(57)【要約】【課題】被制御体を停止させる際に、減速開始直後や停止直前の減速度をなだらかにし、振動及び騒音を低減し、従来技術よりも計算コストを低く抑えられるモータ停止制御方法を提供する。【解決手段】モータを制御して所定の状態で駆動されている被制御体１を停止させる駆動部２と、駆動部２を演算結果に基づいて制御する演算制御部３とを備えており、演算制御部３は、サンプリング時間ごとに得た被制御体１の現在の速度及び角速度と目標速度値との差により計算される制御値に、目標速度値または現在の速度をもとに求めたオフセット値を加えた制御目標値を計算し、該制御目標値によって駆動部２を制御して、被制御体１を停止制御させるようにした。また、停止位置直前での目標速度値は、停止制御の開始時点におけるよりも減速度がなだらかとし、停止直前には、オフセット値がゼロとならないように制御するようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを制御して所定の状態で駆動されている被制御体を停止させる駆動部と、ディジタル演算結果の制御目標値に基づいて該駆動部を制御する演算制御部とを備えたモータの制御系において、前記演算制御部は、サンプリング時間ごとに得た前記被制御体の現在の速度および角速度と前記被制御体の目標速度値との差に基づいて計算される制御値に、前記目標速度値または該現在の速度および角速度をもとに求めたオフセット値を加えた制御目標値を計算し、該制御目標値によって前記駆動部を制御して、前記被制御体を停止制御させるようにしたことを特徴とするモータ停止制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ停止制御方法において、前記目標速度値を生成するプロファイルは、少なくとも停止位置直前での減速度がなだらかであることを特徴とするモータ停止制御方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のモータ停止制御方法において、前記制御目標値がゼロの近傍であっても、前記オフセット値がゼロとならないようにすることを特徴とするモータ停止制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ停止制御方法に関し、プリンタ装置、複写装置、ファクシミリ装置に適用して好適である。
【０００２】
【従来の技術】
被制御体を駆動する駆動部のモータを制御して所定の状態で駆動されている被制御体を停止させるモータ停止制御方法としては、モータの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ある。
しかし、このモータ停止制御方法では、被制御体の角速度もしくは速度の立ち下がり時にモータの目標角速度がステップ状に変化することに基づくモータの急激な加速度変化により、いわゆる機械系の高域共振（高次共振）を加振した振動を生じさせる。
【０００３】
特許文献１では、停止までのモータの回転角度をθ、減速時の加速度をαとおいた場合に、減速時の目標速度ｖを、ｖ＝√（２αθ）と表すことにより、モータを減速制御させる場合に一定加速度での減速を可能とし、上記振動を防いでいる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１のモータの駆動制御方法においては、モータの速度を一定の加速度で立ち下げるので、上述したモータの目標速度をステップ状に変化させるモータ停止制御方法よりは、機械系の高域共振を加振しなくなり、生じる振動が少なくなる。しかし、この状態は、まだ最適な、機械系の高域共振を加振しない制御になっていないので振動が発生する。この振動は、高速な被制御体の立ち下がりの実現を妨げるばかりでなく、振動によりモータや被制御体を含む装置に悪影響を与え、最悪の場合には装置の破損につながる恐れがある。
【０００５】
これを解決するために特許文献２のモータ停止制御方法は、モータを制御して所定の状態で駆動されている被制御体を停止させる駆動部と、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用い、被制御体の角加速度もしくは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、該多項式を用いてサンプリング時刻ごとのモータにおける目標値を演算制御部において算出し、モータのサンプリング周期ごとの制御目標値として用いた多項式に対応する値との差において駆動部を制御して、被制御体の停止制御を行うものであり、前記モータ制御の目標値とする多項式は目標角変位とするものである。
これにより、最適な目標値を入力することによって、いわゆる機械系の高域共振を加振することなく、高速な立ち下がり、停止制御を行うことができるモータ停止制御方法を実現することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２２９７５号公報
【特許文献２】
特開２００２−１６５４７１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献２の方法では、制御目標値を決定する度に、被制御体の角加速度もしくは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した時間に関する複雑な多項式を計算することが必要となるため、計算負荷が多大となり、コストの増大につながる恐れがある。
【０００８】
本発明は、上述の実情を考慮してなされたものであって、被制御体を停止させる際に、減速開始直後や停止直前の減速度をなだらかにし、振動および騒音を低減し、従来技術よりも計算コストを低く抑えたモータ停止制御方法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】
上述の課題を解決するために、本発明の請求項１は、モータを制御して所定の状態で駆動されている被制御体を停止させる駆動部と、ディジタル演算結果の制御目標値に基づいて該駆動部を制御する演算制御部とを備えたモータの制御系において、前記演算制御部は、サンプリング時間ごとに得た前記被制御体の現在の速度および角速度と前記被制御体の目標速度値との差に基づいて計算される制御値に、前記目標速度値または該現在の速度および角速度をもとに求めたオフセット値を加えた制御目標値を計算し、該制御目標値によって前記駆動部を制御して、前記被制御体を停止制御させるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項２は、請求項１に記載のモータ停止制御方法において、前記目標速度値を生成するプロファイルは、少なくとも停止位置直前での減速度がなだらかであることを特徴とする。
また、本発明の請求項３は、請求項１または２に記載のモータ停止制御方法において、前記制御目標値がゼロの近傍であっても、前記オフセット値がゼロとならないようにすることを特徴とする。
【００１１】
したがって、被制御体を駆動する駆動部のモータを制御して所定の速度から減速して停止させることを、従来の多項式を使って計算したプロファイルを用いる方法のように、複雑な計算を伴わないので、コストを掛けることなく振動・騒音を低減し、品質を向上させることができる。
【００１２】
さらに、停止位置オーバーランを防ぎ、停止位置精度が高まるため、振動および騒音が低減されるとともに、品質を向上させることができる。
また、制御目標値の速度がゼロに近い部分で停止してしまうことを防げるため、時間のロスを防ぎ、生産性を向上させることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。以下の説明では、複数のノズルを副走査方向に配置したインクジェットヘッドをキャリッジに搭載し、このキャリッジを主走査方向に移動させて記録を行うインクジェット記録装置について示すが、これに限定されたものではなく、モータを使用する様々な機器に適用可能である。
【００１４】
このインクジェット記録装置は、記録装置本体の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジと、キャリッジに搭載したインクジェットヘッドからなる記録ヘッドと、記録ヘッドへのインクを供給するインクタンク等で構成される印字制御機構部等を収納し、記録装置本体の下方部には前方側から多数枚の用紙を積載可能な給紙カセットを抜き差し自在に装着することができる。
【００１５】
キャリッジは、後方側（用紙搬送方向下流側）を主ガイドロッドに摺動自在に嵌装している。そして、このキャリッジを主走査方向に移動走査するため、主走査モータで回転駆動される駆動プーリと従動プーリとの間にタイミングベルトを張装し、このタイミングベルトをキャリッジに固定している。
【００１６】
記録ヘッドとして用いるインクジェットヘッドは、圧電素子などの電気機機械変換素子で液室（インク流路）壁面を形成する振動板を介してインクを加圧する。このインクジェットヘッドには、ピエゾ型のもの、あるいは発熱抵抗体による膜沸騰でバブルを生じさせてインクを加圧するバブル型のもの、若しくはインク流路壁面を形成する振動板とこれに対向する電極との間の静電力で振動板を変位させてインクを加圧する静電型のものなどを使用することができる。
【００１７】
一方、給紙カセットにセットした用紙を記録ヘッドの下方側に搬送するために、給紙カセットから用紙を分離給装する給紙ローラおよびフリクションパッドと、用紙を案内するガイド部材と、給紙された用紙を反転させて搬送する搬送ローラと、この搬送ローラの周面に押し付けられる搬送コロおよび搬送ローラからの用紙の送り出し角度を規定する先端コロとを設けている。搬送ローラは、副走査モータによってギヤ列を介して回転駆動される。
【００１８】
そして、キャリッジの主走査方向の移動範囲に対応して搬送ローラから送り出された用紙を記録ヘッドの下方側へ案内する静電搬送ベルトを設けている。この静電搬送ベルトは、チャージャにより帯電することにより搬送されてきた用紙を吸着し、用紙面とヘッド面とを並行に保つ役割を担っている。さらに、静電搬送ベルトの用紙搬送方向下流側には、用紙を排紙トレイに送り出す排紙コロを配設している。
【００１９】
図１は、上述したインクジェット記録装置のキャリッジの駆動制御系を示すブロック図である。
被制御体１は、キャリッジを主走査方向に移動走査するためのタイミングベルトやギヤ列を介して用紙を副走査方向へ搬送する搬送ローラ等からなり、主走査モータや副走査モータ等からなる駆動部２により所定の期間に駆動されて等角速度もしくは等速度で移動する。
演算制御部３は、駆動部２を制御して被制御体１を等角速度もしくは等速度で移動させる速度制御と、速度検出部４で検出した現在の速度および角速度とプロファイル５から求められる目標速度値との差にもとづいて被制御体１の停止制御を行う。
【００２０】
速度検出部４は、サンプリング間隔で被制御体１の速度および角速度を検出し、演算制御部３へ出力する。このサンプリング間隔は、演算制御部３から制御目標値を駆動部２へ出力する所定の周期である。
また、プロファイル５は、駆動部２の停止制御の開始から停止までのサンプリング間隔で計算された目標速度値であり、不揮発性メモリ等に保持しておく。
【００２１】
この演算制御部３は、移動中の被制御体１を停止させる場合には、次のように制御目標値を計算する。
先ず、被制御体１の停止位置までの移動量をｘ、減速時の加速度をαとした場合に、減速時の目標速度ｖは、例えば、ｖ＝√（２αｘ）によって求められるので、一定加速度で減速を行う目標速度値をサンプリング間隔で予め作成し、プロファイル５へ保持しておく（図２の曲線（ａ）参照）。目標速度の計算式は、プロファイルを作成するときのみに計算するものであるから、この式に限ったものではなく、他の複雑な式であってもよい。
【００２２】
次に、速度検出部４で検出した被制御体１の現在の速度（ｖ）と先に計算して保持するプロファイル５（減速開始からの経過時間における目標速度）との差を計算し、比例制御によってこの差に比例した制御量を求め、被制御体１の速度をプロファイル５に追従させるようにする。
このとき、フィードフォワード値Ｆとして、被制御体１の現在の速度ｖによる関数、例えば、
Ｆ＝ｖ×Ｎ        （Ｎは定数）
を計算して、先に求めた制御量にこのＦを加えた制御目標値（＝制御量＋Ｆ）を駆動部２へ出力する。
ここで、上記の式で被制御体１の現在の速度ｖを使うのではなく、プロファイルから求められる目標速度値としても構わない。
【００２３】
このようにＦを加えることによって、図２の曲線（ｂ）のように被制御体１の速度を故意にオーバーさせるようにして、減速直後の減速度をなだらかに保つことができる。なお、Ｆの値を求める式は、上述の式に限ったものではなく、速度をオーバーさせるような関数であればよい。
【００２４】
以上により、複雑な計算を行うことなく、減速直後の減速度をなだらかにし、振動および騒音を低減し、品質を向上することができる。
【００２５】
しかし、上述のような比例制御では、停止位置に近づくと上述の制御量が小さくなりすぎ、それ以上細かくは制御できなくなってしまうことがある。
したがって、停止位置までの残り移動量が所定の値を下回った時、図２の曲線（ａ）で示したプロファイルよりもなだらかな曲線となるようなプロファイルに切り換える。例えば、図２のプロファイルを作成するときに使った加速度αよりも小さくした直線などに切り換えて図３の曲線（ｂ）のようなプロファイルを作成しておく。
【００２６】
演算制御部３は、このようなプロファイルを用いて、速度検出部４で検出された被制御体１の速度（図３の曲線（ｃ））をプロファイル（曲線（ｂ））に追従させるように制御目標値を計算する。
このとき制御は、上述した比例制御ではなく、ＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御に切り換えることが望ましい。
これにより、プロファイルをオーバーさせることによって起こる停止位置のオーバーランを防ぐことができるので、振動および騒音を低減することができると共に、停止位置精度を高められるので、品質を向上させることができる。
【００２７】
さらに、モータや機械的な負荷の特性によっては、図３（ｃ）のような制御目標値の速度がゼロに近い部分で出力不足になり停止してしまうことがあり、再度動き出すまでに時間的なロスが大きくなることがある。
このような場合、上述のフィードフォワード値Ｆをｖ＝０でＦ＞０となるように、
Ｆ＝ｖ×Ｎ＋Ｆ０        （Ｆ０は定数）
とすることで、制御目標値の速度が０に近いところでも被制御体１が停止位置より前で停止してしまうことを防ぐことができる。
【００２８】
本発明は、上述した実施形態のみに限定されたものではない。上述した実施形態のモータ制御系の機能をプログラム化し、予めＲＯＭのような記録媒体に書き込んでおき、そのＲＯＭをインクジェット記録装置のような装置へ装着し、そのＲＯＭのプログラムをマイクロプロセッサで実行することによって、本発明の目的が達成されることは言うまでもない。
この場合、記録媒体から読み出されて実行された状態が上述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムおよびそのプログラムを記録した記録媒体も本発明を構成することになる。
【００２９】
また、上記装置に接続したコンピュータの記憶装置またはこの装置にネットワークを介して接続させたサーバコンピュータの記憶装置に格納された上記プログラムをこの装置に備えた記憶装置へ直接供給するようにし、その供給を受けたプログラムをこの装置の備えるマイクロプロセッサによって実行することによっても上述した実施形態の機能が実現される。
この場合、それぞれのコンピュータの記憶装置も本発明の記録媒体に含まれる。
【００３０】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で各種の変形、修正が可能であるのは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、被制御体を駆動する駆動部のモータを制御して所定の速度から減速して停止させることを、従来の多項式を使って計算したプロファイルを用いる方法のように、複雑な計算を伴わないので、コストを掛けることなく振動・騒音を低減し、品質を向上させることができる。
【００３２】
さらに、停止位置オーバーランを防ぎ、停止位置精度が高まるため、振動および騒音が低減されるとともに、品質を向上させることができる。
また、制御目標値の速度がゼロに近い部分で停止してしまうことを防げるため、時間のロスを防ぎ、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インクジェット記録装置のキャリッジの駆動制御系を示すブロック図である。
【図２】本発明のモータ停止制御における減速開始から停止までの被制御体の速度の変化の一例を示す図である。
【図３】本発明のモータ停止制御における減速開始から停止までの被制御体の速度の変化の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…被制御体、２…駆動部、３…演算制御部、４…速度検出部、５…プロファイル。
【図１】
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【図２】
2004357374.tif 000004
【図３】
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