(57)【要約】  本発明は、媒体搬送経路、この媒体搬送経路に沿って配置された画像形成ステーション、この画像形成ステーションに対して媒体搬送経路に沿って媒体を制御可能に移動させる移動手段、およびコントローラアセンブリを備える、媒体を処理する画像形成装置に関し、コントローラアセンブリはフィードバックフィルタ、フィードフォワードフィルタ、ローパスフィルタ、および制御データを記憶し時間遅延して解放するメモリを備え、動作中に、移動手段はコントローラアセンブリによって生成される駆動命令に応答して駆動され、駆動命令は媒体の所望位置と実際位置との位置誤差に関する情報を備える誤差信号のフィードバックフィルタによるフィルタ処理に基づくフィードバック成分と、フィードフォワードフィルタによって誤差信号が時間遅延されてローパスフィルタ処理される周波数依存フィルタ処理に基づくフィードフォワード成分とを有し、フィードフォワードフィルタは移動手段の閉ループ制御特性が補償されるように構成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体を処理する画像形成装置であって、媒体搬送経路、前記媒体搬送経路に沿って配置された画像形成ステーション、前記画像形成ステーションに対して媒体搬送経路に沿って媒体を制御可能に移動させる移動手段、およびコントローラアセンブリを備え、コントローラアセンブリがフィードバックフィルタ、フィードフォワードフィルタ、ローパスフィルタ、および制御データを記憶し時間遅延して解放するメモリを備え、動作中に、移動手段がコントローラアセンブリによって生成される駆動命令に応答して駆動され、駆動命令が、
媒体の所望位置と実際位置の位置誤差に関する情報を備える誤差信号のフィードバックフィルタによるフィルタ処理に基づくフィードバック成分と、
フィードフォワードフィルタによって誤差信号が時間遅延されてローパスフィルタ処理される周波数依存フィルタ処理に基づくフィードフォワード成分であって、フィードフォワードフィルタが、移動手段の閉ループ制御特性が補償されるように構成される、フィードフォワード成分と
を有する、画像形成装置。
【請求項２】
フィードフォワードフィルタが、フィードフォワードフィルタの周波数伝達関数が制御される移動手段のプロセス感度の逆数に実質的に等しいように構成される、請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
動作中に、移動手段の駆動が繰返し周期の反復特性を有し、フィードフォワードフィルタによって誤差信号がローパスフィルタ処理される周波数依存フィルタ処理が、繰返し周期に実質的に等しい遅延期間Ｔだけ時間遅延される、請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
メモリが動作中に、メモリの出力信号にフィードフォワードフィルタによって誤差信号が周波数依存フィルタ処理されたローパスフィルタ処理信号を加算した信号を記憶するように構成されており、メモリの出力が１遅延期間Ｔだけ遅延されて記憶された信号である、請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
媒体の位置を測定するセンサをさらに備え、誤差信号が媒体の測定位置に基づいている、請求項１から４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
媒体移動手段が駆動搬送ピンチを備え、駆動搬送ピンチの位置を測定するセンサをさらに備え、誤差信号が駆動搬送ピンチの測定位置に基づいている、請求項１から５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
媒体移動手段が駆動モータを備え、駆動モータの位置を測定するセンサをさらに備え、誤差信号が駆動モータの測定位置に基づいている、請求項１から６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
フィードバックフィルタが誤差信号の大きさに影響を与える比例成分と、誤差信号の変化率に影響を与える微分成分とを備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
誤差信号のフィードフォワードフィルタによる周波数依存フィルタ処理がロバストネス係数で増幅される、請求項１から８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
ロバストネス係数が０から１の値である、請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
ローパスフィルタがフィルタ処理する際に位相シフトをもたらす、請求項１から１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
駆動命令が、さらに基準信号に基づくパラメータフィードフォワード成分からなり、媒体の所望位置に関する情報を備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
パラメータフィードフォワード成分が媒体移動手段のクーロン摩擦に対する補償を含む、請求項１２に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
パラメータフィードフォワード成分が媒体移動手段の粘性摩擦に対する補償を含む、請求項１２または１３に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
パラメータフィードフォワード成分が媒体移動手段の加速慣性に対する補償を含む、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１６】
画像形成ステーションがマーキング材料を媒体に付着させる印刷ステーションを備える、請求項１から１５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１７】
画像形成ステーションが媒体からの画像データをディジタル化するスキャナステーションを備える、請求項１から１６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、媒体搬送経路、この媒体搬送経路に沿って配置された画像形成ステーション、この画像形成ステーションに対して媒体輸送経路に沿って媒体を制御可能に移動させる移動手段、およびコントローラアセンブリを備える、媒体を処理する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
知られている画像形成装置において、媒体は、電動モータで駆動される公知の搬送ピンチによって画像形成ステーションに位置決めされる。高画質と高速に対する需要の拡大にともなって、画像形成ステーションに対する媒体の位置決め精度の要求が次第に厳しくなっている。例えば、マーキング材料の画像が印刷媒体に付着される印刷装置において、印刷媒体は、画像が複数のスワスで付着され得るように印刷ステーションに対して段階的に移動される。このような装置において、マーキング材料が付着されるとき、印刷媒体は所要の正確な位置に位置決めされなければならない。印刷媒体の位置が印刷ステーションに対してずれると、マーキング材料の粒子が印刷媒体上の間違った位置に配置される結果として画質の低下をもたらすおそれがある。一般に、位置決め要件が厳しくなると、厳格な位置決め公差を満たすことが次第に難しくなる。このことは、媒体の移動手段の機械的構成と移動手段の駆動に使用される電気駆動手段の仕様とに一層高い要求を課す。このため、一般に、知られている画像形成装置の構成はますます複雑で高価になっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、機械的構成を複雑化することなく媒体の位置決めに関する性能を高めた画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この目的を達成するために、本発明によると、コントローラアセンブリはフィードバックフィルタ、フィードフォワードフィルタ、ローパスフィルタ、および制御データを記憶し時間遅延して解放するメモリを備え、動作中に、移動手段はコントローラアセンブリによって生成される駆動命令に応答して駆動され、駆動命令は媒体の所望位置と実際位置との位置誤差に関する情報を備える誤差信号のフィードバックフィルタによるフィルタ処理に基づくフィードバック成分と、フィードフォワードフィルタによって誤差信号が時間遅延されてローパスフィルタ処理される周波数依存フィルタ処理に基づくフィードフォワード成分とを有し、フィードフォワードフィルタは移動手段の閉ループ制御特性が補償されるように構成されている。
【０００５】
したがって、画像形成ステーションに対する媒体の位置決め要件は満たされるか、あるいはさらに改善されるが、画像形成装置全体が機械的に複雑さは増すことはない。フィードバック成分は偶発的誤差の補正に利用されるが、フィードフォワード成分は媒体の位置決めに悪影響を与える構造的影響を補正する。偶発的誤差として、例えば、隣接する機器の動作の結果としての地盤振動による擾乱、あるいは媒体または媒体位置決め手段に加えられる手動擾乱を挙げることができる。構造的影響として、例えば、軸の非丸み性や駆動されるピンチローラの傾斜を挙げることができる。
【０００６】
ある実施形態において、フィードフォワードフィルタは、フィードフォワードフィルタの周波数伝達関数が制御される移動手段のプロセス感度の逆数に実質的に等しくなるように構成される。プロセス感度は閉ループ制御系の挙動にとって好都合な指標であるので、閉ループ制御系の特性の補償はプロセス感度の逆数を用いて実施することによって十分に実現される。
【０００７】
フィードフォワードフィルタによる閉ループ制御される挙動の補償が良好であれば、フィードフォワード成分による性能の改善が良好になる。プロセス感度は、理論的に、例えば、周波数応答測定によってモデル化または測定され得る。フィードフォワードフィルタの実装は、不安定なポールとゼロによって生じるいかなる不安定性も補正するように構成され得る。
【０００８】
別の実施形態において、移動手段の駆動は、動作中に、ある繰返し周期の反復特性を有し、フィードフォワードフィルタによって誤差信号がローパスフィルタ処理される周波数依存フィルタ処理は、繰返し周期に実質的に等しい遅延期間Ｔだけ時間遅延される。
【０００９】
したがって、移動手段の制御に対して繰り返し発生する擾乱は、フィードフォワード成分によって説明される。フィードバックフィルタもフィードフォワードフィルタも将来の擾乱を予測できないので、フィードフォワード駆動成分の遅延期間は繰り返し発生する擾乱をより有効にかつ速く補正することができる。
【００１０】
さらなる実施形態において、メモリは動作中に、メモリの出力信号にフィードフォワードフィルタによって誤差信号が周波数依存フィルタ処理されたローパスフィルタ処理信号を加算した信号を記憶するように構成されており、メモリの出力は１遅延期間Ｔだけ遅延されて記憶された信号である。したがって、合成されたフィードフォワード成分は、１周期遅延されて印加されて繰り返し発生するいかなる擾乱も補正する。フィードフォワード成分は、次の繰返し周期の間の補正をより有効にするために、現行の観察に基づいて更新される。
【００１１】
別の実施形態において、画像形成装置は、媒体の位置を測定するセンサをさらに備え、誤差信号は媒体の測定位置に基づいている。
【００１２】
媒体の位置を直接測定すると、駆動命令の拠り所とする画像形成ステーションに対する媒体の位置である、実際の所要数量を使用する制御系が得られる。間接測定では、得られる所要数量の制御精度が低くなりかねない。例えば、媒体の位置を測定するために、ＣＣＤセンサなどの光センサが所定マーカ位置に対する媒体の位置決め用として使用され得る。
【００１３】
別の実施形態において、媒体移動手段は、駆動可能搬送ピンチを備え、駆動可能搬送ピンチの配向、すなわち、回転量を測定するセンサをさらに備え、誤差信号は駆動可能搬送ピンチの測定位置に基づいている。
【００１４】
駆動可能搬送ピンチの回転位置の測定は媒体の実際位置の測定ほど複雑でなく、さらに、ピンチの特性が比較的よく分かっている場合は、駆動可能搬送ピンチの回転位置と画像形成ステーションに対する媒体の関連位置との差が比較的小さい。
【００１５】
別の実施形態において、媒体移動手段は駆動モータを備え、駆動モータの位置、特にモータの駆動軸の位置を測定するセンサをさらに備え、誤差信号は駆動モータの測定位置に基づいている。
【００１６】
モータの駆動軸の回転位置を得ることは比較的容易である。回転エンコーダディスクが駆動軸に取り付けられてもよく、あるいは、位置エンコーダが電動モータと一体化した一部として内蔵されてもよい。
【００１７】
別の実施形態において、フィードバックフィルタは、誤差信号の大きさに影響を与える比例成分と誤差信号の変化率に影響を与える微分成分とを備える。
【００１８】
得られるフィードバックフィルタは偶発的擾乱を高速補正することになり、さらに、微分成分は制御系を十分に制振してオーバシュートに起因する問題を解消する。画像形成装置において、媒体の位置決めの間に媒体が振動することは望ましくなく、媒体は比較的短い時間で正しい位置にあることが望ましい。
【００１９】
別の実施形態において、誤差信号のフィードフォワードフィルタによる周波数依存フィルタ処理は、ロバストネス係数で増幅される。
【００２０】
一定のモデル不確定性に対処するために、フィードフォワードフィルタ１０３によって出力されるフィルタ処理済み誤差信号はロバストネスフィルタ１０４によってフィルタ処理される。このロバストネスフィルタは、ロバストネス係数に等しい増幅係数を有する増幅器である。好ましくは、ロバストネス係数は０から１の値である。ロバストネス係数がおよそ０．５の場合に、好結果が観察されており、６ｄＢの誤差余裕が得られる。
【００２１】
別の実施形態において、ローパスフィルタは、フィルタ処理する際に位相シフトをもたらす。非ゼロ位相ローパスフィルタは、ゼロ位相ローパスフィルタよりも計算能力が小さくて済む。
【００２２】
別の実施形態において、駆動命令は、さらに、基準信号に基づくパラメータフィードフォワード成分からなり、媒体の所望位置に関する情報を備える。ほかのパラメータフィードフォワード成分は、時間を短縮して設定時間を減らす。
【００２３】
パラメータフィードフォワード成分は、媒体移動手段のクーロン摩擦および／または粘性摩擦に対する補償を含んでもよい。また、パラメータフィードフォワード成分は、媒体移動手段の加速慣性に対する補償を含んでもよい。パラメータフィードフォワード成分は、制御される系の体系的な知識を組み入れることによって性能を向上することができる。パラメータフィードフォワード成分のパラメータは、例えば、製造後、あるいは装置を起動中の短時間の較正手順の間に前もって調整され得る。
【００２４】
ある実施形態において、画像形成ステーションは、マーキング材料を媒体に付着させる印刷ステーションを備える。印刷ステーションは、例えば、水性インクジェット、溶剤インクまたはホットメルトインク、２成分トナーなどを用いた電子写真、インクジェット、またはレーザ印刷原理に基づいてもよい。このような装置の画質を高めるために、画像形成ステーションに対する媒体位置など、非常に厳しい仕様の範囲内で媒体位置を決定することがきわめて重要である。
【００２５】
別の実施形態において、画像形成ステーションは、媒体からの画像データをディジタル化するスキャナステーションを備える。優れた画質の効率的な走査プロセスを可能にするためには、明確な媒体位置決めを有することが非常に重要である。
【００２６】
以下で、好ましい実施形態の例が図面とともに説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明によるプリンタの概略斜視図である。
【図２Ａ】本発明によるコントローラアセンブリ内部の制御プロセスの概略図である。
【図２Ｂ】本発明によるコントローラアセンブリ内部の制御プロセスのほかの実施形態の概略図である。
【図３】制御プロセスの結果の図式的概要である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１に示されるように、プリンタ、例えば、インクジェットプリンタなどの画像形成装置のロータリーユニット１０は、共通軸１６上にジョイント回転用に搭載されたフィードローラ１２とウォーム歯車１４とを備える。ロータリーユニット１０が矢印Ａの方向に回転されると、１枚の印刷媒体１８、例えば、用紙が媒体搬送経路２２に沿って印刷ヘッド２０に対して方向Ｂに前進させられる。方向Ｂはプリンタの媒体搬送方向、または副走査方向であるが、主走査方向Ｃは印刷ヘッド２０が媒体搬送経路２２を横切って前後に移動する方向である。
【００２９】
ウォーム２４は、ウォーム歯車１４と噛み合うように搭載されて電動モータ２６によって駆動される。ウォーム２４が方向φに回転される角度増分を検出するために、ディスク型エンコーダ２８がモータ２６の駆動軸３０に搭載される。例として、直交符号化を利用して、ウォーム２４の１回転当たり２０００の分解能で角度増分を検出し得るように、エンコーダ２８は５００個のスロットを有してもよい。
【００３０】
ウォーム２４とウォーム歯車１４とによって形成されるウォームギアは非常に小さい速度伝達比１／ｋ＜＜１を提供するので、ウォーム２４に比較的大きな角変位があっても媒体１８の前進は比較的小さい。したがって、原理上は、エンコーダ２４は媒体の前進を非常に高い精度で微調整することができる。数字ｋは、好ましくは、整数であり、ロータリーユニット１０を完全に１回転させるのに必要なウォーム２４の回転数を示す。したがって、ウォーム２４が３６０°回転（完全に１回転）されると、媒体１８は単位長さΔＳ＝πｄ／ｋだけ前進されることになる。ただし、ｄはフィードローラ１２の直径である。
【００３１】
コントローラアセンブリ５０は、入力モジュール５３によってエンコーダ２８から測定値を受け取り、出力モジュール５２によって駆動信号をモータ２６に送るように構成される。プロセッサモジュール５１は、入力モジュール５３と出力モジュール５２を制御する。出力モジュール５２は、プロセッサモジュール５１のディジタル信号を特定の電圧、電流、またはパルス周波数などの信号に変換するモータドライバ５２を備え、モータはこれらの信号を理解して、すなわち直接使用して印刷ヘッド２０が媒体１８の端から端まで横切るたびに回転軸３０を回転させて媒体１８を所要長さだけ前進させることができる。
【００３２】
コントローラアセンブリ５０は、プリンタコントローラ（図示せず）と情報をやり取りしてフィードローラ１２の所要移動の時期と量とを決定する。この情報のやり取りに応じて、ウォーム２４の所望の位置と動作とがプロセッサモジュール５１によって決定される。
【００３３】
ほかの駆動装置にも同じ種類のコントローラアセンブリが役立つことは明らかであろう。例えば、回転軸で直接駆動される直接駆動型のフィードローラやベルト駆動のフィードローラなどである。
【００３４】
図２Ａは、コントローラアセンブリ５０内部の制御プロセスの概略図である。コントローラアセンブリ５０は、駆動軸３０の所要位置を示すプリンタコントローラから信号を受け取る。プリンタコントローラは、印刷媒体１８の所要位置、フィードローラ１２の所要位置、ウォーム歯車１４の所要位置のほかに、系の直接的または間接的に制御される任意のほかの部分の位置を表示し得ることは明らかであろう。駆動軸３０の所要位置の表示は、基準信号ｒとして制御プロセスに入力される。
【００３５】
コントローラアセンブリ５０の入力モジュール５３は、駆動軸３０上のエンコーダ２８から測定値を受け取る。駆動軸３０の位置の表示は、出力信号ｙとして制御プロセスに供給される。ほかの実施形態において、画像形成ステーション２０に対する媒体１８の位置が出力として測定される。エンコーダ２８の位置の測定値は、信号受取部１０７で受け取られ、ディジタル化され、変換されて、制御系で使用される。基準信号ｒと出力信号ｙの差は、誤差信号ｅと呼ばれる。誤差信号は、駆動軸３０の所要位置と駆動軸３０の実際位置、すなわち、測定位置との差を表わす。
【００３６】
コントローラアセンブリはフィードバックフィルタ１０１を備える。フィードバックフィルタ１０１は、誤差信号ｅを使用して出力モジュール５２が電動モータ２６の駆動に使用し得る駆動命令ｕのフィードバック成分を合成する。ディジタル信号出力モジュール１０２は、駆動命令ｕに関する情報を備えるディジタル信号をコントローラアセンブリの出力モジュール５２に送る。出力モジュール５２は、駆動軸３０を駆動するために電動モータがディジタル信号を理解し得る、すなわち、直接使用し得る信号に変換する。
【００３７】
フィードバックフィルタ１０１は、線形フィードバックフィルタであり、誤差信号ｅの複数の特性に反応を示すように構成されている。フィードバックフィルタ１０１は、誤差信号ｅの大きさに応答する比例部分を備え、誤差信号が大きくなると駆動命令への寄与も大きくなる。したがって、駆動軸３０の所要位置と実際位置、すなわち、測定位置との差が大きくなると、この差が小さくなるまで電動モータの駆動は比例的に増大する。
【００３８】
フィードバックフィルタ１０１は、誤差信号ｅの変化率に対応する微分部分をさらに備える。誤差信号ｅの変化率が大きくなると、駆動命令への寄与が大きくなる。したがって、駆動軸３０の所要位置と実際位置、すなわち、測定位置との差が高速で変化すると電動モータがより強力に駆動され、誤差の変化が小さければ駆動が弱くなる。
【００３９】
あるいは、フィードバックフィルタは、駆動軸３０の所要位置と実際位置の差の時間積分量に応答する積分部分を備えてもよい。
【００４０】
所要位置と実際位置の差に関する情報を備える誤差信号に応答することによって電動モータに送る駆動命令を決定するプロセスは、閉ループとみなされ得る。この閉じた制御ループは、所定の周波数ｆで動作する。動作周波数ｆに応じて、動作周波数の逆数１／ｆに等しい各時間Ｔｓ後に、新たな駆動命令がフィードバックフィルタ１０１によって合成される。時間Ｔｓは制御系のサンプル時間と呼ばれる。各サンプル時間に少なくとも１回、駆動軸の位置の新たな測定値が得られることが好ましい。
【００４１】
閉ループ制御される駆動軸３０は、フィードバックフィルタ１０１の調整と駆動軸３０自体の系の特性とに応じて一定の閉ループ制御特性を有する。これらの特性は、制御される駆動軸３０が一定の基準または一定の一連の基準にどのように反応するかを決定する。理想的に、制御系の出力は、瞬時かつ正確に所要出力に等しくなるべきである。この場合、駆動軸の位置は、理想的に各サンプル時間Ｔｓ後に、正確に所要位置に等しくなるべきである。実際のところ、これは一般には事実ではない。系は、距離を動くのに少々の時間を必要とし、これにはある程度の時間がかかる。これらの物理的制限に加えて、実際には、場合によって偶発的または構造的な不規則性があり、この不規則性が出力に擾乱を発生させる。例えば、駆動軸の非丸み性、またはウォームギアの不規則性は駆動軸３０の位置制御に擾乱をもたらすことがある。
【００４２】
制御アセンブリ５０は、フィードフォワードフィルタ１０３をさらに備える。フィードフォワードフィルタ１０３は、閉ループ制御系の閉ループ制御特性が補償されるように構成されている。
【００４３】
閉ループ制御系の特性は、プロセス感度Ｓｐによってモデル化され得る。このプロセス感度Ｓｐは、一定の基準または一定の一連の基準と閉ループ制御系の出力との関係を記述する伝達関数である。
【００４４】
フィードフォワードフィルタ１０３は、プロセス感度Ｓｐの逆数に等しくなるか、あるいはプロセス感度Ｓｐの逆数を少なくとも近似するように構成されている。理想的には、基準信号と制御系の出力との関係は１対１の関係であり、すなわち、制御系の出力が瞬時かつ正確に基準に等しくなるはずである。一般に、プロセス感度は、すべての基準信号に対して一定ではない。プロセス感度の逆数に基づくフィードフォワード成分を駆動命令のフィードバック成分に新たに加算することによって、得られるフィードバックおよびフィードフォワード制御系の伝達関数は所望の１対１の関係をより良く近似するものとなる。
【００４５】
フィードフォワードフィルタ１０３は、制御系のプロセス感度Ｓｐの逆数に等しいディジタルフィルタとして実装される。制御系のプロセス感度Ｓｐまたはその近似は、直接測定され得るだけでなく、代わりに、制御されるフィードバックフィルタおよび系またはプロセスの伝達関数をモデル化または測定することによって、理論的にも構成され得る。フィードフォワードフィルタ１０３の設計に使用されるプロセス感度は、コントローラの理論的モデル化と電動フィードローラ１２の周波数応答測定値とから構成される。
【００４６】
一定のモデル不確定性に対処するために、フィードフォワードフィルタ１０３によって出力されるフィルタ処理された誤差信号はロバストネスフィルタ１０４によってフィルタ処理される。このロバストネスフィルタは、０から１の増幅係数を有する増幅器である。６ｄＢのモデル不確定性に対してロバストネスを組み入れるために、ロバストネスフィルタ１０４は０．５に設定される。
【００４７】
電動フィードローラ１２のモデル化とプロセス感度の周波数応答測定値は、比較的低い周波数に対して正確であるが、高周波の影響によって次第に正確でなくなる。しかしながら、フィードフォワードフィルタ１０３で用いるプロセス感度Ｓｐの逆数を取ると高周波効果の影響が増し、この影響は比較的低い精度で測定される。したがって、フィードフォワードフィルタ１０３によって出力されるフィルタ処理された誤差信号は、所定周波数よりも高いすべての信号を除去するローパスフィルタ１０５を介して供給される。この周波数は遮断周波数と呼ばれる。駆動フィードローラ１２の高周波駆動は制御系に重大な影響を及ぼすことはなく、さらにフィードフォワードフィルタの高周波モデル化の精度は低いので、駆動命令のフィードフォワード成分のローパスフィルタ処理は制御系を劣化させることはない。
【００４８】
ローパスフィルタはゼロ位相ローパスフィルタとして実装され、したがって、ローパスフィルタはフィルタ処理する際に信号に位相シフトをもたらすことはない。
【００４９】
画像形成装置の基準信号、特に移動手段、例えば、フィードローラの基準信号は、高反復特性を有する。印刷ヘッド２０が主走査方向Ｃに走査動作するたびに、媒体は搬送方向Ｂに前進される。媒体を所定距離ΔＳにわたって正確に前進させるために、ウォーム２４は正確に完全に１回転、すなわち、３６０°回転される。印刷ヘッド２０の各スワス後にウォーム２４を完全に１回転駆動させるのは、繰返し周期Ｔｒを有する高反復基準信号である。
【００５０】
フィードフォワードフィルタ１０３もフィードバックフィルタも未来事象を予測することができない。駆動軸３０の非丸み性あるいはウォーム２４またはウォーム歯車１６の不規則性など、制御される動作の各反復中に発生する擾乱は、これらが発生した後とこれらが位置センサ２８によって検出された後にのみ影響を与える可能性がある。
【００５１】
メモリ１０６が実装されており、このメモリはメモリ１０６自体の出力信号にフィードフォワードフィルタ１０３によって誤差信号が周波数依存フィルタ処理されたローパスフィルタ処理信号を加算した信号を記憶するように構成されており、メモリ１０６の出力は繰返し周期Ｔｒに等しい１遅延期間だけ遅延されて記憶された信号である。したがって、前の繰返しで誤差を補正するために計算された駆動命令は、制御される駆動軸運動の次の繰返しの間に適用されることになる。したがって、フィードフォワードフィルタ１０３は反復誤差を処理するが、フィードバックフィルタ１０１は偶発的誤差を処理する。
【００５２】
図２Ｂは、コントローラアセンブリ５０内部の制御プロセスのほかの実施形態の概略図である。ローパスフィルタ１１５は、非ゼロ位相ローパスフィルタとして実装される。このようなローパスフィルタ１１５は、信号に位相シフトを必ずもたらすが、ゼロ位相ローパスフィルタに対してコンピュータ計算能力をさほど必要としない。制御信号の位相シフトは、駆動命令をわずかに劣化させる可能性があるが、追加パラメータフィードフォワードフィルタ１１０がこのわずかな劣化を補償する。パラメータフィードフォワードフィルタ１１０は、基準信号ｒに作用して追加成分を駆動命令に役立てる。この成分は、制御系のクーロン摩擦と粘性摩擦に対する補償を含み、媒体移動手段の加速慣性を補償する。制御系のこれらの特性は動作中に著しく変化することはないと予想されるので、これらの補償は前もって、あるいは画像形成装置の起動時において短時間の較正手順の間に調整され得る。パラメータフィードフォワードフィルタ１１０と、非ゼロ位相ローパスフィルタ１１５とを組み合わせることによって、処理モジュール５１への計算要求が少なくなる。
【００５３】
図３は、繰返し１回目（Ｉ）、２回目（ＩＩ）、３回目（ＩＩＩ）、および１０回目（Ｘ）における制御プロセスの結果の図式的概要である。第１行に示されるように、この例における基準は正弦波状の信号である。制御系は、正弦波状信号によって形成される基準信号に追随することが求められる。第２行には、周期的な擾乱が示されている。このブロック信号擾乱は、駆動命令に加えて与えられる。すなわち、制御系は、計算された駆動命令とブロック信号擾乱の組合せを適用する。この擾乱の物理的理由は、この例とは無関係である。
【００５４】
第６行には、系の測定出力が描かれており（実線）、基準信号（破線）が実例として加えられている。ブロック擾乱の影響は第１の期間（Ｉ）ではっきり分かる。基準ｒと出力ｙの差によって形成される誤差信号は、第３行に描かれている。この誤差信号は、擾乱によって明らかに影響を受けており、さらに、例えば、フィードローラ１２などの回転部品の慣性によって生じる固有の時間遅れの正弦波状の影響を備える。
【００５５】
第１の期間（Ｉ）に関して、フィードバック成分（第４行に示されるＵｆｂ）が実際の誤差信号に作用しているが、フィードバック成分（第５行に示されるＵｆｆ）はまだ作用を及ぼしていないことが明らかである。
【００５６】
第２の期間と第３の期間に関して、第２列（ＩＩ）と第３列（ＩＩＩ）に示されるように、第５行（Ｕｆｆ）のフィードフォワード成分はここでは第１の期間の正弦波状フィードバック命令の一部分を明らかに包含しており、さらに前の期間に検出されたブロック状擾乱を補償するために逆ブロック状の部分が合成されていることに留意されたい。この傾向は第３の期間で増大して総合誤差を減少させている。したがって、フィードバック成分は減少するが、系の追跡性能、すなわち、基準に追従する能力は維持されるか、さらに改善される。
【００５７】
１０個の繰返し期間（期間Ｘ）後、追跡性能は非常に良好であり、誤差はゼロに近づいており、フィードフォワード成分が合成されて系のブロック状擾乱と繰返し駆動を補正しており、さらにフィードバック成分は偶発的誤差のみを補正していることが明らかである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【国際調査報告】
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