JP2001253132A

JP2001253132A - 制御形態設定方法、及び制御装置

Info

Publication number: JP2001253132A
Application number: JP2000067383A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Tanaka; 洋一田中
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-03-10
Filing date: 2000-03-10
Publication date: 2001-09-18

Abstract

(57)【要約】【課題】制御対象物を制御する場合において、使用す
る観測器に応じて制御対象物を制御する制御形態を任意
に決定する。【解決手段】駆動源であるＤＣモータが連結機構を介
して被駆動体であるキャリッジを制御する制御装置にお
いて、制御装置はキャリッジの状態量を観測するエンコ
ーダから求まる位置情報、速度情報を利用してキャリッ
ジを制御する制御部を有する。さらに制御部は、複数の
制御形態により構成され、設置されているエンコーダ、
印刷成果物の仕様に応じて最適な制御形態が選択可能と
なっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、制御装置を制御す
るために必要となる制御形態を構成する制御形態構成要
素を種々の情報を参照しながら設定する方法、もしくは
設定された制御形態構成要素自体に関し、さらに例を挙
げると、インクジェットプリンタのキャリッジ制御にお
いて、主走査中に印刷媒体上に所望の印刷を実現するた
めに最適と考えられる制御形態構成要素の設定方法、も
しくは設定された制御形態構成要素自体に関する。

【０００２】

【従来の技術】下記に、ＤＣモータを用いてインクジェ
ットプリンタを制御した場合の制御装置の概略構成及び
制御方法について説明する。

【０００３】ここで、本発明はインクジェットプリンタ
のような印刷装置にのみ適用されるものではないが、イ
ンクジェットプリンタを用いて説明することが本発明を
開示するのに適当な実施例のうちの一つであるといった
考えに基づき以下に説明を行う。

【０００４】図６は、インクジェットプリンタの概略構
成を示したプロック図である。

【０００５】図６に示したインクジェットプリンタは、
紙送りを行う紙送リモータ（以下、PFモータともい
う。）1４と、紙送リモータ1４を駆動する紙送リモータ
ドライバ１５と、印刷紙４0にインクを吐出するヘッド
２２が固定され、印刷紙４0に対し平行方向かつ紙送り
方向に対し垂直方向に駆動されるキャリッジ１６と、キ
ャリッジ１６を駆動するキャリッジモータ（以下、CRモ
ータともいう。）１７と、キャリッジモータ１７を駆動
するCRモータドライバ１８と、CRモータドライバ１８を
制御する直流電流を出力するDCユニット１９とヘッド２
２の目詰まり防止のためのインクの吸い出しを制御する
ポンプモータ２０と、ポンプモータ２０を駆動するポン
プモータドライバ２１と、ヘッド２２を駆動制御するヘ
ッド制御ユニット４とヘッドドライバ２２と、キャリッ
ジ１６に固定されたリニアエンコーダ２４と、所定の間
隔にスリットが形成されたリニアエンコーダ２４用符号
板２５と、PFモータ1４用のロータリエンコーダ２６
と、印刷処理されている紙の終端位置を検出する紙検出
センサ２７と、プリンタ全体の制御を行うCPU２８と、C
PU２８に対して周期的に割込み信号を発生するタイマIC
２９と、ホストコンピュータとの間でデータの送受信を
行うインタフェース部（以下、 IFともいう。）３１
と、ホストコンピュータ３０からIF３１を介して送られ
てくる印字情報に基づいて印字解像度やヘッド２２の駆
動波形等を制御するASIC３２と、ASIC３２及びCPU２８
の作業領域やプログラム格納領域として用いられるPROM
３３，RAM３４及びEEPROM３５と、印刷紙４０を支持す
るプラテン３６と、PFモータ1４によって駆動されて印
刷紙４０を搬送する搬送ローラ３７と、CRモータ１７の
回転軸に取付けられたプーリ３８と、プーリ３８によっ
て駆動されるタイミングベルト３９とから構成されてい
る。

【０００６】DCユニット１９は、CPU２８から送られて
くる制御指令、エンコーダ２４，２６の出力に基づいて
紙送リモータドライバ１５及びCRモータドライバ１８を
駆動制御する。また、紙送リモータ１４及びCRモータ１
７はいずれもDCモータで構成されている。

【０００７】インクジェットプリンタのCRモータ１７、
及びヘッドの駆動部を制御する従来の制御装置であるDC
ユニット１９、ヘッド制御ユニット４の構成、及びそれ
らの制御方法について説明する。

【０００８】図７は、DCモータ制御装置であるDCユニッ
ト１９の構成を示したプロック図である。

【０００９】図７に示したDCユニット１９は、位置演算
部１９aと、減算器１９bと、目標速度演算部１９cと、
速度演算部１９dと、減算器１９eと、比例要素１９f
と、積分要素１９gと、微分要素１９hと、加算器１９ｉ
と、D／Aコンバータ１９jと、タイマ１９kと、加速制御
部１９mとから構成されている。

【００１０】位置演算部１９aは、リニアエンコーダ２
４の出カパルスENC一A， ENC―Bの各々の立ち上がリエ
ッジ、立ち下がリエッジを検出し、検出されたエッジの
個数を計数し、この計数値に基づいて、キャリッジ１６
の位置を演算する。

【００１１】減算器１９ｂは、CPU16から送られてくる
目標位置と、位置演算部１９aによって求められたキャ
リッジ１６の実際の位置との位置偏差を演算する。

【００１２】目標速度演算部１９cは、減算器１９bの出
力である位置偏差に基づいてキャリッジ１６の目標速度
を演算する。この演算は位置偏差にゲインKPを乗算する
ことにより行われる。

【００１３】このゲインKPは位置偏差に応じて決定さ
れ、ゲインKPの値は図示しないテーブルに格納されてい
る。このテープルは例えば図６に示すPROM２１又はEEPR
OM３５に備えられており、ゲインKPはCPU２８を介して
送られてくる。

【００１４】速度演算部１９dは、リニアエンコーダ２
４の出カパルスENC一A， ENC―Bに基づいてキャリッジ
１６の速度を演算する。

【００１５】この速度は次のようにして求められる。減
算器１９eは、目標速度と、速度演算部１９dによって演
算されたキャリッジ１６の実際の速度との速度偏差を演
算する。

【００１６】比例要素１９fは、上記速度偏差に定数Gp
を乗算し、乗算結果を出力する。積分要素１９gは、速
度偏差に定数Glを乗じたものを積算する。微分要素１９
hは、現在の速度偏差と、1つ前の速度偏差との差に定数
Gdを乗算し、乗算結果を出力する。比例要素１９f、積
分要素１９g及び微分要素１９hの演算は、エンコーダ11
の出カパルスENC一Aの1周期ごとに、例えば出カパルスE
NC一Aの立ち上がリエッジに同期して行う。

【００１７】比例要素１９f、積分要素１９g及び微分要
素１９hの出力は、加算器１９ｉにおいて加算される。
そして加算結果、即ちCRモータ１７の駆動電流が、D／A
コンバータ１９jに送られてアナログ電流に変換され
る。

【００１８】このアナログ電圧に基づいて、ドライバ１
８によりCRモータ１７が駆動される。また、タイマ１９
k及び加速制御部１９mは、加速制御に用いられ、比例要
素１９f、積分要素１９g及び微分要素１９hを使用するP
ID制御は、加速途中の定速及び減速制御に用いられる。

【００１９】タイマ１９kは、CPU２８から送られてくる
クロック信号に基づいて所定時間ごとにタイマ割込み信
号を発生する。加速制御部１９mは、上記タイマ割込信
号を受ける度ごとに所定の電流値（例えば20mA）を目標
電流値に積算し、積算結果、即ち加速時におけるDCモー
タ１７の目標電流値が、D／Aコンバータ１９jに送られ
る。PID制御の場合と同様に、上記目標電流値はD／Aコ
ンバータ１９jによってアナログ電流に変換され、この
アナログ電流に基づいて、ドライバ１８によりCRモータ
１７が駆動される。

【００２０】次に、DCユニット１９の動作、即ち、従来
のDCモータ制御方法について説明する。

【００２１】CRモータ１７が停止しているときに、CPU
２８からDCユニット１９へ、CRモータ１７を起動させる
起動指令信号が送られると、加速制御部１９mから起動
初期電流値がD／Aコンバータ１９jに送られる。この起
動初期電流値は、起動指令信号とともにCPU２８から加
速制御部１９mに送られてくる。

【００２２】そしてこの電流値は、D／Aコンバータ１９
jによってアナログ電圧に変換されてドライバ１８に送
られ、ドライバ１８によってCRモータ１７が起動開始す
る。起動指令信号を受信した後、所定の時間ごとにタイ
マ１９kからタイマ割込信号が発生される。

【００２３】加速制御部１９mは、タィマ割込信号を受
信する度ごとに、起動初期電流値に所定の電流値（例え
ば20mA）を積算し、積算した電流値をD／Aコンバータ１
９jに送る。すると、この積算した電流値は、D／Aコン
バータ１９jによってアナログ電流に変換されてドライ
バ１８に送られる。

【００２４】そして、CRモータ１７に供給される電流の
値が上記積算した電流値となるように、ドライバ１８に
よってCRモータが駆動されCRモータ１７の速度は上昇す
る。

【００２５】尚、このときPID制御系も動作している
が、D／Aコンバータ１９jは加速制御部１９mの出力を選
択して取込む。加速制御部１９mの電流値の積算処理
は、積算した電流値が一定の電流値となるまで行われ
る。

【００２６】ある時刻において積算した電流値が所定値
となると、加速制御部１９mは積算処理を停止し、D／A
コンバータ１９jに一定の電流値を供給する。これによ
りCRモータ１７に供給される電流の値が電流値ISとなる
ようにドライバ１８によって駆動される。

【００２７】そして、CRモータ１７の速度がオーバーシ
ュートするのを防止するために、CRモータ１７が所定の
速度になると、CRモータ１７に供給される電流を減小さ
せるように加速制御部１９mが制御する。このときCRモ
ータ１７の速度は更に上昇するが、CRモータ１７の速度
が所定の速度に達すると、D／Aコンバータ１９jが、PID
制御系の出力、即ち加算器１９ｉの出力を選択し、PID
制御が行われる。

【００２８】一方、インクの吐出制御に関しては、ヘッ
ド制御ユニット４がその役割を担っており、主にキャリ
ッジが等速運動時において、リニアエンコーダ２４の出
カパルスENC一A， ENC―Bを逓倍選処理部１３で所望の
信号に変換後、ヘッド制御部１４へ送り、適当なタイミ
ングにおいてインク滴を印刷媒体上に吐出するよう制御
されている。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】印刷媒体上に所望の印
刷を実現するために、エンコーダの信号を基にサーボモ
ータを駆動源として動作するキャリッジの移動方向に設
定されたリニアエンコーダの信号に逓倍回路を用いて逓
倍処理を施し擬似的に高分解能の信号を生成後、生成さ
れた信号を基にキャリッジの動作に合わせてインクの吐
出タイミングを決定する方法が用いられているが、この
ように擬似的に高分解能化された信号を定速運動時にイ
ンクの吐出タイミングを決定するために採用することは
キャリッジの速度がセンシングされる前後で変動が無い
ことから有効であり、定速印字において従来より各社が
用いてきた方法である。

【００３０】一方でキャリッジの速度がセンシングの前
後で変化するような加減速運動時にキャリッジの制御の
ためにも擬似的に高分解能化された信号を採用しようと
した場合、被検知体であるキャリッジの正確な状態量を
把握しているとは言えず、擬似的に高分解能化された信
号を用いてフィードバック制御した結果、著しくキャリ
ッジの速度精度、位置決め精度を落としてしまい、加減
速運動時のキャリッジを精度良く制御することができな
かった。

【００３１】よって、加減速時にはクローズドループ制
御を断念し、別途オープンループド制御方法を用いてキ
ャリッジを制御していた。

【００３２】上記の通り、リニアエンコーダをプリンタ
に一旦組み込んでしまうと、組み込まれたリニアエンコ
ーダの信号を基にキャリッジを制御することになるた
め、リニアエンコーダの分解能に応じてキャリッジを制
御する制御形態（加減速時にはクローズドループ制御を
断念し、別途オープンループド制御方法を用いてキャリ
ッジを制御すること）が一意に決定されてしまうことに
なる。

【００３３】別の言い方をすると、通常、使用するエン
コーダに応じてキャリッジを制御する制御形態は設計時
に既に決定していたと言える。

【００３４】ところが、キャリッジのような制御対象が
仕様変更に伴い頻繁な設計変更を余儀なくされるケース
も少なくはなくなってきており、開発期間の短縮など、
最近の製品開発動向を鑑みた場合、製品仕様変更に伴う
頻繁な設計変更にも左右されることのない技術は必要と
なってきている。

【００３５】また、キャリッジ制御のみに限定すること
なく多くの制御対象物を制御する場合においても、同様
に、通常、設計段階において使用するエンコーダに応じ
て制御対象物を制御する制御形態を一意に決定してい
た。

【００３６】

【課題を解決するための手段】本発明は、駆動源が連結
機構を介して被駆動体を制御する制御装置であって、前
記駆動体の状態量を観測する観測器によって構成された
観測手段と、前記観測器から求まる状態量を利用して被
駆動体を制御する制御形態を構成する制御形態構成手段
と、を有し、前記制御形態構成手段は、前記観測器の分
解能に応じて選択可能であることを特徴とし、さらに
は、駆動源が連結機構を介して被駆動体を制御する制御
形態を設定する印刷制御形態設定方法であって、前記被
駆動体が動作することで得られる成果の仕様を参照して
前記観測器の分解能を決定するステップと、前記駆動体
の状態量を前記観測器によって観測するステップと、前
記観測器から求まる状態量を利用して前記被駆動体を制
御する制御形態を構成するステップと、を有し、前記制
御形態は、前記観測器の分解能に応じて選択、設定され
ることを特徴とする。

【００３７】

【作用】駆動体の状態量を観測する観測器から求まる状
態量を利用して被駆動体を制御する制御形態を、観測器
の分解能に応じて選択可能にしたので、設計変更がある
たび最適な制御形態を選択し、最適な制御形態構成要素
を設定できる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、実施例に基づき説明する。

【００３９】図1は本実施例で取り上げたインクジェッ
トプリンタの概略構成を示したブロック図である。

【００４０】ここで、本発明はインクジェットプリンタ
のような印刷装置にのみ適用されるものではないが、イ
ンクジェットプリンタを用いて説明することが本発明を
開示するのに適当な実施例のうちの一つであるといった
考えに基づき以下に説明を行う。

【００４１】本実施例では、従来例の図７で示したキャ
リッジの動きを観測するための観測器（リニアエンコー
ダ２４）以外にも別途キャリッジの動きを観測できる観
測器（ロータリーエンコーダ２）を用いても観測可能な
構成となっている。

【００４２】つまり、インクジェットプリンタ本体に
は、観測器（リニアエンコーダ２４）と観測器（ロータ
リーエンコーダ２）が設置可能な部位が２箇所存在して
おり、それら部位の何れか一方に観測器を取り付けても
良く、さらには両方に観測器を取り付けても良い構成と
なっている。

【００４３】さらに、観測器（ロータリーエンコーダ
２）については、リニアエンコーダ２４がインクジェッ
トプリンタに取り付け可能な状態において、初めからロ
ータリーエンコーダ２及びロータリーエンコーダ用符号
板１が取り付けられたキャリッジモータ１７をインクジ
ェットプリンタに取り付け可能にしても良く、ロータリ
ーエンコーダ２、ロータリーエンコーダ用符号板１がＤ
Ｃモータの動きを観測可能なモータ軸以外の部位に設置
されていても良い。

【００４４】以下、本実施例で説明する構成は、上記２
つの観測器、観測器（リニアエンコーダ２４）と観測器
（ロータリーエンコーダ２）の２つを搭載して切り替え
る可能となっている。

【００４５】上記２つの観測器、観測器（リニアエンコ
ーダ２４）と観測器（ロータリーエンコーダ２）の切り
替え手段は、キャリッジ駆動源であるDCモータ制御装置
であるDCユニット１９、及びヘッド制御ユニット４の構
成を示したプロック図である図２においてＰＩＤ制御で
利用することのできるエンコーダの信号は、印刷解像度
入力部４ｂ、使用可能用紙情報入力部４ｃ、機種情報入
力部４ｄに記憶されている、印刷成果物の仕様である、
印刷解像度、使用可能用紙、機種情報を参照して、エン
コーダ信号切り替え部３によって切り替え可能な構成と
なっている。

【００４６】また、２種類のエンコーダを選択的に利用
可能になったことに伴い、ゲインＫＰ、Ｇｐ、Ｇｌ、Ｇ
ｄを必要に応じてチューニング可能な構成にしても良
く、チューニングの対象となるゲインは本実施例におい
ては４個であるが、インクジェットプリンタを制御する
ために制御手法（フィードフォワード制御、オブザーバ
制御等）を本実施例に適用した場合は、その際必要とな
るゲイン（制御定数）のチューニングを行えるよう構成
するとさらに良い。

【００４７】図２に示したDCユニット１９に関しては、
オープンループド制御を適用するのか、それともクロー
ズループド制御を適用するのかを示す識別信号を基にマ
ルチプレクサ１９ｌによって制御形態が切り替え可能に
なっている点が従来例で取り上げられた図７に示すDCユ
ニット１９の構成要素に追加されている。

【００４８】図２は、オープンループド制御とクローズ
ループド制御との違いを説明するための、無負荷状態の
ＤＣモータ６を用いた説明図である。

【００４９】回転軸５にエンコーダ７が取り付けられた
無負荷状態のＤＣモータ６の状態量（回転角度、回転角
速度）を制御するにあたって、エンコーダ処理部１０ａ
においてエンコーダ７からのパルス情報（回転角度）を
加工し、さらに回転角速度を算出し、指令回転角度と指
令回転角速度とを比較しながら制御部１９ａを構成する
制御方式がフルクローズループド制御と呼ばれるもの
で、さらにＣＰＵ１２が介在し制御部１９ａより所望の
回転角度、回転角速度を実現するための電流値をドライ
バ９へ払い出している。なお、ＤＣモータの駆動源は電
源８である。

【００５０】一方、エンコーダ処理部１０ｂにおいてエ
ンコーダ７からのパルス情報（回転角度）を取得して、
位置確認部１９ｂが所望の回転角度を確認するとモータ
ドライバ９への電流を制限しブレーキ等をかけて位置決
めするような制御方式がオープン制御と呼ばれるもの
で、本明細書においても上記定義のもとオープンループ
ド制御を引用している。

【００５１】ここで無負荷状態とした理由は、本実施例
を容易に理解してもらうためであり、負荷を連結機構を
介してＤＣモータにより制御した場合は、負荷がＤＣモ
ータの動きに完全に追従できない状態で制御することか
ら、一般的にセミクローズループト゛制御と呼ばれる制御
方式になる。

【００５２】ところで、今回発明の詳細な説明で引用し
ている用語‘クローズループト゛制御’は、フルクローズ
゛ループト゛制御、セミクローズループト゛制御を包含する
意味で用いることとする。

【００５３】その他、位置演算部１９aと、減算器１９b
と、目標速度演算部１９cと、速度演算部１９dと、減算
器１９eと、比例要素１９fと、積分要素１９gと、微分
要素１９hと、加算器１９1と、D／Aコンバータ１９j
と、タイマ１９kと、加速制御部１９mが構成要素となっ
ている点に関しては図７に示すDCユニット１９と同様で
あるので、構成要素個々の説明は省略する。

【００５４】ヘッド制御ユニット４は、従来例の図７で
示された構成要素とは違っており、エンコーダ信号処理
選択部４ａ、印刷解像度入力部４ｂ、使用可能用紙情報
入力部４ｃ、機種情報入力部４ｄ、エンコーダ信号処理
部４ｅ、タイミング補正処理部４ｆ、ヘッド制御部４ｇ
により構成されている。

【００５５】キャリッジが略等速運動時において、エン
コーダ３の出カパルスENC一A， ENC―Bをエンコーダ信
号処理選択部４ａへ入力する。

【００５６】ここで、略等速運動時とは、例えば、キャ
リッジの速度変動が小さくてヘッド２２から紙面４０に
吐出されるインク滴の挙動に影響を与えないキャリッジ
等速運動時を意味し、プリンタを力学的にモデル化した
場合にインク滴の挙動（＝紙面の所望の位置に所望形態
でインク滴が着弾しているか）に最も影響を与える要素
（振動等）がプリンタ毎に違ってくるため速度変動の値
は特定できないが、例えば速度変動±５％以内となるキ
ャリッジ等速運動時を略等速運動時と定義することがで
きる。

【００５７】エンコーダ信号処理回路選択部４ａは、印
刷解像度入力部４ｂ、使用可能用情報入力部４ｃ、機種
情報入力部４ｄに記憶されている、印刷成果物の仕様で
ある、印刷解像度、使用可能用情報、機種情報を参照し
て、利用可能で最適なエンコーダ処理回路識別信号を発
生する。

【００５８】発生したエンコーダ処理回路識別信号はエ
ンコーダ信号処理回格納部４ｅへ送られ、最適なエンコ
ーダ信号処理回路が自動的に設定されるようになってい
る。

【００５９】図７に示す従来のヘッド制御に関しては、
低分解能で取り込まれる出カパルスENC一A， ENC―Bを
擬似的に高分解に加工するため逓倍処理部５を用いてい
たのに対し、図２に示すエンコーダ信号処理選択部４ａ
で選択可能なエンコーダ信号処理回路としては、複数種
類の逓倍処理回路のみならず、複数種類の分周回路も用
意されている。

【００６０】例えば、クローズループド制御のみを用い
てキャリッジの制御が可能である場合、エンコーダの分
解能がユーザが指定する印刷解像度を十分満足し、さら
にはエンコーダ分解能が印刷解像度を超える場合が想定
されるためである。

【００６１】このような場合、エンコーダの生信号であ
る出カパルスENC一A， ENC―Bの分解能が印刷解像度を
超えてしまうため、インク吐出タイミングを決定する信
号としては無駄な信号を多く含む結果となり、信号を間
引くような分周回路が必要となってくるのである。

【００６２】ここで、エンコーダ信号処理回路はＡＳＩ
Ｃ等のハードで構成してもよいし、アセンブラ言語、Ｃ
言語等の高級言語を用いて実現する構成をとってもよ
い。

【００６３】次に、図２を用いて本実施例で具体的に考
えられる複数パターンの制御形態を列記すると、第一
に、キャリッジの制御にクローズループド制御を適用す
る場合。第二に、キャリッジの制御にオープンループド
制御を適用する場合。第三に、第一の場合であってヘッ
ド制御ユニット４ではエンコーダ信号処理回路４ｅに格
納されている回路のうち上記で定義された逓倍回路を使
用する場合。第四に、第一の場合であってヘッド制御ユ
ニット４ではエンコーダ信号処理回路４ｅに格納されて
いる回路のうち上記で定義された分周回路を使用する場
合。第五に、第二の場合であってヘッド制御ユニット４
ではエンコーダ信号処理回路４ｅに格納されている回路
のうち上記で定義された逓倍回路を使用する場合。第六
に、第二の場合であってヘッド制御ユニット４ではエン
コーダ信号処理回路４ｅに格納されている回路のうち上
記で定義された分周回路を使用する場合。等が考えられ
る。

【００６４】今回の実施例においては、インクジェット
プリンタは上記に列記した６個の制御パターンを取り得
ることが出来る。

【００６５】つまり、インクジェットプリンタは６種類
の制御形態を任意に選択可能なように制御形態構成要素
を設定できるよう構成する必要があり、インクジェット
プリンタの成果物の仕様である、機種情報、使用可能用
紙情報、機種情報等を参照して、一旦エンコーダを選定
してインクジェットプリンタに組み込んだ後は、自動的
に最適な制御形態が選択され、制御形態構成要素が設定
される。

【００６６】印刷実行時には設定された制御形態構成要
素が所定のプロセスを経て実行されることになる。

【００６７】下記には、実際にプリンタ組み立て時にエ
ンコーダを組み込む過程について図４のフローを基に説
明を行う。

【００６８】ステップ１でプリンタの組み立て時にエン
コーダを組み込み、プリンタの組み立てが完成した時点
でステップ２に進むが、ここで完成とはエンコーダの取
り替えが容易に出来る状態に組み立っていることを意味
し、出荷時のプリンタの状態を意味しない。

【００６９】このことは、本発明において組み立て時、
プリンタに種々のデフォルト値を設定する過程で、エン
コーダの取り替えの必要性が生じる場合も考えられるた
めである。

【００７０】ステップ２では電源を入れ、サービスマニ
ュアル等を参照して、当該プリンタにディップスイッチ
等を用いてエンコーダーの分解能を設定可能であるか否
を確認するが、設定可能である場合は、ＳＴＥＰ３に示
す通り組み込もうとしているエンコーダの分解能をディ
ップスイッチ等で設定し電源ＯＮ後にハード的に組み込
まれているエンコーダの種類が確認できるようにしてお
く。

【００７１】設定不能である場合はＳＴＥＰ１０に示す
通り、プリンタに接続されているＰＣや、デフォルト値
設定、動作確認用の専用のディスプレイ付きコントロー
ラよりエンコーダの分解能を所定の形式にて入力する
が、ＰＣよりデフォルト値を入力する場合はキーボード
等の入力装置を用いて行えばよい。

【００７２】機種情報に関しては、既にプリンタに搭載
されるべきＲＯＭ等に書き込まれているか否かをＳＴＥ
Ｐ４にて確認するが、機種情報が未だ書き込まれていな
い場合はＳＴＥＰ５にてＰＣもしくはデフォルト値設
定、動作確認用の専用のディスプレイ付きコントローラ
よりプリンタに搭載されているＲＡＭ上にダウンロード
する。

【００７３】機種情報には、ユーザがプリンタドライバ
上で選択できる印刷解像度等が含まれる。

【００７４】以上のステップを踏むことで、制御形態構
成要素を決定する基礎情報は揃ったことになるが、以下
にはこれら情報を基にして、実際に制御形態構成要素を
決定する手順を示す。

【００７５】ＳＴＥＰ６にて、対応する機種の情報（解
像度など）をすべて調べた後、ＳＴＥＰ７にて当該機種
に対応したエンコーダであるのかを確認する。

【００７６】対応していない場合は、ＳＴＥＰ１２にて
組み立て者に警告をする構成とし、警告に従いＳＴＥＰ
１１にて対応したエンコーダに取り替ると同時に再度Ｓ
ＴＥＰ７にて取りかえられたエンコーダが当該機種に対
応しているか否か確認する。

【００７７】エンコーダが当該機種に対応していること
が判明すると、続いて、エンコーダ分解能を参照してＳ
ＴＥＰ８にてフィードバック（クローズループド）制御
に適応可能であるのかを、印刷成果物の仕様である、印
刷解像度、使用可能用紙情報、機種情報等をもとに判断
する。

【００７８】その結果、ＳＴＥＰ９，ＳＴＥＰ１３にて
対応、未対応の旨をプリンタに記憶させる。

【００７９】ここで、プリンタに記憶させる方法として
は、種々の方法を用いてＲＯＭの内容を自動的に書き換
え可能な方法を用いることができる。

【００８０】最後に、プリンタを出荷できる状態に完全
に組み立てた後、ＳＴＥＰ１４にて出荷できる準備を完
成させる。

【００８１】図４においては、最適な制御系を構成する
ための制御要素がプリンタに記憶される手順を記した
が、図５には実際にユーザがプリンタを用いて印刷する
場合に、記憶された制御要素がどのように機能していく
のかを示しているので以下に順に説明していく。

【００８２】ＳＴＥＰ１にて電源を入れた後、ＳＴＥＰ
２にて機種情報を取得、ＳＴＥＰ３にてエンコーダ分解
能を取得するが、機種情報、エンコーダ分解能は、再度
外部装置より入力しても良いし、すでにプリンタ内部の
記憶装置に記憶されているものを利用しても良い。

【００８３】ＳＴＥＰ４では、プリンタに記憶されてい
るフィードバック（クローズループド）制御適応の可否
情報をプリンタ内部のファームウエアが自動で確認す
る。ＳＴＥＰ４での判断が完了した時点において、キャ
リッジ制御に用いるエンコーダは図２のエンコーダ信号
切り替え部３により選択される。（上記、第一〜第二の
どちらかのパターンが決定する。）フィードバック（クローズループド）制御適応不可能で
ある場合は、ＳＴＥＰ５にてキャリッジが等速運動区間
にあるか否かを判断する。

【００８４】ここで言う等速運動区間とは多くのケース
を鑑みて、略等速運動区間を意味する。

【００８５】等速運動区間でない場合、すなわち加減速
運動区間である場合はＳＴＥＰ１０にてマルチプレクサ
を切り替え付加電流値を司令電流値（デジタル値）とし
てＤ／Ａコンバータに送り出し、等速運動区間である場
合はＳＴＥＰ１３にてマルチプレクサを切り替え図２に
示すＰＩＤ制御にてキャリッジを制御する。

【００８６】ここで言うＰＩＤ制御とは、セミクローズ
ループド制御、及びフルクローズループド制御のような
フィードバック制御を用いることを意味し、この形態に
オブザーバ、フィードフォワード、遺伝的アルゴリズム
手法等の現代制御理論を付加的に適用しても良い。

【００８７】次にＳＴＥＰ１３、ＳＹＥＰ１４にて未だ
印刷処理が完了していない場合は、ＳＴＥＰ４に再度戻
るが、ＳＴＥＰ４の行程は演算時間の負荷となるので、
この行程は省く様にアルゴリズムを変更、構成しても良
い。

【００８８】一ページの印刷が終了後は、次ページの印
刷の準備をＳＴＥＰ１５で行うようになるが、次ページ
においても図５のフローチャートの通りの処理が行われ
ることになる。

【００８９】フィードバック（クローズループド）制御
が適用可能である場合は、ＳＴＥＰ１１にてフィードバ
ック制御を実行し、フィードバック（クローズループ
ド）制御が適用不可である場合のＰＩＤ制御に相当す
る。

【００９０】ＳＴＥＰ１１とＳＴＥＰ１２は同じフィー
ドバック制御部であるが、実際にはエンコーダの分解能
等の種々の条件により内容は違ってくるため、あえて別
々に記している。

【００９１】また、上記キャリッジの制御と平行して別
途処理されているのが、ヘッドの制御であるが、ヘッド
の駆動タイミング（インクの吐出タイミング）を決定す
る原始データはキャリッジを制御するのに不可欠なエン
コーダ３２４の生データである。

【００９２】ＳＴＥＰ６では、図２のエンコーダ信号切
り替え部３により選択されたヘッドの制御に用いるエン
コーダをもとに、印刷成果物の仕様である、印刷解像
度、使用可能用紙情報、機種情報に見合ったエンコーダ
信号回路を選択する。（上記、第三〜第六の何れかのパ
ターンが決定する。）続いて、インクの吐出タイミング
の補正が必要であるか否かをＳＴＥＰ７にて判断する。

【００９３】必要な場合は、ＳＴＥＰ８にてタイミング
補正回路を利用するが、タイミング補正回路にて補正す
るタイミングのオフセット値は、エンコーダの分解能が
高い場合は生のエンコーダの出力信号を用いて行うと良
く、エンコーダの分解能が低い場合、すなわち、記録媒
体に着弾するインクの位置精度に対して、タイミングの
オフセット値が絶えられない場合は、別途、原信号を用
意しても良い。

【００９４】今回の実施例では、インク吐出タイミング
を調整することをもって記録媒体に着弾するインクの位
置を調整したが、画像データ自体を調整することも鑑み
て、他の方法により調整が可能である場合は調整のため
に必要な制御処理を省略するよう制御系を決定しても良
い。

【００９５】一ページの印刷が終了後は、キャリッジ制
御と同様に、次ページの印刷の準備をＳＴＥＰ１５で行
うようになるが、次ページにおいても図５のフローチャ
ートの通りの処理が行われることになる。

【００９６】さらに、今回制御形態を任意設定する方法
と制御形態構成要素に関する説明をインクジェットプリ
ンタのキャリッジ制御を例に挙げて行ったが、今回の発
明はインクジェットプリンタに限定されたものではな
く、キャリッジのような被駆動体をもって印刷成果物の
ような成果物を結果として残すようなもので有ると良
い。

【００９７】また、サーボモータのような駆動源が連結
機構を介して特定方向にスライド動作可能な被駆動体
や、回転自在な被駆動体を制御する制御構成要素を複数
用意してモジュール化されたＸ−Ｙテーブルやロボット
のような制御システムにおいて、複数のスライド動作制
御構成要素や、回転動作制御構成要素を複数の観測器の
分解能を参照して制御可能な制御システムにも適用でき
ることはもちろんである。

【００９８】また、上記実施例において、ハードウエア
によって実現されていた構成の一部をソフトウエアに置
き換えるようにしても良く、逆に、ソフトウエアによっ
て実現されていた構成の一部をハードウエアに置き換え
るようにしても良い。

【００９９】

【発明の効果】以上、本発明によれば、駆動体の状態量
を観測する観測器から求まる状態量を利用して被駆動体
を制御する制御形態を、観測器の分解能に応じて選択可
能にしたので、設計変更がある度に最適な制御形態構成
要素を構成し直す必要がなくなる。

【０１００】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を説明する全体構成図である。

【図２】本発明の実施例を説明する制御ブロック図であ
る。

【図３】オープンループド制御とクローズループド制御
の違いを説明する図である。

【図４】プリンタ組み立て時にエンコーダを組み込む過
程を示すフローチャートである。

【図５】制御形態構成要素の機能を示すフローチャート
である。

【図６】本発明の従来例を説明する全体構成図である。

【図７】本発明の従来例を説明する制御ブロック図であ
る。

【符号の説明】

１…ロータリーエンコーダ符号板２…ロータリーエンコーダ３…エンコーダ信号切り替え部４…ヘッド制御ユニット５…回転軸６…ＤＣモータ７…エンコーダ８…電源９…ドライバ１０ａ…エンコーダ処理部１０ｂ…エンコーダ処理部１１ａ…制御部１１ｂ…位置確認部部１２…ＣＰＵ１３…逓倍処理部１４…ヘッド制御部１５…紙送りモータドライバ１６…キャリッジ１７…キャリッジモータ１８…ＣＲモータドライバ１９…ＤＣユニット２０…ポンプモータ２１…ポンプモータドライバ２２…ヘッド２３…ヘッドドライバ２４…リニアエンコーダ２５…リニアエンコーダ用符号板２６…ロータリーエンコーダ２７…紙検出センサ２８…ＣＰＵ２９…タイマＩＣ３０…ホストコンピュータ３１…ＩＦ３２…ＡＳＩＣ３３…ＰＲＯＭ３４…ＲＡＭ３５…ＥＥＰＲＯＭ３６…プラテン３７…搬送ローラ３８…プーリ３９…タイミングベルト４０…印刷紙

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動源が連結機構を介して被駆動体を制
御する制御装置であって、前記駆動体の状態量を観測す
る観測器によって構成された観測手段と、前記観測器か
ら求まる状態量を利用して被駆動体を制御する制御形態
を構成する制御形態構成手段と、を有し、前記制御形態
構成手段は、前記観測器の分解能に応じて選択可能であ
ることを特徴とする制御装置。
【請求項２】前記制御形態構成手段は、前記被駆動体
が動作することで得られる成果の仕様と前記観測器を参
照して決定されていることを特徴とする請求項１記載の
制御装置。
【請求項３】前記制御形態構成手段は、任意に設置さ
れた観測器の分解能を参照して決定されていることを特
徴とする請求項１記載の制御装置。
【請求項４】ＤＣモータに取り付けられたプーリにベ
ルトを介してキャリッジを動作させると同時に所定期間
ヘッドを駆動させることによって印刷媒体に記録する印
刷制御装置であって、前記キャリッジの位置がリニアエ
ンコーダによって観測可能に構成された観測手段と、前
記キャリッジに取り付けられたヘッドを駆動するヘッド
駆動手段と、前記リニアエンコーダから取得したパルス
情報を利用して前記キャリッジの制御及びヘッドの駆動
を実現する制御形態を構成する制御形態構成手段と、を
有し、前記制御形態構成手段は、前記リニアエンコーダ
の分解能と印刷成果物の仕様を参照して選択可能である
ことを特徴とする印刷制御装置。
【請求項５】前記印刷成果物の仕様として、印刷解像
度、使用可能用紙情報、機種情報の少なくとも一つを有
することを特徴とする請求項４記載の印刷制御装置。
【請求項６】ＤＣモータに取り付けられたプーリにベ
ルトを介してキャリッジを動作させると同時に所定期間
ヘッドを駆動させることによって印刷媒体に記録する印
刷制御装置であって、前記キャリッジの位置がリニアエ
ンコーダ及びロータリーエンコーダによって観測可能に
構成された観測手段と、前記キャリッジに取り付けられ
たヘッドを駆動するヘッド駆動手段と、前記ロータリー
エンコーダーから取得したパルス情報を利用して前記キ
ャリッジの制御を行うと伴に、前記リニアエンコーダか
ら取得したパルス情報を利用して前記ヘッドの駆動を実
現する制御形態を構成する制御形態構成手段と、を有
し、前記制御形態構成手段は、前記ロータリーエンコー
ダの分解能、前記リニアエンコーダの分解能、及び印刷
成果物の仕様を参照して選択可能であることを特徴とす
る印刷制御装置。
【請求項７】前記印刷成果物の仕様として、印刷解像
度、使用可能用紙情報、機種情報の少なくとも一つを有
することを特徴とする請求項６記載の印刷制御装置。
【請求項８】ＤＣモータに取り付けられたプーリにベ
ルトを介してキャリッジを動作させると同時に所定期間
ヘッドを駆動させることによって印刷媒体に記録する印
刷制御装置であって、前記キャリッジの位置が、ロータ
リーエンコーダによって観測可能に構成された観測手段
と、前記キャリッジに取り付けられたヘッドを駆動する
ヘッド駆動手段と、前記ロータリーエンコーダから取得
したパルス情報を利用して前記キャリッジの制御及び前
記ヘッドの駆動を実現する制御形態を構成する制御形態
構成手段と、を有し、前記制御形態構成手段は、前記ロ
ータリーエンコーダの分解能、及び印刷解像度、使用可
能用紙情報、機種情報の少なくとも一つを有するような
可能印刷成果物の仕様を参照して選択可能であることを
特徴とする印刷制御装置。
【請求項９】駆動源が連結機構を介して被駆動体を制
御する制御形態を設定する印刷制御形態設定方法であっ
て、前記駆動体の状態量を観測器によって観測するステ
ップと、前記観測器から求まる状態量を利用して前記被
駆動体を制御する制御形態を構成するステップと、を有
し、前記制御形態は、前記観測器の分解能、及び前記被
駆動体が動作することで得られる成果の仕様を参照して
設定されることを特徴とする制御形態設定方法。
【請求項１０】ＤＣモータに取り付けられたプーリに
ベルトを介してキャリッジを動作させると同時に所定期
間ヘッドを駆動させることによって印刷媒体に記録する
ような印刷制御形態を設定する印刷制御形態設定方法で
あって、前記キャリッジの位置をリニアエンコーダによ
って観測するステップと、前記キャリッジに取り付けら
れた前ヘッドを駆動するステップと、前記リニアエンコ
ーダから取得したパルス情報を利用して前記キャリッジ
の制御及び前記ヘッドの駆動を実現する制御形態を構成
するステップと、を有し、前記制御形態は、前記リニア
エンコーダの分解能、及び印刷解像度、使用可能用紙情
報、機種情報の少なくとも一つを有する印刷成果物の仕
様を参照して、設定されることを特徴とする印刷制御形
態設定方法。
【請求項１１】ＤＣモータに取り付けられたプーリに
ベルトを介してキャリッジを動作させると同時に所定期
間ヘッドを駆動させることによって印刷媒体に記録する
ような印刷制御形態を設定する印刷制御形態設定方法で
あって、前記キャリッジの位置をリニアエンコーダ及び
ロータリーエンコーダによって観測するステップと、前
記ロータリーエンコーダから取得したパルス情報を利用
して前記キャリッジの制御を実現する制御形態を構成す
るステップと前記リニアエンコーダから取得したパルス
情報を利用して前記ヘッドの駆動をを実現する制御形態
を構成するステップと、を有し、前記制御形は、前記ロ
ータリーエンコーダの分解能、及び前記リニアエンコー
ダの分解能、及び前記キャリッジの位置が印刷解像度、
使用可能用紙情報、機種情報の少なくとも一つを有する
印刷成果物の仕様を参照して、設定されることを特徴と
する印刷制御形態設定方法。
【請求項１２】ＤＣモータに取り付けられたプーリに
ベルトを介してキャリッジを動作させると同時に所定期
間ヘッドを駆動させることによって印刷媒体に記録する
ような印刷制御形態を設定する印刷制御形態設定方法で
あって、前記キャリッジの位置をローターリーエンコー
ダによって観測するステップと、前記キャリッジに取り
付けられた前ヘッドを駆動するステップと、前記ロータ
リーエンコーダから取得したパルス情報を利用して前記
キャリッジの制御及び前記ヘッドの駆動を実現する制御
形態を構成するステップと、を有し、前記制御形態は、
前記ロータリーエンコーダの分解能、及び印刷解像度、
使用可能用紙情報、機種情報の少なくとも一つを有する
印刷成果物の仕様を参照して設定されることを特徴とす
る印刷制御形態設定方法。
【請求項１３】駆動源が連結機構を介して被駆動体を
制御する制御構成要素を複数用意してモジュール化され
た制御システムであって、前記被駆動体毎の状態量を複
数の観測器によって観測する観測部と、前記決定された
所定の観測器から状態量を利用して所定の被駆動体を制
御する所定の制御形態を複数構成する制御形態構成部
と、を有し、前記制御形態構成部は、前記観測器毎の分
解能を参照して、おのおの選択可能であることを特徴と
する制御システム。
【請求項１４】前記制御形態構成部は、前記観測器毎
の分解能、及び前記複数の観測器が制御システムの仕様
を参照して前記観測器毎の分解能を決定することを特徴
とする請求項１３記載の制御システム。
【請求項１５】前記駆動源が連結機構を介して被駆動
体と、コンピュータとを備えた制御装置に用いられ、コ
ンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り
可能な記録媒体であって、前記コンピュータプログラム
は、（１）前記駆動体の状態量を観測する観測器によって構
成された観測機能と、（２）前記観測器から求まる状態量を利用して被駆動体
の制御を実現する制御形態を構成する制御形態構成機能
と、（３）前記制御形態は、前記観測器の分解能に応じて選
択できる機能と、を前記コンピュータに実現させるコン
ピュータ読み取り可能な記録媒体。