JP2007196505A - プリンタおよびプリンタの制御方法 - Google Patents

プリンタおよびプリンタの制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】簡易かつ適切な構成で、高分解能での制御が可能なプリンタを提供すること。
【解決手段】プリンタは、所定の間隔毎に配設されるマークが形成されるロータリスケール34およびマークを検出して所定の信号を出力する検出部35を有するロータリエンコーダ36と、ロータリエンコーダ36からの信号に基づいて制御されるPFモータ5と、PFモータ5の回転速度および回転位置を算出して所定の制御を行う制御部37とを備えている。検出部35は、複数の受光素子を備えるとともに、受光素子からの検出信号が入力され、検出信号の2分の1の周期で変化する矩形波状の制御信号を生成する信号生成手段を備えている。制御部37は、制御信号の隣接する2周期の和からPFモータ5の回転速度を算出する。
【選択図】図11

Description

本発明は、プリンタおよびプリンタの制御方法に関する。
プリンタには、印刷用紙を搬送する搬送ローラを駆動するための紙送りモータや、印刷ヘッドが搭載されたキャリッジを駆動するためのキャリッジモータ等の各種のモータが搭載されている。かかるモータとしては、静音化等の目的で、DCモータが広く利用されている。DCモータが搭載されるプリンタは、DCモータの位置制御や速度制御等を行うため、所定の間隔毎に配列されるマークあるいはスリットを有するスケールと、スケールのマークあるいはスリットを検出して所定の信号を出力する検出部とから構成されるエンコーダとを備えている。
たとえば、紙送りモータの制御を行うため、プリンタは、所定の間隔毎に配列される多数のスリットを有する円盤状のスケールと、発光素子と受光素子とによってスリットを挟み込むように構成された検出部とを備えている。この種のスケールは、搬送ローラとともに回転する。また、この種の検出部は、受光素子から出力される検出信号に基づいて、一般に、90°位相がずれた2つの矩形波状の制御信号を出力する(たとえば、特許文献1参照)。この制御信号は、プリンタの制御を行う所定の制御部に入力され、制御部では、2つの制御信号に基づいて、モータ等の制御が行われる。
特開2001−232882号公報(段落0011〜0013、図10、図11等参照)
近年、印刷品質を向上させるため、プリンタに搭載されるモータ等にはより精度の高い制御が要求されている。より精度の高い制御を行うためには、エンコーダから、より分解能の高い信号を出力する必要がある。ここで、エンコーダから、より分解能の高い信号を出力する方法としては、従来のスリットの間隔を保ったまま円盤状のスケールの径を大きくする方法と、従来のスケールの径を保ったままスリットの間隔を狭くする方法との2つの方法が考えられる。
しかしながら、スケールの径を大きくする場合、小型化が要求されるプリンタでは、スケールの配置が困難となる。また、このスケールの配置スペースを確保しようとすると、プリンタの機械的な構成が複雑化する。一方、スリットの間隔を狭くする場合、スケール自体の製造が難しくなる。
そこで、本発明の課題は、簡易かつ適切な構成で、高分解能での制御が可能なプリンタを提供することにある。また、本発明の課題は、簡易かつ適切な構成で、高分解能での制御が可能となるプリンタの制御方法を提供することにある。
上記の課題を解決するため、本発明のプリンタは、所定の間隔毎に配設されるマークまたはスリットが形成されるスケールおよびマークまたはスリットを検出して所定の信号を出力する検出部を有するエンコーダと、エンコーダからの信号に基づいて制御されるモータと、モータの回転速度および回転位置を算出して所定の制御を行う制御部とを備え、検出部は、マークまたはスリットを検出するための検出信号を出力する複数の検出素子を備え、検出部および/または制御部は、検出信号が入力され、検出信号の2n1(n1は1以上の整数)分の1の周期で変化する略矩形波状の制御信号を生成する信号生成手段を備え、制御部は、制御信号の隣接する2n1周期の和、または、制御信号の隣接する2n1周期の平均周期に基づいてモータの回転速度を算出することを特徴とする。
本発明のプリンタでは、検出部および/または制御部は、複数の検出素子から出力される検出信号が入力され、検出信号の2n1分の1の周期で変化する略矩形波状の制御信号を生成する信号生成手段を備えている。そのため、本発明のプリンタでは、信号生成手段で、高分解能の制御信号を生成できる。その結果、簡易な構成で、プリンタの高分解能での制御が可能となる。
ここで、検出信号の2n1分の1の周期で変化する制御信号を信号生成手段で生成した場合、検出部が備える複数の検出素子の感度のばらつきや検出素子の配置のばらつき等の影響で、実際のモータの回転速度はほとんど変動していないにもかかわらず、制御信号の周期が大きくばらついていることが本願発明者の検討によってわかった。また、本願発明者の種々の検討により、実際のモータの回転速度が変動しなければ、制御信号の隣接する2n1周期の和、および、制御信号の隣接する2n1周期の平均周期は大きくばらつくことがないことがわかった。そこで、本発明のプリンタでは、制御部は、制御信号の隣接する2n1周期の和、または、制御信号の隣接する2n1周期の平均周期に基づいてモータの回転速度を算出している。そのため、モータの回転速度として適切な回転速度を算出できる。なお、このように構成した場合は、制御信号の周期をそのまま用いてモータの回転速度を算出する場合と比べ、制御部で算出されるモータの回転速度の情報は減少するが、制御信号は検出信号の2n1分の1の周期で変化するため、制御部で算出されるモータの回転位置の情報は従来に比べ増加する。したがって、本発明のプリンタでは、モータの適切な回転速度を算出しつつ、高分解能での制御が可能となる。すなわち、本発明のプリンタでは、モータの適切な回転速度を算出できるという適切な構成で高分解能での制御が可能となる。
本発明において、検出部は、検出素子として、マークまたはスリットの配設間隔の整数倍以外のずれ量で配設される第1検出素子と第2検出素子とを少なくとも備えるとともに、信号生成手段として、第1検出素子からの検出信号が入力され、制御信号としての第1制御信号を生成する第1信号生成手段と、第2検出素子からの検出信号が入力され、制御信号としての第2制御信号を生成する第2信号生成手段とを備え、制御部は、第1制御信号の隣接する2n1周期の和または隣接する2n1周期の平均周期、および、第2制御信号の隣接する2n1周期の和または隣接する2n1周期の平均周期を用いてモータの回転速度を算出することが好ましい。
このように、第1検出素子と第2検出素子とがマークまたはスリットの配設間隔の整数倍以外のずれ量で配設されると、第1制御信号と第2制御信号との位相がずれる。そのため、制御部が、第1制御信号の隣接する2n1周期の和または隣接する2n1周期の平均周期、および、第2制御信号の隣接する2n1周期の和または隣接する2n1周期の平均周期を用いてモータの回転速度を算出することで、従来よりも多くのモータの回転速度の情報を得ることができる。その結果、より最新のモータの回転速度情報を得ることができ、その回転速度情報に基づいたプリンタの制御が可能となる。
本発明において、第1検出素子と第2検出素子とは、マークまたはスリットの配設間隔の(n2+1/8)(n2は0以上の整数)倍のずれ量で配設され、第1制御信号および第2制御信号は、検出信号の2分の1の周期で変化することが好ましい。このように構成すると、制御信号の周期で、第1制御信号と第2制御信号との位相が90°ずれる。そのため、モータの回転速度が速くなっても、第1制御信号のエッジ(矩形状の波形がレベル変化する位置)と、第2制御信号のエッジとが重なりにくくなる。その結果、制御部は、モータの回転位置を適切に算出できる。
本発明において、検出部は、第1検出素子および第2検出素子に加え検出素子として、第1検出素子に対してマークまたはスリットの配設間隔の(n3+1/16)(n3は0以上の整数)倍のずれ量で配設される第3検出素子と、第3検出素子に対してマークまたはスリットの配設間隔の(n4+1/8)(n4は0以上の整数)倍のずれ量で配設される第4検出素子とを備えるとともに、第1信号生成手段および第2信号生成手段に加え信号生成手段として、第3検出素子からの検出信号が入力され、検出信号の2分の1の周期で変化する制御信号としての第3検出信号を生成する第3信号生成手段と、第4検出素子からの検出信号が入力され、検出信号の2分の1の周期で変化する制御信号としての第4制御信号を生成する第4信号生成手段とを備え、制御部は、第1制御信号の隣接する2周期の和または隣接する2周期の平均周期、第2制御信号の隣接する2周期の和または隣接する2周期の平均周期、第3制御信号の隣接する2周期の和または隣接する2周期の平均周期、および、第4制御信号の隣接する2周期の和または隣接する2周期の平均周期を用いてモータの回転速度を算出することが好ましい。
このように構成すると、第1制御信号と第3制御信号との位相、第3制御信号と第2制御信号との位相、第2制御信号と第4制御信号との位相、および、第4制御信号と第1制御信号との位相は、それぞれ、制御信号の周期で45°ずれる。そのため、制御部が、第1制御信号の隣接する2周期の和または隣接する2周期の平均周期、第2制御信号の隣接する2周期の和または隣接する2周期の平均周期、第3制御信号の隣接する2周期の和または隣接する2周期の平均周期、および、第4制御信号の隣接する2周期の和または隣接する2周期の平均周期を用いてモータの回転速度を算出することで、さらに多くのモータの回転速度の情報を得ることができる。また、モータの回転速度が速くなっても、第1制御信号のエッジと第3制御信号のエッジ、第3制御信号のエッジと第2制御信号のエッジ、第2制御信号のエッジと第4制御信号のエッジ、および、第4制御信号のエッジと第1制御信号のエッジとが重なりにくくなる。その結果、制御部は、モータの回転位置を適切に算出できる。
本発明において、モータは、所定の印刷が施される印刷対象物を搬送する印刷対象物送り用のモータであり、制御部は、モータの起動から停止まで、制御信号の隣接する2n1周期の和または2n1周期の平均周期に基づいてモータの回転速度を算出するように構成することができる。このように構成すると、制御部は、モータの起動から停止まで、モータの適切な回転速度を算出できる。また、制御信号の周期に基づいてモータの回転速度を算出する場合と比較して、制御部での信号処理を簡素化できる。
本発明において、モータは、所定の印刷が施される印刷対象物を搬送する印刷対象物送り用のモータであり、モータの回転速度が所定速度以上であるときまたは所定速度を超えるときに、あるいは、モータの回転位置がモータの目標停止位置から所定範囲外にあるときに、制御部は、制御信号の隣接する2n1周期の和または2n1周期の平均周期に基づいてモータの回転速度を算出し、モータの回転速度が所定速度未満であるときまたは所定速度以下であるときに、あるいは、モータの回転位置がモータの目標停止位置から所定範囲内にあるときに、制御部は、制御信号の周期に基づいてモータの回転速度を算出するように構成することができる。印刷対象物送り用のモータの場合、一般に、モータが高速で回転する高速回転領域では、適切なモータの回転速度制御を行うために、適切なモータの回転速度情報が要求される。一方、モータが低速で回転する低速回転領域では、モータの停止位置精度を上げるために、より多くのモータの回転速度情報が要求される。そのため、このように構成すると、モータが高速で回転する高速回転領域では、制御信号の隣接する2n1周期の和または2n1周期の平均周期に基づいてモータの回転速度を適切に算出できる。また、モータが低速で回転する低速回転領域では、検出信号の2n1分の1の周期で変化する制御信号の周期に基づいて、多くの回転速度情報を得ることができ、多くの回転速度情報に基づいたモータの回転速度制御が可能となる。その結果、モータの停止位置精度を向上させることができる。
本発明において、モータは、所定の印刷が施される印刷対象物を搬送する印刷対象物送り用のモータであり、制御部は、印刷対象物の搬送時におけるモータの到達回転速度が所定速度以下または所定速度未満であるときに、モータの起動から停止まで、第1制御信号のエッジと、第2制御信号のエッジとの間隔からモータの回転速度を算出することが好ましい。印刷対象物送り用のモータの場合、たとえば、印刷対象物の後端を精度良く位置決するために、印刷対象物を非常に低い速度でわずかに搬送する(すなわち、モータが微小速度で微小量回転する)ことがある。そのため、このように構成すると、印刷対象物を非常に低速度で搬送するときに、第1制御信号のエッジと第2制御信号のエッジとの間隔からより多くの回転速度情報を得ることができる。その結果、より多くの回転速度情報に基づいたモータの回転速度制御が可能となり、印刷対象物を精度良く位置決めできる。
本発明において、モータは、所定の印刷が施される印刷対象物を搬送する印刷対象物送り用のモータであり、制御部は、印刷対象物の搬送時におけるモータの到達回転速度が所定速度以下または所定速度未満であるときに、モータの起動から停止まで、第1制御信号のエッジと第3制御信号のエッジとの間隔、第3制御信号のエッジと第2制御信号のエッジとの間隔、第2制御信号のエッジと第4制御信号のエッジとの間隔、および、第4制御信号のエッジと第1制御信号のエッジとの間隔を用いてモータの回転速度を算出することが好ましい。このように構成すると、印刷対象物を非常に低速度で搬送するときに、第1制御信号のエッジと第3制御信号のエッジとの間隔等からさらに多くの回転速度情報を得ることができ、多くの回転速度情報に基づいたモータの回転速度制御が可能となる。その結果、印刷対象物を精度良く位置決めできる。
さらに、上記の課題を解決するため、本発明は、所定の間隔毎に配設されるマークまたはスリットが形成されるスケールおよびマークまたはスリットを検出して所定の信号を出力する検出部を有するエンコーダと、エンコーダからの信号に基づいて制御されるモータと、モータの回転速度および回転位置を算出して所定の制御を行う制御部とを備えるプリンタの制御方法であって、マークまたはスリットを検出するために検出部に配設された複数の検出素子から出力される検出信号から、検出信号の2n1(n1は1以上の整数)分の1の周期で変化する略矩形波状の制御信号を生成し、制御信号の隣接する2n1周期の和、または、制御信号の隣接する2n1周期の平均周期に基づいてモータの回転速度を算出して所定の制御を行うことを特徴とする。
本発明のプリンタの制御方法では、複数の検出素子から出力される検出信号から、検出信号の2n1分の1の周期で変化する略矩形波状の制御信号を生成している。そのため、本発明のプリンタ制御方法では、検出信号の2n1分の1の周期で変化する高分解能の制御信号を用いた簡易な構成で、プリンタの高分解能での制御が可能となる。
また、本発明のプリンタの制御方法では、制御信号の隣接する2n1周期の和、または、制御信号の隣接する2n1周期の平均周期に基づいてモータの回転速度を算出して所定の制御を行っている。そのため、モータの回転速度として適切な回転速度を算出し、その適切な回転速度に基づいた適切な制御が可能になる。なお、この場合には、制御信号の周期をそのまま用いてモータの回転速度を算出する場合と比べ、算出されるモータの回転速度の情報は減少するが、制御信号は検出信号の2n1分の1の周期で変化するため、算出されるモータの回転位置の情報は従来に比べ増加する。したがって、本発明のプリンタでは、モータの適切な回転速度を算出しつつ、高分解能での制御が可能となる。
以下、本発明の実施の形態にかかるプリンタおよびプリンタの制御方法を図面に基づいて説明する。
(プリンタの概略構成)
図1は、本発明の実施の形態にかかるプリンタ1の概略構成を示す斜視図である。図2は、図1のプリンタ1の紙送りに関する部分の概略構成を示す概略側面図である。図3は、図1のキャリッジ3および図2のPF駆動ローラ6の検出機構を模式的に示す概略構成図である。図4は、図2のリニアスケール31の一部を拡大して示す拡大正面図である。
本形態のプリンタ1は、印刷対象物となる印刷用紙P等に対してインクを吐出して印刷を行うインクジェットプリンタである。このプリンタ1は、図1から図3に示すように、インク滴を吐出する印刷ヘッド2が搭載されたキャリッジ3と、主走査方向MSのキャリッジ3を駆動するキャリッジモータ(CRモータ)4と、印刷用紙Pを副走査方向SSへ搬送する紙送りモータ(PFモータ)5と、PFモータ5に連結されたPF駆動ローラ6と、印刷ヘッド2のノズル面(図2の下面)と対向するように配置されたプラテン7と、これらの構成が搭載された本体シャーシ8とを備えている。本形態では、CRモータ4とPFモータ5とは、ともに直流(DC)モータである。
また、プリンタ1は、図2に示すように、印刷前の印刷用紙Pが載置されるホッパ11と、ホッパ11に載置された印刷用紙Pをプリンタ1の内部へ取り込むための給紙ローラ12および分離パッド13と、ホッパ11からプリンタ1の内部へ取り込まれた印刷用紙Pの通過を検出する紙検出器14と、プリンタ1の内部から印刷用紙Pを排出する排紙駆動ローラ15とを備えている。
キャリッジ3は、本体シャーシ8に固定された支持フレーム16に支持されたガイドシャフト17と、タイミングベルト18とによって主走査方向MSに搬送可能に構成されている。すなわち、タイミングベルト18は、その一部がキャリッジ3に固定される(図2参照)とともに、CRモータ4の出力軸に取り付けられたプーリ19と支持フレーム16に回転可能に取り付けられたプーリ20とに掛け渡された状態で一定の張力を有するように配設されている。ガイドシャフト17は、キャリッジ3を主走査方向MSへ案内するように、キャリッジ3を摺動可能に保持している。また、キャリッジ3には、印刷ヘッド2に加え、印刷ヘッド2に供給される各種のインクが収納されたインクカートリッジ21が搭載されている。
給紙ローラ12は、図示を省略するギアを介してPFモータ5に連結され、PFモータ5によって駆動される。ホッパ11は、図2に示すように、印刷用紙Pを載置可能な板状部材であり、図示を省略するカム機構によって、上部に設けられた回動軸22を中心に揺動可能となっている。そして、カム機構による揺動によって、ホッパ11の下端部が給紙ローラ12に弾性的に圧接され、また、給紙ローラ12から離間する。分離パッド13は、摩擦係数の高い部材から形成され、給紙ローラ12に対向する位置に配置されている。そして、給紙ローラ12が回転すると、給紙ローラ12の表面と分離パッド13とが圧接する。そのため、給紙ローラ12が回転すると、ホッパ11に載置された印刷用紙Pのうち、一番上の印刷用紙Pは、給紙ローラ12の表面と分離パッド13との圧接部分を通過して排紙側へ送られるが、上から2番目以降に載置された印刷用紙Pは、分離パッド13によって、排紙側への搬送が阻止される。
PF駆動ローラ6は、PFモータ5に直接あるいは図示を省略するギアを介して連結されている。また、図2に示すように、プリンタ1には、PF駆動ローラ6とともに印刷用紙Pを搬送するPF従動ローラ23が設けられている。PF従動ローラ23は、回転軸25を中心に揺動可能に構成された従動ローラホルダ24の排紙側に回動可能に保持されている。従動ローラホルダ24は、図示を省略するバネによって、PF従動ローラ23がPF駆動ローラ6へ向かう付勢力を常時受けるように、図示反時計方向へ付勢されている。そして、PF駆動ローラ6が駆動されると、PF駆動ローラ6とともに、PF従動ローラ23も回転する。
紙検出器14は、図2に示すように検出レバー26とセンサ27とから構成され、従動ローラホルダ24の近傍に設けられている。検出レバー26は、回転軸28を中心に回動可能になっている。そして、図2に示す印刷用紙Pの通過状態から、検出レバー26の下側を印刷用紙Pが通過し終わると、検出レバー26が反時計方向へ回動する。検出レバー26が回動すると、センサ27の発光部から受光部へ向かう光を遮断して、印刷用紙Pの通過を検出できる構成となっている。
排紙駆動ローラ15は、プリンタ1の排紙側に配置され、図示を省略するギアを介してPFモータ5に連結されている。また、図2に示すように、プリンタ1には、排紙駆動ローラ15とともに印刷用紙Pを排紙する排紙従動ローラ29が設けられている。排紙従動ローラ29も、PF従動ローラ23と同様に、図示を省略するバネによって、常時、排紙駆動ローラ15へ向かう付勢力を受けている。そして、排紙駆動ローラ15が駆動されると、排紙駆動ローラ15とともに、排紙従動ローラ29も回転する。
また、プリンタ1は、図2および図3に示すように、CRモータ4の回転位置(すなわち、主走査方向MSにおけるキャリッジ3の位置)やCRモータ4の回転速度(すなわち、キャリッジ3の速度)等を検出するためのリニアスケール31および検出部32を有するリニアエンコーダ33と、副走査方向SSにおけるPFモータ5の回転位置(すなわち、副走査方向SSにおける印刷用紙Pの位置)やPFモータ5の回転速度(すなわち、印刷用紙Pの搬送速度)等を検出するためのロータリスケール34および検出部35を有するロータリエンコーダ36とを備えている。
リニアエンコーダ33の検出部32は、図2に示すように、発光素子38と受光素子39とを備え、キャリッジ3に取り付けられている。リニアスケール31は、透明な樹脂等の薄板から長尺状(細長の直線状)に形成され、主走査方向MSと平行に支持フレーム16に取り付けられている。このリニアスケール31には、図4に示すように、主走査方向MSに所定の間隔で複数のマーク31aが配設されている。具体的には、リニアスケール31の一方の面に、主走査方向MSで所定の間隔を保った状態で縦縞をなすように、黒色の印刷がリニアスケール31の短手方向に施されており、この黒色の印刷が施されている部分がマーク31aとなっている。このマーク31aでは、発光素子38からの光が遮断される。また、マーク31aの間の透明部分31bでは、発光素子38からの光が透過する。リニアエンコーダ33では、発光素子38からリニアスケール31に向かって発光され、透明部分31bを透過した光を受光素子39が受光する。そして、図3に示すように、受光素子39での受光量に基づいて検出部32から出力される信号は制御部37に入力される。
なお、リニアスケール31がステンレス製の薄鋼板等で形成されるとともに、上述したマーク31aに代えて、リニアスケール31を貫通するスリットがリニアスケール31に配設されても良い。この場合には、スリット部分では発光素子38からの光が透過し、各スリット間の部分では発光素子38からの光が遮断される。
ロータリスケール34は円盤状に形成され、PF駆動ローラ6と一体で回転するように、PF駆動ローラ6に取り付けられている。すなわち、PF駆動ローラ6が1回転すると、ロータリスケール34も1回転する。検出部35は、図示を省略するブラケットを介して本体シャーシ8等に固定されている。この検出部35から出力される信号は、図3に示すように、制御部37へ入力される。なお、ロータリスケール34を、ギア等を介してPF駆動ローラ6に連結するようにしても良い。ただし、ロータリスケール34をPF駆動ローラ6と一体で回転するように直接取り付けることで、ギアの噛み合わせ部分に生じる遊び(ガタ)等の誤差を含むことなく、ロータリスケール34の回転量とPF駆動ローラ6の回転量とを正確に1対1で対応付けることができる。ロータリエンコーダ36の詳細な構成については後述する。
(ロータリエンコーダの構成)
図5は、図3のロータリエンコーダ36に関連する部分の概略構成を示す概略構成図である。図6は、図3のロータリスケール34を示す正面図である。図7は、図3の検出部35を示す側面図である。図8は、図7に示す検出部35に配設される基板68と、その周辺部との関係を示す模式図である。図9は、図3のロータリエンコーダ36の電気回路を示す回路図である。図10は、ロータリスケール34の回転により、ロータリエンコーダ36において生成される信号の波形を示し、(A)は、図9で示す第一のアンプ74および第三のアンプ76が出力する検出信号S1,S3の波形、(B)は、図9で示す第一差動信号生成回路78の出力信号S5の波形、(C)は、図9で示す第二のアンプ75および第四のアンプ77が出力する検出信号S2,S4の波形、(D)は、図9で示す第二差動信号生成回路79の出力信号S6の波形、(E)は、図9で示す排他論理和回路80が出力する第1制御信号S7の波形、(F)は、図9で示すC列出力信号生成回路72が出力する第3制御信号S9の波形、(G)は、図9で示すB列出力信号生成回路71が出力する第2制御信号S8の波形、(H)は、図9で示すD列出力信号生成回路73が出力する第4制御信号S10の波形である。
ロータリスケール34は、たとえば透明なプラスチック製の薄板から図6に示すような円盤状に形成されている。このロータリスケール34の周縁側には、円周方向に等角度間隔で複数のマーク65が配設されている。具体的には、ロータリスケール34の一方の面の外周に沿って、円周方向に等角度間隔で黒色の印刷が施されており、この黒色の印刷が施されている部分がマーク65となっている。このマーク65では、検出部35に設けられた後述の発光素子67からの光が遮断される。また、マーク65とマーク65との間の透明部分では、発光素子67からの光が透過する。なお、ロータリスケール34は、ステンレス製の薄鋼板等で形成されるとともに、上述したマーク65に代えて、図6における紙面垂直方向にロータリスケール34を貫通するスリットがロータリスケール34に形成されても良い。この場合には、スリット部分では発光素子67からの光が透過し、各スリット間の部分では発光素子67からの光が遮断される。
本形態では、直径60mmのロータリスケール34に、1440個のマーク65が形成されており、ロータリスケール34の外周部におけるマーク65の周方向の配設間隔(ピッチ)Kは約0.131mmとなっている。また、検出部35によって検出される部分において隣り合う2つのマーク65間の間隔と、マーク65の周方向の幅とは、略等しくなっている。なお、図6では、便宜上、マーク65を周方向に拡大して表示しているが、実際は、1周で1440個のマーク65が形成されるため、各マーク65の周方向の幅は極めて小さい。
ロータリスケール34は、上述のように、PF駆動ローラ6と一体で回転する。すなわち、PF駆動ローラ6が1回転すると、ロータリスケール34も1回転する。ここで、PF駆動ローラ6の周長が1インチであると、ロータリスケール34単体での分解能は、180dpiとなる。なお、上述のように、ロータリスケール34を、ギア等を介してPF駆動ローラ6に連結し、たとえばPF駆動ローラ6が1回転すると、ロータリスケール34が2回転するようにしても良い。
検出部35は、図7に示すように、略直方体形状のハウジングを備えている。この検出部35では、ハウジングの一側面(図7の左側面)からハウジングの中央部にかけて、凹部66が形成されている。この凹部66において相対向する2つの面(図7の上下方向で対向する2つの面)の一方には、たとえば発光ダイオードからなる発光素子67が配設され、他方には、基板68が配設されている。この基板68には、複数の検出素子となる複数の受光素子69が形成されている(図8参照)。検出部35は、凹部66でロータリスケール34の外周部を部分的に挟み込むように、ロータリスケール34に対して位置決めされている。そのため、発光素子67と複数の受光素子69との間に、ロータリスケール34の外周部すなわちロータリスケール34のマーク65が形成される部位が位置する。
図8に示すように、基板68には、ロータリスケール34の回転方向に沿って、複数の受光素子69が4列で配列されている。以下、複数の受光素子69の4列の配列を、図8の図示上側からA列、C列、B列、D列とよぶ。受光素子69は、たとえばフォトダイオードであり、受光光量に応じたレベルの信号を出力する。なお、図8では、PFモータ6が正方向(印刷用紙Pを排紙側へ送る方向)に回転する場合(ロータリスケール34が正方向へ回転する場合)、ロータリスケール34が図の左側から右側に移動する。
また、図8に示すように、発光素子67が出射する光が平行光として基板68へ照射されるものとすると、基板68の表面には、ロータリスケール34の外周部におけるマーク65の配設間隔Kと同じ周期で明暗(陰影)が形成される。すなわち、基板68において、マーク65に対応する部分には、発光素子67からの光が照射されず、ロータリスケール34のマーク65とマーク65との間に対応する部分には、発光素子67からの光が照射される。そのため、基板68の表面に形成されるこの明暗の1周期の間隔(以下では、明暗周期T0と表記する。)は一定であり、ロータリスケール34に形成されるマーク65の配設間隔Kと同じである。
なお、発光素子67からの光を平行光と見なすことができない場合、すなわち、発光素子67からの光が拡散光である場合、基板68に形成される明暗周期T0は、図8における左右方向で変動し、基板68において発光素子67に最も近い部位で狭く、発光素子67から離れるほど広がる。
A列からD列の各列の複数の受光素子69は、基板68における複数の明暗周期T0(図8に示す例では3周期)にわたって形成されている。また、図8では、発光素子67の光が平行光とした場合における受光素子69の配置関係を示している。各受光素子69は、基板68の表面に形成される明暗周期T0(すなわち、マーク65の配設間隔K)を略4等分にした大きさの受光面を有している。すなわち、各列の複数の受光素子69は、配設間隔Kの4分の1のサイズとなっている。そして、図8に示すように、A列からD列の各列では、図示左側から第一受光素子A1(69)(B1(69)、C1(69)またはD1(69))、第二受光素子A2(69)(B2(69)、C2(69)またはD2(69))、第三受光素子A3(69)(B3(69)、C3(69)またはD3(69))および第四受光素子A4(69)(B4(69)、C4(69)またはD4(69))の4つの受光素子69が配設間隔K(明暗周期T0)に対応するように1セットとなって、この1セットが複数配列されている。
4列の受光素子69はそれぞれ、ロータリスケール34の回転方向において、少しずつずれている。具体的には、4列の受光素子69は、ロータリスケール34の回転方向において、配設間隔Kの16分の1ずつずれている。本形態では、B列は、図8におけるA列の受光素子69の右側へ、配設間隔Kの8分の1だけずれた位置に形成されている。C列は、図8におけるA列の受光素子69の右側へ、配設間隔Kの16分の1だけずれた位置に形成されている。D列は、図8におけるA列の受光素子69の右側へ、配設間隔Kの16分の3だけずれた位置に形成されている。すなわち、D列は、図8におけるC列の受光素子69の右側へ、配設間隔Kの8分の1だけずれた位置に形成されている。
すなわち、図8において、たとえば、A列の左端の受光素子A1(69)と、C列の左端の受光素子C1(69)と、B列の左端の受光素子B1(69)と、D列の左端の受光素子D1(69)とは、その順番で、配設間隔Kの16分の1のずれ量で配列されている。なお、本形態では、A列の複数の受光素子A1(69)〜A4(69)によって第1検出素子が構成され、B列の複数の受光素子B1(69)〜B4(69)によって第2検出素子が構成されている。また、C列の複数の受光素子C1(69)〜C4(69)によって第3検出素子が構成され、D列の複数の受光素子D1(69)〜D4(69)によって第4検出素子が構成されている。
また、ロータリスケール34が、PF駆動ローラ6とともに回転すると、検出部35の発光素子67と複数の受光素子69との間において、マーク65が移動する。そして、マーク65の移動に伴って、受光素子69は、その受光光量に応じたレベルの信号を出力する。すなわち、マーク65に対応する受光素子69は、ハイレベルの信号を出力し、マーク65とマーク65との間の部分に対応する受光素子69は、ローレベルの信号を出力する。このように、受光素子69は、マーク65の移動速度に応じた周期で変化する信号を出力する。
図9に示すように、ロータリエンコーダ36を構成する検出部35は、A列の複数の受光素子69を有するA列出力信号生成回路70と、B列の複数の受光素子69を有するB列出力信号生成回路71と、C列の複数の受光素子69を有するC列出力信号生成回路72と、D列の複数の受光素子69を有するD列出力信号生成回路73とを備えている。
A列出力信号生成回路70は、A列の複数の受光素子69と、第一から第四の4つのアンプ74、75、76、77と、第一差動信号生成回路78と、第二差動信号生成回路79と、排他論理和回路80とを備えている。
図8に示すように、配設間隔Kに対応するように、第一受光素子A1(69)、第二受光素子A2(69)、第三受光素子A3(69)および第四受光素子A4(69)の4つの受光素子69が1セットとなって、この1セットがA列において複数配列されている。そして、第一のアンプ74には、A列の複数の第一受光素子A1(69)が並列で接続されている。A列の各第一受光素子A1(69)は、それぞれの受光光量に応じたレベルの信号を出力し、第一のアンプ74は、A列の各第一受光素子A1(69)から出力された信号を増幅した検出信号S1を出力する。
同様に、第二のアンプ75にはA列の複数の第二受光素子A2(69)が並列で接続され、第二のアンプ75は、A列の複数の第二受光素子A2(69)が出力する信号を増幅した検出信号S2を出力する。第三のアンプ76にはA列の複数の第三受光素子A3(69)が接続され、第三のアンプ76は、A列の複数の第三受光素子A3(69)が出力する信号を増幅した検出信号S3を出力する。第四のアンプ77にはA列の複数の第四受光素子A4(69)が接続され、第四のアンプ77は、A列の複数の第四受光素子A4(69)が出力する信号を増幅した検出信号S4を出力する。
図8に示すように、第一受光素子A1(69)と第三受光素子A3(69)とは、配設間隔Kの半分に相当する分だけずれて基板68に形成されている。そのため、図10(A)に示すように、第一のアンプ74が出力する検出信号S1と、第三のアンプ76が出力する検出信号S3とは、位相が180°ずれている。同様に、第二受光素子A2(69)と第四受光素子A4(69)とは、配設間隔Kの半分に相当する分だけずれて基板68に形成されている。そのため、図10(C)に示すように、第二のアンプ75が出力する検出信号S2と、第四のアンプ77が出力する検出信号S4とは、位相が180°ずれている。なお、ロータリスケール34が等速度で回転する場合には、各アンプ74、75、76、77が出力する検出信号S1〜S4の周期T1はそれぞれ同一となる。
第一のアンプ74と第三のアンプ76とは、第一差動信号生成回路78へ検出信号S1,S3を出力する。第一のアンプ74から出力された検出信号S1は、第一差動信号生成回路78の非反転入力端子に入力され、第三のアンプ76から出力された検出信号S3は、第一差動信号生成回路78の反転入力端子に入力される。
第一差動信号生成回路78は、非反転入力端子に入力される検出信号S1のレベルが反転入力端子に入力される検出信号S3のレベルより高い場合、ハイレベルを出力し、非反転入力端子に入力される検出信号S1のレベルが反転入力端子に入力される検出信号S3のレベルより低い場合、ローレベルを出力する。このように、第一差動信号生成回路78は、デジタル信号S5を出力する。すなわち、第一差動信号生成回路78は、図10(B)に示すように、第一受光素子A1(69)、第三受光素子A3(69)が出力する検出信号S1,S3と略同じ周期T1で、かつ、約50%デューティの略矩形状のデジタル信号S5を出力する。
同様に、第二のアンプ75から出力された検出信号S2は、第二差動信号生成回路79の非反転入力端子に入力され、第四のアンプ77から出力された検出信号S4は、第二差動信号生成回路79の反転入力端子に入力される。また、第二差動信号生成回路79は、非反転入力端子に入力される検出信号S2のレベルが反転入力端子に入力される検出信号S4のレベルより高い場合、ハイレベルを出力し、非反転入力端子に入力される検出信号S2のレベルが反転入力端子に入力される検出信号S4のレベルより低い場合、ローレベルを出力する。すなわち、第二差動信号生成回路79は、図10(D)に示すように、第二受光素子A2(69)、第四受光素子A4(69)が出力する検出信号S2,S4と略同じ周期T1で、かつ、約50%デューティの略矩形状のデジタル信号S6を出力する。
図8に示すように、第一受光素子A1(69)と第二受光素子A2(69)とは、配設間隔Kの4分の1に相当する分だけずれている。そのため、図10(B)に示すデジタル信号S5と図10(D)に示すデジタル信号S6とは、位相が90°ずれている。
第一差動信号生成回路78から出力されるデジタル信号S5と、第二差動信号生成回路79から出力されるデジタル信号S6とは、排他論理和回路80へ入力される。排他論理和回路80は、2つの入力信号がともにハイレベルあるいはローレベルである場合、ローレベルを出力し、2つの入力信号の中の一方のみがハイレベルである場合、ハイレベルを出力する。すなわち、排他論理和回路80は、図10(E)に示すように、検出信号S1〜S4の周期T1の2分の1の周期T2(デジタル信号S5,S6の周期T1の2分の1の周期)で変化する略矩形状の第1制御信号S7を出力する。この第1制御信号S7は、検出部35の出力端子81から出力される。本形態では、第一差動信号生成回路78と第二差動信号生成回路79と排他論理和回路80とによって、検出信号S1〜S4が入力され、検出信号S1〜S4の周期T1の2分の1の周期T2で変化する第1制御信号S7を生成する第1信号生成手段が構成されている。
なお、図10(E)では、第1制御信号S7の立上りエッジE(A1)間の周期で、かつ、互いに隣接する周期を便宜上、T2(AH1),T2(AH2)としている。また、第1制御信号S7の立下りエッジE(A2)間の周期で、かつ、互いに隣接する周期を便宜上、T2(AL1),T2(AL2)としている。
B列出力信号生成回路71、C列出力信号生成回路72およびD列出力信号生成回路73の内部構成は、A列出力信号生成回路70と同様であるため、その図示および説明を省略する。なお、B列出力信号生成回路71、C列出力信号生成回路72およびD列出力信号生成回路73はそれぞれ、図10(G),(F),(H)に示すように、検出信号S1〜S4の周期T1の2分の1の周期T2で変化する第2制御信号S8、第3制御信号S9、第4制御信号S10を出力する。また、B列出力信号生成回路71は、第一差動信号生成回路78、第二差動信号生成回路79および排他論理和回路80に相当する回路を備えており、これらの回路によって、第2制御信号S8を生成する第2信号生成手段が構成されている。同様に、C列出力信号生成回路72も、第一差動信号生成回路78、第二差動信号生成回路79および排他論理和回路80に相当する回路を備えており、これらの回路によって、第3制御信号S9を生成する第3信号生成手段が構成されている。また、D列出力信号生成回路73も、第一差動信号生成回路78、第二差動信号生成回路79および排他論理和回路80に相当する回路を備えており、これらの回路によって、第4制御信号S10を生成する第4信号生成手段が構成されている。
なお、図10(G)では、第2制御信号S8の立上りエッジE(B1)間の周期で、かつ、互いに隣接する周期を便宜上、T2(BH1),T2(BH2)とし、立下りエッジE(B2)間の周期で、かつ、互いに隣接する周期を便宜上、T2(BL1),T2(BL2)としている。同様に、図10(F)では、第3制御信号S9の立上りエッジE(C1)間の周期で、かつ、互いに隣接する周期を便宜上、T2(CH1),T2(CH2)とし、立下りエッジE(C2)間の周期で、かつ、互いに隣接する周期を便宜上、T2(CL1),T2(CL2)としている。また、図10(H)では、第4制御信号S10の立上りエッジE(D1)間の周期で、かつ、互いに隣接する周期を便宜上、T2(DH1),T2(DH2)とし、立下りエッジE(D2)間の周期で、かつ、互いに隣接する周期を便宜上、T2(DL1),T2(DL2)としている。
上述のように、B列の受光素子69は、図8におけるA列の受光素子69の右側へ配設間隔Kの8分の1だけずれている。C列の受光素子69は、図8におけるA列の受光素子69の右側へ、配設間隔Kの16分の1だけずれている。D列の受光素子69は、図8におけるA列の受光素子69の右側へ、配設間隔Kの16分の3だけずれている。そのため、図10(E)から(H)に示すように、第2制御信号S8は、第1制御信号S7に対して位相が90°ずれている。第3制御信号S9は、第1制御信号S7に対して位相が45°ずれている。第4制御信号S10は、第3制御信号S9に対して位相が90°ずれており、第1制御信号S7に対しては位相が135°ずれている。
また、図9に示すように、第2制御信号S8は検出部35の出力端子82から出力され、第3制御信号S9は検出部35の出力端子83から出力され、第4制御信号S10は検出部35の出力端子84から出力される。すなわち、検出部35は、4つの出力端子81〜84を有しており、第1から第4の4つの制御信号S7〜S10を出力する。この4つの出力端子81,82,83,84はそれぞれ、図5に示すように、4本の信号線86,87,88,89により、制御部37に接続されている。
(プリンタの制御部の概略構成)
図11は、図3の制御部37およびその周辺機器の概略構成を示すブロック図である。
制御部37は、図11に示すように、バス41、CPU42、ROM43、RAM44、キャラクタジェネレータ(CG)45、不揮発性メモリ46、ASIC47、PFモータ駆動回路48、CRモータ駆動回路49、ヘッド駆動回路50等を備えている。
CPU42は、ROM43および不揮発性メモリ46等に記憶されているプリンタ1の制御プログラムを実行するための演算処理およびその他必要な演算処理を行う。また、ROM43には、プリンタ1を制御するための制御プログラムおよび処理に必要なデータ等が記憶されている。たとえば、ROM43には、後述のPID制御で用いられる、PFモータ5の各回転位置に対応する目標回転速度が設定された目標速度テーブルが記憶されている。また、たとえば、ROM43には、後述のBS制御で用いられる、PFモータ5の微小回転量に対応する微小設定回転速度が記憶されている。
RAM44には、CPU42が実行途中のプログラムおよび演算途中のデータ等が一時的に格納される。CG45は、ASIC47に入力される印刷信号に対応したドットパターンが展開されて記憶されている。不揮発性メモリ46には、プリンタ1の電源を切った後も保存しておくことが必要となる各種のデータが記憶される。
ASIC47には、図11に示すように、リニアエンコーダ33およびロータリエンコーダ36等からの各信号が入力される。たとえば、図5に示すように、4本の信号線86,87,88,89により制御部37とロータリエンコーダ36とが接続されており、ASIC47には、第1から第4の4つの制御信号S7〜S10が入力される。また、ASIC47は、CRモータ4やPFモータ5等の各種モータの制御を行うための信号をPFモータ駆動回路48およびCRモータ駆動回路49等に供給したり、印刷ヘッド2の制御を行うための信号をヘッド駆動回路50へ供給する。このASIC47は、インターフェース回路を内蔵しており、制御指令部51から供給される印刷信号を受け取ることができるように構成されている。
CRモータ4およびPFモータ5の速度制御等は、CPU42とASIC47とが協働することで行われる。すなわち、CPU42の一部とASIC47の一部とによって、DCモータであるCRモータ4およびPFモータ5の速度制御等を行うための制御回路であるDCユニット52が構成されている。より具体的には、DCユニット52では、CPU42の一部が、ASIC47を介してリニアエンコーダ33またはロータリエンコーダ36から入力される各種の信号に基づいて、CRモータ4およびPFモータ5の速度制御等を行うための各種演算を行う。また、DCユニット52では、ASIC47の一部が、リニアエンコーダ33またはロータリエンコーダ36等から信号を受け取ったり、CPU42での演算結果に基づいて、PFモータ駆動回路48およびCRモータ駆動回路49へ信号を出力する。
PFモータ駆動回路48は、DCユニット52からの信号(具体的にはASIC47からの信号)によってPFモータ5を駆動制御する。本形態では、PFモータ5の制御方法として、たとえば、PWM(Pulse Width Modulation)制御が採用されており、PFモータ駆動回路48は、PWM駆動信号を出力する。また、CRモータ駆動回路49も同様に、DCユニット52からの信号によってCRモータ4を駆動制御する。
ヘッド駆動回路50は、ASIC47から送られてくる制御指令に基づいて、印刷ヘッド2のノズル(図示省略)を駆動する。
バス41は、上述した制御部37の各構成を接続する信号線である。このバス41によって、CPU42、ROM43、RAM44、CG45、不揮発性メモリ46やASIC47等は、相互に接続され、これらの間でデータの授受を行うように構成されている。
(PFモータの速度制御部の構成)
図12は、図11のDCユニット52におけるPFモータ5の速度制御部53の構成を示すブロック図である。図13は、図1のPFモータ5の目標速度曲線の例を示すグラフである。図14は、図10の制御信号S7〜S10の波形を拡大して示す図であり、(A)は第1制御信号S7の波形、(B)は第3制御信号S9の波形、(C)は第2制御信号S8の波形、(D)は第4制御信号S10の波形である。
上述のように、DCユニット52は、CRモータ4およびPFモータ5の速度制御等を行うための制御回路となっている。以下では、DCユニット52におけるPFモータ5の速度制御部53の構成を説明する。
本形態のプリンタ1では、印刷用紙Pを搬送するときのPFモータ5の制御方法として、通常は、比例制御と積分制御と微分制御とを組み合わせてPFモータ5の現行回転速度を目標回転速度に収束させるように制御するPID制御が採用されている。上述のように、ROM43には、PFモータ5の各回転位置に対応する目標回転速度が設定された複数の目標速度テーブルが記憶されている。この目標速度テーブルに基づいて作成される目標速度曲線を模式的に示すと、たとえば、図13の実線L1のようになる。すなわち、目標速度曲線L1は、目標停止位置X1に向かって、加速領域と等速領域と減速領域とを有する曲線となる。この目標速度曲線L1では、印刷用紙Pの搬送時におけるPFモータ5の到達回転速度(すなわち、等速領域での回転速度)は、たとえば、速度V1である。また、印刷モード等によって、等速領域でのPFモータ5の回転速度や目標停止位置は様々であり、目標速度曲線として、たとえば、図13に示すように、目標停止位置X1よりも近い目標停止位置X2に向かって、加速領域と等速領域と減速領域とを有する目標速度曲線L2もある。この目標速度曲線L2では、等速領域での回転速度は、たとえば、速度V1よりも遅い速度V2である。
一方、プリンタ1では、たとえば、印刷用紙Pの後端を精度良く位置決めするために、印刷用紙Pを非常に低い速度でわずかに搬送する(すなわち、印刷用紙Pの搬送時のおけるPFモータ5の到達回転速度が低く、PFモータ5を微小速度で微小量回転させる)ことがある。具体的には、本形態では、PF駆動ローラ6とPF従動ローラ23との間から印刷用紙Pの後端が抜けるときに、印刷用紙Pを微小速度で微小送りする。この場合、PID制御でPFモータ5の制御を行うのには、PFモータ5の回転量が少なすぎるため、PFモータ5の制御方法として、PID制御ではなく、別の制御方法が採用されている。以下、印刷用紙Pを微小速度で微小送りするときの制御方法を「BS制御」と表記する。このBS制御の詳細については後述する。なお、印刷用紙Pの搬送時における負荷変動が非常に大きいときに、BS制御によってPFモータ5が制御されることもある。
なお、PID制御と違い、BS制御では、PFモータ5の各回転位置に対応する目標回転速度が設定された目標速度テーブルが用いられるわけではない。そのため、BS制御では、図13に示す目標速度曲線L1,L2のような目標速度曲線を作成することはできないが、BS制御では、イメージとして、図13に示す二点鎖線L3のようにPFモータ5の回転速度が変化する。この速度変化曲線L3では、印刷用紙Pの搬送時におけるPFモータ5の到達回転速度は、たとえば、速度V3である。なお、たとえば、目標速度曲線L1での速度V1と、目標速度曲線L2での速度V2と、速度変化曲線L3の速度V3との比率は、速度V2が1であるとすると、速度V1は20であり、速度V3は0.1である。
このように、本形態では、PFモータ5の制御方法として、PID制御とBS制御との2つの制御方法が採用されており、速度制御部53は、図12に示すように、速度演算部54と、位置演算部55と、PID制御部56と、BS制御部57とを備えている。なお、DCユニット52におけるCRモータ4の速度制御部は、速度演算部54、位置演算部55およびPID制御部56のそれぞれに相当する構成を備えているが、BS制御部57に相当する構成は備えていない。
速度演算部54には、ロータリエンコーダ36から出力される第1から第4の4つの制御信号S7〜S10が入力される。この速度演算部54は、4つの制御信号S7〜S10に基づいてPFモータ5の現行の回転速度(現行回転速度)を算出し、この現行回転速度に対応する現行回転速度信号(すなわち、印刷用紙Pの現行搬送速度信号)Vcを出力する。ここで、速度演算部54では、PFモータ5がPID制御で制御される場合と、BS制御で制御される場合とでは、現行回転速度の算出方法が異なる。また、PFモータ5がPID制御で制御される場合であっても、PFモータ5の回転速度によって、現行回転速度の算出方法が異なる。以下、速度演算部54での現行回転速度の算出方法を説明する。
まず、PFモータ5がPID制御で制御される場合の現行回転速度の算出方法を説明する。この場合、PFモータ5が加速中、等速回転中、および、減速中でかつ所定の回転速度以上であるとき(たとえば、図13においてPFモータ5が目標速度曲線L1に基づいてPID制御される場合、回転速度が速度V11以上であるときや、PFモータ5が目標速度曲線L2に基づいてPID制御される場合、回転速度が速度V21以上であるとき)には、現行回転速度は、4つの制御信号S7〜S10の隣接する2周期の和によって算出される。
具体的には、図10(E)〜(H)に示すように、周期T2(AH1)と周期T2(AH2)との和である周期T(AH)、周期T2(AL1)と周期T2(AL2)との和である周期T(AL)、周期T2(CH1)と周期T2(CH2)との和である周期T(CH)、周期T2(CL1)と周期T2(CL2)との和である周期T(CL)、周期T2(BH1)と周期T2(BH2)との和である周期T(BH)、周期T2(BL1)と周期T2(BL2)との和である周期T(BL)、周期T2(DH1)と周期T2(DH2)との和である周期T(DH)、あるいは、周期T2(DL1)と周期T2(DL2)との和である周期T(DL)によって、速度演算部54は、現行回転速度を算出する。すなわち、周期T(AH),T(CH),T(BH),T(DH),T(AL),T(CL),T(BL),T(DL),T(AH)・・・の順番で、これらの周期から順次現行回転速度が算出され、速度演算部54は、算出される現行回転速度に対応する現行回転速度信号Vcを順次出力する。なお、PFモータ5の現行回転速度は、4つの制御信号S7〜S10のうちから任意に選択した1つあるいは2つの制御信号の隣接する2周期の和によって算出されても良い。
また、PFモータ5がPID制御で制御される場合、PFモータ5が減速中でかつ所定の回転速度未満であるとき(たとえば、図13において回転速度が速度V11未満であるときや速度V21未満であるとき)には、現行回転速度は、4つの制御信号S7〜S10の周期によって算出される。
具体的には、図10(E)〜(H)に示すように、周期T2(AH1),T2(CH1),T2(BH1),T2(DH1),T2(AL1),T2(CL1),T2(BL1),T2(DL1),T2(AH2),T2(CH2),T2(BH2),T2(DH2),T2(AL2),T2(CL2),T2(BL2),T2(DL2),T2(AH1)・・・の順番で、これらの周期から順次現行回転速度が算出され、速度演算部54は、算出される現行回転速度に対応する現行回転速度信号Vcを順次出力する。
なお、上記の説明では、PFモータ5が減速中でかつ所定の回転速度以上であるときには、現行回転速度が4つの制御信号S7〜S10の隣接する2周期の和によって算出され、PFモータ5が減速中でかつ所定の回転速度未満であるときには、現行回転速度が4つの制御信号S7〜S10の周期によって算出されている。この他にも、PFモータ5が減速中でかつ所定の回転速度より大きいときに、現行回転速度が4つの制御信号S7〜S10の隣接する2周期の和によって算出され、PFモータ5が減速中でかつ所定の回転速度以下であるときに、現行回転速度が4つの制御信号S7〜S10の周期によって算出されても良い。
次に、PFモータ5がBS制御で制御される場合の現行回転速度の算出方法を説明する。この場合には、現行回転速度は、図14に示すように、第1制御信号S7の立上りエッジE(A1)と第3制御信号S9の立上りエッジE(C1)との間隔T31、第3制御信号S9の立上りエッジE(C1)と第2制御信号S8の立上りエッジE(B1)との間隔T32、第2制御信号S8の立上りエッジE(B1)と第4制御信号S10の立上りエッジE(D1)との間隔T33、第4制御信号S10の立上りエッジE(D1)と第1制御信号S7の立下りエッジE(A2)との間隔T34、第1制御信号S7の立下りエッジE(A2)と第3制御信号S9の立下りエッジE(C2)との間隔T35、第3制御信号S9の立下りエッジE(C2)と第2制御信号S8の立下りエッジE(B2)との間隔T36、第2制御信号S8の立下りエッジE(B2)と第4制御信号S10の立下りエッジE(D2)との間隔T37、第4制御信号S10の立下りエッジE(D2)と第1制御信号S7の立上りエッジE(A1)との間隔T38を用いて算出される。すなわち、間隔T31,T32,T33,T34,T35,T36,T37,T38,T31・・・の順番でこれらの間隔の周期から順次現行回転速度が算出され、速度演算部54は、算出される現行回転速度に対応する現行回転速度信号Vcを順次出力する。なお、この間隔T31〜T38は、検出信号S1〜S4の周期T1の16分の1の間隔になっている。
位置演算部55には、ロータリエンコーダ36から出力される第1から第4の4つの制御信号S7〜S10が入力される。この位置演算部55は、4つの制御信号S7〜S10に基づいてPFモータ5の現行の回転位置(現行回転位置)を算出し、この現行回転位置に対応する現行回転位置信号(すなわち、印刷用紙Pの現行位置信号)Pcを出力する。この位置演算部55は、たとえば、4つの制御信号S7〜S10のエッジE(A1)〜E(D2)の数を順次カウントすることで、現行回転位置を算出する。
なお、第1制御信号S7のエッジE(A1),E(A2)と、第2制御信号S8のエッジE(B1),E(B2)とをカウントすることで、位置演算部55が現行回転位置を算出しても良いし、第3制御信号S9のエッジE(C1),E(C2)と、第4制御信号S10のエッジE(D1),E(D2)とをカウントすることで、位置演算部55が現行回転位置を算出しても良い。また、PFモータ5の回転速度によって、現行回転位置の算出方法を変えても良い。たとえば、PFモータ5が加速中、等速回転中、および、減速中でかつ所定の回転速度以上であるとき(たとえば、図13において回転速度が速度V11以上であるときや速度V21以上であるとき)には、第1制御信号S7のエッジE(A1),E(A2)と、第2制御信号S8のエッジE(B1),E(B2)とをカウントすることで、現行回転位置を算出し、PFモータ5が減速中でかつ所定の回転速度未満であるときには、4つの制御信号S7〜S10のエッジE(A1)〜E(D2)の数をカウントすることで、現行回転位置を算出しても良い。
PID制御部56には、現行回転速度信号Vcと現行回転位置信号Pcとが入力される。PID制御部56は、現行回転速度信号Vcと現行回転位置信号Pcとに基づいて所定の演算を行い、PFモータ駆動回路48に対してPID制御信号を出力する。具体的には、PID制御部56は、以下のような信号を生成し、PID制御信号を出力する。
まず、PID制御部56は、印刷用紙Pの次の停止位置に対応する目標停止位置信号と現行回転位置信号Pcと差に対応する位置偏差信号を生成する。また、PID制御部56は、位置偏差信号に基づいてPFモータ5の目標回転速度に対応する目標回転速度信号を生成するとともに、この目標回転速度信号と現行回転速度信号Vcとの差に対応する速度偏差信号を生成する。さらに、PID制御部56は、速度偏差信号に基づいて所定の計算式によって比例制御信号と積分制御信号と微分制御信号とをそれぞれ生成する。その後、PID制御部56は、比例制御信号と積分制御信号と微分制御信号とからPID制御信号を生成し、このPID制御信号をPFモータ駆動回路48に対して出力する。
BS制御部57には、現行回転速度信号Vcと現行回転位置信号Pcとが入力される。BS制御部57は、現行回転速度信号Vcと現行回転位置信号Pcとに基づいて所定の演算を行い、PFモータ駆動回路48に対してBS制御信号を出力する。具体的には、BS制御部57は、以下のようにしてBS制御信号を出力する。
上述のように、ROM43には、BS制御で用いられる、PFモータ5の微小回転量に対応する微小設定回転速度が記憶されている。また、図12に示すように、BS制御部57は所定のタイマ58を備えている。そして、BS制御の際には、BS制御部57ではROM43から微小設定回転速度が読み出され、タイマ58は、この微小設定回転速度に対応した周期で作動する。
BS制御部57は、PFモータ5の起動開始後、タイマ58の作動周期内に、間隔T31〜T38から算出される現行回転速度の情報が速度演算部54から入力されない場合(すなわち、間隔T31〜T38から算出される現行回転速度が微小設定回転速度よりも遅く、タイマ58の作動周期内に、速度演算部54でPFモータ5の現行回転速度の算出が行われない場合)、PF駆動モータ駆動回路48に対して、PFモータ5の回転速度を上げるように、BS制御信号として回転速度の上昇指令を出力する。また、BS制御部57は、タイマ58の作動周期よりも短い周期で、間隔T31〜T38から算出される現行回転速度の情報の更新が行われる場合(すなわち、間隔T31〜T38から算出される現行回転速度が微小設定回転速度よりも早い場合)には、PF駆動モータ駆動回路48に対して、PFモータ5の回転速度を下げるように、BS制御信号として回転速度の下降指令を出力する。さらに、BS制御部57は、タイマ58の作動周期とほぼ同じ周期で、間隔T31〜T38から算出される現行回転速度の情報の更新が行われる場合(すなわち、間隔T31〜T38から算出される現行回転速度が微小設定回転速度とほぼ同じ場合)には、PF駆動モータ駆動回路48に対して、PFモータ5の回転速度を維持するように、BS制御信号として回転速度の維持指令を出力する。
(プリンタの概略制御)
以上のように構成されたプリンタ1では、給紙ローラ12や分離パッド13によってホッパ11からプリンタ1の内部に取り込まれた印刷用紙Pを、PFモータ5で回転駆動されたPF駆動ローラ6で副走査方向SSへ送りながら、CRモータ4で駆動されたキャリッジ3が主走査方向MSで往復移動する。キャリッジ3が往復移動する際には、印刷ヘッド2からインク滴が吐出され、印刷用紙Pへの印刷が行われる。また、印刷用紙Pへの印刷が終了すると、排紙駆動ローラ15等によって印刷用紙Pはプリンタ1の外部へ排出される。
印刷用紙Pを副走査方向SSへ搬送する際には、PFモータ5がPF駆動ローラ6を回転駆動する。PF駆動ローラ6が回転すると、ロータリスケール34は、PF駆動ローラ6とともに回転する。ロータリスケール34が回転すると、ロータリエンコーダ36から4つの制御信号S7〜S10が出力される。出力された制御信号S7〜S10は、制御部37の速度演算部54や位置演算部55等へ入力される。そして、制御部37では、ロータリエンコーダ36からの制御信号S7〜S10を利用して、PFモータ5の現行回転位置や現行回転速度等が検出され、プリンタ1の所定の制御が行われる。たとえば、PFモータ5のPID制御あるいはBS制御が行われる。
なお、上述のように、速度演算部54では、PFモータ5がPID制御で制御される場合には、PFモータ5の回転速度に応じて、4つの制御信号S7〜S10の隣接する2周期の和である周期T(AH)〜T(DL)によって現行回転速度が算出され、あるいは、4つの制御信号S7〜S10の周期T2(AH1)〜T2(DL2)によって現行回転速度が算出される。また、速度演算部54では、PFモータ5がBS制御で制御される場合には、4つの制御信号S7〜S10のエッジ間の間隔T31〜T38によって現行回転速度が算出される。
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態のA列出力信号生成回路70では、第一差動信号生成回路78と第二差動信号生成回路79と排他論理和回路80とから構成される第1信号生成手段に、複数の受光素子69から出力される検出信号S1〜S4が入力され、第1信号生成手段で、検出信号S1〜S4の周期T1の2分の1の周期T2で変化する第1制御信号S7が生成されている。同様に、B列出力信号生成回路71では、複数の受光素子69から出力される検出信号が第2信号生成手段に入力されるとともに、第2信号生成手段で検出信号の周期T1の2分の1の周期T2で変化する第2制御信号S8が生成され、C列出力信号生成回路72では、複数の受光素子69から出力される検出信号が第3信号生成手段に入力されるとともに、第3信号生成手段で検出信号の周期T1の2分の1の周期T2で変化する第3制御信号S9が生成され、D列出力信号生成回路73では、複数の受光素子69から出力される検出信号が第4信号生成手段に入力されるとともに、第4信号生成手段で検出信号の周期T1の2分の1の周期T2で変化する第4制御信号S10が生成されている。すなわち、本形態では、第1から第4の信号生成手段によって、検出信号S1〜S4よりも高分解能の制御信号S7〜S10が生成されている。そのため、本形態では、簡易な構成で、プリンタ1の高分解能での制御が可能となる。
また、本形態において、速度演算部54では、PFモータ5がPID制御で制御される場合であって、PFモータ5が加速中、等速回転中、および、減速中でかつ所定の回転速度以上であるときには、PFモータ5の現行回転速度が、4つの制御信号S7〜S10の隣接する2周期の和である周期T(AH)〜T(DL)を用いて算出されている。そのため、PFモータ5の現行回転速度として適切な回転速度を算出できる。この本形態の効果を図15に基づいて以下に説明する。
図15は、PFモータ5を略一定速で回転させたときに、速度演算部54で算出されたPFモータ5の回転速度変化の一例を示すグラフであり、(A)は制御信号S7〜S10の周期T2(AH1)〜T2(DL2)から算出されたPFモータ5の回転速度変化の一例を示し、(B)は制御信号S7〜S10の隣接する2周期の和である周期T(AH)〜T(DL)から算出されたPFモータ5の回転速度変化の一例を示す。なお、図15では、縦軸はPFモータ5の現行回転速度を示している。また、図15(A)の横軸に記載された符号AH1〜DL2はそれぞれ、周期T2(AH1)〜T2(DL2)に対応し、たとえば、横軸がAH1のときの現行回転速度V(AH1)は、周期T2(AH1)から算出されたPFモータ5の現行回転速度である。同様に、図15(B)の横軸に記載された符号AH〜DLはそれぞれ、周期T(AH)〜T(DL)に対応し、たとえば、横軸がAHのときの現行回転速度V(AH)は、周期T(AH)から算出されたPFモータ5の現行回転速度である。
本形態のプリンタ1において、PFモータ5を略一定速で回転させたときに、速度演算部54で算出されるPFモータ5の回転速度変化を確認した。まず、制御信号S7〜S10の周期T2(AH1)〜T2(DL2)からPFモータ5の現行回転速度を算出して、PFモータ5の回転速度変化を確認した。その結果、図15(A)に示すように、PFモータ5を略一定速で回転させているにもかかわらず、周期T2(AH1)〜T2(DL2)からPFモータ5の現行回転速度を算出するとその算出結果がばらついた。すなわち、PFモータ5の実際の回転速度がほとんど変化していないにもかかわらず、周期T2(AH1)〜T2(DL2)がばらついており、その結果、算出されるPFモータ5の現行回転速度が大きく変動することがわかった。この現行回転速度の変動は、たとえば、PFモータ5の中心回転速度VM1に対して約±3〜4%であった。なお、現行回転速度の変動は、ロータリスケール34の基板68に配置される複数の受光素子69の感度のばらつきや受光素子69の配置のばらつき等の影響に起因するものと推測される。
また、制御信号S7〜S10の隣接する2周期の和である周期T(AH)〜T(DL)からPFモータ5の現行回転速度を算出して、PFモータ5の回転速度変化を確認した。その結果、図15(B)に示すように、周期T(AH)〜T(DL)からPFモータ5の現行回転速度を算出すると、PFモータ5が略一定速で回転するのであれば、周期T(AH)〜T(DL)はばらつかず、その結果、算出されるPFモータ5の現行回転速度もほとんど変動しないことがわかった。たとえば、現行回転速度の変動は、PFモータ5の中心回転速度VM2に対して±0.02%以下であった。
このように、本形態の速度演算部54では、PFモータ5がPID制御で制御される場合であって、PFモータ5が加速中、等速回転中、および、減速中でかつ所定の回転速度以上であるときには、PFモータ5の現行回転速度が、制御信号S7〜S10の隣接する2周期の和である周期T(AH)〜T(DL)を用いて算出されているため、PFモータ5の現行回転速度として適切な回転速度を算出できる。特に、PFモータ5の場合、PFモータ5が比較的高速で回転する領域では、適切な回転速度制御を行うために、適切なPFモータ5の回転速度情報が要求される。そのため、このように構成することで、比較的高速で回転する領域で適切な回転速度の情報を得ることができる。なお、この場合、制御信号S7〜S10の周期をそのまま用いてPFモータ5の回転速度を算出する場合と比べ、算出されるPFモータ5の現行回転速度の情報(すなわち、PFモータ5の現行回転速度のサンプリング数)は減少するが、制御信号S7〜S10は検出信号S1〜S4の周期T1の2分の1の周期T2で変化するため、制御信号S7〜S10のエッジE(A1)〜E(D2)が短い周期で多数、位置制御部55へ入力される。そのため、位置制御部55で算出されるPFモータ5の回転位置の情報は従来に比べ増加する。したがって、本形態のプリンタ1では、PFモータ5の適切な回転速度を算出しつつ、高分解能での制御が可能となる。
特に、本形態では、第1検出素子であるA列の複数の受光素子A1(69)〜A4(69)と、第2検出素子であるB列の複数の受光素子B1(69)〜B4(69)とは、マーク65の配設間隔Kの8分の1ずれた位置に配設されている。また、第3検出素子であるC列の複数の受光素子C1(69)〜C4(69)は、A列の複数の受光素子A1(69)〜A4(69)に対してマーク65の配設間隔Kの16分の1ずれた位置に配設され、第4検出素子であるD列の複数の受光素子D1(69)〜D4(69)は、C列の複数の受光素子C1(69)〜C4(69)に対してマーク65の配設間隔Kの8分の1ずれた位置に配設されている。さらに、第1から第4の信号生成手段によって生成される制御信号S7〜S10の周期T2は、検出信号S1〜S4の周期T1の2分の1の周期となっている。
そのため、第1制御信号S7と第3制御信号S9との位相、第3制御信号S9と第2制御信号S8との位相、第2制御信号S8と第4制御信号S10との位相、および、第4制御信号S10と第1制御信号S7との位相は、それぞれ、制御信号S7〜S10の周期T2で45°ずれる。したがって、速度演算部54が、4つの制御信号S7〜S10の隣接する2周期の和である周期T(AH)〜T(DL)を用いてPFモータ5の現行回転速度を算出することで、従来に比べ、より多くのPFモータ5の回転速度の情報を得ることができる。すなわち、制御信号S7〜S10の隣接する2周期の和でPFモータ5の現行回転速度を算出しても、従来に比べ、より多くのPFモータ5の回転速度の情報を得ることができる。また、PFモータ5の回転速度が速くなっても、4つの制御信号S7〜S10の位相がそれぞれ45°ずれているため、制御信号S7〜S10のエッジE(A1)〜E(D2)同士は重なりにくい。その結果、位置演算部55は、PFモータ5の回転位置を適切に算出できる。
本形態の速度演算部54では、PFモータ5がPID制御で制御される場合であって、PFモータ5が減速中でかつ所定の回転速度未満であるときには、PFモータ5の現行回転速度が、4つの制御信号S7〜S10の周期T2(AH1)〜T2(DL2)を用いて算出されている。PFモータ5の場合、PFモータ5が低速で回転する領域では、PFモータ5の停止位置精度を上げるため(すなわち、印刷用紙Pの停止精度を上げるため)に、より多くの現行回転速度の情報が要求される。そのため、このように構成することで、PFモータ5が低速で回転する領域では、検出信号S1〜S4の周期T1の2分の1の周期T2で変化する制御信号S7〜S10の周期に基づいて、多くの回転速度情報を得ることができ、多くの回転速度情報に基づいたPFモータ5の回転速度制御が可能となる。その結果、PFモータ5の停止位置精度を向上させることができる。
本形態の速度演算部54では、PFモータ5がBS制御で制御される場合(すなわち、PFモータ5を微小速度で微小量回転させる場合)、PFモータ5の現行回転速度が、4つの制御信号S7〜S10の間隔T31〜T38を用いて算出されている。この間隔T31〜T38は、検出信号の周期T1の16分の1の間隔となるため、印刷用紙Pを対象物を非常に低速度で搬送するときには、間隔T31〜T38を用いてより多くのPFモータ5の回転速度情報を得ることができる。したがって、多くの回転速度情報に基づいたPFモータ5の回転速度制御が可能となる。また、多くの回転速度情報に基づいたPFモータ5の微細な位置制御が可能となる。その結果、たとえば、印刷用紙Pの後端を精度良く位置決めできる。
(他の実施の形態)
上述した形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形実施が可能である。
上述した形態では、PFモータ5がPID制御で制御される場合であって、PFモータ5が加速中、等速回転中、および、減速中でかつ所定の回転速度以上であるときには、PFモータ5の現行回転速度が、4つの制御信号S7〜S10の隣接する2周期の和である周期T(AH)〜T(DL)を用いて算出されている。この他にもたとえば、4つの制御信号S7〜S10の隣接する2周期の平均周期からPFモータ5の現行回転速度を算出しても良い。この場合であっても、PFモータ5の現行回転速度として適切な回転速度を算出できるという上述した形態の効果を得ることができる。
また、上述した形態では、ロータリエンコーダ36から4つの制御信号S7〜S10が出力されている。この他にもたとえば、ロータリエンコーダ36から2つの制御信号S7,S8のみが出力されるように、検出部35を構成しても良い。たとえば、検出部35がA列出力信号生成回路70とB列出力信号生成回路71との2つのみの出力信号生成回路を備えるように構成しても良い。この場合であっても、第1制御信号S7と第2制御信号S8との位相差が、制御信号S7,S8の周期T2で90°(検出信号S1〜S4の周期T1で45°)であるため、2つの制御信号S7,S8の隣接する2周期の和T(AH)〜T(BL)を用いてPFモータ5の現行回転速度を算出することで、従来よりも多くのPFモータ5の回転速度の情報を得ることができる。その結果、より新しい回転速度情報を得ることができ、その回転速度情報に基づいたプリンタの制御が可能となる。また、このように構成した場合であっても、PFモータ5がBS制御で制御されるときには、第1制御信号S7のエッジE(A1),E(A2)と、第2制御信号S8のエッジE(B1),E(B2)との間隔から多くの現行回転速度の情報を得ることができ、印刷用紙Pの精度良い位置決め等が可能になる。さらに、この場合には、第1制御信号S7と第2制御信号S8との位相差が、制御信号S7,S8の周期T2で90°であるため、PFモータ5の回転速度が速くなっても、第1制御信号S7のエッジE(A1),E(A2)と、第2制御信号S8のエッジE(B1),E(B2)とが重なりにくい。その結果、位置演算部55では、PFモータ5の回転位置を適切に算出できる。
さらに、上述した形態では、ロータリエンコーダ36から、検出信号S1〜S4の周期T1の2分の1の周期T2の制御信号S7〜S10が出力されている。この他にもたとえば、ロータリエンコーダ36から、検出信号S1〜S4の周期T1の4分の1の周期T3の制御信号が出力されても良い。以下、図16、図17を用いて、検出信号S1〜S4の周期T1の4分の1の周期T3の制御信号がリニアスケール36から出力される場合の構成について説明する。
図16は、他の形態にかかるロータリエンコーダの電気回路を示す回路図である。図17は、ロータリスケール34の回転により、図16のロータリエンコーダにおいて生成される信号の波形を示し、(A)は、図16で示す第一のアンプ74および第三のアンプ76が出力する検出信号S1,S3の波形、(B)は、図16で示す第一差動信号生成回路78の出力信号S5の波形、(C)は、図16で示す第二のアンプ75および第四のアンプ77が出力する検出信号S2,S4の波形、(D)は、図16で示す第二差動信号生成回路79の出力信号S6の波形、(E)は、図16で示す排他論理和回路80が出力する第1制御信号S7の波形、(F)は、図16で示すC列出力信号生成回路72が出力する第3制御信号S9の波形、(G)は、図16で示すB列出力信号生成回路71が出力する第2制御信号S8の波形、(H)は、図16で示すD列出力信号生成回路73が出力する第4制御信号S10の波形、(I)は、図16で示す第一出力排他論理和回路91が出力する第5制御信号S11の波形、(J)は、図16で示す第二出力排他論理和回路92が出力する第6制御信号S12の波形を示す。なお、図16,17では、図9,10の構成と共通する構成には同一の符号を付している。
図16に示すように、他の形態のロータリエンコーダは、上述した形態で説明したA列出力信号生成回路70、B列出力信号生成回路71、C列出力信号生成回路72およびD列出力信号生成回路73に加え、第一出力排他論理和回路91と、第二出力排他論理和回路92とを備えている。
第一出力排他論理和回路91には、A列出力信号生成回路70からの第1制御信号S7と、B列出力信号生成回路71からの第2制御信号S8とが入力され、この第一出力排他論理和回路91は、第1制御信号S7と第2制御信号S8との排他論理和である信号を第5制御信号S11として生成、出力する。すなわち、第一出力排他論理和回路91は、図17(I)に示すように、第1および第2の制御信号S7,S8の周期T2の2分の1(すなわち、検出信号S1〜S4の周期T1の4分の1)の周期T3の第5制御信号S11を生成して、この第5制御信号S11を出力端子81から出力する。
第二出力排他論理和回路92には、C列出力信号生成回路72からの第3制御信号S9と、D列出力信号生成回路73からの第4制御信号S10とが入力され、この第二出力排他論理和回路92は、第3制御信号S9と第4制御信号S10との排他論理和である信号を第6制御信号S12として生成、出力する。すなわち、第二出力排他論理和回路92は、図17(J)に示すように、第3および第4の制御信号S9,S10の周期T2の2分の1(すなわち、検出信号S1〜S4の周期T1の4分の1)の周期T3の第6制御信号S12を生成して、この第6制御信号S12を出力端子82から出力する。
このように、検出信号S1〜S4の周期T1の4分の1の周期T3の制御信号がロータリエンコーダ36から出力される構成においては、PFモータ5がPID制御で制御される場合であって、PFモータ5が加速中、等速回転中、および、減速中でかつ所定の回転速度以上であるときには、速度演算部54では、PFモータ5の現行回転速度が、2つの制御信号S11,S12の隣接する4周期の和によって算出される。
具体的には、図17(I),(J)に示すように、周期T3(FH1)と周期T3(FH2)と周期T3(FH3)と周期T3(FH4)との和である周期T(FH)、周期T3(FL1)と周期T3(FL2)と周期T3(FL3)と周期T3(FL4)との和である周期T(FL)、周期T3(GH1)と周期T3(GH2)と周期T3(GH3)と周期T3(GH4)との和である周期T(GH)、あるいは、周期T3(GL1)と周期T3(GL2)と周期T3(GL3)と周期T3(GL4)との和である周期T(GL)によって、速度演算部54は、現行回転速度を算出する。すなわち、周期T(FH),T(GH),T(FL),T(GL),T(FH)・・・の順番で、これらの周期から順次現行回転速度が算出され、速度演算部54は、算出される現行回転速度に対応する現行回転速度信号Vcを順次出力する。
また、PFモータ5がPID制御で制御される場合、PFモータ5が減速中でかつ所定の回転速度未満であるときには、速度演算部54では、現行回転速度が、2つの制御信号S11,S12の周期によって算出される。
具体的には、図17(I),(J)に示すように、周期T3(FH1),T3(GH1),T3(FL1),T3(GL1),T3(FH2),T3(GH2),T3(FL2),T3(GL2),T3(FH3),T3(GH3),T3(FL3),T3(GL3),T3(FH4),T3(GH4),T3(FL4),T3(GL4),T3(FH1)・・・の順番で、これらの周期から順次現行回転速度が算出され、速度演算部54は、算出される現行回転速度に対応する現行回転速度信号Vcを順次出力する。
さらに、PFモータ5がBS制御で制御される場合、PFモータ5の現行回転速度は、図17に示すように、第5制御信号S11の立上りエッジE(F1)と第6制御信号S12の立上りエッジE(G1)との間隔、第6制御信号S12の立上りエッジE(G1)と第5制御信号S11の立下りエッジE(F2)との間隔、第5制御信号S10の立下りエッジE(F2)と第6制御信号S12の立下りエッジE(G2)との間隔、第6制御信号S12の立下りエッジE(G2)と第5制御信号S11の立上りエッジE(F1)との間隔を用いて算出される。また、速度演算部54は、算出される現行回転速度に対応する現行回転速度信号Vcを順次出力する。
なお、図16,17に示す形態では、ロータリエンコーダ36から2つの制御信号S11,S12が出力されているが、検出信号S1〜S4の周期T1の4分の1の周期T3で変化する4つの制御信号がロータリエンコーダ36から出力されても良い。また、第5制御信号S11と第6制御信号S12との排他論理和である信号をさらに制御信号として生成して、検出信号S1〜S4の周期T1の8分の1の周期で変化する制御信号がロータリエンコーダ36から出力されても良いし、同様に、検出信号S1〜S4の周期T1の16分の1の周期で変化する制御信号がロータリエンコーダ36から出力されても良い。すなわち、ロータリエンコーダ36から、検出信号S1〜S4の周期T1の2n1(n1は1以上の整数)分の1の周期で変化する制御信号が出力されるように構成することができる。また、この場合には、制御信号の隣接する2n1周期の和からPFモータ5の現行回転速度を算出すれば良い。
さらにまた、上述した形態では、ロータリエンコーダ36の検出部35で制御信号S7〜S10が生成されている。この他にもたとえば、検出部35から検出信号S1〜S4等が出力され、制御信号S7〜S10が制御部37で生成されても良い。または、検出部35からデジタル信号S5,S6等が出力され、制御信号S7〜S10が制御部37で生成されても良い。
また、上述した形態では、PFモータ5がPID制御で制御される場合、PFモータ5が減速中でかつ所定の回転速度未満であるときには、現行回転速度が、4つの制御信号S7〜S10の周期によって算出されている。この他にもたとえば、PFモータ5がPID制御で制御される場合に、PFモータ5の起動から停止まで、4つの制御信号S7〜S10の隣接する2周期の和または2周期の平均周期によって現行回転速度が算出されても良い。たとえば、印刷用紙Pの搬送モード等によって、印刷用紙Pの停止精度が要求されない場合には、このように構成することが好ましい。この場合には、制御信号S7〜S10の周期に基づいてPFモータ5の回転速度を算出する場合と比較して、速度演算部54での信号処理を簡素化できる。
さらに、上述した形態では、ロータリエンコーダ36は、マーク65とマーク65との間の透明部分を透過した光を受光素子69が受光する光透過型のロータリエンコーダである。この他にもたとえば、ロータリエンコーダ36は、複数のマークの反射光を受光素子69が受光する光反射型のものであってもよい。また、ロータリエンコーダは光学式には限定されず、磁気式のものや他の形式のものであっても良い。さらに、本発明の構成を、CRモータ4の回転速度や回転位置等を検出するリニアエンコーダ33に適用しても良い。
さらにまた、上述した形態では、B列の受光素子69は、図8におけるA列の受光素子69の右側へ、配設間隔Kの8分の1だけずれた位置に形成されているが、上述した効果を得るためには、B列の受光素子69は、A列の受光素子69に対して配設間隔Kの(n2+1/8)(n2は0以上の整数)倍のずれ量で配設されれば良い。同様に、C列の受光素子69は、図8におけるA列の受光素子69の右側へ、配設間隔Kの16分の1だけずれた位置に形成されているが、A列の受光素子69に対して(n3+1/16)(n3は0以上の整数)倍のずれ量で配設されれば良く、また、D列の受光素子69は、C列の受光素子69に対して配設間隔Kの(n4+1/8)(n4は0以上の整数)倍のずれ量で配設されれば良い。
また、上述した形態では、PFモータ5がPID制御で制御される場合であって、PFモータ5が減速中のときには、PFモータ5の回転速度に応じて、4つの制御信号S7〜S10の隣接する2周期の和によってPFモータ5の現行回転速度が算出されるのか、4つの制御信号S7〜S10の周期T2によってPFモータ5の現行回転速度が算出されるのかが選択されている。この他にもたとえば、PFモータ5がPID制御で制御される場合であって、PFモータ5が減速中のときには、PFモータ5の回転位置に応じて、4つの制御信号S7〜S10の隣接する2周期の和によってPFモータ5の現行回転速度が算出されるのか、4つの制御信号S7〜S10の周期T2によってPFモータ5の現行回転速度が算出されるのかが選択されても良い。
たとえば、図13に示すように、PFモータ5の回転位置が、このPFモータ5の停止前の所定の回転位置X11から目標停止位置X1の範囲内(すなわち、目標停止位置X1から所定範囲内)にあるとき、あるいは、PFモータ5の停止前の所定の回転位置X21から目標停止位置X2の範囲内(すなわち、目標停止位置X2から所定範囲内)にあるときには、4つの制御信号S7〜S10の周期T2によってPFモータ5の現行回転速度が算出され、PFモータ5の回転位置が、これらの範囲外にあるときには、4つの制御信号S7〜S10の隣接する2周期の和によってPFモータ5の現行回転速度が算出されても良い。
さらに、上述した形態では、プリンタ1を例に本発明の構成を説明したが、本発明の構成は、たとえば、プリンタ複合機、スキャナ、ADF(Auto Document Feeder)装置、コピー機、ファクシミリ装置等にも適用可能である。
実施の形態にかかるプリンタの概略構成を示す斜視図。 図1のプリンタの紙送りに関する部分の概略構成を示す概略側面図。 図1のキャリッジおよび図2のPF駆動ローラの検出機構を示す概略構成図。 図2のリニアスケールの一部を拡大して示す拡大正面図。 図3のロータリエンコーダに関連する部分の概略構成を示す概略構成図。 図3のロータリスケールを示す正面図。 図3の検出部を示す側面図。 図7の検出部に配設される基板とその周辺部材との関係を示す模式図。 図3のロータリエンコーダの電気回路を示す回路図。 図3のロータリエンコーダにおいて生成される信号波形を示す図。 図3の制御部およびその周辺機器の概略構成を示すブロック図。 図11のDCユニット内のPFモータの速度制御部の構成を示すブロック図。 図1のPFモータの目標速度曲線の例を示すグラフ。 図10の制御信号の波形を拡大して示す図。 速度演算部で算出されたPFモータの回転速度変化の一例を示すグラフ。 他の形態にかかるロータリエンコーダの電気回路を示す回路図。 図16のロータリエンコーダにおいて生成される信号の波形を示す図。
符号の説明
1 プリンタ、4 CRモータ(モータ)、5 PFモータ(モータ、印刷対象物送り用モータ)、31 リニアスケール(スケール)、31a マーク、32 検出部、33 リニアエンコーダ(エンコーダ)、34 ロータリスケール(スケール)、35 検出部、
36 ロータリエンコーダ(エンコーダ)、37 制御部、65 マーク、69 受光素子(検出素子)、78 第一差動信号生成回路(第1信号生成手段の一部)、79 第二差動信号生成回路(第1信号生成手段の一部)、80 排他論理和回路(第1信号生成手段の一部)、91 第一出力排他論理和回路(信号生成手段の一部)、92 第二出力排他論理和回路(信号生成手段の一部)、A1(69)〜A4(69) A列の受光素子(第1検出素子)、B1(69)〜B4(69) B列の受光素子(第2検出素子)、C1(69)〜C4(69) C列の受光素子(第3検出素子)、D1(69)〜D4(69) D列の受光素子(第4検出素子)、E(A1)〜E(G2) エッジ、K 配設間隔、S1〜S4 検出信号、S7 第1制御信号、S8 第2制御信号、S9 第3制御信号、S10 第4制御信号、S11 第5制御信号、S12 第6制御信号。

Claims (9)

  1. 所定の間隔毎に配設されるマークまたはスリットが形成されるスケールおよび上記マークまたは上記スリットを検出して所定の信号を出力する検出部を有するエンコーダと、該エンコーダからの信号に基づいて制御されるモータと、該モータの回転速度および回転位置を算出して所定の制御を行う制御部とを備え、
    上記検出部は、上記マークまたは上記スリットを検出するための検出信号を出力する複数の検出素子を備え、
    上記検出部および/または上記制御部は、上記検出信号が入力され、上記検出信号の2n1(n1は1以上の整数)分の1の周期で変化する略矩形波状の制御信号を生成する信号生成手段を備え、
    上記制御部は、上記制御信号の隣接する2n1周期の和、または、上記制御信号の隣接する2n1周期の平均周期に基づいて上記モータの回転速度を算出することを特徴とするプリンタ。
  2. 前記検出部は、前記検出素子として、前記マークまたは前記スリットの配設間隔の整数倍以外のずれ量で配設される第1検出素子と第2検出素子とを少なくとも備えるとともに、前記信号生成手段として、上記第1検出素子からの前記検出信号が入力され、前記制御信号としての第1制御信号を生成する第1信号生成手段と、上記第2検出素子からの前記検出信号が入力され、前記制御信号としての第2制御信号を生成する第2信号生成手段とを備え、
    前記制御部は、上記第1制御信号の隣接する2n1周期の和または隣接する2n1周期の平均周期、および、上記第2制御信号の隣接する2n1周期の和または隣接する2n1周期の平均周期を用いて前記モータの回転速度を算出することを特徴とする請求項1記載のプリンタ。
  3. 前記第1検出素子と前記第2検出素子とは、前記マークまたは前記スリットの配設間隔の(n2+1/8)(n2は0以上の整数)倍のずれ量で配設され、前記第1制御信号および前記第2制御信号は、前記検出信号の2分の1の周期で変化することを特徴とする請求項2記載のプリンタ。
  4. 前記検出部は、前記第1検出素子および前記第2検出素子に加え前記検出素子として、前記第1検出素子に対して前記マークまたは前記スリットの配設間隔の(n3+1/16)(n3は0以上の整数)倍のずれ量で配設される第3検出素子と、該第3検出素子に対して前記マークまたは前記スリットの配設間隔の(n4+1/8)(n4は0以上の整数)倍のずれ量で配設される第4検出素子とを備えるとともに、前記第1信号生成手段および前記第2信号生成手段に加え前記信号生成手段として、上記第3検出素子からの前記検出信号が入力され、前記検出信号の2分の1の周期で変化する前記制御信号としての第3検出信号を生成する第3信号生成手段と、上記第4検出素子からの前記検出信号が入力され、前記検出信号の2分の1の周期で変化する前記制御信号としての第4制御信号を生成する第4信号生成手段とを備え、
    前記制御部は、前記第1制御信号の隣接する2周期の和または隣接する2周期の平均周期、前記第2制御信号の隣接する2周期の和または隣接する2周期の平均周期、上記第3制御信号の隣接する2周期の和または隣接する2周期の平均周期、および、上記第4制御信号の隣接する2周期の和または隣接する2周期の平均周期を用いて前記モータの回転速度を算出することを特徴とする請求項3記載のプリンタ。
  5. 前記モータは、所定の印刷が施される印刷対象物を搬送する印刷対象物送り用のモータであり、
    前記制御部は、前記モータの起動から停止まで、前記制御信号の隣接する2n1周期の和または2n1周期の平均周期に基づいて前記モータの回転速度を算出することを特徴とする請求項1から4いずれかに記載のプリンタ。
  6. 前記モータは、所定の印刷が施される印刷対象物を搬送する印刷対象物送り用のモータであり、
    前記モータの回転速度が所定速度以上であるときまたは所定速度を超えるときに、あるいは、前記モータの回転位置が前記モータの目標停止位置から所定範囲外にあるときに、前記制御部は、前記制御信号の隣接する2n1周期の和または2n1周期の平均周期に基づいて前記モータの回転速度を算出し、
    前記モータの回転速度が所定速度未満であるときまたは所定速度以下であるときに、あるいは、前記モータの回転位置が前記モータの目標停止位置から所定範囲内にあるときに、前記制御部は、前記制御信号の周期に基づいて前記モータの回転速度を算出することを特徴とする請求項1から4いずれかに記載のプリンタ。
  7. 前記モータは、所定の印刷が施される印刷対象物を搬送する印刷対象物送り用のモータであり、
    前記制御部は、上記印刷対象物の搬送時における前記モータの到達回転速度が所定速度以下または所定速度未満であるときに、前記モータの起動から停止まで、前記第1制御信号のエッジと、前記第2制御信号のエッジとの間隔から前記モータの回転速度を算出することを特徴とする請求項2から4いずれかに記載のプリンタ。
  8. 前記モータは、所定の印刷が施される印刷対象物を搬送する印刷対象物送り用のモータであり、
    前記制御部は、上記印刷対象物の搬送時における前記モータの到達回転速度が所定速度以下または所定速度未満であるときに、前記モータの起動から停止まで、前記第1制御信号のエッジと前記第3制御信号のエッジとの間隔、前記第3制御信号のエッジと前記第2制御信号のエッジとの間隔、前記第2制御信号のエッジと前記第4制御信号のエッジとの間隔、および、前記第4制御信号のエッジと前記第1制御信号のエッジとの間隔を用いて前記モータの回転速度を算出することを特徴とする請求項4記載のプリンタ。
  9. 所定の間隔毎に配設されるマークまたはスリットが形成されるスケールおよび上記マークまたは上記スリットを検出して所定の信号を出力する検出部を有するエンコーダと、該エンコーダからの信号に基づいて制御されるモータと、該モータの回転速度および回転位置を算出して所定の制御を行う制御部とを備えるプリンタの制御方法であって、
    上記マークまたは上記スリットを検出するために上記検出部に配設された複数の検出素子から出力される検出信号から、該検出信号の2n1(n1は1以上の整数)分の1の周期で変化する略矩形波状の制御信号を生成し、
    該制御信号の隣接する2n1周期の和、または、上記制御信号の隣接する2n1周期の平均周期に基づいて上記モータの回転速度を算出して所定の制御を行うことを特徴とするプリンタの制御方法。
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