(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気−機械エネルギ変換素子に交流信号を印加することで振動体を励振させ、駆動力を得る振動型アクチュエータ駆動制御装置において、
前記振動型アクチュエータの回転速度を検出する検出手段と、
前記回転速度の目標速度と前記検出手段により検出された回転速度との速度偏差に対して演算を行うことで前記回転速度を変更するための駆動電圧の周波数又は駆動電圧の振幅を求める演算手段と、
前記周波数又は前記振幅に応じて前記交流信号を操作することで前記回転速度を制御する動作制御回路と、を有し、
前記演算手段は、前記指令速度が変更された際に、前記周波数又は前記振幅の変化量と、前記回転速度の変化量とから、制御ゲインを設定し、前記制御ゲインに基づいて前記周波数又は前記振幅を求めることを特徴とする振動型アクチュエータ駆動制御装置。
【請求項２】
前記目標速度が変更した際、前記回転速度が前記目標速度に到達したかどうかを判定して前記制御ゲインを設定することを特徴とする請求項１に記載の振動型アクチュエータ駆動制御装置。
【請求項３】
前記目標速度の変更量が所定量以下の場合は前記制御ゲインの設定を行わないことを特徴とする請求項１又は２に記載の振動型アクチュエータ駆動制御装置。
【請求項４】
電気−機械エネルギ変換素子に交流信号を印加することで振動体を励振させ、駆動力を得る振動型アクチュエータの駆動制御方法において、
前記振動型アクチュエータの回転速度を検出する検出ステップと、
前記回転速度の目標速度と前記検出手段により検出された回転速度との速度偏差に対して演算を行うことで前記回転速度を変更するための駆動電圧の周波数又は駆動電圧の振幅を求める演算ステップと、
前記周波数又は前記振幅に応じて前記交流信号を操作することで前記回転速度を制御する動作制御ステップと、を有し、
前記演算ステップでは、前記指令速度が変更された際に、前記周波数又は前記振幅の変化量と、前記回転速度の変化量とから、制御ゲインを設定し、前記制御ゲインに基づいて前記周波数又は前記振幅を求めることを特徴とする振動型アクチュエータの駆動制御方法。
【請求項５】
前記目標速度が変更した際、前記回転速度が前記目標速度に到達したかどうかを判定して前記制御ゲインを設定することを特徴とする請求項４に記載の振動型アクチュエータの駆動制御方法。
【請求項６】
前記目標速度の変更量が所定量以下の場合は前記制御ゲインの設定を行わないことを特徴とする請求項４又は５に記載の振動型アクチュエータの駆動制御方法。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ駆動制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムコードを記憶したことを特徴とする記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動型アクチュエータ駆動制御装置、駆動制御方法、及び記憶媒体に関し、特に、電気−機械エネルギ変換素子に交流信号を印加することで振動体を励振させ、駆動力を得る振動型アクチュエータの駆動制御装置、該振動型アクチュエータの駆動制御装置に適用される駆動制御方法、及び該駆動制御方法を実行するプログラムを記憶した記憶媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、振動型アクチュエータの速度制御では、振動型アクチュエータの実際速度を検出し、その検出値をフィードバックして目標値に近づけるような制御が行われていた。
【０００３】
ところで、振動型アクチュエータの特性には個体差があり、個体差の影響を少なくすることが求められている。そのため、振動型アクチュエータの特性をあらかじめ測定し、その特性に応じて制御ゲインを設定して最適な制御状態にするようにしていた。
【０００４】
また、周囲温度の変化によっても振動型アクチュエータの特性は変動するので、例えば特開平４−２１０７８７号公報に示される超音波モータの駆動制御装置では、温度センサを設け、該センサからの温度情報に応じて制御ゲインを設定していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来、個体差に応じた制御ゲイン設定が行われない場合もあり、その場合には、どんな特性でもフィードバック制御において発振が発生することがないように、制御ゲインを低めに一律に設定していた。そのため、最適な制御状態が得られない個体があり得た。
【０００６】
また、温度センサからの温度情報に応じて制御ゲインを設定する装置では、温度センサを設ける必要があるため、コスト高となる問題があった。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、予め振動型アクチュエータの特性を測定することなく、また温度センサを設けることもなく、制御ゲインを個体の現在の特性に応じて設定して最適なゲイン設定を可能にした振動型アクチュエータ駆動制御装置、駆動制御方法、及び記憶媒体を提供することを目的とする。
【０００８】
【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記載の振動型アクチュエータ駆動制御装置の発明は、電気−機械エネルギ変換素子に交流信号を印加することで振動体を励振させ、駆動力を得る振動型アクチュエータ駆動制御装置において、前記振動型アクチュエータの回転速度を検出する検出手段と、前記回転速度の目標速度と前記検出手段により検出された回転速度との速度偏差に対して演算を行うことで前記回転速度を変更するための駆動電圧の周波数又は駆動電圧の振幅を求める演算手段と、前記周波数又は前記振幅に応じて前記交流信号を操作することで前記回転速度を制御する動作制御回路と、を有し、
前記演算手段は、前記指令速度が変更された際に、前記周波数又は前記振幅の変化量と、前記回転速度の変化量とから、制御ゲインを設定し、前記制御ゲインに基づいて前記周波数又は前記振幅を求めることを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項６記載の振動型アクチュエータの駆動制御方法の発明は、電気−機械エネルギ変換素子に交流信号を印加することで振動体を励振させ、駆動力を得る振動型アクチュエータの駆動制御方法において、前記振動型アクチュエータの回転速度を検出する検出ステップと、前記回転速度の目標速度と前記検出手段により検出された回転速度との速度偏差に対して演算を行うことで前記回転速度を変更するための駆動電圧の周波数又は駆動電圧の振幅を求める演算ステップと、前記周波数又は前記振幅に応じて前記交流信号を操作することで前記回転速度を制御する動作制御ステップと、を有し、前記演算ステップでは、前記指令速度が変更された際に、前記周波数又は前記振幅の変化量と、前記回転速度の変化量とから、制御ゲインを設定し、前記制御ゲインに基づいて前記周波数又は前記振幅を求めることを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項７に記載の記憶媒体は、請求項４乃至６のいずれか１項に記載の振動型アクチュエータ駆動制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムコードを記憶したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１２】
（第１の実施の形態）
図２は、本発明の第１の実施形態に係る振動型アクチュエータの駆動制御装置の構成を示すブロック図である。
【００１３】
図２において１，２，３は振動型アクチュエータの動作制御回路であり、４，５，６は一般に超音波モータまたは振動波モータと呼ばれるモータであり、位相の異なる周波信号を電気−機械エネルギー変換素子に印加して振動体を振動させる形式の振動型アクチュエータであり、７はＣＰＵである。振動型アクチュエータ４，５，６は、電気−機械エネルギ変換素子としての圧電素子に交流信号を印加することで振動体を励振させ、駆動力を得るものである。８，９，１０は振動型アクチュエータ４，５，６の回転速度を検出するためのロータリーエンコーダ等の速度センサである。
【００１４】
ＣＰＵ７は、不図示の指令手段から送られる速度や位置に関する指令に従って、動作制御回路１，２，３に動作指令をそれぞれ送信する。動作指令の送信は、ＲＳ２３２Ｃ等のシリアル通信を用いてＲｘｄ信号によって行われる。動作指令は例えば、振動型アクチュエータ４，５，６の各回転速度を指令するものや起動停止の動作を指令するもの、また回転動作時の制御ゲインや起動時の駆動周波数、駆動電圧といった制御設定情報を伝達するものである。動作制御回路１，２，３にはそれぞれＩＤ番号が「０，１，２」と割り当てられるとともに、動作指令にＩＤ番号が付加される。従って、動作指令がどの動作制御回路へ向けたものであるかは、動作指令と一緒に送られてくるＩＤ番号によって識別され得る。
【００１５】
振動型アクチュエータ４，５，６は、対応の動作指令に基づいて動作制御回路１，２，３によってそれぞれ制御される。
【００１６】
一方、動作指令によって動作制御回路１，２，３にそれぞれ設定された制御情報や、振動型アクチュエータ４，５，６の各動作状態に関する情報は、Ｔｘｄ信号によって定期的にＣＰＵ７に送られる。例えば、動作制御回路１，２，３が各々、ＣＰＵ７からＲｘｄ信号を介して、回転速度等の情報を送り返すようにという動作指令を受け取ると、速度センサ８，９，１０のうち対応する速度センサからの速度情報を、隣接のＩＤ番号の小さい動作制御回路へ伝達する。速度情報はＩＤ番号の小さい動作制御回路へ順に伝達され、最後にＩＤ番号０である動作制御回路１からＴｘｄ信号によってＣＰＵ７に送られる。このように、ＣＰＵ７が定期的に振動型アクチュエータ４，５，６の各動作状態に関する情報を収集し、収集した情報を基にして速度制御ゲインの調整等を行っている。
【００１７】
図１は、第１の実施の形態におけるＣＰＵ７で実行される速度制御ゲイン設定処理の手順を示すフローチャートである。
【００１８】
ここで、振動型アクチュエータ４，５，６がそれぞれ所定の速度で回転しているときに、ＣＰＵ７に対して不図示の指令手段から振動型アクチュエータ４，５，６のいずれかの回転速度を変更する指令が送られた場合、ＣＰＵ７は、速度変更指令があった振動型アクチュエータに関して、図１のフローチャートに従って処理を行い、制御ゲインを変更する。例えば、振動型アクチュエータ４に対する速度指令の変更があった場合を例にとって以下に説明する。
【００１９】
不図示の指令手段からＣＰＵ７に送られた速度指令に変更があると（Ｓ１）、ＣＰＵ７は、動作制御回路１に対してＲｘｄ信号を介して新しい速度指令を送信する（Ｓ２）。動作制御回路１に対する動作指令であるから、この動作指令にはＩＤ番号０の識別コードが含まれている。ＣＰＵ７は速度指令を変更した後に、振動型アクチュエータ４の回転速度と動作状態とを知るために、Ｒｘｄ信号によって動作制御回路１に対してモニター命令を送出し、Ｔｘｄ信号を介してそれぞれの値を取得する（Ｓ３）。モニター命令は、振動型アクチュエータ４の回転速度が前記速度指令による指令速度に到達するまで定期的に送出される（Ｓ４）。
【００２０】
振動型アクチュエータ４の回転速度が指令速度に到達すると、ＣＰＵ７は、振動型アクチュエータ４の回転速度の変化量と動作状態の変化量との比を算出する（Ｓ５）。そして、最適ゲインテーブルを参照して、ステップＳ５で算出された比に対応した制御ゲインを読み出し、Ｒｘｄ信号を介して新たな制御ゲインを動作制御回路１に送信し設定する（Ｓ６）。最適ゲインテーブルには、振動型アクチュエータの回転速度の変化量と動作状態の変化量との比の各値に対応する最適な制御ゲインが予め設定されている。
【００２１】
ここで最適な制御ゲインについて説明する。
【００２２】
振動型アクチュエータは、印加される駆動電圧の大きさが大きいほど、駆動周波数が振動体の共振周波数に近いほど、位相差が所定の値（２相駆動電圧が印加される振動型アクチュエータのほとんどが９０度）に近いほど、回転速度が速くなる。ただし、これらのパラメータの変化量に対する回転速度の変化の割合は非線型であったり、温度依存性や個体差、経時変化もある。図８は、後述のように振動型アクチュエータの駆動周波数と回転速度との関係を示す図である。この図から、回転速度によってグラフの傾きが異なることがわかる。
【００２３】
図１４は、速度制御系の一例を示すブロック線図である。
【００２４】
ここで、２０は減算器であり、不図示の指令手段から指令された速度の逆数に比例する値と、後述する周期カウンタ２７の出力との差を出力する。２１は、設定された制御ゲインで減算器２０からの出力を増幅するプログラマブル増幅器、２２は、プログラマブル増幅器２１の出力を積分する積分器、２３は加算器であり、積分器２２の出力に、不図示の設定手段によって設定された初期周波数を加算する。２４は、加算器２３の出力に対応する周波数で２相の交流電圧を発生する駆動信号発生回路、２５は、駆動信号発生回路２４の出力によって駆動される振動型アクチュエータ、２６は、振動型アクチュエータ２５の回転速度を検出するロータリーエンコーダ、２７は、ロータリーエンコーダ２６の出力パルスの周期を検出する周期カウンタである。
【００２５】
以下にこの制御系の動作を説明する。
【００２６】
減算器２０では指令速度と実際の速度との間で減算を行う代わりに、目標速度をロータリーエンコーダ２６の出力信号周期に相当する値に換算し、その値から、周期カウンタ２７で得られるロータリーエンコーダ２６の出力信号周期を減算している。周期の減算であるから、実際の検出速度が目標速度よりも遅い時は、減算器２０の出力は負の値になる。従って、積分器２２は負の値を積分するから負の方向に積分され、加算器２３の出力は、低い周波数を示す方向へ変化して行く。ここで、上記初期周波数は図８にＦ０で示すものであり、駆動信号発生回路２４の出力する駆動周波数は徐々に周波数Ｆ０から共振周波数Ｆｒへ向かって変化する。従って振動型アクチュエータ２５は徐々に加速し目標速度に近づいて行く。
【００２７】
ここでこの制御系の開ループゲインを考えると、周波数の変化に対する回転速度の変化に相当する、図８に示すグラフにおける速度ごとの傾きは、ループゲインに含まれるので、速度によって異なる開ループゲインを持つことになる。また速度の逆数に比例する値を用いて速度の差を求めているので、これも速度ごとに異なる開ループゲインを持つ一因となっている。
【００２８】
ここで、最適な制御ゲインという観点から制御ゲインを考えると、指令速度が小さいほど速度の差が小さくなるので、指令速度が小さい時には制御ゲインを上げ、大きい時には制御ゲインを下げるということが行われる。こうした制御ゲインの増減量は、振動型アクチュエータが接続されるアプリケーションに依存する部分が多く、実測によって設定される。
【００２９】
これらのことから、指令速度によって決まる周期の逆数演算に対する補正と、速度指令の大小で決まる最適ゲインは、あらかじめ実験で求めておき、個体差や経時変化に起因して振動型アクチュエータ２５の駆動周波数に対する回転速度の変化が発生したときに、その変化の傾きに応じて、傾きが所定より大きい場合には制御ゲインを下げ、小さい場合には制御ゲインを上げるようにして、常に駆動周波数に対する回転速度の変化が一定になるように制御ゲインを調整する必要がある。そこで、駆動中に振動型アクチュエータ２５の指令速度近傍での駆動周波数に対する回転速度の変化から前記グラフの傾きを計算し、制御ゲインを調整するものである。
【００３０】
ここで、例えば起動時の加速中に前記グラフの傾きを検出する際に、速度制御を行いながら速度指令を最終目標速度まで加速する場合、加速中の速度制御ゲインが大きすぎると、加速中に発振して傾きが検出できない場合があるため、指令速度又は最終目標速度において、あらかじめ考え得る発振しない範囲に制御ゲインを設定しておく必要がある。
【００３１】
なお、前記動作状態とは、振動型アクチュエータの回転速度を制御するためのパラメータで表され、例えば、駆動周波数、駆動電圧の振幅、駆動電圧の位相、駆動電圧のパルス幅、スイッチングパルスのデューティ等の、振動型アクチュエータの回転速度（平均速度を含む）を変更するために使用可能な全てのパラメータを含んでいる。
【００３２】
また、前記の比は、不図示の指令手段からの速度指令が変更される時点の前後における指令速度の差と動作状態の差との比でもよく、また、加速中の所定のタイミング間での実回転速度の変化量と動作状態の変化量との比でもよい。また、ロータリエンコーダ等を用い、実回転速度に応じて変化する出力信号のパルス周期のように実回転速度に応じて変化するパラメータであれば、その変化量を実回転速度の変化量の代わりに用いてもよい。
【００３３】
また、速度指令の変更量がわずかの場合は、変更情報に含まれるノイズ成分による悪影響が生じる場合があるので、制御ゲインの変更を行わないようにしてもよい。これにより、制御ゲインの誤設定を防ぐことができる。
【００３４】
以上のようにして、振動型アクチュエータの特性に関する個体差のために最適制御ゲインが個体毎に異なったり、あるいは振動型アクチュエータの特性の経時変化や周囲温度変化に起因する特性変動があって最適制御ゲインが変動しても、個体の特性に適合し、特性変動に追従した制御ゲインに補正することができ、従って常に最良の速度制御が可能なる。
【００３５】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る振動型アクチュエータの駆動制御装置の構成を示すブロック図である。第２の実施形態の構成は、基本的に第１の実施形態の構成と同じであるので、同一構成部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【００３６】
第２の実施形態では、ＣＰＵ７が動作制御回路１に速度指令と制御ゲイン情報とを送り、動作制御回路１が、送られた速度指令と制御ゲイン情報とに応じて、振動型アクチュエータ４に印加する駆動電圧の周波数を制御する。
【００３７】
図３は、第２の実施の形態におけるＣＰＵ７で実行される速度制御ゲイン設定処理の手順を示すフローチャートである。
【００３８】
ＣＰＵ７は、不図示の指令手段から目標速度の変更指令を受けると（Ｓ１１）、所定のタイミング毎にΔＶずつ徐々に速度指令を目標速度に近づけていくと共に、振動型アクチュエータ４を駆動する電圧の駆動周波数の変化をモニターする（Ｓ１２〜Ｓ１４）。速度指令が最終的に目標速度に到達すると（Ｓ１５）、ΔＶと目標速度に到達した時点の駆動周波数の変化量との比を求め（Ｓ１６）、この比に対応する制御ゲインを最適ゲインテーブルから求めて動作制御回路１に設定する（Ｓ１７）。
【００３９】
かくして、目標速度近傍での駆動周波数の変化量に対する振動型アクチュエータ４の回転速度変化量の比が実測され、この比に基づいて制御ゲインが設定されるので、第１の実施の形態に比べ、より精度の高い制御ゲイン設定が可能となる。
【００４０】
また、振動型アクチュエータ４が停止している状態から起動する場合に設定されるべき制御ゲインは、あらかじめ決められた制御ゲイン値が用いられたり、動作中に設定された所定の速度に対応する制御ゲインが用いられる。
【００４１】
またここで言う制御ゲインとは、比例制御、積分制御、比例積分制御等の様々な制御で用いられる各種パラメータのことであり、制御対象の目標値と実測値との差に直接または間接的に乗じられる数値のことである。例えば積分制御の場合、目標値と実測値との差に乗じられる値またはこの差を積分した値に乗じられる数値をゲインと呼ぶ。
【００４２】
（第３の実施の形態）
第３の実施形態の構成は第２の実施形態の構成と同じであるので、第３の実施形態の説明では第２の実施形態の構成を流用し、その説明を省略する。第３の実施形態では、ＣＰＵ７で実行される速度制御ゲイン設定処理の手順が第２の実施形態と異なる。
【００４３】
図５は、第３の実施の形態におけるＣＰＵ７で実行される速度制御ゲイン設定処理の手順を示すフローチャートである。
【００４４】
ＣＰＵ７は、不図示の指令手段から目標速度の変更指令を受けると（Ｓ２１）、図５では図示を省略したが第２の実施形態と同様に、所定のタイミング毎に所定速度ずつ徐々に速度指令を目標速度に近づけていくと共に、振動型アクチュエータ４を駆動する電圧の駆動周波数の変化をモニターする。
【００４５】
その際、振動型アクチュエータ４によって駆動される被駆動体の移動速度が、あらかじめΔＶ間隔に設定された複数の速度値に到達する毎に（Ｓ２２）、隣接する速度値間を移行する際に変化した駆動周波数の変化量とΔＶとの比を求め、この比に対応する制御ゲインを最適ゲインテーブルから求めて設定する（Ｓ２３）。こうした設定を、ΔＶ間隔の速度値に到達する毎に実行し、速度指令が目標速度に到達するまで行う（Ｓ２４）。
【００４６】
こうすることで、複数の速度近傍での駆動周波数変化に対する振動型アクチュエータ４の回転速度変化の比が実測され、この比に基づいて制御ゲインが設定されるので、制御ゲインの変更回数を少なくすることができる。
【００４７】
また、ここでは最適ゲインテーブルから制御ゲインを求めたが、これに代わって、駆動周波数変化量とΔＶとの比に所定の値を乗算することで制御ゲインを求めてもよい。その場合、算出された制御ゲインが所定の範囲を超える場合には制御ゲインの値を所定の範囲に制限してもよい。
【００４８】
例えば回転速度が１０ｒｐｍから２０ｒｐｍに変化する際に駆動周波数が３５ｋＨｚから３４．７ｋＨｚに変化したとすると、上記の比として３００／１０＝３０が算出され、この比に所定の値を乗算して制御ゲインを求める。また回転速度が３０ｒｐｍから４０ｒｐｍに変化する際に駆動周波数が３４．５ｋＨｚから３４．３ｋＨｚに変化したとすると、上記の比として２００／１０＝２０が算出され、この比に同一の所定の値を乗算して制御ゲインを求める。つまり、前者の例では駆動周波数変化３００Ｈｚに対して回転速度が１０ｒｐｍだけ増加したのに対し、後者の例では駆動周波数変化２００Ｈｚに対して回転速度が１０ｒｐｍだけ増加し、後者の例の方が同一の周波数変化に対する回転速度の変化が大きいことを示している。そこで前者の例では３０、後者の例では２０を同一の所定の値と乗算して制御ゲインをそれぞれ算出し、これによって、前者の例の方の制御ゲインを後者の例の制御ゲインより大きく設定し、振動型アクチュエータの非線型な特性を補正するようにしている。
【００４９】
また、本実施の形態では駆動周波数を変更することで振動型アクチュエータの回転速度を、ひいては被駆動体の移動速度を制御しているが、駆動電圧の振幅、パルス幅、位相等を変更することによっても振動型アクチュエータの回転速度を制御することは可能であり、これらのどのパラメータを変化させて制御する場合においても、例えば駆動電圧の振幅の変化量と回転速度変化量との比を求めて制御ゲインを設定するように、パラメータ変化と速度変化との比により制御ゲインを設定すれば、同様の効果が得られる。
【００５０】
（第４の実施の形態）
図７は、本発明の第４の実施形態に係る振動型アクチュエータの駆動制御装置の構成を示すブロック図である。第４の実施形態の構成は、基本的に第１の実施形態の構成と同じであるので、同一構成部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【００５１】
第４の実施形態では、ＣＰＵ７が動作制御回路１に速度指令と制御ゲイン情報と制御モード情報とを送り、動作制御回路１が、送られた情報に応じて、振動型アクチュエータ４に印加する駆動電圧の周波数を制御する。
【００５２】
図６は、第４の実施の形態におけるＣＰＵ７で実行される速度制御ゲイン設定処理の手順を示すフローチャートである。
【００５３】
ＣＰＵ７は、不図示の指令手段から目標速度の変更指令を受けると（Ｓ３１）ＣＰＵ７の動作モードは周波数掃引モードに変更され（Ｓ３２）、前記目標速度が現在の速度より大きい場合には加速動作、小さい場合には減速動作を行う（Ｓ３３）。加速動作の場合は駆動周波数を所定のタイミング毎にΔＦずつ下げるように駆動周波数指令を発生する（Ｓ３４）。減速動作の場合は駆動周波数を所定のタイミング毎にΔＦずつ上げるように駆動周波数指令を発生する（Ｓ３５）。
【００５４】
図８は振動型アクチュエータの駆動周波数に対する回転速度の特性を表す図である。通常、共振周波数Ｆｒよりも高い周波数領域において制御が行われ、駆動周波数を下げると回転速度が上昇し、駆動周波数を上げると回転速度が下降する。
【００５５】
そして、現在速度をモニターしながら回転速度が目標速度に到達するまで駆動周波数の掃引動作が続けられ（Ｓ３６）、同時に目標速度に到達するまでの間、駆動周波数のΔＦ変化に対応する回転速度の変化が測定される（Ｓ３４，Ｓ３５）。目標速度に到達すると、ＣＰＵ７は、ΔＦと回転速度の変化量との比を求め、最適ゲインテーブルからこの比に対応する制御ゲインを求め、動作制御回路１に制御ゲインを設定して（Ｓ３７）速度制御モードに切り替える（Ｓ３８）。
【００５６】
かくして、振動型アクチュエータの特性に関する個体差のために最適制御ゲインが個体毎に異なったり、あるいは振動型アクチュエータの特性の経時変化や周囲温度変化に起因する特性変動があって最適制御ゲインが変動しても、個体の特性に適合し、特性変動に追従した制御ゲインに補正することができ、従って常に最良の速度制御が可能なる。
【００５７】
またここでは駆動周波数を変えて回転速度を制御しているが、駆動電圧の振幅を制御した場合でも同様のことが可能である。これを、図９を参照して説明する。
【００５８】
図９は、図６に示す速度制御ゲイン設定処理の手順とは一部内容が異なる手順を示すフローチャートである。
【００５９】
図９では、振動型アクチュエータの回転速度を駆動電圧の振幅を変えることで制御する場合の速度制御ゲイン設定処理を示している。
【００６０】
図９に示す処理手順は基本的には図６とに示す処理手順と同じであるが、ΔＦ（駆動周波数の変化量）がΔＶ（駆動電圧の変化量）に変更されていることと、図６に示す処理手順では駆動周波数を下げることで加速したが、図９に示す処理手順では駆動電圧を上げることで加速するという違いがある。
【００６１】
なお、駆動周波数と駆動電圧の振幅との両方を変えることで速度制御を行った場合には、少なくとも一方による制御ゲインの変更を行うようにする。
【００６２】
（第５の実施の形態）
図１０は、上記第１乃至第４の実施形態のいずれかにおける振動型アクチュエータの駆動制御装置を搭載したカラー複写機装置の構成を示す図である。
【００６３】
図１０において１０１は原稿を読み取るためのリーダ部である。１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄは画像形成部であり、ＬＥＤアレー１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄや帯電器、感光ドラム１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ等により構成されている。感光ドラム１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄにはそれぞれ振動型アクチュエータ１５，１６，１７，１８が接続されており、振動型アクチュエータ１５，１６，１７，１８にはそれぞれ速度センサであるロータリーエンコーダが内臓されている。
【００６４】
リーダ部１０１で読み取った画像は感光ドラム１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄに現像する構成になっている。１０２ａはイエロー色、１０２ｂはマゼンタ色、１０２ｃはシアン色、１０２ｄはブラック色のための現像を行っている。前記４色を合成することによりフルカラーの複写が行えるようになっている。
【００６５】
１０５は転写ベルトであり、記録紙を搬送するためのベルトである。記録紙は転写ベルト１０５上を搬送され、画像形成部１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄをそれぞれ通過しながら各色のトナーが転写される。１０６は定着ユニットであり、加熱された定着ローラにより記録紙上に形成されたトナーを定着させている。なお、転写ベルト１０５の駆動部にも振動型アクチュエータを接続してもよい。
【００６６】
図１１は、振動型アクチュエータ１５，１６，１７，１８の駆動制御を行う制御装置の構成を示すブロック図である。
【００６７】
図１１において１１，１２，１３，１４は、振動型アクチュエータ１５，１６，１７，１８をそれぞれ速度制御する動作制御回路である。ＣＰＵ７は、動作制御回路１１，１２，１３，１４にＲｘｄ信号によって動作指令をそれぞれ送信する。動作制御回路１１，１２，１３，１４にはそれぞれＩＤ番号が「０，１，２，３」と割り当てられるとともに、動作指令にＩＤ番号が付加される。従って、動作指令がどの動作制御回路へ向けたものであるかは、動作指令と一緒に送られてくるＩＤ番号によって識別され得る。振動型アクチュエータ１５，１６，１７，１８の各動作状態に関する情報等は、Ｔｘｄ信号によって定期的にＣＰＵ７に送られる。
【００６８】
図１２は、カラー複写機装置及び振動型アクチュエータの駆動制御装置の動作を示すフローチャートである。
【００６９】
不図示の指令手段からＣＰＵ７に印刷開始指令が入力されると（Ｓ５１）、ＣＰＵ７は、加速テーブルに書かれた速度パターンに従って一定時間毎に速度指令をシリアル通信で動作制御回路１１，１２，１３，１４に出力する（Ｓ５２）。速度パターンは加速と減速とでそれぞれ設定される場合もあるが、同じパターンを利用する場合もある。
【００７０】
図１３は加速時の速度パターンを示した図であり、２００ｍｓｅｃ毎に１０ｒｐｍずつ指令速度を増やすように設定されている。
【００７１】
動作制御回路１１，１２，１３，１４は、振動型アクチュエータ１５，１６，１７，１８へそれぞれ印加する駆動電圧の周波数を変化させることによって振動型アクチュエータ１５，１６，１７，１８の回転速度をそれぞれ制御しており、速度制御のゲインは動作開始時には、あらかじめ決められた固定のゲインを用いたり、前回の停止直前に設定された制御ゲインを用いたりする。速度指令の更新は基本的には２００ｍｓｅｃ毎に行われ（Ｓ５３）、振動型アクチュエータ１５，１６，１７，１８の全てが目標速度に到達するまで行われる（Ｓ５４）。
【００７２】
次に、ＣＰＵ７は、Ｔｘｄ信号により動作制御回路１１，１２，１３，１４から送られる各駆動周波数の変化をモニターし、駆動周波数の変化量と回転速度の変化量である１０ｒｐｍとの比を算出し、この比に所定値を乗算して制御ゲインを得るようにしている（Ｓ５５）。この際、制御ゲインには最大値と最小値のリミットが設けられる。また制御ゲインは振動型アクチュエータ１５，１６，１７，１８のそれぞれに対して独立して設定され、従って、振動型アクチュエータ１５，１６，１７，１８は各々、最適な速度制御ゲインにより制御され、その結果、高精度な速度制御が行われて、色ずれの少ない高品位な画像が形成される。
【００７３】
なお、高精度な速度制御が要求されるのは、画像を形成している最中のみであるから、振動型アクチュエータの加速や減速の途中では制御ゲインを変更しなくてもよい。
【００７４】
また、複写機装置の電源を投入してから最初にシートを搬送する時に制御ゲインの最適化を行い、電源を切るまでは変更しないようにしても良い。また、シートの厚みや材質によってシートの搬送速度や負荷条件が異なる場合があるが、異なるシートが搬送される場合は、そのシートが搬送されるのが電源投入後初めてであれば制御ゲインの最適化を行い、シートの種類毎に最適なゲインが設定されるようにしてもよい。また、電源投入時に初期化動作として全ての搬送速度に対して模擬動作を行い、それぞれの搬送速度についてゲインの最適化を行ってもよい。また初期化動作は定期的に、または外部操作パネルやネットワークを介して入力される初期化指令によって行うようにしてもよい。
【００７５】
なお、前述した各実施形態のＣＰＵ７で実行するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、振動型アクチュエータを搭載したシステムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても、本発明が達成されることは言うまでもない。
【００７６】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が、前述の各実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体が本発明を構成することになる。
【００７７】
プログラムコードを供給するための記憶媒体として、例えば、フロッピィディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。
【００７８】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した各実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した各実施形態の機能が実現される場合も、本発明に含まれることは言うまでもない。
【００７９】
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した各実施形態の機能が実現される場合も、本発明に含まれることは言うまでもない。
【００８０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、速度指令手段が動作制御回路へ送る速度指令を変更したとき、所定の定期的タイミングで振動型アクチュエータの動作状態を監視し、監視の結果得た監視情報に基づいて動作制御回路の制御ゲインを設定する。
【００８１】
これによって、予め振動型アクチュエータの特性を測定することなく、また温度センサを設けることもなく、制御ゲインを個体の現在の特性に応じて設定して最適なゲイン設定が可能となる。すなわち、振動型アクチュエータの特性に関する個体差のために最適制御ゲインが個体毎に異なったり、あるいは振動型アクチュエータの特性の経時変化や周囲温度変化に起因する特性変動があって最適制御ゲインが変動しても、個体の特性に適合し、特性変動に追従した制御ゲインに補正することができ、従って常に最良の速度制御が可能なる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態におけるＣＰＵで実行される速度制御ゲイン設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図２】第１の実施形態に係る振動型アクチュエータの駆動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】第２の実施の形態におけるＣＰＵで実行される速度制御ゲイン設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施形態に係る振動型アクチュエータの駆動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】第３の実施の形態におけるＣＰＵで実行される速度制御ゲイン設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】第４の実施の形態におけるＣＰＵで実行される速度制御ゲイン設定処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】第４の実施形態に係る振動型アクチュエータの駆動制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】振動型アクチュエータの駆動周波数に対する回転速度の特性を表す図である。
【図９】図６に示す速度制御ゲイン設定処理の手順とは一部内容が異なる手順を示すフローチャートである。
【図１０】第１乃至第４の実施形態のいずれかにおける振動型アクチュエータの駆動制御装置を搭載したカラー複写機装置の構成を示す図である。
【図１１】振動型アクチュエータの駆動制御を行う制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】カラー複写機装置及び振動型アクチュエータの駆動制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図１３】加速時の速度パターンを示した図である。
【図１４】速度制御系の一例を示すブロック線図である。
【符号の説明】
１，２，３  動作制御回路
４，５，６  振動型アクチュエータ
７  ＣＰＵ（制御ゲイン設定手段）
８，９，１０  速度センサ
１１，１２，１３，１４  動作制御回路
１５，１６，１７，１８，２５  振動型アクチュエータ
１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ  感光ドラム
２０  減算器
２１  プログラマブル増幅器
２２  積分器
２３  加算器
２４  駆動信号発生回路
２６  ロータリーエンコーダ
２７  周期カウンタ
【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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