有し、図７（ｂ）に示すように、制御系１６０と同手法で、位置制御器３１８からの制御入力信号（制御入力ｕ
0）を補正し、補正後の制御入力信号（制御入力ｕc）を駆動回路５３に入力する。
【００９９】
このように構成された外乱抑制器３１９’によっても、精度よく外乱を抑制し、ＣＲモータ５１の回転量θを、目標位置θrに制御することができる。
＜その他＞
以上に、本発明の実施例を説明したが、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、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。
【０１００】
即ち、プリンタ装置１には、ガイド軸４３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。
【０１０１】
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、位置検出器３１６にて、キャリッジ４１のキャリッジ搬送路における位置を計測し、これを、制御出力ｙの計測値として用いて、ＣＲモータ制御部３１やＬＦモータ制御部３５を構成すればよい。
【０１０２】
また、「特許請求の範囲」記載の各手段と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及び位置検出器３１６に対応し、第一信号処理手段は、第一信号処理器１２０，３１４ａ，３１９ａに対応し、第二信号処理手段は、第二信号処理器１３０，３１４ｂ，３１９ｂに対応する。
【０１０３】
また、請求項１記載のモータ制御装置における補正入力手段は、補正器１５０，３１４ｄ，３１９ｄ及び補正信号生成器１４０，３１４ｃ，３１９ｃに対応する。この他、請求項３記載のモータ制御装置における信号処理手段は、信号処理器１７０，３１４ｅ，３１９ｅに対応し、補正入力手段は、前段補正器１８０，３１４ｆ，３１９ｆ及び後段補正器１９０，３１４ｇ，３１９ｇに対応する。
【０１０４】
この他、印字ユニットは、記録ヘッド２１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。
【符号の説明】
【０１０５】
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、４３…ガイド軸、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、１００，１６０…制御系、１１０…制御器、１２０，３１４ａ，３１９ａ…第一信号処理器、１３０，３１４ｂ，３１９ｂ…第二信号処理器、１４０，３１４ｃ，３１９ｃ…補正信号生成器、１５０，３１４ｄ，３１９ｄ…補正器、１７０，３１４ｅ，３１９ｅ…信号処理器、１８０，３１４ｆ，３１９ｆ…前段補正器、１９０，３１４ｇ，３１９ｇ…後段補正器、３１１…速度検出器、３１２…目標速度指令部、３１３…速度制御器、３１４，３１４’，３１９，３１９’…外乱抑制器、３１６…位置検出器、３１７…目標位置指令部、３１８…位置制御器
【図１】
2010239802.tif 000013
【図２】
2010239802.tif 000014
【図３】
2010239802.tif 000015
【図４】
2010239802.tif 000016
【図５】
2010239802.tif 000017
【図６】
2010239802.tif 000018
【図７】
2010239802.tif 000019
【図８】
2010239802.tif 000020