JP2009073181A - プリンタ、駆動制御方法およびプリンタのモータ制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】停止位置の精度を良好にすることが可能なモータ制御装置、プリンタおよびモータ制御方法を提供すること。
【解決手段】被搬送物Ｐを搬送する駆動力を与えるモータ３１と、モータ３１の駆動による被搬送物Ｐの現在位置を算出する位置算出手段１４１と、モータ３１の駆動による被搬送物の現在速度を算出する速度算出手段１２２と、位置算出手段１４１により算出される現在位置と目標位置とに基づいて、モータ３１をフィードバック制御する位置制御手段１４０と、速度算出手段１２１により算出される現在速度と目標速度とに基づいて、モータ３１をフィードバック制御する速度制御手段１２０と、モータ３１の駆動の目標停止位置から所定だけ手前の部位に到達した場合に、速度制御手段１２０から位置制御手段１４０へとモータ３１の制御を切り替える切替手段１０１と、を具備している。
【選択図】図５

Description

本発明は、プリンタ、駆動制御方法およびプリンタのモータ制御プログラムに関する。

インクジェット式のプリンタにおいては、印刷媒体を搬送するための搬送駆動ローラおよび搬送従動ローラ等を具備しており、そのうち搬送駆動ローラは、ＤＣモータ等のモータ（以下、ＰＦモータ３１とする。）により駆動させられる。このＰＦモータ３１の駆動制御は、比例要素、積分要素および微分要素を組み合わせたＰＩＤ制御が用いられることが多い。このＰＩＤ制御では、目標速度と実際の速度との間の速度偏差（速度差）を算出し、その偏差に基づいて比例要素、積分要素および微分要素の計算を行い、ＰＦモータ３１の制御値（Ｄｕｔｙ比）を決定している（特許文献１〜３参照）。

特開２００６−２４０２１２号公報 特開２００３−４８３５１号公報 特開２００３−７９１７７号公報

ところで、上述のＰＩＤ制御では、速度偏差に基づいて制御値を決定しているが、目標速度は、到達する位置に応じて変化する。ここで、目標位置に到達すると、ＰＦモータ３１に印加するＤｕｔｙ比を、ＰＦモータ３１の停止時のＤｕｔｙ比とするが、その場合、目標位置で実際に停止しているか否かというフィードバックがないため、停止位置の精度が良好なものとはなっていない。また、ＰＦモータ３１に負荷変動が生じた場合にも、変動する負荷に対する追従性が良好ではなく、その結果、停止位置の精度が良好なものとはなっていない。それにより、画質が良好なものとはならない。

本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、その目的とするところは、停止位置の精度を良好にして、画質を良好にすることが可能なプリンタ、駆動制御方法およびモータ制御プログラムを提供しよう、とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は、被搬送物を搬送する駆動力を与えるモータと、モータの駆動による被搬送物の現在位置を算出する位置算出手段と、モータの駆動による被搬送物の現在速度を算出する速度算出手段と、位置算出手段により算出される現在位置と目標位置とに基づいて、少なくともＰＩ制御によってモータを制御する位置制御手段と、速度算出手段により算出される現在速度と目標速度とに基づいて、少なくともＰＩ制御によってモータを制御する速度制御手段と、モータの駆動の目標停止位置から所定だけ手前の段階で、速度制御手段から位置制御手段へとモータの制御を切り替える切替手段と、を具備するものである。

このように構成する場合、切替手段により、モータは、速度制御手段で少なくともＰＩ制御から、位置制御手段で少なくともＰＩ制御に切り替えられる。それにより、モータの停止位置精度を良好にすることが可能となる。また、切替手段での切り替え後は位置制御手段での制御となるため、負荷が変動する場合であっても、停止位置精度を良好にすることが可能となる。

また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、位置制御手段と速度制御手段においては、両者の制御手段でのゲインの合わせ込みを行うようにしても良い。

このように構成する場合、ゲインの合わせ込みによって、切替手段での切り替えが良好となる。それにより、切り替え時におけるモータの速度変動が少なくなり、モータの停止位置精度を良好にすることができる。また、停止位置精度が良好になることにより、印刷画質を良好にすることも可能となる。

さらに、他の発明は、上述の発明に加えて更に、合わせ込みは、位置制御手段と速度制御手段での偏差の調整に基づくようにしても良い。

このように構成する場合、両者の偏差の差が調整されることにより、切り替え時におけるモータの速度変動を少なくすることが可能となる。

また、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、切替手段は、位置算出手段での現在位置の算出に基づき、目標停止位置から所定距離の部位に到達した場合に、速度制御手段から位置制御手段へとモータの制御を切り替えるようにしても良い。

このように構成する場合、目標停止位置から所定距離の部位に到達したことを、位置算出手段で算出することにより、切替手段により速度制御手段から位置制御手段へとモータの制御が切り替えられる。それにより、確実な切り替えが実現可能となる。

さらに、他の発明は、上述の発明に加えて更に、被搬送物は、少なくともＡ３サイズ以上の大きさを有する印刷媒体としても良い。

このように構成する場合、特に張力や搬送時の負荷の大きな大判の印刷媒体において、停止位置精度を良好にすることが可能となる。それにより、大判の印刷媒体において、印刷画質を良好にすることが可能となる。

また、他の発明は、被搬送物を搬送する駆動力を与えるモータを制御する駆動制御方法であって、速度算出手段で算出される被搬送物の現在速度と目標速度とに基づいて、少なくともＰＩ制御によってモータを制御する速度制御ステップと、モータの駆動の目標停止位置から所定だけ手前の段階に到達したか否かを検出する検出ステップと、検出ステップで所定だけ手前の段階であることが検出された場合に、位置算出手段で算出される被搬送物の現在位置と目標位置とに基づいて、少なくともＰＩ制御によってモータを制御する位置制御ステップと、を具備するものである。

このように構成する場合、検出ステップで目標停止位置から所定だけ手前の部位に到達したことが検出された場合に、モータは、速度制御ステップでの少なくともＰＩ制御から、位置制御ステップでの少なくともＰＩ制御に切り替えられる。それにより、モータの停止位置精度を良好にすることが可能となる。また、切り替え後は位置制御ステップでの制御となるため、負荷が変動する場合であっても、停止位置精度を良好にすることが可能となる。

さらに、他の発明のプリンタのモータ制御プログラムは、被搬送物を搬送する駆動力を与えるモータの駆動による被搬送物の現在位置を算出する位置算出手順と、モータの駆動による被搬送物の現在速度を算出する速度算出手順と、位置算出手順により算出される現在位置と目標位置とに基づいて、少なくともＰＩ制御によってモータを制御する位置制御手順と、速度算出手順により算出される現在速度と目標速度とに基づいて、少なくともＰＩ制御によってモータを制御する速度制御手順と、モータの駆動の目標停止位置から所定だけ手前の段階で、速度制御手順から位置制御手順へとモータの制御を切り替える切替手順と、を実行させるようにしても良い。

このように構成する場合、切替手順により、モータは、速度制御手順で少なくともＰＩ制御から、位置制御手順で少なくともＰＩ制御に切り替えられる。それにより、モータの停止位置精度を良好にすることが可能となる。また、切替手順での切り替え後は位置制御手順での制御となるため、負荷が変動する場合であっても、停止位置精度を良好にすることが可能となる。

以下、本発明の一実施の形態に係るモータ制御装置（主として制御部１００）を備えるプリンタ１０および駆動制御方法について、図１から図９に基づいて説明する。なお、本実施の形態のプリンタ１０は、インクジェット式のプリンタであるが、かかるインクジェット式プリンタは、インクを吐出して印刷可能な装置であれば、いかなる吐出方法を採用した装置でも良い。

また、本実施の形態におけるプリンタ１０は、Ａ３サイズ以上の印刷媒体Ｐ（いわゆる大判の用紙）に印刷を行うことが可能なプリンタであるが、Ａ３以下のサイズのみの印刷媒体Ｐに印刷を行うようなプリンタであっても良い。

また、以下の説明においては、下方側とは、プリンタ１０が設置される側を指し、上方側とは、設置される側から離間する側を指す。また、印刷媒体Ｐが供給される側を給送側（後端側）、印刷媒体Ｐが排出される側を排紙側（手前側）として説明する。

＜プリンタ１０の概略構成＞
図１に示すように、プリンタ１０は、不図示の筐体部と、キャリッジ駆動機構２０と、用紙搬送機構３０と、ロータリエンコーダ４０と、リニアエンコーダ５０と、制御部１００と、を主要な構成要素としている。

これらのうち、キャリッジ駆動機構２０は、キャリッジ２１と、キャリッジモータ（ＣＲモータ２２）と、ベルト２３と、歯車プーリ２４、従動プーリ２５およびキャリッジ軸２６を備えている。キャリッジ２１は、各色のインクカートリッジ２７を搭載可能としている。また、図１および図２に示すように、キャリッジ２１の下面には、インク滴を吐出可能な印刷ヘッド２８が設けられている。また、ベルト２３は、無端ベルトであり、その一部がキャリッジ２１の背面に固定されている。このベルト２３は、歯車プーリ２４と従動プーリ２５とによって張設されている。

上述の印刷ヘッド２８には、各インクに対応づけられた不図示のノズル列が設けられていて、このノズル列を構成するノズルには、不図示のピエゾ素子が配置されている。このピエゾ素子の作動により、インク通路の端部にあるノズルからインク滴を吐出することが可能となっている。なお、印刷ヘッド２８は、ピエゾ素子を用いたピエゾ駆動方式に限られず、例えばインクをヒータで加熱し、発生する泡の力を利用するヒータ方式、磁歪素子を用いる磁歪方式、ミストを電界で制御するミスト方式等を採用しても良い。また、カートリッジ２７に充填されるインクは、染料系インク／顔料系インク等、いずれの種類のインクを搭載しても良い。

図１等に示すように、用紙搬送機構３０は、被搬送物としての印刷媒体Ｐ等を搬送するための、モータおよび搬送モータとしてのＰＦモータ３１、および普通紙等の給紙に対応する給紙ローラ３２を具備している。また、給紙ローラ３２よりも排紙側には、印刷媒体Ｐを搬送／挟持するためのＰＦローラ対３３が設けられている。また、ＰＦローラ対３３の排紙側には、プラテン３４および上述の印刷ヘッド２８が上下に対向する様に配設されている。プラテン３４は、載置部に対応すると共に、ＰＦローラ対３３によって印刷ヘッド２８の下へ搬送されてくる印刷媒体Ｐを、下方側から支持する。また、プラテン３４よりも排紙側には、上述のＰＦローラ対３３と同様の、排紙ローラ対３５が設けられている。この排紙ローラ対３５のうち、排紙駆動ローラ３５ａには、ＰＦ駆動ローラ３３ａと共に、ＰＦモータ３１からの駆動力が伝達される。なお、ＣＲモータ２２およびＰＦモータ３１は、ＤＣモータとなっている。

また、図１に示すように、ロータリエンコーダ４０は、位置検出手段に対応し、円盤状スケール４１と、ロータリセンサ４２と、を具備している。これらのうち、円盤状スケール４１は、その周方向に沿って一定の間隔毎に、光を透過させる透光部と、光の透過を遮断する遮光部とを有している。この円盤状スケール４１は、ＰＦモータ３１によって回転させられる。

また、ロータリセンサ４２は、不図示の発光素子と、同じく不図示の受光素子とを主要な構成要素としている。これらのうち、発光素子は、例えば発光ダイオードといった光を出射させることが可能な部材から構成されている。また、発光素子と、受光素子との間には、不図示のコリメータレンズが介在している。そして、発光素子から出射される光は、コリメータレンズの通過により平行光に整形された後に、円盤状スケール４１に入射される。

また、受光素子に入力される光は、所定の光電変換を行って電気信号に変換された後に、不図示の信号処理回路において処理され、さらに不図示のコンパレータに処理後の信号が出力される。また、コンパレータでは、入力されるそれぞれの信号を比較し、その比較によって、図３に示すようなパルス信号（Ａ相のＥＮＣ信号，Ｂ相のＥＮＣ信号；検出信号に対応）を出力する。ここで、出力されるＡ相のＥＮＣ信号、Ｂ相のＥＮＣ信号は、互いに位相が９０度だけ異なっている。そのため、ＣＲモータ２２が正転状態にあるとき（キャリッジ２１がホームポジションから離れる向きに移動しているとき）、Ａ相のＥＮＣ信号は、Ｂ相のＥＮＣ信号よりも９０度だけ位相が進行する。また、ＣＲモータ２２が逆転状態にあるとき、Ａ相のＥＮＣ信号は、Ｂ相のＥＮＣ信号よりも９０度だけ位相が遅れる。

また、リニアエンコーダ５０は、プリンタ１０の副走査方向に沿って延伸するリニアスケール５１を具備すると共に、上述のロータリエンコーダ４０と同様のフォトセンサ（リニアセンサ５２）を具備している。このリニアエンコーダ５０においては、リニアスケール５１が長尺状である以外は、ロータリエンコーダ４０と同様の構成となっているため、その詳細についての説明は省略する。

なお、プリンタ１０は、その他、印刷媒体Ｐの幅を検出する紙幅検出センサ、印刷ヘッド２８とプラテン３４との間の距離を検出するギャップ検出センサ等、その他のセンサを備えている。

次に、制御部１００について、図４、図５等に基づいて説明する。制御部１００は、各種の制御を行う部分である。この制御部１００は、上述のロータリセンサ４２、リニアセンサ５２、不図示の紙幅検出センサ、不図示のギャップ検出センサ、プリンタ１０の電源をオン／オフする電源スイッチ等の各出力信号が入力される。

図１に示すように、制御部１００は、ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、ＰＲＯＭ１０４、ＡＳＩＣ１０５、モータドライバ１０６等を具備していて、これらが例えばバス等の伝送路１０７を介して接続されている。そして、これらのハードウエアと、ＲＯＭ１０２やＰＲＯＭ１０４に記憶されているソフトウエアおよび／またはデータの協働、または特有の処理を行う回路や構成要素の追加等によって、図４のブロック図に示す構成（速度制御手段１２０）、および図５のブロック図に示す構成（位置制御手段１４０）、位置算出手段（主として位置演算部１２１，１４１が対応）、速度算出手段（主として、速度演算部１２２，１４２が対応）、切替手段（主としてＣＰＵ１０１が対応）が機能的に実現されている。

また、ＣＰＵ１０１は、速度制御手段１２０、または位置制御手段１４０のいずれで制御を行うかの切り替えを行う。この切り替えは、ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２またはＰＲＯＭ１０４から所定のプログラムおよびデータを読み込むことにより行われる。より具体的には、ＣＰＵ１０１には、ＡＳＩＣ１０５の位置演算部（図４の位置演算部１２１、図５の位置演算部１４１と同様）で算出される、現在位置を示す信号が入力される。そして、ＣＰＵ１０１では、この現在位置を示す信号に基づいて、目標停止位置（図６参照）から規定だけ手前の切り替え位置に到達したか否かを判断し、到達したと判断される場合には、図４に示す速度制御手段１２０に基づく制御から、位置制御手段１４０に基づく制御へと、ＰＦモータ３１の制御を切り替える。

図４に示すように、速度制御手段１２０は、位置演算部１２１と、速度演算部１２２と、第１減算部１２３と、目標速度発生部１２４と、第２減算部１２５と、比例要素１２６と、積分要素１２７と、微分要素１２８と、比例補正部１２９と、積分補正部１３０と、微分補正部１３１と、加算部１３２と、ＰＷＭ信号出力部１３３と、を具備している。

これらのうち、位置演算部１２１は、ロータリセンサ４２から入力される、矩形波である出力信号（図３参照）のエッジをカウントすることにより、印刷媒体Ｐ（被搬送物に対応）の送り量を算出する。また、速度演算部１２２には、ロータリセンサ４２から入力される、矩形波である出力信号のエッジをカウントすると共に、不図示のタイマで計測される時間（周期）に関する信号も入力される。そして、カウントしたエッジと時間（周期）に基づいて、印刷媒体Ｐの送り速度を算出する。

また、第１減算部１２３は、位置演算部１２１から出力される送り量（現在位置）に関する情報と、ＲＯＭ１０２またはＰＲＯＭ１０４等のメモリから出力される目標位置（目標停止位置）に関する情報とに基づき、目標位置（目標停止位置）から現在位置を減算して位置偏差を算出する。目標速度発生部１２４には、第１減算部１２３から出力される位置偏差に関する情報が入力される。そして、目標速度発生部１２４は、この位置偏差に応じた目標速度に関する情報を出力する。なお、この目標速度に関する情報は、図６に示すような速度テーブルに関するものである。

第２減算部１２５は、目標速度から現在のＰＦモータ３１の送り速度（現在速度）を減算して、速度偏差ΔＶを算出し、比例要素１２６、積分要素１２７および微分要素１２８にそれぞれ出力する。比例要素１２６、積分要素１２７および微分要素１２８は、入力される速度偏差ΔＶに基づいて、以下の比例制御値ＱＰと、積分制御値ＱＩと、微分制御値ＱＤとを算出する。
ＱＰ（ｊ）＝ΔＶ（ｊ）×Ｋｐ …（式１）
ＱＩ（ｊ）＝ＱＩ（ｊ−１）＋ΔＶ（ｊ）×Ｋｉ …（式２）
ＱＤ（ｊ）＝｛ΔＶ（ｊ）−ΔＶ（ｊ−１）}×Ｋｄ …（式３）
ここで、ｊは、時間であり、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲイン、Ｋｄは微分ゲインである。

また、比例補正部１２９には、比例要素１２６から（式１）の比例制御値ＱＰが入力されると共に、積分補正部１３０から補正後の積分制御値ＱＩ’が入力される。比例補正部１２９は、比例要素１２６からの比例制御値ＱＰと、積分補正部１３０からの補正後の積分制御値ＱＩ’に所定の比率（例えば、０．９５）を掛けた値との大小関係を比較する。そして、補正後の積分制御値ＱＩ’に所定の比率を掛けた値よりも比例制御値ＱＰの方が小さい場合は、その比例制御値ＱＰを加算部１３２へ出力する一方、補正後の積分制御値ＱＩ’に所定の比率を掛けた値の方が小さい場合は、その値を加算部１３２へ出力する。

微分補正部１３１には、微分制御値ＱＤが微分要素から入力されると共に、積分補正部１３０から補正後の積分制御値ＱＩ’が入力される。微分補正部１３１は、微分要素１２８からの微分制御値ＱＤと、積分補正部１３０からの補正後の積分制御値ＱＩ’に所定の比率（例えば、０．９５）を掛けた値との大小関係を比較する。そして、補正後の積分制御値ＱＩ’に所定の比率を掛けた値よりも微分制御値ＱＤの方が小さい場合は、その微分制御値ＱＤを加算部１３２へ出力する一方、補正後の積分制御値ＱＩ’に所定の比率を掛けた値の方が小さい場合は、その値を加算部１３２へ出力する。

また、積分補正部１３０は、本実施の形態では、積分要素１２７から入力される信号をそのまま加算部１３２へ出力する。

加算部１３２は、比例補正部１２９、積分補正部１３０、および微分補正部１３１から出力される制御値を加算し、その加算により求めた制御値の和をＰＷＭ信号出力部１３３へ出力する。ＰＷＭ信号出力部１３３は、加算部１３２から供給される制御値の和を換算して得たデューティー比のＰＷＭ信号を出力する。なお、このＰＷＭ信号出力部１３３には、デューティー比の上限値が設定されており、制御値を換算して得たデューティー比がその上限値（例えば、９５パーセント）を超えたときは、その上限値のデューティー比を出力する。

また、モータドライバ１０６は、ＰＷＭ信号出力部１３３から出力されるＰＷＭ信号に基づいて、ＰＦモータ３１をＰＷＭ制御にて、制御駆動する。

また、図５に示すように、位置制御手段１４０は、位置演算部１４１と、速度演算部１４２と、第１減算部１４３と、位置ゲイン乗算部１４４と、第３減算部１４５と、比例要素１４６と、積分要素１４７と、微分要素１４８と、比例補正部１４９と、積分補正部１５０と、微分補正部１５１と、加算部１５２と、ＰＷＭ信号出力部１５３と、を具備している。

これらのうち、位置演算部１４１、速度演算部１４２、第１減算部１４３、比例要素１４６、積分要素１４７、微分要素１４８、比例補正部１４９、積分補正部１５０、微分補正部１５１、加算部１５２、ＰＷＭ信号出力部１５３は、上述の速度制御手段１２０の対応する構成（位置演算部１２１、速度演算部１２２、第１減算部１２３、比例要素１２６、積分要素１２７、微分要素１２８、比例補正部１２９、積分補正部１３０、微分補正部１３１、加算部１３２、ＰＷＭ信号出力部１３４）と同様であるため、その説明を省略する。

位置ゲイン乗算部１４４は、第１減算部１４３で算出された位置偏差ΔＬ（＝目標停止位置−現在位置）に、所定の位置ゲインを乗じた値を算出する部分である。また、第３減算部１４５は、第１減算部１４３で算出された値から、現在速度を減算して、偏差ΔＨを算出する部分である。なお、位置ゲインをＧ、現在速度をＶ、現在周期をＴとすると、偏差ΔＨを式に示すと、以下のようになる。
ΔＨ＝ΔＬ（ｊ）×Ｇ−Ｖ（ｊ） …（式４）
＝ΔＬ（ｊ）×Ｇ−１／Ｔ（ｊ）

＜ＰＦモータ３１の制御方法＞
以上のような構成を有するプリンタ１０における、ＰＦモータ３１の制御方法について、以下に説明する。

プリンタ１０の電源オン中に、例えば印刷の実行等に際して、ＣＰＵ１０１からＰＦモータ３１に駆動指令が発せられると、当該ＰＦモータ３１は、図６に示すような速度テーブルに従って、駆動させられる。すると、ＣＰＵ１０１は、最初に、速度制御手段１２０でＰＦモータ３１を制御駆動させる。それにより、ＰＦモータ３１は、目標速度と現在速度との間の速度偏差ΔＶに基づく、速度ＰＩＤ制御により制御駆動させられる。すなわち、ＰＦモータ３１は、図６に示す目標速度の速度テーブルに収束するようにＰＩＤ制御させられる。

そして、ＰＦモータ３１の加速領域、および定速領域の間は、速度ＰＩＤ制御が為されると共に、減速領域においても、図６に示す切り替え位置の手前側（左側；図６では実線で示される部分）までは、速度ＰＩＤ制御が為される。

また、ＰＦモータ３１の駆動に際しては、ＣＰＵ１０１には、ＡＳＩＣ１０５の位置演算部（図４等の位置演算部１２１と同様）で算出される、現在位置を示す信号が入力される。そして、ＣＰＵ１０１では、この現在位置を示す信号に基づいて、目標停止位置（図６参照）から規定だけ手前の切り替え位置に到達したか否かを判断する。すなわち、位置演算部でのカウント値が規定の値に達したか否かを、ＣＰＵ１０１は判断する。なお、この切り替え位置は、速度テーブルにおける減速領域となるように設定されている。また、位置演算部でのカウント値が規定の値に達したとＣＰＵ１０１が判断する場合、後述するような切り替え時の特有の制御を行う。

この判断において、切り替え位置に到達したと判断される場合、ＣＰＵ１０１は、速度制御手段１２０に基づく制御から、位置制御手段１４０に基づく制御へと、ＰＦモータ３１の制御を切り替える。

そして、切り替えの後は、式（４）に基づいて偏差ΔＨを算出する。この式（４）等から明らかなように、切り替え後、位置偏差ΔＬは、ＰＦモータ３１が進行するにつれて、徐々に小さくなっていく。また、一般に、ＰＩＤ制御は、偏差が０（ゼロ）となるように制御するものなので、上述の式（４）の位置ＰＩＤ制御においては、位置偏差ΔＬが小さくなっていけば、その位置偏差ΔＬを解消する（ゼロとする）ための現在速度も小さくなっていく。なお、切り替え後は、速度テーブルに基づく制御駆動ではなくなるため、図６では、切り替え後の速度と位置との関係を、仮想的なものとして破線で示している。

ところで、ＰＦモータ３１の進行により、位置偏差ΔＬが０（ゼロ）となる場合（すなわち、現在位置が目標停止位置であり、目標停止位置に到達した状態）、現在速度が０（ゼロ）であれば、偏差ΔＨは０（ゼロ）となり、そのためＰＷＭ信号出力部１５３からの出力が０（ゼロ）となってＰＦモータ３１は停止し続ける。しかしながら、位置偏差ΔＬが０（ゼロ）となる場合の現在速度が０（ゼロ）でない場合には、当該偏差ΔＨを０（ゼロ）とする向きの、位置ＰＩＤ制御に基づく出力が、ＰＷＭ信号出力部１５３から為される。それにより、最終的には、一度偏差ΔＨが０（ゼロ）の状態となった以後であっても、偏差ΔＨが０（ゼロ）の状態を維持可能となる。

以上のようにして、ＰＦモータ３１の制御駆動が為され、その停止位置は、目標停止位置に対して、非常に高精度なものとなる。

＜切り替え時の特有の制御について＞
図６に示すような、速度ＰＩＤ制御から位置ＰＩＤ制御へと、制御を切り替える場合、速度偏差と位置偏差との間で、差異（偏差の差）が生じていると、切り替え時に外乱的に速度が変動してしまう。この様子を、図７に示す。図７は、切り替え後の偏差が、切り替え前の１．５倍となったときの、Ｄｕｔｙの変化と速度の変動の様子を示している。

この図７に示すように、偏差が１．５倍となる場合、切り替え直後に大きな偏差が生じた状態と同等となり、その大きな偏差を解消するためにＤｕｔｙ比の値が大きくなる（図７（Ａ）参照）。そのため、切り替え直後の速度は、大きくなる向きに、外乱的に変動するような状態となっている。なお、図７〜図９では、共通して（Ａ）の縦軸がＤｕｔｙ比の値（単位：cnt；なお、5000cnt がDuty100％に対応)、（Ｂ）の縦軸が速度の値（単位：IPS；Inch per second）を示している。

一方、図８では、切り替え後の偏差が、切り替え前の０．５倍となったときの、Ｄｕｔｙの変化と速度の変動の様子を示している。この図８に示すように、偏差が０．５倍となる場合、切り替え直後に、今まで存在していた偏差が急に小さな偏差となった状態と同等となり、その偏差の急激な減少に追従させるためにＤｕｔｙの値も急激に小さくなる（図８（Ａ）参照）。そのため、切り替え直後の速度は、小さくなる向きに、外乱的に変動するような状態となっている。

これに対して、図９は、切り替え直後の偏差の差が０となったときの、Ｄｕｔｙの変化と速度の変動の様子を示している。ここで、目標速度をＶｔ、現在速度をＶｃ、目標位置をＰｔ、現在位置をＰｃ、位置ゲインをＧとすると、
速度偏差ΔＶは、ΔＶ＝（Ｖｔ−Ｖｃ） …（式５）
位置偏差ΔＨは、ΔＨ＝（Ｐｔ−Ｐｃ）×Ｇ−Ｖｃ …（式６）
（式５）と（式６）の偏差の差が０となる場合、
ΔＶ−ΔＨ＝０ …（式７）
（Ｖｔ−Ｖｃ）＝（Ｐｔ−Ｐｃ）×Ｇ−Ｖｃ
∴Ｇ＝Ｖｔ／（Ｐｔ−Ｐｃ） …（式８）

以上の条件を満たすように、ゲインＧを調整すれば、速度ＰＩＤから位置ＰＩＤに切り替えた直後の偏差の差を０とすることが可能となる。なお、上述の（式７）において、出ΔＶ−Ｋ・ΔＨ＝０を満たすＫ（このときのＫは、１ではない値であるとする）が、図９に示すような速度の変動を実現するものである場合、この（式７）を満たす位置ゲインＧを用いて、制御を行うようにしても良い。

なお、上述の図７〜図９に示すような、切り替え後の偏差が、切り替え前の０倍、０．５倍、および１．５倍の場合における、停止位置精度に関する結果（単位は１／４ＥＰ；ＥＰはエンコーダパルス）を、図１０に示す。この図１０に示すように、偏差の差が０のとき、偏差の差が０．５倍および偏差の差が１．５倍のときよりも、ＰＦモータ３１の停止位置の精度は明らかに高い、と言える。

＜本発明による効果＞
上述のような構成のプリンタ１０によると、ＰＦモータ３１は、ＣＰＵ１０１により、速度制御手段１２０でのフィードバック制御から、位置制御手段１４０でのフィードバック制御に切り替えられる。それにより、ＰＦモータ３１の停止位置精度を良好にすることが可能となる。また、切り替え後は位置制御手段１４０での制御となるため、負荷が変動する場合であっても、停止位置精度を良好にすることが可能となる。

また、本実施の形態では、目標停止位置から所定距離だけ手前の切り替え位置に到達したとＣＰＵ１０１が判断すると、ＣＰＵ１０１は、速度制御手段１２０から位置制御手段１４０へとＰＦモータ３１の制御を切り替える。このように、位置の検出に基づけば、速度制御手段１２０から位置制御手段１４０へと確実に切り替え可能となる。

さらに、位置制御手段１４０では、ＰＦモータ３１に対して位置ＰＩＤ制御を行う。それにより、ＰＦモータ３１の停止位置精度を高精度にすることが可能となる。また、位置ＰＩＤ制御であるため、外乱に強く、しかも現在位置と目標停止位置との間の残留偏差を取り除くことも可能となる。それにより、目標停止位置へのＰＦモータ３１の停止状態を維持可能となる。

また、速度制御手段１２０では、ＰＦモータ３１に対して速度ＰＩＤ制御を行う。それにより、速度制御手段１２０でＰＦモータ３１が制御されている間のうち、特に定速領域では発振し難くなり、ＰＦモータ３１の挙動を安定化させることが可能となる。また、速度ＰＩＤ制御であるため、外乱に強く、しかも現在速度と目標速度との間の残留偏差を取り除くことも可能となる。それにより、目標速度でＰＦモータ３１を駆動させることが可能となる。

また、本実施の形態では、式（４）に示すように、位置制御手段１４０は、現在位置の算出後、目標停止位置と現在位置との間の位置偏差ΔＬに所定の位置ゲインを乗じた値を算出し、その値から現在速度を減算した偏差ΔＨに基づいて、ＰＦモータ３１をＰＩＤ制御している。そのため、偏差ΔＨは、位置偏差を含んでいるので、ＰＦモータ３１の停止位置精度を良好にすることが可能となる。

さらに、本実施の形態では、ＣＰＵ１０１は、ＰＦモータ３１の減速領域において、速度制御手段１２０から位置制御手段１４０へとＰＦモータ３１の制御を切り替えている。このため、速度テーブルにおける定速領域で、位置制御手段１４０へと切り替えた場合に生じがちな、ＰＦモータ３１の駆動の発振を抑えることが可能となる。また、ＰＦモータ３１に印加する電力も徐々に小さくして、ＰＦモータ３１の高精度な停止を実現可能となる。

また、上述のように、速度制御手段１２０でのフィードバック制御から、位置制御手段１４０でのフィードバック制御に切り替えられ、ＰＦモータ３１の停止位置精度を良好にすることが可能となるため、印刷媒体Ｐにおける印刷画質を良好にすることが可能となる。

特に、プリンタ１０は、Ａ３サイズ以上の大判の印刷媒体Ｐに印刷を行うことが可能となっている。そのため、特に張力や搬送時の負荷が大きくなっている、大判の印刷媒体Ｐにおいて、停止位置精度を良好にすることが可能となる。ここで、位置制御においては、目標とする停止位置にＰＦモータ３１を停止させるべく、目標停止位置を挟んで行き来する場合があるが、メカ的な搬送誤差や張力等の関係で、そのような行き来に際して、目標停止位置からずれが生じる場合があるが、本実施の形態では、速度制御から位置制御へと切り替える際に、偏差の差を小さくすることで、上述のような行き来を極力少なくすることが可能となる。そのため、大判の印刷媒体Ｐにおいて、特に印刷画質を良好にすることが可能となる。

また、位置制御手段１４０と速度制御手段１２０においては、両者の制御手段１２０，１４０でのゲインの合わせ込みが為されている。そのため、速度制御から位置制御へと切り替えた時点におけるＰＦモータ３１の速度変動が少なくなり、ＰＦモータ３１の停止位置精度を良好にすることができる。また、停止位置精度が良好になることにより、印刷画質を良好にすることも可能となる。

さらに、上述の合わせ込みは、位置制御手段１４０と速度制御手段１２０での偏差の調整に基づくように為されている。そのため、制御の切り替え時におけるＰＦモータ３１の速度変動を少なくすることが可能となる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施の形態について述べたが、本発明は、種々変形可能である。以下、それについて述べる。

上述の実施の形態においては、制御部１００は、ＣＰＵ１０１と、ＡＳＩＣ１０４とを備えている。しかしながら、制御部１００としては、ＡＳＩＣ１０４のみでＰＦモータ３１の制御を司るように構成しても良く、また、これら以外に種々の周辺機器が組み込まれた１チップマイコン等を組み合わせて、制御部１００を構成するようにしても良い。

また、上述の実施の形態においては、ＰＦモータ３１に関して、速度制御手段１２０での制御から位置制御手段１４０での制御に切り替えるようにしている。しかしながら、かかる制御の切り替えは、ＰＦモータ３１には限られずに、他のモータに適用することは勿論可能である。他のモータとしては、例えばＣＲモータ、印刷ヘッド２８を吸引するポンプを駆動するためのポンプモータ、その他、必要に応じて設けられる、給紙モータ、プラテンギャップ用モータ等がある。

さらに、上述の実施の形態では、速度制御手段１２０および位置制御手段１４０は、ＰＩＤ制御を行うように構成されている。しかしながら、ＰＦモータ３１の制御は、ＰＩＤ制御には限られない。ＰＩＤ制御以外の制御としては、ＰＩ制御、ＰＤ制御、Ｐ制御等のフィードバック制御、その他、フィードフォワード制御とフィードバック制御の併用等がある。

また、上述の実施の形態では、切り替え位置は、速度テーブルの減速領域のみに存在している。しかしながら、例えば、加速領域に位置制御手段１４０で制御する部位を設け、その後定速領域に到達する前に速度制御手段１２０での制御へと切り替え（この切り替える部位が第１の切り替え位置）、再び減速領域の部位で位置制御手段１４０での制御へと切り替える（この切り替える部位が第２の切り替え位置）ようにしても良い。

また、上述の実施の形態では、切り替え位置に到達したか否かを判断して、速度制御手段１２０での制御から位置制御手段１４０での制御に切り替えるようにしている。しかしながら、かかる制御の切り替えは、切り替え位置に到達したか否かではなく、別のトリガ（例えば、規定の時間が経過したか否か等）を用いるようにしても良い。また、上述の実施の形態では、モータ制御装置は、プリンタ１０に適用されている。しかしながら、モータ制御装置は、プリンタへの適用には限られず、モータを用いる種々の装置（例えば、スキャナ、デジタルカメラ等）に適用可能である。

また、上述の実施の形態では、速度ＰＩＤ制御と位置ＰＩＤ制御の組み合わせのみについて述べているが、その他、オープン制御を組み合わせるようにしても良い。また、上述の実施の形態では、速度制御手段１２０、位置制御手段１４０では、ＰＩＤ制御を用いて、ＰＦモータ３１の制御を行っている。しかしながら、ＰＩＤ制御に代えて、ＰＩ制御を行うようにしても、ＰＦモータ３１において上述の停止位置精度を良好にするための制御を実現することが可能であり、印刷画質を良好にすることが可能である。

本発明の一実施の形態に係るプリンタの側面構成を示す概略図である。 図１のプリンタのリア給送機構の外観を示す斜視図である。 ＥＮＣ信号を示す図である。 速度制御手段の概略構成を示すブロック図である。 速度制御手段の概略構成を示すブロック図である。 速度テーブルの速度と位置の関係を示す図である。 速度制御から位置制御へ切替時の偏差差１．５倍の状態を示す図である。 速度制御から位置制御へ切替時の偏差差０．５倍の状態を示す図である。 速度制御から位置制御へ切替時の偏差差０の状態を示す図である。 ＰＦモータの停止位置精度に関して説明する図である。

符号の説明

１０…プリンタ、２０…キャリッジ機構、３０…用紙搬送機構、３１…ＰＦモータ（モータに対応）、３２…給紙ローラ、４０…ロータリエンコーダ、５０…リニアエンコーダ、１００…制御部（位置算出手段、速度算出手段、切替手段に対応）、１０１…ＣＰＵ、１２０…速度制御手段、１４０…位置制御手段、Ｐ…印刷媒体（被搬送物に対応）

Claims (7)

1. 被搬送物を搬送する駆動力を与えるモータと、
   上記モータの駆動による上記被搬送物の現在位置を算出する位置算出手段と、
   上記モータの駆動による上記被搬送物の現在速度を算出する速度算出手段と、
   上記位置算出手段により算出される上記現在位置と目標位置とに基づいて、少なくともＰＩ制御によって上記モータを制御する位置制御手段と、
   上記速度算出手段により算出される上記現在速度と目標速度とに基づいて、少なくともＰＩ制御によって上記モータを制御する速度制御手段と、
   上記モータの駆動の目標停止位置から所定だけ手前の段階で、上記速度制御手段から上記位置制御手段へと上記モータの制御を切り替える切替手段と、
   を具備することを特徴とするプリンタ。
2. 前記位置制御手段と前記速度制御手段においては、両者の制御手段でのゲインの合わせ込みを行うことを特徴とする請求項１記載のプリンタ。
3. 前記合わせ込みは、前記位置制御手段と前記速度制御手段での偏差の調整に基づくことを特徴とする請求項２記載のプリンタ。
4. 前記切替手段は、前記位置算出手段での前記現在位置の算出に基づき、前記目標停止位置から所定距離の部位に到達した場合に、前記速度制御手段から前記位置制御手段へと前記モータの制御を切り替えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプリンタ。
5. 前記被搬送物は、少なくともＡ３サイズ以上の大きさを有する印刷媒体であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のプリンタ。
6. 被搬送物を搬送する駆動力を与えるモータを制御する駆動制御方法であって、
   速度算出手段で算出される上記被搬送物の現在速度と目標速度とに基づいて、少なくともＰＩ制御によって上記モータを制御する速度制御ステップと、
   上記モータの駆動の目標停止位置から所定だけ手前の段階に到達したか否かを検出する検出ステップと、
   上記検出ステップで上記所定だけ手前の段階であることが検出された場合に、位置算出手段で算出される上記被搬送物の現在位置と目標位置とに基づいて、少なくともＰＩ制御によって上記モータを制御する位置制御ステップと、
   を具備することを特徴とする駆動制御方法。
7. 被搬送物を搬送する駆動力を与えるモータの駆動による上記被搬送物の現在位置を算出する位置算出手順と、
   上記モータの駆動による上記被搬送物の現在速度を算出する速度算出手順と、
   上記位置算出手順により算出される上記現在位置と目標位置とに基づいて、少なくともＰＩ制御によって上記モータを制御する位置制御手順と、
   上記速度算出手順により算出される上記現在速度と目標速度とに基づいて、少なくともＰＩ制御によって上記モータを制御する速度制御手順と、
   上記モータの駆動の目標停止位置から所定だけ手前の段階で、上記速度制御手順から上記位置制御手順へと上記モータの制御を切り替える切替手順と、
   を実行させるためのプリンタのモータ制御プログラム。

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