(57)【要約】【課題】モータの自己インダクタンスが無視できない場合でも、機械共振およびノイズに伴う外乱推定オブザーバへの悪影響を抑える機能の低下を防止し、外乱の影響を抑えた高精度の位置制御を実現することができる電圧制御による位置制御装置を提供する。【解決手段】アクチュエータ部５から出力されるモータ駆動電流の検出値ｉｓ２と角変位の検出値ｘｓ２とに基づいてアクチュエータ部５に加わる外乱ｄを推定する外乱推定部６１と、外乱推定部６１から出力される推定外乱を電圧換算する電圧換算部６３とを有する外乱推定オブザーバ６を備え、外乱推定オブザーバ６から出力される推定外乱電圧を、アクチュエータ部５に入力する目標駆動電圧の値に加える電圧制御による位置制御装置において、外乱推定オブザーバ６は、外乱推定部６１と電圧換算部６３との間に３次ローパスフィルタ６２を有し、全体として微分項を含まないようにする。【選択図】  図１
2004151787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータ部から出力されるモータ駆動電流の検出値と角変位の検出値とに基づいて該アクチュエータ部に加わる外乱を推定する外乱推定部と、該外乱推定部から出力される推定外乱を電圧換算する電圧換算部とを有する外乱推定オブザーバを備え、該外乱推定オブザーバから出力される推定外乱電圧を、該アクチュエータ部に入力する目標駆動電圧の値に加える電圧制御による位置制御装置であって、
該外乱推定オブザーバは、該外乱推定部と該電圧換算部との間に３次ローパスフィルタを有し、全体として微分項を含まないようにしたことを特徴とする位置制御装置。
【請求項２】
アクチュエータ部に入力するモータ駆動電圧の目標値と該アクチュエータ部から出力される角変位の検出値とに基づいて該アクチュエータ部に加わる外乱を推定する外乱推定部と、該外乱推定部から出力される推定外乱を電圧換算する電圧換算部とを有する外乱推定オブザーバを備え、該外乱推定オブザーバから出力される推定外乱電圧を、該アクチュエータ部に入力する目標駆動電圧に加える電圧制御による位置制御装置であって、
該外乱推定オブザーバは、該外乱推定部と該電圧換算部との間に３次ローパスフィルタを有し、全体として微分項を含まないようにしたことを特徴とする位置制御装置。
【請求項３】
請求項２の位置制御装置において、
上記外乱推定部は、上記モータ駆動電圧の目標値に上記モータの抵抗の逆数及びトルク定数をかけたものと、上記回転体の角変位の検出値を２階微分してモータ軸に換算したモータ慣性モーメントをかけたものとの差を、上記ローパスフィルタに入力することを特徴とする位置制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの位置制御装置において、
上記３次ローパスフィルタに代えて、カットオフ周波数が互いに異なる２次ローパスフィルタと１次ローパスフィルタとを組み合わせて用いたことを特徴とする位置制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかの位置制御装置において、
上記３次ローパスフィルタに代えて、カットオフ周波数が互いに異なる３つの１次ローパスフィルタを組み合わせて用いたことを特徴とする位置制御装置。
【請求項６】
像担持体と、該像担持体を駆動する駆動装置とを備え、該像担持体を回転させて画像を形成する画像形成装置であって、
該駆動装置による該像担持体の駆動制御を、請求項１乃至５のいずれかの位置制御装置を用いて行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項６の画像形成装置において、
上記像担持体が感光体ドラムであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項６の画像形成装置において、
上記像担持体が感光体ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項６の画像形成装置において、
上記像担持体が転写ドラムであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項６の画像形成装置において、
上記像担持体が中間転写ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
複数の像担持体と、各像担持体を駆動する駆動装置とを備え、該複数の像担持体を回転させてカラー画像を形成する画像形成装置であって、
該駆動装置による該複数の像担持体の駆動制御を、請求項１乃至５のいずれかの位置制御装置を用いて行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
画像読み取り用の光学系を含む走行体と、該走行体を駆動する駆動装置とを備え、該走行体を画像読み取り対象の面に沿って移動させて画像を読み取る画像読み取り装置であって、
該駆動装置による該走行体の駆動制御を、請求項１乃至５のいずれかの位置制御装置を用いて行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
アクチュエータ部から出力されるモータ駆動電流の検出値と角変位の検出値とに基づいて該アクチュエータ部に加わる外乱を推定する外乱推定部と、該外乱推定部から出力される推定外乱を電圧換算する電圧換算部とを有する外乱推定オブザーバの機能と、該外乱推定オブザーバから出力される推定外乱電圧を、該アクチュエータ部に入力する目標駆動電圧に加える機能とを、コンピュータで実現するための電圧制御による位置制御用のプログラムであって、
該外乱推定オブザーバは、該外乱推定部と該電圧換算部との間に３次ローパスフィルタを有し、全体として微分項を含まないようにしたことを特徴とするプログラム。
【請求項１４】
アクチュエータ部に入力するモータ駆動電圧の目標値と該アクチュエータ部から出力される角変位の検出値とに基づいて該アクチュエータ部に加わる外乱を推定する外乱推定部と、該外乱推定部から出力される推定外乱を電圧換算する電圧換算部とを有する外乱推定オブザーバの機能と、該外乱推定オブザーバから出力される推定外乱電圧を、該アクチュエータ部に入力する目標駆動電圧に加える機能とを、コンピュータで実現するための電圧制御による位置制御用のプログラムであって、
該外乱推定オブザーバは、該外乱推定部と該電圧換算部との間に３次ローパスフィルタを有し、全体として微分項を含まないようにしたことを特徴とするプログラム。
【請求項１５】
請求項１４のプログラムにおいて、
上記外乱推定部は、上記モータ駆動電圧の目標値に上記モータの抵抗の逆数及びトルク定数をかけたものと、上記回転体の角変位の検出値を２階微分してモータ軸に換算したモータ慣性モーメントをかけたものとの差を、上記ローパスフィルタに入力することを特徴とするプログラム。
【請求項１６】
位置制御用のプログラムを格納した記録媒体であって、
該プログラムが、請求項１３乃至１５のいずれかの位置制御用のプログラムであることを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータ部の回転体の位置（角変位）を制御する位置制御装置、画像形成装置、画像読み取り装置、プログラム及びプログラムを格納した記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の位置制御装置（角変位制御装置）として、アクチュエータ部から出力される角変位の検出値とモータ駆動電流の検出値とに基づいてアクチュエータ部に加わる外乱を推定する外乱推定オブザーバを備えた位置制御装置が知られている。
例えば、特許文献１では、外乱推定オブザーバを備えた電流制御型の位置制御装置が提案されている。この電流制御型の位置制御装置では、外乱推定オブザーバで推定した推定外乱の値を電流値（推定外乱電流値）に変換してフィードバックすることにより、外乱、制御系の定数変動の影響を抑制している。更に、この位置制御装置では、２次ローパスフィルタを付加して微分項を含まない外乱推定オブザーバとすることにより、機械共振及びノイズに伴う外乱推定オブザーバへの悪影響を抑えている。
また、本出願人は、特願２００２−２７４７３１号において、外乱推定オブザーバを備えた電圧制御型の位置制御装置を提案している。この電圧制御型の位置制御装置では、外乱推定オブザーバで推定した推定外乱の値を電圧値（推定外乱電圧値）に変換してフィードバックすることにより、外乱、制御系の定数変動の影響を抑制している。更に、この位置制御装置では、周波数帯域の異なる２つの１次ローパスフィルタを付加して微分項を含まない外乱推定オブザーバとすることにより、機械共振及びノイズに伴う外乱推定オブザーバへの悪影響を抑えている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１４７０３９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記外乱推定オブザーバを備えた位置制御装置のうち、後者の特願２００２−２７４７３１号で提案されている電圧制御による位置制御装置では、次のような問題が残されていることわかった。すなわち、この位置制御装置では、外乱推定オブザーバで推定した推定外乱から電圧換算して推定外乱電圧を求めるにあたり、微分項の影響をなくすためにモータの自己インダクタンスＬを無視する必要があった。具体的には、上記推定外乱を電圧換算する電圧換算部を、微分項を含む「（Ｒ＋Ｌｓ）／ＫＴ」ではなく、自己インダクタンスを無視して微分項を含まないようにした「Ｒ／ＫＴ」のように構成する必要があった。ここで、Ｒ、Ｌ及びＫＴはそれぞれモータの抵抗、自己インダクタンス及びトルク定数である。このように微分項の影響をなくすためにモータの自己インダクタンスＬを無視する必要があるため、モータの自己インダクタンスＬが抵抗Ｒよりも充分に小さいとはいえないような場合には誤差が生じ、上記機械共振およびノイズに伴う外乱推定オブザーバへの悪影響を抑える機能が低下してしまうおそれがあった。
【０００５】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は次のとおりである。即ち、本発明の目的は、モータの自己インダクタンスが無視できない場合でも、機械共振およびノイズに伴う外乱推定オブザーバへの悪影響を抑える機能の低下を防止し、外乱の影響を抑えた高精度の位置制御を実現することができる電圧制御による位置制御装置を提供することである。更に、他の目的は、上記位置制御装置を用いた画像形成装置及び画像読み取り装置、並びに上記位置制御装置による制御に用いるプログラム及びそのプログラムを格納した記録媒体を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、アクチュエータ部から出力されるモータ駆動電流の検出値と角変位の検出値とに基づいて該アクチュエータ部に加わる外乱を推定する外乱推定部と、該外乱推定部から出力される推定外乱を電圧換算する電圧換算部とを有する外乱推定オブザーバを備え、該外乱推定オブザーバから出力される推定外乱電圧を、該アクチュエータ部に入力する目標駆動電圧の値に加える電圧制御による位置制御装置であって、該外乱推定オブザーバは、該外乱推定部と該電圧換算部との間に３次ローパスフィルタを有し、全体として微分項を含まないようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、アクチュエータ部に入力するモータ駆動電圧の目標値と該アクチュエータ部から出力される角変位の検出値とに基づいて該アクチュエータ部に加わる外乱を推定する外乱推定部と、該外乱推定部から出力される推定外乱を電圧換算する電圧換算部とを有する外乱推定オブザーバを備え、該外乱推定オブザーバから出力される推定外乱電圧を、該アクチュエータ部に入力する目標駆動電圧に加える電圧制御による位置制御装置であって、該外乱推定オブザーバは、該外乱推定部と該電圧換算部との間に３次ローパスフィルタを有し、全体として微分項を含まないようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の位置制御装置において、上記外乱推定部は、上記モータ駆動電圧の目標値に上記モータの抵抗の逆数及びトルク定数をかけたものと、上記回転体の角変位の検出値を２階微分してモータ軸に換算したモータ慣性モーメントをかけたものとの差を、上記ローパスフィルタに入力することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれかの位置制御装置において、上記３次ローパスフィルタに代えて、カットオフ周波数が互いに異なる２次ローパスフィルタと１次ローパスフィルタとを組み合わせて用いたことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至３のいずれかの位置制御装置において、上記３次ローパスフィルタに代えて、カットオフ周波数が互いに異なる３つの１次ローパスフィルタを組み合わせて用いたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、請求項６の発明は、像担持体と、該像担持体を駆動する駆動装置とを備え、該像担持体を回転させて画像を形成する画像形成装置であって、該駆動装置による該像担持体の駆動制御を、請求項１乃至５のいずれかの位置制御装置を用いて行うことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の画像形成装置において、上記像担持体が感光体ドラムであることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項６の画像形成装置において、上記像担持体が感光体ベルトであることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項６の画像形成装置において、上記像担持体が転写ドラムであることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項６の画像形成装置において、上記像担持体が中間転写ベルトであることを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、複数の像担持体と、各像担持体を駆動する駆動装置とを備え、該複数の像担持体を回転させてカラー画像を形成する画像形成装置であって、該駆動装置による該複数の像担持体の駆動制御を、請求項１乃至５のいずれかの位置制御装置を用いて行うことを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、画像読み取り用の光学系を含む走行体と、該走行体を駆動する駆動装置とを備え、該走行体を画像読み取り対象の面に沿って移動させて画像を読み取る画像読み取り装置であって、該駆動装置による該走行体の駆動制御を、請求項１乃至５のいずれかの位置制御装置を用いて行うことを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項１３の発明は、アクチュエータ部から出力されるモータ駆動電流の検出値と角変位の検出値とに基づいて該アクチュエータ部に加わる外乱を推定する外乱推定部と、該外乱推定部から出力される推定外乱を電圧換算する電圧換算部とを有する外乱推定オブザーバの機能と、該外乱推定オブザーバから出力される推定外乱電圧を、該アクチュエータ部に入力する目標駆動電圧に加える機能とを、コンピュータで実現するための電圧制御による位置制御用のプログラムであって、該外乱推定オブザーバは、該外乱推定部と該電圧換算部との間に３次ローパスフィルタを有し、全体として微分項を含まないようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、アクチュエータ部に入力するモータ駆動電圧の目標値と該アクチュエータ部から出力される角変位の検出値とに基づいて該アクチュエータ部に加わる外乱を推定する外乱推定部と、該外乱推定部から出力される推定外乱を電圧換算する電圧換算部とを有する外乱推定オブザーバの機能と、該外乱推定オブザーバから出力される推定外乱電圧を、該アクチュエータ部に入力する目標駆動電圧に加える機能とを、コンピュータで実現するための電圧制御による位置制御用のプログラムであって、該外乱推定オブザーバは、該外乱推定部と該電圧換算部との間に３次ローパスフィルタを有し、全体として微分項を含まないようにしたことを特徴とするものである。
また、請求項１５の発明は、請求項１４のプログラムにおいて、上記外乱推定部は、上記モータ駆動電圧の目標値に上記モータの抵抗の逆数及びトルク定数をかけたものと、上記回転体の角変位の検出値を２階微分してモータ軸に換算したモータ慣性モーメントをかけたものとの差を、上記ローパスフィルタに入力することを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、位置制御用のプログラムを格納した記録媒体であって、該プログラムが、請求項１３乃至１５のいずれかの位置制御用のプログラムであることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項１乃至１６の発明では、外乱推定オブザーバの外乱推定部において、アクチュエータ部から出力された角変位の検出値が２階微分されたものを用いて外乱が推定される。そして、この外乱推定部の出力は３次ローパスフィルタで３階積分される。この結果、外乱推定部及び３次ローパスフィルタの全体では、回転体の角変位の検出値が１階積分されることになる。そして、３次ローパスフィルタから出力される推定外乱を電圧換算する電圧換算部では、アクチュエータ部のモータの自己インダクタンスを考慮した「（Ｒ＋Ｌｓ）／ＫＴ」を用いて電圧換算される。ここで、Ｒ、Ｌ及びＫＴはそれぞれモータの抵抗、自己インダクタンス及びトルク定数である。この電圧換算部における電圧換算でモータの自己インダクタンスＬを考慮すると、１階の微分項を含むことになる。そこで、２つ合わせて１階の積分項を含む外乱推定部及び３次ローパスフィルタと、上記１階の微分項を含む電圧換算部とを組み合わせることにより、全体として微分項を含まない外乱推定オブザーバにしている。このように外乱推定オブザーバの電圧換算部でモータの自己インダクタンスを考慮しても、全体として微分項を含まない外乱推定オブザーバにすることができる。したがって、モータの自己インダクタンスが無視できない場合でも、機械共振およびノイズに伴う外乱推定オブザーバへの悪影響を抑える機能の低下を防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
〔実施形態１〕
図２は本発明の実施形態１における回転体駆動装置の斜視図である。この回転体駆動装置は、駆動源としてのモータ１１、駆動伝達部材としてのギヤ１２、１３、駆動プーリ１４、従動プーリ１５、テンションプーリ１６、タイミングベルト１７、及びエンコーダ１８を用いて構成されている。ギア１３は駆動プーリ１４に同軸となるように取り付けられている。モータ１１はギヤ１２、１３を介して駆動プーリ１４を回転駆動する。モータ１１のモータ軸にはエンコーダ１８が取り付けられている。タイミングベルト１７は、駆動プーリ１４と従動プーリ１５とに掛け渡され、テンションプーリ１６によって一定の張力がかかるようになっている。駆動対象としての回転体１９は、軸２０を介して従動プーリ１５との同軸度が保たれるように取り付けられている。この回転駆動装置では、モータ１１を等速度で回転させて回転体１９を回転駆動する。
【００１１】
図３は、本実施形態１におけるモータ１１の角変位を制御する位置制御装置としての角変位制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。この角変位制御装置は、上記エンコーダ１８の出力信号に基づいてモータ１１の角変位をデジタル制御する電圧制御系である。
この角変位制御装置は、マイクロコンピュータ２１、バス２２、指令発生装置２３、モータ駆動用インターフェース装置２４、モータ駆動部としてのモータ駆動装置２５、及びエンコーダ検出用インターフェース装置２６を用いて構成されている。また、この制御系は、モータ１１に供給されるモータ駆動電流を検出する電流検出手段としての電流センサ２７及び電流検出用インターフェース装置２８も備えている。
上記マイクロコンピュータ２１は、マイクロプロセッサ２１ａ、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）２１ｂ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２１ｃ等で構成されている。これらのマイクロプロセッサ２１ａ、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）２１ｂ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２１ｃ等はそれぞれバス２２を介して接続されている。
上記指令発生装置２３は、モータ１の角変位を指令する状態指令信号としての目標角変位指令信号を出力する。この指令発生装置１０５の出力側もバス１１１へ接続されている。
上記エンコーダ検出用インターフェース装置２６は、エンコーダ１８の出力パルスを処理してデジタル数値に変換する。この検出用インターフェース装置２６は、エンコーダ１８の出力パルスを計数するカウンタを備えている。そして、このカウンタのカウントした数値に、あらかじめ定められたパルス数対角変位の変換定数をかけてモータ軸の角変位に対応するデジタル数値に変換する。このモータ軸の角変位に対応するデジタル数値の信号は、バス２２を介してマイクロコンピュータ２１に送られる。
上記電流検出用インターフェース装置２８は、電流センサ２７で検出されたモーター駆動電流のアナログ信号を処理してデジタル数値に変換する。このモータ駆動電流に対応するデジタル数値の信号も、バス２２を介してマイクロコンピュータ２１に送られる。
上記モータ駆動用インターフェース装置２４は、モータ軸の角変位及び目標角変位により、マイクロコンピュータ２１による後述のフィードバック制御系の計算結果をパルス状の制御信号に変換する。
上記モータ駆動装置２５は、パワー半導体素子（例えばトランジスタ）等で構成されている。このモータ駆動装置２５は、上記モータ駆動用インターフェース２４から出力されたパルス状の制御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。この結果、モータ１１は、指令発生装置２３から出力される所定の角変位に追値制御される。モータ１１の角変位は、エンコーダ１８と検出用インターフェース装置２６により検出され、マイクロコンピュータ２１に取り込まれ、制御が繰り返される。
【００１２】
図１は、本実施形態１に係る電圧制御系による角変位制御装置のブロック図である。この角変位制御装置では、まず、減算器１において目標角変位ｒｅｆ２と角変位信号ｘｓ２との差である角変位誤差信号ｅ２が求められる。この減算器１から出力された角変位誤差信号ｅ２はコントローラ２に入力される。
コントローラ２は、入力された角変位誤差信号ｅ２に位相補償およびゲイン調整を行い、操作量となる目標操作電圧ｖ２を出力する。コントローラ２から出力された目標操作電圧ｖ２は、加算器３で推定外乱電圧ｖｄ２に加算される。この目標操作電圧ｖ２と推定外乱電圧ｖｄ２の和が目標値としてアクチュエータ部５に入力される。
アクチュエータ部５では、入力された目標値に基づいてモータが駆動され、モータ軸の角変位ｘｓ２及びモータ駆動電流ｉｓ２が計測される。この計測されたモータのモータ軸の角変位ｘｓ２及びモータ駆動電流ｉｓ２は、外乱推定オブザーバ６の外乱推定部６１に入力される。外乱推定部６１の出力は、外乱推定の動作範囲を限定する３次ローパスフィルタ６２に入力される。この３次ローパスフィルタ６２から出力された推定外乱ｄ２は、推定外乱電圧換算部６３に入力される。推定外乱電圧換算部６３は、モータの自己インダクタンスＬを含み、３次ローパスフィルタ６２から入力された推定外乱ｄ２に基づいて外乱ｄに相当する推定外乱電圧ｖｄ２を求めて出力する。
上記外乱推定オブザーバ６は、上記外乱推定部６１と上記３次ローパスフィルタ６２と上記外乱電圧換算部６３とから構成されている。そして、これらの外乱推定部６１と３次ローパスフィルタ６２と外乱電圧換算部６３とから、微分項を持たないように変形されている。この外乱推定オブザーバ６から出力された推定外乱電圧ｖｄ２は、加算器３でコントローラ２から出力される目標操作電圧ｖ２に加算される。
【００１３】
図４はアクチュエータ部５のモデルの一例を示すブロック図である。アクチュエータ部５の計算部５０１には、目標操作電圧ｖ２と推定外乱電圧ｖｄ２との和が入力される。計算部５０１では、モータの抵抗Ｒと自己インダクタンスＬｓとの和Ｒ＋Ｌｓの逆数がかけられる。計算部５０１の出力が次の計算部５０２に入力され、モータのトルク定数倍される。この計算部５０２の出力に加算器５０３で外乱ｄが加算される。この加算結果が、次の計算部５０４においてモータ軸に換算したアクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪで割られて積分される。さらに、計算部５０４の出力が積分器５０５を通ってアクチュエータ部５の角変位として出力される。
【００１４】
図５は上記外乱推定部６１のモデル例を示すブロック図である。外乱推定部６１では、アクチュエータ部５からのモータ駆動電流ｉｓ２が計算部６５１でモータのトルク定数倍され、減算器６５２に入力される。一方、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は計算部６５３で２階微分され、さらにモータ軸に換算したアクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪがかけられて上記減算器６５２に入力される。そして、この減算器６５２により、上記計算部６５１からの出力が上記計算部６５３からの出力と比較されて外乱が推定される。
【００１５】
図６は本実施形態１に係る外乱推定オブザーバ６のモデル例を示すブロック図である。この外乱推定オブザーバ６は、前述のように外乱推定部６１と３次ローパスフィルタ６２と外乱電圧換算部６３とから、微分項を持たないように変形されたものである。この外乱推定オブザーバ６を構成する１次ローパスフィルタ６０１，６０２，６０３の特性Ｆは次の（１）式で表される。ただし、式中のω０は１次ローパスフィルタのカットオフ周波数［ｒａｄ／ｓ］である。
【数１】
2004151787.tif 000003
【００１６】
アクチュエータ部５からのモータ駆動電流ｉｓ２は計算部６０４でモータのトルク定数ＫＴがかけられ、さらに計算部６０５で計算されて減算器６０６に入力される。一方、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、ローパスフィルタのカットオフ周波数ω０の２乗とアクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪとが計算部６０７でかけられる。この計算部６０７の出力は、さらに計算部６０８で計算されて減算器６０６に入力される。減算器６０６では、計算部６０５の出力が計算部６０８の出力と比較され、その比較結果が１次ローパスフィルタ６０１に入力される。
【００１７】
１次ローパスフィルタ６０１の出力は減加算器６０９に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、ローパスフィルタのカットオフ周波数ω０の２乗とアクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪとが計算部６０７でかけられる。この計算部６０７の出力がさらに計算部６１０で計算されて減加算器６０９に入力される。一方、アクチュエータ部５からのモータ駆動電流ｉｓ２は、計算部６０４でモータのトルク定数ＫＴがかけられ、さらに計算部６１１で自己インダクタンスＬとカットオフ周波数ω０とがかけられて減加算器６０９に入力される。減加算器６０９では、１次ローパスフィルタ６０１の出力値及び計算部６１１の出力値が計算部６１０の出力値と比較され、次の１次ローパスフィルタ６０２に出力される。
【００１８】
１次ローパスフィルタ６０２の出力値は減算器６１２に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、ローパスフィルタのカットオフ周波数ω０の２乗とアクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪとが計算部６０７でかけられる。この計算部６０７の出力値がさらに計算部６１３で計算されて減算器６１２に入力される。減算器６１２では、上記１次ローパスフィルタ６０２の出力値が上記計算部６１３の出力値と比較され、次の１次ローパスフィルタ６０３に入力される。
【００１９】
１次ローパスフィルタ６０３の出力値は減算器６１４に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、ローパスフィルタのカットオフ周波数ω０の２乗とアクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪとが計算部６０７でかけられる。この計算部６０７の出力値がさらに計算部６１５で計算されて減算器６１４に入力される。減算器６１４では、上記１次ローパスフィルタ６０３の出力値が上記計算部６１５の出力値と比較され、計算部６１６に出力される。この計算部６１６は、減算器６１４の出力値にモータのトルク定数ＫＴの逆数がかけられて推定外乱電圧ｖｄ２を出力する。
【００２０】
〔実施形態２〕
図７は本発明の実施形態２に係る電圧制御系による角変位制御装置のブロック図である。本実施形態２の角変位制御装置は、外乱推定オブザーバ６の構成が上記実施形態１の角変位制御装置と異なる。他のコントローラ２及びアクチュエータ部５の構成は、上記実施形態１の角変位制御装置と同じである。
【００２１】
本実施形態２の角変位制御装置では、アクチュエータ部５で計測されたモータのモータ軸の角変位ｘｓ２及びモータ駆動電流ｉｓ２が、外乱推定オブザーバ６の外乱推定部６１に入力される。外乱推定部６１の出力は、１次ローパスフィルタ６４に入力され、さらに２次ローパスフィルタ６５に入力される。２次ローパスフィルタ６５から出力された推定外乱ｄ２は、推定外乱電圧換算部６３に入力される。１次ローパスフィルタ６４及び２次ローパスフィルタ６５は外乱推定の動作範囲を限定する。推定外乱電圧換算部６４は、モータの自己インダクタンスＬを含み、２次ローパスフィルタ６５から入力された推定外乱ｄ２に基づいて外乱ｄに相当する推定外乱電圧ｖｄ２を求めて出力する。
上記外乱推定オブザーバ６は、上記外乱推定部６１と上記１次ローパスフィルタ６４と上記２次ローパスフィルタ６５と上記外乱電圧換算部６３から構成されている。そして、これらの外乱推定部６１と１次ローパスフィルタ６４と２次ローパスフィルタ６５と外乱電圧換算部６３とから微分項を有さないように変形している。この外乱推定オブザーバ６より出力された推定外乱電圧ｖｄ２は、加算器３でコントローラ２の出力に加算される。
【００２２】
本実施形態２のアクチュエータ部５のモデル例及び外乱推定部６１のモデル例は、上記実施形態１と同じであるので、説明を省略する。
【００２３】
図８は本実施形態２に係る外乱推定オブザーバ６のモデル例を示すブロック図である。この外乱推定オブザーバ６は、前述のように外乱推定部６１と１次ローパスフィルタ６４と２次ローパスフィルタ６５と外乱電圧換算部６３とから、微分項を持たないように変形されたものである。この外乱推定オブザーバ６を構成する第１の１次ローパスフィルタ６０１の特性Ｆ１と第２の１次ローパスフィルタ６１７、６１８の特性Ｆ２は次の（２）式、（３）式で表される。ただし、式中のω０、ω１はそれぞれ第１、第２の１次ローパスフィルタのカットオフ周波数［ｒａｄ／ｓ］であり、互いに異なる周波数に設定される。
【数２】
2004151787.tif 000004
【数３】
2004151787.tif 000005
【００２４】
アクチュエータ部５からのモータ駆動電流ｉｓ２は計算部６０４でモータのトルク定数ＫＴがかけられ、さらに計算部６０５で計算されて減算器６０６に入力される。一方、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、アクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪが計算部６１９でかけられる。この計算部６１９の出力値は、さらに計算部６２０で計算されて減算器６０６に入力される。減算器６０６では、計算部６０５の出力値が計算部６２０の出力値と比較され、その比較結果の値が１次ローパスフィルタ６０１に入力される。
【００２５】
１次ローパスフィルタ６０１の出力値は減加算器６０９に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、モータ慣性モーメントＪが計算部６１９でかけられ、さらに計算部６２１で計算されて減加算器６０９に入力される。一方、アクチュエータ部５からのモータ駆動電流ｉｓ２は、計算部６０４でモータのトルク定数ＫＴがかけられ、さらに計算部６１１で自己インダクタンスＬとカットオフ周波数ω０とがかけられて減加算器６０９に入力される。減加算器６０９では、１次ローパスフィルタ６０１の出力値及び計算部６１１の出力値が計算部６２１の出力値と比較され、次の１次ローパスフィルタ６１７に出力される。
【００２６】
１次ローパスフィルタ６１７の出力値は減算器６１２に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、アクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪが計算部６１９でかけられ、さらに計算部６２２で計算されて減算器６１２に入力される。減算器６１２では、上記１次ローパスフィルタ６１７の出力値が上記計算部６２２の出力値と比較され、次の１次ローパスフィルタ６１８に入力される。
【００２７】
１次ローパスフィルタ６１８の出力値は減算器６１４に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、アクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪが計算部６１９でかけられ、さらに計算部６２３で計算されて減算器６１４に入力される。減算器６１４では、上記１次ローパスフィルタ６１８の出力値が上記計算部６２３の出力値と比較され、計算部６１６に出力される。この計算部６１６は、減算器６１４の出力値にモータのトルク定数ＫＴの逆数をかけて推定外乱電圧ｖｄ２を出力する。
【００２８】
〔実施形態３〕
図９は本発明の実施形態３に係る電圧制御系による角変位制御装置のブロック図である。本実施形態３の角変位制御装置は、外乱推定オブザーバ６の構成が上記実施形態１の角変位制御装置と異なる。他のコントローラ２及びアクチュエータ部５の構成は、上記実施形態１の角変位制御装置と同じである。
本実施形態３の角変位制御装置では、アクチュエータ部５で計測されたモータのモータ軸の角変位ｘｓ２及びモータ駆動電流ｉｓ２が、外乱推定オブザーバ６の外乱推定部６１に入力される。外乱推定部６１の出力は、１次ローパスフィルタ６６に入力され、さらに１次ローパスフィルタ６７に入力され、またさらに１次ローパスフィルタ６８に入力される。これらの１次ローパスフィルタ６６、６７、６８は外乱推定の動作範囲を限定する。最終段の１次ローパスフィルタ６５から出力された推定外乱ｄ２は、推定外乱電圧換算部６３に入力される。推定外乱電圧換算部６３は、モータの自己インダクタンスＬを含み、最終段の１次ローパスフィルタ６５から入力された推定外乱ｄ２に基づいて外乱ｄに相当する推定外乱電圧ｖｄ２を求めて出力する。
【００２９】
上記外乱推定オブザーバ６は、上記外乱推定部６１と上記１次ローパスフィルタ６６、６７、６８と上記外乱電圧換算部６３から構成されている。そして、これらの外乱推定部６１と１次ローパスフィルタ６６、６７、６８と外乱電圧換算部６３とから微分項を有さない形に変形されている。この外乱推定オブザーバ６より出力された推定外乱電圧ｖｄ２は、加算器３でコントローラ２の出力に加算される。
【００３０】
本実施形態３のアクチュエータ部５のモデル例及び外乱推定部６１のモデル例は、上記実施形態１と同じであるので、説明を省略する。
【００３１】
図１０は本実施形態３に係る外乱推定オブザーバ６のモデル例を示すブロック図である。この外乱推定オブザーバ６は、前述のように外乱推定部６１と１次ローパスフィルタ６６、６７、６８と外乱電圧換算部６３とから、微分項を持たないように変形されたものである。この外乱推定オブザーバ６を構成する第１の１次ローパスフィルタ６０１の特性Ｆ１と第２の１次ローパスフィルタ６２４の特性Ｆ２と第３の１次ローパスフィルタ６２５の特性Ｆ３はそれぞれ次の（４）式、（５）式、（６）式で表される。ただし、式中のω０、ω１、ω２はそれぞれ第１、第２、第３の１次ローパスフィルタのカットオフ周波数［ｒａｄ／ｓ］であり、互いに異なる周波数に設定される。
【数４】
2004151787.tif 000006
【数５】
2004151787.tif 000007
【数６】
2004151787.tif 000008
【００３２】
アクチュエータ部５からのモータ駆動電流ｉｓ２は計算部６０４でモータのトルク定数ＫＴがかけられ、さらに計算部６０５で計算されて減算器６０６に入力される。一方、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、アクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪが計算部６１９でかけられる。この計算部６１９の出力値は、さらに計算部６２０で計算されて減算器６０６に入力される。減算器６０６では、計算部６０５の出力値が計算部６２０の出力値と比較され、その比較結果の値が１次ローパスフィルタ６０１に入力される。
【００３３】
１次ローパスフィルタ６０１の出力値は減加算器６０９に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、モータ慣性モーメントＪが計算部６１９でかけられ、さらに計算部６２１で計算されて減加算器６０９に入力される。一方、アクチュエータ部５からのモータ駆動電流ｉｓ２は、計算部６０４でモータのトルク定数ＫＴがかけられ、さらに計算部６１１で自己インダクタンスＬとカットオフ周波数ω０とがかけられて減加算器６０９に入力される。減加算器６０９では、１次ローパスフィルタ６０１の出力値及び計算部６１１の出力値が計算部６２１の出力値と比較され、次の１次ローパスフィルタ６２４に出力される。
【００３４】
１次ローパスフィルタ６２４の出力値は減算器６１２に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、アクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪが計算部６１９でかけられ、さらに計算部６２６で計算されて減算器６１２に入力される。減算器６１２では、上記１次ローパスフィルタ６２４の出力値が上記計算部６２６の出力値と比較され、次の１次ローパスフィルタ６２５に入力される。
【００３５】
１次ローパスフィルタ６２５の出力値は減算器６１４に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、アクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪが計算部６１９でかけられ、さらに計算部６２７で計算されて減算器６１４に入力される。減算器６１４では、上記１次ローパスフィルタ６２５の出力値が上記計算部６２７の出力値と比較され、計算部６１６に出力される。この計算部６１６は、減算器６１４の出力値にモータのトルク定数ＫＴの逆数がかけられて推定外乱電圧ｖｄ２を出力する。
【００３６】
〔実施形態４〕
図１１は本発明の実施形態４に係る電圧制御系による角変位制御装置のブロック図である。本実施形態４の角変位制御装置は、上記実施形態１の角変位制御装置と異なり、外乱推定オブザーバ６の外乱推定部６１においてモータ駆動電流ｉｓ２の代わりにアクチュエータ部５へ入力される目標値ｖｃ２を用いている。したがって、前述の図３のハードウェアの構成図における電流センサ２７及び電流検出用インターフェース装置２８は不要となり、制御系のハードウェア構成が簡易になる。他のコントローラ２及びアクチュエータ部５の構成は、上記実施形態１の角変位制御装置と同じである。
【００３７】
本実施形態４の角変位制御装置では、まず、減算器１において目標角変位ｒｅｆ２と角変位信号ｘｓ２との差角変位誤差信号ｅ２が求められる。この減算器１から出力された角変位誤差信号ｅ２は、コントローラ２に入力される。
【００３８】
コントローラ２は、入力された角変位誤差信号ｅ２に位相補償およびゲイン調整を行い、操作量となる目標操作電圧ｖｃ１を出力する。コントローラ２から出力された目標操作電圧ｖｃ１は、加算器３で推定外乱電圧ｖｄ２に加算される。この目標操作電圧ｖｃ１と推定外乱電圧ｖｄ２の和が目標値ｖｃ２としてアクチュエータ部５に入力される。
【００３９】
アクチュエータ部５では、入力された目標値ｖｃ２に基づいてモータが駆動され、モータ軸の角変位ｘｓ２が計測される。この計測されたモータ軸の角変位ｘｓ２は、上記目標操作電圧ｖｃ１と推定外乱電圧ｖｄ２の和である目標値ｖｃ２とともに、外乱推定オブザーバ６の外乱推定部６１に入力される。外乱推定部６１の出力は、外乱推定の動作範囲を限定する３次ローパスフィルタ６２に入力される。この３次ローパスフィルタ６２から出力された推定外乱ｄ２は、推定外乱電圧換算部６３に入力される。推定外乱電圧換算部６３は、モータの自己インダクタンスＬを含み、３次ローパスフィルタ６２から入力された推定外乱ｄ２に基づいて外乱ｄに相当する推定外乱電圧ｖｄ２を求めて出力する。
【００４０】
上記外乱推定オブザーバ６は、上記外乱推定部６１と上記３次ローパスフィルタ６２と上記推定外乱電圧換算部６３とから構成されている。そして、これらの外乱推定部６１と３次ローパスフィルタ６２と外乱電圧換算部６３とから、微分項を持たないように変形されている。この外乱推定オブザーバ６から出力された推定外乱電圧ｖｄ２は、加算器３でコントローラ２から出力される目標操作電圧ｖｃ１に加算される。
【００４１】
本実施形態４のアクチュエータ部５のモデル例は上記実施形態１（図４）と同じである。
【００４２】
図１２は上記外乱推定部６１のモデル例を示すブロック図である。外乱推定部６１では、目標操作電圧ｖｃ１と推定外乱電圧ｖｄ２の和である目標値ｖｃ２に計算部６５４においてモータの抵抗Ｒと自己インダクタンスＬから求められるＲ＋Ｌｓの逆数がかけられる。さらにその計算部６５４の出力にモータのトルク定数ＫＴがかけられ、減算器６５２に入力される。一方、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は計算部６５３で２階微分され、さらにモータ軸に換算したアクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪがかけられて上記減算器６５２に入力される。そして、この減算器６５２により、上記計算部６５１からの出力が上記計算部６５３からの出力と比較されて外乱が推定される。
【００４３】
図１３は本実施形態４に係る外乱推定オブザーバ６のモデル例を示すブロック図である。この外乱推定オブザーバ６は、前述のように外乱推定部６１と３次ローパスフィルタ６２と外乱電圧換算部６３とから、微分項を持たないように変形されたものである。この外乱推定オブザーバ６を構成する１次ローパスフィルタ６０１，６０２，６０３の特性Ｆは次の（１）式で表される。ただし、式中のω０は１次ローパスフィルタのカットオフ周波数［ｒａｄ／ｓ］である。
【数７】
2004151787.tif 000009
【００４４】
上記目標操作電圧ｖｃ１と推定外乱電圧ｖｄ２との和である目標値ｖｃ２は、計算部６２８でモータの抵抗Ｒと自己インダクタンスＬより求められるＲ＋Ｌｓの逆数がかけられる。この計算部６２８の出力は、計算部６０４でモータのトルク定数ＫＴがかけられ、さらに計算部６０５で計算されて減算器６０６に入力される。一方、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、ローパスフィルタのカットオフ周波数ω０の２乗とアクチュエータ部のモータ慣性モーメントＪとが計算部６０７でかけられる。この計算部６０７の出力は、さらに計算部６０８で計算されて減算器６０６に入力される。減算器６０６では、計算部６０５の出力が計算部６０８の出力と比較され、その比較結果が１次ローパスフィルタ６０１に入力される。
【００４５】
１次ローパスフィルタ６０１の出力は減加算器６０９に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、ローパスフィルタのカットオフ周波数ω０の２乗とアクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪとが計算部６０７でかけられる。この計算部６０７の出力がさらに計算部６１０で計算されて減加算器６０９に入力される。一方、アクチュエータ部５からのモータ駆動電流ｉｓ２は、計算部６０４でモータのトルク定数ＫＴがかけられ、さらに計算部６１１で自己インダクタンスＬとカットオフ周波数ω０とがかけられて減加算器６０９に入力される。減加算器６０９では、１次ローパスフィルタ６０１の出力値及び計算部６１１の出力値が計算部６１０の出力値と比較され、次の１次ローパスフィルタ６０２に出力される。
【００４６】
１次ローパスフィルタ６０２の出力値は減算器６１２に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、ローパスフィルタのカットオフ周波数ω０の２乗とアクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪとが計算部６０７でかけられる。この計算部６０７の出力値がさらに計算部６１３で計算されて減算器６１２に入力される。減算器６１２では、上記１次ローパスフィルタ６０２の出力値が上記計算部６１３の出力値と比較され、次の１次ローパスフィルタ６０３に入力される。
【００４７】
１次ローパスフィルタ６０３の出力値は減算器６１４に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、ローパスフィルタのカットオフ周波数ω０の２乗とアクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪとが計算部６０７でかけられる。この計算部６０７の出力値がさらに計算部６１５で計算されて減算器６１４に入力される。減算器６１４では、上記１次ローパスフィルタ６０３の出力値が上記計算部６１５の出力値と比較され、計算部６１６に出力される。この計算部６１６は、減算器６１４の出力値にモータのトルク定数ＫＴの逆数をかけて推定外乱電圧ｖｄ２を出力する。
【００４８】
〔実施形態５〕
図１４は本発明の実施形態５に係る電圧制御系による角変位制御装置のブロック図である。本実施形態５の角変位制御装置は、上記実施形態４と同様に、外乱推定オブザーバ６の外乱推定部６１においてモータ駆動電流ｉｓ２の代わりにアクチュエータ部５へ入力される目標値ｖｃ２を用いている。本実施形態５の角変位制御装置は、外乱推定オブザーバ６の内部構成が上記実施形態４の角変位制御装置と異なる。他のコントローラ２及びアクチュエータ部５の構成は、上記実施形態４の角変位制御装置と同じである。
【００４９】
本実施形態５の角変位制御装置では、まず、減算器１において目標角変位ｒｅｆ２と角変位信号ｘｓ２との差角変位誤差信号ｅ２が求められる。この減算器１から出力された角変位誤差信号ｅ２は、コントローラ２に入力される。
【００５０】
コントローラ２は、入力された角変位誤差信号ｅ２に位相補償およびゲイン調整を行い、操作量となる目標操作電圧ｖｃ１を出力する。コントローラ２から出力された目標操作電圧ｖｃ１は、加算器３で推定外乱電圧ｖｄ２に加算される。この目標操作電圧ｖｃ１と推定外乱電圧ｖｄ２の和が目標値ｖｃ２としてアクチュエータ部５に入力される。
【００５１】
アクチュエータ部５では、入力された目標値ｖｃ２に基づいてモータが駆動され、モータ軸の角変位ｘｓ２が計測される。この計測されたモータ軸の角変位ｘｓ２は、上記目標操作電圧ｖｃ１と推定外乱電圧ｖｄ２の和である目標値ｖｃ２とともに、外乱推定オブザーバ６の外乱推定部６１に入力される。外乱推定部６１の出力は、１次ローパスフィルタ６４に入力され、さらに２次ローパスフィルタ６５に入力される。これらの１次ローパスフィルタ６４及び２次ローパスフィルタ６５は、外乱推定の動作範囲を限定する。２次ローパスフィルタ６５から出力された推定外乱ｄ２は、推定外乱電圧換算部６３に入力される。推定外乱電圧換算部６３は、モータの自己インダクタンスＬを含み、３次ローパスフィルタ６２から入力された推定外乱ｄ２に基づいて外乱ｄに相当する推定外乱電圧ｖｄ２を求めて出力する。
【００５２】
上記外乱推定オブザーバ６は上記外乱推定部６１と上記１次ローパスフィルタ６４と上記２次ローパスフィルタ６５と上記外乱電圧換算部６３とから構成されている。そして、これらの外乱推定部６１と１次ローパスフィルタ６４と２次ローパスフィルタ６５と外乱電圧換算部６３から微分項を有さない形に変形されている。この外乱推定オブザーバ６より出力された推定外乱電圧ｖｄ２は、加算器３でコントローラ２から出力される目標操作電圧ｖｃ１に加算される。
【００５３】
本実施形態５のアクチュエータ部５のモデル例は上記実施形態１（図４）と同じであり、外乱推定部７のモデル例は上記実施形態４（図１２）と同じである。
【００５４】
図１５は本実施形態５に係る外乱推定オブザーバ６のモデル例を示すブロック図である。この外乱推定オブザーバ６は、前述のように１次ローパスフィルタ６４と２次ローパスフィルタ６５と外乱電圧換算部６３とから、微分項を有さない形に変形されたものである。この外乱推定オブザーバ６を構成するる第１の１次ローパスフィルタ６０１の特性Ｆ１と第２の１次ローパスフィルタ６１７、６１８の特性Ｆ２は次の（８）式、（９）式で表される。ただし、式中のω０、ω１はそれぞれ第１、第２の１次ローパスフィルタのカットオフ周波数［ｒａｄ／ｓ］であり、互いに異なる周波数に設定される。
【数８】
2004151787.tif 000010
【数９】
2004151787.tif 000011
【００５５】
上記目標操作電圧ｖｃ１と推定外乱電圧ｖｄ２との和である目標値ｖｃ２は、計算部６２８でモータの抵抗Ｒと自己インダクタンスＬより求められるＲ＋Ｌｓの逆数がかけられる。この計算部６２８の出力は、計算部６０４でモータのトルク定数ＫＴがかけられ、さらに計算部６０５で計算されて減算器６０６に入力される。一方、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、アクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪが計算部６１９でかけられる。この計算部６１９の出力は、さらに計算部６２０で計算されて減算器６０６に入力される。減算器６０６では、計算部６０５の出力が計算部６２０の出力と比較され、その比較結果が１次ローパスフィルタ６０１に入力される。
【００５６】
１次ローパスフィルタ６０１の出力値は減加算器６０９に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、モータ慣性モーメントＪが計算部６１９でかけられ、さらに計算部６２１で計算されて減加算器６０９に入力される。一方、上記目標値ｖｃ２は、計算部６２８及び計算部６０４で計算された後、さらに計算部６１１で自己インダクタンスＬとカットオフ周波数ω０とがかけられて減加算器６０９に入力される。減加算器６０９では、１次ローパスフィルタ６０１の出力値及び計算部６１１の出力値が計算部６２１の出力値と比較され、次の１次ローパスフィルタ６１７に出力される。
【００５７】
１次ローパスフィルタ６１７の出力値は減算器６１２に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、計算部６１９でアクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪがかけられ、さらに計算部６２２で計算されて減算器６１２に入力される。減算器６１２では、上記１次ローパスフィルタ６１７の出力値が上記計算部６２２の出力値と比較され、次の１次ローパスフィルタ６１８に入力される。
【００５８】
１次ローパスフィルタ６１８の出力値は減算器６１４に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、アクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪが計算部６１９でかけられ、さらに計算部６２３で計算されて減算器６１４に入力される。減算器６１４では、上記１次ローパスフィルタ６１８の出力値が上記計算部６２３の出力値と比較され、計算部６１６に出力される。この計算部６１６は、減算器６１４の出力値にモータのトルク定数ＫＴの逆数をかけて推定外乱電圧ｖｄ２を出力する。
【００５９】
〔実施形態６〕
図１６は本発明の実施形態６に係る電圧制御系による角変位制御装置のブロック図である。本実施形態６の角変位制御装置は、上記実施形態４と同様に、外乱推定オブザーバ６の外乱推定部６１においてモータ駆動電流ｉｓ２の代わりにアクチュエータ部５へ入力される目標値ｖｃ２を用いている。本実施形態６の角変位制御装置は、外乱推定オブザーバ６の内部構成が上記実施形態４の角変位制御装置と異なる。他のコントローラ２及びアクチュエータ部５の構成は、上記実施形態４の角変位制御装置と同じである。
【００６０】
本実施形態６の角変位制御装置では、まず、減算器１において目標角変位ｒｅｆ２と角変位信号ｘｓ２との差角変位誤差信号ｅ２が求められる。この減算器１から出力された角変位誤差信号ｅ２は、コントローラ２に入力される。
【００６１】
コントローラ２は、入力された角変位誤差信号ｅ２に位相補償およびゲイン調整を行い、操作量となる目標操作電圧ｖｃ１を出力する。コントローラ２から出力された目標操作電圧ｖｃ１は、加算器３で推定外乱電圧ｖｄ２に加算される。この目標操作電圧ｖｃ１と推定外乱電圧ｖｄ２の和が目標値ｖｃ２としてアクチュエータ部５に入力される。
【００６２】
アクチュエータ部５では、入力された目標値ｖｃ２に基づいてモータが駆動され、モータ軸の角変位ｘｓ２が計測される。この計測されたモータ軸の角変位ｘｓ２は、上記目標操作電圧ｖｃ１と推定外乱電圧ｖｄ２の和である目標値ｖｃ２とともに、外乱推定オブザーバ６の外乱推定部６１に入力される。外乱推定部６１の出力は、１次ローパスフィルタ６６に入力され、さらに１次ローパスフィルタ６７に入力され、またさらに１次ローパスフィルタ６８に入力される。これらの１次ローパスフィルタ６６、６７、６８は外乱推定の動作範囲を限定する。最終段の１次ローパスフィルタ６８から出力された推定外乱ｄ２は、推定外乱電圧換算部６３に入力される。推定外乱電圧換算部６３は、モータの自己インダクタンスＬを含み、３次ローパスフィルタ６２から入力された推定外乱ｄ２に基づいて外乱ｄに相当する推定外乱電圧ｖｄ２を求めて出力する。
【００６３】
上記外乱推定オブザーバ６は上記外乱推定部６１と上記１次ローパスフィルタ６６、６７、６８と上記外乱電圧換算部６３とから構成されている。そして、これらの外乱推定部６１と１次ローパスフィルタ６６、６７、６８と外乱電圧換算部６３から微分項を有さない形に変形されている。この外乱推定オブザーバ６より出力された推定外乱電圧ｖｄ２は、加算器３でコントローラ２から出力される目標操作電圧ｖｃ１に加算される。
【００６４】
本実施形態６のアクチュエータ部５のモデル例は上記実施形態１（図４）と同じであり、外乱推定部７のモデル例は上記実施形態４（図１２）と同じである。
【００６５】
図１７は本実施形態６に係る外乱推定オブザーバ６のモデル例を示すブロック図である。この外乱推定オブザーバ６は、前述のように外乱推定部６１と１次ローパスフィルタ６６、６７、６８と外乱電圧換算部６３とから、微分項を持たないように変形されたものである。この外乱推定オブザーバ６を構成する第１の１次ローパスフィルタ６０１の特性Ｆ１と第２の１次ローパスフィルタ６２４の特性Ｆ２と第３の１次ローパスフィルタ６２５の特性Ｆ３はそれぞれ次の（１０）式、（１１）式、（１２）式で表される。ただし、式中のω０、ω１、ω２はそれぞれ第１、第２、第３の１次ローパスフィルタのカットオフ周波数［ｒａｄ／ｓ］であり、互いに異なる周波数に設定される。
【数１０】
2004151787.tif 000012
【数１１】
2004151787.tif 000013
【数１２】
2004151787.tif 000014
【００６６】
上記目標操作電圧ｖｃ１と推定外乱電圧ｖｄ２との和である目標値ｖｃ２は、計算部６２８でモータの抵抗Ｒと自己インダクタンスＬより求められるＲ＋Ｌｓの逆数がかけられる。この計算部６２８の出力は、計算部６０４でモータのトルク定数ＫＴがかけられ、さらに計算部６０５で計算されて減算器６０６に入力される。一方、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、アクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪが計算部６１９でかけられる。この計算部６１９の出力は、さらに計算部６２０で計算されて減算器６０６に入力される。減算器６０６では、計算部６０５の出力が計算部６２０の出力と比較され、その比較結果が１次ローパスフィルタ６０１に入力される。
【００６７】
１次ローパスフィルタ６０１の出力値は減加算器６０９に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、モータ慣性モーメントＪが計算部６１９でかけられ、さらに計算部６２１で計算されて減加算器６０９に入力される。一方、上記目標値ｖｃ２は、計算部６２８及び計算部６０４で計算された後、さらに計算部６１１で自己インダクタンスＬとカットオフ周波数ω０とがかけられて減加算器６０９に入力される。減加算器６０９では、１次ローパスフィルタ６０１の出力値及び計算部６１１の出力値が計算部６２１の出力値と比較され、次の１次ローパスフィルタ６２４に出力される。
【００６８】
１次ローパスフィルタ６２４の出力値は減算器６１２に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、計算部６１９でアクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪがかけられ、さらに計算部６２６で計算されて減算器６１２に入力される。減算器６１２では、上記１次ローパスフィルタ６２４の出力値が上記計算部６２６の出力値と比較され、次の１次ローパスフィルタ６２５に入力される。
【００６９】
１次ローパスフィルタ６２５の出力値は減算器６１４に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、アクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪが計算部６１９でかけられ、さらに計算部６２７で計算されて減算器６１４に入力される。減算器６１４では、上記１次ローパスフィルタ６２５の出力値が上記計算部６２７の出力値と比較され、計算部６１６に出力される。この計算部６１６は、減算器６１４の出力値にモータのトルク定数ＫＴの逆数をかけて推定外乱電圧ｖｄ２を出力する。
【００７０】
〔実施形態７〕
本発明の実施形態７に係る電圧制御系による角変位制御装置は、アクチュエータ部５のモータの抵抗Ｒが自己インダクタンスＬよりも十分に大きい場合に上記実施形態４の角変位制御装置における外乱推定部６１の構成を簡略化したものである。
【００７１】
図１８は本実施形態７の外乱推定オブザーバ６の外乱推定部６１のモデル例を示すブロック図である。外乱推定部６１では、アクチュエータ部５のモータの抵抗Ｒが自己インダクタンスＬよりも十分に大きいという条件下で、目標操作電圧ｖｃ１と推定外乱電圧ｖｄ２の和である目標値ｖｃ２に計算部６５５でモータの抵抗Ｒの逆数がかけられる。さらにその計算部６５４の出力にモータのトルク定数ＫＴがかけられ、減算器６５２に入力される。一方、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は計算部６５３で２階微分され、さらにモータ軸に換算したアクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪがかけられて上記減算器６５２に入力される。そして、この減算器６５２により、上記計算部６５１からの出力が上記計算部６５３からの出力と比較されて外乱が推定される。
【００７２】
本実施形態７のアクチュエータ部５のモデル例は、上記実施形態１（図４）と同じである。
【００７３】
図１９は本実施形態７に係る外乱推定オブザーバ６のモデル例を示すブロック図である。この外乱推定オブザーバ６は、外乱推定部６１と３次ローパスフィルタ６２と外乱電圧換算部６３とから微分項を持たないように変形されたものである。この外乱推定オブザーバ６を構成する１次ローパスフィルタ６０１，６０２，６０３の特性Ｆは次の（１３）式で表される。ただし、式中のω０は１次ローパスフィルタのカットオフ周波数［ｒａｄ／ｓ］である。
【数１３】
2004151787.tif 000015
【００７４】
上記目標操作電圧ｖｃ１と推定外乱電圧ｖｄ２との和である目標値ｖｃ２は、計算部６２９でモータの抵抗Ｒの逆数がかけられる。この計算部６２９の出力は、計算部６０４でモータのトルク定数ＫＴがかけられ、さらに計算部６０５で計算されて減算器６０６に入力される。一方、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、ローパスフィルタのカットオフ周波数ω０の２乗とアクチュエータ部のモータ慣性モーメントＪとが計算部６０７でかけられる。この計算部６０７の出力は、さらに計算部６０８で計算されて減算器６０６に入力される。減算器６０６では、計算部６０５の出力が計算部６０８の出力と比較され、その比較結果が１次ローパスフィルタ６０１に入力される。
【００７５】
１次ローパスフィルタ６０１の出力は減加算器６０９に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、ローパスフィルタのカットオフ周波数ω０の２乗とアクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪとが計算部６０７でかけられる。この計算部６０７の出力がさらに計算部６１０で計算されて減加算器６０９に入力される。一方、アクチュエータ部５からのモータ駆動電流ｉｓ２は、計算部６０４でモータのトルク定数ＫＴがかけられ、さらに計算部６１１で自己インダクタンスＬとカットオフ周波数ω０とがかけられて減加算器６０９に入力される。減加算器６０９では、１次ローパスフィルタ６０１の出力値及び計算部６１１の出力値が計算部６１０の出力値と比較され、次の１次ローパスフィルタ６０２に出力される。
【００７６】
１次ローパスフィルタ６０２の出力値は減算器６１２に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、ローパスフィルタのカットオフ周波数ω０の２乗とアクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪとが計算部６０７でかけられる。この計算部６０７の出力値がさらに計算部６１３で計算されて減算器６１２に入力される。減算器６１２では、上記１次ローパスフィルタ６０２の出力値が上記計算部６１３の出力値と比較され、次の１次ローパスフィルタ６０３に入力される。
【００７７】
１次ローパスフィルタ６０３の出力値は減算器６１４に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、ローパスフィルタのカットオフ周波数ω０の２乗とアクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪとが計算部６０７でかけられる。この計算部６０７の出力値がさらに計算部６１５で計算されて減算器６１４に入力される。減算器６１４では、上記１次ローパスフィルタ６０３の出力値が上記計算部６１５の出力値と比較され、計算部６１６に出力される。この計算部６１６は、減算器６１４の出力値にモータのトルク定数ＫＴの逆数をかけて推定外乱電圧ｖｄ２を出力する。
【００７８】
〔実施形態８〕
本発明の実施形態８に係る電圧制御系による角変位制御装置は、アクチュエータ部５のモータの抵抗Ｒが自己インダクタンスＬよりも十分に大きい場合に上記実施形態５の角変位制御装置における外乱推定部６１の構成を簡略化したものである。
【００７９】
本実施形態８の外乱推定オブザーバ６の外乱推定部６１のモデル例は、上記実施形態７（図１８）と同じである。また、本実施形態７のアクチュエータ部５のモデル例は、上記実施形態１（図４）と同じである。
【００８０】
図２０は本実施形態８に係る外乱推定オブザーバ６のモデル例を示すブロック図である。この外乱推定オブザーバ６は、１次ローパスフィルタ６４と２次ローパスフィルタ６５と外乱電圧換算部６３とから微分項を有さない形に変形されたものである。この外乱推定オブザーバ６を構成する第１の１次ローパスフィルタ６０１の特性Ｆ１と第２の１次ローパスフィルタ６１７、６１８の特性Ｆ２は次の（１４）式、（１５）式で表される。ただし、式中のω０、ω１はそれぞれ第１、第２の１次ローパスフィルタのカットオフ周波数［ｒａｄ／ｓ］であり、互いに異なる周波数に設定される。
【数１４】
2004151787.tif 000016
【数１５】
2004151787.tif 000017
【００８１】
上記目標操作電圧ｖｃ１と推定外乱電圧ｖｄ２との和である目標値ｖｃ２は、計算部６２８でモータの抵抗Ｒの逆数がかけられる。この計算部６２８の出力は、計算部６０４でモータのトルク定数ＫＴがかけられ、さらに計算部６０５で計算されて減算器６０６に入力される。一方、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、アクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪが計算部６１９でかけられる。この計算部６１９の出力は、さらに計算部６２０で計算されて減算器６０６に入力される。減算器６０６では、計算部６０５の出力が計算部６２０の出力と比較され、その比較結果が１次ローパスフィルタ６０１に入力される。
【００８２】
１次ローパスフィルタ６０１の出力値は減加算器６０９に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、モータ慣性モーメントＪが計算部６１９でかけられ、さらに計算部６２１で計算されて減加算器６０９に入力される。一方、上記目標値ｖｃ２は、計算部６２８及び計算部６０４で計算された後、さらに計算部６１１で自己インダクタンスＬとカットオフ周波数ω０とがかけられて減加算器６０９に入力される。減加算器６０９では、１次ローパスフィルタ６０１の出力値及び計算部６１１の出力値が計算部６２１の出力値と比較され、次の１次ローパスフィルタ６１７に出力される。
【００８３】
１次ローパスフィルタ６１７の出力値は減算器６１２に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、計算部６１９でアクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪがかけられ、さらに計算部６２２で計算されて減算器６１２に入力される。減算器６１２では、上記１次ローパスフィルタ６１７の出力値が上記計算部６２２の出力値と比較され、次の１次ローパスフィルタ６１８に入力される。
【００８４】
１次ローパスフィルタ６１８の出力値は減算器６１４に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、アクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪが計算部６１９でかけられ、さらに計算部６２３で計算されて減算器６１４に入力される。減算器６１４では、上記１次ローパスフィルタ６１８の出力値が上記計算部６２３の出力値と比較され、計算部６１６に出力される。この計算部６１６は、減算器６１４の出力値にモータのトルク定数ＫＴの逆数をかけて推定外乱電圧ｖｄ２を出力する。
【００８５】
〔実施形態９〕
本発明の実施形態９に係る電圧制御系による角変位制御装置は、アクチュエータ部５のモータの抵抗Ｒが自己インダクタンスＬよりも十分に大きい場合に上記実施形態６の角変位制御装置における外乱推定部６１の構成を簡略化したものである。
【００８６】
本実施形態９の外乱推定オブザーバ６の外乱推定部６１のモデル例は、上記実施形態７（図１８）と同じである。また、本実施形態７のアクチュエータ部５のモデル例は、上記実施形態１（図４）と同じである。
【００８７】
図２１は本実施形態９に係る外乱推定オブザーバ６のモデル例を示すブロック図である。この外乱推定オブザーバ６は、外乱推定部６１と１次ローパスフィルタ６６、６７、６８と外乱電圧換算部６３とから微分項を持たないように変形されたものである。この外乱推定オブザーバ６を構成する第１の１次ローパスフィルタ６０１の特性Ｆ１と第２の１次ローパスフィルタ６２４の特性Ｆ２と第３の１次ローパスフィルタ６２５の特性Ｆ３はそれぞれ次の（１６）式、（１７）式、（１８）式で表される。ただし、式中のω０、ω１、ω２はそれぞれ第１、第２、第３の１次ローパスフィルタのカットオフ周波数［ｒａｄ／ｓ］であり、互いに異なる周波数に設定される。
【数１６】
2004151787.tif 000018
【数１７】
2004151787.tif 000019
【数１８】
2004151787.tif 000020
【００８８】
上記目標操作電圧ｖｃ１と推定外乱電圧ｖｄ２との和である目標値ｖｃ２は、計算部６２８でモータの抵抗Ｒの逆数がかけられる。この計算部６２８の出力は、計算部６０４でモータのトルク定数ＫＴがかけられ、さらに計算部６０５で計算されて減算器６０６に入力される。一方、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、アクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪが計算部６１９でかけられる。この計算部６１９の出力は、さらに計算部６２０で計算されて減算器６０６に入力される。減算器６０６では、計算部６０５の出力が計算部６２０の出力と比較され、その比較結果が１次ローパスフィルタ６０１に入力される。
【００８９】
１次ローパスフィルタ６０１の出力値は減加算器６０９に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、モータ慣性モーメントＪが計算部６１９でかけられ、さらに計算部６２１で計算されて減加算器６０９に入力される。一方、上記目標値ｖｃ２は、計算部６２８及び計算部６０４で計算された後、さらに計算部６１１で自己インダクタンスＬとカットオフ周波数ω０とがかけられて減加算器６０９に入力される。減加算器６０９では、１次ローパスフィルタ６０１の出力値及び計算部６１１の出力値が計算部６２１の出力値と比較され、次の１次ローパスフィルタ６２４に出力される。
【００９０】
１次ローパスフィルタ６２４の出力値は減算器６１２に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、計算部６１９でアクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪがかけられ、さらに計算部６２６で計算されて減算器６１２に入力される。減算器６１２では、上記１次ローパスフィルタ６２４の出力値が上記計算部６２６の出力値と比較され、次の１次ローパスフィルタ６２５に入力される。
【００９１】
１次ローパスフィルタ６２５の出力値は減算器６１４に入力される。また、アクチュエータ部５からの角変位信号ｘｓ２は、アクチュエータ部５のモータ慣性モーメントＪが計算部６１９でかけられ、さらに計算部６２７で計算されて減算器６１４に入力される。減算器６１４では、上記１次ローパスフィルタ６２５の出力値が上記計算部６２７の出力値と比較され、計算部６１６に出力される。この計算部６１６は、減算器６１４の出力値にモータのトルク定数ＫＴの逆数をかけて推定外乱電圧ｖｄ２を出力する。
【００９２】
〔実施形態１０〕
図２２は、本発明の実施形態１０に係る画像形成装置としてのカラー複写機の概略構成図である。図２２において、本実施形態１０のカラー複写機の装置本体１１０は、その外装ケース１１１内の中央よりもやや右寄りに、潜像担持体としてのドラム状の感光体（以下「感光体ドラム」という。）１１２を備えている。感光体ドラム１１２の周りには、その上に設置されている帯電器１１３から矢示の回転方向（反時計方向）へ順に、現像手段としての回転型現像装置１１４、中間転写ユニット１１５、クリーニング装置１１６、除電器１１７などである。
【００９３】
これらの帯電器１１３、回転型現像装置１１４、クリーニング装置１１６、除電器１１７の上には、露光手段としての光書込み装置、例えばレーザ書込み装置１１８が設置されている。回転型現像装置１１４は、現像ローラ１２１を有する現像器１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄを備えている。これら現像器１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄにはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーがそれぞれ収納されている。そして、中心軸まわりに回動して各色の現像器１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１２０Ｄを選択的に感光体ドラム１１２の外周に対向する現像位置へ移動させる。
【００９４】
中間転写ユニット１１５は複数のローラ１２３に無端状の中間転写体としての中間転写ベルト１２４が掛け渡され、この中間転写ベルト１２４は感光体ドラム１１２に当接される。中間転写ベルト１２４の内側には転写装置１２５が設置され、中間転写ベルト１２４の外側には転写装置１２６及びクリーニング装置１２７が設置されている。クリーニング装置１２７は中間転写ベルト１２４に対して接離自在に設けられる。
【００９５】
レーザ書込み装置１１８は、画像読み取り装置１２９から図示しない画像処理部を介して各色の画像信号が入力される。そして、各色の画像信号により順次に変調されたレーザ光Ｌを一様帯電状態の感光体ドラム１１２に照射して感光体ドラム１１２を露光することで感光体ドラム１１２上に静電潜像を形成する。画像読み取り装置１２９は装置本体１１０の上面に設けられた原稿台１３０上にセットされた原稿Ｇの画像を色分解して読み取り、電気的な画像信号に変換する。記録媒体搬送路１３２は右から左へ用紙等の記録媒体を搬送する。記録媒体搬送路１３２には、中間転写ユニット１１５及び転写装置１２６より手前にレジストローラ１３３が設置されている。また、中間転写ユニット１１５及び転写装置１２６より下流側に、搬送ベルト１３４、定着装置１３５、排紙ローラ１３６が配置されている。
【００９６】
装置本体１１０は給紙装置１５０上に載置される。給紙装置１５０内には、複数の給紙カセット１５１が多段に設けられ、給紙ローラ１５２のいずれか１つが選択的に駆動されて給紙カセット１５１のいずれか１つから記録媒体が送り出される。この記録媒体は装置本体１１０内の自動給紙路１３７を通して記録媒体搬送路１３２へ搬送される。また、装置本体１１０の右側には、手差しトレイ１３８が開閉自在に設けられ、この手差しトレイ１３８から挿入された記録媒体は装置本体１１０内の手差し給紙路１３９を通して記録媒体搬送路１３２へ搬送される。装置本体１１０の左側には、図示しない排紙トレイが着脱自在に取り付けられ、記録媒体搬送路１３２を通して排紙ローラ１３６により排出された記録媒体が排紙トレイへ収容される。
【００９７】
本実施形態１０のカラー複写機において、カラーコピーをとる時には、原稿台１３０上に原稿Ｇをセットし、図示しないスタートスイッチを押すと、複写動作が開始される。まず、画像読み取り装置１２９が原稿台１３０上の原稿Ｇの画像を色分解して読み取る。同時に、給紙装置１５０内の給紙カセット１５１から給紙ローラ１５２で選択的に記録媒体が送り出され、この記録媒体は自動給紙路１３７、記録媒体搬送路１３２を通してレジストローラ１３３に突き当たって止まる。
【００９８】
感光体ドラム１１２は、反時計方向に回転し、複数のローラ１２３のうちの駆動ローラの回転で中間転写ベルト１２４が時計方向へ回転する。感光体ドラム１１２は、回転に伴い、帯電器１１３により一様に帯電され、画像読み取り装置１２９から画像処理部を介してレーザ書込み装置１１８に加えられる１色目の画像信号で変調されたレーザ光がレーザ書込み装置１１８から照射されて静電潜像が形成される。
【００９９】
この感光体ドラム１１２上の静電潜像は回転型現像装置１１４の１色目の現像器１２０Ａにより現像されて１色目の画像となり、この感光体ドラム１１２上の１色目の画像は転写装置１２５により中間転写ベルト１２４に転写される。感光体ドラム１１２は、１色目の画像の転写後にクリーニング装置１１６でクリーニングされて残留トナーが除去され、除電器１１７で除電される。
【０１００】
続いて、感光体ドラム１１２は、帯電器１１３により一様に帯電され、画像読み取り装置１２９から画像処理部を介してレーザ書込み装置１１８に加えられる２色目の画像信号で変調されたレーザ光がレーザ書込み装置１１８から照射されて静電潜像が形成される。この感光体ドラム１１２上の静電潜像は回転型現像装置１１４の２色目の現像器１２０Ｂにより現像されて２色目の画像となる。そして、この感光体ドラム１１２上の２色目の画像は転写装置１２５により中間転写ベルト１２４上に１色目の画像と重ねて転写される。感光体ドラム１１２は、２色目の画像の転写後にクリーニング装置１１６でクリーニングされて残留トナーが除去され、除電器１１７で除電される。
【０１０１】
次に、感光体ドラム１１２は、帯電器１１３により一様に帯電され、画像読み取り装置１２９から画像処理部を介してレーザ書込み装置１１８に加えられる３色目の画像信号で変調されたレーザ光がレーザ書込み装置１１８から照射されて静電潜像が形成される。この感光体ドラム１１２上の静電潜像は回転型現像装置１１４の３色目の現像器１２０Ｃにより現像されて３色目の画像となる。そして、この感光体ドラム１１２上の３色目の画像は転写装置１２５により中間転写ベルト１２４上に１色目の画像、２色目の画像と重ねて転写される。感光体ドラム１１２は、３色目の画像の転写後にクリーニング装置１１６でクリーニングされて残留トナーが除去され、除電器１１７で除電される。
【０１０２】
さらに、感光体ドラム１１２は、帯電器１１３により一様に帯電され、画像読み取り装置１２９から画像処理部を介してレーザ書込み装置１１８に加えられる４色目の画像信号で変調されたレーザ光がレーザ書込み装置１１８から照射されて静電潜像が形成される。この感光体ドラム１１２上の静電潜像は回転型現像装置１１４の４色目の現像器１２０Ｄにより現像されて４色目の画像となる。そして、この感光体ドラム１１２上の４色目の画像が転写装置１２５により中間転写ベルト１２４上に１色目の画像、２色目の画像、３色目の画像と重ねて転写されることでフルカラー画像が形成される。感光体ドラム１１２は、４色目の画像の転写後にクリーニング装置１１６でクリーニングされて残留トナーが除去され、除電器１１７で除電される。
【０１０３】
そして、レジストローラ１３３がタイミングをとって回転して記録媒体が送り出され、この記録媒体は転写装置１２６により中間転写ベルト１２４上のフルカラー画像が転写される。この記録媒体は、搬送ベルト１３４で搬送されて定着装置１３５によりフルカラー画像が定着され、排紙ローラ１３６により排紙トレイへ排出される。また、中間転写ベルト１２４はフルカラー画像の転写後にクリーニング装置１２７でクリーニングされて残留トナーが除去される。
【０１０４】
以上、４色重ね画像を形成する動作について説明したが、３色重ね画像を形成する場合には感光体ドラム１１２上に３つの異なる単色画像が順次に形成されて中間転写ベルト１２４上に重ねて転写される。その後に記録媒体に一括して転写され、２色重ね画像を形成する場合には感光体ドラム１１２上に２つの異なる単色画像が順次に形成されて中間転写ベルト１２４上に重ねて転写された後に記録媒体に一括して転写される。また、単色画像を形成する場合には、感光体ドラム１１２上に１つの単色画像が形成されて中間転写ベルト１２４上に転写された後に記録媒体に転写される。
【０１０５】
上述のようなカラー複写機においては、感光体ドラム１１２及び中間転写ベルト１２４の回転精度が最終画像の品質に大きく影響する。そこで、本実施形態１０のカラー複写機では、感光体ドラム１１２を高精度に回転駆動するために、感光体ドラム１１２の駆動を上記図２に示す回転駆動装置を用いて行っている。同様に、中間転写ベルト１２４を高精度に回転駆動するために、中間転写ベルト１２４が掛け渡されているローラ１２３のうちの駆動ローラの駆動を上記図２に示す回転駆動装置を用いて行っている。そして、これらの回転体駆動装置それぞれを、上記実施形態１〜９のいずれかの角変位制御装置により制御している。
【０１０６】
〔実施形態１１〕
図２３は、本発明の実施形態１１に係る画像形成装置としてのカラー複写機の概略構成図である。図２３において、潜像担持体としての感光体ベルト２０１は、閉ループ状のＮＬのベルト基材の外周面上に、有機光半導体（ＯＰＣ）等の感光層が薄膜状に形成された無端状の感光体ベルトである。この感光体ベルト２０１は、３本の支持回転体としての感光体搬送ローラ２０２〜２０４によって支持され、駆動モータ（図示せず）によって矢印Ａ方向に回動する。
【０１０７】
感光体ベルト２０１の周りには、矢印Ａで示す感光体回転方向へ順に、帯電器２０５、露光手段としての露光光学系（以下ＬＳＵという）２０６、ブラック，イエロー，マゼンタ，シアンの各色の現像器２０７〜２１０、中間転写ユニット２１１、感光体クリーニング手段２１２及び除電器２１３が設けられている。帯電器２０５は、−４〜５ｋＶ程度の高電圧が図示しない電源装置から印加され、感光体ベルト２０１の帯電器２０５に対向した部分を帯電して一様な帯電電位を与える。
【０１０８】
上記ＬＳＵ２０６は、レーザ駆動回路（図示せず）により階調変換手段（図示せず）からの各色の画像信号を順次に光強度変調やパルス幅変調してその変調信号で半導体レーザ（図示せず）を駆動することにより露光光線２１４を得、この露光光線２１４により感光体ベルト２０１を走査して感光体ベルト２０１上に各色の画像信号に対応する静電潜像を順次に形成する。継ぎ目センサ２１５はループ状に形成された感光体ベルト２０１の継ぎ目を検知するものであり、継ぎ目センサ２１５が感光体ベルト２０１の継ぎ目を検知すると、感光体ベルト２０１の継ぎ目を回避するように、かつ、各色の静電潜像形成角変位が同一になるように、タイミングコントローラ２１６がＬＳＵ２０６の発光タイミングを制御する。
【０１０９】
各現像器２０７〜２１０は、それぞれの現像色に対応したトナーを収納しており、感光体ベルト２０１上の各色の画像信号に対応した静電潜像に応じたタイミングで選択的に感光体ベルト２０１に当接し、感光体ベルト２０１上の静電潜像をトナーにより現像して各色の画像とすることで、４色重ねの画像によるフルカラー画像を形成する。
【０１１０】
中間転写ユニット２１１は、アルミニウム等の金属の素管に導電性の樹脂等からなるベルト状のシートを巻いたドラム状の中間転写体（転写ドラム）２１７と、ゴム等をブレード状に形成した中間転写体クリーニング手段２１８とからなり、中間転写体２１７上に４色重ねの画像が形成されている間は中間転写体クリーニング手段２１８が中間転写体２１７から離間している。中間転写体クリーニング手段２１８は、中間転写体２１７をクリーニングする時のみ中間転写体２１７に当接し、中間転写体２１７から記録媒体としての記録紙１９に転写されずに残ったトナーを除去する。記録紙は、記録紙カセット２２０から給紙ローラ２２１により１枚ずつ用紙搬送路２２２に送り出される。
【０１１１】
転写手段としての転写ユニット２２３は、中間転写体２１７上のフルカラー画像を記録紙２１９に転写するものであり、導電性のゴム等をベルト状に形成した転写ベルト２２４と、中間転写体２１７上のフルカラー画像を記録紙２１９に転写するための転写バイアスを中間転写体２１７に印加する転写器２２５と、記録紙２１９にフルカラー画像が転写された後に記録紙２１９が中間転写体２１７に静電的に張り付くのを防止するようにバイアスを中間転写体２１７に印加する分離器２２６とから構成されている。
【０１１２】
定着器２２７は、内部に熱源を有するヒートローラ２２８と、加圧ローラ２２９とから構成され、記録紙２１９上に転写されたフルカラー画像をヒートローラ２２８と加圧ローラ２２９との記録紙挟持回転に伴い圧力と熱を記録紙２１９に加えて記録紙２１９にフルカラー画像を定着させてフルカラー画像を形成する。
【０１１３】
上記構成のカラー複写は次のように動作する。ここで、静電潜像の現像は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの順で行われるものとして説明を進める。感光体ベルト２０１と中間転写体２１７は、それぞれの駆動源（図示せず）により、矢印Ａ、Ｂ方向にそれぞれ駆動される。この状態で、まず、帯電器２０５に−４〜５ｋＶ程度の高電圧が電源装置（図示せず）から印加され、帯電器２０５が感光体ベルト２０１の表面を一様に−７００Ｖ程度に帯電させる。次に、継ぎ目センサ２１５が感光体ベルト２０１の継ぎ目を検知してから、感光体ベルト２０１の継ぎ目を回避するように一定時間が経過した後に感光体ベルト２０１にＬＳＵ２０６からブラックの画像信号に対応したレーザビームの露光光線２１４が照射され、感光体ベルト２０１は露光光線２１４が照射された部分の電荷が消えて静電潜像が形成される。
【０１１４】
一方、ブラック現像器７は所定のタイミングで感光体ベルト２０１に当接される。ブラック現像器２０７内のブラックトナーは負の電荷が予め与えられており、感光体ベルト２０１上の露光光線２１４の照射により電荷が無くなった部分（静電潜像部分）にのみブラックトナーが付着し、いわゆるネガポジプロセスによる現像が行われる。ブラック現像器２０７により感光体ベルト２０１の表面に形成されたブラックトナー像は、中間転写体２１７に転写される。感光体ベルト２０１から中間転写体２１７に転写されなかった残留トナーは感光体クリーニング手段２１２により除去され、さらに除電器２１３によって感光体ベルト２０１上の電荷が除去される。
【０１１５】
次に、帯電器２０５が感光体ベルト２０１の表面を一様に−７００Ｖ程度に帯電させる。そして、継ぎ目センサ２１５が感光体ベルト２０１の継ぎ目を検知してから、感光体ベルト２０１の継ぎ目を回避するように一定時間が経過した後に感光体ベルト２０１にＬＳＵ２０６からシアンの画像信号に対応したレーザビームの露光光線２１４が照射され、感光体ベルト２０１は露光光線２１４が照射された部分の電荷が消えて静電潜像が形成される。
【０１１６】
一方、感光体ベルト２０１には所定のタイミングでシアン現像器２０８が当接される。シアン現像器２０８内のシアントナーは負の電荷が予め与えられており、感光体ベルト２０１上の露光光線２１４の照射により電荷が無くなった部分（静電潜像部分）にのみシアントナーが付着し、いわゆるネガポジプロセスによる現像が行われる。シアン現像器２０８により感光体ベルト２０１の表面に形成されたシアントナー像は、中間転写体２１７上にブラックトナー像と重ねて転写される。感光体ベルト２０１から中間転写体２１７に転写されなかった残留トナーは感光体クリーニング手段２１２により除去され、さらに除電器２１３によって感光体ベルト２０１上の電荷が除去される。
【０１１７】
次に、帯電器２０５が感光体ベルト２０１の表面を一様に−７００Ｖ程度に帯電させる。そして、継ぎ目センサ２１５が感光体ベルト２０１の継ぎ目を検知してから、感光体ベルト２０１の継ぎ目を回避するように一定時間が経過した後に感光体ベルト２０１にＬＳＵ２０６からマゼンタの画像信号に対応したレーザビームの露光光線２１４が照射され、感光体ベルト２０１は露光光線２１４が照射された部分の電荷が消えて静電潜像が形成される。
【０１１８】
一方、感光体ベルト２０１には所定のタイミングでマゼンタ現像器２０９が当接される。マゼンタ現像器２０９内のマゼンタトナーは負の電荷が予め与えられており、感光体ベルト２０１上の露光光線２１４の照射により電荷が無くなった部分（静電潜像部分）にのみマゼンタトナーが付着し、いわゆるネガポジプロセスによる現像が行われる。マゼンタ現像器２０９により感光体ベルト２０１の表面に形成されたマゼンタトナー像は、中間転写体２１７上にブラックトナー像、シアントナー像と重ねて転写される。感光体ベルト２０１から中間転写体２１７に転写されなかった残留トナーは感光体クリーニング手段１２により除去され、さらに除電器２１３によって感光体ベルト２０１上の電荷が除去される。
【０１１９】
さらに、帯電器２０５が感光体ベルト２０１の表面を一様に−７００Ｖ程度に帯電させる。そして、継ぎ目センサ２１５が感光体ベルト２０１の継ぎ目を検知してから、感光体ベルト２０１の継ぎ目を回避するように一定時間が経過した後に感光体ベルト２０１にＬＳＵ２０６からイエローの画像信号に対応したレーザビームの露光光線２１４が照射され、感光体ベルト２０１は露光光線２１４が照射された部分の電荷が消えて静電潜像が形成される。
【０１２０】
一方、感光体ベルト２０１には所定のタイミングでイエロー現像器２１０が当接される。イエロー現像器２１０内のイエロートナーは負の電荷が予め与えられており、感光体ベルト２０１上の露光光線２１４の照射により電荷が無くなった部分（静電潜像部分）にのみイエロートナーが付着し、いわゆるネガポジプロセスによる現像が行われる。イエロー現像器２１０により感光体ベルト２０１の表面に形成されたイエロートナー像は中間転写体２１７上にブラックトナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像と重ねて転写され、中間転写体２１７上にフルカラー画像が形成される。感光体ベルト２０１から中間転写体２１７に転写されなかった残留トナーは感光体クリーニング手段２１２により除去され、さらに除電器２１３によって感光体ベルト２０１上の電荷が除去される。
【０１２１】
中間転写体２１７上に形成されたフルカラー画像は、これまで中間転写体２１７から離間していた転写ユニット２２３が中間転写体１７に接触し、転写器２２５に＋１ｋＶ程度の高電圧が電源装置（図示せず）から印加されることで、記録紙カセット２２０から用紙搬送路２２２に沿って搬送されてきた記録紙２１９へ転写器２２５により一括して転写される。
【０１２２】
また、分離器２２６には記録紙２１９を引き付ける静電力が働くように電圧が電源装置から印加され、記録紙２１９が中間転写体２１７から剥離される。続いて、記録紙２１９は、定着器２２７に送られ、ここでヒートローラ２２８と加圧ローラ２２９とによる挟持圧、ヒートローラ２２８の熱によってフルカラー画像が定着されて排紙ローラ２３０により排紙トレイ２３１へ排出される。
【０１２３】
また、転写ユニット２２３により記録紙２１９上に転写されなかった中間転写体２１７上の残留トナーは中間転写体クリーニング手段２１８により除去される。中間転写体クリーニング手段２１８は、フルカラー画像が得られるまで中間転写体２１７から離間した角変位にあり、フルカラー画像が記録紙２１９に転写された後に中間転写体２１７に接触して中間転写体２１７上の残留トナーを除去する。以上の一連の動作によって１枚分のフルカラー画像形成が終了する。
【０１２４】
このようなカラー複写機においては、感光体ベルト２０１及び中間転写体２１７の回転精度が最終画像の品質に大きく影響し、特に高精度な感光体ベルト２０１及び中間転写体２１７の高精度駆動が望まれる。そこで、本実施形態１１のカラー複写機では、感光体ベルト２０１を高精度に回転駆動するために、感光体ベルト２０１が掛け渡されている感光体搬送ローラ２０２〜２０４のうち駆動ローラの駆動を上記図２に示す回転駆動装置を用いて行っている。同様に、中間転写体２１７を高精度に回転駆動するために、中間転写体２１７の駆動を上記図２に示す回転駆動装置を用いて行っている。そして、これらの回転体駆動装置それぞれを、上記実施形態１〜９のいずれかの角変位制御装置により制御している。
【０１２５】
なお、上記図２３の画像形成装置において、上記感光体ベルト２０１と、感光体搬送ローラ２０２〜２０４と、従動支持回転体としての感光体搬送ローラに取り付けた図示しないエンコーダと、駆動支持回転体としての感光体搬送ローラに取り付けた図示しない駆動モータと、前記ベルト駆動装置とを含むように感光体ベルト装置を構成することもできる。更に、この感光体ベルト装置は、保守・交換等が容易になるように、画像形成装置本体に対して着脱可能なプロセスカートリッジとして構成してもよい。
【０１２６】
〔実施形態１２〕
図２４は、本発明の実施形態１２に係る画像形成装置としてのカラー複写機の概略構成図である。図２４において、複数色、例えばブラック（以下Ｂｋという）、マゼンタ（以下Ｍという）、イエロー（以下Ｙという）、シアン（以下Ｃという）の各画像をそれぞれ形成する複数の画像形成ユニット３２１Ｂｋ、３２１Ｍ、３２１Ｙ、３２１Ｃが垂直方向に配列され、この画像形成ユニット３２１Ｂｋ、３２１Ｍ、３２１Ｙ、３２１Ｃは、それぞれ潜像担持体としてのドラム状の感光体３２２Ｂｋ、３２２Ｍ、３２２Ｙ、３２２Ｃ、帯電装置（例えば接触帯電装置）３２３Ｂｋ、３２３Ｍ、３２３Ｙ、３２３Ｃ、現像装置３２４Ｂｋ、３２４Ｍ、３２４Ｙ、３２４Ｃ、クリーニング装置３２５Ｂｋ、３２５Ｍ、３２５Ｙ、３２５Ｃなどから構成される。
【０１２７】
感光体３２２Ｂｋ、３２２Ｍ、３２２Ｙ、３２２Ｃは、無端状搬送転写ベルト３２６と対向して垂直方向に配列され、搬送転写ベルト３２６と同じ周速で回転駆動される。この感光体３２２Ｂｋ、３２２Ｍ、３２２Ｙ、３２２Ｃは、それぞれ、帯電装置３２３Ｂｋ、３２３Ｍ、３２３Ｙ、３２３Ｃにより均一に帯電された後に、光書き込み装置からなる露光手段３２７Ｂｋ、３２７Ｍ、３２７Ｙ、３２７Ｃによりそれぞれ露光されて静電潜像が形成される。
【０１２８】
光書き込み装置３２７Ｂｋ、３２７Ｍ、３２７Ｙ、３２７Ｃは、それぞれＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ各色の画像信号により半導体レーザ駆動回路で半導体レーザを駆動して半導体レーザからのレーザビームをポリゴンミラー３２９Ｂｋ、３２９Ｍ、３２９Ｙ、３２９Ｃにより偏向走査し、このポリゴンミラー３２９Ｂｋ、３２９Ｍ、３２９Ｙ、３２９Ｃからの各レーザビームを図示しないｆθレンズやミラーを介して感光体３２２Ｂｋ、３２２Ｍ、３２２Ｙ、３２２Ｃに結像することにより、感光体３２２Ｂｋ、３２２Ｍ、３２２Ｙ、３２２Ｃを露光して静電潜像を形成する。
【０１２９】
この感光体３２２Ｂｋ、３２２Ｍ、３２２Ｙ、３２２Ｃ上の静電潜像は、それぞれ現像装置３２４Ｂｋ、３２４Ｍ、３２４Ｙ、３２４Ｃにより現像されてＢｋ、Ｍ、Ｙ、Ｃ各色のトナー像となる。したがって、帯電装置３２３Ｂｋ、３２３Ｍ、３２３Ｙ、３２３Ｃ、光書き込み装置３２７Ｂｋ、３２７Ｍ、３２７Ｙ、３２７Ｃ及び現像装置３２４Ｂｋ、３２４Ｍ、３２４Ｙ、３２４Ｃは、感光体３２２Ｂｋ、３２２Ｍ、３２２Ｙ、３２２Ｃ上にＢｋ、Ｍ、Ｙ、Ｃ各色の画像（トナー像）を形成する画像形成手段を構成している。
【０１３０】
一方、普通紙、ＯＨＰシートなどの転写紙は、本画像形成装置の下部に設置された、給紙カセットを用いて構成された給紙装置３３０から転写紙搬送路に沿ってレジストローラ３３１に給紙され、レジストローラ３３１は１色目の画像形成ユニット（転写紙に最初に感光体上の画像を転写する画像形成ユニット）３２１Ｂｋにおける感光体３２２Ｂｋ上のトナー像とタイミングを合わせて転写紙を無端状の搬送転写ベルト３２６と感光体３２２Ｂｋとの転写ニップ部へ送出する。
【０１３１】
上記搬送転写ベルト３２６は垂直方向に配列された駆動ローラ３３２及び従動ローラ３３３に掛け渡され、駆動ローラ３３２が図示しない駆動部により回転駆動されて搬送転写ベルト３２６が感光体３２２Ｂｋ、３２２Ｍ、３２２Ｙ、３２２Ｃと同じ周速で回転する。レジストローラ３３１から送り出された転写紙は、搬送転写ベルト３２６により搬送され、感光体３２２Ｂｋ、３２２Ｍ、３２２Ｙ、３２２Ｃ上のＢｋ、Ｍ、Ｙ、Ｃ各色のトナー像がコロナ放電器からなる転写手段３３４Ｂｋ、３３４Ｍ、３３４Ｙ、３３４Ｃにより形成される電界の作用で順次に重ねて転写されることによりフルカラー画像が形成されると同時に、搬送転写ベルト３２６に静電的に吸着されて確実に搬送される。
【０１３２】
この転写紙は、分離チャージャからなる分離手段２３６により徐電されて搬送転写ベルト３２６から分離された後に定着装置２３７によりフルカラー画像が定着され、排紙ローラ２３８により本実施例の上部に設けられている排紙部２３９へ排出される。また、感光体３２２Ｂｋ、３２２Ｍ、３２２Ｙ、３２２Ｃは、トナー像転写後にクリーニング装置３２５Ｂｋ、３２５Ｍ、３２５Ｙ、３２５Ｃによりクリーニングされて次の画像形成動作に備える。
【０１３３】
このようなカラー複写機においては、感光体３２２Ｂｋ、３２２Ｍ、３２２Ｙ、３２２Ｃ及び搬送転写ベルト３２６の回転精度が最終画像の品質に大きく影響し、より高精度な搬送転写ベルト３２６の駆動制御が望まれる。そこで、本実施形態１２のカラー複写機では、感光体３２２Ｂｋ、３２２Ｍ、３２２Ｙ、３２２Ｃを高精度に回転駆動するために、各感光体の駆動を上記図２に示す回転駆動装置を用いて行っている。同様に、搬送転写ベルト３２６を高精度に回転駆動するために、搬送転写ベルト３２６が掛け渡されている駆動ローラ３３２の駆動を上記図２に示す回転体駆動装置を用いて行っている。そして、これらの回転体駆動装置それぞれを上記実施形態１〜９のいずれかの角変位制御装置により制御している。
【０１３４】
なお、上記図２４の画像形成装置において、上記搬送転写ベルト３２６と、駆動ローラ３３２と、従動ローラ３３３と、駆動ローラ３３２を駆動する回転体駆動装置とを含むように搬送転写ベルト装置を構成することもできる。更に、この搬送転写ベルト装置は、保守・交換等が容易になるように、画像形成装置本体に対して着脱可能な搬送転写ベルトユニットとして構成してもよい。
【０１３５】
〔実施形態１３〕
図２５は、本発明の実施形態１３に係る画像読み取り装置の概略構成図である。この画像読み取り装置は、原稿９０１が載置される原稿台６０２、原稿９０１に光を照射する原稿照明系９０３、原稿を読み取るための光電変換ユニット９０８を備えている。さらに、画像読み取り装置は、副走査駆動用のプーリ９０９、９１０、ワイヤ９１１、駆動源としてのモータ１１、ハウジング９１２を備えている。上記光電変換ユニット９０８は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）９０５、結像レンズ９０６、全反射ミラー９０７等で構成されている。この光電変換ユニット９０８は、モータ１１をハウジング９１２に固定して、ワイヤ９１１とプーリ９０９、９１０等からなる駆動力を伝達する手段を用いて、原稿９０１の副走査方向に駆動する。このとき蛍光灯等からなる原稿照明系９０３で、原稿台９０２上の原稿９０１を照明し、その反射光束（光軸を９０４で示す）を複数のミラー９０７で折り返し、結像レンズ９０６を介して、ＣＣＤ９０５の受光部に原稿９０１の像を結像するようになっている。そして、この光電変換ユニット９０８により、原稿９０１の全面を走査することにより、原稿全体を読み取る。また、読み取り開始角変位を示すセンサ９１３が原稿９０１の端部の下部に設置されている。さらに、光電変換ユニット９０８は、ホームポジションＡから読み取り開始角変位Ｂの間に立上り等速の定常状態になるように設計されている。この電変換ユニット９０８がＡ点に達した後、読み取りが開始される。
【０１３６】
上記構成の画像読み取り装置において、光電変換ユニット９０８の駆動精度が読み取り画像の品質に大きく影響し、より高精度な光電変換ユニット９０８の駆動制御が望まれる。そこで、本実施形態１３の画像読み取り装置では、光電変換ユニット９０８を高精度に駆動するために、光電変換ユニット９０８を駆動するワイヤ９１１が掛け渡された２つのプーリ９０９、９１０のうち駆動プーリの駆動を上記図２に示す回転駆動装置を用いて行っている。そして、この回転体駆動装置を上記実施形態１〜９のいずれかの角変位制御装置により制御している。
【０１３７】
なお、上記各実施形態における位置制御（角変位駆動制御）はコンピュータを用いて実行することができる。図２６は、上記位置制御（角変位駆動制御）の実行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１００１の正面図である。パーソナルコンピュータ１００１に着脱可能な記録媒体１００３には、パーソナルコンピュータ１００１に制御のための演算、データ入出力等を実行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１００１は、この記録媒体１００３に格納されているプログラムを実行することにより、上記各実施形態における位置制御を実行できる。上記記録媒体１００３としては、ＣＤ−ＲＯＭ等の光ディスクやフレキシブルディスク等の磁気ディスクが挙げられる。また、上記プログラムは、記録媒体を用いずに通信ネットワークを介してパーソナルコンピュータ１００１に取り込むようにしてもよい。
【０１３８】
上記プログラムとしては、具体的には次のようなものが挙げられる。例えば、上記実施形態１〜９においては、コンピュータによって回転体１９を回転駆動するための制御プログラムである。また、上記実施形態１０においては、コンピュータによって画像形成装置の感光体ドラムを駆動する感光体ドラム駆動装置（回転体駆動装置）を制御するための制御プログラムである。また、上記実施形態１１においては、コンピュータによって画像形成装置の感光体ベルト駆動装置（回転体駆動装置）及び中間転写体駆動装置（回転体駆動装置）を制御するための制御プログラムである。また、上記実施形態１２においては、コンピュータによって画像形成装置の感光体ドラムを駆動する駆動装置（回転体駆動装置）及び搬送転写ベルトを駆動する転写ベルト駆動装置（回転体駆動装置）を制御するための制御プログラムである。また、上記実施形態１３においては、コンピュータによって画像読み取り装置の光電変換ユニット９０８を駆動する走行体駆動装置（回転体駆動装置）を制御するための制御プログラムである。
【０１３９】
以上、上記各実施形態によれば、外乱推定オブザーバ６の電圧換算部６３でモータ１１の自己インダクタンスＬを考慮しても、全体として微分項を含まない外乱推定オブザーバ６とすることができる。したがって、モータ１１の自己インダクタンスＬが無視できない場合でも、機械共振およびノイズに伴う外乱推定オブザーバ６への悪影響を抑える機能の低下を防止し、外乱の影響を抑えた高精度の位置制御（角変位制御）を実現することができる。
特に、上記実施形態２、５及び８によれば、外乱推定オブザーバ６において、互いにカットオフ周波数が異なる１次ローパスフィルタ６４と２次ローパスフィルタ６５とを組み合わせ、両ローパスフィルタを直列接続して外乱推定の動作周波数範囲を限定している。この場合は、全体として微分項を含まない外乱推定オブザーバ６とすることができるとともに、上記３次ローパスフィルタを用いた場合に比して、外乱推定の動作周波数範囲の限定する減衰特性が緩やかになる。そのため、ローパスフィルタのカットオフ周波数に近い高周波側での外乱推定オブザーバの動作の安定度が向上する。
また特に、上記実施形態３、６及び９によれば、外乱推定オブザーバ６に、互いにカットオフ周波数が異なる３つの１次ローパスフィルタ６６、６７、６８を組み合わせ、各ローパスフィルタを直列接続して外乱推定の動作周波数範囲を限定している。この場合も、全体として微分項を含まない外乱推定オブザーバ６とすることができるとともに、上記３次ローパスフィルタを用いた場合に比して、外乱推定の動作周波数範囲の限定する減衰特性が緩やかになる。そのため、ローパスフィルタのカットオフ周波数に近い高周波側での外乱推定オブザーバの動作の安定度が向上する。
また特に、上記実施形態７乃至９によれば、外乱推定オブザーバ６の外乱推定部６１の計算部６２９を、入力するモータ駆動電圧の目標値ｖｃ２に対してモータ１１の抵抗Ｒの逆数及びトルク定数ＫＴをかけるように構成している。これにより、モータの自己インダクタンスがその抵抗に比して充分に小さい場合に、外乱推定の精度が低下することなく、外乱推定オブザーバ６の外乱推定部６１の構成が簡易になる。
【０１４０】
また特に、上記実施形態１０によれば、カラー複写機の感光体ドラム１１２の駆動及び中間転写ベルト１２４の駆動ローラの駆動を、上記実施形態１乃至９のいずれかの位置制御装置（角変位制御装置）で制御している。よって、感光体ドラム１１２及び中間転写ベルト１２４の回転駆動の精度が向上し、高品質のカラー画像を形成することができる。
また特に、上記実施形態１１によれば、タンデム型のカラー複写機の感光体ベルト２０１の駆動ローラの駆動及び中間転写体２１７の駆動を、上記実施形態１乃至９のいずれかの位置制御装置（角変位制御装置）で制御している。よって、感光体ベルト２０１及び中間転写体２１７の回転駆動の精度が向上し、高品質のカラー画像を形成することができる。
また特に、上記実施形態１２によれば、カラー複写機の感光体３２２Ｂｋ、３２２Ｍ、３２２Ｙ、３２２Ｃの駆動及び搬送転写ベルト３２６の駆動ローラ３３２の駆動を、上記実施形態１乃至９のいずれかの位置制御装置（角変位制御装置）で制御している。よって、感光体ベルト２０１及び中間転写体２１７の回転駆動の精度が向上し、高品質のカラー画像を形成することができる。
また特に、上記実施形態１３によれば、画像読み取り装置の走行体である光電変換ユニット９０８の駆動を、上記実施形態１乃至９のいずれかの位置制御装置（角変位制御装置）で制御している。よって、原稿の画像面にそって移動する光電変換ユニット９０８の駆動の精度が向上し、高品質の画像読み取りが可能となる。
【０１４１】
なお、本発明の位置制御装置（角変位制御装置）は、上記画像形成装置や画像読み取り装置における回転体の位置制御に限定することなく用いることができ、高精度の位置制御（角変位制御）を実現することができる。例えば、本発明の位置制御装置（角変位制御装置）は、ＯＤＤ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）、ロボット等における移動体や回転体の位置制御にも適用することができる。
【０１４２】
【発明の効果】
請求項１乃至１６の発明によれば、外乱推定オブザーバの電圧換算部でモータの自己インダクタンスを考慮しても、全体として微分項を含まない外乱推定オブザーバにすることができる。したがって、モータの自己インダクタンスが無視できない場合でも、機械共振およびノイズに伴う外乱推定オブザーバへの悪影響を抑える機能の低下を防止し、外乱の影響を抑えた高精度の位置制御を実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る電圧制御系による角変位制御装置のブロック図。
【図２】実施形態１における回転体駆動装置の斜視図。
【図３】実施形態１における角変位制御装置のハードウェア構成を示すブロック図。
【図４】実施形態１におけるアクチュエータ部のモデルの一例を示すブロック図。
【図５】実施形態１に係る外乱推定オブザーバの外乱推定部のモデル例を示すブロック図。
【図６】実施形態１に係る外乱推定オブザーバ６のモデル例を示すブロック図。
【図７】本発明の実施形態２に係る電圧制御系による角変位制御装置のブロック図。
【図８】実施形態２に係る外乱推定オブザーバのモデル例を示すブロック図。
【図９】本発明の実施形態３に係る電圧制御系による角変位制御装置のブロック図。
【図１０】実施形態３に係る外乱推定オブザーバのモデル例を示すブロック図。
【図１１】本発明の実施形態４に係る電圧制御系による角変位制御装置のブロック図。
【図１２】実施形態４に係る外乱推定オブザーバの外乱推定部のモデル例を示すブロック図。
【図１３】実施形態４に係る外乱推定オブザーバのモデル例を示すブロック図。
【図１４】本発明の実施形態５に係る電圧制御系による角変位制御装置のブロック図。
【図１５】実施形態５に係る外乱推定オブザーバのモデル例を示すブロック図。
【図１６】本発明の実施形態６に係る電圧制御系による角変位制御装置のブロック図。
【図１７】実施形態６に係る外乱推定オブザーバのモデル例を示すブロック図。
【図１８】本発明の実施形態７の外乱推定オブザーバの外乱推定部のモデル例を示すブロック図。
【図１９】実施形態７に係る外乱推定オブザーバのモデル例を示すブロック図。
【図２０】本発明の実施形態８に係る外乱推定オブザーバのモデル例を示すブロック図。
【図２１】本発明の実施形態９に係る外乱推定オブザーバのモデル例を示すブロック図。
【図２２】本発明の実施形態１０に係るカラー複写機の概略構成図。
【図２３】本発明の実施形態１１に係るカラー複写機の概略構成図。
【図２４】本発明の実施形態１２に係るカラー複写機の概略構成図。
【図２５】本発明の実施形態１３に係る画像読み取り装置の概略構成図。
【図２６】各実施形態における角変位駆動制御の実行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の正面図。
【符号の説明】
１      減算器
２      コントローラ
３      加算器
５      アクチュエータ部
６      外乱推定オブザーバ
６１    外乱推定部
６２    ３次ローパスフィルタ
６３    推定外乱電圧換算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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