JP2003186544A - 速度制御方法、及び速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オーバーシュート及び減衰振動の発生を抑制
して運動体の運動速度を目標速度に到達させることが可
能な速度制御方法、及び速度制御装置を提供する。 【解決手段】 キャリッジ制御装置１は、目標速度演算
部７１が、目標値係数レジスタ５３に設定された目標値
係数Ｇと、目標速度設定レジスタ５４に設定されたキャ
リッジ３１の最終目標速度値Ｖtgと、速度変換部６４か
ら供給されるキャリッジ３１の移動速度Ｖiとに基づい
て、キャリッジ３１が目標とすべき目標速度Ｖobjを算
出する。そして、目標速度Ｖobjを設定されたフィード
バック演算処理部７２が、速度変換部６４から供給され
るキャリッジ３１の移動速度Ｖiが目標速度Ｖobjに追従
するようにＣＲモータ３５の回転速度をＰＩＤ制御す
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、運動体の速度制御
を行う速度制御方法、及び速度制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えばインクジェットプリン
タのように、印字ヘッドが移動しながら印刷用紙へ印字
を行う形態のプリンタでは、正確な印字位置へ印字を行
うために印字ヘッドの搬送を行うキャリッジの移動速度
の制御が行われている。

【０００３】一般的に、インジェクトプリンタでは、キ
ャリッジの駆動にＤＣモータ（以下、「ＣＲモータ」と
いう。）が用いられている。そして、このＣＲモータの
回転速度をパルス幅変調（ＰＷＭ）された電圧信号（以
下、「ＰＷＭ信号」という。）にて制御することによ
り、キャリッジの移動速度を制御している。

【０００４】そして、図９（ａ）に示すように、印字処
理が始まると、キャリッジは、現在停止している位置、
即ち、移動開始位置である原点から印字開始位置に到達
するまでに予め設定された目標速度に到達するように加
速されたのち、印字開始位置からは、目標速度を保持し
て移動するように速度制御されている。

【０００５】ここで、原点から印字開始位置に至る加速
区間では、ＣＲモータの回転速度はオープンループ制御
され、ＰＷＭ信号のデューティ比（ＯＮ／ＯＦＦ制御の
１周期中におけるＯＮ時間の割合）を次第に大きくして
いくことにより、ＣＲモータの回転速度が次第に加速し
ていくようにされている。

【０００６】そして、キャリッジが印字開始位置に到達
すると、ＣＲモータの回転速度制御は、オープンループ
制御からフィードバック制御（ＰＩＤ制御等）に移行さ
れ、キャリッジの移動速度と目標速度との偏差を無くす
ようにＣＲモータの回転速度は調整される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年では、
プリンタの小型化に伴い、キャリッジの加速区間が短縮
されてきている。しかし、短い加速区間にてキャリッジ
を目標速度に到達させるために、ＰＷＭ信号のデューテ
ィ比を急激に大きくしてＣＲモータの回転速度をオープ
ンループ制御すると、キャリッジが印字開始位置に到達
するまでに、キャリッジの移動速度が目標速度を大きく
オーバーシュートしてしまう可能性がある。そして、図
９（ｂ）に示すように、キャリッジの移動速度が目標速
度を大きくオーバーシュートした状態でＣＲモータの回
転速度がフィードバック制御されると、キャリッジの移
動速度に減衰振動が生じ、キャリッジの移動速度が目標
速度に収束するまで印字ヘッドが印字位置からずれた位
置へ印字を行ってしまう虞があった。

【０００８】特に、印字ヘッド内のインク量が少なくな
り、印字ヘッドが軽くなっている場合には、インク量が
ある場合よりもオーバーシュートの度合いが大きくなる
と共に、キャリッジの移動速度が目標速度へ収束するの
に時間を要するため、インクジェットプリンタの印字性
能が大幅に低下する虞がある。

【０００９】従って、本発明は、上記問題点を解決する
ために、オーバーシュート及び減衰振動の発生を抑制し
て運動体の運動速度を目標速度に到達させることが可能
な速度制御方法、及び速度制御装置を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた請求項１記載の発明は、検出される運動速度
が、設定された目標運動速度と一致するように運動体の
運動速度を制御する速度制御方法において、少なくとも
前記運動体が起動してから該運動体の運動速度が最終目
標運動速度に到達するまでの加速区間では、検出される
運動速度と前記最終目標運動速度とに基づいて前記目標
運動速度の設定を変化させることを特徴とする。

【００１１】この速度制御方法によれば、例えば、目標
運動速度が常に運動速度と最終目標運動速度との間に設
定されるようにすることにより、運動体の運動速度を起
動時から最終目標運動速度に追従させるように制御する
速度制御方法に比べ、運動体の運動速度を最終目標運動
速度へ向けて急激に加速させることを抑えることができ
る。

【００１２】尚、上記のような速度制御方法において
は、請求項２記載のように、前記目標運動速度の設定を
所定のタイミングで繰り返し更新することが望ましい。
この場合、運動体の運動速度に応じた目標運動速度が常
に設定されるため、加速区間において、運動体の運動速
度が、最終目標運動速度以外の目標運動速度にて定速状
態に入り、その後、最終目標運動速度の設定に伴い、再
度、最終目標運動速度へ向けて運動速度を変化させると
いった断続的な運動速度の変化を防止できる。即ち、運
動体の運動速度を最終目標速度へ滑らかに変化させるこ
とができる。

【００１３】尚、目標運動速度の更新を行う所定のタイ
ミングとしては、請求項３記載のように、予め設定され
た時間が経過した時点を所定のタイミングとしても良い
し、請求項４記載のように、予め設定された位置に前記
運動体が達した時点を所定のタイミングとしても良い。
又、請求項５記載のように、予め設定された距離を前記
運動体が移動した時点を所定のタイミングとしても良
い。

【００１４】又、請求項６記載の発明は、運動体に動力
を与える動力生成手段と、前記運動体の運動速度を検出
する運動速度検出手段と、該運動速度検出手段が検出す
る前記運動体の運動速度が、目標運動速度と一致するよ
うに前記運動体の運動速度を制御する運動速度制御信号
を生成する信号生成手段と、該運動速度制御信号に基づ
いて、前記動力生成手段を制御する動力制御手段とを備
えた速度制御装置において、少なくとも前記運動体が起
動してから該運動体の運動速度が最終目標運動速度に到
達するまでの加速区間では、前記運動速度検出手段が検
出する前記運動体の運動速度と前記最終目標運動速度と
に基づいて前記目標運動速度の設定を変化させる可変設
定手段を備えていることを特徴とする。

【００１５】このように構成された速度制御装置では、
動力生成手段が運動体に動力を与え、運動速度検出手段
が運動体の運動速度を検出する。そして、運動速度検出
手段が検出する運動体の運動速度が目標運動速度と一致
するように運動体の運動速度を制御する運動速度制御信
号を信号生成手段が生成し、動力制御手段が運動速度制
御信号に基づいて、動力生成手段を制御する。

【００１６】但し、少なくとも運動体が起動してから運
動体の運動速度が最終目標運動速度に到達するまでの加
速区間では、可変設定手段が、運動速度検出手段が検出
する運動体の運動速度と最終目標運動速度とに基づいて
目標運動速度の設定を変化させる。

【００１７】即ち、請求項６記載の発明は、請求項１記
載の発明を実現するための装置であり、請求項１記載の
発明と同様の効果を得ることができる。尚、このように
構成された速度制御装置では、請求項７記載の速度制御
装置のように、前記可変設定手段は、前記目標運動速度
の設定を所定のタイミングで繰り返し更新するように構
成されていることが望ましい。

【００１８】即ち、請求項７記載の発明は、請求項２記
載の発明を実現するための装置であり、請求項２記載の
発明と同様の効果を得ることができる。又、目標運動速
度の更新を行う所定のタイミングとしては、請求項８記
載のように、予め設定された時間が経過した時点を前記
所定のタイミングとしても良いし、請求項９記載のよう
に、予め設定された位置に前記運動体が達した時点を前
記所定のタイミングとしても良い。又、請求項１０記載
のように、予め設定された距離を前記運動体が移動した
時点を前記所定のタイミングとしても良い。

【００１９】ここで、可変設定手段は、請求項１１記載
のように、前記目標運動速度を前記最終目標運動速度よ
り低く設定するように構成されていることが望ましい。
この場合、運動体の運動速度を急激に加速させることが
ないため、安定した速度制御を行うことができる。

【００２０】尚、目標運動速度は、例えば、請求項１２
記載のように、前記目標運動速度をＶobj、前記最終目
標運動速度をＶtg、前記運動速度検出手段が検出する前
記運動体の運動速度をＶi、任意の係数をＧとして、前
記目標運動速度Ｖobjを次式 Ｖobj＝（Ｖtg−Ｖi）×Ｇ＋Ｖi を用いて求めても良い。

【００２１】そして、この場合、請求項１３記載のよう
に、前記係数Ｇは、０＜Ｇ＜１の範囲に設定されること
が望ましい。このように目標運動速度の算出を行えば、
運動体の起動時には、最終目標運動速度Ｖtgよりも低い
運動速度Ｇ×Ｖtgが目標運動速度Ｖobjに設定され、Ｇ
×Ｖtgに追従するように運動体が起動される。そして、
運動体の加速により、運動速度検出手段が検出する運動
体の運動速度Ｖiが大きくなってくると、それに伴って
目標運動速度Ｖobjは高く設定されていき、次第に最終
目標運動速度Ｖtgへ収束していく。

【００２２】即ち、起動時から運動体の運動速度を最終
目標運動速度へ追従させる場合に比べ、運動体の運動速
度を最終目標運動速度へ緩やかに導くことができるた
め、オーバーシュートを発生することなく運動体の運動
速度を目標速度へ到達させることができる。

【００２３】尚、このように目標運動速度の算出を行う
速度制御装置は、請求項１４記載のように、前記係数Ｇ
を格納すると共に、格納値を外部から書き換え可能なレ
ジスタを備え、前記可変設定手段は、前記レジスタに格
納された係数Ｇを用いて前記目標運動速度を求めるよう
に構成されていることが望ましい。

【００２４】この場合、レジスタに格納された係数Ｇを
運動体の運動特性に合わせて変更することにより、運動
体の運動速度の変化の勾配を調整することができる。従
って、運動体の運動特性が変化しても、オーバーシュー
トを発生することなく運動体の運動速度を目標速度へ到
達させることができる。

【００２５】尚、請求項１０記載のように、前記運動速
度制御信号生成手段は、ＰＩＤ制御則を用いて前記運動
速度制御信号を生成することが望ましく、この場合、応
答性良く、更に残留偏差を残すことなく運動体の運動速
度を目標運動速度に追従させることができる。

【００２６】又、動力生成手段は、例えば、請求項１６
記載のように、電気エネルギーを動力に変換する変換装
置であっても良い。そして、この場合、請求項１７記載
のように、モータを変換装置としても良い。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面と
共に説明する。まず、図１に、本発明が適用されたイン
クジェットプリンタ（以下単に「プリンタ」という）に
おけるキャリッジ駆動機構の構造図を示す。

【００２８】図１に示すように、プリンタは、押さえロ
ーラ３２等により搬送されてくる印刷用紙３３の幅方向
に設置されたガイド軸３４を備えており、このガイド軸
３４には、ノズルから印刷用紙３３に向けてインクを吐
出させて印字を行う印字ヘッド３０を搭載したキャリッ
ジ３１が挿通されている。キャリッジ３１は、ガイド軸
３４に沿って設けられた無端ベルト３７に連結され、そ
の無端ベルト３７は、ガイド軸３４の一端に設置された
ＣＲモータ３５のプーリ３６と、ガイド軸３４の他端に
設置されたアイドルプーリ（図示せず）との間に掛け止
められている。

【００２９】つまり、キャリッジ３１は、無端ベルト３
７を介して伝達されるＣＲモータ３５の駆動力により、
ガイド軸３４に沿って印刷用紙３３の幅方向に往復運動
するように構成されている。又、ガイド軸３４の下方に
は、一定間隔（例えば、１／１５０ｉｎｃｈ＝約０．１
７ｍｍ）ごとに一定幅のスリットを形成したタイミング
スリット３８がガイド軸３４に沿って設置されている。
又、キャリッジ３１の下部には、タイミングスリット３
８を挟んで互いに対面する少なくとも１つの発光素子と
２つ以上の受光素子とを有するフォトインタラプタから
なる検出部を備えている。尚、このフォトインタラプタ
からなる検出部は、上述のタイミングスリット３８と共
に、リニアエンコーダ３９（図３参照）を構成してい
る。

【００３０】尚、リニアエンコーダ３９を構成する検出
部は、図２に示すように、互いに略１／４周期ずれた２
種類のエンコーダ信号ＥＮＣ１，ＥＮＣ２を出力する。
そして、キャリッジ３１の移動方向がホームポジション
（図１の左端位置）からアイドルプーリ側に向かう順方
向である場合は、ＥＮＣ１がＥＮＣ２に対して位相が略
１／４周期進み、アイドルプーリ側からホームポジショ
ンに向かう逆方向である場合は、ＥＮＣ１がＥＮＣ２に
対して位相が略１／４周期遅れるようにされている。

【００３１】ここで、図８は、キャリッジ３１の概略動
作を表す説明図である。図示されているように、キャリ
ッジ３１は、印字処理が行われていない時には、ガイド
軸３４のプーリ３５側端付近に設定されたホームポジシ
ョン、あるいは、前回の印字を停止した位置（キャリッ
ジ３１の移動開始位置を示すものとして、以下、原点と
称する。）にて待機し、印字処理が開始されると、予め
設定された印字開始位置までの間に目標速度に達するよ
う加速され、その後、予め設定された印字終了位置まで
の間は一定の目標速度で移動し、印字終了位置を越える
と停止するまで減速される。以下、原点から印字開始位
置までを加速区間、印字開始位置から印字終了位置まで
を定速区間、印字終了位置から停止するまでを減速区間
という。

【００３２】図３は、本発明に係る速度制御方法及び速
度制御装置を適用したキャリッジ制御装置の構成ブロッ
ク図である。図３に示すように、キャリッジ制御装置１
は、当該プリンタの制御を統括するＣＰＵ２と、ＣＲモ
ータ３５の回転速度や回転方向等を制御するＰＷＭ信号
を生成するＡＳＩＣ（Application Specific Integra
ted Circuit）３と、４基のＦＥＴにより構成されたＨ
ブリッジ回路を有し、このＨブリッジ回路の各ＦＥＴを
ＡＳＩＣ３にて生成されたＰＷＭ信号に基づいてＯＮ／
ＯＦＦ制御することによりＣＲモータ３５を駆動するモ
ータ駆動回路４と、上述のリニアエンコーダ３９とから
構成されている。

【００３３】又、ＡＳＩＣ３内部には、ＣＲモータ３５
の制御に用いる各種パラメータを格納するレジスタ群５
と、リニアエンコーダ３９からエンコーダ信号ＥＮＣ
１，ＥＮＣ２を取り込み、キャリッジ３１の位置や移動
速度を算出するキャリッジ測位部６と、キャリッジ測位
部６からのデータに基づいて、ＣＲモータ３５の回転速
度を制御するためのモータ制御信号を生成するモータ制
御部７と、モータ制御部７が生成するモータ制御信号に
応じたデューティ比のＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ生成
部８と、エンコーダ信号ＥＮＣ１，ＥＮＣ２より十分に
周期が短いクロック信号を生成し、当該ＡＳＩＣ３内部
の各部に供給するクロック生成部９とを備えている。

【００３４】ここで、レジスタ群５は、ＣＲモータ３５
を起動するための起動設定レジスタ５１と、キャリッジ
３１の減速を開始する減速開始位置（印字終了位置と同
じ）を設定するための減速開始位置レジスタ５２と、キ
ャリッジ３１の目標速度の算出に用いられる目標値係数
を設定するための目標値係数レジスタ５３と、キャリッ
ジ３１の最終目標速度を設定するための最終目標速度設
定レジスタ５４と、ＣＲモータ３５の回転速度を制御す
る際のフィードバック演算に用いる微分ゲイン、積分ゲ
イン、比例ゲインを設定するためのゲインレジスタ５５
とから構成されている。

【００３５】次に、キャリッジ測位部６は、リニアエン
コーダ３９からのエンコーダ信号ＥＮＣ１，ＥＮＣ２に
基づき、エンコーダ信号ＥＮＣ１の各周期の開始／終了
を表すエッジ検出信号（ここではＥＮＣ２がハイレベル
の時におけるＥＮＣ１のエッジ）とＣＲモータ３５の回
転方向（エッジ検出信号がＥＮＣ１の立ち下がりエッジ
であれば順方向、立ち上がりエッジであれば逆方向）と
を検出するエッジ検出部６０と、エッジ検出部６０が検
出したＣＲモータ３５の回転方向、ひいてはキャリッジ
３１の移動方向が順方向の時にはエッジ検出信号に基づ
いてカウントアップし、逆方向の時にエッジ検出信号に
基づいてカウントダウンすることにより、キャリッジ３
１がホームポジションから何番目のスリットに位置して
いるのかを検出する位置カウンタ６１とを備えている
（図２参照）。つまり、レジスタ群５に設定される減速
開始位置は、位置カウンタ６１でのカウント値によって
表される。

【００３６】又、キャリッジ測位部６は、位置カウンタ
６１のカウント値ｎと減速開始位置レジスタ５２の設定
値とを比較し、キャリッジ３１が減速開始位置に達した
か否かを検出する比較処理部６２と、エッジ検出部６０
からのエッジ検出信号の発生間隔をクロック信号により
カウントする周期カウンタ６３と、タイミングスリット
３８のスリット間の距離（１／１５０ｉｎｃｈ）とエン
コーダ信号ＥＮＣ１の前周期で周期カウンタ６３がカウ
ント値した値の保持値Ｃn-1 とから特定される時間ｔn-
1 （＝Ｃn-1 ×クロック周期）とに基づいて、キャリッ
ジ３１の移動速度を算出する速度変換部６４とを備えて
いる。

【００３７】尚、比較処理部６２は、キャリッジ３１の
減速開始位置への到達を検出した時には制御切替信号を
出力すると共に、ＣＰＵ２に対して停止割込み信号を出
力するように構成されている。次に、モータ制御部７
は、起動後、クロック信号を用いて時間をカウントし、
所定時間（例えば、５０μｓ）が経過するごとに目標値
係数レジスタ５３及び最終目標速度設定レジスタ５４の
各格納値（目標値係数、最終目標速度）を用いて、キャ
リッジ３１の目標速度を算出する目標速度演算部７１
と、ゲインレジスタ５７の格納値（微分ゲイン、積分ゲ
イン、比例ゲイン）を用いて、速度変換部６４が算出し
たキャリッジ３１の移動速度が、目標速度演算部７１に
て算出された目標速度と一致するようにＣＲモータ３５
の回転速度を制御する回転速度制御信号を生成するフィ
ードバック演算処理部７２と、ＣＲモータ３５の回転速
度を減速させる減速制御信号を生成する減速制御部７３
と、比較処理部６２からの制御切替信号の入力があるま
ではフィードバック演算処理部７２が生成する回転速度
制御信号を、制御切替信号の入力があった後は減速制御
部７３が生成する減速制御信号を、ＰＷＭ生成部８に供
給する制御信号セレクタ７４とから構成されている。

【００３８】尚、目標速度演算部７１は、キャリッジ３
１の目標速度をＶobj、目標値係数レジスタ５３に設定
された目標値係数をＧ、最終目標速度設定レジスタ５４
に設定されたキャリッジ３１の最終目標速度をＶtg、速
度変換部６４から供給されるキャリッジ３１の移動速度
をＶiとして、キャリッジ３１の目標速度Ｖobjを次式
（１）を用いて算出するように設定されている。但し、
目標速度Ｖobjが必ず移動速度Ｖiより高く、そして、最
終目標速度Ｖtgよりも低く設定されるように、目標値係
数Ｇは１未満の正数（０＜Ｇ＜１）に設定されている。

【００３９】 Ｖobj＝（Ｖtg−Ｖi）×Ｇ＋Ｖi （１） そして、図４に示すように、フィードバック演算処理部
７２は、目標速度演算部７１により算出された目標速度
Ｖobjから、速度変換部６４により算出されたキャリッ
ジ３１の移動速度Ｖiを減算し、速度偏差を算出する減
算器７２ａと、減算器７２ａにより算出された速度偏差
に、ゲインレジスタ５７の格納値である比例ゲインＧｐ
を積算する比例演算器７２ｂと、速度偏差を積分し、そ
の積分値にゲインレジスタ５７の格納値である積分ゲイ
ンＧｉを積算する積分演算器７２ｃと、速度偏差を微分
し、その微分値にゲインレジスタ５７の格納値である微
分ゲインＧｄを積算する微分演算器７２ｄと、比例演算
器７２ａと微分演算器７２ｂと積分演算器７２ｃとによ
り算出された各算出値を全て加算し、その加算値を回転
速度制御信号として出力する加算器７２ｅとからなり、
いわゆるＰＩＤ制御を行うように構成されている。

【００４０】以上のように構成されたキャリッジ制御装
置１では（図３参照）、キャリッジ３１が減速開始位置
に到達するまでは、ＰＷＭ生成部８へのモータ制御信号
として、フィードバック演算処理部７２からの回転速度
制御信号が供給される。これにより、ＣＲモータ３５の
回転速度（トルク）は、キャリッジ３１の移動速度Ｖi
が目標速度演算部７１より供給される目標速度Ｖobjに
追従するように制御される。そして、キャリッジ３１が
減速開始位置に到達すると、ＰＷＭ生成部８へのモータ
制御信号として、回転速度制御信号の代わりに減速制御
部７３からの減速制御信号が供給される。これにより、
ＣＲモータ３５の回転速度は、キャリッジ３１の移動速
度が速やかに減速して停止に到るように制御される。

【００４１】尚、キャリッジ３１の走査（以下、「ＣＲ
走査」という。）は、キャリッジ制御装置１のＣＰＵ２
により起動される。このＣＰＵ２が実行するＣＲ走査処
理の内容を、図５に示すフローチャートに沿って説明す
る。本処理が開始されると、図５に示すように、ＣＰＵ
２は、まず、ＡＳＩＣ３のレジスタ群５を構成する各レ
ジスタに、減速制御開始位置、目標値係数Ｇ、最終目標
速度Ｖtg、微分ゲインＧd、積分ゲインＧi、比例ゲイン
Ｇpを設定したのち（Ｓ１００）、起動設定レジスタ５
１への書込を行うことにより、ＡＳＩＣ３の各部を起動
する（Ｓ１１０）。そして、Ｓ１００にて各レジスタに
設定された内容に従って駆動されたキャリッジ３１が減
速制御開始位置に到達し、比較処理部６２から停止割込
み信号の入力があると（Ｙｅｓ：Ｓ１２０）、ＣＰＵ２
は本処理を終了する。

【００４２】以上に詳述したキャリッジ制御装置１で
は、図６に示すように、キャリッジ３１の起動時（Ｖi
＝０）には、最終目標速度Ｖtgよりも低い速度Ｇ×Ｖtg
（０＜Ｇ＜１）が目標速度Ｖobjに設定され、Ｇ×Ｖtg
に追従するようにキャリッジ３１が起動される。そし
て、キャリッジ３１の移動速度Ｖiが加速されていく
と、それに伴って目標速度Ｖobjは高く設定されてい
き、次第に最終目標速度Ｖtgへと収束していく。即ち、
キャリッジ３１の移動速度Ｖiも次第に最終目標速度Ｖt
gに追従するように制御される。

【００４３】従って、本実施形態のキャリッジ制御装置
１によれば、キャリッジ３１の移動速度Ｖiをキャリッ
ジ３１の起動時から最終目標速度Ｖtgに追従させる場合
に比べ、ＣＲモータ３５の回転速度を急激に加速させる
ことを抑えることができる。このため、目標値係数Ｇを
最適な大きさに設定すれば、オーバーシュートや減衰振
動を発生することなくキャリッジ３１の移動速度Ｖiを
最終目標速度Ｖtgに到達させることができる。

【００４４】ここで、図７に本発明の発明者が行った実
験の結果を示す。図７に示すように、実験に用いたプリ
ンタ（加速区間の長さ：０．５ｉｎｃｈ＝約１２．７ｃ
ｍ）では、キャリッジの最終目標速度Ｖtgを３０ｉｐｓ
（ｉｎｃｈ／秒）、つまり約７６．２ｃｍ／秒に設定し
た場合、目標値係数Ｇを０．６に設定すれば、目標値係
数Ｇを０．４や０．８に設定した場合に比べ、オーバー
シュートや減衰振動を発生させることなく、キャリッジ
３１の移動速度Ｖiを素早く最終目標速度Ｖtgに到達さ
せることができた。この実験結果が示すように、キャリ
ッジの運動特性やＰＩＤ制御に用いるゲイン（微分ゲイ
ンＧd、積分ゲインＧi、比例ゲインＧp）の大きさ等に
応じて、最適な値を目標値係数Ｇに設定すれば減衰振動
を発生させることなくキャリッジの移動速度Ｖiを最終
目標速度Ｖtgに到達させることができる。尚、ここでは
図示しないが、最終目標速度Ｖtgを１５ｉｐｓ、つまり
約３８．１ｃｍ／秒に設定した場合には、目標値係数Ｇ
の最適値は０．４であった。

【００４５】このように、最終目標速度Ｖtgや、その他
の条件により目標値係数Ｇの最適値が異なるため、様々
な条件に応じた目標値係数Ｇの値を図示しないメモリ等
の記憶手段に記憶しておき、条件に合わせて適宜選択す
る。又、本実施形態のキャリッジ制御装置１によれば、
キャリッジ３１が搬送する印字ヘッド３０のインクが減
少したり、何らかの原因でガイド軸３４とキャリッジ３
１との間の摩擦が変化する等して、ＣＲモータ３５の制
御量とキャリッジ３１の移動速度Ｖiとの関係が変化し
たとしても、目標値係数Ｇを選択することにより、印字
開始位置におけるキャリッジ３１の移動速度Ｖiを、オ
ーバーシュートさせることなく確実に最終目標速度Ｖtg
に到達させることができる。

【００４６】従って、キャリッジ３１の駆動に関する環
境の変化によらず、印字ヘッド３０には常に正確な位置
への印字を行わせることができ、プリンタの印字性能を
大幅に向上させることができる。尚、本実施形態では、
ＣＲモータ３５が本発明の動力生成手段に相当し、リニ
アエンコーダ３９、周期カウンタ６３、速度変換部６４
が本発明の運動速度検出手段に相当する。そして、フィ
ードバック演算処理部７２が本発明の信号生成手段に相
当し、ＰＷＭ生成部８及びモータ駆動回路４が本発明の
動力制御手段に相当する。

【００４７】又、目標速度演算部７１が本発明の可変設
定手段に相当し、目標値係数レジスタ５３が本発明のレ
ジスタに相当する。以上、本発明の実施の形態について
説明したが、本発明は、上記実施形態に何ら限定される
ことはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形
態をとり得ることはいうまでもない。

【００４８】例えば、上記実施形態では、目標速度演算
部７１は所定時間ごとにキャリッジ３１の目標速度の算
出を行っていたが、キャリッジ３１の起動後、キャリッ
ジ３１がタイミングスリット３８の所定位置に達するご
とに目標速度の算出を行うように目標速度演算部７１を
構成しても良い。この場合、キャリッジ制御装置１のレ
ジスタ群５に目標速度の算出を行うスリットの番号を蓄
積した算出位置レジスタなるものを備え、比較処理部６
２によりキャリッジ３１が目標速度の算出位置に達した
か否かを検出するように構成する。そして、キャリッジ
３１が算出位置のスリットに達したことを比較処理部６
２が検出した際に、目標速度演算部７１が目標速度の算
出を行うように構成すれば良い。

【００４９】又、キャリッジ３１が所定距離を移動する
ごとに目標速度の算出を行うように目標速度演算部７１
を構成しても良い。この場合、クロック信号を用いて算
出した時間と、速度変換部６４が算出するキャリッジ３
１の移動速度とに基づいてキャリッジ３１の移動距離を
算出する移動距離算出部なるものをキャリッジ制御装置
１に備え、移動距離算出部からの算出値が所定距離に達
するごとに目標速度演算部７１が目標速度の算出を行う
ように構成すれば良い。

【００５０】又、上記実施形態では、目標速度演算部７
１は、キャリッジ３１の加速区間及び定速区間において
目標速度の算出を行っている。しかし、例えば、加速区
間においてのみ目標速度Ｖobjの算出を行うように目標
速度演算部７１を構成しても良い。この場合、レジスタ
群５に印字開始位置を設定する印字開始位置レジスタな
るものを具備し、比較処理部６２が位置カウンタ６１の
カウント値ｎと印字開始位置レジスタの設定値とを比較
し、キャリッジ３１が印字開始位置に到達したか否かを
検出できるように構成する。そして、比較処理部６２に
よりキャリッジ７１の印字開始位置到達が検出された時
点で、目標速度Ｖobjを最終目標速度Ｖtgに設定するよ
うに目標速度演算部７１を構成すれば良い。

【００５１】又、上記実施形態では、キャリッジ３１の
駆動にＤＣモータを用いていたが、ステッピングモータ
を用いてキャリッジ３１を駆動するようにしても良い。
この場合、ＰＷＭ生成部８、モータ駆動回路４に代わ
り、フィードバック演算処理部７２が生成する回転速度
制御信号に対応した数のパルス信号をステッピングモー
タへ出力するパルス発生回路をＡＳＩＣに備えれば良
い。

【００５２】又、上記実施形態では、キャリッジ３１の
移動速度や位置の算出、モータの回転速度を制御するＰ
ＷＭ信号の生成等にＡＳＩＣを用いたが、ＣＰＬＤ（Co
mplex Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Fi
eld Programmable Gate Array）等のプログラマブル
・ロジック・デバイスを用いても良い。

【００５３】又、上記実施形態では、フィードバック制
御としてＰＩＤ制御を用いたが、キャリッジの運動特性
等に合わせ、微分先行ＰＩＤ制御や、比例微分先行ＰＩ
Ｄ制御等を用いても良い。又、上記実施形態では、目標
値係数Ｇを１未満の正数としたが、場合によっては１以
上の値を設定しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る速度制御方法、及び速度制御装置
を適用したインクジェットプリンタにおけるキャリッジ
駆動機構の構造図である。

【図２】キャリッジ３１に具備されたリニアエンコーダ
３９のエンコーダ信号及びエンコーダ信号に基づいて生
成される各種信号の概要図である。

【図３】実施形態におけるキャリッジ制御装置１の構成
ブロック図である。

【図４】ＡＳＩＣ３におけるフィードバック演算処理部
７２の構成ブロック図である。

【図５】実施形態におけるキャリッジ制御装置１のＣＰ
Ｕ２が行うＣＲ走査処理の流れを示すフローチャートで
ある。

【図６】キャリッジ制御装置１によるキャリッジ３１の
速度制御の概要を示す説明図である。

【図７】本発明の発明者が行った実験における結果の一
例である。

【図８】キャリッジ３１の概略動作を表す説明図であ
る。

【図９】従来技術におけるキャリッジの速度制御の概要
を示す説明図である。

【符号の説明】

１…キャリッジ制御装置、 ２…ＣＰＵ、 ３…ＡＳＩ
Ｃ、 ４…モータ駆動回路、 ５…レジスタ群、 ６…
キャリッジ測位部、 ７…モータ制御部、 ８…ＰＷＭ
生成部、 ９…クロック生成部、 ３０…印字ヘッド、
３１…キャリッジ、 ３２…押さえローラ、 ３３…
印刷用紙、 ３４…ガイド軸、 ３５…ＣＲモータ、
３６…プーリ、 ３７…無端ベルト、 ３８…タイミン
グスリット、 ３９…リニアエンコーダ、 ５１…起動
設定レジスタ、 ５２…減速開始位置レジスタ、 ５３
…目標値係数レジスタ、 ５４…目標速度設定レジス
タ、５５…ゲインレジスタ、 ６０…エッジ検出部、
６１…位置カウンタ、 ６２…比較処理部、 ６３…周
期カウンタ、 ６４…速度変換部、 ７１…目標速度演
算部、 ７２…フィードバック演算処理部、 ７２ａ…
減算器、 ７２ｂ…比例演算器、 ７２ｃ…積分演算
器、 ７２ｄ…微分演算器、 ７２ｅ…加算器、 ７３
…減速制御部、 ７４…制御信号セレクタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C480 CA11 CB02 CB35 DA01 DB02 EA01 EA07 EA10 EA23 5H303 AA28 CC02 CC05 DD01 DD28 EE03 EE07 FF10 GG06 GG11 KK02 KK03 KK04 KK22 KK36

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出される運動速度が、設定された目標
   運動速度と一致するように運動体の運動速度を制御する
   速度制御方法において、 少なくとも前記運動体が起動してから該運動体の運動速
   度が最終目標運動速度に到達するまでの加速区間では、
   検出される運動速度と前記最終目標運動速度とに基づい
   て前記目標運動速度の設定を変化させることを特徴とす
   る速度制御方法。
2. 【請求項２】 前記目標運動速度の設定を所定のタイミ
   ングで繰り返し更新することを特徴とする請求項１記載
   の速度制御方法。
3. 【請求項３】 予め設定された時間が経過した時点を前
   記所定のタイミングとすることを特徴とする請求項２記
   載の速度制御方法。
4. 【請求項４】 予め設定された位置に前記運動体が達し
   た時点を前記所定のタイミングとすることを特徴とする
   請求項２記載の速度制御方法。
5. 【請求項５】 予め設定された距離を前記運動体が移動
   した時点を前記所定のタイミングとすることを特徴とす
   る請求項２記載の速度制御方法。
6. 【請求項６】 運動体に動力を与える動力生成手段と、 前記運動体の運動速度を検出する運動速度検出手段と、 該運動速度検出手段が検出する前記運動体の運動速度
   が、目標運動速度と一致するように前記運動体の運動速
   度を制御する運動速度制御信号を生成する信号生成手段
   と、 該運動速度制御信号に基づいて、前記動力生成手段を制
   御する動力制御手段と、 を備えた速度制御装置において、 少なくとも前記運動体が起動してから該運動体の運動速
   度が最終目標運動速度に到達するまでの加速区間では、
   前記運動速度検出手段が検出する前記運動体の運動速度
   と前記最終目標運動速度とに基づいて前記目標運動速度
   の設定を変化させる可変設定手段を備えていることを特
   徴とする速度制御装置。
7. 【請求項７】 前記可変設定手段は、前記目標運動速度
   の設定を所定のタイミングで繰り返し更新することを特
   徴とする請求項６記載の速度制御装置。
8. 【請求項８】 予め設定された時間が経過した時点を前
   記所定のタイミングとすることを特徴とする請求項７記
   載の速度制御装置。
9. 【請求項９】 予め設定された位置に前記運動体が達し
   た時点を前記所定のタイミングとすることを特徴とする
   請求項７記載の速度制御装置。
10. 【請求項１０】 予め設定された距離を前記運動体が移
    動した時点を前記所定のタイミングとすることを特徴と
    する請求項７記載の速度制御装置。
11. 【請求項１１】 前記可変設定手段は、前記目標運動速
    度を前記最終目標運動速度より低く設定することを特徴
    とする請求項６乃至請求項１０いずれか記載の速度制御
    装置。
12. 【請求項１２】 前記可変設定手段は、前記目標運動速
    度をＶobj、前記最終目標運動速度をＶtg、前記運動速
    度検出手段が検出する前記運動体の運動速度をＶi、任
    意の係数をＧとして、前記目標運動速度Ｖobjを次式 Ｖobj＝（Ｖtg−Ｖi）×Ｇ＋Ｖi を用いて求めることを特徴とする請求項６乃至請求項１
    １いずれか記載の速度制御装置。
13. 【請求項１３】 前記係数Ｇは、０＜Ｇ＜１の範囲に設
    定されることを特徴とする請求項１２記載の速度制御装
    置。
14. 【請求項１４】 前記係数Ｇを格納すると共に、格納値
    を外部から書き換え可能なレジスタを備え、前記可変設
    定手段は、前記レジスタに格納された係数Ｇを用いて前
    記目標運動速度を求めることを特徴とする請求項１２又
    は請求項１３記載の速度制御装置。
15. 【請求項１５】 前記信号生成手段は、ＰＩＤ制御則を
    用いて前記運動速度制御信号を生成することを特徴とす
    る請求項６乃至請求項１４いずれか記載の速度制御装
    置。
16. 【請求項１６】 前記動力生成手段は、電気エネルギー
    を動力に変換する変換装置であることを特徴とする請求
    項６乃至請求項１５いずれか記載の速度制御装置。
17. 【請求項１７】 前記変換装置は、モータであることを
    特徴とする請求項１６記載の速度制御装置。