JP2003039762A

JP2003039762A - 印刷装置

Info

Publication number: JP2003039762A
Application number: JP2001230601A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Aoki; 一彦青木
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2001-07-30
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2003-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】印刷装置において、設定速度に対する追従誤
差を低減する。【解決手段】開示される印刷装置は、記録ヘッド２に
対する速度プロファイル信号と記録ヘッドの移動速度信
号との誤差から演算処理して指令加速度信号を発生する
速度制御部５と、指令加速度信号と記録ヘッドを駆動す
るモータ１の電流検出信号との誤差に応じてモータの駆
動用電圧を発生する加速度制御部８とを備え、駆動用電
圧でモータの回転速度を制御して記録ヘッドの移動速度
を速度プロファイル信号に追従させる速度フィードバッ
ク制御を行うとともに、加速度制御部８において、速度
プロファイル信号から求めた加速度プロファイル信号に
フィルタ処理を行って得た加速度フィードフォワード信
号と指令加速度信号とを加算して演算処理して指令電流
信号を生成して、モータ電流検出信号との誤差に応じて
モータの駆動用電圧を発生する加速度フィードフォワー
ド制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プリンタや複写
機等のような、記録ヘッド又は記録媒体又は中間記録媒
体を移動させて走査を行うことによって、画像記録処理
を行う印刷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、インクジェットプリンタのよう
に、記録ヘッドを機械的に移動させて走査を行うことに
よって、印刷紙等に対して印刷動作を行わせる印刷装置
におていは、印刷精度に対する要求が向上するのにつれ
て、記録ヘッドの速度や位置の制御に、フィードバック
制御が用いられることが多くなっている。従来、この種
の印刷装置としては、例えば図１３に示されるような、
速度制御ループを備えたものが知られている。

【０００３】このような従来例の印刷装置は、図１３に
示すように、モータ１０１と、記憶ヘッド１０２と、速
度検出部１０３と、速度プロファイル発生部１０４と、
速度制御部１０５とから概略構成されている。図１３に
示す印刷速度においては、モータ１０１が回転すること
によって、記録ヘッド１０２を移動させて紙面を走査す
ることによって印刷を行う。この際、速度検出部１０３
は、記録ヘッド１０２の走査速度を検出して、速度制御
部１０５に対して速度信号をフィードバック出力する。
速度プロファイル発生部１０４は、記録ヘッド１０２の
走査速度や走査距離、加速度や加速時間等の情報から、
目標速度の時刻歴として、速度プロファイル信号を生成
して速度制御部１０５に出力する。速度制御部１０５
は、速度プロファイル信号と速度信号とを比較して、比
較結果に基づいてモータ１０１に対してモータ印加電圧
を出力する。モータ１０１は、モータ印加電圧に応じて
その回転速度を変化し、これによって記録ヘッド１０２
の移動速度が制御される。

【０００４】このように、従来の印刷装置においては、
高精度な画像記録を行うとともに、印刷時間を短縮する
ために、目標速度を設定してこれに記録ヘッドの移動速
度を追従させることによって、記録ヘッドによる走査を
所望の速度で行うことができるようにしている。図１４
は、印刷装置において、図１３に示された従来例の構成
によって速度制御を行った場合の、記録ヘッドの速度信
号の一例（ただし、摩擦等の外乱がない場合）を示した
ものであって、破線で示す速度プロファイル信号に対し
て、実線で記録ヘッド速度信号を示している。図１４に
示されるように、従来の印刷装置では、外乱がない場合
であっても、加減速時だけでなく定速部分においても、
速度制御ループの制御性能に起因する追従の遅れや過渡
的な速度変動が見られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の印
刷装置においては、記録ヘッドの移動時の速度制御が、
必ずしも理想的には行われていなかった。すなわち、記
録ヘッドの速度及び位置に対する追従誤差を、十分に低
減することが困難であった。例えば図１４に示されるよ
うに、速度制御のフィードバックループには、制御性能
に応じた追従遅れが存在し、これが追従誤差の主な原因
となっているが、振動の発生や動作安定性の点から、制
御性能の向上には限界が存在するため、追従誤差が本質
的に残ってしまうという問題があり、そのため、この追
従誤差が、印刷品質の劣化や、印刷時間の増大を招いて
いた。

【０００６】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
ものであって、記録ヘッドの設定速度や設定位置に対す
る追従誤差を低減し、印刷品質を向上するとともに、印
刷時間を短縮することが可能な印刷装置を提供すること
を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は印刷装置に係り、記録ヘッド
を移動させて走査して画像記録処理を行う印刷装置であ
って、上記記録ヘッドの加速度を設定加速度に制御する
加速度制御手段を備えたことを特徴としている。

【０００８】また、請求項２記載の発明は印刷装置に係
り、記録媒体を移動させて走査して画像記録処理を行う
印刷装置であって、上記記録媒体の加速度を設定加速度
に制御する加速度制御手段を備えたことを特徴としてい
る。

【０００９】また、請求項３記載の発明は印刷装置に係
り、中間記録媒体を移動させて走査して画像記録処理を
行う印刷装置であって、上記中間記録媒体の加速度を設
定加速度に制御する加速度制御手段を備えたことを特徴
としている。

【００１０】また、請求項４記載の発明は、請求項１乃
至３のいずれか一記載の印刷装置に係り、上記加速度制
御手段が、上記記録ヘッド又は記録媒体又は中間記録媒
体を駆動するモータの電流を検出するモータ電流検出手
段と、上記モータ電流を設定電流値に制御するモータ電
流制御手段とから構成されていることを特徴としてい
る。

【００１１】また、請求項５記載の発明は、請求項４記
載の印刷装置に係り、上記加速度制御手段において、上
記記録ヘッド又は記録媒体又は中間記録媒体の移動時に
おける外乱量を推定するとともに、該外乱の影響を相殺
するように上記モータ電流値を設定する外乱補正手段を
備えたことを特徴としている。

【００１２】また、請求項６記載の発明は、請求項１乃
至５のいずれか一記載の印刷装置に係り、上記記録ヘッ
ド又は記録媒体又は中間記録媒体の移動速度を、予め設
定されている速度プロファイル情報に追従するように制
御を行う速度制御手段を備えたことを特徴としている。

【００１３】また、請求項７記載の発明は、請求項６記
載の印刷装置に係り、上記速度プロファイル情報から加
速度成分を演算処理して加速度プロファイル情報を生成
する加速度プロファイル発生手段と、該加速度プロファ
イル情報にフィルタ処理を施して上記記録ヘッド又は記
録媒体又は中間記録媒体の加速度の上記加速度プロファ
イル情報に対する追従制御に必要な加速度フィードフォ
ワード情報を生成する加速度フィードフォワード制御手
段とを備えたことを特徴としている。

【００１４】また、請求項８記載の発明は、請求項６又
は７記載の印刷装置に係り、上記記録ヘッド又は記録媒
体又は中間記録媒体の位置を、予め設定されている位置
プロファイル情報に追従するように制御を行う位置制御
手段を備えたことを特徴としている。

【００１５】また、請求項９記載の発明は、請求項８記
載の印刷装置に係り、上記位置プロファイル情報から速
度成分を演算処理して上記記録ヘッド又は記録媒体又は
中間記録媒体の速度プロファイル情報を生成する速度プ
ロファイル発生手段と、該速度プロファイル情報にフィ
ルタ処理を施して上記記録ヘッド又は記録媒体又は中間
記録媒体の速度の上記速度プロファイル情報に対する追
従制御に必要な速度フィードフォワード情報を生成する
速度フィードフォワード制御手段とを備えたことを特徴
としている。

【００１６】また、請求項１０記載の発明は印刷装置に
係り、記録手段又は被記録手段の速度設定値を示す速度
プロファイル信号と上記記録手段又は被記録手段の移動
速度を示す速度信号との誤差に対して速度演算処理を行
って指令加速度信号を発生する速度制御手段と、上記指
令加速度信号と上記記録手段又は被記録手段を駆動する
駆動手段の電流を検出した駆動電流検出信号との誤差に
応じて上記駆動手段の駆動用電圧又は電流を発生する加
速度制御手段とを備え、上記駆動用電圧又は電流によっ
て上記駆動手段の回転速度を制御することによって、上
記記録手段又は被記録手段の移動速度を上記速度設定値
に追従させる速度フィードバック制御を行うとともに、
上記加速度制御手段において、上記速度プロファイル信
号から加速度成分を演算処理して求められた加速度プロ
ファイル信号にフィルタ処理を行って得られた加速度フ
ィードフォワード信号と上記指令加速度信号との加算結
果に演算処理を行って指令電流信号を生成し、該指令電
流信号と上記駆動電流検出信号との誤差に応じて上記駆
動手段の駆動用電圧又は電流を発生する加速度フィード
フォワード制御を行うようにしたことを特徴としてい
る。

【００１７】また、請求項１１記載の発明は、請求項１
０記載の印刷装置に係り、上記加速度制御手段におい
て、上記指令電流信号から外乱トルクを補正するための
補正電流信号を発生する外乱トルク補正手段を備え、上
記加速度フィードフォワード制御における上記指令電流
信号に上記補正電流信号を加算して上記駆動手段の駆動
用電圧又は電流を発生するようにしたことを特徴として
いる。

【００１８】また、請求項１２記載の発明は、請求項１
１記載の印刷装置に係り、上記補正電流信号が、上記記
録手段又は被記録手段に対する外乱推定量と記録手段又
は被記録手段を含む制御対象のイナーシャとから演算処
理して求められることを特徴としている。

【００１９】また、請求項１３記載の発明は、請求項１
１又は１２記載の印刷装置に係り、上記速度制御手段に
おいて、上記記録手段又は被記録手段の位置設定値を示
す位置プロファイル信号と上記記録手段又は被記録手段
の位置を検出した位置信号との誤差から位置制御演算を
行って算出された指令速度信号に上記位置プロファイル
信号から速度成分を演算処理して求められた速度プロフ
ァイル信号にフィルタ処理を行って得られた速度フィー
ドフォワード信号を加算し、上記記録手段又は被記録手
段の速度を検出した速度信号を減算して速度制御演算を
行って上記指令加速度信号を生成するようにしたことを
特徴としている。

【００２０】また、請求項１４記載の発明は、請求項１
３記載の印刷装置に係り、上記記録手段又は被記録手段
の位置を示す位置信号が上記駆動手段の位置情報から推
定されることを特徴としている。

【００２１】また、請求項１５記載の発明は、請求項１
０乃至１４のいずれか一記載の印刷装置に係り、上記記
録手段又は被記録手段の移動速度を示す速度信号が上記
駆動手段の速度情報から推定されることを特徴としてい
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】この発明は、記録ヘッド又は記録
媒体又は中間記録媒体を移動させて走査して印刷を行う
印刷装置において、速度プロファイル信号から加速度情
報を生成する加速度プロファイル発生手段と、この加速
度プロファイル発生手段によって生成された加速度情報
に対して、追従性の向上るために必要なフィルタ処理を
施す加速度フィードフォワード手段と、この加速度フィ
ードフォワード手段と速度制御手段からの設定加速度に
追従するように、記録ヘッドの加速度を制御する加速度
制御手段とを備えて、加速度情報でフィードフォワード
制御を行うことによって、速度制御のフィードバックル
ープの制御性能に起因する追従遅れを解消して、設定速
度に対する追従誤差を低減するようにしたものである。

【００２３】以下、図面を参照して、この発明の実施の
形態について説明する。説明は、実施例を用いて具体的
に行う。 ◇第１実施例図１は、この発明の第１実施例である印刷装置の構成を
示すブロック図、図２は、本実施例における速度プロフ
ァイル信号の波形を示す図、図３は本実施例における加
速度プロファイル信号の波形を示す図、図４は、本実施
例の印刷装置における記録ヘッドの速度信号波形を示す
図である。

【００２４】この例の印刷装置は、図１に示すように、
モータ１と、記録ヘッド２と、速度検出部３と、速度プ
ロファイル発生部４と、速度制御部５と、加速度プロフ
ァイル発生部６と、加速度フィードフォワード制御部７
と、加速度制御部８とから概略構成されている。また、
加速度制御部８は、さらに、モータ電流検出部８１と、
モータ電流制御部８２とから構成されている。

【００２５】モータ１は、印加された電圧又は電流に応
じて回転することによって、記録ヘッド２を駆動して走
査を行わせる。記録ヘッド２は、例えば記録紙面上を走
査して、記録紙上に画像等の記録を行う。速度検出部３
は、記録ヘッド２の走査速度を検出して速度信号Ｖｆｂ
を出力する。速度検出部３としては、記録ヘッド２が回
転走査型の場合にはタコジェネレータ等の回転型のもの
が用いられ、直線走査型の場合にはインダクトシン等の
直線型のものが用いられる。また、エンコーダ等の位置
検出器又は角度検出器を速度検出器として使用する場合
には、単位時間当たりの位置又は角度の変化量を近似的
に速度情報として検出する。速度プロファイル発生部４
は、記録ヘッド２の走査速度や走査距離、加速度や加速
時間等の情報から、記録ヘッド２を駆動する際の目標速
度の時刻歴として、速度プロファイル信号Ｖｐｒｆを生
成する。

【００２６】速度制御部５は、速度プロファイル信号Ｖ
ｐｒｆと速度信号Ｖｆｂとに応じて、速度制御の演算処
理を行って指令加速度信号Ａｒｅｆを出力する。加速度
プロファイル発生部６は、速度プロファイル信号Ｖｐｒ
ｆから加速度成分を演算処理して、記録ヘッド２を駆動
する際の目標加速度の時刻歴として、加速度プロファイ
ル信号Ａｐｒｆを生成する。加速度フィードフォワード
制御部７は、加速度プロファイル信号Ａｐｒｆに対し
て、記録ヘッド２の速度プロファイル信号に対する追従
制御に必要なフィルタ処理を施して、加速度フィードフ
ォワード信号Ａｆｆを出力する。

【００２７】加速度制御部８は、指令加速度信号Ａｒｅ
ｆと加速度フィードフォワード信号Ａｆｆとに応じて、
加速度制御の演算処理を行って、モータ１に対する駆動
用電圧又は電流を出力する。加速度制御部８は、さら
に、モータ電流検出部８１と、モータ電流制御部８２と
からなっている。モータ電流検出部８１は、モータ１が
記録ヘッド２を駆動する際のモータ電流を検出して、モ
ータ電流検出信号Ｉｍを出力する。モータ電流の検出に
は、例えばモータ１と直列又は並列に接続した検出抵抗
やホール素子が用いられる。モータ電流制御部８２は、
指令加速度信号Ａｒｅｆとモータ電流検出信号Ｉｍ及び
加速度フィードフォワード信号Ａｆｆをもとに、モータ
１の電流制御の演算処理を行って、モータ１を駆動制御
する。

【００２８】以下、図１乃至図４を参照して、記録ヘッ
ドを駆動して画像等の印刷処理を行う場合の、この例の
印刷装置の動作について詳細に説明する。なお、以下に
おいては、記録ヘッド２の走査パターンとして、例え
ば、走査速度毎秒３０インチ、走査距離（定速区間）
８．８８インチ、加速時間（＝減速時間）０．０４８秒
の場合を想定した。まず、速度プロファイル発生部４
は、上記の各条件から、図２に示すような速度プロファ
イル信号Ｖｐｒｆを時々刻々に生成する。速度制御部５
では、この速度プロファイル信号Ｖｐｒｆと、速度検出
部３で検出された記録ヘッド２の速度信号Ｖｆｂとか
ら、速度制御演算を行って指令加速度信号Ａｒｅｆを出
力する。ここで、速度制御演算としては、例えばＰＩ制
御の場合、速度比例ゲインＫｖｐと速度積分ゲインＫｖ
ｉとを用いて、次式のように演算処理を行う。Ａｒｅｆ＝Ｋｖｐ＊（Ｖｐｒｆ−Ｖｆｂ）＋Ｋｖｉ＊∫（Ｖｐｒｆ−Ｖｆｂ）ｄｔ …（１）

【００２９】一方、加速度プロファイル発生部６は、速
度プロファイル信号Ｖｐｒｆから加速度成分を演算処理
して、図３に示すような加速度プロファイル信号Ａｐｒ
ｆを時々刻々に生成する。加速度フィードフォワード制
御部７は、加速度プロファイル信号Ａｐｒｆに対して、
記録ヘッド２の追従制御に必要なフィルタ処理の演算を
行って、加速度フィードフォワード信号Ａｆｆを出力す
る。ここでフィルタ処理の演算としては、例えば、加速
度制御部８が時定数Ｔ１のローパス特性（１／（１＋Ｔ
１ｓ））であるとき、加速度プロファイル信号Ａｐｒｆ
に対する追従特性を、時定数Ｔ２のローパス特性（１／
（１＋Ｔ２ｓ））に補正する場合には、次式のように演
算処理を行う。Ａｆｆ（ｓ）＝（１＋Ｔ１ｓ）／（１＋Ｔ２ｓ）＊Ａｐｒｆ（ｓ） …（２）

【００３０】加速度制御部８内のモータ電流検出部８１
では、例えばモータ１に直列に接続した抵抗値Ｒｄの検
出抵抗の端子間電圧Ｖｄから、次式のようにしてモータ
電流検出信号Ｉｍを出力する。Ｉｍ＝Ｖｄ／Ｒｄ …（３）

【００３１】モータ電流制御部８２では、検出したモー
タ電流検出信号Ｉｍと指令加速度信号Ａｒｅｆ及び加速
度フィードフォワード信号Ａｆｆをもとに、モータ電流
制御の演算処理を行って、モータ１に対する駆動電圧又
は駆動電流を出力する。例えは、モータ１のトルク定数
Ｋｔ、及びモータ１と記録ヘッド２を含む制御対象のイ
ナーシャＪが予め与えられている場合の、モータ１に対
する指令電流信号Ｉｒｅｆの演算処理例を示せば、次式
のようになる。Ｉｒｅｆ＝（Ａｆｆ＋Ａｒｅｆ）／（Ｋｔ／Ｊ） …（４）

【００３２】次に、モータ電流制御部８２の電流制御演
算として、例えば、モータ駆動電圧Ｖｍを出力する場合
には、例えばＰＩ制御のとき、電流比例ゲインＫｃｐと
電流積分ゲインＫｃｉとを用いて、次式のように演算処
理を行う。Ｖｍ＝Ｋｃｐ＊（Ｉｒｅｆ−Ｉｍ）＋Ｋｃｉ＊∫（Ｉｒｅｆ−Ｉｍ）ｄｔ …（５）

【００３３】電流制御ループの制御帯域は十分広くとれ
るので、モータ１には、逆起電力による遅れの影響はな
く、指令電流信号Ｉｒｅｆに対して、実用上、十分に追
従した電流を流すことができる。これによって、記録ヘ
ッド２には、速度プロファイルに対する追従に必要な加
速度と、速度制御ループによる補正加速度が、その目標
値（Ａｆｆ＋Ａｒｅｆ）に対して遅れなく発生する。そ
の結果、記録ヘッド２は、走査速度パターンに従った走
査を行うことができ、印刷品質が向上するとともに、印
刷時間を短縮することができる。なお、ここでは、モー
タ１を電圧駆動型としたが、電流駆動型の場合には駆動
電圧を駆動電流に置き換えることによって、同様にモー
タ１の駆動制御を行うことができる。

【００３４】図４は、この例によって駆動制御を行った
場合の記録ヘッド２の速度信号波形の例（ただし摩擦等
の外乱がない場合）を示し、図１４に示された、同条件
での従来例の記録ヘッド速度信号波形と比較して、速度
ループの制御性能に起因する追従遅れがほとんど見られ
なくなるとともに、また一定速度部分の追従特性も格段
に向上していることがわかる。

【００３５】以上においては、速度プロファイル信号波
形が台形状の場合について説明したが、速度プロファイ
ル信号波形としては、このような形状に限るものではな
く、例えば、加減速時の速度変化を直線ではなく、Ｓ字
状にすることによって、加速度の推移をなめらかにした
り、又は、速度プロファイルそのものをローパスフィル
タ処理して、高周波成分を除去したりすることによっ
て、加減速時のショックを低減して、振動や騒音の発生
を防止することができる。

【００３６】このように、この例の印刷装置では、速度
プロファイル信号と速度信号との差に基づく指令加速度
信号によって、モータ１に対する指令電流信号を求め、
これとモータ電流との差からモータ１に対する駆動用電
圧又は電流を発生してフィードバック速度制御を行う際
に、指令加速度信号に、速度プロファイル信号から演算
処理された加速度プロファイル信号にフィルタ処理を行
った得られた加速度フィードフォワード信号を加味して
指令電流信号を求めて、これによって、モータ１のフィ
ードバック速度制御を行うようにしたので、速度制御ル
ープの制御性能に起因する追従遅れを低減するともに、
定速部分の追従特性も改善することができる。

【００３７】なお、第１実施例の場合、駆動部分の機械
的摩擦や、インクジェットプリンタのインク供給チュー
ブの変形応力等の外乱によって生じた速度変動は、速度
制御ループのフィードバック機能によって補正される。
しかしながら、速度制御ループは応答の遅れを持つた
め、上述のような速度変動を瞬時に除去することは困難
である。そこで、このような外乱量を瞬時に推定して、
その影響を高速に除去できるようにすることが要求され
る。以下においては、このような場合に好適な実施例に
ついて説明する。

【００３８】◇第２実施例図５は、この発明の第２実施例である印刷装置の構成を
示すブロック図、図６は、本実施例の印刷装置における
記録ヘッドの速度信号波形を例示する図、図７は、第１
実施例の印刷装置における外乱がある場合の記録ヘッド
の速度信号波形を例示する図、図８は、本実施例の場合
の推定外乱波形を示す図である。

【００３９】この例の印刷装置は、図５に示すように、
モータ１と、記録ヘッド２と、速度検出部３と、速度プ
ロファイル発生部４と、速度制御部５と、加速度プロフ
ァイル発生部６と、加速度フィードフォワード制御部７
と、加速度制御部８Ａとから概略構成されている。ま
た、加速度制御部８Ａは、さらに、モータ電流検出部８
１と、モータ電流制御部８２Ａと、外乱トルク補正部８
３とから構成されている。これらのうち、モータ１，記
録ヘッド２，速度検出部３，速度プロファイル発生部
４，速度制御部５，加速度プロファイル発生部６，加速
度フィードフォワード制御部７及びモータ電流検出部８
１は、図１に示された第１実施例の場合と同様である。

【００４０】モータ電流加速度制御部８Ａにおいて、モ
ータ電流制御部８２Ａは、速度制御部５からの指令加速
度信号Ａｒｅｆとモータ電流検出部８１からのモータ電
流検出信号Ｉｍ、及び加速度フィードフォワード制御部
７からの加速度フィードフォワード信号Ａｆｆと外乱ト
ルク補正部８３からの補正電流信号Ｉｄをもとに、モー
タ１の駆動電流制御の演算処理を行って、指令電流信号
Ｉｒｅｆを生成するとともに、モータ１に対して駆動用
電圧又は電流を出力する。外乱トルク補正部８３は、速
度検出部３からの速度信号Ｖｆｂと、モータ電流制御部
８２Ａからの指令電流信号Ｉｒｅｆとによって、外乱推
定演算と外乱補正演算とを行って、補正電流信号Ｉｄを
出力する。

【００４１】以下、図５乃至図８を参照して、この例の
印刷装置の動作を説明する。外乱トルク補正部８３にお
ける外乱推定演算は、例えは記録ヘッド２に対する速度
制御収束の時定数をＴ３とすれば、外乱推定量Ｔｄ，モ
ータ１のトルク定数モデルＫｔｍ，モータ１と記録ヘ
ッド２を含む制御対象のイナーシャモデルＪｍを用い
て、次式によって演算処理される。Ｔｄ（ｓ）＝（１／（１＋Ｔ３ｓ））＊（Ｊｍ＊Ｖｆｂ（ｓ）−Ｋｔｍ＊Ｉｒｅｆ（ｓ））…（６）次に、外乱補正演算は、次式によって演算処理される。Ｉｄ＝−Ｔｄ／Ｋｔｍ …（７）

【００４２】モータ電流制御部８２Ａでは、指令加速度
信号Ａｒｅｆと加速度フィードフォワード信号Ａｆｆか
ら指令電流信号Ｉｒｅｆを算出する前述の演算式（４）
を、この補正電流信号Ｉｄを用いて、次式のように変更
する。Ｉｒｅｆ＝（Ａｆｆ＋Ａｒｅｆ）／（Ｋｔ／Ｊ）＋Ｉｄ …（８）

【００４３】外乱トルク補正部８３の外乱推定演算の収
束時定数は、速度制御ループとは独立して設定すること
ができるので、外乱量を瞬時に推定できる。さらに、こ
の推定外乱を相殺するような補正電流信号を指令電流信
号に加算することによって、外乱の影響を高速に除去す
ることができる。

【００４４】図６は、本実施例によって制御を行った場
合の、記録ヘッド２の速度信号の一例（ただし、定常的
な摩擦負荷と、時刻０．２秒で摩擦負荷が２倍に増加す
る摩擦変動があった場合）を示している。これを、図７
に示された、第１実施例によって制御を行った場合の記
録ヘッド２の速度信号の一例と比較すると、定常的な外
乱による速度誤差がほとんど見られなくなるとともに、
また、外乱変動による速度変動も、格段に減少している
ことがわかる。

【００４５】また、図８は、本実施例の場合における推
定外乱波形を示したものであって、破線で示す実際に系
に加わった外乱と、実線で示す外乱トルク補正部８３で
推定された推定外乱との比較から明らかなように、定常
的な外乱は、起動から瞬時に推定され、また外乱変動も
変動発生後、瞬時に推定されていることがわかる。

【００４６】このように、第２実施例の印刷装置では、
第１実施例の場合の効果に加えて、外乱による影響を除
去することができる。さらに、モータのトルク定数又は
制御対象のイナーシャについて、そのモデルが実際の制
御対象のパラメータと異なっている場合でも、モデルと
実パラメータとの差を、等価外乱とみなして補正する効
果も持っている。その結果、制御対象パラメータがモデ
ルと異なっていても、制御上は、常にモデルと同等に扱
うことができ、パラメータ変動に対するロバスト（強
健）性が向上する。

【００４７】しかしながら、第２実施例では、速度制御
系なので、位置の追従については十分に考慮されていな
い。そこで、上述の各実施例の基本的構成を変えない
で、速度追従性とともに、位置の追従性も向上できるよ
うにすることが要望される。以下においては、このよう
な場合に好適な実施例について説明する。

【００４８】◇第３実施例図９は、この発明の第３実施例である印刷装置の構成を
示すブロック図、図１０は、本実施例における位置プロ
ファイル信号波形を示す図、図１１は、本実施例におけ
る記録ヘッドの位置誤差波形を示す図、図１２は、第２
実施例における記録ヘッドの位置誤差波形を示す図であ
る。

【００４９】この例の印刷装置は、モータ１と、記録ヘ
ッド２と、速度検出部３と、速度プロファイル発生部４
Ａと、速度制御部５Ａと、加速度プロファイル発生部６
と、加速度フィードフォワード制御部７と、加速度制御
部８Ａと、位置検出部９と、位置プロファイル発生部１
０と、位置制御部１１と、速度フィードフォワード制御
部１２とから概略構成されている。また、加速度制御部
８Ａは、さらに、モータ電流検出部８１と、モータ電流
検出部８２Ａと、外乱トルク補正部８３とから構成され
ている。これらのうち、モータ１，記録ヘッド２，速度
検出部３，加速度プロファイル発生部６，加速度フィー
ドフォワード制御部７，加速度制御部８Ａは、図５に示
された第２実施例の場合と同様である。

【００５０】速度プロファイル発生部４Ａは、位置プロ
ファイル発生部１０から出力された位置プロファイル信
号Ｐｐｒｆから速度成分を演算処理して、速度プロファ
イル信号Ｖｐｒｆを生成する。速度制御部５Ａは、速度
フィードフォワード制御部１２からの速度フィードフォ
ワード信号Ｖｆｆと、速度検出部３からの速度信号Ｖｆ
ｂ、及び位置制御部１１からの指令速度信号Ｖｒｅｆと
から速度制御演算を行って、指令加速度信号Ａｒｅｆを
出力する。位置検出部９は、記録ヘッド２の位置を検出
して、位置信号Ｐｆｂを出力する。

【００５１】位置プロファイル発生部１０は、記録ヘッ
ド２の走査パターンから、位置プロファイル信号Ｐｐｒ
ｆを生成する。位置制御部１１は、位置プロファイル信
号Ｐｐｒｆと位置信号Ｐｆｂとから、位置制御演算を行
って、指令速度信号Ｖｒｅｆを出力する。速度フィード
フォワード制御部１２は、速度プロファイル発生部４Ａ
からの速度プロファイル信号Ｖｐｒｆに対し、追従に必
要なフィルタ処理演算を行って、速度フィードフォワー
ドＶｆｆを出力する。

【００５２】以下、図９乃至図１２を参照して、この例
の印刷装置の動作を説明する。まず、位置プロファイル
発生部１０は、記録ヘッド２の走査パターンから、図１
０に示されるような位置プロファイル信号Ｐｐｒｆを時
々刻々に生成する。位置制御部１１では、この位置プロ
ファイル信号Ｐｐｒｆと位置検出部９で検出された位置
信号Ｐｆｂとから、位置制御演算を行って指令速度信号
Ｖｒｅｆを出力する。位置制御演算では、例えばＰＩ制
御であれば、位置比例ゲインＫｐｐと位置積分ゲインＫ
ｐｉとを用いて、次式によって演算処理を行う。Ｖｒｅｆ＝Ｋｐｐ＊（Ｐｐｒｆ−Ｐｆｂ）＋Ｋｐｉ＊∫（Ｐｐｒｆ−Ｐｆｂ）ｄｔ …（７）

【００５３】速度プロファイル発生部４Ａは、位置プロ
ファイル信号Ｐｐｒｆから速度成分を演算処理して、速
度プロファイル信号Ｖｐｒｆを時々刻々に生成する。速
度フィードフォワード制御部１２は、速度プロファイル
信号Ｖｐｒｆに対し、追従に必要なフィルタ処理演算を
行って、速度フィードフォワード信号Ｖｆｆ（図２と同
じ）を出力する。この場合のフィルタ処理演算では、例
えば、速度制御部５Ａが時定数Ｔ４のローパス特性（１
／（１＋Ｔ４ｓ））であるとき、速度プロファイル信号
Ｖｐｒｆに対する追従特性を、時定数Ｔ５のローパス特
性（１／（１＋Ｔ５ｓ））に補正する場合には、次式の
ように演算処理を行う。Ｖｆｆ（ｓ）＝（１＋Ｔ４ｓ）／（１＋Ｔ５ｓ）＊Ｖｐｒｆ（ｓ） …（８）

【００５４】速度制御部５Ａは、速度フィードフォワー
ド制御部１２からの速度フィードフォワード信号Ｖｆｆ
と、速度検出部３で検出された速度信号Ｖｆｂ、及び位
置制御部１１から出力された指令速度信号Ｖｒｅｆとか
ら、速度制御演算を行って指令加速度信号Ａｒｅｆを出
力する。この場合の速度制御演算では、例えばＰＩ制御
であれば、速度比例ゲインＫｖｐと速度積分ゲインＫｖ
ｉとを用いて、次式によって演算処理を行う。Ａｒｅｆ＝Ｋｖｐ＊（Ｖｆｆ＋Ｖｒｅｆ−Ｖｆｂ）＋Ｋｖｉ＊∫（Ｖｆｆ＋Ｖｒｅｆ−Ｖｆｂ）ｄｔ …（９）

【００５５】これによって、記録ヘッド２には、位置プ
ロファイル信号Ｐｐｒｆと速度プロファイル信号Ｖｐｒ
ｆとに同時に追従するのに必要な加速度が発生する。そ
の結果、記録ヘッド２は、走査位置／走査速度パターン
に従って走査を行うことができ、従って、印刷品質がさ
らに向上するだけでなく、加減速制御中の位置誤差も低
減するので、記録ヘッド２が加減速中での印刷も可能に
なる。

【００５６】図１１は、本実施例の形態で制御を行った
場合の記録ヘッド２の位置誤差信号の一例（ただし、定
常的な摩擦負荷と、時刻０．２秒で摩擦負荷が２倍に増
加する摩擦変動があった場合）を示している。一方、図
１２は、前述の第２実施例の形態で制御を行った場合の
記録ヘッド２の位置誤差信号の一例を示し、図１１と図
１２との比較から、本実施例において、走査中の位置誤
差が格段に減少していることがわかる。

【００５７】このように、第３実施例の印刷装置では、
第２実施例の場合の効果に加えて、このようにこの例の
印刷装置では、速度制御と同時に位置制御も行うように
したので、記録ヘッド２の走査位置と速度パターンの双
方が、位置プロファイル信号と速度プロファイル信号に
追従するように制御を行うことができる。従って、本実
施例によれば、印刷品質がさらに向上するとともに、加
減速制御中の位置誤差も低減することができるので、記
録ヘッド２が加減速制御中も印刷を行うことが可能にな
る。

【００５８】以上、この発明の実施例を図面により詳述
してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られたもの
ではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変
更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上記各実
施例では、記録ヘッド２の速度又は位置を直接検出し
て、速度信号又は位置信号を得ているが、モータ１の回
転速度又は回転位置を検出して、それから記録ヘッド２
の速度又は位置を推定するようにしてもよい。また、上
記の各実施例では、プロファイル信号の生成について、
予め位置プロファイル信号が与えられ、次に位置プロフ
ァイル信号から速度プロファイル信号を求め、さらに速
度プロファイル信号から加速度プロファイル信号を求め
るものとしたが、この構成に限定されるものではなく、
予め速度プロファイル信号が与えられ、これから位置プ
ロファイル信号と加速度プロファイル信号とを求める構
成や、予め加速度プロファイル信号が与えられ、これか
ら速度プロファイル信号を求め、さらに速度プロファイ
ル信号から位置プロファイル信号を求める構成としても
よい。

【００５９】また、上記の各実施例では、印刷装置内
で、記録ヘッド２によって走査を行う部分の速度や位置
の制御を行う場合の例について述べたが、印刷装置内で
の適用範囲はこれにとどまるものでなく、記録媒体の供
給，搬送，排出を行う部分の速度や位置の制御、又は中
間転写媒体を走査する部分の速度や位置の制御等、動作
が伴う部分一般の速度や位置の制御に対して、本発明の
制御方式を適用することが可能である。さらに、上記の
各実施例では、モータの回転に基づいて記録ヘッド２が
移動して走査を行うことによって印刷が行われる印刷装
置を例としたが、印刷方法はこの場合に限定されるもの
ではなく、例えば、モータの回転に基づいて記録媒体側
が移動して走査が行われることによって印刷を行う場合
でもよく、又は中間記録媒体が移動して走査が行われる
ことによって、中間記録媒体上に形成された画像を記録
媒体に転写して印刷する場合でもよく、その他、産業的
に用いられる印刷装置一般について、本発明の制御方式
を適用することができる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の印刷装
置では、加速度の情報によってフィードフォワード制御
を行うことによって、速度制御のためのフィードバック
制御の制御性能に起因する追従遅れを回避することがで
きるので、設定速度に対する追従誤差を低減するととも
に、定速時の追従特性も改善することができる。また、
この発明の印刷装置では、外乱の影響による速度変動を
減少させて、速度制御性能を向上させることができる。
さらに、この発明の印刷装置では、速度制御と同時に位
置制御も行うようにしたので、記録ヘッドの位置精度を
向上するとともに、加減速制御中に印刷を行うことも可
能になる。従って、この発明の印刷装置によれば、印刷
精度を向上するとともに、印刷装置の性能を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例である印刷装置の構成を示
すブロック図である。

【図２】第１実施例の印刷装置における速度プロファイ
ル信号の波形を示す図である。

【図３】第１実施例の印刷装置における加速度プロファ
イル信号の波形を示す図である。

【図４】第１実施例の印刷装置における記録ヘッドの速
度信号波形を示す図である。

【図５】本発明の第２実施例である印刷装置の構成を示
すブロック図である。

【図６】第２実施例の印刷装置における記録ヘッドの速
度信号波形を例示する図である。

【図７】第１実施例の印刷装置における外乱がある場合
の記録ヘッドの速度信号波形を例示する図である。

【図８】第２実施例の場合の推定外乱波形を示す図であ
る。

【図９】本発明の第３実施例である印刷装置の構成を示
すブロック図である。

【図１０】第３実施例の印刷装置における位置プロファ
イル信号波形を示す図である。

【図１１】第３実施例の印刷装置における記録ヘッドの
位置誤差波形を示す図である。

【図１２】第２実施例の印刷装置における記録ヘッドの
位置誤差波形を示す図である。

【図１３】従来の印刷装置の構成例を示すブロック図で
ある。

【図１４】従来の印刷装置における記録ヘッドの速度信
号の一例を示す図である。

【符号の説明】

１モータ（駆動手段）２記録ヘッド（記録手段）３速度検出部（速度検出手段）４，４Ａ速度プロファイル発生部（速度プロファ
イル発生手段）５，５Ａ速度制御部（速度制御手段）６加速度プロファイル発生部（加速度プロファイ
ル発生手段）７加速度フィードフォワード制御部（加速度フィ
ードフォワード制御手段）８，８Ａ加速度制御部（加速度制御手段）９位置検出部１０位置プロファイル発生部１１位置制御部１２速度フィードフォワード制御部（速度フィー
ドフォワード制御手段）８１モータ電流検出部（モータ電流検出手段）８２，８２Ａモータ電流制御部（モータ電流制御
手段）８３外乱トルク補正部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記録ヘッドを移動させて走査して画像記
録処理を行う印刷装置であって、前記記録ヘッドの加速
度を設定加速度に制御する加速度制御手段を備えたこと
を特徴とする印刷装置。
【請求項２】記録媒体を移動させて走査して画像記録
処理を行う印刷装置であって、前記記録媒体の加速度を
設定加速度に制御する加速度制御手段を備えたことを特
徴とする印刷装置。
【請求項３】中間記録媒体を移動させて走査して画像
記録処理を行う印刷装置であって、前記中間記録媒体の
加速度を設定加速度に制御する加速度制御手段を備えた
ことを特徴とする印刷装置。
【請求項４】前記加速度制御手段が、前記記録ヘッド
又は記録媒体又は中間記録媒体を駆動するモータの電流
を検出するモータ電流検出手段と、前記モータ電流を設
定電流値に制御するモータ電流制御手段とから構成され
ていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一記
載の印刷装置。
【請求項５】前記加速度制御手段において、前記記録
ヘッド又は記録媒体又は中間記録媒体の移動時における
外乱量を推定するとともに、該外乱の影響を相殺するよ
うに前記モータ電流値を設定する外乱補正手段を備えた
ことを特徴とする請求項４記載の印刷装置。
【請求項６】前記記録ヘッド又は記録媒体又は中間記
録媒体の移動速度を、予め設定されている速度プロファ
イル情報に追従するように制御を行う速度制御手段を備
えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一記載
の印刷装置。
【請求項７】前記速度プロファイル情報から加速度成
分を演算処理して加速度プロファイル情報を生成する加
速度プロファイル発生手段と、該加速度プロファイル情
報にフィルタ処理を施して前記記録ヘッド又は記録媒体
又は中間記録媒体の加速度の前記加速度プロファイル情
報に対する追従制御に必要な加速度フィードフォワード
情報を生成する加速度フィードフォワード制御手段とを
備えたことを特徴とする請求項６記載の印刷装置。
【請求項８】前記記録ヘッド又は記録媒体又は中間記
録媒体の位置を、予め設定されている位置プロファイル
情報に追従するように制御を行う位置制御手段を備えた
ことを特徴とする請求項６又は７記載の印刷装置。
【請求項９】前記位置プロファイル情報から速度成分
を演算処理して前記記録ヘッド又は記録媒体又は中間記
録媒体の速度プロファイル情報を生成する速度プロファ
イル発生手段と、該速度プロファイル情報にフィルタ処
理を施して前記記録ヘッド又は記録媒体又は中間記録媒
体の速度の前記速度プロファイル情報に対する追従制御
に必要な速度フィードフォワード情報を生成する速度フ
ィードフォワード制御手段とを備えたことを特徴とする
請求項８記載の印刷装置。
【請求項１０】記録手段又は被記録手段の速度設定値
を示す速度プロファイル信号と前記記録手段又は被記録
手段の移動速度を示す速度信号との誤差に対して速度演
算処理を行って指令加速度信号を発生する速度制御手段
と、前記指令加速度信号と前記記録手段又は被記録手段
を駆動する駆動手段の電流を検出した駆動電流検出信号
との誤差に応じて前記駆動手段の駆動用電圧又は電流を
発生する加速度制御手段とを備え、前記駆動用電圧又は
電流によって前記駆動手段の回転速度を制御することに
よって、前記記録手段又は被記録手段の移動速度を前記
速度設定値に追従させる速度フィードバック制御を行う
とともに、前記加速度制御手段において、前記速度プロ
ファイル信号から加速度成分を演算処理して求められた
加速度プロファイル信号にフィルタ処理を行って得られ
た加速度フィードフォワード信号と前記指令加速度信号
との加算結果に演算処理を行って指令電流信号を生成
し、該指令電流信号と前記駆動電流検出信号との誤差に
応じて前記駆動手段の駆動用電圧又は電流を発生する加
速度フィードフォワード制御を行うようにしたことを特
徴とする印刷装置。
【請求項１１】前記加速度制御手段において、前記指
令電流信号から外乱トルクを補正するための補正電流信
号を発生する外乱トルク補正手段を備え、前記加速度フ
ィードフォワード制御における前記指令電流信号に前記
補正電流信号を加算して前記駆動手段の駆動用電圧又は
電流を発生するようにしたことを特徴とする請求項１０
記載の印刷装置。
【請求項１２】前記補正電流信号が、前記記録手段又
は被記録手段に対する外乱推定量と記録手段又は被記録
手段を含む制御対象のイナーシャとから演算処理して求
められることを特徴とする請求項１１記載の印刷装置。
【請求項１３】前記速度制御手段において、前記記録
手段又は被記録手段の位置設定値を示す位置プロファイ
ル信号と前記記録手段又は被記録手段の位置を検出した
位置信号との誤差から位置制御演算を行って算出された
指令速度信号に前記位置プロファイル信号から速度成分
を演算処理して求められた速度プロファイル信号にフィ
ルタ処理を行って得られた速度フィードフォワード信号
を加算し、前記記録手段又は被記録手段の速度を検出し
た速度信号を減算して速度制御演算を行って前記指令加
速度信号を生成するようにしたことを特徴とする請求項
１１又は１２記載の印刷装置。
【請求項１４】前記記録手段又は被記録手段の位置を
示す位置信号が前記駆動手段の位置情報から推定される
ことを特徴とする請求項１３記載の印刷装置。
【請求項１５】前記記録手段又は被記録手段の移動速
度を示す速度信号が前記駆動手段の速度情報から推定さ
れることを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか一
記載の印刷装置。