サーボ制御装置および画像形成装置、並びにサーボ制御プログラム
【課題】サーボ機構のジャム判定において、制御対象を駆動する駆動力に対して閾値を設けたジャム判定を実現すること。
【解決手段】駆動体の速度を測定する速度測定部と、前記駆動体を駆動する目標速度を記憶する目標速度保持部３０３と、電圧制御またはＰＷＭ制御を実行する際に、速度測定部により測定された速度と、目標速度保持部に記憶された目標速度との差に応じてＤＣモータを駆動制御する駆動制御部と、駆動制御部によりＤＣモータを駆動させた場合に、前記駆動体と異物との干渉によりモータトルクが異常値になったことを検出するモータトルク異常検出部３０１と、を備え、モータトルク異常検出部３０１は、ＤＣモータの回転数と電圧またはＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比から算出した値によってモータトルクが異常値であることを検出する。
【解決手段】駆動体の速度を測定する速度測定部と、前記駆動体を駆動する目標速度を記憶する目標速度保持部３０３と、電圧制御またはＰＷＭ制御を実行する際に、速度測定部により測定された速度と、目標速度保持部に記憶された目標速度との差に応じてＤＣモータを駆動制御する駆動制御部と、駆動制御部によりＤＣモータを駆動させた場合に、前記駆動体と異物との干渉によりモータトルクが異常値になったことを検出するモータトルク異常検出部３０１と、を備え、モータトルク異常検出部３０１は、ＤＣモータの回転数と電圧またはＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比から算出した値によってモータトルクが異常値であることを検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボ制御装置および画像形成装置、並びにサーボ制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェット記録装置などの画像形成装置において、機械的な部品、ユニットなどのばらつき、経時変化、周囲の環境等によるモータ出力変動分の影響を加味しながら、実用的に有用なジャム判定を行う目的で、キャリッジの等速移動中のモータ出力に履歴を指標として、平均値、最頻値、最大・最小値の差を元に基準値を定め、この基準値からさらに許容範囲幅を設定して、搬送不良の判定を行うという方法が知られている。
【０００３】
また、特別な外部回路を必要とせずに、ＤＣモータを過電流から保護する目的で、ＤＣモータの速度と速度検出時のモータへの入力電圧とから、該ＤＣモータに流れる電流値を推定し、あらかじめ設定された電流上限値よりも大きい場合には電流上限値以下となるように入力電圧を制御する方法が考えられ既に知られている。また、モータを一定加速度で短時間に変動させるため、加速度Ａ、モータ回転位置θとして、サーボ制御の目標速度値Ｖを、Ｖ＝√(２Ａθ)で算出する方法が知られている。
【０００４】
しかし、従来のジャム判定方法では、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）のＤｕｔｙ比に対して一定の閾値を設けることで、ジャム検知を行っているが、ＰＷＭのＤｕｔｙ比はモータ出力トルクに比例する値ではないので、Ｄｕｔｙ比に対して一定の閾値を設けても、制御対象を駆動する駆動力に対して閾値を設けているとはいえなかった。
【０００５】
また、従来のＤＣモータを過電流から保護する方法では、動作異常時の過電流を防ぐことはできるが、異常を検知して駆動を停止することはしていないので、機器の保護という点では不十分であった。
【０００６】
また、従来の加速方法では、目標速度値に追従するようにサーボ制御を行うことで一定加速度での加速を行うため、サーボ機構のメカ剛性が低い場合などに、目標速度値に追従しきれず、加速挙動が振動的になってしまう場合があるという問題があった。
【０００７】
このような技術背景から、装置を構成する各ユニットや部品の機械的な精度のばらつき、経時変化、周囲の環境等によるモータ出力変動分の影響を加味しながら、実用的に有用なジャム判定を行う目的で、キャリッジの等速移動中のモータ出力に履歴を指標として、平均値、最頻値、最大・最小値の差を元に基準値を定め、この基準値からさらに許容範囲幅を設定して、搬送不良の判定を行うという方法が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、ＤＣモータによるサーボ制御で、電流ではなく、速度と電圧またはＰＷＭのＤＵＴＹ比によってモータトルクを算出し、ジャム検知やトルク制限を行うものとして、特別な外部回路を必要とせずに、ＤＣモータを過電流から保護する目的で、ＤＣモータの速度と速度検出時のモータへの入力電圧とから、該ＤＣモータに流れる電流値を推定し、あらかじめ設定された電流上限値よりも大きい場合には電流上限値以下となるように入力電圧を制御する方法が開示されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００９】
また、モータの回転速度とＰＷＭ信号とに基づいて、電流値を求め、この電流値からトルクを求めることで等加速度で加速制御を行うＤＣモータ制御方法として、モータを一定加速度で短時間に変動させる目的で、加速度Ａ、モータ回転位置θとして、サーボ制御の目標速度値Ｖを、Ｖ＝√(２Ａθ)で算出する方法が開示されている（たとえば、特許文献３参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記に示されるような従来の技術にあっては、つぎのような問題点があった。すなわち、特許文献１に開示されている技術では、Ｄｕｔｙ比に対して一定の閾値を設けても、制御対象を駆動する駆動力に対して閾値を設けているとはいえないという問題は解消されていない。また、特許文献２に開示されている技術では、動作異常時の過電流を防ぐことはできるものの、異常を検知して駆動を停止することはしていないので、機器の保護という点では不十分であった。また、特許文献３に開示されている技術では、サーボ機構の機械的な剛性が低い場合などに、目標速度値に追従しきれず、加速挙動が振動的になってしまう場合が生じる。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、サーボ機構のジャム判定において、制御対象を駆動する駆動力に対して閾値を設けたジャム判定を実現することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、動作異常時の過電流を防ぐだけではなく、異常を検知して駆動を停止することで機器を保護することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、サーボ機構の機械的な剛性が低い場合であっても、加速挙動が振動的になることがない加速方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、駆動モータにより駆動体を駆動制御するサーボ制御装置であって、前記駆動体の速度を測定する速度測定手段と、前記駆動体を駆動する目標速度を記憶する目標速度記憶手段と、電圧制御またはＰＷＭ制御を実行する際に、前記速度測定手段により測定された速度と、前記目標速度記憶手段に記憶された目標速度との差に応じて前記駆動モータを駆動制御する駆動制御手段と、前記駆動制御手段により前記駆動モータを駆動させた場合に、前記駆動体と異物との干渉によりモータトルクが異常値になったことを検出するモータトルク異常検出手段と、を備え、前記モータトルク異常検出手段は、前記駆動モータの回転数と電圧またはＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比から算出した値によってモータトルクが異常値であることを検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、ジャム判定において、制御対象を駆動する駆動力に対して閾値を設けているので、外部から異常な力がかかったことを検知してジャム検知をすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、この実施の形態にかかるサーボ制御装置を搭載したインクジェット記録装置の構成を示す説明図である。
【図２】図２は、図１におけるインクジェット記録装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、この実施の形態にかかるサーボ制御装置を搭載したインクジェット記録装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、一般的なサーボ制御の概要を示す説明図である。
【図５】図５は、通常のキャリッジ移動時の速度とモータ出力の状態について示す説明図である。
【図６】図６は、モータ出力のばらつきによるジャム判定方法例（１）を示す説明図である。
【図７】図７は、モータ出力のばらつきによるジャム判定方法例（２）を示す説明図である。
【図８】図８は、モータ出力のばらつきによるジャム判定方法例（３）を示す説明図である。
【図９】図９は、電圧をジャム判定基準にした場合の各異物接触パターンを示す説明図である。
【図１０】図１０は、電圧をジャム判定基準にした場合の各異物接触パターンでのジャム検知時のモータトルクを示す説明図である。
【図１１】図１１は、トルクをジャム判定基準にした場合の各異物接触パターンについて示す説明図である。
【図１２】図１２は、トルクをジャム判定基準にした場合の各異物接触パターンでのジャム検知時のモータトルクを示す説明図である。
【図１３】図１３は、トルクをジャム判定基準にした場合のジャム判定方法を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、サーボ制御で速度目標値を等加速度になるように設定して加算する場合の挙動を示す説明図である。
【図１５】図１５は、サーボ機構の摺動負荷を示す説明図である。
【図１６】図１６は、温度、位置、回転速度によって変動する摺動負荷テーブル例を示す図表である。
【図１７】図１７は、回転速度一定で電圧を増加させたときのトルク増加分の関係を示す説明図である。
【図１８】図１８は、目標加速度と実際の加速度にずれがある例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるサーボ制御装置および画像形成装置、並びにサーボ制御プログラムの一実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
（実施の形態）
本発明は、ＤＣサーボ制御装置におけるジャム検出および加速制御の処理に際して、以下の特徴を有する。すなわち、サーボ機構のジャム判定において、モータの回転速度とＰＷＭ信号からモータトルクを求め、このトルクを基準としてジャム判定を行うことで、制御対象を駆動する駆動力の異常を検出するジャム判定ができるようになることが特徴になっている。また、現在の速度で等速駆動する際に発生する摺動負荷トルクと、慣性モーメントＩの制御対象を所定の角加速度αで加速させるために必要なトルクＴａ＝Ｉ×αを、加算したトルクを求め、このトルクとモータの回転速度から求めたＰＷＭ信号をモータ出力値とすることで、所望の加速度で加速動作を行うことが特徴になっている。本発明の特徴について、以下の図面を用いて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、この実施の形態にかかるサーボ制御装置を搭載したインクジェット記録装置の構成を示す説明図である。このインクジェット記録装置は、図示しない左右の側板に横架したガイドロット１０４でキャリッジ１００を保持し、主走査モータ１０５によって、駆動プーリ１０６と従動プーリ１０７間にかけ渡したタイミングベルト１０２を介して主走査方向に移動走査する。
【００２０】
このキャリッジ１００には、たとえばイエロー(Ｙ)、シアン(Ｃ)、マゼンタ(Ｍ)、ブラック(Ｋ)の各色のインク滴を吐出する４個の液吐出ヘッドから成る記録ヘッド１１８を複数のインク吐出口(ノズル)を形成したノズル面のノズル列を主走査方向と直交する方向(副走査方向)に配列し、インク吐出口方向を下方に向けて装着している。なお、ここでは独立した液滴吐出ヘッドを用いているが、各色の記録液の液滴を吐出する複数のノズル列を有する１または複数の吐出ヘッドを用いる構成とすることもできる。また、色の数および配列順序はこれに限るものではない。
【００２１】
記録ヘッド１１８を構成するインクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを、液滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段として備えたものなどを使用できる。
【００２２】
記録ヘッド１１８上の特定のノズルから長時間インクが吐出されない場合に、ノズル内でインクが乾燥、固着することで、吐出不良の原因になることがある。これに対して、空吐出口１１９を有する空吐出受け１２０を備え、ここに所定のタイミングで全ノズルから吐出を行うことで、ノズルの固着を防ぐ。
【００２３】
また、キャリッジ１００には、スリットを形成したエンコーダスケール１０３を主走査方向に沿って設け、キャリッジ１００にはエンコーダスケール１０３のスリットを検出するエンコーダセンサ１１７を設け、これらによって、キャリッジ１００の主走査方向位置を検知するためのリニアエンコーダを構成している。
【００２４】
一方、記録用紙１０８を搬送するために、記録用紙１０８を静電吸着して記録ヘッド１１８に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト１０１を備えている。この搬送ベルト１０１は、副走査モータ１１１によって、搬送駆動プーリ１１２と搬送ローラプーリ１１３間に渡したタイミングベルト１１４を介して搬送ローラ１０９を回転駆動することで、駆動している。また、図１に示す符号１１５はホイール、符号１１６はホイールエンコーダセンサであり、搬送ベルト１０１の搬送機構のホイールエンコーダを構成している。
【００２５】
この搬送ベルト１０１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１０９とテンションローラ１１０との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成し、周回移動しながら不図示の帯電ローラによって帯電（電荷付与）される。この搬送ベルト１０１としては、１層構造のベルトでも良く、または複層（２層以上の）構造のベルトでもよい。１層構造の搬送ベルトの場合には、用紙や帯電ローラに接触するので、層全体を絶縁材料で形成している。また、複層構造の搬送ベルトの場合には、用紙や帯電ローラに接触する側は絶縁層で形成し、用紙や帯電ローラと接触しない側は導電層で形成することが好ましい。
【００２６】
図２は、図１におけるインクジェット記録装置の制御系の構成を示すブロック図である。このメイン制御部２００は、この装置全体の制御を司る。メイン制御部２００は、用紙の搬送動作および記録ヘッド１１８の移動動作に関する制御を司る手段を兼ねたＣＰＵ２０１と、ＣＰＵ２０１が実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ２０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ２０３と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能なＮＶＲＡＭ（不揮発性メモリ）２０４と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）２０５と、を備えている。
【００２７】
また、このメイン制御部２００は、ホストコンピュータ（不図示）側のプリンタドライバ２２０とのデータ、信号の送受を行うためのホストＩ／Ｆ２０６と、記録ヘッド１１８を駆動するための駆動波形を生成するとともに、記録ヘッド１１８の圧力発生手段を選択駆動させる画像データおよびそれに伴う各種データをヘッドドライバ２１５に出力する印刷制御部２１０と、主走査モータ１０５を駆動するための主走査モータ駆動部２１１と、副走査モータ１１１を駆動するための副走査モータ駆動部２１３と、帯電ローラ２１６にＡＣバイアスを供給するＡＣバイアス供給部２１２と、リニアエンコーダ２１７、ホイールエンコーダ２１８からの検出パルス、およびその他の各種センサからの検知信号を入力するためのＩ／Ｏ２０７などを備えている。また、このメイン制御部２００には、この装置に必要な情報の入力および表示を行うための操作パネル２３０が接続されている。
【００２８】
ここで、メイン制御部２００は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置など、ホストコンピュータのプリンタドライバ２２０が生成した印刷データ等を通信ケーブルあるいは通信ネットワークを介してホストＩ／Ｆ２０６で受信する。
【００２９】
そして、メイン制御部２００のＣＰＵ２０１は、ホストＩ／Ｆ２０６に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ２０５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行って印刷制御部２１０に転送し、印刷制御部２１０から所要のタイミングでヘッドドライバ２１５に画像データや駆動波形を出力する。なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成は、たとえばＲＯＭ２０２にフォントデータを格納して行っても良いし、ホストコンピュータ側のプリンタドライバ２２０で画像データをビットマップデータに展開してこの装置に転送するようにしてもよい。ここでは、プリンタドライバ２２０で行うようにしている。
【００３０】
印刷制御部２１０の駆動波形生成部（不図示）は、ＲＯＭ２０２に格納されてＣＰＵ２０１で読み出される駆動パルスのパターンデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器および増幅器（いずれも不図示）等で構成され、１つの駆動パルスあるいは複数の駆動パルスで構成される駆動波形をヘッドドライバ２１５に対して出力する。
【００３１】
ヘッドドライバ２１５は、シリアルに入力される記録ヘッド１１８の１行分に相当する画像データ（ドットパターンデータ）に基づいて印刷制御部２１０の駆動波形生成部から与えられる駆動波形を構成する駆動パルスを選択的に記録ヘッド１１８の圧力発生手段に対して印加することで記録ヘッド１１８を駆動する。なお、このヘッドドライバ２１５は、たとえば、クロック信号および画像データであるシリアルデータを入力するシフトレジスタと、シフトレジスタのレジスト値をラッチ信号でラッチするラッチ回路と、ラッチ回路の出力値をレベル変化するレベル変換回路（レベルシフタ）と、このレベルシフタでオン／オフが制御されるアナログスイッチアレイ（スイッチ手段）等を含み、アナログスイッチアレイのオン／オフを制御することで駆動波形に含まれる所要の駆動パルスを選択的に記録ヘッド１１８の圧力発生手段に印加する。
【００３２】
図３は、この実施の形態にかかるサーボ制御装置を搭載したインクジェット記録装置の機能構成を示すブロック図である。この図３において、主走査モータ制御部３００、副走査モータ制御部３２０は、プログラムにそれぞれ従うことにより、モータトルク異常検出部３０１、加速度測定部３０２、目標速度保持部３０３、駆動機構負荷保持部３０４、駆動機構負荷電圧保持部３０５、加速必要トルク算出部３０６、加速必要電圧算出部３０７、加速度差分算出部３０８、加速必要電圧補正部３０９、モータ出力算出部３１１の各機能を実現するものである。
【００３３】
モータトルク異常検出手段としてのモータトルク異常検出部３０１は、モータの回転数と電圧またはＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比から算出した値によってモータトルクが異常値であることを検出する。速度測定手段として機能する加速度測定部３０２は、キャリッジ１００、搬送ベルト１０１それぞれの駆動体の速度を測定する。キャリッジ１００の速度測定はリニアエンコーダ２１７によって測定する。搬送ベルト１０１の速度測定はホイールエンコーダ２１８によって測定する。
【００３４】
また、モータトルク異常検出部３０１は、駆動体と異物との干渉によりモータトルクが異常値になったことを検出する。目標速度保持手段として機能する目標速度保持部３０３は、それぞれの駆動体を駆動する目標速度を保持する。
【００３５】
主走査モータ制御部３００、副走査モータ制御部３２０は、加速度測定部３０２により求まる速度と、目標速度保持部３０３により求まる目標速度との差に応じてそれぞれの駆動体への駆動制御値を算出する。この駆動体制御手段としての主走査モータ制御部３００、副走査モータ制御部３２０は、電圧制御またはＰＷＭ制御を行う。
【００３６】
駆動機構負荷保持手段として機能する駆動機構負荷保持部３０４は、駆動機構の負荷を保持する。加速必要トルク算出手段として機能する加速必要トルク算出部３０６は、それぞれの駆動体を加速または減速させる際、駆動機構負荷保持部３０４により求まる現在の速度で等速駆動するために必要な負荷に抗するトルク値と、駆動機構の慣性モーメントＩを加速度αで加速するために必要なトルクＴａ＝Ｉ×αとを加算したトルクを算出する。モータ出力算出手段として機能するモータ出力算出部３１１は、加速または減速時には、加速必要トルク算出部３０６により求まる必要トルクと現在の回転速度から求まる電圧またはＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比を、モータ出力値とする。
【００３７】
また、駆動機構負荷電圧保持手段として機能する駆動機構負荷電圧保持部３０５は、駆動機構の負荷を電圧の単位で保持する。加速必要電圧算出手段として機能する加速必要電圧算出部３０７は、所望の加速度で加速するために必要なトルクを発生させるために必要な電圧値を求める。ここでモータ出力算出部３１１は、加速または減速時には、駆動機構負荷電圧保持手段により求まる負荷電圧と、加速必要電圧算出部３０７により求まる加速必要電圧とを加算することでモータ出力値とする。
【００３８】
また、加速度測定部３０２は加速または減速実施後、実際の加速度を測定する。加速度差分算出部３０８は、目標加速度と、加速度測定部３０２により求まる実際の加速度と、の差分を求める。加速必要電圧補正手段として機能する加速必要電圧補正部３０８は、加速度差分算出部３０８によりもとまる加速度差分によって、加速必要電圧算出部３０７により求まる加速必要電圧を補正する。
【００３９】
また、摺動負荷保持部３１０は、書込込み・読み出しが可能なＨＤＤあるいは不揮発性メモリなどの記憶装置を用い、たとえば、後述する摺動負荷に関するデータ（たとえば図１６参照）を保持しておく。この摺動負荷保持部３１０は、たとえば、後述する図１６に示すような温度、回転速度、位置に対応した摺動負荷（ＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比換算）のテーブルを、主走査モータ制御部３００や副走査モータ制御部３２０が参照できるような方法で実現できる。また、実際のサーボ機構の動作中に、各条件での等速時電圧を算出して、この値で式やテーブルを補正してもよい。
【００４０】
以下、上述した制御系におけるサーボ制御例について具体的に説明する。ＤＣモータの速度サーボ制御には、ＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ：比例・積分）制御が使用される。図４は、サーボ制御の概要を示す説明図である。ＰＩ制御では、目標速度ｖｅｌ＿ｔａｒ、現在の速度ｖｅｌ＿ｎｏｗとしたとき、モータ出力Ｖを、式（１）のように求める。
Ｖ＝−Ｐｃ×（ｖｅｌ＿ｎｏｗ−ｖｅｌ＿ｔａｒ）−Ｉｃ×Σ(ｖｅｌ＿ｎｏｗ−ｖｅｌ＿ｔａｒ)・・・（１）
Ｐｃ：比例定数
Ｉｃ：積分定数
ｖｅｌ＿ｎｏｗ：現在の速度
ｖｅｌ＿ｔａｒ：目標速度
【００４１】
式（１）の右辺第一項の部分は比例制御と呼ばれるもので、ある時刻ｔにおいて、目標速度と現在速度との差分を補正するため、目標速度よりも速度が遅ければ速度を速めるためにモータ出力を増加させ、速ければ反対にモータ出力を減少させる効果がある。
【００４２】
また、式（１）の右辺第二項の部分は積分制御と呼ばれるもので、ある時刻ｔまでの目標速度との差分の積分値に応じてモータ出力を増減させるものである。これは、キャリッジ１００を目標速度で等速駆動させるには所定のモータ出力を保つ必要があるが、比例制御だけでは、現在速度＝目標速度になった時点でモータ出力がゼロになってしまい、目標速度が保てなくなるためで、積分値が残ることで等速駆動に必要なモータ出力分を保持する役割がある。
【００４３】
図５は、通常のキャリッジ移動時の速度とモータ出力の状態について示す説明図である。図５に示すように、前記目標速度を、加速、等速、減速の台形型に設定して制御することで、所望の速度で所望の位置まで駆動させている。
【００４４】
［制御例１］
サーボ制御装置において、制御対象が移動中に他の物体との干渉（ジャム）が発生した場合、移動を継続するためにモータ出力を増加させることで、制御対象や干渉した物体を破損してしまう恐れがある。これを防ぐため、ジャムを検知した場合にサーボ制御を停止する処理が行われる。
【００４５】
図６は、モータ出力のばらつきによるジャム判定方法例を示す説明図である。ジャム判定の方法としては、たとえば図６に示すように、等速移動時のモータ出力値がジャム判定閾値を超えた場合に、出力異常としてジャム判定する方法が知られている。
【００４６】
また、たとえば、特開２００９−２７６５４３号公報には、モータ出力分布のバラツキが所定範囲よりも広い場合に、ジャム判定する技術が開示されている。特開２００９−２７６５４３号公報におけるモータ出力値は、ＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比や電圧値、電流値のいずれでもよいとされている。ここで、ジャムを検知する目的は、異物との干渉により異常なトルクがかかり、制御対象や異物を破損することを防ぐためである。
【００４７】
ＤＣモータにおいて、電流値はトルクと比例する値であるため、電流値を基準としてジャム判定することは、前記の目的に適合しているといえる。しかし、サーボ制御手段が電流値を測定するためには、部品の増加によるコストアップを伴う。また、ＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比や電圧値を基準値とする場合、これらの値はモータトルクと比例する値ではないため、上記目的に必ずしも適合しているとはいえない。
【００４８】
ここで、ＤＣモータにおける、トルクＴと回転数ωと電圧Ｖの関係について述べる。ＤＣモータに電圧Ｖを印加し、回転数ωで回転しているとき、逆起電力定数をＫｅ、直流内部抵抗をＲとすると、モータに流れる電流Ｉｍは、式（２）のようになる。
Ｉｍ＝（Ｖ−Ｋｅ×ω）／Ｒ・・・（２）
Ｉｍ：モータ電流
Ｖ：モータ印加電圧
ω：モータ回転数
Ｋｅ：逆起電力定数
Ｒ：モータ内部抵抗
【００４９】
モータトルクＴは、電流とトルク定数Ｋｔを乗算した値になるので、式（３）で求められる。
Ｔ＝Ｉｍ×Ｋｔ
＝−（ＫｅＫｔ／Ｒ）ω＋（Ｋｔ／Ｒ）Ｖ・・・（３）
Ｋｔ：トルク定数
【００５０】
式（３）の関係を、図８に示す。ＤＣモータの回転速度ωとトルクＴの関係は、傾き負の直線となり、そのω切片は印加電圧Ｖに比例する。
【００５１】
図６に示す方法で、電圧（ＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比）を基準としてジャム判定を行う場合に、異物との接触の仕方が異なる場合について示す。図９(ａ)は、異物との接触による反力が比較的大きく、短時間で減速するパターンである。図９(ｂ)は比較的弱い力で長時間接触しているようなパターンで、たとえばキャリッジ１００が用紙を擦りながら駆動しているような状態である。
【００５２】
図１０は、電圧をジャム判定基準にした場合の各異物接触パターンでのジャム検知時のモータトルクを示す説明図である。この図１０において、図９(ａ)に示すパターンでは、モータ回転速度ωｆｉｘ／印加電圧Ｖｆｉｘの状態から、回転速度ωｊａｍ１／印加電圧Ｖｊａｍの状態になるので、モータトルクの増加はＴｊａｍ１−Ｔｆｉｘになる。また、この図１０において、図９(ｂ)に示すパターンでは、モータ回転速度ωｆｉｘ／印加電圧Ｖｆｉｘの状態から、回転速度ωｊａｍ２／印加電圧Ｖｊａｍの状態になるので、モータトルクの増加はＴｊａｍ２−Ｔｆｉｘになる。
【００５３】
このように、同じ電圧を基準としてジャム判定を行っている場合には、ジャムを検知したときのモータトルクは異なってしまうことがあるので、前記ジャム検知の目的である異常トルクの検出に対して、必ずしも適合しているとはいえない。
【００５４】
図１１は、トルクをジャム判定基準にした場合の各異物接触パターンについて示す説明図である。また、図１１の各異物接触パターンにおける回転速度、印加電圧、モータトルクの関係を図１２に示す。上述した不具合を解決するため、この実施の形態では、ジャム判定基準に電圧（ＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比）ではなく、モータ回転数と電圧（ＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比）から式（３）により換算したモータトルクを使用することで、トルクの異常によってジャム判定できるようになるので、異物との干渉により異常なトルクがかかり、制御対象や異物を破損することを防ぐためというジャム検知の目的に適合したジャム判定を行うことが可能になる。
【００５５】
モータトルクの算出およびジャム判定は、キャリッジ１００の駆動については主走査モータ制御部３００が、搬送ベルト１０１の搬送機構の駆動については副走査モータ制御部３２０が行う。
【００５６】
つぎに、トルクをジャム判定基準にしたジャム判定方法についてのフローチャートを図１３に示す。この動作は主走査モータ制御部３００または副走査モータ制御部３２０（図３参照）によって統括的に実行される。主走査モータ制御部３００または副走査モータ制御部３２０がモータ出力値を定期的に算出する際、まずリニアエンコーダ２１７、ホイールエンコーダ２１８により主走査モータ１０５、副走査モータ１１１の各回転数を取得する(ステップＳ１)。続いて、このモータ回転数から、式（１）に示したＰＩ制御によりモータ出力値（ＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比）を算出する(ステップＳ２)。さらに、このモータ回転数とモータ出力値から式（３）によりモータトルクを算出する(ステップＳ３)。
【００５７】
続いて、上記算出したモータトルクを、主走査モータ制御部３００または副走査モータ制御部３２０が保持するジャム判定トルク閾値と比較判断する（ステップＳ４）。ここで、モータトルクが閾値を下回っていれば(判断Ｎｏ)、ステップＳ２で算出したモータ出力値を主走査モータ１０５または副走査モータ１１１に出力して(ステップＳ５)、処理を終える。一方、ステップＳ４において、モータトルクが閾値以上である場合(判断Ｙｅｓ)、ジャムと判定してモータ駆動を停止し(ステップＳ６)、ジャム検知によるエラー処理を実施して(ステップＳ７)、処理を終える。
【００５８】
なお、図１３のフローチャートは、図６に示したジャム判定方法について示しているが、図７の方法や、その他従来技術に記載された方法の判定基準となるモータ出力値として、式（３）によるモータトルク換算値を使用してもよい。
【００５９】
［制御例２］
図１４は、サーボ制御で速度目標値を等加速度になるように設定して加算する場合の挙動を示す説明図である。ＤＣサーボ機構で等加速度での加速、減速を行う場合、図５の説明で記載したように、サーボ制御の目標速度値を等加速度になるように設定し、この目標速度値に追従するようにＰＩ制御などによってサーボ制御を行う。しかし、サーボ機構のメカ剛性が不十分である場合などに、目標速度値に追従しきれず、加速、減速挙動が振動的になってしまうことがある。加速、減速挙動が振動的になると、騒音の発生や、インクジェットプリンタであればインク滴の吐出位置ずれによる画像障害が発生することもある。
【００６０】
図１５は、サーボ機構の摺動負荷を示す説明図である。キャリッジ１００が等速で駆動する際、移動方向と反対にかかる摺動負荷が発生する。摺動負荷は、メカ機構によってさまざまな特性を持つが、負荷が速度に比例することが多い。ここでは速度に比例するものとして説明を行う。
【００６１】
図１６は、温度、位置、回転速度によって変動する摺動負荷テーブル例を示す図表である。摺動負荷は、事前に測定した結果を元に、回転速度に対する負荷トルクの摺動負荷保持部３１０（図３参照）や、回転速度とトルクの式として保持しておく。たとえば以下のように求める。図１６の例では、温度０℃未満、温度０℃〜１０℃、温度１０℃〜２０℃、温度２０℃以上の各温度条件について示す。
【００６２】
サーボ機構上のＤＣモータに電圧Ｖ０,Ｖ１,Ｖ２,Ｖ３を印加して等速になるまで待ち、そのときの回転速度を測定し、ω０,ω１,ω２,ω３とする。これを式（３）の回転速度ωとトルクＴの関係式上にプロットして、近似直線を引く。このようにして求めた摺動負荷を、Ｔｆ(ω)とする。また、慣性モーメントＩを角加速度αで加速するために必要なトルクＴａは、式（４）で求められる。
Ｔａ＝Ｉ×α・・・（４）
I：モータ軸に対する機構全体（キャリッジ１００やプーリなど）の合計慣性モーメント
α：角加速度
よってキャリッジ１００が等加速度運動を行うために必要なトルクＴは、式（５）で求められる。
Ｔ＝Ｔｆ(ω)＋Ｉ×α・・・（５）
Ｔｆ(ω)：回転速度ωに対する摺動負荷
また、式（３）を変形して、回転速度ωとトルクＴから、式（６）によって、電圧Ｖを求めることができる。
Ｖ＝（Ｒ／Ｋｔ）Ｔ＋Ｋｅ×ω・・・（６）
【００６３】
以上より、本発明では、サーボ機構を加速、減速させる際には、ＰＩ制御などのサーボ制御によって加速、減速状態に設定した目標速度値に追従させるのではなく、式（５）によって求めたモータトルクを、式（６）によって電圧に換算した値をモータ出力値とすることで、挙動が振動的になることなく加速、減速を行うことが可能となる。なお、モータトルクの算出およびモータ出力電圧の算出は、キャリッジ１００の駆動については主走査モータ制御部３００が、搬送ベルト１０１の搬送機構の駆動については副走査モータ制御部３２０が行う。
【００６４】
なお、この摺動負荷は、上記の例で示した回転速度ωの一次関数でない場合や、位置、温度など、他のパラメータによっても変動する値であっても、同様の効果を得ることができる。また式やテーブルを、回転速度とトルクではなく、回転速度と電圧（ＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比）の関係として保持してもかまわない。
【００６５】
これはたとえば、図１６に示すような温度、回転速度、位置に対応した摺動負荷（ＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比換算）のテーブルを用意しておき、主走査モータ制御部３００や副走査モータ制御部３２０が参照できるような方法で実現できる。また、実際のサーボ機構の動作中に、各条件での等速時電圧を算出して、この値で式やテーブルを補正してもよい。
【００６６】
［制御例３］
図１７は、回転速度一定で電圧を増加させたときのトルク増加分の関係を示す説明図である。インクジェット記録装置でサーボ制御を行うようなＣＰＵ２０１は、一般に性能がそれほど高くないものが用いられる。式（５）によって求めたモータトルクを、式（６）によって電圧に換算した値をモータ出力値とすることで、挙動が振動的になることなく加速、減速を行う方法について、式（５）や式（６）のような計算をＣＰＵ２０１で行うことは、計算負荷が大きい。
【００６７】
ここで、式（３）の関係より、回転速度ωが一定であるとき、トルクＴと電圧Ｖは比例関係になる。回転速度ω０、電圧Ｖ０でモータトルクＴ０であるとき、回転速度はω０のままで、電圧をＶ０＋ΔＶに増加したとき、モータトルクがＴ０＋ΔＴに増加するものとすると、以下の式が成り立つ。
Ｔ０＝−（ＫｅＫｔ／Ｒ）ω０＋（Ｋｔ／Ｒ）Ｖ０
Ｔ０＋ΔＴ＝−（ＫｅＫｔ／Ｒ）ω０＋（Ｋｔ／Ｒ）×（Ｖ０＋ΔＶ）
辺々差をとって、
ΔＴ＝（Ｋｔ／Ｒ）×ΔＶ
⇔ΔＶ＝（Ｒ／Ｋｔ）×ΔＴ・・・（７）
【００６８】
よって、回転速度が一定であれば、回転速度の値に限らず、モータトルクの増加分と電圧の増加分は式（７）の関係で比例することがわかる。このことから、式（４）のＴａだけモータトルクを増加させたい場合には、式（８）により求まる電圧Ｖａだけ増加させればよいことになる。
Ｖａ＝（Ｒ／Ｋｔ）×Ｔａ
＝（Ｒ／Ｋｔ）×Ｉ×α・・・（８）
【００６９】
また、図１６の説明でも記載したとおり、摺動負荷は電圧（ＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比）で保持してもよいので、電圧単位の摺動負荷をＶｆ(ω)とする。このとき、モータ出力電圧Ｖを、式（９）で求めることによっても、前記式（５）、式（６）を計算することでモータ出力値を決める方法と同様の効果が得られる。ここで、式（９）のＶａの値は、式（８）により、事前に求めておくことで、サーボ制御中には式（９）の加算のみ行えばよいことになる。
Ｖ＝Ｖｆ(ω)＋Ｖａ・・・（９）
【００７０】
以上より、本発明では、式（９）によってモータ出力電圧を求めることで、複雑な計算を行うことなく、挙動が振動的にならないように加速、減速を行うことが可能となる。なお、Ｖｆ(ω)やＶａの値の保持およびモータ出力電圧の算出は、キャリッジ１００の駆動については主走査モータ制御部３００が、搬送ベルト１０１の搬送機構の駆動については副走査モータ制御部３２０が行う。
【００７１】
［制御例４］
図１８は、目標加速度と実際の加速度にずれがある例を示す説明図である。式（９）の方法で加速を行う場合、ＤＣモータの内部抵抗Ｒ、トルク定数Ｋｔ、慣性モーメントＩのバラツキにより、所望の加速度αとは異なる加速度になる可能性がある。たとえば式（８）によって加速度α０として算出したＶａを使用して、式（９）により加速を行ったとき、実際には加速度α０×０．８の加速度でしか駆動しなかったとすると、想定した定数（Ｒ／Ｋｔ×Ｉ）が、実際のモータ、メカの定数の０．８倍の値でしかなかったため、Ｖａが実際に必要な電圧の０．８倍になってしまった、と考えられる。よって次回の加速を実施する前に、式（８）のα＝α０／０．８としてＶａを算出しなおすことで、実際の加速度をα０に近づけることができる。
【００７２】
以上より、本発明では、加速を行う前に式（８）によりＶａを求める際、目標加速度αを式（１０）で求めることで、実際の加速度を所望の加速度に近づけるよう補正することが可能になる。
α＝α０／（αｎ−１／α０）・・・（１０）
α０：目標加速度
αｎ−１：前回加速時の加速度測定値
【００７３】
上記において、実際の加速度の測定および目標加速度αの算出は、キャリッジ１００の駆動については主走査モータ制御部３００が、搬送ベルト１０１の搬送機構の駆動については副走査モータ制御部３２０が行う。
【００７４】
ところで、本実施の形態のサーボ制御装置は、ＣＰＵなどの制御装置と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭなどの記憶装置と、ＨＤＤ、ＣＤドライブ装置などの外部記憶装置と、ディスプレイ装置などの表示装置と、キーボードやマウスなどの入力装置を備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。本実施形態のサーボ制御装置で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。
【００７５】
また、本実施の形態のサーボ制御装置で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施の形態のサーボ制御装置で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。また、本実施の形態のプログラムを、ＲＯＭ等にあらかじめ組み込んで提供するように構成してもよい。
【００７６】
つぎに、上述した実施の形態のサーボ制御装置が奏する効果についてまとめて以下に列記する。まず、モータの回転速度とＰＷＭ信号とに基づいて、式（Ａ）によりモータトルクを求め、このトルクを基準としてジャム判定を行うので、ジャム判定において、制御対象を駆動する駆動力に対して閾値を設けているので、外部から異常な力がかかったことを検知してジャム検知をすることができる。
【００７７】
Ｔ＝−（ＫｅＫｔ／Ｒ）ω＋（Ｋｔ／Ｒ）Ｖ・・・（Ａ）
Ｔ：ＤＣモータの出力トルク（または駆動力）
Ｖ：ＤＣモータ印加電圧（またはＰＷＭ制御の印加電圧Ｖ０×Ｄｕｔｙ比）
ω：ＤＣモータの回転数
Ｋｅ：ＤＣモータの逆起電力定数
Ｋｔ：ＤＣモータのトルク定数
Ｒ：ＤＣモータの直流内部抵抗
【００７８】
また、制御周期ごとに、式（Ｂ）によって、「現在の速度で等速駆動するために必要な力」と「加速度αで加速するために必要な力」の合計値である現在のモータ出力トルク（または駆動力）Ｔを求め、ここから式（Ａ）を変形した式（Ｃ）によって電圧（またはＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比）を求めてモータ出力値とすることで、加速度αで加速することができるので、サーボ機構のメカ剛性が低い場合であっても、加速挙動が振動的にならないように加速させることができる。
【００７９】
Ｔ＝Ｔｆ＋Ｉ×α・・・（Ｂ）
Ｔ：現在のモータ出力トルク（または駆動力）
Ｉ：駆動対象の慣性モーメント（または質量）
α：駆動対象の角加速度（または加速度）
Ｔｆ：現在の速度で等速駆動する際に発生する摺動負荷トルク（または力）
式（Ａ）⇔
Ｖ=｛Ｔ＋（ＫｅＫｔ／Ｒ）ω｝／（Ｋｔ／Ｒ）・・・（Ｃ）
【００８０】
式（Ａ）の関係より、速度ω一定であればＴ∝Ｖとなるため、式（Ｄ）により求まる値をモータ出力値とすることで、複雑な計算をすることなく、式（Ｃ）でモータ出力値を求めたのと同等の効果が得られる。なお、このときのＶａの値は、所望の加速度αに対して式（Ｅ）であらかじめ求めた値を使用する。
Ｖ=Ｖｆ＋Ｖａ・・・（Ｄ）
Ｖ：ＤＣモータ印加電圧（またはＰＷＭ制御の印加電圧Ｖ０×Ｄｕｔｙ比）
Ｖｆ：各速度で等速駆動しているときの電圧（摺動負荷相当の電圧）
Ｖａ：固定の電圧
【００８１】
ＤＣモータに電圧Ｖ０を印加したときのモータトルクＴ０、角速度ω０とし、角速度をω０に保ったまま電圧をΔＶ上昇させたときのトルク上昇分をΔＴとすると、
Ｔ０＝−（ＫｅＫｔ／Ｒ）ω０＋（Ｋｔ／Ｒ）Ｖ０
Ｔ０＋ΔＴ＝−（ＫｅＫｔ／Ｒ）ω０＋（Ｋｔ／Ｒ）（Ｖ０＋ΔＶ）
辺々差をとって、
ΔＴ＝（Ｋｔ／Ｒ）ΔＶ
⇔ΔＶ＝（Ｒ／Ｋｔ）ΔＴ
ここでΔＶは式（Ｄ）のＶａに、ΔＴは式（Ｂ）のI×αに相当する。
Ｖａ＝（Ｒ／Ｋｔ）（Ｉ×α）・・・（Ｅ）
【００８２】
ＤＣモータの回転数ωとトルクＴの関係式は、モータの逆起電力定数Ｋｅ、トルク定数Ｋｔ、内部抵抗Ｒ、入力電圧Ｖとして、Ｔ=-(ＫｅＫｔ／Ｒ)ω＋(Ｋｔ／Ｒ)Ｖの関係であるため、速度一定であればＴ∝Ｖとなり、摺動負荷相当の電圧Ｖｆに固定電圧Ｖａを加算することは、固定トルクＴａを加算することと同じであるので、複雑な演算を行うことなく、サーボ機構のメカ剛性が低い場合であっても、加速挙動が振動的にならないように加速させることができる。
【００８３】
また、上記の方法で加速した際の加速度を、駆動する毎に計測し、所望の加速度とのずれに対してＶａを補正することで、所望の加速度で加速することができるので、モータ特性のばらつきによらず、所望の加速度による加速を行うための補正を行うことができる。
【００８４】
したがって、上述した実施の形態によれば、制御対象を駆動する駆動力に対して閾値を設けているので、外部から異常な力がかかったことを検知してジャム検知をすることができる。また、サーボ機構のメカ剛性が低い場合であっても、加速挙動が振動的にならないように加速させることができる。また、複雑な演算を行うことなく、サーボ機構のメカ剛性が低い場合であっても、加速挙動が振動的にならないように加速させる効果もある。さらに、モータ特性のばらつきによらず、所望の加速度による加速を行うための補正ができる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
以上のように、本発明にかかるサーボ制御装置および画像形成装置、並びにサーボ制御プログラムは、ＤＣモータを駆動源としてサーボ制御を行う、たとえばインクジェット記録装置などの各プリンタや複写機の画像形成装置などに有用であり、特に、モータの回転速度とＰＷＭ信号からモータトルクを求め、このトルクを基準として制御対象を駆動する駆動力の異常を検出するジャム判定する装置やシステムに適している。
【符号の説明】
【００８６】
１００ キャリッジ
１０１ 搬送ベルト
１０５ 主走査モータ
１１１ 副走査モータ
２００ メイン制御部
２０１ ＣＰＵ
２１１ 主走査モータ駆動部
２１３ 副走査モータ駆動部
２１７ リニアエンコーダ
２１８ ホイールエンコーダ
３００ 主走査モータ制御部
３０１ モータトルク異常検出部
３０２ 加速度測定部
３０３ 目標速度保持部
３０４ 駆動機構負荷保持部
３０５ 駆動機構負荷電圧保持部
３０６ 加速必要トルク算出部
３０７ 加速必要電圧算出部
３０８ 加速度差分算出部
３０９ 加速必要電圧補正部
３１０ 摺動負荷保持部
３１１ モータ出力算出部
３２０ 副走査モータ制御部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８７】
【特許文献１】特開２００９−０２９０３７号公報
【特許文献２】特開２０００−２４５１８７号公報
【特許文献３】特開平５−２２９７５号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボ制御装置および画像形成装置、並びにサーボ制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インクジェット記録装置などの画像形成装置において、機械的な部品、ユニットなどのばらつき、経時変化、周囲の環境等によるモータ出力変動分の影響を加味しながら、実用的に有用なジャム判定を行う目的で、キャリッジの等速移動中のモータ出力に履歴を指標として、平均値、最頻値、最大・最小値の差を元に基準値を定め、この基準値からさらに許容範囲幅を設定して、搬送不良の判定を行うという方法が知られている。
【０００３】
また、特別な外部回路を必要とせずに、ＤＣモータを過電流から保護する目的で、ＤＣモータの速度と速度検出時のモータへの入力電圧とから、該ＤＣモータに流れる電流値を推定し、あらかじめ設定された電流上限値よりも大きい場合には電流上限値以下となるように入力電圧を制御する方法が考えられ既に知られている。また、モータを一定加速度で短時間に変動させるため、加速度Ａ、モータ回転位置θとして、サーボ制御の目標速度値Ｖを、Ｖ＝√(２Ａθ)で算出する方法が知られている。
【０００４】
しかし、従来のジャム判定方法では、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）のＤｕｔｙ比に対して一定の閾値を設けることで、ジャム検知を行っているが、ＰＷＭのＤｕｔｙ比はモータ出力トルクに比例する値ではないので、Ｄｕｔｙ比に対して一定の閾値を設けても、制御対象を駆動する駆動力に対して閾値を設けているとはいえなかった。
【０００５】
また、従来のＤＣモータを過電流から保護する方法では、動作異常時の過電流を防ぐことはできるが、異常を検知して駆動を停止することはしていないので、機器の保護という点では不十分であった。
【０００６】
また、従来の加速方法では、目標速度値に追従するようにサーボ制御を行うことで一定加速度での加速を行うため、サーボ機構のメカ剛性が低い場合などに、目標速度値に追従しきれず、加速挙動が振動的になってしまう場合があるという問題があった。
【０００７】
このような技術背景から、装置を構成する各ユニットや部品の機械的な精度のばらつき、経時変化、周囲の環境等によるモータ出力変動分の影響を加味しながら、実用的に有用なジャム判定を行う目的で、キャリッジの等速移動中のモータ出力に履歴を指標として、平均値、最頻値、最大・最小値の差を元に基準値を定め、この基準値からさらに許容範囲幅を設定して、搬送不良の判定を行うという方法が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、ＤＣモータによるサーボ制御で、電流ではなく、速度と電圧またはＰＷＭのＤＵＴＹ比によってモータトルクを算出し、ジャム検知やトルク制限を行うものとして、特別な外部回路を必要とせずに、ＤＣモータを過電流から保護する目的で、ＤＣモータの速度と速度検出時のモータへの入力電圧とから、該ＤＣモータに流れる電流値を推定し、あらかじめ設定された電流上限値よりも大きい場合には電流上限値以下となるように入力電圧を制御する方法が開示されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００９】
また、モータの回転速度とＰＷＭ信号とに基づいて、電流値を求め、この電流値からトルクを求めることで等加速度で加速制御を行うＤＣモータ制御方法として、モータを一定加速度で短時間に変動させる目的で、加速度Ａ、モータ回転位置θとして、サーボ制御の目標速度値Ｖを、Ｖ＝√(２Ａθ)で算出する方法が開示されている（たとえば、特許文献３参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記に示されるような従来の技術にあっては、つぎのような問題点があった。すなわち、特許文献１に開示されている技術では、Ｄｕｔｙ比に対して一定の閾値を設けても、制御対象を駆動する駆動力に対して閾値を設けているとはいえないという問題は解消されていない。また、特許文献２に開示されている技術では、動作異常時の過電流を防ぐことはできるものの、異常を検知して駆動を停止することはしていないので、機器の保護という点では不十分であった。また、特許文献３に開示されている技術では、サーボ機構の機械的な剛性が低い場合などに、目標速度値に追従しきれず、加速挙動が振動的になってしまう場合が生じる。
【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、サーボ機構のジャム判定において、制御対象を駆動する駆動力に対して閾値を設けたジャム判定を実現することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、動作異常時の過電流を防ぐだけではなく、異常を検知して駆動を停止することで機器を保護することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、サーボ機構の機械的な剛性が低い場合であっても、加速挙動が振動的になることがない加速方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、駆動モータにより駆動体を駆動制御するサーボ制御装置であって、前記駆動体の速度を測定する速度測定手段と、前記駆動体を駆動する目標速度を記憶する目標速度記憶手段と、電圧制御またはＰＷＭ制御を実行する際に、前記速度測定手段により測定された速度と、前記目標速度記憶手段に記憶された目標速度との差に応じて前記駆動モータを駆動制御する駆動制御手段と、前記駆動制御手段により前記駆動モータを駆動させた場合に、前記駆動体と異物との干渉によりモータトルクが異常値になったことを検出するモータトルク異常検出手段と、を備え、前記モータトルク異常検出手段は、前記駆動モータの回転数と電圧またはＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比から算出した値によってモータトルクが異常値であることを検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、ジャム判定において、制御対象を駆動する駆動力に対して閾値を設けているので、外部から異常な力がかかったことを検知してジャム検知をすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、この実施の形態にかかるサーボ制御装置を搭載したインクジェット記録装置の構成を示す説明図である。
【図２】図２は、図１におけるインクジェット記録装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、この実施の形態にかかるサーボ制御装置を搭載したインクジェット記録装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、一般的なサーボ制御の概要を示す説明図である。
【図５】図５は、通常のキャリッジ移動時の速度とモータ出力の状態について示す説明図である。
【図６】図６は、モータ出力のばらつきによるジャム判定方法例（１）を示す説明図である。
【図７】図７は、モータ出力のばらつきによるジャム判定方法例（２）を示す説明図である。
【図８】図８は、モータ出力のばらつきによるジャム判定方法例（３）を示す説明図である。
【図９】図９は、電圧をジャム判定基準にした場合の各異物接触パターンを示す説明図である。
【図１０】図１０は、電圧をジャム判定基準にした場合の各異物接触パターンでのジャム検知時のモータトルクを示す説明図である。
【図１１】図１１は、トルクをジャム判定基準にした場合の各異物接触パターンについて示す説明図である。
【図１２】図１２は、トルクをジャム判定基準にした場合の各異物接触パターンでのジャム検知時のモータトルクを示す説明図である。
【図１３】図１３は、トルクをジャム判定基準にした場合のジャム判定方法を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、サーボ制御で速度目標値を等加速度になるように設定して加算する場合の挙動を示す説明図である。
【図１５】図１５は、サーボ機構の摺動負荷を示す説明図である。
【図１６】図１６は、温度、位置、回転速度によって変動する摺動負荷テーブル例を示す図表である。
【図１７】図１７は、回転速度一定で電圧を増加させたときのトルク増加分の関係を示す説明図である。
【図１８】図１８は、目標加速度と実際の加速度にずれがある例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるサーボ制御装置および画像形成装置、並びにサーボ制御プログラムの一実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
（実施の形態）
本発明は、ＤＣサーボ制御装置におけるジャム検出および加速制御の処理に際して、以下の特徴を有する。すなわち、サーボ機構のジャム判定において、モータの回転速度とＰＷＭ信号からモータトルクを求め、このトルクを基準としてジャム判定を行うことで、制御対象を駆動する駆動力の異常を検出するジャム判定ができるようになることが特徴になっている。また、現在の速度で等速駆動する際に発生する摺動負荷トルクと、慣性モーメントＩの制御対象を所定の角加速度αで加速させるために必要なトルクＴａ＝Ｉ×αを、加算したトルクを求め、このトルクとモータの回転速度から求めたＰＷＭ信号をモータ出力値とすることで、所望の加速度で加速動作を行うことが特徴になっている。本発明の特徴について、以下の図面を用いて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、この実施の形態にかかるサーボ制御装置を搭載したインクジェット記録装置の構成を示す説明図である。このインクジェット記録装置は、図示しない左右の側板に横架したガイドロット１０４でキャリッジ１００を保持し、主走査モータ１０５によって、駆動プーリ１０６と従動プーリ１０７間にかけ渡したタイミングベルト１０２を介して主走査方向に移動走査する。
【００２０】
このキャリッジ１００には、たとえばイエロー(Ｙ)、シアン(Ｃ)、マゼンタ(Ｍ)、ブラック(Ｋ)の各色のインク滴を吐出する４個の液吐出ヘッドから成る記録ヘッド１１８を複数のインク吐出口(ノズル)を形成したノズル面のノズル列を主走査方向と直交する方向(副走査方向)に配列し、インク吐出口方向を下方に向けて装着している。なお、ここでは独立した液滴吐出ヘッドを用いているが、各色の記録液の液滴を吐出する複数のノズル列を有する１または複数の吐出ヘッドを用いる構成とすることもできる。また、色の数および配列順序はこれに限るものではない。
【００２１】
記録ヘッド１１８を構成するインクジェットヘッドとしては、圧電素子などの圧電アクチュエータ、発熱抵抗体などの電気熱変換素子を用いて液体の膜沸騰による相変化を利用するサーマルアクチュエータ、温度変化による金属相変化を用いる形状記憶合金アクチュエータ、静電力を用いる静電アクチュエータなどを、液滴を吐出するための圧力を発生する圧力発生手段として備えたものなどを使用できる。
【００２２】
記録ヘッド１１８上の特定のノズルから長時間インクが吐出されない場合に、ノズル内でインクが乾燥、固着することで、吐出不良の原因になることがある。これに対して、空吐出口１１９を有する空吐出受け１２０を備え、ここに所定のタイミングで全ノズルから吐出を行うことで、ノズルの固着を防ぐ。
【００２３】
また、キャリッジ１００には、スリットを形成したエンコーダスケール１０３を主走査方向に沿って設け、キャリッジ１００にはエンコーダスケール１０３のスリットを検出するエンコーダセンサ１１７を設け、これらによって、キャリッジ１００の主走査方向位置を検知するためのリニアエンコーダを構成している。
【００２４】
一方、記録用紙１０８を搬送するために、記録用紙１０８を静電吸着して記録ヘッド１１８に対向する位置で搬送するための搬送手段である搬送ベルト１０１を備えている。この搬送ベルト１０１は、副走査モータ１１１によって、搬送駆動プーリ１１２と搬送ローラプーリ１１３間に渡したタイミングベルト１１４を介して搬送ローラ１０９を回転駆動することで、駆動している。また、図１に示す符号１１５はホイール、符号１１６はホイールエンコーダセンサであり、搬送ベルト１０１の搬送機構のホイールエンコーダを構成している。
【００２５】
この搬送ベルト１０１は、無端状ベルトであり、搬送ローラ１０９とテンションローラ１１０との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向（副走査方向）に周回するように構成し、周回移動しながら不図示の帯電ローラによって帯電（電荷付与）される。この搬送ベルト１０１としては、１層構造のベルトでも良く、または複層（２層以上の）構造のベルトでもよい。１層構造の搬送ベルトの場合には、用紙や帯電ローラに接触するので、層全体を絶縁材料で形成している。また、複層構造の搬送ベルトの場合には、用紙や帯電ローラに接触する側は絶縁層で形成し、用紙や帯電ローラと接触しない側は導電層で形成することが好ましい。
【００２６】
図２は、図１におけるインクジェット記録装置の制御系の構成を示すブロック図である。このメイン制御部２００は、この装置全体の制御を司る。メイン制御部２００は、用紙の搬送動作および記録ヘッド１１８の移動動作に関する制御を司る手段を兼ねたＣＰＵ２０１と、ＣＰＵ２０１が実行するプログラム、その他の固定データを格納するＲＯＭ２０２と、画像データ等を一時格納するＲＡＭ２０３と、装置の電源が遮断されている間もデータを保持するための書き換え可能なＮＶＲＡＭ（不揮発性メモリ）２０４と、画像データに対する各種信号処理、並び替え等を行う画像処理やその他装置全体を制御するための入出力信号を処理するＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）２０５と、を備えている。
【００２７】
また、このメイン制御部２００は、ホストコンピュータ（不図示）側のプリンタドライバ２２０とのデータ、信号の送受を行うためのホストＩ／Ｆ２０６と、記録ヘッド１１８を駆動するための駆動波形を生成するとともに、記録ヘッド１１８の圧力発生手段を選択駆動させる画像データおよびそれに伴う各種データをヘッドドライバ２１５に出力する印刷制御部２１０と、主走査モータ１０５を駆動するための主走査モータ駆動部２１１と、副走査モータ１１１を駆動するための副走査モータ駆動部２１３と、帯電ローラ２１６にＡＣバイアスを供給するＡＣバイアス供給部２１２と、リニアエンコーダ２１７、ホイールエンコーダ２１８からの検出パルス、およびその他の各種センサからの検知信号を入力するためのＩ／Ｏ２０７などを備えている。また、このメイン制御部２００には、この装置に必要な情報の入力および表示を行うための操作パネル２３０が接続されている。
【００２８】
ここで、メイン制御部２００は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置、イメージスキャナなどの画像読み取り装置、デジタルカメラなどの撮像装置など、ホストコンピュータのプリンタドライバ２２０が生成した印刷データ等を通信ケーブルあるいは通信ネットワークを介してホストＩ／Ｆ２０６で受信する。
【００２９】
そして、メイン制御部２００のＣＰＵ２０１は、ホストＩ／Ｆ２０６に含まれる受信バッファ内の印刷データを読み出して解析し、ＡＳＩＣ２０５にて必要な画像処理、データの並び替え処理等を行って印刷制御部２１０に転送し、印刷制御部２１０から所要のタイミングでヘッドドライバ２１５に画像データや駆動波形を出力する。なお、画像出力するためのドットパターンデータの生成は、たとえばＲＯＭ２０２にフォントデータを格納して行っても良いし、ホストコンピュータ側のプリンタドライバ２２０で画像データをビットマップデータに展開してこの装置に転送するようにしてもよい。ここでは、プリンタドライバ２２０で行うようにしている。
【００３０】
印刷制御部２１０の駆動波形生成部（不図示）は、ＲＯＭ２０２に格納されてＣＰＵ２０１で読み出される駆動パルスのパターンデータをＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器および増幅器（いずれも不図示）等で構成され、１つの駆動パルスあるいは複数の駆動パルスで構成される駆動波形をヘッドドライバ２１５に対して出力する。
【００３１】
ヘッドドライバ２１５は、シリアルに入力される記録ヘッド１１８の１行分に相当する画像データ（ドットパターンデータ）に基づいて印刷制御部２１０の駆動波形生成部から与えられる駆動波形を構成する駆動パルスを選択的に記録ヘッド１１８の圧力発生手段に対して印加することで記録ヘッド１１８を駆動する。なお、このヘッドドライバ２１５は、たとえば、クロック信号および画像データであるシリアルデータを入力するシフトレジスタと、シフトレジスタのレジスト値をラッチ信号でラッチするラッチ回路と、ラッチ回路の出力値をレベル変化するレベル変換回路（レベルシフタ）と、このレベルシフタでオン／オフが制御されるアナログスイッチアレイ（スイッチ手段）等を含み、アナログスイッチアレイのオン／オフを制御することで駆動波形に含まれる所要の駆動パルスを選択的に記録ヘッド１１８の圧力発生手段に印加する。
【００３２】
図３は、この実施の形態にかかるサーボ制御装置を搭載したインクジェット記録装置の機能構成を示すブロック図である。この図３において、主走査モータ制御部３００、副走査モータ制御部３２０は、プログラムにそれぞれ従うことにより、モータトルク異常検出部３０１、加速度測定部３０２、目標速度保持部３０３、駆動機構負荷保持部３０４、駆動機構負荷電圧保持部３０５、加速必要トルク算出部３０６、加速必要電圧算出部３０７、加速度差分算出部３０８、加速必要電圧補正部３０９、モータ出力算出部３１１の各機能を実現するものである。
【００３３】
モータトルク異常検出手段としてのモータトルク異常検出部３０１は、モータの回転数と電圧またはＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比から算出した値によってモータトルクが異常値であることを検出する。速度測定手段として機能する加速度測定部３０２は、キャリッジ１００、搬送ベルト１０１それぞれの駆動体の速度を測定する。キャリッジ１００の速度測定はリニアエンコーダ２１７によって測定する。搬送ベルト１０１の速度測定はホイールエンコーダ２１８によって測定する。
【００３４】
また、モータトルク異常検出部３０１は、駆動体と異物との干渉によりモータトルクが異常値になったことを検出する。目標速度保持手段として機能する目標速度保持部３０３は、それぞれの駆動体を駆動する目標速度を保持する。
【００３５】
主走査モータ制御部３００、副走査モータ制御部３２０は、加速度測定部３０２により求まる速度と、目標速度保持部３０３により求まる目標速度との差に応じてそれぞれの駆動体への駆動制御値を算出する。この駆動体制御手段としての主走査モータ制御部３００、副走査モータ制御部３２０は、電圧制御またはＰＷＭ制御を行う。
【００３６】
駆動機構負荷保持手段として機能する駆動機構負荷保持部３０４は、駆動機構の負荷を保持する。加速必要トルク算出手段として機能する加速必要トルク算出部３０６は、それぞれの駆動体を加速または減速させる際、駆動機構負荷保持部３０４により求まる現在の速度で等速駆動するために必要な負荷に抗するトルク値と、駆動機構の慣性モーメントＩを加速度αで加速するために必要なトルクＴａ＝Ｉ×αとを加算したトルクを算出する。モータ出力算出手段として機能するモータ出力算出部３１１は、加速または減速時には、加速必要トルク算出部３０６により求まる必要トルクと現在の回転速度から求まる電圧またはＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比を、モータ出力値とする。
【００３７】
また、駆動機構負荷電圧保持手段として機能する駆動機構負荷電圧保持部３０５は、駆動機構の負荷を電圧の単位で保持する。加速必要電圧算出手段として機能する加速必要電圧算出部３０７は、所望の加速度で加速するために必要なトルクを発生させるために必要な電圧値を求める。ここでモータ出力算出部３１１は、加速または減速時には、駆動機構負荷電圧保持手段により求まる負荷電圧と、加速必要電圧算出部３０７により求まる加速必要電圧とを加算することでモータ出力値とする。
【００３８】
また、加速度測定部３０２は加速または減速実施後、実際の加速度を測定する。加速度差分算出部３０８は、目標加速度と、加速度測定部３０２により求まる実際の加速度と、の差分を求める。加速必要電圧補正手段として機能する加速必要電圧補正部３０８は、加速度差分算出部３０８によりもとまる加速度差分によって、加速必要電圧算出部３０７により求まる加速必要電圧を補正する。
【００３９】
また、摺動負荷保持部３１０は、書込込み・読み出しが可能なＨＤＤあるいは不揮発性メモリなどの記憶装置を用い、たとえば、後述する摺動負荷に関するデータ（たとえば図１６参照）を保持しておく。この摺動負荷保持部３１０は、たとえば、後述する図１６に示すような温度、回転速度、位置に対応した摺動負荷（ＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比換算）のテーブルを、主走査モータ制御部３００や副走査モータ制御部３２０が参照できるような方法で実現できる。また、実際のサーボ機構の動作中に、各条件での等速時電圧を算出して、この値で式やテーブルを補正してもよい。
【００４０】
以下、上述した制御系におけるサーボ制御例について具体的に説明する。ＤＣモータの速度サーボ制御には、ＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ：比例・積分）制御が使用される。図４は、サーボ制御の概要を示す説明図である。ＰＩ制御では、目標速度ｖｅｌ＿ｔａｒ、現在の速度ｖｅｌ＿ｎｏｗとしたとき、モータ出力Ｖを、式（１）のように求める。
Ｖ＝−Ｐｃ×（ｖｅｌ＿ｎｏｗ−ｖｅｌ＿ｔａｒ）−Ｉｃ×Σ(ｖｅｌ＿ｎｏｗ−ｖｅｌ＿ｔａｒ)・・・（１）
Ｐｃ：比例定数
Ｉｃ：積分定数
ｖｅｌ＿ｎｏｗ：現在の速度
ｖｅｌ＿ｔａｒ：目標速度
【００４１】
式（１）の右辺第一項の部分は比例制御と呼ばれるもので、ある時刻ｔにおいて、目標速度と現在速度との差分を補正するため、目標速度よりも速度が遅ければ速度を速めるためにモータ出力を増加させ、速ければ反対にモータ出力を減少させる効果がある。
【００４２】
また、式（１）の右辺第二項の部分は積分制御と呼ばれるもので、ある時刻ｔまでの目標速度との差分の積分値に応じてモータ出力を増減させるものである。これは、キャリッジ１００を目標速度で等速駆動させるには所定のモータ出力を保つ必要があるが、比例制御だけでは、現在速度＝目標速度になった時点でモータ出力がゼロになってしまい、目標速度が保てなくなるためで、積分値が残ることで等速駆動に必要なモータ出力分を保持する役割がある。
【００４３】
図５は、通常のキャリッジ移動時の速度とモータ出力の状態について示す説明図である。図５に示すように、前記目標速度を、加速、等速、減速の台形型に設定して制御することで、所望の速度で所望の位置まで駆動させている。
【００４４】
［制御例１］
サーボ制御装置において、制御対象が移動中に他の物体との干渉（ジャム）が発生した場合、移動を継続するためにモータ出力を増加させることで、制御対象や干渉した物体を破損してしまう恐れがある。これを防ぐため、ジャムを検知した場合にサーボ制御を停止する処理が行われる。
【００４５】
図６は、モータ出力のばらつきによるジャム判定方法例を示す説明図である。ジャム判定の方法としては、たとえば図６に示すように、等速移動時のモータ出力値がジャム判定閾値を超えた場合に、出力異常としてジャム判定する方法が知られている。
【００４６】
また、たとえば、特開２００９−２７６５４３号公報には、モータ出力分布のバラツキが所定範囲よりも広い場合に、ジャム判定する技術が開示されている。特開２００９−２７６５４３号公報におけるモータ出力値は、ＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比や電圧値、電流値のいずれでもよいとされている。ここで、ジャムを検知する目的は、異物との干渉により異常なトルクがかかり、制御対象や異物を破損することを防ぐためである。
【００４７】
ＤＣモータにおいて、電流値はトルクと比例する値であるため、電流値を基準としてジャム判定することは、前記の目的に適合しているといえる。しかし、サーボ制御手段が電流値を測定するためには、部品の増加によるコストアップを伴う。また、ＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比や電圧値を基準値とする場合、これらの値はモータトルクと比例する値ではないため、上記目的に必ずしも適合しているとはいえない。
【００４８】
ここで、ＤＣモータにおける、トルクＴと回転数ωと電圧Ｖの関係について述べる。ＤＣモータに電圧Ｖを印加し、回転数ωで回転しているとき、逆起電力定数をＫｅ、直流内部抵抗をＲとすると、モータに流れる電流Ｉｍは、式（２）のようになる。
Ｉｍ＝（Ｖ−Ｋｅ×ω）／Ｒ・・・（２）
Ｉｍ：モータ電流
Ｖ：モータ印加電圧
ω：モータ回転数
Ｋｅ：逆起電力定数
Ｒ：モータ内部抵抗
【００４９】
モータトルクＴは、電流とトルク定数Ｋｔを乗算した値になるので、式（３）で求められる。
Ｔ＝Ｉｍ×Ｋｔ
＝−（ＫｅＫｔ／Ｒ）ω＋（Ｋｔ／Ｒ）Ｖ・・・（３）
Ｋｔ：トルク定数
【００５０】
式（３）の関係を、図８に示す。ＤＣモータの回転速度ωとトルクＴの関係は、傾き負の直線となり、そのω切片は印加電圧Ｖに比例する。
【００５１】
図６に示す方法で、電圧（ＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比）を基準としてジャム判定を行う場合に、異物との接触の仕方が異なる場合について示す。図９(ａ)は、異物との接触による反力が比較的大きく、短時間で減速するパターンである。図９(ｂ)は比較的弱い力で長時間接触しているようなパターンで、たとえばキャリッジ１００が用紙を擦りながら駆動しているような状態である。
【００５２】
図１０は、電圧をジャム判定基準にした場合の各異物接触パターンでのジャム検知時のモータトルクを示す説明図である。この図１０において、図９(ａ)に示すパターンでは、モータ回転速度ωｆｉｘ／印加電圧Ｖｆｉｘの状態から、回転速度ωｊａｍ１／印加電圧Ｖｊａｍの状態になるので、モータトルクの増加はＴｊａｍ１−Ｔｆｉｘになる。また、この図１０において、図９(ｂ)に示すパターンでは、モータ回転速度ωｆｉｘ／印加電圧Ｖｆｉｘの状態から、回転速度ωｊａｍ２／印加電圧Ｖｊａｍの状態になるので、モータトルクの増加はＴｊａｍ２−Ｔｆｉｘになる。
【００５３】
このように、同じ電圧を基準としてジャム判定を行っている場合には、ジャムを検知したときのモータトルクは異なってしまうことがあるので、前記ジャム検知の目的である異常トルクの検出に対して、必ずしも適合しているとはいえない。
【００５４】
図１１は、トルクをジャム判定基準にした場合の各異物接触パターンについて示す説明図である。また、図１１の各異物接触パターンにおける回転速度、印加電圧、モータトルクの関係を図１２に示す。上述した不具合を解決するため、この実施の形態では、ジャム判定基準に電圧（ＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比）ではなく、モータ回転数と電圧（ＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比）から式（３）により換算したモータトルクを使用することで、トルクの異常によってジャム判定できるようになるので、異物との干渉により異常なトルクがかかり、制御対象や異物を破損することを防ぐためというジャム検知の目的に適合したジャム判定を行うことが可能になる。
【００５５】
モータトルクの算出およびジャム判定は、キャリッジ１００の駆動については主走査モータ制御部３００が、搬送ベルト１０１の搬送機構の駆動については副走査モータ制御部３２０が行う。
【００５６】
つぎに、トルクをジャム判定基準にしたジャム判定方法についてのフローチャートを図１３に示す。この動作は主走査モータ制御部３００または副走査モータ制御部３２０（図３参照）によって統括的に実行される。主走査モータ制御部３００または副走査モータ制御部３２０がモータ出力値を定期的に算出する際、まずリニアエンコーダ２１７、ホイールエンコーダ２１８により主走査モータ１０５、副走査モータ１１１の各回転数を取得する(ステップＳ１)。続いて、このモータ回転数から、式（１）に示したＰＩ制御によりモータ出力値（ＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比）を算出する(ステップＳ２)。さらに、このモータ回転数とモータ出力値から式（３）によりモータトルクを算出する(ステップＳ３)。
【００５７】
続いて、上記算出したモータトルクを、主走査モータ制御部３００または副走査モータ制御部３２０が保持するジャム判定トルク閾値と比較判断する（ステップＳ４）。ここで、モータトルクが閾値を下回っていれば(判断Ｎｏ)、ステップＳ２で算出したモータ出力値を主走査モータ１０５または副走査モータ１１１に出力して(ステップＳ５)、処理を終える。一方、ステップＳ４において、モータトルクが閾値以上である場合(判断Ｙｅｓ)、ジャムと判定してモータ駆動を停止し(ステップＳ６)、ジャム検知によるエラー処理を実施して(ステップＳ７)、処理を終える。
【００５８】
なお、図１３のフローチャートは、図６に示したジャム判定方法について示しているが、図７の方法や、その他従来技術に記載された方法の判定基準となるモータ出力値として、式（３）によるモータトルク換算値を使用してもよい。
【００５９】
［制御例２］
図１４は、サーボ制御で速度目標値を等加速度になるように設定して加算する場合の挙動を示す説明図である。ＤＣサーボ機構で等加速度での加速、減速を行う場合、図５の説明で記載したように、サーボ制御の目標速度値を等加速度になるように設定し、この目標速度値に追従するようにＰＩ制御などによってサーボ制御を行う。しかし、サーボ機構のメカ剛性が不十分である場合などに、目標速度値に追従しきれず、加速、減速挙動が振動的になってしまうことがある。加速、減速挙動が振動的になると、騒音の発生や、インクジェットプリンタであればインク滴の吐出位置ずれによる画像障害が発生することもある。
【００６０】
図１５は、サーボ機構の摺動負荷を示す説明図である。キャリッジ１００が等速で駆動する際、移動方向と反対にかかる摺動負荷が発生する。摺動負荷は、メカ機構によってさまざまな特性を持つが、負荷が速度に比例することが多い。ここでは速度に比例するものとして説明を行う。
【００６１】
図１６は、温度、位置、回転速度によって変動する摺動負荷テーブル例を示す図表である。摺動負荷は、事前に測定した結果を元に、回転速度に対する負荷トルクの摺動負荷保持部３１０（図３参照）や、回転速度とトルクの式として保持しておく。たとえば以下のように求める。図１６の例では、温度０℃未満、温度０℃〜１０℃、温度１０℃〜２０℃、温度２０℃以上の各温度条件について示す。
【００６２】
サーボ機構上のＤＣモータに電圧Ｖ０,Ｖ１,Ｖ２,Ｖ３を印加して等速になるまで待ち、そのときの回転速度を測定し、ω０,ω１,ω２,ω３とする。これを式（３）の回転速度ωとトルクＴの関係式上にプロットして、近似直線を引く。このようにして求めた摺動負荷を、Ｔｆ(ω)とする。また、慣性モーメントＩを角加速度αで加速するために必要なトルクＴａは、式（４）で求められる。
Ｔａ＝Ｉ×α・・・（４）
I：モータ軸に対する機構全体（キャリッジ１００やプーリなど）の合計慣性モーメント
α：角加速度
よってキャリッジ１００が等加速度運動を行うために必要なトルクＴは、式（５）で求められる。
Ｔ＝Ｔｆ(ω)＋Ｉ×α・・・（５）
Ｔｆ(ω)：回転速度ωに対する摺動負荷
また、式（３）を変形して、回転速度ωとトルクＴから、式（６）によって、電圧Ｖを求めることができる。
Ｖ＝（Ｒ／Ｋｔ）Ｔ＋Ｋｅ×ω・・・（６）
【００６３】
以上より、本発明では、サーボ機構を加速、減速させる際には、ＰＩ制御などのサーボ制御によって加速、減速状態に設定した目標速度値に追従させるのではなく、式（５）によって求めたモータトルクを、式（６）によって電圧に換算した値をモータ出力値とすることで、挙動が振動的になることなく加速、減速を行うことが可能となる。なお、モータトルクの算出およびモータ出力電圧の算出は、キャリッジ１００の駆動については主走査モータ制御部３００が、搬送ベルト１０１の搬送機構の駆動については副走査モータ制御部３２０が行う。
【００６４】
なお、この摺動負荷は、上記の例で示した回転速度ωの一次関数でない場合や、位置、温度など、他のパラメータによっても変動する値であっても、同様の効果を得ることができる。また式やテーブルを、回転速度とトルクではなく、回転速度と電圧（ＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比）の関係として保持してもかまわない。
【００６５】
これはたとえば、図１６に示すような温度、回転速度、位置に対応した摺動負荷（ＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比換算）のテーブルを用意しておき、主走査モータ制御部３００や副走査モータ制御部３２０が参照できるような方法で実現できる。また、実際のサーボ機構の動作中に、各条件での等速時電圧を算出して、この値で式やテーブルを補正してもよい。
【００６６】
［制御例３］
図１７は、回転速度一定で電圧を増加させたときのトルク増加分の関係を示す説明図である。インクジェット記録装置でサーボ制御を行うようなＣＰＵ２０１は、一般に性能がそれほど高くないものが用いられる。式（５）によって求めたモータトルクを、式（６）によって電圧に換算した値をモータ出力値とすることで、挙動が振動的になることなく加速、減速を行う方法について、式（５）や式（６）のような計算をＣＰＵ２０１で行うことは、計算負荷が大きい。
【００６７】
ここで、式（３）の関係より、回転速度ωが一定であるとき、トルクＴと電圧Ｖは比例関係になる。回転速度ω０、電圧Ｖ０でモータトルクＴ０であるとき、回転速度はω０のままで、電圧をＶ０＋ΔＶに増加したとき、モータトルクがＴ０＋ΔＴに増加するものとすると、以下の式が成り立つ。
Ｔ０＝−（ＫｅＫｔ／Ｒ）ω０＋（Ｋｔ／Ｒ）Ｖ０
Ｔ０＋ΔＴ＝−（ＫｅＫｔ／Ｒ）ω０＋（Ｋｔ／Ｒ）×（Ｖ０＋ΔＶ）
辺々差をとって、
ΔＴ＝（Ｋｔ／Ｒ）×ΔＶ
⇔ΔＶ＝（Ｒ／Ｋｔ）×ΔＴ・・・（７）
【００６８】
よって、回転速度が一定であれば、回転速度の値に限らず、モータトルクの増加分と電圧の増加分は式（７）の関係で比例することがわかる。このことから、式（４）のＴａだけモータトルクを増加させたい場合には、式（８）により求まる電圧Ｖａだけ増加させればよいことになる。
Ｖａ＝（Ｒ／Ｋｔ）×Ｔａ
＝（Ｒ／Ｋｔ）×Ｉ×α・・・（８）
【００６９】
また、図１６の説明でも記載したとおり、摺動負荷は電圧（ＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比）で保持してもよいので、電圧単位の摺動負荷をＶｆ(ω)とする。このとき、モータ出力電圧Ｖを、式（９）で求めることによっても、前記式（５）、式（６）を計算することでモータ出力値を決める方法と同様の効果が得られる。ここで、式（９）のＶａの値は、式（８）により、事前に求めておくことで、サーボ制御中には式（９）の加算のみ行えばよいことになる。
Ｖ＝Ｖｆ(ω)＋Ｖａ・・・（９）
【００７０】
以上より、本発明では、式（９）によってモータ出力電圧を求めることで、複雑な計算を行うことなく、挙動が振動的にならないように加速、減速を行うことが可能となる。なお、Ｖｆ(ω)やＶａの値の保持およびモータ出力電圧の算出は、キャリッジ１００の駆動については主走査モータ制御部３００が、搬送ベルト１０１の搬送機構の駆動については副走査モータ制御部３２０が行う。
【００７１】
［制御例４］
図１８は、目標加速度と実際の加速度にずれがある例を示す説明図である。式（９）の方法で加速を行う場合、ＤＣモータの内部抵抗Ｒ、トルク定数Ｋｔ、慣性モーメントＩのバラツキにより、所望の加速度αとは異なる加速度になる可能性がある。たとえば式（８）によって加速度α０として算出したＶａを使用して、式（９）により加速を行ったとき、実際には加速度α０×０．８の加速度でしか駆動しなかったとすると、想定した定数（Ｒ／Ｋｔ×Ｉ）が、実際のモータ、メカの定数の０．８倍の値でしかなかったため、Ｖａが実際に必要な電圧の０．８倍になってしまった、と考えられる。よって次回の加速を実施する前に、式（８）のα＝α０／０．８としてＶａを算出しなおすことで、実際の加速度をα０に近づけることができる。
【００７２】
以上より、本発明では、加速を行う前に式（８）によりＶａを求める際、目標加速度αを式（１０）で求めることで、実際の加速度を所望の加速度に近づけるよう補正することが可能になる。
α＝α０／（αｎ−１／α０）・・・（１０）
α０：目標加速度
αｎ−１：前回加速時の加速度測定値
【００７３】
上記において、実際の加速度の測定および目標加速度αの算出は、キャリッジ１００の駆動については主走査モータ制御部３００が、搬送ベルト１０１の搬送機構の駆動については副走査モータ制御部３２０が行う。
【００７４】
ところで、本実施の形態のサーボ制御装置は、ＣＰＵなどの制御装置と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＡＭなどの記憶装置と、ＨＤＤ、ＣＤドライブ装置などの外部記憶装置と、ディスプレイ装置などの表示装置と、キーボードやマウスなどの入力装置を備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。本実施形態のサーボ制御装置で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。
【００７５】
また、本実施の形態のサーボ制御装置で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施の形態のサーボ制御装置で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。また、本実施の形態のプログラムを、ＲＯＭ等にあらかじめ組み込んで提供するように構成してもよい。
【００７６】
つぎに、上述した実施の形態のサーボ制御装置が奏する効果についてまとめて以下に列記する。まず、モータの回転速度とＰＷＭ信号とに基づいて、式（Ａ）によりモータトルクを求め、このトルクを基準としてジャム判定を行うので、ジャム判定において、制御対象を駆動する駆動力に対して閾値を設けているので、外部から異常な力がかかったことを検知してジャム検知をすることができる。
【００７７】
Ｔ＝−（ＫｅＫｔ／Ｒ）ω＋（Ｋｔ／Ｒ）Ｖ・・・（Ａ）
Ｔ：ＤＣモータの出力トルク（または駆動力）
Ｖ：ＤＣモータ印加電圧（またはＰＷＭ制御の印加電圧Ｖ０×Ｄｕｔｙ比）
ω：ＤＣモータの回転数
Ｋｅ：ＤＣモータの逆起電力定数
Ｋｔ：ＤＣモータのトルク定数
Ｒ：ＤＣモータの直流内部抵抗
【００７８】
また、制御周期ごとに、式（Ｂ）によって、「現在の速度で等速駆動するために必要な力」と「加速度αで加速するために必要な力」の合計値である現在のモータ出力トルク（または駆動力）Ｔを求め、ここから式（Ａ）を変形した式（Ｃ）によって電圧（またはＰＷＭ制御のＤｕｔｙ比）を求めてモータ出力値とすることで、加速度αで加速することができるので、サーボ機構のメカ剛性が低い場合であっても、加速挙動が振動的にならないように加速させることができる。
【００７９】
Ｔ＝Ｔｆ＋Ｉ×α・・・（Ｂ）
Ｔ：現在のモータ出力トルク（または駆動力）
Ｉ：駆動対象の慣性モーメント（または質量）
α：駆動対象の角加速度（または加速度）
Ｔｆ：現在の速度で等速駆動する際に発生する摺動負荷トルク（または力）
式（Ａ）⇔
Ｖ=｛Ｔ＋（ＫｅＫｔ／Ｒ）ω｝／（Ｋｔ／Ｒ）・・・（Ｃ）
【００８０】
式（Ａ）の関係より、速度ω一定であればＴ∝Ｖとなるため、式（Ｄ）により求まる値をモータ出力値とすることで、複雑な計算をすることなく、式（Ｃ）でモータ出力値を求めたのと同等の効果が得られる。なお、このときのＶａの値は、所望の加速度αに対して式（Ｅ）であらかじめ求めた値を使用する。
Ｖ=Ｖｆ＋Ｖａ・・・（Ｄ）
Ｖ：ＤＣモータ印加電圧（またはＰＷＭ制御の印加電圧Ｖ０×Ｄｕｔｙ比）
Ｖｆ：各速度で等速駆動しているときの電圧（摺動負荷相当の電圧）
Ｖａ：固定の電圧
【００８１】
ＤＣモータに電圧Ｖ０を印加したときのモータトルクＴ０、角速度ω０とし、角速度をω０に保ったまま電圧をΔＶ上昇させたときのトルク上昇分をΔＴとすると、
Ｔ０＝−（ＫｅＫｔ／Ｒ）ω０＋（Ｋｔ／Ｒ）Ｖ０
Ｔ０＋ΔＴ＝−（ＫｅＫｔ／Ｒ）ω０＋（Ｋｔ／Ｒ）（Ｖ０＋ΔＶ）
辺々差をとって、
ΔＴ＝（Ｋｔ／Ｒ）ΔＶ
⇔ΔＶ＝（Ｒ／Ｋｔ）ΔＴ
ここでΔＶは式（Ｄ）のＶａに、ΔＴは式（Ｂ）のI×αに相当する。
Ｖａ＝（Ｒ／Ｋｔ）（Ｉ×α）・・・（Ｅ）
【００８２】
ＤＣモータの回転数ωとトルクＴの関係式は、モータの逆起電力定数Ｋｅ、トルク定数Ｋｔ、内部抵抗Ｒ、入力電圧Ｖとして、Ｔ=-(ＫｅＫｔ／Ｒ)ω＋(Ｋｔ／Ｒ)Ｖの関係であるため、速度一定であればＴ∝Ｖとなり、摺動負荷相当の電圧Ｖｆに固定電圧Ｖａを加算することは、固定トルクＴａを加算することと同じであるので、複雑な演算を行うことなく、サーボ機構のメカ剛性が低い場合であっても、加速挙動が振動的にならないように加速させることができる。
【００８３】
また、上記の方法で加速した際の加速度を、駆動する毎に計測し、所望の加速度とのずれに対してＶａを補正することで、所望の加速度で加速することができるので、モータ特性のばらつきによらず、所望の加速度による加速を行うための補正を行うことができる。
【００８４】
したがって、上述した実施の形態によれば、制御対象を駆動する駆動力に対して閾値を設けているので、外部から異常な力がかかったことを検知してジャム検知をすることができる。また、サーボ機構のメカ剛性が低い場合であっても、加速挙動が振動的にならないように加速させることができる。また、複雑な演算を行うことなく、サーボ機構のメカ剛性が低い場合であっても、加速挙動が振動的にならないように加速させる効果もある。さらに、モータ特性のばらつきによらず、所望の加速度による加速を行うための補正ができる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
以上のように、本発明にかかるサーボ制御装置および画像形成装置、並びにサーボ制御プログラムは、ＤＣモータを駆動源としてサーボ制御を行う、たとえばインクジェット記録装置などの各プリンタや複写機の画像形成装置などに有用であり、特に、モータの回転速度とＰＷＭ信号からモータトルクを求め、このトルクを基準として制御対象を駆動する駆動力の異常を検出するジャム判定する装置やシステムに適している。
【符号の説明】
【００８６】
１００ キャリッジ
１０１ 搬送ベルト
１０５ 主走査モータ
１１１ 副走査モータ
２００ メイン制御部
２０１ ＣＰＵ
２１１ 主走査モータ駆動部
２１３ 副走査モータ駆動部
２１７ リニアエンコーダ
２１８ ホイールエンコーダ
３００ 主走査モータ制御部
３０１ モータトルク異常検出部
３０２ 加速度測定部
３０３ 目標速度保持部
３０４ 駆動機構負荷保持部
３０５ 駆動機構負荷電圧保持部
３０６ 加速必要トルク算出部
３０７ 加速必要電圧算出部
３０８ 加速度差分算出部
３０９ 加速必要電圧補正部
３１０ 摺動負荷保持部
３１１ モータ出力算出部
３２０ 副走査モータ制御部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８７】
【特許文献１】特開２００９−０２９０３７号公報
【特許文献２】特開２０００−２４５１８７号公報
【特許文献３】特開平５−２２９７５号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動モータにより駆動体を駆動制御するサーボ制御装置であって、
前記駆動体の速度を測定する速度測定手段と、
前記駆動体を駆動する目標速度を記憶する目標速度記憶手段と、
電圧制御またはＰＷＭ制御を実行する際に、前記速度測定手段により測定された速度と、前記目標速度記憶手段に記憶された目標速度との差に応じて前記駆動モータを駆動制御する駆動制御手段と、
前記駆動制御手段により前記駆動モータを駆動させた場合に、前記駆動体と異物との干渉によりモータトルクが異常値になったことを検出するモータトルク異常検出手段と、
を備え、
前記モータトルク異常検出手段は、前記駆動モータの回転数と電圧またはＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比から算出した値によってモータトルクが異常値であることを検出することを特徴とするサーボ制御装置。
【請求項２】
駆動モータにより駆動体を駆動制御するサーボ制御装置であって、
前記駆動体の速度を測定する速度測定手段と、
前記駆動体を含む駆動機構の負荷を記憶する駆動機構負荷記憶手段と、
前記駆動体を加速または減速させる際、駆動機構負荷記憶手段に記憶された現在の速度で等速駆動するために必要な負荷に抗するトルク値と、駆動機構の慣性モーメントＩを加速度αで加速するために必要なトルクＴａ＝Ｉ×αとを加算したトルクを算出する加速必要トルク算出手段と、
加速または減速時には、前記加速必要トルク算出手段により求まる必要トルクと現在の回転速度から求まる電圧またはＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比を、前記駆動モータの出力値とするモータ出力算出手段と、
を備えることを特徴とするサーボ制御装置。
【請求項３】
駆動モータにより駆動体を駆動制御するサーボ制御装置であって、
前記駆動体の速度を測定する速度測定手段と、
前記駆動体を含む駆動機構の負荷を電圧の単位で記憶する駆動機構負荷電圧記憶手段と、
所望の加速度で加速するために必要なトルクを発生させるために必要な電圧値を求める加速必要電圧算出手段と、
加速または減速時には、前記駆動機構負荷電圧記憶手段に記憶された負荷電圧と、前記加速必要電圧算出手段により求まる加速必要電圧とを加算することでモータ出力値とするモータ出力算出手段と、
を備えることを特徴とするサーボ制御装置。
【請求項４】
さらに、
加速または減速実施後、実際の加速度を測定する加速度測定手段と、
目標加速度と、加速度測定手段により求まる実際の加速度との差分を求める加速度差分算出手段と、
前記加速度差分算出手段により求まる加速度差分によって、前記加速必要電圧算出手段により求まる加速必要電圧を補正する加速必要電圧補正手段と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載のサーボ制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載のサーボ制御装置と、
印刷対象の画像情報を記録紙に印刷する印刷手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
記憶手段を有し、駆動モータにより駆動体を駆動制御するコンピュータを、
前記駆動体の速度を測定する速度測定手段と、
前記駆動体を駆動する目標速度を前記記憶手段に記憶する目標速度記憶手段と、
電圧制御またはＰＷＭ制御を実行する際に、前記速度測定手段により測定された速度と、前記目標速度記憶手段に記憶された目標速度との差に応じて前記駆動モータを駆動制御する駆動制御手段と、
前記駆動制御手段により前記駆動モータを駆動させた場合に、前記駆動体と異物との干渉によりモータトルクが異常値になったことを検出するモータトルク異常検出手段と、
として機能させ、
前記モータトルク異常検出手段が、前記駆動モータの回転数と電圧またはＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比から算出した値によってモータトルクが異常値であることを検出することを特徴とするサーボ制御プログラム。
【請求項７】
記憶手段を有し、駆動モータにより駆動体を駆動制御するコンピュータを、
前記駆動体の速度を測定する速度測定手段と、
前記駆動体を含む駆動機構の負荷を前記記憶手段に記憶する駆動機構負荷記憶手段と、
前記駆動体を加速または減速させる際、駆動機構負荷保持手段により求まる現在の速度で等速駆動するために必要な負荷に抗するトルク値と、駆動機構の慣性モーメントＩを加速度αで加速するために必要なトルクＴａ＝Ｉ×αとを加算したトルクを算出する加速必要トルク算出手段と、
加速または減速時には、前記加速必要トルク算出手段により求まる必要トルクと現在の回転速度から求まる電圧またはＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比を、前記駆動モータの出力値とするモータ出力算出手段と、
して機能させるためのサーボ制御プログラム。
【請求項８】
記憶手段を有し、駆動モータにより駆動体を駆動制御するコンピュータを、
前記駆動体の速度を測定する速度測定手段と、
前記駆動体を含む駆動機構の負荷を電圧の単位で記憶する駆動機構負荷電圧記憶手段と、
所望の加速度で加速するために必要なトルクを発生させるために必要な電圧値を求める加速必要電圧算出手段と、
加速または減速時には、前記駆動機構負荷電圧記憶手段に記憶された負荷電圧と、前記加速必要電圧算出手段により求まる加速必要電圧とを加算することでモータ出力値とするモータ出力算出手段と、
して機能させるためのサーボ制御プログラム。
【請求項９】
さらに、前記コンピュータを、
加速または減速実施後、実際の加速度を測定する加速度測定手段と、
目標加速度と、加速度測定手段により測定される実際の加速度との差分を求める加速度差分算出手段と、
前記加速度差分算出手段により求まる加速度差分によって、前記加速必要電圧算出手段により求まる加速必要電圧を補正する加速必要電圧補正手段と、
して機能させる請求項８に記載のサーボ制御プログラム。
【請求項１】
駆動モータにより駆動体を駆動制御するサーボ制御装置であって、
前記駆動体の速度を測定する速度測定手段と、
前記駆動体を駆動する目標速度を記憶する目標速度記憶手段と、
電圧制御またはＰＷＭ制御を実行する際に、前記速度測定手段により測定された速度と、前記目標速度記憶手段に記憶された目標速度との差に応じて前記駆動モータを駆動制御する駆動制御手段と、
前記駆動制御手段により前記駆動モータを駆動させた場合に、前記駆動体と異物との干渉によりモータトルクが異常値になったことを検出するモータトルク異常検出手段と、
を備え、
前記モータトルク異常検出手段は、前記駆動モータの回転数と電圧またはＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比から算出した値によってモータトルクが異常値であることを検出することを特徴とするサーボ制御装置。
【請求項２】
駆動モータにより駆動体を駆動制御するサーボ制御装置であって、
前記駆動体の速度を測定する速度測定手段と、
前記駆動体を含む駆動機構の負荷を記憶する駆動機構負荷記憶手段と、
前記駆動体を加速または減速させる際、駆動機構負荷記憶手段に記憶された現在の速度で等速駆動するために必要な負荷に抗するトルク値と、駆動機構の慣性モーメントＩを加速度αで加速するために必要なトルクＴａ＝Ｉ×αとを加算したトルクを算出する加速必要トルク算出手段と、
加速または減速時には、前記加速必要トルク算出手段により求まる必要トルクと現在の回転速度から求まる電圧またはＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比を、前記駆動モータの出力値とするモータ出力算出手段と、
を備えることを特徴とするサーボ制御装置。
【請求項３】
駆動モータにより駆動体を駆動制御するサーボ制御装置であって、
前記駆動体の速度を測定する速度測定手段と、
前記駆動体を含む駆動機構の負荷を電圧の単位で記憶する駆動機構負荷電圧記憶手段と、
所望の加速度で加速するために必要なトルクを発生させるために必要な電圧値を求める加速必要電圧算出手段と、
加速または減速時には、前記駆動機構負荷電圧記憶手段に記憶された負荷電圧と、前記加速必要電圧算出手段により求まる加速必要電圧とを加算することでモータ出力値とするモータ出力算出手段と、
を備えることを特徴とするサーボ制御装置。
【請求項４】
さらに、
加速または減速実施後、実際の加速度を測定する加速度測定手段と、
目標加速度と、加速度測定手段により求まる実際の加速度との差分を求める加速度差分算出手段と、
前記加速度差分算出手段により求まる加速度差分によって、前記加速必要電圧算出手段により求まる加速必要電圧を補正する加速必要電圧補正手段と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載のサーボ制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載のサーボ制御装置と、
印刷対象の画像情報を記録紙に印刷する印刷手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
記憶手段を有し、駆動モータにより駆動体を駆動制御するコンピュータを、
前記駆動体の速度を測定する速度測定手段と、
前記駆動体を駆動する目標速度を前記記憶手段に記憶する目標速度記憶手段と、
電圧制御またはＰＷＭ制御を実行する際に、前記速度測定手段により測定された速度と、前記目標速度記憶手段に記憶された目標速度との差に応じて前記駆動モータを駆動制御する駆動制御手段と、
前記駆動制御手段により前記駆動モータを駆動させた場合に、前記駆動体と異物との干渉によりモータトルクが異常値になったことを検出するモータトルク異常検出手段と、
として機能させ、
前記モータトルク異常検出手段が、前記駆動モータの回転数と電圧またはＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比から算出した値によってモータトルクが異常値であることを検出することを特徴とするサーボ制御プログラム。
【請求項７】
記憶手段を有し、駆動モータにより駆動体を駆動制御するコンピュータを、
前記駆動体の速度を測定する速度測定手段と、
前記駆動体を含む駆動機構の負荷を前記記憶手段に記憶する駆動機構負荷記憶手段と、
前記駆動体を加速または減速させる際、駆動機構負荷保持手段により求まる現在の速度で等速駆動するために必要な負荷に抗するトルク値と、駆動機構の慣性モーメントＩを加速度αで加速するために必要なトルクＴａ＝Ｉ×αとを加算したトルクを算出する加速必要トルク算出手段と、
加速または減速時には、前記加速必要トルク算出手段により求まる必要トルクと現在の回転速度から求まる電圧またはＰＷＭ制御Ｄｕｔｙ比を、前記駆動モータの出力値とするモータ出力算出手段と、
して機能させるためのサーボ制御プログラム。
【請求項８】
記憶手段を有し、駆動モータにより駆動体を駆動制御するコンピュータを、
前記駆動体の速度を測定する速度測定手段と、
前記駆動体を含む駆動機構の負荷を電圧の単位で記憶する駆動機構負荷電圧記憶手段と、
所望の加速度で加速するために必要なトルクを発生させるために必要な電圧値を求める加速必要電圧算出手段と、
加速または減速時には、前記駆動機構負荷電圧記憶手段に記憶された負荷電圧と、前記加速必要電圧算出手段により求まる加速必要電圧とを加算することでモータ出力値とするモータ出力算出手段と、
して機能させるためのサーボ制御プログラム。
【請求項９】
さらに、前記コンピュータを、
加速または減速実施後、実際の加速度を測定する加速度測定手段と、
目標加速度と、加速度測定手段により測定される実際の加速度との差分を求める加速度差分算出手段と、
前記加速度差分算出手段により求まる加速度差分によって、前記加速必要電圧算出手段により求まる加速必要電圧を補正する加速必要電圧補正手段と、
して機能させる請求項８に記載のサーボ制御プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−６０８３０（Ｐ２０１２−６０８３０Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０３３５９（Ｐ２０１０−２０３３５９）
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１０日（２０１０．９．１０）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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