(57)【要約】【課題】加速から等速にサーボ制御を変更する場合に、より安定に制御を行うことを可能とした画像形成装置を得る。【解決手段】画像形成を行う場合に、制御部２０がキャリッジ１０の位置移動のサーボ制御を行い、印字等の画像形成を行う。制御部２０が、サーボ制御を加速から等速に制御変更するにあたり、積分制御値を固定出力値でリセットし、等速から減速に制御変更する直前でのサーボ制御の積分制御値を記憶し、記憶した積分制御値を用いて固定出力値をリセットする。動作開始後、先ず制御部２０が初期動作を実行し、本初期化後に、制御部２０が画像形成を行う場合に、サーボ制御を加速から等速に制御変更する。本制御にあたり、積分制御値を固定出力値でリセットし、等速から減速に制御変更する直前でのサーボ制御の積分制御値を記憶し、固定出力値を記憶した積分制御値を用いてリセットする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
位置移動のサーボ制御を行い印字等の画像形成を行うキャリッジと、前記キャリッジの位置移動を制御する制御部とを有して構成され、前記キャリッジの走査によって画像を形成する画像形成装置において、
前記制御部が、
前記画像形成を行う場合に、前記サーボ制御を加速から等速に制御変更するにあたり、積分制御値を固定出力値でリセットし、前記等速から減速に制御変更する直前での前記サーボ制御の積分制御値を記憶する記憶部と、
前記固定出力値を前記記憶した積分制御値を用いてリセットするリセット部と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記サーボ制御による位置移動の駆動部に、ＤＣモーターが用いられたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記記憶部が、さらに前記キャリッジの移動方向も記憶し、前記等速から減速に制御を変更する直前でのサーボ制御を、前記固定出力値を記憶した積分制御値と前記移動方向とを用いてリセットする、ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
位置移動のサーボ制御を行い印字等の画像形成を行うキャリッジと、前記キャリッジの位置移動を制御する制御部とを有して構成され、前記キャリッジの走査によって画像を形成する画像形成方法において、
前記制御部が前記画像形成を行う場合に、
前記サーボ制御を加速から等速に制御変更するにあたり、積分制御値を固定出力値でリセットし、前記等速から減速に制御変更する直前での前記サーボ制御の積分制御値を記憶し、
前記固定出力値を前記記憶した積分制御値を用いてリセットする、ことを特徴とする画像形成方法。
【請求項５】
前記サーボ制御による位置移動の駆動に、ＤＣモーターが用いられて行うことを特徴とする請求項４に記載の画像形成方法。
【請求項６】
前記サーボ制御の実行において、さらにキャリッジの移動方向も記憶し、前記等速から減速に制御を変更する直前でのサーボ制御を、前記記憶した積分制御値と前記移動方向とを用いてリセットする、ことを特徴とする請求項４または５に記載の画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置および画像形成方法に関し、特に、サーボ制御の安定性を高めた画像形成装置および画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のインクジェットなどのキャリッジの走査によって画像を形成する画像形成装置および画像形成方法においては、キャリッジの駆動はＤＣモーターを駆動源とし、キャリッジの移動位置、移動速度を検出するセンサを用いて、サーボ制御を行いっている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
キャリッジを用紙の搬送方向に対して水平方向に左右に動作させ、その間にインク吐出を行うヘッドからインクを吐出させて画像を形成する。しかし、インクを吐出させるにあたっては、キャリッジの移動速度が安定していないと正確にインクを用紙に着弾させることができず、画像が劣化してしまう。
【０００４】
インクジェットプリンタでは、キャリッジを左右に移動させるにおいて、必ず加速→等速→減速の状態変化の過程を経る。この状態変化過程の加速→等速に至る時点で、より俊敏に等速制御を行うために、サーボ制御の内部制御値を変更している。この理由は、サーボ制御が現状を保持しようとする制御のため、加速を行っている状態を保持しようとしてしまうからである。このため、加速→等速→減速に至る変化を、俊敏に行うことができなくなるからである。
【０００５】
図５は、制御の理想制御の特性例を示している。しかし、現実的には本図５に対してダンピング特性等が影響して、例えば、図６の応答特性となる。そのため、等速に制御を移した段階において、その等速を制御し得る値で制御を一旦やり直す。このことで、より理想特性に近い速度プロファイルの遂行を意図したキャリッジの制御を図る必用が生じる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−０６３８２２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の画像形成装置および画像形成方法では、サーボ制御を一旦リセットしているので、等速に移った段階では少なからず制御が不安定になる問題を伴う。図７の楕円で示した部分が上記不安定の状態例を表している。このように、急峻な制御変更には、一時的な不安定な制御領域が発生する。
【０００８】
制御が不安定になる要因は、キャリッジが移動するときに起こる摩擦負荷のばらつきや、機差ばらつきなどによるモータートルクの変動（これらを定常負荷と呼ぶ）が考えられる。これらを、サーボ制御の積分制御によってばらつきを吸収することが必要となる。しかし、積分制御は、目標速度と現在速度の差分の積み重なり（積分成分）を元に制御値を決定している。よって、積み重なる時間が長いほど目標速度に近づく（安定する）性質がある。そのため、制御をリセットしてしまった時点で、積み重なりがゼロとなることで、目標速度から離れ、不安定になる問題点を有する。
また、インクジェットの場合、キャリッジにインク供給用のチューブが取り付けられ、これが左右対称ではないため、移動方向により上記ばらつきと同様の現象が起こる問題点を有する。
【０００９】
本発明は、加速から等速にサーボ制御を変更する場合に、より安定に制御を行うことを可能とした画像形成装置および画像形成方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、位置移動のサーボ制御を行い印字等の画像形成を行うキャリッジと、前記キャリッジの位置移動を制御する制御部とを有して構成され、前記キャリッジの走査によって画像を形成する画像形成装置であり、制御部が、画像形成を行う場合に、前記サーボ制御を加速から等速に制御変更するにあたり、積分制御値を固定出力値でリセットし、前記等速から減速に制御変更する直前での前記サーボ制御の積分制御値を記憶する記憶部と、前記固定出力値を前記記憶した積分制御値を用いてリセットするリセット部と、を有することを特徴としている。
【００１１】
また、上記サーボ制御による位置移動の駆動部にＤＣモーターが用いられ、記憶部が、さらにキャリッジの移動方向も記憶し、等速から減速に制御を変更する直前でのサーボ制御を、固定出力値を記憶した積分制御値とこの移動方向とを用いてリセットするとよい。
【００１２】
請求項４記載の発明の画像形成方法は、位置移動のサーボ制御を行い印字等の画像形成を行うキャリッジと、前記キャリッジの位置移動を制御する制御部とを有して構成され、前記キャリッジの走査によって画像を形成する画像形成方法であり、制御部が前記画像形成を行う場合に、サーボ制御を加速から等速に制御変更するにあたり、積分制御値を固定出力値でリセットし、前記等速から減速に制御変更する直前での前記サーボ制御の積分制御値を記憶し、固定出力値を前記記憶した積分制御値を用いてリセットするとよい。
【００１３】
また、上記サーボ制御による位置移動の駆動にＤＣモーターが用いられ、このサーボ制御の実行において、さらにキャリッジの移動方向も記憶し、等速から減速に制御を変更する直前でのサーボ制御を、記憶した積分制御値とこの移動方向とを用いてリセットするとよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明による画像形成装置および画像形成方法の実施の形態を詳細に説明する。図１から図５を参照すると、本発明の画像形成装置および画像形成方法の一実施形態が示されている。図１は本発明の画像形成装置に係る画像形成主用部の構成ブロック図である。本構成図１と図２〜図５の動作例を示す各図を使用して、発明の内容を以下に説明する。
【００１５】
図１は、本発明に係わる画像形成装置の要部を示したブロック図である。本実施例に適用される画像形成装置１は、キャリッジ１０と制御部２０とを有している。なお、制御部２０は、記憶部２１とリセット部２２を有している。
【００１６】
図２は、理論制御特性を示している。図中の符号Ａ、Ｂは、サーボ制御における、目標速度到達時点Ａと目標速度保持時間Ｂの関係を表す。本図２によれば、制御開始からの経過時間Ａの時点で目標速度に達し、経過時間Ｂの間を等速度とし、この時間Ｂを経過した後に目標速度への制御を解除している。
【００１７】
図３は、サーボ制御速度（ｖ）と時間（ｔ）との間の、理想特性を表している。本図３に基けば、サーボ駆動後の時点Ａで目標速度に達し、この目標速度をＢ時間維持する理想的な特性例を表している。本特性の制御を目標とした２つの例を、図４と図５のフローチャートが示している。なお、図４が所定の一方の方向への第１の動作例であり、図５が左右等の相互に相違する２つの方向への動作を制御する第２の動作例である。
【００１８】
（第１の動作例）
図３に示す第１の動作例は、例えば、位置移動のサーボ制御を行い印字等の画像形成を行うキャリッジ１０と、このキャリッジ１０の位置移動を制御する制御部２０とを有して構成され、キャリッジ１０の走査によって画像を形成する画像形成に適用される。なお、図３中のステップＳ５ａ／ステップＳ５ｂは、「加速→等速」／「等速→減速」の相違する制御に適用される。これらの、前後のステップの制御手順は、同一である。
【００１９】
動作開始後、先ず制御部２０が初期動作を実行する（ステップＳ１〜Ｓ４）。本初期化後に、制御部２０が画像形成を行う場合に、サーボ制御を加速から等速に制御変更するにあたり、積分制御値を固定出力値でリセットし（ステップＳ５ａ）、等速から減速に制御変更する直前でのサーボ制御の積分制御値を記憶し（ステップＳ５ｂ）、固定出力値を記憶した積分制御値を用いてリセットする（ステップＳ６〜Ｓ１０）。なお、上記のサーボ制御による位置移動の駆動には、一般的にＤＣモーターが用いられる。
【００２０】
本発明の流れとしては、基本的には、速度が加速から等速に変わった時に、サーボ制御の積分制御値を変更することで行う（参照；図２のＡ時点）。
簡単なサーボ制御として、ＰＩ制御器を用いたものを使用し説明を行う。
【００２１】
目標位置に対して目標速度を保持してキャリッジを移動させる手順をとるが、加速→等速（目標速）→減速と目標の速度プロファイルを求め、センサから得た現在速度との差分（ΔＶ）を求め、その差分（ΔＶ）を元に、ある係数（ゲイン）をかけ合わせた比例制御値（Ｐ）と、差分ΔＶを蓄積した積分成分（ΣΔＶ）とを求め、その積分成分にゲインをかけた積分制御値（Ｉ）を足し合わせた全制御値を出力として、モーターを駆動する。
【００２２】
上記の出力とは、モーターにかける電圧または電流であり、差分ΔＶが大きいほど比例制御値Ｐが大きくなり、電流を多くモーターに流し、より多くのトルクを得て加速する。逆に、差分ΔＶが小さいほど比例制御値Ｐが少なくなり、電流を流さなくなり、モーターを減速する。また、積分差分ΣΔＶは、加速状態では加算されていき、差分ΔＶが“０”に近づくと変化が少なくなる。このため、目標速度に現在速度が近づくと積分制御値（Ｉ）がほぼ一定になり、モーター出力を維持することで、目標速度に対応する制御を行う。
【００２３】
加速状態の場合では、積分制御値（Ｉ）は加速状態を維持してしまうので、加速分の出力を差し引かなければならない。そこで通常は、図３（ステップＳ５の枠内）に符号Ａで示す様に目標速度を維持する。このために、必要な値Ｘで積分制御値（Ｉ）をリセットする。このリセットは、図３のフローチャート中のステップＳ５ａ、Ｓ５ｂの符号Ａが該当している。
【００２４】
これで、スムーズな加速→等速の変化を描けるが、よりスムーズな変化を求めるならば、リセットすべき積分制御値Ｉの値は、機差ばらつきなどを考慮する必要がある。つまり、より大きなモーター出力が必要な機体もあれば、より少ないモーター出力が必要な機体もある。このため、これらの差を埋めるために、積分制御値（Ｉ）のリセット値を学習する。
学習する方法としては、ある機体で等速を行っている場合の積分制御値（Ｉ）を使用することを行う。
【００２５】
つまり、電源投入時などの学習されていない場合には、様々なばらつきを考慮した機体での、実験的に測定した値を必ず用いる。本条件下で先ず動作させ、等速を行っている部分（図２のＢ区間）での積分制御値（Ｉ）を記憶しておき、次回の積分制御値（Ｉ）のリセット時に、記憶した値を用いる。このことで、機差ばらつき等を吸収できる（参照；図３のステップＳ５ｂ中の符号Ａ）。
【００２６】
インクチューブなどによる移動方向の違いから、積分差分ΣΔＶが変わることが考えられる。
故に、上記と共に左右２つの移動に対して積分制御値（Ｉ）のリセット値を学習し、移動方向によりどちらかの学習結果を、積分制御値（Ｉ）のリセット値として用いる。この加速→等速切り替え点の方向移動が、左右の二方向の場合の処理例を図４のフローチャートが示している（ステップＳ２１〜Ｓ３２）。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明の画像形成装置および画像形成方法は、キャリッジの位置移動のサーボ制御を行い印字等の画像形成を行う、該キャリッジの位置移動を制御する制御部を有して構成され、キャリッジの走査によって画像を形成する装置および方法である。この制御部が画像形成を行う場合に、サーボ制御を加速から等速に制御変更するにあたり、積分制御値を固定出力値でリセットし、等速から減速に制御変更する直前でのサーボ制御の積分制御値を記憶し、固定出力値を記憶した積分制御値を用いてリセットする。これを行うことで、安定した画像で高速に印刷を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる画像形成装置の要部を示したブロック図である。
【図２】本発明の画像形成装置および画像形成方法の実施形態に適用されるサーボ制御速度（ｖ）と時間（ｔ）との間の、理論特性を表している。
【図３】第１の処理手順例を示すフローチャートである。
【図４】第２の処理手順例を示すフローチャートである。
【図５】従来例の問題点の説明に対応する理論特性を示している。
【図６】図５の理論特性に対応した動作特性例を示している。
【図７】従来のサーボ制御によって生じる問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１  画像形成装置
１０  キャリッジ
２０  制御部
２１  記憶部
２２  リセット部
Ａ  目標速度到達時点
Ｂ  目標速度保持時間
【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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