(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータで駆動する駆動対象物の運動速度を制御するモータ制御方法において、
前記駆動対象物の運動速度を離散的な速度検出タイミングで検出し、
前記検出タイミングで検出された検出速度と外部からの指令により設定された目標速度との偏差である速度偏差を算出し、
前記検出速度または前記速度偏差の比例値に応じた比例制御量と、前記速度偏差の積分値に応じた積分制御量とを含む速度制御量を算出し、
前記検出速度または前記速度偏差の単位時間あたりの変化量に応じた微分制御量を算出し、
前記速度検出タイミングで前記検出速度が検出されて、該検出速度に基づき前記微分制御量を更新する時点を基準として、前記運動速度の検出周期よりも短い微分量反映時間が経過した後に、前記微分制御量を前記更新した微分制御量よりも小さい値に補正し、
前記速度制御量および前記補正された値を用いて、前記モータを前記目標速度で駆動するための制御指令値を設定し、
前記制御指令値に基づき、前記駆動対象物の運動速度が前記目標速度となるように前記モータの回転速度をフィードバック制御すること、
を特徴とするモータ制御方法。
【請求項２】
前記制御指令値の設定に用いる微分制御量を補正するにあたり、時間経過に応じて前記微分制御量を減少補正すること、
を特徴とする請求項１に記載のモータ制御方法。
【請求項３】
前記制御指令値の設定に用いる微分制御量を補正するにあたり、前記微分制御量を一定値に補正すること、
を特徴とする請求項１に記載のモータ制御方法。
【請求項４】
一定周期毎に前記微分制御量を算出すること、
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のモータ制御方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のモータ制御方法であって、
前記制御指令値に基づき、前記モータを駆動制御するためのＰＷＭ制御指令信号を生成し、所定のＰＷＭ制御周期毎に前記ＰＷＭ制御指令信号を出力すると共に、
前記ＰＷＭ制御周期よりも長い時間が設定された前記微分量反映時間の経過後に、前記微分制御量を補正すること、
を特徴とするモータ制御方法。
【請求項６】
前記目標速度に応じて設定された前記微分量反映時間の経過後に、前記微分制御量を補正すること、
を特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のモータ制御方法。
【請求項７】
モータで駆動する駆動対象物の運動速度を制御するモータ制御装置において、
前記駆動対象物の運動速度を離散的な速度検出タイミングで検出する速度検出手段と、
前記速度検出手段にて検出された検出速度と外部からの指令により設定された目標速度との偏差である速度偏差を算出する速度偏差算出手段と、
前記検出速度または前記速度偏差の比例値に応じた比例制御量と、前記速度偏差の積分値に応じた積分制御量とを含む速度制御量を算出する制御量演算手段と、
前記検出速度または前記速度偏差の単位時間あたりの変化量に応じた微分制御量を算出する微分演算手段と、
前記速度検出タイミングで前記検出速度が検出されて、該検出速度に基づき前記微分演算手段が前記微分制御量を更新する時点を基準として、前記速度検出手段による前記運動速度の検出周期よりも短い微分量反映時間が経過した後に、前記微分制御量を前記微分演算手段が更新した微分制御量よりも小さい値に補正する微分制御量補正手段と、
前記速度制御量および前記補正された値を用いて、前記モータを前記目標速度で駆動するための制御指令値を設定する制御指令値設定手段と、を備えて、
前記制御指令値に基づき、前記駆動対象物の運動速度が前記目標速度となるように前記モータの回転速度をフィードバック制御すること、
を特徴とするモータ制御装置。
【請求項８】
前記微分制御量補正手段は、前記制御指令値設定手段にて前記制御指令値の設定に用いる微分制御量を補正するにあたり、時間経過に応じて前記微分制御量を減少補正すること、
を特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記微分制御量補正手段は、前記制御指令値設定手段にて前記制御指令値の設定に用いる微分制御量を補正するにあたり、前記微分制御量を一定値に補正すること、
を特徴とする請求項７に記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
前記微分演算手段は、一定周期毎に前記微分制御量を算出すること、
を特徴とする請求項７から請求項９のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項１１】
前記制御指令値に基づき、前記モータを駆動制御するためのＰＷＭ制御指令信号を生成し、所定のＰＷＭ制御周期毎に前記ＰＷＭ制御指令信号を出力する指令信号出力手段を備え、
前記微分量反映時間は、前記ＰＷＭ制御周期よりも長い時間が設定されていること、
を特徴とする請求項７から請求項１０のいずれかに記載のモータ制御装置。
【請求項１２】
前記目標速度に応じて、前記微分量反映時間を設定する反映時間設定手段を備えたこと、
を特徴とする請求項７から請求項１１のいずれかに記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動対象物の運動速度が目標速度となるように、駆動対象物を駆動するモータの回転速度をフィードバック制御するモータ制御方法及びモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、印字ヘッドが移動しながら印刷用紙へ印字を行う形態のプリンタ（例えばインクジェットプリンタ）では、印字ヘッドを搬送するキャリッジを、キャリッジ（ＣＲ）モータにより駆動している。また、正確な印字位置へ印字を行うには、印字範囲内でのキャリッジの移動速度を適切な速度に制御する必要があり、そのために、エンコーダ等を用いてキャリッジの移動速度を検出し、その検出した移動速度が予め設定された目標速度と一致するように、ＰＩＤ制御などの制御アルゴリズムを用いて、ＣＲモータに供給する駆動電流を増減して、モータの発生トルク、即ちキャリッジの移動に必要な駆動力を制御している。
【０００３】
なお、ＰＩＤ制御において、検出した移動速度または速度偏差（検出した移動速度と目標速度との差分）に基づき算出される制御量（比例制御量、積分制御量、微分制御量）のうち微分制御量は、過渡的（瞬時的）な外乱に対する影響を抑えてモータを制御するために算出される制御量である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、キャリッジの移動速度の検出が、連続的ではなく、離散的な検出タイミングで実行される場合には、制御量の算出に用いられる移動速度は、次の検出タイミングに到達するまで更新されない。つまり、実際の移動速度は変化しているにもかかわらず、制御量の算出に用いられる移動速度は過去の値となるために、実際の移動速度に応じたモータ制御が実行できず、不適切な制御が行われる虞がある。
【０００５】
具体的には、外乱（移動速度の変動）を連続系（アナログ系）で捉えた微分応答（微分制御量）は、図１４（ａ）に示すように、外乱の変化発生時に大きく変動する波形を示すが、外乱を離散系（デジタル系）で捉えた微分応答は、図１４（ｂ）に示すように、次の検出タイミングに到達するまでは、同一値を示すことになる。
【０００６】
特に、検出タイミングの周期が長くなるほど、不適切な制御となる可能性が高くなり、移動速度が目標速度を大きく超過するオーバーシュート現象や、目標速度を中心に移動速度が振動的に変化する振動現象等が発生する虞がある。なお、図１４（ｂ）では、微分応答１よりも微分応答２の方が検出タイミングの周期が長く、微分応答２よりも微分応答３の方が検出タイミングの周期が長い場合の波形を示している。
【０００７】
これに対し、検出タイミングの周期を短く設定し、実際の移動速度とは異なる不適切な移動速度に基づき制御量が算出される時間を短縮することで、不適切なモータ制御の発生確率を低減することはできる。
しかし、検出タイミング周期の短縮には限界があるため、不適切なモータ制御の発生を十分には抑制することができない。また、検出タイミング周期を短縮した場合であっても、瞬時的な外乱に応じて算出された微分制御量に基づき制御が行われたモータの実際の移動速度は、検出タイミング周期よりも短い時間で変化するため、次の検出タイミングに至る前に、制御量が不適切な値となる可能性が大きい。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、移動速度の検出を離散的なタイミングで行う場合であっても、瞬時的な外乱の影響を抑制できると共に、不適切なモータ制御となるのを抑制できるモータ制御方法およびモータ制御装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１記載の発明方法は、モータで駆動する駆動対象物の運動速度を制御するモータ制御方法において、駆動対象物の運動速度を離散的な速度検出タイミングで検出し、検出タイミングで検出された検出速度と外部からの指令により設定された目標速度との偏差である速度偏差を算出し、検出速度または速度偏差の比例値に応じた比例制御量と、速度偏差の積分値に応じた積分制御量とを含む速度制御量を算出し、検出速度または速度偏差の単位時間あたりの変化量に応じた微分制御量を算出し、速度検出タイミングで検出速度が検出されて、該検出速度に基づき微分制御量を更新する時点を基準として、運動速度の検出周期よりも短い微分量反映時間が経過した後に、微分制御量を前記更新した微分制御量よりも小さい値に補正し、速度制御量および補正された値を用いて、モータを目標速度で駆動するための制御指令値を設定し、制御指令値に基づき、駆動対象物の運動速度が目標速度となるようにモータの回転速度をフィードバック制御することを特徴とするモータ制御方法である。
【００１０】
このモータ制御方法では、制御指令値を設定するにあたり、微分制御量の更新時点を基準として微分量反映時間が経過する時点までは、更新（算出）された微分制御量をそのまま用い、微分量反映時間の経過後は、微分制御量を、更新された微分制御量よりも小さい値に補正し、その補正された値を用いている。つまり、このモータ制御方法では、制御指令値の設定処理における微分制御量の反映割合を常に一定にするのではなく、微分量反映時間の経過後は、微分制御量の反映割合を低下させている。
【００１１】
すなわち、このモータ制御方法によれば、微分量反映時間においては、算出された微分制御量を用いて制御指令値を設定することから、瞬時的な外乱（ノイズ）などが発生した場合においても運動速度が速やかに目標速度に近づくように、安定したモータ制御を行うことができる。
【００１２】
なお、微分量反映時間における実際の運動速度は、制御指令値に基づくモータ制御により変動するため、例えば、微分量反映時間の経過時点における実際の運動速度は、最新の速度検出タイミング時点で検出された検出速度とは異なる値（目標速度に近い値）となる。このため、次の速度検出タイミングに到達する前の制御指令値は、実際の運動速度に基づかない不適切な値となることから、制御指令値をそのまま用いてモータ制御を行うと、実際の運動速度が目標速度から大きく逸脱することがある。
【００１３】
これに対し、本発明のモータ制御方法では、微分量反映時間の経過後は、微分制御量を、更新された微分制御量よりも小さい値に補正し、その補正後の値を用いて制御指令値を設定するため、制御指令値が、実際の運動速度に適した値から大幅に逸脱した値に設定されるのを防止できる。このため、速度検出タイミングが離散的に設定されている場合においても、次の速度検出タイミングまたは次の微分制御量の更新（算出）タイミングに到達するまでに制御指令値が不適切な値に設定されるのを抑制できる。
【００１４】
よって、本発明方法（請求項１）によれば、少なくとも微分量反映時間は、算出された微分制御量を用いて設定された制御指令値に基づきモータ制御を行うことから、瞬時的な外乱（ノイズ）等の発生時においても安定したモータ制御を行うことができる。また、微分量反映時間の経過後は、補正された値を用いて制御指令値を設定するため、次の速度検出タイミングまたは次の微分制御量の算出タイミングに到達するまでに制御指令値が不適切な値に設定されるのを抑制でき、オーバーシュートなどの不適切なモータ制御が行われるのを防止できる。
【００１５】
なお、瞬時的な外乱の影響が反映された制御指令値によるモータ制御が行われた後、実際の運動速度が目標速度に到達するまでの制御応答時間が長時間となる特性を有する装置に対して、本発明方法を適用する場合には、急峻に微分制御量を小さい値に補正すると、実際の運動速度を目標速度に十分に近づけることができず、適切なモータ制御ができなくなる虞がある。
【００１６】
そこで、制御指令値の設定に用いる微分制御量を補正するにあたっては、例えば、請求項２に記載のように、時間経過に応じて微分制御量を減少補正するとよい。
このように微分制御量を補正することで、微分量反映時間が経過した後においては、制御指令値における微分制御量の反映割合が、時間経過に伴い徐々に低下することになる。これにより、実際の運動速度が目標速度に到達するまでの制御応答時間が長時間となる場合においても、制御指令値を適切な値に設定することができ、モータ制御が不適切となることを防止できる。
【００１７】
また、この他の微分制御量の補正方法としては、例えば、請求項３に記載のように、微分制御量を一定値に補正する補正方法を適用してもよい。
このように微分制御量を補正することで、微分量反映時間が経過した後、制御指令値における微分制御量の反映割合を急峻に低下させることができる。これにより、瞬時的な外乱の影響が反映された制御指令値によるモータ制御が行われた後、実際の運動速度が目標速度に到達するまでの制御応答時間が短い場合における制御指令値を、適切な値に設定することができる。
【００１８】
例えば、短い制御応答時間で実際の運動速度が目標速度に略等しくなるようなモータ制御が可能な場合には、補正された値を０に設定するとよく、あるいは、短い制御応答時間で実際の運動速度が目標速度に近づくものの若干の誤差が残るような制御となる場合には、補正された値を、算出された微分制御量に対する一定割合値（例えば、２０％値など）とするとよい。
【００１９】
ところで、微分制御量の算出タイミングは、任意に設定することができ、例えば、速度検出タイミングに応じて設定することが可能である。しかし、速度検出タイミングの周期が、駆動対象物の実際の運動速度に応じて変動する場合には、微分制御量の算出タイミングも実際の運動速度に応じて変動することになる。すると、制御指令値の更新時期が運動速度に依存して変動することになり、特に更新周期が長くなる場合には、実際の運動速度に適さない不適切な制御指令値による制御期間が長くなり、安定したモータ制御が実現できない場合がある。
【００２０】
そこで、上述（請求項１から請求項３のいずれか）の発明方法においては、請求項４に記載のように、一定周期毎に微分制御量を算出するとよい。
つまり、微分制御量の算出タイミングの周期を、運動速度に応じて変動させるのではなく、一定周期に設定することで、制御指令値の更新時期を一定周期毎に設定することができ、運動速度の変動に拘わらず、安定したモータ制御を実現することができる。
【００２１】
よって、本発明方法（請求項４）によれば、微分制御量の算出タイミングを一定周期毎に設定することで、移動速度の検出タイミングが一定周期毎であるか否かに拘わらず、安定したモータ制御を実現することができる。
次に、ＰＷＭ制御（パルス幅制御）によりモータ制御を行う場合、所定のＰＷＭ制御周期毎にＰＷＭ制御指令信号を出力することから、ＰＷＭ制御周期が経過するまでは、同一のＰＷＭ制御指令信号に基づきモータ制御が実行される。このため、ＰＷＭ制御周期の途中で微分制御量を補正したとしても、そのＰＷＭ制御周期が経過するまでは、補正された値が反映されたＰＷＭ制御指令信号を出力できず、速やかなモータ制御を実現できない虞がある。特に、微分量反映時間がＰＷＭ制御周期よりも短い時間に設定されていると、常に、ＰＷＭ制御周期の途中で微分制御量が補正されることになる。
【００２２】
そこで、請求項１から請求項４のいずれかに記載のモータ制御方法は、請求項５に記載のように、制御指令値に基づき、モータを駆動制御するためのＰＷＭ制御指令信号を生成し、所定のＰＷＭ制御周期毎にＰＷＭ制御指令信号を出力すると共に、ＰＷＭ制御周期よりも長い時間が設定された微分量反映時間の経過後に、微分制御量を補正するとよい。
【００２３】
つまり、微分量反映時間をＰＷＭ制御周期よりも長く設定することで、微分制御量の補正時期が常にＰＷＭ制御周期の途中となるのを避けることができ、モータ制御の応答速度が遅くなるのを防止できる。
特に、微分制御量の補正時期とＰＷＭ制御指令信号の更新時期とが略同時期となるように、微分量反映時間をＰＷＭ制御周期の略整数倍に設定することで、微分制御量の補正時期からＰＷＭ制御指令信号の更新時期までの間に、無駄な時間が生じるのを防止でき、モータ制御の応答性向上を図ることができる。
【００２４】
よって、本発明方法（請求項５）によれば、速度検出タイミングが離散的であり、かつ、ＰＷＭ制御（パルス幅制御）によりモータ制御を行う場合においても、モータ制御の応答速度が遅くなるのを防止でき、不適切なモータ制御が行われるのを抑制することができる。
【００２５】
ところで、瞬時的な外乱の発生による移動速度の変動開始時点から、モータ制御による目標速度への収束までの所要時間は、種々の要因（例えば  目標速度など）によって異なることが知られている。このため、微分量反映時間は、目標速度によって適切な値が異なることになり、目標速度が変動する用途において、微分量反映時間が固定値に設定される場合には、適切なモータ制御ができない場合がある。
【００２６】
そこで、上述（請求項１から請求項５のいずれか）の発明方法は、請求項６に記載のように、目標速度に応じて設定された微分量反映時間の経過後に、微分制御量を補正するとよい。
つまり、目標速度に応じて微分量反映時間を設定することで、目標速度が変動する用途においても、微分量反映時間を適切な値に設定することができ、外乱の発生後における移動速度が目標速度に近づくように、制御指令値の設定における微分制御量の反映割合を適切に変化させることができる。
【００２７】
よって、本発明方法（請求項６）によれば、目標速度が変動する用途においても、制御指令値を適切な値に設定できることから、モータ制御が不適切となるのを防止できる。
次に、上記目的を達成するためになされた請求項７記載の発明は、モータで駆動する駆動対象物の運動速度を制御するモータ制御装置において、駆動対象物の運動速度を離散的な速度検出タイミングで検出する速度検出手段と、速度検出手段にて検出された検出速度と外部からの指令により設定された目標速度との偏差である速度偏差を算出する速度偏差算出手段と、検出速度または速度偏差の比例値に応じた比例制御量と、速度偏差の積分値に応じた積分制御量とを含む速度制御量を算出する制御量演算手段と、検出速度または速度偏差の単位時間あたりの変化量に応じた微分制御量を算出する微分演算手段と、速度検出タイミングで検出速度が検出されて、該検出速度に基づき微分演算手段が微分制御量を更新する時点を基準として、速度検出手段による運動速度の検出周期よりも短い微分量反映時間が経過した後に、微分制御量を微分演算手段が更新した微分制御量よりも小さい値に補正する微分制御量補正手段と、速度制御量および補正された値を用いて、モータを目標速度で駆動するための制御指令値を設定する制御指令値設定手段と、を備えて、制御指令値に基づき、駆動対象物の運動速度が目標速度となるようにモータの回転速度をフィードバック制御すること、を特徴とするモータ制御装置である。
【００２８】
このモータ制御装置は、請求項１に記載のモータ制御方法を装置として実現したものであり、微分制御量補正手段が、微分量反映時間の経過後に、制御指令値の設定に用いる微分制御量を、微分演算手段が算出した微分制御量よりも小さい値に補正している。
【００２９】
つまり、このモータ制御装置では、制御指令値の設定処理における微分制御量の反映割合を常に一定にするのではなく、微分制御量の更新時点から微分量反映時間の経過時点までは、微分演算手段により更新された微分制御量をそのまま用い、微分量反映時間の経過後は、微分制御量の反映割合を低下させている。
【００３０】
よって、本発明（請求項７）のモータ制御装置によれば、請求項１の発明方法と同様に、少なくとも微分量反映時間は、算出された微分制御量を用いて設定された制御指令値に基づきモータ制御を行うことから、瞬時的な外乱（ノイズ）等の発生時においても安定したモータ制御を行うことができる。また、微分量反映時間の経過後は、補正された値を用いて制御指令値を設定するため、次の速度検出タイミングまたは次の微分制御量の算出タイミングに到達するまでに制御指令値が不適切な値に設定されるのを抑制でき、オーバーシュートなどの不適切なモータ制御が行われるのを防止できる。
【００３１】
なお、上述（請求項７）のモータ制御装置は、例えば、請求項８に記載のように、微分制御量補正手段が、制御指令値設定手段にて制御指令値の設定に用いる微分制御量を補正するにあたり、時間経過に応じて微分制御量を減少補正するとよい。
【００３２】
このモータ制御装置は、請求項２に記載の発明方法を装置として実現したものであり、このように微分制御量を補正することで、微分量反映時間が経過した後においては、制御指令値における微分制御量の反映割合が、時間経過に伴い徐々に低下することになる。
【００３３】
よって、本発明（請求項８）によれば、請求項２に記載の発明方法と同様に、実際の運動速度が目標速度に到達するまでの制御応答時間が長時間となる場合においても、制御指令値を適切な値に設定することができ、モータ制御が不適切となることを防止できる。
【００３４】
また、上述（請求項７）のモータ制御装置は、請求項９に記載のように、微分制御量補正手段が、制御指令値設定手段にて制御指令値の設定に用いる微分制御量を補正するにあたり、微分制御量を一定値に補正するとよい。
このモータ制御装置は、請求項３に記載の発明方法を装置として実現したものであり、このように微分制御量を補正することで、微分量反映時間が経過した後、制御指令値における微分制御量の反映割合を急峻に低下させることができる。
【００３５】
よって、本発明（請求項９）によれば、請求項３に記載の発明方法と同様に、瞬時的な外乱の影響が反映された制御指令値によるモータ制御が行われた後、実際の運動速度が目標速度に到達するまでの制御応答時間が短い場合における制御指令値を、適切な値に設定することができる。
【００３６】
例えば、短い制御応答時間で実際の運動速度が目標速度に略等しくなるようなモータ制御が可能な場合には、補正された値を０に設定するとよく、あるいは、短い制御応答時間で実際の運動速度が目標速度に近づくものの若干の誤差が残るような制御となる場合には、補正された値を、算出された微分制御量に対する一定割合値（例えば、２０％値など）とするとよい。
【００３７】
次に、上述（請求項７から請求項９のいずれか）のモータ制御装置は、請求項１０に記載のように、微分演算手段が、一定周期毎に微分制御量を算出するとよい。
このモータ制御装置は、請求項４に記載の発明方法を装置として実現したものであり、微分制御量の算出タイミングの周期を、運動速度に応じて変動させるのではなく、一定周期に設定することで、制御指令値の更新時期を一定周期毎に設定することができ、運動速度の変動に拘わらず、安定したモータ制御を実現することができる。
【００３８】
よって、本発明（請求項１０）によれば、請求項４に記載の発明方法と同様に、微分制御量の算出タイミングを一定周期毎に設定することで、移動速度の検出タイミングが一定周期毎であるか否かに拘わらず、安定したモータ制御を実現することができる。
【００３９】
また、上述（請求項７から請求項１０のいずれか）のモータ制御装置は、請求項１１に記載のように、制御指令値に基づき、モータを駆動制御するためのＰＷＭ制御指令信号を生成し、所定のＰＷＭ制御周期毎にＰＷＭ制御指令信号を出力する指令信号出力手段を備え、微分量反映時間は、ＰＷＭ制御周期よりも長い時間が設定されているとよい。
【００４０】
このモータ制御装置は、請求項５に記載の発明方法を装置として実現したものであり、微分量反映時間をＰＷＭ制御周期よりも長く設定することで、微分制御量の補正時期が常にＰＷＭ制御周期の途中となるのを避けることができ、モータ制御の応答速度が遅くなるのを防止できる。特に、微分制御量の補正時期とＰＷＭ制御指令信号の更新時期とが略同時期となるように、微分量反映時間をＰＷＭ制御周期の略整数倍に設定することで、微分制御量の補正時期からＰＷＭ制御指令信号の更新時期までの間に、無駄な時間が生じるのを防止でき、モータ制御の応答性向上を図ることができる。
【００４１】
よって、本発明（請求項１１）によれば、請求項５の発明方法と同様に、速度検出タイミングが離散的であり、かつ、ＰＷＭ制御（パルス幅制御）によりモータ制御を行う場合においても、モータ制御の応答速度が遅くなるのを防止でき、不適切なモータ制御が行われるのを抑制することができる。
【００４２】
次に、上述（請求項７から請求項１１のいずれか）のモータ制御装置は、請求項１２に記載のように、目標速度に応じて、微分量反映時間を設定する反映時間設定手段を備えるとよい。
このモータ制御装置は、請求項６に記載の発明方法を装置として実現したものであり、目標速度に応じて微分量反映時間を設定することで、目標速度が変動する用途においても、微分量反映時間を適切な値に設定することができ、外乱の発生後における移動速度が目標速度に近づくように、制御指令値の設定における微分制御量の反映割合を適切に変化させることができる。
【００４３】
よって、本発明（請求項１２）によれば、請求項６に記載の発明方法と同様に、目標速度が変動する用途においても、制御指令値を適切な値に設定することができることから、モータ制御が不適切となるのを防止できる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
まず、図１に、本発明が適用されたインクジェットプリンタ（以下単に「プリンタ」という）におけるキャリッジ駆動機構の構造図を示す。
【００４５】
図１に示すように、プリンタは、押えローラ３２などにより搬送されてくる印刷用紙３３の幅方向に設置されたガイド軸３４を備えており、このガイド軸３４には、ノズルから印刷用紙３３に向けてインクを吐出させて印字を行う印字ヘッド３０を搭載したキャリッジ３１が挿通されている。キャリッジ３１は、ガイド軸３４に沿って設けられた無端ベルト３７に連結され、その無端ベルト３７は、ガイド軸３４の一端に設置されたＣＲモータ３５のプーリ３６と、ガイド軸３４の他端に設置されたアイドルプーリ（図示せず）との間に掛け止められている。
【００４６】
つまり、キャリッジ３１は、無端ベルト３７を介して伝達されるＣＲモータ３５の駆動力により、ガイド軸３４に沿って印刷用紙３３の幅方向に往復運動するように構成されている。
また、ガイド軸３４の下方には、一定間隔（例えば、１／１５０ｉｎｃｈ＝約０．１７ｍｍ）ごとに一定幅のスリットを形成したタイミングスリット３８がガイド軸３４に沿って設置されている。また、キャリッジ３１の下部には、タイミングスリット３８を挟んで互いに対面する少なくとも一つの発光素子と二つ以上の受光素子とを有するフォトインタラプタからなる検出部を備えている。なお、このフォトインタラプタからなる検出部は、上述のタイミングスリット３８と共に、後述するリニアエンコーダ３９（図２参照）を構成している。
【００４７】
なお、リニアエンコーダ３９を構成する検出部は、図３のタイミング図に示すような互いに略１／４周期ずれた２種類のエンコーダＡ相信号ＥＮＣ１，エンコーダＢ相信号ＥＮＣ２を出力する。そして、キャリッジ３１の移動方向がホームポジション（図１の左端位置）からアイドルプーリ側に向かう順方向である場合は、エンコーダＡ相信号ＥＮＣ１がエンコーダＢ相信号ＥＮＣ２に対して位相が略１／４周期進み、アイドルプーリ側からホームポジションに向かう逆方向である場合は、エンコーダＡ相信号ＥＮＣ１がエンコーダＢ相信号ＥＮＣ２に対して位相が略１／４周期遅れるようにされている。
【００４８】
図２は、リニアエンコーダ３９からのエンコーダＡ相信号ＥＮＣ１，エンコーダＢ相信号ＥＮＣ２に基づいて、ＣＲモータ３５を駆動制御することによりキャリッジ３１の移動速度（運動速度）を制御するキャリッジ制御装置１の構成を表すブロック図である。
【００４９】
図２に示すように、キャリッジ制御装置１は、当該プリンタの制御を統括するＣＰＵ２と、ＣＲモータ３５の回転速度や回転方向等を制御するＰＷＭ信号Ｓ６を生成するＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）３と、ＡＳＩＣ３にて生成されたＰＷＭ信号Ｓ６に基づいてＣＲモータ３５を駆動するモータ駆動回路４（ＣＲ駆動回路）とから構成されている。
【００５０】
なお、モータ駆動回路４の詳細は、図６に示す通りであり、４基のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４によりＨブリッジ回路が構成されたものである。モータ駆動回路４は、このＨブリッジ回路の各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４を、ＡＳＩＣ３内のＰＷＭ生成部８にて生成されたＰＷＭ信号Ｓ６に基づいてオン・オフ制御することにより、ＣＲモータ３５を駆動する。尚、各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４は、例えば、バイポーラトランジスタやＦＥＴ等の半導体スイッチング素子で構成することができる。
【００５１】
また、ＡＳＩＣ３の内部には、ＣＲモータ３５の制御に用いる各種パラメータを格納するレジスタ群５と、リニアエンコーダ３９からエンコーダＡ相信号ＥＮＣ１，エンコーダＢ相信号ＥＮＣ２を取り込み、キャリッジ３１の位置や移動速度を算出するキャリッジ測位部６と、キャリッジ測位部６からのデータに基づいて、ＣＲモータ３５の回転速度を制御するためのモータ制御信号Ｓ５を生成するモータ制御部７と、モータ制御部７が生成するモータ制御信号Ｓ５に応じたデューティ比のＰＷＭ信号Ｓ６を生成するＰＷＭ生成部８と、エンコーダＡ相信号ＥＮＣ１およびエンコーダＢ相信号ＥＮＣ２よりも十分に周期が短いクロック信号を生成し、そのクロック信号を当該ＡＳＩＣ３の内部の各部に供給するクロック生成部９と、を備えている。
【００５２】
ここで、レジスタ群５は、ＣＲモータ３５を起動状態に設定するための起動設定レジスタ５０と、装置の起動直後には検出できないパラメータに数値（初期値）を設定するための制御量初期値設定レジスタ５６と、キャリッジ３１の減速を開始する減速開始位置（印字終了位置と同じ）を設定するための減速開始位置設定レジスタ５１と、ＣＰＵに対して割込信号を出力する割込発生位置を設定するための割込発生位置設定レジスタ５７と、キャリッジ３１の移動時における目標速度を設定するための目標速度設定レジスタ５３と、ＣＲモータ３５の回転速度（トルク）を制御する際のフィードバック演算に用いる微分ゲイン、積分ゲイン、比例ゲインを設定するためのゲイン設定レジスタ５４と、算出した微分制御量を回転制御信号の設定に用いる微分量反映時間を設定するための微分ゲイン出力結果反映時間設定レジスタ５８と、を備えて構成されている。
【００５３】
なお、微分ゲイン出力結果反映時間設定レジスタ５８に格納される微分量反映時間は、ＰＷＭ生成部８がＰＷＭ信号Ｓ６を出力する周期（ＰＷＭ制御周期）の整数倍（例えば、１０倍）の時間が設定される。
次に、キャリッジ測位部６は、リニアエンコーダ３９からのエンコーダＡ相信号ＥＮＣ１，エンコーダＢ相信号ＥＮＣ２に基づき、エンコーダＡ相信号ＥＮＣ１の各周期の開始／終了を表すエッジ検出信号（ここではエンコーダＢ相信号ＥＮＣ２がローレベルの時におけるエンコーダＡ相信号ＥＮＣ１のエッジ。図３参照。）、およびＣＲモータ３５の回転方向（エッジ検出信号がエンコーダＡ相信号ＥＮＣ１の立ち上がりエッジであれば順方向、立ち下がりエッジであれば逆方向）を検出するエッジ検出部６０と、エッジ検出部６０が検出したＣＲモータ３５の回転方向、ひいてはキャリッジ３１の移動方向が、順方向の時にはエッジ検出信号に従ってカウントアップし、逆方向の時にはエッジ検出信号に従ってカウントダウンすることにより、キャリッジ３１がホームポジションから何番目のスリットに位置しているのかを検出する位置カウンタ６１と、を備えている。つまり、減速開始位置設定レジスタ５１に設定される減速開始位置等のキャリッジ３１の位置は、位置カウンタ６１のカウント値（図３に示すエンコーダエッジカウント値）によって表される。
【００５４】
また、キャリッジ測位部６は、位置カウンタ６１のエンコーダエッジカウント値と減速開始位置設定レジスタ５１の設定値とを比較して、キャリッジ３１が減速開始位置に達したか否かを判断し、キャリッジ３１が減速開始位置に達した時には制御切替信号Ｓ１を出力すると共に、ＣＰＵ２に対して停止割込み信号Ｓ２を出力する比較処理部６２と、エッジ検出部６０からのエッジ検出信号の発生間隔をクロック信号によりエンコーダ間隔時間Ｃｎ（図３参照）をカウントする周期カウンタ６３と、タイミングスリット３８のスリット間の距離（１／１５０ｉｎｃｈ）とエンコーダＡ相信号ＥＮＣ１の前回周期で周期カウンタ６３がカウントした値の保持値Ｃn-1 とから特定されるエンコーダキャプチャ時間Ｔn （＝Ｃn-1 ×クロック周期。図３参照。）とに基づいて、キャリッジ３１の移動速度Ｖｎ（図３参照）を算出する速度変換部６４とを備えている。
【００５５】
次に、モータ制御部７は、目標速度設定レジスタ５３，ゲイン設定レジスタ５４，微分ゲイン出力結果反映時間設定レジスタ５８の設定値に基づき、速度変換部６４が算出したキャリッジ３１の移動速度（以下、検出速度ともいう）が、目標速度設定レジスタ５３に設定された目標速度と一致するようにＣＲモータ３５の回転速度を制御するための回転速度制御信号Ｓ３を生成するフィードバック演算処理部７０と、ＣＲモータ３５の回転速度を減速させるための減速制御信号Ｓ４を生成する減速制御部７１と、比較処理部６２からの制御切替信号Ｓ１が入力されない時にはフィードバック演算処理部７０が生成する回転速度制御信号Ｓ３を、制御切替信号Ｓ１の入力時には減速制御部７１が生成する減速制御信号Ｓ４を、モータ制御信号Ｓ５としてＰＷＭ生成部８に供給する制御信号セレクタ７２と、から構成されている。
【００５６】
次に、ＣＰＵ２が実行するＣＲ走査処理の内容を、図４に示すフローチャートに沿って説明する。
本処理が開始されると、図４に示すように、まず、ＡＳＩＣ３のレジスタ群５を構成する各レジスタに、目標速度、初期制御量、減速開始位置、微分ゲイン、積分ゲイン、比例ゲイン、微分量反映時間を設定したのち（Ｓ１１０）、起動設定レジスタ５０への書込を行うことにより、ＡＳＩＣ３の各部を起動する（Ｓ１２０）。そして、Ｓ１１０にて各レジスタに設定された内容に従って駆動されたキャリッジ３１が減速制御開始位置に到達することにより、比較処理部６２から停止割込み信号Ｓ２の入力があると（Ｓ１３０）、本処理を終了する。
【００５７】
このように構成されたキャリッジ制御装置１では、ＣＰＵ２がレジスタ群５の設定を行ってＡＳＩＣ３を起動すると、キャリッジ３１が減速開始位置設定レジスタ５１に設定された減速開始位置に到達するまでは、ＰＷＭ生成部８へのモータ制御信号Ｓ５として、フィードバック演算処理部７０からの回転速度制御信号Ｓ３が供給される。これにより、ＣＲモータ３５の回転速度（トルク）は、キャリッジ３１の移動速度が目標速度設定レジスタ５３に設定された目標速度に追従するように制御される。その結果、キャリッジ３１は、印字開始位置に到達するまでの加速区間では、その移動速度が目標速度に達するように加速され、その後の減速開始位置までの定速区間では一定の目標速度で移動する。
【００５８】
その後、キャリッジ３１が減速開始位置に到達すると、ＣＰＵ２に対して停止割込み信号Ｓ２が出力されると共に、ＰＷＭ生成部８に供給されるモータ制御信号Ｓ５が回転速度制御信号Ｓ３から減速制御信号Ｓ４に切り替わる。これにより、ＣＲモータ３５は、キャリッジ３１の移動によって発生する回転力を電気に変換する発電機として動作するように設定され、その結果、キャリッジ３１は、減速開始位置を越えた減速区間では速やかに減速され停止に到る。
【００５９】
ところで、キャリッジ３１が移動開始位置から減速開始位置に到るまでの間、ＰＷＭ生成部８にモータ制御信号としての回転速度制御信号を供給するフィードバック演算処理部７０は、図５に示すように、目標速度設定レジスタ５３に設定された目標速度から、速度変換部６４にて算出されたキャリッジ３１の移動速度（検出速度）を減算して速度偏差を算出する減算器１２と、減算器１２により算出された速度偏差にゲイン設定レジスタ５４の格納値である比例ゲインＫｐを乗算することにより比例制御値（比例制御量）を算出する比例演算器１３と、速度偏差を積分し、その積分値にゲイン設定レジスタ５４の格納値である積分ゲインＫｉを乗算することにより積分制御値（積分制御量）を算出する積分演算器１４と、速度偏差を微分し、その微分値にゲイン設定レジスタ５４の格納値である微分ゲインＫｄを乗算することにより微分制御値（微分制御量）を算出する微分演算器１５と、起動トリガの入力時点から微分ゲイン出力結果反映時間設定レジスタ５８の格納値である微分量反映時間が経過するまで、微分値反映指令信号Ｓ７を出力する微分値有効時間タイマ１８と、微分値反映指令信号Ｓ７の入力時には微分演算器１５からの微分制御値をそのまま出力し、微分値反映指令信号Ｓ７の非入力時には微分制御値を０に補正して出力する出力補正処理部１９と、比例制御値，積分制御値および出力補正処理部１９からの微分制御値を加算する演算を行い、その演算結果を回転速度制御信号Ｓ３として出力する演算器１６と、を備えており、いわゆるＰＩＤ制御を行うように構成されている。
【００６０】
なお、起動トリガは、エッジ検出信号の検出タイミングに応じて生成されており、微分値有効時間タイマ１８の他に、比例演算器１３，積分演算器１４，微分演算器１５にも入力されており、各演算器は、起動トリガの入力時期に応じて速度偏差を取り込み、取り込んだ速度偏差に基づいて制御値を更新するよう構成されている。
【００６１】
また、微分演算器１５は、瞬時的に発生する外乱（数百Ｈｚ〜数ｋＨｚ程度の微細な振動ノイズ）が、キャリッジ３１の移動速度に影響を与えることを抑制するような微分制御値を算出するように構成されている。
以上説明したように、本実施形態のキャリッジ制御装置１では、フィードバック演算処理部７０が、ＰＩＤ制御で算出した比例制御値，積分制御値および微分制御値を用いて回転速度制御信号Ｓ３を設定するにあたり、微分制御値の算出時から微分量反映時間の経過前までは、微分演算器１５で算出された微分制御値をそのまま用いて回転速度制御信号Ｓ３を設定している。そして、微分量反映時間の経過後は、出力補正処理部１９が微分制御値を０に補正することで、微分制御値を除外し、比例制御値および積分制御値を用いて回転速度制御信号Ｓ３を設定している。つまり、キャリッジ制御装置１では、回転速度制御信号Ｓ３の設定処理における微分制御量の反映割合を常に一定にするのではなく、微分量反映時間の経過後は、微分制御量の反映割合を低下させている。
【００６２】
すなわち、このキャリッジ制御装置１は、微分量反映時間においては、微分演算器１５で算出された微分制御量をそのまま用いて回転速度制御信号Ｓ３を設定することから、瞬時的な外乱（ノイズ）などが発生した場合においても、キャリッジ３１の移動速度が速やかに目標速度に近づくように、安定したモータ制御を行うことができる。
【００６３】
また、キャリッジ制御装置１は、微分量反映時間の経過後は、微分制御量を小さい値に補正し、その補正された値を用いて回転速度制御信号Ｓ３を設定するため、検出速度と実際の移動速度とに差が生じた場合でも、回転速度制御信号Ｓ３が、実際の運動速度に適した値から大幅に逸脱した値に設定されるのを防止できる。これにより、キャリッジ制御装置１は、速度検出タイミングが離散的に設定されているにも拘わらず、次の微分制御量の更新（算出）タイミングに到達するまでに回転速度制御信号Ｓ３が不適切な値に設定されるのを抑制できる。
【００６４】
よって、キャリッジ制御装置１によれば、少なくとも微分量反映時間は、算出された微分制御量を用いて設定された回転速度制御信号Ｓ３に基づきＣＲモータ３５の制御を行うことから、瞬時的な外乱（ノイズ）等の発生時においても安定したモータ制御を行うことができる。また、微分量反映時間の経過後は、微分制御量を小さい値に補正し、その補正された値を用いて回転速度制御信号Ｓ３を設定するため、次の微分制御量の算出タイミングに到達するまでに回転速度制御信号Ｓ３が不適切な値に設定されるのを抑制でき、オーバーシュートなどの不適切なモータ制御が行われるのを防止できる。
【００６５】
なお、キャリッジ制御装置１は、短い制御応答時間で実際の運動速度が目標速度に略等しくなるようなモータ制御が可能に構成されているため、補正された値を０に設定することで、回転速度制御信号Ｓ３を適切な値に設定できる。
また、キャリッジ制御装置１では、微分ゲイン出力結果反映時間設定レジスタ５８に格納される微分量反映時間が、ＰＷＭ生成部８によるＰＷＭ制御周期よりも長い時間（ＰＷＭ制御周期の整数倍の時間）が設定されている。
【００６６】
このため、微分制御量の補正時期が常にＰＷＭ制御周期の途中となるのを避けることができ、モータ制御の応答速度が遅くなるのを防止できる。特に、微分量反映時間がＰＷＭ制御周期の整数倍に設定されているため、微分制御量の補正時期とＰＷＭ制御指令信号の更新時期とを略同時期とすることができ、微分制御量の補正時期からＰＷＭ制御指令信号の更新時期までの間に、無駄な時間が生じるのを防止でき、モータ制御の応答性向上を図ることができる。
【００６７】
よって、キャリッジ制御装置１によれば、速度検出タイミングが離散的であり、かつ、ＰＷＭ制御（パルス幅制御）によりモータ制御を行う構成であるにも拘わらず、ＣＲモータの制御の応答速度が遅くなるのを防止でき、不適切なモータ制御が行われるのを抑制することができる。
【００６８】
なお、上記実施形態のキャリッジ制御装置１においては、キャリッジ制御装置１が特許請求の範囲に記載のモータ制御装置に相当し、キャリッジ３１が駆動対象物に相当し、リニアエンコーダ３９およびキャリッジ測位部６が速度検出手段に相当し、減算器１２が速度偏差算出手段に相当し、比例演算器１３および積分演算器１４が制御量演算手段に相当し、微分演算器１５が微分演算手段に相当し、フィードバック演算処理部７０が制御指令値設定手段に相当し、微分値有効時間タイマ１８および出力補正処理部１９が微分制御量補正手段に相当し、ＰＷＭ生成部８が指令信号出力手段に相当する。
【００６９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において様々な態様にて実施することができる。
例えば、上記実施形態では、起動トリガがエッジ検出信号の検出タイミングに応じて生成される構成のキャリッジ制御装置について説明したが、一定周期Ｔｓ（演算サンプル間隔Ｔｓ）毎に起動トリガを発生する起動トリガ定周期発生回路を設けて、一定周期Ｔｓ毎に起動トリガを生成するように構成しても良い。そこで、上記のキャリッジ制御装置１に対して起動トリガ定周期発生回路を追加して構成した第２キャリッジ制御装置の各部のタイミング値を図９に示す。なお、以下に説明する第２キャリッジ制御装置の各部の符号は、キャリッジ制御装置１と同様である。
【００７０】
第２キャリッジ制御装置では、周期カウンタ６３が、起動トリガの発生に応じてエンコーダ間隔キャプチャＮｎをキャプチャ値Ｎｎとして取り込み、速度変換部６４が、キャプチャ値Ｎｎに基づき移動速度Ｖｎ（＝１／（Ｎｎ×ＣＬＫ）。ただし、ＣＬＫはエンコーダ間隔測定時の基準クロックである。）を算出する。
【００７１】
移動速度Ｖｎが算出されると、フィードバック演算処理部７０では、減算器１２が、目標速度ｒから移動速度Ｖｎを減算した速度偏差ｅｎ（＝ｒーＶｎ）を算出し、比例演算器１３および積分演算器１４が、速度偏差ｅｎに基づき比例積分制御量ＰＩｎ（＝Ｋｐ・ｅｎ＋Ｋｉ・∫ｅｎ）を算出し、微分演算器１５が速度偏差ｅｎに基づき微分制御量Ｄｎ（＝Ｋｄ・（ｅｎ−ｅｎ-1）／Ｔｓ）を算出する。また、微分値有効時間タイマ１８は、起動トリガの入力時点に基づき微分制御量Ｄｎの算出完了時点を判定し、微分制御量Ｄｎの算出完了時点から微分量反映時間が経過するまで、微分値反映指令信号Ｓ７を出力する。
【００７２】
つまり、フィードバック演算処理部７０は、各制御量が算出された時点から微分量反映時間が経過するまでは、比例積分制御量ＰＩｎと微分制御量Ｄｎとを加算した微分反映制御量Ｂを表す回転速度制御信号Ｓ３を出力し、微分量反映時間の経過後は、比例積分制御量ＰＩｎに等しい微分除去制御量Ａを表す回転速度制御信号Ｓ３を出力する。
【００７３】
このように、一定周期Ｔｓ毎に移動速度Ｖｎを検出することで、回転速度制御信号Ｓ３は少なくとも一定周期Ｔｓ毎に更新することができる。
なお、キャリッジ制御装置１のように、エンコーダエッジ毎に移動速度Ｖｎを検出する場合には、キャリッジ３１の移動速度が低速である場合には、エンコーダエッジの入力周期が長くなるため、回転速度制御信号Ｓ３の更新周期も長くなり、適切なモータ制御ができなくなる可能性が高くなる。
【００７４】
これに対して、第２キャリッジ制御装置のように、一定周期Ｔｓ毎に移動速度Ｖｎを検出する場合には、周期Ｔｓを適切に選ぶことにより、キャリッジの移動速度に依存して回転速度制御信号Ｓ３の更新周期が長くなることは無いため、より安定したモータ制御を実現することができる。
【００７５】
次に、上述の実施形態では、微分量反映時間の経過後は微分制御量を０に補正する出力補正処理部１９を備えるキャリッジ制御装置について説明したが、出力補正処理部は、微分量反映時間の経過後に、微分演算器１５で算出された微分制御値を初期値として微分制御値を時間経過と共に減少補正するよう構成しても良い。これにより、実際の運動速度が目標速度に到達するまでの制御応答時間が長時間となる特性を有する装置においても、回転速度制御信号Ｓ３を適切な値に設定することができ、モータ制御が不適切となることを防止できる。
【００７６】
また、出力補正処理部は、微分量反映時間の経過後に、微分演算器１５で算出された微分制御値に補正係数Ｒｔ（たとえば、Ｒｔ＝０．２）を乗じて補正した微分制御値を出力するよう構成しても良い。これにより、短い制御応答時間で実際の運動速度が目標速度に近づくものの若干の誤差が残るような特性を有する装置においても、回転速度制御信号Ｓ３を適切な値に設定することができ、モータ制御が不適切となることを防止できる。
【００７７】
つまり、出力補正処理部における補正内容は、微分量反映時間の経過後に微分制御量を０に補正するものに限ることはなく、不適切なモータ制御を抑制できる補正内容に適宜設定すると良い。
次に、キャリッジ制御装置におけるキャリッジの運動速度について、本発明を適用した装置と従来構成の装置とにおいて、それぞれ測定した測定結果について説明する。
【００７８】
なお、本発明を適用したキャリッジ制御装置としては、一定周期Ｔｓ（演算サンプル間隔Ｔｓ）毎に起動トリガを発生する構成の装置を用いており、微分量反映時間として演算サンプル間隔Ｔｓの２５％値が設定され、微分量反映時間の経過後に微分制御値を１０分の１に補正する構成の第１測定装置と、微分量反映時間として演算サンプル間隔Ｔｓの２５％値が設定され、微分量反映時間の経過後に微分制御値を１００分の１に補正する構成の第２測定装置と、を用いて測定を実施した。また、従来構成のキャリッジ制御装置としては、微分制御値の補正を行わない構成の第３測定装置を用いて測定を実施した。なお、第１測定装置、第２測定装置および第３測定装置は、それぞれ同一のＰＩＤゲイン（Ｋｐ、Ｋｄ、Ｋｉ）が設定されている。
【００７９】
そして、第１測定装置における微分演算器１５で算出された微分制御値の測定結果を図１０に示し、第１測定装置における速度変換部６４から出力される移動速度（検出速度）の測定結果を図１１に示し、第２測定装置における速度変換部６４から出力される移動速度（検出速度）の測定結果を図１２に示し、第３測定装置における速度変換部６４から出力される移動速度（検出速度）の測定結果を図１３に示す。各装置共に、目標速度を３０［ｉｐｓ］として時刻０．０５［ｓｅｃ］に装置を起動し、時刻０．２０［ｓｅｃ］および時刻０．３０［ｓｅｃ］で強制的に外乱を発生させて、各部の変化を測定した。
【００８０】
図１３の測定結果から、従来装置では、外乱収束性が悪く、起動後立ち上がり時の波形に振動が発生しており、安定したモータ制御が実現できていないことが判る。これに対して、図１１および図１２の測定結果では、従来装置に比べて、外乱収束性に優れており、起動後立ち上がり時の波形に振動は発生していないことが判る。
【００８１】
また、図１１の測定波形から、微分制御値が発散することなく収束していることが判り、これは微分量反映時間の経過後に微分制御値を１０分の１に補正しているためであり、このように微分制御値を補正することで、安定したモータ制御が実現できる。
【００８２】
よって、これらの測定結果から、本発明を適用したキャリッジ制御装置は、従来装置に比べて、外乱収束性に優れ、起動後立ち上がり波形の乱れが少なく、安定したモータ制御が実現できることが判る。
ところで、上記実施形態では、モータ駆動回路４として、図６に示したようなＨブリッジ回路により構成されたものを用いたが、モータ駆動回路は図６に示すものに限ることはなく、例えば、ＤＣモータ駆動用ＩＣ８１ａと積分回路８１ｂとを備えた図７に示す第２モータ駆動回路８１を用いてもよい。
【００８３】
積分回路８１ｂは、抵抗Ｒ１，Ｒ２およびコンデンサＣ１で構成され、第２ＰＷＭ生成部８３からのＰＷＭ信号Ｓ６を積分して、目標速度指令（アナログ量である目標電流指令）を生成するよう構成されている。
ＤＣモータ駆動用ＩＣ８１ａは、ＣＲモータ３５の通電電流を検出して、検出した通電電流が積分回路８１ｂからの目標速度指令（アナログ量）に応じた電流値となるように、ＣＲモータ３５の通電電流を制御するよう構成されている。言い換えれば、ＤＣモータ駆動用ＩＣ８１ａは、ＣＲモータ３５の通電電流が目標電流指令に近づくよう制御することで、ＣＲモータ３５の回転速度を目標速度に制御する速度フィードバック制御を行うものである。なお、ＤＣモータ駆動用ＩＣ８１ａは、駆動指令（Ｅｎａｂｌｅ）の入力時に限りＣＲモータ３５への通電が可能となるよう構成されており、また、駆動方向指令に基づいてＣＲモータ３５の回転方向（正回転、逆回転）を決定している。
【００８４】
ただし、この第２モータ駆動回路８１を図６のモータ駆動回路４の代わりに用いる場合、ＡＳＩＣ３は、ＰＷＭ生成部８に代えて、図７に示すような信号の入出力を行う第２ＰＷＭ生成部８３を用いて構成する必要がある。即ち、第２ＰＷＭ生成部８３は、制御信号セレクタ７２からのモータ制御信号Ｓ５に基づいて、ＰＷＭ信号Ｓ６および駆動方向指令（ＣＲモータ３５を回転すべき方向を表す指令）を出力し、さらに比較処理部６２からの制御切替信号Ｓ１および起動設定レジスタ５０からの入力に従って、ＣＲモータ３５への通電を行うべきか否かを示す駆動指令（Ｅｎａｂｌｅ）を出力するよう構成されている。
【００８５】
このように構成された第２モータ駆動回路８１を用いれば、ＣＲモータ３５の回転速度が目標回転速度になるよう制御されるため、キャリッジ３１の移動速度を目標速度に制御することができる。
また、モータ駆動回路は、図８に示すような第３モータ駆動回路８７で構成することも可能である。第３モータ駆動回路８７は、第２モータ駆動回路８１における積分回路８１ｂを省略して構成されている。
【００８６】
なお、第３モータ駆動回路８７を用いる場合には、第２ＰＷＭ生成部８３に代えて、駆動用信号生成部８９を備える必要がある。駆動用信号生成部８９は、制御信号セレクタ７２から出力されるモータ制御信号Ｓ５に基づいて、アナログ信号としての目標電流指令（換言すれば目標速度指令）を生成して出力するよう構成されている。
【００８７】
つまり、駆動用信号生成部８９は、第２ＰＷＭ生成部８３のようにモータ制御信号Ｓ５に基づいてＰＷＭ信号を生成するのとは異なり、アナログ値の目標電流指令を出力するよう構成されている。このため、第３モータ駆動回路８７は、第２モータ駆動回路８１のように積分回路を備える必要がない。
【００８８】
このように構成された第３モータ駆動回路８７を用いれば、ＣＲモータ３５の回転速度が目標回転速度になるよう制御されるため、キャリッジ３１の移動速度を目標速度に制御することができる。
また、フィードバック演算処理部７０におけるＰＩＤ制御は、上記実施形態のような速度偏差に基づき比例制御量・積分制御量・微分制御量をそれぞれ算出するＰＩＤ制御に限ることはない。例えば、速度偏差に基づき比例制御量・積分制御量を算出し、検出した移動速度に基づき微分制御量を算出する微分先行型ＰＩ−Ｄ制御を実行しても良く、速度偏差に基づき積分制御量を算出し、検出した移動速度に基づき微分制御量・比例制御量を算出する比例微分先行型Ｉ−ＰＤ制御を実行しても良い。
【００８９】
さらに、ＣＰＵ２で実行されるＣＲ走査処理のＳ１１０は、外部指令により定められる目標速度に応じて、微分量反映時間を設定するように構成しても良い。つまり、外部指令により目標速度が変動する用途においても、Ｓ１１０が、目標速度に応じて微分量反映時間を設定することで、微分量反映時間を適切な値に設定することができ、外乱の発生後における移動速度が目標速度に近づくように、回転速度制御信号Ｓ３を適切に変化させることができる。
【００９０】
これにより、目標速度が変動する用途においても、回転速度制御信号Ｓ３を適切な値に設定できることから、モータ制御が不適切となるのを防止できる。なお、このように構成されたＣＲ走査処理のＳ１１０が、特許請求の範囲に記載の反映時間設定手段に相当する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明が適用されたインクジェットプリンタにおけるキャリッジ駆動機構の構造図である。
【図２】  キャリッジの移動速度を制御するキャリッジ制御装置の構成を表すブロック図である。
【図３】  キャリッジ制御装置の各部の状態を示すタイミング図である。
【図４】  ＣＰＵが実行するＣＲ走査処理の内容を表すフローチャートである。
【図５】  フィードバック演算処理部の内部構成およびフィードバック演算処理部と他の機器との接続状態を示す説明図である。
【図６】  モータ駆動回路の構成を示す構成図である、
【図７】  第２モータ駆動回路の構成を示す構成図である。
【図８】  第３モータ駆動回路の構成を示す構成図である。
【図９】  第２キャリッジ制御装置の各部の状態を示すタイミング値である。
【図１０】  第１測定装置における微分演算器で算出された微分制御値の測定結果である。
【図１１】  第１測定装置における速度変換部から出力される移動速度の測定結果である。
【図１２】  第２測定装置における速度変換部から出力される移動速度の測定結果である。
【図１３】第３測定装置における速度変換部から出力される移動速度の測定結果である。
【図１４】  （ａ）は、外乱を連続系で捉えた微分応答を示す説明図であり、（ｂ）は、外乱を離散系で捉えた微分応答を示す説明図である。
【符号の説明】
１…キャリッジ制御装置、４…モータ駆動回路、５…レジスタ群、６…キャリッジ測位部、７…モータ制御部、８…ＰＷＭ生成部、９…クロック生成部、１２…減算器、１３…比例演算器、１４…積分演算器、１５…微分演算器、１６…演算器、１８…微分値有効時間タイマ、１９…出力補正処理、１９…出力補正処理部、３１…キャリッジ、３５…ＣＲモータ、３９…リニアエンコーダ、７０…フィードバック演算処理部、８１…第２モータ駆動回路、８３…第２ＰＷＭ生成部、８７…第３モータ駆動回路、８９…駆動用信号生成部。
【図１】
0003690374.tif 000002
【図２】
0003690374.tif 000003
【図３】
0003690374.tif 000004
【図４】
0003690374.tif 000005
【図５】
0003690374.tif 000006
【図６】
0003690374.tif 000007
【図７】
0003690374.tif 000008
【図８】
0003690374.tif 000009
【図９】
0003690374.tif 000010
【図１０】
0003690374.tif 000011
【図１１】
0003690374.tif 000012
【図１２】
0003690374.tif 000013
【図１３】
0003690374.tif 000014
【図１４】
0003690374.tif 000015